DE4418590A1 - Verbundschichtkörper, insbesondere Fördergurt und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Verbundschichtkörper, insbesondere Fördergurt und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verbundschichtkörper, insbesondere
Fördergut, bestehend aus einem, eine mechanische Stabilität des
Verbundschichtkörpers im wesentlichen bestimmenden Träger und we
nigstens einer Deckplatte aus Gummi, thermoplastischem Elastomer
und/oder Kunststoffen, die einen hohen Widerstand gegen mechani
sche Beschädigungen in Form von Kerben, Schnitten o. dgl. auf
weist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Fördergurtes.
Ein besonders bedeutsames Beispiel eines erfindungsgemäßen Ver
bundschichtkörpers ist ein Fördergurt.
Der Fördergurt als wesentlicher Bestandteil von Gurtförderanlagen
hat im wesentlichen zwei Aufgaben zu erfüllen. Die eine besteht
darin, eine Gurtzugkraft zu übertragen, um im Gurt zwischen den
Antriebstrommeln ausreichende Normalkräfte aufzubauen, die zur
Übertragung der Antriebskraft mittels der Reibung auf dem Gurt
geeignet sind. Die Zugkraft zur Überwindung des Bewegungswider
standes wird von den im Gurt befindlichen mechanischen Verstär
kungsanordnungen aufgenommen. Der Fördergurt soll ferner Fördergut
transportieren. Das Fördergut wird regelmäßig auf den Fördergurt
aufgeworfen, und zwar aus einer Höhe von bis zu 10 m. Da das För
dergut auch scharfkantiges Gestein o. ä. sein kann, muß der Förder
gurt so ausgelegt sein, daß der Aufprall des Fördergutes auf dem
Fördergurt zu keiner Beschädigung des Gurtes führt. Hierzu ist der
Fördergurt mit einer Deckplatte versehen, die insbesondere die
Aufgabe hat, die mechanische Verstärkungsanordnung in der als Trä
ger dienenden Zugträgerschicht vor Beschädigungen zu schützen, da
derartige Beschädigungen die Funktionsfähigkeit des Gurtes beein
trächtigen bzw. aufheben. Für die Verstärkungsanordnung sind
Stahlseilanordnungen oder Anordnungen aus mehreren Gewebelagen
üblich.
Die Deckplatte eines Fördergurtes erleidet im Betrieb durch das
stetige Aufprasseln der Schüttgutteilchen eine Narbung der Ober
schicht, ggfs. unter Ausbildung kleinerer Kerben. Die Kerben oder
Narben können Ausgangsort für Einschlitzungen oder Haarrisse sein,
die sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen (Gurtge
schwindigkeit, Muldung des Fördergurtes, Abstand der Antriebsrol
len), vom Fördergut und von den Gurteigenschaften aufgrund der
ständig wechselnden Spannungszustände und -konzentrationen an der
Rißspitze fortpflanzen. Hierdurch kann es zu Durchschlägen bis zur
Zugträgerschicht kommen, wodurch die Funktionsfähigkeit des För
dergurtes in Frage gestellt wird. Daher wird in der Praxis ein
über längerer Zeit dem Schüttgut ausgesetzter Fördergurt erneuert,
wenn die Oberfläche der Deckplatte durch die stetigen Aufschläge
des Schüttgutes zahlreiche Narben und Kerben aufweist.
Eine bekannte Maßnahme zur Erhöhung der Stand zeit besteht in der
Vergrößerung der Deckplattendicke. Hierdurch wird die für den
Durchschlag notwendige Energie erhöht. Es kann jedoch nicht ver
hindert werden, daß Kerben und Schnitte auch durch die größere
Deckplattendicke hindurch zum Durchschlag führen. Der mit dem er
höhten Materialaufwand erzielte Effekt ist daher begrenzt.
Eine weitere bekannte Maßnahme zur Erhöhung der Lebensdauer be
steht in der Einbringung von Querarmierungen aus textilen oder
metallischen Materialien. Diese müssen eine gute Verbindung zum
Gummi aufweisen und die geforderten Muldungseigenschaften des För
dergurtes möglich machen. Die Aufgabe der Querarmierung besteht
darin, hohe Energieeinträge des Fallgutes abzufangen, indem sie
selbst Kräfte aufnimmt, die Spannungen verteilt und somit ein di
rektes Durchschlagen auf die Zugträgerschicht unterbindet. Sie
verhindert vor allem solche Längsschnitte, die zum Aufspleißen von
Stahlseilen führen können. Die Gefahr des Entstehens von Kerben
und Einschnitten kann damit jedoch nicht beseitigt werden.
