CH638429A5

CH638429A5 - Verfahren zur herstellung eines lieferwerksriemchens.

Info

Publication number: CH638429A5
Application number: CH660079A
Authority: CH
Inventors: Joachim Scheibe; Helmut Kuhn
Original assignee: Freudenberg Carl Fa
Priority date: 1978-10-14
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1983-09-30
Also published as: IT1118104B; GB2032838B; JPS5553547A; FR2438537B1; IT7949820A0; US4267139A; DE2844907C3; DE2844907A1; DE2844907B2; GB2032838A; FR2438537A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lieferwerksriemchens aus einem elastomeren Werkstoff und mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden, textilen Verstärkungseinlage, bei dem ein aushärtbarer, polymerer Werkstoff auf die auf einem Formkern abgestützte Verstärkungseinlage aufgebracht und danach ausgehärtet wird, wobei sich eine Verbindung zwischen der Verstärkungseinlage und dem elastomeren Werkstoff ergibt.

Dieses Verfahren ist aus DE-OS 2 319 111 bekannt. Die Verstärkungseinlage besteht dabei aus einem zunächst in ebener Form vorliegenden Vliesstoff, der mit der Lösung eines elastomeren Werkstoffes imprägniert ist und der in mehreren Lagen auf den Formkern aufgewickelt worden ist, derart, dass sich die Enden gegenseitig überlappen. Um die Abweichungen der Dicke und der Flexibilität der Verstärkungseinlage im Bereich der Überlappung auf ein Minimum zu reduzieren, kommen extrem leichte Faserflore mit einem Flächengewicht zwischen 10 und 50 g/m2 als Verstärkungseinlage zur Anwendung, was dazu zwingt, eine Vorimprägnierung mit einer Lösung einer vernetzbaren elastomeren Zusammensetzung vorzunehmen. Dieser separate Arbeitsvorgang verteuert jedoch die Herstellungskosten des Lieferwerksriemchens in erheblichem Masse, insbesondere deshalb, weil das Lösungsmittel in einem aufwendigen Trockenverfahren entfernt werden muss. Dabei ist es nicht auszu-schliessen, dass in bestimmten Bereichen Poren zurückbleiben, was zu Delaminierungserscheinungen innerhalb der Verstärkungseinlage oder zwischen der Verstärkungseinlage und der Schicht aus dem elastomeren Werkstoff führen kann. Diese Gefahr ist insbesondere deshalb gegeben, weil das Lieferwerksriemchen im Bereich der gegenseitigen Überlappung der Enden der Verstärkungseinlage eine relativ veränderte Flexibilität aufweist, was bei den hohen und üblichen Laufgeschwindigkeiten zu Schwingungen führen kann. Solche Schwingungen können bereits nach kurzem Gebrauch eintreten, weil die verwendeten Verstärkungseinlagen aufgrund ihrer relativ geringen Eigenstabilität nur in geringem Masse zur Erhöhung der Gesamtstabilität des Lieferwerksriemchens beizutragen vermögen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach anzuwendendes Verfahren zur Herstellung von Lieferwerksriemchen zu entwickeln, das die Herstellung absolut rotationssymmetrischer Riemchen gewährleistet, und bei dem Verstärkungseinlagen einer grossen mechanischen Festigkeit eingesetzt werden können.

Die Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, indem eine in Umfangsrichtung schrumpffahige, endlos ausgebildete Verstärkungseinlage auf den Formkern einer Hohlform aufgebracht wird, dass diese durch Aktivierung der Schrumpfkräfte gegen dessen Oberfläche gepresst wird, dass der verbleibende Raum der Hohlform und die Poren der Verstärkungseinlage mit einem flüssigen Reaktionsgemisch eines Polyurethan-Elastomers ausgefüllt werden, das ausgehärtet wird und das dabei in eine feste Bindung zu der Verstärkungseinlage tritt, und dass der Lieferwerksriemchenrohling im Anschluss aus der Hohlform entnommen und fertig bearbeitet wird.

