PET-Flasche

mini|hochkant|PET-Einweg-Flasche

PET-Flaschen sind Behälter aus Polyethylenterephthalat, die mittels eines thermischen Blasverfahrens aus einem gespritzten PET-Rohling hergestellt werden. Seit Ende der 1980er Jahre werden sie unter anderem als Verpackungsmittel mit Schraubverschluss (meist aus Polypropylen oder Polyethylen) in der Getränkeindustrie eingesetzt. In Ländern mit einem Mehrwegpfandsystem für Plastikflaschen wie dem Mehrwegpfandsystem in Deutschland gibt es neben Einweg- auch Mehrweg-PET-Flaschen, die deutlich dickwandiger und stabiler als Einwegflaschen sind und daher erst nach etwa 15 bis 25 Rückläufen ersetzt werden müssen.

Auch andere Lebensmittel, Reinigungsmittel, Flüssigkeiten für den Automobilbereich, Kosmetika und Arzneimittel werden teils in PET-Flaschen abgefüllt. Deren Aufkommen ist aber im Vergleich zu den auf den Markt gebrachten PET-Getränkeflaschen gering, so dass mit dem Begriff „PET-Flasche“ meist die PET-Getränkeflasche assoziiert wird.

Geschichte hochkant|mini|1987: Berthold Beitz (Krupp GmbH), Günter Mittag und Ewald Moldt (DDR) mit PET-Flaschen auf der Hannover Messe

Die Entwicklung der PET-Flasche geht auf die späten 1960er Jahre zurück. Der Forscher Nathaniel Wyeth entwickelte bei DuPont in den USA das seit den 1930er Jahren bekannte PET weiter und ermöglichte dessen Einsatz als formbares Material. Daneben begannen Maschinenhersteller wie der amerikanische Hersteller Cincinnati Milacron und die deutschen Maschinenbauer Bekum Maschinenfabriken, Berlin sowie Heidenreich & Harbeck (später Gildemeister AG) in Hamburg mit der Konstruktion von Hochleistungs-Streckblasmaschinen zur Herstellung von Kunststoffflaschen.O. Brandau: Stretch Blow Moulding, A Hands-on-Guide. Heidelberg 2003, ISBN 3-9807497-2-X.

Mit der Einführung einer 2-Liter-Flasche im Jahr 1978 in den USA durch Coca-Cola startete die PET-Flasche ihre Karriere weltweit. Diese PET-Flasche war mit einer separat gefertigten Bodenschale ausgestattet, so dass die Standfestigkeit der Flasche bei einem Innendruck von 5 bar trotz der damals noch unstrukturierten Bodenform gesichert war. In Deutschland wurden PET-Flaschen um 1987 zuerst von der Coca-Cola GmbH in Form einer 1,5-Liter-Einwegflasche als so genannte „Einsfünfer“ eingeführt.Coca-Cola-Dosen.de: Alter Aufkleber zur Markteinführung der „Einsfünfer“ (mit Fanta-Design von 1987). 1990 folgte dann die laut Eigenwerbung „unkaputtbare“ 1,5-Liter-PET-Mehrwegflasche.Nina Janich: Werbesprache. Ein Arbeitsbuch. 2. Auflage. Narr, Tübingen 2001, S. 106. ISBN 3-8233-4974-0

Anfang der 1990er Jahre war die Technologie, einteilige Flaschen aus PET herzustellen, ausgereift und auf dem Markt verfügbar. Diese Tatsache und die Vorgaben für die verkürzte Mindesthaltbarkeit von Getränken hatten die Verbreitung der PET-Flasche auf den Märkten zur Folge. Technische Weiterentwicklungen ermöglichten sowohl Qualitätsverbesserungen (z. B. Beschichtungsverfahren zur Verringerung der Diffusion oder Verfahren zur Heißabfüllung von Saftprodukten) als auch eine höhere Produktivität sowie Energieeinsparungen bei der Herstellung und damit einen wirtschaftlicheren Einsatz des Werkstoffs PET. Zudem konnte die eingesetzte Materialmenge je nach Volumen und Verwendungszweck (Einweg-, Mehrwegflasche, Heißabfüllung) erheblich reduziert werden. So verringerte sich das Gewicht einer 1,5-Liter-PET-Einwegflasche von ursprünglich ca. 50 bis 80 g auf das heute gängige Gewicht von rund 20 bis 35 g. Die großen Spannbreiten resultieren daraus, dass kohlensäurehaltige Getränke ein anderes Flaschendesign mit höheren Wandstärken und stabileren Gewinden erfordern als „stille“ Getränke. Die seit Anfang der 1990er Jahre eingesetzten PET-Mehrwegflaschen sind aus Gründen der Stabilität wesentlich dickwandiger und schwerer. Eine in Deutschland eingesetzte 1,5-l-Coca-Cola-Mehrwegflasche wiegt heutzutage beispielsweise ca. 112 g.

