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Diagnostikbasierte Schichtentwicklung

Plasmatechnologie für recyclefähige Kunststoffverpackungen mit Barrierewirkung

31. Mai 2021, von Susanna Stock

Die Gründer Montgomery Jaritz und Benedikt Heuer.

Quelle: IonKraft

Das Start-up-Unternehmen Ion­Kraft hat sei­ne Wur­zeln am In­sti­tut für Kunst­stoff­ver­ar­bei­tung (IKV) in Aa­chen und trans­fe­riert wis­sen­schaft­li­che Er­kennt­nis­se zur Plas­ma­be­schich­tung in in­dus­tri­el­le Pro­duk­ti­ons­tech­nik.

Im April 2021 ha­ben Mont­go­me­ry Ja­ritz und Be­ne­dikt Heu­er das Deep Tech Start-up Ion­Kraft ge­grün­det, des­sen Tech­no­lo­gie im An­la­gen­bau zum Ein­satz kom­men soll: Mit­tels Plas­ma­tech­no­lo­gie will das Un­ter­neh­men Kunst­stoff­ver­pa­ckun­gen für Bar­rie­rean­wen­dun­gen in der che­mi­schen In­dus­trie re­cy­cel­bar ma­chen und da­mit Mul­ti­ma­te­ri­al­lö­sun­gen er­set­zen. Ih­ren Ur­sprung hat die­se Tech­no­lo­gie in den For­schungs­ar­bei­ten der Ar­beits­grup­pe Plas­ma­tech­no­lo­gie des IKV zu plas­ma­p­o­ly­me­ren Bar­rie­re- und Kor­ro­si­ons­chutz­schich­ten - nun soll sie mit Ion­Kraft den Weg in die in­dus­tri­el­le An­wen­dung fin­den.

Produktionstechnik für die Beschichtung von Kunststoffen mittels Plasma

Zen­tra­ler Kern der Un­ter­neh­mung ist die Ent­wick­lung und Pro­duk­ti­on ei­nes Re­ak­tors, der Kunst­stoff­ver­pa­ckun­gen be­schich­tet und mit ei­ner che­misch be­stän­di­gen Bar­rie­re­funk­ti­on aus­stat­tet. Für die er­for­der­li­chen Pro­zessan­pas­sun­gen beim End­kun­den steht eine dia­gno­s­tik­ba­sier­te Ent­wick­lungs­rou­ti­ne zur Ver­fü­gung, de­ren Ur­sprung auf die For­schungs­ar­bei­ten des IKV im Son­der­for­schungs­be­reich TR 87 zu­rück­geht. Statt em­pi­ri­scher Ver­su­che wer­den Schich­ten dia­gno­s­tik­ba­siert ent­wi­ckelt. So kann Ion­Kraft pass­genau die bes­te Funk­tio­na­li­tät der Schich­ten für die in­di­vi­du­el­le Ver­pa­ckung er­zeu­gen.

Die enge Ko­ope­ra­ti­on von Ion­Kraft mit dem IKV und der RWTH Aa­chen setzt sich auch nach der Un­ter­neh­mens­grün­dung fort; Mess­tech­nik, La­bo­re und An­la­gen des IKV ste­hen Ion­Kraft wei­ter­hin und dau­er­haft zur Ver­fü­gung, um auf­wen­di­ge Prü­fun­gen und Ana­ly­sen rea­li­sie­ren zu kön­nen. Dar­über hin­aus wur­de das Ge­schäfts­vor­ha­ben be­reits vor der Grün­dung durch eine ex­ter­ne Ex­per­ten­ju­ry auf ge­prüft und wird durch das Pro­gramm EXIST-Forschungstransfer sei­tens des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Wirt­schaft und Ener­gie weit­rei­chend fi­nan­zi­ell ge­för­dert.

Technologie eröffnet ein breites Anwendungsspektrum

Das Prinzip der Plasmabeschichtung von IonKraft.

