Günstiger kleben mit Nordson.pdf
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PACKMITTEL<br />
Lebens<strong>mit</strong>tel<br />
Pharma<br />
Kosmetik<br />
Chemie<br />
Non Food<br />
<strong>Günstiger</strong> <strong>kleben</strong> <br />
Ver<strong>kleben</strong> <strong>mit</strong> Heißleimen IAngesichts ständig steigender Energie- und Rohstoffpreise ist es unerlässlich,<br />
bei Hotmelt-Verklebungssystemen die ~ostenentwicklung genau im Auge zu behalten. Welche Einsparmöglichkeiten<br />
bestehen überhaupt beim Ver<strong>kleben</strong> <strong>mit</strong> Heißleimen? Grundsätzlich gibt es vier effiziente<br />
Ansätze: Klebstoffmengen zu minimieren, Nebenkosten zu vermindern und den Einsatz geschäumter<br />
Hotmelts sowie "Low-Melt"-Klebstoffe zu forcieren.<br />
Allein hinsichtlich der Strompreisentwicklung<br />
wird für die nächsten<br />
zwei Jahre ein nahezu<br />
25-prozentiger Anstieg vorhergesagt.<br />
Im selben Zeitraum dürften ebenfalls<br />
die Klebstoffe erheblich teurer werden.<br />
Neben der Knappheit bestimmter<br />
Grundstoffe und der Umstellung von<br />
Erdöl- auf Gascrdcker <strong>mit</strong> dem Nebeneffekt<br />
einer Mengenreduzierung ist eine<br />
Steigerung der Preise wegen des<br />
zwischen Klebstoffherstellern und Photovoltaik-Produzenten<br />
bestehenden<br />
Wettbewerbs um EVA zu erwarten. Gemäß<br />
einer N ordson -Prognose könnten<br />
die Kilogrammpreise von Simple-EVA<br />
bis 2013 auf über 3 Euro und diejenigen<br />
für Standard-EVA auf 4,- Euro und<br />
von PAO sogar auf 4,50 Euro anziehen.<br />
Zudem machen Engpässe bei synthetischen<br />
Harzen die Umstellung auf teure<br />
Naturharze erforderlich.<br />
Für den Anwender ist also eine wichtige<br />
Frage, welche Einsparmöglichkeiten<br />
beim Ver<strong>kleben</strong> <strong>mit</strong> Heißleimen<br />
bestehen. Grundsätzlich gibt es vier effiziente<br />
Ansätze: Klebstoffmengen zu<br />
minimieren, Nebenkosten zu vermindern<br />
und den Einsatz geschäumter Hotmelts<br />
sowie "Low-Melt"-Klebstoffe zu<br />
forcieren.<br />
Minimierung der Klebstoffmenge<br />
Zur Reduzierung der Klebstoffmengel?;<br />
gibt es ein - eigentlich altbekanntes <br />
Konzept, das in den vergangenen Jahren<br />
auch durch die immer schneller<br />
gewordene Maschinentechnik etwas<br />
auf dem Fokus geraten ist; nämlich den<br />
Ersatz einer durchgehenden Klebstoff<br />
Raupe durch einen unterbrochenen<br />
Klebstoffauftrag. Diese Stitching genannte<br />
Methode hat den p'0sitiven Nebeneffekt,<br />
dass die Verklebung häufig<br />
stabiler wird.<br />
Als wichtige Anforderung an die<br />
Verklebung erhöht sich der Schälwiderstand,<br />
der sich als Quotient der notwendigen<br />
Trennkraft und der Auftragsfläche<br />
errechnet, bei einem inter<strong>mit</strong>tierenden<br />
Raupenauftrag deutlich und<br />
steigt immer wieder auf das Maximum.<br />
Durch dieses Verfahren können bis zu<br />
50 -prozentige Klebstoffeinsparungen<br />
realisiert werden.<br />
Bezüglich der technischen Umsetzung<br />
stellt der maschinelle Fortschritt<br />
innerhalb der letzten Dekade erhöhte<br />
Ansprüche an die Auftragsmodule. War<br />
es 2001 noch möglich, <strong>mit</strong> Hilfe eines<br />
pneumatischen Applikators <strong>mit</strong> Zykluszeiten<br />
von 20 mS Klebstoff als Punkt<br />
oder kurzen Strich aufzutragen, so ist<br />
Auch beim Ver<strong>kleben</strong><br />
von Verpackungen<br />
bringt das Stitching<br />
Verfahren erhebliche<br />
Vorteile.<br />
bei den heutigen hohen linearen Bahngeschwindigkeiten<br />
eine erheblich kürzere<br />
Schaltzeit notwendig. Sollten ältere<br />
