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Günstiger kleben
Verkleben mit Heißleimen IAngesichts ständig steigender Energie- und Rohstoffpreise ist es unerlässlich,
bei Hotmelt-Verklebungssystemen die ~ostenentwicklung genau im Auge zu behalten. Welche Einsparmöglichkeiten
bestehen überhaupt beim Verkleben mit Heißleimen? Grundsätzlich gibt es vier effiziente
Ansätze: Klebstoffmengen zu minimieren, Nebenkosten zu vermindern und den Einsatz geschäumter
Hotmelts sowie "Low-Melt"-Klebstoffe zu forcieren.
Allein hinsichtlich der Strompreisentwicklung
wird für die nächsten
zwei Jahre ein nahezu
25-prozentiger Anstieg vorhergesagt.
Im selben Zeitraum dürften ebenfalls
die Klebstoffe erheblich teurer werden.
Neben der Knappheit bestimmter
Grundstoffe und der Umstellung von
Erdöl- auf Gascrdcker mit dem Nebeneffekt
einer Mengenreduzierung ist eine
Steigerung der Preise wegen des
zwischen Klebstoffherstellern und Photovoltaik-Produzenten
bestehenden
Wettbewerbs um EVA zu erwarten. Gemäß
einer N ordson -Prognose könnten
die Kilogrammpreise von Simple-EVA
bis 2013 auf über 3 Euro und diejenigen
für Standard-EVA auf 4,- Euro und
von PAO sogar auf 4,50 Euro anziehen.
Zudem machen Engpässe bei synthetischen
Harzen die Umstellung auf teure
Naturharze erforderlich.
Für den Anwender ist also eine wichtige
Frage, welche Einsparmöglichkeiten
beim Verkleben mit Heißleimen
bestehen. Grundsätzlich gibt es vier effiziente
Ansätze: Klebstoffmengen zu
minimieren, Nebenkosten zu vermindern
und den Einsatz geschäumter Hotmelts
sowie "Low-Melt"-Klebstoffe zu
forcieren.
Minimierung der Klebstoffmenge
Zur Reduzierung der Klebstoffmengel?;
gibt es ein - eigentlich altbekanntes ­
Konzept, das in den vergangenen Jahren
auch durch die immer schneller
gewordene Maschinentechnik etwas
auf dem Fokus geraten ist; nämlich den
Ersatz einer durchgehenden Klebstoff­
Raupe durch einen unterbrochenen
Klebstoffauftrag. Diese Stitching genannte
Methode hat den p'0sitiven Nebeneffekt,
dass die Verklebung häufig
stabiler wird.
Als wichtige Anforderung an die
Verklebung erhöht sich der Schälwiderstand,
der sich als Quotient der notwendigen
Trennkraft und der Auftragsfläche
errechnet, bei einem intermittierenden
Raupenauftrag deutlich und
steigt immer wieder auf das Maximum.
Durch dieses Verfahren können bis zu
50 -prozentige Klebstoffeinsparungen
realisiert werden.
Bezüglich der technischen Umsetzung
stellt der maschinelle Fortschritt
innerhalb der letzten Dekade erhöhte
Ansprüche an die Auftragsmodule. War
es 2001 noch möglich, mit Hilfe eines
pneumatischen Applikators mit Zykluszeiten
von 20 mS Klebstoff als Punkt
oder kurzen Strich aufzutragen, so ist
Auch beim Verkleben
von Verpackungen
bringt das Stitching­
Verfahren erhebliche
Vorteile.
bei den heutigen hohen linearen Bahngeschwindigkeiten
eine erheblich kürzere
Schaltzeit notwendig. Sollten ältere
Aggregate im Einsatz sein, scheitert
die Möglichkeit der Klebstoffeinsparung
an der Schaltgeschwindigkeit und/oder
Lebensdauer. Warum diese Parameter
sowie die Wiederholgenauigkeit eine
wichtige Rolle spielen, verdeutlicht folgendes
Praxisbeispiel:
Eine Klebstoffraupe von 300 mm
Länge soll bei Verwendung eines Klebstoffs
mit einer Viskosität von -2.000
mPas in kleinstmögliche Punkte zerlegt
werden. Es ist eine Materialreduzierung
Der Ersatz einer
durchgehenden Raupe
durch einen unterbrochenen
Klebstoffauftrag
spart
Kosten und erhöht
sogar die Stabilität.
(Fotos: Nordson)
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von 40 Prozent bei nahezu geschlossener
Verpressung in Längsrichtung angestrebt.
Für einen Punktauftrag sind in
diesem Fall 26 Schaltungen per Produkt
erforderlich.
Bisherige Applikatoren können diese
Verklebungsvariante nur bei Bahngeschwindigkeiten
von ca. 15 m/min gewährleisten.
Zudem müssen sie häufig
nachjustiert und bei rund 1,3 Mio. Endprodukten
ausgetauscht werden. Der
neue, seit einem Jahr verfügbare pneumatische
Applikator MiniBlue II von
Nordson hingegen liefert deutlich bessere
Ergebnisse. Durch seine lange Lebensdauer
von mehr als 100 Mio. Zyklen
sind mehr als 4 Mio. Produkte bei
Geschwindigkeiten von bis zu 90 m/
min möglich. Elektrisch aktivierte Module
erreichen sogar mehr als 300 Mio.
Schaltungen.
Hinsichtlich Schaltzeit und Klebstoffviskosität
des Auftragsmoduls gibt es
allerdings Grenzen. Für 3-mm-Tropfen
mit 4 mm Abstand beispielsweise sind
90 m/min bei dem schnellsten pneumatischen
Applikator bzw. 120 m/min bei
elektrischen Modulen das derzeitige
Maximum. Bei 3-mm-Tropfen mit 8
mm Abstand betragen die entsprechenden
Höchstwerte 120 bzw. 180 m/min.