Seit ihrer Einführung ist der Anteil der PET-Flaschen am Verpackungsmix für Getränke stetig gestiegen. Der Anteil der Plastikverpackungen für nicht-alkoholische Getränke, das sind vor allem PET-Flaschen, lag 2024 weltweit bei 55 % der Verpackungseinheiten. 2025 wurden weltweit über 70 % des abgefüllten Wassers, 55 % der Erfrischungsgetränke und 35 % der Säfte in PET-Flaschen abgefüllt. In Deutschland sind PET-Flaschen in Größen von 0,3 bis 5,0 Liter als Einweg- und Mehrwegflaschen im Umlauf und haben für die Abfüllung von Mineralwasser und kohlensäurehaltigen Softdrinks mittlerweile eine deutlich höhere Verbreitung als die traditionelle Glasflasche. Inzwischen werden auch andere Getränke wie Säfte, Nektare, Bier und in geringem Umfang auch Wein in PET-Flaschen abgefüllt.

Herstellung mini|hochkant|PET-Flasche und Rohling mini|hochkant|Spritzblasverfahren

mini|hochkant|PET-Rohlinge vor dem Aufblasen

Ausgangsmaterial für die Herstellung von PET-Flaschen ist Polyethylenterephthalat in Granulatform. Seit 2025 müssen Einweg-PET-Flaschen in der EU gemäß Richtlinie (EU) 2019/904 (Einwegkunststoff-Richtlinie) mindestens 25 Prozent recyceltes Material (rPET) enthalten. In Deutschland lag der durchschnittliche Rezyklatanteil in der Produktion von PET-Getränkeflaschen 2023 bei 52 %.

Der Herstellungsprozess basiert auf dem thermoplastischen Charakter, d. h. der Thermoformbarkeit des Kunststoffs PET. Die Flaschen werden in zwei Prozessschritten produziert: Herstellung von PET-Rohlingen (Preforms) im Spritzgießverfahren Herstellung der PET-Flaschen aus den PET-Rohlingen im Streckblasverfahren Beide Herstellungsschritte können direkt im kunststoffverarbeitenden Betrieb im Einstufen-Verfahren (Spritzblasverfahren – Injection Stretch Blow Moulding) realisiert werden, so dass die fertigen PET-Flaschen dann zum Getränkebetrieb geliefert werden. Dieses „Verfahren aus erster Wärme“Walter Michaeli, Einführung in die Kunststoffverarbeitung, Hanser, München, 2010, ISBN 978-3-446-42488-3, S. 112. hat den Vorteil, dass der Kunststoff zwischen den beiden Prozessschritten nicht abgekühlt und erneut erwärmt werden muss, so dass der Fertigungsprozess weniger Energie erfordert.

Der weitaus häufigere FallMichael Thielen, Klaus Hartwig, Peter Gust: Blasformen von Hohlkörpern, Hanser, München 2006, ISBN 3-446-22671-0, S. 149. ist das Zweistufen-Verfahren mit einer Trennung des Spritzgießprozesses vom Streckblasprozess (Verfahren aus zweiter Wärme). Die Rohlinge werden bei einem Kunststoffverarbeiter hergestellt und an die Getränkebetriebe geliefert, wo die PET-Flaschen in einer eigenen Streckblasmaschine hergestellt und anschließend befüllt werden. Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass die unterschiedlichen Prozesszeiten für das Spritzen von Rohlingen und für das Blasen von PET-Flaschen nicht aufeinander abgestimmt werden müssen.Michael Thielen, Klaus Hartwig, Peter Gust: Blasformen von Hohlkörpern, Hanser, München 2006, ISBN 3-446-22671-0, S. 211. Zudem ist eine höhere Flexibilität bei der Wahl von Rohlingtypen und -gewichten gegeben. Auch die geringeren Transportkosten für PET-Rohlinge zwischen dem Kunststoffverarbeiter und dem Getränkebetrieb sprechen für das Zweistufen-Verfahren.

Qualitätskontrolle Bereits die PET-Rohlinge unterliegen strengen Qualitätsvorgaben, insbesondere in Bezug auf die Gewinderundung, eine konstante Wandstärke, die Homogenität sowie die Farbe. Die Qualitätskontrolle erfolgt direkt im Anschluss an die Herstellung meist vollautomatisch, indem die Preforms auf einem Förderband vereinzelt und mittels Kamerasystemen optisch analysiert werden. Ein Algorithmus gleicht die Ist- mit den Solldaten ab und aktiviert bei Abweichungen Druckluftdüsen, die die jeweiligen Preforms aus dem Produktionsstrom blasen.

