Koexfolien

Die Verpackungswelt wird durch unterschiedliche Innovationen stets auf Trab gehalten. Eine dieser Innovationen, die insbesondere in der Wellpappe-Industrie von großer Bedeutung ist, sind Koexfolien. Wesenskern von Koexfolien ist ihre mehrschichtige Struktur, die ihren Einsatz in vielfältigen Anwendungen ermöglicht. Koexfolien werden auch als Mehrschichtfolien oder Coextrusionsfolien bezeichnet und verbinden die Eigenschaften verschiedener Polymere in einer einzigen, funktionsorientierten Folie. Dadurch lassen sich mechanische Stabilität, Barrierewirkung, Siegelfähigkeit, optische Eigenschaften und Verarbeitbarkeit gezielt kombinieren. In der Praxis werden so passgenaue Barrierefolien realisiert, die Aroma- und Frischeschutz, definierte Öffnungskräfte und eine stabile Weiterverarbeitung in Verpackungslinien unterstützen, ohne die Anforderungen an Transportverpackungen aus dem Blick zu verlieren.

Definition: Was versteht man unter Koexfolien?

Koexfolien sind eine spezielle Art von Folien, die aus mehreren Schichten unterschiedlicher Kunststofftypen bestehen. Der Begriff "Koex" leitet sich aus dem Englischen "co-extrusion" ab und bedeutet "Koextrusion", was den Herstellungsprozess dieser Folien beschreibt. In diesem Verfahren werden verschiedene Polymere gleichzeitig durch eine Extruderdüse gedrückt, um eine mehrschichtige Folie zu erzeugen. Jede der Schichten hat spezifische Eigenschaften, die das Gesamtprodukt hinsichtlich seiner Funktionalität optimieren. Üblich sind Schichtzahlen von drei bis elf Lagen, mit anwendungsabhängigen Dickentoleranzen und einem gezielt abgestimmten Eigenschaftsprofil für die Verpackungspraxis.

Typische Werkstoffe in Koexfolien sind Polyethylen (PE, z. B. LDPE, LLDPE, mLLDPE, HDPE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyester (PET) sowie funktionale Barrierepolymere wie Ethylen-Vinylalkohol (EVOH). Häufig kommen sogenannte Haft- oder „Tie“-Schichten (oftmals mit Maleinsäureanhydrid-funktionalisierten Copolymeren) zum Einsatz, um Materialien mit unterschiedlicher Polarität dauerhaft zu verbinden. Der Schichtaufbau (z. B. 3-, 5-, 7- oder 11-schichtig) richtet sich nach den geforderten Eigenschaften wie Sauerstoff- oder Wasserdampfbarriere, Durchstoßfestigkeit, Steifigkeit, Transparenz, Heißsiegelfähigkeit oder Bedruckbarkeit. Additive wie Gleitmittel, Antiblock- und Antistatika, UV-Absorber oder Antifog-Ausstattungen werden selektiv in den jeweiligen Lagen platziert, um Gleitreibwerte, Optik und Verarbeitung gezielt einzustellen.

Typische Schichtfunktionen und Materialkombinationen

• Siegelschicht: meist PE- oder PP-Varianten mit definierten Siegeltemperaturen für prozesssichere Verschlüsse.
• Barrierekern: EVOH für Sauerstoff- und Aromaschutz; optional PA für mechanische Robustheit und Durchstoßwiderstand.
• Stütz- bzw. Trägerschicht: PP, PET oder steifere PE-Typen zur Formstabilität und guten Laufeigenschaften.
• Haftvermittler (Tie-Layer): verbindet unpolare und polare Schichten zu einem festen Laminat.
• Oberfläche: für Bedruckbarkeit oder Weiterverarbeitung vorbereitet, z. B. mit Corona- oder Flammvorbehandlung.

Beispiele für Schichtaufbauten

• PE/EVOH/PE: ausgewogenes Verhältnis aus Heißsiegelfähigkeit, Sauerstoffbarriere und Flexibilität für Lebensmittelverpackungen.
• PP/PA/PP: erhöhte Steifigkeit und Durchstoßwiderstand, geeignet für Beutel und Technikgüter mit höherer Beanspruchung.
• PE/Tie/EVOH/Tie/PE: verbesserte Barriereperformance bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit auf VFFS/HFFS-Anlagen.
• PP/Tie/EVOH/Tie/PP: klare, steife Folien für hochwertige Druckbilder und definierte Reibwerte in schnellen Abpackprozessen.

Eigenschaftsprofil

Je nach Aufbau erreichen Koexfolien definierte Sauerstoff- (OTR) und Wasserdampftransmissionen (WVTR), einstellbare Reibwerte, optische Kennwerte (Glanz, Haze), hohe Zähigkeit und ein moduliertes Steifigkeitsniveau. Diese gezielte Kombination macht Koexfolien zu anpassbaren Funktionsfolien für unterschiedlichste Einsatzfälle. Ergänzend lassen sich Eigenschaften wie Antifog, Antistatik, Rutsch- und Blockverhalten, Temperaturbeständigkeit (z. B. Tieftemperaturzähigkeit) sowie definierte Siegelfenster und Siegelnahtfestigkeiten präzise steuern. Typische Foliendicken reichen – je nach Anwendung – von unter 30 µm bis über 200 µm.

Anwendungsbereiche der Koexfolien

Koexfolien finden sich in vielen Bereichen unseres Alltags wieder. Besonders hervorzuheben ist der Einsatz von Koexfolien in der Verpackungsindustrie, einschließlich der Herstellung von Wellpappe-Verpackungen. Durch die Kombination verschiedener Materialeigenschaften kann eine optimale Verpackungslösung für verschiedenste Güter gewährleistet werden. Beispielsweise können Koexfolien Frischeprodukte vor Sauerstoff und Licht schützen, um die Haltbarkeit zu verlängern. Zugleich bieten sie durch ihre Festigkeit und Reißfestigkeit Schutz vor physischen Beschädigungen. Typische Anwendungen sind Schlauchbeutel, Standbodenbeutel, Vakuumbeutel, Siegelrandbeutel, Versandschutzfolien und kaschierte Verbunde auf Papier oder Karton für Sekundär- und Transportverpackungen.

Weitere typische Anwendungen sind Folien für Lebensmittel (trocken, feucht, fettig oder aromaintensiv), Beutel- und Schlauchverpackungen, medizinische und technische Packgüter, Transport- und Umverpackungen, Einschlagfolien sowie kaschierte Deckschichten auf Papier oder Karton. Im Bereich der Wellpappe werden Koexfolien unter anderem zur Kaschierung von Deckpapieren eingesetzt, um Feuchtigkeits- und Fettbarrieren zu erzielen, die Bedruckbarkeit zu stabilisieren oder die Oberflächenbeständigkeit gegenüber Abrieb zu erhöhen. In temperaturgeführten Lieferketten können entsprechende Barrieren das Risiko von Kondenswasseraufnahme des Faserstoffs reduzieren. Für modifizierte Atmosphären (MAP) lassen sich OTR/WVTR-Werte so auslegen, dass Produktqualität, Transportfähigkeit und Verpackungsintegrität in Einklang gebracht werden.

Bei Versand- und Transportanwendungen unterstützen schlagzähe, durchstoßfeste Schichten den Produktschutz. Je nach Produktanforderung lässt sich die Siegelschicht so wählen, dass eine definierte Öffnungskraft oder eine manipulationssichere Versiegelung erreicht wird. Für den Druck kommen behandelte Außenschichten zum Einsatz, die eine reproduzierbare Haftung von Farben ermöglichen. Zusätzlich kann die Oberfläche für Heißsiegel-, Kaltleim- oder Hotmelt-Prozesse abgestimmt werden, um in nachgelagerten Konfektionsschritten eine prozessstabile Weiterverarbeitung sicherzustellen.

Für weiterführende Lektüre bietet sich ein Überblick zu weiterführenden Informationen zu sofort verfügbaren Verpackungen ab Lager an, um Kontext und Einsatzspektrum in der Praxis einzuordnen. Ergänzend lohnt der Blick auf typische Verpackungslinien (VFFS/HFFS) und die dort relevanten Parameter wie Bahnzug, Reibwert und Temperaturfenster, da diese die Auslegung der Koexfolien maßgeblich beeinflussen.

