DE19854017A1 - Transmissionsriemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transmissionsriemen mit einem Körper mit einer Länge und definiert durch eine dämpfende Kautschuklage mit mindestens einer darin eingebetteten und sich in Bezug auf den Körper in Längsrichtung erstreckenden lasttragenden Schnur und einer zumindest teilweise aus Kautschuk hergestellten Drucklage. Die dämpfende Kautschuklage weist eine Kautschukzusammensetzung auf, die ein Ethylen-alpha-olefinelastomer mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit Schwefel enthält. Der Kautschuk in der Drucklage ist eine Kautschukzusammensetzung, die aus einem Ethylen-alpha-olefinelastomer mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit einem organischen Peroxid hergestellt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft gestreckte Transmissionsriemen mit mindestens einer sich in Längsrichtung des Riemens erstreckenden Rippe.

STAND DER TECHNIK

Der immer weiter zunehmende Bedarf zur Energieeinsparung hat zu einer Vermehrung kompakter Automobile geführt. Die Kompaktierung der Automobile führte dazu, daß die darin betriebenen Motoren in relativ kleinen Räumen betrieben werden. Im Ergebnis sind die in dieser Umgebung verwende­ ten Transmissionsriemen gewöhnlich hohen Betriebstempera­ turen ausgesetzt.

Es ist bekannt, Transmissionsriemen unter der Verwendung von Naturkautschuk, Styrolbutadienkautschuk und Chloro­ prenkautschuk herzustellen. In der Hochtemperatur-Umge­ bung des Motorenraums neigt der Kautschuk in der Druck­ lage der Riemen schon in einer frühen Phase seiner vorge­ sehenen Lebensdauer zur Rißbildung.

Um diesem Problem Rechnung zu tragen, wurden Weiterent­ wicklungen des Chloroprenkautschuks untersucht, wobei schon einige Fortschritte gemacht wurden. Solange jedoch Chloroprenkautschuk verwendet wird, gibt es eine Begren­ zung in Bezug auf den Fortschritt, der in dieser Richtung gemacht werden kann. Es besteht ein Bedarf an weiterer Verbesserung.

Als eine Alternative wurde die Verwendung eines Kau­ tschuks, in dem die Hauptkette hoch oder vollständig gesättigt ist, wie bei chlorsulfoniertem Polyethylenkau­ tschuk, hydrogeniertem Nitrilkautschuk, Fluorkautschuk, usw., untersucht. Diese Kautschuksorten weisen eine aus­ gezeichnete Hitzebeständigkeit auf. Von diesen Kautschuk­ sorten ist chlorsulfonierter Polyethylenkautschuk in Bezug auf seine dynamische Ermüdung, Abnutzungsbeständig­ keit und Widerstandsfähigkeit gegen Öl im wesentlichen dasselbe wie Chloroprenkautschuk. Vulkanisierung und ins­ besondere die Verwendung eines Säureakzeptors verbessert die Wasserfestigkeit. Typischerweise wird als ein Säure­ akzeptor für chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk ein Oxid wie MgO, PbO oder ähnliches verwendet.

Während jedoch ein aus einer Bleiverbindung wie PbO, Pb₃O₄ usw. hergestellter Säureakzeptor die Wasserfestig­ keit verbessert, ist die Verwendung einer Bleiverbindung aufgrund von Umweltbedenken und Hygiene unerwünscht. Wenn MgO als Säureakzeptor verwendet wird, verschlechtert sich die Wasserfestigkeit in hohem Maße aufgrund der Bildung von MgCl₂ während der Vernetzungs-Reaktion. Deshalb ist die Zugabe von MgO zu einem Riemen unpraktisch. Auf der anderen Seite kann eine Zusammensetzung mit einer guten Wasserfestigkeit erhalten werden, wenn ein Epoxy-basie­ render Säureakzeptor anstelle von Metalloxiden als Säure­ akzeptor verwendet wird. Das Produkt verursacht jedoch einen unangenehmen Geruch, welcher das Produkt für ihm ausgesetzte Personen unangenehm macht.