Es ist ferner bekannt, zur Erhöhung der Lebensdauer von Gurtdeck
platten Fasern in den Deckplattenwerkstoff einzubringen. Damit
keine unterschiedlichen Eigenschaften der Deckplatte in Längs- und
Querrichtung entstehen, muß die Faserverteilung unorientiert sein.
Durch die übliche Verarbeitung (Kalandrierung) der Deckplatte er
gibt sich jedoch eine Vorzugsrichtung der Fasern, die es nicht
ermöglicht, ein geschlossenes Fasernetzwerk aufzubauen. Daher ist
auch die Einbringung von Fasern in die Deckplatte nur bedingt
nützlich.
Ein anderes Beispiel für einen eingangs erwähnten Verbundschicht
körper ist eine Walze mit einer auf einen metallischen Kern aufge
brachten Deckschicht die durch körniges und scharfkantiges Walzgut
ähnlichen Belastungen ausgesetzt ist wie die Deckschicht eines
Fördergurts.
Das sich aus den bekannten Lösungen ergebende Problem besteht da
rin, die Deckplatte eines Verbundschichtkörpers so zu verbessern,
daß höhere Standzeiten möglich werden.
Zur Lösung dieses Problems ist der Verbundschichtkörper der ein
gangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
die Deckplatte aus wenigstens zwei Schichten mit unterschiedlichen
Eigenschaften gebildet ist, die unter Ausbildung einer deutlichen
Phasengrenze miteinander verbunden sind.
Die die Schutzfunktion ausübende Deckplatte des erfindungsgemäßen
Verbundschichtkörpers ist mehrlagig ausgebildet, wobei durch die
Ausbildung der mehreren Lagen mit unterschiedlichen Eigenschaften
eine deutliche Phasengrenze in dem Verbund entstanden ist. Es hat
sich gezeigt, daß bei Ausbildung eines Risses in der äußeren
Schicht der Deckplatte die Rißfortpflanzung an der Phasengrenze
gestoppt oder zumindest gehemmt wird. Bei gleicher Dicke der Deck
platte kann daher durch den mehrschichtigen Aufbau eine deutlich
verbesserte Schutzfunktion mit der Deckplatte erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Deckplatte aus
drei Schichten mit zwei deutlichen Phasengrenzen.
Das Material der Deckplatte ist - wie bisher - vorzugsweise ein
Gummiwerkstoff auf der Basis von Natur- und/oder
Synthesekautschuken.
Die erste, äußere Schicht der Deckplatte weist vorzugsweise wenig
stens 30% der Dicke der Deckplatte auf, wenn die Gesamtdicke der
Deckplatte beispielsweise 15 bis 20 mm beträgt. Ist die Gesamt
dicke deutlich kleiner, sollte die äußerste Schicht eine größere
relative Dicke bis zu 50% aufweisen. Die erste Schicht wird
zweckmäßigerweise mit der größten Härte ausgeführt und dient als
"Panzerschicht".
Vorzugsweise weist die erste Schicht eine um wenigstens 10% höhe
re Härte als die innen angrenzende zweite Schicht der Deckplatte
auf.
Die zweite Schicht ist vorzugsweise gegenüber der ersten Schicht
elastischer ausgebildet, um über eine Rißspitze oder eine Kerbe
eingeleitete Energie elastisch, d. h. ohne Materialzerstörung, auf
nehmen zu können. Vorzugsweise weist die zweite Schicht eine um
wenigstens 10% höhere Elastizität auf als die erste Schicht.
Die Härte der ersten Schicht sollte zwischen 50 und 80, vorzugs
weise 65 bis 72 Shore A und die Härte der zweiten Schicht zwischen
35 und 60, vorzugsweise 50 und 57 Shore A liegen.
Die erste und die zweite Schicht sollten eine Festigkeit von
größer als 20 MPa und vorzugsweise größer 25 MPa und eine Dehnung
von größer 400%, vorzugsweise größer 500% aufweisen.
