PresseBox
Pressemitteilung BoxID: 187652 (ROFIN-SINAR Laser GmbH)
  • ROFIN-SINAR Laser GmbH
  • Berzeliusstraße 87
  • 22113 Hamburg
  • http://www.rofin.com
  • Ansprechpartner
  • Susanne Lötzsch
  • +49 (8151) 776-280

Bahnbrechende Verpackungstechnologie aus Wien

(PresseBox) (Plymouth, MI, ) Dr. Gyula Madai, Bereichsleiter für Technik und Innovation bei Mondi Consumer Flexibles, leert zwei große Säcke, gefüllt mit verschiedensten Verpackungen auf einem Tisch aus. Dr. Hansjörg Rohde, Technologie-Manager des Bereichs CO2 Systeme Laser Micro bei ROFIN, begutachtet die große Vielzahl von Standbeuteln, Plastiktüten (Pouches) und Verpackungsschalen mit Deckel für Tierfutter, Fertiggerichte, Gemüse, Salate, Getränke, Bonbons, Snacks oder für medizinische Produkte. Heute interessieren sich Rohde und Madai nicht wirklich für den Inhalt oder für die Glanzdrucke; sie sind vielmehr auf der Suche nach für das menschliche Auge unsichtbaren Spuren: winzige Laser-Perforationen.

Wir sind zu Besuch im Entwicklungszentrum der Firma Mondi in Korneuburg in Österreich. Das 2006 gebaute und eröffnete Zentrum besteht aus zwei Labors und Pilotproduktionsanlagen. Hier trifft man auf Know-how in verschiedenen Extrusionsprozessen, Offset-, Flexo-, Rotationstiefdruck und Digitaldruck, Lacken, Klebe- und Adhäsionslaminierung, Laserritzen und Laserperforation sowie in Produktion von Tüten und Beuteln mit verschiedenen Zusatzfunktionen. Zu den Materialien, mit denen sich das Entwicklungszentrum beschäftigt, zählen biologisch abbaubare Kunststoffe, transparente Trägermaterialien, sowie Papier- und Kunststoffmembrane, und vielem mehr.

Mondi's Consumer Flexibles große Investition von mehr als 5 Millionen Euro ist Beweis für die Verpflichtung gegenüber seinen Kunden. Die attraktivsten und effizientesten Verpackungslösungen sind hier zu finden - der Kunde kann bereits zu einem frühen Zeitpunkt in der Produktentwicklung von der Fachkompetenz des Verpackungsherstellers profitieren. So können in Mondi's Entwicklungszentrum schon früh verschiedene Lösungsvarianten für die Produktion ausgelotet werden. Bei der Erforschung von unbekanntem Terrain kommen die Applikationsexperten von ROFIN ins Spiel. Mit der großen Bandbreite ihrer profunden Fachkompetenz in der Laser-Materialbearbeitung finden sie vielversprechende Lösungen schnell und kostengünstig. Rohde und seine Kollegen bearbeiten die Applikationen mit Original-Mondi Folien in ROFIN's eigenem Applikationslabor und testen dabei auf ihrem Wickler verschiedenste Lasertypen. Somit ist gewährleistet, dass neue Prozesse der Lasermaterialbearbeitung evaluiert werden können, bevor sie in einem nächsten Schritt in Korneuburg für die Praxis erprobt werden.

