Extrudierte und kalandrierte Gummibahnen

Wagu Gummitechnik in Warstein produziert Gummimischungen für den internationalen Markt. Dichtungssysteme, Walzenbezüge, Korrosionsschutz und Formteile aus unterschiedlichsten Kautschuksorten gehören zum Kunden-Portfolio des Anbieters, der rund 5.000 Gummimischungen in seinem Repertoire hat. Sie werden mit langjährigem Know-how, eigenen sowie Kunden-Rezepturen und ausschließlich in Deutschland gefertigt. Vor kurzem investierte das Unternehmen in eine hochautomatisierte, kombinierte Roller-Head-Kalanderlinie von Troester, Hannover, und fasste damit zwei Produktionslinien zu einer zusammen.
Mit der Hybrid-Anlage lassen sich extrudierte und kalandrierte Kautschukbahnen und Einzelplatten auf Basis aller gängigen organischen Elastomere präzise ausformen. Sie besteht aus einem Extruder mit Breitspritzkopf und Vakuumeinheit, einem Vier-Walzen-S-Kalander, Dickenmessgeräten, Kühltrommeln, Übergabeband sowie Wendewickler und ist in dieser Konfigura-tion auf die Anforderungen des Unternehmens hin entwickelt worden. Das System ersetzt zwei alte Anlagen: eine Roller-Head-Anlage und einen separaten 4-Walzen-Kalander.

Die Besonderheit der neuen Anlage liegt darin, dass entweder ein Extruder mit Breitspritzkopf eingesetzt wird oder alternativ die Kalandereinheit direkt über ein Vorwärmwalzwerk – mit Stockblender und Einzelwalzenantrieb – warm gefüttert wird. Der Extruder lässt sich bei Bedarf mit einer Vakuumeinheit betreiben, die für eine effektive Entgasung und somit für eine deutliche Reduktion von feinsten Lufteinschlüssen in der Gummimischung sorgt. Beide Aggregate teilen sich die Nachfolgetechnik beziehungsweise Kühleinrichtung und Wickeleinheit sowie zwei Dickenmessgeräte vor und nach der Kühlung. Die insgesamt gut 30 m lange Anlage ist hochflexibel und universell nutzbar.

Roller-Head-Anlagen kommen dort zum Einsatz, wo Kalander an ihre Grenzen stoßen, beispielsweise im Falle eines Lufteinschlusses bei zunehmender Bahnendicke und ermöglichen eine weitgehende Automatisierung. Sie werden im Wesentlichen für das Herstellen von elastischen Natur- und Synthesekautschuk-Mischungen über 4 mm eingesetzt. In den Roller-Head-Kopf – im Englischen auch treffend als „preform head“ bezeichnet – eingespeist, erreicht die plastifizierte Kautschukmischung sofort die volle Produktionsbreite. Die Systeme eignen sich für nahezu alle Mischungen. Das Verfahren verhindert Lufteinschlüsse und ermöglicht extrudierte Bahnen bis zu circa 20 mm Dicke in sehr engen Toleranzen.