Ein wesentlicher Parameter für die erste Schicht ist eine hohe
Abriebsfestigkeit. Der Abrieb - gemessen nach DIN - sollte kleiner
120 mm³, vorzugsweise kleiner 100 mm³, betragen.
Die für die zweite Schicht wesentliche Elastizität sollte größer
55%, vorzugsweise größer 60% sein.
Die Rißeinleitung und -fortpflanzung in der Deckplatte kann da
durch reduziert werden, daß wenigstens die erste Schicht mit akti
vem Füllstoff, z. B. Ruß oder Kieselsäure, gefüllt ist.
Die erste Schicht ist vorzugsweise mit einem schwefelarm oder
schwefelfrei vernetzten System gebildet.
Zu den die Phasengrenze hervorrufenden Unterschieden zwischen der
ersten und der zweiten Schicht kann auch die Vernetzung mit unter
schiedlichen Systemen gehören.
Vorzugsweise ist eine innere dritte Schicht vorhanden, die sich
nach innen an die zweite Schicht anschließt und eine Härte von 55
bis 70 Shore A, vorzugsweise 60 bis 65 Shore A aufweist, die zwi
schen den Härten der ersten und der zweiten Schicht liegt.
Das wesentliche Merkmal der dritten Schicht ist ein hoher Weiter
reißwiderstand. Bei der Ausbildung der Deckplatte mit drei Schich
ten hat die dritte Schicht ferner die Funktion, die Haftung an der
Zugträgerschicht zu gewährleisten.
Die dritte Schicht kann ggfs. auch mit einer Querarmierung verse
hen sein.
Der erfindungsgemäße Fördergurt wird mit einer üblichen Fertigung
der Zugträgerschicht, einer Konfektionierung der wenigstens zwei
Mischungsbahnen und einer anschließenden Vulkanisation herge
stellt. Die Mischungsbahnen können dabei sowohl kalandriert als
auch extrudiert werden. Auf diese Weise lassen sich die gewünsch
ten deutlichen Phasengrenzen problemlos und in einem einfachen
Fertigungsverfahren herstellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stahlseil-Fördergurt,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Mehrlagen-Gummi-Fördergurt,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Deckplattenaufbau mit drei
Schichten,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Walzenaufbau.
Gemäß Fig. 1 besteht ein Stahlseilgurt aus einer äußeren, d. h.
tragseitigen, Deckplatte 1, einer Zugträgerschicht 2 und einer
laufseitigen Deckplatte 3.
Die Zuträgerschicht 3 weist als mechanische Verstärkungsanordnung
verdrillte Stahlseile 4 auf, die in einem die Zugträgerschicht 2
bildenden Gummimaterial eingebettet sind.
Zwischen der Zugträgerschicht 2 und den Deckplatten 1, 3 können
Querarmierungen 5, 6 eingebracht sein.
Fig. 2 zeigt eine Zugträgerschicht 2′, deren mechanische Verstär
kungsanordnung aus drei Gewebelagen 7 besteht. Zwischen den Gewe
belagen befinden sich Bindungsschichten 8 aus einem Gummiwerk
stoff, basierend auf Natur- oder Synthesekautschuk. Die Verbindung
zu den Deckplatten 1, 3 erfolgt durch auf die jeweils benachbarten
Gewebelagen 7 aufgebrachte Haftschichten 9.
Fig. 3 verdeutlicht, daß die Deckplatten 1 erfindungsgemäß aus
mehreren Schichten bestehen. In dem in Fig. 3 dargestellten Aus
führungsbeispiel schließt sich an eine äußere erste Schicht 10,
die die Funktion einer Panzerschicht ausübt, eine hochelastische
zweite Schicht 11 und eine dritte Schicht 12 an, die als Schutz
schicht ggfs. mit einer Querarmierung versehen sein kann.
Alle drei Schichten 10, 11, 12 sind aus Gummiwerkstoffen oder
thermoplastischen Elasten gebildet. Die erste Schicht 10 weist die
größte Härte, die zweite Schicht 11 die geringste Härte, jedoch
die höchste Elastizität und die dritte Schicht 12 eine mittlere
Härte auf.
Zwischen den Schichten 10, 11, 12 sind deutliche Phasengrenzen
ausgebildet, die eine Rißfortpflanzung zumindest hemmen.
