You will give a presentation during the 5th European stand-up pouch conference. What is the basic premise of your presentation?
When using the US sealing technolgoy, the best possible quality level for the head seam is guaranteed in the field of SUP packagings. At the same time, potentials to reduce the costs will be created and the output will be increased.
Ultrasonic sealing for SUP can verifiably improve the quality of your production, as far as the quality of the head seam is concerned.
The ultrasonic sealing technology has proved to be the standard sealing technology for many SUP applications.
The digital ultrasonic generator with its interfaces, measurement values and options for an automated adaptation to the changing environmental influences is the basis for industry 4.0 packaging processes.
Future one-layer SUP get better sealed by ultrasonic than by thermal sealing technologies.
What kind of audiences do you hope for and why?
Food packers who are responsible for the production processes and quality; those, who develop packagings; manufacturers of packagings and packaging materials; product manager for packaging lines.
Realisation of potentials of the ultrasonic technology for the improvement of the sealing quality.
Early integration of the ultrasonic technology when qualifying the packaging materials and packagings.
Wow effect of higher benefits for the final customers and differentiation offer new chances in the market.
How do you estimate the development of the pouches (SUP) relating to your activities?
The positive development of the SUP as packaging type confirms our strategy to continue the development and marketing of the main competence in the field of the SUP head seam.
The ultrasonic technology has established as sealing for the critical head seam as it is often moistened with the product, and is no longer used as alternative but as standard today.
The request to optimize the packaging processes leads to an increasing number of modifications in the market from thermal sealing technologies to ultrasonic sealing.
The manufacturers of packagings and packaging materials have realised the meaning of ultrasonic sealing and optimise their product for the ultrasonic sealing technology. The collaboration between manufacturers of packagings and packaging materials and specialists in ultrasonic sealing has been effected.
The demand for quality-related data and intelligent supervision of sealing processes increases.
Complete solutions from one source – the demand for ultrasonic sealing modules is more and more required.
What are your recommendations to a brand owner who is going to start with pouches?
Identify in time the intended advantages of the US sealing for your production.
Define the quality requirements and test methods for the SUP head seam und trust in the experience of your ultrasonic specialists.
Bring the right people together and give them time and resources to gain a good quality.
Which innovations are of the greatest interest to you, especially in the flex pack market – disregarding the SUP?
The trend of using aluminium free packaging material will widen the requirements of the sealing technology. High speed packaging machines for large orders and the flexibility of these machines will determine the flexible packaging market. This will lead to changing requirements such as reliable sealing systems for short sealing times or continuous operation with high flexibility. Packaging material having a weight-reduced basis such as foamed plastics or material using less polymer and having an ecological base and functional layers will become more popular.
Sie tragen auf der 5. Standbeutelkonferenz von Innoform vor.Was ist die Kernaussage Ihres Beitrages?
Durch den Einsatz der U/S-Siegeltechnologie wird im Bereich der
SUP-Verpackung ein höchstmögliches Qualitätsniveau für die Kopfnaht sichergestellt bei gleichzeitiger Schaffung von Kostensenkungspotentialen und Erhöhung der Ausbringung.
Ultraschallsiegeltechnologie für SUP kann nachweislich die Qualität Ihrer Produktion, bezogen auf die Siegelnahtqualität der Kopfnaht, verbessern.
Ultraschallsiegeltechnologie hat sich für viele SUP-Anwendungen zur Standardsiegeltechnologie entwickelt.
Der digitale Ultraschallgenerator mit seinen Schnittstellen, Messwerten und Optionen zur automatisierten Anpassung an sich verändernde Umgebungseinflüsse ist die Basis für Industrie 4.0-Verpackungsprozesse.
Zukünftige Einstoff-SUP lassen sich mit Ultraschall einfacher siegeln als mit Wärmekontaktverfahren.
Welche Zuhörerschaft wünschen Sie sich und warum?
Verantwortliche für Produktionsprozesse und Qualität bei Lebensmittelabfüllern, Verpackungsentwickler, Packstoff- und Packmittelhersteller, Produktmanager für Verpackungsanlagen
Potentiale der Ultraschallsiegeltechnologie für die Verbesserung der Siegelnahtqualität erkennen
Frühzeitige Einbeziehung der Ultraschallsiegeltechnologie in die Qualifizierung der Packstoffe und Packmittel.
Wow-Effekt höherer Endkundennutzen und Differenzierung bieten neue Chancen im Markt.
