Für passgenaues Zuschneiden und Verschließen von Aufgussbeuteln sowie die Befestigung von Faden und Etikett ist das Arbeiten der Schneid- und Schweißsysteme mit Ultraschall alternativlos, ist der Maschinenbauer IMA Tea & Herbs, überzeugt.
Fürs passgenaue Zuschneiden und Verschließen der Filterbeutel sowie die Befestigung von Faden und Etikett eignen sich Schneid- undSchweißsysteme, die mit Ultraschall arbeiten. (Bild: Telsonic)
Teebeutel aus unterschiedlichen Materialien und Formen müssen heute wirtschaftlich in großen Stückzahlen und prozesssicher gefertigt werden. Mechanische Trenn- und Fügeverfahren sind hierfür genauso wenig praxisgerecht wie beispielsweise Lasertechniken. Beim Trennen werden die Ränder der Vliese oft fransig oder angeschmolzen, was zwar die Funktion nicht unbedingt beeinträchtigen würde, aber der Ästhetik und teilweise sogar dem Geschmack abträglich sein kann. Vor allem Laserverfahren sind zudem recht kostenintensiv, da zusätzliche Absaughauben für die Verbrennungsgase installiert werden müssen. Im Gegensatz dazu überzeugen die zum Trennen und Fügen in modernen Teebeutelproduktionsanlagen eingesetzten Ultraschallsysteme sowohl in technischer als auch in ökonomischer Hinsicht. Das Verfahren ist kostengünstig und umweltfreundlich, da es keinen Kleber oder sonstige Zusatzstoffe benötigt. Der genau reproduzierbare Prozess lässt sich einfach überwachen und dank kurzer Zykluszeiten steigt zudem die Produktionsrate.
Zum Schneiden und Schweißen mit Ultraschall kommen Frequenzen im Bereich von 35 kHz zum Einsatz. Erzeugt werden sie durch einen Piezo-Konverter, der eine Sonotrode in eine hochfrequente Schwingung versetzt, die in Resonanz besonders wirkungsvoll ist und dabei gleichzeitig wenig Leistung benötigt. So entstehen bei geringer thermischer Belastung von Produkt und Umgebung entweder saubere Schnitte oder hochfeste Fügeverbindungen. Bei Letzteren werden durch die akustischen Schwingungen die Moleküle der zu verbindenden Teile ebenfalls in Schwingung versetzt, was an den Kontaktstellen Wärme erzeugt, die die Materialgrenzen „aufbricht“ und die Materialien miteinander verschmilzt.
Das Ultraschallequipment besteht prinzipiell immer aus vier Komponenten: Dem Ultraschallgenerator, der die elektrischen Hochfrequenzschwingungen erzeugt, dem Konverter, der diese in mechanische Schwingungen umwandelt, einem Booster zur Verstärkung der Amplitude und der Sonotrode. Letztere leitet die mechanischen Schwingungen ins Werkstück ein. Konverter, Booster und Sonotrode sind mechanisch fest miteinander gekoppelt und akustisch in Resonanz aufeinander abgestimmt.
In der neusten Teebeutel-Produktionsanlage von IMA, der CT 11, sind insgesamt fünf Ultraschalleinheiten von Telsonic verbaut. Die Teeverpackung ist – vor allem bei den Pyramidenbeuteln – ein sehr komplexer Vorgang: Der Faden mit dem Etikett beispielsweise, den der Anwender zur Zubereitung abzieht, wird an bis zu sieben Punkten mit unterschiedlicher Festigkeit angeschweißt. Diese Aufgabe übernehmen zwei Sonotroden, die dank verschiedener Pins das Etikett am Faden und diesen dann mit genau definiertem, unterschiedlichem Druck auf dem noch flachen Vlies befestigen. Dieses Vlies kann wahlweise aus umweltfreundlichem, kompostierbarem PLA-Fasermaterial, Nylon oder PET bestehen.
Um Qualitätsschwankungen beim Ultraschallschweißen erkennen zu können, wurde an einem Forschungsinstitut eine Inline-Qualitätskontrolle mittels passiver Thermografie entwickelt und untersucht. Mit dieser Technologie soll die Lücke von nicht detektierbaren Fehlerquellen der Maschinenüberwachung mit Hilfe der Thermografie geschlossen werden. Hierdurch erfolgt ein weiterer Schritt in Richtung 100 % Kontrolle durch zerstörungsfreie Prüfung von industriellen Bauteilen. Mehr über die Inline-Qualitätskontrolle mittels passiver Thermografie erfahren Sie hier
Danach beginnt dann die eigentliche Teeverpackung, bei der weitere Ultraschallsysteme im Einsatz sind. So wird aus dem immer noch flachen Vlies mit einer kontinuierlichen Schweißnaht ein befüllbarer Schlauch. Die Sonotrode, die diese vertikale Finnnaht schweißt, besteht aus besonders widerstandsfähigem Stahl, weil sie in der Maschine gegen ein Rad arbeitet und durch diese Beschaffenheit dem hohen Druck standhalten kann.
