Polyurethan für die Leichtindustrie: Ersatz für Gummi und Metall

Eine Zufuhrrolle einer Verpackungslinie verschleißt in wenigen Wochen, eine Stanzmatrize aus Gummi verliert die Kante, und eine stählerne Führung hinterlässt Kratzer im Textil. In der Leichtindustrie stoppen solche Kleinigkeiten ganze Fertigungsabschnitte. Gieß-Polyurethan löst das mit einem einzigen Werkstoff: Er verschleißt um ein Vielfaches langsamer als Gummi, beschädigt die Bahn nicht wie Metall und kehrt nach jedem Zyklus in die Ausgangsform zurück. Im Folgenden erläutern wir, welche Knoten der Leichtindustrie auf Polyurethan umgestellt werden, wie er im Zahlenvergleich mit Gummi, Stahl und Caprolam abschneidet und wie man ein Teil nach eigener Zeichnung bestellt.

Wo in der Leichtindustrie Polyurethan eingesetzt wird

Polyurethan ersetzt Gummi und Metall in allen Knoten, wo Abrieb, Andruck und Wechsellast herrschen. Das sind Transport- und Andruckrollen, Antriebswellen, Stanzmatrizen und Messer, Formierleisten, Dichtungen, Dämpferbuchsen und Führungen. Der Werkstoff hält Abrasivstoff stand und behält gleichzeitig die Genauigkeit der Kontaktfläche, eignet sich also sowohl für Groboperationen als auch für den Feinkontakt mit der Bahn.

In der Textil- und Bekleidungsproduktion führen und drücken Polyurethanrollen Stoff ohne Gleiten und Kratzen. In der Schuhbranche werden Stempel zum Ausstanzen von Teilen, Formkolben und Sohlmatrizen daraus gegossen, denn die Kante hält länger als bei Gummi. Im Verpackungs- und Druckbereich kommt Polyurethan an Andruck- und Zugwellen zum Einsatz, wo gleichmäßiger Druck über die gesamte Länge wichtig ist. In der Leder- und Zellstoff-Papier-Industrie ist er feuchtigkeits- und chemikalienbeständig und hinterlässt keine Spuren am Material.

Das Freigießverfahren ermöglicht die Fertigung eines Teils nahezu beliebiger Form: Vollrolle, Auskleidung auf Metallbasis, Leiste mit profilierter Fläche. Profil, Nuten oder Rändelung werden direkt beim Gießen eingebracht, sodass mechanische Nachbearbeitung nicht immer erforderlich ist. Das vollständige Sortiment der Standarderzeugnisse ist im Produktkatalog zusammengestellt.

Warum Polyurethan Gummi und Metall verdrängt

Der Hauptgrund für den Werkstoffwechsel ist einfach: Polyurethan vereint Verschleißfestigkeit, Elastizität und Chemikalienbeständigkeit, die kein klassischer Werkstoff einzeln besitzt. Gummi ist elastisch, verschleißt aber schnell. Stahl ist fest, aber schwer, rostet und beschädigt die Bahn. Caprolam ist hart, bricht aber unter Stoß. Gieß-Polyurethan schließt alle drei Schwachstellen zugleich.

Beim Abrieb verliert Polyurethan 38 bis 39 mm³ nach DIN 53516, während SBR-Gummi bis zu 100 bis 200 mm³ und NBR-Gummi bis zu 80 bis 150 mm³ erreicht. Das bedeutet, dass ein Polyuretanteil unter gleichen Betriebsbedingungen einen um ein Vielfaches längeren Wechselzyklus aushält, in der Praxis erreicht die Standzeit etwa das 2- bis 5-fache gegenüber normalem Gummi. Für eine Linie, wo eine Rolle monatlich gewechselt wurde, bedeutet das den direkten Übergang von Störungswartung zu Planwartung.

Gegenüber Metall ist der Vorteil ein anderer. Polyurethan ist 6- bis 7-mal leichter als Stahl, rostet nicht in feuchten Hallen und hinterlässt keine Kratzer auf Textil, Leder oder Papier. Er dämpft Schwingungen und Stöße und entlastet damit Lager und Sitzplätze. Der Betriebsbereich -60 bis +100 °C deckt praktisch alle Bedingungen der Leichtindustrie ab, vom kalten Lager bis zu beheizten Formierknoten.

Werkstoffvergleich für Leichtindustrieteile

Ein direkter Zahlenvergleich zeigt, warum Ingenieure auf Gieß-Polyurethan umstellen. Die Tabelle fasst Referenzwerte nach Normprüfungen für die tatsächlich konkurrierenden Werkstoffe in diesen Knoten zusammen.