Wie schätzen Sie insgesamt die Entwicklung des Standbodenbeutels (SUP) bezogen auf Ihr Tätigkeitsgebiet ein?
Die positive Entwicklung des SUP als Verpackungsform bestätigte unsere Strategie, die Kernkompetenz im Bereich der SUP-Kopfnaht weiter zu entwickeln und zu vermarkten.
Die Ultraschallsiegeltechnologie hat sich für die Siegelung der kritischen, da oft produktbenetzten, Kopfnaht etabliert und wird heute nicht mehr als Alternative, sondern als Standard eingesetzt.
Der Wunsch nach Optimierung von Verpackungsprozessen führt zu einer steigenden Anzahl von Umrüstungen im Markt von Wärmekontakt auf Ultraschallsiegelung.
Packstoff- und Packmittelhersteller haben die Bedeutung der Ultraschallsiegelung erkannt und optimieren ihre Produkte für das Ultraschallsiegelverfahren. Der Schulterschluss zwischen Packstoff-/Packmittelhersteller und Ultraschallspezialist ist erfolgt.
Der Wunsch nach qualitätsrelevanten Daten und intelligenter Überwachung der Siegelprozesse steigt.
Komplettlösungen aus einer Hand – Ultraschall-Siegelmodule werden immer stärker nachgefragt.
Was empfehlen Sie einem Markeninhaber, der mit Pouches starten möchte?
Identifizieren Sie frühzeitig die angestrebten Vorteile der U/S-Siegelung für Ihre Produktion.
Legen Sie die Qualitätsanforderungen und Prüfmethoden für die SUP-Kopfnaht fest und vertrauen Sie auf die Erfahrung Ihres Ultraschallspezialisten.
Bringen Sie die richtigen Leute an einen Tisch, geben Sie dem Team Zeit und Ressourcen, um gute Qualität zu erzielen.
Welche Innovationen bewegen Sie zur Zeit besonders im Flexpack Markt – abgesehen vom SUP?
Der Trend zu alufreien Packstoffen wird die Anforderungen an die Siegeltechnologie erhöhen.
High-Speed-Verpackungsanlagen für große Stückzahlen auf der einen und hochflexible Verpackungsanlagen auf der anderen Seite werden den Markt bestimmen. Daraus ergeben sich Anforderungen an zuverlässige Siegelverfahren für kurze Siegelzeiten oder kontinuierlichen Betrieb, aber auch mit hoher Flexibilität.
Packstoffe auf Basis gewichtsreduzierter wie zum Beispiel geschäumter Kunststoffe sowie Packstoffe mit niedrigem Polymeranteil und ökologischen Trägern und Funktionsschichten werden den Markt erobern.
Die Erfolgsgeschichte des Standbodenbeutels, heute aus keinem Verkaufsregal mehr wegzudenken, begann mit seiner Patentierung durch die Brüder Doyen vor 54 Jahren. Bis zur Mitte der 80er Jahre war der Standbodenbeutel eher eine Randerscheinung und stach nicht gerade durch Anmutung und Konvenienz hervor.
Seine Verbreitung war auf Oliven und ein Kindergetränk beschränkt. Diese Beutel waren und sind stets vorgefertigt. Zum Füllen und Verschließen gab es vorwiegend Maschinen von Thimonnier oder Indag, dem technischen Unternehmen von Wild und Lizenznehmer von Doy-Pack. Dort war ein System entwickelt worden, welches noch heute die Markenrechte dieses Beutels CAPRI SONNE inne hat und verteidigt. Das Material ist nach wie vor auf der Basis PET/AL/PE aufgebaut und im Laufe der Zeit technisch und wirtschaftlich optimiert worden.
Mit der Einführung der Verpackungsordung ab 1989 übernehmen Verpackungshersteller zunehmend die Verantwortung, die Entsorgung ihrer Produkte und der Standbeutel entwickelt sich zu einem starken Konkurrenten anderer, vorwiegend stabiler Behälter: Es werden immer häufiger Verpackungen mit einem geringeren Gewicht und einem gegen null gehenden Leervolumen entwickelt, kontinuierlich steigen die Mengen der Beutel an.
Dennoch beliefen sich die Mengen 1998 gerade mal auf 4,1 Milliarden Beutel, von denen 87 % auf Capri Sonne entfallen, während die Menge der Beutel mit Wiederverschluss vor 18 Jahren noch unbedeutend war.
