Silikonbeschichtete Metallwalzen: Härte, Rundlaufgenauigkeit und Haftfestigkeit

Silikonbeschichtete Metallwalzen finden breite Anwendung in den Bereichen Laminieren, Drucken, Folienhandhabung, Textilverarbeitung, Verpackung, Wärmeübertragungsanlagen und automatisierten Fertigungslinien. Eine typische Walze besteht aus einem starren Kern aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium, der mit einer Silikonkautschukbeschichtung versehen ist.

Obwohl der Aufbau einfach erscheint, hängt die Leistung der Rollen vom Zusammenspiel mehrerer Parameter ab:

• Härte und Elastizität von Silikon
• Dicke der Abdeckung
• Fertigaußendurchmesser
• Rundlaufabweichung und Zylindrizität
• Oberflächenbeschaffenheit oder Rillenmuster
• Haftfestigkeit zwischen Gummi und Metall
• Dynamische Auswuchtung
• Temperatur und chemische Belastung

Eine Walze aus dem richtigen Silikonmaterial kann dennoch versagen, wenn die Beschichtung exzentrisch aufgebracht ist, die Metalloberfläche schlecht vorbereitet ist oder die Klebefuge übermäßigen Abziehkräften ausgesetzt ist. In diesem Leitfaden werden die wichtigsten Anforderungen an Konstruktion, Fertigung und Prüfung erläutert, die Einkäufer bei der Bestellung von kundenspezifischen silikonbeschichteten Metallwalzen berücksichtigen sollten.

Wo werden silikonbeschichtete Walzen eingesetzt?

Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:

• Zuführung von Folie, Film und Papier
• Laminier- und Beschichtungsanlagen
• Wärmeübertragungs- und Heißprägeanlagen
• Verpackungs- und Versiegelungsanlagen
• Druck- und Bildübertragungssysteme
• Textil- und Vliesstoffverarbeitung
• Handhabung von Glas, Kunststoff und Blechen
• Herstellung elektronischer Bauteile
• Anlagen zur Lebensmittelverarbeitung
• Corona-Behandlung und leitfähige Rollensysteme

Nicht für jede Anwendung kann dieselbe Walzenkonstruktion verwendet werden. An eine Hochgeschwindigkeits-Transportwalze werden andere Anforderungen gestellt als an eine Andruckwalze, die gegen einen beheizten Stahlzylinder arbeitet.

Bevor eine Entscheidung hinsichtlich der Härte oder der Oberflächenbeschaffenheit getroffen wird, sollte der Lieferant die Drehzahl, die Belastung, die Temperatur, das Kontaktmaterial und die Betriebsumgebung der Walze kennen.

Grundlegender Aufbau einer silikonbeschichteten Metallwalze

Eine typische Walze besteht aus vier Funktionsabschnitten:

1. Metallkern oder -rohr
   Sorgt für Steifigkeit und Formbeständigkeit.
2. Wellen, Zapfen oder Lagersitze
   Legen Sie die Drehachse fest und verbinden Sie die Walze mit der Maschine.
3. Haftfläche zwischen Gummi und Metall
   Überträgt Drehmoment und Druckkraft zwischen dem Kern und der Silikonhülle.
4. Oberfläche aus ausgehärtetem Silikon
   Nimmt Kontakt mit dem Produkt auf, befördert es oder übt Druck aus.

Zu den möglichen Kernmaterialien gehören:

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Aluminiumlegierung
• vernickelter Stahl
• Harteloxiertes Aluminium
• Spezielle korrosionsbeständige Legierungen

Das Kernmaterial sollte unter Berücksichtigung von Steifigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Betriebstemperatur und Reinigungsanforderungen ausgewählt werden. Dünnwandige Aluminiumkerne verringern das Trägheitsmoment, können sich jedoch unter dem Anpressdruck leichter verformen als Stahlkerne.

Wie sich die Silikonhärte auf die Leistung der Walze auswirkt

Die Härte von Silikonwalzen wird üblicherweise anhand des Shore-A-Härteprüfers angegeben. Die Härte sollte nach einer vereinbarten Methode gemessen werden, beispielsweise ASTM D2240.

