Gieß-Polyurethan vom Werk TIMOL: Fertigung nach Maß

Wenn ein Gummi- oder Kunststoffteil selten und in kleinen Losen benötigt wird, kostet die Werkzeugherstellung mehr als das Teil selbst. Gieß-Polyurethan löst dieses Problem: Das flüssige Zweikomponentenmaterial wird in eine Form gegossen und ergibt ein fertiges Erzeugnis der gewünschten Härte ohne teure Vulkanisierpresswerkzeuge. Das Werk TIMOL fertigt Erzeugnisse im Freigießverfahren für 12 Branchen, vom Maschinenbau bis zur Lebensmittelindustrie. Im Folgenden analysieren wir, wie das Verfahren arbeitet, welche Kenndaten Gieß-Polyurethan hat und warum es Gummi, Stahl und Konstruktionskunststoff überbietet.

Was Gieß-Polyurethan ist und wie Freigießen funktioniert

Gieß-Polyurethan ist ein Zweikomponentensystem aus Polymerbase und Isocyanathärter, die unmittelbar vor dem Gießen gemischt werden. Das Gemisch hat im flüssigen Zustand gute Fließfähigkeit und füllt eine Form beliebiger Komplexität, nach der Polymerisation wird es zu einem elastischen verschleißfesten Elastomer. Genau diese kontrollierte Fließfähigkeit ermöglicht das drucklose Gießen im Freigießverfahren.

Das Freigießverfahren benötigt weder Spritzgusswerkzeuge noch hohen Druck wie die Gummivulkanisation. Die Form füllt sich unter dem Eigengewicht des Gemischs, die Werkzeuge sind günstiger und der Wechsel zwischen Typengrößen schneller. Das macht selbst Einzelfertigung und Kleinserien nach konkreter Zeichnung wirtschaftlich sinnvoll. Für Kleinserien- und Reparaturbetriebe, wo die Typenpalette ständig wechselt, ist diese Flexibilität oft wichtiger als die Stückkosten, weil sie ermöglicht, Bedarf an Sonderteilen schnell zu decken ohne externe teure Werkzeugbestellung.

Die Kenndaten des fertigen Erzeugnisses werden durch die Rezeptur bestimmt. Durch Änderung von Zusammensetzung und Komponentenverhältnis erreicht man Härten von 50 Shore A bis 70 Shore D: von weichen dämpfenden Elementen bis zu steifen belasteten Lagern. Im gleichen Bereich steuert man Elastizität, Verschleißwiderstand und Chemikalienbeständigkeit auf die konkrete Aufgabe hin.

Ein wichtiger Vorteil des flüssigen Zustands ist die Möglichkeit, Armierungen und Einlegeteile direkt in den Teilekörper zu gießen. Eine Metallbuchse, ein Gewindeeinsatz oder ein Kern werden in die Form gelegt, und Polyurethan umhüllt sie beim Gießen und bildet nach der Polymerisation ein monolithisches Erzeugnis. So entstehen Räder mit Metallnabe, Rollen auf Stahlachse, ausgekleidete Wellen. Die Verbindung von Polyurethan mit Metall hält durch einen Haftvermittlerprimer, der auf die vorbereitete entfettete Oberfläche vor dem Guss aufgetragen wird. Das ergibt ein Teil mit festem Metallkern und verschleißfester elastischer Arbeitsoberfläche in einem Erzeugnis.

Wo Erzeugnisse aus Gieß-Polyurethan eingesetzt werden

Gieß-Polyurethan ersetzt Gummi, Kunststoff und sogar Metall in schnell verschleißenden Knoten. Daraus werden Wellen und Riemenscheiben für hohe mechanische Last, Räder und Rollen für Förderanlagen und Fördertechnik sowie Führungsrollen von Förderbändern und Transportern gegossen. Diese Teile halten intensiven Abrasiv aus und halten länger als Gummianaloga.

Eine separate Anwendungsrichtung sind Dämpfer, Dichtungen, Buchsen und Silentblöcke, wo Elastizität mit Formrückstellung wichtig ist. Polyurethan dämpft Stöße und Schwingungen und stellt dann die Geometrie wieder her, sodass solche Teile keine bleibende Verformung wie Gummiteile annehmen. Aus Gieß-Polyurethan fertigt man auch Kupplungen, Gleitlager und rutschfeste Beschichtungen.

Eine weitere Anwendung sind elastische Formen und Wannen für das Gießen von Gips, Beton, Polyesterharz und anderen Materialien. Eine Polyurethanform gibt den Abguss leicht frei und hält genaue Geometrie viele Zyklen lang. Eine vollständige Übersicht der Fertigerzeugnisse und Arbeitsbereiche finden Sie im Produktkatalog.

