Modular skalierbares Baukastensystem zur Industriealisierung der Barriere-Beschichtung für Spritzgussprodukte (InlinePECVD)

Problemstellung
Nahrungsmittel, Arzneimittel und Kosmetika werden in empfindlichen, schweren und teuren Glasbehältern oder Blechdosen luftdicht abgefüllt. Der Einsatz von Kunststoffbehältern scheitert daran, dass die verwendeten Polymere keine ausreichende Barriere darstellen, um den Sauerstoffeintritt oder das Entweichen von Aroma- und Duftstoffen zu verhindern. In der Großserienproduktion von Kunstoffflaschen für die Getränkeindustrie wird die PECVD-Technologie (Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) zur Aufbringung von Barriereschichten eingesetzt. Die Herstellung für kleine und mittlere Stückzahlen von einfach handhabbaren, umweltschonenden und preiswerten Kunststoffbehältern mit Barriereschichten scheitert an der fehlenden Synchronisation der hohen Spritzguss-Taktraten mit dem langsamen PECVD-Beschichtungsprozess.

Projektziel
Ziel des Projektes InlinePECVD ist die Entwicklung eines synchronisierten Produktionsverfahrens mit Hilfe eines modularen Baukastensystems für Anlagenkomponenten. Dadurch wird es möglich, die Technologie der PECVD-Barrierebeschichtung auf Kunststoffbehälter flexibel an deren Geometrien und Stückzahlen als industriellen Echtzeit-Prozess (Inline) zu realisieren.

Vorgehensweise
Durch den modularen Aufbau sowie die variable Anordnung der einzelnen Anlagenkomponenten wird erstmals eine flexible Gestaltung der Gesamtanlage für unterschiedliche Behältergeometrien, Stückzahlen und zu beschichtende Flächen in der industriellen Produktion ermöglicht. Dazu ist ein Logistikkonzept zur Inline-Anbindung und Synchronisation des vergleichsweise langsamen PECVD-Prozesses mit dem schnellen Spritzgussprozess für industriell relevante Stückzahlen und Taktzyklen zu realisieren. Hierzu werden die unterschiedlichen Teilprozesse Spritzguss und PECVD-Beschichtung analysiert und mit den Anforderungen von Verpackungsherstellern zu einem Anlagenkonzept umgesetzt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Lebensmittel, Medikamente und Kosmetika usw. werden heute wie vor 100 Jahren aufgrund der hervorragenden Barriere-Eigenschaften von Glas in bruchempfindlichen, teuren und schweren Glasbehältern verpackt, transportiert und vermarktet. Im erfolgreich abgeschlossenen Inline-PECVD Projekt wurde ein flexibel skalierbares Baukastensystem entwickelt, das erstmals in einem Inline-Prozess die Spritzguss-Fertigung und PECVD-Beschichtung von Kunststoff-Behältern mit Glasähnlichen Barriere-Eigenschaften ermöglicht.
Technologisch wurde ein modular skalierbares Baukastensystem zur industriellen Barrierebeschichtung für Spritzgussprodukte als Projektergebnis entwickelt und prototypisch erprobt.

• Waldorf Technik GmbH & Co. KG