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Verfahren zur Herstellung von mit einer Faser-Zugfläche versehenen
Gummiriemen und nach diesem Verfahren hergestellter Riemen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von mit einer Faser-Zugfläche versehenen Gummiriemen,
insbesondere zur Verwendung als Treibriemen sowie auch zur Verwendung als Förderbänder.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen ganz aus Gummi bestehenden oder zumindest
eine Gummioberfläche aufweisenden Riemen, dessen Oberfläche mit einer Faser-Zugfläche
versehen ist.
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In der Technik werden häufig mit Gummi imprägnierte Gewebe als Schutzbezüge
oder als Treib- oder Zugflächen für Treibriemen verwendet, wobei der Gummi auf und
zwischen den Kett- und Schußfäden bzw. Schnüren des Gewebes eingelagert ist und
als Bindemittel für den Schutzüberzug und als elastisches Kissen zwischen den Gewebefäden
dient. Gummierzeugnisse, wie Gummiplatten, mit Fasern an der Oberfläche sind bereits
bekannt.
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Es ist auch bereits ein Verfahren zum Aufbringen eines Gewebeüberzuges
auf die Gummifläche eines vielrippigen und -rilligen Treibriemens bekannt. Die Herstellung
und Aufbringung eines die Zick-Zack-Form der Rippen und Rillen ausbildenden Gewebeüberzugs
ist jedoch ein teures Verfahren. Ungeöffnete Falten und Kniffe des Gewebes verhindern
eine vollständige Ausbildung des Rippenprofils und geben Anlaß für fehlerhafte Erzeugnisse.
Außerdem treten an den Gewebeverbindungen verhältnismäßig harte und unbiegsame Stellen
auf.
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Weiterhin ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Gummigegenständen
aus einer Kautschukmischung mit einer Flocke von in die Kautschukoberflächen eingeklebten
Fasern bekannt, bei dem diese Fasern vor der Vulkanisation auf die plastische Kautschukschicht
aufgetragen und an dieser unter Druck befestigt werden und anschließend die mit
einer solchen Flocke versehenen Kautschukgegenstände warm vulkanisiert werden. Nach
einem derartigen Verfahren hergestellte Gegenstände weisen eine filzartige bzw.
wildlederartige Oberfläche auf, die für manche Zwecke, beispielsweise für die Herstellung
von Gummistiefeln, erwünscht ist, aber nicht in der Lage ist, den Belastungen zu
widerstehen, welchen Treibriemen oder gleichartige Gummikörper über längere Zeiten
hinweg ausgesetzt sind.
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Auch ist bereits ein Verfahren zur Ornamentierung von Kautschukflächen
bekannt, bei dem auf der Fläche eine Schicht erzeugt wird, welche Farbstoffen gegenüber
die Eigenschaften eines Textilgewebes besitzt. Diese Schicht wird dadurch erzeugt,
daß die zu bedruckende Kautschukfläche vor der Vulkanisierung mit einem Textilmaterial
in Form eines staubfreien Pulvers bestreut wird, von der eine geringe
Menge auf der
noch klebrigen Kautschukfläche haftenbleibt. Eine derartige Schicht besitzt ebenfalls
nicht im entferntesten die für Treibriemen erforderliche Festigkeit.
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Die bekannten Verfahren haben die Maßnahme gemeinsam, daß eine Substanz
auf eine Kautschukfläche aufgebracht und mit dieser verbunden, sozusagen verklebt
wird. Nach der Erfindung wird dagegen ein Verfahren geschaffen, bei dem das Fasermaterial
in die Kautschukfläche eingebaut wird, was zu einem wesentlich besseren Zusammenhalt
zwischen den Faser- und Gummikomponenten der Faser-Zugschicht führt. Der Kautschuk
nimmt die Fasern in sich auf, so daß sie beim Betrieb nicht wieder aus der Faser-Zugfläche
herausgerissen werden können.
