Was sind Kunststoffe?

Vorteile von Kunststoffen

Convenience für Verbraucher und Industrie, Aroma-Versiegelung und Optimierung der Lagerfähigkeit von Produkten wurden bereits als Vorzüge von bestimmten PThermoplasten genannt.

Tatsächlich gibt es viele weitere Vorteile.

Kunststoffe können durch zahlreiche industrielle Verfahren leicht und meist kostengünstig verarbeitet werden, etwa durch Extrusion (Herauspressen des schmelzflüssigen Kunststoffes durch Öffnungen bzw. Düsen im Extruder, einer speziellen maschinellen Anlage), Blasformen (Einblasen von Luft in einen Kunststoff-Spritzguss, um hochwertige Hohlkörper zu formen), Folien-Blasen (Extrusion des schmelzflüssigen Kunststoffes unter Einblasen von Luft und sofortiger Abkühlung zur Herstellung eines dünnwandigen Erzeugnisses), Heiß-Verstemmen (Aufschmelzen von Kunststoffdomen, die über Stempeldruck nahtlos in andere Formen gepresst werden; klassisch durch Wärme und Krafteinwirkung - oder berührungsfrei mittels Laser ohne zusätzlichen Druck) und Kalandrieren (Durchleiten der Kunststoffschmelze über mehrere polierte und beheizte Stahlwalzen, um etwa Folien herzustellen). 

Kunststoffe schützen. Sie umschließen Verpackungsgüter, erfüllen häufig aber auch eine Barriere-Funktion gegenüber Einflüssen von außen (UV-Strahlung, Kälte, Wärme, Sauerstoff, Gase, Fremdgerüche, Schmutz, Öle, Fette, Säuren, Laugen), wobei nicht jeder Kunststoff für jede Ware geeignet ist. Pasteurisierte Champignons oder Tiefkühl-Garnelen können beispielsweise in einem lebensmittelechten Polyethylen-Beutel luftdicht eingeschweißt und versiegelt werden; Mineralwasser und viele andere Getränke stehen Verbrauchern bevorzugt in leichten PET-Flaschen zur Verfügung.

Kunststoffe, die heute immer dünnwandiger verfügbar sind, optimieren die Leistung der gesamten Verpackung. Sie sind leicht, hygienisch und keimfrei (also auch für pharmazeutische Produkte interessant); im Mehrweg-System lassen sich PET-Flaschen leicht reinigen und bis zu 50-mal erneut verwenden. Die hohe Resistenz gegenüber vielen Säuren und Laugen, die einige Kunststoffe auszeichnet, führt dazu, dass diese auch für Gefahrgüter (etwa chemische Erzeugnisse) ideale Transportbehälter darstellen. Intermediate Bulk Container (IBC) etwa, die mit einem hohen Fassungsvermögen bis zu mehreren tausend Litern für flüssige oder rieselfähige Produkte von chemischer oder pharmazeutischer Industrie, in der Lebensmittelproduktion und in der Herstellung von Kosmetika eingesetzt werden, nutzen durch ihre Kubus-Form den vorhandenen Lager- und Transportraum effizienter als andere Behälter (wie etwa runde Fässer). Die stapelbaren Behälter können mittels Hubwagen oder Stapler bewegt, für den kostensparenden Mehrweg-Einsatz aber auch leicht gereinigt werden.

Vielfalt von Kunststoffen

Wir möchten Ihnen aufzeigen: Die Welt der Kunststoffe ist von überragender Vielfalt geprägt.

Einige Kunststoffe sind nicht nur sehr leicht, sondern als Stoßfänger geeignet. Extrudiertes Polystyrol (EPS) ist ein gutes Beispiel. Das Material, bekannt etwa unter dem Markennamen Styropor(r), ist strapazierfähig, relativ stabil und ein hervorragender Schutz vor Stößen beim Transport. Das Material wirkt jedoch auch isolierend, also bestens geeignet für Thermokisten, die beispielsweise Fertigtorten in der Tiefkühltruhe schützen. 

