Rieter Meltblown Spitzentechnologie... für. innovative... Produkte... mit.. überlegener... Kostenstruktur

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1 Rieter Meltblown. Spitzentechnologie für. innovative.... Produkte mit.. überlegener.... Kostenstruktur September Joachim.. Bauer

2 Inhalt Einführung Ziel Hintergrund Kostenstruktur Flächengewicht Analyse und Vergleich aktueller und Rieter- Materialien Flächengewichtsgleichmäßigkeit Zusammenfassung Kostenstruktur und Innovation 2

3 Einführung Zielsetzung Wie kann die Kostenstruktur heutiger Meltblown- Materialien erheblich verbessert werden und gleichzeitig das Innovationspotential des Prozesses gesteigert werden Konkret Ein Blick auf die Wichtigkeit der Flächengewichtsgleichmäßigkeit Untersuchung der Kostenstruktur von Meltblown- Materialien Beispiel Signifikante Rohmaterialeinsparungen durch erheblich verbesserte Flächengewichtsgleichmäßigkeit 3

4 Hintergrund - Kostenstruktur Was sind die wesentlichen Kostenblöcke Basierend auf einer 1,6 m breiten Anlage, bei ca. 50 kg/h/m Durchsatz, für mittlere Qualität Luftfilter Materialkosten Abschreibungen Personal Energie Wartung und Andere Total cost/year [ ] Material cost Personalcost Maintenance MB 1,6 / 50 kg/h/m - G Depreciation and interest Energy cost Others Beispielhafte Kalkulation 4

5 Hintergrund - Kostenstruktur Was sind die wesentlichen Kostenblöcke Basierend auf einer 1,6 m breiten Anlage, bei ca. 50 kg/h/m Durchsatz, für mittlere Qualität Luftfilter 11% 4% 1% Materialkosten 11% 49% Abschreibungen Personal Energie 24% Wartung und Andere Material cost Personal cost Maintenance Depreciation and interest Energy cost Others Beispielhafte Kalkulation 5

6 Hintergrund - Kostenstruktur Auswirkungen unterschiedlicher Prozesseinstellungen Beispiel Durchsatz: kg/h/m 1% 10% 5% 11% 4% 1% 8% 3% 0% 7% 39% 14% 11% 49% 16% 66% 31% 24% Fixe Kosten werden mit zunehmendem Durchsatz verdünnt Anteil der Materialkosten nimmt kontinuierlich zu Materialkosten sind auch bei geringen Durchsätzen größter Kostenblock Beispielhafte Kalkulation 6

7 Hintergrund - Kostenstruktur Relevanten Ansatzpunkte für Kostenreduzierungen Materialkosten sind auch bei geringen Durchsätzen größter Kostenblock 0,2000 0,1800 0,1600 Cost / m² [ /m²] 0,1400 0,1200 0,1000 0,0800 0,0600 0,0400 0,0200 0,0000 MB 1,6 / 30 kg/h/m - G MB 1,6 / 50 kg/h/m - G MB 1,6 / 100 kg/h/m - G Material cost Depreciation and interest Energy cost Personal cost Maintenance Others Materialeinsparung bedeuten niedrigere Kosten (im günstigsten Fall sogar annähernd proportional) Beispielhafte Kalkulation 7

8 Hintergrund - Flächengewicht Stellenwert des Flächengewichts/ der Flächengewichtsgleichmäßigkeit Die Masse Polymer im Vlies ist entscheidend für viele wesentlichen Eigenschaften des Vlieses Beispiel Filtration: Werden alle anderen Größen (Eigenschaften) des Vlieses konstant gehalten, hängen die Absorptionseigenschaften direkt mit dem Flächengewicht zusammen Penetration vs. Basisweight Basis weight [g/m²] Basis weight Absorption [%] Absorption Die Gleichmäßigkeit ist extrem relevant: 0 Web width [normalised] 1,1 Die schwächste Stelle bestimmt die Performance des Materials 8

