Auf die Details kommt es an

Dieser besteht auch „nur“ aus zwei Komponenten: Zugträger und Polyurethan. Wir möchten Ihnen zeigen, wie BRECO die aktuellen Trends in der Antriebstechnik und Automation aufgreift und mit ganz besonderen „Zutaten“ passende Lösungen anbietet.

Hygienic Design ist das Stichwort bei Produktionsanlagen im Lebensmittelbereich. Die Anlagen sollen glattflächig sein, wenig Nuten, Hinterschneidungen und Senkbohrungen aufweisen. Das erleichtert die Reinigung und Schmutz kann sich nur schwer festsetzen. Damit Hochdruckreiniger, Wasser und Chemikalien keine Korrosionsschäden anrichten, ist Edelstahl oft die erste Wahl.

Doch wie vertragen Zahnriemen diese Umgebungsbedingungen? Damit sie in der Lebensmittelbranche eingesetzt werden können, bedarf es einiger Modifikationen.

Zahnriemen verfügen nämlich über sogenannte Wickelnasen. Man findet sie im Zahngrund als kleine Nut, an der der Zugträger frei liegt. Hier besteht die Gefahr, dass der Stahl-Zugträger durch den Kontakt mit Reinigungsmitteln und Wasser korrodiert.

Mit einem Zugträger aus rostfreiem Edelstahl ist das einfach lösbar, dafür aber auch etwas teurer. BRECO Antriebstechnik bietet eine interessante Alternative an: Die Spezialisten aus Porta Westfalica haben ihr Extrusionsverfahren für den „protect“-Zahnriemen so modifiziert, dass die Zugträger im Zahngrund vollständig umschlossen sind und die Wickelnase komplett entfällt.

Weder die äußere Geometrie noch die Präzision unterscheiden sich von anderen BRECO-Zahnriemen. Die Ausführung dieser Zahnriemen ohne Wickelnase verhindert außerdem versteckte und schlecht lösbare Verschmutzungen und vereinfacht somit den Reinigungsprozess. Problem gelöst – noch nicht ganz!

Während die Stahl-Zugträger bei den endlos verschweißten BRECOprotect-Zahnriemen vollständig umschlossen sind, liegen diese bei der Ausführung als Meterware an den Enden frei.

Auch hierfür fanden die Entwickler bei BRECO eine Lösung: Endversiegelungen aus klarem Polyurethan verschließen die Riemenenden. Der Stahl-Zugträger ist nun vollständig vom PU umschlossen. Problem gelöst.

Im Lebensmittelbereich müssen Zahnriemen besonders widerstandsfähig gegenüber Reinigungsflüssigkeiten und Wasser sein. Das Wasser, oft aus beheizten Hochdruckstrahlgeräten, wird zum Spülen nach dem eigentlichen Reinigungsprozess benutzt.

Viele Kunststoffe reagieren „empfindlich“, wenn sie längerfristig einem feucht-warmen Klima ausgesetzt werden. Konventionelle Zahnriemen aus Polyurethan sind unter solchen Bedingungen vor allem aufgrund von Hydrolyseerscheinungen oft nur sehr begrenzt einsetzbar.

BRECO verwendet für die protect-Zahnriemen das speziell angepasste Polyurethan TPUAU1. Optional sind auch andere Härtegrade erhältlich (TPUAU2 und TPUAU3). All diese Werkstoffe zeichnen sich durch eine sehr gute Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsflüssigkeiten und Wasser aus.

Letzte Hürde für den Einsatz der Zahnriemen im Lebensmittelbereich sind die gesetzlichen Vorschriften. In Europa sind dies die Richtlinien der Europäischen Kommission, unter anderem die (EU) 1935/2004, die (EU) 2024/2006 und die (EU) 10/2011. Diese Richtlinien regeln die Deklarierung der Produkte entlang der gesamten Herstell- und Lieferkette inklusive die Rückverfolgung, die Sicherstellung der sogenannten „Guten Herstellpraxis“ und das Verbot bzw. die zulässigen Grenzwerte für bestimmte Inhaltsstoffe. Eine entsprechende Konformitätserklärung steht für alle BRECOprotect-Zahnriemen zur Verfügung.

Für den Export von Maschinen und Anlagen in den amerikanischen Markt erfüllen die Polyurethane TPUAU1-3 die Regulation FDA CFR § 177.1680 der FDA (Food and Drug Administration) für den Kontakt der Zahnriemen mit trockenen Lebensmitteln. Ein entsprechendes Materialdatenblatt bestätigt die Konformität mit den Vorschriften der FDA.

