Antistatische Zahnriemen: Elektronische Bauteile sicher transportieren
20.01.2023
Wo elektrostatische Ladungen unerwünscht oder unzulässig sind, z. B. für den Transport elektronischer Bauteile oder bei Antrieben bzw. Förderanlagen in leicht entflammbarer Umgebung, sind antistatische CONTI® SYNCHROFLEX, BRECO®-, und BRECOFLEX®-Zahnriemen eine sichere Option.
Unter elektrostatischer Aufladung versteht man physikalisch den Vorgang, wenn sich ein Elektronenüberschuss oder -mangel auf nicht elektrisch leitfähigen Oberflächen bildet, der nicht ausgeglichen werden kann. Dieser Potentialunterschied stellt normalerweise kein Problem dar. Erst wenn die Ladung durch Überschläge und damit impulsartige, hohe Entladeströme ausgeglichen wird, können an empfindlichen Bauteilen Schäden entstehen. In explosiven Umgebungen kann durch die Entladung sogar Zündgefahr entstehen.
Um im industriellen Umfeld elektronische Bauteile vor Überschlägen zu schützen, ist es daher notwendig, Ladungsträger (Elektronen) von den betroffenen Oberflächen kontinuierlich abzuführen. Bei Riementrieben wird die Aufladung vor allem durch die Gleitreibung auf Führungs- und Tragschienen, durch Reibung im Zahneingriff und durch elektrische Felder verursacht. Da Zahnriemen mit ihrem thermoplastischen Polyurethan (TPU) hervorragende Isolatoren sind, können Ladungsunterschiede nicht ohne weiteres abgebaut werden.
Damit die Zahnriemen antistatische Eigenschaften erhalten, d. h. elektrische Ladungen ableiten können, mischt man dem TPU ein leitfähiges Material bei. So entsteht ein schwach leitfähiges Compound wie z. B. das BRECO-TPU-AS1 mit einem Widerstand < 10⁸ Ω. Noch deutlich niedrigere Widerstände erreichen das TPU-Compound BRECO-TPU-AS2 und das TPU-AS7. Letzteres ist eine Neuentwicklung und bietet eine besonders konstante Verteilung des Widerstandes in Längs- und Querrichtung des Zahnriemens
und sehr niedrige Widerstände < 10⁴ Ω.
Eine weitere Möglichkeit, Zahnriemen leitfähig zu machen, besteht darin, die Zahn- und/oder Rückenseite mit einem leitfähigen Gewebe auszurüsten. Das antistatische PA-Gewebe von BRECO bietet einen Widerstand von 10⁵ Ω und wird bevorzugt in Riementrieben eingesetzt, die als Stauförderstrecken für elektronische Bauteile dienen. Es reduziert außerdem den Reibbeiwert auf zirka 0,3.
Auch CONTI SYNCHROFLEX Polyurethan-Zahnriemen sind mit antistatischen Eigenschaften lieferbar. Eine spezielle, leitfähige Polyurethanmischung ist bis zu einer Riemenlänge von 700 mm verfügbar. Auch eine nachträglich aufgebrachte elektrisch leitfähige Beschichtung ist möglich.
Garbsen, 20.01.2023
Mulco-Europe EWIV
Dazu muss man wissen, dass in allen Glaston-Maschinen über 100 verschiedene Sonderzahnriementypen eingesetzt werden und in einer einzigen Anlage bis zu 500 Meter davon verbaut sind. Ihre einwandfreie Funktion ist für die Produktion von Isoliergläsern systemrelevant und die Anforderungen und Umgebungen in der Isolierglasproduktion sind äußerst speziell:
- in der Glasplatten-Waschanlage mit Wasser,
- beim Kantensäumen (Entgraten) und Randentschichten von Glas mit Wasser und sehr abrasivem Glasstaub,
- beim Trocknen der Glasscheiben,
- hinzu kommen Positionieranwendungen im Zehntel-Millimeterbereich z. B. in der Zusammenbau- und Gasfüllpresse.
Die Riemenrücken benötigen eine jeweils auf den Maschinenprozess genau abgestimmte Beschichtung. Durch das Aufextrudieren der Beschichtung auf den kalten Riemen entstehen Spannungen im Material quer zur Zugrichtung, die sich bei breiteren Riemen über 90 mm durch ein Verformen des Riemens bemerkbar machen – vergleichbar mit einem Bimetall. Der Riemen biegt sich schüsselartig durch und so wird dieser Ebenheitsfehler umgangssprachlich auch genannt: Schüsseln.
Stephan Kammerer erklärt dazu: „Unsere Glasscheiben stehen auf der Beschichtung und durch das Schüsseln des Zahnriemens auf der Tragschiene können die Glasscheiben – insbesondere leichte Scheiben – ihre Höhenposition nicht exakt einhalten. Unsere Anlagen können ein Minimalformat von 190 x 350 mm bei 3 mm Glasstärke – das wiegt praktisch nichts – aber auch tonnenschwere Gläser mit 2,7 x 6 m in 45 mm Dicke verarbeiten.“ Die wenigen zehntel Millimeter Abweichung durch den Ebenheitsfehler sind für die meisten Anwendungen ohne Belang, doch in der Isolierglasproduktion bewirkt dies eine Positionsabweichung und ist nicht erwünscht.
