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Von Autoreifen bis hin zu medizinischen Kathetern – Gummiartikel sind in unserem modernen Leben allgegenwärtig. Doch wer verarbeitet aus einem Rohgummistück ein Präzisionsteil für die Industrie? Die Antwort ist die Gummiformtechnik , der entscheidende Prozess, der all dies ermöglicht. In diesem Artikel betrachten wir die Prinzipien, Methoden und Anwendungen der Gummiformung und lüften die Geheimnisse der Elastomerherstellung.

Kurzübersicht: Wählen Sie Ihren Wasserhahn auf einen Blick

Warum Sie diesem Leitfaden vertrauen sollten? Praktische Erfahrungen von LS-Experten

Bei LS entwickeln wir nicht nur Gummirezepturen und entwickeln Verfahrenstechniker, sondern sind auch Innovatoren für deren extreme Anwendungen. In den letzten zehn Jahren waren wir intensiv an über 5.000 Gummikomponentenanwendungen beteiligt, von winzigen Dichtungen für medizinische Katheter bis hin zu Schwingungsdämpfern für kolossale Baumaschinen, und haben dabei persönlich die Grenzen von Hunderten von Gummimischungen und Formverfahren bestätigt. Einfach nur eine Form und die Möglichkeit, Klebstoff einzuspritzen, werden Ihren hohen Ansprüchen nicht gerecht – von der medizinischen Präzision von ±0,02 mm bis zum stabilen Formen extrem großer, maßgeschneiderter Teile. Wir wissen besser als jeder andere, dass es beispielloser Fortschritte in Materialwissenschaft und Verfahrenssteuerung bedarf, um die empfindlichen taktilen Probleme von Silikonknöpfen zu lösen und das Versagen der 300 °C beständigen Kraftstoffleitungsdichtung mit der Zeit zu verhindern.

LS hat mit seinen Maßnahmen die Branche als Maßstab gesetzt. Als ein Kunde aus dem medizinischen Bereich die Massenproduktion einer implantierbaren Silikonmembran (mit ultradünner Wandstärke von 0,1 mm und Null-Blasen-Spezifikation) in Auftrag gab, legten einige seiner Lieferanten das Projekt aufgrund von Ausbeuten von weniger als 30 % auf Eis. LS hingegen konnte mit seiner patentierten Vakuum-Mikrospritzgusstechnologie und seiner Technologie zur Oberflächenbehandlung im Nanomaßstab die ganze Zeit über eine Ausbeute von 98 % aufrechterhalten. Dieses Handbuch enthält nicht nur unsere Bibliothek mit Tausenden von Beispielen für Gummifehler, sondern stützt sich auch auf den Erfolg von LS bei der Massenproduktion in rauen Arbeitsumgebungen. Unsere Innovationen gehen über die bloße Umwandlung einer Gummimischung in eine Form hinaus. Vielmehr setzen wir Materialmodifikation, Formenbau und Präzisionssteuerungstechnologien ein, um Ideen in äußerst zuverlässige Endprodukte umzusetzen.

Grundprinzipien und Kernelemente des Gummiformverfahrens

Gummiformen: Die Wissenschaft der Umwandlung klebriger Materialien in nützliche Produkte

Stellen Sie sich vor, Sie verwandeln klebrigen Rohgummi in einen federnden Reifen oder eine Dichtung. Dieser Zauber geschieht durch Vulkanisation – den bedeutendsten chemischen Veredelungsprozess von Gummi. Die Natur der Verwandlung von Rohgummi zu vulkanisiertem Gummi.

Vulkanisation: Der „Superkraft“-Prozess von Gummi

Hauptfunktion: Verwendet Schwefel oder Peroxid , um Molekülbrücken zwischen Gummiketten zu bilden. Die wichtigsten chemischen Reaktionen sind für die endgültigen Eigenschaften von Gummi verantwortlich.

Transformation:
Wandelt Rohgummi (spröde und klebrig) in vulkanisierten Gummi (elastisch und hart) um. 5-10 Mal leistungsfähiger, hitze- und ölbeständig und mit „Gedächtnis“ (kehrt in die ursprüngliche Form zurück).
Bedeutung: Ohne Vulkanisierung ist Gummi wie Kaugummi – er verformt sich durch Druck dauerhaft.