Verwendbar im Sinne der vorliegenden Erfindung können Verstärkungseinlagen verschiedenartigen Aufbaues sein. Sie können beispielsweise aus Natur- und/oder synthetischen Stapel- oder Endlosfäden bestehen, wobei jedoch einem Durchmesserbereich in der Grössenordnung von 0,05 bis 0,1 mm der Vorzug gegeben ist. Bei diesen Fäden handelt es sich zweckmässig um relativ grobe Titer, und es wird dadurch ein relativ offenporiger Aufbau der Verstärkungseinlage ermöglicht, was vorteilhaft ist in bezug auf die Durchdringung mit dem Reaktionsgemisch des Polyurethanelastomeren. Wegen der Verfügbarkeit wird bei synthetischen Fäden runden Fadenprofilen im allgemeinen der Vorzug gegeben. Wegen der relativ vergrösserten Oberfläche sind demgegenüber aber abweichende Fadenprofile an sich vorteilhafter zu verwenden, beispielsweise dreieckige oder lang-ovale Fadenprofile.

Hinsichtlich der Aktivierung der Schrumpfkräfte werden zweckmässig jeweils solche Bedingungen eingestellt, dass

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diese möglichst optimal sind. Dabei ist es zweckmässig, dass die tatsächlich eintretende Verkürzung der Fäden zunächst durch den Formkern, auf den die Verstärkungseinlage zweckmässig aufgefädelt ist, und im Anschluss daran durch den elastomeren Werkstoff, der vorzugsweise jeden einzelnen Faden der Verstärkungseinlage umgibt, weitgehend verhindert wird. In den Fäden herrscht infolgedessen im fertigen Lieferwerksriemchen eine hohe innere Vorspannung, die einer betriebsbedingten Dehnung aufgrund äusserer Belastungen in besonders vorteilhaftem Masse entgegenwirkt.

Je nach Art der verwendeten Schrumpffäden können verschiedenartige Schrumpfbedingungen eingestellt werden. Viele Fäden aus Naturfasern, die aufgrund ihrer hygrophilen Eigenschaften eine besonders gute Bindung zu dem elastomeren Werkstoff gewährleisten, schrumpfen nur unter der Einwirkung von Feuchtigkeit. Die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des fertigen Lieferwerksriemchens können deshalb bei Verwendung solcher Fäden mit einem zusätzlich eingeschobenen Trocknungsvorgang vor dem eigentlichen Aufbringen des elastomeren Werkstoffes erkauft werden.

Synthetisch hergestellte Sehrumpffäden haben demgegenüber genormte und damit vollkommen gleichbleibende Eigenschaften, die sich insbesondere auf einen ausserordentlich hohen Schrumpf beziehen. Zur Auslösung des Schrumpfes genügt vorzugsweise eine einfache Erwärmung, und dieser Vorgang lässt sich gegebenenfalls auch mit der Vernetzung des elastomeren Werkstoffes kombinieren. Der Verwendung von synthetisch hergestellten Schrumpffaden wird deshalb im Sinne der vorliegenden Erfindung der Vorzug gegeben.

Ein weiterer Vorteil kann sich dann ergeben, wenn als Schrumpffäden Bikomponenten-Fäden verwendet werden, deren eine Komponente ein abweichendes Schrumpfverhalten aufweist. Bei Aktivierung des Schrumpffadens resultiert daraus eine Kräuselung des gesamten Gebildes, und diese trägt zu einer verbesserten Verankerung im ausgehärteten elastomeren Werkstoff bei.

Hinsichtlich der zu verwendenden Polyurethan-Ela-stomeren ist neben deren mechanischen Eigenschaften in ausgehärtetem Zustand insbesondere die Viskosität des Reaktionsgemisches von grosser Bedeutung, um eine gute Durchdringung und Benetzung aller Fäden der Verstärkungseinlage zu gewährleisten.

Viskositäten in der Grössenordnung zwischen 500 und 1000 cP haben sich als vorteilhaft erwiesen.

