Barrieretechnologie

Neuartiger Gasbarriere-Klebstoff optimiert Monomaterial-Verbunde

Dieter Finna, Pack Consult Dieter Finna, Pack Consult
Mehrere verpackte Lebensmittel.
Verbund-Folien werden gerne auch im Lebensmittelbereich eingesetzt.

Mitsubishi Gas Chemical hat mit Maxive einen Gasbarriere-Klebstoff entwickelt, der Monomaterial-Verbundfolien mittlere oder hohe Gasbarriere-Eigenschaften verleiht. Das bietet Convertern die Möglichkeit, herkömmliche Gasbarriere-Materialien aus PET, PA oder Aluminium durch Monomaterialien zu ersetzen.

Naoko Kobayashi von Mitsubishi Gas Chemical.
Naoko Kobayashi von Mitsubishi Gas Chemical hielt den Vortrag über Gasbarriere-Klebstoffe für Monomaterialien mit mittlerer oder hoher Gasbarriere.

Die Entwicklung ist hoch relevant, denn mit Inkrafttreten der europäischen Verpackungsverordnung PPWR steht die Verpackungsbranche unter Zugzwang: Ab 2030 müssen Verpackungen recyclingfähig sein, ab 2035 industriell recycelt werden können, mit einer Quote von 80 % bis 2038.

Für die Unternehmen gilt es, ihre Verpackungslösungen anzupassen und kreislauffähige, nachhaltige Alternativen zu entwickeln.Die Umstellung auf Monomaterial-Verbunde spielt in dieser Transformation eine zentrale Rolle. Denn klassische Multilayer-Verbunde aus unterschiedlichen Materialien sind mechanisch nicht recyclingfähig, während Monomaterial-Verbunde nicht die oftmals benötigte Sauerstoff-Gasbarriere besitzen. Maxive bietet dafür eine Lösung, indem es kreislauffähigen Monomaterial-Verbunden eine mittlere bis hohe Sauerstoffbarriere verleiht.

Präsentation auf dem Inno-Meeting

Naoko Kobayashi, Product Innovation Department bei Mitsubishi Gas Chemical, präsentierte Maxive auf dem Inno-Meeting in Osnabrück Mitte Februar 2025 als zukunftsweisende Lösung für umweltfreundliche Verpackungsmaterialien – zum richtigen Zeitpunkt, denn die Anforderungen in der Verpackungsbranche steigen und die Converter sind dabei, nachhaltigere Optionen bei Verbundmaterialien anzubieten. Der Gasbarriere-Klebstoff besteht aus zwei Komponenten und setzt sich im Wesentlichen aus dem Polyepoxidharz M-100 und dem Polyaminharz C-93E zusammen.

Bei Ersterem handelt es sich um eine farblose, klare Flüssigkeit, die zu 100 % aus nichtflüchtigen Bestandteilen besteht und entsprechend der Verordnung (EU) 2024/3190 kein Bisphenol A enthält. Seine Viskosität bei 25 °C liegt bei 2000 mPa·s. Das Polyaminharz ist ein lösungsmittelbasierter Härter mit einem Feststoffgehalt von 65 %. Die darin enthaltenen Lösungsmittel Ethanol (EtOH), 1-Propanol und 2-Propanol verdampfen bei der Verarbeitung trocken, sodass das 2K-Harz seine vorgesehene Funktion als Klebstoff erfüllen kann.

Gasbarriere-Eigenschaften

Die Sauerstoff-Gasbarriere eines Folienverbundes hängt maßgeblich von der Art des verwendeten Folienmaterials und dem eingesetzten Gasbarriere-Material ab. Wird ein Folienmaterial ohne eigene Sauerstoff-Gasbarriere mit Maxive laminiert, erreicht der Verbund nach Angaben von Mitsubishi Gas Chemical Company bereits einen OTR-Wert von 8-11 cm³/ m² · Tag · bar bei der Sauerstoffdurchlässigkeit, gemessen bei der Gasbarriere-Klebstoffauftrag-Menge von 3-4 g/m² (trocken).

Mittlere Gasbarriere

Welche Wirksamkeit Maxive dazu beiträgt, zeigt sich an dem Folienverbund HDPE 25 µm / LLDPE 40 µm. Während ein herkömmlicher, mit einem Polyurethan-Klebstoff hergestellter Verbund eine Sauerstoffdurchlässigkeit von > 200 cm³/ m² · Tag · bar aufweist, verbessert der neue Klebstoff diesen Wert um den Faktor 20 auf 8-11 cm³/ m² · Tag · bar und erreicht damit einen mittleren Gasbarrierewert. Ein zusätzlicher Vorteil des auf diese Weise hergestellten Verbundes ist die Kompatibilität mit Sauerstoffabsorbern – eine Möglichkeit, die bei Polyurethan-Klebstoffen nicht besteht und eine verlängerte Haltbarkeit sensibler Produkte ermöglicht. Neben der verbesserten Sauerstoff-Gasbarriere bringt der Gasbarriere-Klebstoff weitere Vorteile mit sich.

Verbesserte duftstoffhaltende Eigenschaften

Sie zeigen sich als Duftstoffbarriere, indem Produkte ihre Duftstoffe länger beibehalten. In einem mit Maxive hergestellten HDPE/LLDPE-Verbund sorgt der Gasbarriere-Klebstoff für ein signifikant längeres Anhalten der Duftstoffe, der sie im Vergleich mit einem PU-Klebstoff teils mehrere Wochen länger in der Verpackung hält und damit sogar die duftstofferhaltenden Eigenschaften eines konventionell hergestellten PET/LLDPE-Verbundes übertrifft.

Hohe chemische Beständigkeit

Der Klebstoff besitzt zudem exzellente chemische Beständigkeiten. Selbst bei Inhaltsstoffen in Verpackungen, die Limonen, Alkohol oder Methylsalicylat (beispielsweise in Kosmetikprodukten) enthalten, zeigen die Ergebnisse von Maxive-Verbunden stabile und zuverlässige Ergebnisse – während Polyurethan-Klebstoffe für die genannten Anwendungen nicht einsetzbar sind.

Grafik: Chemisch setzt sich der Gasbarriere-Klebstoff Maxive aus dem Polyepoxidharz M-100 und dem Polyaminharz C-93 und so weiter zusammen.
Chemisch setzt sich der Gasbarriere-Klebstoff Maxive aus dem Polyepoxidharz M-100 und dem Polyaminharz C-93 und so weiter zusammen.
Grafik: Maxive verringert die Sauerstoffdurchlässigkeit in diesem PE-Verbund um den Faktor 20 und mehr gegenüber klassischen Polyurethan-Klebstoffen.
Maxive verringert die Sauerstoffdurchlässigkeit in diesem PE-Verbund um den Faktor 20 und mehr gegenüber klassischen Polyurethan-Klebstoffen.
Grafik: In Kombination mit metallisierten CPP-Folien verringert Maxive die Sauerstoffdurchlässigkeit auf <0,1 cm³/ m² · Tag.
In Kombination mit metallisierten CPP-Folien verringert Maxive die Sauerstoffdurchlässigkeit auf <0,1 cm³/ m² · Tag.

Einsatzmöglichkeiten für mittlere Gasbarriere

In Kombination mit Polyethylen- und Polypropylen-Folien eröffnet der Gasbarriere-Klebstoff zahlreiche neue Möglichkeiten für Monomaterial-Verbunde mittlerer Barriere. Die Schwerpunkte liegen laut Mitsubishi Gas Chemical hauptsächlich in:
  • Verpackungen für Reinigungs- und Körperpflegeprodukte, wie Haushaltsreiniger und Shampoos
  • Verpackungen mit Sauerstoffabsorbern, etwa für Backwaren und Feinkostprodukte, um deren Haltbarkeit zu verlängern
  • Lebensmittelverpackungen mit geringem Luftanteil, insbesondere für pulverförmige Produkte wie Milchpulver sowie eine Vielzahl flüssiger Lebensmittel
Grafik: Das sind Materialkombinationen mittlerer und hoher Barriere.
Das sind Materialkombinationen mittlerer und hoher Barriere.

