Abpacken

Das Abpacken umfasst alle Arbeitsgänge, die im Zusam-menhang mit dem Produkt und seiner Verpackung in der Abpackanlage auftreten.

Die Abpackanlage ist so eingestellt, dass die Anforde-rungen an Geschwindigkeit und Gesamtmenge des abzupackenden Produktes eingehalten werden. Das Spektrum reicht von manueller Bedienung bis zur vollautomatischen Hochgeschwindigkeits-Verpackung.

Zum Abpackverfahren zählen auch die Lagerung und Handhabung des Verpackungsmaterials vor der Verwen-dung in der Abpackanlage sowie die Zusammenstellung von Transportverpackungen zur Lagerung und Distribution.

Die Leistungsfähigkeit der Abpackanlage hängt von der Maschine bzw. bei manueller Verpackung von der Methode, dem Produkt, dem Bedienungspersonal und der Qualität des Verpackungsmaterials ab. Zu den Hauptauf-gaben der Abpackanlage zählen die Minimierung der Anzahl beschädigter Verpackungen und die Maximierung der Abpackleistung.

Verpackungen aus Primärfaserkarton gewährleisten optimale Funktionalität, Einheitlichkeit und Konstanz. Der Verpackungshersteller sollte die im Zusammenhang mit der Abpackleistung auftretenden Kosten angemessen berücksichtigen, da sie einen großen Einfluss auf die Gesamtverpackungskosten ausüben können.

Beschreibung der Abpackanlage

Eine Abpackanlage umfasst folgende Arbeitsgänge:
• Zuführung aus einer Kiste oder einem Magazin.
• Formen oder Aufrichten planer Zuschnitte oder an den Seitennähten verklebter Zuschnitte je nach strukturellem Design; beim Formen können verschiedene Verfahren wie Kleben, Heißsiegeln oder Verschließen zum Einsatz kommen.
• Befüllung der Faltschachteln (mit dem Produkt).
• Verschließen der Schachteln durch Kleben, Heißsiegeln oder Falten der Seitenlaschen, je nach strukturellem Design.
Verschließen der Schachteln durch Kleben, Heißsiegeln oder Falten der Seitenlaschen, je nach strukturellem Design.
Die Faltschachteln werden der Abpacklinie als plane Zuschnitte oder als gefaltete, an der Seitennaht verklebte Schachteln mit offenen Enden zugeführt. Die Zuführung der Zuschnitte hängt von der Auslegung der Abpacklinie ab.

Plane Zuschnitte werden entweder von einem blockförmigen Spezialwerkzeug, das auf die Zuschnitte drückt und dadurch den Boden und die Seitenwände des Kartons formt, oder durch Formung um einen Dorn, also einen Former aufgerichtet. Bei Zuschnitten mit Seitennahtverklebung werden entweder die gegenüberliegenden gefalteten Rillungen zusammengepresst, wobei Vakuumsauger an den nebeneinanderliegenden Seitenflächen des Zuschnitts ansetzen, während dieser vom Magazin zum Förderband läuft. Oder es wird ein Werkzeug flach in den Zuschnitt eingeführt und um 90° gedreht, um die Schachtel zu öffnen.

Das Befüllen kann produktabhängig horizontal oder vertikal erfolgen. Die Faltschachtel kann vor dem Befüllen mit dem Produkt an einer Seite verschlossen werden. Dies ist bei vertikaler Produktabpackung der Fall. Der Karton wird entweder mit Hilfe von Einstecklaschen, durch Kleben oder Heißsiegeln der Laschen oder durch das Einlegen und Verschließen von Laschen verschlossen. Als besondere Schutzmaßnahme kann die Verpackung in eine Kunststofffolie eingeschlagen werden.

