Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt

Studiengang Kunststoff- und Elastomertechnik

Röntgenring 8
97070 Würzburg

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Telefax: +49 (0) 9 31 - 35 11-95 10

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Laufende Lehrveranstaltungen am Campus Röntgenring

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Arbeitskreis KING

Elastomerverarbeitung und -verarbeitungsmaschinen

Laborleitung

Aufgaben

  • Im Kautschuklabor befinden sich alle Gerätschaften und Maschinen, die notwendig sind zur Herstellung und Entwicklung von Kautschukmischungen bis hin zu Elastomerprüfkörpern. So können im Praktikum begleitend zur Vorlesung alle hierfür notwendigen Schritte – von der Herstellung der Kautschukmischung, über die Rohmischungsprüfung bis hin zur Vulkanisation im Pressverfahren – durchgeführt werden. Die notwendigen Rohstoffe werden in einem separaten Lager aufbewahrt, von den Studierenden abgewogen und anschließend zur Mischungsherstellung ins Kautschuklabor gebracht.

Raum

  • D.-1.01 / C.-1.10

Geräte

  1. Labor-Innenmischer Fabrikat Werner und Pfleiderer Typ GK 1,5 E mit PES3-Rotoren, Steuerung und Auswertesoftware von Scarabaeus
  2. Labor-Walzwerk Fabrikat Schwabenthan Typ VV 200/450 mit RFID-Schutzeinrichtung
  3. Fluid-Mischer Fabrikat Papenmaier Typ TGHK 8
  4. Fluid-Mischer Fabrikat DIOSNA Typ R 10 A
  5. Göttfert Extrusiometer Typ MP mit Kautschuk-Schnecken/Zylinderausrüstung, Flüssigkeitstemperierung und Walzeneinzug nebst Zubehör (z.B. Garvey-Düse)
  6. Knetervorsatz für Kautschuke/Elastomere zum Messextruder Fabrikat Göttfert
  7. Kautschuk-Stiftextruder, Fabrikat Berstorff Typ Vac GE6OKSx18D-Entgasungsextruder zum Herstellen von Schläuchen und Profilen
  8. Injektometer mit Schneckenplastifiziereinheit Fabrikat Göttfert Typ 014
  9. Collin Plattenpresse 200
  10. Gummi-Injektionspresse, Fabrikat LWB Steinl, 50 t Vertikalmaschine mit C-Rahmen und EFE-Spritzeinheit (115 ccm)
  11. Scarabaeus SIS V50 für Vulkametrie einschließlich Auswertung der Reaktionskinetik nach DIN 53 529 Teil 1 und 2 sowie Frequenz- und Amplitudensweeps bis hin zu sehr großen Amplituden (LAOS) und Auswertung gemäß FT-Rheologie
  12. Volumenstanzen SIS-VS von Scarabaeus für Vulkametrie und Mooney
  13. Zwick Torsionsschub-Vulkameter Typ 4308
  14. Rechnergestütztes Monsanto Mooney 1500 S mit Auswertesoftware von Scarabaeus
  15. Feinwaagen DS 8K0.05, Kern & Sohn

Abwiegen

Vor der Mischungsherstellung sind im Kautschuklager die zu mischenden Bestandteile abzuwiegen. Bild 1 zeigt die abgewogenen Bestandteile, welche beispielsweise zur Herstellung eines orangefarbenen Flummis notwendig sind. In Bild 2 sind Flummis zu sehen, welche mit der in Bild 9, rechts dargestellten Pressform hergestellt wurden.

Bild 1: Mischungsbestandteile zur Herstellung eines elastischen Gummiballs („Flummi“)
Bild 1: Mischungsbestandteile zur Herstellung eines elastischen Gummiballs („Flummi“)
Bild 2: Flummis, vulkanisiert in der Heizform aus Bild 9, rechts
Bild 2: Flummis, vulkanisiert in der Heizform aus Bild 9, rechts

Mischungsherstellung

Zur Herstellung der Kautschukmischungen steht ein Innenmischer (GK1,5E, Fa. Werner & Pfleiderer, Bild 3) mit ineinandergreifenden Rotoren (PES3, Bild 4) und einer Mischkammer von 1,5 l Volumen zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um einen typischen Kneter, der in der Industrie im Technikumsmaßstab heute sehr üblich ist. Weiterhin sind zwei Walzwerke für unterschiedliche Chargengrößen vorhanden (Walzendurchmesser 110 mm, bzw. 200 mm). Das Walzwerk Schwabenthan (VV 200/450) ist zusätzlich mit einem RFID-System als Abschaltautomatik versehen, eine Nachrüstung, die bei Walzwerken in der Kautschukindustrie noch sehr neu ist (Bild 5). Mittels dieser Einrichtung ist es auch für ungeübte Studierende möglich, im Praktikum erste Erfahrungen an einem Walzwerk zu sammeln.

