Jahresbericht 2017

Laser-Scan verschafft Einblick in hauchdünne Verpackungsfolien.

Verpackungen, Schadensanalytik, Raman-Spektroskopie

12.000.000 Tonnen Kunststoff werden jährlich allein in Deutschland verbraucht – immerhin 6 Prozent des weltweiten Bedarfs – wovon etwa 40 Prozent in Verpackungen wandern. Weit über die Hälfte aller produzierten Güter werden in Kunststoff verpackt. Dabei spielen Mehrschicht-Folien eine wichtige Rolle, besonders bei Lebensmitteln.

Diese nur ca. 1/10 mm dicken Folien bestehen aus fünf und mehr Polymer-Lagen, die jeweils z.B. Sauerstoff-, Aroma- und Wasserdurchlässigkeit gewährleisten. Die effiziente Produktion, Entsorgung und Verwertung der riesigen Mengen dieses komplexen Materials stellen hohe Anforderungen: Optimale Barriere-Eigenschaften für die Verbraucher, minimaler Rohstoff-Verbrauch für den Hersteller sowie Wieder-Verwertbarkeit für die Umwelt.

Wissenschaftler der Gruppe Material-Analytik im Bereich Kunststoffe am Fraunhofer LBF haben nun eine Methode entwickelt, mit der der Aufbau von Mehrschicht-Folien schnell und zerstörungsfrei mit einer Genauigkeit von einem Tausendstel Millimeter analysiert werden kann. Die Folie wird dabei mit Hilfe eines konfokalen Raman-Mikroskops mit einem Laser gerastert und bis zu 500.000 Molekülspektren gemessen. Aus diesen wird mittels künstlicher Intelligenz Aufbau und Konzentration jeder Kunststoff-Komponente an jedem Punkt in der Folie ermittelt. So können auch Schäden und Produktionsmängel charakterisiert werden. Die Methode, über deren Entwicklung eine Master-Arbeit am Fachbereich Chemie der TU Darmstadt verfasst wurde, lässt sich auch auf eine Vielzahl weiterer industrieller Polymer-Komposite anwenden.