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Zahnriemen Polyurethan-Zahnriemen in Anwendungen außerhalb des Standards

| Autor / Redakteur: Dr.-Ing:Jürgen Vollbarth / Ute Drescher

Polyurethan-Zahnriemen werden aufgrund ihrer hohen Funktionalität in vielen Bereichen, vor allem der Industrie aber auch in Privathaushalten eingesetzt. So reichen die Anwendungen von einfachen linearen Bewegungen in Druckern, über rotatorisch-rotatorische Bewegungsübertragungen in Maschinen aller Art bis hin zu komplizierten Transport- und Zustellaufgaben in der Verpackungsindustrie oder Hubbewegungen in Flugzeugen.

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Breco-Fix bietet Klemm- und Spannplatten mit entsprechenden Einbau- und Montagehinweisen für nahezu alle Riementypen.
Breco-Fix bietet Klemm- und Spannplatten mit entsprechenden Einbau- und Montagehinweisen für nahezu alle Riementypen.
(Bild: Breco )

Eine Vielzahl der Anwendungen unterliegt keinen spezielleren Anforderungen und kann somit von einem Standard-Produktprogramm abgedeckt werden. Jedoch gibt es einen erheblichen Anteil an der Gesamtheit der Antriebsaufgaben, die besondere Anforderungen an die einzusetzenden Zahnriemengetriebe stellen. Das sind beispielsweise erhöhte Präzision beim Positionieren, der notwendige Verzicht auf Bordscheiben an den Zahnscheiben, verringerte Reibwerte bei gleitendem Riemenlauf, auf die Funktion angepasste Geometrien vom Zahnriemen selbst oder von darauf befestigten Profilen oder anderen Elementen. Derartige Anforderungen lassen sich meist von einem Standard-Produktprogramm allein nicht abdecken.

Um diesen Anforderungen in vollem Umfang gerecht zu werden, baute Breco sein Produktprogramm ständig aus. Deshalb sind Breco- und Brecoflex-Zahnriemen auch in den Ausführungen StandardPlus für erhöhte Teilungsgenauigkeit und verringerte Seitenablaufkraft, in den Zahnprofilen BAT und BATK für einen selbstführenden Zahnriemen ohne Spurkeil und ATN mit integrierter universeller Verbindung für Rückenprofile oder andere Aufbauelemente erhältlich.

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Werkstoffauswahl entscheidend für die Anwendung

Weitere erhöhte Anforderung an Zahnriemen und Zahnscheiben ergeben sich aus dem Antriebsumfeld. Dabei findet die Mehrzahl der Einsätze von Polyurethan-Zahnriemen unter „normalen“ Umgebungsbedingungen, das bedeutet bei normaler Luftfeuchtigkeit und normalen Temperaturen ohne Einfluss von Wasser, Reinigungsmitteln, Kühlemulsionen und Schmiermitteln, die oft mit unbekannten Additiven angereichert sind, statt. Es gibt aber auch einen nicht unerheblichen Anteil von etwa 20 % aller Anwendungen, in denen die Umgebungsbedingungen von dieser Normalität abweichen. Dies können eine sehr hohe relative Luftfeuchtigkeit von > 90 %, Umgebungstemperaturen von <25 °C und der Kontakt mit Reinigungsflüssigkeiten und viel Wasser zum Spülen nach dem eigentlichen Reinigungsprozess sein.

Für den Einsatz unter diesen „abweichenden“ Umgebungsbedingungen hält Breco Antriebstechnik eine Reihe spezieller Produkte bereit. Dabei spielt insbesondere die Wahl der zur Herstellung des Zahnriemens eingesetzten Polyurethantype eine entscheidende Rolle. So stehen für Einsätze mit Reinigungs- und Spülprozessen die Polyurethane TPUAU1, TPUAU2 und TPUAU3 zur Verfügung, die eine sehr gute Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsflüssigkeiten und unterschiedliche Materialhärten aufweisen.

Besonders anspruchsvolle Bedingungen herrschen zudem beim indirekten und direkten Kontakt mit Lebensmitteln. Mögliche Anwendungen sind das Herstellen und Verpacken von Süßigkeiten, das Abfüllen von Flüssigkeiten und das Lagern, Transportieren und Verpacken von Käse. Ausdruck der besonders anspruchsvollen Bedingungen in derartigen Anwendungen ist eine Reihe von zu erfüllenden gesetzlichen Vorschriften. Für den Produktbereich der Polyurethan-Zahnriemen sind dies in Europa insbesondere die Richtlinien der Europäischen Kommission. Die Wichtigsten sind die (EU) 1935/2004, die (EU) 2024/2006 und die (EU) 10/2011. Diese Richtlinien regeln das Deklarieren der Produkte entlang der gesamten Herstell- und Lieferkette inklusive der Rückverfolgung, das Sicherstellen der sogenannten "Guten Herstellpraxis" und das Verbot bzw. die zulässigen Grenzwerte für bestimmte Inhaltsstoffe. Für den Export von Maschinen und Anlagen in den amerikanischen Markt sind die Vorschriften der FDA (Food and Drug Administration) einzuhalten. Hier sind für Polyurethan-Zahnriemen insbesondere zwei Vorschriften (Regulations) von Bedeutung: die Regulation FDA CFR § 177.1680 für den Kontakt der Riemen mit trockenen Lebensmitteln und die Regulation FDA CFR § 175.105 sowie 177.2600 für den Kontakt mit allen Lebensmitteln, also auch rohem und nassem Fleisch oder feuchten Teigwaren.

Unter Beachtung der Richtlinien stehen für Anwendungen in der Lebensmittelbranche mehrere Produkte zur Verfügung. Einerseits ist das Erfüllen der Richtlinien durch die Kombination entsprechend zulässiger Materialien, wie Zugträger aus Edelstahl, die Polyurethantypen TPUFD1 und TPUFD2 sowie geeignete Werkstoffe für Riemenbeschichtungen, wie PVC-weiß, möglich. In diesen Kombinationen lassen sich nahezu alle Riementypen des Produktprogrammes herstellen. Andererseits lässt sich durch das vollständige Einbetten oder Einschließen der Zugträger eines Zahnriemens das Verwenden des Werkstoffes Edelstahl vermeiden. Da die Zugträger eines Polyurethan-Zahnriemens nahezu ausschließlich in den Wickelnasen frei liegen, sind grundsätzlich zwei Verfahren zum Einschließen möglich. Entweder die Zugträger werden vor dem Einbetten in den Zahnriemen mit einer werkseitig erstellten und komplett geschlossenen Ummantelung aus einem den Richtlinien entsprechenden Polyurethan versehen oder die Formgebung des Zahnriemens während der Produktion vermeidet Wickelnasen.

Das komplette Vermeiden der Wickelnasen bei der Produktion des Zahnriemens bei gleichzeitig absoluter Geometrietreue hat man in der Produktreihe Brecoprotect umgesetzt.

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