Beschreibung

Elastischer Artikel, insbesondere Antriebsriemen, mit einer Folienschutzschicht und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem elastischen Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff sowie mit einem Oberflächenbereich, der Abriebskräften und/oder Hitze und/oder Flüssigkeiten (z.B. öle) und/oder Gasen (z.B. Ozon), die den Artikel beschädigen können, ausgesetzt ist, wobei der zu schützende Oberflächenbereich mit einer Schutzschicht versehen ist.

Hiervon besonders betroffen sind Antriebsriemen, Fördergurte, schlauchförmige Körper und Dichtungen, deren diesbezüglicher Stand der Technik um die bisherige Schutzschichtkonzeption nun näher vorgestellt wird.

Antriebsriemen

Antriebsriemen, die zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger mit in Längsrichtung verlaufenden parallel angeordneten Zugträgern (Zugstränge) versehen sind, kommen in verschiedenen Ausführungsformen vor, und zwar als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen und Zahnriemen, die jeweils einen Unterbau mit einer Kraftübertragungszone und eine Decklage als Riemenrücken aufweisen. Der wesentliche Unterschied liegt dabei in der Konstruktion der Kraftübertragungszone, bedingt durch unterschiedliche Oberflächengeometrien, beispielsweise durch eine zahnförmige Profilierung bei Zahnriemen. Dabei ist die Kraftübertragungszone, die Abriebskräften ausgesetzt ist, besonders verschleißanfällig. Die Entwicklung abriebfester Antriebsriemen hatte daher in der Vergangenheit bzw. noch heute eine besondere Bedeutung, wobei diesbezüglich beispielsweise auf folgende Dokumente verwiesen wird:

DE 2 359 575 Al EP 0 662 571 Bl WO 02/084144 Al WO 2005/080821 Al WO 2006/06669 Al US 3 964 328 US 3 981 206

Als abriebfestes Material für die Kraftübertragungszone kamen insbesondere Kunststoffe aus UHMwPE sowie Textilauflagen (z.B. Gewebe) zum Einsatz, wobei bislang Textilauflagen, dokumentiert in zahlreichen Publikationen, einen besonderen Entwicklungsschwerpunkt bilden. Auch der Riemenrücken wird häufig mit einem Rückengewebe ausgestattet.

Die Entwicklung abriebfester wie auch zusätzlich ölbeständiger Antriebsriemen nimmt heute einen besonders breiten Raum ein, wobei folgende Entwicklung nun etwas näher vorgestellt wird.

In dem Dokument WO 2005/080821 Al wird ein Zahnriemen vorgestellt, der im Bereich seiner gezahnten Kraftübertragungszone mit einer Textilauflage (Zahnauflage), insbesondere in Form eines Gewebes, versehen ist. Um einen derartigen Zahnriemen auch ölbeständig zu machen, ist die Textilauflage mit einem fluorhaltigen Kunststoff getränkt, und zwar bei einem hohen Füllungsgrad dieses Kunststoffes, wobei gleichzeitig eine Polymerbeschichtung (Versiegelung) erfolgt.

Fördergurte

Fördergurte kommen je nach der Art des eingebetteten Festigkeitsträgers bzw. Zugträgers als Stahlseilfördergurte, Textilfördergurte oder Aramidfördergurte vor. Sie umfassen dabei zwei Deckplatten, nämlich eine tragseitige und laufseitige Deckpatte, wobei im Folgenden

vereinfacht von Tragseite und Laufseite gesprochen wird. Beide Seiten sind einem Verschleiß ausgesetzt, und zwar tragseitig durch das Fördermaterial sowie laufseitig durch die Antriebstrommel, Umkehrtrommel, Tragrollen und Umlenkrollen. Auch der Kontakt mit ölen kann bei beiden Seiten auftreten. Bei der Tragseite kann insbesondere noch hinzukommen, dass werkstoffschädigende Chemikalien im Fördermaterial enthalten sein können.

Die Bereitstellung abriebfester und gegenüber ölen und Chemikalien beständiger Tragseiten und Laufseiten von Fördergurten ist noch heute eine Herausforderung. Entwickelt wurden bislang Reibschichten auf Kautschukbasis, beispielsweise auf NBR- Basis (DE 40 39 584 Al). Als Entwicklungsschwerpunkt hat sich in der jüngeren Vergangenheit allerdings die überwachung der Oberflächen der Tragseite und/oder Laufseite herausgebildet, beispielsweise mittels opto-elektronischer Systeme (Kameraüberwachung), wobei beispielsweise auf die EP 1 660 393 Bl verwiesen wird.

