BR0200740B1 - Correia transmissora de força contendo fibras de carbono em pedaços - Google Patents

Description

"CORREIA TRANSMISSORA DE FORÇA CONTENDO FIBRAS DE CARBONO EM PEDAÇOS" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A patente U.S. 3.778.396 descreve uma composição de borracha compreendendo borracha reforçada por distribuição nela de fibras de carbono, negro de fumo e amolecedor. As borrachas vulcanizadas produzidas dessa composição de borracha são descritas como sendo úteis para pneus e correias transportadoras. A patente U.S. 4.740.192 descreve uma correia transmissora de força, em que uma parte dela é formada como uma composição de 1 a 100 partes em peso de pêlos distribuídos em 100 partes em peso de borracha. Os pêlos podem ser formados de um ou mais de alfa carboneto de silício, beta carboneto de silício, nitreto de silício, alfa alumina, oxido de titânio, óxido de zinco, óxido de estanho, grafite, ferro, cobre ou níquel. Quando se utiliza fibra cortada, pode ser formada de algodão, náilon e poliéster.

As patentes U.S. 4.509.938 e 4.571.230 descrevem uma correia transmissora de força, na qual a seção de tensão e a seção de compressão têm várias fibras dispostas aleatoriamente embutidas nos compostos com os eixos das fibras sendo dispostos substancialmente atravessados ao eixo longitudinal da correia. A patente U.S. 4.808.149 se refere a uma correia transmissora de força, que pode conter de zero a 30 ppc (parte ou partes por cento) de uma fibra, tal como uma poli-aramida ou grafite, tendo um comprimento de 20 a 42 mícrons.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a uma correia transmissora de força, que é caracterizada por uma composição elastomérica curada por radical livre, que compreende um elastômero de etileno - alfa olefina e de 5 a 60 ppc de fibra de carbono em pedaços que tenha sido tratada com um agente de encolamento.

DESCRICÃO SUCINTA DAS FIGURAS A figura em anexo mostras as modalidades desta invenção, em que: a Figura 1 é uma vista em perspectiva fragmentada ilustrando uma modalidade de uma correia transmissora de força sem fim desta invenção; a Figura 2 é uma vista em perspectiva fragmentada ilustrando uma modalidade de uma correia transmissora de força sem fim desta invenção.

DESCRICÃO DETALHADA DESTA INVENÇÃO

Descreve-se uma correia transmissora de força sem fim tendo: (1) uma seção de tensão; (2) uma seção de amortecimento; e (3) uma seção portadora de carga disposta entre as ditas seção de tensão e seção de amortecimento; e a correia contendo uma composição elastomérica compreendendo: (a) um elastômero reticulado; e (b) de 5 a 60 ppc de fibra de carbono em pedaços que tenha sido tratada com um agente de encolamento. A presente invenção se refere a uma correia transmissora de força nova e aperfeiçoada. A correia transmissora de força da presente invenção pode ser caracterizada de a-cordo com os dois tipos convencionais de projetos de correia transmissora de força. No primeiro projeto, a seção de amortecimento é reforçada com fibra de carbono em pedaços. No segundo projeto, a seção portadora de carga e/ou de tensão é reforçada com fibra de carbono em pedaços.

Faz-se agora referência à Figura 1 do desenho, que ilustra uma estrutura de correia ou uma correia transmissora de força sem fim, que é designada genericamente pelo número de referência 20. A correia 20 é adaptada particularmente para ser usada em polias com cavidades de acordo com as técnicas conhecidas no ramo. A correia é particularmente adequada para uso em transmissões centrais curtas, equipamento de exercício, transmissões automotivas, equipamento de fazenda, as denominadas transmissões de monitoramento de tor-que, aplicação na qual cargas de choque de tensão de correia variável são impostas na correia, aplicações nas quais a correia é operada em velocidades variáveis, aplicações nas quais a correia é acionada por mola para controlar a sua tensão, e assemelhados. A correia 20 compreende uma seção de tensão 21, uma seção de amortecimento 23, e uma seção portadora de carga 25 disposta entre a seção de tensão 21 e a seção de amortecimento 23. A correia 20 pode ter a superfície transmissora 20 compreendendo raias múltiplas 29 ou Vs. A correia 20 da Figura 1 tem um suporte de pano 30, embora, em lugar de um suporte de pano, uma borracha com carga de fibra possa ser usada. 0 suporte de pano 30 pode ser um pano bidirecio-nal, não tecido, tecido ou tricotado. A camada de suporte de pano 30 pode ser atritada, imersa, espalhada, revestida ou laminada. A seção portadora de carga 25 tem um meio portador de carga na forma de cordões ou filamentos portadores de carga 21 que são embutidos adequadamente em uma matriz ou coxim elastomérico 33, de acordo com as técnicas que são bem conhecidas no ramo. Os cordões ou filamentos 31 podem ser produzidos a partir de qualquer material adequado conhecido e usado na técnica. Os exemplos representativos desses materiais incluem aramidas, fibra de vidro, náilon, poliéster, algodão, aço, fibra de carbono e polibenzoazol. A superfície de transmissão 28 da correia 20 da Figura 1 é um raias em V múltiplas. De acordo com outras modalidades, considera-se aqui que as correias da presente invenção também incluem aquelas correias nas quais a superfície de transmissão da correia podem ser planas, de raia em V única e síncronas. Os exemplos representativos de síncronas incluem as correias tendo dentes trapezoidais ou curvilí-neos. 0 desenho do dente pode ter um dente deslocado heli-coidalmente, tal como mostrado nas patentes U.S. 5.209.705 e 5.421.789. A correia 20 da Figura 1 tem uma superfície de transmissão 28. No entanto, considera-se aqui que a correia pode ter duas superfícies de transmissão (não mostradas), tal como em uma correia de lados duplo. De preferência, a correia 20 tem uma superfície de transmissão.

As composições elastoméricas para uso na seção de tensão 21, seção de amortecimento 23 e seção portadora de carga 25 podem ser as mesmas ou diferentes. A composição elastomérica para uso na seção de tensão 21, seção portadora de carga 25 e/ou seção de amortecimento 23 contém um elastômero ou borracha reticulado. Essa borracha pode ser selecionada do grupo que consiste de borracha de etileno - alfa olefina, borracha de silicone, poli-cloropreno, polibutadieno, epicloridrina, borracha de acri-lonitrila, borracha de acrilonitrila hidrogenada, sais de zinco de elastômero de nitrila - butadieno hidrogenado en-xertado com ésteres de ácidos carboxílico insaturado, borracha natural, cis-1,4-poliisopreno sintética, borracha de es-tireno - butadieno, copolímero de etileno - acetato de vini-la, copolímeros e terpolímeros de etileno - metacrilato, po-lietileno clorado, polietileno clorossulfonado, polietileno clorossulfonado alquilado, de trans-polioctenâmero, borracha poliacrílica, cis-1,4-polibutadieno não acrilado, e as suas misturas. As borrachas preferidas são EPDM, borracha de acrilonitrila hidrogenada, borracha natural, polibutadieno e borracha de estireno - butadieno. O elastômero de etileno - alfa olefina inclui os copolímeros compostos de unidades de etileno e propileno (EPM), unidades de etileno e buteno, unidades de etileno e penteno ou unidades de etileno e octeno (EOM), e os terpolímeros compostos de unidades de etileno e propileno e um com- ponente insaturado (EPDM), unidades de etileno e buteno e um componente insaturado, unidades de etileno e penteno e um componente insaturado, unidades de etileno e octeno e um componente insaturado, bem como as suas misturas. Como o componente insaturado do terpolímero, qualquer dieno não conjugado apropriado pode ser usado, incluindo, por exemplo, 1,4-hexadieno, diciclopentadieno ou etilidenonorborneno (ENB). 0 elastômero de etileno - alfa olefina preferido na presente invenção contém de cerca de 35 por cento em peso a cerca de 90 por cento em peso da unidade de etileno, de cerca de 65 por cento em peso a cerca de 5 por cento em peso da unidade de propileno ou octeno e de 0 a 10 por cento em peso do componente insaturado. Em uma modalidade particularmente preferida, o elastômero de etileno - alfa olefina contém de cerca de 50 por cento a cerca de 70 por cento em peso da unidade de etileno e, em uma modalidade especialmente preferida, o elastômero de etileno - alfa olefina contém de cerca de 55 por cento a cerca de 65 por cento da unidade de etileno. O elastômero de etileno - alfa olefina especialmente preferido é EPDM. A composição elastomérica reticulada contém de 5 a 60 ppc de fibras de carbono em pedaços tratadas com um agente de encolamento. De preferência, de 5 a 35 ppc de fibra de carbono em pedaços estão presentes. 0 elastômero reticulado contendo a fibra de carbono pode ser usado na seção de tensão, seção portadora de carga e/ou seção de amortecimento.

As fibras de carbono podem ser preparadas de um material de partida incluindo poliacrilonitrila (PAN), piche de alcatrão frio, piche de petróleo de raiom, material li-qüefeito frio ou assemelhados. Por exemplo, a fibra de carbono pode ser manufaturada por processos conhecidos, tal como descrito nas patentes U.S. 4.197.279, 4.397.831, 4.347.279, 4.474.906 e 4.522.801. Quando fibra de carbono é produzida de PNA, a fibra de PM é pré-oxidada em uma atmosfera oxidante (por exemplo, ar) a cerca de 200°C a 300°C, e depois a fibra assim obtida é carbonizada a cerca de 500°C a 3.000°C em uma atmosfera inerte (por exemplo, N2, He) para obter a fibra de carbono desejada.

As fibras de carbono em pedaços para uso na presente invenção podem variar de 0,001 a 0,05 mm em diâmetro. De preferência, as fibras variam de 0,002 mm a 0,012 em diâmetro.

Para o comprimento, as fibras de carbono em pedaços variam de 0,5 mm a 75 mm. De preferência, as fibras em pedaços variam em comprimento de 1 mm a 10 mm.

As fontes comercialmente disponíveis de fibras de carbono em pedaços incluem um produto comercializado com a designação PMEX® 33 pela Zoltek Company. Essas fibras são disponíveis com uma resina epóxi como o encolamento. As fibras são disponíveis em comprimento de 3,17 e 6,35 mm. É crítico ter um agente de encolamento aplicado na fibra de carbono em pedaços. 0 agente de encolamento pode ser uma resina termoplástica, uma resina termorrígida ou uma mistura delas em quaisquer proporções, incluindo resinas e-póxi, resinas epóxi modificadas com uretano, resinas de po-liéster, resinas fenólicas, resinas de poliamida, resinas de poliuretano, resinas de policarbonato, resinas de poli (é-ter-imida), resinas de bismaleimida, resinas de polissulfo-na, resinas de poli (éter-sulfona), resinas de uretano modificadas com epóxi, resinas de poli (álcool vinílico), resinas de poli (vinil pirrolidona), e formas modificadas das resinas acima (uma parte dos resíduos terminais de um polímero ou uma parte das cadeias laterais de um polímero é modificada, por exemplo, uma poliolefina é enxertada com ácido acrílico ou ácido maléico) ou as suas misturas. 0 agente de encolamento preferido é uma resina epóxi. Uma resina epóxi particularmente preferida é uma de epóxi à base bisfenol A / epicloridrina. Quando uma resina termorrígida é usada como um agente de encolamento, os filamentos em pedaços não devem ser submetidos às condições de cura (temperatura e tempo) para a resina até que a dispersão dos filamentos dos fila-mentos em pedaços esteja completa. Acredita-se que PANEX 33 tenha uma resina epóxi como o agente de encolamento. 0 agente de encolamento pode ser aplicado no filamento de fibra de carbono por passagem do filamento por uma solução ou uma emulsão do agente de encolamento ou pelo a-gente de encolamento em um estado em fusão. 0 agente de encolamento pode ser também aplicado a um filamento no estado de partículas finas e depois fundido a uma temperatura do ponto de fusão do agente de encolamento ao seu ponto de decomposição. Para tornar a penetração completa, uma pressão pode ser incorporada ao agente de encolamento em fusão, por exemplo, por passagem por um molde. 0 diâmetro médio da fibra é de preferência de 1 a 50 pm, 0 agente de encolamento deve penetrar no filamento de fibra uniformemente. A temperatura da solução ou da emulsão é geralmente de 10°C a 50°C. A concentração da solução de resina é geralmente de 0,5 a 30 por cento em peso, de preferência, de 2 a 20 por cento em peso, particularmente, de 5 a 10 por cento em peso, com base no peso da solução ou emulsão. A solução do solvente é selecionada, dependendo adequadamente do tipo de agente de encolamento, da água; ál-coois, tais como álcool etílico e álcool metílico; cetonas, tais como acetona e metiletil cetona; xileno, diclorometano, N-metil pirrolidona, dimetil formamida, tetraidrofurano, to-lueno e assemelhados, e as misturas compatíveis deles. Como um meio para a emulsão, usa-se água, e um tensoativo é usado com ela, se desejado.

Durante a penetração com a solução da emulsão, o filamento de fibra de carbono é aplicado com uma tensão geralmente de 100 a 5.000 gramas por filamento, e de preferência de 500 a 2.000 gramas por filamento.

Geralmente, a proporção do agente de encolamento no filamento de fibra de carbono depende da tensão aplicada no filamento de fibra de carbono, grau de torção do filamento de fibra de carbono e concentração do agente de encolamento na solução ou emulsão. O filamento de fibra de carbono impregnado com uma solução do agente de encolamento é submetido à secagem, normalmente em ar. Para conduzir a secagem, o filamento pode ser aquecido à temperatura do ponto de ebulição do solvente. A temperatura não deve ser superior ao ponto de decomposição, e quando uma resina termorrígida é usada como um agente de encolamento, a temperatura de aquecimento deve ser inferior à temperatura de cura da resina. A secagem é conduzida usualmente até que o peso do solvente no agente de encolamento fique inferior a 0,1 por cento em peso, com base no peso total do agente de encolamento e aquele do solvente nele. Quando o agente de encolamento é aplicado em um estado em fusão, o filamento de fibra de carbono impregnado com a resina pode ser resfriado, até que a resina fique não pegajosa ou é solidificada.

Quando o filamento de fibra de carbono é impregnado com uma solução do agente de encolamento, o filamento de fibra de carbono impregnado é de preferência proporcionado com torção zero. A proporção do agente de encolamento na fibra de carbono em pedaços é na faixa de 1 por cento a 10 por cento em peso, de preferência, de 3 por cento a 8 por cento em peso da fibra em pedaços. O filamento de fibra de carbono assim preparado é depois cortado em um comprimento adequado. A composição elastomérica contendo o elastômero reticulado e a fibra de carbono em pedaços tratada pode ser usada na seção de tensão 21, seção de amortecimento 23 e/ou nas seções portadoras de carga 22 da correia. De preferência, a composição elastomérica é usada na seção de amortecimento 23.

As composições elastoméricas contendo a fibra de carbono tratada podem ser reticuladas por enxofre, cura por UV ou sistema de cura de peróxido. As classes bem conhecidas de peróxidos, que podem ser usadas, incluem peróxidos de di-acila, peroxiésteres, peróxidos de dialquila e peroxicetais. Os exemplos específicos incluem peróxido de dicumila, vale-rato de n-butil-4,4-di (t-butilperóxi), 1,1-di (t-butilperóxi)-3,3,5-trimetilcicloexano, 1,1-di (t-butilperóxi) cicloexano, 1,1-di (t-amilperóxi) cicloexano, butirato de etil-3,3-di (t-butilperóxi), butirato de etil- 3,3-di (t-amilperóxi), 2,5-dimetil-2,5-di (t-butilperóxi), peróxido de t-butil cumila, α,a'-bis (t-butilperóxi) diiso-propilbenzeno, peróxido de di-t-butila, 2,5-dimetil-2,5-di (t-butilperóxi) hexina-3, perbenzoato de t-butila, 4-metil-4-t-butilperóxi-2-pentanona e as suas misturas. 0 peróxido preferido é α,a1-bis (t-butilperóxi) diisopropilbenzeno. As proporções típicas de peróxidos variam de 1 a 12 ppc (com base nas partes ativas de peróxido). De preferência, a proporção de peróxido varia de 2 a 6 ppc.

Um co-agente está presente durante a reação de re-ticulação via radical livre. Os co-agentes são compostos orgânicos insaturados monofuncionais e polifuncionais, que são usados em conjunto com os iniciadores de radical livre para obter propriedades de vulcanização aperfeiçoadas. Os exemplos representativos incluem acrilatos orgânicos, metacrila-tos orgânicos, ésteres de divinila, divinil benzeno, bis-maleimidas, cianuratos de trialila, poli (éteres e ésteres de alquila), sais metálicos de um ácido orgânico alfa-beta insaturado e as suas misturas. 0 co-agente pode estar presente em uma gama de níveis. De um modo geral, o co-agente está presente em uma proporção que varia de 0,1 a 40 ppc. De preferência, o co-agente está presente em uma proporção que varia de 2 a 15 ppc.

Como mencionado acima, uma classe de co-agentes são a de acrilatos e metacrilatos. Os exemplos representativos desses co-agentes incluem os acrilatos di-, tri-, tetra-e pentafuncionais, os metacrilatos di-, tri-, tetra- e pen-tafuncionais e as suas misturas. Os exemplos específicos desses co-agentes incluem diacrilato de 1,3-butileno glicol, dimetacrilato de 1,3-butileno glicol, diacrilato de 1,4-butanodiol, dimetacrilato de 1,4-butanodiol, diacrilato de 1,4-hexanodiol, dimetacrilato de 1,4-hexanodiol, acrilato de 2-henoxietila, diacrilato alcoxilado, acrilato de nonil feno 1 alcoxilado, metacrilato de alila, acrilato de caprolac-tona, diacrilato de cicloexano dimetanol, dimetacrilato de cicloexano dimetanol, diacrilato de dietileno glicol, dimetacrilato de dietileno glicol, pentacrilato de dipentaeri-tritol, diacrilato de dipropileno glicol, tetracrilato de di-trimetilolpropano, triacrilato de trimetilolpropano eto-xilado, dimetactrilato de bisfenol A etoxilado, acrilato de nonilfenol etoxilado, diacrilato de tetrabromo bisfenol A etoxilado, diacrilato de bisfenol A etoxilado, dimetacrilato de bisfenol etoxilado, triacrilato de trimetilolpropano etoxilado, diacrilato de bisfenol A etoxilado, dimetacrilato de etileno glicol, metacrílato de glicidila, triacrilato de glicerila altamente propoxilado, acrilato de isobornila, me-tacrilato de isobornila, acrilato de isodecila, metacrílato de isodecila, acrilato de isooctila, acrilato de laurila, monometacrilato de metóxi poli (etileno glicol), diacrilato de neopentil glicol, dimetacrilato de neopentil glicol, a-crilato de octildecila, éster de pentacrilato, tetracrilato de pentaeritritol, triacrilato de pentaeritritol, diacrilato de poli (etileno glicol), dimetacrilato de poli (etileno glicol), triacrilato de glicerila propoxilado, diacrilato de neopentil glicol propoxilado, metacrílato de alila propoxilado, triacrilato de glicerila propoxilado, triacrilato de trimetilolpropano propoxilado, trimetacrilato de trimetilol-propano propoxilado, acrilato de estearila, metacrílato de estearila, diacrilato de tetraetileno glicol, dimetacrilato de tetraetileno glicol, acrilato de tetraidrofurfurila, me-tacrilato de tetraidrofurfurila, acrilato de tridecila, me-tacrilato de tridecila, diacrilato de trietileno glicol, dimetacrilato de trietileno glicol, éster de acrilato de tri-funcional, éster de metacrílato trifuncional, triacrilato de trimetilolpropano, trimetacrilato de trimetilolpropano, diacrilato de tripropileno glicol, dimetacrilato de tripropile-no glicol, triacrilato isocianurato de tris (2-hidróxi eti-la) e trimetacrilato isocianurato de tris (2-hidróxi etila).

Os sais metálicos de ácidos orgânicos α,β-insaturados incluem os sais metálicos de ácidos incluindo acrílico, metacrílico, maléico, fumárico, etacrílico, vinil-acrílico, itacônico, metil itacônico, aconítico, metil aco- nítico, crotônico, alfa-metilcrotônico, ácidos cinâmico e 2,4-diidróxi cinâmico. Os metais podem ser zinco, cádmio, cálcio, magnésio, sódio ou alumínio. Diacrilato de zinco e dimetacrilato de zinco são os preferidos. A composição elastomérica para uso na camada de revestimento pode ser curada com um agente de vulcanização de enxofre. Os exemplos de agentes de vulcanização de enxofre incluem enxofre elementar (enxofre livre) ou agentes de vulcanização doadores de enxofre, por exemplo, um dissulfeto de amina, um polissulfeto polimérico ou adutos de olefina de enxofre. De preferência, o agente de vulcanização de enxofre é enxofre elementar. A proporção de agente de vulcanização de enxofre vai variar dependendo dos ingredientes remanescentes no revestimento e do tipo particular de agente de vulcanização de enxofre que é usado. De um modo geral, a proporção de agente de vulcanização de enxofre varia de cerca de 0,1 a cerca de 8 ppc, com uma faixa de cerca de 1,0 a cerca de 3 sendo preferida.

Aceleradores podem ser usados para controlar o tempo e/ou a temperatura necessários para vulcanização do revestimento. Como do conhecimento daqueles versados na técnica, um único acelerador pode ser usado, que está presente em proporções variando de cerca de 0,2 a cerca de 3,0 ppc. Alternativamente, combinações de dois ou mais aceleradores podem ser usadas, que consistem de um acelerador primário, que é usado geralmente em uma maior proporção (0,3 a cerca de 3,0 ppc) e um acelerador secundário que é geralmente usado em menores proporções (0,05 a cerca de 1,50 ppc), para ativar e aperfeiçoar as propriedades da carga de borracha. As combinações desses aceleradores são conhecidas por produzir efeitos sinérgicos nas propriedades finais e são um pouco melhores do que aquelas produzidas por uso de apenas um acelerador. Os aceleradores de ação retardada também são conhecidos para serem usados, que não são afetados pelas temperaturas de processamento normais e produzem curas satisfatórias em temperaturas de vulcanização usuais. Os tipos adequados de aceleradores incluem aminas, dissulfetos, guanidi-nas, tiuréias, tiazóis, tiuramas, sulfenamidas, ditiocarba-matos e xantatos. Os exemplos de compostos específicos, que são adequados, incluem dietilditiocarbamato de zinco, 4,4'-ditiodimorfolina, N,N-di-metil-S-t-butilsulfenilditiocarbamato, dissulfeto de tetrametiltiura-ma, dissulfeto de 2,2'-dibenzotiazila, butiraldeideanilina mercaptobenzotiazol, N-oxidietileno-2-benzotiazolsulfenamida. De preferência, o acelerador é uma sulfenamida.

Uma classe de materiais de combinação, conhecidos como retardadores de queima, é usada comumente. Anidrido ftálico, ácido salicílico, acetato de sódio e N-cicloexil tioftalimida são retardadores conhecidos. Os retardadores são geralmente usados em uma proporção que varia de cerca de 0,1 a 0,5 ppc.

Os negros de fumo convencionais também podem estar presentes na composição. Esses negros de fumo são usados em proporções convencionais variando de 5 a 250 ppc. De preferência, os negros de fumo são usados em uma proporção que varia de 20 a 100 ppc. Os exemplos representativos de negros de fumo, que podem ser usados, incluem aqueles conhecidos pelas suas designações ASTM N110, N121, N242, N293, S315, N326, N330, M332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N550, N582, N630, N624, N650, N660, N683, N754, N762, N907, N908, N990 e N991.

Aqueles versados na técnica vão entender facilmente que a composição de borracha vai ser misturada por processos conhecidos genericamente na técnica de mistura de borracha, tal como mistura das várias borrachas constituintes com vários materiais aditivos usados comumente, tais como, por exemplo, auxiliares de cura e aditivos de processamento, tais como óleos, resinas, incluindo resinas de pega e plastificantes, enchimentos, pigmentos, ácido graxo, ceras, antioxidantes e antiozonantes. Os aditivos mencionados acima são selecionados e usados comumente em proporções convencionais .

As proporções típicas de resinas de pega, se usadas, compreendem cerca de 0,5 a cerca de 10 ppc, usualmente cerca de 1 a cerca de 5 ppc. As proporções típicas de auxiliares de processamento compreendem cerca de 1 a cerca de 50 ppc. Esses auxiliares de processamento podem incluir, por exemplo, poli (etileno glicol), óleos de processamento naf-tênicos e/ou parafínicos. As proporções típicas de antioxidantes compreendem de cerca de 1 a cerca de 5 ppc. Um antio-xidante representativo é trimetil diidroquinolina. As proporções típicas de ácidos graxos, se usados, que podem incluir ácido esteárico, compreendem cerca de 0,5 a cerca de 3 ppc. As proporções típicas de ceras compreendem de cerca de 1 a cerca de 5 ppc. Freqüentemente, são usadas ceras micro-cristalinas e de carnaúba. As proporções típicas de plasti-ficante, se usado, compreendem de 1 a 100 ppc. Os exemplos representativos desses plastificantes incluem sebaçato de dioctila, parafinas cloradas e assemelhados. Vários enchimentos e/ou agentes de reforço diferentes de negro de fumo podem ser adicionados para aumentar a resistência mecânica e a integridade da composição de borracha, para produzir a correia transmissora de força da presente invenção. Um exemplo de um agente de reforço é sílica. Sílica pode ser usada na presente composição em proporções de cerca de 0 a 80 partes, e de preferência, de cerca de 10 a 20 partes em peso, com base em 100 partes de borracha.

Além das fibras de carbono em pedaços, a composição elastomérica também pode conter fibras ou flocos adicionais. As fibras ou flocos opcionais a serem distribuídos pela mistura elastomérica podem ser qualquer material adequado e são, de preferência, fibras não metálicas, tais como de algodão, ou fibras produzidas de um material sintético adequado, incluem aramida, náilon, poliéster, PTFE, fibra de vidro e assemelhados. Cada fibra pode ter um diâmetro que varia entre 0,025 mm e 12,5 mm (0,001 polegada a 0,5 polegada). As fibras podem ser usadas em uma proporção que varia de 5 a 50 ppc.

Além dos mencionados acima, lubrificantes inorgânicos sólidos podem estar presentes na composição elastomérica. Os exemplos representativos desses lubrificantes in- cluem dissulfeto de molibdênio, PTFE, disseleneto de molib-dênio, grafite, trióxido de antímônio, dissulfeto de tungs-tênio, talco, mica, disseleneto de tungstênio e as suas misturas. A proporção desses lubrificantes inorgânicos sólidos, se usados, vai geralmente variar de 1 a 25 ppc. A mistura da composição de borracha pode ser feita por processos genericamente conhecidos por aqueles versados na técnica de mistura de borracha. Por exemplo, os ingredientes podem ser misturados em um estágio, mas são misturados, tipicamente, em pelo menos dois estágios, isto é, pelo menos um estágio não produtivo seguido por um estágio de mistura produtivo. Os agentes de cura finais, incluindo os agentes de vulcanização, são misturados, tipicamente, no estágio final, que é chamado, convencionalmente, o estágio de mistura "produtivo", no qual a mistura ocorre, tipicamente, a uma temperatura, ou temperatura final, mais baixa do que a temperatura ou temperaturas de mistura do que no estágio ou estágios de mistura não produtivos precedentes. A cura da composição de borracha, para uso na correia, é conduzida, geralmente, em temperaturas convencionais, que variam de cerca de 160°C a 190°C. De preferência, a cura é conduzida em temperaturas que variam de cerca de 170°C a 180°C.

Com referência à Figura 2, mostra-se uma correia transmissora de força sem fim 50 de acordo com uma outra modalidade. Similar à correia 20 da Figura 1, a correia 50 compreende uma seção de tensão 51, uma seção de amortecimento 53, e uma seção portadora de carga 55, disposta entre a seção de tensão 51 e a seção de amortecimento 53. A correia 50 da Figura 1 tem várias raias 59 ou Vs e um apoio de pano 60. A seção portadora de carga 55 tem meios portadores de carga na forma de cordões ou filamentos portadores de carga 61, que são embutidos em uma matriz elastomérica 63. O composto elastomérico localizado na seção de amortecimento 53 é ilustrado como contendo fibras de carbono em pedaços.

Como é do conhecimento daqueles versados na técnica, as correias de transmissão de força podem ser construídas em um dispositivo de tambor. Primeiro, o apoio é aplicado ao tambor como uma folha. A seguir, qualquer seção de tensão é aplicada como uma folha, seguida por espiralação no tambor do cordão ou dos elementos de tensão (seção portadora de carga). Depois, a seção de amortecimento é aplicada e seguida pelo pano, se usado. O laminado ou manta montado e o tambor são colocados em um molde e curados. Após cura, são cortadas raias na manta e a manta cortada em correias de uma maneira conhecida por aqueles versados na técnica.

No exemplo a seguir, foram conduzidos testes físicos para os compostos não curados e moldados. As propriedades das borrachas vulcanizadas foram medidas de acordo com os seguintes protocolos de teste: MDRs pela Norma ASTM D5289-95; dureza pela Norma ASTM D2240-97; peso específico pela Norma ASTM D297-93; resistência em molde em C ao rasga-mento pela Norma ASTM D624-98; propriedades de tensão pela Norma ASTM D412-98a; com a modificação de que a velocidade de separação da grade foi de 152 mm por minuto, para acomodar a carga de fibras das correias (consultar a patente U.S. 5.610.217); e dados do teste dinâmico pela Norma ASTM D5992-96. A orientação da fibra foi determinada pela relação das propriedades físicas na direção com (direção da máquina) para as propriedades físicas na direção contra (perpendicular â direção da máquina).

EXEMPLO

Neste exemplo, as fibras de carbono em pedaços, com e sem encolamento, foram avaliadas em um composto de borracha particularmente adequado para uso na seção portadora de carga de uma correia.

As composições de borracha contendo os materiais mostradas na Tabela 1 foram preparadas em um misturador BR Banbury®, usando dois estágios separados de adição (mistura), isto é, um estágio de mistura não produtivo e um estágio de mistura produtivo.

As composições de borracha são aqui identificadas como Amostras 1 a 5. As amostras 2 e 3 são aqui consideradas como representativas da presente invenção. As amostras 1, 4 e 5 são consideradas como o controle devido à ausência de fibra de carbono em pedaços com encolamento.

As amostras foram curadas a cerca de 151°C por cerca de 30 minutos. As amostras testadas para as suas propriedades dinâmicas foram curadas por mais 15 minutos. A Tabela 2 ilustra as propriedades de comportamento e físicas das amostras curadas 1 a 6. 1 borracha de estireno - butadieno polimerizada por emulsão, comercialmente disponível da The Goodyear Tire & Rubber Com-pany com a designação Pliofex® 1502. 2 Rícobond 1731-HS. 3 tipo parafenilenodiamina. 4 Perkalink® 900 comercialmente disponível da Flexsys. 5 fibra de carbono em pedaços comercialmente disponível da Zoltec Industries Inc. com a designação PANEX® 33, tendo um encolamento de resina epóxi, e as fibras tendo um comprimento de 6,35 mm. 6 fibra de carbono em pedaços comercialmente disponível da Zoltec Industries Inc. sem qualquer encolamento e as fibras tendo um comprimento de 6,35 mm.

Os dados mencionados acima demonstram que o uso das amostras 2 e 3 resultam em uma correia transmissora de força tendo propriedades aperfeiçoadas versus o uso das a-mostras de controle 1, 4 e 5. Por exemplo, a rigidez dinâmica é uma propriedade na qual valores mais altos são desejados, porque quanto mais altos os valores mais resistente a correia vai ser para girar nas suas polias. Verificando-se os valores de rigidez dinâmica para as amostras 2 e 3, pode- se notar que valores mais altos são obtidos versus os controles. Os baixos valores de módulo de extensão (valores de módulo de 5 a 20 por cento) são considerados uma indicação da durabilidade da correia. Como pode ser visto, os valores de módulo mais altos são obtidos com as amostras 2 e 3 (a presente invenção) versus as amostras de controle 1, 4 e 5, implicando em durabilidade aperfeiçoada para as correias da presente invenção.

Ainda que as presentes modalidades exemplificati-vas desta invenção e os métodos de prática da mesma tenham sido ilustrados e descritos, vai-se reconhecer que esta invenção pode ser caracterizada e praticada diferentemente dentro do âmbito das seguintes reivindicações.

Claims (10)

1. Correia transmissora de força sem fim (20, 50) tendo: (1) uma seção de tensão (21, 51); (2) uma seção de amortecimento (23, 53); e (3) uma seção portadora de carga (25, 55) disposta entre ditas seção de tensão e seção de amortecimento, e a correia contendo uma composição elastomérica, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: (a) uma borracha reticulada; e (b) de 5 a 60 ppc de fibras de carbono em pedaços que tenham um agente de encolamento aplicado na superfície das fibras.

2. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dita borracha reticulada é selecionada do grupo que consiste de elastômero de etileno - alfa olefina, borracha de silicone, policloropreno, polibutadieno, epicloridrina, borracha de acrilonitrila, borracha de acrilonitrila hidrogena-da, sais de zinco de elastômero de nitrila - butadieno hi-drogenado enxertado com éster de ácido carboxílico insatura-do, borracha natural, borracha de estireno - butadieno, co-polímero de etileno - acetato de vinila, copolímeros e ter-polímeros de etileno - metacrilato, polietileno clorado, po-lietileno clorossulfonado, polietileno clorossulfonado al-quilado, trans-polioctenâmero, borracha poliacrílica e suas misturas.

3. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dito agente de encolamento é selecionado do grupo que consiste de resinas termoplásticas, resinas termorrigidas e suas misturas.

4. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dito agente de encolamento é selecionado do grupo que consiste de resinas epóxi, resinas epóxi modificadas com uretano, resinas de poliéster, resinas fenólicas, resinas de poliamida, resinas de poliuretano, resinas de policarbonato, resinas de poli (éter-imida), resinas de poli (amida-imida), resinas de poliestililpiridina, resinas de poliimida, resinas de bismaleimida, resinas de polissulfona, resinas de poli (éter-sulfona), resinas de uretano modificadas com epóxi, resinas de poli (álcool vinilico), resinas de poli (vinil pirolideno) e suas misturas.

5. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a proporção do agente de encolamento na fibra de carbono em pedaços varia de 1 por cento a 10 por cento em peso da fibra em pedaços.

6. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o diâmetro das fibras de carbono em pedaços variam de 0,001 a 0,05 mm e o comprimento das fibras de carbono em pedaços varia de 0,5 a 75 mm.

7. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dita borracha é selecionada do grupo que consiste de elastômero de etileno - alfa olefina, borracha de acriloni-trila hidrogenada, borracha natural, borracha de polibutadi-eno e estireno - butadieno.

8. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dita composição elastomérica está na seção de amortecimento (23, 53) da correia.

9. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dita composição elastomérica está na seção portadora de carga (25, 55) da correia.

10. Correia transmissora de força sem fim (20, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que dita composição elastomérica está na seção de tensão (21, 51) da correia.