Gummiextrusion

Was ist Gummiextrusion?

Bei der Gummiextrusion wird unvulkanisierter Kautschuk unter Druck durch eine formgebende Düse gepresst. Diese Düse, auch Mundstück oder Extrusionswerkzeug genannt, bestimmt den Querschnitt des Endprodukts. Das Material wird durch einen beheizten Extruder geführt, bei dem eine rotierende Schnecke den Kautschuk plastifiziert, mischt und kontinuierlich zur Austrittsöffnung transportiert. Das Ergebnis ist ein durchgehendes Profil mit einer einheitlichen, präzise definierten Geometrie.

Nach dem Extrusionsschritt folgt die Vulkanisation: Das Extrudat durchläuft ein Erhitzungsverfahren, bei dem die Kautschukketten elastisch vernetzt werden, wodurch das Material seine endgültigen mechanischen und thermischen Eigenschaften erhält. Dieser Aushärtungsprozess findet in einem kontinuierlichen Wärmetunnel, einem Autoklaven oder durch Dampf statt.

Das extrudierte Profil wird anschließend auf Maß geschnitten, aufgerollt oder direkt als Endprodukt verpackt. Da der Querschnitt über die gesamte Länge identisch bleibt, eignet sich das Verfahren hervorragend für die Serienproduktion flexibler, elastischer Bauteile mit engen Maßtoleranzen.

Vorteile der Gummiextrusion

Gummiextrusion bietet gegenüber alternativen Formgebungsmethoden wie Gießen oder Pressen eine Reihe praktischer und wirtschaftlicher Vorteile. Nachfolgend die wichtigsten Gründe, warum Extrusion in der Gummiverarbeitung so weit verbreitet ist.

• Hohe Produktionsgeschwindigkeit: Der kontinuierliche Charakter des Verfahrens ermöglicht große Stückzahlen pro Zeiteinheit ohne aufwendige Werkzeugwechsel.
• Kosteneffizient bei Serien: Sobald die Düse einmal hergestellt ist, sind die variablen Kosten je Meter oder je Stück niedrig, was den Stückpreis bei höheren Volumina erheblich senkt.
• Gleichbleibende Profilqualität: Die kontrollierten Druck- und Temperaturbedingungen im Extruder sorgen für ein homogenes und reproduzierbares Endprodukt.
• Breite Materialauswahl: Nahezu alle gängigen Gummiarten, darunter EPDM, NBR, SBR, CR und FKM, sind für die Extrusion geeignet.
• Große Formfreiheit: Durch Anpassung der Düse sind einfache und komplexe Profile, hohle Querschnitte und Coextrusion mehrerer Materialien realisierbar.
• Minimaler Materialverlust: Das kontinuierliche Verfahren kennt kaum Ausschuss im Vergleich zu Schneid- oder Fräsmethoden.
• Flexible Endlänge: Das Extrudat wird direkt auf die gewünschte Länge abgeschnitten, sodass Maßanfertigungen einfach einzuplanen sind.

Was wird mit Gummiextrusion hergestellt?

Die Anwendungen der Gummiextrusion sind vielfältig und erstrecken sich über Dutzende von Industriezweigen. Das Extrusionsverfahren eignet sich für jedes Produkt, bei dem ein gleichbleibender Querschnitt über eine bestimmte Länge erforderlich ist. Nachfolgend erläutern wir einige der häufigsten Produktkategorien.

Dichtungsprofile

Dichtungsprofile sind bei weitem die am häufigsten produzierte Kategorie in der Gummiextrusion. Dazu gehören Türdichtungen für Fahrzeuge und Züge, Rahmendichtungen für Fenster und Türen sowie industrielle Türschwellen für Reinräume oder Kühlzellen.

Das Extrusionsverfahren ermöglicht die Herstellung von Hohlprofilen, Lippenprofilen und D-förmigen Querschnitten, die beim Zusammendrücken einen luft- oder wasserdichten Abschluss bilden. Die Geometrie wird in der Düse präzise festgelegt und bleibt über die gesamte Extrusionslänge stabil, was für eine zuverlässige Abdichtung unerlässlich ist.

