Mehrschichtfolie

In der Welt der Verpackungsmaterialien nimmt die Bedeutung von Mehrschichtfolien stetig zu. Besonders im Bereich der Wellpapp-Verpackungen sind sie ein unverzichtbarer Bestandteil, da sie nicht nur für eine verbesserte Stabilität sorgen, sondern auch den Schutz des Packguts erhöhen können. Sie dienen als gezielte Barriere gegenüber Feuchte, Sauerstoff, Gerüchen und Licht, minimieren mechanische Beschädigungen durch Abrieb und Durchstoß und unterstützen eine konstante Produktqualität auch bei wechselnden klimatischen Bedingungen entlang komplexer Logistikketten.

Mehrschichtfolien verbinden Barriere- und Funktionseigenschaften in einem dünnen, flexiblen Verbund. Sie wirken als Feuchte-, Gas- und Aromasperre, ermöglichen definierte Siegel- und Gleitwerte und tragen zur mechanischen Festigkeit sowie zur Oberflächenqualität bei. In Kombination mit Faserstoffen wie Wellpappe kommen sie als Innenauskleidung, Kaschierlage oder separater Beutel zum Einsatz und schützen empfindliche Güter entlang der gesamten Transportkette. Darüber hinaus können sie elektrostatische Aufladungen reduzieren, definierte Öffnungskräfte bereitstellen und eine hohe Maßhaltigkeit für automatisierte Verpackungslinien bieten.

Definition: Was versteht man unter Mehrschichtfolie?

Im Zusammenhang mit Verpackungen spricht man von Mehrschichtfolien, wenn ein Verbund aus zwei oder mehr Folien unterschiedlicher Materialien entsteht. Diese werden mittels spezieller Verfahren miteinander vereint, um die positiven Eigenschaften der Einzelmaterialien zu kombinieren. Der Verbund kann lösungsmittelhaltig, lösungsmittelfrei oder wasserbasiert kaschiert sowie coextrudiert werden und umfasst häufig 3 bis 7 Lagen, in Sonderfällen auch mehr.

Charakteristisch ist der gezielte Schichtaufbau, bei dem jede Lage eine definierte Aufgabe übernimmt. So lassen sich Leistungsmerkmale wie Barrierewirkung, Siegelfähigkeit, Reiß- und Durchstoßfestigkeit, Bedruckbarkeit oder Optik präzise auf den Einsatzzweck abstimmen. Mehrschichtfolien können dabei rein polymerbasiert sein (z. B. PE/PA/EVOH/PE) oder auch metallisierte bzw. aluminiumhaltige Sperrschichten einbinden. Die resultierenden Verbunde lassen sich hinsichtlich Glanz, Mattierung, Transparenz, Opazität, Trübungswerten und Haptik gezielt konfigurieren.

• Trägerschicht: sorgt für Dimensionsstabilität und Temperaturbeständigkeit (z. B. PET oder PA); sie beeinflusst Planlage, Bedruckbild und Weiterverarbeitbarkeit.
• Barriereschicht: reduziert Sauerstoff- und Wasserdampfdurchgang (z. B. EVOH oder Aluminium); optional auch Licht- und Aromasperre.
• Siegelschicht: stellt prozesssichere, temperaturgeregelte Versiegelung sicher (häufig PE oder PP) und definiert das Siegelfenster.
• Tie-Layer/Haftvermittler: verbindet inkompatible Polymere und stabilisiert den Verbund; wichtig für Schälverhalten und Delaminationssicherheit.
• Schutz- und Funktionslagen: verbessern Kratzbeständigkeit, Gleitverhalten, Antistatik oder Matt-/Glanzoptik und können Antifog- oder UV-Schutzfunktionen integrieren.

