Wie werden Polyurethanrollen hergestellt? Bei einer gebundenen Guss-Polyurethanrolle umfassen die Hauptschritte die Vorbereitung des Kerns, das Aufbringen des Haftsystems, das Mischen und Vergießen, das Aushärten, die Endbearbeitung und die Prüfung.
Der Herstellungsweg hängt von Werkstoff und Bauart ab. Ein chemisch ausgehärteter gegossener Elastomerwerkstoff und eine spritzgegossene Thermoplast-Polyurethan-TPU-Ummantelung erfordern unterschiedliche Prozesskontrollen. Keiner dieser Wege sollte als Herstellungsverfahren für jede Rolle dargestellt werden.
Dieser Leitfaden erläutert den allgemeinen Ablauf sowie die Spezifikationen, die ein Käufer bestätigen sollte. Die Produktpalette für Polyurethanrollen umfasst unterschiedliche Ausführungen; der jeweils anzuwendende Herstellungsweg muss für das ausgewählte Teil bestätigt werden.
Guss-Polyurethan und TPU erfordern unterschiedliche Herstellungsverfahren
Verfahren | Wie die Ummantelung entsteht | Wichtige Unterscheidung |
Gegossener Polyurethan-Elastomerwerkstoff | Reaktive Komponenten werden gemischt und um einen vorbereiteten Einsatz oder in eine Form gegossen. | Die Materialeigenschaften entstehen durch chemische Aushärtung; die vorgesehene Aushärtung sowie ein etwaiger Nachhärtezyklus hängen von der Rezeptur ab. |
Spritzgegossenes TPU | Der thermoplastische Werkstoff wird aufgeschmolzen, geformt und abgekühlt. | Abkühlung und Erstarrung sind für das Spritzgießen entscheidend. Die chemische Aushärtungsfolge eines gegossenen Elastomers ist nicht automatisch übertragbar. |
Ein gebundener Metallkern ist eine Bauform, jedoch nicht die Definition jeder Polyurethanrolle. Ausführungen können unterschiedliche Kernwerkstoffe, separate Hülsen oder Polyurethan aufweisen, das um lagergestützte Bauteile herum geformt wird. Die Zeichnung legt Schnittstelle und Montageverfahren fest.
1. Rollenzeichnung festlegen und Kern vorbereiten
Die Zeichnung sollte den fertigen Außendurchmesser, die Kontaktbreite, die Bohrung oder Befestigungsmerkmale, die Kerngeometrie, das Beschichtungsprofil und die funktionalen Toleranzen festlegen. Für die Anforderungen an Rundlauf und Koaxialität sind die Arbeitsachse und die Montageflächen als Grundlage zu verwenden.
Bei einer konzentrischen zylindrischen Ummantelung entspricht die radiale Schichtdicke der Hälfte der Differenz zwischen dem fertigen Außendurchmesser und dem Kerndurchmesser. Ein Beispiel mit 40 mm Fertigmaß auf einem 30 mm Kern ergibt (40 − 30) / 2 = 5 mm fertige radiale Ummantelung. Dieses Rechenbeispiel ist jedoch nicht als empfohlene Schichtdicke für jede Belastung oder jeden Werkstoff zu verstehen.
Je nach spezifischer Kernausführung können Zerspanung, Schweißen oder Wärmebehandlung erforderlich sein. Diese Schritte sind jedoch nicht für alle Rollen zwingend, und das Glühen sollte nicht als allgemeingültiges Verfahren zur Festigkeitssteigerung dargestellt werden.
2. Grenzfläche reinigen und das Haftsystem auftragen
Bei einer verklebten Beschichtung beeinflussen die Oberflächenvorbereitung und das gewählte Haftsystem die Haftfestigkeit. Entfernen Sie Verunreinigungen, bereiten Sie das Oberflächenprofil gemäß Vorgabe vor und tragen Sie den geeigneten Primer oder Klebstoff innerhalb der vorgegebenen Verarbeitungszeit auf. Ein Primer ersetzt weder das Entfetten noch die Reinigung.
Schützen Sie die vorbereitete Grenzfläche vor Öl, Feuchtigkeit, Staub und Trennmittelrückständen. Oberflächenbehandlung, Zustand des Klebefilms und zulässige Wartezeiten hängen vom Substrat und vom Haftsystem ab; ein optisch glatter Kern allein belegt noch keine geeignete Klebefläche.
