DE112017001731T5

DE112017001731T5 - Verfahren zur Herstellung eines Riemens und Zweischichtverbindungsmaschine

Info

Publication number: DE112017001731T5
Application number: DE112017001731.9T
Authority: DE
Inventors: Naohisa Harushige; Yohei Hattori; Koichi Hosokawa; Hisashi Izumi; Tomoaki Hata
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2037-01-07
Also published as: JPWO2017168919A1; JP6159907B1; DE112017001731B4

Abstract

Es werden eine Oberflächenbahn (112') zur Bildung einer Oberflächenschicht und eine Kernbahn (111') zur Bildung einer Kernschicht hergestellt. Eine Vielzahl an Graten wird auf der Kernbahn (111') ausgebildet und die Oberflächenbahn (112') wird derart verbunden, dass die Oberflächenbahn (112') die Vielzahl der Grate bedeckt, wodurch eine komprimierte Schicht bildende Abschnitte (11') gebildet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Riemens, wie beispielsweise eines Keilrippenriemens, eines flankenoffenen Keilriemens, eines gezahnten Keilriemens und eines Zahnriemens, und eine Zweischichtverbindungsmaschine.
STAND DER TECHNIK
Beim Strangpressen einer nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung mit Kurzfasern zu einer nicht vernetzten Kautschukbahn werden die Kurzfasern in der nicht vernetzten Kautschukbahn unzureichend ausgerichtet. Daher ist es schwierig, unter Verwendung der nicht vernetzten Kautschukbahn einen Keilrippenriemen herzustellen, der kostengünstig ist, mit geringer Wahrscheinlichkeit ein Geräusch verursacht und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Aus diesem Grund wird eine nicht vernetzte Kautschukbahn zum Ausbilden V-förmiger Rippen mit in der Querrichtung ausgerichteten Kurfasern in der Praxis auf die folgende Weise hergestellt. Eine nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung wird zusammen mit den in dieser vermengten Kurzfasern geknetet und dann zum Ausbilden einer nicht vernetzten Kautschukbahn mit in der Längsrichtung ausgerichteten Kurzfasern mit einem Kalander gewalzt. Anschließend wird die nicht vernetzte Kautschukbahn quer zu der Längsrichtung in gleichmäßigen Abständen in Kautschukstücke geschnitten. Die Kautschukstücke werden an ihren Seiten miteinander verbunden, wodurch die nicht vernetzte Kautschukbahn ausgebildet wird. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Verwendung teurer Kurzfasern, und die Ausrichtung der Kurzfasern muss genau überwacht werden.
Zur Lösung dieses Problems ist es, wie beispielsweise in Patentdokument 1 offenbart, bekannt, eine nicht vernetzte Kautschukbahn für eine komprimierte Kautschukschicht durch Strangpressen einer nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung herzustellen, wobei die nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung keine Kurzfasern, sondern Hohlpartikel und/oder ein Schäummittel umfasst, die/das in dieser vermengt ist/sind.
Es ist auch bekannt, einen Keilrippenriemen mit Rippenoberflächen, die mit einem in zwei vorbestimmte Richtungen dehnbaren Canvas bedeckt sind, durch ein Formverfahren herzustellen, wobei eine Riemenmatrix die Textur des Canvas durchdringt (siehe beispielsweise Patentdokument 2). Bei diesem Formverfahren drücken die Rippenoberflächen auf das auf dem Außenumfang der Riemenmatrix angeordnete Canvas und die Riemenmatrix auf eine auf der inneren Umfangsoberfläche vorgesehene Form, und die Riemenmatrix wird dann vernetzt und geformt.
LITERATURVERZEICHNIS
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: japanisches Patent Nr. 5156881
Patentdokument 2: japanisches Patent Nr. 5717810

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Wie im Patentdokument 1 beschrieben, ist es zur Kostenreduktion eines Riemens effektiv, einen Oberflächenkautschuk aus einem teuren Kautschuk, der einen geringen Reibungskoeffizienten hat und hitzebeständig ist, und einen inneren Kautschuk aus einem günstigen, reinen Kautschuk herzustellen.
Wenn jedoch ein Zweischichtkautschuk unter Verwendung einer Form oder durch Zwei-Farben-Extrusion wie in 5b gezeigt aus flachen Bahnen hergestellt ist, weist eine Oberflächenschicht 512' in einem eine komprimierte Schicht bildenden Abschnitt 511' eine ungleichmäßige Dicke auf. Insbesondere unterscheidet sich eine Dicke t1 eines Abschnitts der Oberflächenschicht 512' in einer Nut zwischen Graten 511a' erheblich von einer Dicke t2 eines Abschnitts der Oberflächenschicht 512' an der Spitze des Grats 511a' (t2>t1). t2 ist beispielsweise 0,9 mm, wohingegen t1 0,2 mm ist. Somit führt das Herstellen einer Oberflächenschicht mit einer derartigen ungleichmäßigen Dicke zu einer Situation, die besonders nachteilig für die Leistung eines Riemens ist: Es wird fast keine Oberflächenkautschukschicht an unteren Abschnitten der Rippen ausgebildet. In diesem Fall führt bereits eine geringe Abnutzung dazu, dass der innere Kautschuk freiliegt und der Reibungskoeffizient zunimmt. Folglich verursacht der Riemen ein Geräusch.
Gemäß dem aus Patentdokument 2 bekannten Formverfahren wird eine flache unvulkanisierte Kautschukbahn mit einem auf eine Oberfläche dieser geschichteten Canvas auf eine Form mit einer vielen Rippen entsprechenden Form gepresst und erhitzt. Folglich werden die Rippen geformt, während die Spitzenenden von Rippen der Form das auf die unvulkanisierte Kautschukbahn geschichtete Canvas drücken, um das Canvas lokal zu dehnen, und der unvulkanisierte Kautschuk wird gezwungen zu fließen. Infolgedessen haben Abschnitte des Canvas, die den Böden der Rippen (das heißt den Spitzenenden der Rippen der Form) entsprechen und die lokal und übermäßig gedehnt wurden, eine aufgeraute Textur. Der fließende unvulkanisierte Kautschuk tritt in die aufgeraute Textur ein, um zur Oberfläche des resultierenden Riemens zu sickern. Infolgedessen hat der Riemen einen übermäßig hohen Reibungskoeffizienten und verursacht ein Geräusch.
Zur Lösung der mit dem Formverfahren einhergehenden vorgenannten Probleme ist die Verwendung eines speziellen Canvas nötig, das elastisches Polyurethangarn beinhaltet und im Vorhinein erheblich kontrahiert wurde, so dass seine Textur auch bei lokaler Dehnung des Canvas nicht erheblich aufraubar ist. Ein derartiges Canvas mit einer sehr speziellen Struktur erfordert jedoch eine große Anzahl an Prozessschritten und verursacht hohe Kosten. Zusätzlich erleidet das Polyurethan in einer Situation, in der der Riemen in einer Hochtemperaturumgebung verwendet wird, frühzeitig eine thermische Zersetzung, da das in dem speziellen Canvas verwendete elastische Polyurethangarn eine geringe Hitzebeständigkeit aufweist, was eine frühe Abnutzung des Riemens zur Folge hat. Somit verursacht die Verwendung des speziellen Canvas Probleme sowohl bezüglich Kosten als auch Dauerhaftigkeit.
In Anbetracht des vorstehenden Hintergrunds liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung somit darin, durch Bedecken einer komprimierten Schicht mit einer Oberflächenschicht und Verhindern einer signifikanten Dehnung der Oberflächenschicht eine Herstellung eines kostengünstigen Riemens mit einer geringen Wahrscheinlichkeit einer Geräuschentwicklung und einer hohen Verschleißfestigkeit ohne Verwendung teurer Kurzfasern zu ermöglichen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe basiert die vorliegende Erfindung auf einem Verfahren zur Herstellung eines Riemens, umfassend eine aus einer Oberflächenschicht und einer Kernschicht gebildete komprimierte Schicht, wobei die Oberflächenschicht einen Oberflächenabschnitt des Riemens bildet und die Kernschicht einen inneren Abschnitt des Riemens mit einem oder einer Vielzahl von Graten bildet.
Ein Verfahren zur Herstellung des Riemens nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst: Herstellen einer die Oberflächenschicht ausbildenden Oberflächenbahn und einer die Kernschicht ausbildenden Kernbahn (einen Herstellungsschritt);
Ausbilden der Vielzahl von Graten auf einer Oberfläche der Kernbahn (einen Gratausbildungsschritt); und
Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn, so dass die Oberflächenbahn die Oberfläche der Kernbahn, welche die darauf ausgebildeten Grate aufweist, bedeckt, wodurch ein die komprimierte Schicht bildender Abschnitt gebildet wird (einen Verbindungsschritt).
Bei dieser Ausgestaltung wird die Oberflächenbahn in eine Form geformt, die Graten entspricht (beispielsweise eine Keilform des Keilriemens, eine Keilrippenform des Keilrippenriemens, eine Zahnform eines gezahnten Riemens, eine Zahnform eines Zahnriemens). Dies ermöglicht der Oberflächenbahn einen beträchtlichen Dehnungsspielraum und reduziert folglich die Wahrscheinlichkeit einer ungleichmäßigen Dicke der Oberflächenschicht. Infolgedessen wird eine für die Leistung des Riemens nachteilige Situation, das heißt die Situation, in der nahezu keine Oberflächenkautschukschicht an unteren Abschnitten der Rippen ausgebildet ist, im Wesentlichen verhindert. Daher wird eine Situation, in welcher schon eine geringe Abnutzung zur einem Freiliegen des inneren Kautschuks und einer Zunahme des Reibungskoeffizienten führt und der Riemen ein Geräusch verursacht, im Wesentlichen verhindert und die Dauerhaftigkeit der Oberflächenschicht sichergestellt. In dem Fall, dass die Oberflächenbahn als das Deckgewebe ausgebildet ist, werden im Vorhinein ausgebildete Grate mit dem Deckgewebe bedeckt. Folglich dehnen Nuten zwischen den Graten das gesamte frei dehnbare Deckgewebe und das Deckgewebe wird dann mit den Nuten zwischen den Graten verbunden. Dies verhindert im Wesentlichen, dass das Deckgewebe nur lokal in den Nuten zwischen den Graten gedehnt wird, und ermöglicht das Verbinden des Deckgewebes unter leichter und gleichmäßiger Dehnung. Zusätzlich tritt insbesondere in dem Fall, dass der die Kernbahn bildende Kautschuk nicht vernetzt ist, nahezu kein Fluss in dem nicht vernetzten Kautschuk auf, wenn dieser verbunden ist, da der nicht vernetzte Kautschuk bereits die der Form der Rippen entsprechenden Grate aufweist. Somit wird im Wesentlichen verhindert, dass der Kautschuk durch eine aufgeraute Textur des Deckgewebes zu der Oberfläche sickert. Somit kann ein einfach gestaltetes und kostengünstiges Gewebe mit einer geringen Dehnbarkeit als das Deckgewebe verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die Oberflächenbahn aus einer Kautschukbahn oder einem Gewebematerial ausbildbar ist.
