Welche Tuben sind für vollautomatische Tubenfüllmaschinen geeignet?

Wie vollautomatische Tubenfüllmaschinen funktionieren und ihre Kernanforderungen

Überblick über den automatisierten Workflow zum Befüllen und Verschließen von Tuben

Automatische Tubenfüllmaschinen vereinen Zuführung, Füllen und Verschließen in einem einzigen reibungslosen Vorgang, wodurch die Produktion im Vergleich zu älteren Methoden erheblich beschleunigt wird. Wenn leere Tuben in die Maschine gelangen, werden sie ordnungsgemäß ausgerichtet und über Rotationssysteme weitertransportiert. Spezielle Düsen füllen sie dann mit Produkten wie Cremes, Gelen oder flüssigen Lösungen mit beeindruckender Geschwindigkeit – je nach Aufbau manchmal über 2000 Einheiten pro Stunde. Zum Verschließen durchlaufen Kunststofftuben normalerweise einen Heißpressvorgang, während Verbundtuben gefaltet und gepresst werden müssen, um dichte Verschlüsse zu erzeugen, die den Inhalt frisch halten. Das gesamte System arbeitet weitgehend autonom, sobald es gestartet wurde, wodurch der manuelle Arbeitsaufwand reduziert und sichergestellt wird, dass die Kontaminationsgefahr während der Verarbeitung deutlich sinkt. Aktuelle Branchenstudien zeigen, dass diese vollautomatisierten Systeme das Kontaminationsrisiko im Vergleich zu halbautomatischen Systemen um etwa 40 Prozent senken.

Kritische Maschinenparameter: Füllgenauigkeit, Geschwindigkeit und Formatflexibilität

Heutige Maschinen erreichen eine äußerst präzise Füllgenauigkeit, meist innerhalb von etwa einem halben Prozent, dank der hochmodernen servogesteuerten Pumpen und kontinuierlicher Gewichtskontrollen während des Prozesses. Die schnelleren Modelle bewältigen Tuben mit Durchmessern zwischen 50 und 150 mm, ohne dass physische Anpassungen erforderlich sind. Und der Wechsel zwischen verschiedenen Materialien? Mit dem Schnellwechselsystem erledigt sich das in kürzester Zeit. Der Wechsel von Aluminium- auf Kunststoff- oder Laminatbehälter erfolgt innerhalb von unter fünfzehn Minuten. Warum ist das so wichtig? Nun, Formatflexibilität ist heutzutage unverzichtbar geworden. Eine aktuelle Umfrage aus dem Jahr 2023 in der Verpackungsindustrie ergab, dass fast sieben von zehn Herstellern höchste Priorität auf Maschinen legen, die sowohl quadratische als auch ovale Tuben verarbeiten können. Damit wird der steigenden Marktnachfrage nach spezialisierten Produkten wie bestimmten Hautpflegebehandlungen und Zahnpflegeartikeln Rechnung getragen, die einzigartige Verpackungsformen erfordern.

Rolle der Automatisierung bei der Sicherstellung einer konsistenten Leistung und Verringerung von Ausfallzeiten

Automatisierte Fehlerkorrektursysteme erkennen falsch ausgerichtete Tuben oder unterfüllte Chargen und leiten sofortige Anpassungen über SPS-Steuerungen ein. Robotergestützte Bildverarbeitungssysteme beseitigen Staus in weniger als 0,3 Sekunden und gewährleisten eine Verfügbarkeit von über 98 % in kontinuierlichen Produktionsumgebungen. Durch dieses Maß an Automatisierung werden manuelle Qualitätsprüfungen um 75 % reduziert, wobei pharmazeutische Erprobungen über einen Zeitraum von 12 Monaten eine Chargenkonsistenz von 99,96 % aufwiesen.

Kunststofftuben: Leistung und Kompatibilität mit vollautomatischen Tubenfüllmaschinen

Kunststofftuben dominieren die moderne Verpackung aufgrund ihrer Vielseitigkeit, doch die optimale Leistung in automatisierten Systemen hängt von der Materialwahl und der Maschinenkompatibilität ab. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) sind am häufigsten im Einsatz und bieten jeweils spezifische Vorteile hinsichtlich Kosten, Flexibilität und Verarbeitungseffizienz.