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Es wurde nämlich festgestellt, daß durch Ablagerung und Anhaftung
von Faserflocken auf der unvulkanisierten Kautschukfläche bzw. auf Kautschukflächenabschnitten
eines Riemens und durch nachfolgendes Vulkanisieren unter solchem Druck, daß der
Gummi in Fließzustand versetzt wird, wodurch die Faserflocken der Fasern eintauchen
und gebunden werden, ein mit einer gebundenen Faser-Zugfläche mit verbesserten Eigenschaften
hinsichtlich Biegung und Abnutzung überzogener Riemen geschaffen
werden
kann. Weiterhin wurde festgestellt, daß sich dieses Verfahren mit überraschendem
Erfolg auf mit Gummiflächen versehene Zugriemen, wie Keilriemen, vielrippige und
-rillige Riemen und Flach riemen sowie auf mit Gummi imprägnierte Gewebeüberzüge
von Keilriemen und gleichartige Körper anwenden läßt.
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Auf besondere Betriebsverhältnisse zugeschnittene Oberflächeneigenschaften
wie Ölbeständigkeit, Leitvermögen für statische Elektrizität, Säure- und Laugenbeständigkeit,
Widerstandsfähigkeit gegen übermäßigen Abrieb sowie Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen
erfordern beim gegenwärtigen Stand der Technik in die Riemenstruktur eingebaute
spezielle Gummizusammensetzungen und Gewebefasersorten. Derartige Riemen für spezielle
Verwendungszwecke sind oft nicht verfügbar oder sehr teuer, da die Herstellung und
Bearbeitung von Spezialgeweben und gummizusammensetzungen für kurze Bahnen oder
für eine nur beschränkte Riemenzahl sehr teuer und zeitraubend ist. Eine allgemein
verwendbare Riemenbasisstruktur vor dem Vulkanisieren durch das bereits beschriebene
Ablagerungsverfahren mit einer aus irgendeinem gewählten Gummizusammensetzungsbindemittel
und einer Faserflockenzusammensetzung bestehende Fläche zu versehen und ihr dadurch
eine oder mehrere der genannten Spezialeigenschaften zu verleihen ist dabei leicht
möglich.
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Demgemäß betrifft die Erfindung in erster Linie ein Verfahren zur
Herstellung von ganz aus Gummi bestehenden oder zumindest eine Gummioberfläche aufweisenden
Riemen, deren Oberfläche mit einer Faser-Zugfläche versehen ist. Erfindungsgemäß
ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß auf der nicht vulkanisierten Kautschukfläche
Faserflocken abgelegt werden, die eine diese bedeckende Faserschicht bilden, und
die mit den Fasern bedeckte Fläche danach unter Anwendung eines Drucks vulkanisiert
wird, bei dem der Kautschuk um die Fasern der Faserflocken herumfließt und diese
in sich aufnimmt und bindet.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen eine Faser-Zugfläche aufweisenden
Gummiriemen gemäß dem genannten Verfahren, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet
ist, daß er eine mit einer äußeren vulkanisierten Gummifläche versehene Riemenkarkasse
und eine auf der Gummifläche eine Faserdeckschicht bildende Faserflockenablagerung
aufweist, wobei die Fasern in der vulkanisierten Oberflächenschicht der Gummifläche
eingetaucht und durch sie gebunden sind.
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Ein derartiger Riemen unterscheidet sich von den bekannten Erzeugnissen,
beispielsweise Gummiplatten, mit an der Oberfläche anhaftenden Fasern dadurch, daß
die Fasern regelrecht in die Oberfläche eingebaut und daher praktisch nicht wieder
aus ihr herauslösbar sind.
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Das Verfahren und der gemäß dem Verfahren hergestellte Gummi riemen
seien nunmehr an Hand der Zeichnungen mehr ins Einzelne gehend beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen perspektivischen Schnitt durch einen Gummiriemen mit Gewebeeinlage
vor dem Vulkanisieren und Formen, bei dem ein Teil herausgeschnitten worden ist,
Fig.2 und 3 das Ablage- und Anhaftverfahren der Faserflocken auf die nicht vulkanisierte
Fläche des Riemens in perspektivischer Darstellung,
Fig. 4 eine Darstellung einer
beim Formen und Vulkanisieren des Riemens auftretenden Zwischenstufe im Querschnitt,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen vielrippigen und -rilligen Riemen nach dem
Formen und Vulkanisieren in vergrößertem Maßstab, F i g. 6 einen Querschnitt durch
einen zum Formen fertig vorbereiteten Riemen mit Gewebeeinlage, bei dem die Faserflocken
auf der nicht vulkanisierten Kautschukfläche des Riemens abgelegt sind und dort
anhaften, F i g. 7 eine das Formen und Vulkanisieren zeigende Abbildung ähnlich
F i g. 6, F i g. 8 einen Querschnitt durch einen mit Gewebe überzogenen Keilriemen,
dessen mit Faserflocken bedeckter Überzug noch nicht geformt und vulkanisiert ist,
F i g. 9 einen Querschnitt durch einen Teil des in Fig. 8 dargestellten Riemens
nach dem Formen und Vulkanisieren in vergrößertem Maßstab und Fig. 10 einen Querschnitt
durch die endgültige Zugfläche des Keilriemens in noch stärker vergrößertem Maßstab.
