NL8202410A

NL8202410A - Versterkingsstructuur voor een elastomeer voorwerp.

Info

Publication number: NL8202410A
Application number: NL8202410A
Authority: NL
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 1982-06-14
Filing date: 1982-06-14
Publication date: 1984-01-02
Also published as: AU1521383A; CA1202271A; US4650068A; BR8303136A; DE3366035D1; AU552497B2; JPS5931144A; MX162786A; ZA834092B; ES523248A0; EP0096929B1; EP0096929A1; ATE22037T1; ES8403371A1; JPH034374B2

Description

t*· '%

825098/Ti/VL

Korte aanduiding: Versterkingsstructuur voor een elastomeer voorwerp

De uitvinding heeft betrekking op een vlakke versterkingsstructuur voor een elastomeer voorwerp, in het bijzonder transportband. Deze versterkings-structuur omvat een eerste reeks evenwijdige koorden en een tweede reeks evenwijdige koorden die ten opzichte van de eerste reeks in dwarsrichting 5 verlopen en welke reeksen in de kruisingspunten onderling verbonden zijn.

Het is bekend in transportbanden versterkingsweefsels toe te passen waarbij kettingdraden of koorden in de lengterichting van de band verlopen en dus de vereiste langssterkte geven, terwijl de inslagdraden of koorden zorgen voor een aangepaste dwarsstijfheid in de band en voor het verhogen 10 van schokweerstand en de weerstand tegen langsscheuren in de band.

Tijdens gebruik komt het vaak voor dat relatief zware materiaalbrokken op de band gestort worden zodat in de band een aanzienlijke weerstand tegen impact-belasting ingebouwd moet zijn. Tevens kan het voorkomen dat brokken met scherpe randen of hoeken beklemd raken tussen het bandoppervlak en 15 bijvoorbeeld drijforganen of frame van de transportband. Deze scherpe randen of hoeken kunnen dan insnijdingen» verlopend volgens de langsrichting van de voortlopende band veroorzaken. In het ergste geval kan de insnijding of scheur zich dwars door de transportbanddikte uitstrekken waardoor deze dan onherstelbaar beschadigd, en onbruikbaar wordt. Om dit te voor-20 komen werd vroeger reeds v.oorgesteld dwarskoorden in de verst erkings structuur in te bouwen die dan beletten dat een plaatselijke beschadiging voortloopt in langsscheuren.

Teneinde de buigzaamheid van de transportband zo gunstig mogelijk te houden, zodat de band over omloopwielen met relatief kleine diameter kan 25 lopen zal men bij voorkeur slechts een versterkingsstructuur aanbrengen en de dikte van deze structuur laag houden. In een versterkingsweefsel zoals bijvoorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvrage nr. 2299 ten name van aanvraagster, dat nagenoeg rechte staalkoorden bevat als inslagkoorden, zal de dikte van het weefsel bijna gelijk zijn aan de dikte van dit inslagkoord 30 plus tweemaal de dikte van de dwars daaroverheen lopende kettingkoorden.

De hoeveelheid rubber die vereist is om de centrale versterkingszone in de band op te vullen tussen de koorden van het weefsel is dus aanzienlijk.

Volgens de uitvinding wordt thans voorgesteld deze weefseldikte te 8202410 -2- verminderen tot de dikte van het inslagkoord plus slechts éénmaal de dikte van het kettingkoord. Tevens wordt voorgesteld, met inachtneming van de vereiste plooibaarheid voor het versterkte elastomeer voorwerp (in het bijzonder de trogbaarheid van een versterkte transportband), de impactweer-5 stand te verbeteren door een bepaalde rek- en treksterkteverhouding aan te houden tussen de twee reeksen elkaar kruisende koorden en door de afstand tussen de koorden onderling in elke reeks op een bijzondere manier aan te passen. De treksterkte van de eerste reeks koorden per breedte-eenheid van de reeks (U/mm) moet daartoe tenminste tweemaal de treksterkte van de twee-10 de.reeks koorden per (zelfde) breedte-eenheid bedragen, terwijl de treksterkte van elk koord uit de eerste reeks ten hoogste 10 maal en tenminste éénmaal de treksterkte van elk koord uit de tweede reeks bedraagt.

