Sprechen herrschende Umgebungs- und Einsatzbedingungen nicht gegen ihre Verwendung, stellt sich oft heraus, dass Konstruk- tionselemente aus Polymeren leistungsfähiger sind und länger leben, als aus Metall gefertigte. Selbst wenn Kunststoffteile öfter ausgetauscht werden müssen, sind sie aufgrund ihrer geringeren Material- und Herstellkosten wirtschaftlich.
Kunststoffe bewähren sich schon lange als Verpackung für Lebensmittel auch im direkten Kontakt mit dem Packgut. PE, PP, PA oder PET verdrängen immer weiter „althergebrachte“ Materialien. Auch der Bereich „Maschinenbau für Lebensmittelverarbeitung“ erkennt und nutzt die Vorteile, die Kunststoffe gegenüber konventionellen Materialien bieten. Das gilt speziell für Konstrukteure von Fleischereimaschinen. Hier haben verbesserte mechanische und thermische Eigenschaften sowie physiologische Unbedenklichkeit den Kunststoff zum Werkstoff erster Wahl gemacht. Er wird deshalb immer häufiger auch für sensible Komponenten ausgewählt, insbesondere dort, wo Lebensmittel im direkten Kontakt mit Maschinenelementen stehen.
Kunststoff – wirklich eine Alternative?
Wann können Kunststoffe überhaupt verwendet werden und welche Vorteile ergeben sich durch ihren Einsatz? Diese Fragen stellen Konstrukteure von Fleischereimaschinen, die das Arbeiten mit Edelstählen gewohnt sind. Auch ihren Kollegen aus anderen Branchen fehlen oft Informationen zu diesen leistungsstarken Materialien. Zudem hört man häufig: Hält denn das überhaupt?
Oft bleiben die Fragen skeptischer Konstrukteure unbeantwortet. Dabei bieten Kunststoffe gegenüber Metallen unübersehbare Vorzüge: Mit PET-GL oder PEEK stehen beispielsweise Spezialisten für hochbeanspruchte Gleit- oder Hochtemperaturanwendungen zur Verfügung. Auch Polyamid, Polyacetal und Polyethylenterephtalat zeichnen sich durch eine Reihe positiver Eigenschaften aus, die sie zu überzeugenden Alternativen machen.
Gute Zerspanbarkeit
Zunehmender Kostendruck erfordert ein Maschinendesign, dass bis ins letzte Detail funktionell, aber preiswert ist. Hier können Kunststoffe die Konstrukteure in ihren Bemühungen unterstützen. Hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe bei der Zerspanung gewährleisten gegenüber Metallen eine wesentlich preiswertere Herstellung der Komponenten. Selbst komplizierte Teile mit hohem Zerspanungsaufwand lassen sich mit herkömmlichen Maschinen kostengünstig herstellen. Oft können sogar Bauteile als Einheit hergestellt werden, die vorher aus getrennten Komponenten zusammengebaut werden mussten. Zur Verbindung der Kunststoffbauteile mit den übrigen Maschinenelementen und Anbauteilen werden herkömmliche Gewinde oder Gewindeeinsätze aus Edelstahl verwendet.
Die Werkstoffkosten sind ein weiteres, gewichtiges Kostenargument. Bei einem direkten Vergleich zwischen den Werkstoffen fällt die Entscheidung schnell zu Gunsten des Kunststoffs aus.
Gutes Gleiten ohne zu schmieren
Die Funktion von Lagerstellen aus herkömmlichen, metallischen Werkstoffen wird meist durch Schmiermittel oder eingepresste polymerbeschichtete Gleitbuchsen sichergestellt. Beide Varianten bergen jedoch Nachteile: Konventionelle Gleitlagerungen erfordern eine periodische Wartung und Schmierung, Gleitbuchsen müssen eingepresst und nach Verschleiß mit hohem Montageaufwand ausgetauscht werden. Hier kommen die sehr guten Gleit- und Verschleißeigenschaften technischer Kunststoffe zum Tragen, mit deren Hilfe sich wartungsfreie Gleitlagerungen realisieren lassen.