Aggregate im Einsatz sein, scheitert<br />
die Möglichkeit der Klebstoffeinsparung<br />
an der Schaltgeschwindigkeit und/oder<br />
Lebensdauer. Warum diese Parameter<br />
sowie die Wiederholgenauigkeit eine<br />
wichtige Rolle spielen, verdeutlicht folgendes<br />
Praxisbeispiel:<br />
Eine Klebstoffraupe von 300 mm<br />
Länge soll bei Verwendung eines Klebstoffs<br />
<strong>mit</strong> einer Viskosität von -2.000<br />
mPas in kleinstmögliche Punkte zerlegt<br />
werden. Es ist eine Materialreduzierung<br />
Der Ersatz einer<br />
durchgehenden Raupe<br />
durch einen unterbrochenen<br />
Klebstoffauftrag<br />
spart<br />
Kosten und erhöht<br />
sogar die Stabilität.<br />
(Fotos: <strong>Nordson</strong>)<br />
68 Ineue verpackung' 03 2012
PACKMITTEL <br />
von 40 Prozent bei nahezu geschlossener<br />
Verpressung in Längsrichtung angestrebt.<br />
Für einen Punktauftrag sind in<br />
diesem Fall 26 Schaltungen per Produkt<br />
erforderlich.<br />
Bisherige Applikatoren können diese<br />
Verklebungsvariante nur bei Bahngeschwindigkeiten<br />
von ca. 15 m/min gewährleisten.<br />
Zudem müssen sie häufig<br />
nachjustiert und bei rund 1,3 Mio. Endprodukten<br />
ausgetauscht werden. Der<br />
neue, seit einem Jahr verfügbare pneumatische<br />
Applikator MiniBlue II von<br />
<strong>Nordson</strong> hingegen liefert deutlich bessere<br />
Ergebnisse. Durch seine lange Lebensdauer<br />
von mehr als 100 Mio. Zyklen<br />
sind mehr als 4 Mio. Produkte bei<br />
Geschwindigkeiten von bis zu 90 m/<br />
min möglich. Elektrisch aktivierte Module<br />
erreichen sogar mehr als 300 Mio.<br />
Schaltungen.<br />
Hinsichtlich Schaltzeit und Klebstoffviskosität<br />
des Auftragsmoduls gibt es<br />
allerdings Grenzen. Für 3-mm-Tropfen<br />
<strong>mit</strong> 4 mm Abstand beispielsweise sind<br />
90 m/min bei dem schnellsten pneumatischen<br />
Applikator bzw. 120 m/min bei<br />
elektrischen Modulen das derzeitige<br />
Maximum. Bei 3-mm-Tropfen <strong>mit</strong> 8<br />
mm Abstand betragen die entsprechenden<br />
Höchstwerte 120 bzw. 180 m/min.<br />
Klebstoffmengen minimieren, Nebenkosten vermindern,<br />
geschäumte Hotmelts einsetzen sowie<br />
"Low-Melts" verwenden, bieten Einsparpotential.<br />
Bezüglich der Viskositäten erlaubt ein<br />
pneumatisches Modul 800 bis 5.000<br />
mPas, ein elektrisches 500 bis 1. 500<br />
mPas.<br />
Reduzierung von Nebenkosten<br />
Die Senkung von Nebenkosten ist ein<br />
weiterer wichtiger Aspekt. Für den Betrieb<br />
eines Klebstoffauftragssystem.?<br />
maßgebliche Aufwendungen sind in<br />
der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit: Stillstandkosten,<br />
Klebstoffkosten, Bedienungskosten,<br />
Wartungskosten, Ersatzteilkosten<br />
und Energiekosten. Nach<br />
gründlicher. individueller Analyse ergeben<br />
sich in der Praxis diverse Einsparmöglichkeiten.<br />
Diskussionswürdig ist zum Beispiel,<br />
ob und wie oft der Klebstoff manuell<br />
nachgefüllt wird. Maschinenführer haben<br />
im Normalfall andere Prioritäten<br />
als sich um die "Klebemaschine" zu<br />
kümmern. Es kann vorkommen, dass<br />
Ronald Bürger, Manager Marketing Communications<br />
& Training Europe der <strong>Nordson</strong><br />
Deutschland GmbH: "Angesichts ständig<br />
steigender Energie- und Rohstoffpreise ist es<br />
unerlässlich, bei Hotmelt-Verklebungssystemen<br />
die Kostenentwicklung genau im Auge<br />
zu behalten."(Foto: DVI)<br />
die Geräte ständig überfüllt werden, um<br />
eine Unterfüllung zu vermeiden.<br />
Eine automatische Befüllung hinge<br />
gen sorgt für ein immer sauberes Gerät, <br />
vermeidet Stillstand und erhöht die Si<br />
cherheit in mehrfacher Hinsicht. So <br />
wird nicht nur die <br />
Verb?-enn ungsge<br />
fahr weitgehend<br />
ausgeschlossen,<br />
sondern auch die<br />
Prozesssicherheit<br />
nimmt zu, da weniger<br />
Verkrackung<br />
stattfindet. Es gibt keinen "Cold Shock"<br />
mehr durch Leerfahren und anschließendes<br />
Auffüllen. Außerdem kann der<br />
Hotmelt-Tank platzsparend an jeder beliebigen<br />
Stelle positioniert werden. Die<br />
durchschnittliche Amortisationszeit für<br />
ein automatisches Befüllungssystem<br />
liegt bei unter einem Jahr.<br />
Zudem gilt es, die Instandhaltungskosten<br />
zu minimieren. Ein Hotmelt<br />
System kann lange Zeit <strong>mit</strong> geringstem<br />
Wartungsaufwand betrieben werden,<br />
sofern der Klebstoff immer sauber und<br />
gleichmäßig nachgeschmolzen wird<br />
und eine Filterung an mindestens drei<br />
Stellen - vor der Pumpe, vor dem<br />
Schlauch und vor der Düse - stattfindet.<br />
Darüber sollten die eingesetzten<br />
Komponenten generell eine lange Lebensdauer<br />
haben, so dass keine Nachjustierung<br />
aufgrund von Alterungsprozessen<br />
notwendig ist. Zur Reduzierung<br />
der Unterhaltskosten ist die Auswahl<br />
des richtigen Auftragskopfes besonders<br />
wichtig. Während sich ein Kugelsitzmodul<br />
für die meisten Verpackungsklebstoffe<br />
eignet, ist ein Nadelsitzmodul<br />
ideal bei Schmelzklebern einsetzbar, die<br />
zur Rückstandsbildung neigen.<br />
Einsatz geschäumter Heißleime<br />
Das dritte große Einsparpotenzial birgt<br />
der Klebstoff an sich. Überall dort, wo<br />
Hotmelt in großer Menge quasi kontinuierlich<br />
verarbeitet wird, bietet es sich<br />
an, das Material durch Aufschäumen<br />
<strong>mit</strong> einem Gas oder Luft zu "strecken".<br />
Teurer Heißleim wird hierbei durch<br />
preiswertes Gas ersetzt; <strong>mit</strong> dem Effekt,<br />
dass groß dimensionierte Klebstoffraupen<br />
bei gleich bleibendem Volumen<br />
weniger Hotmelt enthalten.<br />
Die Filterindustrie ist bereits vor vielen<br />
Jahren diesen Weg gegangen. In<br />
zahlreichen Fertigungsbetrieben wird<br />
die typische Stabilisierungsraupe auf<br />
plissierten Filtern "aufgeschäumt" . Auf<br />
diese Weise werden Materialeinsparungen<br />
zwischen 30 und 50 Prozent erzielt.<br />
Unter welchen Bedingungen ist die<br />
Schaumtechnologie sinnvoll? Neben einem<br />
großen Mengenaufkommen sicherlich<br />
dann, wenn es auf hohe Klebstoff-Schichtstärken<br />
bzw. Raupendurchmesser<br />
ankommt und wenn eine Verstärkung<br />
der Oberflächenbenetzung<br />
erwünscht ist. Das Verfahren bietet sich<br />
ebenfalls an, wenn Adhäsion die Hauptanforderung<br />
ist und nur eine geringe <br />
kohäsionsfordernde - Scherbelastungsfestigkeit<br />
benötigt wird. Darüber hinaus<br />
ist ein Aufschäumen praktikabel, falls<br />
eine erhöhte Flexibilität der Klebstoffschicht<br />
verlangt ist.<br />
Verwendung von "Low-Melts"<br />
Der Einsatz von "Low-Melt"-Klebstoffen<br />
zahlt sich dergestalt aus, als dass der<br />
Heißleim <strong>mit</strong> einer erheblich geringeren<br />
Energiemenge aufgeschmolzen<br />
werden kann. Hierbei ist jedoch immer<br />
zu berücksichtigen, ob die Temperaturstandfestigkeit<br />
für das Endprodukt noch<br />
ausreichend ist. Dies muss im Einzelfall<br />
getestet werden, um sicherzustellen,<br />
dass der Klebstoff seine Aufgabe noch<br />
zufriedenstellend erfüllt. _<br />
Zusammenfassung eines Vortrags von Ronald Bürger,<br />
Manager Marketing Communications & Training<br />
Europe der <strong>Nordson</strong> Deutschland GmbH; gehalten<br />
am 2. Dezember 2011 auf dem DVI-Symposium in<br />
Dresden.<br />
70 Ineue verpackung' 03 2012