DE19900551C1 - Verfahren zum Herstellen eines endlosen Transport- oder Antriebsriemens - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines endlosen Transport- oder Antriebsriemens aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einer Zugverstärkung aus in den Kunststoff eingebetteten als Stapelfasern ausgebildeten Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern mit einem Anteil von 0,5 bis 40 Gewichtsprozent dem Kunststoff zugemischt werden, daß der mit den Stapelfasern gemischte Kunststoff zu einem Profil extrudiert wird und daß das Profil in geeigneter Länge zu dem endlosen Riemen thermoplastisch verschweißt wird, wobei das Verschweißen homogen über den gesamten Profilquerschnitt erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines endlosen Transport- oder Antriebsriemens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Antriebs- und Fördertechnik werden in großem Umfang endlose Riemen aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere auf Polyurethan- und Polyester-Basis verwendet. Je nach Verwendungszweck sind die Riemen als Rundriemen, Keilriemen, Flachriemen oder mit sonstigem Profilquerschnitt ausgebildet. Um die Zug- und Reißfestigkeit solcher Riemen zu erhöhen, ist es bekannt, in das Extrusionsprofil aus dem thermoplastischen Kunststoff im Koextrusionsverfahren eine Seele (Kern) als Zugträger einzubetten. Diese Zugträger-Seele besteht aus einem Strang aus Verstärkungsfasern, z. B. Aramid- Fasern, Glasfasern oder Carbonfasern, oder aus einem Nylon- oder Drahtseil.

Aus dem DE-GM 82 09 336 ist es bekannt, einen endlosen Riemen durch Extrudieren eines Profils herzustellen, welches dann in gewünschter Länge zu dem endlosen Riemen verschweißt wird. Zur Zugverstärkung weist der Profilquerschnitt eine Zugschicht auf, wobei das aus mehreren Schichten bestehende Profil auch koextrudiert werden kann. Für die Zugverstärkerschicht wird ein anderes Kunststoffmaterial mit einer höheren Zugfestigkeit verwendet.

Das DE-GM 18 05 398 beschreibt einen Riemen aus Kunststoff, bei welchem zur Zugverstärkung Glasfasern entweder als Einzelfaserband oder als Glasfasergewebe in den Kunststoff eingebettet sind.

Aus dem JP-Abstract 60-14631 ist ein endloser Riemen bekannt, der zur Zugverstärkung eine Seele aus einem verzwirnten Faserstrang aufweist. Die Verbindung der Profilenden zu dem endlosen Riemen wird mit einer einfachen oder mehrfachen Überlappung bewirkt.

Bei diesen bekannten zugverstärkten Riemen treten Probleme beim Verschweißen des Extrusionsprofils zu endlosen Riemen auf. Die Zugträger-Seele behindert das thermoplastische Ver­ schweißen des Kunststoffs. Es ist daher üblich, die Zugträger-Seele an den miteinander zu verschweißenden Enden des Extrusionsprofils vor dem Verschweißen zu entfernen, so daß an der Schweißstelle nur das thermoplastische Kunststoff­ material zusammenstößt und verschweißt wird. Das Entfernen der Zugträger-Seele ist ein zeitraubender Arbeitsschritt. Insbesondere aber ergibt sich durch das Entfernen der Zug­ träger-Seele an der Schweißstelle eine unverstärkte Schwach­ stelle des Riemens mit geringerer Reiß- und Dehnungsfestig­ keit. Die bekannten Riemen neigen daher zu einem Reißen an der Schweißnaht.

Um die beim Verschweißen des Extrusionsprofils zu einem endlosen Riemen auftretenden Probleme zu vermeiden, ist es aus der DE-OS 21 53 751 bekannt, einen endlosen Riemen mit einer aus in den Kunststoff eingebetteten Stapelfasern bestehenden Zugverstärkung im Spritzgußverfahren herzustellen. Der mit den Stapelfasern vermischte Kunststoff wird in eine Spritzgußform eingespritzt, in welche weitere Schichten des Riemens eingelegt oder zusätzlich eingespritzt werden. Da der Riemen in seiner endgültigen endlosen Form gespritzt wird, muß für jede Größe des Riemens eine gesonderte Spritzgußform zur Verfügung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem endlose Transport- oder Antriebsriemen unterschiedlicher Größe mit hoher Zug- und Reißfestigkeit in kostengünstiger Weise hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird ein Profil (Profilmaterial) für den Transport- oder Antriebsriemen aus einem thermoplastischen Kunststoff extrudiert. Vorzugsweise wird ein thermoplasti­ sches Elastomer auf Polyurethan- oder Polyester-Basis verwen­ det. Die Extrusion wird mit einer an sich bekannten Extru­ sionsanlage, z. B. einem Schneckenextruder durchgeführt.

