Reduzierung von ausfallzeiten durch klebstoffverkohlung

Auswirkung von klebstoffverkohlung, düsenverstopfungen und hotmelt-materialien auf ihren nettogewinn

Wenn sich die Klebstoffeigenschaften durch thermischen und oxidativen Abbau ändern, geht die thermoplastische Eigenschaft des Klebstoffs verloren, was zu Überhitzung oder Verkohlung (Charring) des Klebstoffs führt.

Klebstoffverkohlung ist die größte Einzelursache für Ausfall und Stillstand von Hotmelt-Anlagen für die Endverpackung und den Kartonverschluss. Die Gesamtkosten für Ausfälle durch Klebstoffverkohlung können leicht 5.000 bis 10.000 US-Dollar pro Stunde und Linie je nach Hotmelt-Verfahren erreichen. 


Klebstoffverkohlung erhöht die Betriebskosten

Herkömmliche Heißleimanlagen sind mit einer Art beheiztem Behälter ausgestattet, der große Mengen geschmolzenen Klebstoff für Stunden oder Tage auf einmal vorhält. Zusammen mit sich verändernden Füllständen beeinträchtigen diese langen Durchwärmzeiten die Klebstoffkonsistenz. Dadurch werden harte Klumpen aus verkohltem Klebstoff erzeugt, die nicht durch die Heißleimgeräte fließen.

Diese harten Klumpen aus verkohltem Klebstoff verursachen die Verstopfung von Heißleimschläuchen und Ausgabedüsen und in der Folge ungeplante Ausfälle, welche die Produktivität des Fertigungsprozesses beeinträchtigen. Üblicherweise haben Linienbetreiber zu viele Austauschdüsen zur Hand, um die Ausfallzeiten zu minimieren.

Ähnlich wie Plaque in einer verhärteten Arterie bauen sich Schichten aus Verkohlungen im Inneren des Heißleimschlauches auf, was die Erhaltung einer gleichmäßigen Leimviskosität in der gesamten Anlage erschwert. Im Ergebnis müssen die Schläuche häufiger ausgetauscht werden. Falls Klebstoffverkohlung ein häufig vorkommendes Problem ist, verlagert es sich auch in die Pumpe der Anlage und führt letztendlich zu einem vorzeitigen Versagen der Fluiddichtungen in Pumpen und Ausgabegeräten.

Je nach Produktionsprozess kann die Beeinträchtigung der Rentabilität durch Klebstoffverkohlung beträchtlich sein. Einige Beispiele der direkten Kosten durch Probleme mit Verkohlungen (ohne damit verbundene Ausfallzeit):

  • 600 bis 1200 US-Dollar für den Austausch von Heißleimschlauch (100 US-Dollar pro 30 cm)
  • 1.500 bis 5.000 US-Dollar für Pumpenaustausch und Neuaufbau
  • 7.000 bis 14.000 US-Dollar Kapitalkosten für zusätzliche Geräte

Layers of charred hot melt adhesive can build up inside hoses

Schichten aus verkohltem Heißleim können sich im Inneren von Schläuchen aufbauen

Wartung und Ausfallzeit

Zusätzlich zu den direkten Kosten für Ersatzteile nach Verstopfung mit verkohltem Klebstoff erfordern Anlagen mit beheizten Behältern oft eine regelmäßige Reinigung und Wartung zur Vermeidung von übermäßigen Verkohlungsaufbau. Diese Reinigungen können sehr arbeitsintensiv und zeitraubend sein, was wiederum die Betriebszeit und Produktivität beeinträchtigt.

Eventuell müssen Hersteller die Behälter außer Betrieb setzen, um deren Innenwände durch Abschaben vollständig von Belag durch verkohlten Klebstoff zu befreien. Bei manchen Anwendungen stehen oft zusätzliche Heißleimgeräte zur Verfügung, um die Linien während dieser regelmäßigen Behälterreinigungen in Betrieb halten zu können. Solche Behälterabschabungen können mindestens einen halben Tag dauern, was zu Arbeits- und Gemeinkosten zwischen 1.000 und 1.500 US-Dollar führt. Firmen, die nicht für die Durchführung der Behälterreinigung ausgestattet sind, müssen eventuell die Behälter zur Entfernung des verkohlten Klebstoffs außer Haus geben, was zu zusätzlichen Aufarbeitungs- und Versandkosten sowie zusätzlichen Einbußen bei der effektiven Betriebszeit führt.

Nachdem die Anlage von Verkohlungen befreit wurde, verschwendet die Technologie mit Behälter wertvolle Betriebszeit bis zur Erreichung der Betriebstemperatur. Um teure Ausfallzeit während der normalen Produktion zu vermeiden, lassen Betreiber Heißleimbehälter oft eingeschaltet (auch wenn die Anlage abgeschaltet ist) und verschwenden so Energie und senken die Rentabilität weiter.

Eine neue Schmelztechnologie beseitigt die Klebstoffverkohlung

Statt herkömmlicher Behälter nutzen neue Heißleimanlagen mit Tank-FreeTM-Technologie speziell gestaltete Schmelzkammern. Der Wegfall beheizter Behälter verbessert die Leistung von Hotmelt-Anlagen drastisch. Durch eine größere Schmelzoberfläche sind diese Schmelzgeräte effizienter und sorgen für wesentlich kürzere Aufheizzeiten, d. h. sie erreichen die Betriebstemperatur innerhalb von 10 Minuten. Dagegen brauchen herkömmliche Heißleimbehälter Anfahrzeiten von mindestens 45 Minuten.

Durch die kürzere Zeit, die der Klebstoff in diesen Anlagen der Wärme ausgesetzt ist, wird auch die Verkohlung reduziert. Eine kürzere Verweilzeit bei hoher Temperatur führt zu weniger Klebstoffverkohlung. Bei minimalem Schmelzvolumen wird der heiße Klebstoff schnell ausgegeben und durch frischen Klebstoff ersetzt. Die Verringerung der Verkohlung bewirkt:

  1. Weniger Materialverschwendung
  2. Weniger Düsenverstopfungen
  3. Geringerer Wartungsaufwand für die Gesamtanlage
  4. Längere Standzeit der Fluiddichtungen
  5. Weniger Ausfallzeit der Produktionslinie

Erweiterung der Heißleimauswahl

Bestimmte Heißschmelzklebstoffe werden üblicherweise überhaupt nicht in Betracht gezogen, weil sie bei herkömmlichen Anlagen mit beheizten Behältern zur Verkohlung neigen. Um die negativen Auswirkungen der Klebstoffverkohlung zu umgehen, haben manche Hersteller auf kostspieligere Klebstoffe umgestellt, die eine bessere Temperaturstabilität aufweisen. Obwohl diese Klebstoffe eine gute Option sein mögen, beeinträchtigen die erhöhten Kosten oft die Gewinnspannen. Letztlich sollte die Heißleimanlage auf keinen Fall die Auswahl der Klebstoffe bestimmen.

Die neu entwickelten Schmelzkammern in den neuen Tank-Free-Anlagen haben die Möglichkeiten für die Verwendung alternativer Heißschmelzklebstoffe erweitert, z. B. Metallocene, EVA und andere. Diese Klebstoffalternativen sind erschwinglicher und helfen Herstellern bei der Verpackungsoptimierung.

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