Bildung
Die Gummiwalzenformung besteht hauptsächlich darin, eine Gummibeschichtung auf einen Metallkern aufzubringen. Zu den Verfahren gehören Wickel-, Extrusions-, Form-, Druck- und Spritzgießverfahren. Derzeit werden in China hauptsächlich mechanische oder manuelle Beschichtungs- und Formverfahren eingesetzt, während im Ausland die meisten Produktionsverfahren automatisiert sind. Große und mittelgroße Gummiwalzen werden im Wesentlichen durch Profilextrusion, kontinuierliches Beschichtungsformen mit extrudierter Folie oder kontinuierliches Wickelformen mit extrudiertem Band hergestellt. Während des Formprozesses werden Spezifikationen, Abmessungen und Formgebung automatisch durch einen Mikrocomputer gesteuert. Einige Walzen können auch mittels Winkelextruder oder durch Extrusion von Sonderformen gefertigt werden.
Das oben genannte Formverfahren reduziert nicht nur den Arbeitsaufwand, sondern verhindert auch die Bildung von Blasen. Um ein Verformen der Gummiwalze während der Vulkanisation sowie die Entstehung von Blasen und Schwämmen, insbesondere bei der im Wickelverfahren geformten Gummiwalze, zu vermeiden, ist eine flexible Druckbeaufschlagung von außen erforderlich. Üblicherweise wird die Außenfläche der Gummiwalze mit mehreren Lagen Baumwoll- oder Nylongewebe umwickelt und anschließend mit Stahldraht oder Faserseil fixiert und unter Druck gesetzt. Obwohl dieser Prozess bereits mechanisiert ist, muss die Umhüllung nach der Vulkanisation entfernt werden, um einen sogenannten „Zäkum“-Prozess zu erzeugen, was den Herstellungsprozess verkompliziert. Darüber hinaus ist der Verbrauch von Umhüllungsgewebe und Wickelseil äußerst begrenzt und führt zu erheblichen Abfällen.
Für kleine und Mikrogummiwalzen können verschiedene Fertigungsverfahren eingesetzt werden, darunter manuelles Ausbessern, Extrusionsverschachtelung, Druckinjektion, Spritzgießen und Gießen. Um die Produktionseffizienz zu steigern, werden heutzutage überwiegend Formgebungsverfahren angewendet, die eine deutlich höhere Genauigkeit als formlose Verfahren erzielen. Druckinjektion, Einspritzen von Vollgummi und Gießen von Flüssiggummi haben sich als die wichtigsten Fertigungsmethoden etabliert.
Vulkanisation
Aktuell werden große und mittelgroße Gummiwalzen weiterhin im Vulkanisationsbad vulkanisiert. Obwohl sich die flexible Druckbeaufschlagung weiterentwickelt hat, bleibt der hohe Arbeitsaufwand beim Transport, Heben und Entladen bestehen. Als Wärmequelle für die Vulkanisation stehen drei Methoden zur Verfügung: Dampf, Heißluft und Heißwasser, wobei Dampf nach wie vor am häufigsten verwendet wird. Gummiwalzen mit besonderen Anforderungen aufgrund des Kontakts des Metallkerns mit Wasserdampf werden indirekt dampfvulkanisiert, wodurch sich die Vulkanisationszeit um das Ein- bis Zweifache verlängert. Dieses Verfahren kommt üblicherweise bei Gummiwalzen mit Hohlkern aus Eisen zum Einsatz. Für spezielle Gummiwalzen, die nicht im Vulkanisationsbad vulkanisiert werden können, wird mitunter Heißwasser verwendet. Die Frage der Wasseraufbereitung muss jedoch noch geklärt werden.