Der Gratausbildungsschritt kann durch Hindurchführen der Kernbahn zwischen einer flachen Kernformwalze und einer genuteten Kernformwalze erfolgen, wobei die genutete Kernformwalze eine Vielzahl von Trapeznuten umfasst, die jeweils dem Grat entsprechen und in einer axialen Richtung der genuteten Kernformwalze angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung sind die Grate auf dem Kern auf einfache Weise ausbildbar. Ein Oberflächenbahnverformungsschritt umfasst beispielsweise ein Walzen oder Falten der Oberflächenbahn. Zum Herstellen einer Oberflächenbahn aus Kautschuk wird beispielsweise ein bahnförmiges Kautschukmaterial gewalzt und in einen Spalt zwischen zwei genuteten Walzen gepresst. Zum Herstellen einer Oberflächenbahn aus Canvas, wird das Canvas gefaltet.
Der Verbindungsschritt kann durch Hindurchführen der Oberflächenbahn und der Kernbahn zwischen der flachen Kernformwalze mit einer flachen Oberfläche und einer genuteten Oberflächenformwalze erfolgen, wobei die genutete Kernformwalze eine Vielzahl von Trapeznuten umfasst, die jeweils dem Grat entsprechen und in einer axialen Richtung der genuteten Oberflächenformwalze angeordnet sind, und wobei die Oberflächenbahn derart bearbeitet wird, dass sie eine den Graten entsprechende Form aufweist, wenn sie mit der Kernbahn verbunden wird (Oberflächenverformungsschritt). Somit hat die Oberflächenbahn einen beträchtlichen Dehnungsspielraum und es ist folglich möglich, ein lokales Dehnen der Oberflächenbahn wirkungsvoll zu verhindern.
Der Gratausbildungsschritt kann durch Hindurchführen der Kernbahn durch ein Durchgangsloch eines Werkzeugs erfolgen, wobei das Durchgangsloch eine den Graten entsprechende Form aufweist. Durch diese Ausgestaltungsform können die Grate auf der Kernbahn auf einfache Weise ausgebildet werden.
Der Oberflächenbahnverformungsschritt kann durch Hindurchführen der Oberflächenbahn zwischen der genuteten Oberflächenformwalze und einer gegrateten Oberflächenformwalze mit einer Vielzahl trapezförmiger Grate, die den Nuten der gegrateten Oberflächenformwalze entsprechen und in einer axialen Richtung der gegrateten Oberflächenformwalze angeordnet sind, erfolgen. Durch diese Ausgestaltungsform ist sichergestellt, dass die Oberflächenbahn, wenn sie zwischen den Walzen hindurchgeführt wird, in eine den Graten entsprechende Form verformt wird. Mit anderen Worten wird die Oberflächenkautschukbahn oder das Oberflächen-Canvas, die/das die Oberflächenbahn ausbilden soll, im Vorhinein verformt.
Der Oberflächenbahnverformungsschritt kann durch Laufenlassen der Oberflächenbahn auf der genuteten Oberflächenformwalze erfolgen, wobei das Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn ausgeführt wird, während die in die den Graten entsprechende Form verformte Oberflächenbahn auf der Oberfläche der Kernbahn angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltungsform wird die Oberflächenbahn ohne Verwendung irgendeiner Walze, die mit der genuteten Oberflächenformwalze zusammenwirkt, verformt. Diese Ausgestaltungsform ist insbesondere für ein stark dehnbares Gewebe höchst effektiv.
Der Oberflächenbahnverformungsschritt kann durch Verformen der Oberflächenbahn in eine den Graten entsprechende gefaltete Form erfolgen. Insbesondere kann die Oberflächenbahn zwischen einem Paar von Faltelementen hindurchgeführt werden, von welchen eines Rippen umfasst, die derart angeordnet sind, dass sie den Spitzen der Grate entsprechen, und das andere Rippen umfasst, die derart angeordnet sind, dass sie Böden der Nuten zwischen den Graten entsprechen, wobei der Verbindungsschritt während des Platzierens der in die gefaltete Form verformten Oberflächenbahn auf der Kernbahn erfolgt. Diese einfache Ausgestaltung kann die Oberflächenbahn in eine den Graten entsprechende gefaltete Form verformen.
Die Rippen stehen derart auf dem Paar der Faltelemente, dass sich der Abstand zwischen den Rippen in Bandlaufrichtung allmählich verringert. In dem Oberflächenbahnverformungsschritt kann die ursprünglich eine flache Form aufweisende Oberflächenbahn kontinuierlich derart zwischen dem Paar der Faltelemente hindurchgeführt werden, dass Faltenabstände der gefalteten Form in einer Längsrichtung allmählich abnehmen. Auf diese Weise wird die Oberflächenbahn zuverlässig ohne Knittern in eine gefaltete Formgefaltet.
Die Oberflächenbahn kann aus einem Deckgewebe bestehen. Diese Ausführungsform verringert ein Sickern des Kautschuks und verhindert im Wesentlichen eine Geräuscherzeugung des Riemens.
Die Oberflächenbahn kann aus einer Oberflächenkautschukbahn bestehen. Durch diese Ausgestaltungsform wird eine ungleichmäßige Dicke der Oberflächenkautschukschicht unwahrscheinlicher und die Dauerhaftigkeit der Oberflächenkautschukschicht kann sichergestellt werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines Riemens nach der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren folgende Schritte umfassen: einen Schritt eines Bildens einer geformten Struktur durch Wickeln der Kernbahn, mit der die Oberflächenbahn verbunden ist, um einer Schichtstruktur, die einen Zugstrang einen Kautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer umfasst, wobei die geformte Struktur eine zylindrische Form aufweist und eine Vielzahl von sich in einer Umfangsrichtung erstreckenden Graten umfasst, die in einer axialen Richtung der geformten Struktur benachbart zueinander angeordnet sind; einen Schritt eines Vernetzens der geformten Struktur; und
einen Endbearbeitungsschritt, in welchem die vernetzte geformte Struktur in Stücke geschnitten wird, die jeweils mindestens einen der Grate umfassen. Diese Ausgestaltung ermöglicht das Herstellen von besonders marktgerechten Riemen, die Grate umfassen, die gleichmäßig mit einer Oberflächenbahn bedeckt sind, wie beispielsweise einen Keilrippenriemen, einen flankenoffenen Keilriemen, einen gezahnten Keilriemen und einen Zahnriemen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Zweischichtverbindungsmaschine zum Verbinden einer eine Oberflächenschicht des Riemens bildenden Oberflächenbahn und einer Kernbahn, die eine einen inneren Abschnitt des Riemens mit einem oder einer Vielzahl von Graten ausbildende Kernschicht bildet. Die Zweischichtverbindungsmaschine umfasst: eine flache Kernformwalze mit einer flachen Oberfläche, die zum Pressen der Kernbahn ausgebildet ist; und eine genutete Oberflächenformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten, die jeweils dem Grat entsprechen und in einer axialen Richtung der genuteten Oberflächenformwalze angeordnet sind, wobei die genutete Oberflächenformwalze zum Pressen der Oberflächenbahn ausgebildet ist und wobei die flache Kernformwalze und die genutete Oberflächenformwalze auf verschiedene Temperaturen erhitzbar sind. Die Zweischichtverbindungsmaschine kann des Weiteren eine genutete Kernformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten umfassen, die jeweils dem Grat entsprechen und die in einer axialen Richtung der genuteten Kernformwalze angeordnet sind. Die Zweischichtverbindungsmaschine kann des Weiteren ein Werkzeug umfassen, das ein Durchgangsloch mit einer den Graten entsprechenden Form aufweist. Alternativ kann die Zweischichtverbindungsmaschine des Weiteren ein Paar von Faltelementen umfassen, von welchen eines eine Vielzahl von Rippen umfasst, die derart angeordnet sind, dass sie den Spitzen der Grate entsprechen, und das andere eine Vielzahl von Rippen umfasst, die derart angeordnet sind, dass sie Böden der Nuten zwischen den Graten entsprechen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch Bedecken einer komprimierten Schicht mit einer Oberflächenschicht und Verhindern einer signifikanten Dehnung der Oberflächenschicht eine Herstellung eines kostengünstigen Riemens mit einen geringer Wahrscheinlichkeit einer Geräuschentwicklung und einer hohen Verschleißfestigkeit ohne Verwendung teurer Kurzfasern.
Figurenliste

[1] 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines nach einem ersten Herstellungsverfahren nach einer Ausführungsform hergestellten Keilrippenriemens.
[2] 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kernkautschukbahn zur Verwendung bei dem ersten Herstellungsverfahren.
[3] 3 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Zweischichtverbindungsmaschine zur Verwendung bei dem ersten Herstellungsverfahren.
[4A] 4A zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IVA-IVA in 3.
[4B] 4B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IVB-IVB in 3.
[4C] 4C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IVC-IVC in 3.
[5A] 5A zeigt eine vergrößerte Schnittansicht von mittels der Zweischichtverbindungsmaschine miteinander verbundenen Bahnen.
[5B] 5B zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines mit der bekannten Zweischicht-Koextrusion hergestellten Produkts.
[6A] 6A ist eine erste Darstellung eines Formgebungsschritts des ersten Herstellungsverfahrens.
[6B] 6B ist eine zweite den Formgebungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens zeigende Darstellung.
[6C] 6C ist eine dritte den Formgebungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens zeigende Darstellung.
[6D] 6D ist eine vierte den Formgebungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens zeigende Darstellung.
[7A] 7A zeigt eine Schnittansicht einer Vernetzungsvorrichtung.
[7B] 7B zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs der Vernetzungsvorrichtung.
[8A] 8A ist eine erste einen Vernetzungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens zeigende Darstellung.
[8B] 8B ist eine zweite den Vernetzungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens zeigende Darstellung.
[9] 9 zeigt einen Formgebungsschritt einer Variante des ersten Herstellungsverfahrens.
[10] 10 zeigt einen Vernetzungsschritt einer Variante des ersten Herstellungsverfahrens.
[11] 11 zeigt einen Endbearbeitungsschritt nach dem ersten Herstellungsverfahren.
[12] 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Keilrippenriemens, der nach einem zweiten Herstellungsverfahren nach einer Ausführungsform hergestellt ist.
[13] 13 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Zweischichtverbindungsmaschine zur Verwendung bei dem zweiten Herstellungsverfahren.
