14. März 2019 | Verpackungstechnik

PeelStrength - ein praxisnahes Prüfverfahren zur Ermittlung der Peelnahtfestigkeit an Verpackungsfolien

Die Forderung nach leicht zu öffnenden Verpackungen ist nicht nur dem zunehmenden demografischen Wandel geschuldet, wodurch peelbare Verpackungen im Bereich der Verbraucherverpackungen wie z. B. Kosmetika oder Molkereiprodukten auf dem Vormarsch sind, sondern sie ermöglichen auch im medizinischen Bereich eine Vereinfachung der Handhabung vor allem steriler Medizinprodukte und die Reduzierung der Gefahr von Kontaminationen.

Gleichzeitig verstärkt die Verbesserung der Handhabung jedoch die Gefahr, dass die Qualitätssicherheit der Verpackungen leidet, indem durch zu leichtes Öffnen die wichtige Funktion des Schutzes der Produkte auf dem Weg zum Verbraucher nicht vollständig erhalten bleibt. Ein sicher funktionierendes Peelsystem ist die Voraussetzung dafür, dass Fehler beim Öffnen der Packung vermieden werden.

Qualitätssicherung mit Easy Opening-Verpaclungskonzepten

Trennwinkel zwischen den Packstoffen (flexible Folien)
Trennwinkel zwischen den Packstoffen beim Prüfen nach DIN 55 529 (flexible Folien)
Quelle: Monika Kaßmann
In den letzten Jahren entwickelte Peelsysteme schufen die technischen Voraussetzungen für die Markteinführung von Easy Opening-Verpackungskonzepten. Trotzdem zeigen Untersuchungen gerade bei peelbaren Verpackungen einen erheblichen Nachholbedarf auf. Insbesondere Senioren haben Schwierigkeiten beim Öffnen von Verpackungen, was u. a. auf das abnehmende physische Leistungsvermögen zurückzuführen ist. So konnten in einer Studie mit Probanden der Altersgruppe 57-77 Jahre von 35 verschiedenen Produktverpackungen nur drei Packungen problemlos von allen Probanden geöffnet werden. 92 % der befragten Personen gaben an, Probleme beim Öffnen von Verpackungen zu haben. 46 % bemängelten dabei die erforderlichen zu hohen Öffnungskräfte. Dies kann teils starke Unzufriedenheit bis hin zur Ablehnung bestimmter verpackter Waren zur Folge haben, teils sogar zu Verletzungen der Verbraucher führen, was sich ebenfalls negativ auf zukünftige Kaufentscheidungen auswirkt.
Trennwinkel zwischen den Packstoffen (Kombination flexible/steife Folie)
Trennwinkel zwischen den Packstoffen beim Prüfen nach DIN 55 529 (Kombination flexible/steife Folie)
Quelle: Monika Kaßmann

Gegenwärtig werden in der Qualitätssicherung von Unternehmen der Verpackungsindustrie und bei abpackenden Unternehmen folgende Normen angewendet:

  • zur Ermittlung der Öffnungskräfte an peelbaren Verpackungen unter Berücksichtigung des realen Verbraucherhandlings:
    • DIN 55409:2012, Verpackung – Prüfverfahren zur Bestimmung von Öffnungskräften an peelbaren Verpackungen – Teil 1: Flexible Packmittel
    • DIN 55409:2013, Verpackung – Prüfverfahren zur Bestimmung von Öffnungskräften an peelbaren Verpackungen – Teil 2: Formstabile Packmittel
  • für die Charakterisierung der Eigenschaften von Siegelnähten an Folien und Folienverbunden:
    • DIN 55529:2012, Verpackung – Bestimmung der Siegelnahtfestigkeit von Siegelungen aus flexiblen Packstoffen

Das Prüfverfahren, das in DIN 55409 beschrieben ist, wurde in die internationale Normung als Bestandteil der ISO 17480:2015, Verpackung – Leichte Handhabbarkeit – Leichtes Öffnen übernommen.

Weiterentwicklung durch PeelStrength

Siegelnahtfestigkeit abhängig vom Prüfaufbau
Siegelnahtfestigkeit abhängig vom Prüfaufbau für flexible Folien (PET/PEpeel vs. PET/PEpeel – Dicke 2x 65 µm) bzw. Kombination flexible/steife Folie (PET/EVPET vs. APET – Dicke 76 µm vs. 240 µm)
Quelle: Fraunhofer IVV Dresden

Durch neueste Forschungsergebnisse des Fraunhofer IVV Dresden im Rahmen des IGF-Vorhabens 18613 BR „EasyReliablePeel“ wurde festgestellt, dass die nach DIN 55529 ermittelte Siegelnahtfestigkeit sich nicht zur Vorausberechnung der Öffnungskraft eignet, da der bisherige Prüfaufbau das reale Packungshandling nicht abbildet. Beim so genannten T-Peel-Test (u. a. DIN 55529) hat die Steifigkeit/Dicke der zu prüfenden Folien erheblichen Einfluss auf den Trennwinkel und damit auf die gemessenen Kräfte (siehe Foto). Dies führt dazu, dass die ermittelte Nahtfestigkeit stark von der real aufzubringenden Kraft abweicht. Damit ist die bestehende Norm DIN 55529 nicht dazu geeignet, peelbare Folien in Hinblick auf das Öffnungsverhalten kompletter Verpackungen direkt zu bewerten, da sie von anderen Prüfparametern ausgeht bzw. andere, speziell für Peelfolien bedeutende Einflussgrößen nicht berücksichtigt. Als Folge davon können Packstoffe mittels DIN 55529 auf einen bestimmten Peelkraftwert entwickelt und optimiert werden und als leicht zu öffnende Peelfolien eingesetzt werden, obwohl sie für leicht zu öffnende Verpackungen ggf. nicht geeignet sind. Andererseits werden beim T-Peel-Test an Probestreifen mit unterschiedlicher Steifigkeit aufgrund der sich einstellenden Geometrie im Anriss höhere Kräfte gemessen, als real an der Packung aufzubringen sind.

Die Forschungsergebnisse sollen es ermöglichen, nicht erst im Produktionsprozess, sondern bereits im Entwicklungs- und Designprozess der Packung Öffnungskräfte anhand der an Streifen bestimmten Peelnahtfestigkeit und der Siegelnahtkontur vorauszuberechnen. Dafür werden Anforderungen an den Versuchsaufbau sowie die Parameter für eine reproduzierbare und praxisnahe Prüfmethode zur Bestimmung der Peelnahtfestigkeit von siegelbaren Packstoffkombinationen festgelegt, mit der die Eignung von siegel- und peelbaren Packstoffen zur Herstellung von leicht zu öffnenden Packungen bewertet werden kann. Die Peelnahtfestigkeit kann in Zukunft als Spezifikationsparameter genutzt werden.

Im durch das Förderprogramm WIPANO geförderten und voraussichtlich im September 2019 abgeschlossenen Projekt wird das Prüfvorgehen in Form einer DIN SPEC 91 401 veröffentlicht werden. Die regelsetzende Institution ist das DIN e.V. Als F&E-Einrichtung arbeiten das Fraunhofer IVV (Institutsteil Verarbeitungstechnik Dresden) und das Unternehmen Polymer Service GmbH Merseburg zusammen.

Redigiert von Dr. Monika Kaßmann

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