Fachbericht Nordson Gerolsteiner in Getränke! 4-2010.pdf

Aus der Praxis | Abfüllung & Verpackung
(Bild links) Die e.dot plus-
Leimauftragsköpfe von
Nordson ermöglichen einen
kontaktlosen Leimauftrag
bei der Rollfed-
Etikettierung über elektrisch
gesteuerte Spritzdüsen.
36 | Getränke! 04 | 2010
KONTAKTLOSER KLEBSTOFFAUFTRAG ÜBER SPRITZDÜSEN
Auftragskopf schlägt
Walze kontaktlos
Gerolsteiner reduziert mit Nordson-Auftragsköpfen Ausfallszeiten bei Rollfed-Etikettierung.
Wenige andere Mineralwassermarken aus Deutschland sind weltweit so bekannt und erfolgreich
wie Gerolsteiner. Bei unseren Nachbarn in den Benelux-Staaten ist das Wasser aus der
Eifel genauso beliebt wie auf dem US-amerikanischen Kontinent. Sogar im geschmacksverwöhnten
Japan ist Gerolsteiner nicht mehr wegzudenken: Im Land der aufgehenden Sonne
rangiert es inzwischen auf Platz 2 der meistgetrunkenen Mineralwasser mit Kohlensäure.
Auch in Deutschland verhelfen die Wasserkonsumenten dem Unternehmen aus der Eifel
immer wieder zur Marktführerschaft. Der anhaltende Erfolg ist auch der Bereitschaft von
Gerolsteiner geschuldet, der Branche häufig mit innovativen Produktideen vorauszugehen
und diese im Markt durchzusetzen. So auch im Juni 2010, als sich Gerolsteiner entschloss, einen
seiner Rollfed-Etikettierer von der klassischen Beleimung der Etiketten über Walzen auf
das von Nordson patentierten Verfahren zum kontaktlosen Klebstoffauftrag über elektronisch
gesteuerte Spritzdüsen, den so genannten e.dot plus-Leimauftragsköpfen, umzustellen.
V
on Gerolsteiner gingen schon
oft Initialzündungen für die
gesamte Mineralwasserbranche
aus: 1998 führte der Marktführer
aus der Eifel als erstes Unternehmen in
Deutschland die 1-Liter-PET-Mehrwegflasche
ein, aktuell im Juli 2010 setzte
das Unternehmen mit der Einführung
der 1-Liter-Glas-Mehrwegflasche
im 6er-Kasten für seine 3 Mineralwasservarianten
Sprudel, Medium und Naturell
einen weiteren Impuls. Der weltweite
Erfolg des vor 122 Jahren in der
Vulkaneifel gegründeten Unternehmens,
dessen Mutterkonzern unter
anderem die Bitburger Holding GmbH
ist, gibt Gerolsteiner Recht. In der
Branche gilt der Marktführer als hochmodern
und innovationsfreudig.
Eine Idee bahnt sich ihren Weg
So wundert es nicht, dass Lothar
Schmiegel, Leiter der Instandhaltung
bei Gerolsteiner, im November 2008
auf der Fachmesse BRAU Beviale in
Nürnberg nach weiteren Möglichkeiten
Ausschau hielt, um Prozesse in der
Produktion weiter zu optimieren. Dabei
stieß er auf eine Lösung der Nordson
Deutschland GmbH, die den kontakt-
losen Klebstoffauftrag bei der Rollfed-
Etikettierung über elektronisch gesteuerte
Spritzdüsen, so genannte e.dot
plus-Leimauftragsköpfe, ermöglichte.
Das von Nordson patentierte Verfahren
interessierte den Instandhaltungsleiter
für die Rundumetikettierung von
Einweg-PETs und veranlasste ihn, Anfang
2009 den Kontakt herzustellen.