Transmissionsriemen, die einen chlorsulfonierten Polye­ thylenkautschuk verwenden, weisen im Vergleich zu unter der Verwendung von Chloroprenkautschuk hergestellten Rie­ men eine längere Betriebsdauer in Hochtemperatur-Umgebun­ gen und eine bessere Hitzebeständigkeit auf. Jedoch ver­ schlechtert sich die Betriebsdauer des unter der Verwen­ dung von chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk herge­ stellten Transmissionsriemens drastisch in einer Tieftem­ peratur-Umgebung, z. B. bei -30°C oder niedriger. Es wird angenommen, daß diese Verkürzung auf die Tatsache zurück­ zuführen ist, daß weil ein konventioneller chlorsulfo­ nierter Kautschuk durch die Chlorsulfonierung von Polye­ thylen erhalten wird und Chlor enthält, die Aggregation­ senergie von Chlor bei niedrigen Temperaturen hoch wird. Aushärten des Kautschuks erfolgt bei einer niedrigen Tem­ peratur, um die Elastizität des Kautschuks zu verringern, wobei der Kautschuk dazu neigt, Risse zu bekommen.

Auf der anderen Seite weist ein Ethylen-α-olefinelasto­ mer, wie ein Ethylen-Propylen-basierender Kautschuk (EPM), ein Ethylen-Propylen-Dien-basierender Kautschuk (EPDM), usw. eine ausgezeichnete Hitze- und Kältebestän­ digkeit auf und ist ein relativ billiges Polymer. Weil jedoch die Elastomere keine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl haben, wurden diese. Kautschuksorten nicht in Umgebungen verwendet, in denen sie Öl ausgesetzt werden. Zum Beispiel bei trockener Reibungsübertragung wie bei einem V-förmig gerippten Riemen, neigt der Riemen zum Rutschen, wenn eine große Menge von Öl aufgebracht wird, was ihn für diese Verwendung unpraktisch macht. Die Ver­ wendung eines solchen Riemens wurde untersucht und ist zum Beispiel in JP-A-6-345948 beschrieben.

Der Ethylen-Propylen-basierende Kautschuk weist generell eine geringe Reißfestigkeit auf. Wenn ein Peroxid-basie­ rendes Vernetzungssystem verwendet wird, vermindert sich die Reißfestigkeit sogar noch weiter, weshalb es im Ergebnis davon zu einem Problem mit dem Herausspringen lasttragender Schnüre während des Betriebs kommen kann.

Auf der anderen Seite nimmt im Falle des Ethylen-Propy­ len-basierenden Kautschuks unter Verwendung eines Schwe­ fel-basierenden Vernetzungssystems die Abnutzung des Rie­ mens während des Betriebs zu, weil es schwierig ist, den Grad der Vulkanisierung ausreichend zu erhöhen. Im Falle von V-förmig gerippten Riemen kann sich Abnutzungspuder an der Basis zwischen benachbarten Rippen ansammeln. Haf­ tabnutzung kann auftreten, die unerwünschten Lärm erzeu­ gen kann.

Auch kann das Problem der Haftabnutzung durch die Verwen­ dung von EPDM, welches eine sehr große Zahl von Doppel­ bindungen in den Molekülen aufweist, zur Erhöhung des Grades an Vulkanisierung zu einem gewissen Grade gemil­ dert werden, jedoch führt dies zu einer Verminderung der Hitzebeständigkeit.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Transmissionsriemen mit einem Körper mit einer Länge und definiert durch eine dämpfende Kautschuklage mit mindestens einer darin einge­ betteten lasttragenden Schnur, die sich in Bezug auf den Körper in Längsrichtung erstreckt, und einer zumindest teilweise aus Kautschuk bestehenden Drucklage. Die dämp­ fende Kautschuklage weist eine Kautschukzusammensetzung auf, die ein Ethylen-α-olefinelastorner mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit Schwefel enthält. Der Kautschuk in der Drucklage ist eine Kautschukzusammensetzung, die aus einem Ethylen-α-olefinelastomer mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit einem organischen Peroxid hergestellt ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Transmissionsriemen zur Verfügung zu stellen, der eine lange Lebensdauer aufweist und der sowohl in Hoch- als auch in Niedrigtemperatur-Umgebungen betrieben werden kann, während er zur selben Zeit eine ausgezeichnete Wet­ terfestigkeit aufweist.

In einer Ausführungsform ist die Kautschuk-Zusammenset­ zung in der Drucklage mit mindestens einem organischen Peroxid quervernetzt, ausgewählt aus a) Dikumylperoxid, b) Di-t-butylperoxid, c) t-Butylkumylperoxid, d) Benzoyl­ peroxid, e) 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol, f) 2,5- Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin--3, g) 2,5-Dimethyl- 2,5-(benzoylperoxy)hexan und h) 2,5-Dimethyl-2,5-mono(t- butylperoxy)hexan.

Das organische Peroxid kann in einer Menge von 0,005 bis 0,02 g pro 100 g Ethylen-α-olefinelastomer vorhanden sein.

Der Kautschuk in der Drucklage kann unter Verwendung eines Vernetzungs-Co-Agens gebildet werden.