9 Beispiele - Stand der Technik Analyse der marktgängigen Meltblown Materialien Comparison of MB Samples (Basis Weight Distribution CD) 1,250 1,200 1,150 Basisweight (normalised) 1,100 1,050 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 0, Position CD (normalised) Sample Competitor I Sample Competitor II Typical Coat Hanger Problems 9

10 Beispiele - Stand der Technik Bemerkungen zum Kleiderbügelverteiler Immanente Nachteile: Die Geometrie eines Kleiderbügels ist nur für ein Profil viscoelastischer Eigenschaften korrekt (also ein Polymer bei einer Temperatur nur schmales Prozessplateau) Durch das spezifische Design des Kleiderbügels, hat die Schmelze am Austritt über die Breite betrachtet nicht die selbe rheologische Historie Um andere Materialien zu verarbeiten, muss ein ungleichmäßiges Temperaturprofil zur Korrektur gewählt werden ungleiche Spinnbedingungen über die Breite der Düse Weitere Nachteile: Ausgesprochen komplizierte Berechungen sind notwendig häufig wird mit vereinfachten Designregeln ausgelegt das verstärkt das o.a. Problem erheblich Anfällig für Schmelzeanlagerungen (durch ungleiche Strömungsgeschwindigkeiten) führt zu weiterem Ungleichmäßigkeiten Reinigung ist problematisch und aufwändig 10

11 Beispiele - Rieter Meltblown Material Analyse der marktgängigen Meltblown Materialien Comparison of MB Samples (Basis Weight Distribution CD) 1,250 1,200 1,150 Basisweight (normalised) 1,100 1,050 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 0, Position CD (normalised) Sample Competitor I Sample Competitor II Competitor Competitor NEW Rieter 11

12 Beispiele - Rieter Meltblown Material Weiterentwickelte segmentierte Schmelzeverteilung Rieter verteilt die Schmelze in einem 2- stufigen System: Erste Stufe - im Spinnbalken: Mittels automatisch balancierender, gabelförmiger Verteiler wird eine Anzahl von Spinnpumpen beschickt Jede Pumpe hat (mindestens) 2 Ausgänge Die Anzahl der Pumpen variiert mit der Breite der Anlage Elektrisch oder Öl beheizte Varianten sind verfügbar Zweite Stufe im Paket: Ein weiterer automatisch balancierender, gabelförmiger Verteiler teilt den Schmelzestrom auf dreieckige Verteiler auf Diese Verteiler haben eine begrenzte Breite Die Verteiler münden unmittelbar benachbart in einen gemeinsamen Schmelzraum in der Düsenspitze Resultat: Extrem gleichmäßige Spinnbedingungen an jeder Düsenbohrung 12

13 Beispiele - Rieter Meltblown Material Analyse der marktgängigen Meltblown Materialien 1,250 Comparison of Basis Weight (Distribution in CD) 1,200 1,150 Basisweight (normalised) 1,100 1,050 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 0, Position CD (normalised) Competitor Competitor NEW Rieter Competitor Competitor NEW Rieter 13

14 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Analyse der Flächengewichtsverteilung 1,250-8% Comparison of Basis Weight (Distribution in CD) -8% 1,200 Basisweight (normalised) 1,150 1,100 1,050 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 Zusätzlicher Randbeschnitt Zusätzlicher Randbeschnitt von ca. 16% ist notwendig, um das Wettbewerbsmaterial in die Toleranz ± 5% zu bekommen Zusätzlicher Randbeschnitt 0, Position CD (normalised) Competitor NEW Rieter 14

15 Hintergrund - Statistik zum Anfassen Box Plot Der BOX- PLOT fasst die statistischen Kenngrößen einer Datengruppe zusammen Eine sehr hilfreiche Grafik, die die meisten relevanten statistischen Kenndaten auf einen Blick zeigt Macht ein schnelles Erfassen der Eigenschaften einer Datengruppe möglich Einfaches Vergleichen mehrerer Datengruppen 15