Bei Klaus Neubecker, Maschinenbau-
Ingenieur und Sales Manager der deutschen
Nordson Niederlassung, fand er
ein offenes Ohr und einen kompetenten
Gesprächspartner. Das weltweit tätige
Unternehmen zählt zu den füh-

enden Spezialisten bei der Entwicklung
von Präzisionsanlagen zum Auftrag
von Kleb- und Dichtstoffen sowie
Beschichtungen für Materialien aller
Art, die bei der Herstellung von Konsum-
und Investitionsgütern zum Einsatz
kommen. Der seit 20 Jahren bei
Nordson Deutschland in Erkrath beschäftigte
Diplom-Ingenieur schlug
Gerolsteiner vor, das neue kontaktlose
e.dot plus-Leimauftrag-System direkt
bei den Anwendern unter die Lupe zu
nehmen. Diesem Vorschlag folgte Gerolsteiner
gerne, denn zu diesem Zeitpunkt
setzten bereits drei große Getränkehersteller
die Lösung erfolgreich
ein. Bei diesen Besuchen war Gerolsteiner
von der Effektivität, der Geschwindigkeit
und vor allem der Unverwüstlichkeit,
die sich auch in den hohen
Standzeiten der robusten Komponenten
zeigte, sehr angetan. Eine
große Rolle für den Instandhaltungsleiter
Lothar Schmiegel spielte auch
der deutlich reduzierte technische
und zeitliche Aufwand bei der Reinigung
und Wartung der Rollfed-Etikettierer
durch den Einsatz des kontaktlosen
Klebstoffauftragsverfahrens. Nach
einer längeren Evaluierungsphase und
weiteren Besichtigungen bei Anwendern
entschloss sich Gerolsteiner im
Juni 2010, eine eigene Rollfed-Etikettier-Anlage
von der klassischen Beleimung
der Etiketten über Walzen auf
das kontaktlose System von Nordson
umzurüsten.
Ein geschlossenes System und
eine Leim-Einbahnstraße
„Die Vorgespräche und die Zusammenarbeit
bei der Planung mit Nordson“,
so Lothar Schmiegel, „waren angenehm
und gestalteten sich unkompliziert.“
Im Juni 2010 wurde mit der
Foto: Gerolsteiner Brunnen GmbH & Co. KG
Umsetzung begonnen. Gerolsteiner
entschied sich, eine KHS-Rollfed-
Etikettier-Anlage umzurüsten, die rund
um die Uhr im Drei-Schichtbetrieb mit
einer Leistung von 24.000 Flaschen / h
arbeitete. Ziel war es, die Ausfallzeiten
durch Wartung und Reinigung der
Anlage sowie den Verschleiß der beweglichen
Teile deutlich zu reduzieren
und so den Wirkungsgrad der Anlage
zu erhöhen. „Der Hauptgrund für
die Umstellung auf unser kontaktloses
Leimauftragssystem liegt in den erheblich
höheren Standzeiten der eingesetzten
Komponenten und im stark reduzierten
Reinigungs- und Wartungsaufwand“,
begründet der bei Nordson
zuständige Sales Manager Klaus
Neubecker die Entscheidung vieler Kunden.
„Der Wirkungsgrad der Rollfed-
Etikettierer konnte dadurch bisher bei
allen unseren Installationen durchweg
im zweistelligen prozentualen
Bereich erhöht werden“, schließt hier
Neubecker.
Zu den Komponenten der Nordson-
Lösung gehören neben den e.dot plus-
Leimauftragsköpfen auch das modulare
LogiComm System für die präzise
Auftragsmustersteuerung und Qualitätsüberprüfung.
Das leicht zu installierende
Steuerungs- und Überprüfungs-
System für den Auftrag von Kalt-
und Heißleim arbeitet bei der Bedienung
anwenderfreundlich über Touchscreen.
Ergänzt wurden diese Komponenten
durch das Klebstoff-Schmelzgerät
ProBlue 4, das als kompakte und
robuste Heißleim-Tankanlage fungiert.
Das Schmelzgerät hat vier Liter Fassungsvermögen,
ist einfach im Handling
und lässt sich in jede Verpackungs-
oder Etikettier-Linie flexibel integrieren.
