DE102008025030A1

DE102008025030A1 - Riemen, insbesondere Antriebsriemen

Info

Publication number: DE102008025030A1
Application number: DE102008025030A
Authority: DE
Inventors: Heribert Dr. Quante; Thorsten Leethaus; Dennis Kopmann; Martin Gade
Original assignee: Arntz Beteiligungs GmbH and Co KG
Current assignee: GADE, MARTIN, DE
Priority date: 2008-05-24
Filing date: 2008-05-24
Publication date: 2009-11-26

Abstract

Insbesondere zur Geräuschreduzierung und Geräuschverhinderung ist ein Riemen, insbesondere Antriebsriemen, welcher ganz oder in Teilbereichen, insbesondere in seinen mit einer Riemenscheibe in Kontakt stehenden Teilbereichen, eine polymere Mischung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung folgende Zusammensetzung hat: a) 50 bis 100 Gewichtsteile eines Ethylen-alpha-Olefin-Elastomers, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere; b) 0,5 bis 12 Gewichtsteile einer C6-C24-Fettsäure und/oder eines C6-C24-Fettsäurederivats, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenden Polymere; c) 0,5 bis 6 Gewichtsteile einer zweiten C6-C24-Fettsäure und/oder eines zweiten C6-C24-Fettsäurederivats.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riemen, insbesondere Antriebsriemen, welcher ganz oder in Teilbereichen und insbesondere in seinen mit einer Riemenscheibe in Kontakt stehenden Teilbereichen eine polymere Mischung aufweist.
Antriebsriemen werden als Kraftübertragungselement in vielen verschiedenen Bereichen verwendet. Für den Antrieb von Nebenaggregaten im Automobil haben sich aufgrund der großen Flexibilität Keilrippenriemen als bevorzugte Ausführung etabliert, da mit derartigen Riemenkonstruktionen auch komplexe Antriebskonfigurationen ermöglicht werden.
Aufgrund der im Motorraum auftretenden hohen Temperaturen werden hohe Anforderungen an die verwendeten Elastomere bezüglich der Hitzebeständigkeit gestellt; dies verknüpft mit der Erwartung einer Riemenlebensdauer, die der Motorlebensdauer entspricht.
Zur Herstellung von Keilrippenriemen für die Verwendung im Automobilbereich kommen daher hauptsächlich und im Extremfall nur Elastomere mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit in Betracht. Für derartige Anwendungen haben sich Ethylen-α-Olefine, u. a. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere (EPDM) und Ethylen-Propylen-Copolymere (EPM), als bevorzugte Elastomere etabliert.
Zur Gewährleistung der Funktionalität sind neben der reinen Temperaturbeständigkeit aber noch weitere Eigenschaften notwendig. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf das Geräuschverhalten der Riemen gelegt, da beim Übergang in den Schlupfbereich teilweise sehr starke Geräusche auftreten können, die als besonders störend empfunden werden.
