DE2219699A1 - Flexible Verstärkung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Flexible Verstärkung und Verfahren zu deren Herstellung

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Eric Newcastle-upon-Tyne Northumberland Ball (Großbritannien)
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Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.
PATENTANWÄLTE
POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139
BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER
8 MÜNCHEN 2,
Gase GH.5001 5/th
DUNLOP LIMITED, Ryder Street, St.James 1S, London S.W.I., England
Flexible Verstärkung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine flexible Verstärkung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, eine flexible Verstärkung zur Verwendung als Verstärkung in flexiblen Gegenständen, wie etwa in flexiblen Schläuchen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Der Schlauch kann zum Ansaugen, für hohen oder niedrigen Druck, als Hydraulik-Industrieschlauch oder als Marineschlauch verwendet werden.
In der parallelen und verwandten Patentanmeldung Er. P 2103571.2
(Patent Nr ) (Gebrauchsmusterhilfsanmeldung G 7102845.8)
wird ein flexibler Schlauch beschrieben, der aus einem Rohr aus polymerem Material besteht, in das eine Verstärkungsschicht in Form einer Schicht von Fäden und wenigstens eine Schicht eines nicht-gewebten Grundmateriales zum Stützen der Verstärkungsglieder und zur Versteifung des Schlauches eingebettet sind.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine flexible Verstärkung und einen flexiblen Verstärkungsstreifen zu schaffen. Darüber hinaus zielt die Erfindung darauf ab, einen verbesserten, verstärkten, flexiblen Gegenstand und ein verbessertes Verfahren zu der Herstellung dieses verstärkten, flexiblen Gegenstandes, beispielsweise eines flexiblen Schlauches, aufzuzeigen.
Die erfindungsgemäße, flexible Verstärkung ist gekennzeichnet durch eine Schicht aus nicht-gewebtem, stützendem Grundmaterial, eine angrenzende' Schicht aus abgeflachtem, nicht-gefaltetem, nicht-gewebtem fadenförmigem ilaterial und eine flexible Verbindungsschicht aus polymerem Material, das das nicht-gewebte, stützende Grundmaterial und die nicht-gefaltete, fadenförmige Schicht miteinander verbindet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die flexible Verstärkung der zuvor genannten Art als Streifen ausgebildet, und das fadenförmige Material ist so angeordnet, daß es sich parallel oder im wesentlichen parallel zu der Länge des Streifens erstreckt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des flexiblen Gegenstandes umfaßt eine Herstellung einer inneren Auskleidung aus elastomerem Material, ein Aufbringen einer Schicht aus nichtgewebtem, stützendem Grundmaterial um die innere Auskleidung herum, ein Aufbringen einer angrenzenden Schicht aus abgeflachtem, nicht-gewebtem, fadenförmigem Material und einer flexiblen Verbindungsschicht aus polymerem Material zur Verbindung des nichtgewebten, stützenden Grundmateriales und des nicht-gefalteten, fadenförmigen Materiales, sowie ein Vulkanisieren der so hergestellten Anordnung.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung einen flexiblen Gegenstand mit einer Verstärkungsschicht, die aus einer flexiblen Verstärkung hergestellt ist, die aus einem flexiblen Verstärkungsstreifen gemäß den vorstehenden Ausführungen aufgebaut ist.
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Der flexible Gegenstand kann ein flexibler Schlauch sein.
Vorzugsweise besteht das nicht-gewebte, stützende Grundmaterial aus CEREX (ein Monsanto-Produkt), das ein Gewebe von zufällig verteilten, feinen Fäden aus Nylon umfaßt, die an ihren Kreuzungspunkten durch ein Salzsaureverfahren miteinander verschweißt sind.