Bij voorkeur zal de eerste reeks koorden een breukverlenging bezitten tussen 2,5% en T»5% terwijl deze·in de tweede reeks tenminste 3%, bijvoor-15 beeld tussen 5% en 12% bedraagt.

Staalkoorden, voorzien van een hechtingsbevorderende deklaag ten aanzien van rubber, zoals bijvoorbeeld messing met 67% Cu en 33% Zn zijn bijzonder geschikt. Indien het versterkte voorwerp een transportband is zullen de koorden van de eerste reeks verlopen, volgens de langsrichting (doorloop-20 richting) van de band.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een perspectivische afbeelding van een versterkingsstructuur ingebed in een elastomeerbaan.

Fig. 2 toont een variant van de versterkingsstructuur.

25 In de elastomeerbaan 1 ligt de versterkings structuur, omvattende een eerste reeks evenwijdige langskoorden 2 waaroverheen een tweede reeks evenwijdige dwarskoorden 3 aangebracht zijn. De beide reeksen zijn onderling in de kruisingspunten k verbonden bijvoorbeeld met behulp van een binddraad of bindgaren aangegeven met 5 of 6. Het bindgaren 6 kan daarbij een bind-30 patroon volgen waarbij het diagonaal over de koordenkruising loopt ofwel loodrecht op een der koordenreeksen zoals bijvoorbeeld de binddraad 5 die loodrecht op de dwarskoorden 3 verloopt.

Andere op zichzelf bekende verbindingswijzen zijn uiteraard ook mogelijk. De verbinding van de twee koordenreeksen gebeurt op een daartoe ge-35 schikte weefinrichting waar de langskoorden met aangepaste tussenafstanden worden toegevoerd, terwijl de dwarskoorden één voor één op de gewenste onderlinge afstand als inslag worden neergelegd op de langskoorden en in 8202410 -3- de kruisingspunten met een op zichzelf bekende naaibewerking met behulp van een bindgaren op elkaar bevestigd worden.

In onderstaande tabel zijn een aantal geometrische parameters van verst erkingsstructuren voor diverse sterkteklassen (N/mm) van transportbanden 5 aangegeven als voorbeeld van geschikte uitvoeringsvormen van de uitvinding. De versterkingskoorden in beide reeksen zijn vermessingde staalkoorden.

Het bindgaren is een nylongaren van 9^0 dtex, voorzien van een hechtings-bevorderende deklaag ten aanzien van het elastomeer en met een breuksterk-te van 65 N. Een koordconstructie 3 x 7 x 0.25 betekent in de tabel dat het 10 koord 4 samengetwiste strengen omvat waarin elke streng bestaat uit 7 samengetwiste ronde staalfilamenten met elk een doormeter van 0.25 me. Slag-lengte en slagrichting zowel in koord als in streng bepalen zoals bekend het verlengingsgedrag.

Langssterkte trans- 1000 2000 15 portband (N/mm)_

Dwarssterkte (N/mm)_125 '_250_ 500__

Dikte van de structuur 3.60 4.00 6,00 (mm)

Langskoorden constructie 4x7x0.25 4x7x0.45

Koorddiameter (mm) 2.05 3.6 20 Breuksterkte (N) op trék 3,200 10.000

Breukverlenging {%) 5 6.6

Verlenging op 10# van 1.8 2.2 breuksterkte {%)

