27. September 2012 | © Nordson Deutschland GmbH achim.schoeneweiss@nordson.com

Verklebung mit Hot Melt im Licht von steigenden Klebstoff-und Energiekosten

Anlagekriterien und Systemauswahl im Wandel der Zeit

Die Kostenentwicklung�

150%

100%

50%

Energiepreis, Entwicklungsprognose für die nächsten Jahre

Energie wird noch teurer werden!

Der Markt für erneuerbare Energien hat

bisher zur Strompreisentwicklung nach oben hin beigetragen. Und da auch Deutschland von dem Weltmarktpreis für

Rohöl/Gas abhängig ist, sind weitere

Preissteigerungen wahrscheinlich. Abbau der Kernkraftwerke und Umschichtungen auf andere Energieträger sind weitere

wahrscheinliche Preistreiber.

Quellen: Wuerttembergische Energie, Wikipedia 8/2011 u. a.

Erwartete Stromkostensteigerung

= 100%

Prognose Klebstoffkostensteigerung

Klebstoff wird noch viel teurer werden!

Neben der Knappheit bestimmter Rohstoffe, der Umstellung von Erdölcrackern auf

Gascracker (wodurch Mengenreduzierungen ein Nebeneffekt sind), ist eine Steigerungder Preise zu erwarten wegen:

- Wettbewerb um EVA zwischen Klebstoffherstellern, Asien und Produzenten von z.B. Photovoltaik (EVA)

- Nachholbedarf in Bezug auf Marge, um die 10% Preissteigerungen sind realistisch um akzeptable Margen aus Sicht der Klebstoffhersteller zu erreichen.

- Umstellungen auf z.B. teure Naturharze wegen Engpässen bei synth. Harzen

Quelle: Nordson Marktbeobachtung

Gestiegene Klebstoffkosten und andere Widrigkeiten

PE/PP oder PAO anstatt EVA

Manche Klebstoffe stehen aus unterschiedlichen Gründen nicht mehr zur Verfügung, aufgrund

der Umstellung auf ein anderes System gelten auch andere (höhere) Kilopreise. Nicht immer,

z.B. durch Lieferantenwechsel, abwendbar. Die Klebstoffindustrie versucht, über neue

Formulierungen einen Weg aus dieser aktuellen Problematik zu finden.

Bundling-Aufpreise

Es existieren Strategien, die Klebstoffpreissteigerungen durch Erzeugung von Abhängigkeiten

( Lieferung von z.B. kompletter Auftragstechnik) durchzusetzen. Es werden hierbei Klebstoffpreise in Rechnung gestellt die aufgrund obiger Abhängigkeit intransparent sind, es

besteht die Gefahr überproportionaler Kostensteigerungen.

Klebstoffe kontingentiert

Einige Unternehmen klagten darüber, dass sie Ende 2011/Anfang 2012 nur 80% des Bedarfs

an Klebstoff erhalten.

Prozentuale Preisentwicklung Hotmelt Grundstoffe

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4 5

EVA

Naturharz

Synth. Harz

Wachse

Wodurch lassen sich die gestiegenen Klebstoffpreise erklären?

Z.B. durch gestiegene Preise für Rohstoffe�

Quelle: Nordson USA Marktbeobachtung

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013= 100%

Was tun ?

Zuallererst:

Klebstoffmengen reduzieren

Einsparmöglichkeit 1: Klebstoffmengen minimieren

Unterbrochener Klebstoffauftrag statt durchgehender Raupe.

Ein altes Konzept, das in den vergangenen Jahren auch durch immer schneller

gewordene Maschinentechnik aus dem Fokus geraten ist.

Der Schälwiderstand*, eine wichtige Anforderung an die Verklebung, erhöht sich deutlich

bei unterbrochenem Raupenauftrag.

Trotz Klebstoffreduzierung steigt der Schälwiderstand bei der Raupenunterbrechung

immer wieder auf das Maximum. Einsparungen bis zu 50 Prozent Klebstoff sind dadurch

möglich.

*Errechnet sich als Quotient der notwendigen Trennkraft und Auftragsfläche. Bei einmal begonnener

Anfangsscherung ist eine geringere Kraft bis zum Raupenende notwendig.

Nebeneffekt: Die Verklebung wird häufig stabiler!

War es 2001 noch möglich, mit einem pneumatischen Applikationsmodul (mit Zykluszeiten

von 20mS) Klebstoff als Punkt oder kurzen Strich aufzutragen, ist bei heutigen linearen Bahngeschwindigkeiten eine erheblich kürzere Schaltzeit notwendig.

Technik 2001 Technik 2012Bahngeschwindigkeit 15m/min

Bahngeschwindigkeit 60m/min

Bahngeschwindigkeit 90m/min

Ein Großteil der installierten Applikatoren nutzt ältere Konzepte, hier scheitert diese

Möglichkeit der Klebstoffeinsparung an Schaltgeschwindigkeit und/oder Lebensdauer.

Warum Schaltgeschwindigkeit, Lebensdauer und Wiederholgenauigkeit eine Rolle spielen:

Eine Klebstoffraupe von 300mm Länge soll bei Verwendung eines Klebstoffes mit Viskosität

~2000mPas in kleinstmögliche Punkte zerlegt werden. Es ist eine Klebstoffeinsparung von 40%

bei nahezu geschlossener Verpressung in Längsrichtung angestrebt:

Hier ist eine Schaltung per Produkt notwendig.

Hier sind 26 Schaltungen per Produkt notwendig.

Bisherige Applikatortypen können obigen Punktauftrag nur bei Bahngeschwindigkeiten von etwa

15m/min erreichen, müssen häufig nachjustiert werden und sind bei ca. 1,3 Mio Endprodukten

auszutauschen. Durch die Lebensdauer des seit einem Jahr verfügbaren neuen pneumatischen

Applikatortyps (100 Mio Zyklen) sind mehr als 4 Mio Endprodukte bei Bahngeschwindigkeiten bis zu 90m/min möglich.

13 / 23 | October 2010 | © Nordson Deutschland GmbH

Beispiel 40% Klebstoffeinsparung

14 / 23 | October 2010 | © Nordson Deutschland GmbH

Die Einsparung kann im Vorfeld sehr genau berechnet werden

Link zum Rechner:

http://www.nordson.c

om/en-us/divisions

/adhesive-

dispensing/support/T

echSupport/Documen

ts/Calculators/BeadS

avingsCalculator.swf

Absolute Grenze der Einsparmöglichkeit: Schaltzeit

~3mm Tropfen mit

4mm Abstand,

realisierbar bis :

1,5 m/s (90m/min)

mit schnellstem

pneumatisch

aktivierten Modul

2m/s (120m/min)

mit schnellstem

elektrisch

aktivierten Modul

~3mm Tropfen mit

8mm Abstand,

realisierbar bis :

-2m/s (120m/min)

mit schnellstem

pneumatisch

aktivierten Modul

- 3m/s (180m/min)

mit schnellstem

elektrisch aktivierten

Modul

Print version only

Grenze der Einsparmöglichkeit: Klebstoffviskosität

Pneumatisch aktiviertes Modul ~ 800 bis 5000 mPas

Elektrisch aktiviertes Module ~ 500 bis 1500 mPas

Grenze der Einsparmöglichkeit: Applikatorlebensdauer

Pneumatisch aktiviertes Modul Stand 2001 ~ bis zu 40 Millionen Schaltungen,Schaltgeschwindigkeitsänderung durch Alterung

Elektrisch aktiviertes Modul Stand 2001 ~Mehr als 100 Millionen Schaltungen

Pneumatisch aktiviertes Modul Stand 2011 ~ Mehr als 100 Millionen SchaltungenKeine Schaltgeschwindigkeitsänderung durch

Alterung

Elektrisch aktiviertes Modul Stand 2011 ~Mehr als 300 Millionen Schaltungen

Einsparmöglichkeit 2: �Nebenkosten� einsparen

Kosten für den Betrieb eines Klebstoffauftragssystem setzen sich, in der Reihenfolge der

Wichtigkeit beschrieben, wie folgt zusammen:

Stillstandkosten (zzgl. �verschwendeter� Energiekosten)

Klebstoffkosten BedienungskostenWartungskostenErsatzteilkostenEnergiekosten

Einsparmöglichkeit 2: �Nebenkosten� einsparen

Um diese Punkte zu bewerten ist immer eine Analyse der aktuellen Bedingungen vor Ortvonnöten.

Wodurch entsteht Stillstand?

Wie viel Klebstoff wird aufgrund von Reinigungs- und Spülvorgängen verbraucht?

Wie oft wird Klebstoff manuell nachgefüllt?

Wie oft kommt es zu Stillstand aufgrund von Verschmutzungen/Düsenverstopfungen?

Wie oft müssen Systembestandteile gewartet/ausgetauscht werden?

Wie oft wird Klebstoff manuell nachgefüllt?

Maschinenführer haben im Normalfall andere Prioritäten als sich um die �Klebemaschine�

zu kümmern. Das kann dann so aussehen:

Um eine Unterfüllung zu vermeiden, wurden diese Geräte ständig überfüllt.

Überspitzt:

�Sobald der Deckel von allein zugeht,

ist bestimmt nicht mehr genügend

Kleber drin.´�

Warum wird überhaupt manuell nachgefüllt?

Eine automatische Befüllung

1. sorgt für ein immer sauberes Gerät, vermeidet

Stillstand und erhöht die Sicherheit (niemand kann

sich mehr die Finger verbrennen). 2. Erhöht die Prozesssicherheit, da weniger

Verkrackung stattfinden kann. Kein �Cold-Shock� mehr durch Leerfahren und anschließendes

Auffüllen.