Schlauchförmige Körper

Schlauchförmige Körper umfassen die Produktgruppe Förderschläuche aller Art, Luftfederbälge (Kreuzlagenbälge, Axialbälge) und Kompensatoren in verschiedenen Ausführungen. Das Aufbaukonzept ist dabei überall gleich, nämlich umfassend eine

Außenschicht (Mantel), eine Innenschicht (Seele) sowie insbesondere einen eingebetteten ein- oder mehrlagigen Festigkeitsträger. Zusätzlich können noch Zwischenschichten, beispielsweise zwischen zwei Festigkeitsträgerlagen, vorhanden sein.

In der Patentschrift DE 39 41 617 C2 wird ein Schlauch, insbesondere

Kraftfahrzeugschlauch, aus EPDM beschrieben, dessen Außenschicht mit einer Schutzschicht aus ölbeständigem Werkstoff versehen ist. Die Schutzschicht besteht dabei aus Epichlorhydrin (ECO), chloriertem Polyethylen (CM) oder chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM) und ist aufextrudiert oder aufgedüst.

In der Patentschrift EP 1 024 942 B 1 wird ein Großschlauch, insbesondere ein Schwimmschlauch mit Auftriebskörper, vorgestellt. Als Werkstoffe werden dabei für den Schlauch Polyurethanelastomere sowie für den Auftriebskörper Schaumstoffe (z.B. aus Polyurethan) eingesetzt. Diese Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie leicht sind. Nachteilig ist jedoch ihre Verschleißanfälligkeit sowie geringe öl- und

Chemikalienbeständigkeit. Bei Schwimmschläuchen für Off-Shore-Anlagen ist es daher erforderlich, dass insbesondere der Auftriebskörper mit einer schützenden Außenhaut versehen wird. Eingesetzt wird dabei zumeist ein elastomerer Werkstoff mit einem eingebetteten Festigkeitsträger.

Eine besondere Form von schlauchförmigen Körpern bilden Luftfederbälge. Ein Luftfederbalg ist dabei einerseits mit einem Luftfederdeckel (Tragplatte oder Druckbehälter) und andererseits mit einem Luftfederkolben (Abrollkolben) verbunden. Ein Luftfederbalg umfasst dabei einen statischen Bereich sowie einen dynamischen Bereich, wobei insbesondere der dynamische Bereich durch Ausbildung einer Rollfalte im Rahmen der Einfederung besonders verschleißanfällig ist. Der Einsatz von Gewebeverstärkungen innerhalb der Oberfläche eines Luftfederbalges hat sich bislang nicht durchsetzen können. Stattdessen kommen hier Außenführungen und Schutzmanschetten als schützende Bauteile eines Luftfedersystems zur Anwendung (EP 1 064 474 Bl, EP 1 131 217 Bl).

Dichtungen

Dichtungen, insbesondere in Form von Dichtprofilen (Extrudate, Formartikel) umfassen eine Verankerungsfläche und eine Dichtfläche. Die Verankerungsfläche wiederum umfasst einen Dichtungsunterbau, der in einer Aufnahmenut einsitzt, oder wenigstens einen Verankerungsfuß, der im Rahmen der Verschalung fest im Beton integriert wird. Die Dichtungen weisen dabei zumeist keinen eingebetteten Festigkeitsträger auf.

Dichtungen, insbesondere im Tiefbau wie auch Tunnelbau, sind Gleitkräften wie auch Kompressionskräften ausgesetzt und somit verschleißanfällig. Auch der Kontakt mit verschmutztem Wasser, ölen, Chemikalien und Gasen ist häufig unvermeidbar. Hier hat

sich bislang bei strangförmigen Dichtungen eine Entwicklungsrichtung in Form von Co- Extrudaten manifestiert, die elastische und schützende Werkstoffe miteinander kombinieren (EP 1 571 386 A2).

Wie dieser Gesamtstand der Technik dokumentiert, werden für die Artikelgruppe der Antriebsriemen, Fördergurte, schlauchförmige Körper und Dichtungen bei gleicher Aufgabenstellung nach einem wirksamen Oberflächenschutz verschiedene Lösungen angeboten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, für Antriebsriemen, Fördergurte, schlauchförmige Körper und Dichtungen auch unter extremen Belastungen einen dauerwirksamen Oberflächenschutz zumindest für die besonders belasteten Artikeloberflächen bereit zu stellen, und zwar bei einer gemeinsamen Schutzschichtgrundkonzeption.