Aantal koorden 172 . ..... 344 215 25 per m bandbreedte___________„

Dwarskoorden constructie 3x7x0.22 4x7x0.25 4x7x0.30

Koorddiameter (mm) 1.52 1.93 2.32

Breuksterkte (N) op trek 1710 2775 3880

Breukverlenging {%) 7.5 7.5 7-5 30 Aantal koorden 80 100 90 per m bandlengte

Uit deze tabel blijkt dat voor transportbanden in de sterkteklasse 500 N/mm tot 2000 N/mm de treksterkte (breuksterkte op trek in Newton - N -) van elk langskoord (eerste reeks) ten hoogste 2,5 x le treksterkte van elk 82 02 4 1 0 -1*- dwarskoord (tweede reeks) "bedraagt. Deze grens voor treksterkteverhouding is tevens geldig voor transportbanden in de sterkteklassen 200 N/mm tot 500 N/mm.

De afstand tussen de hartlijnen 7 van twee opeenvolgende koorden in 5 de tweede reeks is meer dan de helft van genoemde afstand tussen twee opeenvolgende koorden in de eerste reeks. Bij voorkeur is de verhouding tussen deze genoemde afstanden echter ten hoogste k. Wanneer men staalkoorden op een klassieke manier onderling verzweeft als ketting en inslag, zoals bijvoorbeeld beschreven in EP 2299» zal men meestal deze lage verhoudingen 10 niet kunnen aanhouden. Nu is deze lage verhouding bijzonder voordelig voor de weerstand tegen impactbelasting van de versterkte baan, in het bijzonder van versterkte transportbanden. Bij voorkeur zal in versterkingsstruc-turen voor transportbanden in de sterkteklasse 200 N/mm tot 2000 N/mm de verhouding tussen genoemde hartlijnafstanden variëren tussen 2 en 15 Met het oog op een gunstige impactweerstand zal het aantal koorden van de tweede reeks per m breedte, van deze reeks gekozen worden tussen ongeveer 50 en ongeveer 200, Voor transportbanden in de sterkteklasse 200 N/mm tot 2000 N/mm zal dit aantal koorden kunnen variëren tussen nagenoeg 70 en 120.

20 De versterkingsstructuur volgens de uitvinding geeft het belangrijk voordeel dat het verlengingsvermogen in zowel langs- als dwarsrichting uitsluitend afhankelijk is van de intrinsieke verlengingscapaciteit van de koorden en niet beïnvloed wordt door het verbindings- of weefproces van de twee koordenreeksen. Het voorstel rechtlijnige langskoorden te gebruiken 25 laat ook toe stijvere langskoorden (met een grotere dikte)· in de structuur te verwerken dan een normaal weefproces zou toelaten en waarbij de weef-schachten telkens een koordvervormingskracht zouden moeten overwinnen voor het inschieten van de inslagkoorden.

Het klassiek verweven van relatief dikke staalkoorden zou dus bijzon-30 der robuste en zware weefgetouwen vergen. Alhoewel in de tabel slechts structuursterkten tot een sterkte van 2000 N/mm vermeld zijn wordt het volgens de uitvinding thans mogelijk versterkingsstrueturen voor zwaardere transportbanden bijvoorbeeld tot de sterkteklasse 7100 N/mm te ontwerpen en uit te voeren met langskoorden met een opbouw van bijvoorbeeld 7x7 of 35 7x12 of 7x19 of 7x31 en een koorddiameter variërend tussen ongeveer 2 mm en ongeveer 1¼ ram. De dwarskoorden zullen evenwel de impactsterkte van deze transportbanden aanzienlijk verhogen.

8202410 -5- 6 Φ ^

Teneinde de rubberpenetratie (en als gevolg daarvan de corrosieweer-stand) van de versterkingsstructuur te verbeteren zal men koordconstructies kunnen gebruiken bijvoorbeeld van het type k x (0.30+6x0.25) in plaats van kxJxO.25 voor een band in de sterkteklasse 500 H/mm tot 1000 N/mm. In elk 5 der vier strengen heeft het centrale filament dus een diameter van 0.30 mm.

