Fachlexikon Maschinenbau
Fachbegriffe einfach erklärt
Übersicht
Batch-Off-Anlage
Unsere Batch-Off-Anlage ist eine unverzichtbare Ergänzung zu Walzwerken und dient der Automatisierung und Vereinfachung der Produktion. Diese Anlage taucht das vom Walzwerk kommende Gummi-Fell in einen Tank mit Antihaftmittel, trocknet es und kühlt es auf etwa 5°C über Raumtemperatur herunter. In Kombination mit einer Schneidvorrichtung kann das Gummi-Fell längs in Streifen geschnitten werden und mit einer Schwenkvorrichtung schlaufenartig auf Paletten oder in Boxen abgelegt werden.
Die Batch-Off-Anlage wird üblicherweise so positioniert, dass das Gummi-Fell oder die Streifen direkt von der Walze weitertransportiert werden können. Die Übergabe vom Walzwerk zur Batch-Off erfolgt in der Regel über ein wegklappbares Transportband.
Eine unterhalb der Arbeitswalze angebrachte, in der Breite verstellbare Schneideinrichtung schneidet die Mischung in einen oder mehrere Streifen. Diese Streifen werden manuell auf das laufende Förderband gelegt und abgezogen.
Nach dem Durchlaufen eines Antihaftbads wird der Mischungsstreifen in Schleifen auf Stangen zwischen der Förderkette gehängt und durch die mit mehreren Gebläsen ausgestattete Kühlstrecke geführt, wo er getrocknet und fast auf Raumtemperatur heruntergekühlt wird. Die verarbeiteten Gummi-Felle können eine Breite von bis zu 1000 mm und eine Stärke von bis zu 12 mm haben. Streifen werden in Breiten von 20 bis ca. 160 mm gefahren.
Moderne Batch-Off-Anlagen können bis zu 1.000 kg/h Mischung verarbeiten.
Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie bedarf an einer speziellen Anlagenbauform haben. Als Sondermaschinenbauer sind wir in der Lage auf verschiedene Kundenwünsche einzugehen.
Unsere Batch-Off-Anlagen können zusätzlich mit Streifenschneidern, Querschneidern, Greifern, Ablegern, Stapeleinrichtungen und Ablegeeinrichtungen ausgestattet werden.
Extruder
Extruder sind essenzielle Maschinen zur Herstellung von nahtlosen Profilen, Schläuchen oder Bahnen in beliebiger Länge und gleichbleibendem Querschnitt. Dabei werden Kunststoffe oder Kautschuk in einem kontinuierlichen Verfahren extrudiert. Das bedeutet, dass Kautschuk, Kunststoffgranulat oder -pulver homogenisiert und durch eine Formmatrize gepresst wird.
Aufbau eines Extruders
Ein Extruder besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Antrieb, der Verfahrenseinheit und der Austragseinheit.
Verfahrenseinheit: Diese umfasst einen Trichter mit Einzugszone, eine Speisewalze, eine Schnecke und einen Zylinder. Die Schnecke ist drehbar im Zylinder gelagert, der beheizt werden kann. An den Zylinder ist der Extruderkopf, also die Austragseinheit, angeflanscht.
Homogenisierung: Zur Verbesserung der Homogenisierung der Kautschuk- oder Kunststoffmasse kann der Zylinder mit Stiften versehen werden, die das Verkneten verstärken. Zusätzlich kann die Masse zwischen Zylinder und Ausbringungsteil gesiebt werden.
Funktionsweise eines Extruders
Das Material wird in den Trichter gegeben und von der Speisewalze zur Schnecke geführt. Durch die Rotation der Schnecke wird das Material in den Zylinder des Extruders transportiert. Die Reibung zwischen Schnecke und Zylinderwand vermischt die Masse, während der beheizte Zylinder die Extrusion erleichtert. Die Form des Extruderkopfs bestimmt schließlich die Form des extrudierten Produkts.