Als weiteres Verwendungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ver
bundschichtkörper zeigt Fig. 4 eine Walze, bestehend aus einem
Metallkern als Träger 2′′, auf den über eine Bindeschicht 13 von
innen nach außen eine dritte Schicht 12′, eine zweite Schicht 11′
und eine erste, äußere Schicht 10′ aufgebracht sind, die die glei
chen Merkmale wie die Schichten 10, 11, 12 der oben beschriebenen
Fördergurte aufweisen.
Claims (23)
1. Verbundschichtkörper, insbesondere Fördergurt, bestehend
aus einem, eine mechanische Stabilität des Verbundschicht
körpers im wesentlichen bestimmenden Träger (2, 2′, 2′′)
und wenigstens einer Deckplatte (1, 1′) aus Gummi, thermo
plastischem Elastomer (TPE) und/oder Kunststoffen, die ei
nen hohen Widerstand gegen mechanische Beschädigungen in
Form von Kerben, Schnitten o. dgl. aufweist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Deckplatte (1) aus wenigstens zwei
Schichten (10, 11, 12) mit unterschiedlichen Eigenschaften
gebildet ist, die unter Ausbildung einer deutlichen Phasen
grenze miteinander verbunden sind.
2. Verbundschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Deckplatte (1) aus drei Schichten (10, 11, 12)
mit zwei deutlichen Phasengrenzen besteht.
3. Verbundschichtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die äußere erste Schicht (10) der Deck
platte (1) 30 bis 50% der Dicke der Deckplatte (1) auf
weist.
4. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10) eine um
wenigstens 10% höhere Härte als eine innen an die erste
Schicht (10) angrenzende zweite Schicht (11) der Deckplatte
(1) aufweist.
5. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die sich an die erste Schicht
(10) anschließende zweite Schicht (11) eine um wenigstens
10% höhere Elastizität als die erste Schicht (10) auf
weist.
6. Verbundschichtkörper nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Schicht (10) eine Härte von 50
bis 80 und die zweite Schicht (11) eine Härte von 35 bis
60 Shore A aufweisen.
7. Verbundschichtkörper nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine Härte der ersten Schicht (10) zwischen 65 und
72 Shore A.
8. Verbundschichtkörper nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet
durch eine Härte der zweiten Schicht (11) zwischen 50 und
57 Shore A.
9. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schicht
(10, 11) eine Festigkeit von größer 20 MPa und eine Dehnung
von größer 400% aufweisen.
10. Verbundschichtkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die erste und die zweite Schicht (10, 11) eine
Festigkeit von größer 25 MPa und eine Dehnung von größer
500% aufweisen.
11. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10) einen
Abrieb von kleiner 120 m³ aufweist.
12. Verbundschichtkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Schicht einen Abrieb von kleiner 100 mm³
aufweist.
13. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (11) eine
Elastizität von größer 55% aufweist.
14. Verbundschichtkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die zweite Schicht (11) eine Elastizität von grö
ßer 60% aufweist.
15. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite
Schicht (10, 11) aus einem Gummiwerkstoff auf der Basis
von Natur- und/oder Synthesekautschuk besteht.
16. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Schicht
(10) mit einem aktiven Füllstoff gefüllt ist.
17. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10) mit ei
nem schwefelarm oder schwefelfrei vernetzten System gebil
det ist.
18. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10) und die
zweite Schicht (11) mit unterschiedlichen Systemen vernetzt
sind.
19. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die sich an die zweite Schicht
(11) nach innen anschließende dritte Schicht (12) eine Här
te von 55 bis 70 Shore A aufweist.
20. Verbundschichtkörper nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch
eine Härte der dritten Schicht (12) zwischen 60 und 65 Sho
re A.
21. Verbundschichtkörper nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeich
net durch eine Ausbildung der dritten Schicht mit einem
hohen Weiterreißwiderstand.
22. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 21,
gekennzeichnet durch eine Querarmierung in der dritten
Schicht (12).
23. Verfahren zur Herstellung des Fördergurtes nach einem der
Ansprüche 1 bis 22 mit einer üblichen Fertigung einer Zug
trägerschicht als Träger (2, 2′), gekennzeichnet durch eine
Konfektionierung wenigstens zweier Mischungsbahnen der
Deckplatte (1) und eine anschließende Vulkanisation.
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Owner name: CONTITECH TRANSPORTBANDSYSTEME GMBH, 30165 HANNOVE |
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