Druckverlust an einer Heizpressen-Leitung – Ursachenanalyse und Instandsetzung
In einem Kautschukwerk wird auf einer Etagenpresse (4 Etagen, 400 t Schließkraft, Dampfbeheizung 160 °C) eine 12 mm dicke Platte aus EPDM-Schwammgummi (Dichte 0,65 g/cm³, Treibmittel Azodicarbonamid, 3 phr) gefertigt. Seit zwei Tagen zeigt jede dritte Platte eine unregelmäßige, wellige Oberfläche, vor allem in der Etagenmitte, und die Randbereiche sind dicht. Der Bediener berichtet, dass die Dampftemperatur laut Anzeige stabil bei 160 °C liegt, aber die Entlüftungszeit nach dem Schließen von 20 s auf 45 s verlängert wurde, weil das Werkstück beim Öffnen der Presse „nach oben springt“. Die Formnester sind mit Trennmittel behandelt, die Vulkanisationszeit wurde vor einer Woche von 8 auf 6 Minuten reduziert. Ein neuer Losansatz EPDM (Mooney ML 1+4 bei 100 °C = 65 MU statt bisher 55 MU) ist seit drei Tagen im Einsatz. Die Ausschussquote liegt bei 28 %, Ziel ist unter 3 %.
1. Analysieren Sie die Symptome und nennen Sie die wahrscheinlichste Ursache sowie zwei begleitende Faktoren. Begründen Sie, warum eine reine Erhöhung der Vulkanisationszeit das Problem nicht löst.
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Die wellige Oberfläche bei dichten Rändern ist ein typisches Zeichen für unzureichende Entgasung und ungleichmäßige Formfüllung. Das Treibmittel zersetzt sich bei 160 °C schnell; entweicht das Gas nicht, bevor die Vernetzung weit genug fortgeschritten ist, entstehen Blasen und Wellen. Die verlängerte Entlüftungszeit (45 s) und das „Springen“ des Werkstücks weisen auf zu hohen Innendruck und zu frühe Formöffnung hin.
Wahrscheinlichste Ursache: Der neue EPDM-Ansatz mit 65 MU ist deutlich zäher. Bei gleicher Spritzdauer und gleichem Druck füllt er die Formnester langsamer, sodass die Entlüftung zu spät und die Vernetzung zu früh einsetzt. Begleitfaktoren: (1) Verkürzung der Vulkanisationszeit von 8 auf 6 Minuten – bei zäherem Material ist die Zeit bis zur vollständigen Formfüllung länger, die Vernetzung beginnt aber früher relativ zum Füllgrad; (2) die Etagenmitte heizt langsamer, die Temperaturdifferenz zwischen Rand und Mitte verstärkt die Ungleichmäßigkeit.
Eine reine Verlängerung der Vulkanisationszeit verschärft das Problem sogar: Der Innendruck steigt weiter, die Entlüftung bleibt unzureichend, und die Ausschussquote steigt. Notwendig sind Anpassungen an der Formfüllung und Entgasung, nicht an der Haltezeit.
2. Schlagen Sie ein konkretes Maßnahmenpaket vor, mit dem die Ausschussquote unter 3 % gesenkt werden kann. Geben Sie Reihenfolge und Begründung an.
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Schritt 1 – Material prüfen: Mooney-Viskosität des neuen Ansatzes bestätigen und mit dem Lieferanten klären, ob die Charge spezifikationsgerecht ist. Falls 65 MU zulässig sind, Prozess anpassen; falls nicht, Charge reklamieren.
Schritt 2 – Entlüftung optimieren: Entlüftungszeit wieder auf 20–25 s reduzieren, aber Entlüftungshub und -zeitpunkt an die längere Fließzeit anpassen (früher entlüften, ggf. zweistufig). Ziel: Gas entweicht, solange das Material noch fließfähig ist.
Schritt 3 – Vulkanisationszeit korrigieren: Von 6 Minuten auf mindestens 8 Minuten zurückgehen und mit einer Reometerkurve (t90) bei 160 °C die notwendige Zeit bestimmen. Die Verkürzung war offenbar nicht durch den neuen Ansatz gedeckt.
Schritt 4 – Temperaturprofil prüfen: Thermoelemente in der Etagenmitte und am Rand vergleichen; ggf. Aufheizzeit verlängern oder Dampfdruck anpassen, damit alle Etagen gleichmäßig temperiert sind.
Schritt 5 – Formnester und Trennmittel kontrollieren: Gleichmäßiger Trennmittelauftrag, keine Rückstände in Entlüftungskanälen.
Schritt 6 – Validierung: 50 Teile mit Zwischenprüfung (Dichte, Maß, Sichtprüfung) fertigen, Ausschuss dokumentieren, erst dann Serienfreigabe. Die Reihenfolge folgt dem Prinzip: erst Ursache (Material, Entgasung), dann Stellgröße (Zeit, Temperatur), dann Bestätigung.