Klebstoffmengen minimieren, Nebenkosten vermindern,
geschäumte Hotmelts einsetzen sowie
"Low-Melts" verwenden, bieten Einsparpotential.
Bezüglich der Viskositäten erlaubt ein
pneumatisches Modul 800 bis 5.000
mPas, ein elektrisches 500 bis 1. 500
mPas.
Reduzierung von Nebenkosten
Die Senkung von Nebenkosten ist ein
weiterer wichtiger Aspekt. Für den Betrieb
eines Klebstoffauftragssystem.?
maßgebliche Aufwendungen sind in
der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit: Stillstandkosten,
Klebstoffkosten, Bedienungskosten,
Wartungskosten, Ersatzteilkosten
und Energiekosten. Nach
gründlicher. individueller Analyse ergeben
sich in der Praxis diverse Einsparmöglichkeiten.
Diskussionswürdig ist zum Beispiel,
ob und wie oft der Klebstoff manuell
nachgefüllt wird. Maschinenführer haben
im Normalfall andere Prioritäten
als sich um die "Klebemaschine" zu
kümmern. Es kann vorkommen, dass
Ronald Bürger, Manager Marketing Communications
& Training Europe der Nordson
Deutschland GmbH: "Angesichts ständig
steigender Energie- und Rohstoffpreise ist es
unerlässlich, bei Hotmelt-Verklebungssystemen
die Kostenentwicklung genau im Auge
zu behalten."(Foto: DVI)
die Geräte ständig überfüllt werden, um
eine Unterfüllung zu vermeiden.
Eine automatische Befüllung hinge­
gen sorgt für ein immer sauberes Gerät,
vermeidet Stillstand und erhöht die Si­
cherheit in mehrfacher Hinsicht. So
wird nicht nur die
Verb?-enn ungsge­
fahr weitgehend
ausgeschlossen,
sondern auch die
Prozesssicherheit
nimmt zu, da weniger
Verkrackung
stattfindet. Es gibt keinen "Cold Shock"
mehr durch Leerfahren und anschließendes
Auffüllen. Außerdem kann der
Hotmelt-Tank platzsparend an jeder beliebigen
Stelle positioniert werden. Die
durchschnittliche Amortisationszeit für
ein automatisches Befüllungssystem
liegt bei unter einem Jahr.
Zudem gilt es, die Instandhaltungskosten
zu minimieren. Ein Hotmelt­
System kann lange Zeit mit geringstem
Wartungsaufwand betrieben werden,
sofern der Klebstoff immer sauber und
gleichmäßig nachgeschmolzen wird
und eine Filterung an mindestens drei
Stellen - vor der Pumpe, vor dem
Schlauch und vor der Düse - stattfindet.
Darüber sollten die eingesetzten
Komponenten generell eine lange Lebensdauer
haben, so dass keine Nachjustierung
aufgrund von Alterungsprozessen
notwendig ist. Zur Reduzierung
der Unterhaltskosten ist die Auswahl
des richtigen Auftragskopfes besonders
wichtig. Während sich ein Kugelsitzmodul
für die meisten Verpackungsklebstoffe
eignet, ist ein Nadelsitzmodul
ideal bei Schmelzklebern einsetzbar, die
zur Rückstandsbildung neigen.
Einsatz geschäumter Heißleime
Das dritte große Einsparpotenzial birgt
der Klebstoff an sich. Überall dort, wo
Hotmelt in großer Menge quasi kontinuierlich
verarbeitet wird, bietet es sich
an, das Material durch Aufschäumen
mit einem Gas oder Luft zu "strecken".
Teurer Heißleim wird hierbei durch
preiswertes Gas ersetzt; mit dem Effekt,
dass groß dimensionierte Klebstoffraupen
bei gleich bleibendem Volumen
weniger Hotmelt enthalten.
Die Filterindustrie ist bereits vor vielen
Jahren diesen Weg gegangen. In
zahlreichen Fertigungsbetrieben wird
die typische Stabilisierungsraupe auf
plissierten Filtern "aufgeschäumt" . Auf
diese Weise werden Materialeinsparungen
zwischen 30 und 50 Prozent erzielt.
Unter welchen Bedingungen ist die
Schaumtechnologie sinnvoll? Neben einem
großen Mengenaufkommen sicherlich
dann, wenn es auf hohe Klebstoff-Schichtstärken
bzw. Raupendurchmesser
ankommt und wenn eine Verstärkung
der Oberflächenbenetzung
erwünscht ist. Das Verfahren bietet sich
ebenfalls an, wenn Adhäsion die Hauptanforderung
ist und nur eine geringe ­
kohäsionsfordernde - Scherbelastungsfestigkeit
benötigt wird. Darüber hinaus
ist ein Aufschäumen praktikabel, falls
eine erhöhte Flexibilität der Klebstoffschicht
verlangt ist.
Verwendung von "Low-Melts"
Der Einsatz von "Low-Melt"-Klebstoffen
zahlt sich dergestalt aus, als dass der
Heißleim mit einer erheblich geringeren
Energiemenge aufgeschmolzen
werden kann. Hierbei ist jedoch immer
zu berücksichtigen, ob die Temperaturstandfestigkeit
für das Endprodukt noch
ausreichend ist. Dies muss im Einzelfall
getestet werden, um sicherzustellen,
dass der Klebstoff seine Aufgabe noch
zufriedenstellend erfüllt. _
Zusammenfassung eines Vortrags von Ronald Bürger,
Manager Marketing Communications & Training
Europe der Nordson Deutschland GmbH; gehalten
am 2. Dezember 2011 auf dem DVI-Symposium in
Dresden.
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