Anschließend durchlaufen die Einzelpackungen eine Gewichtskontrolle, um die fehlerfreie Abfüllung des Produktes zu überprüfen. Abgepackte Lebensmittel passieren im Allgemeinen auch einen Metalldetektor. Abschließend werden die Einzelpackungen in eine Transportverpackung (Umverpackung) gepackt und abschließend auf Paletten geladen.


Abpackverfahren. Klicken zum Vergrößern.

 

 


Eine Zigarettenverpackungsmaschine läuft typisch mit Geschwindigkeiten zwischen 350
bis 1000 Packungen pro Minute und erfordert einen Karton mit perfekter Funktionalität in
Bezug auf Planlage, Klebeeigenschaften und Reibung. Abbildung mit freundlicher
Genehmigung der Focke & Co.(GmbH & Co. KG) Verpackungsmaschinen.

 

Falten

Der Faltvorgang hängt von der Rillung des Kartons ab. Bei rechteckigen Schachteln sollte eine Krümmung der Seitenflächen und Laschen möglichst vermieden werden. Dies lässt sich durch eine maximale Rillung zur Verringerung des Restbiegewiderstandes und die Verwendung von Kartonqualitäten mit der erforderlichen Steifigkeit erzielen. Gekrümmte Seitenflächen verändern Form und Abmessungen und können bei Überschreiten der geometrischen Toleranzen zu Störungen in der Abpackmaschine führen. Aufgrund ihrer Form haben gekrümmte Seitenflächen einen erheblich höheren Biegewiderstand. In der Regel beeinflussen sie das Erscheinungsbild der Schachtel negativ.

Der Faltwiderstand einer gekrümmten Seitenfläche erhöht sich mit zunehmender Krümmung drastisch. Die Ergebnisse von Berechnungen gekrümmter Seiten-flächen können der Abbildung unten entnommen werden. Es zeigt sich, dass schon eine begrenzte Krümmung einen verstärkten Biegewiderstand zur Folge hat und durch Biegen neben der Rillung Störungen in der Abpackmaschine verursachen kann.

Eine Untersuchung von Packforsk (heute Innventia) ergab, dass krümmungsbedingte Probleme von den jeweiligen Verpackungsbedingungen abhängen. Verpackungskartons mit schweren, starren und stützenden Produkten und fest eingespannten Seiten sind bei Krümmungsfehlern störungsanfälliger als Schachteln mit locker eingespannten Seiten oder einem leichteren, beweglicheren Produkt, das die krümmungsbedingten Probleme in gewissem Grad selbsttätig kompensiert.


Beispiel für das Falten und Aufrichten.

 


Das Trägheitsmoment verhält sich proportional zur Steifigkeit. Klicken zum Vergrößern.

 

Die Untersuchung führte zu der Schlussfolgerung, dass den Einstellungen der Verpackungsmaschine entscheidende Bedeutung zukommt. Zu den wichtigsten Faktoren zählt der Einspannungsgrad. Die Einspannung kann fest sein, was bedeutet, dass die freie Länge der eingespannten Seitenflächen L kurz ist. Das Faltresultat bei fester Einspannung hängt von der Krümmung der Lasche (1/r) und der Laschenbreite ab.

Lockeres Einspannen ist weniger störanfällig und führt zu besseren Faltergebnissen. In diesem Fall haben die Karton-eigenschaften und die Qualität der Rillung einen größeren Einfluss auf das Endergebnis. In der Praxis gibt es allerdings weder festes noch loses Einspannen. Wird die Schachtel nach der Befüllung gefaltet, optimiert die Stützfunktion des Produktes u. U. den Faltvorgang.


Durch Veränderung der freien Länge der eingespannten Seite werden verschiedene
Einspannbedingungen simuliert.

 


Durch festes Einspannen entstehen Falze, die
nur von der Laschenbreite und der Krümmung
abhängen. Die Steifigkeit des Kartons und die
Qualität der Rillung sind unerheblich. Falze
im unzulässigen Bereich ergeben unbefriedigende
Resultate.

