Reduzierung von Folienabfällen beim Betrieb von Schlauchbeutelmaschinen: Tipps zur Kosteneinsparung

Einleitung

Film ist einer der größten Verbrauchskostenposten in Flow-Verpackung Diese Vorgänge machen in der Regel 15–25% der gesamten Verpackungskosten aus. Bei einer Anlage, in der eine einzige Schlauchbeutelmaschine mit einer Leistung von 80 Verpackungen pro Minute betrieben wird, kann der jährliche Folienverbrauch leicht $200.000 übersteigen. Selbst eine bescheidene Abfallreduzierung von 5% bedeutet jährliche Einsparungen von $10.000 oder mehr – und die meisten Betriebe haben noch weitaus mehr Verbesserungspotenzial.

Bei unseren Außendienstarbeiten an Verpackungslinien fallen bei einem durchschnittlichen Schlauchbeutelverpackungsvorgang zwischen 8 und 151 TP3T des Filmmaterial. Die leistungsstärksten Anlagen halten den Abfallaufkommen jedoch durch systematische Optimierung unter 3%. Die Differenz zwischen dem Durchschnitt und den Spitzenwerten stellt ein erhebliches ungenutztes Einsparpotenzial dar.

Dieser Artikel enthält praktische Strategien zur Reduzierung von Folienabfall in jeder Phase Ihres Schlauchbeutelverpackungsprozesses – von der Folienauswahl über die Maschineneinrichtung bis hin zu den Arbeitsabläufen der Bediener und den Wartungsroutinen. Diese Empfehlungen basieren auf praktischen Ergebnissen aus Betrieben, die wir bei der Optimierung unterstützt haben.

Das Wichtigste auf einen Blick: Der Großteil des Folienabfalls entsteht durch eine Kombination aus suboptimalen Maschineneinstellungen, falschen Folienspezifikationen und vermeidbaren Bedienungsfehlern. Durch eine systematische Behebung dieser Probleme lässt sich der Abfall um 10–20% reduzieren, ohne die Verpackungsqualität zu beeinträchtigen.

Wo Filmabfälle entstehen

Die fünf Ursachen für Filmabfälle

Bevor Sie Abfall reduzieren können, müssen Sie verstehen, woher er stammt. Folienabfälle in Schlauchbeutelanlagen lassen sich in der Regel in fünf Kategorien einteilen:

So ermitteln Sie Ihr Abfallaufkommen

Was man nicht misst, kann man auch nicht verbessern. Richten Sie ein System zur Erfassung von Filmabfällen ein:

1. Alle Filmabfälle wiegen am Ende jeder Schicht (wenn möglich nach Kategorien getrennt)
2. Abfall pro Rolle erfassen (Gesamtmenge der verwendeten Folie im Vergleich zur Anzahl der hergestellten verwertbaren Verpackungen)
3. Abfallanteil berechnen: (Abfallgewicht ÷ Gesamtgewicht der Folie) × 100
4. Abfälle nach Produktart erfassen um festzustellen, welche Produkte den meisten Abfall verursachen
5. Ziele zur Abfallvermeidung festlegen mit monatlicher Nachverfolgung

Eine einfache Tabellenkalkulation reicht für den Anfang aus. Das Ziel besteht darin, eine Ausgangsbasis zu schaffen und anschließend die Fortschritte zu messen.

Wie lässt sich die Filmauswahl optimieren?

Die richtige Wahl der Schichtdicke

Eine der wirkungsvollsten und zugleich am häufigsten übersehenen Möglichkeiten ist die Verwendung der richtigen Folienstärke. Viele Betriebe verwenden dickere Folie als nötig, weil “wir das schon immer so gemacht haben” oder weil ein früherer Lieferant dies empfohlen hat.

Die Folientechnologie hat erhebliche Fortschritte gemacht. Moderne BOPP-Folien bieten im Vergleich zu den vor fünf Jahren erhältlichen Folien dieselben Barriere- und mechanischen Eigenschaften bei einer um 15–20% geringeren Dicke.