Gummischläuche

Gummischläuche für den Flüssigkeits- und Gastransport werden ebenfalls durch Extrusion hergestellt. Ein innerer Gummischlauch wird extrudiert, gegebenenfalls mit Textil- oder Stahlverstärkung umflochten und anschließend mit einem Außenmantel aus einer zweiten Gummischicht versehen.

So entstehen druckbeständige, flexible Schläuche, die gegenüber Ölen, Kühlmitteln, Luft und Chemikalien beständig sind. Wandstärke, Innendurchmesser und Materialauswahl werden präzise auf die Betriebsbedingungen der Endanwendung abgestimmt.

Gummi-Kabelmäntel und Isolierung

In der Kabelindustrie ist Extrusion das Standardverfahren, um leitende Adern mit einer elektrisch isolierenden Gummischicht zu ummanteln. Silikonkautschuk, EPDM oder EPR werden kontinuierlich über den Leiter extrudiert, woraufhin die Vulkanisation die endgültigen Isolationseigenschaften festlegt.

Das Ergebnis sind Kabel, die gegenüber hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und chemischen Einwirkungen beständig sind. Auch Schutzaußenmäntel für flexible Leitungen werden nach diesem Prinzip aufgebracht.

Gummi-Transportbänder

Gummi-Transportbänder werden hergestellt, indem mehrere Schichten Gummi und Textil oder Stahlseil gemeinsam extrudiert und laminiert werden. Die obere Verschleißschicht, die Zwischenlagen und die untere Lauffläche werden jeweils einzeln oder kombiniert extrudiert und anschließend als Paket vulkanisiert.

Auf diese Weise lassen sich Bänder mit genau der richtigen Härte, Griffigkeit und Belastbarkeit für Anwendungen in der Lebensmittel-, Bergbau- oder Logistikbranche realisieren.

Schaumgummistreifen

Schaumgummiprofile und -streifen sind eine besondere Variante, bei der eine expandierte Kautschukmischung durch die Düse gepresst wird. Das Treibmittel in der Mischung erzeugt während der Vulkanisation eine Zellstruktur, die das Material weicher, leichter und besser komprimierbar macht als Vollgummi.

Schaumgummistreifen werden häufig als schwingungsdämpfende Unterlagen, weiche Dichtungen oder schützende Randprofile im Bau- und Maschinenbau eingesetzt.

Häufig verwendete Materialien für die Gummiextrusion

Die Wahl des Gummityps ist entscheidend für die Leistung des Endprodukts. Jedes Material hat eine eigene chemische Basis und damit ein einzigartiges Eigenschaftsprofil in Bezug auf Temperaturbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Härte und Alterungsverhalten. Nachfolgend ein Überblick der Gummiarten, die am häufigsten bei Extrusionsprozessen eingesetzt werden.

EPDM - Ethylen-Propylen-Dien-Monomer

EPDM ist ein synthetischer Kautschuk mit ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber ultravioletter Strahlung, Ozon und Witterungseinflüssen. Das Material bleibt über einen weiten Temperaturbereich (in der Regel von -50 °C bis +150 °C) elastisch und altert bei Außenanwendungen nur langsam. EPDM verbindet sich schlecht mit Fetten und Mineralölen, ist jedoch eine ausgezeichnete Wahl für Anwendungen, bei denen Wasserbeständigkeit und Langlebigkeit im Außenbereich gefordert sind.

