Übersicht
Futamura stellt erneuerbare und kompostierbare Zellulosefolien (Zellglas) für den Lebensmittelverpackungsmarkt her. Unter der Marke NatureFlex™ bietet das Unternehmen kompostierbare Verpackungsfolien aus verantwortungsvoll angebautem Zellstoff an.
Domino Printing Sciences (Domino) und Futamura haben gemeinsam die Eignung der Lasercodierung für die kompostierbaren NatureFlex-Folienprodukte geprüft, um Kunden im Lebensmittelverpackungsbereich eine druckfreie Lösung für die Codierung und Markierung ihrer Verpackungen zu bieten.
Nach ersten Eignungstests wurde der Domino CO2-Laser der D-Serie zur Codierung der kompostierbaren NatureFlex-Folie eingesetzt. Dabei wurde ein sauberer, gestochen scharfer, weißer Code erzeugt, ohne die Integrität der Originalfolie zu beeinträchtigen, die chemische Zusammensetzung zu verändern oder die Eigenschaften der Feuchtigkeitsbarriere zu beeinflussen.
Entscheider-Facts
- Futamura wurde 1947 in Japan gegründet und ist eine globale Marke mit über 1.500 Mitarbeitern weltweit. Die Produktionsstätten für Zellulosefolien (Zellglas) befinden sich in Japan, Großbritannien und in den USA.
- Hersteller verwenden die NatureFlex-Folien von Futamura in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, unter anderem für Süßwaren, Snacks, Frischwaren, Tee und Kaffee.
- NatureFlex-Folien werden aus Zellstoff hergestellt, der aus verantwortungsvoll bewirtschafteten Plantagen stammt.
- NatureFlex-Folien erfüllen alle weltweiten Normen für die industrielle Kompostierung, einschließlich BS EN13432, und sind außerdem nach dem "OK Compost Home Standard" als heimkompostierbar zertifiziert.
Hintergrund des Projekts
Um Unternehmen die bestmöglichen Lösungen für die Codierung und Markierung ihrer Produkte anbieten zu können, ist ein umfassendes Wissen über neue und aufkommende Verpackungstrends erforderlich. In der Domino Laser Academy in Hamburg forschen und experimentieren Dominos Laser-Experten kontinuierlich mit neuen Substraten.
„Wir verbringen viel Zeit damit neue Verpackungsmaterialien zu analysieren – sowohl auf Grundlage von Kundenanfragen als auch durch unsere eigene Forschungsarbeit“, erklärt Dr. Stefan Stadler, Teamleiter der Domino Laser Academy.
„Aufgrund der neuen europäischen Vorschriften für recycelte Kunststoffe bestehen derzeit etwa 95 % der von uns zu prüfenden Lebensmittelverpackungsmuster aus recycelten oder recycelbaren Kunststoffen. Mit unseren Faserlasern der F-Serie und den UV-Lasern der U-Serie haben wir jetzt viele Lösungen für diese Art von Substraten“, so Stadler weiter.
„Wir gehen jedoch davon aus, dass in den kommenden Jahren die Nachfrage nach kompostierbaren Lösungen zunehmen wird. Deshalb wollen wir sicherstellen, dass wir bereit sind, unsere Kunden zu beraten und eine Lösung für diese neuen Materialien anzubieten“, hält Stadler fest.
Im Einklang mit diesen Ambitionen hat das Domino-Laserteam Muster der marktführenden NatureFlex-Zellglasfolien von Futamura erhalten. Das Ziel dabei ist die Prüfung, welche der Domino-Lasercodierlösungen die beste Option für Hersteller darstellen würde, die in ihren Produktionslinien mit diesen neuen Substraten arbeiten.
Codieranforderungen für kompostierbare Folien
NatureFlex-Folien wurden für den Einsatz in Lebensmittelverpackungen entwickelt, um der wachsenden Nachfrage nach umweltfreundlichen Verpackungen gerecht zu werden. Die Folien erfüllen alle weltweiten Normen für die industrielle Kompostierung, einschließlich BS EN13432, und sind nach dem "OK Compost Home Standard" für die Kompostierung zu Hause zertifiziert.
Typische NatureFlex-Anwendungen sind Frischwaren wie Obst und Gemüse, bei denen die Folie auch als Hülle für die Kompostierung von Lebensmittelabfällen oder Gemüseschalen verwendet werden kann. Außerdem werden NatureFlex-Folien auch häufig für ungekühlt haltbare Lebensmittel und Getränke eingesetzt, z. B. für Süßwaren, Tee und Kaffee, wo sie als Innenauskleidung der Kartonbehälter dienen.