[14] 14 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Zweischichtverbindungsmaschine zur Verwendung bei einem dritten Herstellungsverfahren.
[15A] 15A zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVA-XVA in 14.
[15B] 15B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVB-XVB in 14.
[15C] 15C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVC-XVC in 14.
[15D] 15D zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVD-XVD in 14.
[15E] 15E zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVE-XVE in 14.
[15F] 15F zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVF-XVF in 14.
[16A] 16A zeigt eine perspektivische Ansicht eines einzeln gezahnten flankenoffenen Keilrippenriemens, hergestellt gemäß einer weiteren Ausführungsform.
[16B] 16B zeigt eine perspektivische Ansicht eines doppelt gezahnten flankenoffenen Keilrippenriemens zur Verwendung bei einer weiteren Ausführungsform.
[17A] 17A zeigt eine perspektivische Ansicht einer komprimierten Kautschukbahn zur Verwendung bei einer weiteren Ausführungsform.
[17B] 17B zeigt eine perspektivische Ansicht einer dehnbaren Kautschukbahn zur Verwendung bei einer weiteren Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt einen Keilrippenriemen B1 als Beispiel für einen nach einem Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform hergestellten Riemen. Der Keilrippenriemen B1 ist als Kraftübertragungselement für verschiedene Maschinen einsetzbar. Der Keilrippenriemen B1 hat beispielsweise eine Länge von 700 mm bis 3000 mm, eine Breite von 10 mm bis 36 mm und eine Dicke von 4,0 mm bis 5,0 mm.
Der Keilrippenriemen B1 gemäß dieser Ausführungsform ist aus einem Riemenkörper 10 aus Kautschuk gebildet, der eine komprimierte Schicht 11, die einen inneren Umfangsabschnitt des Riemens B1 bildet, und eine adhäsive Kautschukschicht 12, die einen äußeren Umfangsabschnitt des Riemens B1 bildet, umfasst. Der innere und der äußere Umfangsabschnitt liegen sich in der Dickenrichtung des Riemens B1 gegenüber. Die komprimierte Schicht 11 umfasst eine als Kernschicht dienende und auf einer Oberfläche eine Vielzahl von Graten aufweisende Kernkautschukschicht 111 und eine Oberflächenkautschukschicht 112, die als eine Oberflächenschicht dient und die Oberfläche der Kernkautschukschicht 111 bedeckt. Die Kernkautschukschicht 111 und die Oberflächenkautschukschicht 112 bilden eine Vielzahl von V-förmigen Rippen 15, die sich in der Längsrichtung auf der inneren Umfangsseite des Riemens in der Dickenrichtung erstrecken und in der Riemenquerrichtung nebeneinander angeordnet sind. Ein Zugstrang 13 ist in einem in der Dickenrichtung der adhäsiven Kautschukschicht 12 mittleren Abschnitt angeordnet. Der Zugstrang 13 bildet in der adhäsiven Kautschukschicht 12 ein spiralförmiges Muster mit einer Steigung in der Querrichtung. Ein Verstärkungsgewebe 14 ist an der äußeren Umfangsseite der adhäsiven Kautschukschicht 12, d.h. der Rückseite des Riemens befestigt. Es ist zu beachten, dass der Keilrippenriemen B1 anstelle des Verstärkungsgewebes 14 eine dehnbare Kautschukschicht umfassen kann. Demnach kann der Riemenkörper aus Kautschuk die komprimierte Schicht, die adhäsive Kautschukschicht und die dehnbare Kautschukschicht umfassen. Auf die adhäsive Kautschukschicht kann jedoch verzichtet werden. In diesem Fall weist der Riemen eine Struktur auf, bei der der Zugstrang zwischen der Kernkautschukschicht und der dehnbaren Kautschukschicht angeordnet ist.
Die komprimierte Schicht 11 umfasst die Vielzahl von V-förmigen Rippen 15, die einen Scheibenkontaktabschnitt bilden und von der äußeren Umfangsseite des Riemens wegstehen. Die V-förmigen Rippen der Vielzahl von V-förmigen Rippen 15 haben jeweils die Form eines sich in der Riemenlängsrichtung erstreckenden Grates und haben einen annähernd umgekehrt dreieckigen Querschnitt. Die V-förmigen Rippen 15 sind in der Riemenquerrichtung zueinander parallel angeordnet. Jede V-förmige Rippe 15 hat beispielsweise eine Höhe von 2,0 mm bis 3,0 mm und an ihrem unteren Ende eine Breite von 1,0 mm bis 3,6 mm.
Die Anzahl der Rippen reicht beispielsweise von 3 bis 6 (3 Rippen in 1).
Die Oberflächenkautschukschicht 112 und die Kernkautschukschicht 111 sind aus unterschiedlichen vernetztem Kautschukzusammensetzungen hergestellt, die jeweils durch Vernetzung mittels Erhitzen und Druckbeaufschlagung einer durch Kneten einer Kautschukkomponente und verschiedener Mischungsbestandteile hergestellten nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung hergestelltsind. Beispiele für die Kautschukkomponente umfassen Ethylen-α-Olefinelastomer (wie beispielsweise EPDM und EPR), Chloroprenkautschuk (CR), chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk (CSM) und hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (H-NBR). Bevorzugt wird als Kautschukkomponente eine dieser Substanzen oder eine Mischung aus zwei oder mehrerer dieser Substanzen verwendet. Beispiele für die Mischungsbestandteile umfassen ein Verstärkungsmaterial (wie beispielsweise Ruß), ein Füllmaterial, einen Weichmacher, ein Verarbeitungshilfsmittel, ein Vernetzungsmittel, ein Co-Vernetzungsmittel, ein Vulkanisationsbeschleunigungsmittel, ein Vulkanisationsbeschleunigungshilfsmittel und ein Antioxidationsmittel. Neben den vorstehenden Bestandteilen umfassen Beispiele für die der die Oberflächenkautschukschicht 112 bildenden Kautschukzusammensetzung beimischbaren Mischungsbestandteile Oberflächenbeschaffenheitsmodifiziermittel, wie beispielsweise Kurzfasern, Fluorharzpulver, Poylethylenharzpulver, Hohlpartikel und ein Schäummittel.
Der Zugstrang 13 ist aus einem Zwirn aus Fasern, wie beispielsweise Polyersterfasern, Polyethylennaphtalenfasern, Aramidfasern und Vinylonfasern, gebildet. Das Verstärkungsgewebe 14 ist beispielweise aus einem gewebten, gewirkten oder ungewebten Gewebe aus Nylonfasern, Polyesterfasern, Aramidfasern oder Baumwolle gebildet.
< Erstes Herstellungsverfahren>
Ein erstes Herstellungsverfahren des Keilrippenriemens B1 gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 9 beschrieben.
Das erste Herstellungsverfahren umfasst einen Komponentenherstellungsschritt, einen Formgebungsschritt, einen Vernetzungsschritt und einen Endbearbeitungsschritt.
< Komponentenherstellungsschritt >
Bei dem Komponentenherstellungsschritt werden eine Oberflächenkautschukbahn 112' als eine die Oberflächenkautschukschicht 112 bildende Oberflächenbahn, eine Kernkautschukbahn 111' als eine die Kernkautschukschicht 111 bildende Kernbahn, eine die adhäsive Kautschukschicht 12 bildende adhäsive Kautschukbahn 12', ein Zugstrang 13' und ein Verstärkungsgewebe 14' hergestellt.
- Oberflächenkautschukbahn 112' -
Eine Kautschukkomponente und Mischungsbestandteile werden unter Verwendung einer Knetmaschine, wie beispielsweise eines Kneters oder eines Banburymischers verknetet, um eine nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung herzustellen. Die nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung wird durch Kalanderformen, Extrudieren oder dergleichen zu einerBahn, das heißt einer nicht vernetzten Kautschukbahn 112" geformt, aus der die Oberflächenkautschukbahn 112' hergestellt wird. Die Dicke der Oberflächenkautschukbahn 112' variiert beispielsweise in Abhängigkeit von der Dicke einer an die Oberflächen der V-förmigen Rippen 15 anzubindenden Schicht und liegt im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm. Pulver oder Kurzfasern können zuvor an einer Oberfläche der Oberflächenkautschukbahn 112', die eine Oberfläche des Riemens bilden soll, angebracht werden.
- Kernkautschukbahn 111'-
Eine Kautschukkomponente und Mischungsbestandteile werden zum Herstellen einer nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung unter Verwendung einer Knetmaschine, wie beispielsweise eines Kneters oder eines Banburymischers, verknetet. Die nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung wird durch Kalanderformen, Extrudieren oder dergleichen zu einer dicken nicht vernetzten Kautschukbahn 111" geformt. Die Kernkautschukbahn 111' wird dann aus der nicht vernetzten Kautschukbahn 111" hergestellt. Die nicht vernetzte Kautschukbahn 111" hat in einem flachen Zustand beispielsweise eine Dicke von 3 mm bis 5 mm.
Wie in 2 gezeigt, hat die Kernkautschukbahn 111' auf einer Oberfläche eine Vielzahl von die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitten111a', die jeweils aus einem sich linear erstreckenden Grat bestehen und sich parallel zueinander erstrecken und zueinander benachbart sind. Die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' haben die gleiche Form. Jeder die Kernkautschukschicht bildende Abschnitt 111a' hat eine Breite, die in Richtung seines distalen Endes abnimmt. Insbesondere ist jeder die Kernkautschukschicht bildende Abschnitt 111a' durch eine Zweischichtverbindungsmaschine, welche an späterer Stelle beschrieben wird, derart geformt, dass er einen gleichschenklig trapezförmigen Querschnitt hat.
- Adhäsive Kautschukbahn 12' -
Eine Kautschukkomponente und Mischungsbestandteile werden zum Herstellen einer nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung unter Verwendung einer Knetmaschine, wie beispielsweise eines Kneters oder eines Banburymischers verknetet. Die nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung wird durch Kalanderformen oder dergleichen zu einer Bahn, das heißt zu der adhäsiven Kautschukbahn 12' geformt.
- Zugstrang 13' -
Ein den Zugstrang 13' bildender Zwirn wird einer Haftbehandlung, in der der Zwirn in einer wässrigen RFL-Lösung getränkt und erhitzt wird, und/oder einer Haftbehandlung unterzogen, in welcher der Zwirn in Kautschuklösung getränkt und getrocknet wird. Der Zwirn kann vor den Haftbehandlungen einer Grundbehandlung unterzogen werden, bei der der Zwirn in einer Epoxidharzlösung oder einer Isocyanatharzlösung getränkt und erhitzt wird.
