Eine Walze in einem Bandfoerderer verschleisst in wenigen Wochen, wenn taeglich Abrasiv darueber laeuft: Sand, Schlacke, Getreide mit Mineralstaub oder nasser Karton. Jeder Wechsel bedeutet Linienstopp, Demontage der Baugruppe und erneutes Zentrieren des Balgens. Eine Walze mit Polyurethan zu beschichten beseitigt diesen Zyklus, denn die gegossene Schicht haelt Verschleiss 2-5-mal laenger stand als Gummi und gibt der Walze ihre Arbeitsgeometrie zurueck, ohne dass eine neue Welle gekauft werden muss. Nachfolgend erklaere ich genau, wo Polyurethan bei Walzen gewinnt, wie man die Haerte fuer eine bestimmte Linie waehlt, nach welcher Technologie die Schicht aufgetragen wird und was fuer eine Bestellung nach Ihrer Zeichnung noetig ist.
Warum Polyurethan Gummi und Caprolon bei Walzen ueberdauert
Polyurethan verschleisst bei gleicher Last 3- bis 2-5-mal weniger als Gummi und daempft dabei Stoesse, was steifes Caprolon nicht kann. Deshalb ist die Polyurethanbeschichtung von Walzen zur Standardloesung geworden, wo die Baugruppe durch Oberflaechenverschleiss und nicht durch Kernbruch ausfaellt.
Die Schluesselzahl ist der Verschleiss nach DIN 53516. Bei gegossenem Polyurethan betraegt er 38-39 mm³, waehrend er bei SBR-Gummi 100-200 mm³ und bei NBR-Gummi 80-150 mm³ erreicht. In der Praxis bedeutet das, dass die Polyurethanschicht auf einer Walze unter demselben Abrasivstrom um ein Vielfaches laenger haelt und die Haeufigkeit der Linienstopps sinkt. Caprolon (PA6/PA66) hat einen Verschleiss von 30-90 mm³, also naeher am Polyurethan, ist aber hart und schlagempfindlich, daempft Rundlaufabweichungen schlecht und nimmt Feuchtigkeit auf, wodurch die Walze in einer feuchten Halle an Geometriegenauigkeit verliert.
Das zweite Argument sind Temperatur und Elastizitaet. TIMOL-Polyurethan behaelt seine Arbeitseigenschaften von -60 bis +100 °C, verhaertet nicht in der Kaelte und fliesst nicht in einer beheizten Zone. SBR-Gummi ist auf den Bereich -40 bis +80 °C begrenzt, Naturkautschuk wird bereits bei tiefen Minusgraden sproede. Fuer Walzen von Becherwerken, Trockenlinien und Kuehllagern bestimmt dieser Unterschied direkt die Standzeit.
Materialvergleich fuer Walzen in Zahlen
Polyurethan uebertrifft Gummi, Caprolon und den nicht beschichteten Metallkern durch die Kombination aus Verschleissfestigkeit, Temperaturbereich und Stossdaempfung. Nachfolgend sind die Referenzkennwerte aus Standardpruefungen zusammengefasst, um die Materialien Parameter fuer Parameter zu vergleichen.
| Material | Verschleiss (DIN 53516), mm³ | Arbeitstemperatur, °C | Haerte | Zugfestigkeit, MPa | Oelbestaendigkeit |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyurethan (TIMOL) | 38-39 | -60…100 | 85A-95A | 39-87 | ausgezeichnet |
| SBR-Gummi | 100-200 | -40…80 | 40A - 80A | 8-20 | gering |
| NBR-Gummi | 80-150 | -30…100 | 40A - 90A | 10-25 | gut |
| Caprolon (PA6/66) | 30-90 | -40…100 | 75D - 85D | 60-85 | gut |
| UHMW-PE | 15-30 | -200…80 | 60D - 70D | 17-45 | gut |
Die Tabelle sollte man zusammen mit der Aufgabe der Baugruppe lesen. UHMW-PE hat den geringsten Verschleiss (15-30 mm³), aber seine Zugfestigkeit liegt nur bei 17-45 MPa, es verformt sich unter Dauerlast und ist nicht elastisch, weshalb es die Bandspannung schlecht haelt. Caprolon ist fest (60-85 MPa), aber steif und bricht bei Stossbetrieb. Polyurethan bietet einen ausgewogenen Satz: geringen Verschleiss von 38-39 mm³, hohe Festigkeit von 39-87 MPa und eine Elastizitaet, die Stoesse und Mikrorundlaufabweichungen der Achse daempft. Fuer die meisten Antriebs-, Andruck- und Fuehrungswalzen ist das das Optimum.
Gummi bleibt am Anfang billiger, aber sein Verschleiss von 80-200 mm³ bedeutet haeufigere Stopps zum Wechsel. Wenn man die Betriebskosten unter Beruecksichtigung der Stillstaende rechnet, kommt die Polyurethanwalze bereits im ersten Betriebsjahr auf einer abrasiven Linie guenstiger heraus.
Gesondert zu beruecksichtigen sind Gewicht und Traegheit. Die Dichte von Polyurethan betraegt 1,05-1,25 g/cm³ gegenueber 7,7-7,9 g/cm³ bei Stahl, daher ist eine massive Polyurethanwalze leichter als eine vollmetallene und belastet Lager und Antrieb beim Anlaufen und Bremsen weniger. Auf langen Foerderern mit Dutzenden Walzen senkt das den Energieverbrauch und den Verschleiss der Lagerbaugruppen, nicht nur der Arbeitsflaeche.
