DE2454633A1

DE2454633A1 - Treibriemen

Info

Publication number: DE2454633A1
Application number: DE19742454633
Authority: DE
Inventors: Alain Bonnefon
Original assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Current assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Priority date: 1973-11-21
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1975-05-22
Also published as: ATA929274A; FR2254240A5; AT334143B; BE822456A; NL7415123A; US3992958A; IT1024889B

Description

PATENTANWÄLTE H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN DiPL-iNG. A. Gf. v. WENGERSKY 2454633

8 München 2, Rosental 7,2. Aufg.

Tai.-Adr. Lelnpat München Telefon (089)2603989

Postscheck-Konto: München 22045-804

_den 18. November 1974

Unser Zeichen

Va/Z/Sd/CAS 595

PNEUMATIQÜES, CAOUTCHOUC MANUFACTURE ET PLASTIQUES KLEBER-COLOMBES, Colombes/Frankreich

Treibriemen

Treibriemen aus biegsamem Elastomer oder Plastomer sind im allgemeinen durch eine zugfeste Armierung verstärkt, die durch eine oder mehrere in das Elastomer eingebettete Gewebe-* schichten oder Textilschnüre gebildet werden. Diese Heterogenität der Konstruktion bringt Fabrikationsschwierigkeiten bei der Herstellung und beim Zusammensetzen der verschiedenen Elemente mit sich. Sie kann auch an bestimmten Punkten der Treibriemen Unterschiede in der Biegsamkeit bewirken, die beim Arbeiten mit erhöhten Lineargeschwindigkeiten Schwingungen hervorrufen.

Durch die Erfindung sollen Treibriemen geschaffen werden, bei denen die Armierungen aus Schnüren oder Geweben vollständig wegfallen, wodurch man einfache, wirtschaftliche und über ihre gesamte Länge homogene Treibriemen erhält.

Gemäß der Erfindung besteht das zugfeste Element des die Form eines glatten und dünnen Bandes aufweisenden Treibriemens aus wenigstens zwei dünnen, übereinander angeordneten Schichten,

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die miteinander verbunden sind und aus einer Matrize aus biegsamem Elastomer oder Piastomer bestehen, die durch langgestreckte, nicht fortlaufende Fäserchen verstärkt ist, die hauptsächlich in Längsrichtung des Bandes ausgerichtet derart in der Matrize verteilt

sind, daß das Band eine Zugspannung von wenigstens 20 kg/cm auf 1% Streckung aufweist. Vorzugsweise ist die Matrize aus biegsamem Elastomer oder Plastomer mit wenigstens 5 Gew.-# langgestreckter Fäserchen aus einem kristallinen Polyolefin mit einem Molekulargewicht von wenigstens 500 000 verstärkt.

Da die Verstärkungsfäserchen sehr fein und gut verteilt sind, zeigt das aus der Matrize aus Elastomer oder Plastomer und diesen Fäserchen bestehende Gemisch im makroskopischen Maßstab einen homogenen Charakter und kann zu dünnen Schichten verarbeitet werden, mit denen man zugfeste Armierungen in Form glatter Bänder mit über ihre ganze Länge gleichmäßigem Querschnitt herstellen kann.

Die Verteilung der Fäserchen in der biegsamen Matrize kann verhältnismäßig leicht durch einen Mis ciivorgang erzielt werden, der mit Hilfe eines unter dem Handesnamen "Banbury" bekannten Innenmischers bzw. eines Zylindermischers durchgeführt wird, wie sie laufend in der Kautschuk- und Kunststoffindustrie verwendet werden.

Wenn das Gemisch gleichzeitig oder nachher einem Streckverfahren unterworfen wird, wie es zwischen den Zylindern eines Zylindermischers oder eines Kalanders erzielt wird, erhält man eine mehr oder weniger ausgedehnte Verstreekung der Fäserchen hauptsächlich parallel zur Streckrichtung. Das so behandelte Gemisch zeigt daher in makroskopischem Maßstab eine umso größere Homogenität, als die Fäserchen noch besser in der Matrize verteilt und noch feiner sind. Da das Verstärkungselement durch ein kristallines Polyolefin mit hohem Molekulargewicht gebildet wird, können die Fäserchen direkt an Ort und Stelle in der Matrize

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gebildet werden, wenn das Mischen bei einer nahe oder über dem Schmelzpunkt des Polyolefins liegenden Temperatur in einer Mischvorrichtung, wie dem Banburymischer oder Zylindermischer durchgeführt wird, die das Gemisch Scherkräften unterwirft, die eine Zerteilung der Polyolefinteilchen sowie ein beachtliches Verstrecken dieser Teilchen bewirken, die dann langgestreckte Fäserehen mit einem Durchmesser in der Größenordnung eines Mikrons und einer Länge von etwa 2 bis 20 mm bilden.

