Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten
Bei jeder Art von Verpackung bestimmen drei maßgebliche Faktoren die Herangehensweise: Das Produkt muss hinsichtlich seiner Art und der zu erwartenden Belastungen adäquat geschützt werden. Die Verpackung muss die gewünschten Marketing-Maßnahmen unterstützen und, je nach Produkt, gleichzeitig langlebig und einfach zu recyceln sein.
Zwar sind Metalle für die Verpackungsindustrie schon seit langer Zeit nur eine Materialgruppe unter vielen. Dennoch stellen sie ihren Wert täglich unzählige Male unter Beweis – sei es, um eine Limonade mit wenig Gewicht und dennoch stabil zu verpacken oder eine Armbanduhr besonders hochwertig zu präsentieren.
Metallverpackungen: Lange Geschichte – und ebenso langer Weg
Um Güter einfacher zu transportieren und Empfindliches zu schützen wurden schon immer Verpackungen verwendet. Über einen Großteil der menschlichen Geschichte kamen dazu Naturmaterialien wie Tierhäute, große Einzelblätter sowie geflochtene Fasern zum Einsatz.
Die Ägypter waren eine der ersten Hochkulturen, die Metalle für Verpackungen nutzen. Damit gehörten Metallverpackungen zu den frühesten „technischen“ Verpackungsarten neben Behältnissen aus gebranntem Ton.
Neben den Ägyptern verwendeten zeitgleich existierende Hochkulturen des nahen Ostens und später unter anderem Griechen und Römer Verpackungen aus Metall. Die Krüge, Dosen oder Schatullen bestanden hauptsächlich aus Kupfer und Bronze und hatten vor allem zwei Vorteile:
- besonders guter Schutz von Gegenständen/Produkten beim Transport und vor anderen Belastungen
- besonders edle, kostbare Anmutung durch die Materialwahl
Da Metalle noch selten waren, hatten solche Verpackungen dementsprechend einen eigenen Status als Wertgegenstand. Doch obwohl Metallverpackungen lange Zeit genutzt wurden, blieben sie über Jahrtausende hinweg weitgehend ein Luxusgut. Die Metallfertigung war früher sehr aufwendig, entsprechend kostbar waren daraus bestehende Produkte. Metallene Verkaufsverpackungen blieben daher bis ins 19. Jahrhundert hinein eine ausgesprochene Seltenheit.
Das änderte sich erst mit der industriellen Revolution. In deren Zug wurden unterschiedlichste Metallprodukte zur Massenware – darunter nicht zuletzt Verpackungen. Metall als Grundmaterial wurde günstiger und war plötzlich in größeren Mengen verfügbar. Gleichzeitig entstanden maschinelle Fertigungsmethoden, die die Bearbeitung effizienter machte. So entstanden neue Metallverpackungen, die durch ihren günstigen Preis gleichzeitig zur Wegwerfware wurden.
Die Stärken von Metallverpackungen
Metallverpackungen stehen seit jeher in Konkurrenz zu solchen aus anderen Materialien. Bis heute können sie jedoch mit einigen distinktiven Stärken punkten:
- enorme Widerstandsfähigkeit gegenüber physischen Beanspruchungen ohne Bruch- und Splittergefahr
- beste Barriereeigenschaften gegen Licht, Gase, Feuchtigkeit und andere Beeinträchtigungen des Inhalts
- hohe Recyclingfähigkeit
- geringeres Gewicht als viele andere (Verpackungs-)Materialien
- keine Beeinträchtigung durch Sterilisationsprozesse – vornehmlich Hitze
- je nach Anwendung eine höherwertigere Anmutung als bei anderen Materialien
Unter anderem haben dunkel und kühl gelagerte Lebensmittelkonserven dank der Metallverpackung eine Haltbarkeit, die viele Jahre über das angegebene Mindesthaltbarkeitsdatum hinausgeht.
Metallverpackungen – die wichtigsten Materialien
Für die unzähligen unterschiedlichen Verpackungsarten und Einsatzzwecke werden für Verpackungen aus Metall insgesamt nur wenige verschiedene Materialien verwendet:
- Weißblech: Dieses höchstens 0,49 mm starkes Dünnblech besteht aus einer Stahllegierung. Für den Korrosionsschutz wird es wenige Nanometer dick beschichtet – meist mit Zinn, in manchen Fällen auch mit Chrom.
- Aluminium: Dieses Material wird überall dort genutzt, wo seine Korrosionsbeständigkeit und/oder das geringere Gewicht gegenüber Stahlblech von Vorteil sind.
- Edelstahl: Das Material gilt als besonders reiner und rostträger Stahl. Edelstahl kommt aufgrund seines Preises insbesondere bei Mehrwegverpackungen zum Einsatz, die für eine mehrfache Nutzung gedacht sind – insgesamt aber eher selten.
Verpackungen aus anderen Metallen existieren zwar, spielen aber bestenfalls eine Nischenrolle. Die Beschränkung auf wenige Materialien ist nicht zuletzt ein Plus für die Umwelt: Ein Großteil aller Metallverpackungen wird mittlerweile sehr effektiv recycelt.
