DE20018661U1 - Wear-resistant multi-layer covering - Google Patents
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02. November 200002 November 2000
StahlgruberStahlgruber
Otto-Gruber GmbH & Co. D-81675 MünchenOtto-Gruber GmbH & Co. D-81675 Munich
Die Erfindung betrifft einen verschleißfesten Mehrschichtbelag mit einer Basisschicht aus einer vulkanisierten Gummimischung od. dgl. und einer mit der Basisschicht großflächig fest verbundenen Deckschicht aus vulkanisiertem Gummi und darin integrierten bzw. eingelagerten abriebfesten Partikeln aus z.B. Keramik.The invention relates to a wear-resistant multi-layer covering with a base layer made of a vulcanized rubber mixture or the like and a covering layer made of vulcanized rubber which is firmly bonded to the base layer over a large area and has abrasion-resistant particles made of, for example, ceramic integrated or embedded therein.
Derartige verschleißfeste Beläge sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So ist z.B. in der DE-A-28 49 676 eine Antriebswalze für flächige Werkstücke in der Schuhherstellung beschrieben, deren zylindrischer Tragkörper eine Außenschicht aus einem elastischen Weichmaterial aufweist, in das scharfkantige Partikel in mehr oder weniger gleichmäßiger Verteilung eingebettet sind. Diese Partikel ragen mit ihren Spitzen aus der Außenschicht hervor und greifen kraftschlüssig sowie ggf. auch formschlüssig an den großflächig lose aufliegenden dünnen Materialien, wie Leder- oder Textilzuschnitten, an.Such wear-resistant coatings are known in various designs. For example, DE-A-28 49 676 describes a drive roller for flat workpieces in shoe manufacturing, the cylindrical support body of which has an outer layer made of an elastic soft material in which sharp-edged particles are embedded in a more or less even distribution. These particles protrude from the outer layer with their tips and grip the thin materials lying loosely over large areas, such as leather or textile cut-outs, in a force-fitting and possibly also form-fitting manner.
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Weiterhin sind aus der DE 37 25 742 Al elastomerbeschichtete Formkörper für hohe elastische (dynamische) Beanspruchungen bekannt, die u.a. in Form von elastomerbeschichteten Walzen zum Umlenken von Textil-, Papier-, Metallblech-, Kunststoff- oder anderen Bahnen ausgeführt sein können. Zur Erzielung sowohl eines hohen Abquetscheffektes im Walzenspalt als auch einer hohen Verschleißfestigkeit bei ausreichendem elastischen Ausgleichsvermögen weist die elastomerbeschichtete Walze eine Funktionsschicht auf, die aus einer gummielastischen Matrix mit einem niedrigen &Egr;-Modul und aus darin durch chemische Bindung fest eingebundenen etwa gleich großen hartelastischen Körpern bzw. Partikeln mit hohem &Egr;-Modul besteht. Die hartelastischen Körper in der Funktionsschicht haben eine Flächendeckung zwischen 95 bis 40 % und können gleichmäßig ungeordnet in einer Ebene der Matrix eingebunden sein, wobei ihre Größe zwischen 0,9 und 20 mm beträgt.Furthermore, elastomer-coated molded bodies for high elastic (dynamic) stresses are known from DE 37 25 742 Al, which can be designed in the form of elastomer-coated rollers for deflecting textile, paper, sheet metal, plastic or other webs. In order to achieve both a high squeezing effect in the roller gap and high wear resistance with sufficient elastic compensation capacity, the elastomer-coated roller has a functional layer consisting of a rubber-elastic matrix with a low ε-modulus and hard-elastic bodies or particles of approximately the same size with a high ε-modulus firmly bound therein by chemical bonding. The hard-elastic bodies in the functional layer have a surface coverage of between 95 and 40% and can be evenly and randomly bound in one plane of the matrix, with their size being between 0.9 and 20 mm.
