ES2645926T3 - Correa con un elemento de tracción, en particular un elemento de tracción de carbono, que está preparado con un poliuretano reticulado, así como procedimiento de preparación - Google Patents

Correa con un elemento de tracción, en particular un elemento de tracción de carbono, que está preparado con un poliuretano reticulado, así como procedimiento de preparación Download PDF

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Abstract

Correa (1), que consiste al menos en: un cuerpo de correa de un material polimérico con propiedades elásticas, que comprende una capa de revestimiento (2) como dorso de la correa y una estructura inferior (4) con una zona de transmisión de fuerza (7); así como un elemento de tracción (3) incrustado en el cuerpo de correa en una construcción de tipo cordón, estando preparado el elemento de tracción con un poliuretano reticulado, formado por un prepolímero de poliuretano y un reticulante, concretamente de tal manera que el poliuretano llena al menos una parte de los espacios huecos del elemento de tracción, experimentando el material de relleno de poliuretano por un lado una conexión mecánica con el elemento de tracción y por otro lado una unión adhesiva con el cuerpo de correa; caracterizada porque el material de relleno de poliuretano tiene una dureza Shore A de 0,5 a 10 unidades mayor que el cuerpo de correa.

Description

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DESCRIPCION
Correa con un elemento de traccion, en particular un elemento de traccion de carbono, que esta preparado con un poliuretano reticulado, as^ como procedimiento de preparacion
La invencion se refiere a una correa, que consiste al menos en:
- un cuerpo de correa de un material polimerico con propiedades elasticas, que comprende una capa de revestimiento como dorso de la correa y una estructura inferior con una zona de transmision de fuerza; asf como
- un elemento de traccion incrustado en el cuerpo de correa en una construccion de tipo cordon, estando preparado el elemento de traccion con un poliuretano reticulado, formado por un prepolfmero de poliuretano y un reticulante, concretamente de tal manera que el poliuretano llena al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, experimentando el material de relleno de poliuretano por un lado una conexion mecanica con el elemento de traccion y por otro lado una union adhesiva con el cuerpo de correa.
Una correa del tipo mencionado anteriormente desempena un papel destacable en particular en la tecnica de la propulsion. Tales correas, que tambien se denominan correas de accionamiento o correas de transmision de fuerza, pueden estar configuradas como correas planas, correas trapezoidales, correas trapezoidales nervadas, correas dentadas o como cables compuestos. A este respecto, la zona de transmision de fuerza se corresponde con la transmision por correa. Con relacion a ello se remite en particular a la siguiente bibliograffa de patentes: documentos DE 38 23 157 A1, DE 100 16 351 A1, DE 10 2006 007 509 A1, DE 10 2007 062 285 A1, DE 10 2008 012 044 A1, DE 10 2009 044 153 A1, EP 0 841 500 A2, WO 2005/080821 A1, WO 2006/066669 A1, WO 2011/068729 A1, US 3 981 206, US 5 417 618, US 6 491 598 y DE 102 30 306 A1.
Ademas se conoce la utilizacion de correas para el transporte de materiales, denominandose tales correas tambien cintas transportadoras o bandas transportadoras. La capa de revestimiento como dorso de la correa sena entonces en este caso la placa de revestimiento de lado portante para el material de transporte. La estructura inferior sena entonces a su vez la placa de revestimiento de lado de rodadura, que esta en contacto con un tambor motriz.
La elasticidad de una correa se consigue porque el cuerpo de correa y por consiguiente la capa de revestimiento y la estructura inferior se componen de un material polimerico con propiedades elasticas, mencionandose en este caso en particular los dos grupos de materiales elastomeros y elastomeros termoplasticos. Son especialmente importantes los elastomeros a base de una mezcla de caucho reticulada, que contiene al menos un componente de caucho e ingredientes de mezcla. Como componente de caucho se utiliza en particular caucho de etileno-propileno (EPM), caucho de etileno-propileno-dieno (EpDM), caucho nitnlico (parcialmente) hidrogenado (HNBR), caucho de fluor (FKM), caucho natural (NR), caucho de cloropreno (CR), caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de butadieno (BR) o poliuretano (PU), que no estan mezclados o estan mezclados con al menos un componente de caucho adicional, en particular con uno de los tipos de caucho mencionados anteriormente, por ejemplo en forma de una mezcla de EPM/EPDM o de SBR/BR. A este respecto son especialmente importantes HnbR, EPM, EPDM, PU o una mezcla de EPM/EPDM. Los ingredientes de mezcla comprenden al menos un reticulante o un sistema reticulante (agente reticulante y acelerador). La mayona de las veces, los ingredientes de mezcla adicionales son ademas una carga y/o un adyuvante de procesamiento y/o un plastificante y/o un agente protector contra el envejecimiento asf como dado el caso aditivos adicionales, por ejemplo fibras con fines de refuerzo y pigmentos colorantes. Con relacion a esto se remite al estado general de la tecnologfa de las mezclas de caucho.