3. Ermöglicht, dass der Hotmelt Tank an jeder Stelle

platziert werden kann; dies spart Platz und verhindert auch das �mal eben� Ändern von

Parametern durch �nicht autorisiertes� Personal.

Amortisationszeiten von unter einem

Jahr sind durchschnittlich erreichbar.

Wartungskosten minimieren:

Ein Hotmelt System kann lange Zeit mit geringstem Wartungsaufwand eingesetzt werdensofern:

1. Der Klebstoff immer sauber und gleichmäßig nachgeschmolzen wird und

2. Filterung an mindestens 3 Stellen stattfindet:a. Vor der Pumpeb. Vor dem Schlauchc. Vor der Düse

3. Die eingesetzten Komponenten eine lange wartungsfreie Lebensdauer haben.

4. Keine Nachjustierung aufgrund von Alterungsprozessen notwendig ist.

Unterhaltskosten minimieren:

Die Auswahl des �richtigen� Hotmelt Auftragskopfes ist WICHTIG!

Kugelsitzmodul, für die meisten

Verpackungsklebstoffe geeignet.

Nadelsitzmodul, für Klebstoffe die zur

Verschmutzung neigen.

Jede Applikation ist anders, Energieverbrauch muss und kann mit geeigneten Programmen für

Standard Systeme berechnet und anschließend optimiert werden.

Link zum Rechner:

http://www.nordson.co

m/en-

us/divisions/adhesive-

dispensing/support/Te

chSupport/Documents

/Calculators/PowerCo

nsumptionCalculator.s

wf

Einsparungsmöglichkeit 3: Einsatz geschäumter Hotmelt Klebstoffe

Überall dort wo Hotmelt in großer Menge benötigt

wird bietet es sich an, das Material durch Aufschäumen mit einem Gas oder Luft zu

�strecken�.

Teurer Hotmelt Klebstoff wird hierbei durch preiswertes Gas ersetzt, groß dimensionierte

Klebstoffraupen enthalten bei gleich bleibendem Volumen weniger Hotmelt.

Die Filterindustrie ist bereits vor vielen Jahren diesen Weg gegangen, die typischeStabilisierungsraupe auf plissierten Filtern wird in zahlreichen Fertigungsbetrieben�aufgeschäumt�, dies sorgt für

Materialeinsparungen zwischen 30 und 50%.

Unter welchen Bedingungen ist Schaumtechnologie sinnvoll ?

Bedingung / Anforderung ?

1. Wenn große Klebstoffmengen quasi kontinuierlich verarbeitet werden.

2. Wenn es auf hohe Klebstoff-Schichtstärken/Raupendurchmesser

ankommt.

3. Wenn eine Verstärkung der Oberflächenbenetzung erwünscht ist.

4. Wenn Adhäsion die Hauptforderung ist und nur eine geringe

(kohäsionsfordernde) Scherbelastungsfestigkeit benötigt wird.

5. Wenn eine erhöhte Flexibilität der Klebstoffschicht

erwünscht/akzeptiert ist.

Vorteile

1. Klebstoffeinsparung

2. Verbesserte Oberflächenbenetzung bei porösen Materialien, da das Hotmelt auf dem

Substrat aufschäumt

3. Verbesserte Adhäsion, durch die Blasenoberfläche entsteht eine Kontaktflächenvergrößerung

4. Geschäumter Klebstoff weist eine höhere Flexibilität auf als ungeschäumter Klebstoff

Schaumtechnologie... Langzeiterfahrungen

Langzeitstudien zur Alterung zeigten:Die Stabilität der Blasen ist, abhängig vom verwendeten Klebstoff, auch nach vielen

Jahren noch gegeben, sofern der Klebstoff stabil ist bleibt auch der Schaum stabil.

Schaumqualität

unmittelbar nach Applikation

Schaumqualität

nach 4 Jahren Alterung unter (Rollen-)Druck

Print version only

Einsparmöglichkeit 4: �Low-Melt� Klebstoff

Hier wird definitiv Energie eingespart, da der Hotmelt mit einer erheblich geringerenEnergiemenge aufgeschmolzen werden kann.

Zu berücksichtigen ist jedoch immer die Frage:

-Ist die Temperaturstandfestigkeit für das Endprodukt noch ausreichend?

Es ist positiv, auf diesem Weg einige Wattstunden Energie einzusparen, wenn jedochder Klebstoff die ihm zugedachte Aufgabe nicht mehr erfüllt, hat man ein neues

Problem. Dies muss im Einzelfall getestet werden.

Einsparmöglichkeit 4: �Low-Melt� Klebstoff

Danke für Ihre Aufmerksamkeit !

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Achim Schöneweiß

Sales Manager Aftermarket DACH

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