Sulzer Technical Review Ausgabe 3 / 2019

Präzise Applikation seit 1956

27. November 2019

Neue Werkstoffe, neue Anwendungsbereiche, optimierte Handhabung – all dies verlangt nach der Entwicklung von neuen Applikationsverfahren und Austragssystemen. Schon im Jahr 1956 hat die Firma Kroeger in Dänemark (heute Sulzer) die ersten Fugenpistolen für Bostik (Einkomponenten- Klebstoff) auf den Markt gebracht. Das erste von Sulzer entwickelte Austragssystem, bestehend aus Dispenser, Kartusche und statischem Mischer, wurde 1986 lanciert. Die Gründung der Division Applicator Systems im Jahr 2016 zeigt, wie wichtig dieses innovative Business für Sulzer geworden ist.

Co-Autor: Paul Jutzi, Haag, Schweiz

Impulsgeber für die Entwicklung von Austragssystemen war die Erfindung von reaktiven Klebstoffen auf Basis verschiedener Vernetzungsmechanismen, wie zum Beispiel Zweikomponentenklebstoffe oder silikonbasierte Klebstoffe. Die auf Silikon basierenden Klebstoffe wurden zwar schon 1901 vom englischen Chemiker Frederic Stanley Kipping entdeckt, die industrielle Fertigung wurde aber erst 1940 entwickelt und zu Beginn der 50er-Jahre etabliert. Silikonelastomere werden häufig in der Bauindustrie zur Abdichtung und für Isolationszwecke verwendet.

Autorin: Nadia Qaud, Winterthur, Schweiz

Silikon als Wegbereiter

Mehrere Firmen entwickelten in diesen Jahren Austragssysteme, um einen gleichmässigen Klebstoffaustrag bei geringem Kraftaufwand zu erzielen. Die Firma Kroeger (heute Sulzer) in Dänemark brachte 1956 den H2-Dispenser auf den Markt, ein Austragsgerät für 600 ml Schlauchbeutelpackungen (Abb. 1).

1958 wurde ein manueller Dispenser für kleinere Packungsgrössen entwickelt – um kleinere Mengen für Heimwerker zur Verfügung zu stellen.

Abb. 1 Manueller H2-Dispenser – das Traditionsprodukt von MK™ (früher Kroeger).

Im gleichen Jahr wurde von der Firma PC Cox (seit 2016 Sulzer) in Grossbritannien die oft kopierte Wexford-Fugenpistole aus Metall (Abb. 2) hergestellt. Sie ist noch heute unter der Bezeichnung EasiFlow HD auf dem Markt.

Zweikomponenten-Werkstoffe für einen Auftrag

Für die Bauindustrie und vielfältige industrielle Anwendungen wurden immer mehr Werk- und Klebstoffe entwickelt, die ohne Dispenser und passende Kartuschensysteme nicht gleichmässig und hochpräzise auf- bzw. ausgetragen werden konnten. Mischen und Auftragen von Hand war mit diesen Systemen nicht mehr wirtschaftlich und vor allem nicht prozesssicher. Um Werkoder Klebstoffe aus zwei unterschiedlichen Komponenten (2K) gleichmässig zu mischen, benötigte die Industrie 2K-Dispenser und Mischersysteme.

Vielseitige Dispenser aus Dänemark

Nach 1956 entwickelte Kroeger manuelle, pneumatische und batteriebetriebene Dispenser mit unterschiedlichen Kartuschengrössen für Einkomponenten- und Zweikomponenten-Werkstoffe. Schon 1965 wurde der erste 2K-Dispenser auf den Markt gebracht. Pneumatisch betriebene Dispenser für Industrieanwendungen wurden 1986 für 1K- und 1991 für 2K-Anwendungen lanciert. Eine gleichmässige, hohe Austragsleistung ohne Druckluftversorgung erzielten batteriebetriebene Dispenser – seit 2006 für 1K- und seit 2014 für 2K-Werkstoffe (Abb. 3).

Ergonomischer Industriestandard aus Grossbritannien

PC Cox entwickelte zunächst manuelle Dispenser für Kitt mit Druckgusskomponenten und mit einer automatischen Entlastung. In den 60er-Jahren wurden pneumatische Dispenser lanciert. Dank des Entlastungsventils, das in den Folgejahren in die pneumatischen Dispenser integriert wurde, verbesserte sich die Auftragsqualität deutlich. Die Dispenser waren in Grossbritannien so erfolgreich, dass PC Cox auch den Export ankurbelte und bereits in den 80er-Jahren mit einen Exportanteil von 80% aufwarten konnte. In den 80ern wurden pneumatische Austragssysteme für 2K-Werkstoffe (Abb. 4) entwickelt.

