DE19750347C2 - Verfahren zur Herstellung von gezwirnten Polyester-Multifilamenten und daraus gebildete Kraftübertragungselemente - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von gezwirnten Polyester-Multifilamenten und daraus gebildete KraftübertragungselementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
gezwirnter Polyester-Multifilamente und daraus gebildete
Kraftübertragungselemente, insbesondere in Form von
wartungsfreien Antriebsriemen, die einen Cord aus solchen
Polyester-Multifilamenten enthalten.
Antriebsriemen, die einen Polyestercord enthalten, sind an
sich bekannt. Der Polyestercord ist für die Leistung des
Riemens sehr wichtig und bestimmt letztlich u. a. das Kraft-
Dehnungsverhalten und die Lebensdauer des Riemens. In diesem
Zusammenhang ist bekannt, daß verzwirnte hochmodulige
Polyesterfilamente im Riemenverbund eine gewisse zeitliche
Verlängerung der Serviceintervalle im Vergleich zu normalen
Polyester-Multifilamenten erlauben, d. h. man muß die
kraftübertragenden Riemen, die solche Corde mit hohem
Elastizitätsmodul enthalten, weniger oft nachspannen als
Riemen mit normalmoduligen Polyestercorden.
Nachteilig bei den hochmoduligen Polyesterfilamenten ist aber
ihr vergleichsweise hoher Preis. Ferner beobachtet man bei
Kraft-Dehnungs-Zyklen daraus hergestellter Corde eine zu
große dauerhafte Dehnung, als daß hieraus hergestellte Riemen
völlig wartungsfrei sein könnten. Wenn auch nach längeren
Intervallen, so ist doch auch heutzutage immer noch ein
kostenintensives Nachspannen der Kraftübertragungsbänder
erforderlich.
Es ist weiterhin bekannt, daß die mit hochmoduligen
Polyestertypen aufgebauten Corde und Riemen in ihrer
Spannungscharakteristik in den ersten Wochen nach ihrer
Herstellung nachlassen und im Kraft-Dehnungsdiagramm einen
relativ steilen Abfall zeigen, der unerwünscht ist. Stellt
man aber technologisch ein hochmoduliges Polyester-Cord so
ein, daß dieser Abfall geringer ausfällt, so baut sich in
diesen Corden beim späteren Riemenlauf in Motoren ein so
starkes Kraft-Spannungs-Verhältnis auf, daß dies zu
Lagerschäden im Motor führen kann.
Es wurde ferner bereits versucht, wartungsarme Riemen mit
Hilfe von Aramidcorden herzustellen. Diese weisen jedoch als
gravierende Nachteile den deutlich höheren Preis sowie eine
wesentlich erhöhte Bruchgefahr durch plötzliche Belastungen
(Stöße, Belastungsspitzen) auf. Der Aramidcord kann wegen
seiner sehr geringen Elastizität dem üblichen Verschleiß
eines Riemens nicht folgen, die Riemenspannung fällt sehr
schnell unter die notwendige Übertragungsspannung, was zu
einem erhöhten Riemenschlupf und damit schneller
Riemenzerstörung führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin,
ein Verfahren zur Herstellung von Polyester-Multifilamenten
zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung völlig
wartungsfreier Antriebsriemen erlaubt, d. h. Riemen, die
überhaupt nicht mehr nachgespannt werden müssen. Ein weiteres
Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung von Corden, die beim Riemenlauf
kein überhöhtes Kraft-Spannungs-Verhältnis entwickeln. Ferner
ist es ein wichtiges Ziel dieser Erfindung, aus vorzugsweise
einem nicht hochmoduligen und daher preiswerten
Polyestermultifilament einen Zwirn bzw. Cord zum Einbau in
Kraftübertragungselemente, z. B. Riemen, herzustellen, bei dem
das Nachspannen während der gesamten Lebensdauer des Elements
entfällt und der somit optimale Voraussetzungen zur
Verwendung in hochbelasteten Antrieben liefert. Ein weiteres
Ziel besteht in der Bereitstellung besonders
umweltfreundlicher Polyester-Multifilamente. Insbesondere
soll das Endprodukt eine längere Lebensdauer als
vergleichbare Produkte des Standes der Technik haben, so daß
weniger oft Ersatzbedarf besteht. Außerdem sollten die
Polyester-Multifilamente zu neuen Riemen recyclebar sein.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung
von Polyester-Multifilamenten gemäß Patentanspruch 1 und die
daraus hergestellten Kraftübertragungselemente, z. B. Riemen,
gelöst.