Anwendungen mit hoher Gasbarriere

Die so gefertigten Verbundfolien finden ihren Einsatz aber auch dort, wo eine hohe Gasbarriere gefordert ist. Dies setzt voraus, dass die eingesetzten Folienmaterialien mit einer Gasbarriere ausgestattet sind. Beispielsweise VM-CPP-Folien, deren Barrierewirkung durch Aufdampfen von Aluminium auf die Folie erzielt wird. Gleichzeitig schützt die aufgebrachte, dünne Aluminiumschicht den Inhalt der Verpackung vor Licht. Diese Folien besitzen eine hohe Wasserdampfbarriere und sind heißsiegelbar.

Wie sich ihre Sauerstoff-Gasbarriere in einer mit Maxive hergestellten Verbundfolie verhält, zeigt folgendes Beispiel:

Der mit einem konventionellen Polyurethan-Klebstoff hergestellte Folienverbund aus OPP 20 µm / VM-CPP 25 µm besitzt eine Sauerstoffbarriere von >1,0 cm³/ m² · Tag · bar. Ein gleicher Folienverbund mit Maxive gefertigt weist lediglich eine Sauerstoff-Permeation von <0,1 cm³/ m² · Tag · bar auf – und damit eine 10 oder mehr Mal geringere O2-Durchlässigkeit als ein mit Polyurethan-Klebstoff laminierter Verbund.

Grafik: Angaben zu den dufterhaltenden Eigenschaften diverser ausgewählter Aromen unterschiedlich hergestellter Verbundmaterialien.
Das sind die Angaben zu den dufterhaltenden Eigenschaften diverser ausgewählter Aromen unterschiedlich hergestellter Verbundmaterialien.

Erweiterte Einsatzmöglichkeiten

Die hervorragende Barrierewirkung des Klebstoffs erweitert auch die Anwendungsmöglichkeiten für Monomaterial-Gasbarriere-Verbunde wesentlich. Mitsubishi Gas Chemical sieht ein großes Potenzial dafür in Verpackungen, bei denen Inertgas, Vakuum oder Sauerstoffabsorber zur Anwendung kommen. Dies sind:
  • Verpackungen mit Inertgas-Atmosphäre, wie gemahlener Kaffee oder Snacks
  • Verpackungen mit Sauerstoffabsorbern, beispielsweise für Backwaren und Feinkostprodukte
  • Für Vakuumverpackungen für Käse und verarbeitetes Fleisch sind die Analysen derzeit noch nicht abgeschlossen, ein Einsatz scheint möglich.

Verbund-Kombinationen

Einen Überblick über die möglichen Barriereeigenschaften, die Maxive mit gängigen Folientypen erzielt, hat Mitsubishi Gas Chemical in einer kleinen Übersicht zusammengestellt:
  • Für eine mittlere Gasbarrierewirkung setzen sich geeignete Verbunde aus OPP, BOPE oder MDO-PE im Verbund mit CPP oder LLDPE zusammen.
  • Für eine hohe Gasbarrierewirkung kommen Kombinationen aus AlOx/SiOx-OPP oder AlOx/SiOx-PE zum Einsatz, im Verbund mit OPP oder PE.

Monomaterial-Verpackungslösungen

Der Einsatz von Maxive als funktionale Barriere markiert einen bedeutenden Schritt in der Verpackungsentwicklung. Mit seiner Fähigkeit, recyclingfähige Monomaterial-Verpackungen zu ermöglichen, die gleichzeitig hohe Barriereeigenschaften besitzen, verbindet der Gasbarriere-Klebstoff Nachhaltigkeit mit technischer Leistungsfähigkeit. Dies ist nicht nur eine Antwort auf die wachsenden gesetzlichen Anforderungen und steigenden Recyclingquoten, sondern auch ein Schritt hin zu einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft. Durch solche innovativen Lösungen wird die Grundlage für eine zukunftsfähige Verpackungsgestaltung geschaffen, die ökologische Verantwortung mit wirtschaftlicher Effizienz vereint.

mitsubishi gas chemical maxive markt gasbarriere-klebstoff monomaterial verpackung