DE2058764A1

DE2058764A1 - Keilriemen

Info

Publication number: DE2058764A1
Application number: DE19702058764
Authority: DE
Inventors: Anna Dipl-Ing Magritsc Rauschl; Johann Dr Schwab
Original assignee: Semperit Gummiwerk Deutsc GmbH; Deutsche Semperit Gummiwerk GmbH
Current assignee: Semperit Gummiwerk Deutsc GmbH; Deutsche Semperit Gummiwerk GmbH
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-30
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1281850A; FR2072729A5; DE2058764B2; AT305709B; BE759825A; US3667308A; CH528687A; CS162626B2

Description

Cw 6615

Keilriemen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keilriemen mit offenen Planken, einer Verstärkungseinlage und einer Abdeckung dieser Einlage am Keilriemenrüoken.

Die konischen Planken der Keilriemen sind zum Kontakt mit der jeweiligen Keilriemenscheibe und damit zur Kraftübertragung bestimmt. Da beim Einsetzen der Keilriemen in solche Scheiben durch die Spannung beträchtliche Kräfte, insbesondere auf die Planken, zur Einwirkung kommen, war man bisher in den meisten Fällen gezwungen, die aus verschiedenen elastischen Materialien, meistens Gummi, bestehenden und Verstärkungseinlagen enthaltenden Keilriemen mit einer sogenannten Umlage über den ganzen Querschnitt des Keilriemens zu versehen, das heißt einer Umhüllung aus meistens gummiertem Gewebe.

Diese Umlagen sind nicht nur aufwendig in der Herstellung, sondern führen auch zu Ungleichmäßigkelten, die sich aus dem Anfang und dem Ende der Umlage zwangsläufig durch Überlappungen bzw. Materialanhäufungen an bestimmten Stellen des Keilriemens ergeben.

Man hat daher bereits vorgeschlagen, Keilriemen ohne Umlage, sogenannte flankenoffene Kellriemen zu erzeugen. Solohe Keilriemen

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haben jedoch mit den Schwierigkeiten zu kämpfen, daß die Haftung der einzelnen Schichten des Keilriemens (Fuß- und Verstärkungseinlage, Abdeckschichte etc.) aufeinander besonders gut sein muß, da unter dem Spannungszug des Keilriemens in der Keilriemenacheibe die einzelnen Schichten danach tendieren, sich voneinander zu lösen. Außerdem sind die Schnittstellen der Verstärkungseinlage und der Abdeckschichte einem erhöhten Angriff ausgesetzt, da sie im allgemeinen nicht durch eine ausreichende Imprägnierung oder durch den Kautschuk gebunden sein können,

Bisher bereits bekannt gewordene flankenbffene Keilriemen bestehen daher aus einer haftungsfreundlich imprägnierten Gewebeeinlage im Keilriemenfuß, einem Kern aus einer Gummimischung von beispielsweise 80 bis 85⁰ Shore, einer Verstärkungseinlage aus in Umfangsrichtung oder geriigfügiger Neigung gewickeltem Polyesterkord und einer Abdeckschichte aus ebenfalls haftungsfreundlich Imprägnierten drei bis vier Gewebelagen. Die Gewebelagen bestehen dabei meistens aus Baumwolle, da bei dieser durch die vielen Einzelfasern die Haftungsprobleme am leichtesten zu überwinden sind, indem z.B. auf das Baumwollgewebe am Kalander die gewünschte Kautschukmischung auffriktioniert wird.

Ein solcher bekannter Keilriemen weist jedoch zwei grundsätzliche Nachteile auf. Das Gewebe im Keilriemenfuß verringert die Elastizität im dortigen Bereichj wenn es durch die immer wiederkehrenden Knick- bzw. Rollbewegungen im Dauerbetrieb zu einer auch nur geringfügigen Beschädigung dieser Gewebelage im Keilriemenfuß kommt, die dann in weiterer Folge zu einem Riß oder Bruch des Gewebes führt, dann wird von diesem Zeitpunkt an ein beträchtlicher Teil der Verformungsenergie auf eben diese Stelle konzentriert, womit das Rißwaohstum in den Kern des Keilriemens steigen kann.

