Folienherstellung

Im Bereich der Wellpappe-Verpackungen spielt die Folienerzeugung eine wesentliche Rolle. Sie bildet einen Grundbaustein für die Produktion dieser Verpackungen. Der Einsatz von Folien bietet viele Vorteile und ermöglicht eine breite Palette an Anwendungsmöglichkeiten. In der Praxis reichen diese von Barriere- und Schutzfunktionen über optische Veredelung bis hin zu Funktionen wie Heißsiegelfähigkeit, Rutschregulierung oder Antistatik. Durch gezielte Materialwahl und Schichtaufbauten lassen sich mechanische Eigenschaften (z. B. Reiß- und Durchstoßfestigkeit) sowie funktionale Kennwerte (z. B. Wasserdampf- und Sauerstoffbarriere) präzise einstellen.

Für den Einsatz in der Wellpappenverarbeitung kommen weitere Einflussgrößen hinzu: die Interaktion der Folie mit Papieren und Linern, die Beständigkeit gegenüber Feuchte, Temperaturwechseln und mechanischer Belastung während Rillen, Stanzen und Falzen sowie die Druck- und Klebstoffkompatibilität. Ebenso wichtig sind Dimensionsstabilität, Wickelqualität und eine prozesssichere Weiterverarbeitung in hochautomatisierten Verpackungslinien.

Definition: Was versteht man unter der Fertigung von Folien?

Unter der Folienherstellung versteht man den Prozess zur Erzeugung von dünnen Schichten aus Kunststoff oder anderen flexiblen Materialien. Sie werden aus verschiedenen Rohstoffen hergestellt und können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wodurch sie für vielseitige Einsatzgebiete geeignet sind. Besonders relevant ist die Fertigung von Folien im Bereich der Verpackungsherstellung. In der Folienerzeugung werden Monofolien und mehrschichtige Coextrusionsfolien unterschieden; Dicken liegen typischerweise im Bereich von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Hundert Mikrometern, Breiten vom Laborformat bis zu mehreren Metern.

Die Materialbasis umfasst thermoplastische Polymere wie LDPE, LLDPE, HDPE, PP, PET, PA sowie funktionale Barriereschichten (z. B. EVOH). Ergänzend werden papierbasierte Verbunde, Aluminiumschichten oder biobasierte/biologisch abbaubare Polymere (z. B. PLA, PBAT) eingesetzt. Additive wie Antiblock-, Gleit-, UV‑Stabilisatoren, Antistatika oder Rezyklatanteile (PCR/PIR) beeinflussen Verarbeitung und Eigenschaften.

• Typische Kennwerte: Dicke/Profil, Dichte, Zugfestigkeit und Dehnung, Reißwiderstand, Durchstoßarbeit, Gleitreibwert (COF), Heißsiegelfenster, optische Parameter (Glanz, Haze), Oberflächenspannung (für Haftung/Bedruckbarkeit), WVTR/OTR für Barrieren.
• Produktformen: Flachfolie, Schlauchfolie, Halbschlauch; Rollenware für Weiterverarbeitung (Kaschierung, Beschichtung, Konfektion).
• Prozess- und Strukturdaten: MD/TD-Eigenschaften, Schrumpf- und Orientierungsverhalten, Gel- und Inklusionsgehalt, Ebenheit und Wickelhärte, Profil- und Randzonenstabilität.
• Weiterverarbeitbarkeit: Risskantenfestigkeit beim Rillen/Stanzen, Bedruckbarkeitsfenster, Klebstoffkompatibilität, Falz- und Kantenbruchneigung in Wellpappverbunden.

Prozesse und Techniken der Folienfertigung

Die Fabrikation von Folien umfasst verschiedene Verfahren und Techniken. Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen Blas- und Gießverfahren. Beide Methoden haben spezifische Vorzüge und Nachteile und werden je nach Anforderung des Endprodukts eingesetzt. Bei der Blasfolienextrusion wird der Kunststoff aufgeheizt und zu einer Blase aufgeblasen, wodurch eine zweidimensionale Folie entsteht. Das Gießfolienverfahren dagegen erzeugt eine flache, unidirektionale Folie. Ergänzend kommen Coextrusion, Extrusionsbeschichtung, Kaschierung sowie Oberflächenbehandlungen zum Einsatz, um Eigenschaften gezielt einzustellen.

