Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Kraiburg TPE: Vom Dosierventil bis zum Auslaufschutz

Thermoplastische Elastomere bieten auch im Verpackungsbereich einen Mehrwert für den Verarbeiter sowie für den Endverbraucher. (Foto: Kraiburg TPE)

Thermoplastische Elastomere bieten auch im Verpackungsbereich einen Mehrwert für den Verarbeiter sowie für den Endverbraucher. (Foto: Kraiburg TPE)

Veränderungen im Verpackungsmarkt verlangen neue Materiallösungen mit erhöhter Funktionalität sowie zuverlässiger Dichtigkeit, die für einen verstärkten Einsatz thermoplastischer Elastomere (TPE) sprechen. Kraiburg TPE, Waldkraiburg, hat diese Trends erkannt und kommt den Anforderungen seiner Kunden in der Verpackungsindustrie mit einem breiten Material- und umfassenden Serviceangebot entgegen.

Thermoplastische Elastomere haben sich aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften und leichten Verarbeitbarkeit in zahlreichen Verpackungsbereichen durchgesetzt. Hier sorgen sie unter anderem für eine haptisch angenehme und weiche, sowie griffige Oberfläche. Darüber hinaus eignen sie sich aufgrund ihrer guten Einfärbbarkeit hervorragend für kontrastreiche 2-Komponenten-Spritzgießanwendungen im Hart-/Weich-Verbund mit anderen Thermoplasten.

Vor allem Hersteller von Consumer-Produkten sind zunehmend bestrebt, über deren Verpackung auch funktionale Alleinstellungsmerkmale zu erzielen. Gleichzeitig stellt der ansteigende Einzelversand von flüssigen Produkten im E-Commerce gegenüber dem klassischen Großvertrieb auf Paletten erhöhte Anforderungen an die sichere Dichtigkeit der Verpackung.

Intelligentes Verpackungsdesign mit Funktion

„Mit der klassischen Soft-Touch-Oberfläche, die dem Verbraucher einen hochwertigen Produktcharakter vermittelt, ist es heute nicht mehr getan“, unterstreicht Josef Neuer, Leiter des Produktmanagements EMEA der Kraiburg TPE. „Daher setzen wir in unserer Materialentwicklung konsequent auf markt- und kundenspezifische Rezepturen, die den Weg zu innovativen Verpackungslösungen ebnen und deren Markteinführung beschleunigen.“

Eine innovative Anwendung für thermoplastische Elastomere bilden die Dosierventile, welche zähflüssige Lebens- und Reinigungsmittel oder Pflegeprodukte auslaufsicher verpacken. Nur durch Druck gibt das Ventil nach und der Inhalt kann kontrolliert entnommen werden – ohne nachzutropfen oder Ablagerungen zu bilden. Menshen aus Finnentrop im Sauerland, ein führender Hersteller hochwertiger Verschlüsse, hat dafür das Dosierventil one2serve entwickelt, das nur bei Druck auf die Flasche oder Tube öffnet. Sobald der Druck nachlässt, stoppt der Dosierstrahl, und die Öffnungsschlitze dichten wieder ab, sodass auch kein Schmutz und Staub eindringen oder der Inhalt auslaufen kann.

Das Dosierventil wird im kostensparenden 2-Komponenten-Spritzgießverfahren als einteiliges Fertigprodukt hergestellt. Die ausgezeichnete Haftung des TPEs auf der Hartkomponente gewährleistet eine wirtschaftliche Verarbeitung, was zusätzliche Produktionsschritte und die hygienische Dichtheit des Ventils sicherstellt.

Maßgeschneiderte Compounds

Kraiburg TPE bietet hierfür eine maßgeschneiderte Produktvielfalt an, die durch ausgewogene Elastizität und Rückstellfähigkeit sowie geringe Klebrigkeit und geringes Migrationsverhalten im Kontakt mit Lebensmitteln gekennzeichnet ist.

Lebensmittel werden in sechs unterschiedliche Kategorien eingeteilt. (Abb.: Kraiburg TPE)

Lebensmittel werden in sechs unterschiedliche Kategorien eingeteilt. (Abb.: Kraiburg TPE)

Die TPE-Formulierungen für den Einsatz als Dosierventile bieten über den gesamten Lebenszyklus eine Elastizität auf dem Niveau typischer Wettbewerbssilikone. Das Hysterese- bzw. elastisch-plastische Deformationsverhalten dieser Compounds zeigt eine stark reduzierte Deformation im Vergleich zu Standard-TPE, bei dem die Be- und Entlastungskurven weiter auseinander liegen. Um sicherzustellen, dass auch nach monatelanger Lagerung der Verpackung kein höherer Dosierdruck zum erstmaligen Öffnen des Ventils benötigt wird, verfügen die TPE-Materialien außerdem über eine spezielle Ausrüstung gegen das Verkleben der Schlitze.

„Dosierventile sind nur ein weiterer Meilenstein in der kundenorientierten Erfolgsgeschichte unserer TPEs für den Verpackungsmarkt. Dafür verwenden wir ausschließlich hochreine Weißöle, welche auch in der Medizinindustrie eingesetzt werden“, ergänzt Josef Neuer. Alle Produkte sind PVC-, latex- und schwermetallfrei.

Gesicherte Lebensmittelverträglichkeit

„Neben entsprechenden Labor- und Praxisdaten zur anwendungsgerechten Auswahl unserer TPE unterstützen wir unsere Kunden mit einem umfassenden Servicepaket von der Produktidee bis zur Serienreife, einschließlich Werkzeugoptimierung, Verarbeitungsempfehlungen und ausführlichen Migrationsprüfungen für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt“, so Josef Neuer weiter.