Die Ursachen derartiger Geräuschbildungen sind vielfältig.
So ist es bekannt, dass bei Verbrennungsmotoren Schwankungen durch Drehungsungleichförmigkeiten auftreten. Bei dem Auftreten derartiger Umdrehungsschwankungen kann ein auf der zugehörigen Kurbelwellenscheibe aufgelegter Keilrippenriemen der Umdrehungsschwankung nicht folgen und erzeugt ein Ruckgleiten an der Riemenscheibe. Ein derartiges Stick-Slip-Verhalten kann zu Geräuschen Anlass geben, die deutlich wahrnehmbar, teilweise sehr dominant und schrill auftreten können.
Um der Geräuschbildung entgegenzuwirken, werden die Oberflächen der Antriebsriemen modifiziert. Derartige Verfahren sind in der Patentliteratur umfangreich beschrieben, z. B. in JA 07035201 A und in JA 07293641 A .
Es ist auch bekannt, dass durch die Verwendung von Fasern die Reibeigenschaften an den Riemenoberflächen verändert werden können. Hierbei werden bevorzugt Faserlängen von 0,5 bis 4 mm verwendet, wobei die Fasern so in den Riemen eingearbeitet werden, dass ein Teil der Fasern fest in der Elastomermatrix verankert ist, während der andere Teil der Faser aus der Oberfläche herausragt. Idealerweise erfolgt die Anordnung der Fasern senkrecht zur Scheibenoberfläche.
Andere Quellen beschreiben die Verwendung von Wachsen in der Elastomermischung, wobei die Wachse an die Riemenoberfläche migrieren und so einen Schutzfilm mit veränderten Reibwerten erzeugen.
Bei der Entwicklung derartiger Systeme zur Modifizierung der Oberflächeneigenschaften müssen die verwendeten Additive oder Fasern auf die Elastomermischung abgestimmt werden. Während bei chloroprenbasierenden Elastomermischungen die Verwendung von Fasern und Wachsen einen signifikanten Beitrag zur Reduzierung von Geräuschen leisten, können derartige Systeme bei EPDM-basierenden Riemen nur bedingt eingesetzt werden. Insbesondere ist auffällig, dass die Geräuschbildung zwar im Normalbetrieb ebenfalls reduziert werden kann; nicht aber bei Eintrag von Wasser oder Feuchtigkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die vorstehend dargestellte Problematik zugrunde, und es besteht daher die Aufgabe, einen Keilrippenriemen unter Verwendung von auf Ethylen-α-Olefinen basierenden Elastomermischungen herzustellen, bei dem auch nach länger andauernder Fahrzeugleistung die Erzeugung von Stick-Slip-Geräuschen sowohl im Normalbetrieb als auch unter extremen Temperaturbedingungen und insbesondere bei Eintrag von Wasser und Feuchtigkeit sicher verhindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Riemen, insbesondere Keilrippenriemen, vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mischung folgende Zusammensetzung hat:

a) 50 bis 100 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, und
b) 0,5 bis 12 Gewichtsteile einer C6-C24 Fettsäure und/oder eines zweiten C6-C24 Fettsäurederivats bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere,
c) 0,5 bis 6 Gewichtsteile einer zweiten C6-C24 Fettsäure und/oder eines zweiten C6-C24 Fettsäurederivats.

Diese Konzentrationsangaben beziehen sich auf die in der Mischungsrezeptur 100 Teile Polymere ohne Berücksichtigung der Zuschlagstoffe, wobei die die Zuschlagstoffe, wie Fettsäure und Fettsäurederivate, betreffenden Gehaltsangaben sich auf die in der Mischung enthaltenden 100 Teile der Polymere beziehen, d. h. in der Rezepturangabe werden die Anteile von Zuschlagsstoffen zu den 100 Teilen Polymer zuaddiert. Gleiches gilt auch für die im Verwendungsanspruch 28 enthaltenen Angaben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden Fettsäuren oder Fettsäurenderivate gemäß Anspruch 2 verwendet.
Weitere bevorzugte Fettsäuren, Fettsäurederivate oder Mischungen davon sind in den Unteransprüchen 5 bis 22 behandelt.
Die erfindungsgemäß als Zuschlagsstoffe eingesetzten Fettsäure bzw. Fettsäurederivate führen zu besonders vorteilhaften Riemen bei Polymeren der in den Ansprüchen 23 und 24 genannten Art, wobei die Riemeneigenschaften noch verbessert werden können durch Faserzusätze gemäß Anspruch 25 und/oder Beflockung der Riemenoberfläche gemäß Anspruch 26.
Zur Verbesserung der dynamischen Tauglichkeit und des Abriebverhaltens kann ein Co-Agens zugesetzt werden, welches typischerweise bei radikalisch initiierten Vernetzungen verwendet wird. Es kann ein Coaktivator verwendet werden, welcher bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Cyanuraten, Metallsalzen ungesättigter Carbonsäuren, Oximen, Guanidin, organischen Acrylaten, Methacrylate, einschließlich Trimetylolpropantrimethacrylat und Ethylenglycoldimethacrylat, Divinylester, Divinylbenzen, Polyallylester, N,N'-Phenylenbismaleinimid sowie Derivaten davon und Schwefel.
Besonders vorteilhaft werden Metallsalze ungesättigter Carbonsäuren verwendet, wobei der Gewichtsanteil des Coaktivators in der Mischung im Bereich von 1–40, vorzugsweise 8–14 pro hundert Gewichtsteilen der Polymere liegt.
Die Vernetzung erfolgt mit Schwefel und/oder mit Schwefelbildern, bevorzugt aber mittels radikalischer Mechanismen und radikalbildender Mittel, welche vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
Organischen Peroxiden, insbesondere α,α-Bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol, sowie ionisierender Strahlung.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Fettsäuren sind vorzugsweise Fettsäuren mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen und die Fettsäurederivate sind vorzugsweise abgeleitet von diesen Fettsäuren. Typische Beispiele sind Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethylenhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure; Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen, die z. B. bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen oder der Dimerisierung von ungesättigten Fettsäuren anfallen. Bevorzugt sind Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Kokos-, Palm-, Palmkern oder Talgfettsäure.
Bei der Gruppe der Fettsäureester von monofunktionellen Alkoholen kommen als monofunktionelle Alkohole aliphatische Alkohole mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen in Betracht.
Bei der Gruppe der Fettsäureester von difunktionellen Alkoholen kommen als bifunktionelle Alkohole Ethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol sowie Monoglyceride in Betracht.
Bei der Gruppe der Fettsäureanydride handelt es sich um eine bekannte Verbindungsklasse, die auf klassischem Wege durch intermolekulare Wasserabspaltung von zwei Fettsäuren der beschriebenen Art hergestellt werden können.