Die Aufgabe wird bei einem Antriebsriemen mit dem Aufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass wenigstens die Schutzschicht der Kraftübertragungszone eine Schutzfolie umfasst, die aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Schutzfolie mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Die Schutzfolie erfasst dabei insbesondere den gesamten Oberflächenbereich der Kraftübertragungszone des Antriebsriemens.

Auch der Riemenrücken kann zusätzlich ganzflächig oder teilweise mit einer

Schutzschicht, und zwar in Form eines Gewebes oder insbesondere einer Schutzfolie versehen sein. Die Schutzfolie für den Riemenrücken besteht dabei aus dem gleichen Werkstoff wie die Schutzfolie für die Kraftübertragungszone. Auch hier erfasst die Schutzschicht vorzugsweise den gesamten Oberflächenbereich des Riemenrückens.

Die Aufgabe wird bei einem Fördergurt mit dem Aufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 2 dadurch gelöst, dass die Schutzschicht der Tragseite und der Laufseite ebenfalls eine Schutzfolie umfasst, die aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Schutzfolie mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Die Schutzfolie erfasst dabei wenigstens den Oberflächenmittenbereich der Tragseite, insbesondere den gesamten Oberflächenbereich der Tragseite des Fördergurtes. Bei der Laufseite des Fördergurtes erfasst die Schutzfolie wenigstens deren beiden Oberflächenrandbereiche. Vorteilhafterweise ist auch bei der Laufseite der gesamte Oberflächenbereich mit der Schutzfolie ausgestattet.

Die Aufgabe wird bei einem schlauchförmigen Körper mit dem Aufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 3 dadurch gelöst, dass wenigstens die Schutzschicht der Außenschicht ebenfalls eine Schutzfolie umfasst, die aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Schutzfolie mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Der schlauchförmige Artikel kann ein Förderschlauch, Luftfederbalg oder ein Kompensator sein. Die Schutzfolie kommt dabei insbesondere bei einem

Kraftfahrzeugschlauch, Schwimmschlauch und bei einem Luftfederbalg zum Einsatz. Der Luftfederbalg umfasst dabei einen statischen und dynamischen Bereich, wobei sich bei der Einfederung innerhalb des dynamischen Bereiches eine Rollfalte ausbildet.

Bei einem Förderschlauch wird wenigstens der Oberflächenanschlussbereich der

Außenschicht (z.B. Stutzenbereich eines Aggregates) mit der Schutzfolie ausgestattet. Vorzugsweise wird auch hier der gesamte Oberflächenbereich der Außenschicht mit der Schutzfolie versehen.

Bei einem Luftfederbalg kommt die Schutzfolie entweder nur innerhalb des dynamischen Bereiches zum Einsatz oder vorzugsweise wird der gesamte Oberflächenbereich des Luftfederbalges mit der Schutzfolie versehen.

Die Aufgabe wird schließlich bei einer Dichtung mit dem Aufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 4 dadurch gelöst, dass wenigstens die Schutzschicht der Dichtfläche ebenfalls eine Schutzfolie umfasst, die aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Schutzfolie mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Die Dichtung kann dabei ein Dichtring, insbesondere für Muffenrohre, oder ein Dichtrahmen, insbesondere für Tunnelbauwerke und Container, sein. Die Schutzfolie erfasst dabei insbesondere die gesamte Dichtfläche.

Bei der Artikelgruppe der Antriebsriemen, Fördergurte und der schlauchförmigen Körper weist der elastische Grundkörper zumeist einen eingebetteten Festigkeitsträger (Gewebe, Zugstränge) auf. Bei den Dichtungen wird dagegen zumeist kein Festigkeitsträger verwendet. In einigen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, den elastischen Grundkörper mit wenigstens einem eingebetteten dünnen Verstärkungsfaden zu versehen, um Längenausdehnungen zu verhindern.

Unabhängig von der Gestalt des elastischen Grundkörpers ist die Schutzfolie mit den hier genannten Werkstoffeigenschaften einsetzbar.

Im Folgenden wird nun näher auf die vorteilhaften Werkstoffmodifikationen und Werkstoffparameter eingegangen.