La correa esta dotada de un elemento de traccion incrustado, que esta formado por al menos una cuerda de traccion que discurre en la direccion longitudinal de la correa. La mayona de las veces, varias cuerdas de traccion forman una capa de elementos de traccion. A este respecto es especialmente importante una cuerda de traccion en una construccion de tipo cordon, habiendo con relacion a esto segun el estado de la tecnica diferentes concepciones de material de trabajo. Los tipos de material de trabajo esenciales son: acero, poliamida (PA), aramida, poliester, carbono (carbon), basalto, polieteretercetona (PEEK), poli(tereftalato de etileno) (PET), polibenzoxazol (PBO) o poli(2,6-naftalato de etileno) (PEN).
En particular, la zona de transmision de fuerza de una correa para la tecnica de la propulsion se dota de un recubrimiento resistente a la abrasion, que sirve adicionalmente para reducir el ruido y ademas puede estar equipado todavfa de manera resistente al aceite. A este respecto se utiliza un soporte de floculacion, en particular en forma de un floculo de algodon o de aramida, una capa polimerica elastica delgada cargada con fibras (por ejemplo fibras de aramida), un soporte textil, en particular en forma de un tejido, un artfculo de punto o un artfculo tricotado, o una lamina (por ejemplo lamina de PTFE) o un material compuesto de laminas (por ejemplo una lamina de PA- PTFE). Es especialmente importante el tejido. Los recubrimientos mencionados en este caso se preparan en el lado de contacto con el cuerpo de correa, en particular con su estructura inferior, la mayona de las veces de manera que se promueve la adhesion, por ejemplo con un latex de resorcinol-formaldehndo (RFL).
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A continuacion se entrara ahora mas en detalle en el estado de la tecnica de la preparacion de poliuretano del elemento de traccion.
- En la publicacion para informacion de solicitud de patente EP 0 841 500 A2 se presenta una correa dentada, en la que el cuerpo de correa se compone de un poliuretano fundido. El elemento de traccion incrustado en una construccion de tipo cordon esta formado por fibras de carbono, unido con un procesamiento de tipo cordon. A este respecto, al fundir la correa se llena solo una parte de los espacios huecos del elemento de traccion con la masa fundida de poliuretano. Resulta desventajoso que una preparacion de este tipo del elemento de traccion con poliuretano requiere que el cuerpo de correa se componga igualmente de un poliuretano de la misma composicion. Es decir no se tienen en cuenta las diferentes propiedades del elemento de traccion de carbono y del cuerpo de correa.
- Por la publicacion para informacion de solicitud de patente WO 2011/068729 A1 se conoce ahora una correa, en particular una correa dentada y correa trapezoidal nervada, cuyo elemento de traccion en una construccion de tipo cordon, en particular elemento de traccion de carbono, esta preparado con un poliuretano reticulado. El grado de llenado de los espacios huecos del elemento de traccion con el poliuretano reticulado asciende preferiblemente a del 20% al 100%. En la formacion del poliuretano se utilizan ademas en particular los siguientes componentes A y B:
componente A: polioles de los grupos de los poliester-polioles, policarbonato-polioles y polieter-polioles;
componente B: diisocianatos, en particular diisocianato de para-fenileno y diisocianato de 4,4'-metilen- difenilo.
Mediante la reaccion de un poliol con un diisocianato se produce en primer lugar el prepolfmero de poliuretano, unido con una reticulacion a continuacion con una diamina y/o con agua, en particular exclusivamente con agua. En este contexto se presenta tambien, en el marco de una etapa de procedimiento anterior, un procedimiento de preparacion para el elemento de traccion, concretamente bajo el planteamiento de un “concepto de dos banos”. En una mezcla de un prepolfmero de poliuretano y un agente dispersante o disolvente inerte se empapa el elemento de traccion, unido con un llenado al menos parcial de los espacios huecos del elemento de traccion con esta mezcla. Despues tiene lugar un secado. Finalmente se realiza una reticulacion con agua. Despues tiene lugar la produccion de la correa con el elemento de traccion preparado de esta manera.