Polyurethan zeigt den niedrigsten Abrieb unter den Elastomeren und behält dabei eine Rückprallelastizität von 34 bis 61%, die Caprolam (nur 5 bis 15%) nicht erreicht. Deshalb bricht eine Polyurethanmatrize in stoßbelasteten Stanzknoten nicht wie eine Caprolam-Matrize und hält länger als eine Gummimatrize. Stahl gewinnt nur bei der Zugfestigkeit, verliert aber bei Gewicht, Korrosion und Kontaktschonheit, in der Leichtindustrie kommt er daher nur dort zum Einsatz, wo ohne Metall nicht auszukommen ist.

Ingenieurhinweis: Wählen Sie nicht die maximale Härte. Für Zufuhr- und Andruckrollen im Kontakt mit Textil oder Papier nehmen Sie 50 bis 70 Shore A, sonst gleitet die harte Welle und drückt die Bahn. Harte Qualitäten nahe 70 Shore D behalten Sie für Stanzstempel; Abrasivführungen werden im oberen Teil des Shore-A-Bereichs, 80-95 Shore A, ausgeführt, wo die Elastizität den Verschleiß hält. Denken Sie daran: Bei ausgekleideten Rollen bestimmt nicht der Polyurethan selbst die Standzeit, sondern die Qualität der Vorbereitung und Entfettung der Metallbasis für die Haftung.

Montage, Wartung und Wirtschaftlichkeit des Werkstoffwechsels

In den meisten Knoten wird ein Polyuretanteil anstelle des Gummi- oder Metallteils eingebaut, ohne die Anlage umzubauen. Vollrollen und Buchsen werden mit Standardpassungen auf Wellen aufgezogen, eine ausgekleidete Schicht arbeitet direkt auf der Originalwelle, Stempel werden in vorhandene Werkzeuge gespannt. Das ist für die Leichtindustrie wichtig, wo die Umrüstung einer Linie teurer ist als das Teil selbst.

Die Wartung beschränkt sich auf Reinigung von Anhaftungen und Sichtkontrolle des Verschleißes. Polyurethan nimmt keine Feuchtigkeit auf, rostet nicht, verträgt keinen Schimmelpilz und kein UV unter normalen Hallenbedingungen. Wenn die Arbeitsschicht einer ausgekleideten Rolle dann doch verschlissen ist, wird das Metall nicht weggeworfen: Alter Polyurethan wird entfernt, die Fläche für die Haftung vorbereitet und eine neue Schicht eingegossen. Das Metall dient weiter, die Kosten sinken auf den Wert des Polymers und der Arbeit.

Genau darauf baut die Ersatzwirtschaftlichkeit. Ein Polyuretanteil kostet mehr als ein Gummiteil, hält aber um ein Vielfaches länger und verursacht keinen Linienstillstand. Rechnet man nicht den Preis eines Teils, sondern die Jahreskosten des Knotenbetriebs einschließlich Stillstand und Montage, ist Polyurethan fast immer günstiger. Einzelheiten zu Auskleidungs- und Restaurierungsleistungen finden Sie unter Leistungen des Werks.

Wie man Polyurethanteile nach Maß bestellt

Für die Bestellung genügt eine Zeichnung, Skizze oder ein verschlissenes Musterteil mit Maßen und Toleranzen. Beschreiben Sie die Knotenbetriebsbedingungen: Belastungsart, Geschwindigkeit, Vorhandensein von Abrasivstoff oder Chemikalien, Temperatur und Kontaktcharakter mit dem bearbeiteten Material. Anhand dieser Daten wählen die Technologen Rezeptur und Härte und berechnen die Geometrie.

Das Freigießverfahren erfordert keine teuren Werkzeuge, sodass das Werk sowohl Einzelteile nach Zeichnung als auch Serienpartien fertigt. Das ist praktisch, wenn ein verschlissener Knoten in Sondermaß schnell ersetzt oder eine Versuchsserie vor der Großserie gefertigt werden muss. Technische Unterlagen zu Werkstoffeigenschaften und Auswahlhilfen sind in der Referenzinformation zusammengestellt.

Für eine Kalkulation nach Ihrer Zeichnung und eine Beratung wenden Sie sich über die Kontakte des Werks TIMOL. Die Ingenieure helfen bei der Härte- und Rezepturwahl, schätzen die Standzeit unter Ihren Bedingungen und organisieren die Fertigung für den konkreten Leichtindustrieknoten.