Cosmed
Neuer Schaumapplikator aus Material-Mix

01.04.2020 Weich soll er sich anfühlen, und cremig noch dazu. Feinschaum, in dosierten Spenden aus speziellen Aerosol- oder Pump-Hub-Applikatoren ausgegeben. Gefertigt aus einem vielfältigen Material-Mix aus PET (Polyethylenterephthalat), Stahl und diversen Kunststoffen.

© Foto: Cosmed
Jährlich werden alleine in Deutschland mehrere Millionen dieser Schaumspender verkauft. Für vielfältigste Anwendungen: Zum Waschen und Reinigen in der Kosmetik und für industrielle Anwendungen, wie z.B. zur Polsterreinigung. Aus ökologischer Sicht können die aus Baugruppen gefertigten Applikatoren nur schwer bis unmöglich wieder dem Wertstoffkreislauf zugeführt werden. Die Cosmed GmbH & Co. KG, ein auf komplexe Kunststoffanwendungen spezialisierter Entwickler und Produzent von Produktlösungen, hat mit dem Squeeze Foaming Device, kurz SFD, einen völlig neuen und nachhaltigen Applikator in Kooperation mit einem Großkunden entwickelt und sich europaweit patentieren lassen.

„Wir haben über eine Alternative zu den klassischen Aerosol-Applikatoren intensiv nachgedacht“, erklärt Jens Maschmeier, Geschäftsführer von Cosmed. In regelmäßigen Abständen wird im Hause von Cosmed, im Ostwestfälischen Löhne, über Produktneuentwicklungen oder der Optimierung von Bestandsprodukten diskutiert und deren Machbarkeit überprüft. Aus diesen technischen Gedankenspielen ist auch die Entwicklung des SFD hervorgegangen. „Ziel war es, ein komplett druckloses System zu entwickeln, was dimensionsstabilen Schaum aus Flüssigkeit produziert und gleichzeitig den Anspruch der Nachhaltigkeit wirklich erfüllt“, erinnert sich Dieter Sabrotzky, der neben dem immensen Preisvorteil zudem bei dem ökologischen Aspekt ein großes Potenzial für die eigene Erfindung ausgemacht hat. Der technische Geschäftsführer hat dabei das Pumpsystem als technisches Schlüsselthema für die praxistaugliche Umsetzung entdeckt. „Rein mit Luft in Kombination mit auf das Behältnis ausgeübten Druck sollte am Ende ein stabiler, sehr feinperliger Schaum dosiert ausgegeben werden.“

Pumpenkörper wird aus einem Prototypenwerkzeug gefertigt

Das Aufschäumen des Mediums sollte über eine ausgeklügelte Kombination von unterschiedlichen Sieben im Inneren des Pumpkopfes erfolgen. „Das bedeutete für die Produktentwicklung, einen seriennahen Testkorpus zu konstruieren, mit dem anschließend praxistaugliche Testversuche gefahren werden konnten“, erläutert Dieter Sabrotzky die Herangehensweise. Diverse Prototypenwerkzeug für das komplexe Innere wurden eigens dafür konstruiert und gebaut. Das Spritzen des Korpus für den Pumpmechanismus erfolgte dann mit Hilfe des Prototypenwerkzeuges. In diesem Korpus konnte dann zwischen  einem und vier Sieben untergebracht werden.

Durch eine empirische Untersuchung wurde dann durch den Einsatz von verschiedenen Siebeinsätzen mit differenten Maschenweiten ermittelt, wie standfest und feinperlig das fertige Produkt, welches auch als Mousse bezeichnet wird, bei der Abgabe aus dem Spender ist. Die gewünschte Lösung, was die Konsistenz der Mousse anbelangt, ergab sich aus der Kombination und dem Einsatz von insgesamt vier Sieben mit unterschiedlichen Maschenweiten. Wobei die Fertigung des kleinsten Durchmessers eines Netzfadens von ~0,2 mm gleichzeitig das derzeit mögliche Maximum im Werkzeugbau darstellt und damit dem aktuell modernsten Stand der Werkmaschinentechnik entspricht. „Dünnere, komplexe Siebgeometrien können in einem serientauglichen Spritzgießprozess aktuell nicht umgesetzt werden“, so das Fazit von Dieter Sabrotzky nach unzähligen aber zielführenden Versuchen.