Die Erfinder fanden heraus, daß Polyester-Multifilamente, die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind, durch
eine spezielle dauerhafte intermolekulare Anordnung und
Ausrichtung der Polyestermoleküle gekennzeichnet sind, die
eine verstärkte Ausbildung von von-der-Waals-Kräften und
zusätzlichen Wasserstoffbrückenbindungen ermöglicht.
Makroskopisch lassen sich diese erhöhten intermolekularen
Kräfte dadurch nachweisen, daß der Spannungsabnahme eines
Riemens in einem 2-Scheiben-Test, wie nachstehend
beschrieben, nach 48 Stunden nicht mehr als 35%, vorzugsweise
nicht mehr als 25% des Ausgangswertes beträgt und nach dieser
Zeit die Riemenspannung nicht weiter abfällt. Mit "nicht
weiter abfällt" ist gemeint, daß die Riemenspannung auch nach
zwei weiteren Testtagen nicht mehr als etwa 5% unter dem Wert
nach 48 Stunden liegt. Bevorzugt erreichen die
erfindungsgemäßen Polyester-Multifilamente schon nach 1
Stunde einen Riemenspannungswert, der nahe (innerhalb von
±10%) dem Endwert nach 48 Stunden liegt.
Solche Multifilamente können erfindungsgemäß durch geeignete
Zwirntechnologie und anschließende thermische Behandlung
unter Strecken des Fadens bei simultaner Beaufschlagung und
Durchdringung mit speziellen Haftvermittlersystemen
hergestellt werden, wie nachstehend näher beschrieben wird.
Dadurch wird erreicht, daß sich im intermolekularen Bereich
die Polyester-Makromoleküle so orientieren, daß es zu einer
verstärkten Ausbildung von von-der-Waals-Kräften und
zusätzlichen Wasserstoffbrückenbindungen kommt. Man nimmt an,
daß durch diese Erhöhung der chemischen Bindungskräfte auch
im Verbund mit einem Riemen die gewünschte Charakteristik von
dauerhaften Kraft-Dehnungs-Eigenschaften erreicht wird.
Zusätzlich erreicht man durch den Einbau der
erfindungsgemäßen Polyestercorde eine gute Flexibilität
(reversible Dehnung bei Stößen, Spannungsspitzen) und einen
nur sehr kleinen Bereich der bleibenden Dehnung. Dies ist für
ein günstiges Riemenlebenszeitverhalten notwendig.
Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäße Polyesterfilamente
eine sehr kleine Hysterese im Kraft-Dehnungs-Diagramm haben,
d. h. eine niedrige bleibende Dehnung, was vorteilhaft ist.
Insbesondere beträgt die Hysterese der Dehnung nach 30 Kraft-
Dehnungs-Zyklen bei Belastungen zwischen 1270 und 200 N nur
3,5% oder weniger, vorzugsweise 2,7% oder weniger.