Die genauen Codieranforderungen für herkömmliche Kunststofffolien variieren je nach Anwendung, wobei Codes oft nur dann erforderlich sind, wenn eine Folie als Teil der Außenverpackung eines Produkts verwendet wird. Bei kompostierbaren Produkten - wie denen von NatureFlex - kann jedoch ein direkter Druck sowohl auf Innen- als auch auf Außenfolien erforderlich sein, damit Markeninhaber die Verbraucher mit einem Text darüber informieren können, wie die Verpackung am besten zu entsorgen ist.
„Markeninhaber suchen immer nach Möglichkeiten, um auf ihren Verpackungen mit Verbrauchern zu kommunizieren“, erläutert Amaia Cowan, Business Development Manager – EMEA, Futamura UK.
„Alle unsere NatureFlex-Folien sind zertifiziert, um ihre Eignung für die industrielle und die Heimkompostierung zu belegen. Viele unserer Kunden möchten die Zertifizierung der Endverpackung sowie zusätzliche Entsorgungsinformationen für die Endverbraucher auf der Folie zeigen“, so Cowan weiter.
Die Option, die flexible NatureFlex-Folie mittels Lasercodierung mit einem einfachen Text zu versehen, ist attraktiv, denn die Codiermethode erfordert keine zusätzlichen Materialien auf dem kompostierbaren Substrat. Das dürfte die Zertifizierung der Endverpackung deutlich erleichtern.
Wie hat Domino die geeignete Lösung ausgewählt?
Sechs verschiedene Versionen der kompostierbaren NatureFlex-Folie haben die Domino-Codierexperten analysiert, um festzustellen, welche Lasercodierlösung für weitere Eignungstests am vielversprechendsten sein würde.
„Zunächst haben wir eine spektroskopische Analyse der Substrate durchgeführt, um herauszufinden, welche Wellenlänge des Lichts am besten mit dem Substratmaterial interagiert. So konnten wir bestimmen, welchen Laser wir für die weiteren Tests verwenden sollten“, berichtet Dr. Stefan Stadler.
„Die Spektroskopie ist eine Analysetechnik, die Aufschluss über die Reaktion des Substratmaterials auf den Laser gibt – dadurch haben wir die CO2-Laser der D-Serie als mögliche Lösung für die kompostierbaren NatureFlex-Folien ermittelt“, erklärt Stadler weiter.
Der nächste Schritt war die Codierung der Muster, die mit einem Domino D120i CO2-Laser durchgeführt wurde.
„Ich hatte ein ähnliches Ergebnis wie bei der Lasercodierung von PET-Flaschen erwartet – ein geätzter, eingravierter Code ganz oben auf dem Substrat“, sagt Stadler.
„Stattdessen hat der Laser aber die Farbe der Folie verändert, sodass ein gestochen scharfer, weißer Code entstanden ist“, berichtet Stefan Stadler weiter.
Die Folien wurden dann weiteren Eignungstests unterzogen, um die Mindestlaserstärke und die Codiergeschwindigkeit zu ermitteln, die für einen lesbaren Code erforderlich sind.
Die Ergebnisse waren ermutigend und haben gezeigt, dass der leistungsschwächste Domino CO2-Laser, der D120i, in der Lage ist, das Substrat mit einer Laserleistung von nur 40 % zu codieren, selbst bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten.
„Typische Anwendungen flexibler Folien, wie sie von NatureFlex-Kunden verwendet werden, erfordern selten maximale Codiergeschwindigkeiten. Unsere Analyse ergab jedoch, dass NatureFlex-Folien mit dem D120i bei Bedarf auch bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten effektiv codiert werden können“, sagt Stadler.
Wie hat Domino sichergestellt, dass der Laser die Integrität der Folie nicht beeinträchtigt?
Nach der Codierung mit dem D120i wurden die NatureFlex-Folien anhand von mikroskopischen 3D-Bildern analysiert, um einen genaueren Blick auf die Struktur des Codes werfen zu können.
„Mit dieser Art von 3D-Bild können wir die Tiefe der Lasergravur messen und so sicherstellen, dass das Substrat nicht perforiert oder beeinträchtigt wird. Der Laser hatte eine schäumende Wirkung auf die NatureFlex-Folien, die zu einer Zunahme der Foliendicke in den bestrahlten Bereichen um etwa 11,5 Mikrometer führte“, berichtet Stadler.
Die mikroskopischen Aufnahmen zeigten, dass die Folie keine strukturellen Schäden aufwies – selbst an den Stellen, an denen sich die Vektoren einzelner Buchstaben oder Zahlen trafen (z. B. in den sich überlappenden Kurven des B im Bild oben) und die damit der höchsten Laserleistung ausgesetzt wurden.