Verpackungslösungen für die Zukunft

Lebensmittel und Tiernahrung sind ausgezeichnete Indikatoren für den veränderten Lifestyle in Industrienationen. Immer öfter werden die Mahlzeiten am Arbeitsplatz in Eile zu sich genommen als sie vielmehr in gemütlicher Atmosphäre zu Hause vorzubereiten. Gleichzeitig sind Gesundheitsaspekte wie der Erhalt von Vitaminen und Mineralien zunehmend wichtig. Auch umweltpolitische Auswirkungen geraten immer häufiger in den Fokus, wie biologisch abbaubare Verpackungen, aber auch damit zusammenhängend, der Transport von Lebensmitteln. Hersteller von Lebensmitteln und Lebensmittelverpackungen stehen deshalb gewissen Herausforderungen gegenüber: intelligenter Schutz während Transport und Lagerung, Reifekontrolle, attraktive Präsentation im Regal, leichte Zubereitung und Verarbeitung. Die Lasertechnologie bietet hier neuartige Lösungen für weitaus mehr als nur diese Herausforderungen:

MAP (Modified Atmosphere Packaging)

Zum Beispiel verlängert MAP die Haltbarkeitsdauer von frischen und gekühlten Lebensmitteln, was ein eindeutiger Vorteil für Endverbraucher ist, die sowohl Fertigkost als auch Frische verlangen. Die Haltbarkeitsdauer von verderblichen Lebensmitteln ist wichtiger Bestandteil des wirtschaftlichen Werts. Die Frische dieser Produkte hängt zunächst von der Belüftung sowie der Aufrechterhaltung der Feuchtigkeit ab. Neue Lasertechniken eröffnen neue Möglichkeiten durch gezieltes Perforieren von Mikrolöchern in die Verpackung. Zur Schaffung der idealen Atmosphäre im Behälter passen sich mikroperforierte Folien der Atmungsaktivität des Produkts an und adaptieren den Sauerstoffgehalt. Frisch geschnittene Salate waren unter den ersten Produktgruppen, die von dieser Verpackungstechnologie profitiert haben.

In der Zwischenzeit ist die Technologie weiter verfeinert worden, nun kann bei Verpackungen der Austausch einzelner Gase kontrolliert werden, z. B. um den Reifeprozess von Käse zu beschleunigen. Fundiertes Wissen der Prozesse ist hier absolut notwendig: Größe, Anzahl und Positionierung der winzigen Löcher - angepasst sowohl an Inhalt und Verpackung - sind die entscheidenden Faktoren zur Kontrolle der gewünschten Qualität. Und genau hier hat Mondi Consumer Flexibles ein profundes Know-how entwickelt und ist bestrebt, dies ständig zu erweitern.

Zur Mikroperforation von MAP-Anwendungen werden CO2 Laser mit hohen Pulsintensitäten eingesetzt. Anders als beim Laserritzen von Öffnungshilfen, ist die Laserintensität so hoch, dass alle Schichten thermisch abgetragen werden und so die Mikrolöcher perforiert werden. Abhängig vom Material, sind Laser mit optimaler Strahlqualität und einer Laserleistung von 100 bis 2.000 Watt notwendig.

NeoSteam®

Eine Methode, um bei mikrowellenerhitzten Lebensmitteln die Vitamine und Mineralien zu erhalten und dennoch diese leicht zubereiten zu können, ist von Mondi Consumer Flexibles die Verpackungstechnologie NeoSteam® entwickelt worden. Diese Verpackungsmethode integriert ein Ventil in einen High Barrier Film und ist somit für Gefrier- und Kühlkost in Tüten, Beuteln oder auf Schalen geeignet. Wie beim Dampfkochtopf wird auch hier der Druck innerhalb der Packung durch das Ventil reguliert, um somit eine schonende Zubereitung, bei der Geschmack und Vitamine gleichwohl erhalten bleiben, zu ermöglichen. Das NeoSteam®-Druckventil reduziert die Zubereitungszeit und verbessert gleichzeitig die Produktqualität. Das flexible Druckventil kann auf die individuellen Feuchtigkeitseigenschaften des Produktes angepasst werden und so die optimale Kochzeit festgelegt werden. Das Ventil ist Bestandteil der Verpackungsfolie und kann deshalb in jeder Befüllungsanlage verwendet werden - althergebrachte langwierige und kostenintensive Ventileinstellungen sind somit überflüssig.