Prozess zur Optimierung der Folienauswahl:

1. Halten Sie Ihre Mindestanforderungen schriftlich fest für jedes Produkt:
2. Mechanische Festigkeit (Durchstoßfestigkeit, Reißfestigkeit)
3. Barriereeigenschaften (Feuchtigkeit, Sauerstoff, Licht)
4. Anforderungen an die Festigkeit der Dichtung
5. Anforderungen an das Erscheinungsbild (Glanz, Klarheit, Bedruckbarkeit)
6. Anforderungen an die Haltbarkeit
7. Filmproben anfordern von verschiedenen Lieferanten in unterschiedlichen Stärken
8. Produktionsversuche durchführen Messen:
9. Maschinenlaufbarkeit (Bahnrisse, Spurstabilität)
10. Dichtungsqualität (Schälfestigkeit gemäß ASTM F88)
11. Aussehen der Verpackung (Falten, Blasen, Verformungen)
12. Leistung im Falltest (ISTA 1A oder 2A)
13. Kosten pro Paket berechnen (nicht Kosten pro Kilogramm), um faire Vergleiche anzustellen

Beispiel aus der Praxis: Anwendungsbeispiel: Die Umstellung von 30 μm auf 25 μm BOPP nach Bestätigung einer gleichwertigen Siegelstärke durch Tests senkt die Folienkosten um 16,71 TP3T. Bei jährlichen Folienausgaben von $270.000 entspricht dies etwa $45.000 pro Jahr.

Optimierung der Folienbreite

Die Verwendung von Folie, die breiter ist als nötig, verursacht in zweierlei Hinsicht Abfall: überflüssige Randabschnitte und mehr Material pro Verpackung. Berechnen Sie die erforderliche Mindestfolienbreite:

Mindestfolienbreite = Produkthöhe × 2 + Produktbreite + Versiegelungszugabe (in der Regel 5–10 mm pro Seite) + Überlappungszugabe (in der Regel 10–15 mm)

Arbeiten Sie mit Ihrem Folienlieferanten zusammen, um Folie in der optimalen Breite zu beschaffen. Für Sonderbreiten fällt zwar ein geringer Aufpreis an, doch die Einsparungen durch den geringeren Verschnitt überwiegen diesen Aufpreis in der Regel bereits innerhalb der ersten Monate.

Überlegungen zur Kerngröße

Rollen mit größerem Durchmesser verringern die Häufigkeit von Rollenwechseln und den damit verbundenen Ausschuss. Zu den Standardkerngrößen gehören 76 mm (3 Zoll) und 152 mm (6 Zoll). Zwar bedeuten größere Kerne weniger nutzbare Folie pro Rolle (aufgrund des minimalen Abwickeldurchmessers), doch reduzieren sie auch den Ausschuss beim Einfädeln und die Stillstandzeiten. Berechnen Sie das optimale Verhältnis für Ihre spezifischen Produktionsmengen.

So optimieren Sie die Maschineneinstellung

Optimierungen der Konfiguration wie diese sind bei Maschinen wie der JC420-Flow-Verpackungsmaschine.

Einstellung der Spannungskontrolle

Eine falsche Spannung ist eine der Hauptursachen für Folienverschwendung. Eine zu hohe Spannung führt zu:

• Folienausdehnung, wodurch die Verpackungen kürzer ausfallen als angegeben
• Fadenrisse, die einen Rollenwechsel und das erneute Einfädeln erzwingen
• Registrierungsmarkierungen bewegen sich aus dem Sensorbereich heraus

Zu geringe Spannung führt zu:

• Faltenbildung in der Folie, was zu Versiegelungsfehlern und Ausschuss führt
• Folienwebung, die zu schrägen Versiegelungen und ungleichmäßigen Schnitten führt
• Ansammlung von überschüssiger Folie, die den Formkragen blockieren kann

Bewährte Verfahren zur Optimierung der Spannung:

Siehe auch: Einlegen der Folie in eine Schlauchbeutelmaschine:

1. Stellen Sie die Spannung auf den vom Folienhersteller empfohlenen Bereich ein für Ihren jeweiligen Folientyp und Ihre Folienstärke
2. Spannung bei Produktionsgeschwindigkeit überprüfen, nicht nur beim Anfahren (die Spannungsanforderungen ändern sich mit der Drehzahl)
3. Gleichmäßigkeit der Spannung prüfen über die gesamte Breite des Webs unter Verwendung mehrerer Messpunkte
4. Optimale Spannungseinstellungen speichern für jede Kombination aus Film und Produkt in Ihrer Konfigurationsdatenbank

Path Pack-Maschinen verfügen über elektronische Spannungsregelsysteme mit geschlossenem Regelkreis, die mit Frequenzumrichtern von Schneider arbeiten und auch während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen eine konstante Spannung gewährleisten. Allein diese Technologie reduziert in der Regel den spannungsbedingten Ausschuss im Vergleich zu mechanischen Spannungsregelsystemen mit offenem Regelkreis erheblich.

