Industrielle Gummiwalzen: Design, Materialien und Herstellung

Industrielle Gummiwalzen sind wichtige Komponenten in der Stahlherstellung sowie in der Textil-, Druck- und Papierindustrie, um eine gleichmäßige, individuell anpassbare Härte, reduzierte Dicke und eine langlebige Beschichtung zu erzielen. Aufgrund der starken Abhängigkeit von Gummiwalzen wird für den Markt ein Wachstum von 4.8 % im Jahr 2030 im Vergleich zu 2023 prognostiziert. Dieser Artikel befasst sich ausführlich mit den Typen, Hauptkomponenten, Materialien, Herstellungsverfahren und der Auswahl des besten Herstellers von industriellen Gummiwalzen.

Typische industrielle Gummiwalzentypen

Verschiedene Arten von kundenspezifischen Industriewalzen werden für unterschiedliche Anwendungen entwickelt, um die Gleichmäßigkeit zu erreichen, die Härte anzupassen und die Materialdicke zu reduzieren. Die gängigsten Arten von kundenspezifischen Industriewalzen werden im Folgenden erläutert:

Was sind Gummirollen in industriellen Anwendungen?

Industrielle Gummiwalzen bestehen grundsätzlich aus einem Metallkern und einer äußeren Gummischicht. Sie rotieren grundsätzlich um ihre Achse, um das Material zu transportieren, zu pressen und die fertige Oberfläche zu erzeugen.

1. Quetschwalzen

Andruckwalzen bestehen aus zwei Walzen, durch die mehrere Blätter geführt werden, um die Verbindung und Kompression zu erreichen. Diese Walzen können in Branchen eingesetzt werden, in denen Laminieren unerlässlich ist, wie beispielsweise in der Papier-, Sperrholz- und Textilindustrie.

Abbildung 1 Andruckrollen

2. Antriebsrolle

Antriebsrollen werden oft auch als Trommelrollen bezeichnet. Sie bestehen aus einer Trommel und einer Gummiummantelung (Außenschicht), die für Halt bei hoher Belastung sorgt. Der mit dem Förderband verbundene Motor liefert die primäre Antriebskraft für die Rollen. Sie werden im Bergbau und in der Fertigungsindustrie eingesetzt, wo der Halt (zwischen Rolle und Band) und der Transport von Gütern in der Produktionslinie wichtig sind.

Abbildung 2 Antriebsrollen

3. Umlenkrollen

Umlenkrollen nutzen grundsätzlich das Gewicht der Rollen (ohne Motor), um Reibung, Gleichgewicht und Ausrichtung zu reduzieren. Umlenkrollen bestehen aus kleinen, zylindrischen Rollen, die miteinander verbunden sind. Sie bestehen aus gummibeschichtetem Stahl oder Aluminium sowie HDPE-Materialien. Sie werden aufgrund ihres effizienten und reibungslosen Materialtransports in Textilmaschinen und Papierfabriken eingesetzt.

Abbildung 3 Umlenkrollen

4. Breitstreckwalzen

Breitstreckwalzen bestehen aus leicht gebogenen Walzen in Bananenform, weshalb sie auch als Bogen- oder Bananenwalzen bezeichnet werden. Diese Form sorgt grundsätzlich für Spannungen über die gesamte Breite, um Fehlausrichtungen und Falten in der Papier-, Textil- und Verpackungsindustrie zu vermeiden.

5. Rasterwalzen

Rasterwalzen werden hauptsächlich im Flexodruck verwendet. Diese Walze besteht im Wesentlichen aus Millionen winziger, eingravierter Zellen, die die Druckfarbe in kontrollierter Menge aufnehmen und abgeben.

6. Vakuumwalze

Vakuumwalzen halten und transportieren leichte Materialien zur Verwendung in dünnen Folien oder Papierbögen. Sie bestehen aus Metallwalzen mit perforierten Gummibeschichtungslöchern und einem Kern, der zum Transport des Materials mit dem Vakuum verbunden ist.

Kernkomponenten einer Gummiwalze

Die Kernkomponenten kundenspezifischer industrieller Gummiwalzen bestehen aus Metallkern, Gummimantel und Endwelle. Jedes Element/Teil der Gummiwalze spielt eine entscheidende Rolle für die Gleichmäßigkeit und Oberflächengüte. Die wichtigsten Elemente der Gummiwalze werden im Folgenden ausführlich erläutert:

Walzenkern: Welle, Zylinder, Flansch

Der Walzenkern ist eine Schlüsselkomponente der Gummiwalze, die die Drehmomentübertragung (auf das Material) und die Ausrichtung gewährleistet. Der Walzenkern besteht aus drei Teilen: Welle, Zylinder und Flansch.

1. Welle in Gummirollen

Die Welle ist grundsätzlich mit dem Motor verbunden, um das Drehmoment auf das Material zu übertragen und so den Druck auf das Material aufrechtzuerhalten.

2. Zylinder in Gummirollen

Der Zylinder ist das hohle Rohr, das als Basis zum Auftragen einer Beschichtung dient.

3.Flansch in Gummirollen

Ein Flansch ist ein Rand oder Kragen, der zur mechanischen Unterstützung mit der Welle verbunden ist.

Lagerauswahl und Montage

Die richtige Wahl der Lagerung reduziert Vibrationen und verlängert die Lebensdauer der Rollen. Lager dienen zur Lagerung der rotierenden Welle. Sowohl Stehlager als auch Gleitlager lagern die Welle, unterscheiden sich jedoch in ihrer Bauweise. Die Unterschiede zwischen Stehlagern und Gleitlagern werden in Tabelle 1 erläutert:

Tabelle 1: Vorteile und Einschränkungen verschiedener Lager

Gummiabdeckung und Verbindungsschicht

Die Gummibeschichtung ist die äußere Schicht nach der Walze. Sie verbindet sich direkt mit dem zu pressenden Material. Die Haftschicht sorgt für die Haftung zwischen Gummi und Metallkern. Sie umfasst Kugelstrahlen (Oberflächenaufrauen) und anschließendes Auftragen von Haftgrundierungen (auf Silanbasis für Silikonkautschuk)/Unterschichten, um eine bessere Haftung des Gummis am Metallkern zu erreichen.

Endkappen und Dichtungen

Endkappen und Dichtungen schützen vor Verunreinigungen und Leckagen und werden am Ende der Walze angebracht. Die verschiedenen Dichtungsarten für Walzen werden in Tabelle 2 erläutert:

Tabelle 2: Verschiedene Arten von Rollendichtungen mit ihrem Wirkungsgrad, Temperatur- und Kostenbereich

Gängige Materialien für industrielle Gummiwalzen

Die Auswahl des geeigneten Gummimaterials für Gummiwalzen ist notwendig, um die Produktqualität zu gewährleisten. Die folgende Tabelle zeigt die gängigen Materialien und ihre Funktionen für kundenspezifische industrielle Gummiwalzen:

Liste der Gummimaterialien

Tabelle 3: Die gängigsten Gummimaterialien mit ihren Eigenschaften und Funktionen

Anpassung des Gummis an die Leitungsbedingungen

Die Wahl des richtigen Gummis ist wichtig, um den Betriebsbedingungen in der Produktionslinie standzuhalten und eine kurze Lebensdauer sowie ein Verrutschen der Walzen zu vermeiden. Bei chemischer Belastung werden Nitril (NBR) und EPDM vorzugsweise im Öl- bzw. Säure-/Laugensystem verwendet. HDPM- und Silikonkautschukwalzen werden vorzugsweise im hohen (<250 °C) und mittleren (80–120 °C) Temperaturbereich eingesetzt. Für hervorragende Griffeigenschaften (hoher Traktionskoeffizient) wird vorzugsweise Naturkautschuk verwendet. Um eine glatte und weniger klebrige Oberfläche (niedriger Traktionskoeffizient) zu erhalten, werden vorzugsweise Silikon und poliertes NBR verwendet.