Besonders vorteilhaft können auch Fettsäureamide eingesetzt werden. In Betracht kommen C6-C24-gesättigte, ungesättigte oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren obiger Auflistung, die im allgemeinen durch Umsatz mit Ammoniak zu den korresponierenden Amiden derivatisiert werden. Bevorzugte Fettsäureaminde sind beispielhaft: Olsäureamide, Erucasäureamide, Stearinsäureamide, Palmitinsäureamid, Palmitoleinsäureamid, Myristinsäureamind, Stearyl-Erucasäureamide, Stearyl-Stearinsäureamide sowie Ethylen-bis-Stearinsäureamide und Ethylen-bis-Ölsäureamide.
Die Fettsäurederivate können auch in Mischungen untereinander sowie in Mischungen mit freien Fettsäuren eingesetzt werden, wobei die Mischungen zu mindestens 30% Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 50% Gewichtsprozent, Fettsäurederivate und als Rest freie Fettsäuren enthalten.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die in der Praxis auftretenden Anforderungen an das Reibverhalten und damit einhergehend die Geräuscheigenschaften eines Antriebsriemens insbesondere bei unterschiedlichen Reibpaarungen, durch Verwendung von Riemenscheiben aus Stahl, Kunststoff, Aluminium etc., – auch beeinflusst durch Medieneinwirkungen – dadurch einzustellen, dass unterschiedliche Fettsäurederivate verwendet werden. Fettsäurederivate sind dadurch gekennzeichnet, dass sie über einen Schmelzbereich verfügen und in Abhängigkeit von der Konzentration in der Gummimischung zum Migrieren an die Oberfläche neigen und so einen Film erzeugen, der das Reibverhalten nachhaltig beeinflusst. Nachteilig bei derartigen Systemen kann es aber sein, dass durch den Riemenlauf und den auftretenden Abrieb die Oberflächenschicht schnell abgetragen wird und ein derartig ausgestatteter Riemen wieder zur Geräuschbildung neigt.
Durch geeignete Wahl der Fettsäurederivate lässt sich das Migrationsverhalten aber beeinflussen. So neigen langkettige Fettsäuren- und Fettsäurederivate weniger zur Migration als kurzkettige Fettsäuren- und Fettsäurederivate.
Bei der Verwendung ungesättigter Fettsäuren werden diese teilweise bei der Vernetzung an die Polymermatrix angebunden, so dass eine intrinsische Reduzierung der Reibeigenschaften erzielt wird. Daraus ergibt es sich, dass sich das Geräuschverhalten bei unterschiedlichen Anforderungen und Reibpaarungen dann besonders signifikant verbessern lässt, wenn Mischungen von Fettsäurederivaten eingesetzt werden.
Bezogen auf die eingesetzten Fettsäurederivate hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein C12-C22-Fettsäurederivat, besonders bevorzugt ein C18-C22-Fettsäurederivat mit gesättigtem Alkylrest mit mind. 30% Gewichtsprozent und ein Fettsäurederivat, bevorzugt ein Fettsäurederivat mit C12-C18 mit ungesättigtem Alkylrest mit mind. 10% Gewichtsprozent zu verwenden.
Bei der weiteren Ausgestaltung der erfindungegemäßen Elastomermischung können als Füllstoffe Ruße, Carbonate wie Calciumcarbonat, Talk, Metalloxide wie z. B. Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, Zinoxid und Calciumoxid, aber auch organische Füllstoffe wie z. B. Stärken und Holzmehle eingesetzt werden.
Zur Erhöhung der Quersteifigkeit und insbesondere zur weiteren Einstellung der Reibparameter können Fasern eingearbeitet werden, und zwar vorzugsweise derart, dass ein Teil der Faser aus der Riemenoberfläche herausragt. Für diese Anwendung sind beispielsweise geeignet: Fasern aus Aramid, Polyamid, Polyester, Polyvinylalkohol (PVA), Baumwolle, Viskose, Cellulose, Glas, Carbon und Polyacrylnitril, wobei die Faseranteile bevorzugt in Konzentrationen von 1 bis 40 Teilen bezogen auf 100 Teile Polymer eingesetzt werden. Die Länge der eingesetzten Fasern kann zwischen 0,2 und 6 mm, bevorzugt jedoch zwischen 0,5 und 3 mm gewählt werden.
Die Riemenoberfläche kann zur weiteren Verbesserung des Geräuschverhaltens mit obigen Fasertypen beflockt werden.
Der erfindungsemäße Riemen kann als Antriebsriemen, insbesondere Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen ausgeführt sein. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Riemenaufbau kann die erfindungegemäß verwendete Mischung bzw. Zusammensetzung eingesetzt werden als:

– Kernmischung
– Decklage
– Äußere Schicht auf der Rippenseite (Verbundriemen)
– Äußere Schicht auf der Decklage.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemens ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Keilrippenriemen, der eine äußere Schicht 1, Zugelemente 3 und einen elastomeren Grundkörper 3 aufweist.
Der elastomere Grundkörper hat die folgende Zusammensetzung:
Als Ethylen-α-Olefin-Elastomer ist ein EPDM mit einem Ethylengehalt von 54% und einem Norbornadiengehalt von 4,5% zu 52% bezogen auf den Polymeranteil sowie ein Ethylen-α-Olefin mit einem Ethylengehalt von 68% und einem Norbornadiengehalt von 4,5% zu 48% bezogen auf den Polymeranteil verwendet. Ferner enthält die Mischung 62,5 Gewichtsteile Ruß bezogen auf 100 Teile Kautschuk, 10 Gewichtsteile Weichmacher, 2 Gewichtsteile Zinkoxid, 0,5% TMQ sowie einen Zusatz von Fettsäurederivat-Gemischen von 4%.
Zur Vernetzung dienen ein Peroxid mit 3,5% sowie als Coaktivator ein Zinkdimethacrylat mit 12,5 Gewichtsteilen.

In der nachfolgenden Tabelle sind bevorzugte polymere Zusammensetzungen bzw. Mischungen angegeben:

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Ethylen-α-Olefin 1	52	52	52	52
Ethylen-α-Olefin 2	48	48	48	48
Russ N 765	62,5	62,5	62,5	62,5
Zinkoxid	2	2	2	2
TOTM	10	10	10	10
Magnesiumoxid	5	5	5	5
TMQ	0,5	0,5	0,5	0,5
C18-C22-Fettsäurederivat	-	4	-	3,2
C14-C20-Fettsäurederivat	-	-	4	0,8
C18-C20-Fettsäure	0,5	-	-	0,5
Zinkdimetharcrylat	14	14	14	14
Peroxid	3,5	3,5	3,5	3,5

Ethylen-α-Olefin 1:	Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM), Ethylengehalt 50%,
	Diengehalt 5,0%
Ethylen-α-Olefin 2:	Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM), Ethylengehalt 70%, Diengehalt 4,6%
TOTM:	Trimethyl-1,2-dihydrochinolin
Peroxid:	Di(t-butylperoxyisopropyl)benzol (40%)

Die Mischungen wurden in einem konventionellen, in der Gummiindustrie üblichen Innenmischer zubereitet. Die physikalischen Werte wurden an 2 mm bzw. 6 mm starken Probeplatten ermittelt, die durch Vulkanisation bei 180°C erhalten worden waren.

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Zugfestigkeit @ 10% [MPa]	2,1	2,8	2,4	2,4
Zugfestigkeit @ 25% [MPa]	3,3	4,1	3,7	3,6
Zugfestigkeit @ 50% [MPa]	4,7	5,6	5,2	5,1
Zugfestigkeit [MPa]	20,3	17,1	16,2	18,7
Bruchdehnung [%]	287	226	218	298
Härte [Shore A]	86,5	88,5	89,0	87,0

Aus den oben beschriebenen Mischungen wurden Keilrippenriemen hergestellt und hinsichtlich der Wärmebeständigkeiten, des Abriebs, der Wechselbiegebeständigkeit sowie der Reibkennwerte und des Nassschlupfverhaltens untersucht:

	Riemen 1	Riemen 2	Riemen 3	Riemen 4
Zerrüttungsprüfung [h]	392	370	405	390
Abriebprüfung [%]	–0,93%	–0,66%	–1,03%	–0,98%
Reibwerte [μ]
Kurbelwelle (Stahl)	0,94	0,82	0,42	0,46
Lenkhilfepumpe (Alu)	0,98	0,85	0,44	0,42
Klimakompressor (Stahl)	0,55	0,61	0,48	0,50
Lichtmaschine (Stahl)	0,40	0,43	0,32	0,45
Lüfterrad (PA)	0,82	0,61	0,40	0,40
Geräuschprüfung Naßschlupf
Qietschgeräusche bei Eintrag von Wasser	Starke Geräusche nach 4 sek.	Starke Geräusche nach 16 sek.	Starke Geräusche nach 15 sek.	Keine Geräusche

Zur Herstellung oben beispielhaft aufgeführter Riemen wurden die zuvor beschriebenen Elastomermischungen mittels einer RollerHead-Anlage in Bahnen von 0,7 mm kalandriert.
Für den Riemenaufbau wurden auf einer Stahltrommel zunächst eine Lage einer kalandrierten, faserhaltigen, peroxyd-vernetzten EPDM-Mischung aufgebracht. Als Festigkeitsträger wurde anschließend ein gezwirnter Polyestercord mit Durchmesser von 0,9 mm aufgebracht. Nach Behandlung des Polyestercords mit einer lösemittelbasierenden Gummilösung zur Adhäsionsverbesserung wurden sodann die oben beschriebenen Mischungen in kalandrierten Folien in mehreren Lagen aufgebracht.
Der Aufbau wurde in einen Vulkanisationskessel verbracht, und das Material bei 180°C über 30 Min. belassen und so zur Aushärtung gebracht.
Die Profilierung erfolgte im Nachgang durch Schleifverfahren, Formverfahren und Hybridverfahren. Hergestellt nach obigen Verfahren wurden Keilrippenriemen der Länge 2050 mm im Profil PK mit 6 und Rippen.
Die Abriebsprüfung erfolgte mit obigen Keilrippenriemen auf einer 8-Scheiben-Anordnung mit zwei Rückenrollen und automatischem Spannsystem, Trumkraft 350–400 N, Drehzahl 2000 min–1. Leistungsaufnahme 12 kW. Drehungsgleichförmigkeit ±1,25%. Verschschränkung 10°.
Bestimmt wird der Gewichtsverlust in Prozent nach 100 h Laufzeit.
Die Zerrüttungsprüfung erfolgte ebenfalls mit Rippenbändern im Profil PK auf einer 13-Scheiben-Anordnung, davon 6 Rückenrollen, Trumkraft 133 N/Rippe. Drehzahl 5000 min–1. Die Prüfung erfolgte bei Umgebungstemperaturen von 120°C. Die Prüfung ist beendet, wenn der Riemen mehr als 10 Rippenbrüche/100 mm aufweist oder anderweitig zerstört wurde.
Das zu prüfende Zugmittel wurde sowohl auf einem 1,9 l Dieselfahrzeug als auch auf einem 1,4 l Benzinfahrzeug mit Automatikspanner als auch als elastischer Riemen ohne Automatikspanner subjektiv auf Geräusche beurteilt.

Der Prüfablauf fand wie folgt statt:

Aggregate Belastung
Alles AUS	Standgas/Tipp-in/WOT
Generator	– Fern-Licht – Sitzheizung – heizbare Heckscheibe – max. Lüfter
	Standgas/Tipp-in/WOT
Nur Klima	Klima min. Temperatur LOW Gebläse min. Stufe Gebläse max. Stufe
	Standgas/Tipp-in/WOT
Klima + Generator	Alle Verbraucher aktiviert
Klima + Generator	Standgas/Tipp-in/WOT

Weiterhin wurde dieser Prüfablauf unter verschiedenen klimatischen Bedingungen durchgeführt. Der Motor wurde gestartet und im Leerlauf wurden bei 700–1000 l/min. die einzelnen Aggregate zugeschaltet. Zwischen den Zuschaltungen erfolgte ein kurzes Tipp-in auf höhere Drehzahlen, womit eine Erhöhung der Riementrummkräfte einhergeht.
Um das Kaltstartverhalten von Riemenantrieben zu überprüfen, wird üblicherweise das Fahrzeug in einer Kältekammer eingefroren und gestartet. Hier wurden zwei verschiedene Fahrzeuge getestet mit unterschiedlichen Riemen von verschiedenen Herstellern und dem erfindungsgemäßen Riemen. Der Kaltstart des Dieselmotors ist bei –25°C schwierig gewesen; beim erfindungsgemäßen Riemen kam es zu keiner Geräuschbildung sowohl beim Dieselmotor als auch mit Pumpe-Düse-Direkteinspritzung. Wird das Fahrzeug aus der Kältekammer herausgenommen, kondensiert die Luftfeuchtigkeit sehr schnell an allen kalten Motorteilen, so dass durch diesen Test der morgendliche Tau im Frühjahr oder Herbst simuliert wird, da sich da dann bei Temperaturen um den Gefrierpunkt häufig Geräusche am Riemenantrieb einstellen. Bei Benetzung durch einen feinsten Wasserfilm an den kalten Motorteilen konnten ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen Riemen keine Geräusche festgestellt werden, ebenso wurden bei einer Verschärfung des Tests durch massive zusätzliche Wasserbeaufschlagung keine Geräusche erzeugt.
Beurteilt man die Fahrzeuge mit dem erfindungsgemäßen Riemen bei Außentemperaturen um 5°C–8°C, (damit die Klimaanlage aktiviert ist), so entstehen ebenfalls keine Geräusche, sowohl im trockenen als auch im wasserbeaufschlagten Fall.
Beurteilt man das Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Riemen bei Außentemperaturen um 25°C, so entstehen sowohl im trockenen als auch im wasserbeaufschlagten Fall ebenfalls keine Geräusche.