Siehe auch: Anpassen der Folienbreite und -spannung: Feinabstimmung

Temperaturoptimierung

Wenn die Dichtungstemperaturen höher als nötig sind, wird Energie verschwendet und das Risiko einer Beschädigung des Dichtungsfilms sowie von verbrannten Dichtungen steigt. Zu niedrige Temperaturen führen zu Dichtungsausfällen und Ausschuss.

Ansatz zur Temperaturoptimierung:

1. Beginnen Sie mit dem vom Folienhersteller empfohlenen Versiegelungsbereich
2. Führen Sie Abzugstests (ASTM F88) am unteren, mittleren und oberen Ende des Bereichs durch
3. Wählen Sie die niedrigste Temperatur, bei der eine gleichbleibende Dichtungsfestigkeit oberhalb Ihrer Mindestanforderung erreicht wird.
4. Erfassen Sie die optimale Temperatur für jede Folien-/Produktkombination

Eine Senkung der Dichtungstemperatur um 10 °C mag zwar nicht besonders bedeutend erscheinen, verlängert jedoch die Lebensdauer des Heizelements, senkt den Energieverbrauch um etwa 3–5% und bietet eine größere Sicherheitsreserve gegen durchgebrannte Dichtungen.

Optimierung der Schnittlänge

Stellen Sie sicher, dass Ihre Schnittlänge auf das für den Produktschutz und das Erscheinungsbild erforderliche Minimum eingestellt ist. Jeder zusätzliche Millimeter Schnittlänge verursacht bei Millionen von Verpackungen zusätzliche Materialkosten.

Überprüfen Sie Ihre Schnittlängen vierteljährlich:
– Messen Sie die tatsächlichen Produktabmessungen (diese können sich aufgrund von Abweichungen beim Lieferanten geändert haben)
– Überprüfen Sie den für die Dichtheit und den Produktschutz erforderlichen Mindestabstand
– Die Schnittlänge auf das minimal mögliche Maß reduzieren
– Erfassen Sie die Einsparungen pro Paket und berechnen Sie die jährlichen Auswirkungen des Projekts

Eine Verkürzung der Schnittlänge um 2 mm bei einer 200-mm-Verpackung spart 1% an Folienkosten ein. Bei jährlichen Folienausgaben von $200.000 bedeutet dies eine Einsparung von $2.000, ohne dass dabei Abstriche bei der Qualität gemacht werden müssen.

Reduzierung von Ausschuss bei Anfahren und Umrüstungen

Abfall bei Start-ups minimieren

Jedes Mal, wenn eine Maschine aus dem kalten Zustand anläuft, kommt es zu einer Phase der Instabilität, während sich die Temperaturen einpendeln, die Folienspannung angepasst wird und die Maschine ihren stationären Betriebszustand erreicht. Während dieser Phase sind alle hergestellten Verpackungen in der Regel Ausschuss.

Strategien zur Reduzierung von Abfall in Start-ups:

1. Vorheizen während des Umrüstens: Beginnen Sie bereits während des vorherigen Rollenwechsels mit dem Aufheizen der Schweißbalken, damit diese die richtige Temperatur erreicht haben, wenn Sie bereit sind, den Betrieb aufzunehmen.
2. Faden einspulen bei stillstehender Maschine (nicht während des Betriebs), um Ausschuss beim Einfädeln zu vermeiden
3. Verwenden Sie eine einheitliche Startsequenz das die Anzahl der benötigten Testpakete minimiert
4. Optimale Parameter nach Produkt speichern So müssen Sie nicht jedes Mal von Grund auf neu abstimmen

Mit einem gut eingespielten Ablauf lässt sich der Ausschuss beim Anfahren von 10–15 Verpackungen auf 3–5 Verpackungen pro Anfahrvorgang reduzieren.