• Rahmen- und Türdichtungen
• Dachabschlussprofile und Baufugendichtungen
• Gartenschläuche und Wasserablaufprofile
• Gummistreifen für Fassadenverkleidungen
• Elektrische Isolationsumhüllungen für Außengeräte

NBR - Nitril-Butadien-Kautschuk

NBR ist das Standardmaterial für Anwendungen, bei denen Kontakt mit Erdölderivaten, Hydraulikölen oder Kraftstoffen unvermeidlich ist. Die Nitrilgruppen in der Polymerstruktur sorgen für eine hohe Beständigkeit gegenüber Quellung bei Exposition mit Fetten, Ölen und Kohlenwasserstoffen. Der Temperaturbereich liegt in der Regel zwischen - 40°C und +120 °C. NBR ist für Außenanwendungen weniger geeignet, da es gegenüber UV-Strahlung und Ozon relativ empfindlich ist.

• Öl- und Kraftstoffschläuche
• Hydraulische Dichtungen und O-Ringe
• Maschinentreibriemen in Kontakt mit Schmiermitteln
• Handschuhe und schützende industrielle Ummantelungen

SBR - Styrol-Butadien-Kautschuk

SBR ist einer der weltweit am häufigsten produzierten synthetischen Kautschuke und bekannt für seine gute Verschleißfestigkeit und mechanische Festigkeit bei vergleichsweise niedrigen Kosten. Er wird häufig als kostengünstigere Alternative zu Naturkautschuk in Anwendungen mit hoher mechanischer Belastung eingesetzt. SBR hat jedoch eine begrenzte Beständigkeit gegenüber Ölen und ist ohne Zusatz von Schutzmitteln nicht für Außenanwendungen geeignet.

• Transportbänder
• Laufflächengummi und Bodenmatten
• Schuhsohlen und Sportgeräte
• Industrielle Dichtungsprofile für Innenanwendungen

CR - Chloropren-Kautschuk

Chloroprenkautschuk, besser bekannt als Neopren, kombiniert eine gute Ölbeständigkeit mit einer soliden Beständigkeit gegenüber Witterung, Ozon und Flammenausbreitung. CR hat einen breiten Einsatztemperaturbereich von -40°C bis +120°C und zeigt bei Brand eine relativ langsame Flammenausbreitung. Dies macht ihn geeignet für Anwendungen, bei denen sowohl chemische als auch brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden.

• Bergbau- und industrielle Transportbänder
• Tauchanzüge und nasse Schutzkleidung
• Dichtungen für Industrieanlagen
• Kabelmäntel in maritimen Umgebungen

TPE - Thermoplastisches Elastomer

TPE ist eine besondere Materialklasse, die die elastischen Eigenschaften von Kautschuk mit der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten kombiniert. Da TPE oberhalb der Erweichungstemperatur erneut verformt werden kann, ist kein separater Vulkanisationsprozess erforderlich und das Material ist grundsätzlich recycelbar. TPE eignet sich hervorragend für die Extrusion bei hohen Geschwindigkeiten und lässt sich gut einfärben, was es in Verbraucher- und medizinischen Anwendungen beliebt macht.

• Flexible Profile für Unterhaltungselektronik
• Medizinische Schläuche und Infusionssets
• Weiche Griffe und Handgriffe
• Dichtungen für Lebensmittelkontaktanwendungen

FKM - Fluorkautschuk

FKM, auch bekannt unter dem Markennamen Viton, ist ein hochwertiges Fluorelastomer, das gegenüber nahezu allen aggressiven Chemikalien, Ölen und hohen Temperaturen bis 200 °C und in Spitzenbelastung sogar darüber hinaus beständig ist. Es ist das Material der Wahl für anspruchsvolle Prozessanwendungen in der chemischen Industrie, der Luftfahrt und im Offshore-Bereich. Die hohen Kosten von FKM werden durch die extrem lange Lebensdauer in stark belasteten Umgebungen mehr als gerechtfertigt.