Die e.dot plus-Leimauftragsköpfe
werden über extra beheizte Schläuche
Aus der Praxis | Abfüllung & Verpackung
gespeist. Eine robuste Kolbenpumpen-
Mechanik stellt dabei den gleichmäßigen
Leimfluss sicher. Im Vorfeld einer
neuen Installation werden die eingesetzten
Klebstoff von Nordson auf
Systemtauglichkeit und das Anforderungsprofil
der PET-Flaschen und OPP-
Etiketten beim Anwender getestet.
Nur zertifizierte Klebstoffe werden für
das kontaktlose Leimsprühverfahren
zugelassen.
Bei Gerolsteiner ist ein auf synthetischen
Polymeren basierender Schmelzklebstoff
im Einsatz. Der Schmelzklebstoff
Euromelt 150 verbindet hohes
Haftvermögen, saubere Verarbeitung,
geringes Applikationsgewicht
und kann bei einer Temperatur von
140 – 170 °C verarbeitet werden. Dieser
Schmelzklebstoff ist für die Verklebung
von Papier- und Kunststoffetiketten
auf allen Arten von Gebinden für
die Getränkebranche geeignet.
Probleme beim
Klebstoffauftrag über Walzen
Ausfallzeiten der Rollfed-Etikettierer
durch Verunreinigungen waren durch
den Klebstoffauftrag über Walzen
auch bei Gerolsteiner an der Tagesordnung,
bestätigt Lothar Schmiegel.
Durch die starke Schleuderwirkung
der Auftragswalze setzte der polymere
Heißleim die Vakuumkanäle der Etiketten-Pads
zu und verunreinigte die Vakuumtrommel
und die Etikettier-Anlage
insgesamt sehr stark. Eingebrannte
Leimreste mussten mühsam von Hand
und mit hohem Zeitaufwand sowie unter
Einsatz spezieller Reiniger entfernt
werden. Die Ausfallzeiten summierten
sich und der Wirkungsgrad der Rollfed-
Etikettierer lag häufig nur noch bei
unter 70 %. Ein weiterer Nachteil des
Klebstoffauftrags über Walzen: Der
(Bild rechts) Gerolsteiner
Sprudeletiketten.
Getränke! 04 | 2010 | 37

Aus der Praxis | Abfüllung & Verpackung
38 | Getränke! 04 | 2010
Klebstoff wird zwischen den Walzen
und dem Leimbecken zirkulierend
umgepumpt. Dies führt zu einer zusätzlichen
Belastung des Klebstoffs,
die sich in so genannten Verkräckungen,
dem Absetzen von verklumpten
Klebstoffresten im Leimbecken und
an der Walze zeigt. Der zirkulierende
Leim trägt zudem – trotz eingesetzter
Filter – Staub, Abrisse von Etiket-
ten und weitere Fremdstoffe zurück
in das offene Heißleimreservoir und
verschmutzt den Leimkreislauf zunehmend.
Durch das permanente Umpumpen
des Heißleims und die thermische
Dauerbelastung über die Abkühl-
und Aufheizprozesse sowie den
Eintrag der hohen Luftfeuchtigkeit in
den Abfüllanlagen nimmt seine Viskosität
stetig ab. Der Klebstoff verhärtet
Rollfed-Etikettierung:
Ein Quantensprung mit neuen Problemen
Mit der Erfindung der Rollfed-Technologie
vor 40 Jahren in den USA
wurde die schnelle industrielle Rundumetikettierung
von runden und konischen
Behältern im Kalt- und Heißleimverfahren
ermöglicht. Die Etiketten
werden dabei als Rollenware
zugeführt und in der Etikettierstation
auf Länge geschnitten.
Die Verklebung von Papier- oder
Kunststoffetiketten erfolgt mittels
schmaler, vertikaler Leimstreifen,
überlappend auf dem Behälter oder
über die so genannte Pickup-Verleimung,
also dem punktuellen Leimauftrag.
Die Einführung von PET-Flaschen Anfang
1990 im deutschsprachigen
Raum stellte die heimische Getränkeindustrie
vor neue Probleme. Die
Rundum-Etikettierung wie bei Glasflaschen
mit Etiketten aus Papier und
kaseinhaltigen Klebstoffen konnte
bei den PET-Flaschen nur unzureichend
angewendet werden. Denn
die zum Teil aus Kuhmilch gewonnenen
natürlichen Kasein-Klebstoff waren
für die Verklebung von Kunst-
stoffetiketten auf PET-Flaschen ungeeignet.