Die Schutzfolie besteht aus einem Kunststoff, der frei von Kautschukpolymeren ist, also beispielsweise keine vulkanisierte NBR-Fo lie oder eine andere vulkanisierte Kautschukfolie. Derartige Gummifolien erfüllen nicht die hohen Anforderungen eines wirksamen Oberflächenschutzes. Zum Einsatz gelangt hier insbesondere ein fluorhaltiger

Kunststoff, insbesondere wiederum Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polychlortrifluorethylen (CTFE). Besonders hervorzuheben ist hier das PTFE. Als Alternative zu den fluorhaltigen Kunststoffen ist auch ein Polyetheretherketon (PEEK) von Interesse. Diese vorgenannten polymeren Werkstoffe zeichnen sich durch das kombinative Eigenschaftsbild, nämlich der Beständigkeit gegenüber Abrieb, Hitze, Flüssigkeiten und Gase aus.

Die Schutzfolie kann als Einzelfolie oder im Verbund mit wenigstens einer weiteren Folie wirken. Die Einzelfolie hat hier die Bedeutung einer Einheitsfolie, die ausschließlich aus dem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff (z.B. PTFE) besteht. Bei einem Folienverbund bildet die Schutzfolie die Außenfolie. Als Folienverbund kommen insbesondere folgende beiden Varianten zum Einsatz:

— Die Schutzfolie bildet mit einer Haftfolie einen Zweifolienverbund, wobei die

Haftfolie zum Grundkörper hin gerichtet ist. Die Haftfolie muss dabei nicht das für die Schutzfolie geforderte kombinative Eigenschaftsbild aufweisen. Es genügt hier beispielsweise eine Folie aus Polyamid (PA), Polyethylen (PE) oder aus einem Polymeren auf Basis Ethylenvinylalkohol (EVOH), verbunden mit einer haftfreundlichen Präparation. Die Haftfolie trägt dabei innerhalb des Folienverbundes zusätzlich zu einer Verstärkung bei.

— Die Schutzfolie bildet mit einer Haftfolie und einer zwischen der Schutzfolie und der Haftfolie angeordneten Verstärkungsfolie einen Dreifolienverbund, wobei die Haftfolie zum Grundkörper hin gerichtet ist. Hinsichtlich der Haftfolie wird auf das in

Verbindung mit dem Zweifolienverbund Ausgesagte verwiesen. Die Verstärkungsfolie muss hier ebenfalls nicht das für die Schutzfolie geforderte kombinative Eigenschaftsbild aufweisen. Die Verstärkungsfunktion steht hier im Vordergrund. Als verstärkende Folienwerkstoffe sind beispielsweise Polyamid (PA), Polyester (PES) oder Aramid geeignet. Das in Verbindung mit der Schutzfolie genannte Polyetheretherketon (PEEK) ist ebenfalls geeignet, da dieser

Spezialwerksto ff außer der Schutzfunktion zusätzlich eine Verstärkungsfunktion übernehmen kann.

Ein Folienverbund der oben genannten Art, der beispielsweise durch Co-Extrusion herstellbar ist, bildet eine Gesamtschutzschicht mit funktional getrennten Schichteinheiten, wobei der Schutzfolie als Außenfolie eine Primärschutzfunktion zukommt. Die Schutzfolie hat daher im Sinne der eingangs genannten Aufgabenstellung eine erfindungswesentliche Bedeutung.

Die Schutzfolie besitzt eine Stärke von 0,01 mm bis 2 mm, insbesondere 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere wiederum 0,1 mm bis 0,6 mm. Der gleiche Stärkenbereich gilt auch für die Haftfolie und die Verstärkungsfolie. Dabei reicht es zumeist aus, wenn sich die Gesamtstärke des Folienverbundes zwischen 0,1 mm bis 2 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,6 mm, bewegt. Ein Dreifolienverbund kann beispielsweise bei einer Stärke von 0,1 mm für jede Folienschicht eine Gesamtstärke von 0,3 mm aufweisen.

Wirkt die Schutzfolie als Einzelfolie, so ist diese wenigstens auf ihrer Kontaktseite zum Grundkörper hin oberflächenaktiviert. Dies gilt auch bei Einsatz eines Folienverbundes, wobei hier insbesondere die Haftfolie zusätzlich oberflächenaktiviert ist. Die Oberflächenaktivierung erfolgt dabei insbesondere durch Anätzen oder durch Auftauen, wobei wiederum das Anätzen von besonderer Bedeutung ist. Die Oberflächenveränderung bzw. Oberflächenbehandlung durch Anätzen erfolgt nach bekannten chemischen oder physikalischen Methoden, beispielsweise mittels Flammenbehandlung, Corona-Entladung, Sputtering, Plasmabehandlung, Natrium- Ammoniak- Verfahren oder Natrium-Naphthalin- Verfahren. Bei Folien aus einem fluorhaltigen Kunststoff (z.B. PTFE) sorgen die hier genannten ätzverfahren für eine Entfernung von Fluoratomen aus der Oberfläche des Fluorkunststoffes. Auf diese Weise wird bei der Vulkanisation ein besonders dauerfester Haftverbund mit dem elastischen Grundkörper erzielt.

