DE112014001850B4

DE112014001850B4 - Faserverstärkungsschicht für Förderbänder

Info

Publication number: DE112014001850B4
Application number: DE112014001850.3T
Authority: DE
Inventors: Hiroko Okuno
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: DE112014001850T9; AU2014250467A1; JP2014201853A; DE112014001850T5; US20160039610A1; BR112015024842A2; AU2014250467A8; PE20151987A1; CN105051276A; AU2014250467B2; WO2014163134A1; CA2908763A1

Abstract

Gewebte Faserverstärkungsschicht für Förderbänder, in der Kettfäden und Schussfäden aus Polyesterfasern gebildet sind, wobei die Schicht dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Schussfäden einfach gezwirnte Fäden sind, in denen ein bzw. mehrere Filamente in einer einzigen Richtung angeordnet und gezwirnt sind und die Verzwirnungszahl T der Schussfäden entsprechend der linearen Massendichte D pro einzelnem Schussfaden wie folgt eingestellt ist:
wenn 840 dtex ≤ D < 2200 dtex, dann beträgt T von 8 bis 10 (Verzwirnungen/10 cm);
wenn 2200 dtex ≤ D < 4400 dtex, dann beträgt T von 7 bis 8 (Verzwirnungen/10 cm); und
wenn 4400 dtex ≤ D < 6700 dtex, dann beträgt T von 6 bis 7 (Verzwirnungen/10 cm).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserverstärkungsschicht für Förderbänder und genauer eine gewebte Faserverstärkungsschicht für Förderbänder, die eine verbesserte Qualität des Erscheinungsbilds und der Produktivität ermöglicht, obwohl Polyesterfasern als Schussfäden davon verwendet werden.
Hintergrund
Einzelne oder mehrfache Faserverstärkungsschichten mit Leinwandbindung oder andersartigen Gewebestrukturen werden im Allgemeinen als spannungstragende Kerne in Förderbändern verwendet, und es wurden verschiedene Anordnungen für solche Faserverstärkungsschichten vorgeschlagen, siehe beispielsweise JP 62 62910 A . Polyesterfasern werden weithin als die Kettfäden in Faserverstärkungsschichten verwendet, und Nylon 66-Fasern als die Schussfäden. Während des Herstellungsvorgangs eines Förderbands wird die Faserverstärkungsschicht in flüssigen Klebstoff getaucht und anschließend wärmebehandelt, siehe beispielsweise JP 2011 126651 A . Während der Wärmebehandlung befinden sich die Kettfäden in einem gespannten Zustand, jedoch wirkt im Wesentlichen keinerlei Spannung auf die Schussfäden ein. Aus diesem Grund weisen Schussfäden aus Nylon 66-Fasern leicht eine Wärmeschrumpfung auf; um dies zu verhindern, können auch Polyesterfasern, die weniger Wärmeschrumpfung aufweisen, verwendet werden. Polyesterfasern, die kostengünstiger sind als Nylon 66-Fasern, können auch verwendet werden, um Kosten zu senken.
Werden jedoch Polyesterfasern als Schussfäden verwendet, kommt es leicht zu einem Aufdrehen, wie in 4 dargestellt, wenn auf diese keine oder wenig Spannung aufgrund der höheren Steifigkeit usw. der Fasern im Vergleich zu Nylon 66-Fasern einwirkt. Dies führt zu dem Problem, dass aufgrund des geringen Maßes an Spannung, die auf die Schussfäden während des Webens einwirkt, aufgedrehte Schussfäden in das Gewebe eingewoben werden, was zu Knickstellen (Klumpen) führt, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen. Das Auftreten solcher Fehler im Erscheinungsbild macht das Ausbessern der gewebten Faserverstärkungsschicht erforderlich, was die Produktivität erheblich reduziert. Des Weiteren absorbieren Abschnitte, in denen sich Knickstellen gebildet haben, den flüssigen Klebstoff leichter als normale Abschnitte, wenn die Faserverstärkungsschicht in den flüssigen Klebstoff getaucht wird, was zu Problemen wie unzureichender Trocknung oder dunkler Verfärbung während des Wärmebehandlungsvorgangs führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Faserverstärkungsschicht für Förderbänder, die eine verbesserte Qualität des Erscheinungsbilds und der Produktivität bietet, obwohl Polyesterfasern als die Schussfäden davon verwendet werden.
Mittel zum Lösen des Problems