Ferner sind Beläge aus gummielastischem Material für die Antriebs- und die Umlenktrommeln von Gurtforderbändern bekannt, die entweder vollständig aus einem vulkanisierten monolithischen Gummimaterial mit außenseitigen Profilierungen, z.B. Rautenprofilen, bestehen oder aber eine gummielastische Basisschicht mit darin eingebetteten vorstehenden kleinen Keramikplatten aufweisen.Furthermore, coverings made of rubber-elastic material for the drive and deflection drums of belt conveyors are known, which either consist completely of a vulcanized monolithic rubber material with external profiling, e.g. diamond profiles, or have a rubber-elastic base layer with small protruding ceramic plates embedded in it.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verschleißfesten Belag insbesondere für die Antriebs- und Umlenktrommeln von Gurtbandförderern zu schaffen, der auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann und neben einer durch höhere Verschleißfestigkeit erzielten längeren Lebensdauer einen verbesserten Kraftschluß zwischen den rotierenden Trommeln und dem aufliegenden Förderband ergibt.The object of the invention is to provide a wear-resistant coating, in particular for the drive and deflection drums of belt conveyors, which can be produced in a simple and cost-effective manner and, in addition to a longer service life achieved through higher wear resistance, results in an improved frictional connection between the rotating drums and the conveyor belt on top.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Basisschicht und die Deckschicht durch einen Vulkanisationsvorgang fest miteinander in einem Arbeitsschritt verbunden werden, wobei ein außenseitiges Profil ausgebildet ist, dem die die abriebfesten Partikel enthaltende Deckschicht in gleichbleibender Dicke folgt.This object is achieved according to the invention in that the base layer and the cover layer are firmly connected to one another in one working step by a vulcanization process, whereby an external profile is formed which is followed by the cover layer containing the abrasion-resistant particles in a constant thickness.
Die Deckschicht ist ein Verbundwerkstoff aus einer Gummimischung mit Keramikgranulat, das einen Durchmesser von ca. 0,5 bis 2,0 mm hat. Vorzugsweise wird Aluminiumoxid mit einem A^Oß-Gehalt von mindestens 85 % als Keramikgranulat und mit einer Härte nach mohs > 7 verwendet, das in verschiedenen Mengenanteilen der Gummimischung zugegeben werden kann, um eine Anpassung an unterschiedliche Anwendungsfälle zu erzielen.The cover layer is a composite material made of a rubber mixture with ceramic granules that have a diameter of approximately 0.5 to 2.0 mm. Preferably, aluminum oxide with an AlOß content of at least 85% is used as ceramic granules and with a Mohs hardness > 7, which can be added to the rubber mixture in different proportions in order to adapt it to different applications.
Die Keramikpartikel des Granulats sind vorzugsweise kugelförmig und werden der Gummimischung bereits beim Mischvorgang des Gummis mit seinen einzelnen Bestandteilen zugegeben. Neben dem bevorzugten Einsatz als verschleißfester Reibbelag von Antriebs-, Umlenk-, Knick- und Spanntrommeln von Gurtbandförderern kann der erfindungsgemäße verschleißfeste Belag auch als Auskleidung von Rutschen, Rinnen und sonstigen Materialübergaben verwendet werden, da der Belag nicht nur eine wesentlich erhöhte Verschleißfestigkeit gegen Abrieb, sondern auch eine verbesserte Aufprallfestigkeit besitzt. Die unabhängig von der Form und Gestalt der Profile durchgehend etwa gleichbleibend dicke Deckschicht mit den Granulateinschlüssen führt auch zu einer größeren Widerstandsfestigkeit gegen Rißbildungen, insbesondere in den Eck- und Kantenbereichen der Profile, die bei herkömmlichen aus einer oder mehreren reinen Gummischichten bestehenden Belägen für die Antriebstrommeln von Gurtbandförderern aufgrund der Konzentration der Biege- und Zugbeanspruchungen in diesen Eckbereichen auftreten. Für die Praxis von wesentlicher Bedeutung ist ferner der hochfeste Verbund zwischen der Deckschicht und der Basisschicht, der auch höchsten Beanspruchungen widersteht. Bei Abstimmung der Gummimischung der Basisschicht und der Gummimischung der die Matrix für das Granulat bildenden Deckschicht wird ein fließender Übergang der beiden Schichten erzielt und damit ein in sich monolithischer Formkörper erhalten.The ceramic particles of the granulate are preferably spherical and are added to the rubber mixture during the mixing process of the rubber with its individual components. In addition to the preferred use as a wear-resistant friction lining for drive, deflection, bending and tensioning drums of belt conveyors, the wear-resistant lining according to the invention can also be used as a lining for slides, chutes and other material transfers, since the lining not only has significantly increased wear resistance against abrasion, but also improved impact resistance. The cover layer with the granulate inclusions, which remains approximately the same thickness regardless of the shape and design of the profiles, also leads to greater resistance to cracking, particularly in the corner and edge areas of the profiles, which occur in conventional linings for the drive drums of belt conveyors consisting of one or more pure rubber layers due to the concentration of bending and tensile stresses in these corner areas. Also of essential importance in practice is the high-strength bond between the cover layer and the base layer, which can withstand even the highest stresses. By matching the rubber mixture of the base layer and the rubber mixture of the top layer that forms the matrix for the granulate, a smooth transition between the two layers is achieved, thus creating a monolithic molded body.