Die erfindungsgemäßen Polyester-Multifilamente können
insbesondere in Riemen aller Art verwendet werden, aber auch
in anderen Anwendungen, für die man hochfeste Fasern
benötigt, z. B. Kraftbänder. Bevorzugt werden sie in
kraftübertragenden Antriebsriemen in der
Maschinenbauindustrie verwendet, insbesondere dort, wo
hochbelastete Antriebe vorliegen. Typische Einsatzgebiete
sind z. B. Kompressoren, Pumpen, Pressen, Lüfteranlagen und
Pelletisieranlagen. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Riemens, einen Schmalkeilriemen. In dieser
Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Seilcord-
Zugstrang, der aus den erfindungsgemäßen Polyester-
Multifilamenten besteht, 2 bezeichnet eine Fasermischung, 3
einen Gummikern und 4 ein Umhüllungsgewebe. Durch die
besonders hohen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen
Polyester-Molekülen in den Polyester-Multifilamenten der
vorliegenden Erfindung ist ein solcher Schmalkeilriemen sehr
dehnungsarm und wartungsfrei, so daß ein Nachspannen
entfällt. Die Fasermischung über und unter dem Zugstrang, die
z. B. aus Polyester, Polyamid, Rayon, Aramid oder Glasfasern
bestehen kann, gewährleistet eine hohe dynamische Belastung
des Riemens und sorgt für eine gute Flexibilität in
Verbindung mit dem Polyesterzugstrang. Das Umhüllungsgewebe
ist bevorzugt aus einem Material aufgebaut, das eine hohe
Verschleißfestigkeit, Biegewilligkeit und Abriebbeständigkeit
hat, besonders bevorzugt aus Polyester und/oder Polyamid.
Die einzigartigen Charakteristiken der erfindungsgemäßen
Polyester-Multifilamente lassen sich durch einen sogenannten
Zwei-Scheiben-Test nachweisen, der wie folgt durchgeführt
wird: Zunächst wird aus den erfindungsgemäßen Polyester-
Multifilamenten ein Schmalkeilriemen der in Fig. 1 gezeigten
SPB-Konfiguration mit einer Richtlänge (ISO 4184) von 2000-
2500 mm hergestellt. Die Werte für bo (obere Riemenbreite)und
h (Riemenhöhe) betragen 16,5 bzw. 15,6 mm.
Dieser Keilriemen wird auf zwei gleich große Scheiben mit
einem Richtdurchmesser dd von 140 mm gespannt, die dann mit
einer Drehzahl von 1750 min-1 angetrieben werden. Es erfolgt
eine Prüfung mit einer Abbremsleistung P von z. B. 12 kW. Die
Riemenspannung (Achskraft) wird zu Beginn auf einen festen
Wert, vorzugsweise 1430 N, eingestellt und im Lauf des Tests
zu bestimmten Zeiten (z. B. nach 20 Minuten, 1 Stunde, 24
Stunden und 48 Stunden) gemessen. Man beobachtet bei einem
Testriemen mit den erfindungsgemäßen Polyester-
Multifilamenten eine Achskraft, die nach ca. 20 Minuten
bereits einen Endwert von 65% oder mehr, meist sogar 75% des
Ausgangswerts oder mehr erreicht hat und sich in den nächsten
48 Stunden nur noch geringfügig verändert. Nach 48 Stunden,
oft sogar schon nach 1 Stunde fällt sie nicht mehr weiter ab.
Demgegenüber entspricht der Achskraft-Abfall von
Schmalkeilriemen der gleichen Konstitution mit bekannten
Polyester-Multifilamenten nach 48 Stunden einer Abnahme auf
35 bis höchstens 60% des Ausgangswerts mit weiter abnehmender
Tendenz, ohne daß ein Ende des Achskraft-Abfalls zu
beobachten ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der obigen
gezwirnten Polyester-Multifilamente, umfaßt folgende
Schritte:
Bereitstellung eines Rohzwirns aus verzwirnten Polyester- Filamenten und Bildung eines Polyester-Cords aus diesem Rohzwirn,
Beschichtung des Polyester-Cords mit einer Zusammensetzung zur Erhöhung der Adhäsion der Polyester- Multifilamente an Elastomere bei Wärme- und Streckbehandlung des beschichteten Cordes in wenigstens drei Temperatur- und Streckzonen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in einer Zone A so hoch ist, daß eine Verdampfung des Lösungsmittels aus dem Beschichtungsmittel und eine Filmbildung auf den Filamenten erreicht werden kann, daß die Temperatur in einer nach A kommenden Zone B höher ist als in der Zone A und ausreicht, um ein interpenetrierendes Netzwerk durch Reaktion des Beschichtungsmittels mit den Molekülen in den Oberflächenbereichen der Polyesterfilamente zu bilden, und daß die Temperatur in einer nach Zone B kommenden Zone C niedriger ist als in der Zone B und im Bereich von -20 bis + 140°C liegt.