Extruder-Modelle
Wir bieten eine Vielzahl von Extrudermodellen an, darunter:
- Kaltfütter-Gummiextruder
- Warmfütter-Gummiextruder
- Vakuumextruder / Extruder mit Entgasung
- Stiftextruder
- Strainer Extruder
- Einschneckenextruder
- Zweischneckenextruder / Doppelschneckenextruder
- Coextruder
- Laborextruder
- Roller-Head Anlagen
- Stopfextruder / Dumpextruder
- Preformer / Barwell
Kalander
Kalander: Maschinen für die Gummi- und Textilindustrie
Kalander sind spezialisierte Maschinen, die zur Herstellung von Gummibahnen und -platten sowie zum Beschichten und Dublieren von Gewebe oder Stahlkord verwendet werden. Dieser Prozess wird als Kalandrieren bezeichnet.
Aufbau und Funktion von Kalandern
Ein Kalander besteht aus mindestens zwei gegenläufigen, beheizbaren Walzen. Es gibt Varianten mit zwei, drei oder vier Walzen. Bei Modellen mit zwei oder drei Walzen sind diese normalerweise vertikal übereinander angeordnet. Vierwalzen-Kalander haben zusätzlich eine vorgelagerte Walze am oberen oder unteren Ende.
Walzen
Die Walzen sind entscheidend für die Produktqualität und müssen daher hohen Anforderungen genügen:
- Hohe Rundlauf- und Formgenauigkeit bei Betriebstemperatur
- Hohe Oberflächengüte und -härte
- Biegefestigkeit und Druckbeständigkeit gegenüber den zu verarbeitenden Materialien
- Dichtheit gegenüber dem verwendeten Temperiermedium
Je nach Belastung und Einsatzgebiet kommen verschiedene Walzentypen zum Einsatz:
- Kokillenhartgusswalzen: Oberflächenhärte von 530 bis 560 HV für normale Spaltbelastungen bis 600 N/mm.
- Verbundgusswalzen: Mit einem Kern aus Sphäroguss und einer Kokillenhartgussschale, Oberflächenhärte von 530 bis 560 HV, für Spaltbelastungen über 600 N/mm.
Kalanderständer
Die Ständer dienen zur Aufnahme und Lagerung der Walzen und bestehen meist aus Grauguss, seltener aus Stahlguss oder geschweißten Stahlplatten. Sie sind allseitig bearbeitet, um notwendige Hilfseinrichtungen montieren zu können.
Walzenlagerung
Für die Lagerung der Kalanderwalzen werden Gleitlager oder Wälzlager wie mehrreihige Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager oder Kegelrollenlager verwendet. Die Wälzlagerung bietet zahlreiche Vorteile und ist heute Standard:
- Geringere Walzendurchbiegung bei fast gleichem Zapfendurchmesser
- Keine Einlaufzeit bei neuen Lagern oder nach einem Walzenwechsel
- Reduzierung der Antriebsleistung um ca. 25%
- Geringere Beanspruchung der Schmierstoffe
Walzenstelleinrichtung / Walzenspaltverstellung
Die Walzenstelleinrichtungen sind auf die Walzenspaltkräfte ausgelegt und ermöglichen eine präzise Einstellung des Walzenspalts, auch unter Belastung. Alle Bewegungselemente werden mit hoher Präzision gefertigt, um eine nahezu spielfreie Walzenverstellung zu garantieren.
Walzenschränkung
Diese Einrichtung kompensiert die Durchbiegung der Kalanderwalzen unter Belastung und wirkt auf den Walzenspalt, in dem das Produkt dimensioniert wird. Die Schrägstellung erfolgt über Spindeln durch Getriebemotoren, unterstützt von Hydraulikzylindern.
Walzengegenbiegeeinrichtung
Diese Einrichtung korrigiert die Walzendurchbiegung durch Hydraulikzylinder, die die Biegekraft in die Walzenzapfen einleiten. Der gewünschte Biegedruck wird über Regelventile eingestellt.