- Verstärkungsgewebe 14 -
Ein Gewebematerial oder ein Gewebe einer beliebigen anderen Art, das ein Verstärkungsgewebe 14 bilden soll, wird einer Art oder zwei oder mehreren Arten der folgenden Behandlungen unterzogen: einer Haftbehandlung, bei der das Gewebematerial in eine wässrigen RFL-Lösung getränkt und erhitzt wird; einer Haftbehandlung, bei der das Gewebe in Kautschuklösung getränkt und getrocknet wird; und einer Haftbehandlung, bei der Kautschuklösung auf eine dem Riemenkörper 10 zugewandte Oberfläche des Gewebes aufgebracht und getrocknet wird. Das Gewebe kann vor diesen Haftbehandlungen einer Grundbehandlung unterzogen werden, bei der das Gewebe in einer Epoxidharzlösung oder einer Isocyanatharzlösung getränkt und erhitzt wird. In dem Fall, dass anstelle des Verstärkungsgewebes 14 eine dehnbare Kautschukschicht vorgesehen ist, wird eine die dehnbare Kautschukschicht bildende dehnbare Kautschukbahn in ähnlicher Weise wie die adhäsive Kautschukbahn 12' hergestellt.
< Formgebungsschritt >
In dem Formgebungsschritt wird eine beispielsweise in 3 dargestellte Zweischichtverbindungsmaschine 20 verwendet, um die Kernkautschukbahn 111' im Vornhinein mit der Oberflächenkautschukbahn 112' zu bedecken, wodurch eine komprimierte Kautschukbahn 11a' gebildet wird, welche die mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckte Kernkautschukbahn 111' umfasst, während eine komprimierte Schicht bildende Abschnitte 11', welche die mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckten die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' umfassen, gebildet werden. Das Bedecken der Kernkautschukbahn 111' mit der Oberflächenkautschukbahn 112' im Vorhinein reduziert eine Dehnung der Oberflächenkautschukbahn 112', wodurch das Herstellen des Keilrippenriemens B1 ermöglicht wird, der eine Oberflächenkautschukschicht 112 mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke umfasst.
Wie in den 3 und 4A bis 4C schematisch dargestellt ist, umfasst die Zweischichtverbindungsmaschine 20 dieser Ausführungsform insbesondere beispielsweise vier Walzen, nämlich: eine genutete Kernkautschukformwalze 21 mit einer Vielzahl von Graten entsprechenden Trapeznuten 21a, die in der axialen Richtung der genuteten Kernkautschukformwalze 21 angeordnet sind; eine flache Kernkautschukformwalze 22 mit einer flachen Oberfläche; eine gegratete Oberflächenformwalze 23 mit einer Vielzahl von trapezförmigen Graten 23a, die den Graten entsprechen und in der axialen Richtung der gegrateten Oberflächenformwalze 23 angeordnet sind; und eine genutete Oberflächenformwalze 24 mit einer Vielzahl von Trapeznuten 24a, die eine dem trapezförmigen Grat 23a der gegrateten Oberflächenformwalze 23 (dem die komprimierte Schicht bildenden Abschnitt 11') entsprechende Form aufweisen. Die Trapeznut 21a ist abgerundeter als die Trapeznut 24a. Es ist wünschenswert, dass diese vier Walzen 21 bis 24 auf verschiedene Temperaturen erhitzbar sind und deren Rotationsgeschwindigkeit unabhängig voneinander variierbar ist. Beispielsweise wird die flache Kernkautschukformwalze 22 auf 90 °C erhitzt und die anderen Walzen 21, 23 und 24 werden auf 60 °C erhitzt. Die Temperatur jeder der Walzen 21 bis 24 wird im Hinblick auf eine Ausgewogenheit zwischen einer hinreichenden Formung des Materials durch Erhitzen und der Trennbarkeit des Materials von der entsprechenden Walze (Haftvermögen des Materials an der entsprechenden Walze) eingestellt. Bei dieser Ausführungsform ist im Hinblick auf die Ausgewogenheit zwischen dem Formen und der Trennbarkeit die Temperatur der flachen Kernkautschukformwalze 22 etwas höher als die Temperatur der anderen Walzen. Hierdurch kann die Kernkautschukbahn 111' leicht an der flachen Kernkautschukformwalze 22 haften.
Beispielsweise beträgt ein Spalt G1 zwischen der genuteten Kernkautschukformwalze 21 und der flachen Kernkautschukformwalze 22 0,25 mm, ein Spalt G3 zwischen der gegrateten Oberflächenformwalze 23 und der genuteten Oberflächenformwalze 24 0,05 mm und ein Spalt G2 zwischen der flachen Kernkautschukformwalze 22 und der genuteten Oberflächenformwalze 24 0,1 mm. Es ist wünschenswert, dass die Spalte G1 bis G3 ebenfalls unabhängig voneinander anpassbar sind.
Die nicht vernetzten Kautschukbahnen 111" und 112" sind in einem nicht vernetzten Zustand weich und leicht verformbar.
Wie in den 3 und 4A gezeigt, wird die Kernkautschukbahn 111' in einem Gratausbildungsschritt gebildet. Insbesondere wird die nicht vernetzte Kautschukbahn 111" zwischen der flachen Kernkautschukformwalze 22 und der genuteten Kernkautschukformwalze 21 mit den Trapeznuten 21a, welche eine den die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitten 111a' der Kernkautschukbahn 111' entsprechende Form aufweisen, sich in der Umfangsrichtung erstrecken und in axialer Richtung zueinander benachbart angeordnet sind, hindurchgeführt. Die Trapeznuten 21a auf der äußeren Umfangsfläche der genuteten Kernkautschukformwalze 21 werden auf eine Oberfläche der nicht vernetzten Kautschukbahn 111" gepresst, wodurch die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' mit vielen Graten ausgebildet werden. Auf diese Weise ist die Kernkautschukbahn 111' herstellbar. Da jede der Trapeznuten 21a eine verhältnismäßig abgerundete Trapezform hat, wird die nicht vernetzte Kautschukbahn 111" in Übereinstimmung mit der Form der Trapeznuten 21a verformt. Somit ist die Anzahl der ausgebildeten die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' die gleiche wie die Anzahl der Trapeznuten 21a. Wie oben beschrieben, kann die Temperatur der flachen Kernkautschukformwalze 22 beispielsweise auf 90 °C festgelegt werden, so dass die nicht vernetzte Kautschukbahn 111' erhitzt wird und die Formbarkeit der nicht vernetzten Kautschukbahn 111" zunimmt. Die Kernkautschukbahn 111' kann auch durch Pressformen oder Extrusionsformen, welche an späterer Stelle beschrieben werden, hergestellt werden.
Andererseits wird die nicht vernetzte Kautschukbahn 112", wie in 4C gezeigt, wenn sie zwischen der gegrateten Oberflächenformwalze 23 und der genuteten Oberflächenformwalze 24 hindurchgeführt wird, in einem Oberflächenbahnverformungsschritt in Übereinstimmung mit der Form des Spalts G3 zwischen den trapezförmigen Graten 23a und den Trapeznuten 24a geformt. Die nicht vernetzte Kautschukbahn 112" wird somit derart ausgebildet, dass sie eine bestimmte Dicke aufweist, und auf die Trapeznuten 24a der Walze 24 gepresst. Die Anzahl der somit ausgebildeten Nuten ist gleich der Anzahl der trapezförmigen Grate 23a (der Trapeznuten 24a). Wenn zum Beispiel die Dicke der nicht vernetzten Kautschukbahn 112" 1 mm bis 2 mm beträgt und der Spalt G3 0,2 mm beträgt, wird die Bahn mit einer Dicke von 0,4 mm ausgebildet und auf die Trapeznuten 24a gepresst, nachdem sie den Spalt G3 passiert hat.
Anschließend werden in einem Verbindungsschritt, wie in 4B gezeigt ist, die Kautschukbahnen 111' und 112', wenn sie zwischen der flachen Kernkautschukformwalze 22 und der genuteten Oberflächenformwalze 24 hindurchgeführt werden, auf geeignete Weise komprimiert und zu einer komprimierten Kautschukbahn 11a' geformt, die eine Zweilagenstruktur mit der mit den Trapeznuten 24a übereinstimmenden Form aufweist. Durch Anpassung der Spalte G1 bis G3 und der Rotationsgeschwindigkeiten der Walzen kann die Oberflächenkautschukbahn 112' auch nach der Anbindung der Oberflächenkautschukbahn 112' an der Kernkautschukbahn 111' eine kleinstmögliche Dickenvariation aufweisen, wie beispielhaft in 5A gezeigt. Insbesondere ist ein Unterschied zwischen einer Dicke t3 eines Abschnitts in einer Nut zwischen den Graten und eine Dicke t4 eines anderen Abschnitts auf der Spitze des Grats minimiert. Es wurde beispielsweise bestätigt, dass in einem Beispiel t4 0,5 mm betrug, während t3 0,4 mm betrug. 5B zeigt eine durch eine bekannte Zweilagenkoextrusion oder durch gewaltsames Formen einer Zweilagenbahn hergestellte Struktur, die aus einer glatten Kernkautschukbahn und einer glatten Oberflächenkautschukbahn gebildet ist, die zuvor mit Walzen, die der flachen Kernkautschukformwalze 22 bzw. der genuteten Oberflächenformwalze 24 entsprechen, übereinander gestapelt wurden. Ein Vergleich zeigt, dass sich diese Ausführungsform deutlich von der bekannten Technik (wonach t2 = 0,9 mm und t1 = 0,2 mm) unterscheidet.
Das Bedecken der Oberfläche der Kernkautschukbahn 111' (der Oberflächen der die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a) mit der Oberflächenkautschukbahn 112' im Vorhinein und das Formen der Oberflächenkautschukbahn 112' zu einer den Oberflächen der die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' entsprechenden Form vor diesem Bedeckungsschritt ermöglicht es, eine Dehnung der Oberflächenkautschukbahn 112' auf ein geringes Maß zu verringern, wodurch das Herstellen des Keilrippenriemens B1 mit der Oberflächenkautschukschicht 112, die eine im Wesentlichen einheitlichen Dicke aufweist, ermöglicht wird. Infolgedessen wird im Wesentlichen eine Situation verhindert, die für die Leistung des Riemens nachteilig ist, das heißt die Situation, in der fast keine Oberflächenkautschukschicht 112 an unteren Abschnitten der Rippen ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine nachteilige Situation im Wesentlichen zu verhindern, in der auch ein geringes Maß an Abnutzung dazu führt, dass der innere Kautschuk freiliegt und sich der Reibungskoeffizienten erhöht und der Riemen Geräusche verursacht.
Die genutete Kernkautschukformwalze 21 formt die nicht vernetzte Kautschukbahn 111" zu der Kernkautschukbahn 111', während die gegratete Oberflächenformwalze 23 und die genutete Oberflächenformwalze 24 die nicht vernetzte Kautschukbahn 112" für die genutete Oberflächenformwalze 24 anpassen. Die Oberflächenkautschukbahn 112' auf der genuteten Oberflächenformwalze 24 wir dann mit der Kernkautschukbahn 111' verbunden. Bevorzugt wird die komprimierte Kautschukbahn 11a' auf diese Weise kontinuierlich aus der nicht vernetzten Kautschukbahn 111" und der nicht vernetzten Kautschukbahn 112" hergestellt.
