PET-Flaschen werden immer ??Nach einer gewissen Zeit im Lager erfolgt der LKW-Transport zum Einzelhandel. Wieder ent-stehen beim Stapler- und LKW-Transport (schlechte Straen, verkehrsbedingte Bremsmanver) hohe Belastungen in der untersten Palettenlage. ... te Erscheinung einer schweren Flasche. Krones Konzept-Flasche mit nur 6,6 g Nach der Vorstellung einer

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    03-Mar-2018

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  • Weniger Einsatz von Material und Energie | 70 Prozent der Verpackungskosten einer PET-Flasche sind Materialkosten (PET-Rohmaterial). Der Schlssel zu einer konomisch gnstigen und zugleich kologischeren Verpackung ist der Verbrauch von weniger Material, also Lightweighting. In die-sem Jahr hat Krones beispielsweise eine 0,5 l PET-Flasche fr stilles Wasser mit einem Gewicht von nur 6,6 g entwickelt.

    G enerell gibt es zwei Bereiche, in denen das Gewicht einer Flasche reduziert werden kann. Das Mundstck und der Krper der Flasche. Das Mundstck allgemein blickt schon auf eine bewegte Geschichte der Ver-nderungen zurck. Zum Beispiel das CSD-Mundstck. Anfnglich herrschte das Glas-inspirierte BPF (ca. 6 g) vor, das heute mehr oder weniger vollstndig er-setzt ist durch das PCO1810 (ca. 5 g). Von diesem Mundstck existieren zahllose Variationen, die etwas Gewicht sparen durch kleine Vernderungen der einen oder anderen Dimension wie Wanddi-cken oder Durchmesser. Aktuell befin-

    den wir uns mitten in der nchsten Um-stellung, wir sehen eine wachsende Zahl von Umstellungen auf shorty Mund-stcke, basierend auf dem neuen ISBT voluntary standard PCO 1881 oder dem PCO Corvaglia.

    Zustzliche Einsparungen kommen bei diesen Umstellungen durch ein reduzier-tes Schraubkappengewicht, da diese kr-zeren Mundstcke auch durch krzere und leichtere Schraubkappen verschlos-sen werden.

    Materialreduktion am Flaschenkrper Die zweite Mglichkeit Material ein-zusparen ist eine Reduktion im Bereich

    PET-Flaschen werden immer leichter

    des Flaschenkrpers (und also auch des Preformkrpers). Wenn hier eine schlecht abgestimmte Flasche Preform Kombination vorliegt, dann ist es manch-mal mglich, Gewicht einzusparen ohne die Eigenschaften der Flasche nachteilig zu verndern. Der bliche Fall ist aller-dings, dass mit einer Reduktion des Fla-schengewichtes eine Verschlechterung der mechanischen Flascheneigenschaf-ten einher geht, die natrlich gleichwohl im akzeptablen Bereich liegen muss.

    Wo aber liegen die Grenzen fr eine Gewichtsreduktion? Wie leicht darf denn eine Flasche werden? Es ist mglich ei-nen Behlter von nur 4,5 g fr die Abfl-lung von 0,33 l Stillwasser zu produzie-ren, wie uns Nestle mit dem PLOC (Plastic Lowcost Ovoid Container) in Ni-geria eindrucksvoll zeigt.

    Dieses Behlterdesign lsst sich aller-dings nicht ohne grere Umbauten auf einer Standard Hochgeschwindigkeits-linie verarbeiten.

    Wahrscheinlich ist es auch nicht das, was die Mehrheit der Brandowner fr ihr Produkt mchte. Dieses Beispiel fhrt uns aber eindrucksvoll vor Augen, dass es stark von der verwendeten Technologie und den Ansprchen an den Behlter ab-hngt, was machbar ist.

    Eine gute Annherung an das Mgli-che kann nur gemacht werden, wenn al-le Beteiligten sich an einen Tisch setzen, ihre Ansprche und Vorstellungen aus-tauschen und zum Projekt beitragen. Es gibt nicht die leichteste Flasche, in Ab-hngigkeit von den Anforderungen gibt es viele verschiedene.

