Jede Cornflakes-Schachtel, jede Papiertüte, jeder Pappbecher hat ein verstecktes Problem. Um sie zu verschließen, brauchen Hersteller Klebstoffe oder Kunststoffschichten. Die verunreinigen jedoch das Papier und erschweren das Recycling der benutzten Verpackungen. Vier Fraunhofer-Institute wollen das ändern – mit einem Laser.
Das Projekt heißt PAPURE. Beteiligt sind die Dresdner Fraunhofer-Institute für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV sowie das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam. Gemeinsam entwickeln sie ein Verfahren, das Papierverpackungen ohne Fremdstoffe verschließt.
"Durch die Bestrahlung des Papiers mit einem CO-Laser erzeugen wir wieder aufschmelzbare, zuckerartige Reaktionsprodukte, die wir anstelle der sonst benötigten Kunst- oder Klebstoffe zum Fügen des Papiers mit dem Heißsiegelverfahren nutzen", erklärt Volker Franke, Gruppenleiter Laser-Mikrobearbeitung am Fraunhofer IWS in Dresden. "Wir erzeugen also quasi unseren eigenen Klebstoff in Form der Spaltprodukte." Anschließend werden zwei Papierlagen mit Wärme und Druck zusammengepresst – das sogenannte Heißsiegelverfahren. Das Ergebnis ist eine feste Verbindung ohne jeden Fremdstoff.
20 Kilogramm an einer winzigen Naht
Wie fest hält das? "Die Nahtfestigkeit bestimmt, wie schwierig es ist, eine Verpackung aufzureißen bzw. zu öffnen", erklärt Fabian Kayatz, Projektkoordinator am Fraunhofer IVV. In ersten Tests hielt eine Naht von nur zwei Zentimetern Länge und drei Millimetern Breite ganze 20 Kilogramm aus. Die angestrebte Nahtfestigkeit solle die Reißfestigkeit des Papiers selbst übertreffen – die Naht also stabiler sein als das Papier drumherum, ergänzt Projektleiter Prof. Marek Hauptmann.
Am Fraunhofer IWU in Dresden entsteht derzeit eine Laboranlage, die den gesamten Prozess abbildet, vom Laserstrahl bis zur fertigen Verpackungsbeutel-Geometrie. Ziel der Wissenschaftler ist es, zum Projektende im September 2026 auf der Laboranlage zehn Verpackungen pro Minute zu produzieren. Das Verfahren lässt sich künftig in bestehende Produktionslinien einbauen. Das Papierrecycling könnte damit deutlich einfacher werden, weil keine zusätzlichen Kleb- oder Kunststoffschichten mehr im Material verbleiben.