Weitere Vorzüge und Besonderheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung im Schnitt und in der Perspektive dargestellt ist.Further advantages and special features emerge from the following description of a preferred embodiment, which is shown in the drawing in section and in perspective.
Der Belag besteht aus einer Basisschicht 1, einer oberen verschleißfesten Schicht 2 und aus einer unteren Klebeschicht 3, deren Unterseite von einer Abziehfolie 4 abgedeckt ist. Alle drei Schichten 1 bis 3 bestehen im wesentlichen aus einemThe covering consists of a base layer 1, an upper wear-resistant layer 2 and a lower adhesive layer 3, the underside of which is covered by a release film 4. All three layers 1 to 3 essentially consist of a
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gummielastischem Material, wobei in der oberen Deckschicht ein vorzugsweise aus Keramikpartikeln mit einer Korngröße von etwa 0,5 bis 2,0 mm gebildetes Granulat festhaftend eingebettet ist. Die Keramikpartikel haben vorzugsweise eine kugelige oder ballige Form und in ihrer Gummimatrix eine praktisch gleichmäßige Verteilung. Je nach der spezifischen Anwendung dieses Belages werden entsprechende Mengen an Granulat bereits beim Mischvorgang des Gummis zugegeben, woraufhin dann diese Mischung auf die gewünschte Dicke kalandriert wird.rubber-elastic material, with granules, preferably made of ceramic particles with a grain size of about 0.5 to 2.0 mm, firmly embedded in the upper covering layer. The ceramic particles preferably have a spherical or convex shape and are distributed practically evenly in their rubber matrix. Depending on the specific application of this coating, appropriate amounts of granules are added during the mixing process of the rubber, after which this mixture is calendered to the desired thickness.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist der Belag an seiner Oberseite ein Profil aus regelmäßig angeordneten rautenförmigen Erhebungen 5 und spitzwinklig schräg verlaufenden relativ breiten Profilnuten 6, 7 auf, die sich unter gleichen spitzen Winkeln kreuzen. Die Seitenwände der rautenförmigen Erhebungen 5 verlaufen senkrecht zur Ebene des Belages und gehen unter einem Winkel von 90° in den Boden der betreffenen Profünut über. Wie in der Zeichnung dargestellt, hat die obere verschleißfeste Schicht 2 eine in etwa gleichbleibende Dicke, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner als die Höhe der rautenförmigen Erhebungen ist. Diese Deckschicht 2 folgt damit dem Profil des Belages, so daß dieser Belag im Bereich der Profünuten in gleicher Weise wie im Bereich der rautenförmigen Erhebungen durch die das Keramikgranulat enthaltenden Schicht 2 verfestigt ist. Entsprechend dem Verlauf der verschleißfesten Deckschicht 2 ändert sich die Dicke der Basisschicht 1 aus dem elastischen Gummi, mit deren ebener Unterseite die weichere Klebeschicht 3 dauerhaft verbunden ist. .As can be seen from the drawing, the covering has a profile on its upper side made up of regularly arranged diamond-shaped elevations 5 and relatively wide profile grooves 6, 7 which run at an acute angle and which intersect at the same acute angles. The side walls of the diamond-shaped elevations 5 run perpendicular to the plane of the covering and merge into the bottom of the relevant profile groove at an angle of 90°. As shown in the drawing, the upper wear-resistant layer 2 has an approximately constant thickness which, in the embodiment shown, is smaller than the height of the diamond-shaped elevations. This cover layer 2 thus follows the profile of the covering, so that this covering is solidified in the area of the profile grooves in the same way as in the area of the diamond-shaped elevations by the layer 2 containing the ceramic granulate. The thickness of the base layer 1 made of elastic rubber changes according to the course of the wear-resistant cover layer 2, with the softer adhesive layer 3 being permanently bonded to its flat underside.