Die Schutzfolie als Einzelfolie und der Folienverbund weisen eine Tiefziehfähigkeit und/oder eine Eigendehnung von maximal 10 % auf.

Der zu schützende Oberflächenbereich, wo die Schutzfolie als Einzelfolie oder im Folienverbund wirkt, ist frei von einem Gewebe. Die Folienbeschichtung des Artikels ersetzt also das Gewebe, was nun am Beispiel des Antriebsriemens anhand von folgenden zwei Varianten erläutert wird:

— Der Antriebsriemen ist mit einem Rückengewebe ausgestattet. Die Kraftübertragungszone ist dagegen frei von einer Gewebeauflage. Unter Ersatz dieses Gewebes durch die Schutzfolie als Einzelfolie oder im Folienverbund erfährt der Unterbau des elastischen Grundkörpers eine unmittelbare Folienbeschichtung.

— Der Antriebsriemen ist zusätzlich anstelle des Rückengewebes mit der Schutzfolie als Einzelfolie oder im Folienverbund ausgestattet. Dadurch erfährt auch die Decklage des elastischen Grundkörpers eine unmittelbare Folienbeschichtung.

Eine zusätzliche Gewebeverstärkung in dem Oberflächenbereich, wo die Schutzfolie wirkt, ist gegebenenfalls bei einem Großschlauch, insbesondere Schwimmschlauch, sinnvoll, da dessen Oberflächenbereich besonders angreifbar ist, beim Schwimmschlauch für Off- Shore- Anlagen unter anderem durch Naturkräfte (Wellengang).

Die Schutzfolie bildet als Einzelfolie oder im Folienverbund ohne weitere Beschichtung die unmittelbare Artikeloberfläche, also die Außenhaut.

Der Grundkörper umfasst einen elastomeren Werkstoff auf Basis einer vulkanisierten Kautschukmischung, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente sowie Mischungsingredienzien. Die Kautschukkomponente ist ein Ethylen-Propylen- Mischpolymerisat (EPM), ein Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FPM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR), Silikon-Kautschuk (MVQ) oder ein anderer mit der Schutzfolie oder dem Folienverbund verträglicher Kautschuktyp, gegebenenfalls unter Einsatz eines Verschnittes, insbesondere

mit einem der vorgenannten Kautschuktypen. Die Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff (z.B. Ruß und/oder Silika) und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Fasern, Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Mischungstechnologie verwiesen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Artikels mit einem elastischen Grundkörper sowie mit einem

Oberflächenbereich, der Abriebskräften und/oder Hitze und/oder Flüssigkeiten und/oder Gasen, die den Artikel beschädigen können, ausgesetzt ist, wobei der vorgenannte zu schützende Oberflächenbereich ganzflächig oder teilweise mit einer dauerwirksamen Schutzschicht zu versehen ist, und zwar im Rahmen einer einfachen wie auch kostengünstigen Verfahrenstechnologie.

Nach einer ersten Variante zeichnet sich das Verfahren durch wenigstens folgende Verfahrensschritte aus:

— ein aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständiger polymerer Werkstoff wird zu einer Schutzfolie verpresst oder extrudiert, die die Schutzschicht bildet;

— anschließend wird die Schutzfolie als Einzelfolie wenigstens auf ihrer Kontaktseite zum Grundkörper hin oberflächenaktiviert:

— nach der Konfektionierung der oberflächenaktivierten Schutzfolie mit dem Grundkörper wird der Rohling vulkanisiert, wobei die Schutzfolie mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Nach einer zweiten Variante zeichnet sich das Verfahren durch wenigstens folgende Verfahrensschritte aus:

— ein aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständiger polymerer Werkstoff wird zu einer Schutzfolie verpresst oder extrudiert;

— die Schutzfolie wird mit wenigstens einer weiteren Folie zu einem Folienverbund als gemeinsame Schutzschicht konfektioniert, wobei die Schutzfolie die Außenfolie mit Primärschutzfunktion bildet;

— der Folienverbund wird wenigstens auf seiner Kontaktseite zum Grundkörper hin oberflächenaktiviert;

