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Verfahren zur Herstellung von endlosen Riemen.
Die Erfindung betrifft einen endlosen Transmissionsriemen und ein Verfahren zu seiner Her- stellung.
Der Riemen gemäss der Erfindung hat die Form eines endlosen Elementes mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt, das aus einer Vereinigung einer elastischen Masse (z. B. Kautschuk oder Gummi) oder plastischen Masse (z. B. Balata) und einem Textilstoff, insbesondere Baumwolle,
Hanf, Jute oder Sisal, besteht, wobei der Textilstoff mehr oder weniger gequollen und zusammengezogen ist und seine Fasern als Hydrozellulose oder hydrolisierte ähnliche Substanz vorliegen, wie sie durch Einwirkung eines Quell-und Kontraktionsagens, beispielsweise Säure oder Alkali auf vegetabilische Textilfasern erzielt wird.
Zwecks Herstellung der erfindungsgemässen Ringe wird wie folgt vorgegangen :
Zunächst werden "entgegengesetzt gedrehte Garne"hergestellt, indem gewöhnliche Vorgarne aus den genannten Textilmaterialien in einer Richtung gedrallt und zwei oder mehrere solcher gedrallter Vorgarne durch Drehung im entgegengesetzten Sinne zum Drall jedes solchen einzelnen Vorgarnes, jedoch mit vorzugsweise der gleichen Drehungszahl miteinander vereinigt werden. Aus diesen "entgegengesetzt gedrehten Garnen"wird nun ein weitmaschiges, schlauchförmiges Gewebe hergestellt.
Das aus diesen entgegengesetzt gedrehten, hohe Festigkeit und Dehnungsfähigkeit aufweisenden
Garnen oder Zwirnen hergestellte schlauchförmige Gewebe wird sehr lose gewebt, indem die Entfernung zwischen den Kett-und Schussfäden derart gewählt wird, dass nach Vornahme der später zu beschreibenden Quellung und Kontraktion nur ein geringer oder gar kein Druck zwischen den einzelnen Zwirnen vorhanden ist. Dieses schlauchförmige Gewebe wird dann ohne Spannung mit einer Säure oder einem Alkali behandelt, so dass eine Kontraktion und Quellung der Textilfasern und damit der das Gewebe bildenden entgegengesetzten Zwirne herbeigeführt wird. Die Einwirkung dieser Agentien wird dadurch erleichtert, dass die entgegengesetzt gedrehten Zwirne sehr offen sind und bis zum Ende der Behandlung verhältnismässig offen bleiben.
Das so erhaltene Gewebe weist nun engere Maschen auf, ohne dass jedoch die das Gewebe bildenden entgegengesetzt gedrehten Zwirne einen wesentlichen Druck aufeinander ausüben. Die Zellulose der Fasern ist durch die hydrolysierende Wirkung der angewandten Agentien in Hydrozellulose oder analoge Produkte umgewandelt worden. In dieser Form besitzt das Gewebe eine sehr grosse Elastizität mit 50% erreichender und übersteigender Dehnungsfäbigkeit. Das durch die Behandlung umgewandelte schlauchförmige Gewebe wird dann nach irgendwelchen an sich bekannten Methoden mit Kautschuk imprägniert. Die Durchdringung mit Kautschuk wird dadurch sehr erleichtert, dass die Fasern der das Gewebe bildenden Elemente nicht gegeneinander gedrückt werden.
Die Imprägnierung kann mit in einem Lösungsmittel gelöstem oder auch mit in einem flüssigen Träger suspendierten Kautschuk erfolgen. Man benutzt beispielsweise Kautschuk-Latex, welcher vorzugsweise sämtliche zur Vulkanisation erforderlichen Elemente enthält oder bereits vulkanisierten oder halbvulkanisierten Latex.
