Onderhoudsvrije lagers maken voedselproductie veiliger

Voedselveiligheid en hygiëne makkelijker te garanderen

De rol van lagers is universeel: het sneller en efficiënter laten verlopen van roterende en lineair bewegingen. De crux van het gebruik binnen de voedingsindustrie is gelegen in het risico van het gebruik van smeermiddelen: contaminatie, verspreiding van allergenen en beïnvloeding van de sensorische kwaliteit liggen daarbij voortdurend op de loer. Onderhoudsvrije lagers beloven weliswaar een substantiële daling van het smeermiddelengebruik en de daaraan verbonden risico's, maar aan het gebruik ervan zijn ook nadelen verbonden. Dat vraagt om een goede afweging van de voors en tegens.

VERGELIJKBAAR

Binnen de voedingsindustrie is de rol van lagers niet anders dan die in veel andere takken van industrie: het sneller en efficiënter laten verlopen van lineaire en roterende bewegingen door het opvangen van uiteenlopende hoeveelheden druk waardoor de wrijving beperkt blijft. Doorgaans bevatten ze:

• een tweetal ringen met daarin de lagerloopbanen: de ene is bevestigd aan het stilstaande constructiedeel, de andere aan het bewegende deel;
• rollende delen – kogels, rollen, kegels of naalden – voor de beweegbaarheid van de ringen ten opzichte van elkaar bij een minimale wrijving dan wel lagers waarbij het werkingsprincipe is gebaseerd op glijden, zoals polymere glijlagers waarbij een polymeer gekenmerkt door minimale wrijving de rol vervult van glij-oppervlak;
• een kooi voor de geleiding en het scheiden van de rollende delen.

Een specifiek coderingssysteem, ontleend aan diverse internationale normen, zorgt er tegenwoordig voor dat lagers met hetzelfde typenummer volledig uitwisselbaar zijn, ongeacht het merk.

PRESTATIEBEÏNVLOEDENDE FACTOREN

Lagers zijn continu aan belasting onderhevig wat kan leiden tot allerlei vormen van beschadiging; de norm ISO 15243 beschrijft deze en de oorzaken daarvan. Er zijn drie vormen van belasting:

Mechanische belasting

Er is vaak sprake van een combinatie van radiale belasting (haaks op de as), axiale belasting (in de lengterichting van de as) en statische en dynamische belasting waarbij de lagerringen niet ten opzichte van elkaar bewegen (statische belasting) of dat juist wel doen (dynamische belasting).

Thermische belasting

Deze kan leiden tot:

• uitzetting dan wel krimp, met mogelijke gevolgen voor de uitlijning van de lagers en de daaraan grenzende componenten;
• vervorming, waarbij herhaalde thermische cycli leiden tot materiaalvermoeiing met kans op scheurvorming en/of schilfering (flaking).

Verontreiniging

Verontreiniging door stof, vuil, corrosieve deeltjes en/of water kan onder meer aanleiding geven tot slijtage, een verhoogde wrijvingsweerstand, onbalans en trillingen. Het plaatsen van afdichtingen beschermt hiertegen.

LAGERONDERHOUD

Smering

Smeren is primair bedoeld om wrijving te verminderen en daarmee slijtage tegen te gaan. Daarnaast bevordert het de afdichtende werking en speelt het een rol bij de warmteafvoer en bij het tegengaan van verontreiniging. Smeermiddelen bestaan uit oliën, een verdikker en additieven. Bepalend voor de keuze van het middel zijn onder meer de bewegingssnelheid, de belastinggraad, de omgevingsomstandigheden, de waterbestendigheid en de verdampingssnelheid.