    Optimierung des Preforms Welche Anforderungen sind auf dem Weg des Behlters zu erfllen? Der Weg beginnt mit der Behlterherstellung in der Blasmaschine. Der Preform als Halb-zeug fr die Flaschenherstellung hat ver-

    PACKMITTEL

    Lebensmittel Pharma Kosmetik Chemie Non Food

    von Jochen Forsthvel, SKT-Technology Center,Plastics Division, Krones AG, Neutraubling

    Die 500 ml-Flasche mit 6,6 Gramm stellt einen neuen Meilenstein im Bereich leichtgewichti-ger Getrnkebehlter dar. (Foto: Krones)

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  • Fr Sie entscheidend Einflussfaktoren fr das Flaschengewicht Durch eine Vernderung des Mund-stcks, eine Materialreduktion im Be-reich des Preforms und damit des Fla-schenkrpers ist ein geringeres Ge-wicht bei PET-Flaschen mglich. Ent-scheidend dabei sind Fragen der Behl-terstabilitt, der Etikettierung sowie die Gewhrleistung eines beschdi-gungsfreien Flaschentransports. Auch die Belastung der palettierten Flaschen beim LKW-Transport muss in die Be-trachtung einbezogen werden sowie die Frage, inwieweit der Verbraucher eine gewichtsreduzierten Flasche ak-zeptiert.

    schiedene Anforderungen zu erfllen. Fr die Vereinzelung in der Preform-zufhrung, die Handhabung im Heizmo-dul und im Blasrad mssen das Mund-stck und das Preformdesign geeignet sein. Die Schwerpunktlage ist wichtig und entsprechende Bereiche fr den Ein-griff der Handhabungsteile/Greifer ms-sen vorhanden sein. Diese Anforderun-gen reduzieren die Freiheit beim Design von Mundstck und Preformkrper.

    Fr das prozesssichere Blasen der Flasche mssen Preform- und Flaschendesign zu-sammenpassen. Ein zu langer Preform resultiert bestenfalls in einem sehr klei-nen Prozessfenster, in der Regel aber in einem zu hohen Boden- oder Schulterge-wicht der Flasche. Das in Boden oder Schulter verschwendete Material fehlt dann in der Seitenwand kaum akzepta-bel bei einer wirklichen Leichtflasche. Auch ein zu kurzer Preform oder ein zu kleiner oder zu groer Preformdurch-messer haben ein zu kleines Prozessfens-ter und/oder eine falsche Materialvertei-lung zur Folge.

    Bei karbonisierten Anwendungen hat eine nicht abgestimmte Preform-Flasche-Kombination (bezglich Geometrie und Streckverhltnissen) unzureichende me-chanische Flascheneigenschaften zur Folge, die Spezifikation z. B. bezglich der Durchmesseraufweitung kann nicht mehr eingehalten werden.

    All das wird noch beeinflusst und ber-lagert von der Art des verwendeten Re-sins. Da hier ber wirkliche Optimierung an der Grenze des Machbaren gespro-chen wird, empfiehlt sich auf jeden Fall das Flaschendesign mit dem finalen Pre-

    formdesign und dem Resin, das verwen-det werden soll, zu testen.

    Leere leichte Flaschen handeln Die geblasene Flasche kommt dann in den Lufttransport oder direkt in den Fller. In dem Fall, dass ein Lufttransport verwen-det wird, muss die Flasche entsprechend geformt sein. Die Leichtflaschen, von de-nen hier die Rede ist, mssen ein Stabilitt erzeugendes Design haben, um Deforma-tionen im Lufttransport vorzubeugen. Der Lufttransport selbst wiederum muss rich-tig ausgefhrt sein, damit nicht zu viel Staudruck erzeugt wird, der die Flaschen zusammendrcken knnte (insbesondere im Falle eines Linienstillstandes). Ein aus-reichender Tragringberstand muss beibe-halten werden (wie gro, das hngt wie-derum vom Flaschendesign ab).

    In einem direkten Blasmaschine-Fller Block werden die Flaschen mittels Greifer-klammern anstelle eines Lufttransportes transportiert. Das wiederum ffnet Frei-rume fr ein alternatives Mundstck- und Flaschendesign. Der Tragring kann dann entsprechendes Anlagen und Fla-schendesign vorausgesetzt sogar ganz entfallen.