Das Gespräch zwischen Rohde und Gyula Madai hatte ebenso die Innovation von Mondi im Bereich Fertiggerichte - eine Kombination aus NeoSteam® und MAP zum Thema. NeoSteam® MAP vereinigt eine Folie, die der besseren individuellen Anpassung der Atmosphere in der Verpackung dient, mit Mondi's innovativem NeoSteam®-Ventil. Die Haltbarkeitsdauer von Kühlkost in Beuteln (FFS Tüten) oder auf Schalen (wie z. B. Fleisch, Meeresfrüchte, Früchte, Gemüse, Nudeln sowie Fertiggerichte) wird dadurch erhöht. Diese Produkte können dann schonend und leicht in der Mikrowelle dampfgegart werden. Das herkömmliche Durchstechen der Folie vor dem Kochen ist damit überflüssig und somit werden Geschmack, wertvolle Mineralien und Vitamine bleiben erhalten. Für NeoSteam® und MAP sind Laserperforierungen mit verschiedenen Durchmessern erforderlich. Das Ziel war, die optimale Lösung für verschiedenste Fragestellungen hinsichtlich Kosten und Leistung zu finden. In der Verpackungsindustrie, wo Bahngeschwindigkeiten von mehreren Hundert Metern pro Minute nichts Ungewöhnliches sind, ist dies keine einfache Herausforderung.

Laser Perforation

Das Perforiermuster wird entweder durch spezielle Polygonspiegel für sehr große Produktionsmengen oder über Festoptiken mit synchronisierten Pulstriggern generiert, was allerdings nur Linienperforationen zulässt. Bis zu 16 Linien in Bahnlaufrichtung können parallel mit dem Lasersystem aufgebracht werden. Auf einer Linie können bis zu 50 Löcher pro cm perforiert werden. Somit lässt sich nicht nur eine Belüftung sondern auch eine Aufreißhilfe realisieren. Typische Lochgrößen auf Folien ohne Aluminiumschicht liegen im Bereich von 60 bis 400 m. Für aluminiumbeschichtete Folien sind beträchtlich höhere Laserleitungen notwendig, wobei der Wärmeeintrag deutlich höher ist.

Bei Kunststofffolien konkurriert die Lasertechnologie mit Nadeltechnologie und Flammperforation. Der große Vorteil der Lasertechnologie liegt hier in den kleineren Löchern, die aufgrund des geschmolzenen Mikrorandes reißfest sind. Hinzu kommt, dass Laser kontaktlos und verschleißfrei arbeiten, wohingegen Nadeln z. B. stumpf werden oder sogar brechen können. Die spezielle Polygon-Technologie zusammen mit extrem kurzen Laserpulsen erlaubt, Löcher bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten (z. B. 300 m/min) zu perforieren.

Easy Opening

Convenience Food muss leicht zu handhaben und zuzubereiten sein. Der Verbraucher will eine Packung ohne Schere oder Messer öffnen und sie dann ohne Gummiband oder Klebestreifen wieder verschließen können. Bequemes Öffnen hängt von drei Faktoren ab: verständliche Gebrauchsanweisungen, möglichst geringer Kraftaufwand und kontrolliertes Öffnen. Natürlich möchte niemand ein Werkzeug benutzen oder Verschüttetes wieder aufwischen müssen. In diesem Bereich muss besonders auf die Einhaltung von Standards mit Blick auf die Bedürfnisse von Senioren geachtet werden - eine Zielgruppe mit ständig zunehmender Bedeutung.