Locker eingespannte Seiten sind bei Krümmung weniger störanfällig. Die Qualität der Rillung und die Kartonsteifigkeit beeinflussen den Grad der Laschenbiegung.

 


Zwei Beispiele für schlechtes Falten.
Klicken zum Vergrößern. 

Das häufigste Problem tritt auf, wenn das Falten nicht entlang der vormarkierten Rillung erfolgt.

Bei grafischen Anwendungen schließt der letzte Arbeitsschritt auch das Falten mit ein. Grafische Produkte sind in erster Linie Bucheinbände, Kataloge etc., daher beträgt der Faltwinkel häufig 180°.

Effektivität der Abpacklinie

Die Effektivität der Abpacklinie wird durch den Vergleich von tatsächlicher und erwarteter Leistung ausgedrückt.

Bei der Festlegung der erwarteten Leistung in einem bestimm-ten Zeitraum ist es wichtig, eine Abpackgeschwindigkeit festzulegen, die ausschließlich auf der tatsächlichen Abpackzeit beruht. Das bedeutet, dass die Zeiten zum Einstellen der Maschine, für vorbeugende Wartung usw. bei der zur Berechnung verwendeten Gesamtproduktionszeit keine Berücksichti-gung findet.

Es ist darauf zu achten, dass die Ursachen für Unterbrechun-gen und geringere Produktionsgeschwindigkeiten während der Abpackzeit aufgezeichnet werden. Auf dieser Basis lassen sich dann im Laufe der Zeit die Probleme identifizieren, auf die man achten muss, insbesondere Störungen, die auf das Verpackungsmaterial zurückzuführen sind. Häufig werden bei diesen Untersuchungen Probleme entdeckt, die mit Maschinen-einstellungen sowie mit der Handhabung und Lagerung von Verpackungsmaterial vor ihrer Benutzung verbunden sind.

Als hilfreich kann sich auch eine zusätzliche Materialprüfung erweisen. Dabei wird die Gesamtmenge des Verpackungsmate-rials, das der Maschine zugeführt wird, mit der Anzahl der zum Verkauf geeigneten Verpackungen verglichen, die innerhalb eines festgelegten Zeitraums von der Maschine produziert wird.

Durch hohe Effektivität des Abpackverfahrens lassen sich die gesamten Verpackungskosten reduzieren. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass geringe Effektivität nicht nur mit Kartonverlusten verbunden ist. Andere Faktoren wie Produktverluste, verlorene Maschinenlaufzeit oder Verluste von Marktanteilen aufgrund verspäteter und unvollständiger Lieferungen sind ebenfalls zu berücksichtigen und wirken sich häufig sehr viel dramatischer auf die Kosten aus.

Wichtige Kartoneigenschaften

Die entscheidenden Kartoneigenschaften für die Effektivität der Abpacklinie beziehen sich hauptsächlich auf Festigkeit, Rill- und Faltfähigkeit, Klebefähigkeit, Siegelfähigkeit, Planlage und Dimensionsstabilität. Schwankungen dieser Eigenschaften und der relevanten strukturellen Designmerkmale von Faltschachteln und anderen Kartonverpackungen können die zur Erzielung einer effektiven Abpackleistung erforderlichen optimalen Einstellungen beeinträchtigen.

Gleichbleibende Kartoneigenschaften sowohl innerhalb einer Bestellung als auch von Lieferung zu Lieferung sind für eine hohe Leistungsfähigkeit, d. h. gute Laufeigenschaften, unverzichtbar. Mehrlagiger Karton, wie etwa vollgebleichter Zellstoffkarton und Chromokarton, zeichnet sich durch gleichbleibende Eigenschaf-ten aus. Dies ist darauf zurückzuführen, dass diese Kartonsorten aus Primärfasern bestehen, deren Zusammensetzung und Behandlung sich bewährt hat. Außerdem erfolgt die Herstellung auf vollautomatischen Kartonmaschinen.