• Chemisch beständige Dichtungsprofile
• Schläuche und O-Ringe in der Petrochemie
• Verbrennungsmotor-Dichtungen in der Automobilindustrie
• Hochtemperatur-Kabelmäntel

Die Bedeutung der Materialauswahl bei der Gummiextrusion

Die Wahl des richtigen Gummityps ist keine technische Nebensache, sondern bildet die Grundlage für den Erfolg des Endprodukts. Ein falsch gewähltes Material führt zu vorzeitigem Verschleiß, Verlust der Dichteigenschaften oder Versagen bei Temperaturextremen, was Stillstandzeiten und höhere Wartungskosten zur Folge hat. Die Materialauswahl wird durch eine Kombination von Faktoren bestimmt, die zusammen das Anwendungsprofil beschreiben.

Die Betriebstemperatur ist einer der ausschlaggebendsten Parameter. Jede Gummiart hat einen eigenen nutzbaren Temperaturbereich: während Silikonkautschuk und FKM dauerhaft über 180 °C funktionieren, verliert SBR bereits bei 100 °C seine mechanische Zuverlässigkeit. Darüber hinaus spielt die chemische Exposition eine entscheidende Rolle. Öle, Kraftstoffe, Säuren, Laugen und Lösungsmittel wirken sehr unterschiedlich auf die verschiedenen Gummiarten ein, und es ist unerlässlich, Material und Medium sorgfältig aufeinander abzustimmen.

Härte und Druckverformungsrest bestimmen, wie sich das Profil unter mechanischer Belastung verhält. Eine zu harte Mischung liefert bei niedrigen Anpressdrücken keine ausreichende Abdichtung, während eine zu weiche Zusammensetzung unter ständiger Kompression schnell und dauerhaft verformt. Auch die Beständigkeit gegenüber ultravioletter Strahlung und Ozon ist für Außenanwendungen relevant: Materialien wie EPDM sind hierfür spezifisch optimiert. Darüber hinaus spielen Zertifizierungsanforderungen eine Rolle; für Lebensmittelkontakt, medizinische Anwendungen oder brandhemmende Umgebungen gelten spezifische Normen, die der Gummityp erfüllen muss.

Eignet sich Gummiextrusion für Ihr Produkt?

Gummiextrusion ist ein leistungsstarkes Produktionsverfahren, aber nicht für jedes Produkt die optimale Wahl. Das Verfahren eignet sich am besten für Produkte mit einer festen Geometrie über die gesamte Länge. Prüfen Sie nachfolgend, ob Ihr Produkt die Merkmale erfüllt, bei denen Extrusion die geeignete Methode ist.

• Das Produkt hat über die gesamte Länge denselben Querschnitt.
• Sie benötigen große Stückzahlen zu einem niedrigen Stückpreis.
• Das Produkt muss flexibel und elastisch sein.
• Das Material muss gegenüber Witterung, Temperatur oder Chemikalien beständig sein.
• Das Endprodukt wird nach der Produktion auf Maß abgeschnitten.

Erfüllt Ihr Produkt diese Merkmale nicht, etwa weil der Querschnitt über die Länge variiert oder es sich um sehr kleine Stückzahlen handelt, sind alternative Verfahren wie Spritzguss oder Schneiden aus Platten in der Regel besser geeignet. Sind Sie unsicher, welche Methode für Ihre Anwendung am besten geeignet ist? Es empfiehlt sich, dies frühzeitig mit einem Spezialisten zu klären.

Gummiextrusion mit Frenz GmbH

Frenz GmbH unterstützt die Fertigungsindustrie seit über 20 Jahren mit hochwertigen Komponenten für Heiztechnik, Mess- und Regelgeräten und Rohstofftransport, die in der Extrusions- und Gummiverarbeitung unverzichtbar sind. Dazu gehören Heizelemente für Extruderzylinder, Thermoelemente für die präzise Temperaturregelung und Drucksensoren zur Überwachung der Prozessparameter.

Unsere Spezialisten beraten Sie aktiv zu Ihrem Produktionsprozess, von der Komponentenauswahl bis zur Prozessoptimierung, und stehen Ihnen für technische Beratung direkt zur Verfügung. Nehmen Sie Kontakt auf über info@frenztechnik.de oder rufen Sie uns an unter +49 (0) 2351 552 599-1.