Die Anwendungsbereiche für Ultraschall sind so unterschiedlich wie Verpackungen selber: Steh- und Flachbeutel, Blister, Pods und beschichtete Kartons. Auch das Einsiegeln von Spouts ist möglich. Dazu kommen Neuentwicklungen wie die flexible Foliendose „Cyclero“, wo der Deckel-Ring mit Ultraschall gefügt wird.

Die thermische Belastung für Packstoff und Füllgut ist minimal, weil die Ultraschallwerkzeuge sich kaum erwärmen. Empfindliches Füllgut wie Salat, Käse oder Schokolade wird geschont. Weil Hitze kein Thema ist, können kostengünstigere, co-extrudierte Barrierefolien ohne Hitzeschild verwendet werden. Dazu kommen Einsparungen durch reduzierten Reinigungsaufwand und den Wegfall der Teflonschutzbänder. Kurze Zykluszeiten und ein geringer Energieverbrauch erhöhen die Gesamtanlagen-effizienz. Eine gute Qualitätssicherung ist durch umfangreiche Soll-Ist-Parametrierung sowie die Dokumentation jedes einzelnen Siegelvorgangs im Generator möglich: interessant in der Medizintechnik, wo jeder Prozessschritt dokumentiert sein muss.

Kalte Trägerschicht und kurzeProzesszeiten

Beim Ultraschallverfahren wird die zum Aufschmelzen benötigte Wärme nur innerhalb der Siegelschicht erzeugt. Die Trägerschicht bleibt nahezu kalt und nach Beendigung des Energieeintrages fließt die Wärme aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Trägerschicht und Siegelschicht zügig nach außen ab – die Warmnahtfestigkeit ist deutlich höher. Ein möglichst hoher Hot Tack ist vor allem bei vertikal arbeitenden Form-, Füll- und Schließmaschinen (VFFS) wichtig, weil die Siegelnähte sofort nach der Siegelung durch die Befüllung stark belastet werden.

Ultraschallsiegeln ist durch einen großen energetischen Wirkungsgrad gekennzeichnet, da nur während der eigentlichen Schalleinleitung Energie benötigt wird und mit Siegelzeiten zwischen 80 und 200ms kurze Zykluszeiten möglich sind. Das ist vor allem bei dicken Packstoffen oder Verbindungen zwischen spritzgegossenen Packmitteln und Folien vorteilhaft. Im Vergleich zu dauerbeheizten Wärmekontaktverfahren sind Ultraschallsysteme unmittelbar nach dem Einschalten des Ultraschallgenerators einsatzbereit. Durch Ablage der Siegelparameter im Memory des Ultraschallgenerators ist eine automatische Umschaltung zwischen Parametersätzen möglich. Die Änderungen werden sofort mit dem Start des nächsten Siegelvorgangs wirksam, so dass kein Maschinenstillstand erforderlich ist. Eine intelligente Anpassung der Siegelparameter an umgebungsbedingte oder verarbeitungsprozessabhängige Änderungen ermöglicht eine kontinuierlich gleichbleibende Siegelqualität.

Durch die zielgerichtete Energieeinleitung beim Ultraschall sind die Anforderungen an die Verpackungsmaschinen hoch, insbesondere an die Qualität der Führungselemente, die Parallelität der Siegelwerkzeuge und die Konstanz und Einstellbarkeit des Siegelkraftaufbaus. Die Vorgaben für diese mechanische Präzision sind in erfolgreichen Projekten mit namhaften Verpackungsmaschinenherstellern verifiziert worden und stehen als Integrationsrichtlinie zur Verfügung. Zahlreiche Fertigungslinien für Pouches und Bricks wurden mit Ultraschall ausgestattet.

Erhöhte Marktchancen
Alternative zum Wärmesiegeln

Ultraschall siegelt absolut dicht durch Produktbenetzung, weil die Vibrationen des Schalls das Füllgut buchstäblich „weghämmern“. Die Anzahl undichter Packungen kann so reduziert werden. Das ist für Global Player im Verpackungsbusiness wichtig, wenn riesige Mengen palettiert werden. Ist eine Packung undicht, muss meistens die gesamte Palette entsorgt werden. Und weil Produktanhaftungen in der Siegelzone keine Rolle spielen, sind Packungen mit weniger Kopfraum möglich – auch das spart Material.

 

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Robert Hueber, Verkaufsleiter Packaging, Herrmann Ultraschall, Karlsbad, robert.hueber@herrmannultraschall.com