Folien, Becher, Transportboxen, Blisterverpackungen, viele Kunststoffprodukte schützen empfindliche Produkte auf dem Weg zum Kunden. Folien werden tiefgezogen, Kunststoffbehälter verschweißt, Oberflächen sterilisiert, um Produkte sicher, ansprechend und hygienisch zu verpacken. Für den Hersteller sind viele dieser Produktionsschritte eine echte Herausforderung, denn sie verursachen oft einen erheblichen Energie- und Kostenaufwand.
Tiefziehen von Pralinenverpackungen aus Maisstärke. (Bildquelle: alle Heraeus Noblelight)
Anwendungsbeispiele anwendungsoptimierter UV-Technologie sowie Infrarot-Heizlösungen zeigen die Vorteile einer gezielten Erwärmung und auch wann eine Kombination von UV und IR sinnvoll ist.
Platten werden aus dem thermoplastischen HDPE (High Density Polyethylen) im Spritzgussverfahren hergestellt. Diese Paneele sind bereits mit allen Befestigungslaschen, Löchern und Schlitzen versehen, die später benötigt werden, um das Endprodukt, eine neue leichte Transportbox, zu formen. Die Boxen sind mit Rädern ausgestattet und werden für größere Warenlieferungen an Supermärkte oder für den Wäschetransport innerhalb von Krankenhäusern verwendet.
Robot Units in Großbritannien entwickelt und fertigt spezielle Anlagen, die komplexe Behälter aus flachen Kunststoffplatten zusammenbauen. Die Laschen und Löcher sind dabei eine große Herausforderung. Dicke, Geometrie und Farbgebung sind sehr unterschiedlich. Tests zeigten, dass mit kurzwelligen Infrarotstrahlern eine gute Schweißnaht erzielt werden konnte. Die Verbindung war noch stärker als das Ausgangsmaterial und vor allem gab es keine Brandschäden am Produkt.
Beim Infrarotsystem werden zuerst die Platten angebracht, bevor die Kurzwellenstrahler in einer individuell programmierten Reihenfolge eingeschaltet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wärme exakt der Geometrie, Dicke und Farbe des jeweiligen Kunststoffteils entspricht. Infrarotstrahlung schmilzt die Oberfläche des Kunststoffs in wenigen Sekunden gezielt auf und die Platten werden anschließend mit einem pneumatischen Fügewerkzeug gefaltet. Dadurch werden die gezielt erwärmten Anschlussstellen miteinander verschweißt. Kalte Luft durchflutet dann das System und die Box kann entnommen werden.
Infrarotstrahlung wird berührungslos übertragen und erzeugt Wärme direkt im Produkt. Damit ist es herkömmlichen Verfahren wie dem Heizen mit Kontaktblechen überlegen. Im Gegensatz zum Schweißen mit Kontaktwärme haftet heißer Kunststoff nicht an der Wärmequelle. Dadurch können Kunststoffteile jederzeit reproduzierbar und mit Infrarotheizungen ohne unangenehme Gerüche geschweißt werden. Zeitaufwendige Reinigungsprozeduren sind nicht mehr notwendig.
Tiefziehen von Pralinenverpackungen aus Maisstärke. (Bildquelle: alle Heraeus Noblelight)
Pralinen, Schokolade und andere Süßigkeiten werden in Schachteln mit Plastikeinlagen verpackt. Diese Einsätze werden aus Kunststofffolien durch Tiefziehen hergestellt.
Eine relativ neue Entwicklung sind Einsätze aus Biokunststoffen. Infrarot-Strahler von Heraeus Noblelight helfen beim Tiefziehen von Biokunststoffen. Sie übertragen berührungslos Energie und erzeugen nur Wärme im Material. Dadurch kann schnell und gezielt erwärmt werden, was den Tiefziehprozess optimiert und hilft, Ausschuss zu vermeiden.
Biokunststoffe sind umweltfreundlich, nicht zuletzt, weil sie aus nachwachsenden Rohstoffen und nicht aus Erdöl hergestellt werden. Außerdem sind sie abbaubar und kompostierbar. Trays, Blister und Sortiereinsätze können aus Maisstärkefolie hergestellt werden. Für Pralinenverpackungen muss die Folie erhitzt und anschließend tiefgezogen werden. Bei herkömmlichen Kunststofffolien erfolgt dies meist in mehreren Zyklen von jeweils etwa zwei Sekunden Erwärmung bis zum Erreichen der Umformtemperatur. Eigenschaften wie Festigkeit, Flexibilität und Stabilität der Maisstärkefolie können jedoch durch lange Aufheizzeiten deutlich reduziert werden, denn wenn das Wasser während des Tiefziehprozesses aus der Folie entweicht, kann dies zur Versprödung führen.
