DE2844907A1

DE2844907A1 - Verfahren zur herstellung eines lieferwerksriemchens

Info

Publication number: DE2844907A1
Application number: DE19782844907
Authority: DE
Inventors: Helmut Kuhn; Joachim Scheibe
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1978-10-14
Filing date: 1978-10-14
Publication date: 1980-04-17
Also published as: IT1118104B; GB2032838B; JPS5553547A; FR2438537B1; IT7949820A0; US4267139A; DE2844907C3; DE2844907B2; GB2032838A; CH638429A5; FR2438537A1

Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, 694o Weinheim/Bergstr.

Verfahren zur Herstellung eines Lieferwerksriemchens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lieferwerksriemchens aus einem elastomeren Werkstoff und mit einer sich in Unifangsrichtung erstreckenden, textlien Verstärkungseinlage, bei dem der aushärtbare, polymere Werkstoff auf die auf einem Formkern abgestützte Verstärkungseinlage aufgebracht und danach ausgehärtet wird, wobei sich eine Verbindung zwischen der Verstärkungseinlage und dem elastomeren Werkstoff ergibt.

Dieses Verfahren ist aus DE-OS 2 319 111 bekannt. Die Verstärkungseinlage besteht dabei aus einem zunächst in ebener Form vorliegenden Vliesstoff, der mit der Lösung eines elastomeren Werkstoffes imprägniert ist, und der in mehreren Lagen auf den Formkern aufgewickelt worden ist, derart, daß sich die Enden gegenseitig überlappen. Um die Abweichungen der Dicke und der Flexibilität der Verstärkungseinlage im Bereich der Überlappung

- 2 030016/0531

auf ein Minimum zu reduzieren, kommen extrem leichte

2 Faserflore mit einem Flächengewicht zwischen Io und 5o g/m als Verstärkungseinlage zur Anwendung, was dazu zwingt, eine Vorimprägnierung mit einer Lösung einer vernetzbaren elastomeren Zusammensetzung vorzunehmen. Dieser separate Arbeitsvorgang verteuert jedoch die Herstell kosten des Lieferwerksriemchens in erheblichem Maße, insbesondere deshalb, weil das Lösungsmittel in einem aufwendigen Trockenverfahren entfernt werden muß. Dabei ist es nicht auszuschließen, daß in bestimmten Bereichen Poren zurückbleiben, was zu Laminierungserscheinungen innerhalb der Verstärkungseinlage oder zwischen der Verstärkungseinlage und der Schicht aus dem elastomeren Werkstoff führen kann. Diese Gefahr ist insbesondere deshalb gegeben, weil das Lieferwerksrietlichen im Bereich der gegenseitigen Überlappung der Enden der Verstärkungseinlage eine relativ veränderte Flexibilität aufweist, was bei den hohen und üblichen Laufgeschwindigkeiten zu Schwingungen führen kann. Solche Schwingungen können bereits nach kurzem Gebrauch eintreten, weil die verwendeten Verstärkungseinlagen aufgrund ihrer relativ geringen Eigenstabilität nur in geringem Maße zur Erhöhung der Gesamtstabilität des Lieferwerksriemchens beizutragen vermögen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach anzuwendendes Verfahren zur Herstellung von Lieferwerksriemchen zu entwickeln, daß die Herstellung absolut rotationssymmetrischer Riemchen gewährleistet, und bei dem Verstärkungseinlagen einer großen mechanischen Festigkeit eingesetzt werden können.

Die Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, in dem eine in Umfangsrichtung schrumpffähige, endlos ausgebildete Verstärkungseinlage auf den Formkern einer Hohl form aufgebracht wird, daß diese durch Aktivierung der Schrumpfkräfte gegen dessen Oberfläche gepresst wird,

- 3 030016/0531

daß der verbleibende Raum der Hohl form und die Poren der Verstärkungseinlage mit einem flüssigen Reaktionsgemisch eines Polyurethanelastomers ausgefüllt v/erden, der ausgehärtet wird, und der dabei in eine feste Bindung zu der Verstärkungseinlage tritt, so daß das Lieferwerksriemchen im Anschluß aus der Hohl form entnommen und fertig bearbeitet werden kann.