Bild 3: Mischungsherstellung im Innenmischer GK1,5l von Werner & Pfleiderer
Bild 3: Mischungsherstellung im Innenmischer GK1,5l von Werner & Pfleiderer
Bild 4: PES3-Rotorgeometrie
Bild 4: PES3-Rotorgeometrie
Bild 5: Mastizieren von Naturkautschuk auf dem Walzwerk Schwabenthan (VV 200/450) mit RFID-System
Bild 5: Mastizieren von Naturkautschuk auf dem Walzwerk Schwabenthan  (VV 200/450) mit RFID-System

Rohmischungsherstellung

Bild 6 zeigt die Geräte für die rheologische Rohmischungsprüfung an den Kautschukmischungen. Hierbei handelt es sich um die in der Kautschukindustrie übliche Mooney-Viskositätsmessung (Monsanto 1500S) sowie um ein rotorloses Torsionsschubvulkameter der Fa. Scarabaeus (SIS V50). Zur entsprechenden Probenvorbereitung stehen zwei Volumenstanzen (für Mooney sowie Vulkametrie) zur Verfügung. Mit dem SIS V50 ist einerseits die klassische Vulkametrie gemäß DIN53529 möglich, andererseits sind rheologische Messungen mittels unterschiedlicher Amplituden, Frequenzen und Temperaturen durchführbar. Zusätzlich ist der Messmodus für sehr große Schwingungsamplituden („LAOS“ = Large Amplitude Oscillatory Shear“, Bild 7) inklusive FT-Analyse für nichtlineare Antwortsignale möglich. Die Prozessanalyse lässt zudem die reaktionskinetische Auswertung der Vulkameterkurven zu und mittels SIS V50 sind ebenso Prozesssimulationen („Vulkanisationssimulation“) machbar.

Bild 6: Probenvorbereitung und Rohmischungsprüfung von Kautschukmischungen
Bild 6: Probenvorbereitung und Rohmischungsprüfung von Kautschukmischungen
Bild 7: Nichtlineares Antwortsignal einer Kautschukmischung unter großer Scherdeformation („LAOS“)
Bild 7: Nichtlineares Antwortsignal einer Kautschukmischung unter großer Scherdeformation („LAOS“)

Vulkanisation mittels Heizpresse

Mittels einer hydraulischen, öltemperierten Plattenpresse (Collin Plattenpresse 200, siehe Bild 8) ist die Herstellung von Elastomerprüfplatten für die mechanische Werkstoffprüfung sowie bei Verfügbarkeit entsprechender Heizformen die Vulkanisation kleinerer Elastomererzeugnisse wie z.B. Gummibällen möglich. Die Heizpresse ist zusätzlich mit einer wassertemperierbaren Kühleinheit versehen, so dass beispielsweise auch teilkristalline Thermoplaste (bzw. Thermoplastische Elastomere) unter definierten Abkühlbedingungen gepresst werden können. Bild 9 zeigt schließlich die Vulkanisationsformen für die Plattenpresse.

Bild 8: Heizpresse Collin zur Vulkanisation von Elastomerplatten, bzw. Gummibällen
Bild 8: Heizpresse Collin zur Vulkanisation von Elastomerplatten, bzw. Gummibällen
Bild 9: Unterschiedliche Vulkanisationsformen zur Herstellung von Gummiprüfkörpern; links und Mitte: Platten für Standardprüfkörper zur mechanischen Werkstoffprüfung, rechts: Form für „Flummis“
Bild 9: Unterschiedliche Vulkanisationsformen zur Herstellung von Gummiprüfkörpern; links und Mitte: Platten für Standardprüfkörper zur mechanischen Werkstoffprüfung, rechts: Form für „Flummis“

Herstellung einer "Flummi-Mischung" auf dem Walzwerk

Flummi-Herstellung
Flummi-Herstellung
Flummi-Herstellung
 

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