Funktionsprinzip und Herstellung von Mehrschichtfolien

Die Herstellung von Mehrschichtfolien erfolgt in der Regel durch das sogenannte Coextrusionsverfahren. Dabei werden die unterschiedlichen Materialien gleichzeitig durch eine Düse gepresst, wodurch sie miteinander verschmelzen. Dieses Prinzip ermöglicht es, die funktionalen Merkmale verschiedener Materialien in einer Folie zu vereinen und somit eine hohe Anpassungsfähigkeit an die spezifischen Anforderungen des Verwendungszwecks zu erreichen. Eine sorgfältige Abstimmung der rheologischen Eigenschaften der Schmelzen verhindert Schichtwanderungen und sichert eine homogene Verteilung.

Coextrusion in der Praxis

Bei der Flach- oder Blasfolien-Coextrusion fördern mehrere Extruder Polymerschmelzen in eine Mehrkanaldüse. Über die Schichtdickenverteilung lässt sich der Anteil jeder Lage mikrometergenau einstellen. Tie-Layer sichern die Haftung zwischen chemisch unterschiedlichen Polymeren. Prozessparameter wie Schmelzetemperatur, Durchsatz, Abzug und Abkühlung bestimmen Transparenz, Steifigkeit, Schrumpfverhalten und Dickentoleranz. Kühl- und Reckbedingungen (MDO/BO) beeinflussen weitere Eigenschaften wie Weiterreißwiderstand, Spannungsabbau und Dimensionsstabilität.

Kaschierung und Extrusionsbeschichtung

Neben der Coextrusion kommen Kaschierverfahren zum Einsatz, um Folien, Papier oder Karton zu Verbunden zu fügen. Bei der Extrusionsbeschichtung wird ein Polymerfilm direkt auf ein Substrat aufgebracht. Trockene, lösemittelfreie oder wasserbasierte Klebstoffkaschierungen erlauben komplexe Kombinationen, etwa für hohe Barriere- oder Fettdichtigkeit. Das ist besonders relevant, wenn Mehrschichtfolien mit Wellpappenlinern kombiniert werden. Reaktive Systeme (z. B. Polyurethan) ermöglichen temperaturbeständige Verbunde und definierte Peel-Eigenschaften für spätere Öffnungsvorgänge.

Oberflächenvorbehandlung und Orientierung

Zur sicheren Weiterverarbeitung und Bedruckung werden Oberflächen mittels Corona-, Flammen- oder Plasma-Behandlung aktiviert. Eine mechanische Orientierung (MDO/BO) kann Zugfestigkeit, Steifigkeit und Schrumpfverhalten gezielt verändern und ermöglicht dünnere Folienstärken bei vergleichbarer Leistung. Entscheidend ist die erreichte Oberflächenspannung (Dyne-Wert), um Farbsysteme, Lacke und Klebstoffe zuverlässig zu verankern.

Qualitätskontrolle

Inline-Messsysteme überwachen Dicke und Schichtaufbau. Prüfgrößen wie Gelpunktdichte, Ebenheit und Wickelqualität sind entscheidend für eine störungsfreie Konfektion, Bedruckung und Versiegelung in der Verpackungslinie. Ergänzend unterstützen Kamerasysteme die Fehlererkennung (Fischaugen, Einschlüsse, Delamination, Kantenwellen), während statistische Prozesskontrolle Schwankungen frühzeitig sichtbar macht.

Materialkombinationen und Eigenschaften

Typische Polymere sind PE (LLD/LD/HD) für Siegelfähigkeit und Zähigkeit, PP (Homopolymer oder Copolymer) für Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit, PA für Durchstoßfestigkeit und Abrieb, PET für Dimensionsstabilität und Bedruckbild sowie EVOH als Sauerstoffbarriere. Metallisierte Lagen oder Aluminiumfolie erhöhen die Barriere gegenüber Sauerstoff, Licht und Aromastoffen. Additive Schichten können Antibeschlag, Antistatik oder Gleitoptimierung bereitstellen. Füllstoffe und Nukleierungsmittel erlauben die gezielte Einstellung von Trübungswerten, Opazität und Wärmeleitfähigkeit.

