In der industriellen Fertigung sind Gummiwalzen unverzichtbare, allgegenwärtige und dennoch oft unterschätzte Bauteile. Von Druck- und Papiermaschinen über Textilmaschinen, Stahlverarbeitung, Folienproduktion und Verpackungsförderanlagen bis hin zur Herstellung von Materialien für neue Energien – Gummiwalzen finden sich in nahezu jedem industriellen Bereich, der Transport, Pressung, Beschichtung, Extrusion oder Führung erfordert. Auch wenn eine Gummiwalze auf den ersten Blick wie ein einfacher Metallkern mit einer Gummischicht erscheint, beeinflusst die Materialwahl direkt die Lebensdauer der Anlagen, die Verarbeitungsqualität und die Produktionsstabilität.
Unter den vielen Materialien, die für industrielle Gummiwalzen verwendet werden, sind NBR und EPDM die beiden am häufigsten eingesetzten Kategorien. Einkäufer und Anlageningenieure stehen bei der Walzenauswahl oft vor derselben Frage: Was genau unterscheidet industrielle NBR-Walzen von EPDM-Walzen? Warum benötigen manche Maschinen NBR-Walzen, während andere Betriebsbedingungen besser für EPDM geeignet sind? Liegt der Unterschied lediglich in der Temperaturbeständigkeit oder gibt es grundlegende Unterschiede in der Ölbeständigkeit, Alterungsbeständigkeit und den mechanischen Eigenschaften?
Tatsächlich gehen die Unterschiede zwischen NBR- und EPDM-Gummiwalzen weit über oberflächliche Spezifikationen hinaus. Sie unterscheiden sich signifikant in mehreren Dimensionen, darunter Molekularstruktur, chemische Stabilität, Medienbeständigkeit, Härteerhalt, Druckverformungsrest und Lebensdauer. Diese Unterschiede bestimmen ihre Eignung für verschiedene industrielle Anwendungen und beeinflussen direkt die Wartungskosten und die Produktionseffizienz eines Unternehmens.
Dieser Artikel bietet eine systematische Analyse der wichtigsten Unterschiede zwischen industriellen NBR- und EPDM-Gummiwalzen und behandelt Materialprinzipien, Leistungsvergleiche, Anwendungsbranchen und Auswahlkriterien.
Was ist eine NBR-Gummiwalze?
Das "NBR" inNBR-Gummiwalzensteht für Nitril-Butadien-Kautschuk. Es wird durch die Copolymerisation von Butadien und Acrylnitril hergestellt und ist einer der klassischsten ölbeständigen Kautschukwerkstoffe im Industriebereich.
Das charakteristische Merkmal von NBR-Gummiwalzen ist ihre hervorragende Ölbeständigkeit. Aufgrund der hochpolaren Nitrilgruppen in ihrer Molekularstruktur weisen NBR-Walzen eine hohe Beständigkeit gegenüber Mineralölen, Hydraulikflüssigkeiten, Fetten und verschiedenen Medien auf Erdölbasis auf. Dies macht sie zur ersten Wahl für industrielle Umgebungen mit Ölverschmutzung, Schmierstoffen oder organischen Medien.
Hinsichtlich der grundlegenden physikalischen Eigenschaften liegen industrielle NBR-Gummiwalzen typischerweise in folgenden Parameterbereichen:
• Härtebereich: 40–95 Shore A
• Betriebstemperatur: -20 °C bis 120 °C
• Zugfestigkeit: 10–25 MPa
• Dehnung: 250 %–600 %
• Druckverformungsrest: Mittel bis ausgezeichnet
Da NBR-Gummiwalzen Elastizität mit Verschleißfestigkeit vereinen, können sie komplexen mechanischen Belastungen standhalten und gleichzeitig eine gute Walzenoberflächenstabilität beibehalten.
In der industriellen Praxis werden NBR-Gummiwalzen häufig eingesetzt in:
• Druckfarbenwalzen
• Beschichtungswalzen
• Stahlblechreinigungswalzen
• Förderbandrollen für die Metallverarbeitung
• Walzen für Verpackungsmaschinen
Man kann sagen, dass NBR-Gummiwalzen in der Regel die beste Wahl sind, wenn in einer Produktionsumgebung ein signifikanter Kontakt mit öligen Medien besteht.
