Die Verarbeitung der Folie erfolgt im Reinraum. Der etwa 200° C heiße Kunststoff wird mit einer Breite von 1,4 m durch eine 20 m lange Maschine geleitet. (Bild: Senoplast)
Der hohe Stacheldraht rund ums Werksgelände verrät: Hier geht Schützenswertes vor sich. Die Senoplast Klepsch & Co., Piesendorf, Österreich, schützt ihr innovativstes Produkt – eine extrem kratzfeste und chemikalienresistente Kunststofffolie – gleich doppelt. Einmal gegen neugierige Blicke der Mitbewerber, welche an ähnlichen Oberfläche arbeiten, da sich weltweit noch nichts Vergleichbares auf den Markt befindet. Vor allem aber schützt sich das Unternehmen gegen mikroskopisch winzige Eindringlinge wie Staub und Keime, die das Produkt negativ beeinflussen könnten. Da gegen diese keine Zutrittsbeschränkung oder Stacheldraht hilft, hat die Firma ihre Produktion rundum dicht eingehaust. Sie produziert, ungewöhnlich für einen reinen Kunststoff-Hersteller, in Reinräumen. Weil das im Marktsegment der Kunststoff-Folien- und -Plattenproduktion nicht Standard ist, kann man in verschiedenste Marktlücken expandieren. In vier Schichten wird hier in zwei Reinraum-Fertigungslinien gefertigt. Weitere sind in Planung.
Das Unternehmen kam über Jahrzehnte ohne Reinraum aus. Als Kunststoff-Halbzeughersteller bediente man eine Standardpalette an Kundenwünschen aus der Industrie, lieferte Thermoplast-Massenware für verschiedene Industriezweige in Folien- und Plattenformaten. Als in der Finanz- und Wirtschaftskrise einige wichtige Kundenbranchen wegbrachen, orientierte man sich neu. Weg von der Massenware, hin zu anspruchsvollen Spezialitäten – ein Strategiewechsel, der durch den Reinraum ermöglicht werden sollte.
Die extrem reine Umgebung im Fertigungsprozess sollte zwei Probleme lösen. Erstens lag die Ausschussrate aufgrund von unkontrollierten Umgebungseinflüssen in manchem Jahr bei über 20 Prozent. „Der hohe Ausschuss erhöhte das Reklamationsrisiko“, sagt Marco Grugger, verantwortlich für die Verfahrenstechnik der Senoplast Gruppe. Dank Reinraumproduktion fiel der Ausschussanteil schlagartig auf ≤ 2 Prozent. Zweitens sollte die Produktqualität verbessert werden. Schritt für Schritt gelang es den Entwicklern, die Produkteigenschaften zu verbessern. Nun erfüllen sie die gestiegenen Qualitätsansprüche vieler Kunden und übertreffen diese teilweise sogar. So ließen sich nun neue und extrem anspruchsvolle Märkte erschließen, insbesonder Abnehmer all jener Branchen, die partrikel- und mikrobiologisch reine Umgebungsbedingungen benötigen: Pharmaindustrie, Biologie, Molekularchemie, Medizintechnik, aber auch IT, Optik und Mechanik.
Der Stacheldrahtzaun rund ums Werksgelände verrät: Hier gibt es Schützenswertes.
Kunststoff mit einem sehr hohen Härtegrad
Spezielle Oberflächen spielen in verschiedenen Branchen und besonders im Gesundheitswesen eine wichtige Rolle. Nicht nur weil sie für die Ästhetik der Einrichtung notwendig sind, sondern weil sie als Umhüllung für Einrichtungen, Wandsysteme und Oberflächen eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen. So nutzen Kliniken das Material für raumbildende Ausbauten oder bei der Inneneinrichtung für Türen, Schränke, Wandsysteme und Betten. Forschungseinrichtungen verwenden es für Labormöbel, Laborschränke und Wände. Auch Lebensmittelhersteller kommen als Anwender neuer Oberflächen infrage. Dass sich das Produkt dabei vor allem für den Einsatz in aseptischen, also keimfreien Umgebungen eignet, liegt an seinen Eigenschaften. Vor allem aber, dass die Kunststoffoberfläche einen sehr hohen Härtegrad aufweist. Das macht ihn scheuerresistent. Denn wo keine Kratzer sind, setzen sich auch weniger Keime (koloniebildende Einheiten (KBE)) fest, die aus den winzigen Nischen nur schwer zu entfernen sind. Die Oberfläche dieser stabilen Folie ist so glatt, dass Schmutz daran kaum haftet, sich zudem leicht mit Standardmitteln reinigen, desinfizieren oder sogar sterilisieren lässt. Wenn es sein muss auch mit Säuren oder Laugen, welche dem Kunststoff nichts anhaben können. Eine solche Radikalreinigung ist aber nicht nötig, denn die Oberfläche neutralisiert sich von selbst, wie Testreihen mit standardisierten Keimen ergaben. Dabei zogen Tester eines zertifizierten Labors mit Abklatschplatten in bestimmten Zeitabständen eine Probe von einer kontaminierten Testoberfläche. Sie bestätigten die antimikrobielle Wirkung. Nach weniger als 180 Minuten ist keine mikrobiologische Aktivität mehr nachweisbar. Das Material ist zudem als Emittent neutral: Es dampfen keinerlei Gase oder Partikel aus. Die Oberfläche des Kunststoffs ist so stabil, dass nur Hitze und extreme Gewalteinwirkung das Produkt zerstören könnten.
Das neue Material hat also manche Vorteile von Glas, Keramik oder Metall, ohne darüber die Vorteile von Kunststoff zu verlieren. Dazu zählen die Farbenvielfalt, die leichte Verarbeitbarkeit, die Reinraum-Tauglichkeit sowie die Integrierbarkeit. Zur Zeit wird der Kunststoff in circa 50 Farben und diversen Metallic-Versionen produziert. Eine Nachstellung neuer Farben ist jederzeit technologisch möglich. Die fertigen Folien können auf jeden stabilen und glatten Untergrund aufgebracht werden. Die Kunststoff-Träger-Kombinationen lassen sich vor Ort leicht bohren, verschrauben und nacharbeiten. Die Folie hat alle einschlägigen Tests bestanden und findet Zulassung für die Reinraumklassen 1 bis 9 der DIN EN ISO 14644 sowie nach den Vorgaben der GMP, Klasse A bis D. Da der Anspruch des Herstellers lautet: höchste Oberflächenstabilität zu niedrigsten Investitionskosten, sind die Wandsysteme kostengünstig im Vergleich mit Materialien, die bislang in Sterilräumen Anwendung fanden.
Verantwortliche für die Prozesskontrolleversehen ihren Dienst in Reinraumkleidung.
Zusätzliche Aspekte wie Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, Natur- und Umweltschutz sowie neue Erkenntnisse über die psychologischen Auswirkungen auf den menschlichen Organismus bei Aufenthalt in umbauten Räumen, können durch die verschiedensten Farbgestaltungen stetig verbessert und angepasst werden. Mit diesen Produkteigenschaften hat sich das österreichische Unternehmen eine Nische erschlossen, die derzeit weltweit einzigartig ist. Dem Kostendruck in der Thermoplast-Folien-Herstellung konnte man sich dadurch entziehen. Doch so einfach, wie das Vorhaben unternehmensstrategisch klingt und so logisch es betriebswirtschaftlich betrachtet aussieht, so schwierig, langwierig und auch riskant war die technische Umsetzung. Denn es stellte die ganze Belegschaft auf die Probe und deren Gewohnheiten infrage – es erforderte ein Umdenken bei allen Mitarbeitern, von der Betriebsleitung bis zum Mitarbeiter an der Maschine.
Zehn Jahre im Reinraum technisch gereift
Das Ausgangsmaterial für die Folien, das im Extruder verarbeitet wird, ist eine Mischung profanen Standardkunststoffen, etwa ABS, PMMA und PC. Aber die Verarbeitung macht es aus. Der etwa 200° C heiße Kunststoff wird mit einer Breite von 1,4 m durch eine 20 m lange Maschine geleitet. Die ist komplett gegen Umwelteinflüsse eingehaust. Dort kühlt das Material ab. An einer bestimmten Stelle in der Maschine wird die Oberfläche dann molekular manipuliert und dadurch härter und stabiler. Aufgetragen wird eine bestimmte Beschichtung, welche das Material verändert. Das aber ist ein Betriebsgeheimnis.
Dieser Prozess verlangt aber eine ausgeprägte Kontrolle der Umgebungsbedingungen. Eine partikuläre Reinheitsgüte von 99,9 Prozent an der Oberfläche wäre unmöglich zu erreichen, wenn während der Herstellung Partikel in der Menge in den Prozess gelangen würden, wie es sonst in einer normalen Kunststoffverarbeitung passiert. Auch Hitze und Luftströmung müssen bedacht und kontrolliert werden. Schon wenn die Temperatur nur um ein halbes Grad abweicht, ist kein Hochglanz-Produkt mehr möglich, sondern Ausschuss aufgrund von Blasen.