Die Anfangsanhaftung,
die Klebestärke und Haltbarkeit sowie
weitere Eigenschaften der natürlichen
Klebstoffe wurden den
neuen Anforderungen und Oberflächenstrukturen
von Kunststoffflaschen
und Polypropylen-Etiketten
nicht mehr gerecht. Schon bald
wurden deshalb passende synthetische
Polymerkleber für Heiß- und
Kaltverklebungen auf PET- und Glasflaschen
sowie von Papier- und OPP-
Etiketten entwickelt. Doch die stellten
die Getränkeindustrie direkt vor die
nächste Aufgabe: Hatten die natür-
Nordson Foto: Gerolsteiner Brunnen GmbH & Co. KG
® Rollfed-Etikettiersystem bei Gerolsteiner.
lichen Kasein-Leimbindungen noch
den großen Vorteil, durch heißes Wasser
in Verbindung mit einem schwachen
Reinigungsmittel löslich zu sein,
traf dies auf die neuen synthetischen
Polymerkleber nicht mehr zu. Der
Reinigungsaufwand, der beispielsweise
durch Verkokungen und das
Verschleudern des Heißleims in den
Rollfed-Etikettier-Anlagen entstand,
stieg erheblich. Der Wirkungsgrad
der teuren Etikettier-Anlagen sank.
zunehmend und kann teilweise seine
fein abgestimmten Klebeeigenschaften
einbüßen.
Auch die mechanische Dauerbelastung
der beweglichen Teile einer Rollfed-Anlage
stellen einen nicht zu unterschätzenden
Kosten- und Zeitfaktor
dar. Die inzwischen meist austauschbaren
Etiketten-Pads auf der
Vakuumtrommel halten das Etikett
während der Beleimung durch Unterdruck
auf Position und dämpfen zugleich
den Anpressdruck der Walze an
die PET-Flasche. „Die Haltbarkeit der
anfälligen mechanischen Bauteile bei
der Walzenbeleimung im Rollfed“, so
Neubecker, „liegen beispielsweise für
Etiketten-Pads bei circa zwei Monaten.
Durch die hohe mechanische Dauerbelastungen“,
so der Maschinenbau-Ingenieur
weiter, „mussten bei einigen
unserer Kunden die Pads im ungünstigsten
Fall bis zu sieben Mal im Jahr
ausgetauscht werden. Weitere mechanische
Bauteile, wie beispielsweise die
Vakuumtrommel oder die Kugellager
der Walze, sind durch die starke Beanspruchung
ebenfalls anfällig und erhöhen
die Ausfallzeiten der Anlagen
durch die Wartung, Reinigung und den
Austausch erheblich.“
Vorteile der Nordson-Lösung
bei Gerolsteiner
Bei Gerolsteiner wurde ein KHS-Rollfed-Etikettierer
für PET-Einwegflaschen
in den Größen von 0,5 Liter über 1,0
Liter und 1,5 Liter mit einer Maximalleistung
von 24.000 Flaschen / h umgerüstet.
„Der Rollfed-Etikettierer wurde
nach dem Umbau mit Beginn der ersten
Schicht am dritten Tag unter Volllast
gefahren“, so Franz Caspers, Mitarbeiter
der Instandhaltung bei Gerolsteiner
und mitverantwortlich für das
Projekt, der gemeinsam mit Schmiegel
das Projekt von Beginn an betreute.
„Der Reinigungsaufwand bei der Leimwalze
lag alle anderthalb bis drei Stunden
bei etwa 10 Minuten. Allerdings
geschieht es häufig, dass ein Etikett in
die Walze gezogen wird und die Abrisse
den Leimtank und die Trommel verschmutzen.
In diesen Fällen muss die
Anlage abgestellt und die Reinigung
des Tanks und der Walze durchgeführt
werden“, erläutert Franz Caspers weiter.