Bereitstellung eines Rohzwirns aus verzwirnten Polyester- Filamenten und Bildung eines Polyester-Cords aus diesem Rohzwirn,
Beschichtung des Polyester-Cords mit einer Zusammensetzung zur Erhöhung der Adhäsion der Polyester- Multifilamente an Elastomere bei Wärme- und Streckbehandlung des beschichteten Cordes in wenigstens drei Temperatur- und Streckzonen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in einer Zone A so hoch ist, daß eine Verdampfung des Lösungsmittels aus dem Beschichtungsmittel und eine Filmbildung auf den Filamenten erreicht werden kann, daß die Temperatur in einer nach A kommenden Zone B höher ist als in der Zone A und ausreicht, um ein interpenetrierendes Netzwerk durch Reaktion des Beschichtungsmittels mit den Molekülen in den Oberflächenbereichen der Polyesterfilamente zu bilden, und daß die Temperatur in einer nach Zone B kommenden Zone C niedriger ist als in der Zone B und im Bereich von -20 bis + 140°C liegt.
Hierbei bedeutet "nach A kommende Zone B", daß die Zone B
zeitlich nach der Zone A passiert wird. Vorzugsweise folgt B
direkt nach A, es können aber auch Zonen dazwischen
vorgesehen werden. Analoges gilt für B und C. Vor Zone A und
nach Zone C können weitere Temperaturzonen vorgesehen werden,
soweit dies die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht
beeinträchtigt. Insbesondere weitere Zonen nach C sind
bevorzugt, wobei diese Zonen die gleiche oder eine
verschiedene Temperatur von Zone C haben können, im
allgemeinen aber nicht über +140°C liegen sollten.
Diese allgemeine Darstellung wird nun durch bevorzugte
Ausführungsformen näher erläutert: Aus
Polyester-Multifilamenten mit einem Modul für den technischen
Einsatz (z. B. Diolen®-Fäden Typ 1645 oder Trevira® Hochfest
Typ 715 voraktiviert), die besonders bevorzugt einen Titer
von ca. 1100 dtex und eine Filamentzahl von 200 oder mehr,
sowie einen Heißluftschrumpf (2 min bei 180°C) von unter 4%
haben, wird zunächst in an sich bekannter Weise durch das
Verdrehen der Filamentgarne untereinander ein ein- bzw.
mehrstufiger Rohzwirn hergestellt, z. B. mit einer
Zwirnkonstruktion a × b × c × d (mit a = Fadenfeinheit = 800
bis 1700 dtex, vorzugsweise etwa 1000 bis 1100 dtex, b =
Vorzwirndrehung = 0 bis 250 tpm, c = Vorzwirn = 0 bis 10, d =
Auszwirn = 0 bis 10), wobei die eingestellte Drehung je nach
Gesamttiter des Cordes und Cordkonstruktion vorzugsweise bei
50 bis 250 tpm liegt.
Dieser vorzugsweise ein- oder zweistufig verzwirnte Cord wird
dann in Verbindung mit Beschichtungsmitteln gebracht, welche
stark reaktionsfähige chemische Komponenten enthalten. Dies
kann vorteilhaft mittels eines Eintauchbades geschehen.
Besonders bevorzugt wird zur Beschichtung ein RFL-System
(Resorcinol-Formaldehyd-Latex-System) verwendet, das die
Haftung zwischen den Polyester-Multifilamenten und dem
Elastomerbestandteil eines Riemens (z. B. Kautschuk)
entscheidend verbessert. Denkbar sind aber auch andere
Beschichtungssysteme, die einen ähnlichen adhäsions
verbessernden Effekt erreichen. Geeignete Beispiele und
Techniken zur Verbesserung der Adhäsion von Textil-
Verstärkungsmaterialien sind in "Adhesion Of Textile
Reinforcing Materials In Mechanical Rubber Goods" von M.