Verwendbar im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Verstärkungseinlagen verschiedenartigen Aufbaues. Sie können beispielsweise aus Natur- und/oder synthetischen Stapel- oder Endlosfäden bestehen, wobei jedoch ein Durchmesserbereich in der Größenordnung von o,o5 mm bis o,l mm der Vorzug zu geben ist. Bei diesen Fasern handelt sich um relativ grobe Titer, und es wird dadurch ein relativ offenporiger Aufbau der Verstärkungseinlage ermöglicht, was vorteilhaft ist im Bezug auf die Durchdringung mit dem Reaktionsgemisch des Polyurethan-Elastomeren. Wegen der Verfügbarkeit wird bei synthetischen Fäden runden Faserprofilen im allgemeinen der Vorzug gegeben. Wegen der relativ vergrößerten Oberfläche sind demgegenüber aber abweichende Faserprofile an sich vorteilhafter zu verwenden, beispielsweise dreieckige oder lang-ovale Faserprofile.

Hinsichtlich der Aktivierung der Schrumpfkräfte werden gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils solche Bedingungen eingestellt, daß diese möglichst optimal sind. Dabei ist es ein wesentliches Merkmal, daß die tatsächlich eintretende Verkürzung der Fäden zunächst durch den Kern,auf den die Verstärkungseinlage aufgefädelt ist, und im Anschluß daran durch den elastomeren Werkstoff, der jeden einzelnen Faden der Verstärkungseinlage umgibt, weitgehend verhindert wird. In den Fäden herrscht infolgedessen im fertigen Lieferwerksriemchen eine hohe innere Vorspannung, die einer betriebsbedingten Dehnung aufgrund äußerer Belastungen in besonders vorteilhaftem Maße entgegenwirkt.

030016/0531

28U907

-ί-

Je nach Art der verwendeten Schrumpffäden müssen verschiedenartige Schrumpfbedingungen eingestellt werden. Viele Naturfasern, die aufgrund ihrer hygrophilen Eigenschaften eine besonders gute Bindung zu dem elastomeren Werkstoff gewährleisten, schrumpfen nur unter der Einwirkung von Feuchtigkeit. Die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des fertigen Lieferwerksriemchens müssen deshalb bei Verwendung solcher Fasern mit einem zusätzlich eingeschobenen Trocknungsvorgang vor dem eigentlichen Aufbringen des elastomeren Werkstoffes erkauft werden.

Synthetisch hergestellte Schrumpffasern haben demgegenüber genormte und damit vollkommen gleichbleibende Eigenschaften, die sich insbesondere auf einen außerordentlich hohen Schrumpf beziehen. Zur Auslösung des Schrumpfes genügt eine einfache Erwärmung, und dieser Vorgang läßt sich gegebenenfalls auch mit der Vernetzung des elastomeren Werkstoffes kombinieren. Der Verwendung von synthetisch hergestellten Schrumpffasern wird deshalb im Sinne der vorliegenden Erfindung der Vorzug gegeben.

Ein weiterer Vorteil kann sich dann ergeben, wenn als Schrumpffasern Bikomponenten-Fasern verwendet werden, deren eine Komponente ein abweichendes Schrumpfverhalten aufweist. Bei Aktivierung der Schrumpffaser resultiert daraus eine Kräuselung des gesamten Gebildes, und diese trägt zu einer verbesserten Verankerung im ausgehärteten elastomeren Werkstoff bei.

Hinsichtlich der verwendbaren Polyurethan-Elastomeren ist neben deren mechanischen Eigenschaften in ausgehärtetem Zustand insbesondere die Viskosität des Reaktionsgemisches von großer Bedeutung, um eine gute Durchdringung und Benetzung aller Fäden der Verstärkungseinlage zu gewährleisten.

- 5 -CT30Q16/0531

- sr-

Λ-

Viskositäten in der Größenordnung zwischen 5oo und looo cP haben sich als vorteilhaft erwiesen.