Aus dem Aufschrumpfen der Verstärkungseinlage auf den Kern vor der Vernetzung des elastomeren Werkstoffes resultiert eine absolut rotationssymmetrische Einbettung der Verstärkungseinlage in das fertige Lieferwerksriemchen. Die den Verstärkungseffekt bewirkenden Schrumpffaden haben auch in Teilbereichen in bezug auf die gebrauchsbedingte Belastung des Lieferwerksriemchens eine optimale Ausrichtung. Das Lieferwerksriemchen weist bereits nach der Entnahme aus der Hohlform auf dem gesamten Umfang vollkommen ausgeglichene Eigenschaften auf. Die notwendigen Nachbearbeitungen brauchen sich infolgedessen nicht auf eine Vergleichsmässigung der Eigenschaften zu beziehen.

Wie vorstehend ausgeführt, ist die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage grundsätzlich unabhängig von der chemischen Vernetzung des elastomeren Werkstoffes. Die Verstärkungseinlage kann infolgedessen beispielsweise auf einen Formkern ausserhalb der eigentlichen Hohlform aufgeschrumpft werden und anschliessend zusammen mit diesem in die Hohlform eingesetzt werden, in die dann ein beispielsweise kalt aushärtendes Reaktionsgemisch eines Polyurethan-Elastomeren eingefüllt wird. Die diesbezüglich z.Z. zur Verfügung stehenden Qualitäten ge-

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nügen jedoch häufig den besonders hohen Anforderungen nicht, die in dem praktischen Betrieb an Lieferwerksriemchen gestellt werden. Es ist deshalb vorteilhafter, warm aushärtende Polyurethan-Qualitäten zu verwenden, beispielsweise solche mit einer Vernetzungstemperatur in der Grössenordnung von 100 bis 130°C. Dieser Temperaturbereich liegt in der Grössenordnung der optimalen Schrumpfungstemperatur der meisten synthetisch hergestellten Schrumpffäden. Es bietet sich deshalb an, die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage und die Vernetzung des elastomeren Werkstoffes als einen in sich geschlossenen Arbeitsvorgang und durch eine einmalige Erwärmung zu bewirken.

In der praktischen Verwendung dienen Lieferwerksriemchen dazu, textilen Fäden oder Fasern eine bestimmte Transport- oder Abzugsgeschwindigkeit zu verleihen. Dazu werden die Fäden zwischen dem über eine Rolle laufenden Lieferwerksriemchen und einer starren Gegenrolle aus Metall eingeklemmt und durch Reibschluss vorwärts transportiert. Je nach Härte des Fadens drückt sich dieser dabei mehr oder weniger stark in die Oberfläche des Lieferwerksriemchens ein, und in Verbindung mit den hohen angewendeten Geschwindigkeiten resultiert eine grosse mechanische Belastung. Diese wird zusätzlich überlagert durch eine chemische Belastung durch die Avivagen, die üblicherweise auf die Oberfläche der Fäden aufgebracht sind. Im Hinblick auf diesen spezifischen Belastungskomplex hat sich insbesondere die Verwendung eines Polyurethan-Elastomeren als vorteilhaft bewährt, das in ausgehärtetem Zustand eine Oberflächenhärte von 60 bis 94 Shore A aufweist, vorzugsweise eine Härte von 70 Shore A, und der aus einem NDI oder TDI und Polyester oder Polyäther zusammengesetzt ist. Neben einem ausreichenden Reibschluss, der für den Transport der Fäden erforderlich ist, weisen diese Qualitäten eine besonders hohe Verschleissfestigkeit auf.

Hinsichtlich der äusseren Gestalt der Verstärkungseinlage können unterschiedliche Ausführungen zur Anwendung kommen. Besonders geeignet ist ein Gewebeschlauch mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schrumpffäden, die in Querrichtung untereinander durch Stapel- und/oder Endlosfaden verklebt oder verknüpft sind. Dabei ist es möglich, dass mehrere Schrumpffäden allein oder mit andersartigen Fäden zusammen jeweils einen Strang bilden. Ist der einzelne Strang aus mehreren einzelnen Fäden zusammengesetzt, so kann jeder der Fäden eine endliche oder eine endlose Länge haben. Die Fäden können untereinander innerhalb des Stranges mechanisch oder adhäsiv verbunden sein. Werden adhäsive Binder verwendet, so ist aber zu beachten, dass die innere molekulare Struktur der Schrumpffäden unverändert erhalten bleibt. Lösungsmittelkleber müssen aus diesem Grunde als Bindemittel ausgeschlossen werden.