Easy Opening bedeutet selektives Schwächen der Verpackung ohne andere Funktionen zu beeinträchtigen. Mechanische Ritz- oder Stanzmethoden arbeiten schnell und recht einfach, sie können jedoch nicht zwischen den einzelnen Schichten des Laminates unterscheiden. Ergebnis ist, dass entweder die zu ritzende Schicht nicht komplett getrennt ist (hier ist dann die Ritztiefe nicht ausreichend) oder die licht- oder feuchtigkeitsundurchlässige Schicht wird beschädigt (dann ist die Ritztiefe zu hoch). Aus diesem Grund wird seit einiger Zeit nach einer zuverlässigen Methode gesucht, die die jeweiligen Schichten individuell bearbeiten kann. Laserstrukturieren mit CO2 Lasern bietet hier eine innovative Lösung, denn diese Technologie profitiert von den unterschiedlichen optischen Eigenschaften der unterschiedlichen Kunststoffe im Laminat.

Laser Strukturieren

Fast alle Verpackungsfolien sind schichtweise aufgebaut, d. h. sie bestehen aus mehreren aufeinander liegenden Schichten, jede mit einer Dicke von mindestens 10 m. Jede Schicht bietet eine andere Funktion: PET steht für Steifigkeit and Aromakonservierung, PE für Dichtigkeit und Reißfestigkeit, PP für Feuchtigkeitsundurchlässigkeit, Aluminium für Lichtundurchlässigkeit und Papier für Steifigkeit. Die meisten Kunststoffe in der Verpackungsindustrie wie PET, PS oder OPA absorbieren den Laserstrahl mit einer typischen Wellenlänge von 10,6 m auf effiziente Weise. Das Ergebnis ist eine lokale Erhitzung, bei der die Kunststoffschicht im Ritzbereich komplett abgetragen wird. Aluminiumschichten fungieren als perfekter Spiegel für alle Wellenlängen von CO2 Lasern mit niedriger Leistung, d. h. das Laserlicht wird reflektiert aber nicht absorbiert. Diese Methode erlaubt, die gewünschten Ritzstrukturen auf nahezu jedem Verpackungsmaterial aufzubringen, vorausgesetzt, die richtige Wellenlänge wird verwendet und der Ritzvorgang geschieht von der richtigen Seite der Folie.

Je nach Anwendung wird eine Festoptik oder ein Scannersystem zum Strukturieren verwendet. In den meisten Fällen wird bahnförmiges Material verwendet. Bei Ritzstrukturen in Bahnlaufrichtung wird der Laser mit der Festoptik exakt über der Bahn positioniert. Produktionsbedingt müssen die Ritzstrukturen auf den meisten Tüten und Beutel quer zur Bahnrichtung aufgebracht werden. Deshalb werden hier Laser mit schnellen Scannerköpfen verwendet. Sie ermöglichen das Aufbringen von fast beliebigen Ritzkonturen und kompensieren dabei die Bahngeschwindigkeit mit der so genannten On-the-Fly-Technologie, auch bei höheren Geschwindigkeiten. Auch halbkreisförmige oder diagonale Ritzungen zur Öffnungshilfe können am Rand einer Tüte aufgebracht werden. Je nach Material und Technologie, können typische Ritzgeschwindigkeiten von 10-15 m/s, angewendet werden. Damit kann die Folie mit Geschwindigkeiten von 100-250 m/min transportiert werden kann.

Sichere und zuverlässige Prozesse Unter dem Mikroskop im Labor der Forschungs- und Entwicklungsabteilung, zeigen sich Materialien wie PE und PET relativ inhomogen. Abhängig vom Herstellungsprozess, haben Folien aus demselben Material und mit derselben Dicke u. U. unterschiedliche Eigenschaften. Ein zuverlässiger Laserprozess von exzellenter Qualität muss diesen Fakten Genüge tragen, genauso wie der Einfluss des Mehrfarbendruckes. All dies ist unerlässlich, um die hohe Qualität garantieren zu können, die Kunden von Mondi Consumer Flexibles erwarten.