Die Härte wirkt sich aus auf:

• Kontaktbereich
• Druckverteilung an der Klemmstelle
• Haftung und Traktion
• Verformung unter Belastung
• Freisetzungsverhalten
• Beständigkeit gegen Schnitte und Oberflächenbeschädigungen
• Fähigkeit, Schwankungen in der Dicke auszugleichen
• Rückstellung der Walze nach Kompression

Vorläufige Härteauswahl

Die folgenden Bereiche dienen eher als allgemeine Anhaltspunkte und nicht als allgemeingültige Vorgaben:

Shore-A-Härte	Typischer Leistungsverlauf	Mögliche Anwendungsbereiche
20–40 Shore A	Weich, nachgiebig und große Auflagefläche	Zarte Folie, unebene Oberflächen, Handhabung mit leichtem Druck
40–60 Shore A	Ausgewogene Griffigkeit, Elastizität und Formstabilität	Allgemeine Förder-, Laminier- und Druckwalzen
60–80 Shore A	Festere Oberfläche und geringere Verformung	Anwendungen mit hoher Belastung, Präzisionstransport und abriebempfindliche Anwendungen
Über 80 Shore A	Sehr fest, geringe Nachgiebigkeit	Spezialwalzen für industrielle Anwendungen oder wärmeleitende Walzen

Handelsübliche Silikontypen sind in einem breiten Härtebereich erhältlich. So führt Dow beispielsweise walzgeeignete Silikonmischungen von etwa 40 bis 80 JIS Typ A sowie spezielle walzgeeignete Typen mit hohem Rückprall und hoher Wärmeleitfähigkeit im Sortiment. Die Materialauswahl sollte daher auf dem gesamten Eigenschaftsprofil basieren und nicht allein auf der Härte.

Härte ist nicht dasselbe wie Klemmkraft

Zwei Rollen mit derselben Shore-A-Härte können aufgrund von Unterschieden in folgenden Bereichen ein unterschiedliches Kontaktverhalten aufweisen:

• Dicke der Silikonhülle
• Rollendurchmesser
• Steifigkeit des Kerns
• Kompressionsabstand
• Verbundmodul
• Temperatur
• Drehzahl
• Oberflächenprofil

Eine dicke Silikonschicht verformt sich in der Regel stärker als eine dünne Schicht derselben Härte. Käufer sollten daher sowohl die Härte als auch die Dicke der fertigen Abdeckung angeben.

Empfohlene Härte-Toleranz

Eine typische kundenspezifische Spezifikation sieht möglicherweise eine Toleranz wie beispielsweise ±5 Shore A vor, während anspruchsvollere Anwendungen einen engeren Bereich erfordern können. Die erreichbare Toleranz sollte bei der Materialauswahl und der Mustervalidierung bestätigt werden.

Bei dünnen oder stark gewölbten Walzenbelägen können direkte Härtewerte durch die Wölbung, die Belagstärke und das darunterliegende starre Metall beeinflusst werden. In diesen Fällen muss die Härte möglicherweise anhand einer separat geformten Prüfplatte überprüft werden, die aus derselben Materialcharge und im selben Aushärtungszyklus hergestellt wurde.

Auswahl der Silikonmischung

Die Härte ist nur ein Aspekt bei der Materialauswahl. Die Silikonformulierung sollte außerdem hinsichtlich folgender Punkte bewertet werden:

• Zugfestigkeit
• Reißfestigkeit
• Dehnung
• Widerstandsfähigkeit bei Erholungen
• Druckverformungsrest
• Abriebfestigkeit
• Verhalten bei thermischer Alterung
• Oberflächenreibung
• Elektrische Leitfähigkeit
• Elektrostatisch ableitende Eigenschaften
• Chemische Verträglichkeit
• Anforderungen an den Kontakt mit Lebensmitteln
• Farb- und Verunreinigungskontrolle

Zu den einschlägigen Vergleichsprüfverfahren können gehören:

• ASTM D412 für Zugfestigkeitseigenschaften
• ASTM D395 für den Druckverformungsrest
• ASTM D5963 oder ISO 4649:2024 zur Vergleichsbewertung der Abriebfestigkeit
• ASTM D573 zur Bewertung der Wärmealterung

Die Ergebnisse von Labor-Abriebversuchen sollten nicht als direkte Vorhersage der Lebensdauer der Walze gewertet werden. Der tatsächliche Verschleiß hängt auch von der Geschwindigkeit, dem Druck, Verunreinigungen, Reinigungschemikalien, dem Kantenkontakt und dem Material ab, das über die Walze läuft.

