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Kapitel Herstellung
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Praxis
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    Herstellung

    Beratung zu Fließen und Vernetzen – was der Prozess von der Mischung verlangt

    Ob ein Elastomerbauteil gelingt, entscheidet sich in der Herstellung. Die Mischung muss die Form füllen bzw. die Düse passieren, bevor sie anscorcht, und anschließend im ganzen Querschnitt ausreichend vernetzen. Beides hängt von zwei Werkstoffeigenschaften ab, die sich mit wenigen Messungen bestimmen lassen: dem Fließverhalten und der Kinetik der Vernetzung.

    Ich stelle selbst keine Bauteile her, vulkanisiere nicht und führe keine Messungen durch. Ich berate Sie bei Ihrer eigenen Fertigung, plane die nötigen Messungen bei geeigneten Prüflaboren und werte sie aus.

    Zwei Grundlagen: Vernetzen und Fließen

    Vernetzen

    Aus Vulkameterkurven bei mehreren Temperaturen ergibt sich ein Kinetikmodell. Damit lassen sich Anscorchzeit, Vernetzungsgrad und Heizzeit für jede Temperatur und Wanddicke berechnen – auch für den Kern dicker Bauteile.

    Vulkanisation · Kinetik der Vernetzung

    Fließen

    Aus Frequenzsweeps im RPA und daraus erstellten Masterkurven bzw. Fließkurven ergibt sich die Viskosität der Mischung abhängig von Schergeschwindigkeit und Temperatur. Sie bestimmt Fülldruck, Schererwärmung und Fließweg.

    Seite „Fließverhalten“ in Vorbereitung

    Temperatur und Vernetzungsgrad an Oberfläche und Mitte einer 20 mm dicken Platte über die Prozesszeit
    Beispiel aus der Kinetik: Temperatur (oben) und Vernetzungsgrad (unten) an der Oberfläche und in der Mitte einer 20 mm dicken Platte. Die Mitte erreicht den geforderten Vernetzungsgrad erst während des Abkühlens.

    Die Verfahren

    Je nach Verfahren stellt sich eine andere Kernfrage. Mit Kinetik und Fließverhalten lässt sie sich für jedes Verfahren beantworten:

    VerfahrenKernfrage
    PressenFließt die Mischung in der Form aus, bevor sie anscorcht? Wie lang muss die Heizzeit sein, damit auch der Kern dicker Teile ausreichend vernetzt? Zur Fallstudie
    SpritzpressenBleibt die vorgewärmte Mischung in der Transferkammer sicher vor dem Anscorchen? Wie stark erwärmt sie sich in den Kanälen, und reicht die Zeit zum Füllen?
    SpritzgussReicht das Fenster zwischen Füllen und Anscorchen, auch mit der Schererwärmung in Düse und Angüssen? Wie kurz darf die Heizzeit sein?
    ExtrusionBleibt die Mischung im Extruder sicher vor dem Anscorchen? Wie hoch sind Druck und Massetemperatur an der Düse, und wie lang muss die Vulkanisationsstrecke sein?

    Die Seiten zu den einzelnen Verfahren sind in Vorbereitung.

    Abschätzen statt simulieren

    Für große Serien mit Millionen Teilen lohnt sich eine vollständige Prozesssimulation. Für kleine und mittlere Hersteller mit Stückzahlen im Bereich von Tausenden ist sie meist zu teuer und zu aufwendig. Hier genügt in vielen Fällen eine einfache, physikalisch fundierte Abschätzung, die die entscheidenden Fragen beantwortet:

    • Passt die Mischung zum Verfahren und zum Werkzeug?
    • Welche Heizzeit ist sicher, welche ist zu kurz?
    • Wo liegt das Risiko: beim Füllen, beim Anscorchen oder bei der Vernetzung im Kern?

    Wer dennoch simuliert, kann die von mir bestimmten Parameter für Vernetzung und Fließverhalten direkt in gängige Simulationsprogramme übernehmen. Die Messung ist in beiden Fällen dieselbe.

    Herstellung und Migration

    Bei Bauteilen für Trinkwasser und Lebensmittelkontakt entscheidet die Herstellung mit darüber, ob die Migrationsprüfung bestanden wird: Eine zulässige Rezeptur hilft wenig, wenn das Bauteil im Kern unvollständig vernetzt ist. Wie sich das berechnen und beheben lässt, zeigt die Fallstudie zu einem gepressten Trinkwasserbauteil. Mehr zu den Anforderungen unter Trinkwasser & Lebensmittel.

    Wie ich Sie unterstütze

    • Planung und Beauftragung der Messungen von Vernetzung und Fließverhalten (RPA, Vulkameter) bei geeigneten Prüflaboren, Bestimmung der Parameter aus den Messdaten
    • Abschätzung von Heizzeit, Anscorchsicherheit und Verarbeitungsfenster für Ihr Bauteil und Verfahren
    • Ursachenanalyse bei Ausschuss, unvollständiger Formfüllung oder nicht bestandener Migrationsprüfung
    • Aufbereitung der Parameter für Simulationsprogramme