In einer Ausführungsform ist das Vernetzungs-Co-Agens mindestens eines ausgewählt aus a) TIAC, b) TAC, c) 1,2- Polybutadien, d) Metallsalze einer ungesättigten Carbon­ säure, e) Oximen, f) Guanidin, g) Trimethylolpropantri­ methacrylat, h) Ethylenglykoldimethacrylat, i) N,N'-m- Phenylenbismaleimid und j) Schwefel.

Der Kautschuk in der Drucklage kann unter der Verwendung mindestens a) eines Verstärkungsmittels, b) eines Ver­ stärkungsmittels umfassend mindestens eines von Ruß und Siliziumdioxid, c) eines Füllstoffs, d) eines Füllstoffs umfassend mindestens eines von Calziumcarbonat und Tal­ kum, e) eines Weichmachers, f) eines Stabilisators, g) eines Verarbeitungshilfsmittels und h) einem Färbemittel gebildet werden.

Der Kautschuk in der Drucklage kann mit mindestens einer Sorte kurzer Fasern gemischt werden, ausgewählt aus a) Nylon 6, b) Nylon 66, c) Polyester, d) Baumwolle und e) Aramid.

Die kurzen Fasern können eine Länge von 1-20 mm aufweisen und in einer Menge von 1-30 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinelastomer vorliegen.

Die kurzen Fasern können Aramidfasern sein.

Der Kautschuk in der Drucklage kann an das Ethylen-α-ole­ finelastomer propfgebundene kurze Fasern enthalten, wobei die Fasern einen Durchmesser von nicht mehr als 1,0 µm aufweisen und in einer Menge von 1-50 Faser-Gewichtsan­ teilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinelastomer vorliegen.

Die kurzen Fasern und das Ethylen-α-olefinelastomer kön­ nen mittels mindestens eines Adhäsionsmittels propfgebun­ den werden, ausgewählt aus a) einem Kupplungsmittel, b) einem Silankupplungsmittel, c) einem Silankupplungsmit­ tel, das mindesten eines von i) Vinyltris(β-methoxye­ thoxy)silan, ii) Vinyltriethoxysilan und iii) γ-Methacry­ loxypropyltrimethoxysilan ist, d) einem Titanat-basieren­ den Kupplungsmittel; e) Isopropyltriisostearoyltitanat, f) einer ungesättigten Carbonsäure, g) einer ungesättig­ ten Carbonsäure umfassend mindestens eine von i) Acryl­ säure, ii) Methacrylsäure und iii) Maleinsäure und h) einem Novolak-Typ Phenolharz.

Die Kautschukzusammensetzung der dämpfenden Kautschuklage kann unter der Verwendung von mindestens a) einem Ver­ stärkungsmittel, b) einem Verstärkungsmittel umfassend mindestens eines von Ruß und Siliziumdioxid, c) einem Füllstoff, d) einem Füllstoff umfassend mindestens eines von Calciumcarbonat und Talkum, e) einem Weichmacher, f) einem Stabilisator, g) einem Verarbeitungshilfsmittel und h) einem Färbemittel gebildet werden.

Die Kautschukzusammensetzung in der dämpfenden Kautschu­ klage kann mit Schwefel in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-ole­ finelastomer vernetzt sein.

Die lasttragenden Schnur kann aus mindestens einem von Polyesterfasern, Aramidfasern und Glasfasern hergestellt sein.

Die Fasern in der lasttragenden Schnur können einer Haft­ behandlung unterzogen werden, durch mindestens eine der Behandlungen von a) Eintauchen der Fasern in den lasttra­ genden Schnüren in eine Resorzin-Formalin-Latex Flüssig­ keit und b) Vorbehandlung der Fasern in der lasttragenden Schnur mit mindestens einer von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung und anschließender Behandlung der Fasern der lasttragenden Schnur mit einer Resorzin- Formalin-Latex Flüssigkeit.

Eine Decklage Segeltuch kann auf dem Körper angebracht werden.

Der Transmissionsriemen kann ein V-förmiger Riemen oder ein V-förmig gerippter Riemen sein.

Der Transmissionsriemen kann mindestens eine in der Drucklage geformte Rippe aufweisen.

Das Ethylen-α-olefinelastomer kann mindestens einer von Ethylen-Propylen-Dien-basierendem Kautschuk (EPDM) und Ethylen-Propylen-basierendem Kautschuk (EPM) sein.