Lagerluftausgleich
Diese Einrichtung hebt das vorhandene Spiel im Lager und in der Stelleinrichtung auf und fixiert die Walze in der Arbeitsposition.
Kalanderantrieb
Es gibt verschiedene Antriebslösungen für Kalander:
- Stirnradgetriebe und Kuppelräder: Für feste Friktionsverhältnisse.
- Sondergetriebe mit Einmotorenantrieb: Ebenfalls für feste Friktionsverhältnisse.
- Sondergetriebe mit Mehrmotorenantrieb: Für variable Friktionsverhältnisse, mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 100 m/min.
- Einzelantriebe: Für variable Friktionsverhältnisse, separate Antriebs/Getriebe-Kombination je Walze, mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 40 m/min.
Einrichtungen vor und hinter dem Kalander:
- Vorwärmextruder
- Gewebeabwickler
- Spleisseinrichtungen
- Warenspeicher
- Spulengatter
- Schussfadenbrecher
- Kühleinrichtungen
- Querschneider
- Pudereinrichtung
- Zentrumsaufwickler
- Dockenaufwickeleinrichtung
Kalander-Modelle
Kalander werden nach der Anzahl und Anordnung der Walzen klassifiziert. Hier ist eine Übersicht der wichtigsten Kalanderbauformen und ihrer Verwendungszwecke:
Zweiwalzenkalander
- Kalanderart: Zweiwalzenkalander
- Bauformen: I-Form, Schrägform
- Sondertypen: IT-Platten-Kalander
- Merkmale: Einfachster Typ; zwei Walzen, obere Walze verstellbar
- Einsatz: Ziehen einfacher Platten, Doublieren belegter Gewebe und Platten, Herstellen und Glätten von Dichtungsplatten
Dreiwalzenkalander
- Kalanderart: Dreiwalzenkalander
- Bauformen: I-Form, Schrägform, Dreiecksanordnung
- Sondertypen: Dreiwalzenkalander mit darüber gelagerter Lamellenwalze
- Merkmale: Universalkalander; drei Walzen, mittlere fest, untere und obere verstellbar gelagert, mittlere Walze ist Antriebswalze. Moderne Kalander verfügen über separate Antriebe für jede Walze und ermöglichen eine optimal einstellbare Friktion.
- Einsatz: Geeignet für verschiedene Einsätze, Ziehen von Platten und Folien von 0,3 bis 2 mm Dicke, einseitiges Belegen und Friktionieren von Geweben, Doublieren von Laufflächen in der Fließstrecke
Vierwalzenkalander
- Kalanderart: Vierwalzenkalander
- Bauformen: I-Form, F-Form, S-Form, Z-Form, L-Form
- Sondertypen: Profilkalander, Fünf-Walzenkalander
- Merkmale: Vier oder fünf Walzen, jede Walze mit separatem Antrieb. Torque-Motoren der neuesten Generation eignen sich besonders durch das volle Drehmoment bei jeder Geschwindigkeit und die genaue Regelung von Geschwindigkeit und Friktion. Arbeitsgeschwindigkeit bis 70 m/min möglich.
- Einsatz: Auswalzen von dünnen Folien aus Kautschuk bis 0,1 mm, Belegung von Reifencord, Herstellung von Fördergurtrohlingen, beidseitiges Belegen von Geweben, Doublieren von Kautschukplatten
Einsatzbereiche von Kalander
Kalander werden zur Herstellung von schichtweise aufgebauten Gummi- oder Kunststoffprodukten wie Platten, Folien, Klebestreifen und Bodenbelägen eingesetzt. Kalandrieren ist besonders sinnvoll, wenn die Vorgaben für die Dicke des Produkts in engen Grenzen liegen.
Typische Anwendungen:
- Reifenfertigung
- Belegen von Reifencord
- Herstellung von Fördergurten
- Herstellung von technischen Gummiartikeln
- Friktionieren von Geweben
- Plattenziehen
Bahnenziehen bei gleichzeitiger Dublierung
Vulkanisation
Vulkanisation von Kautschuk und Gummi
Die Vulkanisation macht Kautschuk und Gummi formstabil. Durch eine chemische Reaktion, die bei Temperaturen zwischen 120 und 160°C und unter Zugabe von Schwefel stattfindet, werden die langkettigen Kautschukmoleküle vernetzt.
Geschichte der Vulkanisation
1839 entdeckte Charles Goodyear zufällig, dass Kautschuk beim Erhitzen mit Schwefel und Bleioxid seine Löslichkeit, Klebrigkeit und Plastizität verliert und elastische Eigenschaften annimmt. Thomas Hancock erkannte wenige Jahre später die Bedeutung von Schwefel bei der Herstellung brauchbarer Kautschukartikel. William Brockedon, ein Freund Hancocks, benannte diesen Vorgang schließlich „Vulkanisation“.
Moderne Vulkanisation
Heute bezeichnet Vulkanisation alle Verfahren, die Kautschuk und andere Elastomere von einem plastischen in einen hochelastischen Zustand überführen. Es gibt viele Methoden und Mittel für dieses wichtige Verfahren, darunter chemische Füll- und Reaktionsstoffe sowie spezielle Geräte und Maschinen.
Vulkanisierkessel
Vulkanisierkessel werden zum Vulkanisieren von Spritzartikeln, Schläuchen, Platten, Schuhteilen und Reifen verwendet. Sie sind in horizontaler und vertikaler Ausführung erhältlich. Ein typischer Vulkanisierkessel ist ein Autoklav, der zylindrisch geformt ist und einen Deckel mit Bajonettverschluss hat. Die Produkte werden auf einem Wagen in den Kessel gefahren und je nach Produktart mit Druck und Wasserdampf oder Heißluft vulkanisiert.
Vulkanisierpressen
Vulkanisierpressen erhitzen Transportbänder, Reifen, Platten und technische Gummiwaren. Die Pressen müssen an die jeweiligen Artikel angepasst werden. Es gibt Etagenpressen für technische Formartikel und Spezialpressen für Transportbänder und Riemen. Die Produkte werden in Formen, Rahmen oder Blechen vulkanisiert. Hydraulische Vulkanisierpressen haben sich durchgesetzt, da sie effizient und vielseitig sind.
Compression Moulding
Compression Moulding, auch Formpressen genannt, ist ein Verfahren für Kunststoffe. Der Rohling wird in die Form eingelegt und unter Temperatur und hohem Druck zusammengepresst. Dieses Verfahren eignet sich für mittelgroße Serien und Faserverbundwerkstoffe.
Transfer Moulding
Beim Transfer Moulding wird die Mischung in eine dreiteilige Form eingelegt. Die Mischung wird durch einen Angusskanal in die Formnester gedrückt. Nach der Vulkanisation wird der Anguss entfernt. Dieses Verfahren eignet sich für klein- und mittelgroße Serien mit hohem Faservolumen.
Injection Moulding (Spritzgussverfahren)
Das Spritzgussverfahren ist das modernste Verfahren und ermöglicht die Herstellung komplizierter Formteile. Eine rotierende Schnecke plastifiziert und erwärmt die Mischung, die dann mit hohem Druck in die Form gespritzt wird. Dieses Verfahren lohnt sich bei höheren Stückzahlen.
Vulkanisiermaschinen
Für das Vulkanisieren von Gummiplattenmaterial wurde die kontinuierlich arbeitende Automatische Matten-Vulkanisiermaschine (Auma) entwickelt. Diese Maschine besteht aus einem Heizzylinder und mehreren Walzen, die das Material durch verschiedene Zonen führen, wo es erwärmt und vulkanisiert wird.
Neben den diskontinuierlichen Vulkanisationsarten gibt es auch kontinuierliche Verfahren wie Heißluftkanäle, Mikrowellen und Salzbäder. Hier wird das Kautschuk in Form von Profilen oder Dichtungen direkt in die Maschine extrudiert.