Bei einem in der Praxis als Belag für die Antriebstrommeln von Gurtbandförderern verwendeten Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamtdicke von der Oberseite der rautenförmigen Erhebungen 5 bis zur Unterseite der Klebeschicht 3 8 bis 12 mm, wobei die Klebeschicht 3 etwa 1,0 mm und die verschleißfeste Deckschicht 2 2,0 bis 3,0 mm beträgt. Die Höhe der rautenförmigen Erhebungen ist gleich oder geringfügig kleiner als die Dicke der verschleißfesten Schicht 2. Dieser verschleißfeste Trommelbelag hat gegenüber herkömmlichen profilierten Gummibelägen den Vorteil einer wesentlich größeren Standfestigkeit, die auf die erhöhte Verschleißfestigkeit der durchgehenden Deckschicht 2 mit den fest eingebetteten Keramikpartikeln zurückzuführen ist. Gleichzeitig besitzt dieser Belag noch eine zum spannungsfreien Aufbringen auf den Trommelmantel ausreichende elastische Biegsamkeit. Darüber hinaus ergibt sich eine erhöhte Griffigkeit durchIn an embodiment used in practice as a covering for the drive drums of belt conveyors, the total thickness from the top of the diamond-shaped elevations 5 to the bottom of the adhesive layer 3 is 8 to 12 mm, with the adhesive layer 3 being approximately 1.0 mm and the wear-resistant cover layer 2 being 2.0 to 3.0 mm. The height of the diamond-shaped elevations is the same or slightly smaller than the thickness of the wear-resistant layer 2. This wear-resistant drum covering has the advantage of being significantly more stable than conventional profiled rubber coverings, which is due to the increased wear resistance of the continuous cover layer 2 with the firmly embedded ceramic particles. At the same time, this covering has sufficient elastic flexibility for tension-free application to the drum shell. In addition, it provides increased grip due to
die fest eingebetteten harten Keramikpartikel während der gesamten Lebensdauer des Belages, da bei fortschreitendem Abrieb der rautenförmigen Erhebungen 5 stets neue Keramikpartikel an die wirksame Oberfläche gelangen, was sich günstig auf die Drehmomentübertragung zwischen Trommel und Förderband auswirkt. Aufgrund der durchgehenden Erstreckung der verschleißfesten Deckschicht 2 hat der Belag auch im Bereich der Profilnuten 6, 7 eine erhöhte Druckfestigkeit und damit eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber den ggf. am Förderband anhaftenden Materialien, die beim Umlauf des Förderbandes um die Trommel in die Profilnuten hineingedrückt werden.the firmly embedded hard ceramic particles over the entire service life of the coating, since as the diamond-shaped elevations 5 wear down, new ceramic particles continually reach the effective surface, which has a positive effect on the torque transmission between the drum and the conveyor belt. Due to the continuous extension of the wear-resistant cover layer 2, the coating also has increased compressive strength in the area of the profile grooves 6, 7 and thus improved resistance to any materials that may adhere to the conveyor belt and are pressed into the profile grooves as the conveyor belt rotates around the drum.
Bei der unteren Schicht 3 handelt es sich um eine Kontaktklebeschicht, die eine feste und dauerhafte Verbindung zu der Unterlage, d.h. zu dem metallischen Trommelmantel, durch Vulkanisation und/oder Kleben eingehen kann.The lower layer 3 is a contact adhesive layer which can form a firm and permanent bond to the base, i.e. to the metallic drum shell, by vulcanization and/or bonding.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch für andere technische Zwecke, z.B. zum Auskleiden von Behältern, Materialübergaben, Rinnen, Rutschen od. dgl. angewandt werden, wobei in diesen Fällen jeweils eine geeignete Profilierung oder auch eine ebene Oberfläche gewählt wird.The invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawing, but can also be used for other technical purposes, e.g. for lining containers, material transfers, gutters, slides or the like, in which case a suitable profiling or even a flat surface is selected.
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20040602 |