8 minute read
VERPACKUNGEN
Bild 1: Getränke-, Saucen- und Pastenkartons lassen sich mit Ultraschall zuverlässig und wirtschaftlich versiegeln.
Ultraschalltechnologie
Advertisement
Intelligente Verpackungslösungen
Moderne Abfüllanlagen für Getränkeverpackungen arbeiten mit Kapazitäten von mehreren zehntausend Verpackungen pro Stunde. Das stellt hohe Anforderungen an die Zykluszeiten sämtlicher Prozesse, auch bei der Verpackung. Siegelverfahren, die mit Ultraschalltechnologie arbeiten, bewähren sich hier aus mehreren Gründen.
Carolin Reinbold 1 , Ellen-Christine Reiff 2
Mit Ultraschalltechnologe lassen sich Getränkekartons, Stand-up- oder Schlauchbeutel, aber auch Kaffeekapseln nicht nur schnell, sondern auch produktschonend und dicht verschliessen. Gleichzeitig ist das Verfahren kostengünstig und umweltfreundlich, da es keinen Kleber oder sonstige Zusatzstoffe braucht. Der Prozess ist genau reproduzierbar, lässt sich einfach überwachen und die Produktivität der Gesamtanlage steigt.
1 Carolin Reinbold, Sales Manager Verbindungstechnik bei Telsonic, 2 Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee, www.rbsonline.de Getränke-, Saucen- oder Pastenverpackungen (Bild 1) sollen heute nicht nur dicht und gut handhabbar, sondern auch optisch ansprechend und vor allem auch umweltverträglich sein. Die meisten Kartons bestehen deshalb inzwischen ganz oder zumindest teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen, ein Trend, der in Zukunft an Wichtigkeit gewinnen wird und uns als Verbraucher in die Pflicht nimmt. Neue Materialien, die in diesem Zusammenhang auf den Markt drängen, stellen herkömmliche Siegeltechnologien jedoch vor grosse Herausforderungen. Schweissung von Monofolien (PP, PE) ohne zusätzliche Schutzschicht (Schweisstuch) ist damit beispielsweise nicht möglich. Hier kann Ultraschallsiegeln seine Vorteile ausspielen. Die Bedruckung wird dabei geschont und das Verfahren selbst ist sehr umweltverträglich, weil es deutlich weniger Energie benötigt. Der Verzicht auf Lösungsmittel oder aufwändig aufgetragene Klebeschichten wirkt sich zudem sofort auf den Footprint der Anlage und der Verpackungsherstellung aus.
Wie Siegeln mit Ultraschall funktioniert
Beim Siegeln mit Ultraschall erzeugt ein Generator einen hochfrequenten Wechselstrom im Ultraschallbereich, der in einem elektromechanischen Wandler, dem sogenannten Konverter, in mechanische Ultraschallschwingungen umgewandelt wird. Über eine Sonotrode als Siegelwerkzeug werden die Schwingungen unter Kraftein-
wirkung in die zu verbindenden Komponenten eingeleitet. Das Verfahren erzeugt also die Siegelwärme aus dem Inneren des Verpackungsmaterials heraus. So entstehen bei geringer thermischer Belastung von Produkt und Umgebung hochfeste, bei Bedarf auch peelfähige Fügeverbindungen mit individuellen Siegelnahtgeometrien. Es gibt keine Aufwärmzeiten und die Sonotrode bleibt praktisch kalt. Wärme verändert das Füllgut nicht, was bei Lebensmitteln besonders relevant ist. Ausserdem werden die Barriere-Eigenschaften der Verpackung nicht beeinträchtigt. Die Siegelnaht ist aber nicht nur dicht, sondern reduziert durch die schmale Siegelzone auch den Bedarf an Verpackungsmaterial. Bei Salatverpackungen beispiels-
Bild 2: Sonotroden und Siegelsysteme für die unterschiedlichsten Anwendungen
Bild 3: Lineare und torsionale Ultraschallkonverter Bild 4: Generatoren Serie MAG
weise, die im Schlauchbeutelverfahren hergestellt werden, lässt sich dadurch etwa 50 % Material zwischen den Beuteln sparen. Die Ultraschallschwingung reinigt zudem den Siegelbereich von möglichen Verunreinigungen, eventuelle Produktreste werden zuverlässig aus der Naht verdrängt. Selbst das Siegeln durch Flüssigkeiten stellt keine Probleme dar. Hinzu kommt ein weiterer Vorteil: Ultraschall lässt sich auch zum Schneiden nutzen; Stanzen und Siegeln sind dadurch in einem Arbeitsgang möglich.
