Thermoformen mal anders: Verpackungen auf Zellstoffbasis

Mittels Zellstoffen Verpackungen auf Thermoformmaschinen herstellen: Klingt neu, ist es auch. Kiefel nennt dies Kiefel-Fiber-Thermoforming.

Thermoformen mit Zellstoffen – Kiefel hat da was Neues: Maschinen von Kiefel können neben klassischem rezyklierbaren Kunststoff auch wiederaufbereitete, etwa rPET, oder biobasierte Materialien wie beispielsweise PLA verarbeiten. Doch was ist eigentlich mit Naturfasern beziehungsweise Zellstoffen?

„Immer mehr Kunden fragen uns nach einer Technologie, mit der sie hochwertige Verpackungen auch auf der Basis von Zellstoff herstellen können. Wir haben mit unseren Fiber Thermoforming Maschinen eine Antwort, die die Kunststoffverarbeitung komplementär ergänzt“, beschreibt Erwin Wabnig, Leiter Fiber Thermoforming, die Evolution der neuen Thermoformmaschine „Natureformer“.

Mit dem Fiber Thermoforming hat sich das Unternehmen ein ergänzendes Technologiefeld mit einem neuen Werkstoff erschlossen – und dabei das Jahrzehnte lange Know-how bei der Konstruktion von Thermoformmaschinen einfließen lassen. Die Freilassinger haben das Verfahren des neuen Natureformers deshalb auch „Kiefel-Fiber-Thermoforming“ (KFT) getauft.

„Von der Optik lassen sich die Papierprodukte von denen aus Kunststoff nahezu gar nicht unterscheiden. Wir sprechen beispielsweise von Inlays für hochwertige elektronische Geräte, die edel aussehen und ihrer vollen Schutzfunktion nachkommen“, so Wabnig. Der Vorteil liegt auf der Hand: Die gesamte Verpackung – Umverpackung und Inlay – besteht in diesem Fall aus einem einzigen Material: Zellstoff. Eine Materialtrennung vor dem Recycling entfällt.

In den neuen Natureformer KFT hat Kiefel auf bewährte Technik zurückgegriffen. Daher ist auch eine Ähnlichkeit mit der klassischen Bandstahlmaschine KMD unverkennbar. Die Aufbereitung der Zellstoffrohmasse auf einen Faseranteil von bis zu 1 % erfolgt batchweise. Fließsimulationen sorgen dafür, dass die Fasern gleichmäßig über das Behältervolumen verteilt sind.

In die Masse taucht das Saugwerkzeug aus einem Metallgewebe, das angelegte Vakuum saugt Flüssigkeit ab und lässt die Fasern, in Form eines Filterkuchens, im Werkzeug zurück. Ein Sprühbalken reinigt den Werkzeugrand und entfernt überschüssige Zellstoffmasse. Im Anschluss fährt das Saugwerkzeug in ein flexibles Gegenwerkzeug der Vorpressstation. „Durch das flexible Vorpress-Werkzeug sorgen wir für eine sehr gleichmäßige Faserverteilung über die gesamte Werkzeuggeometrie“, erklärt Alexander Huber, Produktmanager Fiber.  

Der Faseranteil liegt nach diesem Schritt bereits bei rund 40 %. Das Saugwerkzeug übergibt das Bauteil anschließend in die Heißpresse. Bei bis zu 200 °C im Ober- und Unterwerkzeug sowie einer Schließkraft von bis zu 600 kN verschwindet die letzte Feuchtigkeit. Huber präzisiert: „Durch unsere Technologie können wir Ziehtiefen von bis zu 250 mm realisieren. Wir arbeiten mit direkt beheizten Kavitäten – über Heizpatronen, die im Werkzeug integriert sind. Dadurch erreichen wir einen optimalen Wärmeübergang, verbrauchen weniger Energie und erzielen die hohe Produktqualität.“

Das Saugwerkzeug ist am Handling-Roboter montiert und übergibt das Bauteil von Station zu Station. Es lassen sich so definierte Werkzeugpositionen zur Wartung, Säuberung und Werkzeugwechsel anfahren.

Mithilfe des automatisierten Schnellwechselsystems ist der Werkzeugwechsel laut Kiefel innerhalb von 15 Minuten erledigt. Die Automatisierung der Maschine – stapeln, sleeven, verpacken in Kartons – passt Kiefel auf die Kundenanforderungen an. Maßnahmen zur Qualitätskontrolle und Inspektion lassen sich durch zusätzliche Module in die Maschine integrieren

Eine Pilotanlage im Maßstab 1:1 ist bereits im Einsatz und stellt mit einer Zykluszeit von 15 s Kiefel Referenz-Becher her. „Wir haben inzwischen zahlreiche Maschinen im Auftragsbestand. Die erste wird Mitte des Jahres an den Kunden ausgeliefert,“ so Huber. Damit ist Kiefel, laut eigenen Angaben, der erste Kunststoff-Thermoformmaschinenbauer, der hoch automatisierte Maschinen für das Fiber Thermoforming anbietet.

db