Offenes Innovationsökosystem für nachhaltige nanofunktionelle Kunststoff- und Papieroberflächen sowie Membranen

Fehlende Entwicklungsressourcen für KMU und Start-Ups

Die Entwicklung von innovativen, nachhaltigen Kunststoff- und Papieroberflächen sowie Membranen wird immer notwendiger. Nicht nur Verbraucher und Politik fordern hier einen Wandel, auch die Industrie sucht proaktiv nach neuen Verpackungskonzepten, die ressourcenschonender und/oder recyclingfähig sind. Auf dem Markt gibt es viele klein- und mittelständische Unternehmen sowie Start-Ups, die innovative Ideen mit neuen Materialien im Bereich der Nanotechnologien und hochentwickelter Werkstoffe sowie neuen Verpackungsdesigns in den Markt integrieren möchten. Jedoch fehlen ihnen die notwendigen Ressourcen, um ihre Ideen umzusetzen und bis zur Marktreife zu entwickeln. Hier stehen ihnen oft hohe Barrieren im Weg, da der Zugang zu Materialentwicklungs-, Prüf- und Zertifizierungseinrichtungen sowie Pilotproduktionskapazitäten fehlt.

Ein Netzwerk für innovative nano-funktionalisierte Technologien

Im EU-Forschungsprojekt FlexFunction2Sustain haben sich nun 19 europäische Partner aus Forschung und Industrie zusammengefunden, um ihre Kompetenzen, ihr praktisches und wirtschaftliches Know-how und ihre technische Infrastruktur zu bündeln und somit ein nachhaltiges offenes Netzwerk für Innovationen zu gründen. In dem Open Innovation Test Bed (OITB) wollen die Projektpartner für Unternehmen die Möglichkeit schaffen nano-funktionalisierte Technologien zu erproben, die nachhaltige, intelligente Verpackungen, Oberflächen und Membranen auf Kunststoff- oder Papierbasis ermöglichen.

In der ersten Phase des Projekts hat das Konsortium gemeinsam unterschiedliche Fallstudien der beteiligten Firmen bearbeitet:

• Procter & Gamble: Maritim bio-abbaubare Shampoo Sachets
• SONAE MC: Papier basierte Verpackungen für frische Lebensmittel
• HUECK Folien: Bio-abbaubare Sicherheitslabel
• Capri-Sun: Recyclingfähige Drink Pouches
• Centro Ricerche FIAT: Innovative Polymeroberflächen in Autoinnenräumen
• i3 Membrane: Selektive und austauschbare Membrane für Wasserfilter

So konnten alle teilnehmenden Einrichtungen ihre Kompetenzen und Ressourcen abgleichen, um so entscheiden zu können ob, in welchem Rahmen und wer Industriepartnern bei der Verwirklichung ihrer Ideen hilft. Zudem wurden die eigenen Anlagen im Rahmen des Projekts auf den neuesten technologischen Stand gebracht. In der zweiten Phase werden mittels Ausschreibungen Firmen gesucht, die nicht Teil des Konsortiums sind und ihr innovatives Verpackungskonzept überprüfen möchten. Folgende Anwendungen sind dabei für das Projekt interessant:

• Nachhaltige intelligente Verpackungen
• Oberflächen und Membranen in Filtrations-, Medizin- und Bioanwendungen
• Elektronik aus Kunststoff und Papier
• optische Folien für Sicherheit und Design
• intelligente Kunststofffolien für Architekturanwendungen
• intelligente Kunststoffe für die Automobilindustrie

Expertise in der Entwicklung von nachhaltigen Verpackungsmaterialien

Mit der langjährigen Erfahrung in Verpackungsentwicklung können die Experten am Fraunhofer IVV Unternehmen darin unterstützen, bioabbaubare sowie recyclingfähige Verpackungen mit hohen Barriereeigenschaften zu entwickeln. Dazu zählt die Entwicklung, Charakterisierung und Analyse von unterschiedlichen Barrierekonzepten wie Lackierung, Metallisierung und SiOx-Bedampfung. Außerdem sind am Institut Beschichtungen und Veredelung von Folien im Pilotmaßstab mit unterschiedlichen Beschichtungstechniken wie Reverse-Gravure-Verfahren oder Schlitzdüsenverfahren möglich. Es können zudem auf die Bedürfnisse der Anwendung abgestimmte Beschichtungen auf flexiblen Substraten im Rolle-zu-Rolle ALD Verfahren entwickelt werden. Hierfür wird eine im Rahmen des Projekts weiterentwickelte Beschichtungseinheit installiert. Zusätzlich besteht im Institutseigenen Verpackungstechnikum die Möglichkeit zur Extrusion von Polyolefinfolien aus Rezyklaten und anschließender Charakterisierung auf Basis des RecyClass Protokolls. So hat das Team von Fraunhofer IVV bereits gemeinsam mit dem Partner IPC eine Trägerschicht für gedruckte Elektronik mit einem Rezyklatgehalt von 50 % hergestellt, indem sie recyceltes Polypropylen, das aus einem neu entwickelten Verpackungsmaterial für wiederverwertbare Getränkebeutel gewonnen wurde, mit neuem Polypropylen mischten. Nach dem Design und der Herstellung einer Prototypenfolie stehen eine Vielzahl möglicher Analysemethoden zur Verfügung. Dazu zählen:

• die Ermittlung von thermischen Eigenschaften und Schmelzparametern mittels DSC- und MFI-Messungen
• die Analyse von Oberflächenspannungen und –energien von Lack und Substrat
• die Messung von Barriereeigenschaften gegen unterschiedliche Gase bei unterschiedlichen Temperaturen
• die Bestimmung von mechanischen Eigenschaften des Verpackungsmaterials wie Zugfestigkeit, Reißdehnung, Verbundhaftung und Durchstoßfestigkeit
• die optische Analyse von Oberflächen und Querschnitten mittels Mikroskopie, REM und AFM
• und viele mehr.