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Verfahren zur Herstellung von geschichteten Vollgununikörpern Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Kautschuk hergestellten
massiven Körpern, die keine Textilfasern, Gewebe oder Einlagen sonstiger Art haben.
Unter der Bezeichnung Kautschuk soll hierbei ein Gemisch von Rohkautschuk und Schwefel
zu verstehen sein, dem gegebenenfalls Kautschukregenerate, Faktis, gemahlene Kautschukabfälle,
Erweichungsmittel, Beschleuniger, Alterungsschutzmittel, Faserstoffe und sonstige
Füllstoffe zugesetzt werden, die in der Gummiindustrie üblich sind.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist zur Herstellung von verhältnismäßig
massiven, eine beliebige äußere Form aufweisenden Körpern anwendbar, nicht aber
zur Anfertigung schlauchartiger Körper und dünner Platten. Es eignet sich zur Herstellung
der verschiedensten Erzeugnisse, wie z. B. Riemen, Förderbänder, Schnüre, Ringe,
Pufferblöcke aus Kautschuk.
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Der Zweck der mit diesem Verfahren verfolgt wird, ist die Herstellung
von Kautschukgegenständen, bei. denen die Festigkeitseigenschaften des Gummis in
jeder seiner Schichten vollständig ausgenutzt werden.
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Es ist nämlich bekannt, daß die elastischen Eigenschaften des Gummis
sich nicht mit denjenigen anderer Körper bzw. Stoffe decken. Wenn man, die Dehnungs-
oder Zusammendrückungskurven bei verschiedenen Belastungen aufzeichnet, soll man
folgende charakteristischen Eigenschaften finden: Die Dehnungsspannungskurve des
vulkanisierten Weichgummis zeigt an, daß, während bei kleineren Belastungen erhebliche
Dehnungen zu bemerken sind, nach dem Überschreiten einer gewissen Belastungsgrenze
auch ein erhebliches Anwachsen der Belastung nur kleine Dehnungen hervorruft.
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Die Druckschrumpfungskurve zeigt zuerst ein schnelles Anwachsen der
Schrumpfungen, dann einen Wendepunkt, von dem ab die Schrumpfung auch bei den größten
Drücken ein nur kleines Anwachsen zeigt.
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Daraus ist leicht ersichtlich, daß es, je nachdem man Gegenstände
herzustellen hat, die vorwiegend auf Zug oder auf Druck oder gar in verschiedenen
Schichten verschiedenartig beansprucht werden sollen, erforderlich sein wird, daß
der Gegenstand in seinen verschiedenen Zonen bzw. Schichten sich in einem derartigen
elastischen Zustand befindet, daß er der dort vorwiegenden Beanspruchung gewachsen
ist.
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So z. B. müssen, wie bekannt, diejenigen Gummigegenstände, die einer
Zugbeanspruchung ausgesetzt werden sollen, mit Einlagen versehen werden, die eine
zu große Ausdehnung des Gummis verhindern. Bei derartigen Gegenständen arbeiten
gewöhnlich die Gummischichten nicht, sondern die Zugbeanspruchung
wird
ausschließlich von der Baumwolle, Seide oder sonstigen Textilgewebeeinlage aufgenommen.
Gummi ohne Einlagen würde unter denselben Verhältnissen so große Ausdehnung aufweisen
und derartig gespannt werden, daß seine Anwendung praktisch nicht möglich wäre.
Die Steifheit des Gummis, auch wenn er mit großen Mengen von Füllmitteln gemischt
ist, ist zu klein und seine Ausdehnung zu groß; außerdem ist bekanntlich seine Widerstandsfähigkeit
gegen schneidende, scherende, verschleißende und ähnliche Kräfte in gedehntem Zustand
stark herabgesetzt.
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Es kann andererseits auch häufig vorkommen, daß man Gegenstände herzustellen
hat, die nur eine begrenzte Elastizität haben sollen, wie z. B. Schnüre, Ringe.