Nach der Imprägnierung und Trocknung wird erforderlichenfalls vulkanisiert. Diese Vulkanisation kann entweder, um dem Riemen seine gesamte Elastizität zu belassen, ohne Ausübung von Spannung auf das imprägnierte Element oder auch, um die Elastizität dieses Elementes von einem unteren Grenzwert an zu fixieren, unter Ausübung einer bestimmten Spannung auf das schlauch-
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förmige Element ausgeführt werden. Wenn das Element beispielsweise im nichtvulkanisierten Zustande eine Reissdehnung von 50% aufweist, wobei nach einer solchen Beanspruchung eine remanente, also
Restelastizität von 7% übrig bleibt, so setzt man das schlauchförmige Gewebe einer Dehnung von
10% aus und nimmt die Vulkanisation in diesem Zustande vor.
Das Element behält sodann nach der
Vulkanisation eine permanente (bleibende) Dehnung von 10% und besitzt dann eine remanente (übrig- bleibende Rest-) Elastizität von 40%.
Die der Gewebebahn vor der Vulkanisation gegebene Dehnung wird entweder schnell oder allmählich oder in Stufen durchgeführt. Die Vulkanisation findet entweder sofort nach der Dehnung statt, dann wird sie vorgenommen, indem man die Gewebebahn auf der Dehnvorrichtung lässt, oder aber, nachdem die Gewebebahn solange nach ihrer Dehnung unter Spannung geblieben ist, dass sie nach Entfernung von der Dehnvorrichtung ausgedehnt bleibt, ohne dass sie, während sie zur Vulkanisierung gebracht und diese durchgeführt wird, sieh erheblich zusammenzieht. Man kann der Gewebebahn im Bedarfsfalle eine leichte zusätzliche Dehnung geben, derart, dass sie in dem Augenblicke, in dem die Vulkanisierung bewirkt wird, genau auf die gewünschte Länge zurückgegangen ist.
Nachdem die Vulkanisierung erfolgt und die übrig zu bleiben habende Rest (remanente)Elastizität gegebenenfalls, wie oben angegeben, fixiert ist, schneidet man das schlauehförmige präparierte Gewebe in Ringe von der Breite, wie sie die herzustellenden Riemen besitzen sollen. Das
Schneiden kann entweder senkrecht zur Fläche der imprägnierten Masse durchgeführt werden, wobei man Riemen mit rechteckigem Querschnitt erhält, oder aber schräg, wobei man Riemen mit trapezförmigem oder dreieckigem Querschnitt erhält.
Die anliegende Zeichnung veranschaulicht schematisch und beispielsweise die verschiedenen Herstellungsstufen des Riemens nach der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 einen entgegengesetzt gedrehten Zwirn zur Herstellung des schlauchförmigen Gewebes in vergrössertem Massstabe, Fig. 2 ein schlauch- förmiges Element vor der Kontraktion in kleinerem Massstabe, Fig. 3 das Gefüge des in Fig. 2 veranschaulichen Gewebes in grossem Massstabe, Fig. 4 das Gefüge des Gewebes nach der Quellung, Fig. 5 eine Teilung der imprägnierten rohrförmigen Masse in Riemen, Fig. 6 die Herstellungsart von Riemen mit rechteckigem Querschnitt in grossem Massstabe, Fig. 7 die Herstellung von trapezförmigen Riemen im selben Massstabe wie in Fig. 6.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das zur Herstellung von Riemen gemäss der Erfindung verwendete Textilelement aus zwei Gespinstvorgarnen 1 und 2, welche je für sich eine Zwirnung mit einer bestimmten Zahl von Drehungen in einem Sinne, beispielsweise 200 Drehungen nach links, erhalten, sodann parallel zusammengelegt und miteinander um die Achse'A-A mit einer Drehungzahl, beispielsweise nach rechts, verzwirnt sind, welche gleich oder im wesentlichen gleich ist der Drehungszahl, mit der jedes der Vorgarne für sieh verzwirnt ist. Die vereinigende Drehung ist jedoch diesen Einzeldrehungen entgegengerichtet.
Die beiden Vorgarne wickeln sieh umeinander auf und nehmen infolge der ihnen so erteilten entgegengesetzten Zwirnung die Form eines entgegengesetzten, im Gleichgewichtszustande befindlichen, sehr offenen Zwirnes an, d. h. eines Zwirnes, dessen Fasern durch die Zwirnung nicht gegeneinander gedrückt werden.