— nach der Konfektionierung des oberflächenaktivierten Folienverbundes mit dem Grundkörper wird der Rohling vulkanisiert, wobei der Folienverbund mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Der wesentliche Unterschied ist dabei, dass nach der ersten Verfahrensvariante die Schutzfolie als Einzelfolie und nach der zweiten Verfahrensvariante im Rahmen eines Folienverbundes eingesetzt wird. Der Folienverbund ist dabei insbesondere als Zweifolienverbund, bestehend aus der Schutzfolie und einer zusätzlichen Haftfolie, oder als Dreifolienverbund, hier bestehend aus der Schutzfolie und einer zusätzlichen Verstärkungsfolie und Haftfolie, ausgebildet. Hinsichtlich der Herstellung eines Folienverbundes bieten sich insbesondere folgende Möglichkeiten an:

— Alle Folienschichten werden miteinander verpresst.

— Von zunehmender Bedeutung ist die Co-Extrusion, wonach in einem Arbeitsgang verschiedene Werkstofftypen zu einem Gesamtverbund herstellbar sind.

Im Zusammenhang mit diesen beiden vorgenannten Möglichkeiten bilden der erste und zweite Verfahrensschritt eine verfahrenstechnische Einheit.

Die Oberflächenaktivierung der Schutzfolie nach der ersten Verfahrensvariante sowie des Folienverbundes nach der zweiten Verfahrensvariante erfolgt durch Anätzen oder Aufrauen.

Hinsichtlich der vorteilhaften Art der Werkstoffe für die Schutzfolie und der Werkstoffbeispiele für die Haftfolie und Verstärkungsfolie sowie der zweckmäßigen Werkstoffe für den elastischen Grundkörper wird auf den artikelbezogenen Beschreibungsteil verwiesen.

Die erste und zweite Verfahrensvariante kommt insbesondere bei der Herstellung eines Antriebsriemens, Fördergurtes, schlauchförmigen Körpers oder einer Dichtung zum Einsatz. Diese beiden Verfahrensvarianten sind dabei eingebettet in die

Gesamt Verfahrenstechnologie unter Einbezug entsprechender Vorrichtungen, nämlich:

— Formwerkzeuge bei der Herstellung von Formartikeln (z.B. Zahnriemen, nicht extrudierbare Dichtungen);

— Kalander bei der Herstellung von Fördergurten;

— Extrusionsköpfe bei der Herstellung von Extrudaten und Co-Extrudaten (z.B. Schläuche und strangförmig verlaufende Dichtungen);

— Wickeleinrichtungen bei Dornschläuchen (z.B. Großschläuche) unter Aufwickeln einer streifenförmigen Folie.

Der Vorteil des Einsatzes einer Schutzfolie als Einzelfolie oder im Folienverbund ist, dass diese für die hier genannten Anwendungs fälle leicht verarbeitbar ist, unter anderem kalandrierbar ist bei der Herstellung von Fördergurten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht schließlich in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Antriebsriemens, insbesondere eines Zahnriemens, mit einem elastischen Grundkörper aus polymerem Werkstoff, der einen eingebetteten Festigkeitsträger in Form wenigstens eines Zugstranges aufweist, wobei der Grundkörper einen Unterbau mit einer Kraftübertragungszone mit einer vorbestimmten Oberflächengeometrie, insbesondere mit einer zahnförmigen Profilierung, und eine Decklage als Riemenrücken umfasst, wobei wiederum wenigstens die Kraftübertragungszone insbesondere ganzflächig mit einer dauerwirksamen Schutzschicht zu versehen ist, unter Verwendung eines ersten Werkzeugformteiles, das die Kraftübertragungszone ausbildet, und eines zweiten Werkzeugformteiles, das den Riemenrücken ausbildet, und zwar im Rahmen einer einfachen wie auch kostengünstigen Verfahrenstechnologie.

Das Verfahren zeichnet sich durch wenigstens folgende Verfahrenschritte aus:

— eine die Schutzschicht umfassende Schutzfolie aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff wird als Einzelfolie oder im Verbund mit wenigstens einer weiteren Folie nach Zuschnitt auf das erste Werkzeugformteil aufgebracht und an dessen Formkanten fixiert;

— anschließend wird der Zugstrang derart aufgespult, dass eine Positionsverschiebung der fixierten Schutzfolie als Einzelfolie oder im Folienverbund unterbleibt;

— nun wird die den Grundkörper bildende Polymermischung, insbesondere als vulkanisierbare Kautschukmischung, aufgelegt;

— schließlich wird mit Hilfe des zweiten Werkzeugformteiles, das mit dem ersten Werkzeugformteil einen geschlossenen Werkzeuggesamtverbund bildet, unter Vulkanisation der Antriebsriemen fertig gestellt, wobei die Schutzfolie als Einzelfolie oder der Folienverbund mit dem Grundkörper einen dauerfesten Haftverbund bildet.