Gängige Kunststoffmaterialien (PE, PP, PVC) und ihre Verarbeitungseigenschaften

Polyethylen macht laut Daten des Flexible Packaging Association aus dem Jahr 2023 etwa 62 % aller Verpackungsmaterialien in der Kosmetikindustrie aus. Viele Hersteller bevorzugen PE, da es bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 120 und 130 Grad Celsius schmilzt, was hervorragend mit den schnellen Heißsiegelmaschinen funktioniert, die heutzutage überall eingesetzt werden. Polypropylen unterscheidet sich dadurch, dass es deutlich höhere Temperaturen von bis zu 170 Grad Celsius aushält. Daher entscheiden sich Unternehmen oft für PP, wenn sie Produkte wie Shampoos herstellen, die noch heiß abgefüllt werden müssen. PVC ist nicht mehr so beliebt, aber einige Marken setzen es weiterhin für dickflüssigere Produkte ein, bei denen die strukturelle Stabilität am wichtigsten ist, trotz des Rückgangs der Beliebtheit. Was bei all diesen Materialien wirklich zählt, ist die exakte Temperatur während der Produktion, da sonst die Verpackungen verziehen oder im schlimmsten Fall nach dem Befüllen nicht richtig verschlossen werden können.

Vorteile bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion und kostengünstigen Verpackungen

Kunststoffmaterialien ermöglichen Durchsatzraten von 400–600 Tuben pro Minute – 30 % schneller als Aluminiumalternativen. Ihre Formbarkeit verringert Blockierungen in Führungsleisten, und standardisierte Abmessungen unterstützen schnelle Werkzeugwechsel, die für die Produktion gemischter Artikel (SKU) unerlässlich sind. Zudem senkt das geringe Gewicht von Kunststoff die Versandkosten im Vergleich zu laminierten Tuben um 18–25 %.

Herausforderungen: Verformungssteuerung und konsistente Dichtung während der Automatisierung

Wenn Produktionslinien über 500 Einheiten pro Minute erreichen, bemerken etwa 12 Prozent der Kosmetikunternehmen Probleme mit der Verformung von Kunststofftuben. Die Branche hat daraufhin mehrere Verbesserungen eingeführt. Einige Fabriken nutzen eine zweistufige Kühlung, um die Dichtstellen stabil zu halten, während andere servogeregelte Spannrollen installieren, die die Belastung reduzieren, während die Materialien durch das System bewegt werden. Zudem gibt es Kamerasysteme, die sofort nach kleinsten Fehlern auf Mikrometer-Ebene scannen, sobald die Produkte die Linie verlassen. Durch diese jüngsten Upgrades wurden dichte Dichtungsraten von etwa 99,5 % sowohl für PE- als auch für PP-Tuben erreicht. Dies macht einen großen Unterschied bei der Verarbeitung dickerer Produkte wie silikonbasierter Seren, die aufgrund ihrer Viskosität bisher problematisch waren.

Aluminium- und Laminattuben: Sperrwirkungen und Herausforderungen bei der Automatisierung

Warum Aluminiumtuben einen besseren Schutz für empfindliche Arzneimittel bieten

Aluminium bietet hervorragenden Barriereschutz und blockiert 99,8 % von Sauerstoff und UV-Licht (Pharmaceutical Packaging Report 2023), wodurch es ideal für lichtempfindliche Arzneimittel wie Corticosteroide und Antibiotika ist. Die nahtlose, durch Impaktverpressung hergestellte Konstruktion eliminiert Schwachstellen und reduziert das Leckagerisiko um 73 % im Vergleich zu Kunststoffröhrchen bei beschleunigten Stabilitätsprüfungen (Ponemon 2023).

Aufbau und Vorteile von mehrschichtigen laminierten Röhrchen (Kunststoff-Aluminium-Kunststoff)

Laminierte Röhrchen kombinieren die besten Eigenschaften mehrerer Materialien in einer Schichtstruktur:

• Äußere Kunststoffschicht : Ermöglicht hochauflösende Markenprägung und haptische Oberflächen
• Mittlere Aluminiumfolie (9–30 μm) : Wirkt als robuste Barriere gegen Gase und Feuchtigkeit
• Innere Kunststoffschicht : Verhindert chemische Wechselwirkungen mit empfindlichen Inhaltsstoffen

Wie im Material Innovation Guide 2024 detailliert beschrieben, verlängert diese Konstruktion die Haltbarkeit um 18–24 Monate und senkt gleichzeitig die Materialkosten um 41 % im Vergleich zu reinen Aluminiumröhrchen.

