Dünnfilmverpackung

Die Verpackungsindustrie stellt eine immense Vielfalt an Möglichkeiten bereit, Produkte und Güter sicher, effizient und zugleich ästhetisch ansprechend zu verpacken. Ein wichtiger Bestandteil dieses Verpackungsspektrums ist die Dünnfilmverpackung. Insbesondere die Wellpappenindustrie profitiert von diesen spezialisierten Verpackungstechniken, da Dünnfilmverpackungen ein variables Einsatzspektrum bieten und sich modular mit Innen- und Außenverpackungen kombinieren lassen.

Dünnfilmverpackungen umfassen in der Praxis unter anderem Beutel, Schlauch- und Flachfolien, Flowpacks, Schrumpf- und Stretchhauben sowie Umhüllungen (Overwrap). Hinzu kommen Formate wie Sachets, Stickpacks, Sleeves und Abdeckungshauben. Sie dienen dem Produktschutz, der Bündelung und der Präsentation und werden häufig in Kombination mit Umkartons, Polster- und Fixierelementen eingesetzt, um Handling, Transportsicherheit und Regalfähigkeit zu gewährleisten.

Definition: Was versteht man unter Dünnfilmverpackung?

Dünnfilmverpackungen sind eine spezielle Verpackungsform, die sich durch den Einsatz dünner, flexibler Kunststofffolien auszeichnet. Ziel dieser Verpackungsart ist es, Waren zuverlässig zu schützen und gelagerte Produkte vor Feuchtigkeit, Staub, Licht und anderen Umwelteinflüssen zu bewahren. Der Bedarf nach Dünnfilmverpackungen ist in der Produktverpackungsbranche weit verbreitet und nimmt aufgrund ihrer Materialeffizienz sowie der guten Maschinengängigkeit stetig zu.

Typische Dicken bewegen sich – je nach Anforderung – etwa zwischen 8 und 150 Mikrometern. Die Folien können transparent, transluzent oder opak ausgeführt sein und ermöglichen sowohl Sichtbarkeit des Inhalts als auch definierte Barrierefunktionen gegen Sauerstoff, Wasserdampf, Aromen oder UV-Licht. Oberflächen können matt oder glänzend gestaltet sein; zudem sind strukturierte Haptiken, Prägungen und gezielte Sichtfenster möglich.

Materialien und Barrieren

• Basismaterialien: Polyethylen (PE-LD, PE-LLD, in Teilbereichen auch PE-HD), Polypropylen (CPP, BOPP), Polyester (BOPET) sowie Polyamid (PA) für erhöhte Zähigkeit; in Nischenanwendungen biobasierte Polymere (z. B. PLA, PBS) mit angepasster Performance.
• Barrierekomponenten: EVOH-Schichten, metallisierte Lagen oder anorganische Beschichtungen (z. B. SiOx/AlOx) zur Reduktion von OTR (Sauerstoffdurchlässigkeit) und WVTR (Wasserdampfdurchlässigkeit); je nach Anwendung zusätzliche Sperrschichten für Aroma- und Mineralölbarrieren.
• Funktionale Additive: Antifog, Antiblock, Gleitmittel (COF-Einstellung), Antistatika, UV-Stabilisatoren sowie Siegelhilfen und Hot-Tack-Optimierer für prozesssichere Versiegelung.

Einsatzfelder und Anwendungsbereiche von Dünnfilmverpackungen

In verschiedenen Industriezweigen hat die Nutzung von Dünnfilmverpackungen eine essentielle Bedeutung. Die Lebensmittelindustrie profitiert beispielsweise davon, da Lebensmittel länger frisch bleiben und der Verlust von Aromen minimiert wird. Neben der Lebensmittelindustrie sind Dünnfilmverpackungen im pharmazeutischen Sektor, im Elektronikbereich, in der Kosmetik- und in der Bekleidungsindustrie sehr gefragt. Ergänzend kommen technische Anwendungen wie Schüttgutbeutel, Schutzhauben für Maschinenkomponenten oder Beutel für Pulver und Granulate hinzu.

