DE60027096T2

DE60027096T2 - Verfahren zur Herstellung eines Treibriemens

Info

Publication number: DE60027096T2
Application number: DE60027096T
Authority: DE
Inventors: Brian Dean Lincoln Wegele
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2020-08-15
Also published as: BR0003688A; DE60027096D1; JP2001082549A; EP1079142B1; EP1079142A1; CA2313421A1; US6561937B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Kraftübertragungsriemen, wie etwa Keilrippenriemen, sind normalerweise um Riemenscheiben herumgeführt, die komplementär zur Innenfläche des Riemens sind. Die Kraftübertragung wird durch Nutzung der zwischen den Oberflächen erzeugten Reibungskräfte bewirkt. Zur Erhöhung solcher Reibungskräfte, insbesondere unter Nassbedingungen, ist es bekannt, Kurzfasern in das Elastomer der Antriebsfläche im Kompressionsabschnitt des Riemens einzubetten. Leider wird bei der Fertigung von Gummiriemen eine Spleißung an der Stelle erzeugt, an der die zwei Enden des Riemens zusammengefügt werden. In den Fällen, in denen die Flockfaser in das Elastomer eingebettet ist, ist beobachtet worden, dass die Fasern sich in der Spleißung festsetzen und zu einem unerwünschten Reißen und vorzeitigen Versagen des Riemens beitragen. Daher besteht ein Bedarf daran, die Vorteile der Verbesserung der Reibungseigenschaften von Kraftübertragungsriemen bei Abwesenheit des Einbettens der Fasern in die elastomere Antriebsfläche des Riemens zu erhalten.
GB-A-868 916 und EP-A-0662 571 offenbaren einen Endlos-Kraftübertragungsriemen mit einem Zugabschnitt, einem Kompressionsabschnitt und einem Lastaufnahmeabschnitt und einer Antriebsfläche, der eine mittels eines Klebstoffs an eine Außenfläche des Riemens gebundene beflockte Decklage aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftübertragungsriemens, der ein beflocktes Gewebe auf der Antriebsfläche aufweist, das den Reibungskoeffizienten erhöht.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die begleitende Figur zeigt Ausführungen dieser Erfindung, worin 1 eine bruchstückhafte Perspektivansicht ist, die eine Ausführung eines Endlos-Kraftübertragungsriemens dieser Erfindung illustriert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es ist ein Verfahren zur Fertigung eines Endlos-Kraftübertragungsriemens offenbart, wie in Anspruch 1 definiert.
Es wird nun auf 1 der Zeichnung Bezug genommen, die eine Endlos-Kraftübertragungsriemenstruktur oder einen Riemen dieser Erfindung illustriert, der generell mit der Referenzziffer 20 bezeichnet ist. Der Riemen 20 ist besonders dazu eingerichtet, in zugeordneten Antriebsscheiben in Übereinstimmung mit in der Technik bekannten Techniken verwendet zu werden. Der Riemen ist besonders zum Gebrauch in kurzen Mittenantrieben, Übungsausrüstung, Automobilantrieben, landwirtschaftlichen Maschinen, sogenannten Variomaticantrieben, Anwendungen, wo dem Riemen Stoßlasten verschiedener Riemenspannung auferlegt werden, Anwendungen, wo der Riemen auf variablen Geschwindigkeiten betrieben wird, Anwendungen, wo der Riemen federbelastet ist, um seine Spannung zu steuern, und dergleichen geeignet.
Der Riemen 20 umfasst einen Zugabschnitt 21, einen Kompressionsabschnitt 23 und einen Lastaufnahmeabschnitt 25, der zwischen dem Zugabschnitt 21 und dem Kompressionsabschnitt 23 angeordnet ist. Der Riemen 20 hat auch eine Innenlage oder innere Gewebeschicht 27, die an einer Antriebsfläche 28 angeheftet ist, und drei Rippen 29 oder Keile, die gewebeüberzogen sind. Der Riemen 20 von 1 hat eine Gewebe-Rückschicht 30. Die Gewebe-Rückschicht 30 kann bidirektionales, Nonwoven-, gewebtes oder gewirktes Gewebe sein. Die Gewebe-Rückschicht 30 kann friktioniert, getaucht, bestrichen, beschichtet oder laminiert sein.
Die Gewebe-Deckschicht 27 kann aus einem bidirektionalen, Nonwoven-, gewebten oder gewirkten Gewebe sein. Die bevorzugte Gewebeschicht 27 ist nicht-gewebt.
