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Kunststoffverpackungen

Papier statt Kunststoff für Verpackungen

Bereits 2016 präsentierten Bosch Packaging Technology, jetzt Syntegon Technology, und Billerud Korsnäs staubdicht gesiegelte Papierverpackungen.
Bereits 2016 präsentierten Bosch Packaging Technology, jetzt Syntegon Technology, und Billerud Korsnäs staubdicht gesiegelte Papierverpackungen.
(Bild: Syntegon)

Erstverpackungen aus Papier kommen seit über hundert Jahren für verschiedene Anwendungen zum Einsatz. Für Produkte mit sehr geringen Barriereanforderungen, beispielsweise einfachem Lichtschutz, eignen sich Verpackungen aus reinem Papier. Dazu zählen sowohl geklebte Schlauchbeutel für Mehl und Zucker als auch Faltschachteln für Nudeln. Diese können problemlos über den Altpapierstrom recycelt werden.

Einen höheren Barriereschutz bietet Papier mit aufgetragener Funktionsschicht. Beispiele finden sich in Getränkebechern oder an der Frischetheke im Supermarkt für Fleisch, Käse und Aufschnitt. Die Laminatschicht besteht in der Regel aus Kunststoff. Hierfür gibt es bereits recyclingfähige und kompostierbare Laminate, beispielsweise aus Stärke. Ist die Laminatschicht dünn genug, wird das Packmittel als Monomaterial kategorisiert und kann auch über den Altpapierstrom recycelt werden.

Monomaterial ist nicht gleich Monomaterial

Diese Kategorisierung ist länderabhängig: In Deutschland gilt ein Packmittel, das zu mindestens 95 Prozent aus einem Hauptmaterial besteht, als Monomaterial. Das gilt auch für Papiere, die für das Recycling im Papierstrom zugelassen sind. In Schweden liegt der zugelassene Anteil an Fremdmaterial viel höher, nämlich bei 50 Prozent. In vielen europäischen Ländern liegt die Kategorisierung eines Monomaterials zwischen 50 und 85 Prozent; die USA orientiert sich an der 85-Prozent-Schwelle. Das heißt, Papierverbundstoffe müssen nur zu 50 bis 85 Prozent aus Papier bestehen, um als Monomaterial klassifiziert und über den Papierstrom verwertet zu werden. Beim Recycling wird das Fremdmaterial von dem Papier getrennt und separat entsorgt. Während diese Art des Recyclings zwar auch in Deutschland technisch möglich ist, gilt hier die engere Monomaterial-Definition der Verpackungsverordnung. Dennoch ist eine länderspezifische Betrachtung nötig, um eine optimale Packstoffauswahl – unter den Gesichtspunkten Nachhaltigkeit und Produktschutz – zu treffen.

Trennbare Erstverpackungen, wie der Drei-Komponenten-Becher für Joghurt, haben sich inzwischen auf dem Markt etabliert. Sie bestehen aus einem dünnen Kunststoffbecher, der mit dem Produkt befüllt wird und als Barriere dient, sowie einem aufreißbaren Kartonmantel, der Stabilität verleiht und die bedruckbare Außenhülle darstellt. Die dritte Komponente stellt die Platine dar, mit der der Becher fest verschlossen wird. Diese Verpackungsart reduziert den Einsatz von Kunststoff beträchtlich und ermöglicht ein einfaches Recycling der verschiedenen Komponenten: diese bestehen jeweils aus einem Monomaterial und sind einfach voneinander zu trennen, beziehungsweise gar nicht erst fest miteinander verbunden. Voraussetzung ist, dass der Endkonsument sie voneinander trennt und entsprechend entsorgt.

Papierverpackungen von morgen

Die Anwendungsmöglichkeiten für Papier in der Erstverpackung sind bei Weitem nicht ausgeschöpft. Syntegon Technology, ehemals Bosch Packaging Technology, hat es sich zum Ziel gesetzt, die gängigen Kunststoffverpackungslösungen auch mit Papier nutzbar zu machen. Der Maschinenhersteller arbeitet an mehreren Projekten: der Ausrichtung der Verpackungstechnik auf Schlauchbeutel aus Papier; dem Einsatz von Vollpapierlösungen für flüssige und viskose Produkte, beispielsweise Joghurt; und an diversen technischen Lösungen, die ein Neudenken der Papierverpackung anstoßen. Diese Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten sollen sicherstellen, dass Papierverpackungen in puncto Leistungsfähigkeit und Produktschutz Kunststoffverpackungen ersetzen können.

