Endloser Riemen für Streckwerke Das Patent betrifft einen endlosen, auf seiner Innenseite mit vorstehenden Rippen versehenen Rie men, der mindestens teilweise aus Kunststoff oder Kautschuk besteht und für Streckwerke von Fein- oder Vorspinumaschinen bestimmt ist, sowie ein Ver fahren zur Herstellung eines solchen Riemens.
Bei den meisten zurzeit verwendeten Streckwer ken wird wenigstens ein endloser Riemen in Form einer biegsamen Manschette verwendet, dessen äus- sere Fläche mit den Fasern in Berührung kommt. Diese Riemen werden durch eine angetriebene Rolle bewegt, die am Ende des Riemens angeordnet ist und mit dessen Innenfläche in Berührung steht.
Um eine ebene Fläche des Riemens, auf der dieser mit den Fasern in Berührung kommen soll, zu schaffen, wird eine feste Schiene, auch Nasenschiene genannt, ver wendet, die den Riemen an seinem vorderen Ende unterstützt, so dass die normalerweise zylindrische Manschette während ihres Umlaufs um die Antriebs rolle und die feste Schiene eine gestreckte Form annimmt. Die feste Schiene ist nicht drehbar und so geformt und poliert, dass der Riemen leicht auf ihr gleitet.
Bei einem bekannten Streckwerk wird die Spannung des Riemens durch eine Spannrolle, did im allgemeinen gegen die äussere, die Fasern be rührende Fläche des Riemens zwischen der Antriebs rolle und der festen Schiene anliegt und sich nach innen presst, geregelt.
Da Nachgiebigkeit und Elastizitätsmodul der äus- seren, mit den Fasern in Berührung kommenden Flä chen des Riemens sorgfältig ausgewählt sein müs sen, um den notwendigen Druck auf die Fasern aus üben zu können und diese zu fassen, und da auch Nachgiebigkeit und Elastizitätsmodul der Innenfläche des Riemens sorgfältig bemessen sein müssen, damit der Riemen leicht über die verschiedenen Rollen und Schienen läuft, müssen die Stoffe, aus denen die Oberflächen der Riemen hergestellt sind, sorgfältig ausgewählt werden.
Es war früher üblich, Streck werksriemen aus Leder herzustellen, das auf ver schiedene Weise wie durch Imprägnieren mit Öl und anderen Substanzen behandelt war, um seine Ober flächeneigenschaften zu beeinflussen. In jüngerer Zeit hat man festgestellt, dass Kautschuk und die ver schiedenen synthetischen Elastomeren wie die Copo- lymerisate von Butadien und Acrylnitril eine ver besserte Streckwirkung und eine längere Lebensdauer ermöglichen.
Zu den weiteren Kunststoffen, die mit Vorteil für die innere oder äussere Fläche der Man schetten verwendet werden können, gehören Buta- dien-Styrol-Copolymerisate, Polychloroprene, Poly sulfide und andere synthetische elastische Stoffe wie Polyurethane, Polyamide, Polyvinylchlorid und ähn liche, sowie Mischungen dieser Stoffe.
Bei a11 diesen Kunststoffen und ihren Mischun gen, die für Streckwerksriemen verwendet worden sind, hat sich aus unerklärten Gründen eine ausge prägte Neigung zur Ablagerung von Watte auf be stimmten Teilen des Streckwerkes gezeigt. So hat bei zwei bekannten Streckmaschinen die Verwendung von Kunststoff für eine der Riemenflächen zu einer Anhäufung von Watte auf der festen Stange, die den Riemen unterstützt, an den beiden Kanten des über sie gleitenden Riemens geführt. Die einzelnen Fasern lagern sich an diesen Stellen der festen Schiene so lange ab, bis die Ablagerung ein gewisses Gewicht erreicht hat und abfällt.
In vielen Fällen fallen diese lose zusammengeballten Fasern direkt in den be arbeiteten Strang und können wegen ihrer heteroge nen Anordnung nicht einwandfrei gestreckt und pa rallelisiert werden, so dass sie auch mit dem fertigen Garn nur locker verbunden sind. Diese Fasern, die nicht gestreckt und nicht gesponnen sind, haben nur eine geringe Zugfestigkeit und bilden schwache Stellen.