Enthält die Konstruktion in unmittelbarer Nähe des Formprozesses Lager, Dichtungen oder Schmierstoff, muss der Prozess diese vor Verunreinigungen und unzulässigen Temperaturen schützen. Die Reihenfolge der Montage richtet sich danach, ob die Bauteile die gewählten Formbedingungen vertragen.
3. Polyurethan dosieren, mischen und gießen
Bei einem reaktiven Gießsystem sind die Vorgaben des Materiallieferanten für Konditionierung der Komponenten, Mischungsverhältnis, Mischen, Entlüftung und Verarbeitungszeit strikt einzuhalten. Die Rezeptur beeinflusst Härte und weitere Eigenschaften; sie macht jedoch nicht alle Polyurethane gleichermaßen beständig gegen Wärme, Wasser oder Chemikalien.
Lufteintrag oder feuchtigkeitsbedingte Fehler können Hohlstellen oder Oberflächenmängel verursachen. Das geeignete Entgasungs- oder Luftmanagementverfahren hängt vom System und von der Ausrüstung ab. Positionieren Sie Kern und Form so, dass die vorgesehene Beschichtungsgeometrie gleichmäßig gefüllt werden kann.
Die Form kann das Endprofil vorgeben oder Bearbeitungszugabe für eine spätere Endbearbeitung belassen. Gießen, Umspritzen und die Montage einer separaten Hülse sind Konstruktionsentscheidungen; Lasergravur ist keine allgemeine Voraussetzung für die Herstellung der Lauffläche.
4. Aushärten, entformen und konditionieren
Ein gegossenes Elastomer entwickelt seine Eigenschaften durch eine chemische Reaktion. Entformen Sie das Bauteil erst, wenn der vorgegebene Handhabungszustand erreicht ist, und führen Sie vor der abschließenden Beurteilung gegebenenfalls die Nachhärtung und Konditionierung durch. Die exakten Zeiten und Temperaturen ergeben sich aus dem gewählten Materialsysten und dem validierten Prozess.
Das Entformen bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Bauteil seine Endeigenschaften bereits erreicht hat. Eine Nachhärtung ist bei einigen Systemen erforderlich, garantiert jedoch weder eine allgemeine Chemikalienbeständigkeit noch einen unbegrenzten Einsatztemperaturbereich.
Für das Spritzgießen von TPU sind die Trocknungs- und Verarbeitungsanforderungen des Rohstofflieferanten maßgeblich. Das Material kühlt nach dem Formprozess ab und verfestigt sich; übertragen Sie den Aushärteplan eines reaktiven Gießsystems nicht auf ein TPU-Bauteil.
5. Lauffläche nachbearbeiten und Montage prüfen
Durch Schleifen oder eine andere geeignete Bearbeitung lassen sich bei geforderter Endbearbeitung der erforderliche Durchmesser, das Profil, die Oberflächengüte und der Rundlauf sicherstellen. Bei einer im Endmaß geformten Rolle kann eine andere Prozessfolge erforderlich sein. Legen Sie nicht für alle Werkstoffe und Rollengrößen dieselbe Bearbeitungstoleranz zugrunde.
Bei einer lagerbestückten Rolle sind der Montagepasssitz, der Freilauf, die Spielmaße sowie eine vorhandene Bolzen- oder Distanzanordnung zu prüfen. Verwenden Sie die Kategorie für lagerbestückte Rollen und die ausgewählte Teilezeichnung, um die tatsächliche Ausführung zu bestimmen.
Die Anforderungen an den Wuchtzustand hängen von Drehzahl, Geometrie und den Schwingungsgrenzwerten der Maschine ab. Ist das Wuchten vorgeschrieben, ist die betreffende fertige Rotoreinheit zu beurteilen. Eine reine Kernwuchtung berücksichtigt keine Abweichungen der Beschichtung oder der Montage; sie ersetzt außerdem keine Rundlaufprüfung.
6. Qualitätssicherungsprüfungen und Abnahmekriterien festlegen
Die Prüfung ist zwischen Kontrollen am fertigen Rollenbauteil und Prüfungen an Materialproben klar zu unterscheiden. Ein Materialprüfergebnis ist nur dann aussagekräftig, wenn Probe und Konditionierung dem gelieferten Werkstoffgemisch entsprechen; es stellt nicht automatisch eine Bewertung des gesamten Rollenbauteils dar.
