Gummiwalzen sind in Branchen wie der Papier- und Druckindustrie, der Textilindustrie und der Stahlverarbeitung unverzichtbare Bauteile. Ihre Leistungsfähigkeit – Oberflächenhärte, Maßgenauigkeit und chemische Beständigkeit – hängt vollständig von einem präzise kontrollierten Herstellungsprozess ab. Die Produktion einer hochwertigen Gummiwalze erfordert die Umwandlung eines blanken Metallkerns und einer nicht vulkanisierten Gummimischung in eine präzisionsgefertigte, elastische Beschichtung. Dieser Artikel beschreibt den Herstellungsprozess Schritt für Schritt, die in den einzelnen Phasen eingesetzten Anlagen und die durchgeführten Qualitätskontrollen.
1. Kernvorbereitung (Bearbeitung von Metallwellen)
Jede Gummiwalze beginnt mit einem Metallkern, typischerweise aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium. Der Kern muss für strukturelle Stabilität und eine zuverlässige Verbindung mit dem Gummi sorgen.
Verfahren:
• Die Metallwelle wird von Rost, Öl und altem Gummi (falls überholt) gereinigt.
• Die Klebefläche wird durch Sandstrahlen oder Kugelstrahlen aufgeraut, um eine mechanische Haftung zu erzielen.
• Auf die vorbereitete Oberfläche werden ein Primer und ein Spezialklebstoff (z. B. ein Chemosil-System) aufgetragen, um eine chemische Bindung zwischen Metall und Gummi zu fördern.
Verwendete Ausrüstung:
• Dreh- oder Schleifmaschine – um die Welle zu richten und den richtigen Durchmesser zu erreichen.
• Sandstrahlkabine – zur Oberflächenaufrauung (mit Aluminiumoxid oder Stahlgranulat).
• Spritzpistole oder Tauchbeschichtungsstation – zum Auftragen von Grundierungs- und Klebstoffschichten.
2. Mischung von Gummimischungen
Die Gummibeschichtung besteht nicht aus einem einzigen Material, sondern aus einer speziell entwickelten Mischung. Je nach Anwendungsbereich werden als Basispolymere Naturkautschuk (NR), Nitrilkautschuk (NBR), EPDM, Neopren oder Polyurethan verwendet. Zusätzlich werden Füllstoffe (Ruß, Kieselsäure), Weichmacher, Vulkanisationsmittel (Schwefel oder Peroxide) und Antioxidantien beigemischt.
Verfahren:
• Rohpolymere werden zerkleinert, um die Molekülketten aufzubrechen.
• Füllstoffe und Additive werden in einer kontrollierten Reihenfolge gemischt, um eine gleichmäßige Dispersion zu erreichen.
Verwendete Ausrüstung:
• Zweiwalzenmühle – zum Zerkleinern und Mischen kleiner Mengen; zwei gegenläufige Walzen zerkleinern und vermischen die Zutaten.
• Innenmischer (Banbury-Mischer) – für großtechnisches Mischen mit hoher Scherkraft und Temperaturregelung.
• Kühlförderband – zum Abkühlen der Mischmasse vor der Lagerung oder dem Kalandrieren.
3. Aufbringen des Gummis auf den Kern
Es gibt drei gängige Verfahren zum Aufbringen des unvulkanisierten Gummis auf den vorbereiteten Metallkern: Extrusionsformen, Formpressen und Kalandrieren/Umwickeln. Das am weitesten verbreitete Verfahren für Präzisionswalzen ist das Bandwickelverfahren (oder Kalandrieren).
Bandwickelverfahren:
• Eine warme, weiche Gummimischung wird in einen Kalander oder einen Walzenkopfextruder eingespeist, um einen kontinuierlichen Streifen mit gleichmäßiger Dicke herzustellen.
• Der Streifen wird unter kontrollierter Spannung und kontrolliertem Druck spiralförmig auf den rotierenden Kern gewickelt, um sicherzustellen, dass keine Luft zwischen den Schichten eingeschlossen wird.
Alternative – Formpressen (für kleine oder komplexe Formen):
Der Kern wird in einen geteilten Formhohlraum eingesetzt, und ungehärteter Gummi wird um ihn herum eingespritzt oder gepresst.
Verwendete Ausrüstung:
• Kalander – eine Drei- oder Vierwalzenmaschine zur Herstellung glatter Gummiplatten/-streifen.
• Streifenwickelmaschine – eine drehbankähnliche Vorrichtung mit einem Schlitten, der den Gummistreifen auf den Kern führt, während sich der Kern dreht.
• Hydraulische Formpresse (für Kompressionsformen) – mit einer Schließkraft von 100–300 Tonnen.
4. Vulkanisation (Aushärtung)
Vulkanisation ist ein chemischer Prozess, der Gummimoleküle vernetzt und die weiche, klebrige Masse in ein starkes, elastisches Elastomer umwandelt. Dabei werden Wärme und Druck über einen bestimmten Zeitraum und bei einer bestimmten Temperatur angewendet.