Andererseits sind die Gewebelagen des Keilriemenrückens trotz ihrer haftfreundlichen Behandlung unter den starken eingangs er-

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wähnten Beanspruchungen auf die Planken des flankenoffenen Keilriemens immer wieder relativ leicht voneinander und von der Verstärkungseinlage zu lösen, was zu einem frühzeitigen Verschleiß des Keilriemens führen kann.

Unter Beseitigung dieser Nachteile wird daher erfindungsgemäß ein Keilriemen ohne Umlage vorgeschlagen, der aus einer Abdeckscha'chte am Rücken, einer Verstärkungseinlage, einem trapezförmigen Kern aus Elastomer""/ wobei die RUctenabdeckschicht aus einem von Elastomer vollständig durchdrungenen Faservlies oder weitmaschigen Gewebe besteht. Der Keilriemen kann außerdem noch eine Pußabdeckschichte aufweisen.

Die Pußabdeckschichte und die Rückenabdeckschichte bestehen dabei vorzugsweise aus einem Elastomer, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul und eine höhere Bruchdehnung als das den Kern bildende Elastomer aufweist.

Als Faserrnaterial ist ein Faservlies oder ein weitmaschiges Gewebe geeignet. Als Materialien kommen vorzugsweise Polyamidfasern, aber auch andere Materialien, wie beispielsweise Polyesterfasern, Stahlwolle, Baumwolle oder Glasfasern in Frage.

Zweekmäßigerweise wird als Äbdeeksehichte eiti genes Wirrfaservlies und aösteüfe (IeT feieherigen ©ewefe-e&c&ieiite im Keilriemenfuß eine Schichte aus einem Elastomer von einem Elastizitätsmodul, der weniger als ein Drittel, vorzugsweise etwa ein Sechstel desjenigen der Kernmischung aufweist, verwendet. Die Bruchdehnung der Fußmischung soll mehr als das zwei-, vorzugsweise etwa das vierfache derjenigen der Kernmischung betragen. Die Shorehärte wird vorteilhafterweise um etwa Io bis etwa 3o* vorzugsweise etwa 2o niedriger sein als diejenige der Kernmischung.

Durch diese Maßnahme werden die auf die offenen Flanken des Keilriemens einwirkenden Kräfte" vreitestgehend aufgefangen. Die Gummi- /

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schichte im Keilriemenfuß, die einen niedrigeren Elastizitätsmodul, jedoch höhere Bruchdehnung aufweist als die Kernmischung und/oder ein elastomergetrMnktes Wirrfaservlies, bewirken eine Vergleichmäßigung, beziehungsweise Verteilung der Knick- und Walkbeanspruchung im Keilriemenfuß.

Das Aufpressen einer weichen Gummischichte auf den Fuß eines mit Umlagen versehenen Keilriemens vor der Vulkanisation ist bekannt und wirkt dort als Staubschutz. Eine solche Gummischichte wird aber in die Form eingelegt und muß daher mindestens 1 - 2 mm betragen, verhindert andererseits nicht den Bruch der Umlage, da diese im Gebrauch genauso beansprucht wird wie ohne die weiche Gummischichte.