Dichtigkeit, verlängerte Haltbarkeit und Marktdominanz in der Hautpflege und Zahnmedizin

Wenn die Schultern dieser laminierten Tuben mit ihren Verschlüssen eine dichte, luftdichte Abdichtung bilden, reduzieren sie Oxidationsverluste um nahezu 30 % im Vergleich zu herkömmlichen HDPE-Behältern für kosmetische Seren. Kein Wunder, dass so viele hochwertige Hautpflegeunternehmen den Wechsel vollziehen. Etwa acht von zehn Premiummarken setzen mittlerweile speziell ABL-Tuben für Produkte mit empfindlichen Inhaltsstoffen wie Retinoiden und Vitamin C ein, die sich bei Luftkontakt schnell zersetzen. Auch die Zahnmedizin hat diesen Trend erkannt. Die meisten Zahnärzte verwenden diese speziellen Tuben für Fluoridgels, da sie verhindern, dass sich die Paste verdünnt, selbst wenn sie während des Tages unter wechselnden Temperaturbedingungen gelagert werden. Diese Stabilität macht sie besonders wertvoll in belebten Praxen, in denen Materialien länger als vorgesehen liegen können.

Maschinenanpassungen: Handhabung laminierten Tuben mit Zug- und Ausrichtungssteuerung

Die Verarbeitung lamellierter Tuben erfordert spezielle Ausrüstung, um Faltenbildung oder Delamination zu vermeiden. Fortschrittliche Systeme verwenden laserbasierte Bahnführung, um die Position in Echtzeit innerhalb von ±0,1 mm anzupassen, und erreichen so eine Erstbelegungs-Genauigkeit von 99,4 %. Servogeregelte Crimpbacken üben eine Kraft von 12–18 N aus – 33 % weniger als bei Aluminium – um die Schichtintegrität zu bewahren und gleichzeitig sterile Versiegelungen sicherzustellen.

Flexibilität bei Tubengröße, -form und -format in modernen Abfüllsystemen

Unterstützte Abmessungen: Durchmesser- und Längenbereiche bei aktuellen Maschinen

Moderne vollautomatische Tubenfüllmaschinen unterstützen Durchmesser von 10 mm (für pharmazeutische Produkte) bis 75 mm (Industrieklebstoffe) bei Längen von 50–300 mm. Lasergeführte Positionierung und servogesteuerte Mandrel sorgen für eine dimensionsgenaue Genauigkeit von ±0,5 mm und ermöglichen reibungslose Formatwechsel ohne manuelle Neukalibrierung.

Handhabung nicht-runder Tuben: quadratische, ovale und konturierte Designs ohne Verklemmung

Der Markt für nicht-runde Tuben in der hochwertigen Skincare-Verpackung ist in letzter Zeit deutlich gewachsen und liegt mittlerweile bei etwa 23 %, was auf den Wunsch der Marken zurückzuführen ist, sich visuell abzuheben. An der Spitze dieses Trends stehen Maschinen mit rotierenden Spannfutter und intelligenten Greifern, die alle möglichen Formen – von quadratisch über oval bis hin zu Sonderanfertigungen – verarbeiten können. Diese fortschrittlichen Systeme produzieren über 120 Tuben pro Minute, was ziemlich beeindruckend ist, wenn man darüber nachdenkt. Was sie jedoch wirklich besonders macht, ist ihre Handhabung komplizierter Formen. Die Vakuumstabilisierung arbeitet dabei Hand in Hand mit KI-basierter Bildverarbeitung, um während des Betriebs automatisch auf ungewöhnliche Winkel und Kurven einzustellen. Das Ergebnis? Eine massive Reduzierung von Blockierungen auf nur noch 16 % im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Führungen, wie letztes Jahr im Packaging Operations Review berichtet wurde.

Schnellwechsel-Werkzeugsysteme und verstellbare Formate für effiziente gemischte Produktionsläufe

Die neue modulare Werkzeugmaschine ist mit magnetischen Kupplungen und digitalen Rezepturierungseinstellungen ausgestattet, die die Formatwechselzeiten auf etwa zehn Minuten reduzieren. Die Anlagen, die diese Technologie übernommen haben, berichten, dass sie bei mehreren Produktformaten zusammen, um 98 Prozent online bleiben, wie laut aktueller Forschung aus dem flexiblen Verpackungsbereich im Jahr 2023 festgestellt wurde. Mit Servomotoren, die alles von Füllköpfen über Verschlussgeräte bis hin zu Förderbändern steuern, können diese Maschinen sowohl weiche Laminate als auch steife Kunststoffröhren gleichzeitig ohne Verzögerung verarbeiten. Diese Vielseitigkeit macht Produktionslinien wesentlich anpassungsfähiger an sich ändernde Anforderungen und hält die Ausfallzeiten auf ein Minimum.