Gängige Auswahl an Walzenkernmaterialien

Der Walzenkern ist der Hauptbestandteil der Walze, da er ihr Festigkeit verleiht und sie der Betriebsbelastung standhält. Für unterschiedliche Anwendungen werden unterschiedliche Materialien verwendet. Einige gängige Kernmaterialien werden im Folgenden erläutert:

Walzenkerne aus Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl 1045 ist aufgrund seiner Kosteneffizienz, leichten Verfügbarkeit, hohen Festigkeit und Haltbarkeit das am häufigsten verwendete Material für Walzenkerne und Walzenwellen. Walzen aus Kohlenstoffstahl 1045 werden häufig in Druckmaschinen und Förderwalzen verwendet.

Walzenkerne aus Edelstahl

Rollenkerne und -wellen aus Edelstahl werden häufig in Umgebungen mit säurehaltigen Betriebsbedingungen und Chemikalieneinwirkung eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Edelstahlsorten für diese Betriebsbedingungen sind 304 und 316. 304 wird häufig in weniger rauen Umgebungen eingesetzt, in denen Duktilität wichtig ist. 316er Edelstahl hingegen wird aufgrund seines Molybdängehalts unter extremen Chloridbedingungen eingesetzt.

Walzenkerne aus Aluminiumlegierung

Walzenkerne und -wellen aus Aluminiumlegierung werden meist zur Gewichtsreduzierung und zur Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität verwendet. 6061-T6 ist das am häufigsten verwendete Material für Walzenkerne und -wellen, da es etwa 1/3 leichter ist^rd Gewicht von Stahl, hervorragende Bearbeitbarkeit, mäßige Festigkeit.

Leichte Verbundwalzenkerne

Kohlefaser- und glasfaserverstärkte Polymere sind die am häufigsten für Verbundwalzenkerne verwendeten Fasern. Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer Korrosionsbeständigkeit werden sie vor allem in Hochgeschwindigkeitsfördersystemen und Halbleitergeräten eingesetzt.

Schritt-für-Schritt-Herstellungsprozess für Gummiwalzen

Herstellung und Vertrieb industrieller Gummiwalzen Bearbeitung werden im Folgenden ausführlich besprochen:

Bearbeitung von Walzenkernen

Die Bearbeitung ist der wichtigste Schritt bei der Herstellung von Gummiwalzen, da ihre strukturelle Integrität und Ausrichtung durch den Bearbeitungsprozess bestimmt werden. Im Folgenden wird der Bearbeitungsprozess Schritt für Schritt erläutert:

• Schritt 1: Materialvorbereitung

Wählen Sie das Material entsprechend der Anwendung aus und schneiden Sie es anschließend zu.

• Schritt 2: Grobdrehen

Beim Schruppdrehen wird überschüssiges Material (Unregelmäßigkeiten) durch eine Drehmaschine entfernt, wobei etwas Spielraum gelassen wird.

• Schritt 3: Planfräsen

Beim Planfräsen schneidet ein Fräser die Stirnfläche der Welle, um eine glatte, präzise und ebene Oberfläche zu gewährleisten.

• Schritt 4: Zentrieren

Beim Zentrierbohren werden an beiden Enden des Kerns Löcher gebohrt, um während des Drehvorgangs ausreichend Halt zu bieten. Die Lochgröße sollte ausreichend sein, um eine Hin- und Herbewegung des Werkstücks zu vermeiden.

• Schritt 5: Drehen beenden

Das Fertigdrehen ist der letzte Schritt des Bearbeitungsprozesses und bereitet die Walze anschließend für den Gummieinsatz vor. Beim Fertigdrehen werden die exakten Abmessungen der Walzen mit etwas Toleranz erreicht. Dies geschieht durch die parallele Bewegung von Schleifwerkzeug und Walze.

• Schritt 6: Inspektion und Oberflächenvorbereitung

Nach dem Endbearbeitungsprozess wird eine Inspektion durchgeführt, um die Qualität der Walze sicherzustellen. Sandstrahlen oder eine chemische Behandlung können durchgeführt werden, um die Haftung von Gummi und Metall zu verbessern.

Gummimischung und -mischung

Die Gummimischung kann synthetisch oder natürlich sein und wird mit Füllstoffen, Additiven und Antioxidantien vermischt. Anschließend wird sie durch einen Banbury-Mischer homogenisiert.