Die zu beflockenden Gewebe zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung sind aus konventionellen Materialien hergestellt, einschließlich Nylon (wie etwa Nylon 4,6, Nylon 6,6 und Nylon 6), Polyester/Rayon, Baumwolle, Baumwolle/Rayon, Polyester, Baumwolle/Polyester, Nylon/Polyester, Baumwolle/Nylon, Lycra^TM (segmentiertes Polyurethan), Aramid, Rayon und dergleichen. Vorzugsweise ist das Gewebe aus Polyester/Rayon hergestellt.
Der Lastaufnahmeabschnitt 25 weist Lastaufnahmemittel in Form von Lastaufnahmekorden 31 oder Filamenten auf, die auf geeignete Weise in ein Elastomerpolster oder -matrix 33 eingebettet sind, in Übereinstimmung mit Techniken, die in der Technik wohlbekannt sind. Die Korde 31 oder Filamente können aus jedem in der Technik bekannten und verwendeten geeigneten Material hergestellt sein. Repräsentative Beispiele für solche Materialien umfassen Aramide, Glasfaser, Nylon, Polyester, Baumwolle, Stahl, Kohlenstofffaser und Polybenzoxazol.
Die Antriebsfläche 28 des Riemens 20 von 1 ist mit mehreren Keilnuten versehen. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungen und wie später erörtert, wird hierin erwogen, dass die Riemen der vorliegenden Erfindung auch diejenigen Riemen einschließen, wo die Antriebsfläche des Riemens flach, mit einer einzelnen Keilnut versehen und synchron sein kann. Repräsentative Beispiele für Synchronriemen umfassen Riemen mit trapezförmigen oder bogenförmigen Zähnen. Die Zahngestaltung kann eine spiralförmig versetzte Zahngestaltung haben, wie in US-A-5,209,705 und 5,421,789 gezeigt.
Der Riemen 20 von 1 weist eine Antriebsfläche 28 auf. Hierin wird jedoch erwogen, dass der Riemen zwei Antriebsflächen (nicht dargestellt) haben kann, wie bei einem doppelseitigen Riemen. In einem solchen Fall können eine oder beide Antriebsflächen mit dem beflockten Gewebe überzogen sein, wie hierin beschrieben. Vorzugsweise weist der Riemen 20 eine Antriebsfläche auf.
Die Kautschukzusammensetzungen zur Anwendung im Zugabschnitt 21 und Kompressionsabschnitt 22 können dieselben oder unterschiedlich sein. Konventionelle Elastomere, die in einem oder beiden dieser Abschnitte verwendet werden können, beinhalten Naturkautschuk, Polychloropren, Acrylnitril-Butadien-Copolymere (NBR), Polyisopren, Zinksalze ungesättigter carboxylsäureester-gepfropfter hydrierter Nitril-Butadien-Elastomere, Styrol-Butadien-Kautschuke, Polybutadien, EPDM, hydrierte Acrylnitril-Butadien-Copolymere (HNBR), Polyurethan, unter der Bezeichnung Viton^TM vertriebene Elastomere und unter dem Namen VAMAC verkaufte Ethylen-Acrylelastomere und Mischungen davon.
Die Oberfläche des Gewebes 27 an der Antriebsfläche ist mit einer Kurzfaserbeflockung 35 mittels eines Klebstoffs versehen, um die Beflockung 35 direkt an dem Gewebe 27 anzuheften. Die Kurzfaserbeflockung 35 zur Anwendung in dieser Erfindung ist durch einen Längenbereich von 0,12 mm bis 9,6 mm und ein Denier (Gramm pro 9000 Meter) von 0,5 bis 50 gekennzeichnet. Vorzugsweise beläuft sich die Länge (gemessen in der längsten Richtung) von 0,25 auf 6 mm und beläuft sich das Denier auf 0,8 bis 25. Die meistbevorzugte Beflockung hat eine Länge von 0,5 mm bis 3 mm und ein Denier von 1 bis 3. Die Kurzfaserbeflockung 35 wird direkt auf der Oberfläche der Antriebsfläche 28 des Kraftübertragungsriemens 20 gleichmäßig verteilt. Anders als bei den Riemen des Standes der Technik wird die Beflockung nicht in dem Elastomer des Kompressionsabschnitts 23 verteilt, sondern vielmehr ist die Beflockung durch das Gewebe 27 von dem Elastomer in dem Kompressionsabschnitt 23 getrennt. Die Kurzfaserbeflockung 35 kann aus Baumwolle, Kohlenstofffaser, Rayon, Acryl, Teflon (Polytetrafluorethylen), Nylon, Polyester, aromatischem Polyamid (Aramid), Glasfaser und Mischungen davon gewonnen sein. Die Beflockung 35 kann mittels den Fachleuten in der Technik bekannter Mittel hergestellt sein, wie etwa durch Verringern der Länge einer Masse bereits kurzer Fasern durch Schneiden oder Mahlen. Die gemahlenen Fasern werden dann durch Siebung sortiert, um übermäßig lange Fasern zu eliminieren.
