Worin besteht die Problematik?
Ein Unternehmen aus der Kosmetikbranche entwickelt eine seiner Produktlinien weiter, insbesondere seine Verpackung, die es nun aus einem Biopolymer auf PLA-Basis aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen möchte - Polymilchsäure (PolyLactic Acid). Dieses innovative Material entspricht dem Wunsch nach Ökodesign und der Reduzierung des Kunststoff-Fußabdrucks und bewahrt zugleich das hochwertige Erscheinungsbild, das der Kosmetikmarkt verlangt.
Während der Kennzeichnungsphase der Verpackungen mittels Laserbeschriftung stellt der Kunde eine unregelmäßige Haftung der Farben und eine lokale Verfärbung des Materials fest, bis hin zu einer Verformung unter dem Einfluss der Laserbeschriftung.
Diese Anomalien stellen die Kompatibilität des Biopolymers mit den bestehenden industriellen Verfahren infrage.
Um dieses Problem zu lösen, hat FILAB versucht, das Verhalten des Biopolymers gegenüber dem Kennzeichnungsverfahren zu verstehen, um die Ursachen der beobachteten Defekte zu identifizieren und die Auswahl technischer Lösungen zu steuern (Anpassung der Formulierung, Parametrierung der Kennzeichnung oder Oberflächenbehandlung).
Inhaltsverzeichnis
Die Gründe für den Kennzeichnungsfehler dank eines multiplen analytischen Ansatzes verstehen
Um dem Kunden zu helfen, sein Biopolymer zu charakterisieren und die Faktoren zu identifizieren, die für die Fehler verantwortlich sind, hat FILAB einen multitechnischen Ansatz eingeführt, der chemische, thermische und Oberflächenanalysen kombiniert:
Zunächst führten wir die Analyse der chemischen Zusammensetzung des Materials mittels TGA, GCMS und LC-MS, Py-GC/MS und FTIR durch, um die Art des Polymers, der Additive oder Weichmacher zu identifizieren.
In einem zweiten Schritt untersuchten wir die Oberflächen (vor und nach der Kennzeichnung) mittels optischer Mikroskopie und REM, um das mögliche Vorhandensein von Mikrorissen, Ablagerungen oder thermischen Verformungen festzustellen.
Der dritte Schritt bestand in der Untersuchung der Topografie und der Rauheit des Biopolymers, um sein 3D-Profil sowie Kontaktwinkelmessungen zu bestimmen, um die Oberflächenenergie und die Kompatibilität mit den Farben zu bewerten.
Anschließend führten wir die Analyse der thermischen Auswirkungen der Laserkennzeichnung mittels TGA und DSC durch, um Bereiche der Oxidation oder Verkohlung des Polymers zu identifizieren.
Abschließend verglichen wir das Verhalten dieses neuen biobasierten Biopolymers mit einem zuvor verwendeten Referenzmaterial aus PET. Dieser Ansatz zielt darauf ab, Verhaltensunterschiede zu quantifizieren und die technische Reflexion zu lenken.
Ergebnisse und Interpretation der Untersuchung des biobasierten PLA-Biopolymers
Die von den Teams des FILAB-Labors an dem biobasierten PLA-Biopolymer durchgeführten Analysen, das unser Kunde für die Verpackung seiner Kosmetikprodukte verwendet, ermöglichten es:
- Eine thermische Empfindlichkeit des Biopolymers zu identifizieren, die die unter der Laserkennzeichnung beobachteten Veränderungen erklärt.
- Eine geringe Oberflächenenergie aufzuzeigen, die die Haftung der Farben ohne Vorbehandlung erschwert.
- Jegliche chemische Kontamination oder vorzeitige Schädigung des Materials auszuschließen.
Diese Ergebnisse führten zu einem genauen Verständnis des Ausfallmechanismus der Laserkennzeichnung der neuen Verpackungen unseres Kunden.
Die von FILAB vorgeschlagenen Lösungen zur Behebung dieses Kennzeichnungsfehlers
Auf Grundlage der erzielten Analyseergebnisse konnte das Labor FILAB seinen Kunden begleiten, indem es mehrere konkrete Optimierungsansätze zur Lösung seines Kennzeichnungsproblems auf seinen PLA-Verpackungen vorschlug.
Zur Behebung der Haftungsprobleme besteht ein erster Ansatz darin, eine Oberflächenbehandlung (Corona, Plasma oder Beflammung) anzuwenden, um die Benetzbarkeit des Materials zu verbessern. Parallel dazu kann der Kunde nun direkt an seinen Anlagen eingreifen, indem er eine technische Überarbeitung seiner Laserparameter wie Leistung, Frequenz und Impulsdauer vornimmt. Dadurch kann er die Präzision der Kennzeichnung selbst weiter optimieren.
Die Vorteile dieser Studie für den Kunden
Dank der Unterstützung von FILAB bei dieser Kennzeichnungsproblematik auf einer Verpackung aus Biopolymer verfügt unser Kunde nun über ein vertieftes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen seinem Material und dem Kennzeichnungsverfahren.
Diese wissenschaftliche Expertise ermöglichte unserem Kunden eine Verbesserung derProduktion dank einer optimalen Einstellung der Kennzeichnungsmaschinen und folglich eine Optimierung der Entwicklungszeit seiner neuen Verpackungsreihe.
Letztlich gewährleistet dieser Ansatz eine deutliche Qualitätsverbesserung, sowohl in ästhetischer als auch in funktionaler Hinsicht, und sichert damit die Zuverlässigkeit und Attraktivität der Endprodukte auf dem Markt.
Fazit
Zusammenfassend hat das Labor FILAB dank seiner Expertise in der Charakterisierung von Biopolymeren seinem Kunden ermöglicht, die Ursache des Kennzeichnungsproblems genau zu identifizieren und Korrekturmaßnahmen festzulegen, um sein industrielles Verfahren an dieses neue biobasierte Material anzupassen.
Dieser Ansatz, der die analytische Strenge des FILAB-Labors mit einer echten technischen Begleitung verbindet, steht direkt im Dienst der nachhaltigen Innovation, einem Thema, das für die Kosmetikbranche strategisch geworden ist.
Les autres études qui pourraient vous intéresser
Optimierung der Beschichtung einer Dose
Einer unserer Kunden wünscht die Expertise und Optimierung der Beschichtung der Dosen, die er für den Vertrieb seiner Getränke verwendet. En savoir +Schweißnahtpassivierung mittels XPS
Vergleichende Studie zweier Verfahren zur Schweißnahtpassivierung mittels XPS En savoir +Schlägerbeläge
Die intensive Nutzung von Tischtennisschlägern hat nämlich Probleme im Zusammenhang mit der Haltbarkeit dieser Ausrüstung aufgezeigt. En savoir +
Labor für Analysen und Expertise, spezialisiert auf Industrieunternehmen