In einer Ausführungsform weist der Körper in einem seit­ lichen Abstand voneinander angeordnete Seiten auf, um mit einer Antriebsscheibe in Kontakt zu kommen und die kurzen Fasern stehen seitlich und auswärts aus den in einem seitlichen Abstand voneinander angeordneten Seiten des Körpers heraus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines nach der vor­ liegenden Erfindung hergestellten V-förmig gerippten Rie­ mens; und

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines nach der vor­ liegenden Erfindung hergestellten V-förmigen Riemens.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein erfindungsgemäß hergestellter V-förmig gerippter Rie­ men ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Der Riemen 10 hat einen Körper 12 mit einer dämpfenden Kautschuklage 14 mit darin eingebetteten und sich in Längsrichtung des Riemen­ körpers 12 erstreckenden lasttragenden Schnüren 16, also z. B. in Richtung der Seite in Fig. 1. Der Körper 12 weist eine Drucklage 18 auf, durch die eine Vielzahl von, und in diesem Falle drei, V-förmige Rippen 20 gebildet werden. Kurze Verstärkungsfasern 22 sind in die Drucklage 18 eingebettet und weisen seitlich angeordnete Längen in Bezug auf den Gurtkörper 12 auf. Jede Rippe 20 weist in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete Seiten­ flächen 24, 26 auf, aus denen die Fasern 22 vorstehen. Die dämpfende Kautschuklage 14 hat eine Oberfläche 28, auf welche mit Kautschuk-imprägnierte Segeltuchlagen 30, 32 aufgebracht sind.

Ein typisches, für die Drucklage 18 verwendetes Ethylen- α-olefinelastomer ist EPDM, welches ein aus Ethylen-pro­ pylendien-Monomeren hergestellter Kautschuk ist. Bei­ spiele für die Dien-Monomere sind Dicyclopentadien, Methylen-Norbornen, Ethyliden-Norbornen, 1,4-Hexadien und Cyclooctadien. Ein Ethylen-propylen-basierender Kautschuk (EPM) kann ebenfalls verwendet werden.

Zur Vernetzung des oben genannten Kautschuks kann minde­ stens ein organisches Peroxid, ausgewählt aus a) Dikumyl­ peroxid, b) Di-t-butylperoxid, c) t-Butylkumylperoxid, d) Benzoylperoxid, e) 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol, f) 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin-3, g) 2,5-Dime­ thyl-2,5-(benzoylperoxy)hexan und h) 2,5-Dimethyl-2,5- mono(t-butylperoxy)hexan verwendet werden.

Durch Zusetzung eines Vernetzungs Co-Agens kann der Grad der Vernetzung erhöht werden, was die Probleme mit Haf­ tabnutzung usw. vermindert. Das Vernetzungs Co-Agens kann eines der normalerweise für Peroxid-Vernetzung verwende­ ten sein, so wie a) TIAC, b) TAC, c) 1,2-Polybutadien, d) Metallsalze einer ungesättigten Carbonsäure, e) Oxime, f) Guanidin, g) Trimethylolpropantrimethacrylat, h) Ethy­ lenglykoldimethacrylat, i) N,N'-m-Phenylenbismaleimid, j) Schwefel, usw.

Falls nötig, können gewöhnlicherweise in Kautschukverbin­ dungen verwendete Zusatzstoffe, so wie Verstärkungsmittel (wie Ruß und Siliziumdioxid), Füllstoffe (wie Calciumcar­ bonat und Talkum), Weichmacher, Stabilisatoren, Verarbei­ tungshilfsmittel, Färbemittel, usw. verwendet werden.

Die in den Kautschuk der Drucklage 18 gemischten Fasern 22 können aus Nylon 6, Nylon 66, Polyester, Baumwolle oder Aramid sein. Die Fasern verbessern die seitliche Druckfestigkeit in der Drucklage 18. Bevorzugterweise stehen die Fasern 22 aus den Seitenflächen 24, 26 heraus, die mit einer Antriebsscheibe in Kontakt kommen, so daß der Schlupf zwischen dem Kautschuk und der Drucklage 18 und der Antriebsscheibe vermindert wird, um die Lärmer­ zeugung während des Betriebs zu verringern. Von den oben genannten Fasern sind Aramidfasern mit guter Festigkeit, Stärke und Abnutzungsbeständigkeit bevorzugt.

Um den Effekt der Aramidfasern 22 zu maximieren, haben die Fasern 22 bevorzugterweise eine Länge von 1-20 mm und liegen in einer Menge von 1-30 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinelastomer vor. Die Ara­ midfasern bestehen bevorzugt aus einem Aramid mit einem aromatischen Ring in der molekularen Struktur. Geeignete Fasern werden im Augenblick unter den Handelsnamen CONEX™, NOMEX™, KEVLAR™, TECHNORA™, TWARON™, usw. kommer­ ziell vertrieben.