El propio cuerpo de correa puede consistir en otro material, utilizandose de manera preferible igualmente un poliuretano reticulado, que sin embargo puede presentar otra composicion como el poliuretano para la preparacion del elemento de traccion.
En el marco de un perfeccionamiento de la ensenanza segun el documento WO 2011/068729 A1, el objetivo de la invencion consiste ahora en proporcionar una correa, que permita una graduacion de la transmision de fuerza desde el material polimerico del cuerpo de correa al elemento de traccion. Asf, el elemento de traccion tiene concretamente una rigidez muy alta, mientras que el propio cuerpo de correa es relativamente blando, lo que puede provocar altas fuerzas de cizalladura en la zona de lfmite. Ademas, el material de relleno de poliuretano debe tener por un lado una conexion mecanica muy buena con el elemento de traccion y por otro lado una union qmmica muy buena con el cuerpo de correa. Por consiguiente, con la totalidad de este planteamiento, se pretende proporcionar una correa con una vida util mayor.
Este objetivo se alcanza mediante las caractensticas de la reivindicacion 1, teniendo el material de relleno de poliuretano una dureza Shore A de 0,5 a 10 unidades mayor que el cuerpo de correa.
Las posibilidades de configuracion ventajosas de la correa segun la invencion son:
- El material de relleno de poliuretano tiene una dureza Shore A de 2 a 5 unidades mayor que el cuerpo de correa.
- El material de relleno de poliuretano llena al menos el 20%, en particular al menos el 30%, de los espacios huecos del elemento de traccion. Tambien es posible un grado de llenado del 100%.
- El material de relleno de poliuretano se reticula por medio de un diol, en particular de un butanodiol, en particular a su vez por medio de 1,4-butanodiol. En la formacion del prepolfmero puede recurrirse por ejemplo a los polioles y diisocianatos, que se presentan en la publicacion para informacion de solicitud de patente WO 2011/068729 A1.
- El propio cuerpo de correa puede estar formado por otro material. Preferiblemente, el cuerpo de correa se compone igualmente de un poliuretano reticulado, que sin embargo no tiene que tener la misma composicion que el material de relleno de poliuretano.
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- El elemento de traccion esta formado por un material fibroso, en particular por fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de aramida o segun un desarrollo novedoso por fibras de basalto (documento DE 10 2009 044 153 A1). En el caso de las fibras de aramida pueden usarse para-aramida o meta-aramida.
Sin embargo, resulta especialmente importante la formacion de elementos de traccion de fibras de carbono.
- La correa se usa en particular para la tecnica de la propulsion. A este respecto esta configurada en particular como correa dentada o correa trapezoidal nervada.
Un objetivo adicional de la invencion consiste en proporcionar un procedimiento de preparacion para el elemento de traccion de una correa del tipo mencionado anteriormente, en el que la preparacion del elemento de traccion con un poliuretano reticulado es economica, concretamente cumpliendo los requisitos de la correa planteados al principio.
Este objetivo se alcanza mediante las caractensticas de la reivindicacion 13, siendo posibles tambien las siguientes variantes de procedimiento I o II.
- Variante de procedimiento I
En el marco de una etapa de procedimiento anterior de la fabricacion de la correa se empapa, en una unica etapa de preparacion, el elemento de traccion en una mezcla de un prepolfmero de poliuretano, un reticulante y un agente dispersante o disolvente inerte, por ejemplo tolueno, llenando la mezcla al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, unido con un secado a continuacion del elemento de traccion preparado.
Mientras la mezcla se adentra en los espacios huecos del elemento de traccion ya tiene lugar una reticulacion inicial, teniendo lugar la mayona de las veces en el marco del secado a continuacion una reticulacion adicional (reticulacion completa).
- Variante de procedimiento II
En el marco de una etapa de procedimiento igualmente anterior de la fabricacion de la correa se empapa, en al menos dos etapas de preparacion, el elemento de traccion en cada caso en una mezcla de un prepolfmero de poliuretano, un reticulante y un agente dispersante o disolvente inerte, por ejemplo a su vez tolueno, llenando la respectiva mezcla al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, unido con un secado a continuacion.