Wie oben erwähnt, wird die zugfeste Armierung in Form des Treibriemenbandes durch wenigstens zwei dünne, übereinanderliegende Schichten gebildet, die miteinander verbunden sind, wobei die Verstärkungsfäserchen dieser übereinanderliegenden Schichten vorzugsweise in symmetrischen Häuptrichtungen angeordnet sind, die in bezug zur Längsrichtung des Bandes kleine Winkel von weniger als 10° bilden.

Die erfindungsgemäßen Treibriemen können die Form von glatten und dünnen endlosen Bändern aufweisen, die im wesentlichen aus der zugfesten Armierung bestehen. Die Armierung kann auch mit einer Basis aus Elastomer oder Plastomer verbunden sein, die einen trapezförmigen oder mehrfacn-V-förmigen Querschnitt aufweist, bzw. mit Zähnen versehen ist um mit Keilriemenscheiben oder Zahnscheiben zusammenarbeiten zu können.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 teilweise im Schnitt perspektivische Ansichten von als glatte Treibriemen zu verwendenden glatten Bändern,

Fig. 3, 4 und 5 Schnittansichten von Treibriemen mit trapeeförmigem oder mehrfach-V-förmigem Querschnitt bzw. mit Zähnen versehenen Treibriemen mit einer Armierung gemäß der Erfindung und - 4 -

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Fig. 6 eine Herstellungsphase einer Treibriemenarmierung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen glatten Treibriemen, der im wesentlichen aus zwei dünnen, übereinanderliegenden Schichten 1 und 2 besteht, die miteinander verbunden sind und ein glattes und dünnes zugfestes Band bilden. Jede Schicht 1, 2 besteht aus einem kautschukartigen Gemisch, das eine Matrize aus biegsamem Elastomer oder Plastomer bildet, in der langgestreckte Verstärkungsfäserchen verteilt sind. Diese Fäserchen 3, 4 sind in jeder Schicht in der Hauptsache derart ausgerichtet, daß sie im wesentlichen parallel zueinander und zu der oberen und unteren Fläche der Schichten verlaufen. Die Ausrichtung dieser Fäserchen verläuft symmetrisch schräg in bezug zur Längsrichtung des glatten Bandes und schließt mit dieser Richtung einen kleinen Winkel von vorzugsweise weniger als 10°, beispielsweise 3 bis 5° ein.

Fig. 2 zeigt einen glatten Treibriemen ähnlich dem der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die durch ausgerichtete Fäserchen verstärkten Schichten 1, 2 durch eine dünne Verbindungsschicht 5 miteinander verbunden sind, die keine Verstärkungsfäserchen aufweist und aus einem Elastomer oder Plastomer besteht, das geeignet ist, fest an den Schichten 1 und 2 zu haften.

Treibriemen gemäß Fig. 1 und 2 können als glatte Treibriemen zwischen zylinrischen oder leicht gekrümmten Riemenscheiben verwendet,werden. Die symmetrische Schräganordnung der Ver-

chen

stärkungsfs&er/ im Innern der Schichten 1, 2 stellt eine Querverteilung der im Betrieb auftretenden Zugkräfte sicher und trägt dazu bei, die Treibriemen in guter Lage auf den Riemenscheiben zu halten.

Diese Treibriemen können auch als zugfeste Armierungen für andere Arten von Treibriemen verwendet werden. In diesem Fall wird eine der Seiten der glatten Armierung mit einer

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Basis aus Elastomer oder Plastomer verbunden, die einen trapezförmigen Querschnitt 6 (Fig. 3) oder einen mehrfach-V-förmigen Querschnitt 7 (Fig. 4) aufweist oder mit Zähnen 8 (Fig. 5) versehen ist, um mit Keilriemenscheiben mit trapezförmiger Nut, mit mehreren V-förmigen Nuten bzw. einer Zähne aufweisenden Riemenscheibe zusammenzuarbeiten.

Treibriemen der oben beschriebenen Art können den folgenden Beispielen entsprechend hergestellt werden:

Beispiel I

Man stellt ein G-rundgemisch aus Naturkautschuk (100 Gew.-teile), Schwärze (40 Teile) und Polyäthylen (30 Teile) her, wobei das Polyäthylen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1 000 000 hat und die Form eines feinen Pulvers mit einer durchschnittlichen Korngröße von 100 μ, einer Dichte von 0,945 und einem Schmelzpunkt von 138⁰C aufweist.

Dieses Gemisch wird 6 Minuten lang bei 155⁰G in einem Zylindermischer durchgearbeitet, dem dann eine Vulkanisierungseinrichtung angeschlossen wird, die ein wirksames Verzögerungsmittel enthält, und es wird nochmals 4 Minuten lang gemischt. Im Verlauf des Mischvorgangs werden die Polyäthylenteilchen geschmolzen, zerteilt und gestreckt, so daß sie die Form länglicher Fäserchen mit einem Durchmesser in der Größenordnung eines Mikron und eine Länge von etwa 2 bis 20 mm aufweisen.