Das Aufbringen der Schutzfolie als Einzelfolie oder des Folienverbundes auf das erste Werkzeugformteil erfolgt zweckmäßigerweise nach folgenden Verfahrensschritten:

— die Schutzfolie als Einzelfolie oder der Folienverbund wird auf eine beliebige überlappung zugeschnitten;

— nun wird die Schutzfolie als Einzelfolie oder der Folienverbund auf das erste Werkzeugformteil gewickelt und an dessen Formkanten fixiert, beispielsweise mittels eines Klebebandes;

— nun erfolgt ein Beschnitt (z.B. Tapezierschnitt) der Schutzfolie als Einzelfolie oder des Folienverbundes, und zwar unter Ausbildung eines exakten Folienstoßes.

Wird zusätzlich der Riemenrücken mit einer Schutzschicht in Form eines Gewebes oder einer Schutzfolie, wie sie bei der Kraftübertragungszone zum Einsatz gelangt, versehen, so sind folgende beiden Verfahrensvarianten vorteilhaft:

— Auf das zweite Werkzeugformteil wird ein Gewebe oder eine Schutzfolie aufgebracht, wobei die Schutzfolie insbesondere aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen polymeren Werkstoff besteht und dabei als Einzelfolie oder im Verbund mit wenigstens einer weiteren Folie zum Einsatz kommt, wobei das Gewebe oder alternativ die Schutzfolie bei der Fertigstellung des Antriebsriemens bei insbesondere ganzflächiger Konfektionierung jeweils einen dauerfesten Haftverbund mit dem Riemenrücken bildet.

— Auf den Rohling wird ein Gewebe oder eine Schutzfolie aufgebracht, wobei die Schutzfolie insbesondere aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Flüssigkeiten und Gasen beständigen polymeren Werkstoff besteht und dabei als Einzelfolie oder im Verbund mit wenigstens einer weiteren Folie zum

Einsatz kommt, wobei das Gewebe oder alternativ die Schutzfolie bei der

Fertigstellung des Antriebsriemens bei insbesondere ganzflächiger Konfektionierung jeweils einen dauerfesten Haftverbund mit dem Riemenrücken bildet.

Die Schutzfolie als Einzelfolie oder der Folienverbund ist wenigstens auf seiner Kontaktseite zum Grundkörper hin oberflächenaktiviert, insbesondere durch Anätzen oder Aufbauen.

Hinsichtlich der vorteilhaften Art der Werkstoffe für die Schutzfolie und der Werkstoffbeispiele für die Haftfolie und Verstärkungsfolie wird auf den artikelbezogenen Beschreibungsteil verwiesen.

Zur Herstellung des elastischen Grundkörpers eines Antriebsriemens wird insbesondere eine vulkanisierbare Kautschukmischung auf Basis EPM, EPDM, HNBR oder FPM eingesetzt, insbesondere jeweils in einer verschnittfreien Ausführung. Hinsichtlich der Mischungsingredienzien wird auch hier auf den artikelbezogenen Beschreibungsteil verwiesen.

Das erste und/oder zweite Werkzeugformteil wird vorzugsweise mit einem Trennmittel versehen.

Das Aufspulen des Zugstranges erfolgt insbesondere bei 40 bis 400 m/min, insbesondere wiederum bei 150 bis 400 m/min.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung eines Zahnriemens mit Draufsicht auf die Kraftübertragungszone mit Schutzschicht;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Zahnriemen mit einer Schutzschicht für die Kraftübertragungszone und für den Riemenrücken, wobei verschiedene Schutzschichtvarianten vorgestellt werden.

Fig. 1 zeigt einen Antriebsriemen 1 in Form eines Zahnriemens mit einer Decklage 2 als Riemenrücken, mit mehreren eingebetteten und parallel verlaufenden Zugsträngen 3 als Festigkeitsträger sowie mit einem Unterbau 4. Die Decklage und der Unterbau bilden dabei als Gesamteinheit den elastischen Grundkörper, der aus einem polymeren Werkstoff besteht, insbesondere in Form einer vulkanisierten Kautschukmischung. Als Kautschukkomponente wird zumeist EPM, EPDM, FINBR oder FPM eingesetzt. Die

Zugstränge bestehen aus Stahl, Polyamid, Aramid, Polyester, Glasfasern oder Kohlefasern.