• Lebensmittel: Flowpacks, Beutel, Schlauchverpackungen, Vakuum- und modifizierte Atmosphärenverpackungen (MAP) für Frische, Hygiene und Aromaschutz; Sichtfenster und Öffnungshilfen für verbesserte Nutzerführung.
• Pharma und Medizin: Sachets, Stickpacks und Beutelverpackungen mit hohen Barriere- und Reinheitsanforderungen, qualifizierten Siegelnähten und dokumentierter Rückverfolgbarkeit.
• Elektronik: ESD-geeignete Folienbeutel und Umhüllungen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung und Feuchte; ergänzende Trockenmittel- und Indikatorlösungen.
• Kosmetik und Körperpflege: Probensachets, Nachfüllbeutel, dekorative Overwraps mit hochwertiger Bedruckung sowie Haptikeffekten.
• Textil und Bekleidung: Staubschutz- und Versandeinheiten, Bündelungen sowie transparente Präsentationshüllen mit Reiß- oder Zipperlösungen.
• Logistik und Transport: Schrumpf- und Stretchfolien zur Bündelung, Transportsicherung und Stabilisierung von Einheiten; Abdeckhauben und Kantenschutz in Verbindung mit Trägerverpackungen.

Kombination mit Umverpackungen

In der Praxis werden Dünnfilmverpackungen häufig mit Umkartons oder Trays kombiniert, um Produktschutz, Handhabung und Stapelfähigkeit zu verbessern. Ergänzende Informationen bieten hinterlegte Erläuterungen zu widerstandsfähigen Pappkartons im Versand, insbesondere wenn Innen- und Außenverpackung aufeinander abgestimmt werden.

Solche Systemlösungen verbinden die flächige Stabilität von Wellpappträgern mit der flexiblen Formanpassung dünner Folien. Dadurch lassen sich Transport- und Lageranforderungen, klimatische Einflüsse sowie Anforderungen entlang automatisierter Fördertechnik besser ausbalancieren.

Fertigungs- und Herstellungsprozesse von Dünnfilmverpackungen

Die Herstellung der Dünnfilmverpackungen verläuft in aufeinander abgestimmten Prozessschritten. Die Filmmaterialien, häufig Kunststoffe wie Polypropylen, Polyethylen oder Polyester, werden durch Extrusionsverfahren zu dünnen Folien verarbeitet. Nach der Extrusion folgen je nach Anforderung Bedruckung, Beschichtung und Laminierung, bevor die Folie in die gewünschte Endform gebracht wird. Dazu zählen Beutel, Säcke, Hüllen, Schrumpfhauben oder Schlauchabschnitte. Prozessgrößen wie Schmelzetemperatur, Abzug, Streckverhältnis, Kühlführung und Wickelspannung beeinflussen die späteren Gebrauchseigenschaften maßgeblich.

Prozessschritte im Überblick

1. Rohstoffauswahl: Polymer- und Additivmischungen werden nach mechanischen, optischen und Barrierespezifikationen ausgewählt; MFR/Schmelzindex und Dichte fließen in die Prozessauslegung ein.
2. Extrusion: Blasfolien- oder Gießfolienextrusion (Cast) sowie Coextrusion für mehrschichtige Verbunde; biaxiale Streckung (z. B. BOPP/BOPET) zur Verbesserung von Steifigkeit, Optik und Barrieren.
3. Oberflächenvorbehandlung: Korona-/Plasmavorbehandlung und Primer für sichere Bedruckbarkeit und Haftung; definierte Oberflächenspannung (Dyn-Wert).
4. Druck und Veredelung: Flexo- oder Tiefdruck, Matt-/Glanzlacke, partielle Effekte; optional Metallisierung oder anorganische Beschichtungen für Barriere; Registerhaltigkeit und Trocknung beeinflussen das Ergebnis.
5. Lamination: Lösemittelhaltige, -freie oder wasserbasierte Laminierverfahren zur Kombination von Schichten; Monomaterial-Verbunde für bessere Rezyklierbarkeit, sofern machbar; Ablüft- und Reifezeiten berücksichtigen.
6. Konfektionierung: Zuschnitt und Umformung zu Flach-, Seitenfalt- oder Bodenfaltenbeuteln, Schlauchbeuteln, Schrumpf- bzw. Stretchhauben; Öffnungshilfen wie Zipper, Laserscoring und definierte Aufreißlinien.
7. Siegeln und Verschließen: Heißsiegeln, Kalt- oder Ultraschallsiegeln innerhalb eines definierten „Siegelfensters“ für prozesssichere Nähte; Hot-Tack und Siegelnahtfestigkeit prüfen.
8. Qualitätssicherung: Prüfung von Dicke und Toleranzen, Siegelnahtfestigkeit, OTR/WVTR, Durchstoß- und Reißwiderstand sowie optische Parameter (Haze, Glanz); Freigabekriterien dokumentieren.
9. Rollenschnitt und Logistik: Längs- und Querschnitt (Slitting), Kantenführung, Wickelbildkontrolle, Kern- und Rollendatenkennzeichnung für die Weiterverarbeitung.
10. Rückverfolgbarkeit: Batch- und Chargenkennzeichnung, Prüfzeugnisse und Prozessdaten für Audits und Reklamationsmanagement.