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Das Verfahren sei nunmehr an Hand der Zeichnungen und zunächst an
Hand der F i g. 1 bis 5 ins Einzelne gehend erläutert. Der vielrippige und -rillige,
in F i g. 5 dargestellte Riemen wird durch die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten
Verfahrensschritte hergestellt. Der Riemen kann zunächst in Form einer als Gummi-Gewebe-Muffe
ausgebildeten Riemenkarkasse 22 aufgebaut werden, die beim fertigen Erzeugnis einen
Abschnitt 24 aus Gummi, einen auf einer Mantellinie nicht ausdehnbaren Abschnitt
26 und einen mit einer oder mehreren übereinanderliegenden Streifen aus einem gummierten
Gewebe versehenen Abschnitt 28 aufweist. Beim nächsten Verfahrensschritt wird mit
Hilfe einer Vorrichtung, beispielsweise einer Sprühvorrichtung 32, ein Bindemittel
30 auf die Außenfläche der Riemenkarkasse 22 aufgetragen. Anschließend wird gemäß
Fig. 3 auf diesen nassen Bindeüberzug mit Hilfe eines Schüttelsiebes 36 eine gleichmäßige
Schicht aus Faserflocken 34 gestreut. Während dieser Arbeitsgänge kann die Karkasse
22 dauernd gedreht werden, wobei die erforderliche Faserflockenmenge über die gesamte
Außenfläche des Riemenrohlings verteilt wird.
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Wünschenswerterweise kann der Riemenrohling dann bewegt werden, damit
alle überschüssigen Faserflocken abfallen. Das so erhaltene Produkt wird danach
in einer in Fig. 4 dargestellten, aus einer gerippten Form 38 und einer Druckplatte
40 bestehenden erhitzten Form geformt und vulkanisiert. Der nach diesem Form- und
Vulkanisierungsvorgang erhaltene Riemen ist in F i g. 5 der Zeichnungen dargestellt.
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Es wurde festgestellt, daß die Dichte der durch die in den F i g.
2 und 3 dargestellten Verfahrensschritte hergestellten Faserfläche, wenn sie gleich
der Dichte der üblichen für Riemenzugflächen verwandten Gewebe sein soll, bei einer
Faserstärke von 0,025 mm in der Größenordnung von 8,5 bis 21,1 g Fasern pro Quadratmeter
liegen muß. Bei einer geringeren Dichte würde zuviel Gummi an der Oberfläche erscheinen,
wodurch sich klebriger Gummi anhäufen oder über die Oberfläche verteilen oder bei
der Abnutzung ein übermäßiger Abrieb oder Gummiverlust eintreten würde. Auf der
anderen Seite verursacht eine größere Dichte ein frühes Brechen beim Biegen
und
einen Faserverlust auf Grund -ungenügender Gummibindung an die Fasern. Die Fasern
sollen fein, dicht und kurz sein, wobei die Feinheit vorzugsweise etwa 15 den und
die Länge nicht mehr als 3,17 mm betragen sollte. Die Stärke der verwendeten Faserflocken
richtet sich nach der Stärke des Gummiriemens und der Schwere der Beanspruchung,
beispielsweise sollten auf einen vielrippigen und -rilligen Riemen von 4,76 mm bis
9,52 mm Stärke, gemessen von der äußeren Oberfläche des Riemens bis zu seiner Nullachse,
16,9 g bis 101,4 g Faserflocken pro Quadratmeter Riemenfläche aufgebracht werden.