Bei dem ersten Herstellungsverfahren kann die resultierende Kernkautschukbahn 111', die mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckt ist, um die adhäsive Kautschukbahn 12' gewickelt werden, um einen nicht vernetzten Rohling S' herzustellen.
Im Formgebungsschritt wird zunächst ein Formdorn 31 mit einer zylindrischen Form auf einem Schaft einer Formmaschine (nicht dargestellt) derart drehbar gelagert, dass sich die Achse des Formdorns 31 horizontal erstreckt. Wie in 6A gezeigt, wird ein Verstärkungsgewebe 14' um den Formdorn 31 gewickelt und anschließend die adhäsive Kautschukbahn 12' um das Verstärkungsgewebe 14' gewickelt. Der Formdorn 31 ist derart ausgewählt, dass er der Länge des herzustellenden Keilrippenriemens B1 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt ist die adhäsive Kautschukbahn 12' auf das Verstärkungsgewebe 14' gestapelt. Das Verstärkungsgewebe 14' und die adhäsive Kautschukbahn 12' werden jeweils mit Ultraschall, einem Schneidelement, Scheren oder dergleichen geschnitten und deren Enden werden jeweils auf Stoß oder überlappend miteinander verbunden. Ein Verstärkungsgewebe 14' mit einer vorbestimmten Länge kann durch Aneinanderfügen seiner beiden Enden in eine zylindrische Form gebracht werden und dieses zylindrische Verstärkungsgewebe 14' kann an dem Formdorn 31 angebracht werden. Alternativ können ein Verstärkungsgewebe 14' und eine adhäsive Kautschukbahn 12' aufeinander gestapelt werden und miteinander zu einer Schichtstruktur verbunden werden, und anschließend kann diese Schichtstruktur um den Formdorn 31 gewickelt werden. Alternativ kann die Schichtstruktur einer vorbestimmten Länge durch Aneinanderfügen ihrer beiden Enden in eine zylindrische Form gebracht werden, so dass die adhäsive Kautschukbahn 12' nach außen zeigt, und die resultierende zylindrische Struktur kann an dem Formdorn 31 angebracht werden. Wenn eine dehnbare Kautschukschicht vorgesehen ist, wird die dehnbare Kautschukbahn anstelle des Verstärkungsgewebes 14' verwendet und der Formgebungsschritt in ähnlicher Weise ausgeführt. In diesem Formgebungsschritt ist es nicht notwendig, eine adhäsive Schicht vorzusehen, in der das Verstärkungsgewebe 14' und die adhäsive Kautschukbahn 12' aufeinandergestapelt und miteinander verbunden sind. In diesem Fall hat ein Zugelement 38 eine zylindrische Form und umfasst die dehnbare Kautschukbahn, auf welche der Zugstrang spiralförmig gewickelt ist.
Wie in 6B gezeigt, wird anschließend ein Zugstrang 13' spiralförmig um die adhäsive Kautschukbahn 12' gewickelt. Eine weitere adhäsive Kautschukbahn 12' wird dann über den gewickelten Zugstrang 13' gewickelt. Nun ist eine Schicht des Zugstrangs 13' auf die adhäsive Kautschukbahn 12' gestapelt, und die weitere adhäsive Kautschukbahn 12' ist auf die Schicht des Zugstrangs 13' gestapelt. Jede adhäsive Kautschukbahn 12' wird mit Ultraschall, einem Schneidelement, Scheren oder dergleichen geschnitten und seine Enden werden auf Stoß oder auf überlappende Weise miteinander verbunden.
Als nächstes wird, wie in 6C gezeigt, der gesamte Umfang der adhäsiven Kautschukbahn 12' mit einer Walze 32 gepresst. Dabei fließt der Kautschuk zwischen Windungen des Zugstrangs 13' und der Zugstrang 13' wird derart zwischen dem Paar von adhäsiven Kautschukbahnen 12' eingebettet, dass er in seiner Position fixiert wird. Infolgedessen sind all diese Komponenten in dem zylindrischen Zugelement 38 integriert. Dieser Vorgang kann gleichzeitig mit dem Wickeln der adhäsiven Kautschukbahn 12' um die Schicht des Zugstrangs 13' erfolgen.
Anschließend wird die in dem Verbindungsschritt ausgebildete komprimierte Kautschukbahn 11a' verwendet. Wie in 6D gezeigt, wird die komprimierte Kautschukbahn 11a' derart um die adhäsive Kautschukbahn 12' des Zugelements 38 gewickelt, dass die Oberflächenkautschukbahn 112' nach außen weist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Zu diesem Zeitpunkt ist eine walzenförmige Führung 34 mit einer Form, die der Form der Oberfläche der mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckten komprimierten Kautschukbahn 11a' entspricht, derart festgelegt, dass die Führung 34 sich in der axialen Richtung erstreckt und Kammzähne 34a der Führung 34 dem Formdorn 31 gegenüberliegen. Die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' der komprimierten Kautschukbahn 11a' werden zwischen benachbarten Kammzähnen der Kammzähne 34a hindurchgeführt, und die komprimierte Kautschukbahn 11a' wird um die adhäsive Kautschukbahn 12' gewickelt und auf diese gestapelt, wobei die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' sich exakt in der Umfangsrichtung erstrecken. Die komprimierte Kautschukbahn 11a' wird mit Ultraschall, einem Schneidelement, Scheren oder dergleichen geschnitten und ihre Enden werden auf Stoß miteinander verbunden. Um die Verbindungsfestigkeit zu erhöhen, wird die Stoßverbindung bevorzugt durch Aneinanderlegen von Oberflächen der komprimierten Kautschukbahn 11a' erzielt, die bezogen auf die Dickenrichtung der komprimierten Kautschukbahn 11a' schräg sind. Eine komprimierte Kautschukbahn 11a' mit einer vorbestimmten Länge kann zu einer zylindrischen Form geformt werden, wobei ihre beiden Enden derart zusammengefügt sind, dass die Oberflächenkautschukbahn 112' nach außen zeigt und die zylindrische komprimierte Kautschukbahn 11a' über der adhäsiven Kautschukbahn 12' anbringbar ist.
Derartiges Bedecken der Oberfläche der Kernkautschukbahn 111' mit der Oberflächenkautschukbahn 112' im Vorhinein kann eine Dehnung der Oberflächenkautschukbahn 112' auf ein geringes Maß reduzieren, wodurch das Herstellen des Keilrippenriemens B1, der die Oberflächenkautschukschicht 112 mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke umfasst, ermöglicht wird.
In der oben beschriebenen Weise wird ein zylindrischer, nicht vernetzter Rohling S' auf dem Formdorn 31 ausgebildet. Somit umfasst der nicht vernetzte Rohling S' das Verstärkungsgewebe 14', die adhäsive Kautschukbahn 12', den Zugstrang 13', die weitere adhäsive Kautschukbahn 12', die Kernkautschukbahn 111' und die Oberflächenkautschukbahn 112', welche in Richtung der Außenseite aufeinanderfolgend übereinandergestapelt sind. Der nicht vernetzte Rohling S' umfasst die Kernkautschukbahn 111', die zu einer zylindrischen Form geformt ist, das heißt eine geformte Struktur 36 mit einer zylindrischen Form. Die geformte Struktur 36 ist aus der nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung hergestellt und hat an ihrer äußeren Umfangsfläche die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a', die aus der Vielzahl von Graten gebildet sind, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken und in der axialen Richtung benachbart zueinander angeordnet sind. Bei dem nicht vernetzten Rohling S' bilden die Kernkautschukbahn 111' und die die Kernkautschukbahn 111' bedeckende Oberflächenkautschukbahn 112' zusammen die komprimierte Kautschukbahn 11a'. Des Weiteren bilden die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' und die Oberflächenkautschukbahn 112', die aus der nicht vernetzten Kautschukzusammensetzung hergestellt ist und die die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111' bedeckt, zusammen die die komprimierte Schicht bildenden Abschnitte 11'. Die Anzahl der in dem nicht vernetzten Rohling S' beinhalteten die komprimierte Schicht bildenden Abschnitte 11' ist beispielsweise 1 bis 280. In dem Fall, dass auf die adhäsive Schicht verzichtet wird, hat der nicht vernetzte Rohling S' eine zylindrische Struktur, in der das Verstärkungsgewebe 14', der Zugstrang 13', die Kernkautschukbahn 111' und die Oberflächenkautschukbahn 112' in Richtung der Außenseite aufeinanderfolgend gestapelt sind.
< Vernetzungsschritt >
Die 7A und 7B zeigen eine Vernetzungsvorrichtung 40 zur Verwendung in einem Vernetzungsschritt.
Die Vernetzungsvorrichtung 40 umfasst eine Basis 41, eine säulenförmige Expansionstrommel 42, die auf der Basis 41 steht, eine zylindrische Form 43 (Riemenform), die außerhalb der Expansionstrommel 42 vorgesehen ist, und Befestigungsringe 44 und 45, die an der Oberseite bzw. der Unterseite der Expansionstrommel 42 vorgesehen sind.
Die Expansionstrommel 42 umfasst einen Trommelkörper 42a mit einer hohlen Säulenform und eine zylindrische Expansionsbuchse 42b aus Kautschuk, die von außen über den Außenumfang des Trommelkörpers 42a angebracht ist. Der Trommelkörper 42a hat in seiner Außenwand eine große Anzahl von Luftdurchlasslöchern 42c, die mit dem Inneren in Kontakt stehen. Ein Abstand zwischen der Expansionsbuchse 42b und dem Trommelkörper 42a ist mit den Befestigungsringen 44 und 45 an beiden Enden der Expansionsbuchse 42b verschlossen. Die Vernetzungsvorrichtung 40 umfasst eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (nicht dargestellt) zur Druckbeaufschlagung durch Einbringen von Hochdruckluft in den Trommelkörper 42a. Die durch die Beaufschlagungseinrichtung in den Trommelkörper 42a eingebrachte Hochdruckluft durchströmt die Luftdurchlasslöcher 42c, um in den Bereich zwischen dem Trommelkörper 42a und der Expansionsbuchse 42b zu gelangen, und bläst die Expansionsbuchse 42b radial nach außen auf.