„Dazu mussten wir den kompletten
Leimtank entleeren und Walze und
Tank mechanisch und chemisch reinigen.
Stellenweise benötigt diese Prozedur
je nach Aufwand bis zu 5 Stunden
Zeit und beschäftigt im ungünstigsten
Fall drei Mitarbeiter. Wenn es
schlecht läuft, kann das bis zu zweimal

Mal die Woche notwendig sein.
Dieser zeitliche Aufwand für die
Reinigung hat sich durch den Systemwechsel
auf e.dot plus deutlich
verringert.“ Das Einziehen
von Etiketten, wie bei der Walzenlösung
üblich, ist durch die kontaktlose
Auftragskopf-Technologie
ausgeschlossen, da es sich um
ein komplett geschlossenes Verfahren
für den Klebstoffauftrag
handelt. Werden bei einem Walzensystem
PET-Flaschen im Bereich
der Walzen zerdrückt, kann
das Füllgut in das Leimbecken gelangen
und zum Aufschäumen
des Klebstoffs führen. Dies verursacht
den Stillstand der Anlage,
da ein Leimwechsel vorgenommen
werden muss. Dieses
Risiko besteht im geschlossenen
System nicht und auch die in Abfüllanlagen
typische hohe Luftfeuchtigkeit
der Umgebungsluft
kann nicht eindringen. Ebenso
werden beispielsweise Papierstaub
von Verpackungen in der Luft und
andere Schmutzeinträge in den
Leim verhindert. Zusätzlich werden
die Leim-Emissionen, die über
das Ausdampfen des heißen Klebstoffs
bei offenen Walzensystemen
typische sind, durch Auftragsköpfe
minimiert. Eine extra Absauganlage
ist für das geschlossene Klebstoffsystem
nicht mehr notwendig.
Integrierte Saturn-Filter sorgen
zusätzlich für Sicherheit und
entfernen im Falle von Verunreinigungen
Feinverschmutzungen aus
dem Klebstoff.
Der von Nordson entwickelte
und patentierte kompakte
Elektrokopf e.dot plus sorgt
bei Gerolsteiner für den Auftrag
von präzisen Klebstoffpunkten
oder -raupen im Rollfed-
Etikettierer auch bei hohen Linien-
geschwindigkeiten. Die Elektroköpfe
ermöglichen dabei nicht nur
den punktgenauen Klebstoffauftrag,
sondern regulieren auch über
die externe LogiComm-Steue-
rungseinheit die Leimmenge. Die
Auftragsköpfe haben Einschaltraten
von nur 0,4 ms und Zyklusraten
von bis zu 1,8 ms bei einer
Lebensdauer von mindestens
200 Mio. Schaltzyklen. Die sehr
hohen Standzeiten sind möglich,
da keinerlei bewegliche Dichtungen
im Leim-Auftragsmodul vorhanden
sind. Lediglich eine statische
Spezialdichtung, die das Modul
an der Düsenspitze abdich-
tet, ist vorhanden. Die Auftragsköpfe
sind mit einer Kopfhalterung
auf einem Schlitten montiert
und können so bei Servicearbeiten
komplett aus der Anlage
gezogen werden. Austauschbare
Ventileinsätze sowie schnell auswechselbare
Düsen vereinfachen
und beschleunigen die Wartungsarbeiten
zusätzlich. Die exzellente
Wiederholgenauigkeit und die exakten
Auftragsmuster bei der Etikettenbeleimung
im Rollfed werden
über das Kugelsitz-Design der
e.dot plus-Auftragsköpfe ermöglicht,
das auch für den gleichmäßigen
Klebstoffauftrag ohne Fadenzug
sorgt. Die speziell für das
System entwickelten Heizschläuche
haben einen geringen Durchmesser
und einen externen Kopftreiber
sowie direkte Schnellsteckverbindungen
(Plug and Play)
zwischen Klebstoff-Schmelzgerät,
den Auftragsköpfen und den
Kopftreibern. Eine manuelle Hub-
Adjustierung ermöglicht eine unkomplizierte
und schnelle Neueinstellung
der Module nach der
Wartung. Das e.dot plus-System
erfordert kein Umpumpen des
Heißleims. Der Klebstoff wird aus
dem ProBlue 4 Aufschmelzgerät
über extra beheizte Schläuche
zum Auftragskopf gefördert und
nur die für die Beleimung des Etiketts
notwendige Klebstoffmenge
wird aufgetragen. Bei jedem
neuen Etikett wird so frischer
Klebstoff nachgefördert. Durch
die Leim-Einbahnstraße und das
geschlossene, nicht zirkulierende
System bleibt der Heißleim in seinen
Eigenschaften konstant. Die
Viskosität und Klebekraft bleiben
erhalten.