Um das vorstehend vorgeschlagene Ziel zu erreichen, ist eine erfindungsgemäße Faserverstärkungsschicht für Förderbänder eine gewebte Faserverstärkungsschicht für Förderbänder, in der Kettfäden und Schussfäden aus Polyesterfasern gebildet sind, wobei die Schicht dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schussfäden einfach gezwirnte Fäden sind, in denen ein oder mehrere Filamente in einer einzigen Richtung angeordnet und gezwirnt sind und die Verzwirnungszahl T entsprechend der linearen Massendichte D pro einzelnem Schussfaden wie folgt eingestellt ist:
wenn 840 dtex ≤ D < 2200 dtex, dann beträgt T von 8 bis 10 (Verzwirnungen/10 cm);
wenn 2200 dtex ≤ D < 4400 dtex, dann beträgt T von 7 bis 8 (Verzwirnungen/10 cm); und
wenn 4400 dtex ≤ D < 6700 dtex, dann beträgt T von 6 bis 7 (Verzwirnungen/10 cm).
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine geeignete Verzwirnungszahl T für die Schussfäden entsprechend der linearen Massendichte D eingestellt, wodurch das Auftreten von Aufdrehen gehemmt wird. Dies ist beim Verbessern der Qualität des Erscheinungsbilds und der Produktivität der Faserverstärkungsschicht von Vorteil. Eine zu geringe Verzwirnungszahl T verhindert das reibungslose Durchlaufen der Schussfäden von einen breitenbezogenen Ende der Faserverstärkungsschicht zur anderen während des Webens, was die Bildung von Schussfaden-Faserflaum fördert. In der vorliegenden Erfindung wird die Verzwirnungszahl T jedoch innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche eingestellt, was ein reibungsloses Durchlaufen der Schussfäden während des Webens ermöglicht, wodurch die Faserflaumbildung gehemmt wird. Dieses Merkmal führt außerdem zu einer höheren Qualität des Erscheinungsbilds der Faserverstärkungsschicht.
Durch das derartige Konzentrieren auf das Verhältnis zwischen der linearen Massendichte D und der Verzwirnungszahl T der Schussfäden wird trotz der Verwendung von Polyesterfasern als die Schussfäden eine verbesserte Qualität des Erscheinungsbilds und der Produktivität ermöglicht.
Die Faserverstärkungsschicht der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise eine Leinwandbindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung(en)
1 ist eine Querschnittansicht, die ein Förderband veranschaulicht, in das eine erfindungsgemäße Faserverstärkungsschicht für Förderbänder eingebettet ist.
2 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht, die das Förderband von 1 veranschaulicht.
3 ist eine erläuternde Abbildung, die ein Verzwirnungsverfahren zum Bilden eines Schussfadens veranschaulicht.
4 ist eine erläuternde Abbildung, die Aufdrehen in einem Schussfaden veranschaulicht.
Beste Methode zum Ausführen der Erfindung
Die erfindungsgemäße Faserverstärkungsschicht für Förderbänder wird nunmehr auf Grundlage der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform beschrieben.
Die in 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Faserverstärkungsschichten 1 für Förderbänder (nachfolgend als „Faserverstärkungsschichten 1“ bezeichnet) sind in einem Förderband 6 zwischen einer oberen Kautschukschicht 4 und einer unteren Kautschukschicht 5 als spannungstragende Kerne eingebettet. Die Anzahl der Faserverstärkungsschichten 1 wird durch die Eigenschaften (Steifigkeit, Dehnung usw.) bestimmt, die vom Förderband 6 erforderlich sind, und ist nicht auf vier Schichten wie in der vorliegenden Ausführungsform eingeschränkt, wobei eine Schicht oder eine andere Anzahl an Schichten ebenfalls akzeptabel ist.
Alle Faserverstärkungsschichten 1 sind identisch als Leinwandbindungen konfiguriert, die Kettfäden 2, die sich in Längsrichtung des Förderbands erstrecken, und Schussfäden 3 aufweisen, die in Querrichtung des Förderbands verlaufen, wobei die Kett- und Schussfäden abwechselnd über- und untereinander verlaufen. Die Kettdichte der Schussfäden 3 wird auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt, beispielsweise auf 5 bis 15 Fäden/cm. Aus diesem Grund trägt die Verwendung dieser Faserverstärkungsschichten 1 dazu bei, die waagerechte Steifigkeit des Förderbands 6 zu reduzieren, wodurch eine Verformung erleichtert wird, um sich bei einem Rohrförderband an die Tragwalzen anzupassen und um sich bei einem luftunterstützten Förderband an die Leitrohre anzupassen, welche die Außenseiten des Förderbands halten.