Weiters ist nicht nur die Verankerung der Abdeckschichte auf der Verstärkungseinlage durch das von der Kautschukmischung völlig durchdrungene Fasermaterial beträchtlich verbessert, sondern es kommt auch infolge der Durchdringung dieses Fasermaterials mit der Kautschukmischung an den geschnittenen offenen Flanken nicht mehr zu schädlichen Einwirkungen der Zugkräfte auf freiliegende geschnittene Gewebefaserenden in den unter Spannung stehenden Keilriemenf1anken.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die gegebenenfalls für den Keilriemenfuß verwendete weichere Gummimischung gleichzeitig als Tränk- oder Einbettmischung für das Fasermaterial und/oder als Haftvermittler zwischen den Verstärkungseinlagen und der Abdeckschichte, bzw. dem Kern verwendet. Für einen ölbeständigen Keilriemen können z.B. folgende Rezepturen zum Einsatz gelangen:

schwefelmodifiziertes

Chloropren loo Teile loo Teile

Ruß 5o (ISAF) J5 (SRF)

Rayonfasern 2 mm 5

Zinkoxyd 5 5

1 0 9 8 2 A / 1 7 A 8

8ο	*	6ρ	- 7οο
12ο	kg/cm	22	kg /cm
2οο	6οο
15ο	17ο

Magnesiumoxyd 4 4

aromatischer Weichma c her 5 3

Alterungsschutzmittel 2 2

(sterisoh gehindertes Diaryl p-phenylen Diamin)

Eigenschaften der Mischung nach der Vulkanisation

Shorehärte Elastizitätsmodul 15o Bruchdehnung Zugfestigkeit

Weiters kann noch eine Tränkraischung verwendet werden, bei der Chloropren und ein SBR-Kautschuk (Styrol-Butadien Mischpolymerisat) gemischt sind, die untereinander gut verträglich sind.

5o Teile Chloropren

5o Teile SBR

35 Teile SPR-Gasruß

5 Teile Zinkoxyd

4 Teile Magnesiumoxyd

3 Teile aromatischer Weichmacher. 1 Teil N^Cyklohexyl-2-benzothiazylsulfenamid

1 Teil Schwefel

o,5 Teile Tetra-methylthiuram-monosulfid

Diese Mischung soll jedoch nicht für den Kern eingesetzt werden, da sie zu wenig ölbeständig ist.

Die schwefelmodiflzlerte Chloroprentype (2.B. "Neopren G" von Dupont) wird deshalb vorzugsweise verwendet, weil sie im Rohzustand abbaufähig ist und daher weichere Mischungen trotz der höheren Füllung erzielen läßt. Es ist jedoch- auch möglich, niohtschwefeimodifizierte Chloroprentypen (z.B. "Neopren W" von Dupont) zu verwenden, die nicht abbaubar sind, was- dann nicht notwendig ist, wenn ei« nicht zu stark gefüllt sind, z.B. für die Tränkmischung.

Andere Kautschuke als Chloropren sind deshalb schwierig zu verwenden, weil sie entweder zu wenig ölbestandig (z.B. Naturkautschuk, oder Polybutadien) sind oder niehb ausreichende dynamische Fostig-

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keLtmergeben, wie z.B. Acrylnitrilkautschuk.

Für die Abdeckschichte kann ein nicht verdichtetes Polyamidwirrfaservlies der Stärke 1,5 - 2 mm mit einem Flächengewicht von

2oo g/m verwendet werden, das vorzugsweise mit einem Resereinformaldehydharz-Vinylpyridinlatex-Gemisch präpariert ist. Das Vlies wird dann mit einer 25 #igen Lösung bzw. Dispersion der Tränkmischung in Toluol getränkt, zwischen zwei Walzen abgequetscht und im Heißluftkanal bei 7o - 8o°C getrocknet. Auf dieser Art ist es

möglich, in einem einzigen Arbeitsgang 4oo g/m" Kautschuk aufzubringen, womit das dann auf bereits 1 mm verdichtete Vlies ein Flächen-

gewicht von 6oo g/m aufweist.

Vergleichswelse können beim Tränken eines üblichen Gewebes in einem Arbeitsgang höchstens 4o g/m Kautschuk aufgebracht werden, weil dieses dichter ist. Man ist daher eher bestrebt, die Kautschukmischung auf das Gewebe aufzufriktionieren, wozu jedoch mindestens zwei Arbeitsgänge erforderlich sind. Dazu kommt, daß häufig noch zusätzlich mit einer dünnen Lösung vorgetränkt werden muß. Das Gewebe kann außerdem nur diagonal geschnitten, das Vlies hingegen in Laufrichtung aufgebracht werden.

