可持续型 PET 材料预制件

面向 PET 塑料瓶薄片生产的新解决方案

塑料瓶和食品包装的制造商最关注的是可持续性、质量和消费者保护。Hansa-Heemann AG 是德国矿泉水和软饮料行业的巨头之一,也是工艺技术与制造过程的生态制造商先驱之一。用 PET 材料预制而成的塑料瓶所含符合 RAL 质量标准和 IFS 标准的可回收材料份额至少为 25%。早在 2011 年,该公司的工艺技术便能生产碾磨材料含量最高达 50% 的 PET 塑料瓶。如今,特定产品的可回收材料份额可高达 80%,Hansa-Heemann 产品甚至可以高达 100%。


在原材料短缺的情况下进行回收

在 Bruchsal 和 Kloster Lehnin 这两个基地为集团的其他工厂生产预制件。物料吞吐量非常大:在预制注塑设备中,根据设备而定,吞吐量在 830 至 1,300 kg / h 范围之间。但工艺技术上的挑战主要在于为注塑过程制备可回收材料,即所述的塑料瓶薄片。一方面,这种材料必须适用于食品行业,另一方面,采购和制备方面必须具有成本效益。多年来,Hansa-Heemann 一直致力于从与食品零售行业合作伙伴一起打造的循环经济中进行采购,以尽可能多地使用种类纯粹的再生材料。但是,由于需求量非常高,这种战略不断逼近极限。优质可回收材料如今倍受欢迎,是非常短缺的原材料,并且并非免费的材料。
 

新的挑战

Hansa-Heemann 认为最新面临的挑战是 PET 瓶壁越来越薄的现象。如果 PET 瓶壁变得更薄,则塑料瓶在使用阶段经济性会更突出,但是由于相应塑料瓶薄片的散装物料机制属性改变,导致回收循环变得更困难。具体而言,这意味着对注塑流程之前的物料制备工作的要求会明显升高。因此,Hansa-Heemann 决定与 motan-colortronic 一起,针对一套试点设备启动开发项目。在 Kloster Lehnin 工厂现场针对一台加工机执行和测试制定的设备方案。所需设备过程能力在期间得到了验证并且折服了参与项目的各方。

执行此开发项目之前,这两家公司在物料制备方面保持着多年的合作关系。第一次合作开始于 2007 年的 K 展。因此,两家公司理所当然地合作引入塑料瓶薄片项目。“我们对 motan-colortronic 之前的设备有着丰富的经验。但就如今的塑料瓶薄片而言,我们从一开始便清楚地知道,我们必须与 motan-colortronic 一起开创一条全新的道路,”Hansa-Heemann 的预制件生产主管 Ralph Möller 如是说。

看清事实

Ralph Möller 认为自 2017 年以来,当前的塑料瓶薄片导致的错误预制件越来越多。对设备技术进行分析后并未发现错误,因此人们认为问题出在材料方面。Ralph Möller 和他带领的团队很快便发现,采用所谓的“轻质瓶”制成的塑料瓶薄片比前几年的薄片明显更轻。散装状态下,现在的塑料薄片更紧凑,因此在储存和输送过程中的流动性以及在干燥漏斗中的流量都不足以用于现有的设备技术。因此,无法避免地要开发物料制备新方案、尤其是干燥和输送新方案。

 

基本战略评估

Hansa-Heemann 过去在塑料瓶薄片方面取得了巨大的成功,从而使得预制件中的可回收材料份额不断升高,同时保证具有吹扫和填充过程所需的特性且成品具有阻隔特性。一方面,这符合企业战略,另一方面也确保了在经济方面取得成功。

“该基本战略并非问题所在,而是应当继续将其作为解决方案的一部分,”Ralph Möller 如此认为。因此,与 motan-colortronic 合作执行的开发项目目标简单且明确:使用何种战略,能够将更轻和更小的塑料瓶薄片以过程安全的方式加工成薄片含量至少为 25% 的 PET 塑料预制件?

 

踏上新征程

motan-colortronic 的前期研究表明,所使用的塑料瓶薄片具有足够高的结晶度,因此大体上无需执行结晶流程。因此,关键因素包括改变了的散装物料机制和因此而改变的存储和流动特性。

motan-colortronic 的应用部门从而为干燥漏斗的内部构造设计了一种新的结构,这种结构具有经过修改的几何形状,能够优化供应到物料的空气供应效果。为此,在 Isny 进行了试验,该试验获得了彻底的成功。改善了流经更轻薄片的气流效果,明显提升了干燥功率,从而起到保护物料的效果。现在,能够明显更均匀地干燥塑料瓶薄片。此外,干燥漏斗特殊的几何形状能够减小物料成桥状的可能性。

 

修改整体设备

成功找到用于干燥流程的解决方案之后,motan-colortronic 的专家对现有的整体设备进行了修改,并根据新的可回收材料进行了调整。Kloster Lehnin 工厂现有的仓储物流系统扩建了用于以大袋方式交付的塑料瓶薄片的装料站。使用与物料匹配的容器和抽吸箱进行物料装料,以便气动输送。由于在工厂中安装有一套功率强大的 motan-colortronic 永久性中央真空系统,因此可以通过一个耦合轨道站进行物料分配,这样,也可以在之后将其他设备集成到物料装料过程中。

干燥漏斗上的管道系统和输送设备也是针对塑料瓶薄片的特定物料特性而设计。这种情况下,可以针对大物料吞吐量和薄片使用新 METRO G,该装置配备有一个超大尺寸的出料活门。由于干燥漏斗中的几何形状确保了均匀的物料流和避免成桥状,因此物料下料时无需机械辅助。该容器安装在加工机上方的一个平台中,通过一条下降软管与该平台相连。紧接加工机物料入口上方安装有一个体积式计量和混合装置,与之前的设备一样,在该装置中可以可以将新物料和可回收材料的物料流混合在一起。

 

成功测试

使用所描述试点设备进行的首次现场测试大获成功。我们计划未来逐步将所有设备都更换为新的方案。“这将为我们的经济性和可持续性提供新的动力并树立新的标杆,同时推动循环经济的发展,以便于我们保持竞争能力,”Ralph Möller 如此希望。

背景信息:饮料包装领域 PET 可回收材料的 RAL 质量标签

自很多年前开始,Hansa-Heemann 的企业理念便已包括可持续型产品和生产方法。因此,该公司早在 2014 年便已获得 RAL 质量标签,是可持续型 PET 饮料包装领域四家先锋企业之一。RAL 质量标签由位于 Bad Homburg 的 PET 饮料包装材料链协会颁发 (https://www.wertstoff-pet.de/)。

关于 Hansa-Heemann AG

Hansa-Heemann AG 四十年来跻身德国矿泉水和软饮料领先供应商之列。该公司旗下品牌包括 Hella、Fürst Bismarck Quelle 和 St. Michaelis。除了位于汉堡附近的 Rellingen 的总部,Hansa-Heemann 还在 Aumühle、Trappenkamp、Kloster Lehnin、Löhne 和 Bruchsal 设立有工厂基地。2018 年各生产基地的生产量大约为 20 亿升,并已全部售出。矿泉水、混合饮料、苏打水、运动和能量饮料以及果汁饮料的年营业额约为 3 亿欧元。该公司拥有大约 850 名员工,当前是德国第二大矿泉水供应商。

www.hansa-heemann.de