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Verpackungstechnik Ist die Verpackung dicht?

| Autor/ Redakteur: Thorsten Conrad / Anke Geipel-Kern

Bisher wurde die Dichtigkeit am Ende der Produktionskette unter erheblicher Belastung der Verpackung durch Druckdifferenzmessung oder zeitaufwändig mit äußerst präzisen Waagen überprüft. Mit einer einfachen Messtechnik spüren Gassensoren winzige Flüssigkeitsverluste von weniger als einem Zehntel Milligramm pro Tag auf.

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Dank hochempfindlicher Gassensoren ist eine drucklose und zugleich schnelle Dichtheitsprüfung möglich.
Dank hochempfindlicher Gassensoren ist eine drucklose und zugleich schnelle Dichtheitsprüfung möglich.
(Bild: 3S Sensors)

Bevor eine Arzneiflasche oder weitaus komplexere Verpackungen zum Kunden gelangen, muss der Hersteller sicher sein, dass keine der Flaschen oder Verpackungen undicht ist. Wird beispielsweise stichprobenartig die Dichtheit von Verpackungen geprüft, geschieht das meist sehr aufwändig mit äußerst präzisen Waagen. Diese können zwar kleinste Gewichtsunterschiede feststellen, erfordern jedoch lange Einlagerungszeiten des Prüflings. Anders ein neues, in Saarbrücken entwickeltes Messverfahren: Diese Messtechnik kann am Ende der Produktionskette installiert werden, sodass dort das entsprechende Produkt überprüft wird, bevor es das Unternehmen verlässt.

Im Unterschied zu anderen Prüfverfahren muss die Messkammer weder ein Vakuum erzeugen noch mit erhöhten Temperaturen arbeiten. Das zu untersuchende Produkt wird einfach kurz in die Messkammer gelegt, die nicht viel größer als das Objekt sein muss. Dann wird Luft eingeführt, die mögliche Ausdünstungen an den Gassensoren vorbei leitet. Diese erkennen in Sekundenschnelle, ob eine Verpackung dicht oder undicht ist und erlauben somit eine Einzelprüfung der Objekte.

Das Verfahren gelangte jetzt, nach erfolgreichen Tests bei Pilotkunden, zur Marktreife. Ein Pharma-Unternehmen setzt bereits auf das Verfahren, um die Dichtheit der Verpackungen laufend zu überprüfen.

Schnell in die Praxis

Die Prüfzeit des 3S-LeakCheckers, die derzeit unter zehn Sekunden liegt, soll noch weiter reduziert werden. Dann könnte das Verfahren auch für Massenprodukte interessant werden. Das Besondere an der Messtechnik ist, dass sie den Inhalt der Verpackungen gleichzeitig als Prüfgas benutzt und sich in vielen Bereichen der Qualitätssicherung einsetzen lässt.

Das patentierte Prüfverfahren greift dabei auf eine Prüfkammer und einen hochempfindlichen Gassensor mit optimal abgestimmter Betriebsweise zurück, der alle reduzierbaren und oxidierbaren Gase und Dämpfe des verpackten Stoffs in der entsprechenden Mess-phase detektieren kann.

Der breitbandige Detektionsmechanismus der 3S-Technologie ermöglicht die Messung einer Reihe von Inhaltsstoffen und vermeidet so die Verwendung oftmals teurer Prüfgase. Die ebenfalls mögliche Dichtheitskontrolle auf Basis von vor der Prüfung eingebrachten „Tracergasen“ wie Formiergas oder Ethanol deckt den Fall eines nicht detektierbaren Inhaltsstoffs oder einer leeren Verpackung ab.

Das unterdrucklos und schnell arbeitende Verfahren erlaubt eine 100-prozentige Prüfung auch bei sehr geringen Taktzeiten in der Serienfertigung. Seine Einfachheit und Modularität ermöglicht eine preisgünstige Parallelisierung einzelner Prüfstationen und führt so zu skalierbaren Durchsätzen von weit über 100 Stück pro Minuten hinaus.

Das neue Verfahren weist folgende Vorteile auf:

  • mit 10-6 mbar l/s empfindlicher als Druckdifferenzprüfung;
  • bei Prüfzeiten unter zehn Sekunden schneller als Wägeprüfung;
  • um Faktor fünf günstiger als Heliumprüfung.

Das Verfahren kann sowohl zur Prüfung der Verpackungsentwicklung im Labor als auch zur Stichproben- und Inline-Prüfung an der fertigen Verpackung bzw. Produkt eingesetzt werden. Dabei nimmt der kundenspezifische Anteil der Ausführung vom Labor zur Serienfertigung stetig zu.

Während im Labor ein Standardgerät mit anwendungsspezifischer Prüfkammer in den meisten Fällen völlig ausreichend ist, muss die gesamte Ausführung der Prüftechnik zur Verwendung in einer Produktionslinie oft völlig den Anforderungen des Sonderanlagenbaus (Handling, Taktzeit usw.) unterworfen werden. ●

* Der Autor ist geschäftsführender Gesellschafter bei der 3S GmbH, Saarbrücken.

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