Verfahren:
• Der gewickelte, gummierte Kern wird fest mit einem Schrumpfband (z. B. Nylon oder Polypropylen) umwickelt, um während des Aushärtens einen radialen Druck auszuüben.
• Die Baugruppe wird in einen Autoklaven oder Vulkanisator gegeben und typischerweise 2–6 Stunden lang auf 140–160 °C erhitzt.
• Bei Polyurethanwalzen wird anstelle der Schwefelvulkanisation das Gieß- und Ofenhärtungsverfahren angewendet.
Verwendete Ausrüstung:
• (Vulkanisator) – ein Druckbehälter, der für die Zirkulation von 5–10 bar Dampf oder Heißluft geeignet ist; viele sind horizontal und verfügen über Schienen zum Einlegen langer Walzen.
• Elektroofen – für kleinere oder Polyurethanwalzen, bei denen der Druck durch äußere Umhüllung ausgeübt wird.
• Temperaturaufzeichnungsgerät – zur Protokollierung des Aushärtungsprozesses und zur Sicherstellung der Gleichmäßigkeit.
5. Schleifen und Oberflächenbearbeitung
Nach dem Aushärten ist die Gummibeschichtung rau, kann Klebebandspuren aufweisen und ist nicht konzentrisch. Durch Präzisionsschleifen erhält die Walze ihren endgültigen Durchmesser, die Oberflächengüte und die Rundlauftoleranz (typischerweise ≤ 0,05 mm TIR).
Verfahren:
• Die gehärtete Walze wird zwischen den Spitzen einer Schleifdrehmaschine eingespannt.
• Eine rotierende Schleifscheibe (aus Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid) fährt während der Drehung über die Walze und trägt Material bis zum Zieldurchmesser ab.
• Bei gerillten Walzen (z. B. Presswalzen in Papiermaschinen) werden nach dem Schleifen spiralförmige oder umlaufende Rillen mit einer speziellen Nutdrehmaschine oder CNC-Fräse eingeschnitten.
• Durch abschließendes Polieren mit feinkörnigen Schleifbändern wird die erforderliche Oberflächenrauheit (z. B. 0,4–0,8 µm Ra) erreicht.
Verwendete Ausrüstung:
• Gummiwalzenschleifmaschine (Außenrundschleifmaschine) – ausgestattet mit einem verfahrbaren Schleifkopf und variabler Spindeldrehzahl. Oftmals mit einer Staubabsaugung zur Entfernung von Gummistaub.
• Nutdrehmaschine / CNC-Nutmaschine – mit Diamant- oder Hartmetallschneidwerkzeugen für Presswalzennuten.
• Härteprüfgerät (Shore A/D Durometer) – auf einem Ständer montiert zur Messung der Oberflächenhärte an mehreren Punkten.
• Auswuchtmaschine – dynamischer Auswuchtapparat zur Korrektur von Rotationsunwuchten.
6. Endkontrolle und Verpackung
Jede Walze muss vor dem Versand anhand der Kundenspezifikationen überprüft werden.
Prüfparameter:
• Sichtprüfung auf Blasen, Nadellöcher oder Fremdkörper.
• Dimensionsmessung (Durchmesser, Länge, TIR) mit Lasermikrometern oder Messuhren.
• Härteprofil über die gesamte Oberfläche.
• Für Presswalzen: Genauigkeit der Nutentiefe und des Nutabstands.
Verwendete Ausrüstung:
• Koordinatenmessmaschine (KMM) oder digitaler Messschieber.
• Oberflächenrauheitsmessgerät.
• Rundlaufprüfstand für Rollen mit Messuhren.
• Verpackungsstation – Luftpolsterfolie, Holzgestelle und Feuchtigkeitsschutzbeutel zum Schutz der fertigen Walze während der Lagerung oder des Versands.
Abschluss
Die Herstellung einer Gummiwalze ist ein mehrstufiger Prozess, der in jedem Schritt höchste Präzision erfordert. Von der Kernvorbereitung und dem Mischen der Gummimischung über das Wickeln des Bandes und die Vulkanisation bis hin zum abschließenden Schleifen – jede Phase benötigt Spezialanlagen wie Sandstrahlgeräte, Kalander, Autoklaven und Rundschleifmaschinen, um die geforderten mechanischen Eigenschaften und Maßgenauigkeit zu erreichen. Eine hochwertige Gummiwalze gewährleistet einen gleichmäßigen Anpressdruck, chemische Beständigkeit und eine lange Lebensdauer. Abweichungen bei der Vulkanisationstemperatur oder der Schleiftoleranz können hingegen zu vorzeitigem Ausfall führen. Das Verständnis dieses Prozesses hilft Ingenieuren und Instandhaltungsteams, die Komplexität dieser scheinbar einfachen Bauteile zu erkennen und unterstreicht die Bedeutung der richtigen Fertigungsqualität für anspruchsvolle Anwendungen.
Veröffentlichungsdatum: 29. April 2026