Gieß-Polyurethan wird auch weit verbreitet für Schutzbeschichtungen und rutschfeste Oberflächen eingesetzt. Metallbunker, Rinnen, Schaufeln und Schurren werden mit einer Polyurethanschicht ausgekleidet, die den abrasiven Schlag von Schüttgut auf sich nimmt und das Metall vor Verschleiß und Korrosion schützt. Eine solche Beschichtung verlängert die Standzeit des teuren Metallrahmens und verringert den Lärm durch Schlag der Fraktionen gegen die Wände. In Rohrleitungen schützt Polyurethan innen und außen, um Korrosion und Abriebverschleiß an Stellen erhöhter Strömungsreibung zu verlangsamen.

Vergleich von Gieß-Polyurethan mit Gummi, Stahl und Caprolam

Gieß-Polyurethan gewinnt in der Summe der Eigenschaften: es ist verschleißfester als Gummi, leichter und leiser als Stahl und elastischer als steifer Kunststoff. Die Tabelle fasst Referenz-Ingenieurkennwerte der Werkstoffe zusammen, die in gegossenen Teilen real konkurrieren.

Polyurethan zeigt den niedrigsten Abrieb unter den Elastomeren (38-39 mm³) und behält dabei hohe Elastizität. Caprolam liegt beim Abrieb ähnlich, hat aber eine Rückprallelastizität von nur 5-15%, bricht daher unter Schlag. Stahl gewinnt bei der Festigkeit, ist aber sechs- bis siebenmal schwerer als Polyurethan und dämpft keine Schwingungen. Gummi unterliegt beim Abrieb und verliert schneller die Form.

Wie man Rezeptur und Härte auf die Aufgabe abstimmt

Die Wahl der Rezeptur beginnt mit dem Verständnis der Hauptbelastung des Teils. Für Abrasivknoten nimmt man härteres, aber elastisches Polyurethan im oberen Bereich der Shore-A-Skala, 80-95 Shore A: gerade die Elastizität gibt die Verschleißfestigkeit. Für Schlagknoten nimmt man weichere Shore-A-Sorten zur Dämpfung. Für Dämpfer, Dichtungen und Formen wählt man weichere Zusammensetzungen im Bereich 80-90 Shore A, wo Elastizität und Formrückstellung wichtig sind.

Ingenieurhinweis: Beim Freigießen ist nicht nur die Härte wichtig, sondern auch Wandstärke und Teilgeometrie. Massive monolithische Gussstücke polymerisieren ungleichmäßig und können innere Spannungen entwickeln, daher ist es besser, ein komplexes Teil in vernünftige Wandstärke aufzuteilen oder die Konstruktion vorab mit dem Technologen abzustimmen. Und immer Bearbeitungsaufmaß auf Passflächen einplanen, wenn hohe Genauigkeit erforderlich ist.

Nach der Härtewahl stimmt der Technologe die Beständigkeit gegenüber dem konkreten Medium ab. Für Kontakt mit Ölen, schwachen Säuren und Laugen wird die passende Base gewählt, damit das Teil keine Standzeit verliert. Die Art des Polyols hat ebenfalls Bedeutung: Zusammensetzungen auf Basis einfacher Polyether halten Feuchtigkeit und Frost besser stand, Zusammensetzungen auf Basis komplexer Polyester liefern höhere Beständigkeit gegen Öle und Temperatur. Die richtige Basiswahl auf die Betriebsbedingungen hin ist ebenso wichtig wie die Härte, weil sie bestimmt, ob das Teil das konkrete Medium aushält. Eine breitere Beschreibung der Eigenschaften für verschiedene Bedingungen finden Sie im Bereich Referenzinformation.

Wie man die Fertigung von Erzeugnissen beim Werk TIMOL bestellt

Für die Bestellung schicken Sie eine Zeichnung oder ein Muster des Teils mit Maßen und Passungen und beschreiben die Betriebsbedingungen: Lasttyp, Betriebsmedium, Temperaturbereich und gewünschte Härte. Anhand dieser Daten wählt der Technologe die Rezeptur des Gieß-Polyurethans, berechnet die Formgeometrie und legt die Bearbeitungsaufmaße fest.

Die Fertigung ist von einem Teil bis zu Serienlose möglich, einschließlich Großerzeugnissen und elastischen Gießformen. Das Freigießverfahren macht selbst eine Einzelbestellung wirtschaftlich sinnvoll. Für eine Kalkulation nach Ihrer Zeichnung und Fertigungsauftrag wenden Sie sich über die Kontakte des Werks TIMOL oder sehen Sie die Leistungsübersicht im Bereich Leistungen.