Abbas, Akzo Nobel Fibers bv, Juni 1995 beschrieben.
Insbesondere kann man auch kleberaktivierte Polyester-Zwirne
(bevorzugt sind z. B. Diolen 164 S und 166 N) verwenden oder ein
Aktivierungsbad vor dem eigentlichen RFL-Dipping einsetzen,
um die Haftung noch weiter zu verbessern.
Ein besonders bevorzugtes Beschichtungsmittel enthält
Formaldehyd und 1,3-Dihydroxybenzol sowie ein Polymer, das
anteilig mit Vinylbenzol sowie Vinylpyridin modifiziert ist.
Vor der Applikation werden die oben genannten Verbindungen
sowie Wasser und Stabilisatoren vorteilhaft in einem
abgestimmten Verhältnis gemischt und unter definierter
Temperaturführung unter Rühren bis zu 24 h gealtert. Danach
ist die Flotte applikationsfertig.
Nach der Beschichtung wird der Cord erfindungsgemäß einem
mehrstufigen Wärmebehandlungs- und Streckprozeß unterzogen,
wobei die bei der Wärmebehandlung angewandte Höchsttemperatur
(meist in Stufe B) vorzugsweise nahe beim Schmelzpunkt der
verwendeten Polyestertype liegen sollte. Gleichzeitig wird in
diesem Verfahren der Cord ebenfalls in mehreren Stufen und
vorteilhaft durch speziell gelagerte Zug- und Stauchwerke
gestreckt. Diese kombinierte thermische, chemische und
mechanische Behandlung führt zu einem physikalisch-chemischen
Prozeß, der die beschriebenen und für die Charakteristik des
spezifischen Endproduktes notwendigen, verstärkten
von-der-Waals- und Wasserstoffbrückenbindungen ergibt.
Durch eine nachstehend beschriebene, mehrstufige und
bevorzugt sehr exakt kontrollierte Temperaturführung,
vorzugsweise in 3 bis 6 Stufen und vorzugsweise im Bereich
von 20 bis 255°C werden besonders gute Ergebnisse erzielt,
wobei eine langsame, gleichmäßige Temperaturerhöhung und das
erschütterungs- und stoßfreie Transportieren des Cordes durch
die einzelnen Temperaturzonen über speziell gelagerte und
elektronisch gesteuerte Walzensysteme mit besonders
konstanter, geringer Geschwindigkeit (1-50 m/min) zur
dauerhaften Fixierung der auszubildenden Eigenschaften des
Cordes besonders vorteilhaft ist. Je nach Anlage können bis
zu 1.500.000 Filamente simultan behandelt werden.
Der beschichtete Cord durchläuft eine Anlage, die wenigstens
vier und in einer bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsform fünf Walzenwerke (entsprechend wenigstens 3,
vorzugsweise 4 Temperaturzonen) mit den folgenden Parametern
aufweist:
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1-2: 100-800 N/tex, bevorzugt 400-500 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2-3: 400-1400 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3-4: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4-5: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Temperaturzone A: +60 bis +160°C, bevorzugt 100-120°C
Temperaturzone B: +160 bis +260°C, bevorzugt 190-230°C
Temperaturzone C: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Temperaturzone D: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1-2: 100-800 N/tex, bevorzugt 400-500 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2-3: 400-1400 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3-4: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4-5: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Temperaturzone A: +60 bis +160°C, bevorzugt 100-120°C
Temperaturzone B: +160 bis +260°C, bevorzugt 190-230°C
Temperaturzone C: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Temperaturzone D: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
In der ersten Wärmebehandlungszone erfolgt die Verdampfung
der wäßrigen Phase und die Filmbildung der
Beschichtungsmittel auf dem Polyester-Cord. In der zweiten
Zone, die eine höhere Temperatur als die erste Zone hat,
erfolgt die Fixierung der Beschichtungsmittel sowie die
Bildung eines interpenetrierenden Netzwerkes durch Reaktion
der Beschichtungsmittelkomponenten mit den
Oberfächenbereichen der Polyester-Multifilamente. In der
dritten und vierten Zone wird dieses Netzwerk bei niedrigerer
Temperatur als in der zweiten Zone stabilisiert. Die
Temperatur in der dritten und vierten Zone kann vorzugsweise
gleich sein, muß aber nicht gleich sein. Die Verweilzeiten in
den einzelnen Temperaturzonen betragen in der Regel von etwa
60 bis 160 s, vorzugsweise 80 bis 150 s.
