Gefördertes Forschungsprojekt

Projektbeschreibung

Hintergrund

Das wachsende ökologische Bewusstsein bei Verbraucher*innen, sich verändernde gesetzliche Regularien, insbesondere bei Kunststoffen und der zunehmende Verpackungsbedarf im Online-Versand-Handel beeinflussen die Verpackungsanfordernisse. In der Verpackungsindustrie und bei Verpackungsanwender*innen besteht daher Bedarf, die politisch und gesellschaftlich im Fokus stehenden Nachhaltigkeitsthemen bei Verpackungen zu adressieren. Als Alternative zu Verpackungen aus erdölbasierten Kunststoffen gewinnen naturfaserbasierte Materialien wie Papier an Interesse. Papier wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und ist grundsätzlich recycelbar sowie biologisch abbaubar. Die fehlende Barriere gegenüber Feuchtigkeit limitiert jedoch das Einsatzpotential von Papier für bestimmte Anwendungsbereiche. Die Herausforderung besteht daher in einer materialeffizienten Oberflächenmodifikation mit Hilfe welcher die limitierenden Barriereeigenschaften von Papier überwunden werden können, ohne dabei die Recycelbarkeit zu reduzieren.

Zielsetzung

Ziel des Kooperationsprojektes ist die Entwicklung einer vollautomatisierten Beschichtungseinheit, welche zur Herstellung wasserabweisender papierbasierter Verpackungen im industriellen Maßstab eingesetzt werden kann. Versandtaschen auf Papierbasis sollen hierdurch mit den nötigen Barriereeigenschaften gegenüber Feuchtigkeit bei z.B. Transportwegen ausgestattet und gleichzeitig die Recyclingfähigkeit erhalten werden. Solche papierbasierten Verpackung können eine Alternative zu bisher verwendeten erdölbasierten Kunststoffen im wachsenden Online-Versand-Handel darstellen.
Als Teilprojekt befasst sich das SPI der Hochschule Albstadt-Sigmaringen mit der Entwicklung und Umsetzung einer materialeffizienten 3D-Oberflächenmodifikation von papierbasierten Packmitteln für die industrielle Anwendung. Zur Zielerreichung werden zunächst theoretische Grundlagen im Hinblick auf die Substratwahl und das Anforderungsprofil erarbeitet. In einer anschließenden experimentellen Phase werden geeignete Verfahrensparameter bestimmt, welche zur folgenden Prozessmodellierung verwendet werden. Im Zuge einer Prototypen-Entwicklung wird das Verfahren getestet und validiert. Die abschließende Optimierungsphase dient der stetigen Verbesserung und soll zur Ausreifung des automatisierten Beschichtungsmoduls, welches vom Kooperationspartner entwickelt werden wird, für die erfolgreiche Markteinführung beitragen.

Schlagworte

Wasserabweisende papierbasierte Packmittel; Barriere-Papier; Recyclingfähigkeit; Oberflächenfunktionalisierung; Materialeffizienz; Automatisierung

Forschungsschwerpunkt:

NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte