EINLEITUNG

Die Container-Verschließmaschinen werden immer komplexer. In Industrien wie der Abfüllung von Softdrinks und kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken sind die Schließgeschwindigkeiten sehr hoch und stellen hohe Anforderungen an die Arbeitsqualität. Zu den Verbesserungen, die die Hersteller in den letzten Jahren vorgenommen haben, gehören die Verwendung von Verriegelungsdornen und Rollen – oder Wagen – die mit Titannitrid behandelt wurden.

Traditionell wurden Schließwerkzeuge aus hochchromhaltigen, nicht verformbaren Werkzeugstählen hergestellt. Zum Beispiel ein F521, entsprechend der in Spanien gebräuchlichen Codierung. Bei der Verwendung der Titannitrid-Beschichtung kann der Stahl, aus dem sie hergestellt wird, gleich sein, einschließlich seiner Endbehandlung. Der Unterschied besteht darin, dass dieses Material eine dünne Oberflächenschutzschicht bietet. Es verleiht ihm das charakteristische goldene Aussehen, das wir alle kennen.

BESCHICHTUNG

Titan, Symbol Ti, ist ein silbrig-weißes metallisches Element, das hauptsächlich zur Herstellung von leichten und festen Legierungen verwendet wird. Es hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit, ist aber viel teurer als Stahl, was seinen industriellen Einsatz begrenzt. Titan verbrennt mit Sauerstoff bei 610 °C zu Titandioxid und mit Stickstoff bei 800 °C zu Titannitrid (TiN).

Die Titannitrid-Beschichtung ist ein Verfahren, bei dem Titan bei hoher Temperatur auf die äußere Oberfläche des Befestigungswerkzeugs, sei es ein Dorn oder ein Wagen, geschmolzen wird. In der Tat können zwei Verfahren für die Anwendung von Titannitrid verwendet werden. Ein Verfahren ist die physikalische Abscheidung (PVD), das andere die chemische Gasphasenabscheidung (CVD).

Der Unterschied zwischen den beiden Systemen ist drastisch. PVD wird bei niedrigen Temperaturen eingesetzt, z.B. 480ºC. Es handelt sich dabei um eine kosmetische Beschichtung, die bei der Ausführung des Werkzeugs wenig oder keine Wirkung hat. Durch die fortschreitende Entwicklung der Forschung wurde das PVD-System bald als ernstzunehmende Methode zur Verbesserung der Leistung von Falzwerkzeugen ausgeschlossen. Das CVD-System wird bei 1000º C angewendet, bei dieser Temperatur schmilzt das Titan wirklich auf der Oberfläche des zu beschichtenden Materials.

Etwas ausführlicher: CVD oder „Chemical Vapour Deposition“ ist eine Technologie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und ermöglicht das Aufbringen von Beschichtungen auf ein Material, ausgehend von bestimmten Vorläufergasen, die mittels einer thermischen Aktivierung reagieren.

Im konkreten Fall wird eine TiN-Schicht (Titannitrid) auf den gewählten Stahl aufgebracht. Dabei befindet sich das TiN bei etwa 1000º C im dampfförmigen Zustand und bildet eine Schicht, die der Oxidschicht ähnelt, die Sauerstoff aus der Atmosphäre auf einem Stück Stahl erzeugen würde. Der Unterschied besteht darin, dass diese Schicht einfach durch Wärme und Kontakt geklebt wird. Es besteht eine starke Verbindung zwischen den beiden, da ein Teil des Stahls in das TiN und das Titannitrid in den Stahl diffundiert, aber nicht miteinander reagiert, so dass es keine chemische Reaktion gibt. In Wahrheit handelt es sich um eine rein physikalische Adhäsion.

Das CVD-System hat sich in der Praxis bewährt. Im industriellen Produktionsprozess besteht jedoch aufgrund der hohen Temperatur ein erhebliches Risiko des Verzugs der Teile. Den spezialisierten Firmen ist es jedoch gelungen, dieses Problem durch eine sehr strenge Kontrolle des Prozesses zufriedenstellend zu lösen.

Die Beschichtung ist 3 Mikrometer dick. Es gibt mehrere Gründe, warum Titannitrid eingeführt wurde:

1.- Erhöht die Oberflächenhärte der Werkzeuge.

2.- Es verbessert die Oberflächengüte erheblich. Dadurch wird der Grad der Beschädigung des Außenlacks, der während des Versiegelungsprozesses von Aluminium-, Weißblech- und TSF-Deckeln auftritt, reduziert.

3.- Erhebliche Verbesserung der Lebensdauer der Komponenten, insbesondere bei den Verriegelungswagen, wo die Lebensdauer im Durchschnitt um den Faktor 3 verlängert wurde.

Dieser letzte Vorteil ist besonders bei der Konstruktion von Gabelstaplern im Erstbetrieb interessant, die in der Regel einen hohen Verschleiß aufweisen.

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