Abb. 5 Das L-Doppelspritzensystem für 2K-Dentalanwendungen von Sulzer.

Prozessoptimierung mit gleichzeitigem Mischen

Im Jahr 1986 vereinigte die Firma W. A. Keller Prozesstechnik in Risch, Schweiz, mit ihren statischen Mischern aus Metall zwei Prozessschritte zu einem. Mischen und Austragen erfolgten gleichzeitig. Diese Mischer wurden für verschiedene stationäre Mischaufgaben in chemischen und industriellen Anwendungen verwendet. Das erste tragbare Austragssystem für Dental- und Industrieanwendungen wurde ebenfalls 1986 auf den Markt gebracht, und 1988 folgte das C-System für grosse Kartuschen.

Die Firma Mixpac übernahm 1990 alle Anlagen und Aktivitäten von W. A. Keller und entwickelte sich zum Marktführer für 2K-Austrags- und Mischsysteme. Das Wagnis, in enger Zusammenarbeit mit den Spezialisten der Firma Werfo im schweizerischen Haag die Mischertechnik zu transferieren und aus Kunststoffspritzguss herzustellen, war der Verdienst von Mixpac und brachte den Durchbruch für tragbare Austragssysteme. Die hohe Mischqualität blieb erhalten, gleichzeitig sanken Gewicht und Herstellungskosten deutlich. Die komplexe Geometrie der Mischelemente war eine grosse Herausforderung bei der Herstellung der ersten Spritzgusswerkzeuge für die Mischelemente. Eine hohe Innovationskraft im Werkzeugbau und bei der Optimierung der Verfahrenstechnik sind bis heute Stärken von Sulzer Mixpac.

Nachfolgend entwickelte Mixpac zahlreiche neue Dispensersysteme und Produktlinien: 1997 das S-System für Dentalanwendungen, nach wie vor das am weitesten verbreitete und sehr erfolgreiche 2K-Austragssystem für Zahnärzte, 2000 einen motorgetriebenen, dynamischen Mischer für ein Tischgerät (BD-System) für Dentalanwendungen, 2001 das L-Doppelspritzensystem für Dentalanwendungen (Abb. 5), 2002 das F-System mit getrennten Auslässen für eine noch prozesssicherere Anwendung und viele weitere Produktlinien für 1K- und 2K-Anwendungen.

Abb. 6 Der Quadro-Mischer wurde 1986 von Sulzer entwickelt.

Sulzer mischt mit beim Mischen

Die Division Chemtech von Sulzer brachte 1972 statische Mischer für chemische Anwendungen auf den Markt. Chemtech nutzte das dabei erworbene Wissen und entwickelte 1996 den Quadro™-Mischer (Abb. 6) samt zugehörigen Kartuschen für das Mischen von 2K-Materialien für industrielle Anwendungen und für die Bauindustrie. Der Quadro-Mischer war – und ist bis heute – die Lösung für schwierige Mischaufgaben und wegen seiner kurzen Bauweise das Mass aller Dinge beim statischen Mischen.

Abb. 7 Die 2013 lancierten T-Mischer – reduzierter Materialverlust bei mindestens gleicher Mischleistung.

Nach der Akquisition der Firmen Mixpac und Werfo im Jahr 2006 wurden sämtliche Produktentwicklungsaktivitäten zusammengelegt und die Mischer- und Dispensersysteme von Sulzer aus einer Hand angeboten. 

Sulzers Innovationskraft führte zu zahlreichen Neuerungen wie zum Beispiel 2012 dem Sprühsystem für Schutzbeschichtungen oder 2013 dem T-Mischer mit 30% kürzerer Mischerlänge (Abb. 7) und dementsprechend geringerem Materialverlust.

2015 wurden kleine Sprühdispenser zur Einmalanwendung für die lokale Betäubung im Rachenraum entwickelt. Damit gewann Mixpac einen international renommierten Preis für innovative Pharmaverpackungen.