„Die Fertigungsumgebung und der Fertigungsprozess mussten völlig neu designt werden“, bestätigten Betriebsleiter Ernst Rattensperger und Marco Grugger, Leiter der Verfahrenstechnik. Obwohl der Reinraum dafür maßgeschneidert wurde, lief der Prozess nicht von Anfang an reibungslos. Über mehrere Jahre hinweg lernten die Entwickler hinzu. Sie optimierten neue Fertigungslinien, teilweise sogar nach dem Trail-and-Error-Prinzip. Denn allseits argumentierten physikalischen und mechanischen Grundlagen in der Reinraumplanung waren hier obsolet. Ernst Rattensperger und Marco Grugger, die treibenden Kräfte in der Projektentwicklung, stehen zu ihrer Aussage, dass ein Großteil der Entwicklungszeit zur Fehleranalyse aufgewendet werden musste. Vor allem die Rohstoffqualität und die Materiallogistik stellten die Entwickler immer wieder vor neue Rätsel. Durch automatische Oberflächenscans und Dickenmessung fielen Verunreinigungen ebenso auf wie durch die optische Prüfung im Lichttunnel, der hierfür eigens gebaut wurde.
Den Erfolg brachte dann der Umstieg von der Reinraumklasse ISO 8 auf die strengere Klasse ISO 7 und besser. Erst dadurch wurden so viele Störgrößen ausgeschlossen, dass der Prozess stabil blieb. Die Entwickler fassten mehrere Prozessschritte zusammen, sodass nur ein relativ kurzer Bereich nötig wurde, in dem aufwendig noch höhere Reinraumanforderungen erfüllt werden mussten. Aber auch im Umfeld dieser Reinraumfertigung herrscht für Mitarbeiter eine strikte und akribisch überwachte Bekleidungs- und Hygienevorschrift. Der Verantwortliche, welchem die Prozesskontrolle übertragen wurde, versieht seinen Dienst in Reinraumkleidung, als ob er in einem pharmazeutischen oder mikroelektronischen Betrieb tätig wäre. Der Zugang in die Werkhalle erfolgt durch eine Schleuse, nur um keine störenden Kontaminationen in die Nähe des heiklen Fertigungsprozesses zu bringen. Die Kontaminationen könnten auch über den Grauraum ans Produkt gelangen, in dem sich etwa wesentliche Fertigungskomponenten befinden wie Extruder, Werkzeuge, Mischeinheiten und die Endverpackung. Weil das schwächste Glied in der Kette bei Reinraumprodukten die Qualität bestimmt, war nur ein allumfassender Ansatz für den Schutz sinnvoll.
Langer Atem für Entwicklung – und lange Leine
„Es kommt auf die Konsequenz an, wie wir die Dinge umsetzen“, sagt Betriebsleiter Ernst Rattensperger. Die jahrelange Entwicklungsarbeit erforderte von der Firma die Risikobereitschaft für Investitionen in neue Technologien. Ein langer Atem bei so ambitionierten Entwicklungsprojekten ist dabei keine Selbstverständlichkeit in der Industrie – ebenso wenig wie die lange Leine: „Die Entwicklerteams brauchen nicht nur die notwendigen Spielräume, sondern auch das Vertrauen des Eigentümers, der das erforderliche Budget zur Verfügung stellt“, sagt Rattensperger. „Grundvoraussetzung ist die Leidenschaft und Lernbereitschaft der Organisation, welche weit über das Normal hinausgeht“, sagt der Betriebsleiter. „Denn sauber allein ergibt noch keinen Reinraum.“ Die Mitarbeiter mussten mit dem neuen Verfahren auch neue Verhaltensregeln erlernen und praktizieren welche selbst auf das Verhalten im privaten Leben der Mitarbeiter einen Einfluss nehmen. Wo schon kleinste Nachlässigkeiten in Sachen Reinheit eine Qualitätsbedrohung darstellen, ist ein absolut höchstes Maß an Disziplin unumgänglich. „Menschen sind Gewohnheitstiere“, nennt der Betriebsleiter eine der Schwierigkeiten auf dem Weg zur reinen Fertigung. Als Schlüssel für nachhaltige Veränderungen betrachtet er die Bewusstseinsbildung und das eigenverantwortliche Handeln. Das Personalmanagement sorgt nun für eine kontinuierliche Reinraum-Technikausbildung und hält zur Hygiene an.
Kleinste Nachlässigkeiten in Sachen Reinheit haben Einfluss auf die Qualität.
Heute hat Senoplast ein großes Budget für Forschung und Entwicklung, kooperiert mit Hochschulen, und hat eine extrem ausgeprägte Fertigungstiefe. Der hauseigene Maschinenbau hat die reinraumtechnischen Prozessanlagen selbst gebaut, selbst die Paletten für den Transport ins Zwischenlager sind Eigenkonstruktionen. Das Entwicklerteam verfügt über ingenieur- und naturwissenschaftliches interdisziplinäres Know-how von Maschinenbau über Chemie, Physik bis hin zur Prozesstechnik. Damit ist es Senoplast gelungen, den Reinraum zum Mittelpunkt des Unternehmens zu machen. Erst recht, seit sich in eher beiläufigen Versuchen zeigte, dass auch andere, viel einfachere Folien aus der Firmenproduktpalette deutlich an Qualität gewinnen, wenn diese unter Reinraumbedingungen gefertigt werden.