Standard-Silikon oder Fluorsilikon?

Standard-VMQ-Silikon wird häufig aufgrund seiner Temperaturbeständigkeit, Elastizität und seiner Trenneigenschaften ausgewählt. In bestimmten Ölen, Kraftstoffen und Lösungsmitteln kann es jedoch aufquellen oder an Leistungsfähigkeit einbüßen.

Fluorsilikon bietet zwar möglicherweise eine bessere Beständigkeit gegenüber bestimmten aggressiven Flüssigkeiten, weist jedoch in der Regel andere Eigenschaften hinsichtlich Kosten, mechanischer Eigenschaften und Verarbeitbarkeit auf. Anwendungsspezifische Eintauch- und Funktionstests werden empfohlen, wann immer eine chemische Beanspruchung zu erwarten ist.

Anwendungen im Bereich Lebensmittelkontakt

Bei Rollen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, reicht es nicht aus, lediglich “Silikon in Lebensmittelqualität” anzugeben, ohne weitere Details zu nennen. Einkäufer sollten den jeweiligen Markt, die Art des Lebensmittels, die Kontakttemperatur und das Reinigungsverfahren angeben.

Für die Vereinigten Staaten müssen die betreffenden Gummifertigwaren unter Umständen die Bedingungen und Extraktionsanforderungen von 21 CFR 177.2600. Die Konformität muss für die gesamte Verbindung und das Endprodukt bewertet werden, nicht nur für das Basissilikonpolymer.

Rundlauf, Rundlaufabweichung und Zylindrizität

“Der Begriff ”Rundlauf“ wird häufig bei Anfragen zu Rollen verwendet, kann jedoch für die Fertigung und Prüfung zu vage sein.

Eine sinnvollere Anforderung an die Zeichnung lautet oft:

Angegebener Gesamtrundlauf des fertigen Silikons am Außendurchmesser, bezogen auf die Lagerzapfen oder einen definierten Wellenbezugspunkt.

Dadurch wird die funktionale Silikonoberfläche direkt mit der eigentlichen Drehachse der eingebauten Rolle verbunden.

Was verursacht einen Rundlauffehler bei Rollen?

Mögliche Ursachen sind unter anderem:

• Verbogene Welle oder Rollenkern
• Bearbeitungsfehler bei der Spindel
• Der Außendurchmesser des Kerns ist nicht auf die Zapfen ausgerichtet
• Ungleichmäßige Dicke der Klebstoffschicht
• Uneinheitliche Dicke der Silikonhülle
• Verformung beim Formen oder Aushärten
• Falsche Schleifeinstellung
• Verformung des weichen Silikons während der Prüfung
• Lager- oder Befestigungsspiel

Eine Rolle kann zwar eine runde Silikonoberfläche haben, sich aber dennoch exzentrisch drehen, wenn die Oberfläche nicht mit der Zapfenachse fluchtet.

Wie sollte der Rundlauf gemessen werden?

Eine praktische Prüfmethode besteht darin, dass:

1. Lagern Sie die Walze an ihren Funktionszapfen oder den angegebenen Bezugsebenen ab.
2. Drehen Sie es langsam und unter kontrollierten Bedingungen.
3. Messen Sie den Außendurchmesser des fertigen Silikonteils mit einer Messuhr oder einem geeigneten berührungslosen Messsystem.
4. Erfassen Sie den angegebenen Gesamtausschlag an mehreren axialen Positionen.
5. Überprüfen Sie beide Rollenenden sowie die Mitte.
6. Vergleichen Sie die Maße mit den Toleranzen in der Zeichnung.

Bei weichem Silikon kann die Messkraft die Oberfläche verformen und das Ergebnis verfälschen. Daher sollten Messverfahren, Messspitze und Messkraft abgestimmt werden, wenn enge Toleranzen gefordert sind.