Die kurzen Siegelzeiten und der hohe Wirkungsgrad zeichnen die Ultraschalltechnik zudem als energieeffizientes Fügeverfahren aus, mit dessen Hilfe sich nicht nur Seiten oder Bodennähte befüllter Getränkeverpackungen dicht und zuverlässig verschliessen, sondern auch die praktischen Schnellausgiesser sicher verbinden lassen. Die hier eingesetzten Sonotroden bestehen aus einer lebensmittelkonformen, FDA-zertifizierten Titanlegierung und sind in den verschiedensten Varianten erhältlich (Bild 2). Bei Bedarf ist ein schneller Werkzeugwechsel möglich. Die Sonotroden sind wartungsarm; Wartungsintervalle können optimiert werden und die Servicekosten sinken. Auch die Konverter (Bild 3) stehen für unterschiedliche Anwendungsanforderungen in verschiedenen Frequenzen, Leistungsklassen und Hygieneanforderungen (IPKlassen) zur Verfügung. Der Ultraschallspezialist Telsonic hat zudem ein besonders kompaktes, patentiertes Siegelwerkzeug im Programm, das sich auch bei beschränktem Einbauraum gut montieren lässt. Da hier die Konverter-Funktion in die Sonotrode integriert wurde, reduziert sich der Platzbedarf etwa um die Hälfte. Die modularen Ultraschallkomponenten sind für die Integration in Produktionsanlagen ausgelegt und erfüllen alle Anforderungen, um den konzeptionellen Ansprüchen von Industrie 4.0 gerecht zu werden. Eine einfache mechanische und elektrische Einbindung in alle Anlagen der industriellen Fertigung ist garantiert, wie auch eine umfangreiche Qualitäts- und Prozessüberwachung. Die High-Speed-Ultraschallgeneratoren (Bild 4) lassen sich kosteneffizient über alle handelsüblichen Feldbussysteme ansteuern. Sie sind kompakt, Industrie 4.0 kompatibel, haben einen hohen Wirkungsgrad und bieten eine konstante Leistungsabgabe sowie Prozesskontrolle über definierbare Qualitätsfenster.
Für jede Aufgabenstellung die passende Lösung
Da keine Anwendung der anderen gleicht, bietet Telsonic zusätzlich zum longitudinalen Schweissen auch die torsionale Schweisstechnologie Soniqtwist an, z.B. wenn unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden müssen. Aufgrund seiner jahrelangen Erfahrung kann der Ultraschallspezialist so für jede Verpackungsaufgabe die richtige Lösung anbieten, z.B. im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Prozessgeschwindigkeit. Alle Systeme sind modular aufgebaut und lassen sich über digitale Schnittstellen einfach in die unterschiedlichsten Produktionslinien integrieren.
Ein Beispiel aus der Praxis
Eine zweibahnige Abfüllanlage hat aufgrund der hohen Produktionskapazität von mehreren tausend Verpackungen pro Linie und Stunde je zwei individuell arbeitende Siegelsysteme. Die Bodennaht der Getränkekartons wird im Doppelnutzen mit je einer Titansonotrode dicht verschweisst. Aufgrund der Reinigungs- und Hygieneanforderungen bestehen die Konvertergehäuse aus korrosions- und säurebeständigem Edelstahl und erfüllen die Schutzklasse IP67. Die Ultraschallgeneratoren sind in einem Steuerschrank platzsparend eingebaut. Die Ansteuerung und Überwachung des Schweissprozesses übernimmt die Maschinensteuerung.
