2.3.1 Herstellung von Verbundfolien
„Durch den Aufbau von Verbundfolien gelingt die Kombination verschiedener Eigenschaften der Einzelfolien zu einem Eigenschaftsprofil, das dem jeweiligen Verwendungszweck optimal angepasst ist.“ [18, S. 29], [25]. In derartigen Kombinationen sind es meist die Olefine (PE bzw. PP), welche langfristigen Kontakt zum Füllgut haben können [26]. PE-LD wird gegen-über Lebensmitteln als „inert” eingestuft [4, S. 76]. Zur Herstellung von Verbundfolien wer-den drei Verfahren genannt [18, S. 29]: Coextrusion, Kaschierung und Extrusionsbeschich-tung.
Bei der Coextrusion werden zwei oder mehr thermoplastische Kunststoffe über Extruder ver-arbeitet. Die geschmolzenen Kunststoffe werden zu Schichten kombiniert. Auch Haftvermitt-ler können in diese Schichtung mit einbezogen werden. Verbunde mit bis zu 7 Schichten kön-nen so hergestellt werden. „Die Coextrusion wird heute weltweit von allen namhaften Herstel-lern von Verbundfolien eingesetzt.“ Durch ein Minimum an Materialeinsatz wird ein Maxi-mum an Wirkung erzielt [18, S. 58-60]. Sie wird angewandt für Flachfolien und Schlauchfo-lien. Als Beispiel sind Verpackungen für Käse, Fleisch und Wurst zu nennen [11, S. 118]. Ein Schema eines derartigen Verbundes wird in der folgenden Abb. 13 dargestellt.
Abbildung 13: Aufbau einer coextrudierten Verbundfolie mit Haftvermittler
Dieser Verbund benötigt einen Haftvermittler (HV), da die unpolaren PE- und die polaren PA-Schichten schlecht aufeinander haften. Als Haftvermittler dienen z. B. Ionomere oder EVA-Copolymere [11, S. 97].
Kaschieren, auch Laminieren genannt, bedeutet das vollflächige Verbinden von mindestens zwei Packstoffen mit Hilfe eines Klebers [4, S. 107], [18, S. 155]. Dieses Verfahren eignet sich zur Verbindung von Pappe, Papier oder Aluminiumfolien mit Kunststofffolien. Bei-spielsweise kommen 2-Komponentenkleber zur Anwendung. Besonders wichtig für den Ver-packungssektor sind die Schmelzklebstoffe [11, S. 223]. Als Schmelzklebstoffe werden meist Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) verwendet. Nach dem Abkühlen erhält man eine feste Verbindung der Materialien. Als Beispiel ist die Kaffeeverpackung zu nennen [4, S.
243]. Das Schema eines derartigen Verbundes ist in der folgenden Abb. 14 dargestellt.
Abbildung 14: Aufbau einer durch Kaschieren hergestellten Verbundfolie
Beim Extrusionsbeschichten (Extrusionskaschieren) werden Folien ohne Verwendung eines Klebemittels zusammengefügt. Dabei wird die Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffs auf eine Folie aufgebracht, wodurch eine Zweischichtfolie entsteht. „Bringt man die Schmelze eines Thermoplasts durch Extrusion zwischen zwei Folien, dann werden diese beiden Folien miteinander verbunden; man erhält eine 3-Schicht-Verbundfolie“ [18, S. 156]. Mit diesem Verfahren können nicht nur Kunststofffolien (PET, PP, PA) beschichtet werden, also mit ei-ner „Siegelschicht“ versehen werden, sondern auch Aluminiumfolien, Aluminiumverbunde oder Papier. Es handelt sich vorwiegend um Polyethylene, Ionomere oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymere [18, S. 157]. Ein typisches Beispiel ist der Getränkekarton mit sei-nen Polyethylen-Schichten. Querschnitte derartiger Verbunde sind in nachfolgender Abb. 15 dargestellt.
Abbildung 15: Schichtenaufbau zweier Sorten von Getränkekartons
Der Karton wird auf beiden Seiten mit flüssigem PE beschichtet, und das PE verbindet alle Lagen samt Aluminium miteinander, so dass keine Kleber notwendig sind [27], [28].