Metallverpackungen heute
Durch die Vielseitigkeit, günstige Herstellungskosten und eine hohe Recyclingfähigkeit sind Verpackungen aus Metall heute weit verbreitet. Eine Analyse des Marktforschungsinstituts Fortune Business Insights schätzte den Markt für Metallverpackungen im Jahr 2023 auf 146,70 Milliarden US-Dollar. Erwartet wird ein Anstieg auf 194,68 Milliarden US-Dollar für das Jahr 2032 und damit eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate um 3,26 Prozent. Behälter und Dosen haben dabei den größten Marktanteil neben Fässern, Kappen und weiteren Verschlüssen.
Einer der größten Nachteile des Materials ist die Korrosion. Vor allem Stahl bietet hier wenig Schutz bei einem Kontakt zu verschiedenen Flüssigkeiten bzw. chemischen Substanzen. Weiterentwicklungen im Bereich der Beschichtungstechnologie können diesen Nachteil jedoch ausgleichen. Gleichzeitig sorgen vielfältige Verfahren bei Lackierungen und Bedruckungen für ein hochwertiges Erscheinungsbild und bieten kreative Möglichkeiten für das Marketing.
Die Beschichtungen von Metallverpackungen mit Lebensmittelkontakt müssen in der EU verschiedene Anforderungen erfüllen. Durch die vielfältigen Einsatzszenarien gibt es hier zahlreiche Varianten, was das folgende Beispiel zeigt: Bei einem dreiteiligen Aufbau erhält der Dosenkörper einen Schutzlack. Zudem sind die Nähte mit einem speziellen Nahtschutzlack versiegelt. Deckel und Boden werden mit einer Falzdichtungsmasse versehen.
Lange Zeit wurden Konservendosen aus Weißblech auf der Innenseite mit Lacken auf Epoxidharzbasis beschichtet. Das enthaltene Bisphenol A (BPA) soll heute allerdings aufgrund der östrogenen Wirkung vermieden werden und macht andere Lösungen notwendig. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV analysiert dazu neue Beschichtungen auf der Basis von Polyester.
Von allen Verpackungsmaterialien punkten Metalle mit ihrer guten Recyclingfähigkeit. Sie weisen hierzulande die höchsten Quoten auf – mit einem deutlichen Vorsprung vor Plastik oder Verbundkartons für Flüssigkeiten (siehe Grafik). Die Erzeugung neuer Stahlprodukte mit dem Einsatz von Schrott trägt zudem dazu bei, Ressourcen zu schonen. Es sind weniger Eisenerz und Kohle notwendig als bei der Stahlgewinnung ausschließlich aus Eisenerz. Gleichzeitig sinkt beim Recycling von Weißblech der Energieverbrauch um bis zu 70 Prozent.
Beispiel Konservendose – der Verpackungschampion
1810 wurden erstmals Lebensmittelkonserven statt in Glasbehältern in Blechkanistern umgesetzt – die erste Konservendose war geboren. Aluminium- und Weißblech werden zur Herstellung verwendet. Bei Letzterem bekommt das dünne Stahlblech eine korrosionsbeständige Oberfläche durch eine elektrolytische Beschichtung mit Zinn oder Chrom.
Schritt für Schritt entwickelten sich die Produktionsmethoden durch neue technische Lösungen weiter:
- Falz- und Bördeltechniken zum Verschließen der Dose anstelle des Verlötens (Gefahr von Bleivergiftung) sowie die Entwicklung luftdichter Falze zur Herstellung des zylindrischen Dosenkörpers aus einem flachen Blechstück 1888
- Verwendung höherlegierter Stähle anstelle von simplen Eisenlegierungen zum Ende des 19. Jahrhunderts
- Aufteilung in die getrennten Bauteile Boden, Körper und Deckel 1904
- Innenbeschichtung von Konservendosen für Lebensmittel mit diversen Lacken und später Kunststoffen ab zirka 1914
- Nutzung von Tiefziehverfahren, um Dosen aus nur noch zwei Bauteilen herzustellen nach 1945
- Verwendung von Aluminium ab 1958
Exkurs: Dosen öffnen
Über die ersten Jahrzehnte des Erfolgs von Konservendosen war das Öffnen eine oft abenteuerliche Angelegenheit, weil stets diverse Werkzeuge zweckentfremdet werden mussten.
Erst Ende der 1850er erfanden Briten und US-Amerikaner spezialisierte Dosenöffner. Sie waren jedoch zunächst schwierig zu benutzen, weil die Dosen noch sehr große Wandstärken aufwiesen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts, als Weiterentwicklungen bei den Produktionstechniken es ermöglichten, wurden Dosen jedoch dünner und Dosenöffner zum bevorzugten Öffnungswerkzeug.