Die meisten Kunststoffe sind gut bis sehr gut recyclingfähig, ausgenommen etwa PVC. Insbesondere Mehrwegsysteme wie das der PET-Flaschen verbessern die Ökobilanz deutlich; auch die ausgedehnte Nutzung von erneut verwendbaren Euro-Norm-Behältern, standardisierten Kunststoff-Paletten und anderen Lager-, Transport- oder Verpackungshilfen tragen dazu bei, dass Kunststoffe hinsichtlich der Umwelt nicht einseitig betrachtet werden dürfen.

Doch welche Kunststoffe sind das nun überhaupt, die dazu beitragen, dass flüssige, pastöse, feste oder trocken riesel- bzw. schüttfähige Güter so ausgezeichnet zu verpacken sind?

Kunststoff-Arten

Polyethylen (PE)

Die Nr. 1 unter den Kunststoffen

Polyethylen, ein partiell kristalliner Thermoplast, der aus parallel ausgerichteten Kohlenstoff-Ketten mit höheren Bindungskräften besteht, eignet sich beispielsweise für Folien, Flaschen, Hohlkörper, im Verbund mit anderen Materialien und als Siegelschicht (beim Verschließen von Verpackungen). Der Kunststoff gilt nicht ohne Grund als Spitzenreiter unter den Verpackungskunststoffen: Er lässt sich leicht verarbeiten und in industrielle Produktionsprozesse integrieren. Die Ausformung kann am selben Ort wie die Verpackung mit Füllgütern und deren Verschließen erfolgen. Da PE leicht ist, reduziert dies vor allem die Transportkosten. Doch existiert der Kunststoff in Varianten mit unterschiedlicher Dichte, die jeweils auch ganz spezifische Merkmale aufweisen.

LDPE (PE mit geringer Dichte) ist zäh, dehnbar und relativ flexibel, aber auch bei dünnwandigen Erzeugnissen wie Folien (einem Hauptprodukt aus PE) sehr gut lichtdurchlässig bis hin zur Transparenz; HDPE (PE mit hoher Dichte) ist robust und weniger flexibel. Dafür bildet HDPE eine bessere Barriere gegenüber Gasen und Chemikalien, ja ist sogar verträglich gegenüber höheren Temperaturen (Grund: optimaler Kristallisationsgrad der Kohlenstoff-Ketten). PE lässt sich gut dehnen, bleibt auch unter Kälteeinwirkung fest und widersteht vielen Säuren, Basen, Ölen und Fetten. Dafür ist PE insgesamt weniger fest, hart und steif im Vergleich zu anderen Kunststoffen.

Beispiele:

• PE-Schale für Kekse, die zusätzlich in einem Karton verpackt sind;
• PE-Schrumpffolie für die Transportverpackung von Paletten.

Polypropylen (PP)

Der Vize unter den siegreichen Kunststoffen

Der Kunststoff ist zwar härter, fester und hinsichtlich höherer Temperaturen besser belastbar als PE, in seiner chemischen Struktur aber ähnlich gebaut. PP gehört ebenso wie PE zu den teilkristallinen Thermoplasten, deren Kohlenstoff-Struktur parallel und damit mit höheren Bindungskräften ausgerichtet ist. Auch dieser Kunststoff ist für die Lebensmittel- und pharmazeutische Industrie geeignet, weil er geruchlos ist und ohne Weichmacher auskommt. Vielen Säuren, Laugen, Fetten und Lösungsmitteln widersteht PP, witterungsbeständig ist der Kunststoff jedoch nicht. Der Stoff lässt sich jedoch hervorragend dehnen und dynamisch belasten. Bei Kälte zeigt sich PP empfindlicher als PE; höhere Temperaturen verträgt der Kunststoff bis etwa 100 Grad Celsius. Schmelzpunkt, Form-Beständigkeit, Sprödigkeit und Härte des Materials lassen sich durch unterschiedliche Bedingungen bei der Polymerisation von PP einstellen, sodass am Ende eine Vielfalt von Varianten entsteht. Cast Polypropylene (CPP) ist eine davon, die sehr transparent und steif erscheint, aber auch wenig Abrieb zulässt. Neben OPP (Orientend Polypropylene), aus längs verstrecktem extrudierten PP-Granulat, das etwa zur Herstellung von extrem reißfesten Folien und Bändern zur Verpackung dient, gibt es noch BOPP, das als "orientiertes Polypropylen" zusätzlich quer verstreckt wird, um eine Maximalfestigkeit zu erzielen. Wenn Folien gerade geöffnet werden können, ist meist OPP im Spiel; BOPP kann zu Verbund-Folien kaschiert werden. Polypropylen zählt seit rund sechs Jahrzehnten zu den Standardkunststoffen, kann darüber hinaus auch zu Partikel-Schaum (EPP; Beispiel: isolierende Transportbox, die für Temperaturbeständigkeit sorgt) verarbeitet werden, ist recyclingfähig und gegen Feuchtigkeit widerstandsfähig.