Schlauchbeutel aus Papier

 

Die Herstellung von Schlauchbeuteln aus Papier birgt besondere Herausforderungen: Bei der Beutelformung entstehen große Abzugskräfte, die das Material beschädigen können. Es gilt, das Papier möglichst schonend zu führen. Auch in Bezug auf die Siegelfähigkeit ist ein Wechsel von Kunststoff- zu Papierfolien nicht unproblematisch. Das Packmittel muss sehr schnell dicht gesiegelt werden – vor allem auf vertikalen Maschinen, bei denen das Gewicht des abgefüllten Produktes auf der Siegelnaht lastet. Bei der Siegelung spielen die drei Parameter Zeit, Temperatur und Druck eine Rolle. Die Siegelzeit wird von der Produktionsgeschwindigkeit vorgegeben; die Temperatur von den Materialeigenschaften des Packmittels. Der Parameter Druck ermöglicht mehr Spielraum – es muss lediglich darauf geachtet werden, dass das Material nicht beschädigt wird und der Druck groß genug ist, um die Siegelung dicht zu machen.

 

Kunststofffolien laufen auf horizontalen Schlauchbeutelmaschinen bei einer Geschwindigkeit bis 800 Stück pro Minute – das soll künftig auch mit Papier möglich sein.
Kunststofffolien laufen auf horizontalen Schlauchbeutelmaschinen bei einer Geschwindigkeit bis 800 Stück pro Minute – das soll künftig auch mit Papier möglich sein.
(Bild: Syntegon)

Ohne Leistungseinbuße formen und siegeln

Die größte Herausforderung beim Einsatz von Papier stellt die gewünschte Produktionsleistung dar. Auf horizontalen Schlauchbeutelmaschinen beispielsweise laufen Kunststofffolien mit Kaltsiegelverschluss bei einer Geschwindigkeit bis 800 Stück pro Minute. Um vergleichbare Geschwindigkeiten mit Papier zu erreichen, sind Weiterentwicklungen insbesondere im Bereich der Papierformung und bei Heißsiegelmedien erforderlich. In ersten Versuchen auf Produktionsmaschinen ist dies Syntegon Technology gelungen: die Tests beweisen, dass die Herstellung von Schlauchbeuteln aus kaltsiegelfähigem Papier funktioniert – sogar ohne Geschwindigkeitseinbuße. Darüber hinaus erprobt Syntegon Technology in Zusammenarbeit mit Packmittelherstellern die Umsetzung weiterer Packformen aus Papier mit Barriere- und Siegelschicht, beispielsweise der Doy-Packung auf vertikalen Schlauchbeutelmaschinen. Ziel ist und bleibt es, mit Papierverpackungen dieselbe Vielfalt an Packstilen wie mit Kunststoff dazustellen.

Bereits auf dem Markt ist das in Zusammenarbeit mit dem Papierhersteller Billerud Korsnäs 2015 entwickelte System, um Lebensmittel auf vertikalen Schlauchbeutelmaschinen in Papier zu verpacken. Diese erste gesiegelte Papierverpackung eignet sich für trockene Nahrungsmittel wie Teigwaren, Getreide oder Zucker und muss bezüglich Produktschutz und Staubdichte keine Kompromisse eingehen. Das FSC- oder PEFC-zertifizierte Papier ermöglicht den nachhaltigen Charakter – vom Rohstoff bis zur Wiederverwertung.

Vollpapierlösung für Joghurtbecher

Der Papierbecher kommt seit über 25 Jahren in der Verpackung zum Einsatz – vor allem bei Produkten, die einen niedrigen Barriereanspruch haben. Flüssige und viskose Produkte mit hohen Barriereanforderungen, insbesondere Molkereiprodukte, werden herkömmlicherweise in Kunststoffbechern abgefüllt und mit einer Aluminium- oder Kunststoffplatine (Deckel) gesiegelt. Allerdings ist der Anspruch auch hierfür, eine nachhaltige Verpackung, beispielsweise Papierbecher, einzusetzen. Hierzu wird auf der Innenseite des papierbasierten Bechers eine dünne Kunststoffschicht aufgetragen. Diese schützt das Produkt vor äußeren Einflüssen, verhindert das Aufweichen des Bechers und kann leicht mit der Platine gesiegelt werden.

Die Verarbeitung von Papierbechern ist jedoch nicht unproblematisch: Papier verhält sich anders als Kunststoff, und das kann leichter zu Störungen führen. Auch hier ist der Maschinenbauer gefragt: Syntegon Technology optimiert seine Maschinen für die Verarbeitung von papierbasierten Bechern. Darüber hinaus erprobt das Unternehmen gemeinsam mit Packmittelherstellern und Molkereien den Einsatz von Papierplatinen, um so dem Markt eine Vollpapierlösung liefern zu können.

