Offene Innovationsplattform für nachhaltige nanofunktionelle Kunststoff- und Papieroberflächen sowie Membranen

Forschungsprojekt »FlexFunction2Sustain«

Europaweites Netzwerk ermöglicht innovative Entwicklungen bei Kunststoff- und Papierverpackungen

Projektlogo zu FlexFunction2Sustain, grüne Pflanze mit Schriftzug
Maschine für Atomic Layer Deposition
Atomic Layer Deposition-Anlage
Logo des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union
Dieses Projekt wurde mit Mitteln aus dem Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union unter dem Fördervertrag No. 862156 gefördert.

Fehlende Entwicklungsressourcen in Unternehmen

Die Entwicklung von innovativen, nachhaltigen Kunststoff- und Papiermaterialien für Verpackungen wird immer notwendiger. Aufgrund von Nachfrage und politischen Regulatorien ergibt sich ein Wandel hin zu neuen Verpackungskonzepten, die ressourcenschonender und recyclingfähig sind. Insbesondere klein- und mittelständische Unternehmen sowie Start-ups sind offen dafür, innovative Ideen mit neuen Materialien, zum Beispiel im Bereich Barrieren sowie hochentwickelter Werkstoffe, und neue Verpackungsdesigns in den Markt zu integrieren. Oft fehlen ihnen hierfür die notwendigen Ressourcen, um ihre Ideen umzusetzen und bis zur Marktreife zu entwickeln. Insbesondere die fehlende Infrastruktur im Bereich Materialentwicklungs-, Prüf- und Zertifizierungseinrichtungen und Pilotproduktionskapazitäten sind hier zu nennen.

Ein Netzwerk für 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 Unternehmen bearbeitet:

  • Procter & Gamble: Maritim bio-abbaubare Shampoo Sachets
  • SONAE MC: Papier basierte Verpackungen für frische Lebensmittel
  • HUECK Folien: Bio-abbaubare Sicherheitslabel
  • Capri-Sun: Recyclingfähige Standbeutel für Getränke
  • 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 und so entscheiden, in welchem Rahmen Industriepartner bei der Verwirklichung ihrer Ideen geholfen wird.  Auch ein Upgrade der eigenen Anlagen auf den neuesten technologischen Stand wurde umgesetzt. Mittels Ausschreibungen wurden in der zweiten Projektphase Unternehmen 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

Pilotstudien FlexFunction2Sustain

Ziel der Pilotstudie: Entwicklung und Umsetzung neuartiger recyclingfähiger Monomultilayer-Strukturen auf der Grundlage fortschrittlicher BarriLack Beschichtungen.

Unser Beitrag:

  • Design4Recycling-Konzeptionierung
  • Barriere-Verbesserung
  • Lebensmittelkonformität

Mögliche Anwendungsgebiete

  • Schalenabdeckung
  • Snackverpackungen
  • hochfunktionelle Beutelverpackungen

Wein aus einem recyclbaren Folienbeutel
© iStock.com/Ole Schwander

Ziel der Pilotstudie: Entwicklung einer Monomaterial-Polyethylen-(PE)-Bag-in-Box mit Sauerstoffbarriereeigenschaften, ohne Verwendung von EVOH.

Unser Beitrag:

  • Entwicklung Barrieretechnologie unter Anwendung des BarriLack Konzeptes
  • Design4Recycling-Konzeptionierung
  • Shelf-Life-Simulation

Mögliche Anwendungsgebiete

  • Getränkebeutel

Hand hält gefaltetes Sylvicta-Papier

Ziel der Pilotstudie: Die Weiterentwicklung des Sylvicta-Papier mit einer zusätzlichen Wassersdampfbarriereschicht zur Verpackung von flüssigen Gütern bei gleichbleibender Rezyklierbarkeit.

Unser Beitrag:

  • Entwicklung neuer Barrieren

Mögliche Anwendungsgebiete

  • Getränkebeutel
  • Saucensachetes

Maschine zur Beschichtung von Folien und Verpackungsmaterialien.

Ziel der Pilotstudie: Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von biologisch abbaubaren und/oder biobasierten Verpackungskonzepten mit unterschiedlichen Barrieren, die vollständig recycelbar sind.

Unser Beitrag:

  • Auftrag von PVOH auf unterschiedlichen Basismaterialien
  • Co-Extrusion von PVOH und Bio-Polymeren
  • Test der Rezyklierbarkeit

Mögliche Anwendungsgebiete

  • Lebensmittelverpackungen

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.



Projektlaufzeit:

1.4.2020 bis 1.4.2024

Projektträgerschaft / Finanzierung:

EU, EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020

Projektpartner:

  • Fraunhofer FEP
  • Fraunhofer IAP
  • Joanneum Research
  • ltfn Nanotechnology Lab
  • Coatema -Coating Machinery GmbH
  • amcor
  • Gesellschaft für Mittelstandsförderung
  • Organic Electronic Technologies P.C.
  • Sonnenberg Harrison
  • BL Nano Biomed
  • Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites
  • International Iberian Nanotechnology Laboratory
  • HOPE-A
  • i3 Membrane GmbH
  • Hueck Folien
  • Centro Ricerche FIAT
  • Procter&Gamble
  • Sonae
  • Capri-Sun
  • Amires

Website:

https://flexfunction2sustain.eu/