Die Faserverstärkungsschichten 1 der Ausführungsform sind Leinwandbindungen; zu Beispielen für andere Bindungen zählen Köperbindungen und Satinbindungen. Wird von den Faserverstärkungsschichten 1 eine besonders hohe Zugfestigkeit verlangt, wird eine Satinbindung eingesetzt; reicht herkömmliche Zugfestigkeit aus, wird eine Leinwandbindung verwendet. Die Faserverstärkungsschichten 1 werden durch Verweben der Kettfäden 2 und der Schussfäden 3 unter Verwendung von beispielsweise einem Greiferwebstuhl gebildet.
Während des Verfahrens zur Herstellung des Förderbands 6 werden die Faserverstärkungsschichten 1 in einen flüssigen Klebstoff getaucht und anschließend wärmebehandelt. Die Faserverstärkungsschichten 1 werden anschließend zwischen der oberen Kautschukschicht 4 und der unteren Kautschukschicht 5 in Sandwichform angeordnet, um einen nicht vulkanisierten gegossenen Artikel (Förderband) zu bilden, der in der Form vulkanisiert wird, um das Förderband 6 herzustellen.
Die Kettfäden 2 und Schussfäden 3 sind aus Polyesterfasern gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schussfäden 3 einfach gezwirnte Fäden, in denen mehrere Filamente 3a in einer einzigen Richtung angeordnet und gezwirnt sind, wie in 3 veranschaulicht. Die Schussfäden 3 der vorliegenden Erfindung sind einfach gezwirnte Fäden, in denen ein oder mehrere Filamente 3a in einer einzigen Richtung angeordnet und gezwirnt sind.
Die Verzwirnungszahl T der Schussfäden 3 wird entsprechend der linearen Massendichte D pro einzelnem Schussfaden 3 eingestellt. Genauer beträgt die Verzwirnungszahl T von 8 bis 10 (Zwirnungen/10 cm), wenn die lineare Massendichte D mindestens 840 dtex, jedoch weniger als 2.200 dtex beträgt, von 7 bis 8 (Zwirnungen/10 cm), wenn die lineare Massendichte D mindestens 2.200 dtex, jedoch weniger als 4.400 dtex beträgt, und von 6 bis 7 (Zwirnungen/10 cm), wenn die lineare Massendichte D mindestens 4.400 dtex, jedoch weniger als 6.700 dtex beträgt. Mit anderen Worten nimmt die Verzwirnungszahl T innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ab, während die lineare Massendichte D zunimmt. Wenn die lineare Massendichte D 6.700 dtex oder mehr beträgt, wird die Verzwirnungszahl T beispielsweise auf 5 bis 6 (Zwirnungen/10 cm) eingestellt.
Im Gegensatz zu den Kettfäden 2 wirkt während des Webvorgangs der Faserverstärkungsschichten 1 im Wesentlichen keine Spannung auf die Schussfäden 3 ein. Aus diesem Grund tritt Aufdrehen der Schussfäden 3 leichter auf, wenn Polyesterfasern als Schussfäden 3 verwendet werden und die Verzwirnungszahl T zu hoch ist, und Knickstellen (Klumpen) treten häufig auf, wenn die Schussfäden 3 beim Weben in ihrem ungezwirnten Zustand verwendet werden, wodurch Fehler im Erscheinungsbild erzeugt werden. Das Auftreten solcher Fehler im Erscheinungsbild führt dazu, dass Ausbessern erforderlich ist, was die Produktivität erheblich reduziert.
Jedoch ist die Verzwirnungszahl T in der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Bereichs auf Grundlage der linearen Massendichte D pro Schussfaden 3 so eingestellt, dass sie nicht zu hoch ist, wodurch Aufdrehen der Schussfäden 3 verhindert wird. Dies verhindert ein Auftreten von Fehlern im Erscheinungsbild während des Webens, was einen großen Vorteil beim Verbessern der Produktivität der Faserverstärkungsschichten 1 bereitstellt.
Abschnitte der Schussfäden 3, in denen sich Knickstellen gebildet haben, absorbieren leichter den flüssigen Klebstoff als normale Abschnitte, wenn die Faserverstärkungsschicht 1 in den flüssigen Klebstoff getaucht wird. Aus diesem Grund treten Probleme wie unzureichendes Trocknen oder dunkle Verfärbung in diesen Abschnitten der Schussfäden 3, in denen Knickstellen auftreten, während des Wärmebehandlungsverfahrens auf, das während des Verfahrens zur Herstellung von Förderband 6 erfolgt. Jedoch wird in der vorliegenden Erfindung Aufdrehen der Schussfäden 3 verhindert und Knickstellen werden vermieden, was einen Vorteil bei der Vermeidung solcher Probleme bietet.