Ein derartiger, entsprechend Fig. 1 aus zwei Vorgarnen gebildeter, jedoch gegebenenfalls eine grössere Anzahl von Garnen enthaltender Zwirn wird dann derart verwebt, dass er ein schlauchförmiges Gewebe mit einer bestimmten Breite L bildet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist ; dieses Gewebe ist dabei derart ausgeführt, dass, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, zwischen den Kettfäden 3 und den Schussfäden 4 ein bestimmter Abstand vorhanden ist.
Bei dem Gewebe nach Fig. 2 sind die Kettfäden in der Richtung 3a und die Schussfäden in der Richtung 4a angeordnet.
Die Herstellung von schlauchförmigen Geweben dieser Art mit andern Elementen als den entgegengesetzten Spezialzwirnen gemäss der Erfindung ist bereits an sieh bekannt.
Der Abstand zwischen den Kettfäden und der Abstand zwischen den Schussfäden ist entweder gleich oder verschieden, ist jedoch in jedem Falle so gewählt, dass infolge der später zu beschreibenden Behandlung keine Zusammendrückung der Fäden untereinander stattfindet. Nachdem das schlauehförmige Gewebe mit einer beliebigen Länge, welche einem bestimmten Vielfachen der Breite der Gesamtheit der daraus herzustellenden Riemen entspricht, hergestellt ist, behandelt man es mit einem Kon- traktions-und Quellagens, beispielsweise mit Natronlauge von 30 bis 350 Bé bei höchstens 18 C 30 bis 60 Minuten lang, wobei keinerlei Spannung auf das Gewebe ausgeübt wird.
Unter Einwirkung des Quell-und Kontraktionsagens quellen die Fasern auf und ziehen sich zusammen und die Fäden nähern sich, so dass sie ein dichteres Gewebe bilden, in welchem jedoch keine oder nur ausserordentlich geringe Zusammendrückung der das Gewebe bildenden Fäden vorhanden ist.
Fig. 4 zeigt ein Bruchstück des Gewebes nach der Behandlung im selben Massstabe wie in Fig. 3.
Diese Behandlung gibt dem schlauchförmigen Gewebe eine grössere Festigkeit und Dehnungsfähigkeit als es vorher besass.
Das Gewebe wird dann z. B. mit Kautschuk imprägniert. Wenn die Imprägnierung mittels einer Kautschuklösung in einem sehr flüchtigen Lösungsmittel vorgenommen werden soll, so wäscht man zunächst das Gewebe, trocknet es und taucht es in die Kautschuklösung ein. Wenn die Impräg-
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nierung mit Latex oder irgendeiner andern Emulsion oder Suspension von natürlichem, künstlichem oder regeneriertem Kautschuk, die vorzugsweise Vulkanisations-, Besehleunigungs-und Aktivierungs- mittel enthalten, erfolgen soll, fällt das Trocknen weg.
Nach ausreichender Imprägnierung, was je nach Art des Gewebes und des Imprägnierbades sowie der Imprägnierungsart 4-24 Stunden erfordert, wird das imprägnierte Gewebe getrocknet.
Man kann dann diese Gewebebahn in diesem Zustande und ohne Dehnung vulkanisieren oder sie unter
Spannung vulkanisieren oder auch die Vulkanisierung ohne Spannung vornehmen, nachdem jedoch die Gewebebahn solange unter Spannung gehalten ist, dass sie nach Entfernung von der Spannvorrichtung sich nicht wesentlich verkürzt ; die in Umfangsriehtung der schlauchförmigen Bahn sowie die in Längsrichtung erteilte Dehnung werden derart gewählt, dass sie das Gewebe auf die Anfangsabmessungen bringen, welche das Gewebe besitzen soll, nachdem die Bearbeitungsvorgänge des Riemens beendet sind.
Beispielsweise gibt man in Richtung-1) a der Fig. 2 eine solche Spannung, dass hiedurch das schlauchförmige Gewebe seine remanente Elastizität völlig verliert, während man in Richtung 4a entweder gar nicht während der Vulkanisation oder derart spannt, dass der erhaltene Riemen sodann die gewünschte remanente Elastizität hat.