In ähnlicher Weise besteht bei bekannten Streck werken, bei denen die Spannrolle eine der Flächen des Kunststoffriemens berührt, die Neigung, dass sich auf der Oberfläche der Spannrolle, wo diese den Riemen berührt, lose Fasern sammeln. Diese Fasern, die sich um die Spannrolle herum ablagern, ver- grössern deren effektiven Durchmesser und haben das Spannen oder Dehnen des Riemens zur Folge, der deshalb mit der Zeit so stramm angespannt wird,
dass er nicht mehr einwandfrei über die feste Schiene oder andere Führungsteile der Streckvorrichtung glei tet, was zur Folge hat, dass der Riemen reisst oder stecken bleibt, so dass der Streckvorgang unterbro chen wird, lange ehe die Manschette normalerweise ausgefallen wäre.
Der eingangserwähnte erfindungsgemässe Rie men soll nun die oben beschriebenen Nachteile ver meiden und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen schräg zur Umlaufrichtung des Riemens und zu den Riemenkanten verlaufen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erörtert: Die Rippen können parallel zu einander verlaufen. Auch können zwei Gruppen von Rippen, die einander schneiden, ein Karomuster auf der Innenfläche des Riemens bilden.
Die Rippen können einerseits in Winkeln von weniger als 450 zur Längsrichtung des Riemens oder auch sämtliche Rippen in Winkeln von weniger als 450 zu seiner Querrichtung verlaufen, so dass die längsten Achsen der von ihnen gebildeten Rechtecke sich in Querrichtung des Riemens erstrecken.
Die Abstände der Rippen können 1,6 bis 0,5 mm, vorzugsweise etwa 1,1 mm betragen, und die Rippen etwa 1,3 mm breit und hoch sein.
Der Riemen weist vorzugsweise eine Schicht ela stischen Materials auf, das einen fluorhaltigen Koh lenwasserstoff, z. B. ein Fluorkohlenstoff-Polymerisat, enthält, wie Chlortrifluoräthylen oder Tetrafluoräthy- len oder ein Copolymerisat von Chlortrifluoräthylen und Vinylidenfluorid. Derartige Kohlenwasserstoffe stellen eine fettige, bei Raumtemperatur halbfeste Substanz dar,
die in der Schicht verteilt als ein che misch und physikalisch völlig inertes Schmiermittel wirken kann. In 100 Gewichtsteilen Gummi sind vor zugsweise '/,o bis 10 Gewichtsteile des Kohlenwasser stoffes, in der inneren Deckschicht des Riemens vor zugsweise etwa 2 Gewichtsteile des fluorhaltigen Kohlenwasserstoffes auf 100 Gewichtsteile Gummi verteilt. Der fluorhaltige Kohlenwasserstoff kann Chlortrifluoräthylen mittleren Polymerisationsgrades sein.
Die Herstellung eines solchen Riemens kann da durch erfolgen, dass man mindestens eine Lage aus elastischem Kunststoff oder vulkanisierbarem Kau tschuk in plastischem Zustand um einen mit Vertie fungen für die Bildung der Rippen versehenen Dorn wickelt, in die Vertiefungen presst und den Kunst stoff oder Kautschuk in zusammengepresstem Zu stand erhärten lässt bzw. vulkanisiert.
Die Herstellung der Deckschichten, insbesondere der inneren Deckschicht des Riemens erfolgt vor zugsweise aus einer Masse, die aus Gummi oder Kunstgummi, etwa einem Butadien-Acrylnitril-Co- polymerisat und einer kleinen Menge eines physika lisch und chemisch völlig inerten, fettigen, halbfesten fluorhaltigen Kohlenwasserstoffs, wie einem Chlor- trifluoräthylen-Polymerisat, besteht.