Herstellungsprozess von Koexfolien

, der hochpräzise Maschinen und spezielles Fachwissen erfordert. Das wesentliche Verfahren ist die Koextrusion, bei der verschiedene Kunststoffe durch eine Düse gedrückt werden, um eine mehrschichtige Struktur zu erstellen. Die Reihenfolge und Komposition der Kunststoffschichten werden dabei so gesteuert, dass sie die gewünschten Merkmale des Endprodukts optimal unterstützen. Das Ergebnis sind Folien mit einer Vielzahl von Eigenschaften - von Witterungsbeständigkeit bis hin zu speziellen Barriereeigenschaften. Entscheidend ist die Viskositäts- und Temperaturabstimmung der Schmelzen, damit Grenzflächen stabil bleiben und der Schichtverbund langfristig nicht delaminiert.

Blasfolie und Gießfolie

Koexfolien werden entweder als Blasfolie (tubular, mit Luftkühlung) oder als Gießfolie (Cast, mit Chill-Roll-Kühlung) gefertigt. Blasfolien bieten durch biaxiale Orientierung gute Festigkeiten und sind für viele Barriereaufbauten geeignet. Gießfolien überzeugen durch sehr gleichmäßige Dickenprofile, hohe Transparenz und gute Planlage, was insbesondere für hochwertige Druck- oder Kaschierprozesse relevant ist. Auswahl und Auslegung hängen von Zielparametern wie Planlage, Steifigkeit, Schrumpfverhalten, Dickentoleranzen und geforderter Produktionsgeschwindigkeit ab.

Aufbau und Prozessschritte

1. Rohstoffaufbereitung: Trocknung und Konditionierung feuchtigkeitsempfindlicher Polymere (z. B. PA, EVOH).
2. Schmelzeaufbereitung: Separate Extruder plastifizieren die Polymere; Additive (Gleit-, Antiblock-, UV-Stabilisatoren) werden dosiert.
3. Feedblock oder Mehrkanaldüse: Die Schmelzen werden in definierter Reihenfolge zusammengeführt; jede Schicht erhält eine vorgegebene Dicke.
4. Formgebung und Kühlung: Bei Blasfolie über die Ringdüse und Luftkühlung; bei Gießfolie über Breitschlitzdüse und Kühlwalze.
5. Oberflächenbehandlung: Corona/Plasma zur Erhöhung der Oberflächenspannung für Druck/Kaschierung.
6. Wicklung und Konfektion: Bahnzugregelung, Dickenmessung und Defektkontrolle sichern ein konstantes Qualitätsniveau.
7. Rezeptur- und Prozessmanagement: Dokumentation von Temperaturen, Drücken, Durchsätzen und Anfahrstrategien für reproduzierbare Qualität.
8. Schneiden und Formatieren: Randbeschnitt, Rollenschnitt (Slitting) und eventuelle Perforation oder Mikroperforation für definierte Gasdurchlässigkeiten.
9. Qualitätssicherung: Inline- und Offline-Prüfungen (OTR/WVTR, COF, Optik, Dicke) mit statistischer Prozesskontrolle.

Die Prozessführung umfasst präzise Temperaturprofile, Viskositätsabstimmung zwischen den Schmelzen, Schichtdickenkontrolle und Reibwertmanagement. Bei Barriereaufbauten ist die Integrität der Kernschicht entscheidend; hierfür werden geeignete Tie-Layer und angepasste Prozessfenster eingesetzt, um Delamination zu vermeiden. Zusätzlich sind Parameter wie Abkühlintensität, Bahnzug und Wickelhärte relevant, um Planlage, Blockverhalten und spätere Verarbeitbarkeit in Druck-, Kaschier- und Konfektionsprozessen zu sichern.

Inline-Mess- und Regeltechnik

Moderne Anlagen nutzen berührungslose Dickenmessung, kamerabasierte Defekterkennung und COF-Monitoring. In Kombination mit automatisierter Düsenspalt- und Feedblockverstellung werden Schwankungen frühzeitig kompensiert, sodass stabile Folieneigenschaften für Verpackungsprozesse gewährleistet sind.

Vor- und Nachteile von Koexfolien

Die Anwendung von Koexfolien bietet zahlreiche Vorteile. Dazu gehören eine verbesserte Produktleistung durch maßgeschneiderte Materialkombinationen, Flexibilität in Bezug auf Design und Funktionalität sowie eine erhöhte Produktlebensdauer. Wichtige Nachteile sind unter anderem die Komplexität der Produktion und die damit verbundenen Kosten. Zudem besteht eine Herausforderung in Hinsicht auf das Recycling, da die verschiedenen Schichten oft nur schwer voneinander zu trennen sind und somit die Wiederverwendung erschweren können.