Ist die Verzwirnungszahl T der Schussfäden 3 zu niedrig, wird ein reibungsloses Durchlaufen der Schussfäden 3 von einem breitenbezogenen Ende der Faserverstärkungsschichten 1 zum anderen während des Webens der Faserverstärkungsschichten 1 unter Verwendung eines Greiferwebstuhls erschwert. In diesem Fall wirken die Schussfäden 3 störend auf die Kettfäden 2, was zu Faserflaumbildung führt und Fehler im Erscheinungsbild der gewebten Faserverstärkungsschichten 1 erzeugt. Eine solche Faserflaumbildung reduziert die Zugfestigkeit der Schussfäden 3.
Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung die Verzwirnungszahl T innerhalb eines Bereichs auf Grundlage der linearen Massendichte D pro Schussfaden 3 so eingestellt, dass sie nicht zu hoch ist, wodurch Faserflaumbildung bei den Schussfäden 3 verhindert wird. Dies ist beim Verbessern der Qualität des Erscheinungsbilds der Faserverstärkungsschichten 1 vorteilhafter.
Durch das derartige Konzentrieren auf das Verhältnis zwischen der linearen Massendichte D pro einzelnem Schussfaden 3 und der Verzwirnungszahl T der Schussfäden 3 wird trotz der Verwendung von Polyesterfasern als die Schussfäden 3 eine verbesserte Qualität des Erscheinungsbilds und der Produktivität ermöglicht.
Während die Breite der Faserverstärkungsschicht aufgrund der Wärmeschrumpfung abnimmt, wenn die Schussfäden aus herkömmlichem Nylon 66 bestehen, wodurch erforderlich ist, dass die Breite der Faserverstärkungsschichten vor der Wärmebehandlung größer ist als die Breite der Faserverstärkungsschichten nach der Wärmebehandlung, ist es in der vorliegenden Erfindung nicht nötig, dass die Breite der Faserverstärkungsschichten 1 vor der Wärmebehandlung größer ist, wodurch ermöglicht wird, dass das Cordvolumen reduziert wird und erhebliche Kosteneinsparungseffekte erzielt werden. Des Weiteren unterliegt das Gewebe weniger breitenbeschränkenden Bedingungen seitens des Webstuhls und der Wärmebehandlungsvorrichtung (Eintauchmaschine), was aufgrund der reduzierten Wärmeschrumpfung eine größere Freiheit hinsichtlich der verwendeten Geräte und der Gestaltung eines breiteren Gewebes (Faserverstärkungsschicht 1) ermöglicht als nach dem Stand der Technik- Sämtliche im Förderband 6 eingebetteten können erfindungsgemäße Faserverstärkungsschichten 1 sein, oder nur einige der Schichten können erfindungsgemäße Faserverstärkungsschichten 1 sein. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Faserverstärkungsschicht 1 nur für die innerste Faserverstärkungsschicht oder mindestens die innerste Faserverstärkungsschicht verwendet werden, die im Förderband 6 eingebettet ist. Alternativ kann eine erfindungsgemäße Faserverstärkungsschicht 1 nur für die äußerste Faserverstärkungsschicht oder mindestens die äußerste Faserverstärkungsschicht verwendet werden.
Beispiele
Es wurden zweiundzwanzig Muster von Faserverstärkungsschichten (Ausführungsbeispiele 1 bis 11; Vergleichsbeispiele 1 bis 11) hergestellt, alle durch Leinwandbindung gebildet, bestehend aus Polyesterfasern für sowohl die Kettfäden als auch die Schussfäden, und nur unterschiedliche linearen Massendichte D (dtex) und Verzwirnungszahl T (Zwirnungen / 10 cm) pro einzelnem Schussfaden aufweisend, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Muster wurden auf Häufigkeit des Aufdrehens der Schussfäden und auf Schussfaden-Zugfestigkeit nach dem Weben geprüft, wie nachstehend beschrieben.
(Häufigkeit des Aufdrehens)
Die Häufigkeit, mit der ein Aufdrehen erfolgte, wenn keine Spannung auf die Schussfäden vor der Musterherstellung einwirkte, wurde gemessen. In Tabelle 1 sind von 10 Schussfäden die Fälle, in denen Aufdrehen in 10 % oder weniger der Schussfäden auftrat, mit „×“ gekennzeichnet, Fälle, in denen Aufdrehen in 50% oder weniger der Schussfäden auftrat, mit „∆“ gekennzeichnet, und Fälle, in denen Aufdrehen in mehr als 50% der Schussfäden auftrat, mit „o“ gekennzeichnet.
(Schussfaden-Zugfestigkeit nach dem Weben)