Zwei weitere Sonotroden schweißen die Kopf- und Fußnaht. Hierbei werden die Beutel per Cut-and-seal-Verfahren gleichzeitig auch voneinander getrennt und einzeln verschlossen. Für das Schweißen und Schneiden ist damit nur ein Arbeitsgang erforderlich. Die Siegelnaht, die so entsteht, ist dicht und vor allem auch schmal, sodass das Vliesmaterial der Teebeutel bestmöglich ausgenutzt wird.
Die moderne Anlage, die sich für Kissen- und Pyramidenbeutel unterschiedlicher Füllmengen eignet, kann abhängig von der Beutelgröße bis zu 200 Stück pro Minute produzieren. Ein Formatwechsel ist relativ schnell möglich. Im Prinzip müssen lediglich das Formatrohr und die beiden Sonotroden für Kopf- und Fußnaht umgebaut werden.
Die Ultraschallgeneratoren der Baureihe MAG sind im Schaltschrank untergebracht. Ihr funktionales Design und ihre geringe Wärmeentwicklung erfüllen die hohen Ansprüche des modernen Anlagenbaus. Sie können sowohl über analoge als auch über digitale Signale angesteuert werden. Mit der Steuerung der Teebeutelproduktionsanlage kommunizieren sie über Powerlink. Die ersten Produktionsanlagen sind mittlerweile bei unterschiedlichen Herstellern in Betrieb, und die guten Erfahrungen mit der Ultraschalltechnik haben sich für den italienischen Maschinenbauer wieder einmal bestätigt.
Tesa, Hamburg, entwickelt ein neues Verpackungsklebeband mit Trägermaterial aus recyceltem Post-Consumer-PET (rPET). Der Träger des Klebebandes besteht zu 70 % aus rPET, der verwendete Acrylatklebstoff ist wasserbasiert. Der Produktionsprozess ist komplett lösungsmittelfrei, für die Herstellung werden gebrauchte PET-Produkte, einschließlich Flaschen, recycelt und als Rohstoff für das Trägermaterial verwendet. (Bild: Tesa)
Das Petrochemieunternehmen Sabic hat ein neues Kunstharz entwickelt, dessen Ausgangsmaterial aus dem Meer eingesammelte PET-Flaschen sind. Mittels chemischem Verfahren werden daraus neue PBT-Harze. Das neue Material ergänzt das Portfolio an chemisch recycelten LNP Elcrin IQ-Materialien, die zur Kreislaufwirtschaft beitragen sollen und gleichzeitig als potenzieller Ersatz für PBT-Neukunststoffe dienen. Angewandt werden soll das upcycelte Polymer beispielsweise in der Unterhaltungselektronik, wie etwa bei Lüftergehäusen in Computern und Autositzen, sowie für elektrische Steckverbinder und Gehäuse. (Bild: ktsdesign - fotolia.com)
Als erster Reifenhersteller führt Continental recyceltes Polyestergarn in die Serienproduktion von Pkw-Reifen ein. Das Garn wird mit einem neuen Verfahren aus PET-Kunststoffflaschen gewonnen. Der Werkstoff wird im ersten Schritt in ausgewählten Dimensionen von Sommerreifen sowie in Ganzjahresreifen eingesetzt. So wird das herkömmlich verwendete Polyester in der Karkasse der Reifen vollständig ersetzt. Bei einem Satz Standard-Pkw Reifen kommen rund 40 recycelte PET-Flaschen zum Einsatz. Der Reifenhersteller hatte die eigens entwickelte Contire.Tex-Technologie im September 2021 erstmals vorgestellt. Mit ihr kommt Polyestergarn zum Einsatz, das ohne jegliche chemische Zwischenschritte aus gebrauchten PET-Flaschen gewonnen wird, die nicht anderweitig wiederverwertet werden. (Bild: Continental)
In der vierten Generation des Audi A3 setzt der Automobilhersteller Audi erstmals auf Sitzbezüge aus Sekundärrohstoffen. Bis zu 89 % des verwendeten Textils bestehen dem Hersteller zufolge aus recycelten PET-Flaschen, die zu Garn verarbeitet werden. Die Stoffe sollen dabei sowohl optisch als auch haptisch die gleichen Qualitätsstandards wie klassische Textilbezüge gewährleisten. Insgesamt werden pro Sitzanlage bis zu 45 PET-Flaschen à 1,5 Liter verwertet. Hinzu kommen weitere 62 PET-Flaschen, die für den Teppich im Fahrzeug recycelt wurden. Auch weitere Komponenten des Interieurs bestehen vermehrt aus Sekundärrohstoffen, so zum Beispiel Dämmstoffe und Dämpfungsbauteile, die Seitenverkleidung des Kofferraums, der Ladeboden und die Einlegematten. Die Sitzbezüge sind jedoch noch nicht voll und ganz aus recyclingfähigem Material gefertigt (Bild: Audi)