Quelle: IonKraft

Die mit­tels des neu kon­zi­pier­ten Re­ak­tors ap­pli­zier­ten Plas­ma-Schichten er­zeu­gen eine star­ke Mi­gra­ti­ons­bar­rie­re, bei­spiels­wei­se für Lö­sungs­mit­tel. Mit dem ers­ten Re­ak­tor­de­sign sol­len Ver­pa­ckungs­grö­ßen bis 20 Li­ter be­schich­tet wer­den kön­nen. Das ent­spricht bei­spiels­wei­se dem Be­darf der Agra­r­in­dus­trie für die Ver­pa­ckung von Dün­ge- oder Pflan­zen­schutz­pro­duk­ten. Der Vor­teil der mit Plas­ma­tech­no­lo­gie ap­pli­zier­ten Schich­ten ist, dass sie hauch­dünn auf Mo­no­ma­te­ria­li­en auf­ge­bracht wer­den kön­nen und die Re­cy­cling­fä­hig­keit der Ver­pa­ckung nicht be­ein­träch­ti­gen. Die­ser Ef­fekt kann in vie­len Bran­chen und An­wen­dun­gen aus­ge­nutzt wer­den. Bei­spiels­wei­se in der Le­bens­mit­telan­wen­dung, für die das Ver­fah­ren be­reits zu­ge­las­sen ist, ver­hin­dert die Be­schich­tung als Sau­er­stoff­bar­rie­re das Oxi­die­ren der Füll­gü­ter.

Der von Ion­Kraft ent­wi­ckel­te Plas­ma­re­ak­tor soll Be­häl­ter so­wohl von in­nen, als auch von au­ßen be­schich­ten kön­nen. Eine beid­sei­ti­ge Be­schich­tung kann da­mit bei­spiels­wei­se als Ge­ruchs­bar­rie­re die­nen, die den schlech­ten Ge­ruch von Re­zy­kla­ten ein­schließt. Wenn durch Plas­ma­be­schich­tung eine Ge­ruchs­bar­rie­re her­bei­ge­führt wird, lässt sich prin­zi­pi­ell der Ein­satz­be­reich von Re­zy­kla­ten er­wei­tern und der Kunst­stoff­kreis­lauf an ei­ner wei­te­ren Stel­le schlie­ßen. In ei­nem se­pa­ra­ten Pro­jekt am IKV wird der­zeit zu­dem er­forscht, in­wie­weit die Schich­ten ge­eig­net sind, Post Con­su­mer Re­zy­kla­te für die Wie­der­nut­zung im Le­bens­mit­tel­be­reich si­cher zu ma­chen.

Montgomery Jaritz und Benedikt Heuer zu den Ziele, die sie mit IonKraft verfolgen:

Ja­ritz: „Ich be­schäf­ti­ge mich seit mei­ner Zeit als stu­den­ti­sche Hilfs­kraft am IKV, also seit mehr als 10 Jah­ren, mit der Plas­ma­tech­no­lo­gie. Die Vor­tei­le von Bar­rie­re­schich­ten wa­ren da­mals al­les an­de­re als weit­rei­chend be­kannt. Seit­dem habe ich for­schungs­sei­tig alle Ent­wick­lungs­stu­fen nicht nur mit­er­lebt, son­dern, z.B. im Son­der­for­schungs­be­reich TR 87, auch ak­tiv an der Wei­ter­ent­wick­lung mit­ge­ar­bei­tet. Des­halb weiß ich, dass die Tech­no­lo­gie einen ech­ten Ent­wick­lungs­sprung ge­macht hat und in­dus­tri­ell mitt­ler­wei­le äu­ßerst viel­sei­tig ein­setz­bar ist. Die Plas­ma­tech­nik hat einen Rei­fe­grad er­reicht, mit dem man ech­te Pro­blem­stel­lun­gen an­ge­hen kann. Was noch fehlt, ist der tech­no­lo­gi­sche Trans­fer un­se­rer ent­wi­ckel­ten Pro­zes­se in die Pro­duk­ti­ons­tech­nik. Mit Ion­Kraft neh­men wir es jetzt in die Hand, un­se­re Plas­ma­tech­no­lo­gie in die In­dus­trie zu über­füh­ren, um Kunst­stoff­ver­pa­ckun­gen zu er­mög­li­chen, die be­son­ders leicht, dicht wie Glas, che­misch ab­so­lut be­stän­dig und trotz­dem voll re­cy­cle­fä­hig sind. Da­mit kön­nen wir also Ver­ant­wor­tung für ein sehr kon­kre­tes Pro­blem in un­se­rer Ge­sell­schaft über­neh­men. Das mo­ti­viert mich.“