Sulzer integrierte das Know-how von weiteren etablierten Unternehmen aus der Welt der Klebstoffapplikation in seine Geschäftstätigkeiten. Im Jahr 2013 wurde die Firma Kroeger, DK, übernommen und 2016 die Firma PC Cox aus Grossbritannien. Sulzer ist heute ein weltweit führender Anbieter für industrielle Applikationslösungen für die Bau-, Elektronik-, Marine-, Automobil- und Flugzeugindustrie. In diesen Bereichen bietet Sulzer zudem kundenspezifisch adaptierte Lösungen an. Viele der Sulzer-Produkte sind auch in Baumärkten erhältlich und werden von Endverbrauchern für das Do-it-yourself geschätzt.

Um Plastikabfall einzusparen, hat Sulzer jüngst die neue ecopaCC™-Kartusche (Abb. 8) entwickelt. Sie ist faltbar und besteht aus einer mehrschichtigen Hightech-Folie, die sich für die Lagerung verschiedener Chemikalien eignet. Dadurch ergeben sich für den Kunden Vorteile bei Transport, Lagerung und Entsorgung, zudem verbessert sich die Lagerfähigkeit des Zweikomponentenmaterials.

Abb. 8 ecopaCC-Kartusche mit faltbaren Folien zur Reduktion von Plastikabfall.
Abb. 9 Einwegspritzen und Aufsatzkanülen (Painless Steel®) von Transcodent.

Reinraumfertigung für Gesundheits- und Dentallösungen

Zertifizierte Fertigungsbetriebe mit kontrollierten Umgebungsbedingungen sichern die Herstellung von sauberen, wenn nötig keimfreien und sterilen Misch- und Applikationssystemen für Gesundheits- und Dentallösungen.

Einer der ersten Hersteller von Einwegspritzen war die deutsche Firma Transcoject. Nach der Markteinführung 1972 war dieser Geschäftszweig so erfolgreich, dass schon drei Jahre später 34 Fabriken in zehn Ländern Einwegspritzen produzierten. 2008 wurde Transcojects Dentalgeschäftsbereich ausgegliedert und Transcodent gegründet. Transcodent gehört seit 2017 zu Sulzers Dentalbusiness. Die Produktpalette umfasst Applikationssysteme für Mehrfachund Einfachanwendungen sowie hochwertige Dentalkanülen (Abb. 9).

Die Firma Medmix Systems AG wurde 2007 gegründet und ist seit 2018 Teil des Sulzer-Konzerns. Die Produktpalette umfasst Applikatoren für Gewebekleber und Knochenzemente sowie für die Oralchirurgie und für Drug-Delivery-Systeme im Gesundheitsmarkt.

Abb. 10 Applikatoren für Beauty-Anwendungen von Geka.

Innovationen für die Schönheit seit Jahrzehnten

Innovative Herstellverfahren für Applikatoren und ausgefeilte Applikationstechnik zeichnen die Beauty-Produkte der Firma Geka aus Bechhofen, Deutschland, aus. Geka wurde im Jahr 1925 als Pinselfabrik gegründet.

Im 19. Jahrhundert wurde feste Wimperntusche in Form eines schwarzen Blocks vom Franzosen Eugène Rimmel (1820–1887) vermarktet. Dabei wurde ein Bürstchen angefeuchtet, um die Farbe vom Stein abzunehmen und auf die Wimpern aufzutragen. Im Jahr 1957 wurde die erste zähflüssige Mascara von Helena Rubinstein (1872–1965) erfunden, die in einem Röhrchen mit Auftragsbürste angeboten wurde. Heute werden alle Mascaras in dieser Form angeboten.Geka erkannte den Trend rasch und richtete in den 60er-Jahren seine Produktion auf Kosmetikpinsel und Mascara-Bürstchen aus.

Innovative Applikationstechnik

Innovative Applikationstechnik ist mit der Entwicklung in zahlreichen anderen Bereichen eng verknüpft: Austragsmaterial, Kunststoffmaterial, Spritzgusstechnik, alternative 3-D-Herstellverfahren, Fluiddynamik und Mischtechnologie, um nur einige zu nennen. Die Verknüpfung dieses Wissens von allen hier aufgeführten Unternehmen (Abb. 11) aus dem Sulzer-Konzern führt zu bemerkenswerten Synergien bei der Produktentwicklung in Sulzers Division Applicator Systems. Zukunftsweisend und innovativ – einfach Sulzer.

Abb. 11 (Video) Geschichte der Sulzer-Division Applicator Systems und der darin integrierten Unternehmen.

Sulzer Technical Review

Editor-in-Chief