Eine Antriebswalze in einer Druck- oder Verpackungslinie schleift sich bei ununterbrochenem Betrieb innerhalb von Monaten bis zu Rillen ab, und jeder Austausch bedeutet den Stillstand des gesamten Abschnitts. Die Polyurethanbeschichtung stellt die Walzengeometrie wieder her und liefert eine Beschichtung, die Metall und Gummi um ein Vielfaches überdauert. Nachfolgend erläutere ich, wie die Walzenbeschichtung aufgebaut ist, welches Material man anhand von Zahlen wählt, wie es montiert wird und wie man die Fertigung nach Ihrer Zeichnung bestellt.
Was die Walzenbeschichtung mit Polyurethan bringt
Die Beschichtung einer Walze mit Polyurethan ist das Aufbringen einer verschleißfesten Elastomerschicht auf die Arbeitsfläche eines zylindrischen Bauteils, das sich dreht oder die Drehung überträgt. Die Beschichtung schützt das Metall vor Abrieb, Korrosion und Stoßbelastungen und stellt zudem die exakte Geometrie einer verschlissenen Walze wieder her, ohne dass ein neues Bauteil gefertigt werden muss.
Der Effekt ist sofort in zwei Richtungen spürbar. Erstens steigt die Standzeit sprunghaft: Die Verschleißfestigkeit des Gießpolyurethans von TIMOL ist 2-5-mal höher als bei Standardgummi, wodurch sich das Wartungsintervall der Baugruppe verlängert. Zweitens dämpft die elastische Schicht Vibrationen und senkt den Geräuschpegel der Linie und verbessert außerdem den Grip der Walze auf dem transportierten Material. Das Metall unter der Beschichtung kommt nicht mehr direkt mit Abrasivstoffen und Feuchtigkeit in Berührung.
Wo beschichtete Walzen stehen und warum sie verschleißen
Beschichtete Walzen arbeiten dort, wo die Bauteiloberfläche ständig mit Material, Band oder Abrasivstoffen in Kontakt steht. Das sind Transport- und Andruckwalzen von Förderern, Zugwalzen von Druck- und Verpackungsmaschinen, Walzstraßen, Walzen in der Rohrwalz- und Holzbearbeitungsproduktion sowie Trommeln in berg- und hüttenmännischen Linien.
Der Verschleiß einer Metallwalze entsteht aus mehreren Ursachen gleichzeitig. Abrasive Partikel im Materialstrom schleifen die Oberfläche ab, Wasser und aggressives Medium verursachen Korrosion, und Wechselbelastungen führen zur Ermüdung des Metalls und zur Bildung von Rillen. Sobald die Geometrie gestört ist, beginnt die Walze zu schlagen, beschädigt das Produkt und belastet die Lager. Eine blanke Metallwalze muss unter solchen Bedingungen vierteljährlich nachgedreht oder ausgetauscht werden.
Die Polyurethanbeschichtung durchbricht diesen Kreislauf. Das Elastomer nimmt den Abrasivstoff auf sich, korrodiert nicht und absorbiert Stöße, statt sie an die Konstruktion weiterzugeben. Dabei lässt sich die Schicht durch erneutes Gießen leicht wiederherstellen, wenn sie ihre Standzeit erreicht hat, während der Metallkern selbst jahrelang im Einsatz bleibt.
Ein weiteres typisches Szenario ist die Wiederherstellung der Geometrie einer bereits verschlissenen Walze. Wenn auf der Metalloberfläche Rillen und Abnutzungen entstanden sind, wird statt der teuren Fertigung einer neuen Walze eine Polyurethanschicht auf den Kern aufgebracht und auf den exakten Durchmesser abgedreht. Die Walze kehrt mit wiederhergestellter Geometrie und einer neuen verschleißfesten Arbeitsfläche in die Baugruppe zurück, und die Linie vermeidet einen langen Stillstand für die Bestellung eines neuen Metallbauteils.
Polyurethan gegen Gummi und Stahl: Vergleich in Zahlen
Bei der Verschleißfestigkeit übertrifft Polyurethan Gummi deutlich, und bei Gewicht und Korrosionsbeständigkeit gewinnt es gegen Metall. Ich führe konkrete Referenzwerte für die Materialien an, die auf Walzen tatsächlich eingesetzt werden.
| Material | Abrieb DIN 53516, mm³ | Arbeits-t, °C | Zugfestigkeit, MPa | Härte | Dichte, g/cm³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyurethan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | 85A-95A | 1.05-1.25 |
| Gummi NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | 40A-90A | 1.0-1.3 |
| Gummi SBR | 100-200 | -40…+80 | 8-20 | 40A-80A | 0.94-1.1 |
| Stahl St3/St45 | keiner (Metall) | -40…+500 | 370-700 | 120-250 HB | 7.7-7.9 |
Der Abrieb nach DIN 53516 beträgt bei Polyurethan 38-39 mm³, während dieser Wert bei SBR-Gummi 100-200 mm³ erreicht und bei NBR 80-150 mm³. Das bedeutet, dass Gummi auf der Walze unter gleichen Bedingungen 3-5-mal schneller verschleißt. Eine Stahlwalze hat keinen DIN-Wert für Abrieb im gleichen Sinne, weil sie anders zerstört wird, durch Riefen, Korrosion und Ermüdung, und dabei 6-7-mal mehr wiegt als eine Polyurethanschicht gleicher Geometrie (Dichte 7.7-7.9 gegenüber 1.05-1.25 g/cm³). Metall dämpft auch keine Stöße und überträgt Vibration auf die Lager, während Polyurethan sie dank seiner Elastizität dämpft.
