13.07.2018

Mit EIRICH die Mischzeit von harzgebundenen Reibbelagsmassen drastisch verkürzen - auf wenige Minuten

Harzgebundene Reibbelagsmassen bestehen in der Regel aus einer Mischung verschiedener Fasern sowie organischer und anorganischer Feststoffe. Diese haben zum Teil sehr unterschiedliche Dichten. Im Mischprozess muss ein genau definierter Faseraufschluss erreicht werden. Zudem müssen alle Komponenten – oft mehr als 40 – gleichmäßig in ein Agglomerat eingebunden werden, damit sich bei der Weiterverarbeitung keine Entmischungen ergeben. Herkömmliche Mischer brauchen dazu meist lange Mischzeiten. Mit EIRICH-Mischtechnik gelingt es, die Aufbereitungszeiten deutlich zu verkürzen.

An Reibbeläge, meist in der Form von Kupplungs- und Bremsbelägen, werden heute höchste mechanische und tribologische Anforderungen gestellt. Entsprechend kommt dem ersten qualitätsbestimmenden Fertigungsschritt – der Herstellung der Reibbelagsmischung – eine große Bedeutung zu. Harze, als Bindemittel eingesetzt z. B. in Form von zähflüssigen Phenolharzlösungen (auch als Flüssigharze bezeichnet), stellen die Matrix eines Vielstoffsystems dar, in die Fasern und Füllstoffe eingebunden werden. Die Fasern müssen definiert aufgeschlossen werden. Das Bindemittel, das dickflüssiger ist als Honig, muss ausreichend gut verteilt werden. Herkömmliche Mischer tun sich damit schwer. In der Folge ergeben sich lange Mischzeiten.

Mit 50 Minuten Mischzeit in einem Doppelwellenmischer kam ein Reibbelaghersteller auf EIRICH zu. Die Mischzeit konnte auf nur fünf Minuten reduziert werden. Die Gründe dafür sind systembedingt. EIRICH-Mischer haben einen drehenden Behälter, der das zu verarbeitende Gut einem Mischwerkzeug zuführt. In Kombination mit einem ortsfesten Materialumlenker an der Behälterwandung entsteht im Mischraum eine intensive dreidimensionale Materialströmung. Alleinstellungsmerkmal des EIRICH-Mischers ist, dass das Mischwerkzeug, Wirbler genannt, beliebig schnell laufen kann, mit Geschwindigkeiten von bis zu 30 m/s, und dies mit oder gegen die Behälterdrehrichtung. Der Leistungseintrag in das Mischgut kann so gezielt dem jeweiligen Prozess und den spezifischen Anforderungen angepasst werden. Je nach Wirblerwerkzeug-Geometrie und -Geschwindigkeit ist die Einleitung von sehr hohen spezifischen Mischenergien (> 10 kW/100 kg) in das Mischgut möglich. Durch die in der Regel gegenläufige Bewegung von Mischbehälter und Wirblerwerkzeug entstehen hohe Geschwindigkeitsdifferenzen, als deren Folge sich entsprechend hohe Scherkräfte ausbilden. Im vorliegenden Fall führt dies dazu, dass die Mischzeit mit definiertem Aufschluss der Fasern, Zugabe der Trockenstoffe und Zugabe des Flüssigharzes von 50 Minuten auf nur fünf Minuten reduziert werden konnte.

Trotz der kurzen Mischzeit ist festzustellen: Die mit EIRICH-Technik erreichbaren Mischgüten sind in der Regel höher als bei anderen Mischsystemen. Das Wirkprinzip mit drehendem Mischbehälter und Materialumlenker verhindert, dass weniger gut durchmischte Totraumzonen im Mischer entstehen, da jedes Teilvolumen des Mischgutes dem Wirblerwerkzeug zugeführt wird. Auch das Auftreten einer Entmischung im Mischer, wie es für andere Mischsysteme beschrieben wird, wird damit zuverlässig ausgeschlossen.

In manchen Fällen ergeben sich weitere Vorteile. Soll das Mischgut nach dem Mischen einer Temperaturbehandlung unterzogen werden, so kann diese im Mischer erfolgen, der dazu induktiv (und bei Bedarf explosionsschutzgerecht) beheizt wird. Es resultiert dann eine weitere Vereinfachung des gesamten Prozesses. Umfüllen und ggf. weitere Arbeitsschritte entfallen dann. Die gesamte Aufbereitungszeit wird dadurch noch weiter verkürzt.

Mischer mit induktiver Beheizung des Mischbehälters arbeiten bereits seit einigen Jahren in anderen Branchen. Die Wärme wird direkt in der Wandung des Mischbehälters erzeugt. Es gibt also keine Verluste durch Wärmeübergang zwischen einem Heizmedium und der Behälterwandung. Allgemein haben induktive Heizungen ein gutes dynamisches Regelverhalten, das eine optimale Temperaturkontrolle und Reproduzierbarkeit sicherstellt. Durch den schnellen Wärmeübergang zwischen dem intensiv bewegten Mischgut und der rotierenden Behälterwandung kann die Mischungstemperatur im Bedarfsfall gradgenau eingestellt werden. Diese induktiv beheizten Mischer stehen in mehreren Baugrößen zur Verfügung, von 75 Liter bis zu 400 Liter Nutzvolumen. Mischguttemperaturen bis 250 °C sind möglich. Damit gelingt z. B. in der Feuerfest-, Carbon- und Graphitindustrie das Mischen mit Harz-Schmelzen anstelle Harzlösungen. In der Folge ergeben sich niedrigere Porositäten, was in diesen Industrien ein prägendes Qualitätskriterium ist. Je nach Anforderung werden die Mischer explosionsgeschützt (Zone 21 oder 20 innen, außen Zone 22) ausgeführt, entsprechend den europäischen ATEX-Vorschriften.

Schließlich ist es auch möglich, im Mischer zu kühlen. Dafür stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Bewährt haben sich als Kühlmedien Trockeneispellets oder Kohlensäureschnee oder auch flüssiger Stickstoff. Die festen oder gasförmigen Kältemedien werden im Bereich des Wirblerwerkzeugs aufgegeben und sofort eingezogen und eingearbeitet. Lokale Unterkühlungen des Mischguts sind damit ausgeschlossen.

Einige namhafte Reibbelagshersteller haben bereits erfolgreiche Pilot-Tests dieser vorteilhaften Technik des Erwärmens und Kühlens im Mischer durchgeführt.

Weitere Informationen:

Ansprechpartner: Oliver Zeitner, E-Mail: oliver.zeitner@eirich.de