Die Walzwerke (je nach Filamentanzahl z. B. 4 bis 10) werden
vorzugsweise über Elektromotoren mit elektronisch gesteuerten
Vorgelegen angetrieben. Ein Computerprogramm, welches das
Verhältnis der einzelnen Walzenwerke zueinander steuert und
kontrolliert, sorgt für eine Genauigkeit der
Geschwindigkeitsverhältnisse der Einzelwalzen von 1/100
m/min. Gleichlaufschwankungen der einzelnen Walzwerke können
über eine frequenzabhängige Steuerung ausgeglichen werden.
Die Lagerung der Walzen wird vorteilhaft über reibungsarme,
gekapselte Gleitkugellager vorgenommen. Nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren sollten wenigstens vier
Walzenwerke vorgesehen werden, um wenigstens drei
verschiedene Temperatur- und Streckzonen zu ermöglichen.
Wichtig ist auch eine möglichst genaue Kontrolle und
Konstanthaltung (konstant heißt hier: innerhalb von ±1%) der
eingestellten Temperatur. Auch die Fadenspannung sollte
vorzugsweise möglichst exakt kontrolliert werden.
Die richtige Einstellung der Fadeneigenschaften kann mittels
dynamischen Kraft-Dehnungsdiagrammen beobachtet werden, wie
sie oben beschrieben wurden. Die erfindungsgemäßen Filamente
haben bevorzugt eine möglichst kleine Hysterese, z. B. <3,5%,
vorzugsweise <3,0%, besonders bevorzugt 2,7% und weniger. Die
Messung kann in Analogie zu DIN 53835 erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend durch die folgenden Beispiele
und Vergleichsbeispiele näher erläutert:
Nach dem oben angegebenen Herstellungsverfahren wird ein RFL-
beschichteter Polyester-Multifilament-Cord mit einer
Konstruktion von 1100 × 6 × 5 und einem Ein-/Auszwirn von
S100/Z50 hergestellt.
Die Parameter für das Wärmebehandlungs-/Streckverfahren sind
dabei wie folgt:
5-stufiges Walzenwerk:
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1-2: 450 ± 30 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2-3: 900 ± 50 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3-4: 900 ± 50 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4-5: 900 ± 50 N/tex
Temperaturzone A: +110 ± 10°C
Temperaturzone B: +210 ± 10°C
Temperaturzone C: +80 ± 10°C
Temperaturzone D: +80 ± 10°C
5-stufiges Walzenwerk:
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1-2: 450 ± 30 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2-3: 900 ± 50 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3-4: 900 ± 50 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4-5: 900 ± 50 N/tex
Temperaturzone A: +110 ± 10°C
Temperaturzone B: +210 ± 10°C
Temperaturzone C: +80 ± 10°C
Temperaturzone D: +80 ± 10°C
Der erhaltene Cord hatte die folgenden Eigenschaften
Reißkraft roh: 2310 N
Reißkraft erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: ≧2000 N
Reißdehnung roh: 13-14%
Reißdehnung erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: ≦9%
Längengewicht roh: 3,49 g/m
Längengewicht erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: 3,75 g/m
HSK (Heißschrumpfkraft, Messung analog DIN 53866 Teil 12), erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <85 N
T-Test (Haftung), erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <3 N/mm
Durchmesser, erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <2,3 mm
Reißkraft roh: 2310 N
Reißkraft erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: ≧2000 N
Reißdehnung roh: 13-14%
Reißdehnung erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: ≦9%
Längengewicht roh: 3,49 g/m
Längengewicht erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: 3,75 g/m
HSK (Heißschrumpfkraft, Messung analog DIN 53866 Teil 12), erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <85 N
T-Test (Haftung), erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <3 N/mm
Durchmesser, erfindungsgemäßer Cord, ausgerüstet: <2,3 mm
Zum Vergleich wird nach einem Standardverfahren (vgl.
