Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verbesserung der Eigenschaften flexibler Kunststoffmaterialien durch innovative Nanotechnologien für Lebensmittelverpackungen und technische Anwendungen

Im Projekt Barriflex werden neue Verpackungskonzepte für Lebensmittel und Elektronik entwickelt. Die darin eingesetzten Barrierefolien besitzen eine verbesserte Barrierewirkung gegen Gase und Wasserdampf und erfüllen die Forderungen der Industrie nach effizienten, preisgünstigen und erneuerbaren Verpackungen.

Im Projekt soll die Barrierewirkung von Kunststofffolien für Lebensmittelverpackung und Photovoltaik-Verkapselung durch geeignete Nanokompositbeschichtungen verbessert werden. Es werden zusätzliche Eigenschaften wie Flexibilität und Kosteneinsparungen erwartet. Organische und Hybride PV sind vielversprechende Technologien, deren Marktentwicklung durch ungenügende Verkapselungslösungen behindert ist. Bestechend ist die Einfachheit des Schichtaufbaus bei möglichst niedriger Permeation. Das Projekt wird begleitet von vielen KMUs, die entlang der Wertschöpfungskette vom Rohstoff bis zum Endanwender aufgestellt sind. Dadurch werden die Interessen der KMUs schwerpunktmäßig in die Ergebnisse einfließen u. diese wirtschaftlich davon profitieren.

Die technische Innovation des Projekts liegt im Konzept einer einzigen Barriereschicht, die durch die Einarbeitung von Nanoplättchen in Lacke und Klebstoffe ermöglicht wird. Für die Anwendung in der Lebensmittelverpackung wird die Barriereschicht auf einer Folie aufgetragen u. mit einer Siegelschicht kaschiert. Wegen der Funktionalisierung der Nanopartikel werden sie in der Matrix fixiert, sodass keine Migration stattfindet. Für die Verkapselung der flexiblen PV wird die für die niedrige Permeation notwendige Zahl der Schichten verringert.

Das Projekt bringt erfahrene Forschungszentren in Belgien und Deutschland mit komplementären Kompetenzen zusammen. Der Nachweis des erfolgreichen Verkapselungskonzepts wird sich auf den Labor- u. Pilotmaßstab beschränken. Alle Ergebnisse werden sich an den EU-Direktiven und nationalen Verordnungen bezüglich lebensmitterechtlicher Vorschriften u. effizientem Energieverbrauch orientieren.

Ergebniszusammenfassung:

Das BarriFlex-Projekt befasste sich mit der Entwicklung neuartiger nanospezifischer Materialien mit verbesserten Barriereeigenschaften gegenüber Gas und Wasserdampf für Verpackungsanwendungen. Das Projekt zielte darauf ab, die Barriereeigenschaften flexibler und transparenter Kunststofffolien mit geeigneten Nanokompositbeschichtungen zu verbessern, die mit großtechnischen Produktionsanlagen (Rolle-zu-Rolle) kompatibel sind. Lebensmittelverpackungen und Verkapselung von Photovoltaik (PV) wurden als Beispielanwendungen untersucht. Technisch gesehen liegt die Innovation des Projekts in dem Konzept einer einzelnen, aber hochentwickelten Barriereschicht, die durch die Einführung von Nanoplättchen in ausgewählte Lack- und Klebstoffmatrizen erreicht wird. Neben den Barriereeigenschaften konnten zusätzliche Vorteile gegenüber verwandten Industrieprodukten in Bezug auf Flexibilität, Produktion und Materialkosten (Monolayer) erzielt werden. Bei der Verkapselung von flexiblem PV dient die Monolayer-Barriere als vorläufige Verkapselungsschicht, um die Anzahl der ergänzenden Schichten zu begrenzen, die zum Erreichen der angestrebten Permeationswerte erforderlich sind. Bei beiden Anwendungen konnte eine dem Stand der Technik entsprechende Barriereleistung erzielt werden, um den Mehrwert des Konzepts zu demonstrieren.