Das goldene Trio: Hitze, Druck und Zeit

Diese drei Faktoren müssen perfekt zusammenspielen.

Profi-Tipp: Anlagen verwenden Sensoren, um den optimalen Zeitpunkt für die besten Ergebnisse (beste Aushärtezeit) zu bestimmen.

Formen: Meister der Form

Der Hauptzweck der Form: Sie verleiht dem Endprodukt Form, Größe und Oberflächenstruktur. Formen sind präzise Metallausstecher, die dem Produkt seine genauen Abmessungen (bis auf 0,01 mm!) verleihen, ihm Oberflächenstrukturen verleihen (glatt, griffig oder mit Markenzeichen) und die Konsistenz über Tausende von Teilen hinweg gewährleisten.
Keine Gussformen, keine komplexen Formen : Einfache Gummiplatten benötigen keine Gussformen; komplexe Teile (wie O-Ringe und Schuhsohlen) erfordern kundenspezifische Gussformen. Von Autowischern bis zu Handyhüllen – alle Gummiartikel, die Sie verwenden, basieren auf dieser Wissenschaft.

Wichtigste Verfahren zum Gummiformverfahren

Natürlicher oder synthetischer Rohkautschuk wird gemischt, geformt und vulkanisiert, um formbaren Gummi herzustellen . Dadurch entsteht ein Material, das äußerst formbar, elastisch und elastisch ist. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Verfahren zum Formen von Gummi.

Gummimaterialien: Vom Rohgummi zur formbaren Masse

Gummimaterialien

Sie werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: Naturkautschuk und Synthesekautschuk . Naturkautschuk (NR), der hauptsächlich aus Gummibäumen gewonnen wird, verfügt über hervorragende Elastizität, Abriebfestigkeit und Zugfestigkeit und wird häufig zur Reifen- und Schlauchproduktion verwendet. Synthesekautschuk (SBR, BR, NBR, EPDM, CR, IIR, FKM, Silikon, AU/EU usw. ) wird künstlich hergestellt und ist in einer Vielzahl von Varianten mit unterschiedlichen Eigenschaften erhältlich, um spezifische Anforderungen wie Ölbeständigkeit und Hitzebeständigkeit zu erfüllen. Sie finden breite Anwendung in der Automobil-, Industrie- und Medizinbranche.

Die wichtigsten Rohstoffe für Gummiprodukte sind Rohgummi, Compoundiermittel, Fasermaterialien und Metalle. Rohgummi ist der Rohstoff; Compoundiermittel sind Hilfsstoffe zur Leistungssteigerung von Gummiprodukten ; Fasermaterialien (Baumwolle, Leinen, Wolle und andere Kunstfasern) und Metalle (Stahl- und Kupferdraht) bilden das Grundgerüst von Gummiprodukten und erhöhen die mechanische Festigkeit und verhindern Verformungen. Im Folgenden werde ich auf die Bedeutung der Compoundierung bei der Gummiproduktherstellung , die wichtigsten Compoundiermittel und den Mischvorgang eingehen. Ich hoffe, dies ist hilfreich.

Die Bedeutung der Zinseszinsen

Es wird verwendet, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, die Kosten zu minimieren und bestimmte Eigenschaften wie Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Flammhemmung zu verbessern oder zu verleihen.

Vulkanisationssystem: Vulkanisationsmittel (Schwefel, Peroxide usw.), Beschleuniger und Aktivatoren (z. B. Zinkoxid und Stearinsäure).
Verstärkende Füllstoffe: Kieselsäure, Ruß, Calciumcarbonat usw. (zur Verbesserung der Festigkeit und Verschleißfestigkeit und zur Kosteneinsparung).
Schutzsystem: Antiozonantien, Antioxidantien und Lichtstabilisatoren (um die Alterung zu verzögern).
Weichmacher: Verbessern die Verarbeitungsflüssigkeit und das Verhalten bei niedrigen Temperaturen.
Verarbeitungshilfsmittel: Klebrigmacher, Dispergiermittel usw.