Das Gemisch wird dann in Form einer dünnen Folie mit einer Dicke von 0,25 bis 0,35 mm aus dem Mischer entnommen, die dann unter Dehnung gekühlt wird, um ein Zusammenziehen in Längsrichtung zu vernaden.

Daraufhin werden in Zuglängsrichtung der Folie 15 mm breite Bänder geschnitten, die schraubenwendelförmig (Fig.6) auf einen zylindrischen Dorn 10 aufgerollt werden, der den zu erzielenden Durchmesser des Treibriemens aufweist. Dadurch werden auf dem Dorn eine erste Schicht 1 mit aneinanderstoßenden Windungen mit

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einem Rollwinkel von 3° in einer Richtung und dann eine zweite Schicht 2 mit aneinanderstoßenden Windungen mit einem Rollwinkel von 3° in der anderen Richtung gebildet. Zwischen den beiden Schichten 1 und 2 kann eine Verbindungsschicht mit gleicher Dicke aus einem ähnlichen Gemisch wie das der Schichten 1 und 2, jedoch ohne Polyäthylen angeordnet werden. Die beiden Schichten 1 und 2 können auch nach Behandeln der Schicht 1 mit Benzin direkt übereinander angeordnet werden. Das Ganze wird mit einem Gewebe-Abdeckband gepreßt und dann 80 Minuten lang bei 140⁰C vulkanisiert. Nach dem Vulkanisieren wird das Abdeckband entfernt und man erhält eine einheitliche Hülse, in der die Schichten 1 und 2, gegebenenfalls unter Zwischenanordnung der Verbindungsschicht 5, miteinander verbunden sind. Diese Hülse wird dann in kreisförmige Abschnitte zerschnitten, um einzelne endlose Treibriemen mit einer Breite von 15 mm herzustellen.

Auf diese Weise erhält man glatte Treibriemen ohne jede Gewebe- oder Schnurarmierung und ohne Naht, die über ihre gesamte Länge eine gute Homogenität in Konstruktion und Querschnitt aufweisen. Mit Mustern dieser Treibriemen durchgeführte Streckversuche zeigen eine Festigkeit (Zugspannung) von wenigstens 30 kg/ cm bei einer Streckung von 1$ und eine Reißfestigkeit von 330

kg/cm bei einer Streckung von 5,8$. Die Treibriemen weisen eine ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit auf und behalten ihre Hafteigenschaften während der ganzen Dauer ihrer Verwendung.

Solche Treibriemen eignen sich gut für die Verwendung zur Übertragung geringer Kräfte mit erhöhter Geschwindigkeit, beispielsweise zum Antrieb tragbarer elektrischer Werkzeuge, von Bohrschleifmaschinen oder Spindeln für Textilmaschinen.

Beispiel II

Man mischt in einem auf 105⁰G erhitzten Zylindermischer einen thermoplastischen Gummi, und zwar ein unter der Handelsbezeichnung "Cariflec TR 4122" bekanntes Mischpolymer aus

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Butadien und Styrol mit 30 Teilen Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht gleich dem in Beispiel I. Das Gemisch wird dann 2,5 Minuten lang bei einer- Temperatur von 156⁰C "bearbeitet, woraufhin es in Form einr dünnen Folie dem Mischer entnommen und unter Dehnung gekühlt wird. In diesem Zustand weist das Erzeugnis eine Zugspannung in Längszugrichtung der Folie von

130 kg/cm bei einer Streckung von 1$ auf.

Die Folie wird dann in Längsrichtung zu Bändern mit einer Breite von 15 mm zerschnitten, die schraubenwendelförmig auf den zylindrischen Dorn 10 aufgewickelt werden, um zwei übereinanderliegende Schichten 1 und 2 zu bilden, die jeweils in der einen bzw. anderen Richtung symmetrisch schräg verlaufen, wie in Fig. 6 veranschaulicht. Das Ganze wird mit einem Gewebe-Abdeckband gepreßt und auf eine Temperatur in dec Größenordnung von 100 bis 120° C bzw. eine Temperatur, die hoch genug ist, um die Schichten 1 und 2 durch Schweißen miteinander zu verbinden, jedoch geringer als die Schmelztemperatur des verstärkenden Polyäthylens, wiedererhitzt. Auf diese Weise erhält man eine einheitliche Hülse, aus der man einzelne endlose Treibriemen gewünschter Breite schneidet.