Alternativ kann das nicht-gewebte, stützende Grundmaterial andere Fäden oder Fasern aus synthetischen Textilmaterial!en ' (beispielsweise Polyamiden, Polyestern, Polypropylen, Kunstseide usw.), Metalldrähte, Glasfasern oder -fäden umfassen, und das Grundmaterial kann durch andere Mittel als durch Verschweißen der Kreuzungspunkte verbunden sein. Beispielsweise kann das Material der Grundbahn durch das Material miteinander verbunden sein, das die Schicht imprägniert und das ein Kautschuklatex sein kann, das mit Hilfe einer Latex-Einrichtung aufgebracht und sodann durch Erwärmen getrocknet sein kann. Andere elastomere Materialien oder andere polymere Materialien wie thermoplastische Kunststoff materialien können verwendet werden. Das Material kann vulkanisierbar sein oder nicht, und die Deckschicht aus Latex oder einem anderen Material kann sehr dünn im Vergleich zur Dicke des Grundmateriales sein.
Bei einer alternativen Anordnung besteht das Grundmaterial aus Papier. In diesem Falle muß das Papier saugfähig und porös gegenüber dem Imprägnierungsmaterial sein, so daß es auf ähnliche Art wirkt wie das zuvor beschriebene, poröse Grundmaterial.
Vorzugsweise umfaßt das nicht-gefaltete, nicht-gewebte, fadenförmige Material ein Garn aus Nylonfäden oder anderen synthetischen Fäden, wie beispielsweise Polyester oder Polypropylen.
Alternativ können andere nicht-gefaltete Textilmaterial!en verwendet werden. Beispielsweise kann Kunstseide oder eine Gruppe aus nicht-gefalteten, feinen Stahldrähten verwendet werden, wobei die feinen Drähte je einen Durchmesser von 0,075/u bzw. mm (0,005 thousandths of an inch) aufweisen. Darüber hinaus können
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Glasfaser-Fäden verwendet werden.
Außerdem kann die erwähnte Schicht aus nicht-gefaltetem, fadenförmigem Material aus Garnen oder Fäden aus Garnen bestehen, die aus gerollten oder gefalteten Streifen aus geschlitzten Folien oder gefaserten Folien hergestellt sind. Außerdem können Blatt-, Streifen- oder Folienelemente geeigneter Dicke und Größe zur Bildung einer flachen Verstärkung und zur Erzielung eines kohäsiven Endproduktes verwendet werden.
Unter "nicht-gefaltet" ist eine Anordnung von Fäden gemeint, die nicht dicht miteinander verdrillt bzw. verzwirnt sind. Sie können ohne Drall sein oder einen gewissen Drall aufweisen, wie er durch den Hersteller erzeugt wird, damit die Fäden lediglich zusammen in Form eines bestimmten Garnes bleiben und so die Handhabung und der Transport erleichtert wird. Einiges "nichtgefaltetes" Garn wird durch den Hersteller mit einem Drall von etwa zwei Umdrehungen pro Zentimeter versehen, und einiges wird mit einem "Falschdrall" versehen, wobei die einzelnen Fäden ineinander verwirrt werden. Vorzugsweise sind die Fäden vollständig eines Dralles beraubt, jedoch kann ein Drall von 0,8/cm im Hinblick auf eine zufriedenstellende Wirkungsweise der Erfindung zugelassen werden.
Die Verbindungsschicht aus polymerem Material umfaßt vorzugsweise einen vulkanisierbaren natürlichen oder künstlichen Kautschuk aus Latexmaterial oder aus einem thermoplastischen Material wie Polyvinylchlorid. Es ist nicht wesentlich, daß die Verbindungsschicht mit den einzelnen Fäden der Grundschicht oder der nicht-gefalteten, fadenförmigen Schicht verbunden wird.
Der erfindungsgemäße flexible Verstärkungsstreifen kann bei der Herstellung einer Schlauchverstärkung im Rahmen des als "Gacord"-Verfahren bekannten Verfahrens, das in der GB-PS 1 033 54-7 beschrieben ist, oder zum Längsaufwickeln auf einen Dorn verwendet v/erden, auf dem ein Schlauch hergestellt wird, sowie bei jedem anderen Verfahren zur Herstellung einer Schlauchverstärkung,
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Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen flexiblen Verstärkungsstreifen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines abgewandelten, flexiblen Verstärkungsstreifens der Erfindung;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Teiles eines Schlauches, in dem der flexible Verstärkungsstreifen der Fig. 1 vorgesehen ist;
Fig. 4- ist ein Querschnitt eines Teiles eines Schlauches, der mit Hilfe des abgewandelten flexiblen Verstärkungsstreifens gemäß Fig. 2 hergestellt ist.