Heißluftkanäle
Hier läuft das Extrudat ( als Profil aus dem Extruder ) auf einem hitzebeständigen Fließband durch einen Kanal. Durch diesen Kanal wird ein Heißluftstrom mit hoher Luftgeschwindigkeit geleitet. Durch die Heißluft wird die Wärme in die Profiloberflächen gebracht. Wärmeübertragende Luftmoleküle sorgen durch hohe Luftgeschwindigkeit an der Extrudatoberfläche für einen optimalen Wärmeübergang. Die Beheizung der Luft erfolgt über Strom oder über Erd- bzw. Flüssiggasbrenner und beträgt üblicherweise 260-300°C. Heißluftkanäle werden oft in Modulbauweise ausgeführt. Die Module sind meistens 3 m lang. Je nach Verwendung können mehrere Module zu einem langen Kanal verbunden werden. Die typische Länge liegt zwischen 9 und 21 m. Ein besonderer Kanal-Typ ist der Schockkanal, es gibt zwei Varianten, den IR- Schockkanal und den Heißluft-Schockkanal. Hier wird auf einer Strecke von 3-6 m eine Temperatur von 500 – 600° C mittels intensiver IR Strahlung oder durch eine effektivere Luftführung und hoher Luftgeschwindigkeit erzielt. Diese Anlagen werden für Profile eingesetzt, bei denen eine schnelle Oberflächenvernetzung nötig ist.
Mikrowellen-Anlagen
(UHF-Anlagen) Ultrahochfrequenz-(UHF-) Anlangen erzeugen ultrahochfrequente Mikrowellen. Durch diese soll in möglichst kurzer Zeit eine Erwärmung des Werkstoffs erzielt werden.( Voraussetzung ist eine Bipolare Mischung ) Das Kautschuk / Gummi absorbiert die Mikrowellen, setzt sie in Wärme um und vulkanisiert dadurch. Der UHF Kanal muss mit anschließenden Heißluftkanälen ergänzt werden um eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Produkt sicherzustellen und die Vulkanisationszeit zu erreichen.
Salzbäder
Bei der Salzbadvulkanisation wird das Gummiprofil aus dem Extruder direkt in das geschmolzene Salz geführt. Es handelt sich dabei um eine drucklose Vulkanisation. So werden Dichtungen, und Profile mit glatten, dichten Oberflächen (Fensterdichtungen, Antriebsriemen, Wischblätter u.ä.) hergestellt. Die Vulkanisation im Salzbad eignet sich besonders für große massive Profile (Bauprofile, Tunnelprofile etc.)
Walzwerke
Walzwerke sind essenziell für die Herstellung von Gummimischungen. Dabei wird ein Grundstoff aus Gummi mit verschiedenen Zusatzstoffen wie Füllstoffen, Weichmachern, Verarbeitungshilfen und Farbstoffen vermischt. Die beiden Walzen eines Walzwerks drehen sich gegenläufig, wobei eine Walze schneller läuft als die andere (Friktion). Im Spalt zwischen den Walzen wirken Scherkräfte auf das Gummi, wodurch es vermischt wird.
Aufbau von Walzwerken
Ein Walzwerk besteht aus zwei parallel angeordneten Walzen, die unabhängig voneinander bewegt werden können. Die Geschwindigkeit der Walzen wird auf ein bestimmtes Verhältnis eingestellt. Je nach Mischung dreht sich entweder die vordere, dem Maschinenbediener zugewandte Walze schneller oder die hintere. Die Breite des Walzenspalts lässt sich einstellen, um die Dicke der Gummischicht zu bestimmen. Diese kann während des Betriebs an die jeweilige Gummimenge angepasst werden. Da beim Mischvorgang Hitze entsteht, können die Walzen mittels Wasserkühlung gekühlt werden, um eine optimale Bearbeitungstemperatur zu erreichen.