Beispiele:

• Klebstofffilamentband auf OPP-Basis;
• Sonnenblumen-Kerne in bedruckter BOPP- und Mehrschicht-Verbundfolie.

Polystyrol (PS)

Glasklar ein Verpackungsplus

Festes Polystyrol ist brillant durchsichtig, widerstandsfähig und elektrisch isolierend. Die unter diesem Namen erfassten Kunststoffe sind nach PE, PP und PVC die häufigsten, die auch zu Verpackungszwecken genutzt werden. Der Kunststoff ist gegen Säuren und Laugen beständig, sofern diese nicht in hoher Konzentration im Verpackungsgut vorkommen, außerdem gegen Öle und Fette. Polystyrol neigt unter Spannung zu Rissen, darüber hinaus ist der Kunststoff nicht witterungsbeständig. Dafür ist er von hoher Steifigkeit, von einer mittleren Festigkeit und Härte, aber geringer widerstandsfähig gegenüber plötzlichen Schlagbelastungen. Am bekanntesten ist sicher "Expanded Polystyrol" (EPS, "Styropor(r)"), die geschäumte Form, die für robuste Transportverpackungen sorgt (Auffangen von Stößen), aber auch Wärme dämmt und isoliert. PS wird hauptsächlich für Lebensmittel-Verpackungen verwendet, während EPS sehr vielseitig genutzt wird.

Beispiele:

• Gourmet-Salat im PS-Behälter, der im Spritzguss-Verfahren hergestellt wird;
• Instant-Kaffeekapseln aus PS;
• EPS-Kantenschutz (Ecken, Winkel, Profile) als sichernde Hilfe für die optimale Transportverpackung.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

Ein Copolymerisat mit optimierten Merkmalen

Die geschickte Mischung von drei Grundstoffen - Acrylnitril, Butadien und Styrol - erzeugt ein Copolymerisat von Styrol, das dessen Schwachpunkt - eine geringe Schlagzähigkeit - eliminiert. ABS-Kunststoff ist deshalb sehr schlagfest. Das Copolymerisat bleibt auch bei Wärme in Form, altert langsamer, zeigt sich aber auch beständiger hinsichtlich Festigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Säuren und Laugen - und glänzend, durch eine optimierte Oberflächenstruktur. Opak oder transparent - ABS-Kunststoffe sind gefragt; zumal die Härte des Kunststoffes und seine Steifigkeit mit Polykarbonat (PC) vergleichbar sind. Elektrische Bauteile lassen sich in ABS-Gehäusen ideal verpacken, also einsatzfähig machen. Weitere Beispiele: Werkzeugkoffer aus ABS / Box für Ersatzteile; ABS-Mehrschichtbox als Werkstückträger für Zahnräder (Bauteile mit ausgeprägten Kanten).