Ein Riemen gemäss der Erfindung kann mit Vor teil in einem Streckwerk verwendet werden, das aus einer Antriebsrolle und einer feststehenden, vor die ser angeordneten festen Schiene und mindestens einer zwischen diesen angeordneten Spannrolle besteht und in dem der Riemen über die Antriebsrolle und die feste Schiene läuft und an mindestens einer Spann rolle anliegt, oder in einem Streckwerk mit sich ver tikal gegenüberliegenden drehbaren oberen und un teren Rollen und vor diesen angeordneten, sich ge genüberliegenden oberen und unteren festen Schie nen, in dem je ein oberer und unterer Riemen um die oberen bzw. unteren Rollen und festen Schienen sich gegenüberliegend angeordnet ist und auf den festen Schienen gleitet.
Bei der Verwendung von Rie men von etwa 0,8 mm Stärke in dem letztgenannten Streckwerk besitzen die festen Schienen vorzugs weise einen senkrechten Abstand von etwa 4 bis 5 mm, und wenigstens einer der Riemen wird durch die Rolle, auf der er angeordnet ist, angetrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen Fig. 1 die schematische Ansicht eines endlosen Streckwerksriemens bei der Verwendung in einem bekannten Streckwerk, und Fig. 2 einen Teil eines endlosen Riemens in per spektivischer Ansicht, teilweise im Querschnitt.
In Fig. 1 läuft die Lunte 10, ein aus Textilfasern bestehender Strang, zwischen den hinteren Streck werkrollen 11 und 12 hindurch, über die Fasern be rührende Fläche 13 des endlosen Riemens 14 und weiter durch die vorderen Streckwerkrollen 15 und 16. Der Strang 10 kann gegen die Streckfläche 13 des Streckwerksriemens durch Zwischenrollen, etwa durch die mit 17 und 18 bezeichneten Rollen, ange- presst werden.
Der endlose Streckwerksriemen 14 besitzt die Form einer biegsamen Manschette, die normalerweise zylindrisch sein würde, aber durch die Rollen 19 und 20 und die feste Stange 21 in einer langgestreckten oder gedehnten Form gehalten wird. Diese Teile sind so angeordnet, dass der Riemen, während eines Um laufs um sie, etwa die Form eines Dreiecks annimmt. Bei dem bekannten Streckwerk wird, wie in Fig. 1 dargestellt, üblicherweise der Streckwerksriemen 14 durch die Rolle 19, die durch den Antrieb der Ma schine in Umdrehung versetzt wird, bewegt. Die Füh rungsrolle 20 ist frei drehbar und wird durch den über sie laufenden Riemen in Drehung versetzt.
Der Riemen gleitet über die feststehende Schiene 21, deren Oberfläche wenigstens dort, wo sie vom Rie men berührt wird, glatt und poliert ist. Zur Regelung der Spannung des Riemens, der auf den Rollen 19 und 20 sowie auf der festen Schiene 21 aufliegt, dient die Spannrolle 22, die ebenfalls frei drehbar ist. Die Lage dieser Rolle 22 ist einstellbar, so dass sie den Riemen aus der kürzesten Verbindung zwischen seinen Auflagen hinausdrücken und so die ge wünschte Spannung erzeugen kann, bei der ein ein wandfreier Kontakt mit der Antriebsrolle 19 besteht und zur gleichen Zeit der Riemen glatt über die Führungsrolle 20 und die feststehende Schiene 21 läuft.
Es ergab sich bei allen in neuerer Zeit verwen deten, aus Kunststoff bestehenden Streckwerksrie- men, dass sich während des Streckvorganges lose zu sammengeballte Fasern auf der festen Schiene 21 an den Kanten des Riemens und auf den Teilen der Spannrolle 22, die mit den Riemen in Berührung steht, ablagern. Es ist offenbar, dass die auf der festen Schiene abgelagerten Fasern sich in so grosser Nähe des bearbeiteten Stranges befinden, dass sie leicht in diesen hineingezogen werden können.