Dem thermoplastischen Kunststoff wird ein Anteil von etwa 0,5 bis 40 Gewichtsprozent an Verstärkungsfaser zugemischt. Als Verstärkungsfasern haben sich inbesondere Glasfasern bewährt. Ebenso können auch andere Verstärkungsfasern, wie Aramid-Fa­ sern (Kevlar) oder Carbon-Fasern verwendet werden.

Je nach Art des thermoplastischen Kunststoffs und der Ver­ stärkungsfasern ergeben sich besonders gute Eigenschaften bei einem Fasernanteil von 5 bis 30 Gewichtsprozent und insbeson­ dere von 8 bis 20 Gewichtsprozent des Kunststoffes. Die Prozentangaben sind dabei jeweils auf die Gesamtmenge aus Kunststoff und Verstärkungsfaser bezogen. Die Verstärkungsfasern sind in einer möglichst homogenen Ver­ teilung in den Kunststoff eingemischt. Für eine solche homo­ gene Zumischung der Verstärkungsfasern zu dem Kunststoff ist es besonders günstig, wenn die Verstärkungsfasern als Stapel­ fasern (Kurzfasern) dem Kunststoff zugemischt werden. Ins­ besondere können solche Stapelfasern bereits mit der pulver- oder granulatförmigen Kunststoffmasse homogen vermischt der Extrusionsanlage zugeführt werden.

Das Extrusionsprofil kann unmittelbar als Transport- oder Antriebsriemen verwendet und zu endlosen Riemen verschweißt werden. Das Extrusionsprofil bildet dabei den gesamten Profilquerschnitt des Riemens. Der gesamte Riemenquerschnitt ist durch die Verstärkungsfasern verstärkt.

Das Extrusionsprofil kann auch als Zugverstärker-Seele verwendet werden. In diesem Falle wird das durch die Verstärkungsfasern verstärkte Extrusionsprofil mit einem thermoplastischen Kunststoff ohne Verstärkungsfasern ummantelt. Hierzu wird das Extrusionsprofil einer weiteren Extrusionsanlage zugeführt und im Koextrusionsverfahren mit dem thermoplastischen Kunststoff ummantelt. Eine besonders gute Verbindung zwischen dem Extrusionsprofil der Zugträger- Seele und der Ummantelung ergibt sich, wenn für das Extrusionsprofil und die Ummantelung derselbe thermoplastische Kunststoff verwendet wird.

Die Querschnittsform des Extrusionsprofils kann frei gewählt werden und ergibt sich aus dem Verwendungszweck. Es können Rundprofile, Keilprofile, Flachprofile und jede sonstige Pro­ filform hergestellt werden. Wird das Extrusionsprofil als Zugträger-Seele verwendet, so kann auch das Profil der Ummantelung in der Anwendung entsprechender Form gewählt werden.

Der prozentuale Anteil der Verstärkungsfasern ist zumindest teilweise auch davon abhängig, ob das faserverstärkte Extru­ sionsprofil den gesamten Profilquerschnitt des Riemens bildet oder als kunststoffummantelte Zugträger-Seele verwendet wird. Insbesondere Glasfasern als zugemischte Verstärkungsfasern bewirken einen stärkeren Verschleiß der Extrusionsdüse. Die Extrusionsdüsen für kompliziertere Riemenprofile sind ver­ hältnismäßig kostspielig. Sofern der gesamte Profilquer­ schnitt durch Glasfasern verstärkt ist, wird daher versucht, den Anteil an Verstärkungsfasern möglichst gering zu halten, um den Verschleiß der kostspieligen Düse gering zu halten, wobei jedoch der Anteil der Verstärkungsfasern groß genug sein muß, um die gewünschte Verbesserung der Zug- und Reiß­ festigkeit zu erreichen. In diesen Anwendungsfällen wird der Anteil der Verstärkungsfasern vorzugsweise bei etwa 0,5 bis 15 Gewichtsprozent gewählt, wobei im allgemeinen bei einem Anteil von etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent eine deutliche Ver­ besserung der Zug- und Reißfestigkeit erzielt wird, während der Verschleiß der Extrusionsdüsen noch nicht zu groß ist. Wird das faserverstärkte Extrusionsprofil dagegen als Zug­ träger-Seele verwendet, die mit Kunststoff ummantelt wird, so kann für die Zugträger-Seele ein einfaches Querschnittspro­ fil, z. B. ein kreisförmiges Querschnittsprofil, verwendet werden. Die kompliziertere Profilform des Riemens ergibt sich durch die Kunststoffummantelung. Da Extrusionsdüsen mit ein­ fachem Querschnitt, z. B. kreisförmigem Querschnitt, kosten­ günstig hergestellt werden können, kann in diesen Fällen ein stärkerer Verschleiß durch die Verstärkungsglasfasern in Kauf genommen werden. Es können daher höhere Anteile an Verstär­ kungsfasern eingesetzt werden, die bei etwa 5 bis 20 Ge­ wichtsprozent, vorzugsweise bei etwa 10 bis 15 Gewichtspro­ zent liegen.