Wichtige Eigenschaften

Für das Abpackverfahren sind folgende Eigenschaften von entscheidender Bedeutung:
• Flächengewicht
• Flächengewicht
• Planlage und Dimensionsstabilität
• Feuchtigkeitsgehalt
• Steifigkeit und Steifigkeitsverhältnis
• Spaltfestigkeit
• Rill- und Falteffektivität
• Klebe- oder Heißsiegelfähigkeit bei kunststoffbeschichtetem Karton
• Wasseraufnahme
• Zugfestigkeit
• Reißfestigkeit
• Delaminierungswiderstand
• Saubere Kanten und Oberflächen
• Freiheit von gefährlichen Verunreinigungen.

Abpacken in der Praxis

Zur Vermeidung von Verformungen müssen die Kartonzuschnitte vor ihrer Verwendung in der Abpacklinie ordnungsgemäß verpackt und geschützt werden. Dieser Schutz ist eine grundlegende Voraussetzung für störungsfreies Zuführen und Aufrichten sowie eine einwandfreie Präsentation. Sind Planlage, Form und Dimensionsstabilität als entscheidende Kartoneigenschaften gefordert, sollte der Faltschachtelhersteller den Karton in feuchtigkeitsbeständige Folie einschlagen. Extreme Temperaturen und hohe Feuchtigkeit sind zu vermeiden.

Zur Vermeidung von Verformungen müssen die Kartonzuschnitte vor ihrer Verwendung in der Abpacklinie ordnungsgemäß verpackt und geschützt werden. Dieser Schutz ist eine grundlegende Voraussetzung für störungsfreies Zuführen und Aufrichten sowie eine einwandfreie Präsentation. Sind Planlage, Form und Dimensionsstabilität als entscheidende Kartoneigenschaften gefordert, sollte der Faltschachtelhersteller den Karton in feuchtigkeitsbeständige Folie einschlagen. Extreme Temperaturen und hohe Feuchtigkeit sind zu vermeiden.

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die bei Beendigung eines Auftrags oder einer Arbeitsschicht nicht benutzten Schachteln oder Zuschnitte mit feuchtigkeitsbeständigem Material abgedeckt werden. Bei der Herstellung des Kartons wird ein vorgegebener Feuchtigkeitsgehalt berücksichtigt, der einer erwarteten relativen Luftfeuchtigkeit entspricht (45 – 60 % rF bei 20 - 22 °C). Jede erhebliche Differenz zwischen der Tempe-ratur der Abpackhalle und dem Karton hat eine Erhöhung oder Senkung des Feuchtigkeitsgehaltes zur Folge und führt zu Maßänderungen und Verformungen.

Für leistungsfähiges Abpacken sind folgende Faktoren entscheidend:
• Die Abpacklinie muss für die Handhabung von Form und Größe der verwendeten Kartonzuschnitte geeignet sein.
• Die Abgleichung der variablen Einstellungen ist besonders wichtig bei Maschinen, die häufig unterschiedliche Packungs-größen verarbeiten. Zu diesem Zweck stehen optische Anzeigen und präzise Voreinstellverfahren zur Verfügung.
• Die Abpacklinie muss einer regelmäßigen mechanischen Wartung und Reinigung unterzogen werden.
• Ausbildung, Qualifikation und Motivation des Bedienungs-personals und der Techniker sind entscheidende Faktoren im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit der Anlage.