16 Hintergrund - Statistik zum Anfassen Beispiel: Faserdurchmesserverteilung vs. Durchsatz auf Rieter Linien 16

17 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Analyse der Flächengewichtsverteilung 1,250-8% Comparison of Basis Weight (Distribution in CD) -8% 1,200 Basisweight (normalised) 1,150 1,100 1,050 1,000 0,950 0,900 0,850 0,800 0,750 Zusätzlicher Randbeschnitt Zusätzlicher Randbeschnitt 0, Position CD (normalised) Competitor NEW Rieter 17

18 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Analyse der Flächengewichtsverteilung Basis weight (normalised) 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 weitere 3%-5% Material werden hier verschwendet Zusätzlicher Randbeschnitt von ~16% und 3-5% Material das beim Stand der Technik in Dickstellen verschwendet wird, führen in Summe zu einem bis zu 20% niedrigeren Materialverbrauch mit Rieter Meltblown (als beim Stand der Technik) Competitor II w. add. edge cut Own

19 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Analyse der Flächengewichtsverteilung 1,100-8% Comparison of Basis Weight (Distribution in CD) -8% 1,075 Basisweight (normalised) 1,050 1,025 1,000 0,975 0,950 0,925 0,900 Additional edge cut Weitere Einschränkung der Toleranz auf ca. ± 3,5% oder Absenken des mittleren Flächengewichts ist mit Rieter Meltblown Materialien möglich Position CD (normalised) Additional edge cut Competitor NEW Rieter 19

20 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Analyse der Flächengewichtsverteilung Datentabelle CD Flächengewichtsgleichmäßigkeit Probe Mittelwert [g/m²] Standard Abweichung [g/m²] C v [%] Min [g/m²] Max [g/m²] Min [%] Max [%] Wettbewerber I Wettbewerber II NEW Rieter

21 Beispiele - Vergleich Rieter mit Stand der Technik Auswirkungen einer verbesserten Flächengewichtsverteilung Deutlichste Einsparungen durch geringeren Randbeschnitt Weitere Einsparungen durch Optimierung des Flächengewichts möglich 0,2000 0, % 0,1600 0,1400-4% Cost / m² [ /m²] 0,1200 0,1000 0,0800 0,0600 0,0400 0,0200 0, % -4% MB 1,6 / 30 kg/h/m - G Comp. MB 1,6 / 30 kg/h/m - G Rieter MB 1,6 / 30 kg/h/m - G Rieter opt. Materialcost Depreciation and interest Energy cost Personal cost Maintenance Others Beispielhafte Kalkulation 21

22 Zusammenfassung Ergebnisse Materialkosten sind fast immer der größte Block in der Kostenstruktur eines Meltblownproduktes und damit bester Ansatzpunkt für Einsparungen Rieter hat mit dem NEUEN RIETER MELTBLOWN SYSTEM eine Maschinengeneration entwickelt, die durch eine spezifisch entwickeltes Schmelzeverteilung herausragende Flächengewichtgleichmäßigkeiten ermöglicht unabhängig vom eingesetzten Polymer und den Spinnbedingungen Mit dem NEUEN RIETER MELTBLOWN SYSTEM sind Materialeinsparungen im Randbeschnitt und Flächengewicht möglich, die zu einer Einsparung von bis zu ~ 20% führen können Weiterhin können die Toleranzen stärker eingeschränkt oder das mittlere Flächengewicht kann abgesenkt werden. Damit sind neue Produkte möglich, beispielsweise Filtermedien die gleiche Filtereffizienzen bei geringeren Druckdifferenzen ermöglichen. 22

23 1,30 Rieter Meltblown. Spitzentechnologie für. innovative ,70. Produkte.... mit. überlegener Kostenstruktur September Joachim.. Bauer , Basis weight (normalised) 1,10 0,90 Competitor NEW RIETER