Jörg Essinger

Hightech-Fertigung fürInfusionslösungenHigh-Tech Manufacturefor Infusion Solutions

© Carl Hanser Verlag, München. 2005. Alle Rechte, auch die des Nachdrucks, der photomechanischen

Wiedergabe dieses Sonderdrucks und der Übersetzung behält sich der Verlag vor.

Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Kunststoffe plast europe 11/2005

GÜNTHER Heisskanaltechnik GmbH

Sachsenberger Str. 1

35066 Frankenberg/Eder

Telefon 06451 5008-0

Fax 06451 5008-59

EMail info@guenther-heisskanal.de

www.guenther-hotrunner.com

2 © Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 11/2005

WERKZEUGTECHN IK■

JÖRG ESSINGER

Unter dem Namen L.I.F.E. (LeadingInfusion Factory Europe) hat B.Braun drei neue Produktionslini-

en für die Herstellung und Abfüllung vonInfusionslösungen geplant und in diesemJahr in Melsungen in Betrieb genommen.Der gesamte Prozess läuft online und be-ginnt mit der Herstellung der 500 ml-Fla-schen aus Polyethylen (PE). Nach demBefüllen und Verschließen der Flaschenwerden diese automatisch etikettiert, ver-packt und zu einer Lagerstation trans-portiert.

Auf die befüllte Flasche wird eine ge-sondert gespritzte Kunststoffkappe auf-gesetzt, die in einem anschließendenSpritzgießprozess mit PE umspritzt wird.

Auf diese Weise wird ein flüssigkeitsdich-ter Verbund zwischen Kappe und Flascheerzielt. Damit das Umspritzen der Kappeauf dem Flaschenhals gelingt, müssen dieKavitäten gleichmäßig mit Schmelze ge-füllt werden. Andernfalls besteht die Ge-fahr des Überladens einzelner Kavitäten,mit der Konsequenz, dass die betreffen-den (schon befüllten) Flaschen die Aus-schussquote erhöhen.

Im Hinblick auf das gleichmäßige Fül-len der Kavitäten bei geringem Einspritz-druck stellte der Hersteller hohe Anfor-derungen an die Qualität des Anspritz-punkts und an die Prozesssicherheit. Umdiese Hürde zu überspringen, hat die Pro-jektleitung der B. Braun ein Team gebil-det, in dem sich Spezialisten der GüntherHeisskanaltechnik GmbH, Frankenberg,

und des SpritzgießmaschinenherstellersArburg GmbH + Co KG, Loßburg, ver-sammelten. Die Zusammenarbeit kon-zentrierte sich darauf, Spritzgießmaschi-ne und Werkzeug aufeinander abzustim-men und ein leistungsfähiges Heißkanal-system auszulegen.

Hightech-Fertigung für InfusionslösungenHeißkanaltechnik. Als einer der größten Hersteller in Europa hat die B. Braun

Melsungen AG eine neue Hightech-Fertigung für Infusionslösungen in

Betrieb genommen. Bei der Umsetzung des Projekts spielte die Nadelverschluss-

technik eine wesentliche Rolle.

Günther Heisskanaltechnik GmbHIndustriegebiet NordSachsenberger Str. 1D-35066 FrankenbergTel. +49 (0) 64 51/50 08-0Fax +49 (0) 64 51/50 08-59www.guenther-hotrunner.com

Herstelleri

Die Flaschen werden durch eine Prüfmaschine und einen Etikettierauto-

maten bis zur Verpackungs-station transportiert. Zuvor

wird die Kappe auf dem Flaschenhals durch Umsprit-

zen mit PE versiegelt(Fotos: B. Braun, Günther)