An derseits wird durch die Ablagerung von Fasern auf der Spannrolle 22 deren wirksamer Durchmesser ver- grössert, so dass sie den Riemen weiter als es ge wünscht ist und ihrer Einstellung entspricht, ver schiebt. Da der Riemen hierdurch zunehmend ge spannt oder gestreckt wird, wird er entweder beim übergang über die Rolle 19 und 20 und die feste Schiene 21 klemmen oder sogar brechen. Wenn der Riemen klemmt, wird nicht nur der Streckvorgang unterbrochen, sondern auch der Riemen selbst durch die ständig rotierende Antriebsrolle 19 an seiner Be rührungsstelle mit dieser übermässig abgenutzt wer den.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ist der end lose Riemen auf seiner Innenfläche 23 mit Rippen 24 versehen, die schräg zur Umlaufrichtung des Riemens und zu den Riemenkanten verlaufen. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, können die auf der Innenfläche 25 angeordneten Rippen in zwei Gruppen 27 und 28 geteilt sein, deren einzelne Rippen parallel zueinan der und diagonal zum Streckwerksriemen verlaufen und die ähnlich angeordneten Rippen der anderen Gruppe schneiden. Durch die sich schneidenden, parallel zueinander angeordneten Rippen 27 bzw. 28 entsteht aus der gesamten Innenfläche 25 ein Karo muster.
Wenn die Rippen einer jeden Gruppe die Querrichtung des Riemens in einem Winkel, der klei ner als 4511 ist, schneiden, entstehen flache Rauten, deren längere Achsen im wesentlichen quer zum Rie men verlaufen. Aus der Zeichnung geht hervor, dass die Rippen der beiden Gruppen 27 und 28 die Kan ten bzw. die Längsachse des Riemens unter gleichen Winkeln schneiden, so dass die Rauten 29 um ihre Längs- und Querachsen, die in Längs- bzw. Quer richtung des Riemens verlaufen, symmetrisch sind.
Die Rippen 27 und 28 bestehen zweckmässiger- weise aus dem gleichen Stoff wie die Innenflächen 25 des Riemens, die wiederum aus dem gleichen oder ähnlichen Stoff bestehen kann wie die übrigen Teile des Riemens. Während die Rippen, um eine deutliche Darstellung zu ermöglichen, in der Zeichnung ver hältnismässig gross wiedergegeben werden, besitzen sie tatsächlich vorzugsweise sehr kleine Querschnitte. Wenn z. B. die Gesamtdicke des Riemens zwischen 0,81 und 1,52 mm beträgt, beträgt die Breite und Höhe des Querschnittes der Rippen vorzugsweise etwa 1,3 mm oder weniger.
Der Abstand der Rippen in den beiden Gruppen 27 und 28 kann z. B. mit Vorteil 1,6 bis 0,5 mm betragen. Bei einem 0,81 mm starken Riemen, bei dem die Rippen 0,13 mm breit und hoch sind, erwies sich ein Abstand von 1,1 mm zwischen den Mittelpunkten der Rippen als geeignet, um die obenbeschriebene unerwünschte Ablagerung loser Fasern sowohl an der Spannrolle 22 wie auch auf der festen Schiene 30 an den Kanten 31 und 32 des in Fig. 2 dargestellten Riemens zu verhindern. Eine bevorzugte Winkelstellung der Rippen ergibt Rauten, deren längere, quer zum Riemen verlaufende Achsen etwa 1,75 und deren kürzere, in Längsrich tung des Riemens verlaufende Achsen etwa 1 mm lang sind.
Der dargestellte Riemen kann nach einem Ver fahren hergestellt werden, bei dem eine oder mehrere Lagen aus vulkanisierbarem Kunststoff oder Kau tschuk um einen Dorn gewickelt und vor dem Vul kanisieren und der Endbehandlung zusammengepresst werden. Die Rippen werden zweckmässigerweise durch Verwendung eines Dornes erzeugt, der Rillen oder Vertiefungen besitzt, die den Rippen oder Vor sprüngen, die bei dem fertigen Riemen vorhanden sein sollen, entsprechen.
Der vulkanisierbare Kau tschuk oder elastische Kunststoff für den Riemen und insbesondere für seine Innenfläche soll in entspre chend plastischem Zustand die Oberflächenform des Dornes annehmen und hiernach vulkanisiert bzw. er härtet werden.