Verschiedene Schlauchkonstruktionen werden in der eingangs genannten Patentanmeldung bzw.·Patentschrift der Anmelderin beschrieben, und diese Konstruktionen können durch die vorliegende Erfindung modifiziert werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Schlauch dieser Art gemäß Fig. 3 dadurch abgewandelt, daß ein flexibler Verstärkungsstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, verwendet v/orden ist. Eine innere Auskleidung 1 wird mit Hilfe eines extrudierten Kautschukrohres hergestellt. Eine flexible Verstärkung aus zwei Verstärkungsschichten ist schraubenförmig in der Form der Streifen 2 herumgewickelt. Jeder Streifen umfaßt ein nicht-gewebtes, stützendes Grundmaterial 3, eine Gruppe von abgeflachten, nicht-gefalteten, nicht-gev/ebten Nylonfäden 5 in Form eines Garnes, die sich parallel zur Länge des Streifens erstrecken, wobei das nichtgewebte Grundmaterial 3 und die Fäden 5 in Kautschuklatex 6 eingebettet sind. Eine äußere Deckschicht 7 wird durch Extrusion von Kautschuk um die Verstärkungsschichten herum hergestellt.
Bei der dargestellten Aufbauform ist das Nylongarn in Form von einzelnen, das heißt nicht-gefalteten, nicht-gewebten Fäden von 1OOO Denier mit 13 Enden pro Zentimeter (32 ends per inch) vor-
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gesehen. Das Nylongarn kann alternativ ein vierfach gefaltetes Garn von 1000 Denier bei 3,2 Enden pro Zentimeter (8 ends per inch) sein.
Eine .abgewandelte Form des soeben beschriebenen Verstärkungsstreifens ist in Fig. 2 dargestellt.
Diese Ausführungsform umfaßt eine zweite, ähnliche Schicht 8 von einzelnen, abgeflachten, nicht-gefalteten Nylongarn-Vielfaden-Materialien, die auf die erste Schicht 4- aufgelegt sind, wobei keine zusätzliche Schicht aus nicht-gewebtem, stützendem Grund- · material erforderlich ist.
Ein Schlauch, in dem zwei Verstärkungsschichten eingebettet sind, die je aus einem Verstärkungsstreifen dieser Art hergestellt sind, ist in Fig. 4- gezeigt.
Der mit der zuvor beschriebenen Art von Verstärkung hergestellte Schlauch hat folgende Vorteile, deren einige zu denjenigen hinzukommen, die sich aus den zuvor erwähnten Konstruktionen der genannten Patentanmeldung ergeben.
Der Schlauch ist in der Herstellung billiger als Schläuche, die normal gewebten Stoff einschließen, da das Grundmaterial relativ billig ist. Beim Vulkanisieren erfolgt kein Schrumpfen des Verstärkungsmateriales bei Vulkanisationstemperatur, das normalerweise ein "Käseschnitt"-Verhalten des Kautschuks der inneren Auskleidung hervorruft, und dem Schrumpfen wird weiterhin Widerstand durch die Verwendung der abgeflachten, nicht-gefalteten Garne geleistet, die durch das Grundmaterial gestützt werden, wenn ein Vergleich mit den gefalteten Verstärkungsmaterialien der obigen Anmeldungen gezogen wird, und zwar aufgrund der Abflachung der nicht-gefalteten Garne, die gemäß der Zeichnung erfolgt und die eine Verteilung über das Grundmaterial ergibt, so daß gegenüber der Schrumpfung über einen größeren Flächenbereich des Grundmateriales Widerstand geleistet wird. Daher kann ein Faden, der einer S^igen Schrumpfung bei Verwendung in herkömmlichen Schläuchen unterliegt, ohne einen "Käseschnitt"-Effekt
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der Innenauskleidung verwendet werden. Die Innenauskleidung kann folglich relativ dünn, sein und bewahrt dennoch im wesentlichen einen glatten Innendurchmesser, der nicht von Schrumpfungsstörungen beeinfluß wird.
