Unter dem Arbeitstitel „Faktor 101“ hat der Maschinenbauer gemeinsam mit Husky Technologies eine PET-Flasche für stille Getränke entwickelt, die bei einem Volumen von 591 mm nur 5,89 g wiegt und damit eine der weltweit bisher leichtesten Flaschen dieser Art ist.
Als Machbarkeitsstudie hatte KHS anlässlich der drinktec 2017 das Konzept „Faktor 100“ präsentiert: Eine PET-Flasche von rund 5 g Gewicht, die 500 mm fasste. Für die Weiterentwicklung erfolgte eine Reihe von Optimierungen, wie KHS-Verpackungsentwickler Fabian Osterhold in Hamburg erklärt: „Bei solch extremem Lightweighting ist vor allem der sogenannte Topload wichtig. Dieser Wert gibt Auskunft darüber, wie belastbar die Flasche in vertikaler Hinsicht ist. Er entscheidet, ob der Behälter stapelbar ist und den Transport unbeschadet übersteht.“
Um die Stabilität zu erhöhen, wurden das Schulterdesign verändert und der Flaschenkörper mit funktionalen Stegen versehen. Zudem haben Osterhold und seine Kollegen ein Bodendesign mit einem Pop-in-Effekt entwickelt. Dieser sorgt beim Topload für ein definiertes Einsinken des Bodens und erhöht so den Innendruck und damit die Stabilität der Flasche.
Stimmiges Konzept von der Preform über den fertig geblasenen PET-Behälter bis hin zur gefüllten, etikettierten und verschlossenen Flasche. (Foto: Jörg Schwalfenberg)
Ein gängiger Topload-Grenzwert in der Industrie beträgt 200 N. Mit 220 N liegt „Faktor 101“ darüber. Um bei einer PET-Flasche für stilles Wasser diesen hohen Wert zu erzielen, bedurfte es allerdings mehr als einer reinen Anpassung der Behälterform. „Auch das Preformdesign musste weiterentwickelt werden“, betont Osterhold. Dafür habe man sich mit den Spezialisten von Husky, Bolten (Ontario/Kanada), zusammengeschlossen. Das Unternehmen verfügt als wichtiger Anbieter von PET-Preform-Spritzgusssystemen und -services über große Expertise und kooperiert mit KHS bereits seit vielen Jahren.
Anspruchsvolle Abstimmung
Technisch ging es hier vor allem um die Reckfaktoren von Rohling zu Flasche und um die daraus resultierenden Preformdimensionen. Für das Spritzgießen relevant ist insbesondere die Relation von Länge zu Wandstärke. KHS widmete sich in diesem Zusammenhang den Anforderungen und Möglichkeiten der Streckblasmaschine sowie des Flaschendesigns, während Husky die entsprechenden Modifikationen an der Preform vornahm. „Im Vordergrund stand dabei deren exakte Profilierung, die durch KHS-Technologie erst ermöglicht wurde“, erklärt Osterhold. „In unserer InnoPET Blomax Serie V sorgen beispielsweise Linienstrahler im Ofen für eine sehr präzise Temperaturprofilierung unmittelbar unter dem Neckring der Flasche. Dies stellt sicher, dass dort kein unverstrecktes Material zurückbleibt. So reduziert sich der Kunststoffverbrauch deutlich.“
Zur Stabilisierung der leichten Flasche wurde unter anderem deren Schulter mit vertikalen Stegen versehen. (Foto: Jörg Schwalfenberg)
30 % weniger Material
Gegenüber dem Standard-Lightweight-PET-Behälter für 500 ml stilles Wasser, der üblicherweise im US-Markt 7 g wiegt, benötigt die KHS-Husky-Gemeinschaftsproduktion 30 % weniger Material. Zudem kann sie zu 100 % aus rPET hergestellt werden.
Der Vorgänger Faktor 100 (l.) aus dem Jahr 2017 wurde nun in Form des Faktor-101-Konzeptes erfolgreich weiterentwickelt. (Foto: Jörg Schwalfenberg)
Zur Flaschengeometrie kommen weitere Faktoren hinzu: „Herausfordernd war vor allem die Linienfähigkeit im Hochgeschwindigkeitsbereich von bis zu 90.000 Flaschen pro Stunde“, sagt Osterhold. „Im Fokus standen dabei der Transport, die Etikettierung und die Sekundärverpackung. Im Schrumpftunnel etwa musste der Flaschenschulter besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden und beim Transport sollte der Behälter natürlich nicht umfallen.“
Großes Interesse im Markt
Im Mai letzten Jahres wurde „Faktor 101“ erstmals „zum Anfassen“ auf der Kunststoffmesse NPE 2024 von Husky in Orlando, Florida, präsentiert. Dort stieß das Leichtgewicht auf großes Interesse in der Branche. Osterhold: „In dieser Form ist die Flasche für Lohnabfüller besonders relevant, die unter hohem Kostendruck stehen.“ Zielmärkte sind vor allem die Vereinigten Staaten, der Mittlere Osten sowie Südamerika. Erste Projekte sind bereits in Vorbereitung.