Aus dem Aufschrumpfen der Verstärkungseinlage auf den Kern vor der Vernetzung des elastomeren Werkstoffes resultiert eine absolut rotationssymmetrische Einbettung der Verstärkungseinlage in das fertige Lieferwerksriemchen. Die den
Verstärkungseffekt bewirkenden Schrumpffäden haben auch in Teilbereichen in Bezug auf die gebrauchsbedingte Belastung des Lieferwerksriemchens eine optimale Ausrichtung. Das
Lieferwerksriemchen weist bereits nach der Entnahme aus der Hohl form auf dem gesamten Umfang vollkommen ausgeglichene Eigenschaften auf. Die notwendigen Nachbearbeitungen brauchen sich infolgedessen nicht auf eine Vergleichmäßigung der
Eigenschaften zu beziehen.

Wie vorstehend ausgeführt, ist die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage grundsätzlich unabhängig
von der chemischen Vernetzung des elastomeren Werkstoffes. Die Verstärkungseinlage kann infolgedessen beispielsweise auf einen Wechselkern außerhalb der eigentlichen Hohlform aufgeschrumpft werden, und anschließend zusammen mit diesem in die Hohlform eingesetzt werden, in die dann ein beispielsweise kalt aushärtendes Reaktionsgemisch eines Polyurethan-Elastomeren eingefüllt wird. Die diesbezüglich z.Z. zur Verfugung stehenden Qualitäten genügen jedoch häufig den besonders hohen Anforderungen nicht, die in dem praktischen aBetrieb an Lieferwerksriemchen gestellt werden. Es ist
deshalb vorteilhafter, warm aushärtende Polyurethan-Qualitäten zu verwenden, beispielsweise solche mit einer Vernetzungstemperatur in der Größenordnung von loo bis 13o°C. Dieser Temperaturbereich liegt in der Größenordnung der optimalen Schrumpfungstemperatur der meisten synthetisch hergestellten

- 6 030016/0531

Schrumpffasern. Es bietet sich deshalb an, die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage und die Vernetzung des elastomeren Werkstoffes als einen in sich geschlossenen Arbeitsvorgang und durch eine einmalige Erwärmung zu bewirken.

In der praktischen Verwendung dienen Lieferwerksriemchen dazu, textlien Fäden oder Fasern eine bestimmte Transportoder Abzugsgeschwindigkeit zu verleihen. Dazu werden die Fäden zwischen dem über eine Rolle laufenden Lieferwerksriemchen und einer starren Gegenrolle aus Metall eingeklemmt und durch Reibschluß vorwärts transportiert. Je nach Härte des Fadens drückt sich dieser dabei mehr oder weniger stark in die Oberfläche des Lieferwerksriemchens ein, und in Verbindung mit den hohen angewendeten Geschwindigkeiten resultiert eine große mechanische Belastung. Diese wird zusätzlich überlagert durch eine chemische Belastung durch die Avivagen, die üblicherweise auf die Oberfläche der Fäden aufgebracht sind. Im Hinblick auf diesen spezifischen Belastungskomplex hat sich insbesondere die Verwendung eines Polyurethan-Elastomeren als vorteilhaft bewährt, der in ausgehärtetem Zustand eine Oberflächenhärte von 60 bis 94 Shore A aufweist, vorzugsweise eine Härte von 7o Shore A₅ und der aus einem NDI oder TDI und Polyester oder Polyether zusammengesetzt ist. Neben einem ausreichenden Reibschluß, der für den Transport der Fäden erforderlich ist, weisen diese Qualitäten eine besonders, hohe Verschleißfestigkeit auf.

Hinsichtlich der äußeren Gestalt der Verstärkungseinlage können unterschiedliche Ausführungen zur Anwendung kommen. Besonders, geeignet ist ein Gewebeschlauch mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schrumpffäden, die in Querrichtung untereinander durch Stapel- und/oder Endlosfäden verklebt oder verknüpft sind. Dabei ist es.