Weiterhin entfallen die Garn-Verzwirnungskosten, die Grundmaterialschicht und das verstärkende, nicht-gefaltete, abgeflachte Material sind dünner als der Streifen bei Verwendung von gezwirnten Garnen und außerdem gleichförmiger in der Dicke. .Dadurch können aufeinanderfolgende Lagen des Streifenmateriales überlappend angeordnet sein, wenn sie auf die Innenauskleidung gewickelt v/erden, die durch einen Dorn gestützt wird, ohne daß ein sperriger oder ungleichmäßiger Schlauch hergestellt wird. Die Überlappungsverbindung schafft einen besonders kräftigen Aufbau. Mehrfachschichten des Streifens der vorliegenden Erfindung führen zu Festigkeit und zugleich zu einem dünnwandigen Schlauch.
Schläuche mit einer oder mehreren Schichten sind ausreichend dünn und flexibel, daß sie abgeflacht und für die Lagerung und einen einfachen Transport aufgerollt werden können, wobei der Transport weiterhin durch das geringe Gewicht des Aufbaus erleichtert wird.
Ein weiterer Vorteil des abgeflachten Streifens liegt darin, daß er stabiler und besser zu handhaben ist als der gefaltete Verstärkungsstreifen, so daß er sich besser auf Spulen wickelt, die bei Schlauchherstellungsmaschinen verwendet werden, die eine schraubenförmige Wicklung des Streifens auf die innere Auskleidung bei der Herstellung des verstärkten Schlauches aufwickeln.
Das Einbringen des polymeren Materiales in das nicht-gefaltete Verstärkungsgam kann einfacher durchgeführt werden als im Falle von gefalteten Garnen, wobei der geringe Drall des flachen Garnes einen einfachen Fluß des polymeren Materiales, das einen Teil der Schlauchkonstruktion ausmacht, fördert.
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Die geraden Fäden des abgeflachten, nicht-gewebten Aufbaus
haben eine höhere Zugfestigkeit in dem Garn, als wenn die Fäden gefaltet wären, da sie im wesentlichen linear mit der Garnlänge ausgerichtet sind, verglichen mit einer schraubenförmigen Anordnung der gefalteten Fäden.
Die erfindungsgemaße flexible Verstärkung kann nicht nur für
Schläuche, sondern auch bei der Herstellung von verschiedenen
anderen flexiblen, verstärkten Gegenständen, wie beispielsweise Förderbändern, verwendet werden.
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Claims (4)

Pat entansprüche
1. Flexible Verstärkung mit einer Schicht aus nicht-gewebtem, stützendem Grundmaterial, einer angrenzenden Schicht aus Verstärkungsmaterial und einer flexiblen Verbindungsschicht aus polymerem Material, das die nicht-gewebte, stützende Grundmaterialschicht und das Verstärkungsmaterial miteinander verbindet, dadurch geke-nnzeichnet, daß die Schicht des Verstarkungsmaterxales (4-) eine Schicht aus abgeflachtem, nicht-gefaltetem, nicht-gewebtem,fadenförmigem Material (5) umfaßt.
2. Flexible Verstärkung nach Anspruch 1,dadurch
ge kennz e i chnet, daß das nicht-gewebte Grundmaterial (3) mit dem polymeren Material (6) getränkt ist.
3. Verstärkungsstreifen mit einer flexiblen Verstärkung gemäß Anspruch 1 - oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeflachte, fadenförmige Material (5) parallel oder im wesentlichen parallel zu der Länge des Streifens angeordnet ist.
4.) Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schlauches, dadurch gekennzeichnet, daß man eine innere Auskleidung aus elästomerem Material herstellt, daß man um die innere Auskleidung herum eine Schicht aus nichtgewebtem, stützendem Grundmaterial, eine angrenzende Schicht aus abgeflachtem, nicht-gefaltetem, nicht-gewebtem ,fadenförmigem Material und eine flexible Verbindungsschicht aus polymerem Material zur Verbindung der nicht-gewebten, stützenden Grundmaterialschicht und dem abgeflachten, nichtgefalteten, fadenförmigen Material aufbringt, und daß man die so hergestellte Anordnung vulkanisiert.
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