Beispiel 1:

Zur Herstellung von Keilriemen 9*5 x 9oo wird auf eine geeignete V/ickeltrommel eine glasklare Polyesterfolie der Stärke o,l bis o,2 mm als Trennmittel gewickelt und mit einer Klebfolie festgehalten oder in die Trommelsegmente eingeklemmt. Auf diese Folie wird in der Gesamtbreite die Fußplatte in einer Stärke von o,4 mm, die am Kalander gezogen wurde, aufgebracht und am Stoß etwa 2 bis j5 mm Überlappt. Nunmehr wird die am Kalander auf eine Plattenstärke von 1,2 mm gezogene Kernmischung vierfach aufgewickelt, sodaO sLch eine Kernhöhe von etwa 4,8 mm ergibt. Allfällige Stöße v/erden gegen dLe Überlappung der Fußplatte über den Wickelumfang verbeut, bzw, versetzt. Dasselbe gilt für die anschließende HaftiJohUhU:, -iLπ v/eluhe riuuorl Ich ein·: Lage der ο , 4 mm star.cen FuU-pLatt-f} aufgebracht wird. Nunmehr· wird eLn entsprechend präpa-

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rierter Polyesterkord I000/3 χ 2 in einer Dichte von 85 Fäden/ Iod mm aufgewickelt, darüber wieder eine Fußplatte. Den Abschluß bilden zwei Lagen des soeben genannten, vorpräparierten und mit Gummilösung getränkten Vlieses.

Die Vorpräparierungslösung wird dabei wie folgt bereitet: eine Lösung von- 3 Teilen 37#iger Formaldehydlösung, 5,5 Teilen Reserein und 11 Teilen Wasser wird eine Stunde stehen gelassen. Man fügt hierauf zu Io Teilen dieser Lösung yj Teile eines etwa 4o#igen Vinylpyridlnlatex zu, läßt einige Stunden stehen und verdünnt anschließend mit Wasser auf etwa 25 % Gesamtfestgehalt und einen pH-Wert von 7Λ - 7,9·

Der auf der Trommel nunmehr aufgebaute Zylindermantel wird jetzt entweder in einer Presse 15 Minuten bei 4 atü Dampf, oder mit einer außen anliegenden Gummimembran (innen 4 atü, außen Io atü Dampf) 12 Minuten vulkanisiert. Die Keilriemen werden von dem vulkanisierten Zylindermantel dann in an sich bekannter Weise abgestochen.

Beispiel 2t

Der Keilriemenrücken wird, vorzugsweise auf eine Trennfolie, zunächst in umgekehrter Weise^wie in Beispiel 1 beschrieben^aufgebaut. Es wird zuerst .ein als Abdeckschichte bestimmtes sehr weitmaschiges, diagonal geschnittenes Polyamidgewebe, das wie oben beim Vlies erwähnt vorpräpariert und getränkt wurde, auf einen Formkern gewickelt. In gleicher Weise wie in Beispiel 1 schließen sich dann eine Fußplatte, der Kordwickel und wieder eine Fußplatte an. Es hat sich nun als zweckmäßig, wenn auch nicht als unbedingt erforderlich erwiesen, den so aufgebauten Formling etwa ein Drittel der oben angeführten Vulkanisationszeit vorzuvulkanisieren. Im Anschluß daran wird der den nunmehrigen - gegebenenfalls vorvulkanisierten - Keilriemenrücken enthaltende Formkern in eine Außenform eingesetzt, die das Kernvolumen der späteren Einzel--

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kernriemen bildet. Die Kernmischung wird jetzt mittels Injektion oder Transfermolding eingebracht. Es ergibt sich der Vorteil einer nahezu j5o#igen Materialersparnis, weil beim Abstechen nur mehr die Rückenschichten des Keilriemens getrennt zu werden brauchen.

