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Der horizontale Vorteil: Warum lange und feste Produkte besser durch eine HFFS-Maschine fließen
Eine Schokoladentafel mit einer Länge von 15 Zentimetern, ein Befestigungsbolzen, der paarweise verpackt ist, eine zylindrische Keksrolle – jedes dieser Produkte weist eine Geometrie auf, die vertikale Verpackungssysteme behindert. Bei einer vertikalen Form-Füll-Versiegel-Maschine fällt das Produkt unter Schwerkraft durch ein Formrohr, landet auf der Bodenversiegelung der Tasche und wartet darauf, dass sich die obere Versiegelung schließt. Lange Produkte überschlagen sich beim Fall und landen in unvorhersehbaren Winkeln, was zu fehlausgerichteten Versiegelungen und zerdrückten Kanten führt. Massive Produkte mit unregelmäßiger Form verfangen sich an den Wänden des Formrohrs und blockieren den Füllzyklus.
Eine horizontale Verpackungsmaschine – auch als horizontale Form-Füll-Versiegelungs-Maschine (HFFS) oder Flow-Wrapper bezeichnet – löst dieses Geometrieproblem, indem sie das Produkt während des gesamten Verpackungszyklus ausrichtet und kontrolliert hält. Das Produkt bewegt sich horizontal auf einem Förderband, wird von einer Folie umhüllt, die sich um das Produkt herum formt, anstatt in einen vorgefertigten Beutel fallen gelassen zu werden, und wird während der kontinuierlichen Durchlaufbewegung durch die Maschine an beiden Enden versiegelt – wodurch der Schwerkraftfall, die Unsicherheit bezüglich der Ausrichtung und das Verstopfungsrisiko entfallen, die vertikale Maschinen für lange und massive Produkte ungeeignet machen.
Wie der HFFS-Prozess die Produktgeometrie bewältigt
Horizontaler Transport: Kontrollierte Ausrichtung
Bei einer HFFS-Maschine werden Produkte in einer Einzelreihe auf einem Zuführband eingegeben – Schokoriegel längs ausgerichtet, Hardware-Komponenten in konstantem Abstand zueinander, Backwaren flach platziert – und behalten diese Ausrichtung während des gesamten Verpackungszyklus bei. Die Folie bildet dabei einen Schlauch um das Produkt, während beide gemeinsam vorwärts bewegt werden; das Produkt wird also umhüllt, anstatt in eine vorgeformte Vertiefung einzutreten. Diese kontinuierliche Bewegung beim Umhüllen ermöglicht es HFFS-Maschinen, Produkte zu verarbeiten, die bei einem senkrechten Fall unkontrolliert umkippen würden.
Die horizontale Form-Füll-Verschließmaschine der DXD-1200/1600-Serie von ECHO Machinery veranschaulicht dieses Prinzip mit Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 1.200–1.600 Beuteln pro Minute – eine Durchsatzleistung, die vertikale Maschinen bei langen oder unregelmäßigen festen Produkten nicht dauerhaft erreichen können, da die Tropfzykluszeit infolge der Schwerkraft ihre Geschwindigkeit unabhängig von der Motorleistung begrenzt. Die servogesteuerte Folienzuführung und die synchronisierte horizontale Versiegelung im HFFS-Design von ECHO gewährleisten bei diesen hohen Geschwindigkeiten eine konstante Beutellänge, Versiegelungsqualität und Folienregistrierung – die entscheidenden Parameter, die darüber entscheiden, ob eine Hochgeschwindigkeitsmaschine verkaufsfähige Verpackungen oder Hochgeschwindigkeitsabfall produziert.
Synchronisierte Versiegelung: Qualität bei hoher Geschwindigkeit
Der horizontale Versiegelungsmechanismus einer HFFS-Maschine muss die Längsnaht des Folienrohrs (die sogenannte Fin-Verbindung entlang der Packungslänge) sowie die Querversiegelungen zwischen einzelnen Packungen versiegeln – und zwar alles während Folie und Produkt kontinuierlich in Bewegung sind. Die Synchronisation zwischen Folienlaufgeschwindigkeit und Schließgeschwindigkeit der Versiegelungsklammern bestimmt, ob die Versiegelungen gerade (Folie und Klammern bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit) oder runzelig sind (Geschwindigkeitsunterschied führt zu Faltenbildung der Folie am Versiegelungspunkt). Die DXD-Serie von ECHO erreicht diese Synchronisation mittels servogesteuerter Regelung, bei der elektronisch Laufgeschwindigkeit der Folie und Bewegung der Klammern koordiniert werden; dadurch entfallen mechanische Verbindungen, wie sie bei kamgesteuerten Systemen üblich sind, die im Laufe der Zeit aus der Justierung geraten und zu einer Verschlechterung der Versiegelungsqualität führen – eine Abweichung, die Bediener oft durch Reduzierung der Maschinengeschwindigkeit kompensieren müssen.
Praxisbeispiel: Umstellung einer Keks-Produktionslinie von vertikaler auf horizontale Verpackung
Ein Keks-Hersteller in Südostasien betrieb eine vertikale Form-Füll-Versiegelungs-Anlage für einzeln verpackte, cremefüllte Waffelröllchen – zylindrische Produkte mit einer Länge von 12 cm. Die gravitationsbasierte Füllung der vertikalen Maschine führte dazu, dass etwa 8 % der Waffeln schräg in die Beutel fielen; dies erzeugte diagonale Versiegelungen, die Luft entweichen ließen und 2–3 mm des Produkts an der Versiegelungsnaht unbedeckt ließen. Ausschussverpackungen infolge mangelhafter Versiegelungsqualität machten im Durchschnitt 6 % der Produktion aus, und manuelle Eingriffe der Bediener zur Beseitigung von Staus stoppten die Anlage pro Schicht 15–20 Minuten lang.
