Recycling: CO-Laser klebt Papier ohne Klebstoff
Auch bei Verpackung besteht eine Abhängigkeit von fossilen Stoffen. Papier wäre eine gut verfügbare und gut zu recycelnde Alternative, aber für das Verschließen werden Klebstoffe oder eben Kunststoffe benötigt. Ändern möchten dies die Fraunhofer-Institute(öffnet im neuen Fenster) für angewandte Polymerforschung, für Werkstoff- und Strahltechnik, für Verfahrenstechnik und Verpackung und für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik mit dem Forschungsprojekt Papure(öffnet im neuen Fenster) .
Ziel ist es, Papierverpackungen ohne jegliche Hilfsstoffe zu verschließen. Das erhöht die Recyclingfähigkeit, senkt den Materialaufwand und kann im besten Fall auch Nebenwirkungen durch Verpackungsmaterialien reduzieren.
Hoher Aufwand für die richtige Richtung
Das Problem bestand auf dem Weg zu einer geeigneten Methode darin, dass es unzählige Papiersorten mit unterschiedlichen Anteilen an Lignin, Talkum, Hemicellulose, Calciumcarbonat und vielem mehr gibt. Deren genauer Anteil musste analysiert und die Eigenschaften dokumentiert werden. Gleichzeitig sollte eine verfügbare Standardsorte genutzt werden, die bereits zum Verpacken von Lebensmitteln im Einsatz ist.
Das am besten geeignete Papier, aus dem unter anderem bereits Pappbecher gefertigt werden, wird mit einem Kohlenstoffmonoxidlaser (CO-Laser) bestrahlt, wodurch sich die Bestandteile zersetzen. Die Spaltprodukte, die Zucker ähneln, bleiben an der Oberfläche und lassen sich mit Druck und Wärme für die Versiegelung nutzen.
Im Grunde wird weiterhin Klebstoff verwendet, nur dass dieser durch die kurzfristige Laserbestrahlung aus dem Papier selbst erzeugt wird. An der Stelle der Versiegelung ist das Papier nach dem Zusammenfügen schlicht dicker. Wenige Zentimeter Versiegelung sollen eine Zugkraft, die mehreren Kilogramm entspricht, aushalten.
Direkt in bestehende Prozesse integrieren
Derzeit wird zudem eine Fertigungsanlage gebaut, die flache Beutel aus Papierbahnen herstellen kann. Mit Sensoren und einem digitalen Zwilling sollen die Prozesse beim Bestrahlen mit dem CO-Laser sowie die anschließenden Versiegelungen immer weiter angepasst werden, während parallel eine automatische Qualitätskontrolle stattfindet.
Ziel soll es sein, bis zum Projektabschluss im September 2026 mit der Laboranlage zehn klebstofffreie Verpackungen pro Minute herzustellen.