En cada etapa de preparacion puede utilizarse la misma mezcla.
Resulta especialmente ventajoso que en cada etapa de preparacion se utilice otra mezcla. Mediante diferentes mezclas de preparacion puede optimizarse de manera adicional concretamente la graduacion de la dureza/rigidez perseguida.
Ademas, entre cada etapa de preparacion puede realizarse un secado.
En cuanto al desarrollo de la reticulacion durante la operacion de llenado y durante el secado se remite a la variante de procedimiento I.
En las dos variantes de procedimiento I y II, que se diferencian de la ensenanza de preparacion segun la publicacion para informacion de solicitud de patente WO 2011/068729 A1, se utiliza como reticulante preferiblemente un diol, en particular un 1,4-butanodiol.
Con el elemento de traccion preparado segun las dos variantes de procedimiento I y II se lleva a cabo entonces la fabricacion de la correa incluyendo la ensenanza segun la reivindicacion 1. Por lo demas, en cuanto a la fabricacion de la correa se remite por ejemplo al estado de la tecnologfa de las correas citado al inicio.
La invencion se explicara ahora mas detalladamente mediante un ejemplo de realizacion haciendo referencia a dibujos esquematicos. Muestran:
la figura 1 una correa dentada;
la figura 2 un hilo, formado por filamentos como base de una construccion de tipo cordon.
La figura 1 muestra una correa 1 en forma de una correa dentada con una capa de revestimiento 2 como dorso de la correa, un elemento de traccion 3 incrustado con varias cuerdas de traccion que discurren en paralelo en la direccion longitudinal de la correa asf como una estructura inferior 4. La estructura inferior esta dotada de un perfilado dentado, que comprende dientes 5 y refuerzos de diente 6, y comprende la zona de transmision de fuerza 7.
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A este respecto, la capa de revestimiento 2 y la estructura inferior 4 forman como un todo el cuerpo de correa a partir de un material de trabajo polimerico con propiedades elasticas. En cuanto a la base de material preferida con relacion a esto se remite a la introduccion de la descripcion sobre el estado de la tecnica. A este respecto es especialmente importante la utilizacion de poliuretano reticulado.
El elemento de traccion 3 en una construccion de tipo cordon esta formado en particular por fibras de carbono, estando preparado el elemento de traccion con un poliuretano reticulado, lo que se explicara aun mas detalladamente en relacion con la figura 2.
La zona de transmision de fuerza 7 de la correa es especialmente susceptible al desgaste debido a abrasion, calor y la influencia por aceites. Por este motivo, la zona de transmision de fuerza se dota la mayona de las veces de un soporte textil 8, por ejemplo en forma de un tejido. Este soporte textil se empapa, por ejemplo segun la ensenanza del documento WO 2005/080821 A1, adicionalmente con un plastico que contiene fluor, que es en particular politetrafluoroetileno (PTFE), concretamente con un alto grado de llenado del plastico, formandose al mismo tiempo un recubrimiento polimerico (sellado) como capa protectora resistente al aceite adicional 9. Las dos capas parciales 8 y 9 con diferentes funciones aparecen en este caso como capa protectora comun.
Tambien la capa de revestimiento 2 de la correa 1 puede dotarse de un soporte textil, por ejemplo del modo descrito anteriormente.
La correa 1 en su realizacion especial como correa dentada es especialmente adecuada para accionar una bomba de aceite de un motor, por ejemplo de un motor de un vetnculo.
La figura 2 muestra un hilo 10, formado por un grupo de filamentos 11, formando de 100 a 1000 filamentos, en particular de 500 a 700 filamentos, un hilo. A este respecto, el hilo esta presente la mayona de las veces como helice de hilos, lo que se aclara en la figura 2. Un grupo de hilos forma finalmente el cordon. La mayona de las veces un cordon se compone de al menos cinco hilos, en particular en de 10 a 20 hilos.
Los filamentos 11 estan formados por un material de fibra, en particular por fibras de carbono. En este contexto se habla tambien de filamentos de fibras.
