Vorausberechnung der Öffnungskraft von peelbaren Verpackungen – EasyReliablePeel

Herausforderung

  • Ambivalenz der Anforderungen an Verpackungen: »dicht verschlossen« und  »leicht zu öffnen« 
  • Einflussgrößen des Öffnungsverhaltens peelbarer Verpackungen
    • Materialeigenschaften
    • Siegelparameter
    • Design der Verpackung
  • Auswahl der Einflussgrößen bestimmt Einhaltung der Richtwerte für verbraucherfreundliche Öffnungskräfte von Easy-Opening-Verpackungen
  • Notwendigkeit einer Methodik zur Vorausbestimmung von Öffnungskräften bei variierenden Einflussgrößen
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Forschungsergebnis

  • Quantifizierung der Einflussgrößen peelbarer Verpackungen
  • Einbeziehung variierender Einflussgrößen auf den Öffnungskraftverlauf
  • Entwicklung einer webbasierten Anwendung zur Vorausberechnung der Öffnungskraft peelbarer Verpackung
  • Berechnung des Öffnungskraftverlaufs auf Basis von CAD-Daten

 

 

Nutzen

  • Minimierung des realen Testaufwandes bei der Entwicklung peelbarer Verpackungen durch die Simulation
  • Materialeinsparung bei der Entwicklung von Verpackungs- und Siegelwerkzeugen
  • Erhöhung der Kundenzufriedenheit durch leicht zu öffnende Verpackungen

 

 

Peelbare Verpackungen im Spannungsfeld von Produktsicherheit und Anwenderfreundlichkeit

Peelbare Verpackungen sind nicht nur im Lebensmittelsektor, sondern auch im Bereich der Medizinprodukte auf dem Vormarsch. Sie vereinfachen die Handhabung und mindern damit besonders bei sterilen Bedingungen die Gefahr von Kontamination. Wichtig für eine sichere und verbraucherfreundliche Easy-Opening-Verpackung ist, dass für das Öffnen nur geringe Öffnungskräfte aufgewendet werden müssen und die Verpackung trotzdem während der Lagerung und dem Transport hygienisch dicht verschlossen ist. Beim Öffnen sollten zudem keine Packstoffrisse oder sogenannte Engelshaarbildung auftreten.

Einflussgrößen auf das Öffnungsverhalten

Zahlreiche Einflussgrößen beeinflussen das Öffnungsverhalten peelbarer Verpackungen. Zu diesen Größen gehören unter anderem:

  • Materialeigenschaften
  • Siegelparameter
  • Ort und Richtung der Krafteinwirkung
  • Design der Verpackung

Für eine effiziente Entwicklung von sicheren und gleichzeitig leicht zu öffnenden Verpackungen war es daher nötig, ein Tool zur Vorausbestimmung der optimalen Öffnungskräfte zu entwickeln, dass diese verschiedenen Einflussgrößen berücksichtigt.

 

Entwicklung des »PeelForceCalculator«

Als Voraussetzung für die Berechnungen wurden zunächst die Rissinitiierungs- und Rissausbreitungsvorgänge in der Siegelnaht während des Trennvorgangs in Abhängigkeit des Folienaufbaus (Träger- und Peelschicht) beschrieben. Auch die Siegelbedingungen und das Nahtbildungsverhalten wurden berücksichtigt. Auf Basis von Peelversuchen und Strukturuntersuchungen wurden Struktur-Eigenschafts-Korrelationen erstellt, die die Beziehung zwischen der Polymerstruktur, den Haftungsmechanismen und den resultierenden Rissbildungsprozessen beschreiben. Untersucht wurden zudem die geometrischen Bedingungen beim Peelvorgang an realen Packungen (Länge der Peellinie, Öffnungsrichtung) im Vergleich zu klassischen Tests an Folienstreifen.

Der PeelForceCalculator ermöglicht die Vorausberechnung der Öffnungskräfte peelbarer Verpackungen anhand der CAD-Daten der Siegelnahtkontur bereits im Design- und Entwicklungsprozess. Dadurch können Entwicklungskosten minimiert und Material eingespart werden.

 

Das Anwendertool als SmartService

Das im Projekt EasyReliablePeel erarbeitete Berechnungstool PeelForceCalulator steht seit Ende 2020 für Entwicklungsaufträge der Industrie zur Verfügung. Die Online-Bereitstellung des Tools als SmartServce ist aktuell in Planung.

Formprozesse

Neue Methoden, Verfahren und Technologien für Verpackungen, technische Bauteile oder Elektronikprodukte

Formprozesse

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