V

3Kunststoffe 11/2005

WERKZEUGTECHN IK ■

Die beiden Zeichnungen zeigenden Aufbau des Heißkanals fürdas Umspritzen des Flaschen-verschlusses. Oben ist in derMitte des Systems der Haupt-verteiler zu erkennen, beste-hend aus Verteiler, Anschluss-düse und beheizten Übergabe-elementen. Die Schmelze fließtvon der Maschine kommenddurch die Anschlussdüse undden Verteiler zu den Übergabe-elementen. Diese stellen dieVerbindung zwischen demHauptverteiler und den Unter-verteilern dar. Am Hauptvertei-ler sind jeweils vier Heißkanal-systeme montiert, die ihrerseitsaus einem Verteiler und sechsDüsen bestehen. Der Nadelverschluss wird übereinen Schiebemechanismusbetätigt. Damit ist ein gleich-mäßiges und exaktes Öffnen und Schließen derNadeln möglich

4 © Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 11/2005

WERKZEUGTECHN IK■

Die hohen optischen Anforderungen inVerbindung mit einem größeren Quer-schnitt des Anspritzpunkts und die imVergleich mit dem Vorgängersystem an-gestrebte Zykluszeitverkürzung machtenden Einsatz eines Heißkanals mit Na-delverschlusstechnik erforderlich. DieVorgabe für das Heißkanalsystem laute-te, 24 Kavitäten mit je 1 g PE unter mi-nimalem Druckverlust zu füllen. In je-der der fünf installierten Spritzgießma-schinen befinden sich, aufgeteilt in zweiReihen, jeweils vier 6fach-Werkzeuge,die einzeln ausgetauscht werden können.Im Fall einer Störung braucht also nurdie entsprechende Einheit gewechselt zuwerden.

Vierteiliges Werkzeug

In dem beschriebenen System kommt derDüsentyp5NLT zum Einsatz, der mit demVerteiler verschraubt wird. Diese 230 V-Nadelverschlussdüse eignet sich beson-ders für beengte Einbauverhältnisse. Ihresteckbaren Thermo- und Stroman-schlüsse erlauben es, die Düse auszutau-schen, ohne dass eine komplette Demon-tage der Verdrahtung nötig wäre.

Für die Nadelbewegung ist jedes dervier 6fach-Werkzeuge mit einer separatgesteuerten Antriebseinheit ausgestattet.Die Antriebseinheit für den „Schiebever-schluss“, die aus einer Hubplatte, speziellbeschichteten Führungsleisten und einempneumatischen Antriebszylinder besteht,gewährleistet ein exakt gleichmäßiges Öff-nen und Schließen der Anschnittpunkte.Die einzelnen Antriebszylinder lassen sichohne Zerlegung des Werkzeugs demon-tieren. Die Nadelpositionen können immontierten Zustand justiert werden.

Die Verteilung der Schmelze erfolgt,ähnlich der Anordnung in einer Etagen-form, über einen Hauptverteiler, der einAnschlussstück und beheizte Übergabe-elemente umfasst. Diese speziellen Über-gabeelemente ermöglichen den einfachenAustausch der einzelnen 6fach-Werk-zeuge.

Der Nadelverschluss (Hersteller:Günther) zeichnet sich durch eine hoheLebensdauer aus. Im Betrieb werden kur-ze Zykluszeiten sowie eine hervorragen-de, überstandsfreie Angussqualität erzielt.Ein weiterer Vorteil ist, dass alle Ver-schleißteile ohne Schwierigkeiten aus-tauschbar sind. Deshalb können Proble-me wie ein Zusetzen der Düsen, mangel-hafte Teilefüllung, Fadenziehen undschlechte Angussqualität vermieden undkürzere Prozesszeiten erreicht werden. ImVergleich mit der bisherigen Anlagekonnte die Zykluszeit um rund 20 % re-duziert werden.