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Bei dem in Fig. 5 dargestellten Fertigerzeugnis bildet die Faserflockenablage
auf der Gummifläche des Riemens eine Faserüberzugsschicht 42, deren Fasern in die
vulkanisierte Oberflächenschicht der Gummiriemeufläche eingetaucht sind und von
ihr festgehalten werden. Diese Faserüberzugsschicht ergibt eine hinsichtlich ihrer
Biegungs- und Verschleißeigenschaften verbesserte Zugfläche. Bei Anwendung auf vielrippige
und -rillige Riemen wird im Formarbeitsgang durch das seitliche Strecken der Faserschicht,
beim Umwandeln der flachen Zugfläche des Riemens in eine Mehrkeilform eine wünschenswerte
Wiederausrichtung der Fasern bewirkt. Diese Tatsache ergibt sich überdies auch aus
folgenden Überlegungen: Das ungeordnete Ablegen der Fasern auf dem Riemen in dem
in F i g. 3 dargestellten Verfahrensschritt verteilt die Fasern gleichmäßig nach
allen Richtungen. Dabei nehmen die Hälfte der Fasern eine Richtung unterhalb eines
Winkels von 450 gegen die Riemenlängsachse, die übrigen Fasern eine Richtung ein,
die mit der Riemenlängsachse einen Winkel von 450 bildet. Beim seitlichen Strecken
der Riemenfläche, wie es während des Formens in der gerippten Form auftritt, bilden
im Fertigerzeugnis nur 1/6 der Fasern einen Winkel von weniger als 450 mit der Längs-
oder nichtgestreckten Richtung des Riemens, wobei die übrigen Fasern d. h. als der
Gesamtmenge um mehr als 450 gegen diese Richtung abgewinkelt sind. Hieraus ergibt
sich, daß die Riemenoberfläche in Riemenlängsrichtung verhältnismäßig biegsam und
in Riemenquerrichtung verhältnismäßig steif ist, was eine größere Biegsamkeit bzw.
eine größere Sicherheit gegen Brüche bewirkt. Während bei der beschriebenen Verfahrensform
die Riemenkarkasse zunächst mit einem Bindemittel überzogen und danach die Faserflocken
auf diese feuchte Unterlage aufgetragen werden, hat sich gezeigt, daß die gleiche
Wirkung auch dann erzielt wird, wenn die unvulkanisierte Kautschukfläche des Riemens
mit einer Bindemitteldispersion aus Faserflocken überzogen wird.
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In den Fig. 6 und 7 wird das Verfahren in Anwendung auf Flachriemen
mit gummierter Oberfläche dargestellt. Derartige Riemen können eine aus mehreren
übereinandergelegten, gummierten und in einen äußeren Gummiüberzug 46 eingehüllten
Gewebeschichten 44 bestehende Karkasse aufweisen. Alle Außenflächen des Riemens
werden mit einer Bindemittelschicht 48 überzogen, auf die dann eine Schicht aus
Faserflocken 50 aufgetragen wird. Diese Anordnung wird danach in einer aus einem
unteren Formglied 52 und einer oberen Druckplatte 54 bestehenden Form geformt und
vulkanisiert. Beim Fertigerzeugnis bildet die Faserflockenablage auf der Gummifläche
des Riemens eine Faserdeckschicht 56 (Fig. 7),
deren Fasern in die vulkanisierte
Oberflächenschicht der Riemengummifläche eingetaucht sind und von dieser festgehalten
werden. Hierdurch wird eine hinsichtlich ihrer Biegungs- und Verschleißeigenschaften
verbesserte Zugfläche geschaffen. Bei Anwendung des Verfahrens auf Flach riemen
liegt die Feinheit, Dichte und Länge der Fasern vorzugsweise in der gleichen Größenordnung
wie die bei dem im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren.
Die Zugflächen mit einer ähnlichen Faserflockenoberfläche versehener flacher Gummiriemen
mit Einlage zeichneten sich durch ein Mehrfaches der bei herkömmlich gewebten Gewebeflächen
erzielten Lebensdauer aus, unabhängig davon, ob eine herkömmliche Gewebelage unter
der Faserflockenfläche vorgesehen ist oder nicht.