Polycarbonat (PC)

Der Kunststoff mit durchscheinendem Erfolg

Hart, steif, zäh im Nehmen bei Schlägen und relativ fest, so lässt sich PC-Kunststoff umschreiben. Der Kunststoff wirkt sehr klar und ist ist sehr lichtdurchlässig. Wie fast alle Kunststoffe widersteht PC bestimmten Säuren, Salzlösungen, Wasser und Oxidationsmitteln, allerdings reagiert Polykarbonat empfindlich auf UV-Einfluss ; UV-Licht lässt den Kunststoff verspröden und vergilben. Transparente Polykarbonat-Röhrchen bilden beispielsweise eine Verkaufsverpackung für kleine Zuckerperlen; transparente PC-Tuben sind ideale Verpackungen für Kosmetika; ein transparenter PC-Schlauch mit Bodensiegel kann zum Stapeln mehrerer kleiner Produkt-Tiegel verwendet werden usw.

Polyamide (PA)

Die gute Versicherung gegen Abrieb und Verschleiss

Abhängig davon, wie Polyamide aufgebaut sind, zeigen sich die Kunststoff-Erzeugnisse opak, also undurchsichtig, bis glasklar transparent. Hochwertige Folien können so zum Beispiel hergestellt werden, die abrieb- und verschleißfest sind. Generell ist PA ein zäher Stoff, der fest, eher steif und widerstandsfähig gegen plötzliche Krafteinwirkung ist. Wie die meisten Kunststoffe ist auch PA relativ resistent gegen viele Kontaktstoffe; ausgenommen starke Säuren. Für den Einsatz im Freien können Polyamide so stabilisiert werden, dass sie trotz Witterung und UV-Strahlung ihre Robustheit behalten. Der Kunststoff neigt weniger zur Bildung von Rissen, wenn die Spannung erhöht ist, eignet sich also beispielsweise ideal für die Herstellung von Stretchfolien. Überhaupt haben gereckte PA-Folien die höchste Zug-Festigkeit unter den Kunststoffen. In Weich- beziehungsweise Verbundfolien mit PE sorgt PA für dünnwandige Folien, die beispielsweise als Vakuumverpackungen für Lebensmittel tauglich sind. Weitere Beispiele: Folienverpackung für Aufbackbrötchen in einem PA-Polyolefin-Verbund, wobei PA die Optik verbessert und die Verpackung gleit- und temperaturbeständiger macht; PA-Hülle für die optisch ansprechende Verpackung einer ganzen Salami; PA-Sterilisations-Schlauchfolie zur Verwendung unter Heißluft für die medizinische Praxis.

Polyvinylchlorid (PVC)

Nutzbringend, doch nicht unproblematisch

Rund acht Jahrzehnte ist her, dass der chemischen Industrie ein Coup gelang: die Plastifizierung ("Weichmachung") von Hart-PVC zu Rohren und Folien. Der an sich harte Kunststoff, der sich thermoplastisch verhält, wird bis heute etwa in der Pharmazie für Folien und in der Lebensmittelbranche für Behälter genutzt. Tablettenverpackungen und Pralinen-Boxen könnten Hart-PVC enthalten. Der an sich feste, spröde und gering formbare Kunststoff wird problematisch durch die Zugabe von Weichmachern, Stabilisatoren und modifizierten Zusatzstoffen, die seine Schlagzähigkeit verbessern. Weichmacher können mit anderen Stoffen interagieren und aus dem Kunststoff gelöst werden, weshalb Weich-PVC für sensible Produkte und Lebensmittel nicht mehr zu empfehlen ist. Gleiches gilt für das Recycling, das nur erschwert möglich ist oder gar nicht erfolgt. Die Herstellung von PVC ist mit einem geringen Energieeinsatz möglich; darüber hinaus ist der Kunststoff äußerst langlebig - und schon deshalb häufig nicht mehr die erste Wahl, um Verpackungen aus Weich-PVC herzustellen. Hart-PVC hingegen bleibt ein gefragter Werkstoff.

Beispiele für den Einsatz als Verpackung und Packhilfsmittel:

• transparente Hart-Kunststoff-Verpackung für eine externe Festplatte;
• transparentes Klebeband aus Hart-PVC;
• thermoformbare Blister-Box aus Hart-PVC;
• Weich-PVC-Warnband für Hinweise wie "zerbrechlich";
• sehr gut lauffähige Dehnfolie aus Weich-PVC für die Verpackung von Schalen mit Frischgemüse.