Abbildung 16: Giebelverpackung und Blockverpackung mit hervorgehobener Schichtung [29]
Um eine Barriere gegen Sauerstoff zu erhalten, kann auch noch eine andere Form des Be-schichtens von Kunststoffen gewählt werden. Es ist das Bedampfen mit Aluminium, welches im Hochvakuum erfolgt. Hierdurch wird auch die Funktion des Lichtschutzes erfüllt [18, S.
163-165], [28].
Außer dem Metallisieren ist auch das Keramisieren möglich. Bei dieser Beschichtung mit SiOx im Hochvakuum entsteht eine transparente Barriere gegen Sauerstoff. Die Barrierefunk-tion ist besonders hoch, wenn x einen Wert von 1,4 bis 1,8 hat. Im Gegensatz zu Aluminium ist diese Schicht für die Mikrowelle geeignet [11, S. 234]. Diese Beschichtung ist auch als Barriere bei PET-Flaschen für kohlensäurehaltige Getränke geplant.
2.3.2 Umweltbelastungen durch Verpackungen
2.3.2.1 Ökologische Bewertung von Verpackungsmaterialien
Neben der funktionellen und ökonomischen Bedeutung von Verpackungen muss auch die Umweltverträglichkeit dieser weltweit in zunehmendem Maße verwendeten Materialien be-trachtet werden. Ziel ist nicht nur die Vermeidung unansehnlicher Müllberge, sondern auch die stoffliche oder energetische Verwertung von Verpackungsabfall. „Um Packstoffe und Verpackungen auf ihre Umweltverträglichkeit prüfen zu können, bedarf es einheitlicher Me-thoden, deren Ergebnisse miteinander verglichen werden können. (…) Es wird die Untersu-chung des gesamten ‘Lebensweges’ einer Verpackung gefordert, von der Gewinnung ihrer Rohstoffe bis zu ihrer endgültigen Beseitigung und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Umwelt“ [4, S. 34]. Dies geschieht mittels Ökobilanzen. Das nachfolgende Schema (Abb.
17) verdeutlicht, dass der Aufenthalt der Verpackung beim Verbraucher nur eine Station von mehreren ist.
Abbildung 17: Verpackungslebensweg [11, S. 439]
Die Ökobilanz ist ein Instrument zur Erfassung und Bewertung von Umweltbelastungen. Am Beispiel des Getränkekartons müssten innerhalb der „Sachbilanz“ – möglichst quantitativ – alle Umweltbelastungen erfasst werden, welche durch den „Lebensweg“ der drei Materialien Papier, Aluminium und Polyethylen hervorgerufen werden [11, S. 433]. Da beim Milchkarton
eine Wiederbefüllung und damit ein Mehrwegsystem nicht in Frage kommt, müssen andere Formen der Verwertung berücksichtigt werden. Eine Studie des Umweltbundesamtes (Ökobi-lanz für Getränkeverpackungen II) belegte schon im Jahre 2002, dass der Papieranteil von Getränkekartons der Faserrückgewinnung zugeführt werden kann, während Polyethylen und Aluminium in der Zementindustrie verwertet werden [30, Abschnitt 2.2.2.8, S. 79].
Es drängt sich nun die Frage auf, ob ein gängiges Packmittel wie die Mehrweg-Glasflasche dem Getränkekarton nicht überlegen ist. Der Vergleich der „Wirkbilanzen“ zeigt, dass die zu erwartenden Umweltbelastungen (Treibhauseffekt, Ressourcenbeanspruchung, Versauerung, Eutrophiering, Landverbrauch) sich insgesamt etwa die Waage halten [31]. Der Getränkekar-ton, eine Einwegverpackung, wird „als „ökologisch vorteilhaft“ beurteilt und damit den Mehrweg-Systemen gleichgestellt [32], [30, Abschnitt 4.5.1., S. 233]. Betrachtungen dieser Art lassen sich auch für die Packmittel Glas contra PET durchführen [33].