Die neuen Thermolast K-Materialien erfüllen die Vorgaben des Code of Federal Regulations, Title 21 (CFR21) der US-amerikanischen Arznei- und Lebensmittelbehörde (FDA) und der Verordnung (EU) Nr. 10/2011 für Kunststoffmaterialien, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen.

Die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 ist eine Vorschrift, welche eine umfassende Positivliste von Monomeren und Additiven enthält. Sie gilt für Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen und definiert einen Gesamtmigrationsgrenzwert (OML) von 10 mg/dm². Das entspricht 60 mg/kg Lebensmittel bei einem konventionellen Oberflächen/Füllmenge-Verhältnis von 6 dm²/kg. Die Migrationsprüfung wird für unterschiedliche Lebensmittelklassen mittels Lebensmittelsimulanzien durchgeführt. Generell gestaltet sich die Einhaltung der Grenzwerte bei Anwendungen mit einem hohen Oberflächen/Füllmengen-Verhältnis schwieriger. Jedoch muss jede einzelne Anwendung individuell von Fall zu Fall betrachtet und untersucht werden. Kraiburg TPE unterstützt seine Kunden hierbei eingehend.

Eignung von thermoplastischen Elastomeren für den Kontakt mit unterschiedlichen Lebensmitteln nach Migrationsprüfung mit Simulanzien gemäß Verordnung (EU) Nr. 10/2011. (Quelle: Kraiburg TPE)

Eignung von thermoplastischen Elastomeren für den Kontakt mit unterschiedlichen Lebensmitteln nach Migrationsprüfung mit Simulanzien gemäß Verordnung (EU) Nr. 10/2011. (Quelle: Kraiburg TPE)

Für Anwendungen im Kontakt mit hydrophilen und alkoholischen Lebensmitteln sind TPE gut geeignet, ebenso für Milchprodukte. Eine Migrationsprüfung ist jedoch bei allen Materialien und Bauteilen aus Kunststoff erforderlich, die im Lebensmittelbereich zur Anwendung kommen. Diese Prüfung stellt vor allem bei fettigen Lebensmitteln (Migrationsprüfung mit Simulanzmittel D2 – Pflanzenöl) eine besondere Herausforderung für TPE dar. Kraiburg TPE bietet in seinem Portfolio eine Reihe von Spezialcompounds für „fatty food“-Anwendungen an, deren Formulierung abhängig vom jeweiligen Oberflächen/Volumen-Verhältnis gezielt angepasst werden kann.

Bei alledem ist festzuhalten, dass die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 nur Kunststoffe und TPE erfasst, nicht aber die in diesem Einsatzbereich bisher dominierenden Silikone, bei denen die Bewertung für den Lebensmittelkontakt nach landesspezifischen Vorschriften erfolgt. Im Gegensatz zu Silikonen lassen sich TPE aufgrund ihrer hohen Fließfähigkeit und Haftungseigenschaften zu unterschiedlichen „harten“ Kunststoffen – von Polyolefinen bis hin zu diversen technischen Thermoplasten – wesentlich einfacher im 2-Komponenten-Spritzgießen verarbeiten. Zudem lassen sich thermoplastische Elastomere aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften immer wieder recyceln. Das heißt, die aus Thermolast K-Produkten hergestellten Erzeugnisse können am Ende ihrer Lebensdauer in den allgemeinen Stoffkreislauf eingespeist werden.

Hohe Rückstellfähigkeit

Verpackungen im wachsenden E-Commerce-Bereich, die vor allem eines gewährleisten müssen: absoluten Auslaufschutz, profitieren von einem wirtschaftlichen 2-Komponenten-Spritzgießverfahren. „Der zunehmende Einzelversand von Produkten per Post bzw. Paketdienst verlangt Verpackungslösungen, die besonders hohe Ansprüche an die Dichtigkeit stellen“, erläutert Josef Neuer. „Für diesen Einsatzbereich haben wir spezielle Materialien entwickelt, die auch bei kleinen Abmessungen eine optimale und dauerhafte Dichtwirkung sicherstellen.“

Um dies zu dokumentieren, hat Kraiburg TPE die Druck-Spannungsrelaxation an Materialproben gemessen. Die Resultate bestätigen, dass Dichtungen aus diesen Materialien ihre hohe Rückstellfähigkeit selbst bei wiederholter Druckbeaufschlagung über mehrere Wochen hinweg aufrechterhalten.

Die für diese Anwendungen speziell entwickelten Reihen sind leichtfließend, was ein gleichmäßiges Füllen der Kavitäten im Spritzgießwerkzeug gestattet und Probleme mit Bindenähten vermeiden lässt. Die jeweilige Formulierung kann auf spezifische Anforderungen eingestellt werden. Dank der guten Kälteelastizität behalten die Materialien ihre Dichtfunktion auch während des Transports und der Lagerung bei tieferen Temperaturen, ohne zu verspröden.

Neue Anwendungen aus dem Thermolast K-Portfolio, wie Dosierventile und Verpackungsdichtungen, illustrieren die Vielseitigkeit dieser TPE-Technologie für mehr Funktion und Leistung im Angesicht neuer Trends und Herausforderungen im Verpackungsmarkt. Entscheidend für den Markterfolg ist die sorgfältige Abstimmung der Materialien auf den jeweiligen Einsatzzweck, was eine gute Marktkenntnis und aktive Kundenunterstützung voraussetzt. Dazu gehört auch ein „waches Ohr am Markt“, um künftigen Anforderungen entgegenzukommen. Josef Neuer nennt in diesem Zusammenhang unter anderem die Entwicklung von TPE im weicheren Shore-Bereich für fettige Lebensmittel und Compounds mit einstellbarer Oberflächenfriktion für Dichtungen.

www.kraiburg-tpe.com

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