Mondi untersucht zunächst immer die Luft- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit von Verpackungsfolien, um diese an den jeweiligen Inhalt anzupassen. Sind die optimalen Einstellungen bezüglich Größe, Anzahl und Positionierung der Perforationslöcher für MAP oder NeoSteam® gefunden, muss der Herstellungsprozess diese bei hohen Fertigungsraten aufrechterhalten. ROFIN trägt wesentlich dazu bei, z. B. durch eine Vorher/Nachher-Analyse der Laserstrahlqualität während des Rollenwechsels. Da Laser kontaktfrei und verschleißfrei arbeiten, sind sie ideal, um die Produktqualität beizubehalten. Für noch kompliziertere Verpackungen steigen die Anforderungen an den Produktionsprozess. Somit werden hochwertigere Komponenten benötigt - angefangen bei den Wicklern bis hin zur Steuerung der Bahnspannung und präzisem Druckbild sowie der Druckmarkenposition.

Raum für Innovation

ROFIN's Fokus liegt nicht nur auf der Optimierung der Qualität, sondern auch auf den Möglichkeiten, höhere Laserleistungen zu nutzen, den Einsatz schnellerer Scannerköpfe, größerer Flexibilität durch automatische Feldgrößenanpassung und einfacherer Integration des Lasers in den Fertigungsprozess.

Mondi behält die Wunschliste ihrer Kunden aus dem Süßwaren-, Lebenmittel- und Tiernahrungs-Sektor fest im Blick. Ist Easy Opening schon bei einer großen Anzahl von Verpackungen realisiert ist, steht das Thema gesicherte Wiederverschließbarkeit auf einem anderen Blatt Papier. Zipper und Slider tun hier schon ihren Job, aber wie auch separate Druckventile, sind sie teuer in der Herstellung und Verarbeitung von Verpackungen. Und das will Mondi Consumer Flexibles gerne ändern.

Weitere Informationen sowie eine digitale Version aller Pressemitteilungen erhalten Sie unter Aktuelles, Produktmeldungen auf unserer Internetseite www.rofin.com.

ROFIN-SINAR Laser GmbH

Mondi Consumer Flexibles bietet eine Vielzahl an flexiblen Lösungen für die Verpackungsindustrie: spezifische Barriereeigenschaften, professioneller Druck sowie viele Funktionen für den Endkunden wie Easy Opening, saubere Ausgießöffnungen und Verpackungen, die für die Mikrowelle geeignet sind. Consumer Flexibles ist Mitglied der Mondi Gruppe, ein Gruppenverbund in der Papier- und Verpackungsindustrie, die 1967 in Südafrika gegründet wurde. 2007 wies die Gruppe einen Erlös von 6,3 Milliarden aus. Die Hauptgeschäftstätigkeit konzentriert sich auf Westeuropa, die europäischen Wachstumsmärkte, Russland und Südafrika. Die Gruppe befasst sich hauptsächlich mit der Herstellung von Verpackungsmaterialien und -produkten sowie von ungestrichenen Feinpapieren. Darüber hinaus bietet Mondi Spezialprodukte und -prozesse an, wie Beschichtungen, Release Liner und flexible Verpackungen. Mondi unterhält Produktionsstätten in 35 Ländern und beschäftigte im Jahr 2007 rund 35.000 Mitarbeiter.

Vor gut drei Jahren begann die Zusammenarbeit zwischen dem Verpackungsspezialisten und dem Laserspezialisten. ROFIN mit Hauptsitz in Deutschland und den Vereinigten Staaten ist einer der weltweit führenden Hersteller von Lasern für die Materialberarbeitung. Jährlich werden mehr als 300 Applikationen in den ROFIN-Labors der Business Unit CO2 Systeme bearbeitet. Die praktische Erfahrung in der Laserbearbeitung von organischen Materialien wie Papier oder Kunststoff ist praktisch konkurrenzlos. Die Bandbreite der Applikationen reicht von der klassischen Kabelabisolierung über das Abtrennen von Angußstegen bis hin zu innovativen Applikationen in der Verpackungsindustrie, sowie im Bereich der Fälschungssicherheit.