Die Krones AG aus dem bayerischen Neutraubling stellt Anlagen und Maschinen für die Herstellung, Abfüllung und Verpackung von Getränken und flüssigen Nahrungsmitteln her. Bei der Variopac Pro, einer vollautomatischen Allround-Verpackungsanlage, stand das Unternehmen 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 wurde Krones-Konstrukteur Jürgen Werner bei der Igus GmbH fündig.
Die Variopac Pro lässt sich nach Bedarf an die zu verpackenden Getränkebehälter anpassen. Sie verpackt Dosen und Flaschen aus Glas oder PET mit einer Größe von 0,2 bis 5 l 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 von bis zu 0,9 m/s“, erklärt Jürgen Werner von Krones. Auch Staub, Sand und Feuchtigkeit gehören an den Einsatzorten der Variopac Pro zum Alltag. Doch damit nicht genug. Direkt am Schrumpftunnel der Verpackungsanlage sind die Transportbänder dauerhaft Temperaturen von bis zu 100 °C ausgesetzt. Trotz dieser Umgebungsbedingungen und der Leistungsanforderungen sollte die Lösung zum Umlenken der Transportbänder eine Lebensdauer von mindestens einem Jahr haben.
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 die Krones AG auf Igus. Für den Kunststoffspezialisten war sofort klar, dass er zusammen mit Krones eine Lösung erarbeiten wollte. Auch wenn die Iglidur-Hochleistungspolymere generell entwickelt wurden, um geringen Verschleiß und niedrige Reibung zu garantieren, war sich das Unternehmen aber zunächst nicht sicher, ob diese Kunststoffe den Anforderungen der Variopac Pro standhalten können.
Gemeinsame Entwicklung einer Lösung
Igus und Krones entwickelten gemeinsam eine passende Lösung. Vor dem Einsatz in der Variopac Pro wurden verschiedene Lösungsansätze im Igus-Testlabor geprüft, um zusammen mit dem Anlagenbauer zum gewünschten Ergebnis zu gelangen. Der erste Ansatz waren dünnwandige Metallröhrchen, in die Iglidur-Gleitlager eingepresst wurden. Das erwies sich allerdings als zu kostspielig und arbeitsaufwendig, da jedes Gleitlager separat in die Metallröhrchen eingebaut werden musste. Also tüftelte Igus weiter, bis die Messerkantenrolle für Transportbänder entwickelt war, eine im Spritzgussverfahren gefertigte Vollkunststoffrolle, aus einem eigens für diesen Anwendungsfall entwickelten Werkstoff. Die pv-Werte, die die im Lager erzeugte Wärme pro Zeiteinheit angeben, waren in den Anlagen von Krones schon damals sehr hoch. Igus musste also sicherstellen, dass die Messerkantenrollen diesen Belastungen standhalten und für den Einsatz als Serienprodukt geeignet waren.
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 Transportbänder 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 diesem Werkstoff die geforderte Lebensdauer von einem Jahr bei Weitem übertrafen, entschied sich Krones, diese in die Variopac Pro einzubauen.
Messerkantenrollen für den sicheren Produkttransport
Mittlerweile baut Krones die Messerkantenrollen in der Variopac Pro überall dort ein, wo ein Übergang zwischen zwei Transportbändern oder Kunststoffmodulketten vorhanden ist. Da die Messerkantenrollen geringe Durchmesser haben, können die Transportbänder und Modulketten sehr eng umgelenkt werden und die Lücke zwischen zwei Bändern ist dadurch sehr klein. Was banal klingt, ist in der Getränkeproduktion äußerst 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 auszeichnet, 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 Messerkantenrollen.
Umwelt und Geschwindigkeit spielen eine wichtige Rolle
In der Verpackungsindustrie lassen sich laut Werner verschiedene Zukunftstrends erkennen. Zum einen spielen Verpackungsgrößen und Umweltschutz eine immer wichtigere Rolle. Die Produkt- und auch die Gebindegröße nimmt zu, um Verpackungsmüll zu reduzieren. „Wir sprechen hier von bis zu 45 Flaschen à 0,5 l pro Gebinde. Das führt zu hohem Gewicht und höherer Belastung für unsere Anlagen und die Messerkantenrollen“, erklärt Werner. Darüber hinaus wird die Geschwindigkeit der Anlagen weiter steigen. Aktuell liegt die Laufleistung einer Messerkantenrolle in der Variopac Pro bei bis zu 11 000 km Gleitweg pro Jahr, wenn die Bandgeschwindigkeit 0,34 m/s beträgt. Geschwindigkeiten dieser Größenordnung stellen für die Iglidur-P210-Messerkantenrollen kein Problem dar. Sogar Geschwindigkeiten bis 1 m/s wurden im Igus-Testlabor schon
geprüft.
„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 Krones-Konstrukteur Werner abschließend.
Igus GmbH, Köln
Autor: Lars Braun
Branchenmanager für die Verpackungsindustrie,
Igus