Um den Walzenspalt optimal zu beschicken, muss die zugeführte Mischung in der Dicke und der Breite der herzustellenden Bahn angepasst werden. Dafür sorgt beim Roller-Head-Verfahren ein Breitspritzkopf, an dessen Ende Spritzleisten angebracht sind – die verschiedenen Breiten werden durch einfach auszuwechselnde Einlegeteile realisiert.
Ein großer Vorteil des Roller-Head-Verfahrens ist – außer der hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit – die niedrige Fertigungstoleranz: Bei geringeren Bahndicken ist der Einfluss des Kalanderspaltes auf die erreichbaren Toleranzen naturgemäß groß – im Gegensatz dazu verringert sich sein Einfluss bei großen Materialstärken. Neben dieser Tatsache wirken sich Rückstellkräfte in Querrichtung negativ auf die Bahntoleranzen aus. Die Kanalkontur im Breitspritzkopf muss daher so ausgelegt werden, dass die Rückstellkräfte minimiert, aber die Mischung nicht unzulässig beansprucht wird – und am Kopfaustritt ist eine exakte Materialverteilung über die gesamte Breite notwendig. Für die Umsetzung dieser Aufgabenstellung wurden in enger Abstimmung mit Troester die Fließkanäle mit Hilfe simulierter Strömungsberechnungen konstruiert. Die Roller-Head-Matrize kann zur Reinigung, Wartung und zum Wechsel von Breitenbegrenzereinsätzen geöffnet werden. Hierbei löst sich die Mischung aus der Fließkanalkontur. Diese Sonderkonstruktion ist eine maßgeschneiderte Lösung für Wagu Gummitechnik. Trotz des Winkels von 30° ist das Herausziehen der Schnecke aus dem Extruder möglich, ohne die Matrize zu demontieren, die vollständig vor dem Extruder verbleiben kann.

Beim Verwenden der Kalandereinheit – für Materialstärken bis hinunter auf 0,3 mm – werden alle vier Walzen genutzt. Die Bahnenstärke wird dabei kontinuierlich durch zwei Dickenmessgeräte von Micro Epsilon, Ortenburg, überwacht und protokolliert. Ihre Messwerte werden zur Ansteuerung der hydraulischen Walzenspaltverstellung genutzt. Sehr fein und effektiv regelbar sind auch die Positionierung der Kalanderwalzen, Gegenbiegung, Schränkung und Spaltkraft. Dadurch wird eine gleichbleibende Dicke, eine plane Materialqualität – weder konvex noch konkav – sowie ein sicherer Schutz der Walzen gegen Bruch bei Überlastung gewährleistet. Nach dem Ausformen der Gummibahnen und -platten müssen diese auf die erforderliche Wickeltemperatur abgekühlt werden. In der Roller-Head-Kalanderanlage werden zwei Kühltrommelstühle mit jeweils zwei Trommeln eingesetzt. Innerhalb der Anlage ist es besonders wichtig, dass die Gummibahnen und Platten schonend bewegt werden. Darum wurden die Übergänge zwischen den einzelnen Fördergurten so konstruiert, dass die Materialbahn nicht gezogen und dadurch verformt wird. Die Länge der Gummibahnen beziehungsweise Gummiplatten kann individuell gewählt werden, wobei die Mindestlänge 0,5 m beträgt. Der Schrägschnitt verringert die Abdrücke des Ansatzes beim Aufwickeln, was beim späteren Verarbeiten, etwa beim Verkleben im Korrosionsschutz von Vorteil ist. Die Roller-Head-Kalanderanlage verfügt über eine vollautomatische Wickeleinheit. Mit der Anlage ist es möglich, mehrere Bahnen parallel zu wickeln, wobei die maximale Fertigungsbreite 1.700 mm beträgt. Als Zwischenlage wird sowohl Silikonpapier als auch PE-Trennfolie verwendet. Die Gummi-bahnen werden entweder auf Europaletten oder freihängend in Spezialkartons beziehungsweise Stahlgestellen mit Einhängevorrichtung verpackt.
Prozessoptimierung hat beim Mischungshersteller einen hohen Stellenwert. Freigegebene Verfahrensvorschriften sichern einen reproduzierbaren Fertigungsprozess für eine gleichbleibende Produktqualität. „Die neue Roller-Head-Kalanderlinie ist die bisher größte Einzelinvestition für unser Unternehmen. Die Hybridanlage wurde speziell auf unsere Bedürfnisse zugeschnitten und bietet unseren Kunden ein noch breiteres Produktportfolio und deutliche Zeit- und Kostenvorteile bei Standardprodukten“, sagt Frank Stegemeier, Head of Administration, Wagu Gummitechnik.

Link zu Wagu Gummitechnik

Link zu Troester