Zusätzlich wird immer häufiger eine Konformitätserklärung für das Produkt bei direktem Lebensmittelkontakt gefordert. Das heißt, es ist nicht mehr ausreichend, die Konformität der verwendeten Materialien mit den o.g. Richtlinien zu bestätigen, sondern es ist der Gesamtverbund der Werkstoffe des Produktes bei direktem Lebensmittelkontakt gefragt. Diese sogenannten Migrationstests wurden für die Produktreihe BRECOprotect erfolgreich absolviert und in einem entsprechenden Zertifikat bestätigt.

Um dieses Zertifikat erhalten zu können, muss außerdem das Einhalten der GMP-Richtlinie (EG) 2023/2006 (Good Manufacturing Practice) gewährleistet sein. Nur so kann die Sauberkeit bzw. die Reinheit des Produktes nach dem Herstellprozess gewährleistet sein.

BRECO entwickelte die Zahnriemen der „move“-Familie speziell für Hochleistungsantriebe und für Linearantriebe mit hoher Positioniergenauigkeit und Dynamik. Was unterscheidet aber einen Hochleistungszahnriemen von einem Standard-Zahnriemen?

Im ersten Ansatz würde man die Zug- bzw. Reißfestigkeit annehmen. Doch weit gefehlt. Ein Gedankenexperiment hilft, die Zusammenhänge zu verstehen: Steigert man die Belastung eines Zahnriemens, wird die – für einen einwandfreien Zahneingriff in die Riemenscheibe – zulässige Zugdehnung noch vor der zulässigen Zugkraft erreicht. Maßgebliches Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Zahnriemens ist daher dessen Zugsteifigkeit.

Die BRECO-Ingenieure entwickelten daher einen neuen Stahlcord-Zugträger mit einer um zirka 70% höheren Riemensteifigkeit im Vergleich zur Vorgängerversion. Dies ermöglicht wiederum größere zulässige Zugkräfte und eine höhere Leistungsdichte.

Aufgrund der höheren Kräfte, die BRECOmove- und BRECOFLEXmove-Zahnriemen übertragen können, stieg auch die Belastung in der Zahnflanke und am Zahngrund an. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wurde deshalb die Verteilung der Flächenpressung am Zahn optimiert.

Zusätzlich ist auf der Zahnseite eine reibungsoptimierte Laminat-Beschichtung aufgebracht. Beide Maßnahmen reduzierten die Belastungsspitzen und die Reibarbeit zwischen Zahnriemen und Zahnscheibe um beachtliche 25%. Trotz der höheren Zugsteifigkeit bietet der neue Stahlcord gleichzeitig eine höhere Biegewechselfestigkeit, so dass kleinere Mindestdurchmesser mit und ohne Gegenbiegung realisierbar sind.

Klima- und Umweltschutz sind für die Menschheit im 21. Jahrhundert zur Überlebensfrage geworden. Doch was kann man als Unternehmen tun? BRECO setzt auf die Optimierung unseres Energieverbrauchs, auf die Modernisierung der Produktionsanlagen sowie auf nachwachsende Rohstoffe. Doch haben Produkte mit nachwachsenden Rohstoffen nicht Nachteile in der Funktion?

Dr. Jürgen Vollbarth, Leiter Vertrieb und Produktentwicklung bei BRECO erklärt dazu: „Mit der „green“-Familie beweisen wir, dass Umweltschutz und Performance kein Widerspruch sein muss. Das für diese Zahnriemen eingesetzte Polyurethan besteht aus bis zu 37% nachwachsenden Rohstoffen. Diese stammen übrigens nicht aus der Nahrungskette; darauf legten wir großen Wert. Der Großteil davon ersetzt den ressourcenkritischen Erdölanteil.“

Trotz des Rohstoffaustausches entsprechen die Festigkeiten und Belastbarkeiten des „green“-Materials denen eines vergleichbaren, erdölbasierten thermoplastischen Polyurethans. BRECO bietet mit den green-Zahnriemen allen Unternehmen, die nachhaltiges Handeln in ihren Leitlinien verankert haben, ein absolut gleichwertiges und umweltfreundliches Produkt.

Garbsen, 28. 02.2019
Mulco-Europe EWIV