Herstellung der Abdeckung: Lagenbildung, Extrusion, Gießen

Bei gummibeschichteten Walzen kann der Gummi durch Handwicklung oder Extrusionswickeln auf den Metallkern aufgebracht werden. Beim Handwickeln wird der Metallkern manuell mit einer Gummiplatte umwickelt. Beim Extrusionswickeln wird Gummi durch eine Düse extrudiert und anschließend auf den Metallkern gewickelt, um die Gummiwalze zu beschichten. Bei Walzen auf Urethanbasis wird meist Gießen verwendet, bei dem flüssiger Gummi um den Metallkern gegossen wird.

Vulkanisation und kontrollierte Abkühlung

Sobald der Gummi auf den Metallkern aufgetragen ist, wird eine Vulkanisation (Wärmehärtungsprozess) durchgeführt, um die ordnungsgemäße Verbindung der Gummimoleküle sicherzustellen.

Präzisionsbearbeitung: Schleifen, Bombieren, Nuten

Bei Präzisions-Gummiwalzen ist die Endbearbeitung der wichtigste Schritt bei der Herstellung. Sie erhöht die Lebensdauer und Haltbarkeit der Walzen und verhindert Materialverformungen. Die Präzisions-Gummiwalzen-Endbearbeitung reduziert ungleichmäßigen Verschleiß und Beschichtung im Fördersystem.

Wann sollten unterschiedliche Arten von industriellen Gummiwalzen verwendet werden?

Verschiedene Arten von industriellen Gummiwalzen werden für unterschiedliche Betriebsbedingungen und Anwendungen entwickelt. Einige Walzenanwendungen werden im Folgenden erläutert:

Druck- und Grafikwalzen

Druck- und Grafikwalzen, die in der Druckindustrie verwendet werden, sorgen für eine gleichmäßige Farbübertragung, Dimensionsstabilität und Wärmestabilität bei wiederholten Zyklen.

Förderbandantrieb und Umlenkrollen

Förderbandantriebe und Umlenkrollen können im Bergbau und in der Landwirtschaft zum Transport von Gütern eingesetzt werden. Für diese Anwendung werden langlebige und abriebfeste Materialien verwendet.

Lebensmittelechte und hygienische Rollen

Lebensmittelechte und hygienische Rollen erfüllen Hygienestandards durch direkten Kontakt mit den Rollen. Diese Rollen werden in der Pharma-, Getränke- und Lebensmittelindustrie eingesetzt. FDA-konforme Silikonkautschukrollen eignen sich für diese Anwendungen, da sie nicht reaktiv und leicht zu desinfizieren sind.

Hochtemperatur-Silikonkautschukwalzen

Silikonkautschukwalzen können aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit von über 200 °C in der Textil-, Kunststoff- und Leiterplattenindustrie eingesetzt werden.

Was sind die Oberflächenbeschichtungen und Texturen

Oberflächenbeschichtung und -struktur erhöhen die für den Transport erforderliche Traktion. Eine strukturierte Oberfläche verbessert den Griff und die Haftung im Vergleich zu einer glatten Oberfläche.

Gummi- vs. Polyurethan-Sprühbeschichtungen

Beschichtungsmaterialien wie Gummi bieten eine bessere Beständigkeit gegen elastische Verformung und Zähigkeit. Polyurethanbeschichtungen bieten eine höhere Abriebfestigkeit und können die hohen Belastungen aushalten, die in Förderbändern erforderlich sind.

Gummiwalzentexturen

Texturen erhöhen die Haftung und reduzieren die Materialablagerung auf der Walze.

• Rillenmuster – werden in der Druck- und Lebensmittelindustrie verwendet, da sie die Tintenführung unterstützen und die Traktion verbessern.
• Fischgrätenmuster – werden in Förderbändern verwendet, um Material zu führen und Schlupf zu minimieren.
• Rautenmuster – Wird aufgrund seiner aggressiven Griffigkeit in der Schwerlastindustrie verwendet.

Montagesysteme für industrielle Gummirollen: CNC-gefräste Lösungen

Die CNC-Maschine gewährleistet die Ausrichtung, sorgt für präzise Gummiwalzen und verkürzt die Bearbeitungszeit, was die Grundvoraussetzung für die moderne Bearbeitung industrieller Gummiwalzen ist.

