Wie funktioniert eine Vakuummembranpresse?

Vakuumpresse 2014

 

Die wichtigsten Faktoren beim Pressen mit Vakuum

 

Hier in Kurzform eine Übersicht vom BARTH-Vakuumexperten Dieter Schwab

 

Das Vakuum

Unterdruck erzeugen kann man auf vielerlei Arten!!! Generell spielen bei Vakuum 2 Faktoren eine Rolle.

Volumenstrom
Dieser gibt das Saugvolumen einer Pumpe innerhalb eines gewissen Zeitraumes an. Die BARTH - VMP - Serie ist standardmäßig mit einer 25m³/h Pumpe ausgestattet. Groß dimensionierte Leitungen Pumpen mit 40 oder 63 m³/h sind optional erhältlich. In der BARTH - VP - Serie setzen wir Pumpen mit 16m³/h ein.

Enddruck
Dies gibt den maximalen Unterdruck an, den die Pumpe erreichen kann. Diese Werte werden in % oder mbar Enddruck angegeben. Die Vakuumpumpe BARTH – VMP – Serie erreicht 98% oder 20 mbar Enddruck. Das bedeutet, dass vom Standardluftdruck (1013 mbar) im System noch 20 mbar verbleiben. Dies entspricht einem Pressdruck von 9,9 t/m².

Vakuumpumpen
Für den wirtschaftlichen Einsatz in Vakuumpressen kommt eigentlich nur ein Typ der verschiedensten Systeme in Frage. Dies sind Drehschieberpumpen. Diese unterscheiden sich wiederum in 2 verschiedene Typen.

Trockenlaufende Drehschieberpumpen.
Diese einfachen und preisgünstigen Pumpen laufen, wie der Name schon sagt, trocken und schmieren sich selbst durch den Abrieb ihrer Pumpenlamellen. Dies bedeutet natürlich einen entsprechenden Verschleiß. Der größte Nachteil dieser Systeme liegt jedoch in den erreichbaren Unterdrücken handelsüblicher Pumpen. Diese liegen bei 80 - 85% Vakuum.

Ölumlaufgeschmierte Drehschieberpumpen.
Prinzipiell sind diese Pumpen ähnlich aufgebaut wie trockenlaufende Systeme. Sie verfügen jedoch über ein verlustfreies Ölumlaufsystem. Das angesaugte Öl schmiert und dichtet die Pumpe. Eine Filterpatrone "fängt" das mit der Abluft ausgeblasene Öl ein und führt es in den Kreislauf zurück. Durch dieses System laufen diese Pumpen nahezu verschleißfrei. Wesentlicher Vorteil für den Einsatz in Vakuumpressen sind jedoch die erreichbaren Unterdrücke von 98% oder sogar 99,5% Vakuum.

In der BARTH - VMP - Serie setzen wir seit der ersten Maschine ölumlaufgeschmierte Pumpen ein. Einige dieser Maschinen laufen seit nunmehr 15 Jahren im 3- Schichtbetrieb störungsfrei. Ein weiterer Vorteil dieser Pumpe ist, dass sie extrem geräuscharm läuft.

Der Hauptgrund für den Einsatz dieser Technik liegt jedoch in der Eigenschaft von Vakuum, den Siedepunkt von Flüssigkeiten zu senken! So "kocht" Wasser bei 80% Vakuum bei ca. 60°C. Bei einem Unterdruck von 97% sinkt der Siedepunkt auf 24°C. Dies bewirkt eine Halbierung der Presszeit bei 97% gegenüber 80% Vakuum beim Einsatz von handelsüblichen Weißleimen.
Dampfdruckkurve

Die Membrane

Entscheidend für die Einsatzmöglichkeiten einer Vakuum - Membranpresse
ist die Dehn- und vor allem Rückstellfähigkeit des eingesetzten Membranmateriales. Fälschlicherweise wird oft angenommen, die Membrane würde den Pressdruck erzeugen. Sie ist jedoch nur die Abdichtung zwischen dem Vakuum unter ihr und der Luftsäule, die von außen auf sie einwirkt und damit den Pressdruck von bis zu 10.000 kg/m² erzeugt. Somit ergeben sich folgende Anforderungen an die eingesetzten Membranmaterialien:

Möglichst leicht dehnbar:
Die Membrane sollte sich mit möglichst geringem Kraftaufwand faltenfrei an das zu bearbeitende Werkstück anlegen. Die zur Dehnung notwendige Kraft geht vom erzeugbaren Pressruck ab. Dies kommt speziell an senkrechten Werkstückflächen (Kanten anleimen) oder an unterschnittenen Teilen zum Tragen. Die oft als Maßstab angegebene Bruchdehnung (600, 750 oder 800%) ist als Qualitätsangabe für eine Membrane ungeeignet, da diese im Einsatz normalerweise nicht erreicht werden.

Rückstellfähigkeit:
Ein wesentlicher Faktor für die Einsatzmöglichkeit und Langlebigkeit einer Membrane ist die Rückstellung in die Ursprungsform nach einer Dehnung. Verbeulte und verzogene Membranen bilden leichter Falten und verschieben Werkstücke auf den Schablonen. Unangefochtener Spitzenreiter in dieser "Disziplin" ist bis heute Naturkautschuk. Dessen Rückstellwerte lassen sich mit keinem technischen Elastomer erreichen. Dieser Vorteil muss jedoch über die UV - Empfindlichkeit "erkauft" werden. Das bedeutet, Naturkautschuke altern und verspröden durch UV - Bestrahlung. Abdecken der Membrane bei Nichtgebrauch erhöht die Lebenserwartung drastisch.

Kerbfestigkeit:
Sie gibt Aufschluss darüber, wie leicht scharfe Kanten und Ecken in das Material eindringen und dieses im gedehnten Zustand zum Reißen bringen.

Die Schwab-Membrane

Die in BARTH - Vakuumpressen eingesetzte Naturkautschuk – Mischung (Schwab-Membrane) mit 2mm Dicke stellt den besten Kompromiss aus Dehn- Rückstell- und Kerbfestigkeit dar. Im Versuch stellte sich diese Membrane nach 4 Millionen Dehnungen mit 400% immer wieder in ihre Ausgangslänge zurück. In der Praxis werden bis zu 250.000 Formteile mit 400mm Höhe mit einer Membrane verpresst. Die von Haus aus transluzente Membrane wird immer transparenter, je stärker sie gedehnt wird. Dies dient zum einen als Indikator für die Dehnung, zum anderen ermöglicht dies einen Blick auf das gespannte Werkstück. Eine Reinigung der Membran ist in der Regel nicht notwendig. Beim Einsatz von Weißleim löst sich der an der Membrane haftende Leim nach dem Trocknen selbst von der Membrane und fällt ab. Leimreste die an der Membrane hängen erzeugen auf Werkstücken keine Abdrücke!!! Beim Einsatz von PU - Leimen empfiehlt es sich eine Plastikfolie auf das Werkstück zu legen, um die durch das Aufschäumen des Leimes großflächigen Verschmutzungen zu vermeiden. 

Schwab-MembraneDie Schwab-Membrane unter Extrembelastung Membrantest im Werk / Nicht zur Nachahmung empfohlen!! 

Für die Verformung von Mineralwerkstoffen und anderen thermoplastischen Materialien ist der Einsatz von optional angebotenen Silikonmembranen unumgänglich.

Die Schwab - Membranen sind mit einem speziellen Klemmprofil im Oberrahmen der Maschinen verschraubt. Dieses ermöglicht eine sichere Befestigung der Membrane, auch bei starken Dehnungen.

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