Eine mechanische Bindung zwischen den verschiedenen Fäden kann herbeigeführt werden, indem diese untereinander verzwirnt oder verwirkt werden. Wird ein Gewirke angewendet, dann kann dieses so ausgebildet sein, dass die nichtschrumpfenden Fäden jeweils in der folgenden Masche den Strang verlassen und in den Nachbarstrang übergehen. Auf diese Weise wird eine gewebeähnlich ausgebildete Verstärkungseinlage erhalten, mit Schrumpffaden, die zueinander absolut parallel und in Umfangsrichtung ausgerichtet sind und die eine ausgezeichnete Verbindung zu dem Grundkörper aus dem elastomeren Werkstoff haben.

Als synthetische Schrumpffaden können unterschiedliche Fadentypen zur Anwendung kommen, beispielsweise Poly-acrylnitril oder Modacrylfäden. Als besonders günstig hat sich jedoch die Verwendung von Polyesterfäden erwiesen, weil diese aufgrund ihres hohen inneren Kristallisationsgrades im Anschluss an den Schrumpfvorgang nahezu völlig

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inert gegenüber äusseren Einflüssen sind. Die erwünschte hohe innere Vorspannung bleibt bei der Verwendung solcher Fäden deshalb in einem besonders hohen Masse langfristig erhalten. Die Zersetzungstemperatur dieser Fäden liegt im übrigen über derjenigen der zur Anwendung kommenden Polyurethan-Elastomeren. Temperaturabhängigen Schädigungen der Verstärkungseinlage geht infolgedessen in jedem Falle eine Schädigung des äusseren Mantels aus dem Polyurethan-Elastomeren voraus, und eine solche Schädigung ist infolgedessen durch äusseren Augenschein unmittelbar erkennbar. Die gute Netzfähigkeit der angewendeten Reaktionsmischungen gegenüber solchen Fäden führt zu einer festen Verbindung zwischen dem Polyurethan-Elastomeren und den Polyesterfäden. Auch dieses Merkmal ist von grosser praktischer Bedeutung.

Die guten Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäs-sen Verfahren erhaltenen Lieferwerksriemchen ergeben sich aus dem Zusammenwirken der hohen Kerb- und Weiterreissfestigkeit und dem geringen Abriebverlust des verwendeten elastomeren Werkstoffes in Verbindung mit den unter einer inneren Vorspannung stehenden Fäden der Verstärkungseinlage. Diese wirkt der Neigung zur Relaxation des Polyurethans entgegen, und es werden dadurch erheblich vergrösserte Laufzeiten erreicht. Die Verstärkungseinlage kann so robust ausgebildet werden, dass sie wesentlich zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften beiträgt, und sie ist, bedingt durch das angewendete Herstellungsverfahren, absolut rotationssymmetrisch in die Wandung des Lieferwerksriemchens eingebettet. Dieses weist infolgedessen auf seinem gesamten Umfang eine vollkommen gleichmäs-sige Elastizität und Flexibilität auf. Ein seitliches Ablaufen von ballig ausgebildeten Führungsrollen ist deshalb auch nach sehr langen Laufzeiten nicht zu befürchten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

In ein zylindrisch ausgebildetes Formwerkzeug mit einem Innendurchmesser von 102 mm und einer Höhe von 80 mm wird ein zylindrisch ausgebildeter Kern mit einem Durch-

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messer von 100 mm eingesetzt. Alle Innenflächen des Formwerkzeuges sind hochgradig poliert und geglättet.

Das Formwerkzeug hat eine fest eingestellte Temperatur von 120 °C, und seine Innenwände werden nach jedem For-s mungsvorgang erneut mit einem Trennmittel versehen.