In diesem Falle muß der Kautschuk unter Bedingungen beansprucht werden, die im oberen
Teil der Dehnungsspannungskurve liegen, was man gewöhnlich durch Gebilde erreichte,
die auch im Ruhezustande, d. h. ohne äußere Beanspruchungen, den Kautschuk bis zu
einem gewissen Grade im gedehnten Zustand halten. Diese Gebilde wurden bisher durch
Kombination des Kautschuks mit nicht dehnbarem Material, z. B. Textilgewebe, hergestellt
und dienten zur Anfertigung von elastischen Geweben für die verschiedenartigsten
Zwecke.
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Man hat bereits vorgeschlagen, Gegenstände aus Kautschuk dadurch herzustellen,
daß man einen aus vulkanisiertem Kautschuk bestehenden massiven Kern mit gleichfalls
aus vulkanisiertem Kautschuk bestehenden Rohren umkleidet, von denen jedes einen
Innendurchmesser aufweist, der etwas geringer ist, als der Außendurchmesser des
Körpers, auf welchen jedes der Rohre aufgezogen werden soll. Bei diesen Gegenständen
müssen die verschiedenen Rohre in Spannung ge4 bracht werden, um ihr Aufziehen zu.
ermöglichen. Sie bleiben auch bei dem fertigen Gegenstand in Spannung, bei welchem
sich die aufeinanderfolgenden Lagen in einem Dehnungszustand befinden, der von den
inneren Lagen zu den äußeren Lagen wächst. Hierbei sind die verschiedenen Lagen
bei den bekannten Ausführungen nicht fest untereinander verbunden. Sie liegen nur
dicht aneinander durch die Druckwirkung, die von jeder der Lagen auf die vorhergehende
innere Lage ausgeübt wird. Infolgedessen reiben sich bei diesen Gegenständen die
einzelnen Lagen während der durch äußere Beanspruchung hervorgerufenen Formänderungen
aneinander, wodurch sie sich schnell abnützen. Außerdem befindet sich die äußere
Lage im ungünstigsten Zustand, um den Einfluß mechanischer Außenkräfte (Abscher-,
Bohr-, Schneid- und Stichwirkungen) zu widerstehen. Um diese Nachteile zu beseitigen,
muß man die Gegenstände so herstellen, daß sich die äußeren Lagen in einem zusammengepreßten
Zustand befinden, damit sie im erforderlichen Maße widerstandsfähig werden, ferner
die inneren Lagen sich im Spannungszustand befinden und schließlich der Gegenstand
alle Beanspruchungen aufnehmen kann, die gewöhnlich durch die Stoffeinlagen aufgenommen
werden. Der Gegenstand muß daher vor allem so hergestellt werden, daß alle Lagen
vollkommen fest durch Vulkanisation untereinander verbunden sind.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Zweck, massive
Gummigegenstände ohne jegliche Einlagen herzustellen, bei denen die einzelnen Schichten
in vollständiger Übereinstimmung mit den Beanspruchungen, die in ihnen auftreten,
eine verschiedenartige elastische Arbeit leisten, wobei die erforderliche Struktur
durch das Übereinanderlegen mehrerer Gummischichten erreicht wird, die zunächst
bis zu einem gewissen Grade vorvulkanisiert und während ihres Auflegens in den für
die Erreichung der vorher bestimmten Eigenschaften nötigen elastischen Zustand gebracht
werden. Der gute Zusammenhang zwischen den einzelnen Schichten wird dabei gegebenenfalls
durch Mitverwendung eines üblichen selbstvulkanisierenden Gummizementes gesichert.
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Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden vorvulkanisierte
und gedehnte Gummischichten mit anderen Schichten verbunden, die aus Kautschukmischung
oder aus ganz oder teilwiese vulkanisiertem Kautschuk bestehen können und sich im
normalen Zustand oder in einem weniger gedehnten Zustand befinden. Das Vulkanisieren
kann in beliebiger Weise vorgenommen werden, evtl. auch bei Raumtemperatur, wenn
die übereinandergelegten Schichten schon vulkanisiert sind und an sich bekannte
selbstvulkanisierende Gummizemente Anwendung finden.