Verarbeitung und Handhabung

• Maschinengängigkeit: Konstante Wickelqualität, definierte Reibwerte und Flachlage für hohe Taktzahlen auf FFS-, Flowpack- und Beutelmaschinen.
• Lagerung: Geeignete Temperatur- und Feuchtekonditionen zur Vermeidung von Blocken, Verzug und Eigenschaftsänderungen.
• Kompatibilität: Abstimmung mit Füllgütern (z. B. Fett, Alkohol, Salz), um Migration und Beeinträchtigungen zu verhindern.
• Prozessfenster: Parameter wie COF, Hot-Tack, Siegeltemperatur/-zeit/-druck sowie Formatschwankungen aufeinander abstimmen.
• Bahnlauf und Kanten: Web-Guide-Systeme, saubere Kanten und Spannungsregler minimieren Faltenbildung, Teleskopieren und Bahnrisse.

Vor- und Nachteile von Dünnfilmverpackung

Die Anwendung von Dünnfilmverpackungen bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Zu den Stärken zählen die leichte Handhabung, die flexible Anpassungsfähigkeit an Produktformen sowie eine hohe Transparenz, die einen Blick auf das verpackte Produkt ermöglicht. Der Herstellungsprozess ist in vielen Fällen kosteneffizient, und die Verpackungen können mit geringem Materialeinsatz in großen Stückzahlen produziert werden. Gleichzeitig müssen die Umweltauswirkungen der Dünnfilmverpackungen beachtet werden: Ein hoher Anteil an Kunststoffen belastet die Umwelt, und das Recycling komplexer Verbunde ist aufwendig. Zudem besteht bei einigen Produkten aufgrund der Gas- und Dampfdurchlässigkeit sehr dünner Folien die Gefahr des vorzeitigen Verderbs, wenn der Barriereaufbau nicht bedarfsgerecht ausgelegt wird.

Vorteile im Detail

• Materialeffizienz: Geringes Eigengewicht und niedriger Materialeinsatz bei hoher Flächenleistung; reduziertes Transportvolumen leerer Packmittel.
• Anpassbarkeit: Formflexibilität, bedarfsgerechte Barrieren und gezielte Öffnungshilfen; modulare Feature-Integration (Zipper, Ventile, Laserscoring).
• Prozessnutzen: Hohe Verpackungsgeschwindigkeiten, gute Bedruckbarkeit und Präsentationsqualität; automatisierungstauglich für kontinuierliche Packprozesse.

Herausforderungen und Grenzen

• Mechanik: Begrenzte Durchstoß- und Abriebfestigkeit bei sehr geringen Dicken; potenzieller Bedarf an zusätzlicher Außenverpackung.
• Thermik: Temperaturempfindlichkeit, Schrumpf- oder Verformungsrisiken bei Hitzeeinwirkung; Sprödigkeit bei Kälte je nach Material.
• Ökologie: Multilayer-Verbundsysteme sind oft schwieriger zu recyceln; Sortenreinheit und Monomaterialdesign sind entscheidend.
• Regulatorik: Strenge Anforderungen bei Lebensmittel- und Pharmakontakt; aufwendige Konformitäts- und Migrationsprüfungen.

Ökologische Gestaltungsempfehlungen

• Monomaterial-Ansätze prüfen und unnötige Verbundbarrieren vermeiden, wenn die Produktsicherheit dies zulässt.
• Schichtdicken, Druckdeckung und Additivierung so wählen, dass Sortier- und Recyclingprozesse unterstützt werden; NIR-Detektierbarkeit berücksichtigen.
• Einsatz von Post-Industrial- oder Post-Consumer-Rezyklaten dort, wo rechtlich und technisch vertretbar; gleichbleibende Qualität absichern.
• Produkt- und Haltbarkeitsanforderungen sorgfältig gegen Materialeinsatz und Verwertbarkeit abwägen; Mehrweg- und Refill-Optionen prüfen.

Qualitäts- und Prüfkennwerte

• Dickenprofil und Toleranzen: Gleichmäßigkeit über die Breite (Gauge-Profil) für stabile Verarbeitung.
• Mechanik: Reißfestigkeit und -dehnung in MD/TD, Durchstoßwiderstand (z. B. Dart-Drop), Elmendorf-Reiß.
• Barrieren: OTR/WVTR gemäß standardisierten Prüfmethoden; Aromabarriere bei sensiblen Füllgütern.
• Optik: Haze, Glanz, Transparenz; Druckbildschärfe und Registerhaltigkeit.
• Reibung und Siegeln: COF innen/außen, Hot-Tack, Siegelnahtfestigkeit (Peel/Seal), Versiegelungsfenster.
• Defektprüfung: Pinholes, Gelpartikel, Einschlüsse; Geruchs- und Organoleptiktests je nach Anwendung.

Rechtliche und normative Anforderungen

• Lebensmittelkontakt: Einhaltung relevanter Verordnungen (z. B. EU 10/2011) und der guten Herstellungspraxis (GMP, VO (EG) 2023/2006); Migrations- und Konformitätsnachweise.
• Pharma/Medizin: Dokumentierte Rückverfolgbarkeit, validierte Prozesse und geeignete Reinraumbedingungen, wo erforderlich.
• Elektronik/ESD: Materialleitfähigkeit und Abschirmung gemäß Anwendungsanforderungen; RoHS/REACH-Konformität.
• Verpackungsrecht: Kennzeichnung, Rücknahme- und Verwertungsanforderungen nach geltenden Vorgaben; Materialcodierung für die Sortierung.

Design, Bedruckung und Funktion

Die grafische und funktionale Auslegung beeinflusst sowohl die Marken- und Informationsdarstellung als auch die Produktintegrität. Wichtige Aspekte sind Farbauswahl, Deckkraft, Lesbarkeit, Barcodes und variable Daten, ohne die Funktionalität (z. B. Siegelbereiche) zu beeinträchtigen.

• Druckverfahren: Flexo oder Tiefdruck mit geeigneten Tinten- und Lacksystemen; Trocknung und Lösemittelrückstände kontrollieren.
• Funktion: Sichtfenster, Easy-Open, Wiederverschluss, Ventile; definierte Siegel- und Perforationszonen.
• Kompatibilität: Druck- und Lackschichten auf Laminations- und Recyclingfähigkeit abstimmen.

Praxis: Auslegung und Auswahlkriterien

• Produktsensibilität: Feuchte-, Sauerstoff- und Lichtempfindlichkeit, Fett- und Alkoholgehalt, Partikelform.
• Prozess: Fülltemperatur, Taktzahlen, Maschinentyp (FFS, Flowpack, Beutelautomat), Reinigungs- und Umrüstintervalle.
• Logistik: Transportwege, Klimazonen, Palettierung, Stapel- und Rutschverhalten in Kombination mit Trägerverpackungen.
• Lebenszyklus: Haltbarkeit, Rücknahme- und Verwertungspfade, Kennzeichnung und Informationspflichten.

Fehlerbilder und Abhilfe

• Blocken: Anpassung von Additiven und Lagertemperatur; geeignete Trennmittel und Wickelspannung.
• Teleskopieren/Schiefwickel: Wickelparameter, Kantensteuerung und Kernqualität prüfen.
• Siegelverschmutzung: Staub, Produktreste und Additivüberträge minimieren; Werkzeuge reinigen, Prozessfenster einhalten.
• Pinholes/Gelpartikel: Filtrierung, Rohstoffqualität und Extrusionsbedingungen optimieren.
• Falten/Runzeln: Bahnführung, Zugspannungen und Temperaturprofile anpassen.

Zusammenfassung:

• Dünnfilmverpackung ist eine Verpackungstechnik, die einen dünnen, flexiblen, transparenten Film aus Kunststoff oder Metall verwendet, um Produkte zu schützen und ihre Haltbarkeit zu verlängern.
• Insbesondere im Vergleich zu traditionellen Wellpappenverpackungen, bietet Dünnfilmverpackung Vorteile in Sachen Gewicht und Materialkosten, kann aber bezüglich der Stabilität und Umweltfreundlichkeit hinter diesen zurückstehen.
• Bei der Wahl zwischen Dünnfilm und Wellpappe sollte also das spezifische Produkt, seine Anforderungen und das Umweltbewusstsein des Unternehmens der Entscheidung zugrunde liegen.
• Relevante Kriterien sind Barrierebedarf (OTR/WVTR), mechanische Beanspruchung, Verarbeitungsfenster beim Siegeln, gesetzliche Vorgaben sowie Design-for-Recycling-Aspekte.
• In vielen Anwendungen ist eine Kombination aus Dünnfilmverpackung (Produktschutz, Bündelung) und tragender Außenverpackung sinnvoll, um Transportsicherheit, Lagereffizienz und Produktschutz ausgewogen zu realisieren.
• Eine fundierte Auslegung berücksichtigt Materialwahl, Prozessparameter, Verkehrs- und Klimabedingungen sowie End-of-Life-Optionen für eine zweckmäßige und ressourcenschonende Lösung.