Was ist besser: ein Zahnriemen aus Gummi oder ein Zahnriemen aus Polyurethan?

Zahnriemen aus Gummi sind besser für Anwendungen in Automobilmotoren geeignet – Sie biegen sich bei niedrigen Temperaturen leichter, sind in OEM-Spezifikationen weit verbreitet und funktionieren zuverlässig innerhalb typischer Motortemperaturbereiche. Zahnriemen aus Polyurethan (PU) eignen sich besser für industrielle Bewegungssteuerungsanwendungen — Sie bieten eine überlegene Dimensionsstabilität, eine längere Lebensdauer bei kontinuierlichen Zyklen, eine höhere Abriebfestigkeit und eine konstante Leistung unter einem breiteren Spektrum von Umgebungsbedingungen. Um zwischen ihnen zu wählen, muss das Bandmaterial an die spezifische Betriebsumgebung angepasst werden und nicht davon ausgegangen werden, dass es allgemein überlegen ist.

Materialeigenschaften: Wie sich Gummi und Polyurethan unterscheiden

Gummi-Zahnriemenkonstruktion

Zahnriemen aus Gummi für den Automobil- und Industriebereich werden aus Chloropren (Neopren), EPDM oder hydrierten Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR)-Verbindungen hergestellt und mit Glasfaser- oder Aramidfaser-Zugsträngen verstärkt. Die Gummimischung sorgt für Flexibilität und Dämpfung; Die Faserschnüre sorgen für Zugfestigkeit und Formstabilität unter Belastung. Beim Formen entstehen Zahnprofile. HNBR-Compounds, die in modernen Hochleistungsriemen eingesetzt werden, halten Temperaturen bis ca 130°C Dauertemperatur und weisen im Vergleich zu älteren Neoprenformulierungen eine verbesserte Öl- und Ozonbeständigkeit auf.

Polyurethan-Zahnriemenkonstruktion

Polyurethan-Riemen werden aus thermoplastischen Polyurethan-Verbindungen (TPU) gegossen oder extrudiert und typischerweise mit Zugsträngen aus Stahl oder Kevlar-Fasern verstärkt. Im Gegensatz zu Gummi kann PU ohne separate Verbindungsschicht direkt um die Kordverstärkung gegossen werden, wodurch eine monolithische Struktur mit ausgezeichneter Kord-zu-Körper-Haftung entsteht. PU-Riemen werden oft mit Stahlkordverstärkung für maximale Tragfähigkeit oder Kevlarkord für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit geringem Spiel hergestellt.

Leistungsvergleich anhand wichtiger Kriterien

Wo Zahnriemen aus Gummi die richtige Wahl sind

• Motorsteuerungssysteme für Kraftfahrzeuge: Die OEM-Spezifikation für nahezu alle Motoren von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen. Die Kombination aus Flexibilität, Hitzebeständigkeit und Vibrationsdämpfung entspricht den Anforderungen der Motorumgebung, die PU-Riemen nicht optimal erfüllen.
• Anwendungen mit Stoß- oder Vibrationsbelastung: Die elastische Dämpfungskapazität von Gummi absorbiert Drehmomentspitzen und Stoßbelastungen, die dazu führen würden, dass PU-Riemen den gesamten Stoß auf die Zähne des Kettenrads und die Wellenlager übertragen.
• Anwendungen in kalten Umgebungen (unter -20 °C): Gummisorten behalten bei sehr niedrigen Temperaturen eine größere Flexibilität als die meisten PU-Formulierungen und werden daher bevorzugt für Außen- und Kühlhausmaschinen verwendet.
• Kostensensible Standardanwendungen: Wo ein gut durchdachtes Wartungsintervall und niedrigere Stückkosten Vorrang vor einer längeren Lebensdauer haben.

Wo Polyurethan-Zahnriemen die richtige Wahl sind

• CNC-Maschinen und präzise Bewegungssteuerung: PU-Riemen mit Stahl- oder Kevlar-Kordeln bieten eine geringere Dehnung und eine präzisere Positionierung als Gummi-Äquivalente – entscheidend für servoangetriebene Achsen, bei denen die Positionsgenauigkeit im Zehntelmillimeterbereich gemessen wird.
• Hochgeschwindigkeitsförderer und Verpackungsmaschinen: Die hervorragende Abriebfestigkeit von PU verlängert die Lebensdauer von Maschinen mit hoher Taktfrequenz, bei denen Gummiriemen häufig ausgetauscht werden müssten, erheblich.
• Lebensmittelverarbeitungsumgebungen: TPU-Formulierungen in Lebensmittelqualität sind FDA-konform und beständig gegen Öle und Reinigungschemikalien – was PU zur ersten Wahl für Riemenantriebe in Anwendungen mit Lebensmittelkontakt macht.
• Anwendungen für offene Bänder: PU-Bänder können nach dem Ablängen an den Enden verschweißt werden. Dies ermöglicht individuelle Schlaufenlängen, die mit geformten Gummibändern ohne kundenspezifische Werkzeuge nicht erreicht werden können. Dadurch eignet sich PU ideal für Nachrüstungen und kundenspezifische Maschinenkonstruktionen.