De zes daaromheen liggende filamenten met diameter 0.25 mm laten derhalve onderling enige vrije tussenruimten die schroeflijnvormig over de lengte van de streng verlopen en een betere rubberpenetratie toelaten tot op het oppervlak van elk kernfilament met diameter 0.30 mm in elk der vier stren-10 gen.

Een variante uitvoeringsvorm is af geheeld in fig. 2. Hierin worden de staalkoorden 3 van de tweede reeks paarsgewijze aangebracht. Dit biedt het voordeel dat de dikte van de versterkingsstructuur voor dezelfde sterkte van de structuur volgens de richting van deze tweede reeks (dwarsriehting 15 in de transportband) enigszins kleiner is. Ook de dwarsstijfheid zal iets afnemen hetgeen de trogbaarheid ten goede komt indien de versterkte structuur een transportband is.

Voor een band in de sterkteklasse 1000 H/mm zou de dimensionering in de versterkingsstructuur een geschikte impactweerstand geven indien bijvoor-20 beeld de langskoorden 2 een constructie hxJxQ.25 zouden bezitten (treksterkte 3200 H) en de afstand tussen hun hartlijnen 2,9 mm zou bedragen, terwijl voor de paarsgewijs aangebrachte dwarskoorden 3 een constructie 3x7x0.22 kan gekozen worden, terwijl de afstanden tussen hartlijnen 7 dan 12,5 mm zou mogen bedragen.

25 Een bijkomend voordeel van de versterkingsstructuur volgens de uitvinding, indien toegepast voor transportbanden, betreft o.a. de verbeterde geschiktheid voor het onderling verbinden van transportbandeinden met behulp van mechanische klemmen. Deze klemmen kunnen dan bij voorkeur achter de dwarskoorden in de bandeinden ingehaakt worden. Te dien einde zou men 30 tevens bindgarens 5 of 6 met hoge treksterkten, bijvoorbeeld tot 650 ïï kunnen toepassen.

Indien men het aantal koorden van de tweede reeks per m breedte van deze reeks vermenigvuldigt met de diameter van deze koorden verkrijgt men de hierna te noemen "vullingsgraad" van de tweede reeks koorden. Deze kan 35 men relateren aan de nominale treksterkte van de eerste reeks koorden per breedte-eenheid (bijvoorbeeld in ΕΓ/mm) van deze eerste reeks teneinde een voor de praktijk handige dimensioneringsvorm van de versterkingsstructuur 8202410 -6- te kunnen gebruiken. Volgens de uitvinding is gebleken dat de verhouding van deze nominale treksterkte (N/mm) tot de vullingsgraad van de tweede reeks koorden varieert tussen 3000 en 10000 N/mm. Voor transportbanden in de sterkteklasse 200 N/mm tot 2000 N/mm zal deze verhouding variëren tus-5 sen ^000 en 8000 N/mm.

Het versterkte elastomeer voorwerp in de vorm van een vel of plaat kan êên of meer versterkingsstructuren omvatten die evenwijdig aan het voor-werpoppervlak verlopen. Indien dit voorwerp een transportband is zal evenwel meestal ëén versterkingsstructuur voldoende zijn. De dikte van de elas-10 tomeerlaag aan de zijde van de dwarskoorden 3 zal daarbij nagenoeg tweemaal de dikte bedragen van de elastomeerlaag aan de zijde van de langs-koorden. De elastomeerlaag kan vanzelfsprekend de gebruikelijke rubbersamen-.stellingen en gemodificeerde rubbers of P.V.C. omvatten. Het gekozen elastomeer dient natuurlijk een goede hechting ten opzichte van de versterkings-15 koorden te bezitten. De stijfheid en scheursterkte van het elastomeer materiaal kan overigens nog extra beïnvloed worden, door specifieke vulstoffen bijvoorbeeld in vezelvorm in te werken.

De gevraagde beschermingsomvang omvat mede deze en andere varianten, zowel betreffende de geomtrische en sterkteparameters van de versterkings-20 structuur zelf, de combinatie met andere versterkingselementen in het elastomeer voorwerp en de toepassing in andere voorwerpen dan transportbanden zoals bijvoorbeeld in drijfriemen, containerwanden en slangen met grote diameter.

