Blaue geöffnete Vulkanisations-Maschine

Modul zur Vulkanisation mit Geführte-Welle-Technologie. (Bild: Alle Gerlach)

Die mikrowellenunterstützte Vulkanisation kontinuierlich hergestellter Gummiprodukte ist seit Jahrzehnten industriell etabliert. Während der Wärmeübergang in die Produkte mit Heißluft- und Infrarotsystemen durch Wärmeleitung von der Produktoberfläche ins Produktinnere erfolgt, kann Mikrowellenstrahlung direkt im Produktinneren wirken und so die langsame Wärmeleitung kompensieren. Die bisherige Mikrowellentechnik hat den Nachteil, dass die Strahlung diffus und ungezielt im Arbeitsraum wirkt. Nur ein kleiner Teil der zugeführten Energie wird vom Produkt absorbiert und in Wärme umgewandelt. Außerdem ist die herkömmliche UHF-Technologie nicht für alle Werkstoffe geeignet, da die Polarität für die Effizienz entscheidend ist. Vor allem in der Automobilindustrie gibt es aus Korrosionsschutzgründen einen Trend zu Mischungen mit geringer Polarität. Nicht zuletzt aus diesem Grund wurde die Geführte-Welle-Technologie entwickelt. Bei „normalen“ Mischungen erzeugt die Geführte-Welle-Technologie laut Hersteller eine neuartige Leistungsentfaltung. Mischungen, die aufgrund ihrer Polarität als nicht mikrowellenerwärmbar galten, können durch diese Technologie auf Vernetzungstemperatur gebracht werden. Selbst Silikone können so erstmals durch reine Mikrowellentechnik vulkanisiert werden. Vorteile für den Anwender sind höhere Produktionsgeschwindigkeiten bei gleichzeitiger Reduzierung des Energiebedarfs. Hierbei bezieht sich der Hersteller nicht auf Annahmen, sondern auf Versuchsreihen, die mittlerweile bei mehreren Elastomerverarbeitern in deren Produktion oder im Technikum des Anlagenherstellers mit Serienmaterial durchgeführt wurden.

Warum ist ein Erwärmen von innen wichtig?

Zwei Balkendiagramme mit roter und blauer Kurve.
Bild 1: Temperaturverlauf in der SBR-Rundschnur beim Durchsatz von 0,9 kg/m und unterschiedlicher Durchlaufgeschwindigkeit. (Bild: Gerlach)

Das UHF-Modul 201 ist eine Anlage mit der neuen Geführte-Welle-Technologie. Dieses Modul ist fahrbar ausgeführt und kann überall dort eingesetzt werden, wo eine leistungsstarke Mikro-welle im Vulkanisationsprozess benötigt wird. Das UHF-Modul arbeitet autark nicht zuletzt da der Schaltschrank in das Gerät integriert ist. Die übergeordnete Kommunikation ermöglicht es, Module zu einem großen System zu vereinen und zentral über ein Display zu steuern. Jedes Modul ist nachträglich erweiterbar und mit allen anderen Modellen der 200er Serie kompatibel.
Während der Testphase wurde die Anlage bei Elastomerverarbeitern in ihrer Produktion platziert und Testreihen durchgeführt. Hierbei wurde gezeigt, wie schnell und effizient die gebündelten Mikrowellenstrahlen Wärme im Produkt erzeugen, und erörtert, wie dieses schnelle Aufheizen von innen heraus für die Verbesserung der Produktion genutzt werden kann. Höhere Produktionsgeschwindigkeiten, reduzierter Energieverbrauch und geringere Investitionskosten bei besserem Wirkungsgrad sind dabei mögliche Ansätze. Bei einem Hersteller von Elastomerprodukten für verschiedene, anspruchsvolle Industrielösungen wurden Rundschnüre aus SBR mit einem Durchmesser von etwa 30 mm nach der Extrusion durch das UHF Modul geführt. Hierbei wurden unterschiedliche Mikrowellenleistungen bei verschiedenen Produk-tionsgeschwindigkeiten eingesetzt. Die Kerntemperatur hat sich um mehr als 40 °C erhöht, obwohl das Produkt weniger als 1 s dem Mikrowellenfeld ausgesetzt war. Der Verarbeiter konnte anhand der Versuchsreihe erkennen, dass ein Erhöhen der Produktionsgeschwindigkeit von 4,6 auf mindestens 6 m/min allein durch den Einsatz eines Mikrowellenmoduls möglich ist.

Daher ist eine Kombination sinnvoll

Bei einem Hersteller für Dichtungsprofile für den gehobenen Automobilmarkt wurden Versuche mit zwei Produkten durchgeführt, die mit 14 bis 18 m/min produziert werden. Das System wurde hinter dem Extruder positioniert und die Oberflächentemperatur eines Rechteckprofils aus Moosgummi konnte um bis zu 53 °C erhöht werden. Hier betrug der Zeitraum im Feld lediglich wenige Zehntelsekunden.
Ein Dichtungsprofil aus EPDM mit Metallverstärkung ließ sich um 42 °C aufheizen. Nachdem die Anlage einem konventionellen Mikrowellen-Heißluftkanal nachgeschaltet wurde, konnte am metallverstärkten Dichtungsprofil nach Durchlauf durch das UHF Modul eine Erhöhung der Oberflächentemperatur um über 80 °C auf annähernd 200 °C gemessen werden. Bei einem weiteren Profilhersteller wurden ebenfalls Versuche mit Moosgummiprofilen durchgeführt, die Produktionsgeschwindigkeiten betrugen 10 und 20 m/min. Hier wurden zunächst Versuche mit dem UHF Modul 201 durchgeführt und anschließend ein Aufbau mit zwei dieser Systeme getestet. Dies entspracht der Wirkungsweise der UHF Box 205. Mit dem Doppelmodul konnte die Kerntemperatur innerhalb von 0,4 s um bis zu 48 °C erhöht werden. Die UHF Box 205 ist mit 2 UHF-Einheiten der Geführte-Welle-Technologie mit je 3 kW Leistung die große Schwester des UHF Moduls 201. Die beiden UHF-Einheiten sind in diesem Modul gegeneinander versetzt und drehbar montiert, wodurch eine 180°-Abdeckung von kritischen Bereichen in Profilen möglich ist.

Link zu Gerlach Maschinenbau

 

Zwei Balkendiagramme mit blauer Kurve.
Bild 2: Temperaturverlauf im Moosgummi (links) und metallverstärkten EPDM-Profil. (Bild: Alle Gerlach)

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