­Aromaschutz mit ­Effizienz und Schick
Co-injection-Verfahren für Kaffeekapseln

Das Zauberwort lautet single-serve. Bei der Getränkeabfüllung schrumpfen ­stetig die Gebindegrössen und seit Nespresso mit seinen Aluminiumkapseln auf den Plan trat, gibt es auch Kaffeepulver in Einzelportionen. Wegen der ­rasanten Wachstumsraten drängen immer mehr Unternehmen in den Markt. Mit ­Hilfe der Co-Injection-Technologie ­bietet Netstal nun die Möglichkeit, besonders ­effizient Kunststoff­kapseln mit verläss­licher Barriere­wirkung herzustellen – einschliesslich attraktiver IML-Dekoration.

Text Dr. Sabine Kob  Fotos Netstal

Ob Kaffee oder Tee: Die wichtigste Aufgabe einer ­Kapsel ist es, den Inhalt vor der Einwirkung von Sauerstoff, Licht und Feuchtigkeit zu schützen; nur dann kann der Verbraucher das volle Aroma geniessen. Die bekannte Kapsel von Nespresso besteht deshalb aus Aluminium, weil dieses ideale Barriereeigenschaften aufweist, und auch ein weiteres Nestlé-­Produkt, Dolce Gusto, verwendet das Metall. Hier in einer komplex aufgebauten Kapsel als Boden der Kammer, in der sich das Kaffeepulver befindet. Aluminium verbraucht bei seiner Herstellung jedoch extrem viel Energie, so dass der Gedanke naheliegt, die Vorteile von Kunststoff für das Einwegprodukt zu nutzen. Entscheidend ist dann, wie man den Aromaschutz gewährleistet. Die neue Lösung von Netstal setzt auf das Co-Injection-Verfahren und die herausragende Barrierewirkung von Polyethylenvinylalkohol (EVOH) und Polyvinylalkohol (PVOH).

Die Kaffeekapsel: weltweiter Konsum-Megatrend

Allein von 2008 bis 2016 wuchs der weltweite Umsatz mit Kaffeekapseln auf das Fünffache und seit 2000 hat sich der Anteil von portionsweise verpacktem Kaffee gemessen am gesamten Konsum des Getränks auf über ein Drittel gesteigert. Das ist ein Wachstum von mehr als 130.000 Prozent! Dabei geht der Anteil des Marktführers seit 2010 durch die inzwischen rund 200 Konkurrenzprodukte zurück, zuletzt bis auf 11 Prozent. Viele Anbieter verwenden Kunststoff, jedoch lohnt sich der Blick auf die Details, wie Reto Gmür, Applikations-Ingeni­eur Packaging bei Netstal, erläutert: „Einschichtige Kapseln aus Polypropylen (PP), Polylactiden (PLA) oder Polybutyl­enterephthalat (PBT) haben zwar die charmante Eigenschaft, dass sie sehr einfach herzu­stellen sind, jedoch verfügen weder PP noch PLA über eine nennens­werte Barriere­wirkung und PLA verhält sich zudem nicht geschmacksneutral.

Die gesamte Wandstärke beträgt nur 0,4 Millimeter.
Ausgeklügeltes System
Ausgeklügeltes System
Mit drei Schichten zum optimalen Aromaschutz.

PBT blockt Sauerstoff geringfügig ab, ist aber ein relativ teures Material und nicht sehr verbreitet.“ Bei Kaffeekapseln von Billig-­anbietern zeigt sich deshalb ein erstaunliches Phänomen: Sie sind in Folien­beutelchen verpackt. Das aus den Einschicht-Kapseln austretende Aroma fängt sich im Tütchen und bereitet beim Auf­reissen zumindest der Nase ein Genusserlebnis. Der Mund jedoch muss sich letztlich mit der „entaroma­tisierten“ Flüssigkeit zufriedengeben.

Mit Netstal und seinen Partnern bleibt das Aroma in der Kapsel

Die Hightech-Lösung, die Netstal gemeinsam mit den Partnern ­Fostag (Werkzeugbau), Beck (Automation), IMDvista (Kamera­prüfung) und Verstraete (Label) erarbeitet hat, nutzt deshalb die Möglichkeiten der Mehrschichttechnologie und hat sie durch das gemeinsame Know-how auf das höchste Qualitäts- und Effizienz­niveau getrieben. Beim Co-Injection-Spritzgiessen wird Schmelze von zwei (oder mehr) Aggregaten durch den gleichen Angusskanal in die Werkzeug­kavitäten eingespritzt. Das zuerst eintreffende Material bildet dabei die „Haut“ der Formteile, die folgende(n) Komponente(n) den inneren Bereich („Kern“). Im Fall der Kaffeekapseln umgeben zwei Schichten PP eine Lage EVOH und bilden so ein extrem dünnes ­Sandwich – die gesamte Wandstärke beträgt nur 0,4 Millimeter. Während das EVOH (0,06 mm) den Kaffee schützt, übernimmt das PP (jeweils 0,17 mm) den Schutz des EVOH, denn das barrierewirksame Material würde sonst Feuchtigkeit absorbieren und seine Barriere­wirkung gegen Gasaustausch einbüssen.

Exponat Fakuma 2017

Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten

Die Mehrlagentechnik eignet sich auch für das Blocken von Licht oder den Einsatz von Recycling-Material. Im ersten Fall kann man die Innenschicht durch ein schwarzes Polymer ersetzen, im zweite die Aussenhaut aus neuem Material und den Kern aus Recycling-Kunststoff fertigen. Die Zukunftsaussichten bewertet auch Marcel Christen, Produktmanager bei Netstal-Maschinen AG, positiv: „Das Sandwich-Spritzgiessen bietet so einzigartige Möglichkeiten, dass wir uns viele weitere Anwendungsbereiche vorstellen können, neben der Portionierung von Kaffee und Tee auch Babynahrung, Softdrink-Konzentrate oder Medikamente.“

Fakuma 2017

Kaffeekapsel mit Sauerstoffbarriere und attraktiver IML-Dekoration
Bei der Anwendung, die erstmals auf der Messe Fakuma in Friedrichshafen gezeigt wurde, produzierte eine ELION 1200 mit einem Haupt- sowie einem Zusatzaggregat die Kapseln in einem Vierfach-Testwerkzeug mit einer Zykluszeit von 4,9 Sekunden. Zusätzlich wurde die Dekoration mittels automatisch eingelegten IML-Labels über die Automatisierungsanlage gelöst. Die fertigen Teile wurden mit der Öffnung nach unten abgestapelt, eine ins Handling integrierte Kamera kontrollierte Lage und Dicke der EVOH-Schicht, danach gelangten die Kapseln als Schüttgut in einen Behälter

Ansprechpartner

Marcel Christen
marcel.christen@netstal.com

Applikations- und Produktmanager Packaging