Entwicklung von neuen oberflächenaktiven Additiven mit Anti-fog- Funktionalitäten und einstellbaren Migrationseigenschaften zur Verbesserung des cold fog-Verhaltens sowie der Permanenz für die Ausrüstung von Polyolefinfolien oder –folieverbunden in Leben

Kunststoffe werden in der Verpackungsindustrie in vielfältiger Form als ideales Verpackungsmaterial eingesetzt. Unter den verschiedensten Kunststoffmaterialien sind Polyolefine am stärksten vertreten. Gründe sind vor allem die vorteilhaften Materialeigenschaften hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Transparenz sowie das günstige Preis-Leistungs-Verhältnis in vielen Bereichen der Wirtschaft und für Lebensmittelverpackungen. Allerdings besitzen Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen naturgemäß durch das Fehlen polarer Polymerstrukturen unzureichende Benetzungseigenschaften gegenüber Wasser. Dieser materialbedingte Nachteil führt oft zur Kondensation von Wassertropfen und somit zu Intransparenz. Diese Eintrübungen werden als fogging-Effekt bezeichnet und machen das Packgut für den Kunden unattraktiv. Abhilfe kann ein Zumischen von anti fog-Substanzen schaffen. Allerdings lässt sich deren Wirksamkeit in verschiedenen Polymerwerkstoffen nicht voraussagen, da unkontrollierte Migrationsprozesse auftreten und zu Produktionsstörungen führen können.

Ziel des Vorhabens war, neue anti fog-Additive für Polyolefin-basierte Verpackungsfolien zu entwickeln, welche aufgrund ihres chemischen Designs sowohl hydrophile als auch angepasste Migrationseigenschaften besitzen. Das Konzept beruhte auf der Verknüpfung von polaren, hydrophilen mit unpolaren Monomerbausteinen in variablen Zusammensetzungen. Durch dieses modulare Additivkonzept sollten wirksame Benetzungs- und angepasste Migrationseigenschaften realisiert werden.

Ergebnisse

Im Ergebnis des Projekts wurden Synthesestrategien für die labortechnische Herstellung von neuen anti fog-Additiven entwickelt und experimentell erprobt. Ihre Synthese gelingt aus verfügbaren und preiswerten Rohstoffen. Es wurde gezeigt, dass die Herstellung dieser Additive in vielfältigen Strukturvariationen möglich ist, nach üblichen Verfahren realisierbar und skalierbar ist. Die Wirksamkeit der Produkte wurde an hergestellten Polyolefinfolien im cold fog- und hot fog-Test untersucht. Aus diesen Messungen konnten einige wirksame Materialkombinationen selektiert werden. Die prinzipielle Verarbeitbarkeit der Entwicklungsprodukte wurde im kleintechnischen Maßstab mittels Monofolieextrusion als auch unter industriellen Bedingungen für die Herstellung von coextrudierten Multilayerfolien einschließlich Laminierprozessen nachgewiesen.

Anwendung

Die Entwicklungsprodukte eignen sich zur Hydrophilierung von Kunststoffoberflächen im Foliebereich. Das Anwendungspotential ist breit, da verschiedene Strukturmodifikationen einstellbare Benetzungs- und Migrationseigenschaften zur Folge haben. Optionen für konkrete Produkte sind Deckelfolien im Verpackungsbereich oder Agrarfolien.

Anti fog Performance: