Производитель Contitech Antriebssysteme GmbH дал своей технологии название Tough Grip ("жесткая хватка"). Целью ее внедрения является достижение оптимального сцепления со шкивами при любой влажности окружающей среды. Отсюда стабильно благоприятные шумовые характеристики и беспрецедентная износостойкость таких ремней.
📷 на фото: Рабочая поверхность с текстильным покрытием хорошо заметна даже при небольшом увеличении камерой смартфона.
Насколько нам известно, ни один другой производитель не развивает подобные технологии так активно и не предлагает рынку ремни в таком исполнении, как Contitech Antriebssysteme GmbH. Тем более невозможно дешево и быстро воспроизвести такую технологию на заводах в юго-восточной Азии.
Изначально ремни в таком исполнении поставлялись исключительно на ОЕМ, но в последние годы они наконец-то стали стандартом продукции Continental для рынка независимого авторемонта. Как она работает, почему её сложно подделать и как это влияет на ресурс ремня? Давайте разбираться.
Почему ткань, а не просто резина?
В чем необходимость улучшать характеристики рабочей поверхности? Ответ - в контроле коэффициента трения в месте контакта ремня со шкивами. Именно в правильном и стабильном коэффициенте трения кроется секрет бесшумности и долговечности ремня при сохранении им способности передавать высокие нагрузки.
Давно известно, что добавление в резиновую смесь на этапе ее приготовления синтетических волокон, улучшает трибологические показатели ременной передачи. Казалось бы, вот оно простое и дешевое решение.
Но проблема в том, что волокна эффективно управляют трением в месте сцепления со шкивом только при их высокой концентрации в резине. При этом насыщать ими резиновую смесь в концентрации свыше 30% контрпродуктивно, т.к. добавка является армирующей и ремень, пересыщенный волокнами, потеряет свою гибкость.
Негнущийся ремень не эффективен. Необходимо насыщать волокнами только тонкий поверхностный слой ремня, где и происходит контакт. Как это можно сделать?
Про Tough Grip мы продолжим чуть ниже, а пока стоит кратко упомянуть существующий альтернативный вариант решения поставленного вопроса. Речь о технологии флокирования рабочей поверхности. Ремни такой конструкции отличаются ворсистой поверхностью рабочих ребер. Мягкость ворса из микроволокон можно почувствовать даже тактильно.
В ассортименте Continental встречаются ремни, изготовленные и по такой технологии (названной производителем Silent Grip), но гораздо реже, чем ремни основной и уникальной технологии этого производителя -Tough Grip.
Доля ремней с тканевым покрытием в европейском производстве у Contitech Antriebssysteme GmbH по нашим наблюдениям составляет не менее 95% (оставшиеся 5% - упомянутый выше флок).
Т.е., купив оригинальный поликлиновой ремень Continental, с очень большой вероятностью Вы обнаружите на нем именно тканое покрытие Tough Grip, о котором мы рассказываем.
Ремни с тканым покрытием Tough Grip производятся на заводах Contitech Antriebssysteme GmbH в Германии, Великобритании, Румынии и даже Китае.
Заглянем внутрь: многослойность ремня
Технологию применения тканого полотна на рабочей поверхности агрегатных ремней Contitech Antriebssysteme GmbH совершенствует уже на протяжении более 20-ти лет. Об этом свидетельствуют десятки патентов на эту тему, зарегистрированных на компанию.
Итак, Tough Grip - это ткань из синтетических волокон, обладающих высокой прочностью на разрыв и износостойкостью. Чаще всего в патентах Contitech Antriebssysteme GmbH упоминаются полотна, сотканные из нитей полиамида (нейлона), полиэстера, арамида, хлопка или какой-то их комбинации.
📷 на фото с увеличением: ремень разрезан поперек. На поверхности виден слой с текстильным покрытием. При этом заметно, что само резиновое тело ремня не содержит укрепляющих волокон, но есть еле заметная специальная тонкая прослойка с содержанием микроволокон вокруг кордовых нитей и в тыльной поверхности (это промежуточный демпферный слой).
При сборке викеля (заготовки для производства ремней) на заводе укладывается не само полотно Tough Grip, а уже заранее изготовленный композитный слой. Так достигают лучшей адгезии с основным материалом ремня при вулканизации. Этот слой толщиной 0,15 - 0,25 мм, представляет собой резиновую смесь на основе каучука марки EPDM, соединенную с тканью Tough Grip при помощи каландрирования (об этом процессе будет сказано чуть ниже).
📎 подробнее технологии производства приводных поликлиновых ремней можно узнать по этой ссылке.
При подготовке резиновой смеси в эластомер дополнительно могут вводиться два типа добавок: синтетические волокна (арамид или полиамид) для износостойкости и порошок политетрафторэтилена (PTFE), известного под своим коммерческим названием Тефлон, для снижения шума и трения.
По мнению Continental, комбинация из волокон и частиц PTFE дает результат по шуму и износу, превосходящий сумму эффектов от каждого компонента в отдельности.
Кстати, соединение PTFE с резиной это еще одна сложная технологическая задача из-за крайне низкой поверхностной энергии и химической инертности тефлона. Резиновую смесь на основе EPDM модифицируют при помощи специальных добавок, улучшающих сцепление с поверхностью Тефлона.
В дальнейшем, при вулканизации частицы Тефлона, равномерно распределенные в резиновой матрице, станут частью композита, улучшая его антифрикционные свойства.
Плотный лицевой слой из нейлоновой (полиамидной) ткани работает как мембрана. Его петли плотные и резине чрезвычайно сложно проникнуть сквозь них на поверхность в процессе формования рабочей поверхности под действием давления и высокой температуры.
Регулируя плотность тканевого плетения и характеристики нитей, производитель может регулировать объем материала резины, поступающего на рабочую поверхность ремня для контакта со шкивом. Это важно для создания на поверхности требуемого коэффициента трения.
📎 подробнее о технологиях резиносмешения можно узнать по этой ссылке.
Может показаться парадоксальным, что в композитном слое с тканевым покрытием могут применяться микрочастицы тефлона (политетрафторэтилена, PTFE). Это материал для снижения трения, как же он может применяться в месте контакта фрикционной ременной передачи?
Дело в том, что тефлон не убирает трение полностью, а делает его «гладким». Микро- проскальзывание поверхности ремня по шкивам неизбежно. Присутствие микрочастиц PTFE обеспечивает плавное скольжение без рывков. Они устраняют эффект «прилипание-отрыв», характерный для резины, который и вызывает визг.
Особенности производства ремня с покрытием
Возвращаемся к производственному процессу. Каландрирование — процесс обработки резиновой смеси на каландре, специальном прессе с горизонтально расположенными вальцами. В данном случае между вальцами пропускается подогретый резиновый материал в виде листа и ткань Tough Grip. В результате операции они соединяются и образуют композитный слой заданной толщины и плотности.
📷 на эскизе: создание композитного слоя при помощи каландра: ① – ткань Tough Grip, ②- полоса из резиновой смеси, ③- барабан и прижимной вал.
В последствии, на этапе сборки викеля (заготовки будущих ремней) поверх слоя с кордом на сырой резиновой смеси, укладывается слой с трикотажным покрытием. Вся эта сборка помещается в металлическую пресс-форму, где под давлением и при повышающейся температуре резина сначала переходит в пластичное состояние и, продавливаясь сквозь шнуры корда к внешней рифленой поверхности пресс-формы, формирует ребра рабочей поверхности с покрытием.
Дальнейшее повышение температурного режима внутри пресс-формы вызывает химическую реакции вулканизации каучука. Образуется единое изделие из резинового корпуса, кордовых нитей и покрытия рабочей поверхности Tough Grip в виде широкого рукава.
📷 на фото: цех вулканизации поликлиновых ремней. В пресс-форме находится только что изготовленный и вулканизированный викель. После остывания он будет разрезан на отдельные ремни, три из которых пройдут процедуру контроля качества. Далее ремни получат индивидуальную упаковку (картонную втулку) и поступят на склад готовой продукции.
С течением временем технология нанесения синтетического покрытия совершенствовалась и оттачивалась. Сейчас часто применяют ткань, состоящую из двух типов нитей, сплетенных между собой. Например, существует такое решение. Нижняя нить формирует техническую изнанку полотна, которая контактирует с резиновым корпусом ремня. Её задача обеспечить сцепление. Верхняя нить формирует технический лицевой слой полотна, который контактирует со шкивами. Её задача обеспечить низкий шум, износостойкость и хорошее сцепление во влажных условиях. Наиболее предпочтительная комбинация материалов: хлопок в качестве нижней, адгезионной нити и нейлон-6,6 в качестве верхней, износостойкой нити.
📷 на эскизе: пример плетения, выполненный двумя нитями: ① - нить из нейлона, ② - нить из эластана. Технология запатентована Contitech Antriebssysteme GmbH. Стрелка показывает направление движения ремня.
Само тканевое покрытие сплетено из двух видов нитей. Жёсткая нить из нейлона (полиамида, PA) или полиэстера (PES) создаёт прочный каркас, а нить из эластана (полиуретана) с низким модулем обеспечивает ткани податливость для формования рёбер рабочей поверхности и демпфирования. Задача такой тканевой накладки обеспечить долговечное и бесшумное сцепление ремня со шкивами.
Вместо отдельных нитей с разными свойствами иногда используют одну гибридную, например, комбинированную или обмотанную нить, где прочное ядро (например, арамид) обмотано материалом с хорошей адгезией (например, хлопком).
Сторону, обращённую к резине, иногда дополнительно обрабатывают адгезионным составом на основе резиновой смеси. Например, резорцинформальдегидным латексом RFL.
📷 на фото: ремень с покрытием. Место сопряжения полотна Tough Grip хорошо заметно на рабочей поверхности ремня.
Стык, который не шумит: секрет соединительной полосы
Итак, верхний слой с тканевым покрытием наносится на викель в виде полосы с разомкнутыми концами, а не в виде замкнутого рукава (из соображений удобства производства). После намотки на формообразующий барабан между концами этой полосы остаётся продольный стык (область сопряжения).
Если оставить эту область как есть, то во время вулканизации эластомер основы ремня выдавливается бы в пространство стыка, образуя на рабочей поверхности ребра поперечную полосу из "голой" резины. Чем это плохо?
- Разное трение: Резина цепляется за шкив сильнее, чем ткань вокруг. Ремень будет дергаться.
- Шум: При каждом прохождении этого стыка через шкив будет возникать микро-рывок и вибрация.
- Разрушение: Место стыка — это зона напряжения, где ремень быстрее треснет при перегибах.
Чтобы этого не происходило, в месте стыка между тканью и резиновой основой ремня применяется соединительная полоса. Она подкладывается под ткань в момент сборки викеля. Такое решение выравнивает жесткость ремня и коэффициент трения на проблемном участке, устраняя риск разрушения и шум.
📷 на эскизе: размещение соединительной полосы под слоем ткани. А также место сопряжения до вулканизации и после вулканизации. Технология запатентована Contitech Antriebssysteme GmbH.
Соединительная полоса, как правило, изготавливается из полимерного материала (термопласта или термопластичного эластомера), близкого по жесткости к характеристикам покрытия Tough Grip. Материал обладает сопоставимыми с тканевым покрытием износостойкостью и демпфирующими свойствами, сохраняя общие характеристики ремня.
Во время вулканизации под действием температуры этот эластичный материал вдавливается в стык между концами ткани, заполняя его и создавая монолитное соединение.
Как отличить оригинальный ремень Continental от подделки по фото на смартфон
Покрытие, выполненное по технологии Tough Grip можно хорошо рассмотреть даже при небольшом увеличении, которое обеспечивает камера смартфона. Его присутствие может являться подтверждением подлинности продукции и защитить покупателей ремней Continental от подделок гораздо более надежно, чем QR-коды, шрифты и многие лайф-хаки, гуляющие по интернету.
💡
Технология Tough Grip — это результат 20 лет разработок и десятков патентов. Ткань, тефлон, специальная резина и точный расчет стыков. Когда вы увидите эту ткань на ребрах ремня, вы будете знать, что это признак подлинности и качества продукции Contitech Antriebssysteme GmbH.
