Plasmabeschichtungen für flexible Verpackungen – Gespräch mit Prof. Dr. Rainer Dahlmann

Vom Physiker zum Beschichtungsexperten

Professor Dahlmann berichtet im Gespräch über seinen Karriereweg vom Physikstudium zur Kunststoffverarbeitung. Sein Interesse galt früh der praktischen Anwendung von physikalischem Wissen – etwa bei der Entwicklung von Plasmabeschichtungen für Hohlkörper wie Getränkeflaschen oder Kraftstofftanks. Heute leitet er am IKV die Forschung rund um Plasmaprozesse und deren industrielle Anwendungen.

Plasmabeschichtung als Alternative zu EVOH

Ein zentrales Thema ist die Anwendung von SiOx-Schichten – also glasähnlichen, anorganischen Beschichtungen – auf Kunststofffolien. Diese Schichten können in der Barrieretechnologie eine wichtige Rolle spielen: Sie sind nur wenige zehn Nanometer dünn, aber bieten dennoch eine vergleichbare Schutzwirkung wie mikrometerdicke EVOH-Schichten – ohne deren Nachteile im Recyclingprozess. SiOx-Schichten lassen sich in Lauge leicht ablösen und stören das werkstoffliche Recycling nachweislich nicht.

Homogene Schichten – technische Herausforderung gemeistert

Die gleichmäßige Abscheidung solcher Schichten auf flexibler Rollenware ist eine Herausforderung – insbesondere über große Breiten. Das IKV setzt dazu auf ein eigens entwickeltes, kontinuierliches Roll-to-Roll-Verfahren unter Vakuumbedingungen. Durch innovative Schleusentechnologie gelingt es, eine saubere Prozessatmosphäre zu schaffen und parasitäre Beschichtungen an den Anlagenteilen zu vermeiden.

Barriere trotz Rezyklat – Forschung mit Signalwirkung

Besonders bemerkenswert ist die Forschung zur Beschichtung von Rezyklatfolien. Selbst aus Granulaten aus dem Gelben Sack wurden am IKV erfolgreich Folien hergestellt und anschließend mit SiOx-Schichten beschichtet – mit überraschend guten Barrierewerten. Damit rückt die Vision einer funktionellen Barriere auf Rezyklatfolien näher, bei der das Lebensmittel durch eine dichte Beschichtung geschützt wird, obwohl der Rest der Verpackung aus Rezyklat besteht.

Flexibilität durch Prozessvielfalt

Im Gegensatz zu klassischen Bedampfungsverfahren (PVD) handelt es sich bei der SiOx-Abscheidung um einen chemischen Prozess – genauer gesagt um Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PE-CVD). Der Vorteil: dem Durch Variation von Druck, Gaszusammensetzung und  elektrische Energie lassen sich die chemischen Reaktionen gezielt variieren. Dadurch können die Schichteigenschaften an das Substrat angepasst werden – ein entscheidender Vorteil insbesondere bei schwierig zu beschichtenden Materialien wie Polyolefinen oder Rezyklaten.

Einladendes Technikum und Industriekontakte

Das IKV bietet Industriepartnern die Möglichkeit, im Technikum gemeinsam Projekte zu realisieren – von der Machbarkeitsanalyse bis zur Schichtentwicklung. Auch komplette neue Prozessansätze wie kontinuierliche Bahn-Beschichtungsanlagen werden dort im Pilotmaßstab getestet. Die Anlagen sind in Eigenregie konstruiert und mit umfangreicher Sensorik ausgestattet.

Perspektive für die Flexpack-Industrie

Neben Plasmabeschichtungen forscht das IKV auch in angrenzenden Bereichen der flexiblen Verpackung – etwa in der Extrusion, im Einsatz von Rezyklaten und bei der Entwicklung KI-gestützter Verarbeitungsprozesse (z. B. im Projekt KI-Optipack). Das Ziel: Die gesamte Wertschöpfungskette der flexiblen Kunststoffverpackung nachhaltiger und anpassungsfähiger zu machen.

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Der vollständige Podcast finden Sie hier: Podcast – InnoTalk oder auf in allen gängigen Podcatchern.

Darin erfahren Sie noch mehr über die praktische Umsetzung, Herausforderungen und Chancen von SiOx-Beschichtungen für Folienverpackungen.