Neuer thermoformbarer Papierwerkstoff als Kunststoffersatz

Im Verpackungsbereich gibt es eine Vielzahl an Materialien. Aus Nachhaltigkeitsgründen werden Materialien bevorzugt, die entweder wiederverwendbar oder recycelbar sind. Papierverpackungen bestehen aus nachwachsen den Rohstoffen und sind ressourcenschonend. Was läge also näher, als Kunststoffverpackungen zunehmend durch Papierverpackungen zu ersetzen?

Im Forschungsprojekt 3D-ThermoCell beschäftigt sich eine Gruppe von Forschen den aus der Industrie und Wissenschaft – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, Tecnaro GmbH, Mack Kunststofftechnik GmbH, Mainteam GmbH – und der DHBW Karlsruhe mit der Frage, wie man Papierthermo formen kann. Thermogeformte Verpackungen werden beispielsweise für Lebensmittelverpackungen wie Fleisch- oder Obstschalen eingesetzt, aber auch zur Verpackung von Konsumgütern.

Doch es gibt Hindernisse: Papier hat in vielerlei Hinsicht andere Eigenschaften als Kunststoff. Kunststoff wird bei Wärme, die beim Thermoformen genutzt wird, plastisch und damit formbar. Papier reagiert genau gegenteilig: Bei Hitze zerstört sich Papier und wird brüchig. Wegen der großen Herausforderung verfolgen die Projekt beteiligten gleich vier Ansätze, erläutert Monika Korbmann von der DHBW.

Die erste Idee ist, biobasierten Kunststoff in Form von Pulver oder Kügelchen ins Papier einzubringen, um das Papier plastifizier- und umformbar zu machen. Hier sind die Herausforderungen, eine feine Mahlung, Verteilung und Innovationsallianz Neuer thermoformbarer Papierwerkstoff als Kunststoffersatz Der Recyclingkreislauf für Papierverpackungen ist etabliert. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der DHBW Karlsruhe forschen nun nach Alternativen für thermogeformte Kunststoffverpackungen. Anbindung des Kunststoffs zu erreichen. Der Kunststoff könnte zusätzlich aufgeschäumt werden, ähnlich wie bei Styropor. Dies würde zu einer Gewichtsersparnis bei gleichzeitig mehr Stabilität führen.

Die zweite Idee ist, in den Kunststoff Papierfasern einzubringen und damit einen neuen Werkstoffverbund zu kreieren, der thermoformbar ist. Die Herausforderung hierbei ist, einen möglichst großen Faseranteil zu erreichen.

Der dritte Lösungsansatz ist, einen Papierwerkstoff aus Kunststoff- und Zellulosefasern herzustellen. Dieser wird dann aufgrund der Kunststofffasern thermoformbar.

Bei der vierten Alternative werden die Papiere mit löslichen Additiven versehen, die eine Dehn- und Formbarkeit des Papiers bewirken.

Alle vier Möglichkeiten werden im Moment noch weiterentwickelt. Das Potenzial neuer Zellulose-basierter Verpackungen und auch das Interesse von Unternehmen aus der Verpackungsbranche ist groß.

Das Forschungsteam ist sicher, einen der Ansätze so weit bringen zu können, dass nicht nur Versuche in der eigenen Technikumsanlage funktionieren, sondern dass das neue papierbasierte Verpackungsmaterial in einer großen Thermoformanlage beim Industriepartner erprobt werden kann.