Zentrale Stellgrößen sind Schmelzetemperatur, Massedurchsatz, Verweilzeit, Abkühlgeschwindigkeit, Bahnzug und Wickelstrategie. Moderne Linien nutzen geschlossene Regelkreise zur Profilkorrektur, präzise Temperaturzonenführung und effiziente Entgasung, um Qualität und Stabilität der Folienerzeugung abzusichern.

Blasfolienextrusion

Bei diesem Verfahren entsteht aus einem ringförmigen Werkzeug eine Schlauchfolie, die über Luftdruck aufgeweitet und über Kühlluft oder Kalibrierung erstarrt. Vorteile sind robuste mechanische Werte, gute Dickenhomogenität bei modernen Regelsystemen sowie flexible Rezeptur- und Schichtgestaltung. Die biaxiale Orientierung beeinflusst Reiß- und Schrumpfverhalten. Typische Anwendungen sind Schutzschichten, Innenauskleidungen und Beutelmaterialien für technische Güter.

• Stärken: hohe Vielseitigkeit, gute Durchstoßfestigkeit, effiziente Produktion von Schlauch/Flachfolie.
• Beachtung: Blasenstabilität, Temperaturführung, Schmelzeviskosität, Kühlregime und Inline-Dickenmessung.

Weitere praxisrelevante Aspekte sind die Steuerung der Frostlinienhöhe, der Einsatz interner Blasenkühlung (IBC) für höhere Ausstöße, die Optimierung des Blow-Up-Verhältnisses sowie eine schonende Randstreifenrückführung zur Minimierung von Qualitätsunterschieden durch Regranulat.

Gießfolienextrusion

Das Gießverfahren nutzt einen breiten Flachdüsenspalt; die Schmelze wird auf eine temperierte Kühlwalze abgelegt und schnell verfestigt. So entstehen sehr glatte, optisch klare Folien mit enger Toleranz, die sich für optisch hochwertige Oberflächen, Etiketten- und Kaschieranwendungen eignen.

• Stärken: exzellente Oberflächenqualität, enge Dickentoleranzen, hohe Liniengeschwindigkeiten.
• Beachtung: Kantenbeschnitt und Randstreifenmanagement (Regranulat), Gelkontrolle und Schmelzefiltration.

In der Praxis sind Neck-In-Verhalten, Chill-Roll-Temperatur, Anpressdruck und Luftspalt kritisch. Optional ermöglicht eine nachgeschaltete MDO-Streckung (Machine Direction Orientation) definierte Steifigkeit und Schrumpfparameter für spezifische Folienfunktionen in Verbundsystemen.

Coextrusion und Mehrschichtaufbau

Mehrschichtige Folien (z. B. 3–11 Schichten) kombinieren Funktionen: Außenschicht für Abrieb und Druckhaftung, Mittelschicht für Steifigkeit/Rezyklateinsatz, Barriereschicht (z. B. EVOH) gegen Sauerstoff oder Aromen, Innenschicht mit Heißsiegelcharakteristik. So entstehen maßgeschneiderte Funktionsfolien für Wellpappverbunde.

Haftvermittler (z. B. anhydridmodifizierte Polymere) sichern die Verbindung inkompatibler Schichten. Durch abgestimmte Schichtdickenverteilung, Schmelzetemperaturen und Viskositätsmatch lassen sich Optik, Barriere, Siegelfenster und Verarbeitungsfenster präzise einstellen, auch bei erhöhten Rezyklatanteilen.

Extrusionsbeschichtung und Kaschierung

Für Wellpapp-Anwendungen wird Folie häufig direkt auf Papier/Liner oder vorgefertigte Deckpapiere aufgebracht (Extrusionsbeschichtung) oder mit Klebstoffen aufkaschiert. Dies verbessert Feuchtebeständigkeit, Fett-/Ölbarriere, Oberflächenschutz und Bedruckbarkeit. Wahl des Klebstoffsystems (Dispersions-, Hotmelt- oder lösemittelfreie Systeme) sowie Trocknung und Verbundhaftung sind entscheidend.

Wesentliche Kenngrößen sind Auftragsgewicht, Benetzung, Penetration in die Papierstruktur, Pinholes, Glättung sowie die Temperatur- und Druckführung im Kaschierspalt. Prüfungen der Verbundhaftung (z. B. Peeltests) und der Fettbeständigkeit (z. B. Kit-Stufen) unterstützen die Prozessfreigabe.

Oberflächenvorbehandlung, Bedruckung und Konfektion

Corona-, Plasma- oder Flammbehandlung erhöhen die Oberflächenspannung für sichere Kaschierung und Druckhaftung (z. B. Flexo). In der Konfektion können Funktionen wie Laser- oder Nadelperforation, Mikroprägung sowie Easy-Open-Features integriert werden; hierzu finden sich weiterführende Erläuterungen zur Perforation in Anwendungen.

Praxiswerte für die Oberflächenspannung werden häufig in mN/m (Dyn) angegeben; stabile Werte oberhalb der jeweiligen Klebstoff- oder Drucksystemanforderung sind Voraussetzung für reproduzierbare Haftung. Testtinten sowie Abzieh- und Reibwertmessungen validieren die Eignung für die Weiterverarbeitung.

Anwendungsbereiche von Folien in der Wellpappenindustrie

Die Verwendung von Folien in der Wellpappenindustrie ist vielfältig. Sie dienen als Oberflächenschutz, zur Verbesserung der Optik und zur Erhöhung der Haltbarkeit. Des Weiteren bieten sie zusätzliche Funktionen wie Barriereeigenschaften gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff und Licht. Besonders in der Lebensmittelverpackung finden Folien aus der Folienerzeugung aufgrund deren schützender Wirkung eine häufige Anwendung.

• Feuchte- und Fettbarriere: Beschichtete Liner für Lebensmittel-, Agrar- und Non-Food-Artikel.
• Oberflächenschutz/Veredelung: Kratzschutz, Glanz- bzw. Mattfolien, schmutzabweisende Schichten.
• Verarbeitungsfunktionen: Heißsiegelfähige Inlays, rutschregulierte Schichten (COF‑Einstellung) für Fördertechnik.
• Transparente Fenster/Inspektionsbereiche: Sicht auf Produktmerkmale ohne Öffnen der Einheit.
• Technischer Schutz: Antistatik/ESD für elektronische Komponenten, UV‑Schutz bei lichtempfindlichen Gütern.
• Spezielle Anwendungen: Feuchtebeständige Versandverpackungen, Sekundärverpackungen mit Sichtfenstern, Schutzlagen für empfindliche Oberflächen in Logistikprozessen.

Vor- und Nachteile der Fertigung von Folien

Die Herstellung von Folien bietet mehrere Vorteile. Sie ermöglicht eine hohe Produktvielfalt und Anpassungsfähigkeit an individuelle Kundenanforderungen. Darüber hinaus sind Folien leicht und flexibel, was den Transport und die Handhabung von Wellpappenverpackungen erleichtert. Allerdings sind mit der Folienproduktion auch einige Schwierigkeiten verbunden. Aufgrund der hohen Energieintensität können die Herstellungskosten hoch sein und der nachhaltige Aspekt kann in Frage gestellt werden. Zudem sind beim Einsatz von Kunststofffolien die Umweltauswirkungen zu beachten.

• Vorteile: präzise einstellbare Eigenschaften (Dicke, Siegelfenster, Barriere), hohe Liniengeschwindigkeiten, gute Prozessstabilität, Kombinierbarkeit mit Rezyklaten und Down-Gauging zur Materialreduktion.
• Herausforderungen: Energiebedarf der Extrusion, Additiv- und Rohstoffverfügbarkeit, potenzielle Migration (lebensmittelnahen Anwendungen), Trenn- und Recyclingkonzepte bei Verbunden, Emissions- und Abfallmanagement (Randbeschnitt).
• Ökodesign-Aspekte: Monomaterial-Verbunde, lösungsmittelfreie Kaschierung, reduziertes Flächengewicht, Design for Recycling, Lebenszyklusbetrachtungen.
• Praxisaspekte: Stabilität bei Klimaschwankungen, Lagertauglichkeit von Rollenware, Kompatibilität mit Wellpappenrohpapieren, Taktzeitanforderungen in der Weiterverarbeitung.

Folienmaterialien und ihre Eigenschaften

Folienmaterialien unterscheiden sich in ihren Eigenschaften deutlich. Kunststofffolien sind flexibel, leicht und wasserfest, während Aluminiumfolien eine hohe Barrierefunktion haben und hitzebeständig sind. Papierfolien sind biologisch abbaubar und unterstützen das Thema Nachhaltigkeit, weisen aber eine geringere Barrierefunktion auf. Je nach Anforderung bieten die verschiedenen Materialien der Folienproduktion individuelle Lösungen.

• PE (LDPE/LLDPE/HDPE): gute Siegelfähigkeit und Zähigkeit, variable Steifigkeit, breite Verarbeitungsfenster.
• PP (CPP/BOPP): höhere Steifigkeit, gute Wärmebeständigkeit, klare Optik; als biaxial orientierte Variante mit verbesserter Steifigkeit.
• PET (BOPET): hohe Temperatur- und Dimensionsstabilität, gute Barriere gegen Gas/Aromen in Verbundsystemen.
• PA: sehr gute Durchstoß- und Abriebfestigkeit, z. T. Feuchtebarriere, häufig als Funktionsschicht.
• EVOH: ausgeprägte Sauerstoffbarriere als Kernschicht in Coex-Folien (feuchteabhängig).
• Aluminium: nahezu absolute Licht-/Gasbarriere, hohe Temperaturbeständigkeit; in Verbunden bei speziellen Anforderungen.
• Papierbasierte Lösungen und Biopolymere: haptische/optische Vorteile, Beitrag zur Reduktion fossiler Ressourcen; begrenzte Barrieren, kombinierbar mit Beschichtungen.
• Rezyklate (PCR/PIR): ökologischer Beitrag, je nach Qualität Einfluss auf Optik/Mechanik; geeignet für nicht lebensmittelnahen Einsatz oder abgestimmte Rezepturen.
• Zusatzstoffe: Antiblock/Gleit zur Bahnführung, Antifog für transparente Fenster, UV‑Stabilisatoren für Lichteinfluss, Haftvermittler für Verbunde mit Papier oder Aluminium.

Entwicklungen in der Folienherstellung

In jüngster Zeit gab es bedeutende Entwicklungen in der Folienherstellung. Es wurden neue Materialien und Techniken entwickelt, die die Eigenschaften der Folien und die Effizienz der Herstellungsprozesse verbessern. Im Zentrum dieser Bemühungen stehen insbesondere Aspekte der Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit.

• Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz: Down-Gauging, Monomaterial-Verbunde, steigende Rezyklatanteile, optimierte Energieeffizienz der Extrusionslinien.
• Klebstoff- und Verbundtechnologie: lösungsmittelfreie Systeme, optimierte Aushärtung, verbesserte Verbundhaftung bei reduzierten Flächengewichten.
• Prozesskontrolle: Inline-Dickenmessung, Automatik-Lippen, geschlossene Regelkreise für Profil und Glanz, verbesserte Schmelzefiltration.
• Funktionalisierung: Laser- und Mikroperforation, Antifog, Anti-Scratch, verbesserte UV‑Stabilisierung, definierte Reibwerte.
• Kreislauffähigkeit: Design-for-Recycling-Richtlinien, sortenreine Verbunde, Vorbereitung auf mechanisches und chemisches Recycling.
• Digitalisierung der Linie: Zustandsüberwachung, vorausschauende Wartung, SPC-gestützte Prozessfähigkeit (z. B. Cp/Cpk) für reproduzierbare Qualität.

Qualitätssicherung und Prüfverfahren in der Folienerzeugung

Die Qualitätssicherung umfasst Materialeingangsprüfungen, prozessbegleitende Kontrollen und Endprüfungen. Wesentliche Prüfungen betreffen mechanische, optische und barrierebezogene Kennwerte sowie die Verbundhaftung auf Papier/Linern.

• Mechanik: Zugversuch, Elmendorf-Reiß, Durchstoß, Falltest (im Verbund), Kantenrissfestigkeit.
• Funktion: Heißsiegelfenster, Gleitreibwert (COF), Oberflächenspannung, Bedruckbarkeitsprüfung.
• Barriere: WVTR/OTR-Messung, ggf. Migrationsprüfungen bei lebensmittelnahen Anwendungen.
• Prozessdaten: Schmelzetemperatur, Massedurchsatz, Lippspalt/Anpressdruck, Kühl- und Wickelparameter.
• Abnahme und Dokumentation: Prüfpläne, Rückverfolgbarkeit per Chargenkennzeichnung, statistische Auswertung, Musterzug nach definierten Intervallen.

Kaschierung und Beschichtung auf Wellpappe

Für den Einsatz in der Wellpappenindustrie werden Folien häufig als funktionale Deckschichten eingesetzt. Entscheidend sind die Abstimmung von Grammatur, Dicke, Klebstoffsystem, Oberflächenenergie sowie die Kompatibilität mit Wellpappen-Rohpapieren. Eine stabile Verbundhaftung sichert die Weiterverarbeitung (Rillen, Stanzen, Bedrucken) und die Leistungsfähigkeit im Einsatz.

