Netstal auf der Fakuma 2017 Ungetrübter Kaffeegenuss durch Coinjektions-Technik

Redakteur: Peter Königsreuther

Netstal präsentiert mit Partnern ein Gesamtsystem für die Herstellung mehrschichtig aufgebauter Kaffeekapseln, wie es heißt. Das Herz des Auftritts sei die elektrisch agierende Elion-Spritzgießmaschine. Halle 7 am Stand 7303.

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Coinjektions-Technik und dynamische Spritzgießsysteme von Netstal sorgen bei der Herstellung von Kaffeekapseln für einen leichtgewichtigen, ressourcenschonenden Aromaschutz.
Coinjektions-Technik und dynamische Spritzgießsysteme von Netstal sorgen bei der Herstellung von Kaffeekapseln für einen leichtgewichtigen, ressourcenschonenden Aromaschutz.
(Bild: Netstal)

Gemeinsam mit einigen Systempartnern werde Netstal am Beispiel von Kaffeekapseln die Vorzüge des Coinjection-Verfahrens für das Spritzgießen von dünnwandigen Aromaschutzverpackungen demonstrieren. Bei dieser Anwendung, die in Friedrichshafen Premiere feiert, stellt eine elektrische Spritzgießmaschine des Typs Elion 1200 mit einem per VNC integrierten Plasdan-Zusatzaggregat die Kapseln in einem 4-fach-Test-Werkzeug von Fostag her, wie es heißt.

Live produzierter, kunststofflicher Aromaschutz

Die Gesamtzykluszeit soll dabei nur 4,9 s betragen. Die Automatisierungsanlage des Netstal-Partners Beck Automation legt die von Verstraete IML zur Verfügung gestellten In-Mold-Label automatisch ins Werkzeug ein und entnimmt die dekorierten Kapseln nach dem Spritzgießvorgang. Die fertigen Teile werden mit der Öffnung nach unten abgestapelt, ein in den Entnahmeroboter integriertes optisches Inspektionssystem von IMD-Vista kontrolliert Lage und Dicke der Barriereschicht aus EVOH. Abschließend gelangen die mit dem Nespresso-System kompatiblen Kapseln als Schüttgut in einen Behälter.

Näheres zu dieser Expertise von Beck Automation im Rahmen der Fakuma 2017:

Spritzgießen mit hohem Druck und Präzision

Die Herstellung von dünnwandigen Teile erfordere eine sehr hohe Einspritzleistung. Nicht nur die maximal erreichbare Einspritzgeschindigkeit ist bei dieser Aufgabe, wie Netstal betont, ausschlaggebend, sondern auch die Dynamik der Spritzgießmaschine. Für die exakte Ausbildung mehrerer Schichten sei auf der andererseits aber auch die absolute Präzision und Reproduzierbarkeit gefragt. „Die Elion 1200-250/120 bietet mit ihrem elektrischen Hauptaggregat und dem vertikal, per VNC integrierten Plasdan-Zusatzaggregat, auf geringer Stellfläche die optimalen Voraussetzungen für das Coinjection-Verfahren", betont Marcel Christen, Applikations- und Produktmanager Packaging bei Netstal.

Optimierte Schließeinheit macht stets „kurzen Prozess“

Aufgrund des speziellen Übertragungsprinzips mit Doppel-Zahnstangen-Getriebe und einer hochpräzisen in die Spritzachse integrierten Kraftmessung biete das Haupt-Spritzaggregat der Maschine die nötige hohe Dynamik und Präzision gepaart mit absoluter Reproduzierbarkeit. Das Ergebnis, so Netstal, ist eine Schuss-zu-Schuss-Konstanz, die am Markt bisher unerreicht ist. Die Schließeinheit der Elion sei zugleich auf höchste Geschwindigkeit getrimmt und garantiere für jede Anwendung die kürzest möglichen Zykluszeiten. Wegen des konsequent modularen Aufbaus und einer Vielzahl an Ausrüstungsoptionen lasse sich diese Spritzgießmaschine perfekt an die Bedürfnisse aus den verschiedenen Anwendungsbereichen anpassen.

Coinjektions-Verfahren macht Kaffeegenießer glücklich

Die wichtigste Aufgabe einer Kaffeekapsel sei es, den Inhalt vor äußeren Störfaktoren, Sauerstoff, Licht und Feuchtigkeit zu schützen. Nur dann schmeckt der Genießer das volle Aroma. Aluminium bietet dabei einen besonders guten Schutzeffekt, verbraucht laut Netstal bei seiner Herstellung jedoch extrem viel Energie, so dass der Gedanke naheliegt, die Vorteile von Kunststoff für das Einwegprodukt zu nutzen. Der Knackpunkt sei dann, wie man den Aromaschutz gewährleiste.

„Die zündende Idee von Netstal setzt auf das präzise Coinjection-Verfahren und die gute Barrierewirkung von Polyethylenvinylalkohol (EVOH) und Polyvinylalkohol (PVOH)", merkt Reto Gmür, Applikations-Ingenieur bei Netstal, an. Weit verbreitet seien einschichtige Lösungen aus Polyproplyen (PP) und Polylactide (PLA). Diese sind zwar einfach und günstig herzustellen, jedoch verfügen weder PP noch PLA über eine nennenswerte Barrierewirkung, wie Gmür sagt. Deshalb sei in diesen Fällen eine Sekundärverpackung wie beispielsweise ein Portionenbeutel oder Ähnliches notwendig.

Einzigartig ineinander vernetze Aromaschutz-Effekte

Die Hightech-Anwendung von Netstal dagegen nutze die Möglichkeiten der Mehrschichttechnologie: Beim Coinjection-Spritzgießen wird Schmelze von zwei Aggregaten durch den selben Angusskanal in die Werkzeugkavitäten eingespritzt, wie die Experten erklären. „Das zuerst eintreffende Material bildet dabei die Hülle der Formteile aus, die den inneren Kern der zweiten Komponente umschließt. Im Fall unserer Kaffeekapseln umgeben zwei Schichten PP eine Lage barrierewirksames EVOH und bildet so ein extrem dünnes Sandwich mit einer gesamten Wandstärke von lediglich 0,4 mm", erklärt Gmür. Während das EVOH (0,06 mm) den Kaffee schütze, übernehme das PP (jeweils 0,17 mm) den Schutz des EVOH, denn das empfindliche Material würde sonst Feuchtigkeit absorbieren und seine Barrierewirkung gegen Gasaustausch einbüßen. Das Resultat ist eine aromadichte Kapsel, welche ohne irgendwelche Sekundärverpackung verwendet werden kann.

Für viele Anwendungen denkbare Kunststoffidee

„Diese Mehrlagentechnik ist sehr vielseitig einsetzbar und eignet sich zum Beispiel auch für das Blocken von Licht oder den Einsatz von Recyclingmaterial", erläutert Christen. Im ersten Fall könne man die Innenschicht durch ein schwarzes Polymer ersetzen, im zweiten die Außenhaut aus neuem Material bilden und den Kern aus Recyklat fertigen. Die Zukunftsaussichten des Verfahrens bewertet der Netstal-Experte deshalb positiv: „Das Sandwich-Spritzgießen bietet so einzigartige Möglichkeiten, dass wir uns viele weitere Anwendungsbereiche vorstellen können. Neben der Portionierung von Kaffee und Tee, kann diese Idee auch für Babynahrung, Softdrink-Konzentrate, Medikamente und viele andere Verpackungsanwendungen, bei denen eine zuverlässige Barrierewirkung gefordert ist, interessant sein."

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