Prüfkriterium | Zu spezifizieren oder zu verifizieren |
Abmessungen und Rundlauf | Fertigdurchmesser, Kontaktbreite, Bohrungs- bzw. Zapfenmerkmale, Bezugsachse und Messbedingungen. |
Härte | Skala, Zielwert, Toleranz, Konditionierung sowie geeigneter Prüfbereich oder repräsentative Probe. |
Oberflächenbeschaffenheit | Vereinbarte Grenzwerte für sichtbare Lunker, Risse, Einschlüsse, Kantenbeschädigungen und Oberflächenfinish. |
Haftverbund | Eine vereinbarte, auf Werkstoff, Grenzfläche und Bauteilgeometrie abgestimmte Bewertung; Proben- und Chargenanforderungen sind eindeutig festzulegen. |
Montage und Betrieb | Freigängigkeit, sichere Montage sowie etwaige vereinbarte Last-, Drehzahl- oder Schwingungsprüfung. |
Die Shore-Härte ist eine Eindringmessung. ASTM D2240 beschreibt die Durometer-Prüfung; sie darf nicht als direkter Maßstab für die Tragfähigkeit des Rollenbauteils oder die zu erwartende Verschleißlebensdauer verstanden werden.
Abrieb-, Reiß-, Haftungs- und Alterungsprüfungen können im Rahmen der Qualifizierung oder bei entsprechender Spezifikation sinnvoll sein. Es darf jedoch nicht der Eindruck entstehen, dass jedes Rollenbauteil sämtlichen zerstörenden Prüfungen unterzogen wird, und ein Ergebnis aus der beschleunigten Alterung darf ohne validierten Zusammenhang nicht als garantierte Einsatzlebensdauer ausgegeben werden.
Materialaussagen benötigen einen eigenen Nachweis
Die Eignung für Lebensmittelkontakt, antistatisches Verhalten und Umweltangaben erfordern einen Nachweis für den spezifizierten Werkstoff und den konkreten Einsatz. Ein Produktbild, die Beschichtungsfarbe oder eine allgemeine Beschreibung als Polyurethan genügt hierfür nicht.
Kann eine vorhandene Rolle wiederaufbereitet werden?
Einige noch verwendbare Kerne lassen sich entkleiden, prüfen, aufbereiten und neu beschichten. Die Machbarkeit hängt von den verbleibenden Abmessungen, Korrosion, Verzug, Montageschäden und dem Zustand der ursprünglichen Verbundfläche ab. Die Wiederaufarbeitung einer Rolle ist eine zu prüfende Option, jedoch keine Leistung, die sich bei jeder lagergetragenen Konstruktion voraussetzen lässt.
Vor der Neubeschichtung ist festzulegen, welche Flächen die Arbeitsachse definieren und ob der Kern die neue Zeichnung erfüllen kann. Außerdem sind die Ersatzmischung, das Fertigprofil, die Prüfanforderungen sowie ein möglicher Ersatz von Lager oder Dichtung verbindlich abzustimmen. Wird ein beschädigter Kern weiterverwendet, kann das ursprüngliche Problem in die neue Beschichtung übernommen werden.
Was mit dem Hersteller abzustimmen ist
Für kundenspezifische Polyurethanrollen sind vor Produktionsbeginn Kern beziehungsweise Befestigungsanordnung, Fertigprofil, Härte, Einsatzbedingungen und Abnahmekriterien festzulegen.
Klären Sie mit dem Hersteller von Polyurethanrollen, welches Verfahren für die vorgesehene Konstruktion angewendet wird und welche Prüfunterlagen den gelieferten Teilen beiliegen.
Zu anwendungsbezogenen Eingangsgrößen wie Last, Geschwindigkeit und Kontaktbedingungen siehe wie Sie die richtigen Polyurethanrollen auswählen. Diese Auswahlanalyse ergänzt die Fertigungsspezifikation; sie ersetzt sie nicht.
Wenn Sie eine Katalogausführung prüfen oder eine kundenspezifische Spezifikation besprechen möchten, kontaktieren Sie uns mit Ihrer Zeichnung und Ihren Anwendungsanforderungen.
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