Die zylindrische Form 43 ist an der Basis 41 befestigbar und von dieser abnehmbar. Die zylindrische Form 43 ist an der Basis 41 derart befestigt, dass die zylindrische Form 43 und die Expansionstrommel 42 zueinander mit einem dazwischenliegenden Abstand konzentrisch angeordnet sind. Die zylindrische Form 43 hat an ihrer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Kompressionsschichtformnuten 43a, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken und zueinander in der axialen Richtung benachbart angeordnet sind. Jede Kompressionsschichtformnut 43a verjüngt sich in Richtung des Bodens der Nut. Insbesondere hat jede der Kompressionsschichtformnuten 43a den gleichen gleichschenklig trapezförmigen Querschnitt wie die Kernkautschukschicht 111 des herzustellenden Keilrippenriemens B1. Die Vernetzungsvorrichtung 40 umfasst eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung (beide nicht dargestellt) für die zylindrische Form 43, so dass die Temperatur der zylindrischen Form 43 durch diese Heiz- und Kühleinrichtungen steuerbar ist.
Als erstes wird der nicht vernetzte Rohling S' von dem Formdorn 31 entfernt und dann in der zylindrischen Form 43 der Vernetzungsvorrichtung 40 platziert, die zuvor von der Basis 41 abgenommen wurde. Insbesondere wird der nicht vernetzte Rohling S' im Inneren der zylindrischen Form 43 derart platziert, dass jeder der Vielzahl von die komprimierte Schicht bildenden Abschnitten 11' des nicht vernetzten Rohlings S' (die mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckten die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a') in eine jeweils zugeordnete Kompressionsschichtformnut 43a eingesetzt ist. Das Anordnen der die komprimierte Schicht bildenden Abschnitte 11' in den Kompressionsschichtformnuten 43a im Vorhinein reduziert eine Dehnung des Kautschuks, wodurch das Herstellen des Keilrippenriemens B1 mit einer stabilen Struktur ermöglicht wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die geformte Struktur 36 und die Oberflächenkautschukbahn 112' im Inneren der zylindrischen Form 43 derart platziert, dass die geformte Struktur 36 und die Oberflächenkautschukbahn 112' bezogen zueinander innen bzw. außen angeordnet sind. Die zylindrische Form 43 wird derart gewählt, dass sie der Länge des herzustellenden Keilrippenriemens B1 entspricht. Es ist zu beachten, dass Kurzfasern, Harzpulver oder dergleichen im Vorhinein an der inneren Umfangsfläche der zylindrischen Form 43 und/oder der äußeren Umfangsfläche des nicht vernetzten Rohlings S' angebracht werden können.
Anschließend wird, wie in 8A gezeigt, die zylindrische Form 43, in welcher der nicht vernetzte Rohling S' festgelegt wurde, an der Basis 41 derart befestigt, dass die zylindrische Form 43 die Expansionstrommel 42 bedeckt. Hierbei wird zwischen dem nicht vernetzten Rohling S', der in der zylindrischen Form 43 festgelegt ist, und der Expansionstrommel 42 eine Lücke ausgebildet und der Innenraum der zylindrischen Form 43 hermetisch abgedichtet.
Wie in 8B gezeigt, führt die Druckbeaufschlagungseinrichtung Hochdruckluft derart in den Trommelkörper 42a der Expansionstrommel 42 ein, dass sich die Expansionsbuchse 42b radial nach außen ausdehnt. Nachdem ein vorbestimmter Druck erreicht ist, wird eine Erhitzung begonnen. Dieser Zustand wird dann für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten. Infolgedessen wird die gesamte Oberflächenkautschukbahn 112' gleichmäßig erhitzt. Hierbei wird, während jeder der die komprimierte Schicht bildenden Abschnitte 11' in der jeweils zugeordneten Kompressionsschichtformnut 43a der zylindrischen Form 43 angeordnet ist, der nicht vernetzte Rohling S' durch die zylindrische Form 43 erhitzt und durch die Expansionsbuchse 42b, welche mit dem nicht vernetzten Rohling S' in Kontakt kommt, gegen die zylindrische Form 43 gepresst. Des Weiteren werden die Kautschukkomponenten der Oberflächenkautschukbahn 112', der Kernkautschukbahn 111' und der adhäsiven Kautschukbahn 12', die in dem nicht vernetzten Rohling S' beinhaltet sind, vernetzt, um miteinander verbunden zu sein. Infolgedessen wird eine durchgängige Struktur aus Riemenkörpern 10, die jeweils die komprimierte Schicht 11, die aus der Oberflächenkautschukschicht 112 und der Kernkautschukschicht 111 gebildet ist, für eine Vielzahl von Keilrippenriemen B hergestellt. Dabei haften die Kautschukkomponenten an den Zugstrang 13' und das Verstärkungsgewebe 14' an und werden mit diesen verbunden. Somit wird schließlich ein zylindrischer Riemenrohling S geformt. Das Erhitzen wird beispielsweise bei einer Temperatur von 100 °C bis 180 °C ausgeführt, die Druckbeaufschlagung wird beispielsweise bei einem Druck von 0,5 MPa bis 2,0 MPa ausgeführt, und der Prozess dauert für beispielsweise 10 Minuten bis 60 Minuten an.
Der Formgebungsschritt kann, wie in 9 gezeigt, derart ausgeführt werden, dass die Formhülse 37 aus Kautschuk über dem Formdorn 30 platziert wird und ein nicht vernetzter Rohling S' auf der Formhülse 37 ausgebildet wird. In dem Vernetzungsschritt werden der nicht vernetzte Rohling S' und die Formhülse 37 zusammen von dem Formdorn 31 entfernt. Der entfernte Rohling S' und die entfernte Hülse 37 werden dann, wie in 8A gezeigt, im Inneren der zylindrischen Form 43 angeordnet. In anderen Worten ist die Formhülse 37 zwischen der Expansionstrommel 42 und dem nicht vernetzten Rohling S' anordenbar.
< Endbearbeitungsschritt >
In einem Endbearbeitungsschritt wird, nachdem die zylindrische Form 43 durch die Kühleinrichtung gekühlt wurde, der durch die Druckbeaufschlagungseinrichtung im Inneren des Trommelkörpers 42 ausgebildete Druck entspannt. Die zylindrische Form 43 wird von der Basis 41 abgenommen und der Riemenrohling S, der in der zylindrischen Form 43 ausgebildet wurde, wird aus dieser entfernt.
Wie in 11 gezeigt, wird der aus der zylindrischen Form 43 entfernte Riemenrohling S in ringförmige Stücke geschnitten, die jeweils eine Vielzahl von die komprimierte Schicht bildenden Abschnitten 11' (in dieser Ausführungsform drei die komprimierte Schicht bildende Abschnitte 11') aufweisen. Jedes Stück wird von innen nach außen gedreht, wodurch der Keilrippenriemen B1 dieser Ausführungsform erhalten wird. Wenn nötig, kann eine Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Polieren, an der äußeren Umfangsfläche des Riemenrohlings S, bevor dieser in ringförmige Stücke geschnitten wird, oder an der Oberfläche des Keilrippenriemens B1 ausgeführt werden, die nach dem Schneiden der komprimierten Schicht 11 benachbart ist.
Wenn der Riemenrohling S in ringförmige Stücke geschnitten wird, die jeweils einen die komprimierte Schicht bildenden Abschnitt 11' umfassen, ist ein flankenoffener Keilrippenriemen herstellbar, der die Oberflächenkautschukschicht 112 aufweist.
< Zweites Herstellungsverfahren >
Ein zweites Herstellungsverfahren wird unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben.
12 zeigt einen Keilrippenriemen B2, welcher ein Beispiel für durch das zweite Herstellungsverfahren nach einer Ausführungsform hergestellte Riemen darstellt. Der Keilrippenriemen B2 unterscheidet sich von dem Keilrippenriemen B1 nach dem oben beschriebenen ersten Herstellungsverfahren dadurch, dass die Kernkautschukschicht 111 des Keilrippenriemens B2 nicht mit der Oberflächenkautschukschicht 112, sondern mit einem als Oberflächenbahn dienenden Deckgewebe 212 (Canvas) bedeckt ist.
Das Deckgewebe 212 ist beispielsweise aus einem gewebten, gewirkten oder ungewebten Stoff aus Nylonfasern, Polyesterfasern, Aramidfasern oder Baumwolle gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Deckgewebe 212 stark dehnbar. Das Deckgewebe 212 kann einer Haftbehandlung unterzogen werden, um dem Deckgewebe 212 Haftvermögen an der Kernkautschukschicht 111 des Riemenkörpers 10 zu verleihen.
13 zeigt schematisch eine Zweischichtverbindungsmaschine 20 zur Verwendung in dem zweiten Herstellungsverfahren. Im Gegensatz zu der Zweischichtverbindungsmaschine zur Verwendung im oben beschriebenen ersten Herstellungsverfahren umfasst diese Zweischichtverbindungsmaschine 20 keine gegratete Oberflächenformwalze 23 mit einer Vielzahl von trapezförmigen Graten 23a, die Graten entsprechen und in der axialen Richtung angeordnet sind. Demnach umfasst die Zweischichtverbindungsmaschine 20 zur Verwendung im zweiten Herstellungsverfahren nur drei Walzen, die denen der Maschine für das erste Herstellungsverfahren ähneln, nämlich eine genutete Kernkautschukformwalze 21, eine flache Kernkautschukformwalze 22 mit einer flachen Oberfläche und eine genutete Oberflächenformwalze 24.
Die flache Kernkautschukformwalze 22 wird beispielsweise auf 90 °C erhitzt, und die anderen Walzen werden auf 40 °C erhitzt. Auch in dem zweiten Herstellungsverfahren ist die Temperatur der flachen Kernkautschukformwalze 22 im Hinblick auf die Ausgewogenheit zwischen der Formgebung und der Trennbarkeit von der Walze etwas höher als die der anderen Walzen. Hierdurch kann die Kernkautschukschicht 111' leicht an der flachen Kernkautschukformwalze 22 haften.
Beispielsweise beträgt ein Spalt G1 zwischen der genuteten Kernkautschukformwalze 21 und der flachen Kernkautschukformwalze 22 0,1 mm und ein Spalt G2 zwischen der flachen Kernkautschukformwalze 22 und der genuteten Oberflächenformwalze 24 0,3 mm. Es ist wünschenswert, dass die Spalte G1 und G2 unabhängig voneinander anpassbar sind.
Eine nicht vernetzte Kautschukbahn 111" hat in einem flachen Zustand beispielsweise eine Dicke von 4 mm. Das Deckgewebe 212 hat in einem flachen Zustand eine Dicke von 0,3 mm bis 0,6 mm. Ein die komprimierte Schicht bildender Abschnitt 11', der nach dem Verbinden eine Zweilagenstruktur aufweist, wird beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 0,31 m/min gewickelt.