Technologie der Walzenbeschichtung: Stufen des freien Giessens
Eine Walze mit Polyurethan zu beschichten ist kein Lackieren der Oberflaeche, sondern das Bilden einer monolithischen Elastomerschicht auf einem Metallkern nach der Technologie des freien Giessens. Die Reihenfolge der Arbeiten bestimmt, ob die Schicht unter zyklischer Last haelt.
Zuerst wird die alte Beschichtung von der Walze entfernt und der Kern aufbereitet: der Rundlauf wird geprueft, die Oberflaeche geglaettet und sandgestrahlt, um das Mikrorelief zu entwickeln. Dann wird eine Haftschicht aufgetragen, die Metall und Polyurethan chemisch verbindet; das ist eine kritische Stufe, denn gerade an der Grenze Metall-Polymer beginnt am haeufigsten die Delamination, wenn die Haftung nachlaessig ausgefuehrt wird. Anschliessend wird das Polyurethan im freien Giessen in die Form gegossen und polymerisiert, danach wird der Walzenballen auf Mass fuer die Passungen und Lagersitze geschliffen.
Bei Walzen, wo genaue Zylindrizitaet und Griffigkeit zum Band wichtig sind, rate ich, nicht der maximalen Haerte nachzujagen. Eine weichere Schicht im Bereich 85-90 Shore A schmiegt sich besser an das Band, gibt eine groessere Kontaktflaeche und hoehere Zugkraft, waehrend der Verschleiss niedrig bleibt. Steifes Polyurethan mit 60-70 Shore D nehmen Sie nur fuer schwere Antriebswalzen mit hohem spezifischem Druck, sonst verlieren Sie die Griffigkeit.
Die Dicke der Polyurethanschicht waehlt man nach Last und Kerndurchmesser. Eine duenne Schicht verschleisst schneller bis zum Metall, eine zu dicke erwaermt sich und fuehrt die Waerme bei hohen Drehzahlen schlechter ab. Das Optimum berechnet das Werk fuer den konkreten Betrieb. Mehr ueber die Materialeigenschaften erfahren Sie im Bereich Referenzinformationen.
Wo Polyurethanwalzen eingesetzt und wie sie montiert werden
Polyurethanwalzen arbeiten in Transport-, Andruck-, Zug- und Fuehrungsbaugruppen an Foerderern, im Druckwesen, in der Zellstoff- und Papierherstellung, in der Metallurgie, im Bergbau und in der Lebensmittelindustrie. Ihre Aufgabe ist es, Band oder Bahn zu fuehren, das Material anzudruecken, die Zugkraft ohne Schlupf zu uebertragen und Mikrostoesse zu daempfen.
Die Montage haengt vom Walzentyp ab. Transportwalzen werden meist ueber Lagerbaugruppen mit Sicherungsringen auf eine Achse gesetzt; Antriebswalzen werden mit Presspassung oder ueber eine Passfederverbindung auf die Welle gesetzt. Die Wartung beschraenkt sich auf das periodische Reinigen der Oberflaeche von Anhaftungen und die Kontrolle der Schichtintegritaet, denn Schmutz haftet schlecht an Polyurethan und das Material selbst korrodiert und schimmelt nicht. Wenn die Schicht die Verschleissgrenze erreicht, wird die Walze nicht weggeworfen, sondern zur Neubeschichtung geschickt, was schneller und guenstiger ist als die Herstellung einer neuen Baugruppe. Die fertigen Baugroessen und Produktarten finden Sie im Katalog.
Walzenverschleiss laesst sich leichter vermeiden als heilen. Die ersten Anzeichen, dass die Oberflaeche an die Grenze kommt, sind das Auftreten von Bandschlupf, oertliche Vertiefungen am Ballen und ein steigender Geraeuschpegel der Baugruppe. Wenn man sie rechtzeitig bemerkt und die Walze zur Neubeschichtung nimmt, bevor der Verschleiss den Metallkern erreicht, lassen sich Kern und Lagersitze intakt erhalten. Ist die Schicht jedoch bis zum Metall durchgescheuert, beginnt die Walze das Band aufzureissen, und der Kern kann abrasive Schaeden erleiden, nach denen die Aufarbeitung bereits teurer ist. Daher lohnt es sich, auf abrasiven Linien eine planmaessige Kontrolle der Schichtdicke in den Wartungsplan aufzunehmen.
Wie man die Walzenbeschichtung fuer die eigene Baugruppe bestellt
Der praeziseste Weg ist, dem Werk die Walzenzeichnung oder das verschlissene Muster selbst samt Betriebsbedingungen zu uebergeben: Linienlast, Geschwindigkeit, Temperatur, Art des Materials im Kontakt mit der Walze und Griffigkeitsanforderungen. Anhand dieser Daten waehlt der Technologe Haerte, Schichtdicke und Polyurethansorte, und die Fertigung bildet die Geometrie fuer die Passungen nach der Technologie des freien Giessens nach.
Dieser Ansatz eignet sich sowohl fuer die einmalige Aufarbeitung einer einzelnen Walze als auch fuer die Serienbeschichtung eines Loses fuer eine neue Linie. Um eine Berechnung fuer Ihre Aufgabe zu erhalten, wenden Sie sich ueber die Seite Kontakte an das Werk TIMOL: senden Sie Zeichnung oder Muster, beschreiben Sie den Betriebsablauf und erhalten Sie ein technisches Angebot fuer die konkrete Baugruppe.