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  • Es bleibt die Notwendigkeit, die Flaschen im Fller zu handhaben und zu ver-schlieen. Eine Mundstcksnut sowie ein angemessener gerader Bereich unter-halb des untersten Mundstcksringes sind fr die Verwendbarkeit auf Hoch-geschwindigkeitsfllern, die mit Neck-handling arbeiten, obligatorisch. Der un-terste Ring des Mundstckes muss ein angemessenes Design und eine ausrei-chende Dicke aufweisen um das fr das Verschlieen erforderliche Moment und den Kopfdruck aufnehmen zu knnen.

    Auch der Fllpunkt ist ein Thema, das betrachtet werden muss. Hohe Fllpunk-te werden oft angestrebt: Im Falle nicht karbonisierter Getrnke, um die Flasche zu stabilisieren (gefllter Topload, Palet-tierung und Stapelung), im Falle karbo-nisierter Getrnke, um den durch niedri-gen Fllspiegel entstehenden Eindruck einer bereits angetrunkenen Flasche zu vermeiden. Besonders bei leichten Fla-schen ist das Absinken des Fllspiegels durch die Ausdehnung der Flasche unter Innendruck ein unvermeidlich eintre-tendes Ereignis. Fr bestimmte Produkte wie Wasser ist ein hherer Fllspiegel leichter zu realisieren. Wegen des unkri-tischen Schumverhaltens und der hoch przisen Fllung sind hier die Probleme weniger und kleiner.

    Etikettierung: Voll oder leer Die Etikettierung kann vor oder nach dem Fllen stattfinden. In beiden Fllen ist die Behlterstabilitt wichtig, wobei die gefllte Flasche naturgem stabiler ist. Der Nachteil der Volletikettierung ist das Problem eventueller Feuchtigkeit auf der Auenseite der Flasche, sei es durch das Fllen oder durch Kondensation. Dieses Wasser muss durch entsprechen-des zustzliches Equipment (Abblasun-gen) entfernt werden. Und natrlich sind auch die Massenkrfte der gefllten Fla-sche grer.

    Im Falle der Leeretikettierung muss die Flasche einen bestimmten leeren Topload aushalten bis sie etwas mit Innendruck (Luft) beaufschlagt wird und so die fr das Etikettieren notwendige Stabilitt er-hlt. In der Regel werden Roll-On Polyo-lefin-Etiketten verwendet.

    Der Flaschentransport ist ein weiteres wichtiges Thema, sei es leer (z.B. von der Blasmaschine zum Etikettierer) oder ge-fllt. Gleichmiger sanfter Transport ist ein Schlsselfaktor fr den beschdi-gungsfreien Transport der Behlter mit den geforderten hohen Linienleistungen. Das richtige Design der Fhrungsschie-nen muss Hand in Hand gehen mit dem richtigen Anlagenlayout, um nicht zu

    groen Staudruck zu erzeugen. Ge-schickte Antriebsansteuerung und eine ausgefeilte Anlagensteuerung tragen zum Erfolg bei.

    Fr das Einschrumpfen der Trays wer-den die Flaschen durch die Einteilungs-finger auf die Trays geschoben und bilden das Traymuster. Nach dem Einschrump-fen wird die Folie abgekhlt. Dieses erste Gebinde hat schon eine hohe Stabilitt. Die Trays werden dann mittels Roboter zum endgltigen Lagenbild auf die Palet-te gestapelt. Die komplette Palette wird mit einer weiteren Folie gewickelt, um die endgltige Stabilitt zu erreichen.

    Die fertigen Paletten werden vor dem LKW-Transport blicherweise in einem Lager zwischengelagert. Beim Stapler-transport ist die unterste Lage deutlich strker belastet als es eine statische Be-rechnung nahe legen wrde. Nach einer gewissen Zeit im Lager erfolgt der LKW-Transport zum Einzelhandel. Wieder ent-stehen beim Stapler- und LKW-Transport (schlechte Straen, verkehrsbedingte Bremsmanver) hohe Belastungen in der untersten Palettenlage. Diese hohen Be-lastungen sind oft der limitierende Faktor fr die Gewichtsreduktion bei stillen Ge-trnken.