Insbesondere ist das Deckgewebe 212 zur Verwendung in dem zweiten Herstellungsverfahren dehnbarer als die Oberflächenkautschukbahn 112' zur Verwendung in dem ersten Herstellungsverfahren. Aus diesem Grund wird die Kernkautschukbahn 111', sobald das Deckgewebe 212 auf den Trapeznuten 24a der genuteten Oberflächenformwalze 24 derart angeordnet ist, dass das Deckgewebe 212 nicht verschiebbar ist, mit dem Deckgewebe 212 bedeckt, das beim Laufenlassen auf der genuteten Oberflächenformwalze 24 in eine den Graten entsprechenden Form verformt wurde, ohne dass das Deckgewebe 212 dazu mit der gegrateten Oberflächenformwalze 22 gepresst werden musste.
Anschließend können zweckmäßigerweise ein Formgebungsschritt, ein Vernetzungsschritt und ein Endbearbeitungsschritt auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Herstellungsverfahrens ausgeführt werden.
Somit werden, in dem Fall, dass die Oberflächenbahn als Deckgewebe 212 ausgestaltet ist, nicht vernetzte zuvor ausgebildete Kautschukgrate mit dem Deckgewebe 212 bedeckt. Folglich dehnen die Nuten zwischen den nicht vernetzten Kautschukgraten das gesamte frei dehnbare Deckgewebe 212, und das Deckgewebe 212 wird dann mit den Nuten zwischen den Graten verbunden. Dies verhindert im Wesentlichen, dass das Deckgewebe 212 nur lokal in den Nuten zwischen den Graten gedehnt wird, so dass das Deckgewebe 212 bei leichter und gleichmäßiger Dehnung anbindbar ist. Zusätzlich tritt bei der Anbindung des nicht vernetzten Kautschuks nahezu kein Fluss in dem nicht vernetzten Kautschuk auf, da der nicht vernetzte Kautschuk bereits der Form von Rippen entsprechende Grate hat. Somit wird im Wesentlichen verhindert, dass der Kautschuk durch aufgeraute Textur des Deckgewebes 212 zur Oberfläche sickert. Dadurch kann ein einfach ausgebildetes und kostengünstiges Gewebe mit einer geringen Dehnbarkeit als das Deckgewebe 212 verwendet werden.
< Drittes Herstellungsverfahren >
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 14 und 15A bis 15F ein drittes Herstellungsverfahren beschrieben.
Mit dem dritten Herstellungsverfahren ist sowohl ein Keilrippenriemen B1 mit einer Oberflächenkautschukschicht 112 als auch einen Keilrippenriemen B2 mit einem Deckgewebe 212 herstellbar.
Das dritte Herstellungsverfahren wird im Folgenden basierend auf einem durch das erste Herstellungsverfahren hergestellten Keilrippenriemen B1, das heißt dem Keilrippenriemen B1 mit der Oberflächenkautschukschicht 112 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Materialien verwendet wie die im ersten Herstellungsverfahren. Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden.
Eine Zweischichtverbindungsmaschine 220 zur Verwendung im dritten Herstellungsverfahren umfasst einen Extruder 219. Eine Kautschukkomponente und Mischungsbestandteile werden unter Verwendung einer Knetmaschine, wie beispielsweise eines Kneters oder eines Banburymischers miteinander verknetet, um eine nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Die erhaltene nicht vernetzte Kautschukzusammensetzung wird beispielsweise durch ein in einem Werkzeug 219a des Extruders 219 ausgebildetes Durchgangsloch 219b extrudiert. Infolgedessen wird eine Kernkautschukbahn 111' erhalten, die auf einer ihrer Oberflächen eine Vielzahl an eine Kernkautschukschicht bildenden Abschnitten 111a' umfasst, die durch sich linear erstreckende Graten gebildet sind, die sich parallel zueinander erstrecken und zueinander benachbart angeordnet sind. Während der Extrusion wird die Kernkautschukbahn 111' auf einem Transportband 218a einer Transporteinrichtung 218 bereitgestellt, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Der Einsatz einer Zweischicht-Koextrusion ist hierbei nicht wünschenswert, da die Zweischicht-Koextrusion zu einer in 5B gezeigten Querschnittsform führt.
Die Zweischichtverbindungsmaschine 220 für dieses Herstellungsverfahren umfasst eine flache Kernkautschukformwalze 222, die der Transporteinrichtung 218 nachgeschaltet drehbar vorgesehen ist. Das Transportband 218a, das eine der Oberflächen der Kernkautschukbahn 111' abstützt, ist bevorzugt flach und relativ beständig gegen Haftung des Kautschuks.
Wie auch in 15B gezeigt, umfasst die Zweischichtverbindungsmaschine 220 ein Paar aus einem oberen Faltelement 226 und einem unteren Faltelement 227. Das obere Faltelement 226 hat obere Rippen 226a, die derart angeordnet sind, dass sie den Spitzen der Grate entsprechen. Das untere Faltelement 227 hat untere Rippen 227a, die derart angeordnet sind, dass sie Nuten zwischen den Graten entsprechen. Die oberen Rippen 226a und die unteren Rippen 227a sind derart auf dem oberen bzw. dem unteren Faltelement 226 bzw. 227 angeordnet, dass die Abstände zwischen den oberen Rippen und die Abstände zwischen den unteren Rippen ablaufseitig abnehmen.
Insbesondere ist in einem jeweiligen zulaufseitigen Endabschnitt des oberen und des unteren Faltelements 226 und 227ein seitlicher Abstand P1 groß und ein vertikaler Abstand H1 maximal.
Wie in 15C gezeigt, ist in einem ablaufseitigem Bereich des oberen und des unteren Faltelements 226 und 227 jeweils der seitliche Abstand P2 beinahe gleiche dem seitlichen Abstand P1, wohingegen ein vertikaler Abstand H2 kleiner ist als der vertikale Abstand H1 (H2 < H1). Diese Struktur deformiert eine Oberflächenkautschukbahn 112' allmählich in eine gewellte Form, wenn sie sich ablaufseitig bewegt.
Wie in 15D gezeigt, ist in einem sich weiter ablaufseitig befindenden Abschnitt des oberen und des unteren Faltelements 226 und 227 jeweils ein seitlicher Abstand P3 kleiner als der seitliche Abstand P2 (P3 < P2), und ein vertikaler Abstand H3 ist auch kleiner als der vertikale Abstand H2 (H3 < H2). Diese Struktur deformiert die Oberflächenkautschukbahn 112' derart, dass die Oberflächenkautschukbahn 112' nahezu die gleichen Abstände hat wie die Graten der Kernkautschukbahn 111'.
Somit hat die als eine Oberflächenbahn dienende Oberflächenkautschukbahn 112' unmittelbar nach Durchlaufen einer in 15A gezeigten Oberflächenbahnwalze 223 eine flache Form. Wenn die Oberflächenkautschukbahn 112' zwischen dem oberen und dem unteren Faltelement 226 und 227 ein- und hindurchgeführt wird, wird sie allmählich in eine Form verformt, die abwechselnd Grate und Nuten aufweist, wie in den 15B bis 15D dargestellt ist.
Das heißt, in dem Oberflächenbahnverformungsschritt wird die Oberflächenkautschukbahn 112', während sie zwischen dem Paar aus einem oberen und einem unteren Faltelement 226 und 227 hindurchgeführt wird, in eine den Graten entsprechende gefaltete Form verformt. Zusätzlich stehen die oberen Rippen 226a und die unteren Rippen 227a derart, dass die Abstände zwischen den oberen Rippen 226a und die Abstände zwischen den unteren Rippen 227a ablaufseitig abnimmt. Daher wird die Oberflächenkautschukbahn 112', deren ursprüngliche Form flach ist, in dem Oberflächenbahnverformungsschritt derart bearbeitet, dass die Abstände der Falten allmählich in der Längenrichtung abnimmt, wenn die Oberflächenkautschukbahn 112' kontinuierlich das Paar der Faltelemente 226 und 227 passiert.
Wenn sie das ablaufseitige Ende des Raums zwischen dem Paar der Faltelemente 226 und 227 erreicht, wurde die Oberflächenkautschukbahn 112' derart verformt, dass sie eine der äußeren Oberfläche der die Kernkautschukschicht bildenden Abschnitte 111a' ähnliche Form aufweist. Daher ist die Oberflächenkautschukbahn 112' auf einfache Weise auf der äußeren Oberfläche der Kernkautschukbahn 111' anordenbar, wie in 15E gezeigt ist.
Anschließend wird die Oberflächenkautschukbahn 112' in einem Verbindungsschritt, wie in 15F gezeigt, mit der Kernkautschukbahn 111' verbunden, während sie zwischen einer flachen Kernkautschukformwalze 222 und einer genuteten Oberflächenformwalze 224 mit einer Vielzahl an Trapeznuten 24a, die jeweils dem Grat entsprechen und in der axialen Richtung angeordnet sind, hindurchgeführt wird. Die Oberflächenkautschukbahn 112', die bereits in die Form mit abwechselnden Graten und Nuten verformt wurde, wird bei dem Verbinden im Wesentlichen an einer signifikanten Dehnung gehindert. Dies führt zu einer Oberflächenschicht mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke und verhindert im Wesentlichen eine Situation, die insbesondere für die Leistung des Riemens nachteilig ist, nämlich dass fast keine Oberflächenkautschuk an unteren Abschnitten der Rippen ausgebildet ist. Infolgedessen wird die Dauerhaftigkeit der Oberflächenkautschukschicht 112 sichergestellt.
Genau wie in dem ersten Herstellungsverfahren ist die mit der Oberflächenkautschukbahn 112' bedeckte Kernkautschukbahn 111' zum Herstellen eines nicht vernetzten Rohling S' um eine adhäsive Kautschukbahn 12' wickelbar.
