Recycelfähige Kunststoffverpackungen: Plasmatechnologie mit Barrierewirkung

Das im April 2021 von Montgomery Jaritz und Benedikt Heuer gegründete Startup IonKraft hat seine Wurzeln am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Aachen und transferiert wissenschaftliche Erkenntnisse zur Plasmabeschichtung in industrielle Produktionstechnik.

Mittels Plasmatechnologie können Barriereanwendungen in der chemischen Industrie recycelfähig werden und damit Multimateriallösungen ersetzen. Ihren Ursprung hat diese Technologie in den Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe Plasmatechnologie des IKV zu plasmapolymeren Barriere- und Korrosionschutzschichten – nun soll sie mit IonKraft den Weg in die indus­trielle Anwendung finden.

Diagnostikbasierte Entwicklung
Zentraler Kern der Unternehmung ist die Entwicklung und Produktion eines Reaktors, der Kunststoffverpackungen beschichtet und mit einer chemisch beständigen Barrierefunktion ausstattet. Für die erforderlichen Prozessanpassungen beim Endkunden steht eine diagnostikbasierte Entwicklungsroutine zur Verfügung, deren Ursprung auf die Forschungsarbeiten des IKV im Sonderforschungsbereich TR 87 zurückgeht. Statt empirischer Versuche werden Schichten diagnostikbasiert entwickelt. So kann IonKraft passgenau für die individuelle Verpackung die beste Funktionalität der Schichten garantieren.

Die enge Kooperation von IonKraft mit dem IKV und der RWTH Aachen setzt sich auch nach der Unternehmensgründung fort: Messtechnik, Labore und Anlagen des IKV stehen IonKraft weiterhin und dauerhaft zur Verfügung, um aufwendige Prüfungen und Analysen realisieren zu können. Darüber hinaus wurde das Geschäftsvorhaben bereits vor der Gründung durch eine externe Expertenjury geprüft und wird durch das Programm EXIST-Forschungstransfer seitens des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie weitreichend finanziell gefördert.

Eröffnet breites Anwendungsspektrum
Die mittels des neu konzipierten Reaktors applizierten Plasma-Schichten erzeugen eine starke Migrationsbarriere, beispielsweise für Lösungsmittel. Mit dem ersten Reaktordesign sollen Verpackungsgrößen bis 20 Liter beschichtet werden können. Das entspricht beispielsweise dem Bedarf der Agrarindustrie für die Verpackung von Dünge- oder Pflanzenschutzprodukten.

Der Vorteil der mit Plasmatechnologie applizierten Schichten ist, dass sie hauchdünn auf Monomaterialien aufgebracht werden können und die Recyclingfähigkeit der Verpackung nicht beeinträchtigen. Dieser Effekt kann in vielen Branchen und Anwendungen ausgenutzt werden. Beispielsweise in der Lebensmittelanwendung, für die das Verfahren bereits zugelassen ist, verhindert die Beschichtung als Sauerstoffbarriere das Oxidieren der Füllgüter.

Der von IonKraft entwickelte Plasmareaktor soll Behälter sowohl von innen als auch von außen beschichten können. Eine beidseitige Beschichtung kann damit beispielsweise als Barriere dienen, die den schlechten Geruch von Rezyklaten einschließt. Wenn durch Plasmabeschichtung eine Geruchsbarriere herbeigeführt wird, lässt sich prinzipiell der Einsatzbereich von Rezyklaten erweitern und der Kunststoffkreislauf an einer weiteren Stelle schließen. In einem separaten Projekt am IKV wird derzeit zudem erforscht, inwieweit die Schichten geeignet sind, Post-Consumer-Rezyklate für die Wiedernutzung im Lebensmittelbereich sicher zu machen.

www.ikv-aachen.de
www.ionkraft.com

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 07/2021, Seite: 34, Foto: IonKraft)