Abhängig von der Behältergröße
ermöglicht der kontaktlose
Klebstoffauftrag über die e.dot
plus Auftragsköpfe Liniengeschwindigkeiten
von bis zu 60.000
Behältern / h. Die speziell für die
Auftragsköpfe konzipierten feinen
Kugelsitzdüsen stellen dies auch
dann sicher, wenn die Bahngeschwindigkeiten
variieren. Durch
den berührungslosen Klebstoffauftrag
ist es ebenfalls möglich,
die Ausdehnung der PET-Flaschen
aufgrund von unterschiedlichen
CO 2 -Anreicherungen von 5 über
7 bis zu 12 g/l Mineralwasser auszugleichen.
Der präzise Klebstoffauftrag
über den e.dot plus-Auftragskopf
vermeidet zudem den
Aus der Praxis | Abfüllung & Verpackung
ungleichmäßigen Klebstoffauftrag
und das Ausquetschen des
Klebstoffs bei der Etikettenüberlappung.
Die genaue Temperaturregelung
in Verbindung mit Kolbenmechanik
und Auftragsköpfen
liefern reproduzierbare und in ihren
Eigenschaften konstante Klebstoffmengen.
Das kontaktlose Klebesystem
übergibt die Etiketten
ohne Störung auf die Behälter. Der
Klebstoff- und Energieverbrauch
wird über das umweltfreundliche
System ebenfalls reduziert. Die
Klebstoffeinsparungen liegen im
Vergleich zu herkömmlichen Walzensystemen
bei bis zu 30 %.
Kosteneinsparungen und
weniger Ausfallzeiten haben
Gerolsteiner überzeugt
„Das kontaktlose Etikettier-System
mit e.dot plus-Auftragskopf-
Technologie hat bei uns den Reinigungs-
und Wartungsaufwand
des Rollfed-Etikettierers deutlich
reduziert und die Stillstandzeiten
der Anlage damit drastisch
gesenkt“, so Caspers. „Auch das
Handling ist unkompliziert und
für jedermann leicht zu verste-
hen. Unseren Personalaufwand
konnten wir am Rollfed-Etikettierer
ebenfalls reduzieren.“ Die elektrischen
e.dot plus-Auftragsköpfe
liefern präzise Punktauftragsmuster,
wodurch der Klebstoffverbrauch
um circa 30 % gesenkt
wurde. Die Auftragsköpfe ermöglichen
die einfache Installation und
Einstellung des Systems sowie den
schnellen Formatwechsel. „In der
Regel“, so Klaus Neubecker von
Nordson, „hat sich die Investi-
tion eines kompletten kontaktlosen
Rollfed-Labelling-Systems inklusive
des kompletten Zubehörs
bei einem 2- bis 3-Schichtbetrieb
innerhalb von 240 – 320 Arbeitstagen
amortisiert.“ Schmiegel
bestätigt, dass Anfang 2011 geplant
ist, eine weitere Rollfed-
Anlage von der Walze auf die
Nordson-Lösung umzurüsten. Zu
einem späteren Zeitpunkt, voraussichtlich
2012, soll ein weiterer
Rollfed-Etikettierer folgen.
S. G. H.
MEHR INFORMATIONEN
www.nordson.com
Getränke! 04 | 2010 | 39
AZ-UlrichEtiketten-FachPack_RZ.indd 1 26.08.10 12:50
i