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Es folgt daraus, daß die Schichten, die nach der endgültigen Vulkanisation
des hergestellten Gegenstandes in ihren ursprünglichen Ruhezustand zurückkehren
möchten, in diesem Bestreben teilweise von den Schichten, die sich schon im Ruhezustand
befinden, gehindert werden, wodurch ein doppelter Effekt erzielt wird, und zwar
stehen einige Schichten unter Arbeitsverhältnissen, bei denen ihre Ausdehnung minimal
ist, d. h. sie werden hohe Steifheit aufweisen, während andere Schichten wieder,
die zusammengedrückt sind, einen besseren Widerstand gegen Schub, Abschleifen, Durchbohrungen
haben.
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Um möglichst gute Erzeugnisse zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn
die wenig oder
nicht gedehnten Schichten überhaupt nicht vulkanisiert
oder nur vorvulkanisiert sind; zweckmäßig finden an und für sich bekannte Gummilösungen
Anwendung, die selbstvulkanisierend oder schnellvulkanisierend bei nicht sehr erhöhter
Temperatur sind, denn sonst könnten die gedehnten Schichten während der Vulkanisation
einenTeil ihrerElastizität einbüßen, so daß die fertigen Gegenstände die vorher
beschriebenen Eigenschaften nicht in vollem Maße aufweisen würden.
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Derartige elastische Gefüge sind sowohl im Herstellungsverfahren als
auch in der Struktur grundsätzlich verschieden von anderen ähnlich erscheinenden,
die bekanntlich zur Herstellung von schlauchartigen Gebilden, z. B. Luftschläuchen
für Fahrzeugreifen aus Gummi dienen. Es wurde nämlich schon vorgeschlagen, um sogenannte
nicht platzende Luftschläuche zu erhalten, diese aus zwei oder mehreren vulkanisierten
Gummihüllen. herzustellen, von denen wenigstens eine durch die anderen ausgedehnten
zusammengepreßt wird. Diese zusammengepreßte Hülle hat den Zweck, die durch Nägel
oder andere spitze Gegenstände erzeugten Löcher im Luftschlauch wieder zu schließen
und so einem Platzen des Reifens vorzubeugen.
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Um das Wesen der Erfindung besser veranschaulichen zu können, soll
es anschließend an Hand mehrerer Beispiele erläutert werden, die auch ihr ausgedehntes
Anwendungsgebiet beispielsweise andeuten sollen. Es muß dabei vorausgeschickt werden,
daß die angegebenen Beispiele nur als solche und keineswegs als eine Begrenzung
des Verfahrens selbst aufzufassen sind.
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Ein elastischer, massiver Strang wird z. B. auf folgende Weise hergestellt:
Auf eine vulkanisierte gedehnte Gummischnur wird eine Hülle aus unvulkanisierter
Kautschukmischung oder aus ganz oder teilweise vulkanisiertem Kautschuk aufgebracht,
die sich im ersteren Falle im plastischen Zustand befindet oder, wenn sie ganz oder
teilweise vulkanisiert ist, evtl. auch gedehnt sein kann. Es können auch mehrere
Gummihüllen auf den zentralen Kern in ähnlicher Weise aufgebracht werden. Der so
entstehende Strang wird vulkanisiert und dann vom Zugapparat abgenommen, auf dem
er sich bis dahin befand. Man erhält auf diese Weise einen Strang, der einen gedehnten
Gummikern hat, .also hohe Steifheit aufweist, während die äußere zusammengedrückte
Hülle, wie schon erwähnt, sich in den besten Arbeitsbedingungen befindet. Um ein
gutes Anhaften der innenliegenden Gummischnur an den aufgebrachten Hüllen zu erreichen,
wird man natürlich die diesbezüglichen Fabrikationsvorschriften befolgen, d. h.
wenn die einzelnen Lagen aus ganz oder teilweise vulkanisiertem Gummi bestehen,
wird man z. B. ihre Oberfläche abschleifen und mit Benzin abwaschen, bevor man die
Gummilösung aufbringt usw.
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Die einzelnen Lagen können auch aus verschiedenen Gummiqualitäten
zusammengesetzt -,verden.