Was ist eine EPDM-Gummiwalze?
Das "EPDM" inEPDM-Gummiwalzensteht für Ethylen-Propylen-Dien-Monomer. Es wird durch Polymerisation von Ethylen, Propylen und einer geringen Menge nicht-konjugiertem Dien hergestellt und ist ein klassischer, witterungsbeständiger Gummiwerkstoff, der in der Industrie verwendet wird.
Im Gegensatz zu NBR-Gummiwalzen besteht der Hauptvorteil von EPDM-Gummiwalzen nicht in der Ölbeständigkeit, sondern in ihrer außergewöhnlichen Beständigkeit gegenüber Alterung, Ozon, Hochtemperaturdampf und chemischer Korrosion.
EPDM-Gummiwalzen zeichnen sich durch ein hochgesättigtes Molekülgerüst aus, was zu einer hervorragenden Oxidationsbeständigkeit führt. Sie zeigen in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, intensiver UV-Strahlung und Ozonbelastung eine stabilere Leistung als NBR-Gummiwalzen.
Industrielle EPDM-Gummiwalzen weisen typischerweise folgende Parameter auf:
• Härtebereich: 40–90 Shore A
• Betriebstemperatur: -40 °C bis 150 °C
• Kurzzeitige Temperaturbeständigkeit: Bis zu 170 °C
• Zugfestigkeit: 7–20 MPa
• Dehnung: 300 %–700 %
Wie die Daten zeigen, sind EPDM-Gummiwalzen NBR-Gummiwalzen hinsichtlich Tieftemperatur- und Hitzebeständigkeit im Allgemeinen überlegen. In industriellen Anwendungen werden EPDM-Gummiwalzen häufig eingesetzt in:
• Papierherstellungsanlagen
• Färbe- und Ausrüstungsanlagen
• Wasseraufbereitungsanlagen
• Warmwassertransportsysteme
• Geräte, die in Dampfumgebungen betrieben werden
EPDM-Gummiwalzen bieten deutliche Vorteile, insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen, Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit.
Hauptunterschiede zwischen NBR- und EPDM-Gummiwalzen
Viele Ingenieure gehen einfach davon aus, dass der Unterschied zwischen NBR- und EPDM-Gummiwalzen darin besteht, dass NBR ölbeständig, EPDM hingegen hitzebeständig ist. Obwohl dieses Verständnis im Prinzip richtig ist, ist es unvollständig.
Die wahren Unterschiede müssen aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden.
Vergleich der Ölbeständigkeit: NBR-Gummiwalzen führen deutlich
Hinsichtlich der Ölbeständigkeit sind NBR-Gummiwalzen EPDM-Gummiwalzen deutlich überlegen.
Dies liegt daran, dass die Nitrilgruppen im NBR-Material das Eindringen unpolarer Ölmoleküle wirksam verhindern und somit das Quellen minimieren. In industriellen Anwendungen ist das Quellen das häufigste Problem, das auftritt, wenn Gummiwalzen mit Öl in Kontakt kommen. Quellen führt zu:
• Vergrößerter Walzendurchmesser
• Verringerte Härte
• Oberflächenerweichung
• Verlust der Maßgenauigkeit
Tests, die in Hydraulikölumgebungen durchgeführt wurden, zeigen:
Standardmäßige NBR-Gummiwalzen weisen typischerweise eine Volumenquellrate von weniger als 10 % auf, während EPDM-Gummiwalzen unter den gleichen Bedingungen um mehr als 30 % quellen können.
Dies bedeutet, dass EPDM-Gummiwalzen bei Kontakt mit ölhaltigen Medien wahrscheinlich schnell versagen.
Daher:
NBR-Gummiwalzen sind die bevorzugte Wahl bei der Verarbeitung folgender Medien:
• Schmieröle
• Getriebeöle
• Heizöle
• Erdöllösungsmittel
• Druckfarben
Dies ist einer der entscheidendsten Unterschiede zwischen den beiden.
