Messerkantenrollen

Martin Schrüfer,

Gemeinsam im Dauerbetrieb gegen Zucker und Hitze

Krones stellt Anlagen und Maschinen für die Herstellung, Abfüllung und Verpackung von Getränken und flüssigen Nahrungsmitteln her. Geschwindigkeit ist ein wichtiges Thema für die Branche. Problematisch wird es dann, wenn ein Bauteil dem Druck nicht standhält und es noch keine leistungsstärkere Alternative gibt. Deshalb entwickelte Igus für Krones Messerkantenrollen aus Tribopolymeren.

© Igus

Bei der Variopac Pro, einer vollautomatischen Allround-Verpackungsanlage, stand Krones 2005 vor einer Herausforderung: Die Leistungsfähigkeit der Anlage sollte um 20 Gebinde pro Minute gesteigert werden. Darum gab es dringenden Handlungsbedarf bei der Bandumlenkung der Transportbänder. Hier wurden ursprünglich Metallrollen mit Nadellagern eingesetzt, die den höheren Leistungsanforderungen allerdings nicht standhalten konnten und kostenintensiv waren. Auf der Suche nach einer Alternative stieß Krones-Konstrukteur Jürgen Werner auf die Produkte von Igus.

Dauerbetrieb, Zucker, Hitze – und keine Lösung in Sicht?

Die Variopac Pro verpackt Dosen und Flaschen aus Glas oder PET mit einer Größe von 0,2 bis 5 Litern mit Karton und/oder Folie. Dabei müssen Bauteile und Komponenten hohen Anforderungen gerecht werden, denn die Anlage wird im kontinuierlichen Betrieb eingesetzt. „Das bedeutet, dass unsere Anlagen beim Endkunden rund um die Uhr laufen. Manchmal befinden sich produktionsbedingt Zuckerpartikel in der Umgebung, die wie Schmirgelpapier auf die bewegten Maschinenbauteile wirken. Und das bei Bandgeschwindigkeiten bis zu 0,9 m/s“, erklärt Jürgen Werner im Gespräch. Auch Staub, Sand und Feuchtigkeit gehören an den Einsatzorten der Variopac Pro zum Alltag. Doch damit nicht genug. Direkt am Schrumpftunnel der Anlage sind die Transportbänder dauerhaft Temperaturen bis zu 100 °C ausgesetzt. Trotz dieser Umgebungsbedingungen und den Leistungsanforderungen sollte die neue Lösung zum Umlenken der Transportbänder eine Lebensdauer von mindestens einem Jahr haben.

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Die Anforderungen an die gesuchten Produkte zur Überarbeitung der Messerkanten an den Transportbändern waren also klar. Das Problem lag jedoch an einer anderen Stelle: Ein Produkt, das diese Leistungsanforderungen erfüllen kann, existierte nicht. Auf der Suche nach geeigneten Experten stieß Krones auf Igus. „Für uns war direkt klar, dass wir zusammen mit Krones eine Lösung erarbeiten wollten. Auch wenn unsere Iglidur Hochleistungspolymere generell entwickelt wurden, um geringen Verschleiß und niedrige Reibung zu garantieren, waren wir uns zunächst gar nicht sicher, ob sie den Anforderungen der Variopac Pro standhalten können“, erinnert sich Lars Braun, Igus-Branchenmanager für die Verpackungsindustrie.

Gemeinsam passende Lösung entwickelt

Vor dem Einsatz in der Variopac Pro wurden verschiedene Lösungsansätze im Igus-Testlabor geprüft, um zusammen mit Krones zum gewünschten Ergebnis zu gelangen. Erster Ansatz waren dünnwandige Metallröhrchen, in die Iglidur Gleitlager eingepresst wurden. Das erwies sich allerdings als zu kostspielig und arbeitsaufwändig, da jedes Gleitlager separat in die Metallröhrchen eingebaut werden musste. Also tüftelte Igus weiter, bis die Messerkantenrolle entwickelt war: eine spritzgussgefertigte Vollkunststoffrolle aus einem eigens für diesen Anwendungsfall entwickelten Werkstoff. „Die pv-Werte in den Anlagen von Krones waren schon damals sehr hoch. Wir mussten also sicherstellen, dass unsere Messerkantenrollen diesen Belastungen standhalten und für den Einsatz als Serienprodukt geeignet waren“, erklärt Lars Braun.