Dabei lassen sich drei Entwicklungsrichtungen bzw. Herangehensweisen unterscheiden:
- mechanisches Durchstoßen bzw. Zerschneiden des Metalls
- das Aufhebeln der gefalzten Verbindung (wodurch keine scharfkantigen Ränder entstehen)
- integrierte Dosenöffner mit Sollbruchstellen, die über ein Schlüsselwerkzeug oder einen Zieh-Ring funktionieren; zu letzterem gehört u. a. der sogenannte „Stay-on-Verschluss“ bei Getränkedosen
Heute sind deutlich mehr als 500 unterschiedliche Konserventypen weltweit in Gebrauch. Als spezielle Form zählen dazu auch Getränkedosen. Mit ihrem Design lässt sich die Verpackung gleichzeitig als Trinkgefäß nutzen.
Ihr Marktanteil hat sich in der Vergangenheit stark verändert: 2002 wurden im deutschen Handel noch rund 7,5 Milliarden Dosen verkauft. Mit Einführung der Novellierung der Verpackungsverordnung und einer weitreichenden Pfandpflicht sank die Zahl auf 300 Millionen im Jahr 2003. Im Laufe der folgenden Jahre ist das Volumen wieder angestiegen – auf 3,2 Milliarden Dosen im Jahr 2018.
Im Vergleich zu Verpackungen aus Weißblech weisen Getränkedosen aus Aluminium allerdings eine weniger positive Umweltbilanz auf. Trotz hoher Recyclingquoten von rund 98 Prozent ist der Energieverbrauch enorm hoch. Im Vergleich zur Produktion von Mehrwegflaschen aus Glas fallen dreimal so hohe CO2-Emmisionen an.
Vom Kronkorken bis zum Joghurtbecherdeckel: Weitere wichtige Metallverpackungen
Metalle werden in vielen weiteren Bereichen für Verpackungen eingesetzt. Dies sind die häufigsten Anwendungen:
- Beschichtungen: Verwendung als oft nur wenige Mikro- oder gar Nanometer-dünne Folie oder Beschichtung, teils sogar lediglich aufgedampft
- Bauteil: Nutzung als relevantes Bauteil an einer Verpackung aus einem anderen Material (z. B. Aluminiumdeckel bei Kunststoffbechern, Bügel an einer Glasflasche, etc.)
- Weitere Vollmetallpackungen: zahlreiche Varianten von der Aluschale bis zum Ölfass
Getränkekartons – im Handel heute unter dem Markennamen Tetra Pak bekannt – enthalten ebenfalls Metall. Erfunden 1915, musste das Kartonmaterial schon von Anfang an zumindest auf der Innenseite gegen die Einwirkungen der Flüssigkeiten geschützt werden.
Zunächst wurde dafür Wachs und Lack verwendet. Weiterentwicklungen bei Beschichtungsverfahren gestatteten es jedoch, dafür heute Metalle zu nutzen, primär Aluminium. Je nach Herstellungskonzept handelt es sich dabei entweder um eine sehr dünne einlaminierte Folie oder (seltener) eine aufgedampfte Beschichtung.
Eine der frühesten Erfindungen nach Etablierung der Konservendose war der Kronkorken. Er wurde vom US-Amerikaner William Painter 1892 patentiert und entwickelte sich nicht nur in seinem Heimatland vor allem bei den Bierbrauern schnell zu einem immensen Erfolg. Der Grund: Obwohl es sich um einen Einwegverschluss handelt, war und ist er deutlich günstiger herzustellen bzw. in die Füll- und Reinigungsprozesse zu integrieren als der bis dahin verwendete Bügelverschluss.
Während der Kronkorken unter anderem in den USA von Anfang an ein Erfolg war, dauerte es in Deutschland noch bis weit in die 1950er Jahre, bevor er sich durchsetzte. Während insbesondere in Asien, Australien, Frankreich, Nordamerika und Südafrika mittlerweile hauptsächlich geschraubte (genannt „Twist-off“) Kronkorken zum Einsatz kommen, setzt der Rest der Welt mehrheitlich auf Verschlüsse, die mit Hilfe eines Werkzeugs (Flaschenöffner) aufgehebelt werden.
Da Metall sich äußerst leicht und vielfältig auswalzen und umformen lässt, entstanden im Laufe der Zeit verschiedenste andere darauf basierende Verpackungen und Elemente. Zu nennen ist hier der Abreißdeckel, wie etwa für Joghurtbecher üblich. Aluminiumschalen spielen im Bereich Convenience Food oder für portioniertes Tierfutter eine wichtige Rolle.
Bei den Industrieverpackungen sind Fässer eine vielseitige Lösung für die unterschiedlichsten Substanzen – und in den verschiedensten Größen. 2023 hatten Stahlfässer mit 59,10 Prozent den größten Marktanteil neben Fässern aus Plastik oder Fasermaterial (Quelle: fortunebusinessinsights.com). Sie punkten mit ihrer Stabilität und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien und können beim Transport und Lagerung ausreichende Sicherheit auch bei gefährlichen Substanzen bieten.
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