Ausgleich zwischen Nachhaltigkeit und Leistung bei der Auswahl von Rohrmaterial

Die Dilemma der Recyclingfähigkeit vs. Barriereleistung in modernen Verpackungen

Die Verpackungswelt stellt Hersteller vor ein echtes Dilemma. Reines Aluminium bietet einen hervorragenden Schutz gegen Sauerstoff und UV-Licht, wodurch die Haltbarkeit von Produkten um 18 bis 24 Monate verlängert werden kann. Dieses Material lässt sich jedoch über reguläre Verbraucherrücklaufwege nicht so leicht recyceln wie andere Optionen. Umgekehrt werden Polyethylen (PE)-Tuben in den meisten Kommunen zu etwa 85 bis 90 % recycelt, lassen aber ungefähr das Dreifache bis Fünffache an Sauerstoff durch im Vergleich zu den hochwertigeren laminierten Alternativen. Marken stehen oft vor der Wahl, entweder die Einhaltung von Vorschriften für empfindliche Güter sicherzustellen oder ihre ökologischen Initiativen zu erfüllen. Es gibt jedoch Hoffnung durch mehrschichtige Laminatverpackungen, die eine Art Kompromisslösung darstellen könnten. Laut einer 2025 veröffentlichten Studie reduzieren diese hybriden Strukturen aus Kunststoff und Aluminium den Materialabfall um rund 22 Prozent und halten gleichzeitig die Sauerstoffdurchlässigkeit bei weniger als 0,01 % – beispielsweise für Hautpflegeprodukte – unter Kontrolle.

Rückgang von reinem Aluminium und Aufstieg umweltfreundlicher Laminatalternativen

Der Markt für reine Aluminiumschläuche sank von 2020 bis Mitte 2024 um rund 34 Prozent, da Hersteller zunehmend auf umweltfreundliche Laminate umstellten. Wir sehen auch einige ziemlich interessante Entwicklungen – jene Dreischicht-PP/EVOH/PP-Schläuche, die etwa 40 % recyceltes Material enthalten, können tatsächlich die intensive 120-Grad-Celsius-Sterilisation bewältigen, die für Impfstoffe erforderlich ist. Bei der Umweltbelastung verursachen diese neuen Laminate während des automatisierten Abfüllprozesses etwa 92 % weniger CO₂-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumvarianten. Außerdem gibt es einen weiteren erwähnenswerten Vorteil: Der Wechsel zu biobasierten Klebstoffen bedeutet, dass keine Sorge mehr bestehen muss, dass Silikon bei schnellen Verschließvorgängen in Produkte gelangt – ein entscheidender Faktor für Qualitätskontrollteams weltweit.

Ausblick: Monomaterial-Laminate und Trends nachhaltiger Innovation

Blickt man auf das Jahr 2030 voraus, konzentriert sich die Verpackungsindustrie stark auf Monomaterial-Laminatfolien, die gut mit den ISO-zertifizierten automatischen Tubenfüllmaschinen kompatibel sind. Für diesen Übergang sind jedoch erhebliche Fortschritte bei der Materialentwicklung erforderlich. Erste Tests mit PE, das mit Zellulose gemischt ist, zeigen bisher vielversprechende Ergebnisse. Diese neuen Materialien erhöhen die Feuchtigkeitsbeständigkeit um etwa 0,03 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Laminaten und können zudem direkt in die einheitliche Recyclingtonne eingebracht werden. Doch hier liegt das Problem: Die ordnungsgemäße Funktion dieser Materialien setzt voraus, dass die Maße innerhalb einer Toleranz von einem Zehntel Millimeter liegen. Warum? Weil sie andernfalls nicht reibungslos durch die extrem schnellen, kreisförmig angeordneten Füllmaschinen in Produktionsanlagen transportiert werden können. Gegenwärtig behindert diese enge Maßvorgabe die breitere Einführung dieser dickeren, umweltfreundlicheren Alternativen, trotz ihrer ökologischen Vorteile.