 

Merkmale der Verpackung
  Beschreibung
 Maßhaltigkeit
  Es ist darauf zu achten, dass jeder in der Abpacklinie verwendete Kartonzuschnitt exakt mit der Spezi-fikationszeichnung übereinstimmt und ein identisches Profil aufweist. Dies lässt sich am besten durch rechnergestützten Laserschnitt von Stanzwerkzeugen (Formen) und Ausfräsen der Matrize erzielen.
Rillung   Um ein gleichmäßiges Falten der Verpackung zu gewährleisten, ist auf optimale Rillbedingungen zu achten (Dicke der Rilllinie, Breite und Tiefe der Nut). Ein zu hoher Faltwiderstand im Verhältnis zur Kartonsteifigkeit kann zum Auswölben der Schachtelseiten führen und die Laufeigenschaften negativ beeinflussen. Für jede Kartonsorte sind besondere Werkzeugeinstellungen erforderlich, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Reibungseigenschaften    Farb- und Lackspezifikationen haben entscheidenden Einfluss auf Druckabrieb und Oberflächengleitfähigkeit.
Stanzen   Präzises, sauberes Stanzen ohne Späne und sonstige Rückstände auf der Kartonrückseite.
Planlage   Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, wenn der Abpacklinie plane Zuschnitte zugeführt werden. Sie kann durch das Drucken beeinflusst werden (druckbedingte Rollneigung).
Genaue Ausrichtung der geklebten Seitennaht   Wichtiges Merkmal bei Faltschachteln mit Seitennahtverklebung. Die Klebelasche darf nicht schräg sein oder spitz zulaufen, da dies zu einer Verformung der Schachtel führt.
Korrekter Klebstoffauftrag auf Schachteln mit Seitennahtverklebung   Die korrekte Klebstoffmenge ist genau an der vorgesehenen Stelle aufzutragen. Andernfalls tritt der Kleber entweder an der Innenseite der Schachtel aus und verhindert dadurch ein Öffnen der Schachtel, oder er tritt nach außen aus, was zum Verkleben mit anderen Schachteln führt.
Festigkeit der Perforierung   Perforierungen dürfen weder zu stark noch zu schwach sein. Zu starke Perforierungen können zu einem ungewollten Öffnen beim Abpacken, Transport oder im Handel führen. Ist die Perforierung zu schwach, kann der Verbraucher die Verpackung nicht öffnen.
Faltschachtel-
Öffnungskraft
  Diese Eigenschaft ist wichtig bei Faltschachteln mit Seitennahtverklebung und bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit der sich die Schachtel in der Abpacklinie öffnen lässt. Ausschlaggebend dafür sind die Rillung, das Vorbrechen entlang der ungefalteten Rilllinien sowie der Druck, den die Zugrollen der Klebe-maschine auf die gefalteten Rillen ausüben. Die direkt an der Klebemaschine gemessene Öffnungskraft ist ein kritischer Faktor, weil sie durch anschließendes enges Packen und entsprechende Lagerbedingungen im Lauf der Zeit ansteigt. Diese sogenannte Federkraft lässt sich durch Messung der Höhe einer festgelegten Anzahl von Kartonzuschnitten überprüfen. Um die maximale Leistungsfähigkeit der Abpacklinie zu gewährleisten, empfiehlt es sich, Zuschnitte mit Seitennahtverklebung nicht länger als drei Monate zu lagern.
Umverpackung   Die durchsichtige oder bedruckte Folie, die als Umverpackung für Schachteln verwendet wird, darf nicht auf der bedruckten oder lackierten Oberfläche unter den heißversiegelten Flächen festkleben.
Besondere Anforderungen   Neben den bereits erwähnten Kartoneigenschaften und Verpackungsmerkmalen gibt es noch weitere Anforderungen. Sie sind entweder auf die Art des zu verpackenden Produktes, die Umgebungsbe-dingungen in der Abpackhalle oder bestimmte Distributions- und Gebrauchsaspekte zurückzuführen, die zusätzliche Extrusionsbeschichtungen, Kaschierungen oder andere funktionelle Beschichtungen des Kartons z. B. für Tiefkühlkost und Backschalen erfordern. Diese zusätzlichen Behandlungen beeinflussen das Aufrichten, Formen oder Versiegeln des Kartons beim Abpacken.

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