Der Unterbau 4 ist mit einer zahnförmigen Profilierung, umfassend Zähne 5 und Zahnstege 6, versehen und bildet die Kraftübertragungszone 7, die besonders verschleiß anfällig ist durch Abrieb, Hitze und den Einfiuss durch öle. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, die Kraftübertragungszone mit einer Gewebeaufiage 8 als Abriebschutz zu versehen. Diese Gewebeaufiage wird nach der Lehre des Dokumentes WO 2005/080821 Al zusätzlich mit einem fluorhaltigen Kunststoff getränkt, und zwar bei einem hohen Füllungsgrad dieses Kunststoffes, wobei gleichzeitig eine Polymerbeschichtung (Versiegelung) als zusätzliche ölbeständige Schutzschicht 9 gebildet wird. Die beiden Teilschichten 8 und 9 mit unterschiedlichen Funktionen treten hier als gemeinsame Schutzschicht auf.

Bei dem neuen Antriebsriemen 1 ist nun die Schutzschicht 9 eine Schutzfolie aus einem abriebfesten und hitzebeständigen sowie gegenüber Gasen (z.B. Ozon) und Flüssigkeiten (z.B. ölen) beständigen polymeren Werkstoff, die dann vorzugsweise die Gewebeaufiage 8 ersetzt.

In Verbindung mit der Fig. 2 werden nun Details dieser neuen Schutzfolie erläutert.

Der Antriebsriemen 10, wiederum in Form eines Zahnriemens, umfasst eine Decklage 11 als Riemenrücken, Zugstränge 12 und einen Unterbau 13 mit einer zahnförmigen Kraftübertragungszone 14. Die Kraftübertragungszone wie auch der Riemenrücken ist mit einer Schutzschicht 15 bzw. 16 versehen, wobei die Schutzschicht 15 für die Kraftübertragungszone von wesentlicher Bedeutung ist.

Hinsichtlich der Schutzschicht 15 in Form einer Folienbeschichtung ohne zusätzliche Gewebeverstärkung werden im Folgenden drei Ausführungsbeispiele aufgeführt:

— Einzelfolie (alleinige Schutzschicht)

Schutzfolie: PTFE-Folie (oberflächenaktiviert) Stärke: 0,1 mm

— Zweifo lienverbund (gemeinsame Schutzschicht) Schutzfolie: PTFE-Folie mit Primärschutzfunktion

Haftfolie: PA-Folie (oberflächenaktiviert) Stärke: jeweils 0,1 mm

— Dreifo lienverbund (gemeinsame Schutzschicht) Schutzfolie: PTFE-Folie mit Primärschutzfunktion

Verstärkungsfolie: PES-Folie als Zwischenschicht Haftfolie: PA-Folie (oberflächenaktiviert) Stärke: jeweils 0,1 mm

Wird als Haftfolie eine PE-Fo lie verwendet, so kann auf eine Oberflächenaktivierung verzichtet werden.

Nach Fertigstellung des Antriebsriemens durch Vulkanisation bildet die Einzelfolie bzw. der Folienverbund einen dauerfesten Haftverbund mit dem Unterbau 13, der ein Teil des gesamten elastischen Grundkörpers ist. Diese Folienbeschichtung nach diesen drei

Ausführungsbeispielen ersetzt die Gewebeauflage nach dem Stand der Technik, womit der besondere Vorteil dieser Schutzbeschichtungskonzeption zum Ausdruck kommt.

Die Schutzschicht 16 kann in klassischer Art ein Rückengewebe sein. Alternativ hierzu kann die Schutzschicht eine gewebefreie Folienbeschichtung sein, und zwar unter Heranziehen der oben genannten Ausführungsbeispiele für die Schutzschicht 15.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

I Antriebsriemen (Zahnriemen) 2 Decklage als Riemenrücken

3 Festigkeitsträger in Form von Zugsträngen

4 Unterbau

5 Zahn

6 Zahnsteg 7 Kraftübertragungszone

8 Gewebeauflage (Zarinauflage)

9 Schutzschicht

10 Antriebsriemen (Zahnriemen)

I 1 Decklage als Riemenrücken 12 Festigkeitsträger in Form von Zugsträngen

13 Unterbau

14 Kraftübertragungszone

15 Schutzschicht für die Kraftübertragungszone

16 Schutzschicht für den Riemenrücken