Conditiebewaking

Conditiebewaking kan door lagerstoringen veroorzaakte problemen voorkomen. De benodigde meetgegevens kunnen worden verkregen uit onder meer trillings-, temperatuur- en ultrasone analyses. Aangezien de levensduur van lagers door trillingen en/of onnodige warmteontwikkeling aanzienlijk wordt verkort, is het beperken daarvan noodzakelijk. Dat kan onder meer door het tussentijds balanceren van roterende machineonderdelen of het met behulp van laser opnieuw uitlijnen van machines en aandrijvingen. Slimme kunststof lagers zijn in staat slijtage real time te meten en maken voorspellend onderhoud mogelijk.

RISICOFACTOR

Binnen de voedingsindustrie is het gebruik van smeermiddelen een risicofactor. Allereerst is er het gevaar van contaminatie doordat het smeermiddel bij de productie of de verwerking in contact komt met het voedselproduct. Ook kunnen smeermiddelen (sporen van) allergenen bevatten die bij degenen die daarvoor intolerant zijn (ernstige) gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken.

Binnen de voedingsindustrie is het gebruik van smeermiddelen bepaald niet zonder risico's

Niet gevaarlijk, maar wel vervelend, is het feit dat smeermiddelen de sensorische kwaliteit van een product kunnen beïnvloeden door daaraan een ongewenste geur of smaak te geven. Om dergelijke problemen te voorkomen, wordt doorgaans gebruik gemaakt van – vaak duurdere – foodgrade smeermiddelen

Aangezien voedingsproducenten moeten voldoen aan strikte wet- en regelgeving met betrekking tot voedselveiligheid en hygiëne – en kunnen rekenen op forse sancties en reputatieschade als ze dat niet doen – is het niet zo vreemd dat de onderhoudsvrije lager destijds binnen deze tak van industrie kon rekenen op een warm onthaal.

Foodgrade smeermiddelen
Deze smeermiddelen zijn speciaal ontworpen voor gebruik in de voedingsmiddelenindustrie en voldoen aan de strenge normen/voorschriften van organisaties als de Food and Drug Administration (FDA) en de European Food Safety Authority (EFSA).
Foodgrade smeermiddelen zijn samengesteld uit ingrediënten die geen componenten bevatten met een verontreinigende of de gezondheid schadende werking, en zijn bestand tegen de (veelvuldig) toegepaste reinigingsprocedures, bijvoorbeeld met stoom of waterdruk, en het gebruik van reinigings-en desinfectiemiddelen. De smeringsfrequentie ligt laag doordat de samenstelling van de foodgrade variant garant staat voor een langdurige smering en bescherming.

ONTWERP EN PRODUCTIE

Onderhoudsvrije lagers zijn ontworpen om lang mee te gaan en lenen zich voor situaties waarin sprake is van niet-wisselende belasting. Ze worden gemaakt van polymere verbindingen – PTFE, nylon, acetal of polyester – en worden gekenmerkt door geringe wrijving, slijtvastheid, chemische bestendigheid en zelfsmerende eigenschappen.

Afhankelijk van het gekozen materiaal en het ontwerp – binnen de voedingsmiddelenindustrie geënt op hygiëne, voedselveiligheid en betrouwbaarheid – krijgen ze de gewenste vorm door onder meer spuitgieten, extrusie of compressie en door een verdere bewerking met daarvoor geëigende technieken.

In sommige gevallen worden smeermiddelen toegevoegd om de zelfsmerende eigenschappen te verbeteren. Dit kan door het middel in te mengen in het materiaal of door dit aan het oppervlak toe te voegen. Hierna volgt de assemblage. Gedurende het gehele productieproces worden de respectievelijke onderdelen aan kwaliteitscontroles onderworpen zodat ze (blijven) voldoen aan de specificaties en voorgeschreven toleranties.

VEELGEBRUIKTE ONDERHOUDSVRIJE LAGERS

Tot de binnen de voedingsindustrie het meest gebruikte onderhoudsvrije lagers behoren:

Gesloten lagersystemen

Dit type lagers wordt vaak gebruikt om te voorkomen dat vuil, stof, vocht en andere al dan niet microbiële verontreinigingen het lager binnendringen.

Hygiënische lagereenheden

Deze zijn speciaal ontworpen voor hygiënische toepassingen, en worden vanwege hun gladde oppervlakken en afgeronde hoeken en afdichtingen steeds vaker toegepast in de voedingsindustrie.

Keramische lagers

Deze zijn van nature zelfsmerend en zijn bestand tegen corrosie, slijtage, hoge temperaturen en zware werkomstandigheden.

Kogelbussen en kogelomloopspillen

Deze lineaire lagersystemen worden onder meer gebruikt in vul- en verpakkingsmachines vanwege hun soepele beweging en hoge precisie.

Om te kunnen beoordelen of een onderhoudsvrije oplossing überhaupt mogelijk is, wordt een inschatting gemaakt van de vetlevensduur

Kunststof glijlagers

Ook deze zijn zelfsmerend. Ze beschikken over ingebouwde smeermiddelen als PTFE die geleidelijk vrijkomen tijdens de werking. Dankzij hun eenvoudige constructie is dit type lager relatief goedkoop.

Rvs-lagers

Deze zijn van nature corrosiebestendig. Sommige fabrikanten bieden dit type lagers aan voorzien van een voedselveilige coating, zoals PTFE (zie hierboven), siliconen of ze passen andere smeermiddelen toe.

VETLEVENSDUUR

Bij het selecteren van onderhoudsvrije lagers is het – net als bij conventionele lagers – zaak rekening te houden met factoren als belastingen en omgevingsomstandigheden. In de voedingsmiddelenindustrie komen daar de vereisten op het gebied van hygiëne en voedselveiligheid nog bij.

Om te kunnen beoordelen of een onderhoudsvrije oplossing überhaupt mogelijk is, wordt een inschatting gemaakt van de vetlevensduur van het lager. Dit is een maatstaf voor de tijdspanne waarin vetten/oliën hun kwaliteit behouden en daarmee geschikt blijven voor gebruik. Factoren die hierop van invloed (kunnen) zijn, zijn onder meer:

• de belasting en de bedrijfsomstandigheden (hoge temperaturen en/of snelheden);
• het type smeervet: sommige smeervetten zijn speciaal ontworpen voor hoge temperaturen of zware belastingen;
• de eventueel gebruikte additieven, bijvoorbeeld antioxidanten of EP-additieven (EP staat voor Extreme Pressure);
• de opslagomstandigheden voorafgaand aan de ingebruikname (temperatuur, vochtigheid en/of blootstelling aan contaminanten).

Ten aanzien van de opslag en de wijze van toepassing is aan te raden de aanbevelingen van de fabrikant te volgen.

Voor- en nadelen onderhoudsvrije lagers
Voordelen
• kostenbesparing doordat smering en periodiek onderhoud niet langer nodig zijn – minder stilstandtijd en (dus) minder productieverlies – en het gebruik van (dure) foodgrade smeermiddelen daalt of overbodig wordt;
• een veel kleinere kans op contaminatie, de overdracht van allergenen en beïnvloeding van de sensorische kwaliteit wat de voedselveiligheid en -kwaliteit ten goede komt;
• een lagere milieubelasting (minder warm water nodig, minder vetrijk afvalwater);
• een langere levensduur, zeker daar waar regelmatig onderhoud problematisch is.

Nadelen
• niet geschikt voor gebruik daar waar sprake is van extreem hoge belasting, hoge temperaturen of agressieve omgevingen. Een uitzondering daarop vormen de kunststof glijlagers: deze kunnen continu temperaturen aan tot 250 °C en kortstondige pieken tot 300 °C. FDA-conforme glijlagers zijn chemisch resistent;
• het vervangen van een versleten of beschadigd onderhoudsvrij lager is vaak complex;
• de eventuele aanwezigheid van materialen of smeermiddelen die schadelijk (kunnen) zijn voor het milieu;
• met uitzondering van de kunststof glijlagers zijn ze duurder in aanschaf door de benodigde specifieke materialen en technieken.

Met medewerking van ERIKS, Igus en SKF