Abfülllinie für flexible 2-Phasen-Dosierung von Pflegeprodukten

Mann & Schröder Cosmetics ist auf zuverlässige und anpassungsfähige Anlagen angewiesen, um Produkte abfüllen und der wechselnden Nachfrage ohne zeitraubende Unterbrechungen oder Umrüstarbeiten begegnen zu können. „Wir befinden uns im Marktsegment der schnelllebigen Konsumgüter. Das heißt, wenn wir heute eine Linie für eine bestimmte Produktvariante kaufen, füllen wir schon wieder andere Sachen ab, wenn sie geliefert wird“, berichtet Heinrich Dick, Leitung Produktionstechnik bei Mann & Schröder Cosmetics. „Daher brauchen wir Abfüllanlagen, die sehr flexibel und zuverlässig mit variierenden Medien in Bezug auf Konsistenz und Abfüllmengen sowie verschiedenen Verschlüssen umgehen können.“ Seit mehreren Jahrzehnten setzt der Kosmetikhersteller dafür auf die Abfüllanlagen von Rationator Maschinenbau.

Nun hat das Kosmetikunternehmen im Rahmen einer Kapazitätserweiterung eine weitere Anlage – eine Serienmaschine Robmat Auto-CIP 2/12-1000 – in Auftrag gegeben. Der Maschinenbauer hat die neue Anlage nach den Vorgaben von Mann & Schröder überarbeitet. Weil für diese Linie sehr unterschiedliche Produkte geplant waren, insbesondere solche mit explosionsgefährdeten Bestandteilen wie Lösemittel, ist die Abfülllinie mit einem Explosionsschutz versehen. Neben kleinen Anpassungen an der Bedienung, welche die Betriebssicherheit erhöhen, hat Rationator außerdem den Abfüllprozess der 2-Phasen-Technik verbessert: „Bei bestimmten Produkten ist ein öl- und ein wasserhaltiger Teil enthalten, die optisch voneinander getrennt bleiben sollen“, erklärt Michael Musat, Vertriebsleiter bei Rationator Maschinenbau. „Um das Vermischen in der Flasche zu verhindern, wird in zwei unterschiedlichen Konsistenzen abgefüllt. Das geschieht bei unserer Anlage in zwei Phasen, wobei für die beiden Medien auch unterschiedliche Volumina eingestellt werden können. Gleichzeitig wird dadurch die Flexibilität erhöht.“

Das Prinzip einer Spritze

Damit das Befüllen der unterschiedlichen Behältnisse mit der richtigen Menge gelingt, arbeitet die Abfüllmaschine mit einem servogesteuerten Kolbendosiersystem. „Im Gegensatz zum einfacheren Durchflusssystem bietet die Zufuhr per Kolben den Vorteil, dass unabhängig von der Viskosität und Konsistenz abgefüllt werden kann, ohne Komplikationen wie Lufteinschlüsse oder Ungenauigkeiten fürchten zu müssen“, erläutert Musat.

Vergleichbar mit dem Prinzip einer Spritze saugt die Anlage jeweils exakt das benötigte Flüssigkeitsvolumen an, welches anschließend mit einer sogenannten Spiegelfüllung in das entsprechende Gefäß eingebracht wird. Auf diese Weise entstehen keine Mengenfehler und das Überlaufen wird verhindert, was insbesondere bei schäumenden oder explosiven Medien fatal wäre, da sich die übergetretene Flüssigkeit entzünden könnte. Um die verbesserte 2-Phasen-Abfüllung präzise durchführen zu können, hat die neue Linie zwölf Füllstellen, jeweils sechs pro Phase. Die entsprechenden Produktbehälter sind dabei in zwei Kammern geteilt; eine Ventilschaltung sorgt für die richtige Zufuhr beispielsweise von Creme und Wasser. Auf diese Weise können die Phasen etwa bei Gesichtsmasken volumenunabhängig abgefüllt werden.