Eine erhebliche Verbesserung der Elastizität und der Gebrauchseigenschaften eines Streckwerkriemens aus elastischem Material kann erreicht werden, wenn ein physikalisch und chemisch inerter Schmierstoff dem Material, aus dem die innere Fläche des Rie mens, also die Fläche, die die feststehende Schiene berührt, hinzugefügt wird. Das Schmiermittel ist vor zugsweise völlig inert. Wenn z.
B. für die Innenfläche des Riemens ein elastischer Stoff wie Gummi oder ein Kunstgummi verwendet wird, sollte das Schmier- mittel so beschaffen sein, dass es keinesfalls eine Ver bindung mit der elastischen Grundmasse eingehen kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die innere Riemenfläche aus einem vulkanisierbaren ela stischen Material wie Gummi oder Kunstgummi be steht, da in diesem Falle das Schmiermittel bereits beim Zusammenstellen des Stoffes hinzugefügt wer den und nicht einfach auf die Oberfläche des Rie mens nach dessen Fertigstellung aufgebracht werden sollte.
Aus diesem Grunde sollte das Schmiermittel die beim Vulkanisieren auftretende Hitze und den Druck vertragen, ohne sich hierbei zu verändern oder irgendeine Verbindung mit dem Gummi einzugehen.
Als geeignete Schmiermittel haben sich ölige oder wachsige fluorhaltige Kohlenwasserstoffe erwiesen, einschliesslich Fluorkohlenstoff-Polymerisaten wie Tetrafluoräthylen und Chlortrifluoräthylen und Viny- lidenfluorid. Ein solches Polymerisat ist unter der geschützten Handelsbezeichnung Kel-F-Polymer Wax Medium, Grade 10-200 bekannt und wird von der W.
M. Kellogg Company, New Jersey, hergestellt. Bei Zimmertemperatur hat dieses Polymerisat eine fettige, halbfeste geleeartige Konsistenz, ähnlich der Vaseline.
Die wirksame Menge eines solchen Schmierstoffes, die einem Gummi oder Kunstgummi, insbesonderes einer Zusammensetzung auf der Ba sis eines Butadien-Acrylnitril-Copolymerisates, das als Buna-N bekannt ist, zweckmässigerweise zugesetzt werden sollte, liegt in dem Bereich zwischen '/io und 10 Gewichtsteilen Schmiermittel auf 100 Gewichts teile Gummi- oder Kunstgummi-Copolymerisate. Die besten Ergebnisse werden dann erzielt,
wenn 'ha bis 2 Gewichtsteile Schmiermittel in 100 Gewichtsteilen des gummiähnlichen Stoffes vorhanden sind.
Ein bevorzugtes Beispiel einer solchen Masse ist im folgenden wiedergegeben:
EMI0004.0032
Butadien-Acrylnitril-Copolymerisat
<tb> (mit <SEP> mittlerem <SEP> Acrylnitrilgehalt) <SEP> 100,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Zinkoxyd <SEP> ....... <SEP> . <SEP> 5,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Titandioxyd <SEP> ........ <SEP> 10,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Schwefel <SEP> (feine <SEP> Teilchengrösse) <SEP> <B>...</B> <SEP> 5,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Stearinsäure <SEP> .............. <SEP> 1,5 <SEP> Gew.T.
<tb> Antioxydationsmittel
<tb> (Di-ss-naphthyl-p-phenylendiamin) <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,5 <SEP> Gew.T.
<tb> Beschleuniger
<tb> (Tetramethyl-thiuram-monosulfid) <SEP> . <SEP> 0,55 <SEP> Gew.T.
<tb> Kieselsäuregel <SEP> <B>......</B> <SEP> ..
<SEP> <B>....</B> <SEP> 40,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Trikresylphosphat <SEP> <B>------ <SEP> -------</B> <SEP> 10,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Braunes <SEP> Faktis <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .. <SEP> <B>...</B> <SEP> 15,0 <SEP> Gew.T.
<tb> Fluorkohlenstoff-Schmiermittel
<tb> ( <SEP> Kel-F <SEP> Polymer <SEP> Wax <SEP> Medium
<tb> Grade <SEP> 10-200 <SEP>
<tb> der <SEP> M. <SEP> W. <SEP> Kellogg <SEP> Company,
<tb> Chlor-Trifluoräthylen-Polymerisat) <SEP> 2,0 <SEP> Gew.T.