Auf den zylindrischen Kern wird ein Gewebeschlauch mit 80 mm Länge und einem Innendurchmesser von 101 mm aufgefädelt, dessen in Umfangsrichtung verlaufende Stränge aus Hochschrumpffäden aus Polyester mit einem Durchmes-lo ser von 0,102 mm bestehen. Die in Querrichtung zu diesen Fäden verlaufenden Stränge bestehen aus Polyamid 66, und sie haben einen Durchmesser von 0,07 mm. Die in Umfangsund in Querrichtung dazu verlaufenden Fäden sind untereinander durch Reibschluss verbunden. Die lichten Abstände 15 betragen zwischen den in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden etwa 0,4 mm, zwischen den in Querrichtung dazu verlaufenden Fäden etwa 0,6 mm.

Durch Strahlungs- und Leitungswärme werden die Schrumpfkräfte des Gewebeschlauches im Laufe von 5 Mi-20 nuten optimal aktiviert, und der Gewebeschlauch legt sich als Folge davon faltenfrei und straff an die Oberfläche des Formkerns an.

In einer Giessmaschine wird anschliessend ein blasenfreies Polyurethan-Reaktionsgemisch bereitet und gleichmässig 25 in die Hohlform eingegeben. Das Reaktionsgemisch durchdringt dabei gleichmässig die Poren der Verstärkungseinlage, und die Fäden werden vollständig in den sich bildenden elastomeren Werkstoff eingebettet.

Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten ist dieser aus-30 reichend formstabil, um die aus der Aktivierung der Schrumpffasern resultierende Vorspannung der Verstärkungseinlage auffangen zu können, so dass eine Entformung möglich ist. Die Nachbearbeitung besteht aus einer Aufrauhung der Oberfläche durch einen Schleifvorgang und ein 35 Abstechen der Riemchen auf eine gewünschte Länge von jeweils 30 mm.

Claims

638 429 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Lieferwerksriemchens aus einem elastomeren Werkstoff und mit einer sich in Um-fangsrichtung erstreckenden, textilen Verstärkungseinlage, bei dem ein aushärtbarer, polymerer Werkstoff auf die auf einem Formkern abgestützte Verstärkungseinlage aufgebracht und danach ausgehärtet wird, wobei sich eine Verbindung zwischen der Verstärkungseinlage und dem elastomeren Werkstoff ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Umfangsrichtung schrumpffähige, endlos ausgebildete Verstärkungseinlage auf den Formkern einer Hohlform aufgebracht wird, dass sie durch Aktivierung der Schrumpfkräfte gegen dessen Oberfläche angepresst wird, dass der verbleibende Raum der Hohlform und die Poren der Verstärkungseinlage mit einem flüssigen Reaktionsgemisch eines Polyurethan-Elastomers ausgefüllt werden, das ausgehärtet wird und dabei in eine feste Bindung zu der Verstärkungseinlage tritt, und dass der Lieferwerksriemchenrohling im Anschluss aus der Hohlform entnommen und fertig bearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage und die Vernetzung des elastomeren Werkstoffes durch eine einmalige Erwärmung bewirkt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyurethan-Elastomer verwendet wird, das in ausgehärtetem Zustand eine Oberflächenhärte von 60 bis 94 Shore A aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyurethan-Elastomer verwendet wird, das in ausgehärtetem Zustand eine Oberflächenhärte von 70 Shore A aufweist.

5. Verstärkungseinlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Gewebeschlauch mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schrumpffäden besteht, die in Querrichtung untereinander durch Stapel- und/oder Endlosfaden verklebt oder verknüpft sind.

6. Verstärkungseinlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpffäden mit andersartigen Fäden zusammen jeweils einen in Umfangsrichtung verlaufenden Strang bilden.

7. Verstärkungseinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die andersartigen Fäden bei den zur Anwendung kommenden Temperaturen für die Aktivierung der Schrumpfkräfte keine Längenänderung oder eine andere Längenänderung als die Schrumpffäden aufweisen.

8. Verstärkungseinlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpffaden und die andersartigen Fäden untereinander verzwirnt, verklebt oder verwirkt sind.

9. Verstärkungseinlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpffäden Poly-acryl-Nitril-, Modacryl- oder Polyesterfäden sind.