Parameter, die separat angegeben werden sollten

Eine vollständige Walzenzeichnung kann Folgendes umfassen:

• Fertigaußendurchmesser
• Toleranz des Außendurchmessers
• Gesichtslänge
• Radialer Rundlauf oder TIR
• Zylindrizität
• Geradheit
• Krone, Konus oder Profil
• Durchmesser und Passform der Hülse
• Ausrichtung von Journal zu Journal
• Oberflächenrauheit
• Kantenradius oder Fase
• Anforderung an die dynamische Auswuchtung

Gehen Sie nicht davon aus, dass die Durchmessertoleranz automatisch den Rundlauf bestimmt. Es handelt sich um zwei getrennte Merkmale.

Kronenröller

Manche Walzen sind in der Mitte bewusst größer ausgelegt, um die Durchbiegung der Welle auszugleichen und eine gleichmäßigere Druckverteilung über die gesamte Arbeitsfläche zu gewährleisten.

Für eine Kronrolle sollte die Zeichnung Folgendes festlegen:

• Maximale Kronenhöhe
• Kronenprofil
• Referenzdurchmesser
• Messpositionen
• Zulässige Profilabweichung

Eine gewölbte Oberfläche sollte nicht als außerhalb der zylindrischen Toleranz liegend zurückgewiesen werden, wenn die Wölbung ein beabsichtigtes funktionales Merkmal ist.

Rundlauf und dynamische Auswuchtung sind zwei verschiedene Dinge

Ein geringer Radialschlag garantiert noch keine gute dynamische Auswuchtung. Eine Rolle kann zwar geometrisch präzise sein, dennoch eine ungleichmäßige Massenverteilung aufweisen, die folgende Ursachen haben kann:

• Uneinheitliche Wandstärke des Kerns
• Innennahtschweißungen
• Keilnuten
• Ungleichmäßige Gummiverteilung
• Metallstopfen oder -einsätze
• Lokale Schleifkorrekturen

Mit zunehmender Masse, zunehmendem Durchmesser und steigender Betriebsdrehzahl der Rollen gewinnt das dynamische Auswuchten zunehmend an Bedeutung. Gegebenenfalls sollten in der Zeichnung die Betriebsdrehzahl, die Anforderungen an die Auswuchtqualität und die Auswuchtbedingungen festgelegt werden.

ISO 21940-11 enthält Verfahren und Unwuchttoleranzen für Rotoren mit starrem Verhalten. Lange oder biegsame Rollen erfordern unter Umständen zusätzliche technische Analysen, da die Wellendurchbiegung das Laufverhalten maßgeblich beeinflussen kann.

Haftfestigkeit zwischen Gummi und Metall

Die Silikonummantelung muss auch bei wiederholter Kompression, Beschleunigung, Bremsung, Erwärmung und Reinigung fest sitzen. Ein Haftversagen kann sich zunächst als kleine Abhebung an der Kante zeigen und sich zu einer vollständigen Ablösung entwickeln.

Zu den wichtigen Variablen bei der Verklebung gehören:

• Metalllegierung
• Oberflächenreinheit
• Oberflächenrauheit
• Oxidzustand
• Auswahl der Grundierung oder des Haftvermittlers
• Auftragsdicke der Grundierung
• Zeit zwischen Vorbereitung und Formgebung
• Chemie der Silikonhärtung
• Aushärtungstemperatur und -druck
• Nachhärtungsbedingungen
• Dicke der Abdeckung
• Kantengeometrie
• Betriebstemperatur und Chemikalien

Typischer Prozess zur Oberflächenvorbereitung von Metallen

Ein kontrollierter Verbindungsvorgang kann Folgendes umfassen:

1. Entfetten
   Entfernt Bearbeitungsöl, Fingerabdrücke und Bearbeitungsrückstände.
2. Mechanische Oberflächenbehandlung
   Durch Strahlen oder kontrolliertes Aufrauen wird die Oberfläche vergrößert und eine mechanische Verankerung gefördert.
3. Endreinigung
   Entfernt lose Schleifpartikel, Staub und Verunreinigungen.
4. Chemische Behandlung, falls erforderlich
   Aluminium, Edelstahl und beschichtete Oberflächen erfordern unter Umständen eine anwendungsspezifische Behandlung.
5. Auftragen einer Grundierung oder eines Haftvermittlers
   Eine geeignete Grundierung wird in einer kontrollierten, gleichmäßigen Schicht aufgetragen.
6. Trocknung und kontrollierte Lagerung
   Die vorbereiteten Proben sollten vor Feuchtigkeit, Staub und erneuter Verunreinigung geschützt werden.
7. Silikonformung oder Vulkanisierung
   Aushärtungszeit, Temperatur und Druck werden je nach Compound und Klebesystem geregelt.

Das Überspringen oder die unzureichende Durchführung einer dieser Phasen kann die Haltbarkeit der Verbindung beeinträchtigen.

Mechanische Verriegelungsfunktionen

Die chemische Haftung kann durch mechanische Haltevorrichtungen ergänzt werden, insbesondere bei Rollen, die hohen Drehmomenten oder starken Temperaturwechseln ausgesetzt sind.

Zu den möglichen Funktionen gehören:

• Flache Rillen
• Gerändelte Oberflächen
• Perforationen
• Unterschnitte
• Zurückgesetzte Endbereiche
• Auffangschultern
• Endflansche

Diese Merkmale sollten keine scharfen Kanten bilden, an denen sich Spannungen konzentrieren oder die sich bei wiederholter Verformung in das Silikon einschneiden.

Die mechanische Verriegelung ist eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme; sie sollte nicht dazu dienen, einen unkontrollierten chemischen Bindungsprozess zu verschleiern.

Wie wird die Haftfestigkeit geprüft?

ASTM D429 enthält mehrere Verfahren zur Bewertung der Haftung von Gummi auf starren Untergründen, darunter auch Metall. Je nach Geometrie der Probe lassen sich mit diesen Verfahren das Abzieh-, Zug- oder schubbezogene Haftverhalten bewerten.

Bei Sonderwalzen können folgende Prüfungen durchgeführt werden:

• Repräsentative Laborproben aus Gummi-Metall-Verbundwerkstoff
• Proben, die im Produktionsklebeverfahren hergestellt wurden, abziehen oder ablösen
• Zerstörende Schnitt- und Abziehprüfungen an Qualifikationsproben
• Drehmomentprüfung
• Thermische Alterung mit anschließender Haftfestigkeitsprüfung
• Chemische Belastung mit anschließender Haftfestigkeitsprüfung
• Wiederholte Klemmkraft- oder Rotationsdauerprüfungen

ASTM D429-Prüfkörper geben nicht immer die Geometrie und den Spannungszustand einer fertigen Walze wieder. Aus diesem Grund sollten Prüfkörperversuche mit der Prüfung der Fertigteile und einer anwendungsbezogenen Validierung kombiniert werden.

Adhäsives Versagen vs. kohäsives Versagen

Die Bruchfläche liefert wertvolle Informationen:

• Haftversagen: Silikon lässt sich sauber von der Grenzfläche zwischen Metall und Grundierung ablösen.
• Kohäsionsversagen: Das Silikon reißt, während der Gummi am Metall haften bleibt.
• Gemischtes Scheitern: Es kommt sowohl zu einer Ablösung des Klebstoffs als auch zu einem Einreißen des Gummis.

Eine hohe gemessene Kraft bei einem erheblichen Haftversagen kann dennoch auf einen instabilen Klebevorgang hindeuten. Bei den Qualifizierungskriterien sollten sowohl die gemessene Kraft als auch die Versagensart berücksichtigt werden.

Herstellungsverfahren für Silikonwalzen

Ein typischer Produktionsablauf umfasst:

1. Prüfen Sie den Antrag und die Zeichnung.
2. Den Metallkern bearbeiten und prüfen.
3. Überprüfen Sie die Ausrichtung der Führung und die Geradheit des Kerns.
4. Reinigen und bereiten Sie die Klebefläche vor.
5. Tragen Sie die angegebene Grundierung oder das angegebene Haftmittel auf.
6. Die Silikonhülle formen, umwickeln oder gießen.
7. Je nach Bedarf aushärten und nachhärten.
8. Die Gummioberfläche grob bearbeiten.
9. Den Außendurchmesser präzisionsschleifen.
10. Erzeugen Sie Rillen, Wölbungen oder spezielle Oberflächenmuster.
11. Härte, Maße und Rundlauf prüfen.
12. Führen Sie, sofern vorgeschrieben, Haftungs- und Auswuchtprüfungen durch.
13. Die fertige Walze reinigen und verpacken.