• Vorteile: präzise einstellbare Barrierewerte (OTR/WVTR), definierte Siegelfenster, gute Durchstoß- und Reißfestigkeit, kontrollierte Reibwerte für sichere Verarbeitung, höhere Funktionsintegration bei gleicher Folienstärke.
• Weitere Vorteile: reproduzierbare Bedruckbarkeit durch behandelte Außenschichten, gezielte Kombination von Transparenz/Opazität und Glanz, verbesserte Feuchte- und Aromaschranken für sensible Güter.
• Nachteile: höhere Anlagen- und Materialkosten, aufwendigere Prozessführung, potenzielle Delamination bei unsachgemäßer Kombination, erschwerte Sortier- und Recyclingfähigkeit bei heterogenen Materialsystemen.
• Weitere Nachteile: mögliche Wechselwirkungen von Additiven zwischen Schichten, komplexere Qualitätssicherung, erhöhte Anforderungen an Rohstoffkonstanz.
• Vorteile (ergänzend): Möglichkeit zur Integration von Antifog- oder Antistatikeigenschaften ohne zusätzliche Beschichtungen, definierte Öffnungskräfte für Benutzerfreundlichkeit.
• Nachteile (ergänzend): Sensitivität gegenüber Prozessschwankungen (z. B. Feuchte bei EVOH, Trocknungsbedarf bei PA), erhöhte Komplexität in der Rezepturverwaltung.

Nachhaltigkeit und Recyclingaspekte

Zur Verbesserung der Kreislauffähigkeit gewinnen Monomaterial-Koexfolien (z. B. rein PE- oder rein PP-basierte Aufbauten) an Bedeutung. Sie ermöglichen eine bessere Sortierung und mechanische Wiederverwertung, während funktionale Eigenschaften über mehrlagige PE- oder PP-Schichten abgebildet werden. Barriereanforderungen können mit dünnen EVOH-Anteilen realisiert werden, deren Anteil oft so ausgelegt wird, dass eine Einstufung als Monomaterial möglich bleibt. Design-for-Recycling-Konzepte berücksichtigen zudem den Verzicht auf inkompatible Additive, eine angepasste Farbgebung und die Vermeidung schwer ablösbarer Fremdschichten. Für Lebensmittelanwendungen sind migrationsrechtliche Vorgaben (z. B. Eignungsnachweise und Konformität mit einschlägigen Regularien) zu beachten.

Regulatorische und materialbezogene Aspekte

Für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt sind Konformitätsnachweise, spezifische Migrationsgrenzwerte und dokumentierte Rückverfolgbarkeit der Rohstoffe einzuhalten. Gleichzeitig gewinnen der Einsatz von Rezyklaten (PIR/PCR) in nicht lebensmittelberührten Lagen, Mass-Balance-Ansätze und lösungsmittelfreie Kaschiersysteme an Bedeutung, sofern die Funktionalität und die Prozessstabilität erhalten bleiben.

Qualitätssicherung und Kennwerte

• Barriere: Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) und Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) als zentrale Kennzahlen für Frische- und Aromaschutz.
• Mechanik: Zugfestigkeit, Dehnung, Weiterreiß- und Durchstoßwiderstand für Transportsicherheit.
• Thermik: Siegelfenster, Siegelnahtfestigkeit, Heißsiegelstarttemperatur für prozesssichere Verschlüsse.
• Oberfläche: Reibwert (COF), Glanz und Haze für Optik und Laufeigenschaften.
• Prozess: Dickenprofil, Planlage und Bahnspannungsstabilität für eine störungsarme Weiterverarbeitung.
• Funktion: Antifog-Wirkung, Antistatikeigenschaften und Blockverhalten für definierte Packguteigenschaften.
• Konformität: sensorische Eignung, Geruchs- und Geschmacksneutralität, dokumentierte Prüfberichte.

Prüfmethoden und Normen

Zur Bewertung werden standardisierte Prüfmethoden herangezogen, u. a. für OTR/WVTR, Zugversuch, Reibwert, Dickenmessung und Siegelnahtfestigkeit. In der Praxis kommen etablierte Normreihen zum Einsatz, die eine Vergleichbarkeit der Kennwerte und eine belastbare Freigabe für Verpackungsprozesse ermöglichen.