Bei der Entwicklung der (Joghurt-)Verpackung der Zukunft wird nicht nur in Packmitteln, sondern auch Formen neu gedacht.
Bei der Entwicklung der (Joghurt-)Verpackung der Zukunft wird nicht nur in Packmitteln, sondern auch Formen neu gedacht.
(Bild: Syntegon)

Papierverpackungen neu denken

Es geht jedoch nicht allein darum, bestehende Verpackungsformate aus Kunststoff in Papier darzustellen. Vielmehr lässt sich der potenzielle Anwendungsbereich von Papierverpackungen weiter ausschöpfen, wenn neue Denkweisen und technologische Innovationen hinzukommen.

Ein Beispiel findet sich in der Zusammenarbeit zwischen Syntegon Technology und Billerud Korsnäs im Rahmen der Paper Form Technologie. Das neue Verpackungskonzept Shaped Paper Pods demonstriert die Möglichkeiten, mit einer wertigen und attraktiven Portionsverpackung Nachhaltigkeit und Innovation auszustrahlen. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von stückigen bis hin zu viskosen Produkten; in puncto Form und Design sind – im Rahmen der Physik – der Fantasie fast keine Grenzen gesetzt. Mit „Pearl“ – einem muschelförmigen, fein geprägten Packbeispiel – demonstrierten Bosch Packaging Technology, seit Januar 2020 Syntegon Technology, und Billerud Korsnäs bereits 2019, wie sich solch eine Packung präsentieren kann. Sie besteht aus dem 3-D-formbaren, papierbasierten Material Fibre Form, das auf den Maschinen von Syntegon Technology zu einer Portionspackung verarbeitet wird – mit oder ohne Barriere- und Siegelschicht. Damit wird der Kunststoffanteil weiter reduziert.

Neue Lösungen für gleiche Aufgabenstellungen

Für bahnbrechende Verpackungsinnovationen müssen klassische Verpackungsformate grundsätzlich hinterfragt werden: Warum muss ein Joghurtbecher so aussehen, wie Verbraucher es seit jeher gewohnt sind? Was wäre, wenn wir alle Nahrungsmittel nur noch in Papier verpacken? Mit diesem Mindset lautet die Aufgabe nicht mehr, einen Becher aus Papier herzustellen, der den Inhalt schützt. Stattdessen stellt sich die Frage: Wie kann man ein viskoses Produkt so in einen Behälter verpacken, dass Endkonsumenten daraus essen können? Plötzlich kommen ganz andere Verpackungsarten in Betracht, beispielsweise flachere Schalen. Ebenfalls zu hinterfragen sind Mehrfachverpackungen, wie etwa die gängigen Bag-in-Box-Lösungen für Müsli und Frühstückscerealien. Hier lässt sich auf eine der beiden Verpackungen verzichten, wenn man die Produkte entweder in Faltschachteln mit dünn aufgetragener Barriere­schicht oder nur in den Schlauchbeutel füllt – am besten aus Papier. Solche Lösungen können entstehen, wenn sich die Visionen von Markeneignern und Maschinenherstellern treffen.

Papier im Rampenlicht

Der Verpackungsmarkt stellt sich aktuell auf die erhöhten Nachhaltigkeitsanforderungen ein. Die Maschinengängigkeit nachhaltiger, alternativer Packmittel wird aktuell getestet und neue Verpackungskonzepte werden erprobt. Verpackungen aus Papier punkten in Bezug auf Nachhaltigkeit, insbesondere wenn es darum geht, neben Recyclingfähigkeit und Kompostierbarkeit auch die CO2-Bilanz von nachwachsenden Rohstoffen zu betrachten.

Syntegon Technology optimiert seine Maschinentechnologie kontinuierlich, um die Verpackung in Papier praktikabel sicherzustellen und liefert bereits heute konkrete technische Lösungen für die Verpackungstechnik von morgen. Hierzu gehört sowohl die Ausrichtung der Verpackungstechnik auf Schlauchbeutel aus Papier als auch der Einsatz von Vollpapier- und Monomateriallösungen für Becher. Diese Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten ermöglichen, dass künftig Verpackungen aus Papier mit der Leistungsfähigkeit von Kunststoffverpackungen mithalten können und neue Verpackungskonzepte auf den Markt kommen, die für eine bessere ökologische Bilanz sorgen. 

Über den Autor
Autorenbild
Torsten Sauer

Projektmanager Nachhaltigkeit, Syntegon Technology

Über die Firma
Syntegon Technology GmbH
Waiblingen
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