"Adhesion Of Textile Reinforcing Materials In Mechanical
Rubber Goods" von M. Abbas, Akzo Nobel Fibers bv, Juni 1995,
IER/182) ein gleich aufgebauter Polyester-Multifilamente-Cord
mit den gleichen Abmessungen und der gleichen
Beschichtungsmittelzusammensetzung hergestellt. Dieser Cord
hatte die folgenden Grundeigenschaften:
Reißkraft Standardcord, ausgerüstet: ≧2200 N
Reißdehnung Standardcord, ausgerüstet: ≦12%
Längengewicht Standardcord, ausgerüstet: 3,75 g/m
HSK, Standardcord, ausgerüstet: 50 N
T-Test (Haftung), Standardcord, ausgerüstet: <3 N/mm
Durchmesser, Standardcord, ausgerüstet: <2,3 mm
Reißkraft Standardcord, ausgerüstet: ≧2200 N
Reißdehnung Standardcord, ausgerüstet: ≦12%
Längengewicht Standardcord, ausgerüstet: 3,75 g/m
HSK, Standardcord, ausgerüstet: 50 N
T-Test (Haftung), Standardcord, ausgerüstet: <3 N/mm
Durchmesser, Standardcord, ausgerüstet: <2,3 mm
Von beiden Corden wird nach dem o. a. Verfahren in Analogie zu
DIN 53835 die Hysterese nach 1 bzw. 30 Zyklen gemessen.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Dieses Beispiel zeigt eine weitere Möglichkeit zur Ausführung
des Zwei-Scheiben-Tests mit einem erfindungsgemäßen
Schmalkeilriemen und einem Schmalkeilriemen des Standes der
Technik. Der oben angegebene Test wurde mit den folgenden
Parametern durchgeführt:
Riemenlänge: 2500 mm
Scheibendurchmesser: 140 mm
Umdrehung: 29,167 Hz = 1750 min-1
Leistungsübertrag: 8 kW
Riemenvorspannung (Achskraft): 1,36 kN
Laufzeit: 0,5 h
Riemenlänge: 2500 mm
Scheibendurchmesser: 140 mm
Umdrehung: 29,167 Hz = 1750 min-1
Leistungsübertrag: 8 kW
Riemenvorspannung (Achskraft): 1,36 kN
Laufzeit: 0,5 h
Bei diesem Test ergab der herkömmliche Riemen einen
Achskraft-Abfall (Abfall der Riemenspannung) nach 0,5 h von
860 N mit weiter fallender Tendenz. Dies entspricht einem
Abfall nach 0,5 h auf 36,7% des Ausgangswertes. Beim
erfindungsgemäßen Riemen betrug der Abfall der Riemenspannung
nach 0,5 h dagegen nur 460 N (entsprechend einem Abfall auf
66,2% des Ausgangswertes). Danach wurde kein weiterer Abfall
der Riemenspannung (Achskraft) festgestellt. Dieses Verhalten
(Abfall von 460 N) ist ausreichend, um die gewünschte
Eigenschaft der Wartungsfreiheit zu erzielen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von gezwirnten Polyester-
Multifilamenten, das die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellung eines Rohzwirns aus verzwirnten Polyester- Filamenten und Bildung eines Polyester-Cords aus diesem Rohzwirn,
Beschichtung des Polyester-Cords mit einer Zusammensetzung zur Erhöhung der Adhäsion der Polyester-Multifilamente an Elastomere und dann
Wärme- und Streckbehandlung des beschichteten Cordes in wenigstens drei Temperatur- und Streckzonen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur in einer Zone A so hoch ist, daß eine Verdampfung des Lösungsmittels aus dem Beschichtungsmittel und eine Filmbildung auf den Filamenten erreicht werden kann,
daß die Temperatur in einer nach A kommenden Zone B höher ist als in der Zone A und ausreicht, um ein interpenetrierendes Netzwerk durch Reaktion des Beschichtungsmittels mit den Molekülen in den Oberflächenbereichen der Polyesterfilamente zu bilden, und
daß die Temperatur in einer nach Zone B kommenden Zone C niedriger ist als in der Zone B und im Bereich von -20 bis + 140°C liegt.