Nach dem Vulkanisieren zerschneidet man die imprägnierte Bahn gemäss dem Sehema Fig. 5, so dass Ringe 5, 5a, 5b usw. abgetrennt werden, welche die Breite der zu erzielenden Riemen besitzen.
Der Schnitt kann, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist, in zur Oberfläche der imprägnierten und vulkanisierten bahnsenkreehten Richtungen 6,6 a, 6 b usw. oder, entsprechend Fig. 7, in schrägen Richtungen 7,7 a, 7 b usw., erfolgen. Im ersten Falle erhält man Riemen mit rechteckigem Querschnitt 8, im zweiten Falle Riemen mit trapezförmigem Querschnitt. 9.
Die Vulkanisierung unter Spannung bedingt keine erhebliche Komplizierung, da sie mittels aller in der Technik üblichen Ausdehnungsvorrichtungen und mittels der üblichen Einrichtungen erfolgt.
Anstatt der Herstellung einer Bahn, von welcher man zur Bildung der Riemen bestimmte Ringe abschneidet, kann man das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren auch ohne Zerschneiden einer Bahn anwenden, indem man ein rohrförmiges Gewebe von einer solchen Breite webt, dass es nach Vornahme der oben beschriebenen Quell-und Kontraktionsbehandlungen, nach dem Waschen, Imprägnieren und Vulkanisieren und gegebenenfalls Ausdehnung vor der Vulkanisierung, gerade die Breite des herzustellenden Riemens besitzt.
Die so hergestellten Riemen besitzen ausser ihrem geringen Herstellungspreis noch den Vorteil, dass sie eine sehr grosse Festigkeit, eine erhöhte remanente Elastizität, eine gesteigerte Unverweslichkeit und einen hohen Abnutzungswiderstand aufweisen.
Eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung besteht darin, dass mittels des oben beschriebenen und gekennzeichneten Verfahrens endlose Riemen hergestellt werden können, welche dazu bestimmt sind, zwei Riemenscheiben mit bestimmten Abmessungen und bestimmten Aehsabstand mit bestimmter Auflagespannung zu verbinden, wobei man diesen Riemen bei der Herstellung eine solche Länge gibt, dass sie beim Auflegen auf die Scheiben eine elastische Dehnung erfahren, die genau derjenigen Dehnung entspricht, welche sich aus einer der gewünschten Auflagespannung gleichen Zugbeanspruchung auf jedes ihrer Trume ergeben würde.
Um beispielsweise Riemenscheiben, die einen Riemen von einer Länge von 0-96 m erfordern, unter der allgemein für den guten Betrieb eines Riemens für zweckmässig angesehenen Auflagespannung - nämlich 10 leg für einen Riemen von 1 cm Breite und 4 mm Stärke-zu verbinden und unter Berücksichtigung des Umstandes, dass ein gemäss der Erfindung hergestellter Riemen von 1 cm Breite und 4 mm Dicke beispielsweise bei einer auf jedes seiner Trume ausgeübten Beanspruchung von 10'kg einer elastischen Dehnung von 12% unterliegt, stellt man diesen Riemen, ausgehend von einem rohr- förmigen Gewebe mit 1'22 m Umfangslänge her. Nach Behandlung.
Imprägnierung und Vulkanisation weist die schlauchförmige Gewebebahn eine Schrumpfung von 30% auf und besitzt eine Umfangslänge von 0-86 m. Wenn also diese Gewebebahn eine Stärke von 4 mm besitzt, so ist ein aus dieser Bahn geschnittener endloser Riemen geringer Breite für die betrachtete Anwendung geeignet : Eine auf jedes der Trume ausgeübte Beanspruchung von 10 kg bringt ihn in der Tat auf die gewünschte Länge von 0'96 m. Nach Auflegung auf die beiden Scheiben arbeitet dieser Riemen mit einer kon- stanten Auflagespannung und ohne Dehnung.
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