Es gibt viele Typen von Klebstoffen auf Wasser- und Lösungsmittelbasis, die zum Ankleben der Beflockung an der Oberfläche des Gewebes verwendet werden können. Der jeweilige Klebstoff, der verwendet sein kann, kann variieren. Ein konventioneller Klebstoff, der verwendet werden kann, ist in der Technik als ein RFL(Resorcinol-Formaldehyd-Latex)-Klebstoff bekannt. Die RFL-Klebstoffe umfassen einen Polymerlatex, der auf Naturkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk, Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR), hydriertem Acrylnitril-Butadienkautschuk (HNBR) und Vinylpyridin basiert sein kann. Ein optionsweiser Bestandteil des RFL ist eine Isocyanatverbindung. Zusätzliche Beispiele für konventionelle Klebstoffe sind die von BR Goodrich vertriebenen Harzemulsionen, die Polyvinylacetat, Polyacryl, Polyvinylchlorid und Polyurethan beinhalten. Zementlösungen (organisch) von Polymeren können ebenfalls als Klebstoff verwendet werden. Repräsentative Polymere umfassen Naturkautschuk, Polychloropren, Acrylnitril-Butadien-Copolymere, Polyisopren, Zinksalze ungesättigter carboxylsäureestergepfropfter hydrierter Nitril-Butadien-Elastomere, Styrol-Butadien-Kautschuke, Polybutadien, EPDM, hydrierte Acrylnitril-Butadien-Copolymere, Polyurethan und Ethylen-Acryl-Elastomere.
Der Klebstoff wird zuerst an dem Gewebe 27 angebracht und die Beflockung 35 wird danach angebracht. Der Klebstoff wird auf dem Gewebe angebracht, bevor es an dem Kompressionsabschnitt 23 des Riemens angeheftet wird. Somit werden Klebstoff und Beflockung zuerst an dem Gewebe 27 angebracht und danach wird das beflockte Gewebe 27 an dem Riemen 20 angebracht.
Es stehen viele Verfahren zur Anbringung von Beflockungsklebstoffen zur Verfügung. In Rolle-zu-Rolle-Beflockung kann der Klebstoff mit einem Messer, Umkehrrollen- oder Rolle-über-Plattform-Beschichtern aufgebracht werden. Es können auch gravierte Rollen, Sprühanbringvorrichtungen und Rotationsfilmdruckmaschinen verwendet werden. Andere Verfahren zum Aufbringen von Beflockungsklebstoff umfassen Siebdruck, Tauchen, Bürsten und Sprühen.
Die Dicke der Klebeschicht kann variieren. Allgemein gesprochen kann die Dicke des Klebstoffs sich von 0,05 mm bis auf 1 mm belaufen. Vorzugsweise wird die Dicke des Klebstoffs sich von 0,05 bis auf 0,4 mm belaufen.
Die Kurzfaserbeflockung 35 kann in einer Anzahl von Mitteln an dem klebstoffbehandelten Gewebe angebracht werden, und danach wird das beflockte Gewebe an einem unausgehärteten Riemen angebracht. Die Beflockung kann entweder mechanisch, elektrostatisch oder mittels einer Kombination beider Techniken an der klebstoffbeschichteten Oberfläche angebracht werden. Mechanisches Beflocken kann weiter in Windblas- oder Mühlenschlägerverfahren unterteilt werden.
Elektrostatisches Beflocken integriert manchmal einen pneumatischen Prozess, um Fasern in einem Luftstrom zu einer Oberfläche hin voranzutreiben. Das Mühlenschlägerverfahren umfasst das Durchlaufen des klebstoffbehandelten Gewebes über eine Serie polygonaler Rollen, die rasch rotieren, um das Substrat zu vibrieren. Die Vibration wird verwendet, um die Faser auf den Klebstoff zu treiben. Fasern können dem Substrat mittels Schwerkraft aus einem Beflockungsmodul zugeführt werden. Mechanische Windblasbeflockung wendet einen Luftstrom an, um die Beflockung zu dem klebstoffbehandelten Gewebe zuzuführen. Elektrostatisches Beflocken ist eine bekannte Technik, die ein Feld statischer Elektrizität nutzt, um Fasern zu orientieren und ihre senkrechte Ausrichtung zu fördern. Diese Technik empfiehlt sich bei längeren Fasern. In der elektrostatischen Technik läuft das klebstoffbeschichtete Substrat zwischen den Potentialen eines elektrostatischen Hochspannungsfeldes durch. Eine Elektrode wird genutzt, um der Beflockung eine Ladung zu geben. Die geladenen Fasern werden zu den elektrischen Kraftfeldlinien ausgerichtet. Das Erdpotential wird von dem Substrat und/oder den geerdeten Teilen der Maschine gebildet. Die Beflockung wird somit zu dem Klebstoff hingezogen, wo sie eingebettet wird. Mittels dieses Verfahrens befinden sich die meisten Fasern, die an der haftstoffbeschichteten Oberfläche haften, senkrecht zu dieser. Durch pneumatisch/elektrostatisches Beflocken können das Windblas- und das elektrostatische Verfahren gleichzeitig angewendet werden. Bei diesem Verfahren wird ein die Fasern enthaltender Luftstrom durch eine Düse geführt. Am Ausgang der Düse orientiert eine Ladung die Fasern gemäß Feldlinien.