Das Schleifen des Silikons nach dem Aushärten ist in der Regel wichtig, wenn die Anwendung einen präzisen Durchmesser, einen geringen Rundlauf und eine hohe Oberflächengüte erfordert.

Oberflächenbeschaffenheit und Walzenprofil

Die richtige Oberflächenbeschaffenheit hängt von der Funktion der Walze ab.

Eine glatte oder polierte Oberfläche kann erforderlich sein für:

• Transport in Dünnschichten
• Drucken
• Laminieren
• Optische Materialhandhabung
• Anträge auf Freigabe

Eine strukturierte, gerillte oder gemusterte Oberfläche kann verwendet werden, um:

• Die Traktion verbessern
• Eingeschlossene Luft ablassen
• Flüssigkeit ablassen
• Kontaktfläche verringern
• Ein Band oder eine Bahn führen
• Überwachung der Schichtdicke

Zu den möglichen Profilen gehören:

• Glatte zylindrische Oberfläche
• Axialnuten
• Spiralförmige Rillen
• Rautenmuster
• Konkave oder konvexe Profile
• Mittlere Krone
• Stufendurchmesser
• Speziell geformte Strukturen

Aus der Zeichnung sollte hervorgehen, ob die Oberflächenrauheit ein verbindlicher Abnahmewert oder lediglich ein funktionaler Richtwert ist.

Empfohlener Inspektionsplan

1. Prüfung des Metallkerns

Überprüfen:

• Kernmaterial
• Außendurchmesser
• Wandstärke
• Abmessungen von Welle und Zapfen
• Geradheit
• Spindelrundlauf
• Schweißzustand
• Bereich für die Oberflächenvorbereitung

2. Materialprüfung

Eintrag:

• Silikontyp
• Farbe
• Chargennummer
• Aushärtungssystem
• Härteangabe
• Datum der Anmischung und Formgebung
• Nachhärtungsbedingungen

3. Härteprüfung

Messen Sie die Härte an den vereinbarten axialen und Umfangspositionen. Wenn die direkte Messung unzuverlässig ist, verwenden Sie eine repräsentative Prüfplatte aus derselben Charge.

4. Maßprüfung

Überprüfen:

• Fertigdurchmesser
• Gesichtslänge
• Silikondicke
• Kantenabmessungen
• Nutgeometrie
• Krone oder Profil

Die Norm ASTM D3767 enthält Verfahren zur Messung der Abmessungen von Gummiprodukten und weist darauf hin, dass der Druck des Messgeräts die Messungen an weichen Materialien erheblich beeinflussen kann.

5. Rundlaufprüfung

Messen Sie den TIR-Wert an mehreren Stellen entlang der Walzenfläche relativ zum vorgegebenen Lager- oder Wellenbezugspunkt.

6. Oberflächenprüfung

Achten Sie auf:

• Blasen
• Lochblenden
• Kürzungen
• Schleifanlagen
• Verunreinigung
• Freiliegendes Metall
• Unregelmäßige Kanten
• Oberflächenwelligkeit
• Lokale Härteunterschiede

7. Anleiheprüfung

Überprüfen Sie beide Walzenenden auf Abhebungen, Spalten oder freiliegende Klebefugen. Führen Sie bei Bedarf zerstörende Prüfungen an Qualifizierungsproben oder Serienproben durch.

8. Dynamisches Gleichgewicht

Die fertige Walze muss ausgewuchtet werden, wenn dies aufgrund der Betriebsdrehzahl, der Masse oder der Empfindlichkeit der Anlage erforderlich ist.

