Barrierebeschichtungen

Mit einem von SCHOTT patentierten Verfahren können PET-Getränkeflaschen mit SiO2-Schichten versehen werden, die den Inhalt wie bei Glasflaschen über Monate frisch halten.
Monika Rüger, München

Mehr Pepp für PET

SCHOTT HiCotec ist mit seinem weltweit patentierten PICVD-Verfahren (Plasma Impulse Chemical Vapour Deposition) der Durchbruch bei Barriere- beschichtungen für Kunststoffverpackungen gelungen. Jetzt soll eine Kooperation mit der SIG Corpoplast GmbH zu einer wirtschaftlichen Massenproduktion beschichteter PET-Flaschen führen.

Ein Blick in die Werbung oder ein Gang durch den Supermarkt zeigen es deutlich – immer mehr Getränke und Lebensmittel werden in Kunststoffverpackungen angeboten, da diese leichter und bruchsicherer als traditionelle Glasbehälter sind. Vor allem die Verbreitung der PET-Getränkeflaschen nimmt ständig zu. Damit die Qualität der darin abgefüllten Mineralwässer, Fruchtsäfte oder Biere auch über Monate hinweg gleich gut bleibt, müssen die PET-Flaschen mit einer Barrierebeschichtung ausgerüstet sein. Sie verhindert den sonst üblichen Durchtritt von Sauerstoff und Kohlendioxid.

Alle Anforderungen der Getränkeindustrie erfüllt

Eine ideale Lösung für solche Barrierebeschichtungen bietet die weltweit patentierte PICVD-Technologie von SCHOTT: Extrem dünne und gut haftende Schichten aus glasartigem Siliziumdioxid (SiO2) mit bislang nie erreichten Barriereeigenschaften können damit schnell und wirtschaftlich realisiert werden. Möglich ist dies vor allem aufgrund des „gepulsten“ Plasmas, das bei sehr niedrigen Prozesstemperaturen zu homogenen und gleichmäßigen Schichten führt und innerhalb eines Prozessablaufs die Kombination mehrerer unterschiedlicher Schichten erlaubt (siehe auch SCHOTT info No. 103).

Im Falle der PET-Flaschen besteht die Schichtkombination aus einer Haftvermittlerschicht und der eigentlichen Barriereschicht. Die Haftvermittlerschicht sorgt dafür, dass die Barriereschicht nicht reißt, beziehungsweise Verformungen mitmacht. Dadurch übersteht eine beschichtete PET-Flasche beispielsweise einen Fall aus zwei Metern Höhe unbeschadet. Die Barriere-schicht aus SiO2 senkt die Durchtrittsraten von Gasen gegenüber einer unbeschichteten Flasche um ein Vielfaches, für Sauerstoff ist eine bis zu 40fache, für Kohlendioxid eine bis zu 10fache Barrierewirkung möglich. Damit sind die Anforderungen der Getränkeindustrie voll erfüllt. Fruchtsäfte, Mineralwässer und Bier können bedenkenlos in PET-Flaschen abgefüllt werden, ihre Qualität ist über Monate hinweg garantiert.

Innenbeschichtung bringt Vorteile

10.000 PET-Flaschen können stündlich in dieser von SIG Corpoplast und SCHOTT HiCotec entwickelten Anlage produziert und mit einer Barrierebeschichtung versehen werden.
Prinzipiell könnten die PET-Flaschen mit dem PICVD-Verfahren gleichzeitig auf der Außen- und auf der Innenseite beschichtet werden, die hervorragenden Schichteigenschaften werden aber schon mit einer Innenbeschichtung alleine erreicht. Das hat mehrere Vorteile: Erstens kann eine Innenbeschichtung beim Handling oder Transport nicht beschädigt werden. Zweitens kommt der Flascheninhalt nicht mit dem PET, sondern nur mit der glasartigen SiO2-Schicht in Kontakt. Und drittens wird bei einer Innenbeschichtung nicht die gesamte Prozesskammer mitbeschichtet, was zu einem minimalen Reinigungsbedarf der Beschichtungsanlage führt.

Um die PICVD-Beschichtung in eine wirtschaftliche Massenproduktion von PET-Flaschen zu integrieren, arbeitet SCHOTT HiCotec seit September 2001 eng mit der SIG Corpoplast GmbH zusammen. Innerhalb der letzten Monate entwickelten beide Unternehmen gemeinsam eine neuartige Produktionsanlage, in der PET-Flaschen hergestellt und anschließend beschichtet werden. Mit der Anlage, die den Namen „Plasmax“ trägt, können 10.000 PET- Flaschen in der Stunde beschichtet werden. Bei der Entwicklung flossen einerseits die Erfahrungen von SCHOTT HiCotec in der kommerziellen PICVD-Beschichtung (zum Beispiel von Kaltlichtreflektoren und Pharmafläschchen) und andererseits die Erfahrungen der SIG Corpoplast in der Konstruktion von Streckblasmaschinen für PET- Flaschen ein.

Erste Anlage ausgeliefert

Für die Vermarktung, den After-Sales-Service und die Wartung der neuen Anlagen ist SIG Corpoplast verantwortlich. Im Gegenzug liefert SCHOTT HiCotec die PICVD-Anlagen für den Nahrungsmittel- und Getränkemarkt exklusiv an SIG Corpoplast. Die erste Anlage wurde im Frühjahr 2003 an einen Leitkunden ausgeliefert, danach sind zwei bis drei weitere Anlagen-Verkäufe pro Jahr geplant. Die Marktaussichten sind jedenfalls ideal: es wird erwartet, dass die neuartigen Produktionsanlagen das Wachstum des PET-Flaschenanteils in der Getränkeindustrie entscheidend voranbringen.