Kontakt Telsonic AG Industriestr. 6b CH-9552 Bronschhofen +41 71 913 98-88 info@telsonic.com www.telsonic.com
Verpackungen müssen kreislauffähig werden
Rohstoffe einsparen, Verschwendung vermeiden, Wertstoffe im Kreislauf führen: Insgesamt 251 Experten aus Handel, Industrie und Recyclingwirtschaft tauschten sich bei der Fachtagung «Future Resources 2020» über die internationale Bedeutung des Verpackungsrecyclings aus.
«Wir freuen uns über die grosse Resonanz und den Willen der Beteiligten, das Recycling und die Kreislaufführung von Verpackungen gemeinsam voranzubringen», sagte Markus Müller-Drexel, Geschäftsführer der Interseroh Dienstleistungs GmbH zur Begrüssung der Teilnehmer. «Das Ziel einer klima- und ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft in Europa rückt näher, wenn die Akteure bereit sind, neue Wege zu gehen und Grenzen zu überwinden.» «Grosse Teile der Wirtschaft sehen in der Kreislaufwirtschaft eine Schlüsselstrategie zur Senkung der CO2-Emissionen und zugleich einen starken Innovationsmotor», bestätigte Sabine Nallinger, Vorstandsmitglied der CEO-Initiative Stiftung 2 Grad – Deutsche Unternehmer für Klimaschutz – in ihrem Beitrag zum Thema «Verpackungen vs. Rohstoffe – was ist in heutigen Zeiten wichtiger?». Entscheidend sei konsequentes Handeln auf europäischer Ebene. Um Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen, müsse die Regulierung gezielt vorangetrieben werden: «Wir brauchen eine Verteuerung von Primärrohstoffen und Vorgaben für den Rezyklat-Mindesteinsatz. Verpackungen müssen künftig kreislauffähige Produkte sein.» Im Anschluss warf Dr. Carl Dominik Klepper, Geschäftsführer der Arbeitsgemeinschaft Verpackung + Umwelt e. V. (AGVU), einen Blick auf Europa und die aktuellen Herausforderungen der EU-Gesetzgebung und stellte entsprechende Initiativen der AGVU vor.
Infrastruktur vorausgesetzt
Den Fokus auf die Praxis lenkte Ansgar Schonlau, geschäftsführender Gesellschafter des Verpackungsherstellers Maag GmbH. Die Kreislauffähigkeit von Verpackungen setze ein recyclingfreundliches
Bild: Alba Group Aufgrund der aktuellen Corona-Situation fand die Veranstaltung von Interseroh und dem Deutschen Verpackungsinstitut (dvi) komplett online statt.
Design sowie die entsprechende Sortier- und Verwertungsinfrastruktur voraus. Beispiel Kunststoffverpackungen: «Eine hohe Qualität bzw. Sortenreinheit im mechanischen Recycling kann nur mit Ein-StoffVerpackungen erzielt werden. Bei der Auswahl des Verpackungsmaterials sind zudem die Absatzmärkte für Rezyklate zu berücksichtigen. Hohe Nachfrage besteht vor allem nach Polypropylen (PP)-Rezyklat.» Über konkrete Erfahrungen bei der Verpackungsoptimierung berichtete auch Urban Buschmann, Leiter Verpackungsentwicklung und Nachhaltigkeit bei der Frosta AG. Der Lebensmittelhersteller hat seine Verpackungen bereits vor einigen Jahren auf PP-Mono-Material umgestellt. Allerdings kann bei allen Anstrengungen der Wirtschaft die Kreislaufführung von Verpackungen nur gelingen, wenn auch die Verbraucherinnen und Verbraucher aktiv mitwirken. Denn die Vorsortierung der Verpackungsabfälle im Haushalt ist eine wichtige Voraussetzung für ein anschliessend hochwertiges Recycling. Um hier zu informieren und zu motivieren sowie mit Irrtümern aufzuräumen, haben die dualen Systeme die Kampagne «Mülltrennung wirkt» ins Leben gerufen. «Unsere Veranstaltung hat einmal mehr gezeigt, wie wichtig das Zusammenspiel aller Akteure ist, wenn wir eine nachhaltige Circular Economy in Europa verwirklichen wollen», resümiert Winfried Batzke, Geschäftsführer des dvi. «Vor Ort oder virtuell – wir werden diese Plattform auch künftig nutzen, um die Beteiligten der Wertschöpfungskette Verpackung an einen Tisch zu bringen und gemeinsam Lösungen für die Zukunft zu entwickeln.»