Häufige Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen

Fehlermodus	Mögliche Ursache	Korrekturmaßnahme
Das Silikon löst sich vom Kern ab	Verunreinigungen, falsche Grundierung oder unvollständige Aushärtung	Verbesserung der Reinigung, der Oberflächenvorbereitung und der Kontrolle des Verklebungsprozesses
Übermäßige Vibrationen	Hoher Rundlauf, verbogener Kern oder Massenunwucht	Lagerlaufflächen prüfen, die Abdeckung nachschleifen und eine dynamische Auswuchtung durchführen
Ungleichmäßiger Druck	Falsche Krone, Schaftdurchbiegung oder Schwankungen in der Härte	Überprüfung der Steifigkeit, des Profils und der Härtegleichmäßigkeit der Walzen
Schneller Oberflächenverschleiß	Falsche Mischung, übermäßiger Schlupf oder Verunreinigungen durch Schleifmittel	Wählen Sie eine besser geeignete Mischung aus und überprüfen Sie Druck und Geschwindigkeit.
Die Walze wird dauerhaft flach	Übermäßige Kompression, hohe Temperatur oder schlechte Kompressionsverformung	Belastung reduzieren oder eine besser geeignete Silikonformulierung wählen
An den Enden sind Risse im Silikon zu sehen	Scharfe Kante, zu starke Änderung der Beschichtungsdicke oder Ablösebeanspruchung	Radien hinzufügen und die Geometrie der Kantenübergänge optimieren
Die Oberfläche wird klebrig	Chemische Einwirkung, Überhitzung oder ungeeignete Zusammensetzung	Betriebstemperatur und chemische Verträglichkeit überprüfen
Durchmesseränderungen während des Gebrauchs	Thermische Ausdehnung, Quellung oder unvollständige Nachhärtung	Material unter realen Betriebsbedingungen validieren

Welche Informationen sollten in einer Angebotsanfrage enthalten sein?

Um ein genaues Angebot zu erhalten, sollten Käufer folgende Angaben machen:

• Rollenzeichnung oder 3D-Modell
• Außendurchmesser der fertigen Walze
• Länge der Arbeitsfläche
• Gesamtlänge der Welle
• Material des Kerns und der Welle
• Abmessungen und Toleranzen der Welle
• Silikondicke
• Erforderliche Shore-A-Härte
• Härtetoleranz
• Farbe
• Oberflächenbeschaffenheit
• Glattes, gerilltes oder gewölbtes Profil
• Radialer Rundlauf oder TIR-Anforderung
• Anforderung an die dynamische Auswuchtung
• Maximale Drehzahl
• Aufgebrachte Last oder Anpressdruck
• Betriebstemperatur
• Kontaktmaterialien
• Chemikalien und Reinigungsmittel
• Elektrische oder antistatische Anforderungen
• Anforderungen hinsichtlich des Kontakts mit Lebensmitteln oder behördliche Vorschriften
• Erwartete Lebensdauer
• Bestellmenge
• Jährlicher Bedarf
• Anforderung an einen neuen Kern oder eine Neubeschichtung

Fotos der Maschine und der defekten Walzen können dem Hersteller ebenfalls dabei helfen, mögliche Konstruktionsprobleme zu erkennen.

Herstellung neuer Walzen vs. Walzenbeschichtung

Vorhandene Metallkerne können unter Umständen entlackt und neu beschichtet werden. Eine Neubeschichtung kann zwar Kosten sparen, doch muss der Kern zuvor auf Folgendes geprüft werden:

• Wellenverbiegung
• Verschleiß der Führung
• Korrosion
• Risse
• Beschädigte Gewinde oder Keilnuten
• Frühere Rückstände von Bindemitteln
• Unzureichende Wandstärke
• Mangelhafte Schweißqualität

Sind die Lagerbuchsen abgenutzt oder der Kern verbogen, lässt sich der zugrunde liegende Drehfehler durch das Anbringen einer neuen Silikonummantelung nicht beheben.

Häufig gestellte Fragen

Welche Shore-A-Härte eignet sich am besten für eine Silikonwalze?

Es gibt keine allgemein beste Härte. Weiche Rollen verbessern die Anpassungsfähigkeit und die Kontaktfläche, während härtere Rollen die Verformung verringern und für eine höhere Maßhaltigkeit sorgen. Belastung, Deckschichtdicke, Geschwindigkeit und Kontaktmaterial müssen gemeinsam berücksichtigt werden.