„Damit wir eine Verpackung mit zwei unterschiedlichen Verschlüssen ausstatten können, haben wir auch zwei Verschließmaschinen Robocap und Robocap DP für diese Linie von Rationator integrieren lassen“, berichtet Dick. Die Maschinen sind dabei so geschaltet, dass beispielsweise für ein Sonnenspray nach der Abfüllung eine Pumpe auf die Flasche gesetzt und direkt im Anschluss darüber noch eine Überkappe aufgebracht wird. So können in einem Durchlauf unterschiedliche Aufsätze verschlossen werden, von Pumpen über Press- bis hin zu Schraubverschlüssen.
Das Verschließen erfolgt dabei auf Drehmoment: Servogesteuerte Spindeln werden einzeln angesteuert, wodurch die schwankende Geometrie bei den Verschlüssen und Flaschen ausgeglichen wird. Geschwindigkeit und Winkelposition sind digital vorwählbar. Dafür wird zuerst die Stromaufnahme des Verschließkopfs gemessen, um den Deckel oder die Kappe aufzubringen, und dann mit der richtigen Kraft bis zum Erreichen des erforderlichen Drehmoments aufgesetzt. „So wird ein Auslaufen oder ein Beschädigen des Behälters verhindert, da der Verschluss weder zu locker noch zu fest aufgesetzt ist“, so Musat. Wird das Drehmoment dennoch einmal zu früh oder zu spät erreicht, wird die Flasche automatisch aussortiert.

Verschütten des Mediums nahezu unmöglich

Das Ratilight-Puck-System transportiert die Behälter entlang der Abfülllinie. Dabei befinden sich die Gefäße in kleinen Modulen, sogenannten Pucks, die das Behältnis von unten umschließen und somit ein Umfallen und Verschütten des Mediums nahezu unmöglich machen. Auch beim Abfüllvorgang entsteht kein Sicherheitsrisiko, da die Flaschen fest in ihren Transportformen stehen. Auf diese Weise können verschiedene Flaschengrößen und -formen gleichzeitig transportiert werden. „Da wir in unseren Produktionshallen auch ältere Anlagen von Rationator betreiben, ist dies besonders wichtig, weil wir so schnell Formatteile von alten auf neue Linien übertragen können, wenn wir beispielsweise eine höhere Nachfrage für ein bestimmtes Produkt haben“, erläutert Dick. „Die Linien sind da sehr identisch gebaut, was uns genügend Flexibilität gibt, die von unseren Kunden auch gefordert wird.“ Für die neue Anlage hat das Kosmetikunternehmen dem Maschinenbauer deshalb Input zum Behältertransport gegeben, sodass Rationator diesen mit angepassten Führungen für die Transportformen sowie Geländerführungen im Bandbereich begegnen konnte.

Weniger Druckluft und automatische Reinigung

Um die Energieeffizienz der Anlage zu verbessern, hat der Anlagenbauer verbesserte Antriebe eingesetzt. Zudem sorgen smarte Steuerungen dafür, dass einzelne Prozesse präziser koordiniert werden; auch der hohe Druckluftverbrauch im Sortiergerät wurde durch moderne Düsen gesenkt. „Sie saugen mit Unterdruck Umgebungsluft ein, wodurch weniger Druckluft benötigt wird“, erklärt Musat.

Den Vorgang der automatischen Reinigung führt die Abfüllanlage selbst durch, lediglich das Reinigungsmedium muss extern zugeführt werden und kann abhängig vom zu reinigenden Produkt variabel erfolgen. Die Reinigung erfolgt meist in drei Phasen. Dabei wird ein Teil im Kreislauf gefahren, weshalb das Medium mehrfach verwendet werden kann.

Die neue Anlage ist die zehnte Abfülllinie des Maschinenbauers bei Mann & Schröder. „Gerade weil wir viel umrüsten und neue Formate haben, ist es gut, eine zuverlässige Technik im Haus zu haben, die wir auch gut kennen“, erklärt Dick. Ein großer Vorteil für die Umrüstung ist die lokale Nähe beider Unternehmen, sodass völlig neue Formatteile oder Puck-Formen kurzfristig geliefert werden können. „Wenn Flaschen und Verschlüsse eines Formats nicht mehr verfügbar sind, können wir einspringen und aufgrund der Inhouse-Fertigung Formatteile für einen anderen Typ schnell liefern und somit unseren Kunden zu einer raschen Umstellung verhelfen“, bestätigt Musat.