Verwendet man als Riemenverstärkungsmaterial Baumwollfasern oder andere hygroskopische Fasern, dann entstehen sehr lang anhaltende Schlupfgeräusche, bis das komplette Wasser, was in der faserhaltigen Riemenoberfläche gespeichert ist, durch Hitzeeinwirkung durch Schlupf verdunstet ist.

Außentemperetur		Faserhaltig ohne Additivierung	Faserfrei ohne Additivierung	mit Additivierung A	mit Additivierung B	mit Additivierung A (gealterte Riemen)	mit Additivierung B (gealterte Riemen)
	trocken	+	+	+	+	+
–25	nass	–	–	+	+	–	+
	trocken	+	+	+	+	+	+
Auftauen(0°C)	nass	–	–	+	+	–	+
	trocken	+	+	+	+	+	+
+5–8°C	nass	–	–	+	+	–	+
	trocken	+	+	+	+	+	+
+20–25°C	nass	–	–	+	+	–	+

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JA 07035201 A [0008]
- JA 07293641 A [0008]

Claims

Riemen, insbesondere Antriebsriemen, welcher ganz oder in Teilbereichen, insbesondere in seinen mit einer Riemenscheibe in Kontakt stehenden Teilbereichen, eine polymere Mischung aufweiset, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung folgende Zusammensetzung hat: a) 50 bis 100 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere; b) 0,5 bis 12 Gewichtsteile einer C6-C24 Fettsäure und/oder eines C6-C24-Fettsäurederivats, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenden Polymere; c) 0,5 bis 6 Gewichtsteile einer zweiten C6-C24 Fettsäure und/oder eines zweiten C6-C24-Fettsäurederivats.
Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäuren oder Fettsäurederivate ausgewählt sind aus der Gruppe von: Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethylenhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure, Erucasäure, Kokossäure, Palmsäure, Palmkernsäure, Talgfettsäure, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Ölsäureamid, Erucasäureamid, Palmintinsäureamid, Palmitoleinsäureamid, Myristinsäureamid, Stearinsäureamid, Stearyl-Erucasäureamid, Stearyl-Stearamide, Ethylen-bis-Stearinsäureamide und Ethylen-bis-Ölsäureamide.
Riemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Mischung 1 bis 8 Gewichtsteile einer Fettsäure bzw. eines Fettsäurederivats bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenden Polymere enthält.
Riemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerkomponente zu mindestens 50% aus einem Ethylen-α-Olefin besteht.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Fettsäurederivate abgeleitet sind aus Fettsäuren mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, insbesondere Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethylenhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen.
Riemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die technischen Mischungen solche sind, die bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen oder der Dimerisierung von ungesättigten Fettsäuren anfallen.
Riemen nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fettsäuren um solche mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, insbesondere Kokos-, Palm-, Palmkern- oder Talgfettsäure, handelt.
Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Gruppe der Fettsäureester von monofunktionellen Alkoholen als monofunktionelle Alkohole aliphatischen Alkohole mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, verwendet sind.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Gruppe der Fettsäureester von difunktionellen Alkoholen solche aus der Gruppe von Ethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol sowie Monoglyceride verwendet sind.
Riemen nach einem der Anspräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Gruppe der Fettsäureanhydride um eine Verbindungsklasse handelt, die durch intermolekulare Wasserabspaltung von zwei der genannten Fettsäuren hergestellt sind.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fettsäurederivaten um Fettsäureamide handelt.