    Bei karbonisierten Getrnken hat man durch den Innendruck blicherweise Topload im berfluss. Hier ist der limitie-rende Faktor in der Regel die durch das Kriechen des Kunststoffes unter Druck-belastung verursachte Durchmesserauf-weitung mit der Folge eines zu groen Palettenberstandes oder der Verlust der Flaschenform und Bodendeformationen. Besonders bei erhhten Temperaturen kann es vorkommen, dass der Paletten-berstand zu gro wird, das Flaschende-sign sich nahezu komplett verabschiedet und der Boden der Flasche heraus ge-drckt wird, so dass die Flasche nicht mehr ordentlich steht.

    Mit dem Wissen um diese Fakten wird klar, dass bei dem Versuch ein kleineres Flaschengewicht mglich zu machen auch der Transport und die Logistikbe-dingungen nicht auer acht gelassen werden drfen. Alle Linienkomponen-ten sowie die Bedingungen beim Trans-port mssen auf die Eigenschaften einer Leichtgewichtsflasche abgestimmt sein.

    Am Ende entscheidet der Konsument Nachdem all diese Unbilden gemeistert sind, folgt schlielich der ultimative Test, durchgefhrt durch den Konsumenten. Eine gewisse Manipulationssicherheit (des Verschlusssystems) muss vorhanden sein. Und was kann an Kosten vernnftig eingespart werden, wenn der Kon-

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    PACKMITTEL

    sument am Ende den Kauf verweigert, weil er sich mit der Produktverpackung nicht wohl fhlt?

    Aber auch hier ndern sich die Zeiten. Was heute im Markt akzeptiert wird, w-re noch vor einigen Jahren indiskutabel gewesen. Vielleicht wird bald der ko-logische Vorteil einer leichten Ver-packung vom Verbraucher (und vom Marketing) hher geschtzt als die robus-te Erscheinung einer schweren Flasche.

    Krones Konzept-Flasche mit nur 6,6 g Nach der Vorstellung einer 0,5 l Stillwas-serflasche mit einem Gewicht von nur 8,8 g auf der K-Messe 2007 hat Krones zum Water Innovation Award 2008 seine aktuellste Entwicklung vorgestellt: eine 0,5 l-PET-Flasche mit nur 6,6 Gramm Ge-wicht. Als beste Verpackungsinnovation 2008 wurde Krones fr diese Entwick-lung mit dem Water Innovation Award 2008 in Gold ausgezeichnet.

    Die 500 ml-Flasche PET lite 6.6, die auf dem NitroPouch Konzept beruht, stellt einen neuen Meilenstein im Be-reich leichtgewichtiger Getrnkebehlter dar. Mit nur 6,6 Gramm PET knnen 500 Milliliter stilles Wasser verpackt wer-den. Die technische Innovation hierbei ist zum einen die Aufteilung der Flasche in unterschiedliche Funktionsbereiche. Im oberen Teil der Flasche wurde ein kleiner Durchmesser gewhlt. Damit wird eine hhere Griffstabilitt fr den Nutzer erreicht. Dieser Griffbereich ist mit speziellen Rillen zustzlich versteift, so dass an dieser Stelle sogar leer etiket-tiert werden kann. Der untere Teil der Flasche ist im Durchmesser deutlich gr-er der berwiegende Teil des Fllguts findet hier Platz. Die Wanddicke liegt in diesem Bereich unter 0,1 Millimeter.

    Zum anderen wird die Flasche mit Stickstoff stabilisiert, damit sie beim Transport und Handling nicht kollabiert. Whrend des Fllprozesses wird eine kleine Menge flssiger Stickstoff in die Flasche gegeben, der nach dem Verschlie-en gasfrmig wird und so fr einen In-nendruck von ca. 0,5 bar sorgt. Mit die-sem Innendruck kann die Flasche beden-kenlos auf der Abflllinie verarbeitet und auf normalen Paletten transportiert wer-den. Das speziell von Krones und Bericap entwickelte Mundstck fr diese Flasche (ohne den sonst blichen Tragring) wiegt lediglich 1,3 Gramm; auch der Verschluss ist mit 1,1 Gramm sensationell leicht. Das Zusammenspiel von Gewinde, Ver-schluss, Materialverteilung, Design und der Verwendung von Stickstoff macht diese Flasche mit einem Gewicht von 6,6 Gramm erst mglich.

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