Fazit

Das Projekt L.I.F.E. wurde ohne zeitlicheVerzögerung umgesetzt. Nach dem Pro-jektstart im August 2002 wurden die ers-ten Flaschen im Februar 2004 befüllt, seit

Anfang dieses Jahres läuft das System un-ter Volllast. Dass die Anlagen die stren-gen Vorgaben wie Zykluszeitverkürzung,Prozesssicherheit und hohe Qualität desAnspritzpunktes einhalten, wird seit demStart der Produktion laufend unter Be-weis gestellt. ■

DER AUTORDIPL.-ING. JÖRG ESSINGER, geb. 1966, ist Leiter

Anwendungstechnik der Günther HeisskanaltechnikGmbH, Frankenberg.

SUMMARY PLAST EUROPE

High-TechManufacture ofInfusion Solutions

HOT-RUNNER TECHNOLOGY. B. Braun Melsun-gen AG, one of the Europe’s largest manufactur-ers, has brought a new high-tech productionfacility for infusion solutions on stream. Needlevalve technology played an important role in theimplementation of the project.

NOTE: You can read the complete article by enteringthe document number PE103420 on our website atwww.kunststoffe.de/pe

Die Antriebseinheitfür den „Schiebever-schluss” gewährleis-tet ein exakt gleich-mäßiges Öffnen undSchließen der An-schnittpunkte

Nadelverschlussdüse des Typs 5NLT

Blick auf ein Seg-ment des Werkzeugszum Umspritzen derVerschlüsse

5Kunststoffe plast europe 11/2005

JÖRG ESSINGER

Under the name L.I.F.E (Leading In-fusion Factory Europe), B. Braunplanned three new production

lines for the manufacture and filling ofinfusion solutions and brought them onstream this year in Melsungen/Germany.The entire process takes place online andstarts with the manufacture of the 500-ml polyethylene (PE) bottle.After the bot-tles have been filled and sealed, they areautomatically labelled, packaged andconveyed to a storage station.

The filled bottles are sealed with a spe-cially injection moulded plastic cap,

which is overmoulded with PE in a sub-sequent injection moulding process. Thisprovides a liquid-tight seal between thecap and bottle. To allow the overmould-ing of the cap on the bottle neck, the cav-ities must be uniformly filled with melt.Otherwise there is the risk of overfillingof individual cavities, with the conse-quence that the (already filled) bottles inquestion would raise the reject quota.

With the aim of achieving uniformcavity filling at low injection pressure, themanufacture placed strict requirementson the quality of the gating point and onthe process stability. To overcome this ob-stacle, the project managers at B. Braunformed a team comprising specialistsfrom Günther Heisskanaltechnik GmbH,Frankenberg/Germany, and the injection

moulding manufacturer Arburg GmbH+ Co. KG, Loßburg/Germany. The col-laboration concentrated on matching theinjection moulding machine and mouldto one another and designing an efficienthot-runner system.

High-Tech Manufacture for Infusion SolutionsHot-Runner Technology. B. Braun Melsungen AG, one of the Europe’s largest

manufacturers, has brought a new high-tech production facility for infusion

solutions on stream. Needle valve technology played an important role in the

implementation of the project.

Günther Heisskanaltechnik GmbHIndustriegebiet NordSachsenberger Str. 1D-35066 FrankenbergGermanyPhone +49 (0) 64 51/50 08-0Fax +49 (0) 64 51/50 08-59www.guenther-hotrunner.com

Manufactureri

The bottles are conveyedto the packaging station viaa testing machine and auto-

matic labeller. The cap isfirst sealed on the bottle

neck by overmoulding withPE (photos: B. Braun, Günther)

Translated from Kunststoffe 11/2005, pp. 66–68

TOOL ING ■

V

6 © Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe plast europe 11/2005

TOOL ING■

The two drawings show theconstruction of the hot runnerfor overmoulding the bottle clo-sure. At the top, in the centre ofthe system, can be seen themain manifold, consisting of themanifold, closure nozzle andheated transfer elements. Themelt flows from the machine,through the connection nozzleand manifold, to the transfer el-ements. The latter form the con-nection between the main man-ifold and submanifolds. On themain manifold, four hot-runnersystems are installed, which inturn consist of a manifold andsix nozzles. The needle valve is actuated bymeans of a sliding mechanism.This allows uniform and preciseopening and closing of the nee-dle valves

The high optical requirements, to-gether with a relatively larger cross-sec-tion of the gating point, and the reducedcycle time compared with the prior sys-tem that was sought made it necessary touse a hot-runner with needle valve. Thehot-runner system was required to fill 24cavities with 1g PE each, with minimumpressure loss. Each of the five installed in-jection moulding machines contains four6-cavity moulds, arranged in two rows,which can be exchanged individually. Inthe event of a fault, therefore, only the af-fected unit needs to be exchanged.

Four-Part Mould

In the above-described system, the noz-zle type 5NLT is used, which is screw fit-ted to the manifold. This 230 V needle-valve nozzle is ideal for installation intight spaces. Its plug-fitted thermocoupleand electrical connections allow the noz-zle to be exchanged without dismantlingthe wiring completely.

To actuate the needle-valves, each ofthe four 6-cavity moulds is equipped witha separately controlled drive unit. Thedrive unit for the “sliding mechanism”,which consists of a lifting plate, speciallycoated guide rails and a pneumatic drivecylinder, ensures precisely reproducibleopening and closing of the gate points.The individual drive cylinders can be re-moved without dismantling the mould.

The needle position can be adjusted whilestill installed.

The melt is distributed in a similarmanner to that in a stacked mould, via amain manifold, comprising a connectorand heated transition elements. Thesespecial transfer elements permit easy ex-change of the individual 6-cavity moulds.

The needle valve (manufacturer: Gün-ther) is characterised by a long lifetime.In operation, it achieves short cycle timesand outstanding flash-free gate quality.Another advantage is that all the wearparts can be exchanged without difficul-ty. This can avoid problems such as clog-ging of the nozzles, poor part filling,stringing, and poor gate quality, andachieve shorter process times. Comparedwith previous systems, the cycle time canbe reduced by about 20 %.

Summary

The L.I.F.E. project was implementedwithout delay. Following the project startin August 2002, the first bottles were filledin February 2004. The system has beenoperating at full capacity since the begin-ning of this year. The fact that the plantsmeet the strict specifications, such as cy-cle time reduction, process reliability andhigh quality of the gating point, has beendemonstrated continually ever since pro-duction start. ■

THE AUTHORDIPL.-ING. JÖRG ESSINGER, born in 1966, is head

of applications technology at Günther Heisskanal-technik GmbH, Frankenberg/Germany.

7Kunststoffe 11/2005

TOOL ING ■

The drive unit for the“sliding mechanism”ensures preciselyreproducible openingand closing of thegate points

Type 5NLT needle valves

View of a segment of the mould forovermoulding theclosures

GÜNTHER Heisskanaltechnik GmbH

Industriegebiet Nord

Sachsenberger Str. 1

35066 Frankenberg

Tel. +49 6451 5008-0

Fax +49 6451 5008-59

info@guenther-heisskanal.de

www.guenther-hotrunner.com

Vorzüge der GÜNTHER Heißkanalsysteme

• Gute thermische Trennung zum Werkzeug (patentiert)

• Leistungskonzentration in der Spitze

• Konstante Temperaturführung bei gleichem Material- durchfluss

• Nadelverschlusstechnik in 4 Varianten: Schiefe Ebene, Einzelnadelzylinder, Einzelnadelventil, Hubplatte

• Kleinste Nestabstände (bis 7,6 mm bei Flachdüsen)

• Fließwegumlenkung

• Modifizierte Düsen für die Verpackungsindustrie

• Verarbeitung von Kunststoffen mit hohem Füllstoffanteil

• Direktanspritzung von 0,02–5 kg Artikelgewicht

Modulare Spitzentechnologie

64-fach GÜNTHER Heißkanalsystemzum Anspritzen von PPS mit 30% Glasfaserbei einem Artikelgewicht von nur 0,1 Gramm