Anschließend werden ein Formgebungsschritt, ein Vernetzungsschritt und ein Endbearbeitungsschritt bevorzugt auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Herstellungsverfahren ausgeführt.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt ausgestaltet werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der nicht vernetzte Rohling S' unter Verwendung der zylindrischen Form 43 vernetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht vornehmlich darauf beschränkt. Der nicht vernetzte Rohling wird beispielsweise zwischen zwei Wellen aufgehängt und ein Abschnitt des nicht vernetzten Rohlings wird zwischen einer flächig ausgebildeten Form und einer plattenförmigen Riemenform mit einer Vielzahl von eine komprimierte Kautschukschicht formenden Nuten, die benachbart zueinander in der Nutquerrichtung angeordnet sind, pressgeformt. Der nicht vernetzte Rohling wird, während er in der Umfangrichtung hindurchgeführt wird, vernetzt.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden die Keilrippenriemen B1 und B2 als nicht einschränkende Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist auch auf das Herstellen eines einzeln gezahnten flankenoffenen Keilriemens B3, der, wie in 16A dargestellt, eine komprimierte Schicht 11 mit unteren Zähnen 315 umfasst, und eines doppelt gezahnten flankenoffenen Keilriemens B4, der, wie in 16B dargestellt, eine komprimierte Kautschukschicht 11 mit oberen Zähnen 315 umfasst, anwendbar. In dem Fall der Herstellung der flankenoffenen Keilriemen B3 und B4, welche die komprimierte Kautschukschicht 11 mit unteren Zähnen 315 umfassen, ist die Verwendung einer komprimierten Kautschukbahn 11a' mit die unteren Zähne bildenden Abschnitten 315', wie in 17A gezeigt, empfehlenswert. In dem Fall der Herstellung des flankenoffenen Keilriemens B4, der die dehnbare Kautschukschicht 16 mit oberen Zähnen 317 umfasst, ist es empfehlenswert, eine dehnbare Kautschukbahn 16' mit die oberen Zähne bildenden Abschnitten 317', wie in 17B gezeigt, zu verwenden. Die komprimierte Kautschukbahn 11a' mit den unteren Zahnformabschnitten 115' und die dehnbare Kautschukbahn 16' mit den die oberen Zähne bildenden Abschnitten 317' können durch ein Verfahren ähnlich dem ersten Herstellungsverfahren hergestellt werden. Insbesondere ist es geeignet, Vorsprünge und Vertiefungen zum Ausbilden der die oberen Zähne bildenden Abschnitte 317' oder der die unteren Zähne bildenden Abschnitte 315' in der Längsrichtung der Trapeznuten 21a der genuteten Kernkautschukformwalze 21 anzuordnen. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden der mit der Oberflächenkautschukschicht 112 bedeckte Keilrippenriemen B1 und der mit dem Deckgewebe 212 bedeckte Keilrippenriemen B2 beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Keilrippenriemen angewandt werden, der mit einem Oberflächenfilm, wie beispielsweise einem Harzfilm bedeckt ist. Des Weiteren kann, wie im Vorhergehenden beschrieben, durch Schneiden eines Riemenrohlings in Stücke, die jeweils einen Grat umfassen, ein flankenoffener Keilriemen, der mit der Oberflächenkautschukschicht 112 bedeckt ist, ein flankenoffener Keilriemen, der mit dem Deckgewebe 212 bedeckt ist, und ein flankenoffener Keilriemen, der mit dem Oberflächenfilm bedeckt ist, hergestellt werden.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wurde die erhaltene geformte Struktur als ein nicht einschränkendes Beispiel als die V-förmigen Abschnitte der Keilrippenriemen B1 und B2 und des flankenoffenen Keilriemens verwendet. Wird die geformte Struktur jedoch um 90° gedreht und anschließend geschnitten, ist die geformte Struktur auch zum Ausbilden der Zahnformen eines gezahnten Keilriemens oder der Zahnform eines Zahnriemens verwendbar.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen jeweils die Kernkautschukschicht 111. Diese Schicht ist aus thermoplastischem Elastomer herstellbar.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind lediglich beispielhafter Natur und sollen den Umfang, die Anwendung oder die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
Bezugszeichenliste

S: Riemenrohling
B1, B2: Keilrippenriemen
B3, B4: flankenoffener Keilriemen
10: Riemenkörper
11: komprimierte Schicht
11': die komprimierte Schicht bildender Abschnitt
11a': komprimierte Kautschukbahn
12: adhäsive Kautschukschicht
12': adhäsive Kautschukbahn
13, 13': Zugstrang
14, 14': Verstärkungsgewebe
15: V-förmige Rippe
20: Zweischichtverbindungsmaschine
21: genutete Kernkautschukformwalze
21a: Trapeznut
22: flache Kernkautschukformwalze
23: gegratete Oberflächenformwalze
23a: trapezförmiger Grat
24: genutete Oberflächenformwalze
24a: Trapeznut
31: Formdorm
32: Walze
34: Führung
34a: Kammzahn
36: geformte Struktur
37: Formhülse
38: Zugelement
40: Vernetzungsvorrichtung
41: Basis
42: Expansionstrommel
42a: Trommelkörper
42b: Expansionsbuchse
42c: Luftdurchlassloch
43: zylindrische Form (Riemenform)
43a: Kompressionsschichtformnut
44,45: Befestigungsring
G1 - G3: Spalt
111: Kernkautschukschicht (Kernschicht)
111': Kernkautschukbahn (Kernbahn)
111", 112": nicht vernetzte Kautschukbahn
111a': die Kernkautschukbahn bildender Abschnitt
112: Oberflächenkautschukschicht (Oberflächenschicht)
112': Oberflächenkautschukbahn (Oberflächenbahn)
212: Deckgewebe (Oberflächenschicht, Oberflächenbahn)
218: Transporteinrichtung
218a: Transportband
219: Extruder
219a: Werkzeug
219b: Durchgangsloch
220: Zweischichtverbindungsmaschine
222: flache Kernkautschukformwalze
223: Oberflächenbahnwalze
224: genutete Oberflächenformwalze
226, 227: Faltelement
226a: obere Rippe
227a: untere Rippe
315: unterer Zahn
315': einen unteren Zahn bildender Abschnitt
317: oberer Zahn
317': einen oberen Zahn bildender Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5156881 [0004]
JP 5717810 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Riemens, umfassend eine aus einer Oberflächenschicht und einer Kernschicht gebildete komprimierte Schicht, wobei die Oberflächenschicht einen Oberflächenabschnitt des Riemens bildet und die Kernschicht einen inneren Abschnitt des Riemens mit einem oder einer Vielzahl an Graten bildet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen einer die Oberflächenschicht bildenden Oberflächenbahn und Herstellen einer die Kernschicht bildenden Kernbahn; Ausbilden der Vielzahl an Graten auf einer Oberfläche der Kernbahn; und Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn, so dass die Oberflächenbahn die Oberfläche der Kernbahn mit den darauf ausgebildeten Graten bedeckt, wodurch ein die komprimierte Schicht bildender Abschnitt gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn durch Hindurchführen der Oberflächenbahn und der Kernbahn zwischen einer flachen Kernformwalze mit einer flachen Oberfläche und einer genuteten Oberflächenformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten erfolgt, wobei die Trapeznuten jeweils dem Grat entsprechen und in einer axialen Richtung der genuteten Oberflächenformwalze angeordnet sind, wobei die Oberflächenbahn, wenn sie zwischen den Walzen hindurchgeführt wird, derart bearbeitet wird, dass sie eine den Graten entsprechende Form aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Formen der Vielzahl an Graten durch Hindurchführen der Kernbahn zwischen der flachen Kernformwalze und einer genuteten Kernformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten erfolgt, wobei die Trapeznuten jeweils dem Grat entsprechen und in axialer Richtung der genuteten Kernformwalze angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Formen der Vielzahl an Graten durch Hindurchführen der Kernbahn durch ein Durchgangsloch eines Werkzeugs erfolgt, wobei das Durchgangsloch eine den Graten entsprechende Form aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: Verformen der Oberflächenbahn in eine den Graten entsprechende Form durch Hindurchführen der Oberflächenbahn zwischen der genuteten Oberflächenformwalze und einer gegrateten Oberflächenformwalze mit einer Vielzahl von trapezförmigen Graten, die den Nuten der genuteten Oberflächenformwalze entsprechen und in einer axialen Richtung der gegrateten Oberflächenformwalze angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: Verformen der Oberflächenbahn in eine den Graten entsprechende Form durch Laufenlassen der Oberflächenbahn auf der genuteten Oberflächenformwalze, wobei das Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn ausgeführt wird, während die in die den Graten entsprechende Form verformte Oberflächenbahn auf der Oberfläche der Kernbahn angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: Verformen der Oberflächenbahn in eine den Graten entsprechende gefaltete Form durch Hindurchführen der Oberflächenbahn zwischen einem Paar von Faltelementen, wobei eines der Faltelemente eine Vielzahl an Rippen aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie Spitzen der Grate entsprechen, und das anderen Faltelement eine Vielzahl von Rippen aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie Böden der Nuten zwischen den Graten entsprechen, wobei das Verbinden der Oberflächenbahn mit der Kernbahn ausgeführt wird, während die in die gefaltete Form verformte Oberflächenbahn auf der Oberfläche der Kernbahn angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Rippen derart auf dem Paar von Faltelementen stehen, dass Abstände zwischen den Rippen ablaufseitig allmählich abnehmen, und die Oberflächenbahn, die ursprünglich eine flache Form hat, kontinuierlich zwischen dem Paar von Faltelementen hindurchgeführt wird, so dass ein Faltenabstand der gefalteten Form in einer Längsrichtung allmählich abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Oberflächenbahn aus einem Deckgewebe gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Oberflächenbahn aus einer Oberflächenkautschukbahn gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, des Weiteren umfassend: Formen einer geformten Struktur durch Wickeln der Kernbahn, mit welcher die Oberflächenbahn verbunden ist, um eine Schichtstruktur, die einen Zugstrang und einen Kautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer umfasst, wobei die geformte Struktur eine zylindrische Form hat und eine Vielzahl an Graten umfasst, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und in axialer Richtung der geformten Struktur zueinander benachbart angeordnet sind; Vernetzen der geformten Struktur; und Schneiden der vernetzten geformten Struktur in Stücke, die jeweils mindestens einen der Grate umfassen.
Zweischichtverbindungsmaschine zum Verbinden einer Oberflächenbahn und einer Kernbahn, wobei die Oberflächenbahn eine Oberflächenschicht eines Riemens bildet und die Kernbahn eine einen inneren Abschnitt eines Riemens mit einem oder einer Vielzahl von Graten bildende Kernschicht bildet, wobei die Maschine Folgendes umfasst: eine flache Kernformwalze mit einer flachen Oberfläche, die zum Pressen der Kernbahn ausgebildet ist; und eine genutete Oberflächenformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten, wobei die Nuten jeweils dem Grat entsprechen und in axialer Richtung der genuteten Oberflächenformwalze angeordnet sind, wobei die genutete Oberflächenformwalze zum Pressen der Oberflächenbahn ausgebildet ist, wobei die flache Oberflächenformwalze und die genutete Oberflächenformwalze auf verschiedene Temperaturen erhitzbar sind.
Zweischichtverbindungsmaschine nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: eine genutete Kernformwalze mit einer Vielzahl von Trapeznuten, die jeweils dem Grat entsprechen und in axialer Richtung der genuteten Kernformwalze angeordnet sind.
Zweischichtverbindungsmaschine nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: ein Werkzeug mit einem Durchgangsloch, das eine den Graten entsprechende Form aufweist.
Zweischichtverbindungsmaschine nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: ein Paar von Faltelementen, wobei eines der Faltelemente eine Vielzahl von Rippen aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie Spitzen der Grate entsprechen, und das andere Faltelement eine Vielzahl von Rippen aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie Böden der Nuten zwischen den Graten entsprechen.