Um ein Ablösen des Gummis vom Metallkern aufgrund unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und damit verbundener Schrumpfung zu verhindern, wird die Vulkanisation üblicherweise durch langsames Erhitzen und schrittweises Ansteigen des Drucks durchgeführt. Die Vulkanisationszeit ist dabei deutlich länger als die für den Gummi selbst erforderliche. Um eine gleichmäßige Vulkanisation innen und außen zu gewährleisten und die Wärmeleitfähigkeit von Metallkern und Gummi anzugleichen, verbleibt die große Gummiwalze 24 bis 48 Stunden im Vulkanisationsbad. Dies entspricht dem 30- bis 50-Fachen der üblichen Vulkanisationszeit für Gummi.
Kleine und Mikro-Gummiwalzen werden heute größtenteils mittels Plattenvulkanisierpressen vulkanisiert, wodurch sich die traditionelle Vulkanisationsmethode grundlegend verändert hat. In den letzten Jahren werden Spritzgießmaschinen zur Formmontage und Vakuumvulkanisation eingesetzt, wobei sich die Formen automatisch öffnen und schließen lassen. Der Mechanisierungs- und Automatisierungsgrad wurde deutlich verbessert, was zu kurzen Vulkanisationszeiten, hoher Produktionseffizienz und guter Produktqualität führt. Insbesondere bei der Verwendung einer Gummispritzgießmaschine werden Formgebung und Vulkanisation in einem Arbeitsgang kombiniert, wodurch sich die Vulkanisationszeit auf 2 bis 4 Minuten verkürzen lässt. Dies stellt einen wichtigen Entwicklungszweig in der Gummiwalzenproduktion dar.
Flüssiggummi, insbesondere Polyurethan-Elastomer (PUR), hat sich in der Herstellung von Gummiwalzen rasant entwickelt und eine neue Material- und Prozessrevolution eingeläutet. Durch das Gießverfahren entfallen aufwendige Formgebungsvorgänge und sperrige Vulkanisationsanlagen, was die Produktion von Gummiwalzen erheblich vereinfacht. Das größte Problem besteht jedoch in der Notwendigkeit von Formen. Bei großen Gummiwalzen, insbesondere bei Einzelanfertigungen, steigen die Produktionskosten dadurch deutlich an, was die Verbreitung und Anwendung stark erschwert.
Um dieses Problem zu lösen, wurde in den letzten Jahren ein neues Verfahren zur Herstellung von PUR-Gummiwalzen ohne Formenbau entwickelt. Es verwendet Polyoxypropylenetherpolyol (TDIOL), Polytetrahydrofuranetherpolyol (PIMG) und Diphenylmethandiisocyanat (MDl) als Rohstoffe. Nach dem Mischen und Rühren reagiert die Mischung schnell und wird quantitativ auf den langsam rotierenden Metallkern der Gummiwalze gegossen. Der Prozess erfolgt schrittweise durch Gießen und Aushärten, bis schließlich die Gummiwalze entsteht. Dieses Verfahren ist nicht nur kurz, hochgradig mechanisiert und automatisiert, sondern macht auch sperrige Formen überflüssig. Es ermöglicht die Herstellung von Gummiwalzen in verschiedenen Spezifikationen und Größen und senkt so die Kosten erheblich. Es hat sich zur wichtigsten Entwicklungsrichtung für PUR-Gummiwalzen entwickelt.
Darüber hinaus entwickeln sich mikrofeine Gummiwalzen, die in der Herstellung von Büroautomatisierungsgeräten mit flüssigem Silikonkautschuk verwendet werden, weltweit rasant weiter. Sie werden in zwei Kategorien unterteilt: wärmehärtende (LTV) und raumtemperaturhärtende (RTV) Walzen. Die verwendeten Anlagen unterscheiden sich ebenfalls von den oben genannten PUR-Walzen und erzeugen eine andere Art von Gießform. Die größte Herausforderung besteht hier darin, die Viskosität der Kautschukmischung so zu kontrollieren und zu reduzieren, dass ein bestimmter Druck und eine bestimmte Extrusionsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden können.
Veröffentlichungsdatum: 07.07.2021