Bereitstellung eines Rohzwirns aus verzwirnten Polyester- Filamenten und Bildung eines Polyester-Cords aus diesem Rohzwirn,
Beschichtung des Polyester-Cords mit einer Zusammensetzung zur Erhöhung der Adhäsion der Polyester-Multifilamente an Elastomere und dann
Wärme- und Streckbehandlung des beschichteten Cordes in wenigstens drei Temperatur- und Streckzonen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur in einer Zone A so hoch ist, daß eine Verdampfung des Lösungsmittels aus dem Beschichtungsmittel und eine Filmbildung auf den Filamenten erreicht werden kann,
daß die Temperatur in einer nach A kommenden Zone B höher ist als in der Zone A und ausreicht, um ein interpenetrierendes Netzwerk durch Reaktion des Beschichtungsmittels mit den Molekülen in den Oberflächenbereichen der Polyesterfilamente zu bilden, und
daß die Temperatur in einer nach Zone B kommenden Zone C niedriger ist als in der Zone B und im Bereich von -20 bis + 140°C liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Polyestercord mit einer Resorcinol-Formaldehyd-Latex-
Zusammensetzung beschichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur in der ersten Temperaturzone auf einen
konstanten Wert im Bereich von +60 bis +160°C eingestellt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur in der zweiten
Temperaturzone auf einen konstanten Wert im Bereich von +160
bis +260°C eingestellt wird.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur in einer dritten
Temperaturzone auf einen konstanten Wert von -20 bis +140°C
eingestellt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Wärme- und
Streckbehandlung des beschichteten Cords in vier Temperatur-
und Streckzonen mit den folgenden Parametern erfolgt:
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1 und 2: 100-800 N/tex; bevorzugt 400-500 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2 und 3: 400-1400 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3 und 4: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4 und 5: 4001500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Temperaturzone A: +60 bis +160°C, bevorzugt 100-120°C
Temperaturzone B: +160 bis +260°C, bevorzugt 190-230°C
Temperaturzone C: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Temperaturzone D: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Fadenspannung zwischen Streckwerk 1 und 2: 100-800 N/tex; bevorzugt 400-500 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 2 und 3: 400-1400 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 3 und 4: 400-1500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Fadenspannung zwischen Streckwerk 4 und 5: 4001500 N/tex, bevorzugt 800-1000 N/tex
Temperaturzone A: +60 bis +160°C, bevorzugt 100-120°C
Temperaturzone B: +160 bis +260°C, bevorzugt 190-230°C
Temperaturzone C: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
Temperaturzone D: -20 bis +140°C, bevorzugt 10-90°C
7. Kraftübertragungselement, enthaltend gezwirnte Polyester-
Multifilamente, die nach einem Verfahren gemäß wenigstens
einem der vorhergehenden Ansprüche erhältlich sind.
8. Kraftübertragungselemente gemäß Anspruch 7 in Form eines
Antriebsriemens oder Kraftbandes.
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DE1997150347 DE19750347C2 (de) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Verfahren zur Herstellung von gezwirnten Polyester-Multifilamenten und daraus gebildete Kraftübertragungselemente |
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DE102011056332A1 (de) | 2011-12-13 | 2013-06-13 | Contitech Antriebssysteme Gmbh | Elastischer Antriebsriemen, insbesondere Keilrippenriemen, mit verringertem Schrumpfungsverhalten und Riementrieb |
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-
1997
- 1997-11-13 DE DE1997150347 patent/DE19750347C2/de not_active Expired - Fee Related
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