Die fertig geblasenen Flaschen werden analog dazu im laufenden Betrieb geprüft, bevor sie befüllt werden. Neben optischen Methoden, die mit sichtbarem Licht arbeiten, kommen Infrarot-Interferometer zum Einsatz, die eine sehr genaue Bestimmung der Wandstärke zeitgleich an mehreren repräsentativen Punkten der Flasche erlauben. Die ermittelten Daten dienen nicht nur zum Aussortieren fehlerhafter Flaschen, sondern können gleichzeitig zur automatischen Optimierung der Produktionsparameter im laufenden Prozess genutzt werden. Die Einführung eines Bildverarbeitungssystems erlaubt eine automatische 100-%-Inspektion für Hochgeschwindigkeitslinien mit Durchsätzen bis zu 90.000 Flaschen pro Stunde.

Neben der produktionsbegleitenden Qualitätskontrolle werden PET-Flaschen weiteren Prüfungen unterzogen, insbesondere wenn grundlegende Produktionsparameter geändert werden, zum Beispiel bei der Erprobung neuer Formwerkzeuge oder PET-Typen. Um möglichst repräsentative Ergebnisse zu erhalten, werden Stichproben aus einer Produktionscharge entnommen. Jede Flasche wird zunächst visuell auf Mängel wie Blasen, Grate, eingeschlossene Fremdkörper oder Verfärbungen geprüft. Anschließend werden charakteristische Abmessungen wie Höhe, Hals- und Gewindedurchmesser, Wandstärke und allgemeine Form der Flasche ermittelt, um sicherzustellen, dass die Flaschen den Konstruktionsstandards entsprechen und automatisch befüllt und verschlossen werden können. Zudem werden Wandstärke und Materialverteilung noch einmal genauer bestimmt, um einerseits Schwachstellen und andererseits unnötigen Materialverbrauch auszuschließen und gegebenenfalls die Produktionsparameter gezielt anzupassen. Die Gebrauchstauglichkeit wird durch weitere Tests eruiert:

Prüfung der Druckfestigkeit: Hierbei wird die Belastbarkeit gegenüber Druck von oben ermittelt, indem die PET-Flasche senkrecht in einem Belastungsprüfgerät einer nach unten gerichteten Kraft ausgesetzt wird, bis sie sich verformt. Dies simuliert den Druck, dem Flaschen beim Lagern oder während des Transports ausgesetzt sein können. Prüfung der Berstfestigkeit: Um die Widerstandsfähigkeit der Flasche gegenüber Innendruck zu bestimmen, wird mit einem hydrostatischen Druckprüfgerät oder einem Berstprüfgerät der Berstdruck ermittelt. Dazu wird die Flasche mit Wasser gefüllt und der Innendruck kontinuierlich erhöht, bis die Flasche birst oder undicht wird. Dichtheitsprüfung: Die Dichtheitsprüfung dient dazu, eventuelle Undichtigkeiten durch Poren oder Mikrorisse zu erkennen. Die Flaschen werden mit Wasser befüllt und verschlossen, bevor sie einem Vakuum ausgesetzt oder in Wasser eingetaucht werden, um zu prüfen, ob sich Luftblasen bilden. Andere Systeme nutzen Luftdruck und Sensoren, um Druckabfälle im Laufe der Zeit zu erkennen. Falltest: Mit dem Falltest wird die Schlagfestigkeit von PET-Flaschen bei der Handhabung geprüft. Dazu wird die Flasche mit dem vorgesehenen Produkt oder mit Wasser befüllt und aus einer festgelegten Höhe aus verschiedenen Winkeln auf eine harte Oberfläche fallen gelassen. Es wird ermittelt, ab welcher Fallhöhe die Flasche beim Aufprall Risse bekommt, zerbricht oder undicht wird. Prüfung der umgebungsbedingten Spannungsrissbeständigkeit (environmental stress crack resistance – ESCR): Für bestimmte Anwendungsbereiche, insbesondere für aggressive Füllmedien, werden PET-Flaschen einem Langzeittest zur Rissbeständigkeit unter Medieneinwirkung unterzogen. Die Flaschen werden mit dem vorgesehenen Produkt oder einer Modellflüssigkeit gefüllt und über einen längeren Zeitraum hinweg auf Anzeichen von Oberflächenrissen oder Materialermüdung überwacht. Der Test dient dazu, die langfristige Haltbarkeit und chemische Beständigkeit der Flaschen für industrielle Anwendungen, Körperpflegeprodukte oder Haushaltsreiniger zu bestimmen.

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