Hochtemperaturbeständigkeit: EPDM-Gummiwalzen bieten eine bessere Leistung
EPDM-Gummiwalzen eignen sich im Allgemeinen besser für Umgebungen mit hohen Temperaturen.
Obwohl NBR-Gummiwalzen Betriebstemperaturen von etwa 120 °C standhalten können, beschleunigt sich ihr Alterungsprozess deutlich, wenn die Temperaturen dauerhaft 100 °C überschreiten. Die Gummimolekülketten zerfallen, was zu Aushärtung, Rissbildung und Elastizitätsverlust führt.
Im Gegensatz dazu behalten EPDM-Gummiwalzen aufgrund ihrer stabileren Molekularstruktur auch bei langfristiger Einwirkung von Temperaturen zwischen 120 °C und 150 °C gute mechanische Eigenschaften.
Industrielle Testdaten zeigen:
Nach 100-stündiger Alterung bei 140 °C:
• Die Härte von NBR-Gummiwalzen kann um 15–20 Shore A variieren.
• Die Härteänderung bei EPDM-Gummiwalzen beträgt typischerweise weniger als 8 Shore A.
Dies deutet darauf hin, dass EPDM-Gummiwalzen eine überlegene Hochtemperaturstabilität aufweisen.
Daher:
EPDM-Gummiwalzen werden häufig für Hochtemperatur-Heizwalzen und Dampfverarbeitungsanlagen eingesetzt.
Warum gibt es in Hochtemperaturumgebungen einen so signifikanten Unterschied?
Der grundlegende Grund liegt in der Molekularstruktur.
NBR weist eine hohe Anzahl an Doppelbindungen auf und ist daher anfälliger für Oxidation. EPDM zeichnet sich durch ein hochgesättigtes Polymergerüst aus, das eine überlegene Beständigkeit gegenüber thermo-oxidativer Alterung bietet.
Aus diesem Grund sind EPDM-Gummiwalzen in der Wärmebehandlungsindustrie sehr beliebt.
Witterungs- und Ozonbeständigkeit: EPDM-Gummiwalzen bieten einen großen Vorteil
Dies ist eine traditionelle Stärke von EPDM-Gummiwalzen.
Ozon, Sauerstoff und UV-Strahlung in industriellen Umgebungen können die Molekularstruktur von Gummi allmählich schädigen. Längere Einwirkung kann zu Folgendem führen:
• Oberflächenrisse
• Elastizitätsverlust
• Härtung
• Versprödung
Während NBR-Gummiwalzen in Innengeräten zufriedenstellend funktionieren, wird ihre Lebensdauer durch langfristige Einwirkung von Außenbedingungen oder ozonreichen Umgebungen deutlich reduziert.
Im Gegensatz dazu gilt EPDM-Kautschuk als Referenzmaterial in Bezug auf Witterungsbeständigkeit.
Experimentelle Daten zeigen, dass in einer Umgebung mit einer Ozonkonzentration von 50 pphm:
• NBR-Gummiwalzen können bereits nach wenigen Dutzend Betriebsstunden Risse entwickeln.
• EPDM-Gummiwalzen bleiben auch nach Hunderten von Betriebsstunden formstabil.
Folglich eignen sich EPDM-Gummiwalzen besser für:
• Förderanlagen im Freien
• Umgebungen mit hohem Ozongehalt
• Umgebungen mit UV-Strahlung
Wasserdampfbeständigkeit: EPDM-Gummiwalzen sind ideal für heiße und feuchte Umgebungen.
Hohe Luftfeuchtigkeit und hohe Temperaturen sind in der Papierherstellung, der Textilindustrie und der Färberei-/Veredelungsindustrie weit verbreitet.
Diese Umgebungen stellen hohe Anforderungen an Gummiwalzen.
Obwohl NBR-Gummiwalzen ölbeständig sind, ist ihre Leistungsfähigkeit bei Hochtemperaturdampf begrenzt; längerer Kontakt mit heißem Wasser oder Dampf kann zu Hydrolyse oder Leistungsverschlechterung führen.