Toda la construccion de tipo cordon, que comprende el sistema completo de fibras, filamentos e hilos, contiene espacios huecos, concretamente dentro de las fibras asf como entre los filamentos e hilos, que se llenan ahora al menos parcialmente en el marco de la preparacion con el poliuretano reticulado, teniendo el material de relleno de poliuretano una dureza Shore A de 0,5 a 10 unidades, en particular de 2 a 5 unidades, mayor que el cuerpo de correa, unido con una conexion mecanica muy buena con los filamentos de fibra y por consiguiente con el elemento de traccion y con una union qmmica muy buena con el cuerpo de correa. Ademas, con esto se implementa una transmision de fuerza suave, unido con fuerzas de cizalladura reducidas. Esto conduce finalmente a una mayor vida util de la correa.
Lista de numeros de referencia
(Parte de la descripcion)
1 correa en forma de una correa dentada
2 capa de revestimiento como dorso de la correa
3 elemento de traccion
4 estructura inferior
5 diente
6 refuerzo de diente
7 zona de transmision de fuerza
8 soporte textil (soporte de diente)
9 capa protectora
10 hilo
11 filamento

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Correa (1), que consiste al menos en:
    un cuerpo de correa de un material polimerico con propiedades elasticas, que comprende una capa de revestimiento (2) como dorso de la correa y una estructura inferior (4) con una zona de transmision de fuerza (7); asf como
    un elemento de traccion (3) incrustado en el cuerpo de correa en una construccion de tipo cordon, estando preparado el elemento de traccion con un poliuretano reticulado, formado por un prepolfmero de poliuretano y un reticulante, concretamente de tal manera que el poliuretano llena al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, experimentando el material de relleno de poliuretano por un lado una conexion mecanica con el elemento de traccion y por otro lado una union adhesiva con el cuerpo de correa;
    caracterizada porque el material de relleno de poliuretano tiene una dureza Shore A de 0,5 a 10 unidades mayor que el cuerpo de correa.
  2. 2. - Correa segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el material de relleno de poliuretano tiene una dureza Shore A de 2 a 5 unidades mayor que el cuerpo de correa.
  3. 3. - Correa segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque el material de relleno de poliuretano llena al menos el 20% de los espacios huecos del elemento de traccion.
  4. 4. - Correa segun la reivindicacion 3, caracterizada porque el material de relleno de poliuretano llena al menos el 30% de los espacios huecos del elemento de traccion.
  5. 5. - Correa segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el material de relleno de poliuretano esta reticulado por medio de un diol.
  6. 6. - Correa segun la reivindicacion 5, caracterizada porque el material de relleno de poliuretano esta reticulado por medio de un butanodiol.
  7. 7. - Correa segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el cuerpo de correa se compone de un poliuretano reticulado.
  8. 8. - Correa segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el elemento de traccion (3) esta formado por un material fibroso.
  9. 9. - Correa segun la reivindicacion 8, caracterizada porque el elemento de traccion (3) esta formado por fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de aramida o fibras de basalto.
  10. 10. - Correa segun la reivindicacion 9, caracterizada porque el elemento de traccion (3) esta formado por fibras de carbono.
  11. 11. - Correa segun una de las reivindicaciones 1 a 10 para su uso en la tecnica de la propulsion.
  12. 12. - Correa segun la reivindicacion 11, caracterizada porque la correa (1) esta configurada como correa dentada o correa trapezoidal nervada.
  13. 13. - Procedimiento para la preparacion del elemento de traccion (3) de una correa (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el marco de una etapa de procedimiento anterior de la fabricacion de la correa, en una unica etapa de preparacion, se empapa el elemento de traccion (3) en una mezcla de un prepolfmero de poliuretano, un reticulante y un agente dispersante o disolvente inerte, llenando la mezcla al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, unido con un secado a continuacion del elemento de traccion (3) preparado.
  14. 14. - Procedimiento para la preparacion del elemento de traccion (3) de una correa (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el marco de una etapa de procedimiento anterior de la fabricacion de la correa, en al menos dos etapas de preparacion, se empapa el elemento de traccion (3) en cada caso en una mezcla de un prepolfmero de poliuretano, un reticulante y un agente dispersante o disolvente inerte, llenando la respectiva mezcla al menos una parte de los espacios huecos del elemento de traccion, unido con un secado a continuacion del elemento de traccion (3) preparado.
  15. 15. - Procedimiento segun la reivindicacion 14, caracterizada porque en cada etapa de preparacion se utiliza la misma mezcla u otra mezcla.
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