Mengenverteilung Capri-Sonne und andere Beutel Quelle: Allied Development
Wenige Maschinen waren für die Herstellung und das Befüllen von Beuteln mit Wiederverschluss erhältlich, und die Leistung der verfügbaren Anlagen war sehr gering. Inzwischen sind weltweit über 6 Milliarden Beutel mit einem Ausgießer versehen, und bis 2020 wird eine Verdoppelung dieser Mengen prognostiziert. Dieser Mengenzuwachs in so kurzer Zeit hat Gründe:
On the go
Convenience
Umwelt
Kosten
Der Standbodenbeutel kommt einer Generation entgegen, die sich nicht mehr die Zeit nimmt, in Ruhe Nahrung zu sich zu nehmen.
Convenience und Umweltfreundlichkeit werden dabei kritisch diskutiert, und jeder findet ein Argument dafür oder dagegen. Neben dem Erfolg des Produktes haben Hersteller insbesondere die Kosten im Fokus und müssen bei einer Entscheidung zugunsten oder gegen den Standbeutel drei Aspekte betrachten:
Beutel (Folie und Ausgießer)
Verarbeitungsmaschine
Produkt
Die Folie ist die Haut des Beutels. Die Barriereeigenschaften der Folie und die Formenvielfalt sind soweit fortgeschritten, dass fast alles möglich ist. Die rechteckige Form mit der schlechten Standfähigkeit gehört der Vergangenheit an. Auch die Anforderungen nach verbesserter Barriere für andere Produktgruppen sind erfüllt, ohne dass das Material selbst erheblich teurer wurde. Fensterausschnitte zur realen Betrachtung des Produktes sind ebenso möglich wie auch die Substitution von Aluminium.
Durch Mengensteigerungen dieser Verpackungsart sind inzwischen auch attraktive Preise für Gebindegrößen bis 300 ml erreicht.
Der Ausgießer ist zum wichtigsten Bestandteil der Verpackung geworden. Diente er anfangs nur dazu, den Inhalt der “Nachfüllverpackung” bequemer in andere stabile Gebinde umzufüllen, so ist der Beutel mit dem Wiederverschluss inzwischen zur “Primärverpackung” aufgestiegen.
2-Liter-Beutel Frosch
1989 präsentierte Werner&Mertz in Europa den ersten 2-Liter Beutel mit einem wiederverschließbaren Ausgießer. Wie alle bis dahin angebotenen Beutel wurde dieser Beutel durch die verbleibende obere Kopfnaht gefüllt und verschlossen. Diese Methode des Füllens und Verschließens bereitete viele Probleme und war dazu auch noch sehr langsam.
Mittlerweile hat der Ausgießer fast immer eine technische Führung: Mit dieser technischen Führung können ca. 50 Beutel aufgereiht auf einer Schiene hängend der Füllmaschine besser zugeführt, durch den Ausgießer befüllt und dann verschraubt werden. Außerdem können die Beutel so besser transportiert und vereinzelt werden.
Die Füllmaschine nähert sich damit einer Verschraubmaschine für Flaschen an, wobei der Beutel im Gegensatz zur Flasche (fast) luftleer ist und beim Füllen entlüftet werden muss.
Mit dem Druck des Produktes wird der Beutel geöffnet und nimmt dadurch – stark schaumreduziert – den Inhalt schnell durch die meist kleine Öffnung auf. Danach wird – wiederum an der technischen Führung – der Ausgießer mit dem gefüllten Beutel zur nächsten Station geführt und verschraubt.
Entwickelt wurde diese Führung von der Firma Hosokawa in Japan, wo sie unter dem Namen Cheer Pack vermarktet wird. In Europa und USA wird das System von GUALA vermarktet.
Ob in USA oder China
Heute sind fast alle Beutel mit Ausgießer nach diesem Prinzip aufgebaut. Die Packungen können schnell und sauber verarbeitet werden. Außerdem werden mit diesem System die Leistungen der Füllmaschinen erheblich gesteigert und so die Kosten reduziert.
… Beutel mit Ausgießer in jeder Form
Die Verarbeitung des Beutels auf der Schiene hat maßgeblich dazu beigetragen, dass der Beutel heute seinen festen Platz im Regal hat: Weltweit werden 6 Milliarden Packungen jährlich produziert. Neben der Verdoppelung der Mengen in den kommenden vier Jahren werden weitere Entwicklungen wie die Formgebung und die Wiederverwertung sowie das Kompostieren erwartet.