Schussfäden wurden aus den Mustern entnommen und auf Zugfestigkeit geprüft. In Tabelle 1 wird die Zugfestigkeit der Schussfäden als ein Index im Vergleich zu 100 für Festigkeit vor dem Weben angegeben. Je niedriger der Wert des Index ist, desto stärker wurde die Zugfestigkeit reduziert. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und der Faserflaumbildung: je mehr Faserflaumbildung auftritt, desto stärker wird die Zugfestigkeit reduziert. Je niedriger der Indexwert also ist, desto mehr Faserflaumbildung tritt auf und desto mehr wird die Qualität des Erscheinungsbilds verschlechtert. [Tabelle 1-I]

		Lineare Massendichte D pro einzelnem Schussfaden (dtex)	Lineare Massendichte D einzelner Filamente (dtex)	Verzwirnungszahl
Ausführungsbeispiel	1	840	840	1
	2	1100	1100	1
	3	1670	1670	1
	4	2200	1100	2
	5	3300	1100	3
	6	3340	1670	2
	7	4400	1100	4
	8	5010	1670	3
	9	5500	1100	5
	10	6600	1100	6
	11	6680	1670	4
Vergleichsbeispiel	1	840	840	1
	2	1100	1100	1
	3	1100	1100	1
	4	1670	1670	1
	5	2200	1100	2
	6	3300	1100	3
	7	3300	1100	3
	8	4400	1100	4
	9	5010	1670	3
	10	5010	1670	3
	11	6600	1100	6

[Tabelle 1-II]

		Verzwirnungszahl T (Zwirnungen/ 10 cm)	Häufigkeit des Aufdrehens d	Schussfaden-Zugfestigkeit nach em Weben (Index)
Ausführungsbeispiel	1	9	×	100
	2	10	×	100
	3	10	×	100
	4	8	×	100
	5	8	×	100
	6	7	×	100
	7	7	×	100
	8	7	×	100
	9	6	×	100
	10	6	×	100
	11	6	×	100
Vergleichsbeispiel	1	11	o	100
	2	12	o	100
	3	6	×	92
	4	7	×	93
	5	9	∆	100
	6	10	o	100
	7	6	×	91
	8	8	∆	100
	9	9	o	100
	10	7	×	93
	11	5	×	91

Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele 1 bis 11 wenig Aufdrehen von Schussfäden und überlegene Qualität von Erscheinungsbild und Produktivität aufwiesen. Des Weiteren wiesen die Ausführungsbeispiele 1 bis 11 keine webinduzierte Verringerung der Zugfestigkeit auf. Mit anderen Worten wurde die Faserflaumbildung der Schussfäden während des Webens verhindert, was zu einer höheren Qualität des Erscheinungsbilds führte.
Bezugszeichenliste

1: Faserverstärkungsschicht
2: Kettfaden
3: Schussfaden
3a: Filament
4: Obere Kautschukschicht
5: Untere Kautschukschicht
6: Förderband

Claims

Gewebte Faserverstärkungsschicht für Förderbänder, in der Kettfäden und Schussfäden aus Polyesterfasern gebildet sind, wobei die Schicht dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schussfäden einfach gezwirnte Fäden sind, in denen ein bzw. mehrere Filamente in einer einzigen Richtung angeordnet und gezwirnt sind und die Verzwirnungszahl T der Schussfäden entsprechend der linearen Massendichte D pro einzelnem Schussfaden wie folgt eingestellt ist: wenn 840 dtex ≤ D < 2200 dtex, dann beträgt T von 8 bis 10 (Verzwirnungen/10 cm); wenn 2200 dtex ≤ D < 4400 dtex, dann beträgt T von 7 bis 8 (Verzwirnungen/10 cm); und wenn 4400 dtex ≤ D < 6700 dtex, dann beträgt T von 6 bis 7 (Verzwirnungen/10 cm).
Faserverstärkungsschicht für Förderbänder gemäß Anspruch 1, wobei die Schicht in Leinwandbindung vorliegt.