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein funktionell gezielter und sparsamer Material-einsatz in jedem Falle ökologisch vorteilhaft ist. Die Verringerung von Verpackungsabfällen ist auch das Ziel der Verpackungsverordnung, welche nachfolgend vereinfacht beschrieben wird [34].
2.3.2.2 Verpackungsverordnung
Nach der Verpackungsverordnung (VO über die Vermeidung von Verpackungsabfällen vom 12. 6. 1991) sollen Verpackungen aus umweltverträglichen und die stoffliche Verwertung nicht belastenden Materialien hergestellt werden und so beschaffen sein, dass sie möglichst wieder verwendet werden können (Mehrwegverpackungen). Für verschiedene Verpackungsstoffe werden konkrete Wiederverwertungsquoten angegeben. Neben dem vorrangigen Recycling lässt die Verordnung aber auch eine energetische Verwertung zu, also eine Verbrennung und gezielte Nutzung der anfallenden Wärme. Um eine generelle Rücknahmeverpflichtung für den Handel zu vermeiden, wurde das Unternehmen „Duales System Deutschland GmbH“ (Abkürzung DSD) aufgebaut [35, S. 436].
Der Träger dieses neben der öffentlichen Abfallentsorgung zweiten Entsorgungssystems für Verkaufsverpackungen wurde vom Handel und von der Verpackungsindustrie aufgebaut. Ge-setzliche Grundlage ist die Verpackungs-VO vom 12.06.1991, die die Hersteller und Vertrei-ber von Verkaufsverpackungen zu einer flächendeckenden Entsorgung beim Endverbraucher verpflichtet, wenn der Handel eine generelle Rücknahmeverpflichtung vermeiden möchte.
Die DSD vergibt nach Vorlage einer Verwertungsgarantie der Verpackungshersteller Lizen-zen gegen Entgelte, die nach Verpackungsart und Größe gestaffelt sind. Verpackungen mit solchen Lizenzen sind am Grünen Punkt erkennbar. Die Unternehmen geben die dadurch ent-standenen Kosten an die Verbraucher weiter. In den meisten Städten und Gemeinden werden Verpackungsmaterialien mit dem grünen Punkt in „gelben Tonnen“ oder „gelben Säcken“
gesammelt. Die DSD holt die sortierten Abfälle ab und leitet sie an die Entsorgungsunter-nehmen weiter, die nach Art und Reinheitsgrad der Abfälle pro abgenommener Tonne einen Zuschuss der DSD erhalten [36. S. 395 f.].
Die folgenden Abbildungen zeigen den Kunststofftypencode, wie er in der Verpackungsver-ordnung vorgelegt wird sowie dessen Anwendung bei einer Tiefziehschale. Auch deren Be-standteile sollten so ausgewählt sein, dass ein Recycling möglichst problemlos möglich ist.
Am Beispiel der PP-Schale in Abb. 19 wird dargestellt, welche Stoffe nach internationalen Empfehlungen verwendet werden sollen – und welche nicht. Es wird deutlich gemacht, dass Polyvinylchlorid (PVC), organische Lösungsmittel sowie Schwermetalle nicht benutzt werden sollen. Je geringer die Anzahl verschiedener Materialien in einem Packmittel ist, desto einfa-cher ist die Recyclierbarkeit. Polyvinylchlorid (PVC) allerdings wird kaum noch verwendet.
Es wurde durch Polypropylen (PP) weitgehend vom Markt verdrängt [11, S. 164].
Abbildung 18: Kunststofftypencode
Abbildung 19: Recyclinggerechte Gestaltung einer Polypropylen -Schale [11, S. 165]
(PVC: Polyvinylchlorid, PET: Polyethylenterephthalat, PP: Polypropylen, OPP: orientiertes (gerecktes) Po-lypropylen, PE: Polyethylen)
Durch den Kunststofftypencode (Abb. 18) wird die Auswahl der Kunststoffe zu einer mögli-chen Wiederverwertung eindeutig möglich. Auch der Verbraucher hat damit die Möglichkeit, sich ein Bild darüber zu machen, aus welchen Materialien die von ihm gekauften Verpackun-gen bestehen.