Kontakt Interseroh Dienstleistungs GmbH Stollwerckstr. 9a D-51149 Köln +49 2203 9147-0 info@interseroh.com www.interseroh.com
Entwicklung integrierter Prozessabläufe für die Folien- und Pouch-Herstellung
Biobasierte Pouch-Verpackungen
Mit Förderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) arbeiten zwei Industrie- und ein Forschungspartner an der Entwicklung von recycelfähigen Standbeutelverpackungen aus biobasierten Kunststoffen und deren effizienter Herstellung.
Dr. Gabriele Peterek 1
Capri-Sonne war der Vorreiter: 1969 kam das Fruchtsaftgetränk auf den Markt und mit ihm der Standbodenbeutel, der sich als Verpackung grosser Beliebtheit erfreut. Er erlebte in den letzten Jahren zweistellige Wachstumsraten und wird mittlerweile nicht nur für Getränke, sondern die verschiedensten Produkte genutzt: von Trockenprodukten wie Nüssen über Fertigprodukte wie Suppen, Reibekäse und Sossen bis hin zu Gemüse und Früchte sowie Tiernahrung und Kosmetika reicht die Palette. Pouch-Verpackungen, wie die Standbodenbeutel in der Branche heissen, haben ein geringes Eigengewicht und zeichnen sich dadurch aus, dass sie einfach zu öffnen und wiederverschliessbar sind. In zwei Punkten gibt es allerdings Nachholbedarf: Sie sind weder werkstofflich recycelbar noch gibt es sie aus biobasierten Kunststofffolien. Hier setzt das jetzt gestartete Forschungsprojekt «Technologieentwicklung für Biobasierte Pouch-Verpackungen» an. Die Profol
1 Dr. Gabriele Peterek, Referentin Öffentlichkeitsarbeit, FNR e.V. Künftig sollen Standbodenbeutel auch aus biobasierten Kunststofffolien hergestellt werden.
Bild: SN Maschinenbau
Kunststoff GmbH als Folienhersteller, die SN Maschinenbau GmbH als Hersteller von Beutelverpackungsmaschinen und das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal als wissenschaftliche Einrichtung wollen Pouch-Verpackungen aus biobasierten Kunststoffen entwickeln. Die zu entwickelnden Folien sollen je nach Anforderungsprofil mindestens zu 80 % biobasiert sein. Angestrebt wird eine Monofolie, die ein einfaches, werkstoffliches Recycling ermöglicht. Diese Folien werden auf einer Versuchsanlage, die speziell auf Bio-Folien eingerichtet ist, weiterverarbeitet. Gerade die Siegelung der Nähte, die in einem effizienten und prozesssicheren Produktionsfenster erfolgen muss, stellt eine besondere Herausforderung an den Maschinenbau dar. Neben der wissenschaftlichen Begleitung der Folien- und Verarbeitungsentwicklung kümmert sich das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik auch um die Entwicklung eines recycling-gerechten Designs. Damit kann im Verbundvorhaben der gesamte Produktionsweg vom Werkstoff über die Verpackungsmaschine bis zu Standbodenbeutel betrachtet werden. Da der Fokus der Arbeiten auf biobasierten Lebensmittelverpackungen liegt, wirken Lebensmittelhersteller als assoziierte Partner mit.
Kontakt Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. Hofplatz 1 D-18276 Gülzow-Prüzen +49 3843 6930-0 info@fnr.de www.fnr.de n