Ebenheit im Zehntel-Millimeterbereich
Stephan Kammerer zur Vorgehensweise: „In zwei Videokonferenzen haben wir dann direkt mit dem Breco-Geschäftsführer Dr. Thomas Steinert die Sachlage besprochen. Daraus entstanden neue Ideen zur Lösung des Problems und Muster in verschiedenen Ausführungen, die von uns getestet wurden und schließlich das gewünschte Ergebnis lieferten.“ Der Aufwand ist nicht zu unterschätzen, bemerkt René Preßler: „Breco hat zur Lösung nicht nur einige Produktionsparameter angepasst, sondern sogar ein neues Produktionsverfahren angewendet. Ich möchte behaupten, dass es heute keinen Hersteller von beschichteten Zahnriemen gibt, der hierfür ein so umfangreiches Know-how und eine so exzellente Fertigungsexpertise aufweisen kann wie Breco. Die Ergebnisse bezüglich Belastbarkeit, konstanter Qualität, insbesondere eng tolerierter Schichtstärken und Ebenheit sind sehr beeindruckend.“
Ein weiterer Vorteil der neuen Zahnriemen mit aufextrudierter Beschichtung besteht darin, dass sowohl der Zahnriemen als auch die Beschichtung in einem Schweißprozess homogen miteinander verbunden werden können. Damit entfällt der Stoß an den Beschichtungsenden, welcher bei aufgeklebten Beschichtungen nicht zu vermeiden ist. Auch Glaston-Einkaufsleiter Martin Anthoni beschäftigte dieses Thema: „Am Ende konnten nicht nur die technischen Anforderungen gelöst werden. Das neue Verfahren trug auch wesentlich zur Kostenreduzierung bei.“
Nicht alle Zahnriemen transportieren die Gläser stehend über die Längskante. Einige Zahnriemen übernehmen den Transport mit der Beschichtung auch am Glasrand anliegend (im Nassbereich) oder mit flächiger Auflage der Scheiben mittels Unterdrucks im Sichtbereich. Leider sind Abdrücke auf gewaschenem Glas auch unter speziell hierfür bestimmter Beleuchtung und Lichtfarben für optische Kamerasysteme nicht immer 100% sicher zu erkennen. Stephan Kammerer: „Ideal zum Aufspüren von Abdrücken ist eine klare Vollmondnacht im montierten Zustand der Isoliergläser an der Fassade. Nur dann ist es viel zu spät. Abdrücke dürfen erst gar nicht entstehen.“
Abdrücke auf den Gläsern sicher zu vermeiden, erfordert sehr viel Know-how und Detailarbeit und fällt unter die Kategorie Betriebsgeheimnisse, weshalb wir auch gar nicht weiter fragen. Man kann aber davon ausgehen, dass die richtige Materialauswahl mit dem passenden Reibbeiwert, eine angepasste mechanische Bearbeitung, das Handling, eine fett- und staubfreie Verpackung der Zahnriemen und entsprechende Maßnahmen bei der Montage der Zahnriemen dazu zählen. Unter allen Umständen – so Stephan Kammerer – muss Schlupf zwischen Glas und Zahnriemen vermieden werden, denn dann wird feinstes Beschichtungsmaterial auf das Glas übertragen.
Direkter Draht in die Entwicklung des Lieferanten
„Normalerweise kommen wir als Maschinenbauer bei unseren Lieferanten an die leitenden Entwickler ja gar nicht heran. Wie läuft das normalerweise ab: Die Ansprechpartner des Lieferanten nehmen die Reklamation auf und leiten den Fall in die Qualitätssicherung weiter. Man erhält einen Report und eine neue Charge – und leider wieder das gleiche Problem. Aus der Not heraus beginnt man, die Zahnriemen einzeln zu vermessen, damit man überhaupt Maschinen ausliefern kann. Das ist nicht unser Anspruch!“, betont Stephan Kammerer und fährt fort: „Es war eine besondere Erfahrung für uns, wenn auf der anderen Seite Personen sitzen, die sich in der Herstellung des Lieferteils, in diesem Fall der Zahnriemen, hervorragend und in aller Tiefe auskennen. Nur so konnten wir unsere Bedürfnisse ganz genau erklären und Breco konnte so lange nachfragen, bis alle Aspekte der Entwicklungsaufgabe richtig verstanden waren. Wir erfuhren auch sofort, welche Maßnahmen welche Effekte auf das Produkt haben. Und auch wir konnten nachfragen, bis wir verstanden hatten, was auf der anderen Seite geplant ist. Der Bedeutung des beratenden Ingenieurs, Herrn Preßler von Hilger u. Kern, hat dies keinen Abbruch getan. Im Gegenteil, er war sehr eng in unseren Umstellungsprozess auf die neuen Zahnriemen eingebunden. In unserem speziellen Fall war allein die direkte Kommunikation mit dem Hersteller und Entwicklerteam zielführend und Breco war dazu bereit.“
Eine Lehre haben wir vom Redaktionsteam der Mulco aus unserem Besuch mitgenommen: Dem Kunden genau zuhören, die Aufgabenstellung vollständig verstehen, Offenheit für neue Wege in der Kommunikation und in der Produktion auf beiden Seiten und natürlich viel Erfahrung und sehr solide technische Kenntnisse – wenn all das zusammenkommt, wird sich der Erfolg früher oder später einstellen. Nach mehr als zwei Jahren der Umstellung arbeiten heute sehr viele verschiedene Breco-Sonderzahnriemen zuverlässig in den Glaston-Anlagen. Das Schüsseln gehört weitestgehend der Vergangenheit an, Reklamationen bei Vollmondnächten ebenso. In Neuhausen im Nordschwarzwald ist die Welt wieder in Ordnung. Und der Hahn, ja, der kräht immer noch.
Garbsen, 26.04.2024
Mulco-Europe EWIV
