Extrusionsbeschichtung und -kaschierung

Karton wird mit einer Kunststoffbeschichtung versehen, um die mechanischen Eigenschaften des Kartons mit den Barriere- und Siegeleigenschaften des Kunststoffs zu kombinieren. Für diese Beschichtungen werden nur bestimmte Kunststoffe verwendet, die dem Karton all die Eigenschaften verleihen, die für besonders anspruchsvolle Anwendungen erforderlich sind.

Bei der Extrusionsbeschichtung wird geschmolzener Kunststoff auf den Karton aufgebracht. Beim Abkühlen des Kunststoffs entsteht eine dünne, glatte und gleichmäßige Kunststoffschicht.

Der geschmolzene Kunststoff kann bei der Kaschierung mit einer Kunststoff- oder Metallfolie auch als Klebstoff verwendet werden.

Durch eine Extrusionsbeschichtung und -kaschierung wird Folgendes erreicht:
• Feuchtigkeitsbeständigkeit
• Barrierefunktion gegen Wasserdampf, Sauerstoff, Aromen usw.
• Fettbeständigkeit
• Heißsiegelfähigkeit
• Werbewirksamkeit, z. B. durch glänzende Oberflächen.

Werbewirksamkeit

Beschichteter und kaschierter Karton bietet hervorragende Möglichkeiten, ein Produkt ohne Beeinträchtigung der Funktionalität werbewirksam zu präsentieren.

Durch Extrusionsbeschichtung und eine besondere Hochglanz-Kühlwalze entstehen hochglänzende Oberflächen. Durch Aufbringung eines Aluminium- oder metallisierten Polyesterfolienlaminats werden Metallic-Effekte erzielt. Dies spricht die Sinne des Verbrauchers an und erzeugt ein Gefühl von Luxus. Der Verbraucher verbindet solche Materialien mit hochwertigen Produkten.

Beispiele für extrudierte/kaschierte Produkte mit hoher Werbewirksamkeit
• PE (Polyethylen)-beschichteter Karton mit glänzender oder matter Oberfläche: Der Karton kann auf der coronabehandelten Oberfläche bedruckt und (mit Kaltleim) geklebt werden.
• PP (Polypropylen) und PET (Polyethylen-Terephthalat) sind zwei wärmebeständige Polymere, dank denen sich ein beschichteter Karton für Backofenanwendungen eignet.
• Laminate aus Aluminium- und metallisierter Polyesterfolie erzeugen Metallic-Effekte. Die Oberfläche kann durch Vorbehandlung bedruckbar gemacht werden.

Schutzbeschichtungen

Karton eignet sich hervorragend für die Verpackung trockener Produkte. Die Anwendung unveredelten Kartonmaterials für feuchte oder fettige Lebensmittel ist jedoch begrenzt, da durch einen direkten Kontakt mit der Kartonoberfläche die mechanischen Eigenschaften des Kartons verändert werden. Das Fett dringt in den Karton ein und verursacht Flecken. Dadurch werden sowohl die Schutzfunktion der Verpackung als auch ihr optisches Erscheinungsbild beeinträchtigt.

Bei der Extrusionsbeschichtung oder -kaschierung wird der Karton mit einer dünnen Kunststoffbeschichtung versehen. Diese Beschichtungen sorgen für die Fett- und Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie, wenn nötig, auch für die Wärmebeständigkeit der Kartonverpackung. Die Beschichtungen können heißversiegelt werden und daher in manchen Fällen völlig wasserdicht sein. Je nach Anwendung wird der Karton ein- oder beidseitig beschichtet.

Aluminiumfolienlaminate verhindern das Eindringen von Licht, Feuchtigkeit, Fett und Gasen in die Verpackung. Die Aluminiumfolie ist oft mit Kunststoff beschichtet, um für Produktsicherheit und Heißsiegelfähigkeit zu sorgen.

Wichtige Eigenschaften

erschiedene Verfahrensparameter beeinflussen das Flächengewicht der Beschichtung. Die wichtigsten sind:
• Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Kunststoffs
• Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs.

 


Bedruckter folienkaschierter Karton, bei dem die Metalldetails der Gitarre aus dem Foto entfernt worden sind, so dass der Metallglanz darunter zum Vorschein kommt.

 

 


Extrusionsbeschichtung. Klicken zum Vergrößern.

 

 

Einsatzbereich   Beschreibung   Beispiele

Flüssige Nahrungsmittel

 

Speiseeis und Getränke müssen wasserdicht verpackt werden. Oft sind beidseitige Extrusionsbeschichtungen erforderlich, um die Steifigkeit der Becher zu erhalten. Erstklassige Laufeigenschaften in der Becherformmaschine sind unabdingbar.

 

Trinkbecher

 

 

Tiefkühlkost   Vorgefrorene Tiefkühlprodukte können in einseitig kunststoffbeschichteten Kartonverpackungen abgepackt werden. Für andere Produkte, die vor dem Kühlen oder Tiefkühlen feucht oder sogar heiß verpackt werden, ist in der Regel ein Karton erforderlich, der beidseitig mit Kunststoff beschichtet ist. Nur so bleibt die Verpackung auf dem Weg zum Verbraucher funktionsfähig.   Speiseeis
Tiefkühlgemüse
Fisch und Meeresfrüchte
Ofenbeständige
Verpackungen
  Das Verpackungsmaterial muss auch bei hohen Temperaturen widerstandsfähig gegen Fett und Feuchtigkeit sein. Der Karton wird mit einer wärmebeständigen Kunststoffbeschichtung versehen, die den Geruch und Geschmack des Produkts nicht beeinflussen darf.   Kartonschale, die als Backform verwendet werden kann

Extrusionskaschieranlage

 

 

Extrusionskaschieranlage.

1. Abrollen

Der Karton wird in Abrollposition gebracht.

2. Oberflächenbehandlung

Die Kartonoberfläche wird einer elektrischen Coronaentladung unterzogen. Der Kunststoff kann mit Ozon behandelt werden. Diese Verfahren erhöhen die Haftung des Kunststoffs auf dem Karton.

3. Extrusionsbeschichtung

Kunststoffgranulate wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyethylen-Terephthalat (PET) werden durch Druck und Wärme im Extruder zum Schmelzen gebracht. Der geschmolzene Kunststoff passiert einen schmalen Schlitz in der automatisch gesteuerten Düse und wird auf die Kartonoberfläche aufgebracht. Dabei ist die Steuerung der Temperatur entscheidend. Die Kunststoffoberfläche wird sofort gegen eine gekühlte Stahlwalze gepresst, die die Oberflächenbeschaffenheit der Kunststoffbeschichtung bestimmt. Beschichtungen auf der Rückseite haben eine Oberfläche, die Ablegen verhindert (NSO = Non-Set-Off), die Beschichtung der Druckseite ist meist hochglanzbehandelt.

4. Extrusionskaschierung

Sofort nach dem Auftrag der ersten Kunststoff-beschichtung steht eine Abrollstation zur Verfügung. Metall- oder Kunststofffolie kann aus dieser Position in den Spalt zwischen dem geschmolzenen Kunststoff und der Kühlwalze geführt werden, so dass der Kunststoff die Funktion eines Klebstoffs übernimmt.

5. Coronabehandlung

Kunststoffbeschichtungen auf der Druckseite werden einer Coronabehandlung unterzogen, um eine gute Benetzbarkeit zu erzielen. Ein-seitige Kunststoffbeschichtungen werden ebenfalls coronabehandelt. Dadurch werden die Siegeleigenschaften verbessert und das Kleben mit Emulsionsklebern ermöglicht.

6. Aufrollen

Der Karton wird je nach Produkt zu Einheiten zwischen 1 und 3 Tonnen auf große Stahlkerne (Trommeln) aufgerollt. Jede Produkteinheit wird mit einer individuellen unternehmensinternen Identifikationsnummer gekennzeichnet.

 

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Materialien zur Extrusionsbeschichtung und -kaschierung

Die bei der Extrusionsbeschichtung und -kaschierung verwendeten Materialien sind Karton, Papier, Kunststoff-granulate, Kunststofffolien und Aluminiumfolie.

