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Bei Tierfeuchtnahrung stellen die sämige Soße und die stückigen Bestandteile der Nahrung ein Problem für die Abfüllung dar. Besonders problematisch sind faserige Stücke aus Fleisch, Fisch oder Meeresfrüchten. Die Anforderungen an die Abfülltechnik sind hoch, und eine Benetzung der Siegelzone im Kopfnahtbereich durch das Füllgut lässt sich nicht sicher vermeiden. Diese Verschmutzung der Folieninnenseite führt bei Heißsiegelung zu fehlerhaften Packungen, bei denen entweder die Naht im Autoklaven komplett versagt oder im Nahtbereich Mikrokanäle entstehen, durch die später Bakterien und Schimmelpilze eindringen können.

Ultraschall schafft, was die Heißsiegelung nicht kann und siegelt sicher und dicht durch die unvermeidbare Produktbenetzung. Die Vibration des Ultraschalls verdrängt das Füllgut aus der Siegelzone, während die für den Siegelvorgang erforderliche Wärmeenergie in der Folie von innen nach außen durch Molekül- und Grenzflächenreibung erzeugt wird. So entsteht eine stoffschlüssige Verbindung der polymeren Siegelschichten mit hoher Festigkeit und hermetischem Verschluss. Die Anzahl undichter Packungen, die zum Autoklavierprozess weitertransportiert werden, kann gegen Null reduziert werden. Ein aktuelles Kundenbeispiel zeigt bei fünf Produktionstagen mit knapp 600.000 Beuteln folgendes beeindruckendes Ergebnis: 100% dichte Kopfnähte durch Ultraschall.

Ultraschallgenerator schleust Beutel mit Falten aus
Der digitale Ultraschallgenerator ist Herzstück und Motor des Schwinggebildes; er erzeugt nicht nur die Schwingungen, sondern ermöglicht durch die permanente Erfassung und Auswertung wichtiger Messgrößen die gerade bei kritischem Füllgut so wichtige Nahtqualitätsüberwachung. 10.000-mal pro Sekunde werden mehr als zwanzig Messwerte wie Spannung, Strom, Amplitude sowie daraus abgeleitete Größen erfasst und verarbeitet. Diese Rückmeldung ermöglicht eine laufende Überwachung und Optimierung des Siegelprozesses. Zur Sicherstellung der Nahtqualität wird jede Siegelung mit dynamisch ermittelten Sollwertvorgaben verglichen. Liegt die Siegelung außerhalb der festgelegten Qualitätsgrenzen, meldet der Generator dies an die Steuerung der Verpackungsmaschine und die Beutel werden automatisch ausgeschleust. Das hochpräzise Messsystem des Generators mit Temperaturdriftkompensation kann folgende Fehlerzustände erkennen:

  • Falten im Kopfbereich
  • Grobe Stücke im Nahtbereich
  • Überfüllung
  • Fehllagen in der Siegelstation
  • Fehlende Beutel
  • Doppelte Belegung

Kurze Prozesszeiten
Ultraschallsiegeln ist durch einen großen energetischen Wirkungsgrad gekennzeichnet, da nur während der eigentlichen Schalleinleitung Energie benötigt wird und bei den üblichen Schweißzeiten zwischen 80 und 200 ms jeweils nur kurzzeitig Leistung abgegeben wird. Im Vergleich zu dauerbeheizten Wärmekontaktverfahren sind Ultraschallsysteme unmittelbar nach dem Einschalten des Ultraschallgenerators einsatzbereit. Einricht- und Wechselzeiten werden optimiert, da die beim Heißsiegeln erforderlichen Aufwärm- und Abkühlzeiten wegfallen. Im Speicher des Ultraschallgenerators kann eine Vielzahl unterschiedlicher Parametersätze abgelegt werden. Dadurch ist eine automatische Rezept-Umschaltung möglich, die sofort mit dem Start des nächsten Siegelvorgangs wirksam wird. Ein Maschinenstillstand ist nicht erforderlich.

Ultraschall als OEM oder Retro-Fit?
Beides ist möglich: Als Spezialist für Ultraschall-Schweißtechnologie hat Herrmann Ultraschall Integrationsrichtlinien entwickelt und kooperiert direkt mit namhaften Herstellern von Verpackungsmaschinen. Zur Sicherstellung der zielgerichteten Energieeinleitung beim Ultraschallschweißen sind die Anforderungen an die Verpackungsmaschinen hoch, insbesondere an die Qualität der Führungselemente, die Parallelität der Siegelwerkzeuge und die Konstanz und Einstellbarkeit des Siegelkraftaufbaus.

Ultraschallsiegelsysteme sind teurer als Heißsiegelsysteme. Entscheidend für die schnelle Amortisation dieser Mehrinvestition bei der Verpackung von Tierfutter ist die Senkung der Naht-Defektrate. Sie sollte idealerweise deutlich besser als 1 aus 10.000 Beuteln sein. Ultraschall erreicht diese Vorgaben und rechnet sich somit typischerweise innerhalb von 6 bis 18 Monaten. Es wird nicht nur signifikant an Material gespart, es verringern sich auch der Personalaufwand für die Sicherstellung der Produktqualität sowie die nicht unerheblichen Kosten für die Beseitigung und Behandlung von Ausschuss. Die Gesamtbetriebskosten (TCO = Total Cost of Ownership), die immer mehr zum Schlüsselfaktor bei Kaufentscheidungen werden, werden gesenkt.

Für Sie entscheidend
Was ist Ultraschallschweißen?
Das Ultraschallschweißen ist ein schnelles  Verfahren zum Siegeln flexibler Verpackungsmaterialien. Elektrische Spannung wird in mechanische Vibrationen in einer Ultraschallfrequenz zwischen 20 und 35 kHz umgewandelt und über ein Schweißwerkzeug, die sogenannte Sonotrode, in die Folie eingeleitet. 20 kHz bedeuten 20.000 Bewegungen in der Sekunde. Das Verpackungsmaterial wird durch die entstehende Wärme buchstäblich zusammengeschweißt. Die Energiefokussierung zum zielgerichteten Aufschmelzen des Materials erfolgt über die Amboss- oder Sonotrodenkontur. Die Auflagefläche auf dem Amboss definiert die Siegelzone.

 

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Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG

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