Funktion von Walzwerken
Zu Beginn wird der unbehandelte Gummiklotz oben in den Walzenspalt eingeführt. Der Klotz wird in den Spalt eingezogen und wickelt sich in der Dicke des Spaltes um die vordere Walze. Anschließend werden Zusatzstoffe wie Füllstoffe, Weichmacher und Formhelfer nacheinander in den Walzenspalt gegeben. Damit diese sich richtig untermischen, wird das Gummi nach einer groben Verteilung der Zusatzstoffe quer zur Walze durchtrennt und aufgewickelt. Danach wird die Gummirolle (Puppe) der Länge nach in den Walzenspalt eingeführt. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis die Zusatzstoffe vollständig in den Gummigrundstoff eingearbeitet sind. Danach wird die fertige Gummimischung in die gewünschte Form gebracht und vulkanisiert.
Sicherheit und Arbeitsschutz bei Walzwerken
Der Walzenspalt stellt bei Walzwerken und Laborwalzwerken für die Verarbeitung von Gummi ein hohes Sicherheitsrisiko dar. Um die Mitarbeiter zu schützen, müssen Unternehmen alte Walzwerke nachrüsten.
Einsatzbereiche von Walzwerken
Walzwerke werden eingesetzt, um bestimmte Stoffe in sehr zähe und widerstandsfähige Materialien wie Gummi einzuarbeiten. Zudem werden sie zum Zerkleinern von Altgummi sowie zum Verfeinern von Mischungen aus Innenmischern verwendet.
Walzwerk-Modelle
- Brecherwalzwerk
- Gummiwalzwerk
- Laborwalzwerk
- PVC-Walzwerk
- Refinerwalzwerk
- Silikonwalzwerk
Stockblender
Der Mischvorgang auf einem Walzwerk erfolgt meist diskontinuierlich und die Qualität der fertigen Mischung hängt stark von der Sorgfalt und Erfahrung des Bedieners ab. Um diesen Prozess zu automatisieren, wurde der Stockblender entwickelt, eine Vorrichtung, die in den englischsprachigen Ländern unter dem Namen „stock blender“ bekannt ist und auch im deutschsprachigen Raum Verbreitung gefunden hat.
Aufbau des Stockblenders
Der Stockblender besteht aus zwei Walzen, die die gleiche Breite wie die Mischwalzen des Walzwerks haben, jedoch einen deutlich geringeren Durchmesser aufweisen. Diese Walzen sind vertikal und leicht versetzt oberhalb der Arbeitswalze angeordnet. Die untere Walze wird meist durch einen stufenlos regelbaren Antrieb in Rotation versetzt, während die obere Walze als Andrückrolle fungiert. Zur Arbeitsseite hin befindet sich ein Paar Materialführungsrollen, das über ein separates Antriebssystem seitlich in beide Richtungen verfahrbar ist.
Funktion des Stockblenders
Nach Zugabe aller Materialien bildet sich auf der Arbeitswalze ein stabiles Gummi-Fell. Der Bediener schneidet dieses auf und bringt es zwischen die Materialführungsrollen über die angetriebene Blenderwalze. Die Andrückrolle wird dann pneumatisch an die Blenderwalze angelegt. Das Gummi-Fell wird von der Arbeitswalze abgezogen und über die Blenderwalze zurück in den Walzenspalt der Mischwalzen geführt. Der Verlegeantrieb der Führungsrollen (auch Wig-Wag genannt) startet, wodurch das Walzfell gleichmäßig und intensiv durchgemischt wird. Nach einer festgelegten Mischzeit oder Anzahl an Verlegungen wird das Fell vom Blender abgeschnitten und kann in Form von Platten oder Puppen von der Arbeitswalze abgenommen werden.
Vorteile des Stockblenders
- Schnelle und intensive Durchmischung: Erreicht eine hohe Homogenität des Batches.
- Effektive Abkühlung: Die Gummimischung kühlt schnell ab.
- Erhöhte Kapazität: Größere Mengen an Gummimischung können auf dem Walzwerk verarbeitet werden.