Heu­er: „Für Un­ter­neh­mens­grün­dun­gen ist das rich­ti­ge Ti­ming im­mer wich­tig, und ich bin über­zeugt, dass wir eine sehr gute Idee zum rich­ti­gen Zeit­punkt eta­blie­ren wol­len. Ge­ra­de jetzt be­kommt das Kunst­stoff­pro­blem in der Öf­fent­lich­keit viel Auf­merk­sam­keit. Un­ter­neh­men ha­ben also einen star­ken, ex­ter­nen An­trieb, nach re­cy­cel­ba­ren Al­ter­na­ti­ven zu su­chen. Da­bei ist der Schutz des Füll­guts durch eine Bar­rie­re im­mer eine Her­aus­for­de­rung. Und hier kom­men wir mit un­se­rer Be­schich­tungs­tech­no­lo­gie ins Spiel. Un­se­re Kern­kom­pe­tenz ist die Ent­wick­lung und Pro­duk­ti­on des Re­ak­tors, der Kunst­stoff­ver­pa­ckun­gen für die che­mi­sche In­dus­trie be­schich­tet und mit Bar­rie­re­funk­tio­nen aus­stat­tet. Die fer­ti­gen Re­ak­to­ren möch­ten wir am Ende, in Ko­ope­ra­ti­on mit ei­nem noch zu fin­den­den stra­te­gi­schen Part­ner, ver­trei­ben. Der Part­ner soll­te dann ins­be­son­de­re für die Pro­duk­ti­on und Au­to­ma­ti­sie­rungs­tech­nik ver­ant­wort­lich sein. Dies sind Aspek­te, die wir nicht zu un­se­ren Kern­kom­pe­ten­zen zäh­len und auf die wir uns bei Ion­Kraft auch nicht zu­sätz­lich kon­zen­trie­ren wer­den. Zum Ge­schäfts­mo­dell ge­hört aber auch, dass wir un­ser Know-how dem Kun­den zur Ver­fü­gung stel­len. Beim End­kun­den wer­den wir uns zum Bei­spiel um den Ser­vice küm­mern, der zu der Pro­duk­ti­ons­tech­nik ge­hört. Dazu zählt un­ter an­de­rem die Pro­zess­ein­rich­tung, denn un­ter­schied­li­che Ver­pa­ckungs­geo­me­tri­en er­for­dern zwin­gend eine Pro­zessan­pas­sung. Die­se Dienst­leis­tung se­hen wir als Teil un­se­res Ge­schäfts­mo­dells.“

Ja­ritz: „Un­ser spe­zi­el­ler Re­ak­tor kann zu­dem Be­häl­ter so­wohl von in­nen als auch von au­ßen be­schich­ten. So­mit kann un­se­re Plas­ma­be­schich­tung z.B. als Ge­ruchs­bar­rie­re die­nen, die den schlech­ten Ge­ruch des Re­zy­klats so­zu­sa­gen ein­schließt. Wenn durch Plas­ma­be­schich­tung eine Ge­ruchs­bar­rie­re her­bei­ge­führt wird, lässt sich prin­zi­pi­ell der Ein­satz­be­reich von Re­zy­kla­ten er­wei­tern und der Kunst­stoff­kreis­lauf an ei­ner wei­te­ren Stel­le schlie­ßen. In ei­nem se­pa­ra­ten Pro­jekt am IKV wird in die­ser Hin­sicht er­forscht, in­wie­weit sich un­se­re Schich­ten dazu eig­nen, Post Con­su­mer Re­zy­klat für die Wie­der­nut­zung im Le­bens­mit­tel­be­reich si­cher zu ma­chen. Da­mit er­öff­nen wir der Ver­wen­dung von Re­zy­kla­ten völ­lig neue Op­tio­nen. Das mög­li­che An­wen­dungs­spek­trum ist also ex­trem groß.“

(st)

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