Die Maschinen zur Verarbeitung des Beutels spielen dabei eine zentrale Rolle. Drei verschiedene Systeme stehen zur Verfügung:
Füllen-Verschrauben (FC)
Formen-Füllen-Siegeln (FFS)
Einsetzen-Füllen-Verschrauben (IFC)
Maschinen zum Füllen und Verschrauben (FC) arbeiten nach dem System GUALA und verarbeiten Beutel mit eingesetztem Ausgießer. Diese werden schon beim Packmittellieferanten mit dem Ausgießer versehen und auf Schienen aufgereiht. Die Zuführung zur FC-Maschine ist über die technische Führung am Hals des Ausgießers möglich. An dieser Führung wird der Beutel während der Verarbeitung gehalten. Um eine Zuführung der einzelnen Beutel nicht manuell zu vollziehen, werden Schienen eingesetzt, die je nach Größe des Ausgießers mit ca. 40 bis 70 Beuteln bestückt sind. Die Verschlusskappen werden separat geliefert.Eine automatische Zuführung dieser Beutel ohne eine Schiene ist technisch denkbar, ist aber noch nicht verwirklicht und wahrscheinlich sehr teuer.
Diese Verarbeitung ist mit einer Flaschenfüllmaschine vergleichbar. Der Packmittellieferant trägt die Verantwortung für die Qualität des Beutels und wird dem Käufer eine Angabe zur Häufigkeit eventueller Undichtigkeiten im ‰-Bereich nennen. Bei dieser Form der Herstellung hat der Produkthersteller das Risiko auf den Lieferanten des Packmittels verlagert, wofür er einen entsprechend höheren Preis zahlt.
Mit ca. 1.800 Einheiten sind FC-Maschinen weltweit im Einsatz. Sie ermöglichen eine sichere und risikolose Verarbeitung des vorgefertigten flexiblen Gebindes. Der Systemanbieter stellt dem Verarbeiter also nicht nur die Maschine, sondern auch das Packmittel. Inzwischen haben sich auch andere Lieferanten auf dieses Schienensystem eingestellt und bieten vergleichbare Systeme an.
Die FFS-Maschinen zum Formen – Füllen – Siegeln haben sich seit 1980 kontinuierlich den Markt der trockenen Produkte erobert. Der Standbeutel wird im Fertigungsprozess hergestellt: Von der Folienrolle wird der Beutel mit seiner Bodenfalte geformt, vereinzelt und das Produkt wird in den oben geöffneten Beutel gefüllt. Nach dem Füllen des Beutels wird der montierte Ausgießer (das Unterteil mit der bereits verschraubten Kappe) in die Kopfnaht des Beutels eingesetzt. Der gefüllte Beutel wird gestreckt, um eine gute Verschweißung in der Kopfnaht zu erreichen. Bei diesem Vorgang steigt der Pegel des Füllgutes nach oben. Damit besteht die Gefahr, dass das Füllgut die Schweißnaht kontaminiert. Dies ist besonders risikoreich bei schäumenden Produkten. Hinzu kommt nicht nur, dass der Beutel oben verschlossen wird, sondern dass der Ausgießer in diese Naht integriert werden muss, wozu ein einfacher Siegelvorgang nicht ausreicht.
Bei diesem Vorgang können aus verschiedensten Gründen Leckagen entstehen, was bei flüssigen Produkten im flexiblen Beutel beachtet werden muss. Deshalb werden diese Maschinen vorwiegend für trockene Produkte in allen Segmenten eingesetzt.
Für nasse Produkte sind zu mehr als 90 % vorgefertigte Beutel im Einsatz. Für diese Produktkategorie sind die Entnahme und der Wiederverschluss durch den Ausgießer von großer Bedeutung.
Auch die Systemanbieter von FFS-Maschinen haben sich auf den Bedarf eingestellt, Schienensysteme und Packmittel zu liefern.
Verschiedene Schienen für unterschiedliche Ausgießer
Die Schienen sind damit ein integraler Bestandteil und ein notwendiges Übel, um die Beutel zum Füllen und Verschrauben der Maschine zuzuführen. Eigentümer der Schienen ist in der Regel der Packmittellieferant. Er berechnet diese Schienen (pro Schiene € 00,20 bis – 00,80) und gibt Teilgutschriften, wenn diese leer und kostenfrei wieder zurückgeliefert werden.