Praxis in Verbindung mit Wellpappe

In Kombination mit Wellpappe wird die Folie häufig als Funktionslage auf das Deckpapier kaschiert. Dadurch lassen sich Feuchte- und Fettbarrieren, definierte Gleitreibwerte sowie eine druckoptimierte Oberfläche erzielen. Für Anwendungen mit erhöhter mechanischer Beanspruchung können zähharte Schichtsysteme die Kanten- und Durchstoßfestigkeit unterstützen. Bei der Auslegung ist zu beachten, dass Folienstärken, Barriereanteile und Oberflächenbehandlungen auf Druck-, Stanz- und Faltprozesse abgestimmt werden. Ebenso sind Klebstoffsysteme (z. B. Hotmelt oder Dispersionsklebstoffe) und Trocknungsbedingungen so zu wählen, dass der Schichtverbund dauerhaft stabil bleibt und die Kartonageeigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

Klebstoff- und Kaschierauswahl

Die Auswahl des Klebstoffs richtet sich nach Folienoberfläche, Vorbehandlung, gewünschter Endhaftung und Prozessgeschwindigkeit. Eine ausreichende Oberflächenspannung der Folie (z. B. durch Corona/Plasma) ist Voraussetzung für gute Haftung und eine stabile Weiterverarbeitung im Druck (Flexo/Offset/Digital) sowie in Stanz- und Faltprozessen.

Typische Fehlerbilder und Abhilfe

• Delamination: unzureichende Tie-Layer-Auslegung oder falsches Temperaturfenster; Abhilfe durch Anpassung der Haftvermittler und Prozessparameter.
• Blocken der Wickel: zu hohe Oberflächentemperatur oder fehlende Antiblockierung; Abhilfe durch Kühlung, Rezepturanpassung und Wickelhärtesteuerung.
• Inhomogenes Dickenprofil: ungleichmäßige Schmelzeverteilung; Abhilfe durch Düsenspalt-Justage und geregelte Feedblock-Einstellungen.
• Unzureichende Druckhaftung: zu geringe Oberflächenspannung; Abhilfe durch höhere Vorbehandlungsenergie oder Primer.
• Siegelfehler: inkonsistente Temperatur-/Zeit-/Druckparameter; Abhilfe durch Prozessfenster-Optimierung und Materialabstimmung.

Lagerung und Handling

Koexfolien sollten trocken, staubfrei und vor UV-Strahlung geschützt gelagert werden. Empfohlene Bedingungen sind konstante Raumtemperatur und moderates Klima, um Planlage, Reibwert und Barrierewerte stabil zu halten. Vor der Verarbeitung ist eine Akklimatisierung an die Produktionsumgebung sinnvoll, um Kondensation und Planlageverzug zu vermeiden.

Zusammenfassung:

• Koexfolien sind Hochleistungsfolien, die mehrschichtig aufgebaut sind und sowohl in der Lebensmittelindustrie als auch in anderen Branchen hohe Wasser- und Sauerstoffbarrieren bieten.
• Durch ihre Robustheit und Flexibilität eignen sich Koexfolien perfekt für die Produktion von Verpackungen. Ihre hohe Barrierewirkung und Langlebigkeit machen sie zu einem optimalen Material für Verpackungen aus Wellpappe.
• Mit Koexfolien überzogene Wellpappe verbessert deren Performance drastisch, indem es Feuchtigkeit, Licht und andere äußere Faktoren abhält, den Inhalt der Verpackung zu beeinträchtigen.
• Der Schichtaufbau (z. B. PE/EVOH/PE oder PP/PA/PP) kombiniert Siegelfähigkeit, mechanische Stabilität und definierte Barrierewerte in einer einzigen Folie.
• Die Wahl von Monomaterial-Aufbauten kann die Kreislauffähigkeit erhöhen, während anspruchsvolle Barrieren weiterhin realisierbar bleiben.
• Für die Praxis sind konstante Dickenprofile, passende Reibwerte und eine geeignete Oberflächenbehandlung entscheidend, um Druck- und Kaschierprozesse prozesssicher abzubilden.
• Eine sorgfältige Abstimmung von Rezeptur, Prozessparametern und Weiterverarbeitung minimiert Fehlerbilder und sichert gleichbleibende Qualität im Verpackungseinsatz.
• Regulatorische Anforderungen, nachweisbare Kennwerte und ein materialeffizientes Design-for-Recycling sind Schlüsselfaktoren für den nachhaltigen Einsatz von Koexfolien.