Gummi ist günstiger, verliert aber gleich in mehreren Punkten: geringere Verschleißfestigkeit, geringere Zugfestigkeit (8-25 MPa gegenüber 39-87 MPa bei Polyurethan) und ein engerer Temperaturkorridor bei SBR. Deshalb bietet Polyurethan für belastete Walzen das beste Verhältnis von Standzeit und Gewicht.
Wie man Härte und Dicke der Walzenbeschichtung wählt
Die Härte wird nach der Belastungsart gewählt, die Dicke nach dem Walzendurchmesser und der Andruckkraft. Allgemeine Regel: Je höher der Druck und je präziser die benötigte Geometrie, desto härter das Polyurethan, und je schonender der Kontakt mit dem Produkt, desto weicher.
Das Gießpolyurethan von TIMOL ist im Bereich von 50 Shore A bis 70 Shore D verfügbar, weshalb eine Technologie sowohl weiche Andruckwalzen als auch harte Walzstraßen abdeckt. Für Transport- und Zugwalzen nimmt man üblicherweise die mittlere Zone 80-95 Shore A, in der Grip und Abriebwiderstand zusammenkommen. Für Walzen unter hohem Druck wählt man die Shore-D-Zone.
Ingenieurstipp: Streben Sie nicht standardmäßig nach maximaler Härte. Weicheres Polyurethan haftet besser am Band und dämpft Stöße, während eine zu harte Schicht auf einer dünnen Walze unter Biegung abplatzen kann. Vor dem Gießen die Metalloberfläche unbedingt entfetten und für den Haftgrundierer vorbereiten, denn gerade die Qualität der Oberflächenvorbereitung entscheidet, ob die Beschichtung die gesamte berechnete Standzeit hält.
Die Schichtdicke wird so berechnet, dass sie die Reibungswärme abführen kann und in der Kontaktzone nicht überhitzt. Für die meisten Transportwalzen genügt eine Schicht von wenigen Millimetern, für Walz- und stark belastete Abschnitte wird sie vergrößert. Die optimalen Werte wählen die Ingenieure des Werks für die konkrete Baugruppe aus.
Montage, Haftung und Wartung der beschichteten Walze
Das Polyurethan wird im Freigussverfahren direkt auf den vorbereiteten Metallkern aufgebracht, woraufhin die Schicht polymerisiert und einen monolithischen Verbund mit dem Metall bildet. Die Freigusstechnologie ermöglicht es, die Walzengeometrie exakt nachzubilden und Luftporen in der Beschichtung zu vermeiden.
Der Schlüssel zur Langlebigkeit ist die Oberflächenvorbereitung vor dem Gießen: Reinigung von der alten Beschichtung, Entfettung, Strahlbehandlung und Auftrag des Haftgrundierers. Eine richtig vorbereitete Walze ergibt einen monolithischen Verbund, der sich unter Biegung und Wechselbelastung nicht ablöst. Die fertige Walze wird ausgewuchtet, um ein Schlagen bei Arbeitsdrehzahl zu vermeiden.
Die Wartung beschränkt sich auf die Sichtkontrolle des Beschichtungszustands und den rechtzeitigen Neuguss, wenn die Schicht ihre Standzeit erreicht hat. Der Metallkern wird dabei nicht weggeworfen: Er wird erneut beschichtet, und die Baugruppe kehrt in den Betrieb zurück. Das ist der grundlegende wirtschaftliche Vorteil gegenüber dem Austausch einer Vollmetallwalze.
Wie man die Walzenbeschichtung im Werk TIMOL bestellt
Die Walzenbeschichtung im Werk TIMOL kann nach fertiger Zeichnung, nach technischer Beschreibung oder nach einer demontierten verschlissenen Walze als Muster bestellt werden. Die Fertigung erfolgt im Freigussverfahren nach den konkreten Abmessungen, Belastungen und Einsatzbedingungen Ihrer Baugruppe.
Der Prozess beginnt mit einer Beratung, bei der die Ingenieure Härte, Beschichtungsdicke und Polyurethansorte für Ihre Aufgabe auswählen. Mit dem Produktsortiment können Sie sich im Katalog der Polyurethanerzeugnisse vertraut machen, und die technischen Feinheiten von Material und Technologie sind im Abschnitt Referenzinformationen zusammengefasst. Um eine Berechnung nach Ihrer Zeichnung zu erhalten, wenden Sie sich an die Kontakte des Werks TIMOL. Die Erfahrung aus der Arbeit mit Hunderten von Baugruppen hilft, eine Lösung zu finden, die die Standzeit der Walze verlängert und die Stillstände der Linie verkürzt.