Optimierung von Umrüstungen

Produktwechsel verursachen oft erhebliche Verschwendung, da die Bediener mehrere Parameter anpassen müssen. Umsetzung der SMED-Prinzipien (Single-Minute Exchange of Die):

1. Bereiten Sie die Folienrollen und Materialien vor, bevor Sie den aktuellen Durchlauf anhalten.
2. Voreingestellte Parameterrezepte verwenden für jedes Produkt in der SPS gespeichert
3. Standardisierung der Umstellungsverfahren mit visuellen Arbeitsanweisungen
4. Zugführer darin schulen, Umstellarbeiten parallel durchzuführen sofern dies unter sicheren Bedingungen möglich ist
5. Erfassung von Umrüstzeiten und Ausschuss um Verbesserungsmöglichkeiten zu ermitteln

Spitzenbetriebe erreichen Umrüstzeiten von unter 15 Minuten mit weniger als 10 Ausschussverpackungen pro Umrüstung. Durchschnittliche Betriebe benötigen oft 45 bis 60 Minuten und verzeichnen 20 bis 30 Ausschussverpackungen.

Was sind die bewährten Verfahren für den Umgang mit und die Lagerung von Filmen?

Richtige Lagerbedingungen

Eine Verschlechterung der Folie während der Lagerung führt zu Ausschuss, der oft auf Maschinenprobleme zurückgeführt wird. Eine ordnungsgemäße Lagerung verhindert:

• Feuchtigkeitsaufnahme: Führt zu Versiegelungsproblemen, insbesondere bei Folien auf BOPP- und Nylonbasis
• Temperaturwechsel: Führt zu Kondensation, Verstopfung des Films und Maßänderungen
• UV-Belastung: Zersetzt Polymere und verringert die Dichtungsfestigkeit
• Sachschaden: Zerknitterte Rollen, Beschädigungen an den Kanten und Verunreinigungen durch Staub

Lagerungshinweise:
– Lagern Sie den Film in einem klimatisierten Raum (18–25 °C, 40–60% relative Luftfeuchtigkeit).
– Lagern Sie die Rollen senkrecht auf Paletten, niemals liegend
– Bewahren Sie die Rollen bis zur Verwendung in der Originalverpackung auf
– Befolgen Sie das FIFO-Prinzip (First In, First Out) bei der Bestandsrotation
– Nicht höher als 4 Rollen stapeln
– Vor direkter Sonneneinstrahlung und Wärmequellen schützen

Vorgehensweise beim Rollenwechsel

Filmrollen können bei der Handhabung leicht beschädigt werden:

• Verwenden Sie einen Rollenwagen oder eine Hebevorrichtung – tragen Sie Rollen niemals am Filmrand an.
• Halten Sie beim Öffnen der Verpackung Schneidwerkzeuge von der Walzenoberfläche fern.
• Ziehen Sie die Rollen nicht über den Boden.
• Schützen Sie die Rollen während des Transports zur Maschine vor Staub
• Reinigen Sie den Filmzuführungsweg, bevor Sie eine neue Rolle einlegen.

Optimale Nutzung der Rollen

Jede Rolle hat einen Mindestabwickeldurchmesser, unterhalb dessen die Spannungsregelung keine ordnungsgemäße Bahnführung gewährleisten kann. Viele Bediener wechseln die Rollen jedoch vorzeitig aus, wodurch noch eine beträchtliche Menge an nutzbarer Folie auf dem Kern verbleibt.

• Informieren Sie sich über den Mindestrollendurchmesser Ihrer Maschine (siehe Bedienungsanleitung oder empirisch messen)
• Die Bediener der Walzwerke sind anzuweisen, die Walzen auf den Mindestdurchmesser zu walzen anstatt aus Bequemlichkeit frühzeitig umzusteigen
• Ist-Rollenausbeute erfassen (Packungen pro Rolle), um festzustellen, ob die Bediener zu früh wechseln
• Betrachten wir einmal einen Filmschneider für automatische Rollenwechsel, die den Restabfall minimieren

Wie können Betreiber Abfall reduzieren?