Beispiel III

Man stellt ein Gemisch aus einem Ähtylenvinylazetat mit einem Vinylazetatgehalt von 18$ (bekannt unter der Handelsbezeichnung "Alathon E. Va 3170 der Firma du Pont de Nemours) und Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht in folgender Zusammensetzung her:

- Harz E.Va 3170 100 Teile Polyäthylen. 30 Teile

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Die Beigabe des Polyäthylenpulvers geschieht bei 120⁰C im offenen Zylindermischer. Die Temperatur des Zylindermischers wird dann für den Mischvorgang, der 28 Minuten dauert, auf 148⁰C erhöht, woraufhin man eine unter Dehnung abgekühlte Folie mit einer Dicke von 0,2 mm erhält. Das Erzeugnis weist eine Zugspannung in Zugrichtung der Folie von 264 kg/cm bei einer Streckung von 1$ auf.

Mit den durch Zerschneiden der Folie in Längsrichtung erhaltenen Bändern stellt man Treibriemen in gleicher Weise wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben her.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. So können beispielsweise die oben angeführten Elastomere oder Plastomere durch andere Elastomere, wie Butadien-Styrol-Mischpolymerisat, Cis-Polybutadien, Butadien-Akrylnitril- Mischpolymerisat, Butyl- oder iähylenpropylen-Kautschuk od. dgl. oder andere Plastomere, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polystyrol od. dgl. ersetzt oder die Mischverhältnisse verändert werden.

Ebenso kann die von den dem Mischer entnommeim Folien ausgehende Herstellung der Treibriemen auf andere Weise durchgeführt werden. Der Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens besteht darin, endlose und nahtlose Treibriemen zu schaffen, die über ihre gesamte Breite sehr homogen sind. Da das Vorhandensein einer Naht keinen störenden Nachteil für die in Betracht gezogenen Verwendungszwecke bildet, können die endlosen Treibriemen auch durch Verbinden der beiden Enden des Treibriemens durch Vulkanisieren oder Verschweißen oder auch durch Verwendung anderer bekannter Verbindurgpverfahren erzielt werden.

Man kann auch Treibriemen mit mehreren übereinanderliegenden Schichten herstellen, indem man die dem Mischer entnommene dünne Folie auf einen zylindrischen Dorn aufwickelt, wobei dieses Aufwickeln spiralförmig in zwei oder mehreren Windungen geschieht,

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woraufhin das Ganze einer Wärmebehandlung unter Druck unterworfen wird, um durch Vulkanisieren und/oder Heißschweißen (je nach den die Matrize bildenden Materialien) eine Verbindung der durch das spiralförmige Aufwickeln gebildeten übereinanderliegenden Schichten zu erzielen. Mit einer so aufgewickelten Folie erhält man eine Hülse, die man zu einzelnen Treibriemen zerschneidet. Man kann auch die einzelnen Treibriemen direkt aus vorher aus der dem Mischer entnommenen Folie geschnittenen Bändern herstellen.

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Claims

Patentansprüche :

(1^Treibriemen, dessen zugfestes Element einzig aus einem glatten, dünnen Band ohne jede andere Verstärkung durch Gespinste oder Schnüre besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus wenigstens zwei dünnen, übereinanderliegenden Schichten (1, 2) besteht, die miteinander verbunden sind und aus einer Matrize aus biegsamem Elastomer oder Plastomer bestehen, die durch langgestreckte, nicht fortlaufende Fäserchen (3, 4) verstärkt ist, die hauptsächlich in Längsrichtung des Bandes ausgerichtet in der Matrize verteilt sind, und daß das Band eine Zugfestigkeit von wenigstens 20 kg/cm auf eine Streckung von 1$ aufweist.
2. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus biegsamem Elastomer oder Plastomer mit wenigstens 5 Gew.-^ langgestreckten Fäserchen (3, 4) verstärkt ist, die aus einem kristallinen Polyolefin mit einem hohen Molekulargewicht von wenigstens 500 000 bestehen.
3. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungs-Fäserchen (3, 4) der übereinanderliegenden Schichten (1, 2) in symmetrischen Hauptrichtungen ausgerichtet sind, die in bezug zur Längsrichtung des Bandes schwache Winkel von weniger als 10° bilden.
4. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Schichten (1, 2) durch eine dünne Verbindungsschicht (5) aus Elastomer oder Plastomer, die keine Verstärkungsfäserchen enthält, miteinander verbunden sind (Fig.2).
5. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form eines dünnen und glatten endlosen Treibriemens hat.

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6.Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zugfeste Element mit einer Basis aus Elastomer oder Elastomer verbunden ist, die zum Zusammenwirken mit Keilriemenscheiben oder Zahnscheiben einen trapezförmigen Querschnitt (6) oder einen mehrfach-V-förmigen ,Querschnitt (7) aufweist oder mit Zähnen (8) versehen ist (Fig. 3, 4, 5).

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