Die Kurzfaserbeflockung kann in einer Vielfalt von Gehalten an dem Gewebe des Riemens angebracht werden. Beispielsweise kann die Menge an Beflockung sich von 0,05 kg/m² bis auf 1,0 kg/m² belaufen. Das bevorzugte Niveau beläuft sich von 0,1 kg/m² bis auf 0,5 kg/m².
Nachdem die Faserbeflockung angebracht worden ist, kann das beflockte Gewebe durch Saugen und dergleichen gesäubert werden. Danach wird der Klebstoff getrocknet.
Wie den Fachleuten in der Technik bekannt ist, können Kraftübertragungsriemen auf einer Trommelvorrichtung gebaut werden. Zuerst wird die Rückschicht als ein Bogen auf der Trommel angebracht. Als nächstes wird jeder beliebige Zugabschnitt als ein Bogen angebracht, gefolgt vom spiralförmigen Aufwickeln des Kords oder der Zugelemente (Lastaufnahmebereich) auf die Trommel. Danach wird der Polsterabschnitt angebracht, gefolgt von dem beflockten Gewebe. Das zusammengefügte Laminat oder die Tafel wird dann von der Trommel abgenommen, in einer Form plaziert, ausgehärtet und auf den Fachleuten bekannte Weise zu Riemen zerschnitten.

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Endlos-Kraftübertragungsriemens (20), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (i) Vorsehen einer Gewebelage; (ii) Anbringen eines Klebstoffs an einer Oberfläche besagter Gewebelage; (iii) Anbringen einer Beflockung (35) an der Oberfläche besagter, mit besagtem Klebstoff versehenen Gewebelage, um ein beflocktes Gewebe (27) herzustellen; (iv) Vorsehen eines unausgehärteten Riemens mit einem Zugabschnitt (21), einem Kompressionsabschnitt (23) und einem zwischen besagtem Zugabschnitt (21) und besagtem Kompressionsabschnitt (23) angeordneten Lastaufnahmeabschnitt (25); (v) Anbringen des beflockten Gewebes (27) an dem unausgehärteten Riemen; (vi) Aushärten des unausgehärteten Riemens mit der beflockten Gewebe-Decklage in einer Form, wodurch ein Riemen verschafft wird, der zumindest eine Antriebsfläche (28) aufweist, die eine beflockte Gewebe-Decklage aufweist, die an eine Außenfläche des Riemens gebunden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Nonwoven-Gewebelage als besagte Gewebelage vorgesehen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Mehrfach-Keilnuten-Antriebsfläche oder eine Einzel-Keilnuten-Antriebsfläche als besagte Antriebsfläche (28) eingerichtet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein doppelseitiger Riemen (20) mit zwei Antriebsflächen (28) gefertigt wird, wobei bei dem doppelseitigen Riemen (20) eine oder beide Antriebsflächen (28) mit der geflockten Gewebe-Decklage ausgestattet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Kurzfaserbeflockung als besagte Beflockung verwendet wird, die einen Längenbereich von 0,12 mm bis 9,6 mm hat, wobei besagte Oberfläche der Gewebelage mittels des Klebstoffs mit besagter Kurzfaserbeflockung bedeckt ist und wobei besagte Kurzfaserbeflockung direkt an besagte Gewebelage angeheftet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Beflockung an der Oberfläche besagter Gewebelage durch Rolle-zu-Rolle-Beflockung, durch Windblasbeflockung, durch ein Mühlenschlägerverfahren oder durch elektrostatisches Beflocken an der Oberfläche besagter Gewebelage angebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das beflockte Gewebe (27) gesäubert wird, bevor es an dem unausgehärteten Riemen angebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das beflockte Gewebe (27) durch Saugen gesäubert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 7 oder 8, wobei der Klebstoff getrocknet wird, nachdem das beflockte Gewebe (27) gesäubert wurde, oder nachdem die Beflockung (35) an der Oberfläche besagter, mit dem Klebstoff versehener Gewebelage angebracht wurde.