Schulung und Sensibilisierung

Betreiber, die sich der Kosten von Abfall bewusst sind, sind stärker motiviert, diesen zu minimieren:

• Anzeige von Abfallkennzahlen in Echtzeit an der Maschine (viele moderne SPSen können den Ausschussanteil berechnen und anzeigen)
• Kostendaten weitergeben — Wenn man weiß, dass 1% Abfall jährlich $2.000 entspricht, wird das Problem greifbar
• Monatliche Besprechungen zur Abfallüberprüfung durchführen mit den Betreibern, um Verbesserungsvorschläge zu besprechen
• Anerkennen und belohnen Maßnahmen, mit denen die Abfallreduktionsziele erreicht werden

Häufige Bedienungsfehler

Qualitätsüberwachung während der Produktion

Durch proaktive Überwachung lassen sich Probleme, die zu Ausschuss führen, erkennen, bevor sie große Mengen an Ausschuss verursachen:

• Überprüfen Sie alle 15 bis 30 Minuten die Qualität der Dichtung. (Sichtprüfung des Aussehens der Dichtung)
• Führen Sie regelmäßig Abzugstests durch (alle 2–4 Stunden oder beim Rollenwechsel)
• Abmessungen der Verpackung überprüfen um Abweichungen bei der Schnittlänge zu erkennen
• Achten Sie auf eine Verschiebung der Ausrichtung (nur bedruckte Verpackungen)
• Ablehnungsmuster nachverfolgen um wiederkehrende Probleme zu identifizieren

Welche Instandhaltungsmaßnahmen verhindern Verschwendung?

Vorbeugende Instandhaltung zur Abfallvermeidung

Einige Wartungsarbeiten wirken sich direkt auf den Folienabfall aus:

Wann sollte man eine Modernisierung der Ausrüstung in Betracht ziehen?

Wenn Ihre Maschine trotz optimierter Abläufe und Wartungsmaßnahmen regelmäßig Abfälle in einer Menge von mehr als 5% erzeugt, ist es möglicherweise an der Zeit, eine Modernisierung der Anlagen in Betracht zu ziehen:

• Moderne Spannungsregelsysteme (elektronische Regelung im geschlossenen Regelkreis vs. mechanische Reibung)
• Servogesteuerte Dichtungssysteme (präzise Temperatur- und Druckregelung)
• Automatische Registrierungssysteme (im Vergleich zur manuellen Einstellung)
• Geräte zum Verbinden von Folien (Reduzierung des Abfalls beim Rollenwechsel)

Die Rentabilität solcher Modernisierungen ist oft überzeugend – eine Abfallreduzierung von 3% bei jährlichen Filmkosten von $200.000 spart $6.000 pro Jahr ein, und die Anlage amortisiert sich in der Regel innerhalb von 12 bis 18 Monaten.

So berechnen Sie Ihr Einsparpotenzial

Rechner zur Abfallvermeidung

Nutzen Sie dieses Schema, um Ihr Einsparpotenzial abzuschätzen:

1. Aktuelle jährliche Ausgaben für Filme: $__
2. Aktueller Abfallanteil: _%
3. Aktuelle Abfallkosten: (1 × 2) = $__
4. Angestrebter Abfallanteil: _% (branchenübliche Vorgehensweise: 2–3%)
5. Mögliche Einsparungen: (1 × (2 – 4)) = $__

Rechenbeispiel:
– Jährliche Ausgaben für Filme: $250.000
– Aktueller Abfall: 10%
– Zielabfallmenge: 3%
– Mögliche jährliche Einsparungen: $17.500

Prioritäten bei Ihren Handlungen setzen

Ordnen Sie Ihre Möglichkeiten zur Abfallreduzierung nach Aufwand und Wirkung:

Häufig gestellte Fragen

Was gilt als akzeptabler Anteil an Filmabfällen?

Bei gut geführten Schlauchbeutelverpackungsprozessen gilt ein Ausschusswert unter 3% als ausgezeichnet, 3–5% als gut, und alles über 5% deutet auf erheblichen Verbesserungsbedarf hin. Bei einigen hochpräzisen Anwendungen (Arzneimittel, Medizinprodukte) kann der Ausschuss aufgrund strengerer Qualitätsanforderungen etwas höher ausfallen, dennoch sollte ein Wert unter 5% angestrebt werden.