Als besonders geeignet haben sich kurzwellige Infrarotstrahler erwiesen, die die Folie auf die Umformtemperatur von ca. 140 °C in rund zwei Sekunden mit hoher Leistung, so schnell, dass es kaum Wasserverlust gibt. Ein Modul mit überlappenden Lampenenden und unterschiedlichen, individuell regelbaren Zonen sorgt für eine homogene Temperaturverteilung auf der Folie. Damit wurde der Tiefziehprozess für Maisstärkefolien optimiert.
Kurzwellige Infrarot-Strahler haben Reaktionszeiten im Sekundenbereich und lassen sich daher leicht ansteuern. Sie übertragen Wärme schnell und mit hoher Leistung. Infrarot-Strahler müssen nur bei Wärmebedarf eingeschaltet werden, das spart Energie.
Das Strahlersystem ermöglicht hohe Produktionsgeschwindigkeiten bei effektivster Keimtötung für Schlauchbeutelmaschinen (FFS).
Das Thema Lebensmittelsicherheit wird derzeit viel diskutiert. Als besonders wichtig erachten Hersteller den Einfluss von Produktionssystemen auf die Qualität von Lebensmitteln. „Mit dem neuen Blue-Light-Hygienic-System erfüllen wir die aktuell geltenden Hygienestandards und bieten darüber hinaus eine hervorragende Desinfektionsleistung. Auf diese Weise erzielen Kunden, die Abfüllmaschinen in der Lebensmittelindustrie betreiben, einen erheblichen Mehrwert“, erklärt Johannes Kraft, Vertriebs- und Produktmanager bei Heraeus Noblelight. Das neue System ist eine modulare UVC-Desinfektionsanlage, die Lebensmittel- und Getränkeherstellern eine zuverlässige Oberflächendesinfektion von Lebensmittelverpackungen und im Vergleich zu herkömmlichen UV-Desinfektionsanlagen eine Energieeinsparung von bis zu 90 Prozent bietet. Mit seiner hohen UV-Intensität ermöglicht das System hohe Produktionsgeschwindigkeiten mit effektiver Keimabtötung für Schlauchbeutelmaschinen (FFS).
Das innovative Desinfektionssystem ist leicht zu reinigen und garantiert Sicherheit bei der Verarbeitung von Lebensmitteln (DIN ISO14159 / EN 1672-2 und IP66). Lebensmittel- und Getränkeherstellern wird eine zuverlässig längere Haltbarkeit und ein reduziertes Risiko von Produktrückrufen bei deutlich geringeren Herstellungskosten geboten. Wie die anderen Inline-UV-Sterilisations- und Desinfektionslösungen von Heraeus Noblelight für Verpackungen in der Lebensmittel-, Getränke- und Milchindustrie verwendet das Blue Light Hygienic System weder Chemikalien noch Wasser. Darüber hinaus bietet das System eine zuverlässige LOG3-Reduktion der meisten Referenzkeime in der Lebensmittelindustrie (Aspergillus brasiliensis, Bakterien - Salmonellen, E. coli-Bakterien sowie Hefe- und Schimmelpilzsporen).
Gute Desinfektionsleistung für Oberflächen von Lebensmittelverpackungen.
Die kompakte und modulare Bauweise ermöglicht eine einfache Integration in bestehende und neue FFS-Verpackungsmaschinen und Produktionslinien für Lebensmittel und Getränke zur Behandlung von Verpackungsoberflächen wie Kappen, vorgeformte Tüllen, Verschlüsse, Becher, Deckel, Schalen, Siegelfolien und Weichfolien . Mit dem Touch-Display, das eine intelligente automatisierte Steuerung und Überwachung ermöglicht, ist das System bereit für Industrie 4.0.
Hochwertige Kosmetikverpackungen, Lippenstifttuben, Creme- oder Puderdosen werden aus Kunststoff gefertigt und erhalten anschließend zur Veredelung eine Schutzlackierung oder Veredelung. Hier wird häufig UV-Lack verwendet. Innovativ ist die Kombination von Infrarotwärme mit UV-Lacken. Die UV-Härtung ist ein chemischer Vernetzungsprozess. Durch das Vorwärmen des Substrats mit Infrarotstrahlung haftet und vernetzt der UV-Lack besser. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Materialien vor der UV-Vernetzung gezielt erhitzt werden. Die Kombination von Strahlungstechnologien verbessert zum einen die Energieeffizienz der IR-Lackhärtung und optimiert zum anderen die Vernetzung von UV-Lacken.
ist Marketing Project Manager bei Heraeus Noblelight in Kleinostheim.
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