Der Schichtaufbau richtet sich nach Zielparametern wie Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR), Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR), Siegelfenster, mechanischer Belastbarkeit und der geforderten Optik (glänzend, matt, klar oder opak). Weitere Kenngrößen sind Reibungskoeffizienten (statisch/dynamisch), Heißsiegelfestigkeit, Weiterreißfestigkeit, Durchstoßarbeit und Temperaturbeständigkeit in der Heiß- und Kaltkette.

Vielfältige Anwendungsbereiche der Mehrschichtfolien

Mehrschichtfolien finden in unterschiedlichsten Bereichen der Verpackung Anwendung. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit werden sie sowohl in der Lebensmittelverpackung, als auch in der Medizintechnik und im Sektor der elektronischen Bauteile verwendet. Zudem finden sie im Bauwesen und in der Fertigung von Sportartikeln Verwendung. Bei all diesen Anwendungen sorgen sie für einen hohen Schutz des Packguts und tragen zur Verbesserung der Produktsicherheit bei. In der Logistik mit Wellpappe ermöglichen sie saubere, dichte und materialeffiziente Lösungen für Schüttgüter, flüssige Produkte und feuchtigkeitssensible Waren.

• Wellpappe im Versand und Handel: Innenbeutel, Auskleidungen oder kaschierte Liner schützen vor Feuchte, Fett und Aromaübertragung; flüssigkeits- oder staubdichte Einsätze sichern den Kartoninhalt. Bag-in-Box-Inliner, Abdeckfolien und Feuchtesperren stabilisieren den Karton auch bei klimatischen Schwankungen.
• Lebensmittel: Beutel- und Schlauchbeutelverpackungen, Tiefziehfolien und Barriereverbunde für trockene, feuchte oder fetthaltige Produkte; optional modifizierte Atmosphäre. Anwendungsfelder reichen von Backwaren und Kaffee bis zu Käse, Fleischwaren und Tiernahrung.
• Medizintechnik: Sterilbarrieresysteme mit definiertem Peel-Verhalten, hohe Reinheit und kontrollierte Barrierewerte. Kompatibel mit gängigen Sterilisationsverfahren, sofern entsprechend spezifiziert.
• Elektronik: ableitfähige oder antistatische Verbunde zum Schutz empfindlicher Baugruppen vor Feuchte und elektrostatischer Entladung. Optional mit Licht- und Sauerstoffbarriere.
• Industriegüter und Bauwesen: Korrosionsschutz- und Sperrfolien, Dampfbremsen sowie laminierte Funktionsträger für Montage- und Transportprozesse. Geeignet für Granulate, Pulver, Chemikalien oder Bauteile mit scharfkantigen Geometrien.
• Pharmazeutische und kosmetische Produkte: Beutel, Sachets und Liner mit definierten Migrations- und Barriereanforderungen sowie kontrolliertem Öffnungs- und Dispense-Verhalten.

Vor- und Nachteile von Mehrschichtfolien

Mehrschichtfolien weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Kombination verschiedener Materialien lassen sich spezifische Eigenschaften wie Haltbarkeit, Schutzfunktion oder auch Gestaltungsmöglichkeiten gezielt optimieren. Des Weiteren bieten sie einen zuverlässigen Schutz gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere Umwelteinflüsse. Allerdings haben Mehrschichtfolien auch Nachteile. Dazu zählt insbesondere der aufwendige Herstellungsprozess und damit verbundene Kosten. Darüber hinaus kann die Wiederverwertung von Mehrschichtfolien eine Herausforderung darstellen, da die unterschiedlichen Materialien erst getrennt werden müssen. Für Anwendungen mit Wellpappe ist zudem die sichere Schnittstelle zwischen Folie und Faserstoff zentral, um Delamination oder Undichtigkeiten zu vermeiden.

• Vorteile: hohe Barriereleistung (OTR/WVTR), anpassbare Siegelfenster, gute Durchstoß- und Reißfestigkeit, definierte Gleit- und Opazitätswerte, hervorragende Bedruckbarkeit bei geeigneter Vorbehandlung, Option auf Sterilisations- oder Pasteurisierbarkeit. Materialeinsparungen durch Orientierung und dünnere Lagen sind möglich.
• Nachteile: komplexe Lieferkette und Spezifikation, erhöhte Material- und Prozesskosten, eingeschränkte Rezyklierbarkeit bei heterogenen Verbunden, potenziell aufwendigere Qualitätsprüfungen und Dokumentation. Empfindlichkeit gegenüber Fehljustagen bei Siegelparametern kann den Ausschuss erhöhen.

