In industriellen Walzenanwendungen werden NBR-Gummiwalzen (Nitrilkautschukwalzen) aufgrund ihrer ausgezeichneten Ölbeständigkeit, hohen mechanischen Festigkeit und stabilen Verarbeitungseigenschaften häufig in Anlagen zum Beschichten, Bedrucken, Fördern und Laminieren eingesetzt. Allerdings weist jedes Gummimaterial hinsichtlich seiner Eignung spezifische Grenzen auf.
NBR-Gummiwalzen sind kein universelles Material; unter bestimmten Betriebsbedingungen ist ihre Verwendung ungeeignet.
Wird die Kompatibilität zwischen dem Material und der Betriebsumgebung außer Acht gelassen – selbst bei Hochleistungswalzen aus NBR-Gummi – können Probleme wie beschleunigte Alterung, Leistungsverschlechterung oder sogar ein Totalausfall auftreten.
Unter Einbeziehung sowohl materialwissenschaftlicher als auch industrieller Anwendungsperspektiven analysiert dieser Artikel systematisch die spezifischen Betriebsbedingungen, unter denen NBR-Gummiwalzen vermieden werden sollten, und hilft so den Anwendern, Fehlentscheidungen in der Phase der Materialauswahl zu vermeiden.
Was sind NBR-Gummiwalzen? Wo liegen ihre wichtigsten Anwendungsgebiete?
Bevor wir auf ungeeignete Betriebsbedingungen eingehen, ist es unerlässlich, zunächst den vorgesehenen Verwendungszweck und die inhärenten Stärken von NBR-Gummiwalzen zu definieren.
Wichtigste Vorteile von NBR-Gummiwalzen:
• Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Ölen und Kraftstoffen
• Gute Wasserbeständigkeit und Luftdichtigkeit
• Hohe Abriebfestigkeit und mechanische Festigkeit
• Starke Haftung an Metallkernen
• Stabile Verarbeitungseigenschaften und kontrollierbare Herstellungskosten
Folglich eignen sich folgende Umgebungen am besten für NBR-Gummiwalzen:
• Industrielle Innenräume
• Umgebungen, in denen Fette oder ölige Medien vorhanden sind
• Umgebungen mit relativ stabilen Temperaturen und atmosphärischen Bedingungen
• Umgebungen, die frei von starker ultravioletter (UV-)Strahlung und Ozon sind
Sobald diese Grenzen überschritten sind, treten die systembedingten Einschränkungen von NBR-Gummiwalzen zutage.
Warum ist UV-Strahlung schädlich für NBR-Gummiwalzen?
Walzen aus NBR-Gummi sind für den längeren Einsatz in Umgebungen mit intensiver UV-Strahlung ungeeignet.
Aus molekularstruktureller Sicht ist die Hauptkette vonNBR-Gummienthält ungesättigte Doppelbindungen; diese besondere Strukturmerkmale machen das Material sehr empfindlich gegenüber ultraviolettem Licht.
Unter Bedingungen intensiver UV-Bestrahlung können NBR-Gummiwalzen folgende Probleme aufweisen:
• Schnelle Oberflächenalterung
• Verfestigung (Versprödung) des Gummis
• Bildung von Mikrorissen (Haarrissbildung)
• Verschlechterung der Elastizität und der Reibungseigenschaften
Schlussfolgerung hinsichtlich der Ungeeignetheit:
Für den Einsatz von NBR-Gummiwalzen sind Betriebsbedingungen ungeeignet, die eine längere, direkte und ungeschützte Einwirkung von Sonnenlicht beinhalten.
Warum sind Außenumgebungen für NBR-Gummiwalzen ungeeignet?
Die Natur: Kein einzelner Faktor, sondern eine umfassende alternde Umwelt
Im Freien herrscht typischerweise das gleichzeitige Vorhandensein von:
• Ultraviolette (UV-)Strahlung
• Ozon
• Temperaturschwankungen
• Niederschlag und Feuchtigkeit
Obwohl NBR-Gummiwalzen eine gewisse Wasserbeständigkeit aufweisen, zeigen sie insgesamt keine gute Witterungsbeständigkeit.