Der Wechsel zu einer horizontalen Verpackungsmaschine – speziell zur DXD-Serie von ECHO Machinery, konfiguriert für die Produktlänge von 12 cm – beseitigte das Ausrichtungsproblem vollständig. Die Produkte erreichen nun bereits ausgerichtet das Einlaufband, behalten ihre Position im Folienwickelbereich bei und verlassen die Maschine mit einer Siegelbreite von 5 mm an beiden Enden – stets konsistent, senkrecht und dicht. Die Ausschussrate sank von 6 % auf unter 0,5 %, und staubedingte Stillstandszeiten entfielen gänzlich, da die Produkte während des Verpackungsvorgangs nicht mehr mit den Wänden des Formrohrs in Kontakt kommen. Die Linien-Geschwindigkeit stieg von 80 auf 140 Packungen pro Minute – nicht etwa durch eine höhere Motordrehzahl, sondern weil der kontinuierliche Wickelzyklus das Stop-and-Wait-Verfahren eliminiert, das vertikale Maschinen zwischen den Füllvorgängen erfordern. Der Keksproduzent amortisierte die Investition in die Anlage innerhalb von 14 Monaten allein durch reduzierte Produktverschwendung und gesteigerte Durchsatzleistung.
Häufig gestellte Fragen
Für welche Arten von Produkten eignet sich eine horizontale Verpackungsmaschine?
Lange, feste und stückförmige Produkte – wie Schokoriegel, Müsliriegel, Kekse, Hardware-Artikel, medizinische Geräte in Beuteln, zylindrische Snacks und Backwaren – profitieren alle von der horizontalen Ausrichtung, die ein Umkippen und eine Fehlausrichtung verhindert. Die DXD-Baureihe von ECHO Machinery ist speziell für kleine granulierte und stückförmige Artikel in der Süßwaren-, Snack- und Pharmaindustrie konzipiert.
Was ist der Geschwindigkeitsbereich einer modernen HFFS-Maschine?
Einstiegs-HFFS-Maschinen arbeiten mit 100 bis 300 Beuteln pro Minute. Hochleistungs-Servomaschinen wie die DXD-1200/1600 von ECHO erreichen bis zu 1.200–1.600 Beutel pro Minute bei kleinformigen Verpackungen. Die Geschwindigkeit hängt von den Produktabmessungen, dem Folientyp und den Anforderungen an die Versiegelungsverweilzeit ab – längere Produkte oder dickere Folien erfordern entsprechend langsamere Geschwindigkeiten.
Wie funktioniert der Folienwechsel an einer HFFS-Maschine?
Folienrollen werden an der Rückseite der Maschine auf eine Spindel geladen und gemäß einer auf der Maschine gedruckten Fadenführungsskizze durch die Formschulter und die Versiegelungsbacken geführt. Schnellwechselsysteme mit auskragenden Rollen und automatischen Fadenführungsfunktionen verkürzen die Umrüstzeit von 15–20 Minuten auf unter 5 Minuten. Die DXD-Serie von ECHO verfügt über benutzerfreundliche HMI-Touchscreen-Oberflächen, die Fadenführungshinweise anzeigen und Rezept-Einstellungen für verschiedene Folientypen und Beutelgrößen speichern.
Welche Folienmaterialien sind mit HFFS-Maschinen kompatibel?
HFFS-Maschinen verarbeiten die meisten wärmeversiegelbaren flexiblen Folien – BOPP, CPP, PET/PE-Laminate, Papier/PE-Laminate und Kaltversiegelungsfolien. Die Temperatur, der Druck und die Verweilzeit der Versiegelungsbacken müssen für jeden Folientyp angepasst werden. Kaltversiegelungsfolien, die statt einer Wärmeversiegelung einen druckempfindlichen Klebstoff verwenden, erfordern HFFS-Maschinen mit für Kaltversiegelung geeigneten Backenkonfigurationen.
Wie bewältigen HFFS-Maschinen Änderungen der Produktgröße?
Die Beutellänge wird über die HMI-Oberfläche durch Änderung der Folienzufuhr pro Zyklus eingestellt. Die Beutelbreite wird durch Justierung der Formschulter verändert – eine mechanische Anpassung, für die die Maschine 10 bis 20 Minuten angehalten werden muss. Die DXD-Serie von ECHO unterstützt einen breiten Einstellbereich für die Beutellänge sowie Rezepturspeicherung zur schnellen Wiederherstellung der Einstellungen für verschiedene Produktgrößen.
Welche Wartung erfordert eine HFFS-Maschine?
Täglich: Reinigung der Folienweg-Rollen, Inspektion der Dichtbackenoberflächen auf Rückstandsbildung, Überprüfung der Ausrichtung des Folienregistrierungssensors. Wöchentlich: Schmierung der Kettenantriebe und Lager, Prüfung der Bandspannung am Zuführband. Monatlich: Inspektion der Servomotor-Kupplungen, Überprüfung der Temperaturkalibrierung der Dichtbacken. ECHO Machinery stellt Wartungspläne und Ersatzteilsupport für ihre gesamte Produktlinie an Verpackungsmaschinen bereit.