Spezifikation, Maße und Prüfwerte

Die Auswahl einer Mehrschichtfolie erfolgt über eine technische Spezifikation: Folienstärke (typisch ca. 30–200 µm), Schichtaufbau, OTR/WVTR-Ziele, Siegelfähigkeit, Reiß- und Weiterreißfestigkeit, Durchstoßarbeit, Reibungskoeffizient sowie Temperaturbeständigkeit. Für die Auslegung sind Toleranzen und Maßvorgaben wesentlich; dazu zählen Bahnbreite, Rollendurchmesser, Hülsenkern, Spulrichtung und Lagenzahl. Ergänzend sind Prozessparameter wie Siegeltemperatur, -druck und -zeit festzulegen. Weiterführende Details bieten ausführliche Hinweise zu relevanten Abmessungen und Toleranzen.

Prüfmethoden (z. B. für OTR, WVTR, Siegelfestigkeit oder Gleitwerte) sichern die Reproduzierbarkeit. Eine enge Abstimmung zwischen Folienherstellung, Druck, Konfektion und Abpackprozess minimiert Ausschuss und gewährleistet konstante Qualität. In der Praxis bewährt sich die Definition von Grenzmustern und Freigabekriterien, um Serienstabilität und Prozessfenster transparent zu halten.

Weiterverarbeitung und Integration in Wellpapp-Verpackungen

Mehrschichtfolien werden bedruckt, beschichtet, geschnitten, beutelförmig konfektioniert und als Inliner oder Kaschierlage mit Wellpappenbauteilen kombiniert. Für die Verarbeitung sind Bahnspannung, Ebenheit und Oberflächenspannung essenziell. Funktionen wie Easy-Open, Zipper, Ventile oder eine gezielte Perforation lassen sich integrieren, um Handling, Entlüftung oder Öffnungsverhalten zu steuern. Für Wellpappe-spezifische Anwendungen ist die Abstimmung von Steifigkeit und Faltverhalten wichtig, damit Kartonagen mechanisch stabil bleiben und Dichtungen formschlüssig anliegen.

In der Praxis sind dichtheitskritische Übergänge (Siegelnähte, Ecken, Faltungen) besonders zu beachten. Eine geeignete Versiegelungsstrategie und Qualitätskontrolle (z. B. Dichtheitsprüfung) sind deshalb Bestandteil jeder Anwendung. Heißsiegelparameter werden üblicherweise als Fenster spezifiziert, um Schwankungen in Liniengeschwindigkeit, Werkzeugtemperatur und Druck zu kompensieren.

Nachhaltigkeit und Entsorgung

Die Rezyklierbarkeit heterogener Verbunde ist limitiert, weil unterschiedliche Polymere oder Metalllagen das werkstoffliche Recycling erschweren. Design-for-Recycling-Ansätze setzen auf Monomaterial-Verbunde (z. B. PE/PE oder PP/PP) mit funktionalisierten Lagen, die dennoch Barriere und Siegelfähigkeit bieten. Für weniger sensible Anwendungen kann der Einsatz von Rezyklaten in einzelnen Schichten in Betracht kommen, sofern regulatorische Anforderungen erfüllt sind. Ergänzend werden alternative Sperrschichten sowie lösbare Haftvermittler erforscht, um Trennbarkeit und Kreislaufführung zu verbessern.

Bei der Auswahl sind ökologische Bewertung, Materialeffizienz (Dickenreduktion bei gleicher Leistung) und eine sortiergerechte Gestaltung zu berücksichtigen. Wo technisch möglich, unterstützen klare Kennzeichnung und eine trennbare Konstruktion die Verwertung. Neben dem werkstofflichen Recycling können energie- oder rohstoffrückgewinnende Verfahren berücksichtigen werden, wenn eine sortenreine Trennung nicht realisierbar ist.

