Vakuum-Gummiformmaschine: Prozess, Vorteile und Vermeidung von Lufteinschlüssen

Beim Vakuumformverfahren wird die Luft vor oder während des Einspritzens aus dem Formhohlraum entfernt. Durch die Reduzierung der eingeschlossenen Luft lässt sich die Hohlraumfüllung verbessern, innere Lufteinschlüsse begrenzen und das Risiko von Blasen, Brandflecken und unvollständigen Oberflächendetails verringern.

Die Technologie eignet sich besonders für dicke Bauteile, tiefe Hohlräume, Gummi-Metall-Verbindungen, Mehrkavitätenformen und Produkte mit hohen Anforderungen an Dichtung oder Aussehen.

Die alleinige Installation einer Vakuumpumpe garantiert jedoch keine fehlerfreie Produktion. Formabdichtung, Entlüftungsdesign, Vakuumzeitpunkt, Einspritzgeschwindigkeit, Mischungszustand und Vulkanisationsparameter müssen als einheitlicher Prozess gesteuert werden.

Modern Gummispritzgießmaschinen kann das Schließen der Form, das Absaugen, das Einspritzen, das Aushärten und das Öffnen der Form über ein programmierbares Steuerungssystem koordinieren.

Was ist eine Vakuum-Gummiformmaschine?

Vakuum-Gummiformmaschinen kombinieren Gummiformanlagen mit einem System, das die Luft aus der geschlossenen Form absaugt.

Je nach Produktionsverfahren kann die Vakuumtechnologie wie folgt eingesetzt werden:

• Gummi-Spritzgießmaschinen
• Gummi-Pressformmaschinen
• Gummi-Transferformmaschinen
• Gummivulkanisierpressen

Beim Vakuum-Kautschukspritzgießen wird die Gummimischung plastifiziert und in eine geschlossene, evakuierte Form eingespritzt. Hitze und Druck schließen anschließend den Vulkanisationsprozess ab.

Das Vakuumsystem formt oder härtet das Produkt nicht aus. Sein Hauptzweck besteht darin, durch Reduzierung der Luft im Formhohlraum bessere Formfüllungsbedingungen zu schaffen.

Wie das Vakuum-Gummispritzgießen funktioniert

Die Produktion verläuft im Allgemeinen nach folgendem Ablauf:

1. Die vorbereitete Gummimischung gelangt in das Zuführsystem.
2. Die Schneckenbewegung macht das Material weicher, vermischt es und plastifiziert es.
3. Die Form schließt sich und stellt einen abgedichteten Zustand her.
4. Die Vakuumpumpe beginnt, Luft aus dem Hohlraum abzusaugen.
5. Sensoren überwachen den Vakuumpegel.
6. Die Injektion beginnt, sobald der programmierte Zustand erreicht ist.
7. Der Gummi fließt durch den Angusskanal und den Anguss in den Formhohlraum.
8. Durch Hitze und Druck wird die Masse vulkanisiert.
9. Die Form öffnet sich nach der Aushärtungsphase.
10. Die fertigen Produkte werden vor Beginn des nächsten Zyklus entfernt.

Die genaue Abfolge variiert je nach Maschinenkonfiguration, Produktgeometrie und Werkzeugkonstruktion. Bei manchen Anwendungen wird vor dem Einspritzen ein Vakuum erzeugt, bei anderen wird es während eines Teils des Füllvorgangs aufrechterhalten.

Einen Überblick über Materialvorbereitung, Spritzguss, Aushärtung und Entformung finden Sie unter komplettes Gummispritzgießverfahren.

Warum Luft in Gummiformen eingeschlossen wird

Jeder leere Angusskanal und jede Kavität enthält vor dem Einspritzen Luft. Beim Eintritt der Masse in die Form muss diese Luft durch die Entlüftungsöffnungen, die Trennlinie oder die Vakuumkanäle entweichen.

Das Fangen wird wahrscheinlicher, wenn:

• Tiefe Rippen oder Blindstellen behindern den Luftdurchsatz.
• Mehrere Strömungsfronten treffen im Inneren des Hohlraums aufeinander.
• Einsätze unterbrechen den Materialweg
• Die Einspritzgeschwindigkeit ist zu hoch
• Die Viskosität des Gummis ist hoch
• Die Lüftungsöffnungen für Schimmelpilze sind verstopft oder zu klein.
• Dickere Abschnitte erzeugen oder speichern mehr Gas
• Die Positionierung des Tors lenkt die Luft in Richtung eines geschlossenen Bereichs.
• Feuchtigkeit oder flüchtige Bestandteile der Verbindung setzen zusätzliches Gas frei

Der Materialfluss kann auch eine Entlüftungsöffnung abdichten, bevor die gesamte Luft entweicht. Einmal eingeschlossen, wird das Gas durch das vorrückende Gummi komprimiert.

Durch die Druckluft kann eine vollständige Befüllung verhindert oder am Ende des Fließwegs so viel lokale Hitze erzeugt werden, dass die Masse versengt wird.

Vorteile der vakuumunterstützten Gummiformung

Weniger Luftblasen und innere Hohlräume

Durch das Entfernen der Luft vor dem Einspritzen wird die Menge an Gas reduziert, die im Formteil verbleiben kann.

Dies ist besonders wichtig für Dichtungsteile und drucktragende Produkte, bei denen innere Hohlräume die Leistung beeinträchtigen können, selbst wenn die äußere Oberfläche akzeptabel erscheint.

Verbesserte Füllung komplexer Hohlräume

Der niedrigere Kavitätsdruck ermöglicht es dem weichgemachten Gummi, leichter in schmale Rippen, entfernte Abschnitte und detaillierte Formmerkmale zu fließen.

Vakuumunterstützung kann von Vorteil sein, wenn die Produktgeometrie eine herkömmliche Entlüftung erschwert.

Geringeres Risiko von Brandflecken

Die am Ende des Füllvorgangs eingeschlossene Luft wird beim Vorschieben des Gummis komprimiert. Die dabei entstehende Hitze kann zu dunklen oder verbrannten Stellen führen.

Durch die Verringerung der Luftmenge im Inneren der Form lässt sich dieses Problem in den Griff bekommen, allerdings müssen auch die Einspritzgeschwindigkeit und der Zustand der Entlüftung überprüft werden.

Bessere Oberflächenwiedergabe

Lufteinschlüsse können verhindern, dass das Gummi mit Teilen der Formoberfläche in Kontakt kommt. Eine effektive Entlüftung sorgt für klarere Texturen, schärfere Details und gleichmäßigere Oberflächen.

Verbesserte Gummi-Metall-Formgebung

Lufteinschlüsse um einen Einsatz können den Materialkontakt oder die Haftung beeinträchtigen. Vakuumunterstütztes Befüllen ermöglicht es der Masse, auch schwer zugängliche Bereiche um Metallbauteile herum zu erreichen.

Wiederholbare Produktion

Programmierbare Vakuumierzeiten und automatische Überwachung reduzieren die Abhängigkeit von manuellen Eingriffen. Gleichbleibende Evakuierungsbedingungen tragen zu stabileren Ergebnissen von Zyklus zu Zyklus bei.

Hauptkomponenten eines Vakuumformsystems für Gummi

Die Vakuumkonfigurationen variieren, umfassen aber üblicherweise Folgendes:

• Vakuumpumpe
• Vakuumtank
• Regelventile
• Vakuumsensor
• Formdichtungsring
• Staubsaugerschläuche
• Hohlraumableitungskanäle
• Anschlussports
• SPS-Zeitsteuerungen
• Leckage- oder Druckalarme

Jede Komponente trägt zur Systemleistung bei. Eine Erhöhung der Pumpenleistung behebt keine Leckagen, die durch beschädigte Dichtungen, lose Verbindungen oder eine ungeeignete Formkonstruktion verursacht werden.

Anforderungen an die Formabdichtung

Zuverlässiges Vakuumformen beginnt mit einer ordnungsgemäß abgedichteten Form.

Leckagen können in folgenden Bereichen auftreten:

• Formtrennflächen
• Dichtungsringe
• Einsatzöffnungen
• Vakuumanschlüsse
• Schläuche
• Ventile
• Formenbewegliche Komponenten

Vor dem Ändern der Vakuumeinstellung sollten diese Bereiche auf Verschleiß, Verunreinigungen und fehlerhafte Montage überprüft werden.

Auch die Dichtflächen müssen sauber bleiben. Ausgehärteter Gummi, Staub oder Trennmittelreste können verhindern, dass die Form ein reproduzierbares Vakuumniveau erreicht.

Wichtige Vakuumprozessparameter

Vakuumpegel

Der erforderliche Vakuumgrad hängt vom Kavitätsvolumen, der Produktgeometrie, der Formleckage, dem Verhalten der Mischung und den Qualitätsanforderungen ab.

Die Nutzung des höchstmöglichen Vakuums ist nicht immer erforderlich. Ziel ist es, ausreichend Luft zu entfernen, um eine stabile Befüllung zu erreichen, ohne die Anlage unnötig zu belasten.

Evakuierungszeit

Zu kurze Zeit lässt Luft in der Form zurück. Zu lange Zeit verlängert den Formzyklus, ohne die Produktqualität zwangsläufig zu verbessern.

Durch Prozessversuche sollte die kürzeste Evakuierungszeit ermittelt werden, die konsistente Ergebnisse liefert.

Einspritzverzögerung

Die Maschine sollte erst mit der Einspritzung beginnen, wenn der programmierte Vakuumzustand erreicht ist.

Ein zu früher Start kann zu Schwankungen von Zyklus zu Zyklus führen, da die im Hohlraum verbleibende Luftmenge nicht konstant ist.

Einspritzgeschwindigkeit

Die Unterstützung durch ein Vakuum beseitigt nicht die Notwendigkeit einer kontrollierten Einspritzgeschwindigkeit.

Übermäßige Geschwindigkeit kann dennoch Folgendes bewirken:

• Turbulenter Materialfluss
• Luftkompression
• Brandspuren
• Blitzlicht
• Bewegung einfügen
• Instabile Füllung

Komplexe Formen können von einem gestaffelten Geschwindigkeitsprofil profitieren, das das Material gegen Ende des Füllvorgangs verlangsamt.

Formtemperatur

Die Temperatur beeinflusst sowohl den Materialfluss als auch das Aushärtungsverhalten. Ist die Form zu heiß, kann die Vulkanisation des Materials beginnen, bevor der Formhohlraum vollständig gefüllt ist.

Ungleichmäßige Formtemperaturen können auch zu unterschiedlichen Fließbedingungen zwischen den Kavitäten führen.

Vakuumfreigabezeitpunkt

Wird das Vakuum zu früh gelöst, kann Luft in den Hohlraum zurückströmen. Wird es länger als nötig gehalten, verlängert sich die Zykluszeit.

Der Zeitpunkt der Freisetzung sollte mit dem Abschluss der Injektion und der Kavitätenfüllung abgestimmt werden.

Vakuumformen, Formentlüftung und Abluftzyklen

Die Vakuumkontrolle ist nur eine Methode, um Gas aus einer Gummiform zu entfernen.

Verfahren	Hauptfunktion
Schimmelentlüftungen	Sorgen Sie für einen Entweichweg für die verdrängte Luft.
Vakuumsystem	Entfernt aktiv die Luft aus dem geschlossenen Hohlraum.
Abgaszyklus	Lässt nach dem Schließen eingeschlossene Luft oder Aushärtungsgase frei.
Kontrollierte Einspritzgeschwindigkeit	Verhindert übermäßige Gaskompression
Verbindungskontrolle	Reduziert Feuchtigkeits- und flüchtigkeitsbedingte Defekte

Diese Methoden ergänzen sich, sind aber nicht austauschbar.

Wirksame Formbelüftungen sind weiterhin notwendig, da Luft und Gase während des Füllvorgangs zirkulieren können. Auch Abluftzyklen können erforderlich sein, wenn während der frühen Vulkanisationsphase Gase freigesetzt werden.

Häufige Probleme beim Vakuum-Gummiformen

Problem	Mögliche Ursachen	Empfohlene Prüfungen
Das Zielvakuum kann nicht erreicht werden	Schimmelpilzleckage, beschädigte Dichtung oder lose Verbindung	Dichtflächen, Schläuche und Ventile prüfen
Der Vakuumpegel schwankt.	Sensorproblem, instabile Abdichtung oder Pumpenproblem	Überprüfen Sie die Sensorkalibrierung und den Systemzustand.
Blasen bleiben	Feuchtigkeit, mangelhafte Belüftung oder falsche Vakuumierungszeitpunkte	Überprüfen Sie das Gelände, die Lüftungsanlagen und die Evakuierungssequenz.
Die Brandspuren setzen sich fort	Zu hohe Einspritzgeschwindigkeit oder verstopfte Entlüftungsöffnungen	Reduzieren Sie die abschließende Füllgeschwindigkeit und reinigen Sie die Entlüftungsöffnungen.
Kurzaufnahmen	Hohe Viskosität, Lufteinschlüsse oder unzureichender Druck	Plastifizierung, Vakuum- und Einspritzeinstellungen überprüfen
Blitz erhöht	Übermäßiger Druck oder unzureichende Klemmung	Passgenauigkeit der Form, Druck und Schließkraft prüfen
Die Zykluszeit ist zu lang	Übermäßige Evakuierungszeit	Optimieren Sie den Zeitpunkt und bestätigen Sie die Pumpenkapazität.
Die Teilequalität variiert je nach Kavität	Ungleichgewichtiger Läufer oder ungleichmäßige Ausscheidung	Überprüfen Sie die Anordnung der Laufschienen und die Vakuumkanäle.

Die Leitfaden zur Fehlerbehebung beim Gummispritzgießen liefert weitere Informationen zu Kurzschüssen, Blitzen, Lufteinschlüssen, Brandspuren und Aushärtungsfehlern.

Warum der Staubsauger möglicherweise nicht jede Blase entfernt

Blasen entstehen nicht immer durch bereits im Inneren der Form vorhandene Luft.

Weitere mögliche Quellen sind:

• Feuchtigkeit in der Verbindung
• Flüchtige Zusatzstoffe
• Kontaminiertes Material
• Falsche Mischung
• Mangelhafte Materiallagerung
• Übermäßige Schimmeltemperatur
• Unzureichende oder übermäßige Aushärtung
• Gas, das bei der Vulkanisation freigesetzt wird
• Probleme mit dem Bindemittel um die Einsätze herum

Wenn nach der Anpassung der Vakuumeinstellungen weiterhin Blasen vorhanden sind, sollte die Untersuchung das Material, die Form und den Aushärtungsprozess umfassen.

Anwendungsbereiche für Vakuum-Gummiformung

Vakuumunterstütztes Formen kann in Betracht gezogen werden für:

• Automobildichtungen
• Gummi-Metall-Komponenten
• Schwingungsisolatoren
• Industriedichtungen
• Teile der elektrischen Isolierung
• Gummi-Federpads
• Dickwandige Formteile
• Mehrkavitäten-Gummiprodukte
• Präzisionsdichtungskomponenten
• Produkte mit tiefen Rippen
• Bauteile mit komplexer innerer Geometrie

Einfache Produkte mit effektiver konventioneller Entlüftung benötigen möglicherweise kein Vakuumsystem. Die Entscheidung sollte auf der Fehlerhistorie, den Qualitätsanforderungen und der Wirtschaftlichkeit der Produktion basieren.

Vakuum-Gummiformung vs. konventionelle Formgebung

Vergleich	Vakuumunterstütztes Formen	Konventionelles Formverfahren
Luftabsaugung	Aktive Evakuierung	Setzt hauptsächlich auf Schimmelentlüftungen.
Komplexität der Ausrüstung	Höher	Unter
Anforderungen an die Formabdichtung	Anspruchsvoller	Weniger anspruchsvoll
Komplexe Kavitätenfüllung	Bessere Luftsteuerung	Größeres Risiko von Lufteinschlüssen
Prozesseinrichtung	Erfordert Unterdrucksteuerung	Einfacherer Zyklus
Interne Hohlraumkontrolle	Verbessert durch Optimierung	Hängt von der Belüftung und dem Material ab.
Wartung	Beinhaltet Pumpe, Dichtungen und Vakuumleitungen	Weniger Vakuumkomponenten
Am besten geeignet für	Komplexe oder qualitätskritische Teile	Einfache, effektiv belüftete Produkte

Vakuumanlagen verursachen zusätzliche Kosten und einen höheren Wartungsaufwand. Ihr Nutzen sollte daher anhand der reduzierten Fehlerquote, der verbesserten Konsistenz und des geringeren Bedarfs an Nachprüfungen oder Nacharbeiten bewertet werden.

Wie man einen Vakuumformprozess optimiert

Beginnen Sie mit der Form.

Vor der Justierung der Maschine müssen die Dichtflächen, Entlüftungsöffnungen und Vakuumkanäle überprüft werden.

Bestätigen Sie den Zustand der Verbindung.

Materialidentität, Lagerung, Feuchtigkeitszustand und Verarbeitungsfenster prüfen.

Einen wiederholbaren Vakuumpegel herstellen

Überwachen Sie den tatsächlichen Wert und verlassen Sie sich nicht nur auf die Evakuierungszeit.

Passen Sie jeweils einen Parameter an.

Durch die gleichzeitige Änderung von Vakuumzeit, Einspritzgeschwindigkeit und Temperatur wird es schwierig, die Ursache für eine Verbesserung oder einen Fehler zu ermitteln.

Daten zur Plattenproduktion

Nützliche Datensätze sind beispielsweise:

• Vakuumpegel
• Evakuierungszeit
• Injektionszeit
• Maximaler Einspritzdruck
• Formtemperatur
• Vulkanisationszeit
• Teilgewicht
• Defektort
• Ablehnungsrate

Fertige Teile prüfen

Eine Sichtprüfung allein reicht möglicherweise nicht aus, um innere Hohlräume zu erkennen. Je nach Anwendung können Druckprüfungen, Schnittuntersuchungen oder andere Qualitätskontrollen erforderlich sein.

Auswahl einer Vakuum-Gummiformmaschine

Vor der Auswahl der Geräte sollten die Hersteller Folgendes bereitstellen:

• Gummimischungstyp
• Produktzeichnung
• Teilegewicht und Abmessungen
• Anzahl der Hohlräume
• Formabmessungen
• Erforderliche Spannkraft
• Schussvolumen
• Qualitätsanforderungen
• Zielzykluszeit
• Erwartete jährliche Produktion
• Aktuelle Mängel
• Automatisierungsanforderungen

TASU vereint Vakuumsteuerung, FIFO-Zuführung, mobile Spritzgießtechnik, Kaltkanalsystem und Werkzeugoptimierung in seinem Lösungen für das Gummispritzgießen.

Schlussfolgerung

Vakuum-Gummiformmaschinen verbessern die Luftentfernung vor dem Einspritzen und tragen so zur Reduzierung von Lunkerbildung, Blasen, Brandflecken und unvollständiger Kavitätenfüllung bei. Zuverlässige Ergebnisse hängen von weit mehr als der Pumpenleistung ab: Formdichtung, Entlüftung, Einspritzgeschwindigkeit, Zustand der Mischung und Vakuumzeitpunkt beeinflussen die Produktionsqualität maßgeblich.

Die Betrachtung von Maschine, Form und Material als ein System bietet die beste Grundlage für eine stabile und wiederholbare Produktion.

TASU-Lieferungen vollautomatische Gummispritzgießmaschinen für Schuhe, Automobil-, Industrie- und kundenspezifische Gummiprodukte. Zur Besprechung der Vakuumkonfiguration, der Werkzeuganforderungen und der Produktionsziele., Kontaktieren Sie TASU.