030016/0531

möglich, daß die Schrumpffäden allein oder mit gleichen oder andersartigen Fasern zusammen jeweils einen Strang vergleichbarer Breite bilden. Ist der einzelne Strang aus mehreren einzelnen Fäden zusammengesetzt, so kann jeder der Fäden eine endliche oder eine endlose Länge haben. Die Fäden können untereinander innerhalb des Stranges mechanisch oder adhäsiv verbunden sein. Werden adhäsive Binder verwendet, so ist aber zu beachten, daß die innere molekulare Struktur der Schrumpffäden unverändert erhalten bleibt. Lösungsmittel kleber müssen aus diesem Grunde als Bindemittel ausgeschlossen werden.

Eine mechanische Bindung zwischen den verschiedenen Fäden kann herbeigeführt werden, in dem diese untereinander verzwirnt oder verwirkt werden. Wird ein Gewirke angewendet, dann kann dieses so ausgebildet sein, daß die nichtschrunpfenden Fäden jeweils in der folgenden Masche den Strang verlassen und in den Nachbarstrang übergehen. Auf diese Weise wird eine gewebeähnlich ausgebildete Verstärkungseinlage erhalten, mit Schrumpffäden, die zueinander absolut parallel und in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, und die eine ausgezeichnete Verbindung zu dem Grundkörper aus dem elastomeren Werkstoff haben.

Als synthetische Schrumpffasern können unterschiedliche Fasertypen zur Anwendung kommen, beispielsweise Polyacryl-Nitril oder Modacrylfasern. Als besonders günstig hat sich jedoch die Verwendung von Polyesterfasern erwiesen, weil diese aufgrund ihres hohen inneren Kristallisationsgrades im Anschluß an den Schrumpfvorgang nahezu völlig inert gegenüber äußeren Einflüssen sind. Die erwünschte hohe innere Vorspannung bleibt bei der Verwendung solcher Fasern deshalb in einem besonders hohen Maße

030016/0531

langfristig erhalten. Die Zersetzungstemperatur dieser Fasern liegt im übrigen über derjenigen der zur Anwendung kommenden Polyurethan-Elastomeren. Temperaturabhängigen Schädigungen der Verstärkungseinlage geht infolgedessen in jedem Falle eine Schädigung des äußeren Mantels aus dem Polyurethan-Elastomeren voraus, und eine solche Schädigung ist infolgedessen durch äußeren Augenschein unmittelbar erkennbar. Die gute Netzfähigkeit der angewendeten Reaktionsmischungen gegenüber solchen Fasern-führt zu einer festen Verbindung zwischen dem Polyurethan-Elastomeren und den Polyesterfasern. Auch dieses Merkmal ist von großer praktischer Bedeutung.

Die guten Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Lieferwerksriemchen ergeben sich aus dem Zusammenwirken der hohen Kerb-und Weiterreißfestigkeit und dem geringen Abriebverlust des verwendeten elastomeren Werkstoffes in Verbindung mit den unter einer inneren Vorspannung stehenden Fasern der Verstärkungseinlage. Diese wirkt der Neigung zur Relaxation des Polyurethans entgegen, und es werden dadurch erheblich vergrößerte Laufzeiten erreicht. Die Verstärkungseinlage kann so robust ausgebildet werden, daß sie wesentlich zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften beiträgt, und sie ist, bedingt durch das angewendete Herstellungsverfahren, absolut rotationssymmetrisch in die Wandung des Lieferwerksriemchens eingebettet. Dieses weist infolgedessen auf seinem gesamten Umfang eine vollkommen gleichmäßige Elastizität und Flexibilität auf. Ein seitliches Ablaufen von ballig ausgebildeten Führungsrollen ist deshalb auch nach sehr langen Laufzeiten nicht zu befürchten.

030016/0531

Beispiel:

In ein zylindrisch ausgebildetes Formwerkzeug mit einem Innendurchmesser von Io2 mm und einer Höhe von 80 mm wird ein zylindrisch ausgebildeter Kern mit einem Durchmesser von loo mm eingesetzt. Alle Innenflächen des Formwerkzeuges sind hochgradig poliert und geglättet.

Das Formwerkzeug hat eine fest eingestellte Temperatur von 12o°C, und seine Innenwände werden nach jedem ForniL Vorgang erneut mit einem Trennmittel versehen.