Mischprozess

Das gleichmäßige Mischen von Rohkautschuk oder Weichgummi mit anderen Mischmitteln. Ziel ist die Verbesserung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gummiprodukten, der Verarbeitungsleistung und der Produktionsökonomie. Dabei werden feste und flüssige Materialien, einschließlich Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Beschleuniger und Vulkanisationsmittel, gleichmäßig im Gummi verteilt, um dessen gleichbleibende Eigenschaften zu gewährleisten. Unsachgemäßes Mischen kann bei der Weiterverarbeitung zu Anbrennen und Frostbildung führen und die Produktqualität beeinträchtigen.

Gummiformgeräte und -formen

Hauptformausrüstung

Plattenvulkanisierer:
Ähnlich einem riesigen Bügeleisen erzeugt es mithilfe von oberen und unteren Heizplatten hohe Temperaturen und übt gleichzeitig Klemmkraft aus, um den Gummi zu komprimieren. Es kann im Formpressen (z. B. Dichtungen), im Transferpressen (mit Angusssystemen) und in Heizplatten eingesetzt werden. Es ist einfach zu bedienen und eignet sich für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen.

Gummi-Spritzgussmaschine:
Wie bei einer medizinischen Spritze schmilzt die Plastifiziereinheit den Gummi, die Einspritzeinheit spritzt ihn unter hohem Druck in die Form und die Schließeinheit schließt die Form. Damit können präzise und komplizierte Teile (z. B. Öldichtungen für Autos) mit hoher Effizienz und wenig Abfall hergestellt werden.

Extruder:
Wie bei einer Nudelmaschine schiebt die rotierende Schnecke den Gummi durch die Düse, um eine durchgehende Form (z. B. Schlauch oder Dichtungsstreifen) zu erzeugen. Beim Extrusionsformen besteht es aus einer Schnecke, einem Zylinder, einer Düse sowie einem Heiz- und Kühlsystem . Die Heiz- und Kühlsysteme regeln die Temperatur präzise, um eine stabile Extrusion zu gewährleisten.

Kalander:
Der Kalander besteht aus mehreren Präzisionswalzen, ähnlich einer Nudelholzanordnung, und presst die Gummimischung zu einer gleichmäßigen Schicht oder beschichtet sie auf eine Gewebeoberfläche (z. B. Reifencord). Der Walzenspalt kann zur Kontrolle der Dicke auf 0,1 mm eingestellt werden.

Werkzeugbau

Material: Normalerweise aus hochfestem Formenstahl wie P20, H13 oder Aluminiumlegierung. Geeignet für Versuchsformen und Kleinserien.

Das kritische Design: Zu den Überlegungen gehören das Design der Kavität, die Trennfläche, die Angusskanäle/Anschnitte (Einspritzung/Übertragung), die Entlüftung, die Heiz-/Kühlsysteme und der Auswerfermechanismus.

Kosten und Lebensdauer: Dies stellt eine große Investition in die Gummiformung dar und wirkt sich direkt auf die Produktqualität und Produktivität aus.

Formen sind eine grundlegende Investition im Gummiformverfahren (sie machen 30–60 % der Produktionskosten aus). Hochwertige Stahlformen können über eine Million Zyklen betrieben werden. Konstruktionsfehler können zu fehlerhaften Produkten und Produktionsausfällen führen und damit erhebliche Kosten verursachen.

Prozessparameter und -kontrolle

Wichtige Prozessparameter

Temperatur: Zylindertemperatur ( Einspritzung ), Formtemperatur und Aushärtungstemperatur. Diese wirken sich direkt auf die Aushärtungsgeschwindigkeit und die Fließfähigkeit der Verbindung aus.

Druck: Einspritzdruck, Haltedruck und Schließkraft. Diese sorgen für die Füllung, Verdichtung und Vermeidung von Graten.

Zeit: Injektionszeit, Haltezeit und Aushärtezeit. Diese sorgen für eine vollständige Füllung und eine ausreichende Aushärtungsreaktion.

Mischungszustand: Achten Sie immer auf die Vorwärmtemperatur, die Plastizität oder die Mooney-Viskosität .

Bedeutung der Prozesskontrolle

Garantiert während der Produktion die Konsistenz von Charge zu Charge und minimiert Ausschuss. Dies erfordert die genaue Messung und Dokumentation von Temperatur, Druck und Zeit.