Hauptprobleme bei NBR-Gummiwalzen im Außenbereich:
• Deutlich beschleunigte Alterungsrate
• Erhöhte Oberflächenhärte
• Allmählicher Elastizitätsverlust
• Deutlich verkürzte Nutzungsdauer
Schlussfolgerung zur Eignung:
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für Geräte, die für den Langzeitbetrieb oder die Lagerung im Freien vorgesehen sind.
Sind NBR-Gummiwalzen für Umgebungen mit hoher Ozonbelastung geeignet?
Der Wirkungsmechanismus von Ozon auf NBR-Gummiwalzen:
Ozon greift bevorzugt die Doppelbindungsstrukturen in Kautschukmolekülen an; NBR ist insbesondere ein typisches Kautschuksystem, das durch solche Doppelbindungen gekennzeichnet ist.
In ozonreichen Umgebungen neigen NBR-Gummiwalzen zu Folgendem:
• Oberflächenrisse, die mit der Richtung der aufgebrachten Spannung ausgerichtet sind
• Kontinuierliche Ausbreitung von Rissen
• Alterungsbedingte Degradation, selbst unter Bedingungen geringer Belastung
Häufige Umgebungen mit hohem Ozongehalt:
• Bereiche um elektrische Geräte herum
• Corona-Behandlungszonen
• Umgebung von Hochspannungsentladungsgeräten
Schlussfolgerung zur Eignung:
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, bei denen eine kontinuierliche Ozonquelle vorhanden ist.
Können NBR-Gummiwalzen in stark sauren oder stark alkalischen Umgebungen eingesetzt werden?
Die Grenzen der Chemikalienbeständigkeit von NBR-Gummiwalzen:
Während NBR-Gummiwalzen beim Kontakt mit ölhaltigen Medien eine ausgezeichnete Leistung zeigen, weisen sie eine geringe Beständigkeit gegenüber folgenden Substanzen auf:
• Starke Säuren
• Starke Laugen
• Starke Oxidationsmittel
Mögliche Probleme in stark sauren oder alkalischen Umgebungen:
• Gummiaufquellen
• Abbau der Molekülstruktur
• Schnelle Verschlechterung der Oberflächeneigenschaften
• Erhöhtes Risiko eines Versagens der Haftschicht
Schlussfolgerung zur Eignung:
Walzen aus NBR-Gummi sind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, die einen längeren Kontakt mit starken Säuren, starken Laugen oder stark oxidierenden Medien beinhalten.
Sind NBR-Gummiwalzen für den Langzeitbetrieb bei hohen Temperaturen geeignet?
Temperaturgrenzen für NBR-Gummiwalzen
Generell können NBR-Gummiwalzen unter folgenden Bedingungen kontinuierlich betrieben werden:
• Ungefähr 120 °C an der Luft
• Ungefähr 150 °C in Öl
Unter Bedingungen anhaltend hoher Temperaturen erfahren NBR-Gummiwalzen Folgendes:
• Beschleunigte thermische Alterung
• Aushärtung des Gummimaterials
• Ein Rückgang der Elastizität
• Eine deutlich verkürzte Nutzungsdauer
Schlussfolgerung zur Ungeeignetheit
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, bei denen die Temperaturen über längere Zeiträume hinweg konstant den Wärmebeständigkeitsbereich des Materials überschreiten.
Sind NBR-Gummiwalzen für Bedingungen geeignet, die durch häufige Wechsel von Hitze und Kälte gekennzeichnet sind?
Der Einfluss von Temperaturschwankungen auf NBR-Gummiwalzen
Häufige Temperaturwechsel (abwechselnd heiß und kalt) führen zu:
• Wiederholte Schwankungen der inneren Spannung im Gummi
• Die Bildung von Mikrorissen durch thermische Ausdehnung und Kontraktion
• Ermüdungsschäden an der Haftschicht
Manifestierte Ergebnisse
• Vorzeitiges Auftreten von Oberflächenrissen
• Verringerte Betriebsstabilität
Schlussfolgerung zur Ungeeignetheit
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, die durch starke und häufige Temperaturschwankungen gekennzeichnet sind.