Bei dieser Vorgangsweise kann man entweder auf die Aufbringung einer Fußplatte überhaupt verzichten, oder diese in einem anschlie-

man Senden Arbeitsgang gesondert aufbringen, indem/z.B. den Keilriemen in eine zweite, einen Hohlraum für die Fußplatte vorgesehene Form einbringt und die Fußmischung in ähnlicher Weise anformt wie die Kernmischung.

Die Keilriemen werden dann vor der Ingebrauchnahme gewendet.

Die Zeichnung zeigt zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Keilriemens. In Fig. 1 ist ein Keilriemen im Querschnitt mit der Abdeckschichte 1, der Verstärkungseinlage 2 und dem Kern J> dargestellt, während der Keilriemen gemäß Fig. 2 zwei zusätzliche Haftschichten 4, sowie im Keilriemenfuß eine Abdeckschichte 5 aufweist.

Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Keilriemens wird ein nicht verdichtetes Faservlies verwendet, das jedoch nicht notwendigerweise aus Polyamidfasern bestehen muß, sondern je nach den gewünschten Eigenschaften aus Polyesterfasern, Glasfasern, Baumwolle od.dgl. bestehen kann. Dabei ist allerdings auf eine ausreichend haftfreundliche Ausrüstung des Fasermaterials gegenüber dem Kautschuk und auf eine möglichst geringe Feuchtigkeitsaufnahme Bedacht zu nehmen. Die Vliese können als reine Wirrvliese völlig unorientiert sein, ßoferne eine geringere oder stärkere Orientierung gegeben ist, soll diese vorzugsweise nur in einer Richtung vorliegen, wobei die Orientierung des Vlieses beim Aufbau des Keilriemens quer zu dessen Laufrichtung gelegt wird. Dadurch ergibt sich zusätzlich ein interessanter Verstärkungseffekt der Abdeckschichte(n).

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Ein wenn auch nur schwach längs orientiertes Faservlies darf unterhalb des Zugstranges 2 keinesfalls, kann eventuell aber oberhalb des Zugstranges 2 für die Abdeckschichte 1, verwendet werden.

Soferne ein weitmaschiges Gewebe verwendet wird, soll die Maschenweite so groß sein, daß die auf beiden Seiten des Gewebes erzielten Kautschukschichten durch ausreichend viele Querverbindungen völlig miteinander "vernietet" sind. Dies hängt naturgemäß von der Padendicke, der Fadeneinstellung und der Plastizität der Mischung ab. Die Tränkmischung kann z.B. auf ein Polyamidgewebe vom Flächengewicht 2oo g/m aus Fäden von 84o denier bei einer Faden- | einstellung von 8o Fäden pro Io cm in Kette und Schuß aufgebracht werden. Das Gewebe wird vorzugsweise unter 45 geschnitten, um bei einer Lage eine ausreichende Elastizität und Symmetrie zu gewährleisten. Soferne eine aus zwei Gewebelagen bestehende Abdeckschichte verwendet wird, können die Winkel auch kleiner als 45°, jedoch vorzugsweise nicht kleiner als \o° sein.

Als Elastomere, insbesondere für die· Kernmischung haben sich außer bisher bekannten Gummimischungen und den im vorliegenden beschriebenen Chloroprenqualitäten auch Polyurethanelastomere als besonders zweckmäßig erwiesen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um vernetzte Produkte, die wie in den Beispielen beschrieben, im Aufbauverfahren, oder aber im Spritzguß-, bzw. Gießverfahren mit den Ver- ' Stärkungseinlagen und Abdeckschichten verbunden werden können, wobei in letzterem Falle d.ne relativ dünnflüssige Zweikomponentenmischng Verwendung finden kann. In diesen Fällen soll die Präparierung des Vlieses oder weitmaschigen Gewebes für die Abdeckschichte(n) wie auch für die Verstärkungseinlagen eine entsprechende polyurethanfreundliche sein, und kann z.B. auf Isocyanatbaais aufgebaut sein.

