P�esnost v sedmi vrstv�ch - Dopravn� a d�vkovac� technika od firmy motan ve firm� Greiner Packaging GmbH

Jaká struktura fólie?

Pro kávové kapsle se pou�ívá sedmivrstvá fólie. Vrstva uprost�ed je z EVOH (kopolymer ethylen-vinyl alkohol). Tvo�í bariéru nepropoušt�jící kyslík a je z obou stran obklopena pojivovými mezivrstvami umo��ujícími kombinaci s dalšími vrstvami recyklovaného materiálu (odpad vzniklý p�i vysekávání). Jako krycí vrstvy jsou naneseny ješt� zbarvené polypropylenové vrstvy (homopolymer a kopolymer).

motan a Greiner Packaging vyvinuly koncepci udr�itelné výroby

Proto�e se kalíšky kávových kapslí vyráb�jí technologií hlubokého ta�ení a vysekávání z vrstvené fólie, z�stává více ne� 50 procent fólie jako odpadový pás. Proto�e by takové mno�ství odpadu nebylo mo�né s ohledem na projektovanou sériovou výrobu hospodárn� ani logisticky zlikvidovat, vyvinula firma Greiner Packaging spole�n� s dlouholetými partnery n�meckou skupinou motan, výrobcem periferních za�ízení, a rakouskou firmou Luger GmbH, v roli plánova�e projektu pro skupinu motan a dodavatele montá�e za�ízení a extruzní technologie, koncepci pro kompletní recyklování odpadu vzniklého p�i vysekání b�hem probíhající výroby. K tomu se musela vyráb�ná vícevrstvá fólie upravit tak, aby se a� ze 60 procent skládala z rozemletého materiálu výchozí fólie.

Obr. 2: Sedmivrstvá fólie s bariérou vystupující z extruzního za�ízení je vedena p�ímo do vícekavitového hlubokota�ného a vysekávacího za�ízení. Zbytkový odpadní pás a p�ípadn� vzniklé zmetky jsou poté p�ivád�ny p�ímo do stroje na �ezání odpadu (v pozadí na konci stroje) a odtud se vrací zp�t do výroby

Odpadní pás a zmetky jsou vyt�íd�ny p�ímo u hlubokota�ného stroje a p�ivád�ny ke stroji na mletí odpadu (obr. 2). Rozemletý materiál se plní do sila nebo do vak� Big Bag a odtud se dopravuje k extruznímu za�ízení, kde se z n�ho vyrábí kopolymer tvo�ící dv� hlavní vrstvy vrstvené fólie. Recykla�ní kolob�h tak tvo�í v�etn� p�idávaného nového materiálu 70 procent celkového pr�chodu materiálu projektované dopravní a dávkovací linky. Zbývajících 30 procent se rozd�lí na ve srovnání malé pr�chody materiálu �ty� dodate�ných extrudér�. Tyto �ty�i extrudéry jsou uspo�ádány ve dvou úrovních kolem centrálního „extrudéru rozemletého materiálu“ nacházejícího se v základní úrovni. Obklopují jej extrudéry pro prost�ední bariérovou vrstvu a pojivové mezivrstvy. „V prvním pat�e“ se jsou extrudéry pro ob� krycí vrstvy. Ve druhém pat�e se nacházejí separátory materiálu pro extrudéry nacházející se pod nimi (obr. 3 a� 5).

Obr. 3: K výrob� sedmivrstvé fólie s bariérou se pou�ívá p�tiagregátový extrudér. Centrální extrudér vyrábí 70 procent fólie ve form� recyklovaného podílu. Obklopují jej extrudéry pro bariérovou vrstvu a pojivové mezivrstvy. Ve výrobní úrovni umíst�né nad touto úrovní se nacházejí extrudéry pro krycí vrstvy PP propojené vertikálními vedeními taveniny (vidíte na pozadí) s feed blockem

Obr. 4: Za�ízení pro výrobu sedmivrstvé fólie tvo�í t�i funk�ní úrovn� nad sebou. V nejspodn�jší úrovni (zde není vid�t) se nacházejí t�i extrudéry (viz obr. 3), ve druhé úrovni dva extrudéry pro krycí vrstvy, v nejvyšší úrovni dávkova�e pro zásobování extrudér� pod nimi

Obr. 5: Centrální sm�šovací stanice k zásobování „extrudéru rozemletého materiálu“. V ní se mísí �ty�i materiálové komponenty (rozemletý materiál ze sila nebo z vaku Big Bag, stabilizátor pro pojivovou mezivrstvu a nový materiál PP) dávkované z gravimetrických dávkova�� ve t�etí úrovni

V porovnání se slo�itou dávkovací a sm�šovací technologií bylo mo�né navrhnout potrubní systém jednoduše a p�ímo s pevným trubkovým vedením k jednotlivým separátor�m materiálu. Neexistují spojovací stanice a v�len�né sušení materiálu.