8202410

Claims

1, Vlakke versterkingsstructuur voor elastomeer voorwerpen omvattende een eerste reeks evenwijdige koorden, aan iên kant bekleed met een tweede reeks evenwijdige koorden die ten opzichte van de eerste reeks dwars gericht zijn en waarbij de koorden aan de kruisingspunten onderling verbon-5 den zijn met het kenmerk dat de treksterkte van de eerste reeks koorden per breedte-eenheid van de reeks tenminste tweemaal de treksterkte van de tweede reeks koorden per breedte-eenheid bedraagt, terwijl de treksterkte van elk koord uit de eerste reeks tenminste eenmaal en ten hoogste tien maal de treksterkte van elk koord uit de tweede reeks bedraagt. 10 2. Versterkingsstructuur volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de koorden in eerste en tweede reeks staalkoorden zijn.

3. Versterkingsstructuur voor transportbanden volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de koorden van de eerste reeks volgens de langsrichting van de transportband verlopen.

15 Versterkingsstructuur volgens conclusie 1,2 of 3 met het kenmerk dat de koorden van de tweede reeks een breukverlenging van tenminste 3% bezitten.

5. Versterkingsstructuur volgens conclusie met het kenmerk dat de koorden van de eerste reeks een breukverlenging bezitten tussen 20 2,5% en 7S5%» terwijl van de koorden van de tweede reeks de breukverlenging tussen 5% en 12% is.

6. Versterkingsstructuur voor transportbanden volgens conclusie 3 en in de sterkteklasse 200 ïl/mm tot 2000 U/mm met het kenmerk dat de treksterkte van elk koord uit de eerste reeks (langskoorden) ten hoogste 25 2,5 X de treksterkte van elk koord uit de tweede reeks (dwarskoorden) bedraagt.

7. Versterkingsstructuur volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de verhouding van de afstand tussen de hartlijnen van twee opeenvolgende koorden in de tweede reeks tot de af- 30 stand tussen de hartlijnen van twee opeenvolgende koorden in de eerste reeks varieert tussen 0,5 en 5.

8. Versterkingsstructuur volgens conclusie 7 voor transportbanden in de sterkteklasse 200 N/mm tot 2000 ïï/mm met het kenmerk dat de verhouding tussen genoemde hartlijnafstanden varieert tussen 2 en i 35 9· Versterkingsstructuur volgens een of meer der voorgaande conclusies 8202410 -8- met het kenmerk dat het aantal koorden van de tweede reeks per m breedte van deze reeks varieert tussen 50 en 200.

10. Versterkingsstructuur volgens conclusie 9 voor transportbanden in de sterkt eklasse 200 N/mm tot 2000 N/mm met het kenmerk dat ge- 5 noemd aantal koorden varieert tussen T0 en 120.

11. Versterkings structuur volgens een of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de verhouding van de nominale treksterkte (N/mm) van de eerste reeks koorden per breedte-eenheid tot de vullingsgraad van de tweede reeks koorden varieert tussen 3000 en 10.000 N/mm.

12. Versterkingsstructuur volgens conclusie 8 voor transportbanden in de sterkteklasse 200 N/mm tot 2000 N/mm met het kenmerk dat genoemde verhouding varieert tussen HOOO en 8000 N/mm. 13» Elastomeer vel- of plaatvormig voorwerp met het kenmerk dat dit evenwijdig aan het voorwerpoppervlak tenminste êén versterkings-15 structuur volgens êên of meer van voorgaande conclusies bevat. 1U. Transportband volgens conclusie 13 gekenmerkt door êén versterkingsstructuur waarbij de dikte van de elastomeerlaag aan de zijde van de elastomeerlaag aan de zijde van de langskoorden (2) bedraagt. 8202410