Papierfügen ohne Fremdstoffe – durch laserbasierte Materialmodifikation

Ganzheitliche Kreislaufwirtschaft durch Papierverpackungen

Das aktuelle Verpackungsgesetz in Deutschland bezweckt eine Reduzierung der Auswirkungen des Verpackungsmülls auf die Umwelt durch die Förderung der Kreislaufwirtschaft und eine Erhöhung der Recyclingraten. Karton als nachwachsender Rohstoff stellt im Bereich der Einwegverpackungen gegenüber den weithin eingesetzten Kunststoffmaterialien eine ökologischere und recycelbare Alternative dar. 

Speziell das Verschließen von Verpackungen aus faserbasierten Packstoffen (Papier und Kartonagen) ist bisher nur durch Aufbringung von Klebstoffen oder durch das Erwärmen von Kunststoffschichten und das anschließende Verpressen möglich. Diese Fremdstoffe sind aber hinsichtlich einer stofflichen Wiederverwertung problematisch, erfordern eine Reihe von kosten- und zeitintensiven Vorprozessen und stehen einer effizienten Kreislaufwirtschaft beim Einsatz von Packmitteln aus Papier im Wege.

Im Verbundprojekt »Papure« vereinen Forschende aus vier Fraunhofer-Instituten ihre Forschungsexpertise für die Entwicklung eines komplexen Fügeverfahrens, das die Herstellung von Papierverpackungen ohne diese stofflichen Verunreinigungen ermöglicht und gleichzeitig die Sicherung der Qualität und Zuverlässigkeit des Prozesses gewährleistet.

Herausforderung

• zunehmende Packstoffsubstitution durch kreislauffähiges, naturfaserbasiertes Material (Papier)
• das Siegeln von Papierverpackungen erfordert den Zusatz von Fremdstoffen
• Verringerung der Recyclingfähigkeit durch diese stofflichen Verunreinigungen

Forschungsziele

• Entwicklung einer Verarbeitungstechnologie für ein fremdstofffreies Wärmekontaktfügen von faserbasierten Verpackungen
• Umsetzung in einem industrienahen Demonstrator

Nutzen

• »Green packaging – Papier- statt Plastikverpackungen«
• »Jede Einmalverpackung soll zukünftig aus 100% Papier bestehen«
• Recyclingquote erhöhen um Holzverbrauch zu senken
• rückstandsfreie Zersetzbarkeit von Abfallprodukten erreichen

Am Fraunhofer IWU wird hierfür ein Demonstrator entwickelt, der die Forschungsergebnisse aus den Laboren skaliert und die industrienahe Anwendbarkeit aufzeigt. 

Der Demonstrator selbst bildet einen Prozess für die Herstellung eines typischen Verpackungsmittels ab. Der Fokus liegt hierbei auf der Integration des zusatzstofffreien Fügeverfahrens von Papier.

Möglichen Gegenargumenten für eine Einführung der neuen Technologie in die Verpackungsindustrie soll damit durch Herstellung eines Beispielproduktes begegnet werden. Der Weg zur ganzheitlichen Kreislaufwirtschaft mit Papierwerkstoffen in der Verpackungsindustrie ist dann ohne technologische Hürden möglich.