Die Fristads Green High Visibility-Kollektion wird aus Bio-Baumwolle und Polyester aus recycelten PET-Flaschen hergestellt. Sie besteht aus einer breiten Palette von Kleidungsstücken, die es Berufstätigen in den Bereichen Straßenbau, Bauwesen, Transport und Logistik ermöglichen, sich von Kopf bis Fuß in hoch sichtbarer Kleidung mit geringerer Umweltbelastung zu kleiden - ohne dabei Kompromisse bei Sicherheit und Qualität einzugehen. Mit nachhaltigem 4-Wege-Stretch und Rippstrick-Einsätzen an der Taille bieten diese Kleidungsstücke viel Komfort bei geringerer Umweltbelastung als normale Warnschutzkleidung. (Bild: Fristads)
Bei der Aquis Date Upcycle handelt es sich um eine Version einer bereits erhältlichen Taucheruhr von Oris mit einem farbenfrohen Zifferblatt aus rezyklierten PET-Kunststoff, der aus aus dem Meer gesammelten PET-Flaschen stammt. Jede Uhr der Sonderedition ist ein Unikat, da das Recylingverfahren zufällige Muster erzeugt und darum keine zwei Zifferblätter gleich sind. (Bild: Oris)
Gemeinsam mit Amut hat Erema die erste Extrusionsanlage für lebensmitteltaugliche PET-Folien in Albany, Neuseeland, für Alto Plastic Packaging in Betrieb genommen. Zum Einsatz kommt hier Eremas Vacurema PET-Recyclingtechnologie, kombiniert mit der Amut Inline Sheet Produktionstechnologie. Die Schmelze kommt direkt von der Vacurema 1716 T Basic ohne den Umweg über die Granulierung in die Amut-Anlage. Das Post-Consumer-PET-Material wird or der Extrusion im Vakuumreaktor der Erema-Anlage dekontaminiert und vorgetrocknet, bei einem Durchsatz von bis zu 1.500 kg pro Stunde. Nach der Hochleistungsfiltration durch einen Erema SW-RTF Rückspülfilter und eine Online-IV-Messung gelangt die Schmelze direkt in die Inline Sheet Anlage von Amut. Dort wird sie zu einschichtigen rPET-Tiefziehfolien von 0,15 bis 1,2 mm Dicke verarbeitet. Die Folien sind nicht nur 100 % lebensmittelkonform, sie erfüllen auch die Vorschriften der FDA für Lebensmitteltauglichkeit. Die rPET-Tiefziehfolien werden dann zu Schalen und Lebensmittelbehältern weiterverarbeitet. (Bild: Erema)
Der Türkische Garnproduzent Korteks mit Sitz in Bursa stellt seit Mai 2021 auf einer Starlinger Recyclinganlage Polyesterfilamentgarne aus Recyclingmaterial her. Die Anlage hat eine Produktionskapazität von 7.200 t/a und verarbeitet sauberen Produktionsabfall des Garnherstellers und gewaschene Post-Consumer PET-Flaschenflakes im Verhältnis 1:1. Die hergestellten Garne werden in vielen Bereichen eingesetzt, zum Beispiel für Heimtextilien, Bekleidung, Textilien für den Kraftfahrzeugbereich oder für Gartenmöbel. (Bild: Korteks)
Der Taschen- und Zubehörhersteller Dicota, Schweiz, treibt die Umstellung seiner Produkte auf ein nachhaltiges, umweltfreundliches Herstellen voran. Auch die Notebooktaschen, Sleeves und Rucksäcke der Base-Kollektion werden jetzt als Eco Base aus recycelten Kunststoffflaschen gefertigt. Dabei finden je nach Produkt bis zu 19 PET-Flaschen ein zweites Leben. (Bild: Dicota)
Bereits zum zweiten Mal brachte Kaufland im März 2021 eine exklusive nachhaltige Sportkollektion aus recyceltem Polyester auf den Markt. Die Produkte entstehen aus gebrauchten PET-Flaschen, Fischernetzen und Kunststoffabfällen und sind komplett nach dem Global Recycling Standard (GRS) zertifiziert. (Bild: Kaufland)
Ein Team von mehr als 150 Mitarbeitern arbeitet daran, nachhaltige Lösungen für Lego Produkte zu finden. In den letzten drei Jahren haben Materialwissenschaftler und Ingenieure über 250 Variationen von PET-Materialien und hunderte anderer Kunststoffformulierungen getestet. Das Ergebnis ist ein Prototyp, der mehrere ihrer Qualitäts-, Sicherheits- und Spielanforderungen erfüllt – einschließlich der Kupplungsleistung. (Bild: Lego)
Einen ökologischen Fußabdruck hinterlassen – Lidl nimmt das wörtlich: Im Rahmen der von der Schwarz Gruppe initiierten Plastikstrategie „Reset Plastic“ launcht Lidl Deutschland Schuhe, für deren Obermaterial recycelte PET-Flaschen aus Asien eingesetzt werden. (Bild: Lidl)
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