Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 04/2014, 02.04.2014

«Gläserne» Flaschen aus Kunststoff

Die Verpackungsindustrie bemüht sich seit Langem, das Problem der Gasdurchlässigkeit zu lösen. Ein innovatives System beschichtet PET-Flaschen mit einer dünnen Barriere aus Glas, die Gasaustausch und Migration bei Kunststoffverpackungen verhindert.

Verpackungen aus PET gehören zu unserem täglichen Leben. Auch bei empfindlichen Getränken wie Wein, Bier, Säften oder Mineralwasser sind PET-Flaschen bereits flächendeckend im Einsatz. Doch es kann zum Verlust der Kohlensäure oder zum Eindringen von Sauerstoff kommen. Beide Fälle mindern die Qualität des Produkts über den Lagerzeitraum und sind für die Industrie und Verbraucher unerwünscht. Ein ursprünglich aus der Pharmaindustrie stammendes Verfahren hat auch Einzug in die Getränkeindustrie gehalten. Mit dem sogenannten Plasmax-Verfahren lassen sich PET-Flaschen mit einer hauchdünnen Glasschicht überziehen und sind damit die optimale Verpackung für sensitive Getränke und flüssige Lebensmittel. Unternehmen können mit dem Fresh-Safe-PET-Logo die Glasbeschichtung sichtbar machen und so auf die hochwertige Verpackung hinweisen.
Das Geheimnis von Fresh-Safe-PET. Um die Innenwände von PET-Flaschen mit hochreinem Glas zu beschichten, ist ein innovatives Verfahren erforderlich. «Dazu ist eine Reaktionskammer nötig, in der wir ein Vakuum erzeugen. Zur Beschichtung der PET-Flaschen sind unterschiedliche Drücke im Inneren und ausserhalb der Flaschen notwendig. In die Flaschen leiten wir ein Reaktionsgasgemisch ein und zünden mit mikrowellengepulster Energie das Plasma. In diesem Plasmazustand scheidet sich das Siliziumoxid an der Innenseite der Flaschen ab», sagt Bernd-Thomas Kempa, Geschäftsführer bei KHS Plasmax. Das Unternehmen nutzt verschiedene Gas­gemische, um zuerst einen Haftvermittler und danach die Barriereschicht auf der Oberfläche aufzubringen. Die Besonderheit des Verfahrens liegt darin, dass die Entwickler die dünne Glasbeschichtung spezifisch an die Anforderungen des Füllguts anpassen. Durch eine entsprechende Prozessführung der Energie, Impuls­dauer, Impulshöhe und Gasflüsse können die Fachleute die physikalischen Eigenschaften der Barriereschicht massgeblich beeinflussen.
Bruchsicheres Glas. Im Allgemeinen gilt Glas als zerbrechlich. Daher stellt sich die Frage, ob dies auch bei der Glasbeschichtung der Fall ist. Doch der Geschäftsführer hat in dieser Hinsicht keine Bedenken: «Es ist eine hohe Kunst, die Zerbrechlichkeit von Glas zu vermeiden. Doch mit unserem Plasmax-Verfahren können wir in einer gewissen Bandbreite der Glasschicht Flexibilität verleihen. Es kann durchaus sein, dass die hauchdünne Glasschicht einmal reisst. Doch durch den Haftvermittler verbleibt das Siliziumoxid an der Wand und löst sich nicht ab.» Zur Bestätigung hat das Unternehmen die beschichteten Kunststoffflaschen vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, IVV, prüfen lassen. Dazu haben die Forscher eine Testlösung eingebracht und die Flaschen mechanisch belastet. Bei der Analyse der Testlösung liess sich kein Siliziumoxid nachweisen. 
Hitzebeständig. Um die Produktsicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten, pasteurisieren oder sterilisieren viele Getränkehersteller ihre Produkte. Auch die beschichtete Kunststoffflasche ist für Heissabfüllungen, die in der Regel bei Temperaturen zwischen 80 und rund 90 °C erfolgen, optimal geeignet.

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Der innerhalb der Reaktionskammer erzeugte Plasmazustand führt zum Abscheiden des Siliziumoxids an der Innenseite der Flaschen