Polyethylenerephtalat (PET)

Ersatz für Glas-Flaschen und mehr

Blasgeformte dünnwandige Flaschen (Einweg-System) und dickwandige Flaschen (Mehrweg-System) sind das Haupterzeugnis aus PET. Der Kunststoff gilt als fest und steif, gerade dünnwandige Erzeugnisse haben jedoch nur eine geringe Schlagzähigkeit. Immerhin sind auch sie gegen viele Flüssigkeiten (darunter verdünnte Säuren wie bei Limonaden), Öle, Fette und Alkohole widerstandsfähig. Laugen und heißes Wasser reagieren jedoch mit dem Kunststoff, sodass dieser unbeständig wird. Trotz dünner Wände eignen sich PET-Flaschen auch ausgezeichnet für Getränke, die Kohlensäure (Reaktionsprodukt von Wasser und Kohlendioxid) enthalten. Der Kunststoff lässt Sauerstoff nur gering durch; diese Barriere kann durch ein spezielles Beschichtungsverfahren noch erhöht werden. Viele Verpackungen im Verkauf sind aus PET, vor allem dann, wenn - Flaschen oder ähnlich geformte Behälter - diese glasklare Transparenz und Glanz verlangen. PET kann in vielen verschiedene Formen und Farben produziert werden. Da das Material sehr leicht ist, reduziert es die Transportkosten von Herstellern. Verbraucher schätzen die hochwertige Optik - auch jenseits der bekannten Getränkeflaschen - und die komfortable, leichte Handhabung. Hinzu kommt: PET-Verpackungen gelten als ausgesprochen stabil. Im Gegensatz zum ebenfalls klaren Glas sind PET-Verpackungen durch die Bruchsicherheit im Vorteil. Ein weiteres Plus: PET lässt sich zu 100 Prozent recyceln; die Ökobilanz gewinnt gerade im Getränkebereich, wo PET-Flaschen bis zu 50 Umläufe erleben, ehe sie aussortiert werden.

Beispiele für die Verwendung von PET als Verpackung oder Packhilfsmittel:

• PET-Flasche für Mundspülung;
• PET-Spendeflasche für Senf;
• PET-Spendeflasche für Flüssigseife;
• PET-Fenster in einem Kästchen für eine kreative Werbeaktion;
• Klebeband aus PET.

Polymilchsäure / Polyactid (PLA)

Die BIO-Alternative

Polymerisierte (also zu Ketten verbundene) Milchsäure lässt Polymilchsäure entstehen, einen Biokunststoff. "Bio" deshalb, weil die Milchsäure das Produkt eines natürlichen Prozesses ist: Milchsäure-Bakterien fermentieren Stärke und Zucker zu diesem Grundstoff. Abhängig davon, ob die Milchsäure rechts- oder linksdrehend ist, kann der Biokunststoff so herstellt werden, dass seine Eigenschaften unterschiedlich sind. Weitere Merkmale können verändert werden, wenn man ein Copolymer in den Prozess der Verkettung einbringt. Der Biokunststoff ist vergleichbar mit gängigen Thermoplasten, knistert jedoch lauter, ist transparent und gut industriell zu verarbeiten. Dosen, Tiefzieh-Produkte wie Becher oder Schalen, Flaschen und vor allem Folien werden aus PLA hergestellt. Verpackungsfolien, die kurzlebig sind, also etwa für Obst und Gemüse, können herkömmliche Kunststofffolien ersetzen. Der Biokunststoff ist fest und thermoplastisch; doch nicht für hohe Temperaturen (Beispiel: Heißgetränke-Becher) geeignet.

Beispiele für die Verwendung von PLA:

• Papier-Brötchen-Tüte mit PLA-Sichtfenster;
• runde Fertigkuchen-Haube aus PLA mit verkaufsfördernder Wirkung;
• Blister-Verpackung für Leuchtmittel, kompostierbar;
• Müllsack in verschiedenen Farben.