• Prozessschritte: Rollenabzug, Vorbehandlung, Klebstoffauftrag/Extrusionsschmelze, Kaschierspalt, Kühlung, Bahnzugregelung, Wicklung.
• Weiterverarbeitung: Rillen, Stanzen, Bedrucken, definierte Öffnungshilfen (z. B. Mikroperforation) und Konfektion zu Formaten.
• Verbundqualität: Haftung Papier/Folie, Kantenstabilität, Falzverhalten, Resistenz gegen Feuchte und Fett, geprüfte Druck- und Kratzbeständigkeit.

Normen, Konformität und Recyclingaspekte

Bei Anwendungen mit Lebensmittelkontakt sind rechtliche Vorgaben und Konformitätsnachweise zu berücksichtigen (z. B. spezifische Migrationsgrenzwerte und gute Herstellungspraxis). Für die stoffliche Verwertung unterstützen sortenreine Strukturen, geeignete Klebstoffsysteme und Monomaterial-Ansätze die Kreislauffähigkeit. Kennzeichnungen gemäß Materialcode (z. B. 04/05 für PE/PP) erleichtern die Sortierung.

• Konformität: Dokumentation der Rohstoffe, Konformitätserklärungen, Prüfberichte zu Migration/NIAS, Rückverfolgbarkeit der Chargen.
• Recycling: lösbare Verbunde, reduzierte Metallanteile, optimierte Dicke, definierte Abtrennbarkeit von Folie und Papier für angepasste Recyclingrouten.
• Arbeitsschutz: sichere Handhabung von heißen Schmelzen, Emissions- und Lösemittelkontrolle, Schutz vor statischer Aufladung.

Typische Fehlerbilder und Abhilfe in der Folienproduktion

Fehlerdiagnosen und vorbeugende Maßnahmen sichern konstante Qualität in der Folienerzeugung und in Wellpappverbunden.

• Gele/Inklusionen: verbesserte Filtration, Materialhygiene, angepasste Schmelzetemperatur.
• Welligkeit/Teleskopwickel: Bahnzug- und Temperaturprofil justieren, Wickelhärte optimieren, Abkühlung gleichmäßiger gestalten.
• Orangenhaut/Haze: Düsenspalt und Walzentemperatur einstellen, Schmelzehomogenität erhöhen.
• Haftungsprobleme im Verbund: Vorbehandlung anheben, Klebstoffsystem anpassen, Oberflächenspannung prüfen.
• COF-Schwankungen: Gleitadditive dosieren, Reifung/Lagerung der Rolle berücksichtigen, Prozessparameter stabilisieren.

Zusammenfassung:

• Die Folienherstellung ist ein wesentlicher Schritt in der Produktion von Verpackungen aus Wellpappe. Dabei wird zumeist Kunststoff in Form von Pellets erhitzt und zu einer dünnen Schicht verarbeitet.
• Im Rahmen des Herstellungsprozesses können verschiedene Eigenschaften wie Dicke, Flexibilität und Widerstandsfähigkeit der Folie feinabgestimmt werden. So können spezifische Anforderungen erfüllt werden, die bei der Verpackung unterschiedlichster Produkte eine Rolle spielen.
• Indem Wellpappe mit einer solchen Folie beschichtet wird, entsteht eine robuste und gleichzeitig flexible Verpackung. Daher sind folienbeschichtete Wellpappenverpackungen eine hervorragende Wahl für Unternehmen, die Wert auf eine zuverlässige und gleichzeitig umweltfreundliche Verpackungslösung legen.
• Blas- und Gießextrusion bilden die Kernverfahren; Coextrusion erlaubt funktionale Mehrschichtsysteme mit definierter Barriere und Siegelfähigkeit.
• Extrusionsbeschichtung und Kaschierung übertragen Folienfunktionen direkt auf Papier/Liner und sichern Schutz, Optik und Weiterverarbeitbarkeit.
• Auswahl von Material (z. B. PE, PP, PET, PA, EVOH, Aluminium, papierbasiert) und Additiven bestimmt Mechanik, Barriere, Haptik und Verarbeitbarkeit.
• Qualitätssicherung erfolgt über standardisierte Prüfverfahren (Mechanik, Barriere, COF, Oberflächenspannung) und stabile Prozessführung.
• Entwicklungen fokussieren Ressourceneffizienz, Rezyklateinsatz, Monomaterial-Verbunde und Design-for-Recycling für kreislauffähige Lösungen.
• Für Wellpappverbunde sind darüber hinaus Verbundhaftung, Falz- und Kantenstabilität, Feuchtebeständigkeit sowie eine saubere Dokumentation und Konformität maßgeblich.