Wie viel kann ich durch die Optimierung der Schichtdicke tatsächlich einsparen?

Das hängt von Ihrer aktuellen Situation ab, aber in der Regel lässt sich eine Materialkostensenkung von 10–20% erzielen. Entscheidend ist, gemeinsam mit Ihrem Folienlieferanten dünnere Folien zu finden, die Ihre Leistungsanforderungen weiterhin erfüllen. Führen Sie vor der Umstellung stets Produktionsversuche durch, um die Eignung zu überprüfen.

Lohnt sich die Investition in eine automatische Folienspleißanlage?

Bei Betrieben mit Mehrschichtbetrieb oder mehr als zwei Rollenwechseln pro Schicht macht sich das automatische Spleißen in der Regel innerhalb von 12 bis 18 Monaten durch geringere Umrüstabfälle und Ausfallzeiten bezahlt. Bei Ein-Schicht-Betrieben mit weniger als zwei Rollenwechseln pro Schicht kann es zwar länger dauern, bis sich die Investition amortisiert, doch der Vorteil der gleichbleibenden Qualität ist dennoch von großem Wert.

Wie kann ich die Geschäftsleitung davon überzeugen, in die Abfallvermeidung zu investieren?

Formulieren Sie es in finanziellen Begriffen: “Derzeit geben wir $X für Abfall aus, der sich mit einer Investition von $Z auf $Y reduzieren ließe und sich in N Monaten amortisieren würde.” Nutzen Sie Ihre Daten zur Abfallerfassung, um ein überzeugendes Geschäftsmodell zu erstellen. Die meisten Initiativen zur Abfallreduzierung erfordern nur minimale Kapitalinvestitionen und machen sich innerhalb von 6 bis 12 Monaten bezahlt.

Kann Filmabfall recycelt werden?

Ja, viele Verpackungsfolien lassen sich recyceln. Saubere, unverunreinigte Folienabschnitte und Ausschussverpackungen können gesammelt und an Recyclingbetriebe verkauft werden. Einige Folienhersteller bieten zudem Rücknahmeprogramme an. Die Einnahmen aus dem Recycling sind zwar gering, gleichen jedoch die Entsorgungskosten aus und tragen zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen bei.

Fazit

Die Reduzierung von Folienabfall im Betrieb von Schlauchbeutelmaschinen ist ein systematischer Prozess, der messbare finanzielle Vorteile bringt. Der effektivste Ansatz kombiniert die richtige Folienauswahl, optimierte Maschineneinstellungen, standardisierte Verfahren, die Schulung des Bedienpersonals und eine konsequente vorbeugende Wartung.

Wichtige Punkte, die sofort umgesetzt werden sollten:

• Verfolgen Sie Ihren Abfall — Was man nicht misst, kann man auch nicht verbessern
• Passen Sie die Länge Ihres Films an — Durch die Optimierung von Dicke und Breite lassen sich oft die größten Einsparungen erzielen
• Spannung und Temperatur optimieren — das sind die beiden wichtigsten Maschineneinstellungen
• Standardisierung von Inbetriebnahme und Umstellung — Einheitliche Abläufe verringern Schwankungen und Verschwendung
• Warten Sie Ihre Ausrüstung — Vorbeugende Wartung verhindert Ausfälle, die zu Verschwendung führen

Path Pack-Maschinen sind mit Funktionen ausgestattet, die den Folienabfall minimieren, darunter eine elektronische Spannungsregelung im geschlossenen Regelkreis, servogesteuerte Versiegelungssysteme und voreingestellte Parameterrezepte für schnelle Umrüstungen. In Kombination mit unserem umfassenden Schulungsprogramm für Bediener tragen diese Funktionen dazu bei, dass unsere Kunden ein Abfallniveau von durchgehend unter 3% erreichen.

Wenn Sie eine detaillierte Analyse Ihres derzeitigen Folienabfalls sowie Empfehlungen für Verbesserungen wünschen, stehen Ihnen unsere Anwendungsingenieure gerne zur Verfügung. Wenden Sie sich an Path Pack, um einen Beratungstermin zu vereinbaren.

Vom Path Pack-Technikteam