Lässt sich Silikon direkt mit Edelstahl verkleben?

Ja, aber für eine zuverlässige Verklebung sind in der Regel eine kontrollierte Reinigung, eine geeignete Oberflächenvorbereitung sowie eine kompatible Grundierung oder ein kompatibles Verklebungssystem erforderlich. Die Edelstahlsorte und der Oberflächenzustand sollten vor Produktionsbeginn ermittelt werden.

Was ist der Unterschied zwischen Rundlaufgenauigkeit und Rundlaufabweichung?

Die Konzentrizität beschreibt die Ausrichtung zwischen Mittelpunkten oder Achsen. Der Rundlauf gibt an, um wie viel sich eine Oberfläche während der Drehung relativ zu einer Bezugsachse verschiebt. Bei der Prüfung von Rollen ist der radiale Rundlauf oder TIR relativ zu den Funktionszapfen oft die praktischere Spezifikation.

Kann eine Silikonwalze einen geringen Rundlaufaufmaß aufweisen und trotzdem vibrieren?

Ja. Ein geringer Rundlauffehler sorgt zwar für eine geometrisch korrekte Drehbewegung, garantiert jedoch keine gleichmäßige Massenverteilung. Bei schnell laufenden oder schweren Walzen kann zudem ein dynamisches Auswuchten erforderlich sein.

Wie wird die Haftung von Silikon auf Metall überprüft?

Die Haftfestigkeit kann anhand repräsentativer Probekörper, gemäß den Prüfverfahren nach ASTM D429, durch zerstörende Schälprüfungen sowie durch Dauerhaltbarkeitsprüfungen an fertigen Walzen bewertet werden. Sowohl die Haftfestigkeit als auch die Versagensart sollten protokolliert werden.

Können Rillen in die Silikonoberfläche eingearbeitet werden?

Ja. Axiale, spiralförmige, rautenförmige und anwendungsspezifische Rillen können in die Oberfläche eingeformt, gefräst oder geschliffen werden. Rillenbreite, -tiefe, -abstand und -richtung sollten in der Zeichnung festgelegt werden.

Können alte Metallwalzen neu beschichtet werden?

Ja, vorausgesetzt, dass der Kern, die Laufringe und die Wellen innerhalb der zulässigen Maß- und Strukturgrenzen bleiben. Der alte Gummi und die Klebeschicht müssen entfernt werden, bevor die Oberfläche erneut aufbereitet wird.

Was führt zur Delaminierung von Silikonwalzen?

Zu den häufigsten Ursachen zählen Ölverunreinigungen, ungeeignete Grundierung, unzureichende Aushärtung, inkompatible Materialien, scharfe Kanten, übermäßiges Drehmoment, chemische Einwirkung und wiederholte Temperaturwechsel.

Fazit

Für eine zuverlässige, silikonbeschichtete Metallwalze reicht es nicht aus, lediglich die Silikonhärte auszuwählen. Käufer sollten das gesamte Zusammenspiel zwischen Silikonbeschichtung, Metallkern und funktionaler Drehachse definieren.

Die wichtigsten Anforderungen an den Einkauf sind:

• Anwendungsgerechte Silikonformulierung
• Festgelegte Shore-A-Härte und Schichtdicke
• Fertigdurchmesser und Rundlaufabweichung bezogen auf die Zapfen
• Kontrollierte Oberflächenbeschaffenheit oder Walzenprofil
• Validiertes Verfahren zur Gummi-Metall-Verklebung
• Dynamische Auswuchtung bei Bedarf
• Prüfung unter realistischen Betriebsbedingungen

Für ein individuelles Angebot senden Sie bitte die Zeichnung der Walze zusammen mit den erforderlichen Angaben zu Härte, Abmessungen, TIR, Oberflächenprofil, Betriebstemperatur, Drehzahl, Belastung und Kontaktmedium. Anhand vollständiger Anwendungsinformationen kann der Hersteller vor Beginn der Werkzeugfertigung oder der Produktion einen geeigneten Werkstoff sowie einen Prüfplan empfehlen.