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Schrumpf ist Trumpf

23.03.2020

Wie sich die Nachhaltigkeit von PET-BO-Folien steigern lässt Lebensmittelverpackungen, Smartphones und Solarpanele: Weltweit ist biaxial orientierte Polyesterfolie (PET-BO) im Einsatz. Doch das Material wird unter Nachhaltigkeitsaspekten hinterfragt. Verbesserungen an den Anlagen machen die Produktion nachhaltiger.

Folien aus biaxial verstrecktem PET weisen eine hohe Zugfestigkeit sowie chemische, mechanische und thermische Stabilität auf. Laut dem im Mai 2019 veröffentlichten „BOPET Film Global Supply Demand Report“ von Wood Mackenzie verzeichnete die Spezialfolie seit 2013 jährliche Steigerungsraten von 6,7 %. Allein 2018 wurde eine Gesamtmenge von 5 Mio. Tonnen produziert, die einem Umsatz von fast 11 Mrd. Euro entspricht. In den nächsten fünf Jahren sollen noch einmal 1,1 Mio. Tonnen hinzukommen. Weil das Thema Nachhaltigkeit auch hier zunehmend in den Vordergrund rückt, suchen Maschinen- und Anlagenbauer neue Ansätze für eine PET-BO-Herstellung, die die Energie- und Ökobilanz der Anlagentechnik verbessert und es erleichtert, das für die Herstellung benötigte Material in einem möglichst geschlossenen Kreislauf wiederzuverwenden.

Verbesserte Luftführung
Einen Beitrag zu höherer Energieeffizienz liefert bei der Lindauer Dornier GmbH eine patentierte Luftführung beim Querrecken (Transverse direction orientation, TDO) der Folie. Die Anlagenkomponente reckt in den bis zu 150 m langen und bis zu 26 m breiten PET-BO-Anlagen die im Herstellungsprozess bis zu 240 °C heiße Folie quer zur Laufrichtung auf bis zu 10,6 m Endfolienbreite. Mit der neuartigen Luftführung lässt sich nach Unternehmensangaben der Verbrauch an Wärmeenergie bei diesem Prozessschritt gegenüber dem Stand der Technik um bis zu 35 % senken, indem die erwärmte Luft unter Einhaltung der Temperaturanforderungen in den verschiedenen Ofenzonen mehrfach genutzt wird. Weil die langlebigen TDO-Ketten mit dem patentierten Kluppensystem, die die Folie im Bereich der Luftführung recken, im Laufe ihres Produktlebens vielfach überholt werden können, sind Produktionsanlagen von DORNIER über Jahrzehnte effizient einsetzbar. So lassen sich auch bis zu 50 Jahre alte Anlagen durch Umbauten an neue Anforderungen hinsichtlich Produktivität, Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz anpassen.

Abfallvermeidung und Rezyklateinsatz
Bereits im Herstellungsprozess lässt sich Material durch Recycling einsparen. „Folienreckanlagen von Dornier recyceln alle Produktionsabfälle inline“, sagt Bernhard Wandinger, Leitung Produktlinie Sondermaschinen. Der abgetrennte Folienrand zum Beispiel werde ohne erneute Regranulation wieder der Extrusion zugeführt. Weil die Regranulier-Anlage entfällt, sparen Folienhersteller damit einen ganzen Maschinenteil ein. Stichwort Kreislaufwirtschaft: Das aus gebrauchten PET-Flaschen gewonnene Rezyklat rPET spielt ebenfalls eine wachsende Rolle. „Auf der K in Düsseldorf ging es in Kundengesprächen oft darum, wie sich bei gleicher Produktqualität künftig ein höherer Altmaterialanteil einsetzen lässt“, so Wandinger. Ein Materialeinsatz von 50 % Post-Consumer-Recycling (PCR) und mehr sei inzwischen technisch möglich, versichert Wandinger. Aufgrund der besonderen Eigenschaften von PET, etwa dessen geringer Fremdstoff-Migrationsrate, eigne es sich sogar zum Wiedereinsatz als Lebensmittelfolie.

Recyclingfähigkeit der Folie
Auch die Recyclingfähigkeit der PET-BO-Folie selbst rückt immer stärker in den Fokus. Bei Dornier zeigt man sich sicher, dass Polyesterfolien einen wesentlichen Beitrag leisten können, die zunehmend ambitionierten Ziele für den Wiedereinsatz recycelten Materials für Verpackungen zu erreichen. Hier spielen ebenfalls die speziellen Eigenschaften des PET eine Rolle: Weil die Folie von sich aus eine gute intrinsische Barriere gegenüber Sauerstoff besitze, so Wandinger, lasse sich das Material bereits mit hauchdünnen Beschichtungen von Aluminiumoxid schnell und kostengünstig auf ein Niveau bringen, das selbst Ultra-High-Barrier-Anforderungen erfülle.

Transport und Elektromobilität
Eine weitere wichtige Stellschraube für die Verbesserung der Ökobilanz von PET-BO-Folie ist deren Dicke, also ihr Gewicht. „Unsere PET-BO-Folie hat das geringste Flächengewicht am Markt“, sagt Wandinger. Und Dornier will diesen Parameter, dessen Verringerung sich positiv auf die Ökobilanz während der Folienverwendung vor allem im Transport auswirkt, weiter ausreizen. Zwar haben PET-BO-Folien aufgrund ihrer hohen Steifigkeit ohnehin ein geringes Flächengewicht, doch durch die spezielle Auslegung der Extrusion und die Temperaturgleichmäßigkeit der TDO lassen sich auf Dornier-Anlagen geringe Foliendicken besonders effizient umsetzen, so Wandinger. Für die in jüngster Zeit immer stärker nachgefragten Anwendungen mit hoher Wärmeeinwirkung – etwa als Separator-Folie in Batterien von Elektroautos oder in Photovoltaikspeichern – bietet das weiterentwickelte MD-Relax-System für die Querrecke höhere Stabilität: Der Folienschrumpf, speziell der MD-Schrumpf (Machine Direction, Laufrichtung), lässt sich damit besser einstellen. Die damit erreichte Dimensionsstabilität der Folie in Längs- (MDO) wie Querrichtung (TDO) auch bei hohen Prozesstemperaturen stellt sicher, dass die Folie später unter Wärmezufuhr nicht schrumpft. So soll etwa verhindert werden, dass Elektroauto-Batterien infolge schrumpfender Separator-Folie versagen.