Die besten Testergebnisse konnten mit dem Werkstoff Iglidur P210 erzielt werden. Dieser zeichnet sich durch seine hohe Verschleißfestigkeit, niedrige Reibwerte und daraus resultierende niedrige Antriebsleistung der Förderbänder aus. Zudem ist er, wie alle Iglidur-Werkstoffe, für wartungs- und schmierfreien Einsatz geeignet. Da er zudem vielseitig einsetzbar ist, konnten mit einem Werkstoff alle Anforderungen erfüllt werden. Als feststand, dass die Messerkantenrollen aus Iglidur P210 die geforderte Lebensdauer von einem Jahr bei weitem übertrafen, entschied sich Krones, diese in die Variopac Pro einzubauen. „Unsere Anlagen werden auf der ganzen Welt eingesetzt und es gibt keine Ausfälle. Die Iglidur Messerkantenrollen funktionieren einfach und haben kaum merkbaren Verschleiß. Zudem sind sie montagefreundlich und ersparen unseren Kunden zeitraubenden Wartungsaufwand“, berichtet Werner.

Sicherer Transport bei jeder Bandgeschwindigkeit

In der Variopac Pro baut Krones die Iglidur Messerkantenrollen nun überall dort ein, wo ein Übergang zwischen zwei Transportbändern oder Kunststoff-Modulketten vorhanden ist. Da die Messerkantenrollen geringe Durchmesser haben, können die Transportbänder und Modulketten eng umgelenkt werden und die Lücke zwischen zwei Bändern ist dadurch sehr klein. Was banal klingt, ist in der Getränke-Produktion wichtig. Kippen Getränkebehälter bei der Übergabe von einem zum nächsten Transportband, weil die Lücke zu groß ist, kann dies zu massiven Produktionsausfällen und aufwendiger Reinigungsarbeit führen. Läuft die Anlage mit einer geringen Bandgeschwindigkeit, steigt dieses Risiko zusätzlich.

„Werden beispielsweise zuckerhaltige Getränke verpackt, ist der Reinigungsaufwand immens, wenn Behälter kippen und platzen. Selbst wenn die Anlage mit einer geringen Geschwindigkeit läuft, können wir das Kippen durch Iglidur Messerkantenrollen vermeiden. So können auch kippanfällige Sternbodenflaschen problemlos verpackt werden“, erläutert Werner. Mit steigender Bandgeschwindigkeit sinkt auch das Risiko für kippende Getränkebehälter. Da die Variopac Pro sich jedoch durch ihre hohe Flexibilität auszeichnen soll, muss sie sowohl bei 20 als auch 150 Gebinden pro Minute zuverlässig funktionieren. Gleiches gilt für die bewegten Bauteile und Komponenten, also auch für die Iglidur Messerkantenrollen.

Trends in der Verpackungsindustrie

Verschiedene Zukunftstrends lassen sich laut Werner in der Verpackungsindustrie erkennen. Zum einen spielen Verpackungsgrößen und Umweltschutz eine zunehmend wichtige Rolle. Die Produkt- und auch die Gebindegröße nimmt zu, um Verpackungsmüll zu reduzieren. „Wir sprechend hier von bis zu 45 Flaschen à 0,5 Liter pro Gebinde. Das führt zu hohem Gewicht und höherer Belastung für unsere Anlagen und die Messerkantenrollen“, erklärt Werner. Zudem wird die Geschwindigkeit der Anlagen weiter steigen. Aktuell liegt die Laufleistung einer Messerkantenrolle in der Variopac Pro bei bis zu 11.000 Kilometern Gleitweg pro Jahr, wenn die Bandgeschwindigkeit 0,34 m/s beträgt. „Geschwindigkeiten dieser Größenordnung stellen für die Iglidur P210 Messerkantenrollen kein Problem dar. Auch Geschwindigkeiten bis 1 m/s wurden in unserem Testlabor schon geprüft. Wir arbeiten kontinuierlich an der Weiterentwicklung unserer Produkte und Werkstoffe, um auch in Zukunft neue Herausforderungen meistern zu können“, erklärt Lars Braun.

Der Artikel erschien in materialfluss 11-21/21.

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