Riemen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fettsäureamiden um Ölsäureamide, Erucasäureamide, Stearinsäureamide, Palmitinsäureamide, Palmitoleinsäureamide, Myristinsäureamide, Stearyl-Erucasäureamide, Stearyl-Stearinsäureamide sowie Ethylen-bis-Stearinsäureamide und Ethylen-bis-Ölsäureamide handelt.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fettsäurederivaten bzw. Fettsäuren um Mischungen unterschiedlicher Fettsäurederivate sowie um Mischungen mit freien Fettsäuren handelt.
Riemen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungen zu mindestens 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 50 Gewichtsprozent, Fettsäurederivate und als Rest freie Fettsäuren enthalten.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäuren oder Fettsäurederivatkomponenten langkettige Fettsäuren und Fettsäurederivate sind.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäurederivate ausgewählt sind aus der Gruppe von C12-C22-, insbesondere C18-C22-Fettsäurederivaten.
Riemen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäurederivatkomponente eine C18-C22-Fettsäurederivat mit gesättigtem Alkylrest in einem Anteil von mindestens 30 Gewichtsprozent enthält.
Riemen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettsäurederivat ein C12-C18-Fettsäurederivat mit ungesättigtem Alkylrest in einem Anteil von mindestens 10 Gewichtsprozent ist.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Fettsäurederivatgemisch im Bereich von 3,5 bis 5 Gewichtsprozent enthält.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäurederivatkomponente ein C18-C22-Fettsäurederivat mit einem Anteil im Bereich von etwa 3,0 bis 4,5% ist.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäurederivatkomponente ein C14-C20-Fettsäurederivat in einem Anteil von 0,5 bis 4,5% ist.
Riemen nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäurederivatkomponente ein C18-C22-Fettsäurederivat im Bereich von etwa 3,0 bis 3,5% und ein C14-C20-Fettsäurederivat in einem Anteil von 0,6 bis 1,1% enthält, und dass eine C18-C20-Fettsäure mit einem Anteil von 0,4 bis 0,6% vorliegt.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-α-Olefin ausgewählt ist aus der Gruppe von a. Ethylen-Propylen-Copolymeren b. Ethylen-Octen-Copolymeren c. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren d. und Mischungen davon.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-α-Olefin verschnitten ist mit bis zu 50 Gewichtsprozent – bezogen auf die polymere Komponente – eines zweiten polymeren Materials, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Siliconkautschuk, Polychloropren, Epichlorhydrin, hydriertem Nitril-Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer, Ethylen-Methacrylat-Copolymeren und Terpolymeren, Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, chloriertem Polyethylen, chlorsulfoniertem Polyethylen, alkyliertem-chlorsulfoniertem Polyethylen, trans-Polyoctenamer, Polyacrylkautschuk, Butadienkautschuk Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, metallocen-katalysierten Polyolefinen, Polyamid, Polyester, Polyurethanen, Polycarbonaten, Polyphenylenoxiden, Polyacetalen und Acrylpolymeren.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung Fasern zugesetzt sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe: Polyaramid, Polyester, Polyvinylalkohol (PVA), Polyamid, Baumwolle, Viskose
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenoberfläche beflockt ist, mit Materialien, die ausgewählt sind aus der Gruppe: Polyaramid, Polyester, Polyvinylalkohol (PVA), Polyamid, Baumwolle, Viskose.
Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass er als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen und deren Kombinationen ausgebildet ist.
Verwendung einer polymeren Mischung zur Herstellung eines Riemens, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung folgende Zusammensetzung aufweist: a) 50 bis 100 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen; b) 0,5 bis 12 Gewichtsteile einer C6-C24 Fettsäure und/oder eines C6-C24 Fettsäurederivats bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenden Polymere. c) 0,5 bis 6 Gewichtsteile einer zweiten C6-C24 Fettsäure und/oder eines zweiten Fettsäurederivats.