Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sichere Verpackung für Chemikalien

01.04.2011
Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart entwickeln mehrlagige Schichten für Kunststoffkanister, die als Barriere wirken.

Sie verhindern, dass Sauerstoff aus der Luft in den Kanister gelangt und das Füllgut zerstört und dass explosive oder giftige Dämpfe aus dem Behälter in die Umwelt gelangen. Gleichzeitig verbessern Schichten die Entleerung der Kanister auch bei zähflüssigen Füllgütern.


Mehrlagige Schicht als Barriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf.


In einem speziellen Plasmareaktor wird das reaktive Plasmagas direkt im Kanister erzeugt und so die Innenwand des Kanisters beschichtet.

Kunststoffe sind leicht, formbar und bruchsicher und daher vor allem als Transportverpackung gefragt. Auch Chemikalien werden vorzugsweise in Kunststoffkanistern oder -containern abgefüllt transportiert. Allerdings ist das Füllgut mitunter korrosiv und kann die Verpackung angreifen. Andere Chemikalien sind empfindlich gegenüber Sauerstoff oder Wasserdampf, welcher durch die meisten Kunststoffe aus der Umgebungsluft hindurch in das Füllgut diffundiert.

Solche Chemikalien können nur für kurze Zeit ohne Qualitätsverlust gelagert werden. Umgekehrt werden bei manchen Chemikalien giftige oder explosive Dämpfe frei, die nicht durch die Verpackung nach außen in die Umwelt gelangen dürfen. Zudem bleiben zähflüssige Chemikalien wie Schmierstoffe oder Lacke häufig an der Behälterwand hängen. Dies ist nicht nur ein Kostenfaktor, sondern erschwert auch die Reinigung der Verpackungen und damit eine mehrmalige Verwendung sowie das Recycling des Behältermaterials. Bis heute gibt es keine hinreichende Beschichtung, die diese Anforderungen erfüllt.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB wollen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie Abhilfe schaffen und entwickeln neue funktionale Innenbeschichtungen für Chemikalienbehälter. Sie erzeugen anorganische Barriereschichten, die eine Sperre gegenüber Sauerstoff oder Wasserdampf als auch für explosive Gase darstellen. Die Herausforderung: Die Schichten müssen bis zu einem gewissen Maß elastisch sein, damit sie beim Befüllen oder Entleeren des Kunststoffbehälters, der sich hierbei deutlich deformieren kann, nicht brechen oder reißen. Um dies zu gewährleisten, bestehen die Beschichtungen aus mehreren, mechanisch voneinander entkoppelten Lagen übereinander. Die Schichten scheiden die Forscher mittels Plasmatechnologie sukzessive direkt im Kanister ab. Der Behälter wird hierzu in eine Vakuumkammer geführt, in der im Behälter durch Anlegen einer hochfrequenten elektrischen Spannung ein Plasma gezündet wird, in dem Gasmoleküle angeregt und fragmentiert werden. »Die hochreaktiven Gasmolekülbruchstücke können nun auf der Oberfläche der Kunststoffe angekoppelt werden: es bildet sich eine Schicht«, erläutert Projektleiter Dr. Jakob Barz. »Durch Optimierung verschiedener Prozessparameter wie der Art und Menge des eingesetzten Plasmagases, der Anregungsfrequenz, der Gasströmung, dem Druck und der Behandlungszeit können wir glasartige Schichten mit der gewünschten Barrierefunktion und silikonartige Zwischenschichten nacheinander erzeugen.« Die abgeschiedenen Barriereschichten werden dann mit einer weiteren Schicht kombiniert, die ein Ablaufen des Füllguts bei Entleeren der Verpackung verbessert. Auf diese Weise konnten die Forscher die Barrierewirkung des Kunststoffes PET gegen Wasserdampf und Sauerstoff um etwa den Faktor 1000 gegenüber dem unbehandelten Material erhöhen. »Vergleicht man unsere Beschichtung mit einer handelsüblichen Beschichtung auf Basis von Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), so wird Sauerstoff 5 mal besser, Wasserdampf sogar 50 mal besser zurückgehalten. Die Restentleerbarkeit der beschichteten Behälter ist um ein 4faches erhöht«, präsentiert Dr. Jakob Barz die bisherigen Ergebnisse.

Nicht nur die Verpackung von Chemikalien wird mit den kombinierten Multifunktionsschichten sicherer. Sehr teure proteinbasierte Medikamente, die trotz Bruchgefahr zumeist in Glasfläschchen verpackt werden, könnten in Zukunft auch in Kunststofffläschchen abgefüllt den Weg zum Patienten im Krankenhaus finden – und dabei sicher gegen eine Zerstörung durch Sauerstoff sein und bis auf den letzten Milliliter entleert werden. Das Projekt »INNOFUNK: Innovative funktionale Innenbeschichtung von Chemikalienbehältern mittels Plasmaverfahren« wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Dr. Claudia Vorbeck | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.igb.fraunhofer.de/www/presse/jahr/2011/dt/2011-03-31-chemikalienverpackung.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Bionik im Leichtbau
17.08.2018 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Phänomenologisches Berechnungskonzept verkürzt das Auslegen von Spritzgussformteilen
13.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics