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Weltweit wächst die Nachfrage nach extrem belastbaren Elastomeren für Radbeläge und Rollen. Zum Einsatz kommen die Materialien etwa in Rädern von Staplerfahrzeugen, in Führungsrollen von Hochhaus- und Industrieaufzügen sowie in Rollen für landwirtschaftliche Maschinen oder Achterbahnen. LANXESS hat auf diesen Trend mit der Entwicklung von maßgeschneiderten duroplastischen Elastomer-Präpolymersystemen und zugehörigen Härtern reagiert. Außerdem unterstützt der Spezialchemie-Konzern Kunden mit umfangreichen Serviceleistungen bei der Optimierung von Bauteilen aus diesen Materialien. Für mechanisch hochbelastete, schnell laufende Hochleistungsräder und -rollen wurde zum Beispiel das Präpolymer Adiprene PP1095H entwickelt. „Es ergibt Elastomere, die im Vergleich zu industriellen Standardmaterialien für diese Anwendungen ein extrem hohes dynamisches Eigenschaftsniveau haben und gleichzeitig äußerst ermüdungsbeständig sind“, erklärt Ian Laskowitz, Anwendungsentwickler im Geschäftsbereich Urethane Systems. „Dank eines hauseigenen mathematischen Berechnungsmodells können wir zudem die Materialstärken der Elastomere mit Rücksicht auf die Konstruktionsvorgaben des Kunden optimal nutzen und die Leistung der Radbeläge und Rollen präzise vorhersagen.“

Kaum Erwärmung bei periodischer Verformung

Adiprene PP1095H ist ein Präpolymer auf Polyester-Basis, das mit p-Phenylendiisocyanat (pPDI) terminiert ist. Mit dem Härter Vibracure 250 ergibt es Elastomere mit einer Härte von 95 Shore A. Diese behalten ihre herausragenden dynamischen Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich bei. Denn der Verlustfaktor tan δ, der die Energieumwandlung in Wärme bei einer schwingenden Belastung beschreibt, ist niedriger als bei vergleichbaren industriellen Standardwerkstoffen. „Unsere Elastomere entwickeln daher bei häufigen, schnellen Verformungen weniger Wärme, sodass sie sich im Dauereinsatz nicht überhitzen und im Vergleich zu anderen Materialien leistungsfähiger sind“, so Laskowitz. Durch dieses günstige Hystereseverhalten verringert sich auch der Rollwiderstand, was zu einem geringeren Energieverbrauch etwa beim Betrieb von Staplerfahrzeugen führt. Dank dieser Eigenschaften lassen sich mit diesen Rädern und Rollen höhere Laufgeschwindigkeiten und höhere mechanische Belastungsniveaus erzielen. Entsprechende Fahrzeuge, Transportsysteme oder Aufzüge können deshalb schneller und wirtschaftlicher betrieben werden.

Auslegung mit hoher Prognosegüte

In das mathematische Modell von LANXESS zur Vorhersage der Leistungsfähigkeit von Radbelägen und Rollen gehen die Elastomereigenschaften, die Geometrie der Räder und Rollen und die Einsatzbedingungen ein. Zunächst werden für das ausgewählte Elastomersystem in einer dynamisch-mechanischen Analyse die Dämpfungseigenschaften (tan δ) bestimmt. Anschließend finden die Vorgaben des Kunden Eingang – wie zum Beispiel die Radgeometrie, Belastungszyklen und Einsatztemperatur. Dann berechnet das Tool, bei welchen Lasten und Laufgeschwindigkeiten das Material entsprechend seinen Hysterese-Eigenschaften versagt und wie sein sonstiges Ermüdungs- und Bruchverhalten ist. „Unser Tool zeigt in unterschiedlichsten Anwendungen eine sehr hohe Prognosegenauigkeit. Wir konnten damit zahlreichen Kunden erfolgreich helfen, ihre Radbeläge und Rollen optimal an das Anforderungsprofil anzupassen“, fasst Laskowitz zusammen. „Das gilt nicht nur für Adiprene PP1095H, sondern für alle unsere Urethan-Gießprodukte, die LANXESS für dieses Einsatzsegment entwickelt hat. Dazu zählen Ester-, Ether- und Polycaprolacton-basierte Präpolymersysteme auf Basis unterschiedlichster Isocyanate.“