P�esnost dávkování spo�ívá v detailu

Jak ji� bylo uvedeno výše, p�ipadá nejv�tší podíl pr�chozího materiálu na vrstvy rozemletého materiálu, které se kv�li mo�nému kolísání sypné hmotnosti plní pomocí gravimetrických dávkova�� a následného sm�šovacího systému. Vyjád�ení Helmuta Reckziegela, vedoucího jednotky Business Unit Capsules: „V této souvislosti stojí za zmínku, �e se rozemletý materiál p�ivád�ný do vícevrstvé fólie jako plnivo skládá ze sedmivrstvé fólie, tvo�í jej tedy p�t r�zn� viskózních materiál� obsa�ených ve fólii. Naším spole�ným cílem bylo uvést tuto sm�s z p�ti materiál� do stabilního sm�sného a fluidního stavu. Nestabilní slo�ení materiálu, a� ji� kv�li kolísající sypké hmotnosti, nebo zm�n� materiálových podíl�, zp�sobuje sní�ení kvality extrudátu, p�edevším v p�ípad�, kdy se vzájemn� musí sladit sedm vrstev. Proto�e jsme z tohoto d�vodu cht�li integrovat mo�nost regulace, naplánovali jsme p�imíchávání nového materiálu PP do rozemletého materiálu.

Takto lze stabilizovat kontinuální obohacování koncentrací podílu EVOH a pojiva zp�sobované recyklací odpadního pásu v celé fólii na úrovni 14, resp. 12  procent, a v souvislosti s tím viskozitu taveniny.“ (Obr. 6)

Obr. 6: graf

Za zmínku stojí ješt� jeden detail koncepce: Materiál zcela nevychladne díky co mo�ná nejkratší recykla�ní cest� rozemletého materiálu. V�tší �ást tepelné energie obsa�ené v materiálu lze vyu�ít pro rychlejší roztavení v extrudéru, co� vede vzhledem ke kapacit� „extrudéru rozemletého materiálu“ cca 500 kg/h k výraznému zlepšení energetické bilance.

Ostatní slo�ky materiálu jsou objemov� p�idávány jako nový materiál v konstantní kvalit�. P�itom �iní pr�chozí mno�ství materiálu bariéry a pojiva maximáln� 60 kg/h. O n�co vyšší, asi 110 kg/h, je kapacita u krycích vrstev PP, které jsou ješt� smíseny s bílou nebo hn�dou barevnou p�ím�sí masterbatch (viz obr. 1).

Celé za�ízení transparentn� ovladatelné po�íta�em �ízení výroby

Všechny komponenty za�ízení jsou �ízeny a ovládány dálkov� ovladatelnými elektronickými moduly speciáln� vyvinutými firmou motan. Jedná se o GRAVInet pro gravimetrické dávkova�e a VOLUnet pro volumetrické dávkova�e. Jsou propojeny p�ipojením Ethernet, resp. protokolem TCP/IP do CONTROLnet pro centrální �ízení za�ízení. CONTROLnet lze rozší�it a� na LINKnet, komplexní systém �ízení za�ízení (obr. 7). Pomocí Linknet 2.0 je mo�né provád�t záznam a protokolování procesních postup� a aplika�ních dat a ovládat všechna p�ipojená �ízení a� do úrovn� jednotlivých za�ízení. P�ipojit lze všechna �ízení od firmy motan podporující komunikaci. To umo��uje kontinuální sledování šar�í.

Obr. 7: Veškeré funkce a data nastavení komplexní dopravní a dávkovací linky jsou �ízeny pomocí CONTROLnet, integrované koncepce �ízení k ovládání, monitorování a správ� všech krok� zpracování surového materiálu, a jsou p�ipojeny k systému nad�azeného po�íta�e od firmy motan prost�ednictvím LINKnet 2.0

Úsp�ch díly dlouholetému osv�d�enému partnerství

Na záv�r shrnuje Helmut Reckziegel ve svém resumé pr�b�hu projektu podstatné kritérium pro stabilní výrobu ji� po krátké rozb�hové fázi: „S ohledem na vstup do nové dimenze sériové výroby bylo pro nás d�le�ité dosáhnout toho, aby bylo technické riziko co mo�ná nejmenší. V neposlední �ad� jsme se proto rozhodli pokra�ovat v mnohaletých osv�d�ených partnerstvích. S firmou Luger, partnerem pro systémovou techniku firmy motan, spolupracujeme ji� více ne� 40 let. V�d�li jsmez realizace podobných projekt� za�ízení z minulosti, �e komponenty motan nezpochybní námi stanovený cíl disponibility celého systému p�es 90 procent p�i provozu 7/24/365. Stejn� tak jsme vycházeli z toho, �e bude rovn� dodr�ena nezbytná p�esnost dávkování a zajišt�no plné integrování všech nastavovacích a výkonových dat do našeho konceptu ‚Big Data Concept‘ pro získávání dat kvality.“ (Obr. 8).

Obr. 8: Helmut Reckziegel, vedoucí jednotky Business Unit Capsules ve firm� Greiner Packaging, a Horst Bar, zodpov�dný vedoucí projektu u spole�nosti Luger GesmbH, pohlí�ejí zp�t na více ne� 40letou spolupráci s firmou motan

motan v �echách a na Slovensku zastupuje firma Luger »