Einsatz des Rheometers: Rheometer werden hauptsächlich bei der Entwicklung von Gummiformulierungen, der Qualitätskontrolle in der Produktion und der Entwicklung neuer Produkte eingesetzt. Sie analysieren Veränderungen der Gummieigenschaften während des Vulkanisationsprozesses, um Gummimaterialien zu bewerten und zu optimieren. Sie werden im Labor und online eingesetzt, um die Aushärtungseigenschaften der Gummimischung zu überwachen, beispielsweise T90, die optimale Aushärtungszeit.

Anwendungen von Gummiformprodukten

FAQs

1. Was ist der Hauptunterschied zwischen Gummi- und Kunststoffformen?

Der grundlegende Unterschied liegt in der Vulkanisation (Vernetzung). Kunststoffformen , z. B. Spritzgießen und Extrusion, sind hauptsächlich physikalische Prozesse, bei denen die Form durch Schmelzen und Abkühlen fixiert wird. Gummiformen hingegen ist ein chemischer Prozess und erfordert einen Vulkanisationsschritt. Kunststoffe fließen plastisch, Gummi hingegen elastisch. Bei Kunststoffen ist das Produkt sofort nach dem Formvorgang fertig; Gummiformen hingegen erfordert nach dem Formvorgang einen Vulkanisationsschritt.

2. Welches ist das beste Gummiformverfahren?

Spritzgießen ist im Allgemeinen das effektivste Verfahren, insbesondere für große Stückzahlen, komplizierte Formen und präzise Kleinteile. Es zeichnet sich außerdem durch einen hohen Automatisierungsgrad, kurze Formzyklen und minimalen Abfall aus. Das zweiteffektivste Formverfahren ist das Transferpressen. Formpressen ist beim Formen von Gummi weniger effektiv als Spritzgießen.

3. Wie wähle ich das richtige Gummiformverfahren für mein Produkt aus?

Je nach Produktform , wenn das Produkt komplex ist oder Einsätze hat , wird Spritzguss oder Transferguss bevorzugt. Handelt es sich bei dem Produkt um ein einfaches Teil , wird Formen bevorzugt. Für einen konstanten Querschnitt wird Extrusion bevorzugt. Für dünnwandige Hohlprodukte wird Tauchen bevorzugt. Auf der Grundlage des Produktionsvolumens wird für große Serien Spritzguss bevorzugt. Für kleine und mittlere Serien wird Formpressen oder Transferguss bevorzugt. Für hohe Maßgenauigkeit wird Spritzguss oder Transferguss benötigt. Auf der Grundlage der Kosten sind Spritzgussanlagen am teuersten und Formpressen am günstigsten. Auf der Grundlage der Materialeigenschaften des Produkts, d. h. hochviskoser oder wärmeempfindlicher Gummi, kann Formpressen oder Transferguss ausgewählt werden. Auf der Grundlage der Produktgröße werden große und dicke Produkte meist formgepresst.

4. Warum müssen Gummiprodukte „vulkanisiert“ werden? Ist eine Herstellung ohne Vulkanisation möglich?

Nein. Unvulkanisierter (Roh-)Kautschuk hat lineare Molekülketten und ist daher wenig fest, leicht verformbar, wenig verschleiß- und lösungsmittelbeständig sowie hochtemperaturempfindlich. Er ist daher praktisch unbrauchbar. Durch die Vulkanisation werden die linearen Molekülketten durch chemische Vernetzung zu einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur verbunden und verleihen dem Kautschuk wertvolle Eigenschaften wie hohe Elastizität, hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Dimensionsstabilität. Ohne Vulkanisation gäbe es keine brauchbaren Kautschukprodukte.

Zusammenfassung

Gummiformung ist ein wichtiger Herstellungsprozess, bei dem Rohgummi durch Vulkanisation in ein Produkt mit exakter Form und hervorragender Leistung umgewandelt wird . Dies wirkt sich direkt auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Produkts aus. Die Auswahl eines Partners für die Gummiformung ist eine strategische Entscheidung, die die Kernleistung Ihres Produkts beeinflusst.

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