EPDM-Gummiwalzen zeichnen sich in dieser Hinsicht aus.
Sie weisen eine ausgezeichnete Kompatibilität mit folgenden Medien auf:
• Heißes Wasser
• Dampf
• Verdünnte Säuren
• Verdünnte Laugen
Daher bieten EPDM-Gummiwalzen in der Regel eine längere Lebensdauer in heißen und feuchten Umgebungen.
Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften von NBR- und EPDM-Gummiwalzen
Neben den chemischen Eigenschaften sind auch die mechanischen Eigenschaften entscheidende Auswahlfaktoren.
1. Vergleich der Verschleißfestigkeit
Im Allgemeinen bieten NBR-Gummiwalzen eine etwas bessere Verschleißfestigkeit als EPDM-Walzen.
Dies liegt an den stärkeren intermolekularen Kräften in NBR, die unter Reibungsbedingungen für eine höhere Stabilität sorgen.
Folglich sind NBR-Walzen in Anwendungen, die Folgendes umfassen, typischerweise verschleißfester:
• Hochfrequenzkontakt
• Hochdrucktransport
• Kontinuierliches Pressen/Zwicken
2. Vergleich der Resilienz
EPDM-Gummiwalzen weisen oft eine überlegene Elastizität auf.
Höhere Resilienz bedeutet:
• Schnelle Erholung nach der Kompression
• Gutes dynamisches Ansprechverhalten
• Minimale Langzeitverformung
Dies ist von entscheidender Bedeutung für Industrieanlagen, die einen dauerhaften elastischen Kontakt erfordern.
3. Der Einfluss des Druckverformungsrestes
Eine hohe Druckverformung bedeutet, dass die Gummiwalze nach längerer Kompression nur schwer in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt.
Dies kann folgende Folgen haben:
• Verlust der Walzenrundheit
• Lokalisierte Härtepunkte
• Ungleichmäßiger Kontaktdruck
EPDM-Walzen weisen im Allgemeinen eine höhere Stabilität in dieser Hinsicht auf.
Wie wählt man zwischen NBR- und EPDM-Gummiwalzen?
Die Auswahl sollte nicht allein auf einem einzigen Parameter basieren.
Wann sollte man NBR-Gummiwalzen priorisieren?
NBR-Walzen werden für Betriebsbedingungen empfohlen, die durch Folgendes gekennzeichnet sind:
• Ölige Umgebungen
• Kontakt mit Schmierstoffen
• Tintensysteme
• Hohe Anforderungen an die Verschleißfestigkeit
• Umgebungstemperatur bis mäßige Temperaturen
Beispiel:
Farbwalzen in Druckmaschinen bestehen überwiegend aus NBR-Kautschuk.
Wann sollte man EPDM-Gummiwalzen priorisieren?
EPDM-Walzen eignen sich besser für Bedingungen, die Folgendes beinhalten:
• Hohe Temperaturen
• Dampfexposition
• Heißwassereinwirkung
• Outdoor-Ausrüstung
• Hohe Ozonbelastung
Beispiel:
In Papiermaschinen werden für die Nasspresswalzen typischerweise EPDM-Kautschuk verwendet.
Häufig gestellte Fragen
Frage 1: Sind NBR-Gummiwalzen hohen Temperaturen standhalten?
Ja, aber ein Langzeitbetrieb über 120°C wird generell nicht empfohlen.
Frage 2: Können EPDM-Gummiwalzen mit Öl in Kontakt kommen?
Nicht empfehlenswert. EPDM-Kautschuk weist eine geringe Ölbeständigkeit auf.
Frage 3: Welche Art von Gummiwalze hat eine längere Lebensdauer?
Das hängt von den Betriebsbedingungen ab. NBR ist in öligen Umgebungen haltbarer, während EPDM in Umgebungen mit hohen Temperaturen, Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit eine längere Lebensdauer aufweist.
Frage 4: Sind NBR-Gummiwalzen teurer als EPDM-Gummiwalzen?
Preisunterschiede sind nicht absolut; sie hängen von der Zusammensetzung, der Härte und dem Herstellungsverfahren ab.