Vielfalt durch Kombination von Feinsieben

Die Kombination von unterschiedlichen Sieben, die in der Form an eine Ronde erinnern, eröffnet Cosmed gleichzeitig eine Vielfalt an Möglichkeiten, die Konsistenz der Mousse an den eigentlichen und verbrauchergerechten Einsatzzweck anzupassen. Im Ergebnis schäumt der SFD letztlich immer in der für die spezifische Anwendung gewünschten Konsistenz. Dadurch erhält Cosmed die Flexibilität, zeitnah kundenspezifische Tests mit den Prototypen umzusetzen, um die Ergebnisse anschließend in Kombination mit dem kundenspezifischen Produkt zu präsentieren. In dem SFD-Pumpenkorpus ist neben der aufwendigen Schaumtechnik auch eine Transportsicherung sowie eine Auslaufsicherung enthalten.

Weniger Stahl, Kunststoffmaterial und Energie

Neben der technischen Umsetzung musste der gedankliche Fokus auf das zu verarbeitende Material gelegt werden. „Unsere Vorstellung im Vorfeld war es, den gesamten Pumpenkörper als Baugruppe aus einem Material zu fertigen“, so der Anspruch der Cosmed-Entwickler. Gegenüber dem klassischen Pumpapplikator konnte im ersten Schritt erst einmal auf den Einsatz vom Stahl für den Federmechanismus verzichtet werden. „Schließlich sind wir Kunststoffspezialisten“, erklärt Jens Maschmeier schmunzelnd. Unter der Annahme von jährlich fünf Millionen gefertigter Einheiten könnten durch die Produktablösung diverse Tonnen an Stahl eingespart werden. Weitere Einsparpotenziale ergeben sich durch den konsequenten Einsatz nur eines einzigen Materials: Polyethylen (PE). Somit kommen keine weiteren Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyoxymethylen (POM) in den Verarbeitungsprozess, so dass an dieser Stelle rein rechnerisch, basierend auf der Annahme von fünf Millionen gefertigter Applikatoren, rund 85 Tonnen Kunststoffmaterial eingespart werden. Aber auch die eigentliche Flasche kommt im Vergleich mit deutlich weniger Materialeinsatz aus. Beim jährlichen Bedarf könnten bei dieser Komponente weitere 58 Tonnen eingespart werden.

In der Serienfertigung wird auf höchsteffizienten Kunststoffspritzgießmaschinen produziert. Dabei wird der Energieeinsatz auf ein Minimum reduziert. Das gelingt auch durch die Verwendung selbst produzierten Stroms durch die hauseigene Photovoltaikanlage, die an sonnigen Tagen in Löhne rund ein Fünftel des Strombedarfs in der Produktion abdeckt.  Realisiert wird das mit einer strukturierten Prozessplanung. Die Fertigung von Losgrößen wird optimiert, auf häufige Materialwechsel verzichtet und unnötige Aufheizzeiten konsequent eliminiert.

Neben der modifizierten Schaumleistung lässt sich das Produkt natürlich vom Design her individualisieren. Das gilt sowohl für das Aussehen des eigentlichen Pumpmechanismus als auch für die Form der Flasche und deren Inhalt. „Die Produktdiversifikation steigert natürlich den Erfolg im Markt. Denn gerade im hochpreisigen Kosmetik-Sortiment, bedienen wir Design-Aspekte als Marketingmaßnahme im Rahmen der Produktpolitik unserer Kunden“, weiß Jens Maschmeier zu berichten.

Singuläre Materialkombination wird zu 100 % in Wertstoffkreislauf geführt

„Wir sind davon überzeugt, mit dem SFD ein wirklich nachhaltiges und umweltgerechtes Produkt auf den Markt einzuführen, was in naher Zukunft jeder einmal in seinen Händen halten wird“, macht Jens Maschmeier deutlich, warum er von einem Erfolg überzeugt ist. Bei gleich mehreren Aspekten sprechen die vermarktungsrelevanten Argumente für den SFD. „Das Produkt ist deutlich günstiger in der Herstellung, wird mit spürbar weniger Material gefertigt und kann aufgrund der singulären Materialkombination zu 100 Prozent zurück in den Werkstoffkreislauf geführt werden.“
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