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Die allgemein gebrauchten Riemen und Förderbänder bestehen gewöhnlich
aus einer oder mehreren Lagen von gummiertem Flachs, Baumwoll- oder ähnlichem Textilgewebe
und aus einer äußeren Gummihülle. Erfindungsgemäß werden die gummierten Gewebelagen
durch eine oder mehrere gedehnte Gummiplatten ersetzt und dann mit einer Hülle aus
unvulkanisierter Kautschukmischung oder aus teilweise oder gänzlich vulkanisiertem
Gummi versehen, die sich im Ruhezustand oder in weniger gedehntem Zustand als die
inneren Lagen befindet. Zwischen den einzelnen Lagen wird Gummilösung aufgebracht
und das Ganze nach Auflegen sämtlicher Lagen fertig vulkanisiert. Auch in diesem
Falle ist es vorteilhaft, wenn die äußerste Hülle eine Verdichtung erhält, damit
eine bessere Widerstandsfähigkeit erzeugt wird.
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In ähnlicher Weise kann auch die Herstellung von ringförmigen Kautschukgegenständen
beliebigen Querschnitts erfolgen, die eine bestimmte und, im erforderlichem Maße
beschränkte Elastizität aufweisen müssen.
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Ein anderes Herstellungsverfahren, das sich vorteilhaft für Ringe
von nicht kreisförmigem Querschnitt benutzen läßt, ist folgendes Es wird am Kalander
eine die nötige Dicke aufweisende Gummiplatte gezogen, die dann auf einen Dorn aufgewickelt
und nach Zusammenkleben der Kanten vulkanisiert wird. Die so erzeugte Hülle wird
aufgeweitet und auf einen anderen Dorn aufgeschoben, der schon eine vorvulkanisierte,
gewickelte Gummilage im Ruhezustand trägt. Das Ganze wird, nachdem es äußerlich
noch mit einer Lage von vorvulkanisiertem Gummi im ungedehnten Zustand bedeckt worden
ist, fertig vulkanisiert. Die einander zugekehrten Oberflächen der Gummiblätter
werden vor ihrem Aufeinanderlegen mit einer schnell vulkanisierenden Gummilösung
bestrichen. Nach dem Vulkanisieren wird das Ganze vom Dorne abgestreift, auf einen
Holzdorn geschoben und in üblicher Weise mit der Kreissäge in Ringe von der gewünschten
Höhe zerschnitten.
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Ähnliche Gebilde sind auch in etwas anderer Weise herstellbar. So
könnte z. B. die äußere Gummiplatte auch ohne vorherige Vulkanisation roh aufgewickelt
werden. In diesem Falle ist es aber vorteilhaft, wenn sie
aus einer
schnell vulkanisierenden Gummimischung besteht, denn ein zu lange dauerndes Vulkanisieren
bei erhöhter Temperatur würde die Eigenschaften des Kernes ungünstig beeinflussen.
Auch könnte die äußere Gummiplatte vulkanisiert aufgewickelt und ihre Vereinigung
mit dem Kerne nur durch eine Gummilösung bewirkt werden. Der Kern kann aus einem
massiven Gummiring oder aus einem Bündel von Gummifäden bestehen. Die Spannung,
die man im Kerne erzeugt, hängt von dem elastischen Zustand ab, den der fertige
Ring aufweisen soll. Sie kann aber auch dadurch beeinflußt werden, daß der Kern
mit mehreren vulkanisierten Gummischichten umkleidet wird, -die nach und nach kleinere
Spannung aufweisen. Nötigenfalls kann auch die äußerste Hülle in geringer Spannung
gehalten werden. Außerdem können die fertigen Gebilde noch mit einer Hülle von gewebtem
oder geflochtenem Textilfasermaterial überzogen werden, um so den Gebilden nicht
nur ein zweckmäßigeres, besseres Aussehen zu verleihen, sondern um sie auch gegen
eventuelle Beschädigungen zu schützen, die durch äußere Einflüsse entstehen könnten.
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Die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung herstellbaren
Gegenstände sind außerordentlich zahlreich und verschiedenartig und jeder Fachmann
kann es an Hand der vorstehenden Erörterungen leicht zur Herstellung von hier nicht
beschriebenen Gebilden anwenden, ohne damit aus dem Bereiche der Erfindung zu gelangen.