Es gibt zahlreiche verschiedene Beschichtungskunststoffe, von denen viele besondere Eigenschaften für spezifische Endanwendungen aufweisen. Film- und Folienhersteller liefern sowohl vergleichbare Standardprodukte als auch Spezialprodukte. In Kombination mit dem Karton ergeben sie ein breites Produktspektrum.

Für Beschichtungen in direktem Kontakt mit Lebens- mitteln werden nur Kunststoffe verwendet, die Geruch und Geschmack des verpackten Produktes nicht beeinflussen.

Die europäischen Gesetze zur Abfallentsorgung fordern eine einfache Trennbarkeit von Verpackungsmaterial, um eine Wiederverwertung zu ermöglichen. Die Kunststoff- schicht eines extrusionsbeschichteten Materials lässt sich nur schwer vom Karton trennen, so dass die Einhaltung dieser Vorschriften schwierig ist. Monomaterialien, die nur aus einem Rohstoff bestehen, gelten im Vergleich zu Verbundmaterialien wie extrusionsbeschichtetem Karton zuweilen als bessere Alternative. Oft können jedoch nur Verbundmaterialien die gestellten Anforderungen erfüllen. Die ausschließliche Propagierung von Monomaterialien hat in der Regel zur Folge, dass Abstriche bei der Funktionalität und Effektivität der Verpackungen gemacht werden müssen.

Wenn der Anteil der Kunststoffbarriere jedoch unter einem bestimmten Wert liegt (derzeit 5 % des Gesamt-gewichts), gilt die Verpackung in steuerlicher Hinsicht als Monomaterial. Heute werden bereits erfolgreiche Verfahren eingesetzt, mit denen Kunststoffbeschichtungen und Folien von den Kartonfasern getrennt werden. Die so gewonnenen Fasern können wiederverwertet werden. Zur Erleichterung des Recyclingverfahrens und zur Optimierung des recycelten Materials empfiehlt sich eine Abfallsortierung an der Quelle.

Wichtige Eigenschaften für die Extrusionsbeschichtung und -kaschierung:
• Oberflächeneigenschaften wie Struktur, Glätte, Festigkeit und Profil
• Oberflächenfestigkeitseigenschaften wie Z- und Reißfestigkeit sowie Steifigkeit
• Hygroskopische Eigenschaften wie Feuchtigkeit, Planlage und Dimensionsstabilität
• Planlage und Dimensionsstabilität
• Saubere Kanten und Oberflächen
• Polymeradhäsion
• Geruchs-/Geschmacksneutralität.

Wichtige Eigenschaften für die Klebekaschierung zusätzlich zu den obigen:
• Oberflächenwasserabsorption
• Klebefähigkeit.

 

Rohstoff
  Zusätzliche Eigenschaften
  Einsatzbereiche
Polyethylen (PE)
  Gute Feuchtigkeitsbarriere und Siegelfähigkeit.
  Tiefkühlkost, Speiseeis, Becher und Süßwaren.
Polypropylen (PP)
  Gute Fett- und Feuchtigkeitsbarriere; hohe Wärmebeständigkeit und gute Siegelfähigkeit.
  In der Verpackung aufzuwärmende Fertiggerichte.
Polyethylen-Terephthalat (PET)
  Hervorragende Fettbarriere bei höheren Temperaturen; die amorphe Beschichtung ist heißsiegelfähig und wärmebeständig.
  Schalen zum Aufwärmen und Backen.
Aluminiumfolie
  Gute Aromabarriere und glatte Hochglanzoberfläche.
  Luxusartikel und Pralinen.
Metallisierte PET-Folie   Hochglänzende Oberfläche und gute Druckeigenschaften; gute Aromabarriere.   Geschenkverpackungen, Weine und Süßwaren.

Zusätzliche Eigenschaften der Beschichtungen

Die Festigkeitseigenschaften des Kartons werden durch Extrusionsbeschichtung und -kaschierung geringfügig verändert. PE-Beschichtungen mit niedriger Dichte haben keinen Einfluss auf die Steifigkeit, während PP- oder PET-Beschichtungen die Steifigkeit beträchtlich erhöhen. Durch die Zähigkeit des Kunststoffs ist kunststoffbe- schichteter Karton auch reißfester.

Kunststoffadhäsion

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Die Kunststoffadhäsion ist eine dimensionslose Eigen- schaft und beschreibt das Verhältnis zwischen Adhäsions- und Kohäsionskraft in der Kartonoberfläche. Die Bindung zwischen Karton und Kunststoff sollte idealerweise höher sein als die innere Faserbindung des Kartons, was zu Faserriss führt. Siehe Prüfverfahren im Abschnitt Klebefähigkeit

Eine adäquate Adhäsion ist für die meisten Verarbeitungsverfahren, u. a. beim Drucken und Heißsiegeln, ein wichtiger Faktor.

Zur Produktionskontrolle wird ein internes Verfahren eingesetzt. Die Kunststoffbeschichtung oder -folie wird in bestimmten Winkeln abgezogen und der Grad des Faserrisses bestimmt. Dabei gilt Folgendes: 6 = 100 % Faserriss, 1 = kein Faserriss.

Wenn die Festigkeit des Kartons/Pigmentstrichs höher ist als die Bindung zwischen Karton und Kunststoffbeschichtung, ist der Faserriss gleich Null (zum Beispiel bei vollgestrichenem Karton). Dann gilt eine andere Bewertungsskala: 6 = sehr starke Adhäsion, 1 = schwache Adhäsion. In solchen Fällen kann die Adhäsion in einem Winkel von 125° auch als Schälfestigkeit gemessen werden. Die gemessenen Werte werden in N/cm Breite ausgedrückt.

Wenn die Festigkeit des Kartons/Pigmentstrichs höher ist als die Bindung zwischen Karton und Kunststoffbeschichtung, ist der Faserriss gleich Null (zum Beispiel bei vollgestrichenem Karton). Dann gilt eine andere Bewertungsskala:
6 = sehr starke Adhäsion, 1 = schwache Adhäsion. In solchen Fällen kann die Adhäsion in einem Winkel von 125° auch als Schälfestigkeit ge- messen werden. Die gemessenen Werte werden in N/cm Breite ausgedrückt.
Die Kunststoffadhäsion wird vor allem bestimmt durch:
• Oberflächeneigenschaften des Basiskartons
• Vorbehandlung des Basiskartons (Corona und Ozon)
• Wärmeinhalt des geschmolzenen Kunststoffes beim Auftrag auf den Karton.

Eine Coronabehandlung ist in folgenden Fällen erforderlich:
• Die Kunststoffoberfläche soll bedruckt werden (Behandlung ermöglicht eine Benetzung der Oberfläche mit Druckfarbe).
• Emulsionskleber soll verwendet werden (Behandlung ermöglicht die Benetzung der Oberfläche mit Klebstoff).

Eine Coronabehandlung verbessert außerdem die Heißsiegelfähigkeit. Es gibt keine beidseitige Coronabehandlung, da ein solches Material zu massiven Verblockungsproblemen zwischen den Bogen führen würde. Die coronabehandelte Kunststoffoberfläche ist äußerst empfindlich. Jede Reibung, Berührung usw. beschädigt die Behandlung.

Während der Produktion wird die Coronabehandlung vor allem durch mechanische Beschädigung beeinträchtigt. Der Feuchtigkeitsgrad des Kartons hat ebenfalls einen Einfluss. Für beidseitig PE-beschichteten Karton empfiehlt es sich unbedingt, niemals höher zu stapeln als zwei Paletten.

Pinholes

Pinholes sind mikroskopisch kleine Löcher, die während des Beschichtungsverfahrens in der Kunststofffolie auftreten können. Eine begrenzte Anzahl von Pinholes ist in den meisten Fällen unbedenklich. Die Pinholes sind auf Unregelmäßigkeiten im Basiskarton (zu hohe Oberflächenrauigkeit, lose Fasern usw.), ein ungleichmäßiges Strichprofil oder ein zu niedriges Flächengewicht des Kunststoffes zurückzuführen.

Messbare Eigenschaften
Pinholes
Für die Prüfung wird gefärbter denaturierter Alkohol auf die Oberfläche aufgetragen. Nach 5 Minuten wird die verbliebene Flüssigkeit abgewischt. Die Pinholes sind jetzt auf der Rückseite als grüne Punkte erkennbar. Die Anzahl der Punkte wird in Anzahl/m² angegeben.

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