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In den F i g. 8 bis 10 wird das Verfahren in seiner Anwendung auf
Keilriemen dargestellt, die für gewöhnlich aus einem Gewebeüberzug hergestellt sind,
auf die eine Faserflockenschicht entsprechend dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten
Verfahren aufgetragen ist. Gemäß F i g. 8 besteht der Keilriemen vor dem Formen
und Vulkanisieren aus einer Grundkarkasse, die sich aus einem Kautschukkörper 58,
aus den in der neutralen Achse angeordneten, nicht dehnbaren Schnüren 60 und aus
einer Vielzahl übereinandergelagerter, in Kautschuk eingebetteter Gewebestreifen
62 zusammensetzt. Diese Karkasse ist mit einer oder mehreren mit in Kautschuk eingebetteten
Gewebe schichten 64 bedeckt. Auf die Außenfläche der Gewebeschichten 64 wird eine
ungeordnete, gleichmäßige Schicht aus Faserflocken, und zwar vorzugsweise auf ein
feuchtes Bindemittel aufgetragen, wobei zunächst ein Bindemittel 66 auf die Gewebeschichten
64 aufgetragen und auf dieses dann die Faserflocken 68 abgelagert werden. Der Rohling
wird dann in üblicher Weise geformt und vulkanisiert.
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Vorzugsweise werden auf diesen gewebeüberzogenen Keilriemen feine,
dichte und kurze, in Verbindung mit dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Verfahren
beschriebene Fasern aufgebracht. Beim Fertigerzeugnis bilden die Faserflocken auf
den Gewebeschichten 64 eine in den F i g. 9 und 10 deutlicher dargestellte Faserschichtdecke
79, deren Fasern in den vulkanisierten Gewebeschichten 64 eingetaucht und von diesen
gebunden sind. Bei mit Gewebe überzogenen Keilriemen zieht sich der Oberflächengummi,
beispielsweise der Gummi der in Fig. 10 mit 72 bezeichneten Gummiflächen, beim Reibungsantrieb
infolge des verhältnismäßig hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der Laufradoberfläche
aus den Kett- und Schußfäden des Gewebes heraus und läßt die Gewebfäden bloß und
ungeschützt. Dieses Verhalten bildet den Hauptgrund für das Reißen und Abnutzen
der Oberflächen derartiger Riemen. Es wurde nun festgesetllt, daß die angewandte
Faserschichtdecke 70 eine längere Abnutzbarkeit und eine größere Dauerhaftigkeit
der Zugfläche beim Reibungsantrieb und beim Biegen gewährleistet, in dem die aus
den kleinen Fasern bestehenden Schichten Schutzbrücken über die Öffnungen oder Zwischenräume
zwischen den Kett- und Schußfäden des Gewebes bilden. Dadurch wird die Größe der
durch die Gewebeöffnungen bei einem feingewebten Gewebe hindurchtretenden Gummiinseln
verkleinert, jedoch die Biegsamkeit grob gewebter Gewebe erhalten. Kurz gesagt,
überbrückt die auf eine in herkömmlicher Weise gewebte, gumrniimprägnierte
Gewebezugfläche
aufgelegte Faserflockendecke die verhältnismäßig groben Öffnungen des Gewebes, wodurch
der durch Abnutzung oder Abrieb auftretende Gummiverlust in den Zwischenräumen zwischen
den Kett- und Schußschnüren des Gewebes verringert und somit eine beträchtliche
Erhöhung des Widerstandes gegen Biegungsbrüche und Abnutzung der Zugfläche erzielt
wird.
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Die Herstellungsweise der verschiedenen beschriebenen Arten von Treibriemen
mit einer Faserflockendecksehicht als Zugfläche und die Merkmale der hierdurch gebildeten
Riemen ergeben sich aus der vorstehenden ins Einzelne gehenden Beschreibung.
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Bei jedem Riementyp bilden die Faserflocken im Fertigerzeugnis eine
die Gummifläche oder die Gummiflächenteile der Zugfläche des Riemens überlagernde
Faserschicht, deren einzelne Fasern in die vulkanisierten Gummiflächen des Riemens
eingetaucht und von dieser festgehalten sind. Daraus ergibt sich bei jeder Riemenart
eine Zugfläche mit verbesserten Eigenschaften hinslchflich Biegungsbruch und Abnutzung.
Bei vielrippigen und -rilligen Riemen wird auf Grund des seitlichen Streckens der
Faserschicht bei der Umwandlung der Zugfläche von der flachen in eine gerippte Form
eine große Biegsamkeit in der gewünschten Richtung, nämlich in Riemenlängsrichtung
erreicht.