Neben dem zusätzlichen Vorlumen liegt der Nachteil dieses etablierten Systems in erheblichen, meist unterschätzten logistischen Problemen und Transportkosten. Zusätzlich müssen die Schienen gereinigt werden, bevor sie wieder eingesetzt werden können.
Der Vorteil neben den geringen Kosten für die Beschaffung der Anlage ist, dass die sichere Bereitstellung des fertigen Packmittels in der Verantwortung des Lieferanten liegt.
Bei einer vorausgesagten Verdopplung der Beutel mit Wiederverschluss bis 2020 ist es angebracht, über das System der Schienen nachzudenken:
In der zurückliegenden Zeit hatte sich das Schienensystem bei relativ geringen Mengen an verkauften Produkten im Beutel bewährt. Heute sind die Mengen erneut gestiegen. Im vergangenen Jahr sind in Europa 25 Milliarden Beutel verbraucht worden. Davon sind 8 Milliarden mit einem Ausgießer versehen. Wenn nur 50 % dieser Beutel auf Schienen geliefert werden (50 Beutel/Schiene), dann ergeben sich 80 Millionen Schienen. Bei 10 Umläufen pro Jahr sind 8 Millionen Schienen stets in Umlauf.
Passen ca. 800 leere Schienen in eine Palettenbox, dann sind das 10.000 Paletten-Stellplätze, die wechselseitig Lieferant und Käufer belasten. Auf das Jahr gerechnet sind es aber 100.000 Stellplätze.
Alleine diese Zahlen müssen zu einer neue Betrachtung führen, und wenn wir von Nachhaltigkeit reden, ist dieses umso notwendiger. Daraus resultiert eine neue technische Lösung, die in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewinnt.
Die Maschine zum Einsetzen – Füllen – Verschrauben (IFC)
ist die Lösung für größere Mengen ohne Schienen. Bisher wurde der Ausgießer meist beim Packmittellieferanten in den Beutel eingesetzt. Diese Technologie ist inzwischen so sicher, dass dieses vor der Füllmaschine durchgeführt werden kann. Inzwischen bieten verschiedene Anbieter dieses System an. Maschinen mit Leistungen von 100 bis 250 Beutel pro Minute sind im Markt. Neben dem Vorteil, ohne Schiene zu arbeiten, bietet das IFC-Verfahren auch Kostenvorteile: Vorgefertigte Beutel und Ausgießer mit passenden Kappen zu kaufen, ist günstiger und vor allem risikoloser.
Layout IMA 250 ppm
Seit über 10 Jahren setzt ein großer Hersteller von medizinischen Produkten dieses Verfahren ein. Seit 2 Jahren kommt hinzu, dass die Verarbeitung mit Ultraschall möglich ist. Sowohl die Herstellung der Beutel als auch das Einschweißen der Ausgießer ist erfolgreich mit der Ultraschalltechnik eingeführt. Sie bietet Vorteile wie kleinere Schweißnähte und damit geringeren Folienverbrauch und geringeren Energieeintrag.
Layout Widmann SIF-100
Damit ist eine entscheidende Weichenstellung für den Beutel und seine Verarbeitung erreicht.
Die weltweite Mengenentwicklung an Beuteln in den letzten 15 Jahren hat sich rasant entwickelt, wie Schönwald Consulting darstellt. Die Prognose für Beutel mit Ausgießer für 2018 liegt schon bei über 63 Milliarden weltweit, was noch einmal die Notwendigkeit zur Entwicklung einer verbesserten Maschinentechnologie unterstreicht.
weltweite Mengenbetrachtung Beutel mit und ohne Ausgießer 2013 bis 2018
Anbieter sind unter anderen: Layout Widmann SIF-100, Thom, Waldner, Indag, IMA, Toyo Jidoki und Widmann
Layout INDAG Aseptik
Ich bin bei meinen Betrachtungen zur Schiene von weitaus geringeren Zahlen ausgegangen, weil ich mich auf Europa fokussiert habe. Bei einer globalen Betrachtung wird dies Problem noch einmal deutlicher.
Hieraus folgt, dass das Maschinenkonzept zum Einsetzen, Füllen und Verschrauben das sicherste Verfahren ist, eine flexible Einkaufspolitik ermöglicht und auch einen Kostenvergleich mit FFS nicht zu scheuen braucht.
