Die Basis des Portionsbehälters der Spülmaschinentabs ist eine niedrigviskose PVAL-Type, die ursprünglich für die Papierindustrie entwickelt wurde. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Die Basis des Portionsbehälters der Spülmaschinentabs ist eine niedrigviskose PVAL-Type, die ursprünglich für die Papierindustrie entwickelt wurde. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

In seiner fast 100-jährigen Geschichte wurden Polyvinylalkohol-Massen bisher kaum durch Spritzgießen verarbeitet. Der Hauptgrund waren einerseits fehlende Produktideen, andererseits auch die um bis zu 20 Prozent schwankenden Materialkenndaten. Das war zumindest die Ausgangsposition als 2003 ein multinationaler Chemiekonzern bei der Buzek-Kunststoffverarbeitung in Österreich anfragte. Der Konzern wollte Produktionsausrüstungen, um spritzgegossene Portionsbehälter für Geschirrspülmittel-Granulat herzustellen. Andreas Huber, Geschäftsführer der Mutterfirma Buzek in Österreich sowie der polnischen Tochter Buzek Plastic Poland, erinnert sich: „Ich konnte kaum glauben, dass es noch niemand geschafft haben sollte, Serienteile aus Polyvinylalkohol herzustellen. Klar wurde mir das erst nach den ersten Plastifizierversuchen. Denn, was dabei heraus kam, erinnerte stark an Tapetenkleister. Entsprechend klebte das Material im Werkzeug.“ Aufgrund dieser Eigenschaft kommt Polyvinylalkohol beispielsweise in Papierklebstoff zum Einsatz. Huber fährt fort: „Nun wusste ich, dass der Weg in die Serie lang sein würde. Andererseits ahnte ich aber auch, dass, wenn wir es schaffen sollten, das Produkt großes Potenzial haben würde.“ Daher begannen er und Günter Buzek mit Mittarbeitern von Wittmann Battenfeld, Kottingbrunn, Österreich, eine geeignete Produktionsanlage zu entwickeln.

Für die Herstellung der Spülmaschinentabs kommen Produktionszellen rund um die servo-elektrische Spritzgießmaschine Macropower E 450/2100 von Wittmann Battenfeld zum Einsatz. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Für die Herstellung der Spülmaschinentabs kommen Produktionszellen rund um die hybride Spritzgießmaschine Macropower E 450/2100 von Wittmann Battenfeld zum Einsatz. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Schnelles Einspritzen und eine präzise Einspritzdruck-Regelung wichtig

Nach einigen Vorversuchen kristallisierte sich als Ausgangsbasis für ein spritzgießfähiges Material eine niedrigviskose PVAL-Type heraus, die ursprünglich für die Papierindustrie entwickelt wurde. In einem iterativen Versuchsprogramm versuchten die Entwickler durch Beifügen von Verarbeitungs-Hilfsstoffen ein verarbeitbares Compound zu erreichen. Nachdem sie es geschafft hatten, gelang es damit, den rund 30 x 40 x 15 mm großen Dünnwand-Behälter herzustellen. Zuerst mit einem 1-fach-Werkzeug, dann einem 4-fach- und schließlich mit einem 12-fach-Werkzeug. Versuche im Battenfeld-Technikum auf vollelektrischen Spritzgießmaschinen der Typen BA 1000/500 CDK-SE und EM 1600/350 zeigten, dass ein schnelles Einspritzen und eine präzise Einspritzdruck-Regelung wichtig für das Gelingen des Prozesses war. Auch wenn nach wie vor durch Batch-bedingte Materialdaten-Schwankungen Ausschussraten von rund 15 bis 20 Prozent auftraten.

Im Laufe der Versuche wurde klar, dass die PVAL-Verarbeitung deutlich mehr Know-how erforderte als man von einem Neueinsteiger in die Spritzgießproduktion – wie es der anfragende Chemiekonzern war – erwarten konnte. Deshalb entschlossen sich Huber und Buzek dazu, dem Chemiekonzern anzubieten, die Produkte als Sublieferant herzustellen. Sie blieben auch dabei, als es in den Verhandlungen nicht mehr um die Zulieferung von Österreich aus ging, sondern um die Errichtung einer Inhouse-Produktion im polnischen Abfüllbetrieb des Chemiekonzerns. Darum gründeten die beiden Unternehmer im Mai 2005 die Buzek Plastic Poland Sp.z.o.o. Mit drei hydraulischen Spritzgießmaschinen HM 270/1330 mit Einspritz-Akku von Wittmann Battenfeld wagten die Beteiligten den Sprung vom 12-fach-Probewerkzeug auf 32-fach-Heißkanal-Werkzeuge, womit sie die Serienproduktion starteten. Trotz mancher Ausreißer bei den Materialdaten und entsprechend hohen Ausschussraten kam die Produktion zum Laufen. Der Schlüssel dazu war eine situationsbezogene Produktionsweise, die aus dem laufenden Überwachen des Materialverhaltens inklusive manuellem Justieren der Einstellwerte bestand und eine visuelle 100-Prozent-Kontrolle der Fertigteile durch Bedienpersonal einschloss.


Aktualisierte Marktübersicht über Spritzgießmaschinen-Baureihen

Marktübersicht Spritzgießmaschinen

64 Spritzgießmaschinen­-Baureihen von 20 Herstellern

Mit der jüngsten Aktualisierung ist die Marktübersicht auf dem aktuellen Stand der Technik. Damit ermöglicht sie es den Kunststoffverarbeitern, den maschinentechnischen Anforderungen an die moderne Spritzgussfertigung zu begegnen. So integrieren die Maschinenhersteller beispielsweise immer mehr Funktionen in ihre Maschinen. Zudem ist ein wachsender Automatisierungsgrad ein Weg, immer komplexe Aufgabenstellungen bei sinkenden Losgrößen zu erfüllen. mehr…


Teileinspektion verbessert, Zykluszeit gesenkt, Kavitätenzahl erhöht

Nach rund einem Jahr waren die Prozesstechnik und die Zusammensetzung der Material-Compounds so stabil, dass die Unternehmen die Produktionskapazität ausbauen wollten. Da das Produktdesign vorerst unverändert blieb, änderten sich auch die Zykluszeit von 28 s sowie die Ausschussrate von rund 15 Prozent nicht. Daher lag der Fokus auf der visuellen Teile-Inspektion. Anstelle einer manuellen Inspektion an jeder Maschine kam ein mehrspuriges Teiletransfer-System zum Einsatz, an das mehrere Maschinen angebunden waren und das zu einem zentralen Inspektionsbereich führte. Dort kontrollierten allerdings nach wie vor Mitarbeiter jedes einzelne Teil.

Im Jahr 2008 war die Produktions-Routine des Teams soweit gefestigt, dass die nächste Verdoppelung der Kavitätenzahl, nun von 32 auf 64-fach, in Angriff genommen werden konnte. Doch die Verantwortlichen wollten darüber hinaus die Zykluszeit verkürzen. Das erforderte allerdings ein Re-Design des Formteils, was Buzek gemeinsam mit den Kunden-Technikern anging. Indem sie Wandstärken selektiv reduzierten, erreichten sie eine um 15 Prozent niedrigere Zykluszeit. Dazu waren aber größere und schnellere Maschinen nötig. Der guten Erfahrungen wegen blieb das Unternehmen bei dem Hersteller Wittmann Battenfeld und wählte die hydraulischen Maschinen HM 400/2250, wieder mit Einspritz-Akku, inklusive Battenfeld-Robotern und Förderband.

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Über den Autor

Reinhard Bauer

Technokomm, ist freier Redakteur für kunststofftechnische Berichte.