Das Fluorkohlenstoff-Schmiermittel kann mit dem synthetischen Kautschuk so gemischt werden, dass es in der gesamten Masse gleichmässig verteilt und an der Innenfläche des Riemens zur Wirkung kommt, so dass es zur ständigen Entfernung aller Rückstände, die sonst an einem derartigen Material haften würden, beiträgt. Wegen der Entfernung der Rückstände und der Oberflächeneigenschaft des Fluorkohlenstoff-Polymerisates kann der Riemen sanft und vibrationsfrei über die feste Schiene glei ten, ohne die Gleichförmigkeit der gestreckten Fasern ungünstig zu beeinflussen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Riemens nach der Erfindung besitzt eine äussere Lage aus elastischem Stoff, Gummi oder einem Kunstgummi wie Buna-N mit einer äusseren, die Fasern be rührenden Oberfläche und eine innere Oberfläche aus einem elastischen Stoff wie Buna-N , das auf 100 Gewichtsteile 'i Abis 10 Gewichtsteile eines öligen oder wachsartigen Fluorkohlenstoff-Polymerisates enthält. Diese innere Schicht bildet die nach innen zeigende Oberfläche des Riemens, die mit den An triebsrollen in Berührung kommt und die über die feststehende Schiene gleitet.
Wenn der Riemen gegen Dehnung in Längsrichtung verstärkt werden soll, kann dies durch eine Mittelschicht aus schraubenför mig gewundenen undehnbaren Baumwolle- oder Kunstseidenschnüren erfolgen. Wenn dieser aus zwei Lagen bestehende Aufbau des Riemens verwendet wird, kann die innere Lage so zusammengesetzt sein, dass sie die gewünschten Reibungseigenschaften be sitzt, während die Zusammensetzung der äusseren Lage ausschliesslich auf einen guten Kontakt mit den Fasern und gute Streckeigenschaften abgestellt ist, d. h. kein Schmiermittel enthält.
Zur Herstellung des endlosen Riemens kann die elastische Masse für die innere und die äussere Lage z. B. wie üblich in einer Mischvorrichtung oder zwi schen Walzen zusammengestellt und in einem Kalan- der zu Lagen verarbeitet werden, deren Stärke so gewählt ist. dass sich nach dem Schleifen oder der anderweitigen Fertigverarbeitung die gewünschte Stärke des Riemens ergibt. Die äussere Lage kann aus jeder beliebigen, bekannten, gummiartigen Mi schung für Streckwerksriemen bestehen, wie sie etwa in dem amerikanischen Patent Nr. 2341656 angege ben ist, während die innere Lage vorzugsweise wie oben beschrieben, zusammengesetzt ist.
Es ist zweck- mässig, bei der Zusammenstellung der inneren Lage das Fluorkohlenstoff-Polymerisat schon während des Zusammenmischens der Bestandteile zuzusetzen, so dass es gleichmässig in der Masse verteilt wird.
Die auf diese Weise hergestellten Schichten kön nen um einen geeigneten Dorn gewickelt werden, wo bei- zweckmässigerweise zunächst die innere Lage, dann, wenn gewünscht, die in Längsrichtung verlau fende Verstärkungsschnur und schliesslich die äus- sere Lage hergestellt wird. Der so aus einen Schichten zusammengesetzte Riemen kann nun zusammenge presst, z. B. durch Umwickeln mit Lappen, und dann in bekannter Weise unter Hitze und/oder Druck vul kanisiert und fertigverarbeitet werden.
Als Kunststoff oder Kautschuk kann sowohl na türlicher Kautschuk als auch ein synthetisches elasto- meres oder thermoplastisches Material verwendet werden, wie z. B. Polymerisate und Copolymerisate von Butadien, Styrol, Acrylnitril, Chloropren und Polysulfid sowie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Poly- urethan und ähnliche organische Kunststoffe mit gum miähnlichen Eigenschaften.