Das Extrusionsprofil wird ohne Vor- oder Nachbearbeitung thermoplastisch verschweißt. Hierzu können die an sich bekannten Schweißverfahren verwendet werden, wie Spiegelschweißen, berührungsloses Schweißen, Reibschweißen, Infrarotschweißen, Ultraschallschweißen und Heiß­ luftschweißen.

Das Extrusionsprofil weist an der Schweißnaht dieselbe hohe Zug- und Reißfestigkeit auf wie in den sonstigen nicht ge­ schweißten Bereichen. Bildet das Extrusionsprofil den gesamten Profilquerschnitt des Riemens, so ergibt sich eine Verschweißbarkeit, die durch die Verstärkungsfasern unbeeinflußt ist. Wird ein Riemen durch Ummantelung des Extrusionsprofil hergestellt, so läßt sich dieser Riemen über seinen gesamten Profilquerschnitt verschweißen, ohne daß die durch das Extrusionsprofil gebildete Zugträger-Seele gesondert bearbeitet werden muß. Die Verschweißung erfolgt über den Querschnitt des Extrusionsprofils und der Ummantelung in gleicher Weise und homogen.

Zugversuche mit erfindungsgemäß hergestellten Riemen ergaben eine einwandfreie Verbindung im Bereich der Schweißnaht. Die Extrusionsprofile mit der Schweißnaht wurden z. B. in fol­ genden Zugversuchen geprüft:

• 1. Ein Rundprofil mit 3 mm Durchmesser aus Polyurethan mit einem Glasfaseranteil von 10% brach erst bei einer Belastung von 250 N und einer Dehnung von 65%.
• 2. Dieses Extrusionsprofil wurde im Koextrusionsverfahren zusätzlich mit Polyurethan (PU80A) zu einem Rundriemen mit einem Durchmesser von 9 mm ummantelt. Der Rundriemen war bis zu 500 N belastbar bei einer Dehnung von 400% ohne daß ein Bruch des Riemens auftrat. Erst bei einer Dehnung von 700% brach der Riemen. Der Bruch trat aber weder bei der Zugträger-Seele aus dem Extrusionsprofil noch bei der Ummantelung im Bereich der Schweißnaht auf.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines endlosen Transport- oder An­ triebsriemens aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einer Zugverstärkung aus in den Kunststoff eingebetteten als Stapelfa­ sern ausgebildeten Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern mit einem Anteil von 0,5 bis 40 Gewichts­ prozent dem Kunststoff zugemischt werden, daß der mit den Sta­ pelnfasern gemischte Kunststoff zu einem Profil extrudiert wird und daß das Profil in geeigneter Länge zu dem endlosen Riemen thermoplastisch verschweißt wird, wobei das Verschweißen homogen über den gesamten Profilquerschnitt erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein An­ teil von 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 8 bis 20 Gewichtsprozent der Stapelfasern dem Kunststoff zugemischt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ther­ moplastische Kunststoff ein Elastomer auf Polyurethan- oder Polyester-Basis ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern Glasfasern sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern Aramid-Fasern oder Carbon-Fasern sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ex­ trusionsprofil den gesamten Profilquerschnitt des Riemens bildet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ex­ trusionsprofil mit einem thermoplastischen Kunststoff umman­ telt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ex­ trusionsprofil im Koextrusionsverfahren mit dem thermopla­ stischen Kunststoff ummantelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst­ stoff des Extrusionsprofils und der Kunststoff der Ummante­ lung gleich sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sta­ pelfasern mit dem pulver- oder granulatförmigen Kunststoff homogen vermischt der Extrusion zugeführt werden.