Zusätzlich zu den mikroskopischen 3D-Bildern, wurden die Muster auch mittels FT-IR-Spektroskopie analysiert, um festzustellen, ob die Lasercodierung zu chemischen Zusätzen im Material führte.
Muster der uncodierten und der codierten NatureFlex-Folie wurden verschiedenen Infrarot-Wellenlängen ausgesetzt, dann wurden die Ergebnisse der beiden Muster verglichen.
„Anhand dieser Tests können wir bestätigen, dass der Code auf dem Material das Ergebnis einer physikalischen Veränderung des Materials ist und nicht einer chemischen Veränderung. Das Material selbst ist das gleiche“, schlussfolgert Stadler.
Die codierten Materialien wurden an Futamura zurückgesendet, um eine weitere Bewertung und eine vorläufige Beurteilung der Feuchtigkeitsbarrieren der codierten Folien vorzunehmen. Die Daten deuteten darauf hin, dass die Codierung kaum Auswirkungen auf diese spezifische Eigenschaft hatte.
Der Domino-Unterschied
„Produktcodierung und -markierung sind extrem wichtig für unsere Kunden, liegen aber außerhalb unseres Fachgebiets. Deshalb waren wir sehr froh, bei diesem Projekt mit einem Unternehmen wie Domino zusammenzuarbeiten“, betont Cowan.
„Der wissenschaftliche Ansatz von Domino bei der Substratprüfung und -codierung sowie die Bereitschaft, uns die benötigten Ergebnisse und Sicherheit zu liefern, um zu bestätigen, dass die Domino CO2-Laser eine geeignete Lösung für unsere kompostierbaren Folien sind, haben uns überzeugt“, hält Cowan fest.
Die Qualität und die Schärfe der Codes machen die Lasercodierung auf der flexiblen NatureFlex-Folie zu einer guten Wahl für Lebensmittelhersteller, die sowohl einfache Codes wie Mindesthaltbarkeitsdaten und Chargencodes als auch komplexere Designs und Texte wie beispielsweise Grafiken und scannbare 2D-Codes erstellen möchten. Die Ergebnisse des Projekts sind sehr positiv“, fasst Cowan zusammen.
„Diese neue Codiermethode wird es ermöglichen, einen Text für die Verbraucher auf die Folie selbst aufzutragen, ohne sie zu bedrucken. Da den kompostierbaren Folien keine zusätzlichen Materialien zugesetzt werden, ist die Zertifizierung der Endverpackung einfach“, fügt Cowan hinzu.
Ein Blick in die Zukunft mit Domino-Lasern
Das Projekt mit Futamura und der kompostierbaren NatureFlex-Folie ist eine spannende Entwicklung im Bereich der Lasercodierung für nachhaltige Substrate – und nur ein Beispiel dafür, wie Domino seine Kunden auf ihrem Weg zur Nachhaltigkeit unterstützt.
„Wir wollen an der Spitze der Entwicklungen bei neuen und aufkommenden Verpackungsmaterialien bleiben und so gewährleisten, dass wir weiterhin die Bedürfnisse unserer Kunden in allen Branchen erfüllen können“, erklärt Stefan Stadler.
„Wir haben eine Vision für unsere Laser Academy als Kompetenzzentrum für Substrate, in dem wir in die wissenschaftliche Erprobung und Codierung neuer Materialien auf der Grundlage unserer Sondierungsforschung sowie auf direkte Kundenanfragen hin investieren können“, fährt Stadler fort.
„Indem wir bei der Lasercodierung einen wissenschaftlichen Ansatz verfolgen und nicht nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum vorgehen, können wir nicht nur den Prozess der zuverlässigen Erstellung eines attraktiven, kontrastreichen Codes mit gleichbleibend hoher Qualität erheblich beschleunigen, sondern auch sicherstellen, dass die Produktsicherheit und die Barriereeigenschaften erhalten bleiben – was für unsere Kunden von großem Nutzen ist“, so Stadler weiter.
Domino unterstützt alle Unternehmen, die nachhaltige Substrate erforschen möchten, und kann Materialmuster testen, um Empfehlungen für bestimmte Codieranforderungen zu geben. Domino begrüßt daher sehr Besuche in der Laser Academy und anderen fortschrittlichen Testeinrichtungen, um Domino-Technologien und ihre Möglichkeiten zu veranschaulichen.
Wenn Sie derzeit nach neuen nachhaltigen Substraten für Ihre Produktverpackungen suchen und Dominos-Optionen für die Lasercodierung oder andere Codier- und Markieranforderungen besprechen möchten, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.