CNC-gefräste Montagehalterungen

CNC-gefräste Montagehalterungen werden durch Fräsen und Drehen von CNC-Maschinen hergestellt. CNC ermöglicht eine präzise Montage (sichert die Ausrichtung, verhindert Wackeln), sehr enge Toleranzen und ermöglicht die Herstellung komplexer Formen für Schwerlastanwendungen in hoher Qualität.

Eloxiertes CNC-Aluminium vs. lackierter Stahl

Für die CNC-Bearbeitung gibt es zwei gängige Materialien. Eines davon ist eloxiertes Aluminium, das kostengünstig und leicht ist und in der Lebensmittel- und Chemieindustrie eingesetzt werden kann. Das zweite gängige Material ist lackierter Stahl, der eine hohe Tragfähigkeit aufweist und im Bergbau und in der Bauindustrie eingesetzt werden kann.

Wie wählt man Hersteller von Gummiwalzen aus?

Die Hersteller von Gummiwalzen können je nach Anwendung/erforderlichen Eigenschaften unterschiedlich sein. Hier sind die wichtigsten Faktoren bei der Auswahl der Gummiwalzenhersteller:

Qualitätszertifizierungen und Testmöglichkeiten

Bei der Auswahl eines Gummiwalzenherstellers sollte zunächst darauf geachtet werden, ob der Hersteller über Zertifizierungen hinsichtlich der Materialqualität und der Prüffähigkeit verfügt. TUOFA Präzisionsbearbeitung bietet ISO 9001-zertifizierte Bearbeitungsdienstleistungen an. Diese Verfahren helfen uns, strenge Qualitätsstandards einzuhalten. TUOFA erstellt außerdem einen dynamischen Auswuchtbericht, der die Qualität unserer Produkte bestätigt und zeigt, wie unsere Produkte vor Vibrationen und Verschleiß durch Hochgeschwindigkeitswalzen geschützt werden.

Kundenspezifischer technischer Support

Die besten Hersteller von kundenspezifischen Gummiwalzen bieten umfassende Richtlinien für die Materialauswahl und die für bestimmte Anwendungen erforderlichen Eigenschaften. Bei TUOFA verstehen wir nicht nur die Anforderungen unserer Kunden, sondern bieten auch Lösungen und Richtlinien, die optimal zu unseren Kunden passen.

Lieferzeiten, Mindestbestellmenge und Kostentreiber

Die besten Hersteller von kundenspezifischen Gummiwalzen bieten eine Lieferzeit von 3-6 Wochen und eine Mindestbestellmenge (MOQ). Die größten Kostentreiber sind Material, Präzisionstoleranz und Beschichtung/Texturierung. TUOFA-Kunden erhalten vor dem Versand detaillierte Prüfberichte, optische Kontrollen und Informationen. Dies trägt zur Senkung der Gesamtkosten für unsere Kunden bei, da sie nur Produkte bester Qualität erhalten, die nach globalen Standards gefertigt und geprüft wurden.

Fazit

Industrielle Gummiwalzen sind kritische Komponenten, die Design, Materialauswahl, Produktion und Bearbeitung erfordern. Je nach Betriebsbedingungen kommen unterschiedliche Materialien zum Einsatz. Drehen und Fräsen ist der wichtigste Schritt, um die Qualität der Gummiwalze während der Bearbeitung zu erhalten. Oberflächenbeschichtung und -struktur erhöhen die für den Transport erforderliche Traktion. Der beste Gummihersteller lässt sich anhand von Zertifikaten und einem Vergleich der Kosten und technischen Parameter ermitteln.

FAQs zu industriellen Gummiwalzen

Welche Nachteile haben Gummiwalzen?

Gummiwalzen können durch die Einwirkung rauer Umgebungsbedingungen (Temperatur, Chemikalien, UV-Licht) verschleißen und ihre Lebensdauer kann sich verkürzen.

Welches ist das beste Material für Rollen?

Das beste Material für industrielle Gummirollen hängt von der Anwendung ab. NBR ist ideal für die Druck- und Automobilindustrie, EPDM hingegen ist ideal für Förderbänder im Außenbereich.