Als Verstärkungseinlage kann Polyesterkord oder Glaskord verwendet werden. Hiebe! ist zu erwähnen, daß die Funktion der RUckenabdeekschicht ein Schutz der Verstärkungseinlage gegen mechanische

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Einflüsse von außen ist.

Der Kord kann aus Verformungsgründen nicht ganz außen liegen, sondern muß in die sogenannte neutrale Zone zu liegen kommen. Außerdem, soll der Rücken doch eine gewiße Steifigkeit aufweisen, damit er nicht bei dem Einziehen in die Keilriemenscheiben konkav einläuft. In der Norm ist vorgeschrieben, daß der Zugstrang 1 bis 2 mm unter der oberen Außen-Abschlußkante des Keilriemens liegen soll.

Weiters wäre zu erwähnen, daß die Kernmischung elektrisch leitfähig sein soll wegen der statischen Aufladung.

Bei herkömmlichen Riemen mit einer Umlage muß der innere Kern

5 nicht leitend sein, die Umhüllung jedoch schon, und zwar Io Ohm. Die Kernmisehung der vorliegenden Erfindung besitzt jedoch einen

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elektrischen Widerstand von nur Io bis Io Ohm. Dies wird durch die relativ hohe Füllung mit Ruß erzielt.

Außerdem wird darauf hingewiesen, daß es. zweckmäßig ist, wenn die Fußabdeckschichte 5 weder ein Faservlies noch ein Gewebe enthält, da sich weder das eine noch das andere gut stauchen läßt. Denn bei der Umlenkung um die Keilriemenscheiben mit kleinem Durchmesser wird die Fußabdeckschichte erfahrungsgemäß stark gestaucht.

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Claims

Patentansprüche :

f 1.] Keilriemen ohne Umlage, mit einer Rückenabdeckschichte, einer Verstärkungseinlage und einem trapezförmigen Kern aus Elastomer, dadurch gekennzeichnet, daß die RUckenabdeckschichte aus einem von Elastomer vollständig durchdrungenen Faservlies oder weitmaschigem Gewebe besteht.
2. Keilriemen nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß der Keilriemen außerdem eine Fußabdeckschichte aus einem Elastomer aufweist, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul und eine höhere Bruchdehnung als das den Kern bildende Elastomer besitzt.
]5. Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer der RUckenabdeckschichte einen niedrigeren Elastizitätsmodul und eine höhere Bruchdehnung als das den Kern bildende Elastomer aufweist.
4. Keilriemen nach einem der Ansprüche 2 und j5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul des Elastomers der Abdeckschichten weniger als ein Drittel, vorzugsweise etwa ein Sechstel desjenigen des Elastomers im Kern beträgt.
5. Keilriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchdehnung des Elastomers der Abdeckschichten mehr als das zwei-, vorzugsweise etwa das vierfache derjenigen des Elastomers im Kern beträgt.
6. Keilriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-A-Härte des Elastomers der Abdeckschichten um etwa Io bis etwa J>o, vorzugsweise um etwa 2o niedriger liegt, als diejenige des Elastomers im Kern.

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7. Keilriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies ein Wirrfaservlies oder ein quer zur Laufrichtung orientiertes Faservlies, ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Keilriemens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein unverdichtetes Wirrfaservlies mit einem die Haftung zwischen Elastomer und Faser fördernden Gemisch imprägniert und anschließend mit einer Lösung des Elastomers getränkt wird, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul und eine höhere Bruchdeh-

worauf nung aufweist als das Elastomer im Kern,/aus dem so hergestellten gegebenenfalls vorverdichteten und/oder vorvulkanisierten Material für die Rückenabdeckschichte in an sich bekannter Weise ein Keilriemen aufgebaut wird.

DEUTSCHE JEMPK^IT QUMfBfERK 0E5.M.B.H.

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