Ist eine Umgebung mit starken Lösungsmitteln für NBR-Gummiwalzen geeignet?
Einschränkungen von NBR-Gummiwalzen hinsichtlich Lösungsmitteln
Während NBR-Gummiwalzen in Gegenwart bestimmter ölbasierter Lösungsmittel gute Ergebnisse liefern, weisen sie gegenüber folgenden Medien eine unzureichende Beständigkeit auf:
• Lösungsmittel auf Ketonbasis
• Esterbasierte Lösungsmittel
• Aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel
Mögliche Probleme
• Aufquellen des Gummivolumens
• Erweichung der Oberfläche
• Instabiles Reibungsverhalten
Schlussfolgerung zur Ungeeignetheit
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, die stark polare Lösungsmittel oder bestimmte Arten von organischen Lösungsmitteln beinhalten.
Können NBR-Gummiwalzen für Anwendungen ausgewählt werden, die eine hohe Witterungsbeständigkeit erfordern?
Was stellt eine hohe Anforderung an die Witterungsbeständigkeit dar?
Dies umfasst:
• Längerer Aufenthalt im Freien
• Extreme Empfindlichkeit gegenüber der Materialalterungsrate
• Eine Anforderung an die Langzeitstabilität der Gummileistung
Einschränkungen von NBR-Gummiwalzen
• Begrenzte Beständigkeit gegenüber ultravioletter (UV-)Strahlung
• Unzureichende Ozonbeständigkeit
Schlussfolgerung zur Ungeeignetheit
NBR-Gummiwalzensind nicht geeignet für Betriebsbedingungen, bei denen besonders hohe Anforderungen an die Witterungsbeständigkeit gestellt werden.
Ist der Einsatz von NBR-Gummiwalzen in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen angemessen?
Der Einfluss niedriger Temperaturen auf NBR-Gummiwalzen
Bei niedrigeren Temperaturen können NBR-Gummiwalzen folgende Probleme aufweisen:
• Aushärtung des Gummimaterials
• Deutlicher Rückgang der Elastizität
• Instabiles Reibungsverhalten
Schlussfolgerung zu ungeeigneten Anwendungen
NBR-Gummiwalzen sind nicht geeignet für den Einsatz unter Bedingungen, die eine längere Einwirkung niedriger Temperaturen oder Betriebsumgebungen nahe dem Tieftemperatur-Versprödungspunkt des Materials beinhalten.
Warum ist die Auswahl der falschen Betriebsbedingungen kritischer als die Materialqualität?
Viele Fälle von Walzenversagen aus NBR-Gummi sind nicht auf Herstellungsfehler zurückzuführen, sondern auf Folgendes:
• Betriebsumgebungen, die die Leistungsfähigkeit des Materials übersteigen
• Ungenaue Beurteilung der Betriebsbedingungen
• Missachtung der physikalischen und chemischen Grenzen des Gummimaterials
Ausfälle von NBR-Gummiwalzen sind häufig auf Anwendungsfehler und nicht auf Materialfehler zurückzuführen.
Wie lässt sich feststellen, ob die Betriebsbedingungen für NBR-Gummiwalzen geeignet sind?
Vor der Materialauswahl sollte vorrangig die Überprüfung der folgenden Bedingungen erfolgen:
• Wird die Walze über längere Zeiträume Sonnenlicht oder Witterungseinflüssen ausgesetzt sein?
• Ist Ozon oder eine stark oxidierende Umgebung vorhanden?
• Kommt die Walze mit starken Säuren, starken Basen oder speziellen Lösungsmitteln in Kontakt?
• Wird die Walze über längere Zeit hohen Temperaturen oder extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein?
• Gibt es besonders hohe Anforderungen an die Witterungsbeständigkeit?
Wenn mehrere dieser Bedingungen nicht erfüllt sind, ist bei der Auswahl von NBR-Gummiwalzen äußerste Vorsicht geboten.