Die Lagerstellen erfordern keine Schmierung und müssen, sofern sie sich in die Bauteile aus Polymerwerkstoffen integrieren lassen, nicht separat montiert werden. Da keine metallischen Gleitpartner aufeinander reiben, fällt zudem kein metallischer Abrieb an. Auch thermisch oder mechanisch hochbelastete Lagerstellen stellen kein unlösbares Problem dar: Dafür gibt es spezielle, hochtemperaturfeste Werkstoffe sowie Materialien, in deren Polymermatrix Festschmierstoffe integriert sind.
Unbedenklich und hygienisch
Auch ohne besondere Herstellungsverfahren lassen sich bei Konstruktionsteilen aus technischen Kunststoffen feine, glatte Oberflächen erzielen. Nachbearbeiten durch Schleifen oder Polieren ist überflüssig. Die feinen Oberflächen bieten Schmutz wenig Angriffsfläche, so dass während des Maschinenbetriebs höchste Hygiene gewährleistet ist. Auch beim Reinigen der Maschine kann einwandfreie Hygiene sichergestellt werden.
Grundsätzlich lassen sich alle für den Einsatz im Lebensmittelbereich in Frage kommenden technischen Kunststoffe unproblematisch säubern. Sie sind gegen hier gebräuchliche Reinigungsmittel und Chemikalien beständig und zeigen keine Korrosionserscheinungen. Dies, die physiologische Unbedenklichkeit und die geschmackliche Neutralität machen Polymerwerkstoffe im direktem Kontakt mit Lebensmitteln unproblematisch.
Jeder Kunststoff ist anders
Da jeder Kunststoff eigene Eigenschaften aufweist, eignet sich nicht jeder gleichermaßen für jede Anwendung. Polyamide nehmen beispielsweise Wasser auf, was zu Quellungen und damit zu Maßveränderungen führen kann. Das schließt einen Einsatz in Bereichen mit hoher Feuchte aus. Da Gusspolyamide aber gut dämpfen, extrem abriebfest und in fast uneingeschränkten Maßen herstellbar sind, eignen sie sich sehr gut für Auswerferschirme und -scheiben für Fleischkutter.
Polyacetal hingegen ist dimensionsstabil und nimmt kaum Feuchtigkeit auf. Zudem lassen sich ohne großen Aufwand sehr feine Oberflächen erzielen. Daher eignet sich der Werkstoff für komplexe Funktionsteile, an die hohe Ansprüche in Sachen Maßhaltigkeit und Oberflächengüte gestellt werden. Beispiele sind Darmführungs- und Kaliberrohre, Gehäusedeckel oder auch komplette Funktionsgruppen.
Polyethylenterephtalat, in seinen Eigenschaften dem Polyacetal sehr ähnlich aber abriebfester, kombiniert gute mechanische Eigenschaften und sehr gute Dimensionsstabilität mit hoher Verschleißfestigkeit. Prinzipiell lassen sich alle für Polyacetal typischen Produkte herstellen. Besonders geeignet ist es aber für Bauteile mit zusätzlich hohen Ansprüchen an die Verschleißfestigkeit. Besonders erfüllt diese Ansprüche die Werkstoffvariante PET-GL (PET + Festschmierstoff).
Auch Hochleistungs-Kunststoffe haben sich ihren Platz im Nahrungsmittelmaschinenbau gesichert. Anwendung finden sich in der Regel dort, wo herkömmliche Kunststoffe an thermische Grenzen stoßen (PEEK oder PTFE lassen Dauertemperaturen bis 250 °C zu). Weitgehende chemische Beständigkeit, gute Gleiteigenschaften sowie Verschleißfestigkeit runden das Bild ab und ermöglichen nahezu universellen Einsatz. Hochbelastete Gleitlager, Teile in thermisch kritischen Bereichen oder mit hohen Ansprüchen an die Sterilisierbarkeit sind typische Anwendungen. Hinzu kommen Form- und Dosierwalzen oder Abstreifer für heiße Produkte. Hier kommt oft PTFE zum Einsatz, da dessen Oberfläche antiadhäsiv ist und es kaum oder gar nicht zu Produktanhaftungen kommt. Auch ein Dauereinsatz in Maschinenbereichen mit erhöhtem Strahlungsaufkommen, wie sie bei der Lebensmittelkonservierung auftreten kann, ist möglich. Veränderungen der Werkstoffcharakteristik sind kaum zu erwarten.
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