Auf den zylindrischen Kern wird ein Gewebeschlauch mit 80 mm Länge und einem Innendurchmesser von lol mm aufgefädelt, dessen in Umfangsrichtung verlaufende Stränge aus Hochschrumpffäden aus Polyester mit einem Durchmesser von o,lo2 mm bestehen. Die in Querrrichtung zu diesen Fäden verlaufenden Stränge bestehen aus Polyamid 66 und sie haben einen Durchmesser von o,o7 mm. Die in Umfangs-und in Querrichtung dazu verlaufenden Fäden sind untereinander durch Reibschluß verbunden. Die lichten Abstände betragen zwischen den in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden ca. o,4 mm, zwischen den in Querrichtung dazu verlaufenden Fäden ca. 0,6 mm.

Durch Strahlungs- und Leitungswärme werden die Schrumpfkräfte des Gewebeschlauches im Laufe von 5 Minuten optimal aktiviert, und der Gewebeschlauch legt sich als Folge davon faltenfrei und straff an die Oberfläche des Formkernes an.

In einer Gießmaschine wird anschließend ein blasenfreies Polyurethan-Reaktionsgemisch bereitet, und gleichmäßig in die Hohlform eingegeben. Das Reaktionsgemisch durchdringt dabei gleichmäßig die Poren der Verstärkungseinlage und die

- Io -

030016/0531

Fäden werden vollständig in den sich bildenden elastomeren Werkstoff eingebettet.

Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten ist dieser ausreichend fornistabil, um die aus der Aktivierung der Schrumpffasern resultierende Vorspannung der Verstärkungseinlage auffangen zu können, so daß eine Entformung möglich ist. Die Nachbearbeitung besteht aus einer Aufrauhung der Oberfläche durch einen SchleifVorgang und ein Abstechen der Riemchen auf eine gewünschte Länge von jeweils 30 mm.

030016/0531

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Lieferwerksriemchens aus einem elastomeren Werkstoff und mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden, textlien Verstärkungseinlage, bei dem ein aushärtbarer, polymerer Werkstoff auf die auf einem Formkern abgestützte Verstärkungseinlage aufgebracht und danach ausgehärtet wird, wobei sich eine Verbindung zwischen der Verstärkungseinlage und dem elastomeren Werkstoff ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Umfangsrichtung schrumpffähige, endlos ausgebildete Verstärkungseinlage auf den Formkern einer Hohl form aufgebracht wird, daß sie durch Aktivierung der Schrumpfkräfte gegen dessen Oberfläche angepresst wird, daß der verbleibende Raum der Hohl form und die Poren der Verstärkungseinlage mit einem flüssigen Reaktionsgemisch eines Polyurethan-Elastomers ausgefüllt werdender ausgehärtet wird und der dabei in eine feste Bindung zu der Verstärkungseinlage tritt, so daß das Lieferwerksriemchen im Anschluß aus der Hohl form entnommen und fertig bearbeitet werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Schrumpfkräfte der Verstärkungseinlage und die Vernetzung des elastomeren Werkstoffes durch eine einmalige Erwärmung bewirkt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethan-Elastomer verwendet wird, der in ausgehärtetem Zustand eine Oberflächenhärte von 6o bis 94 Shore A, vorzugsweise eine Härte von 7o Shore A aufweist.

- 12 -

030016/0531

28U907

4. Verstärkungseinlage zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gewebeschlauch mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schrumpffäden besteht, die in Querrichtung untereinander durch Stapel- und/oder Endlosfäden verklebt oder verknüpft sind.

5. Verstärkungseinlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpffasern allein oder mit gleichen oder andersartigen Fasern zusammen jeweils einen in Umfangsrichtung verlaufenden Strang vergleichbarer Breite bilden.

6. Verstärkungseinlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die andersartigen Fasern bei den zur Anwendung kommenden Temperaturen für die Aktivierung der Schrumpfkräfte keine oder eine abweichende Längenänderung aufweisen.

7. Verstärkungseinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpf- und die andersartigen Fasern untereinander verzwirnt, verklebt oder verwirkt sind.

8. Verstärkungseinlage nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpffasern Polyacryl-Nitri1,Modacryl- oder Polyesterfasern sind.

030016/0531