Normen, Regularien und Konformität

Für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt sind entsprechende rechtliche Rahmenbedingungen und migrationsarme Systeme zu beachten. In der Medizintechnik gelten zusätzliche Anforderungen an Sterilität, Partikelfreiheit und dokumentierte Rückverfolgbarkeit. Für den Export können länderspezifische Vorgaben relevant sein, etwa zu Kennzeichnung, Materialdeklaration oder Transportprüfung. Eine eindeutige Spezifikation und Konformitätserklärung erleichtern Auditierung und Seriensicherheit.

Lagerung, Transport und Handhabung von Rollenware

Mehrschichtfolien sollten trocken, staubfrei und vor UV-Strahlung geschützt gelagert werden. Empfohlene Lagerbedingungen umfassen moderate Temperaturen und definierte relative Luftfeuchte, um dimensionsstabile Verarbeitung sicherzustellen. Rollen sind stehend oder auf geeigneten Hülsenkernen zu lagern, Quetschungen und Kantenbeschädigungen sind zu vermeiden. Vor Verarbeitung empfiehlt sich eine Akklimatisierung, damit Bahnspannung und Planlage stabil sind.

Fehlerbilder und Troubleshooting

Typische Abweichungen sind unzureichende Siegelnahtfestigkeit, Blasenbildung, Delamination, Faltenbildung und ungleichmäßige Gleiteigenschaften. Ursachen liegen häufig in falschen Siegelparametern, unzureichender Oberflächenaktivierung, kontaminierten Kontaktflächen oder zu hoher Bahnspannung. Abhilfe schaffen parametergerechte Einstellungen, saubere Prozessführung, geeignete Klebstoffaushärtung und regelmäßige Inline-Kontrollen.

Druckverfahren und Veredelung

Mehrschichtfolien sind mit Flexo-, Tief- und teils auch Digitaldruckverfahren bedruckbar, sofern Vorbehandlung und Farbsystem aufeinander abgestimmt sind. Schutzlacke, Matt-Glanz-Effekte, Kalt-/Heißprägungen und partielle Antifog-Bereiche lassen sich integrieren. Registerhaltigkeit und Trocknung sind auf Bahngeschwindigkeit und Folienaufbau abzustimmen, um Wellenbildung und Schrumpf zu vermeiden.

Zusammenfassung:

• Mehrschichtfolien sind aus verschiedenen Lagen konstruiert, wobei jede Schicht spezifische Eigenschaften zum Gesamtprodukt beiträgt und für einen optimalen Schutz des Produkts sorgt.
• Im Kontext von Verpackungen, insbesondere solchen aus Wellpappe, können Mehrschichtfolien als schützende Barrieren dienen, indem sie eine wasser- und luftdichte Beschichtung bereitstellen.
• Durch ihre Flexibilität und Anpassungsfähigkeit können Mehrschichtfolien in verschiedenen Anwendungsbereichen der Verpackungstechnik eingesetzt werden und tragen zur Qualität und Langlebigkeit des verpackten Produkts bei.
• Der Schichtaufbau (Träger-, Barriere-, Siegel- und Funktionslagen) wird gezielt auf OTR/WVTR, Mechanik und Prozessanforderungen abgestimmt.
• Herstellverfahren wie Coextrusion, Kaschierung und Extrusionsbeschichtung ermöglichen leistungsfähige Verbunde für unterschiedliche Einsatzzwecke.
• Vorteile sind hohe Barriere, prozesssichere Siegelfähigkeit und mechanische Robustheit; Herausforderungen betreffen Kosten und Recyclingfähigkeit komplexer Verbunde.
• Für den Einsatz mit Wellpapp-Verpackungen sind Konfektion, Dichtheit und Schnittstellen (Siegelnähte, Faltungen) besonders relevant.
• Normkonformität, geeignete Lagerung und eine saubere Prozessführung sichern reproduzierbare Ergebnisse in der Praxis.