Wenn die Menge der Aramidfasern 22 weniger als ein Ge­ wichtsanteil beträgt, neigt der Kautschuk in der Druck­ lage 18 dazu, klebrig und abgenutzt zu werden. Wenn die Menge 30 Gewichtsanteile übersteigt, können die kurzen Fasern 22 nicht gleichmäßig im Kautschuk verteilt vorlie­ gen. Jedoch ist die Verwendung der Fasern 22 zur Durch­ führung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Weiterhin können auch aus anderen Materialien herge­ stellte kurze Fasern verwendet werden.

Die Drucklage 18 kann aus Kautschuk mit darin enthaltenen feinen kurzen Fasern hergestellt sein. Der faserver­ stärkte Kautschuk kann durch Pfropfbindung der feinen kurzen Fasern an das Ethylen-α-olefinelastomer gebildet werden. Diese feinen kurzen Fasern weisen einen Durchmes­ ser von nicht mehr als 1,0 µm auf und haben bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 0,05 bis 0,8 µm. Diese Fasern liegen bevorzugt in einer Menge von 1 bis 50 Ge­ wichtsanteilen und besonders bevorzugt in 5 bis 25 Ge­ wichtsanteilen Faser pro 100 Gewichtsanteilen des Ethy­ len-α-olefinelastomers vor. Wenn die feinen kurzen Fasern in einer Menge von weniger als 1 Gewichtsanteil vorlie­ gen, kann die Abnutzungsbeständigkeit unzureichend sein. Wenn die Menge 50 Gewichtsanteile übersteigt, kann die Dehnbarkeit der Kautschukzusammensetzung unerwünscht ver­ ringert werden. Zusätzlich kann die Hitzebeständigkeit und die Biegefestigkeit wesentlich verringert werden.

Die Verstärkung des Kautschuks durch die feinen Fasern ist wirksam mit dem Matrix-Kautschuk in der Drucklage 18 verbunden, weil das Ethylen-α-olefinelastomer, in welches die Fasern eingebettet vorliegen, identische oder ähnli­ che Qualitäten im Vergleich zu dem Ethylen-α-olefinela­ stomer aufweist, wie die Matrix der Drucklage 18. Weil der mit den Fasern verstärkte Kautschuk chemisch an den Matrixkautschuk gebunden ist, oder das Ethylen-α-olefine­ lastomer chemisch an die feinen kurzen Fasern gebunden ist, widersteht die Drucklage 18 der Rißbildung. Selbst wenn Rißbildung auftritt, entwickeln sich die Risse nicht weiter.

In dem mit den feinen Fasern verstärkten Kautschuk wird die Interphase zwischen den feinen Fasern und dem Ethy­ len-α-olefinelastomer unter der Verwendung eines Adhäsi­ onsmittels, wie a) einem Kupplungsmittel, b) einem Silan­ kupplungsmittel, das mindestens eines von i) Vinyltris(β- methoxyethoxy)silan, ii) Vinyltriethoxysilan, iii) γ- Methacryloxypropyltrimethoxysilan, usw. ist, c) einem Titanat-basierenden Kupplungsmittel, so wie Isopropyltri­ isostearoyltitanat, usw., d) einer ungesättigten Carbon­ säure, so wie i) Acrylsäure, ii) Methacrylsäure und iii) Maleinsäure und e) einem Novolak-Typ Phenolharz, usw. propfgebunden.

Der mit den feinen Fasern verstärkte Kautschuk wird durch Kneten des Ethylen-α-olefinelastomers, der feinen kurzen Fasern und einem Adäsionsmitel, so wie z. B. einem Kopp­ lungsmittel, bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der feinen Fasern erhalten. Die Mischung wird dann extru­ diert.

In dem mit den feinen Fasern verstärkten Kautschuk liegt eine Kautschukkomponente als eine kontinuierliche Phase vor, worin die feinen kurzen Fasern feinverteilt vorlie­ gen. Die feinen kurzen Fasern sind mit der Kautschukkom­ ponente an der Interphase stark chemisch gebunden oder sind interaktiv. Deshalb widersteht die mit den feinen Fasern verstärkten Kautschuk enthaltende Kautschuklage der Rißbildung und Weiterentwicklung der Risse. Der diese Kautschuklage enthaltende Riemen kann eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Biegefestigkeit und Abnutzungsfestigkeit aufweisen.

Die lasttragende Schnur 16 in der dämpfenden Kautschu­ klage 14 ist bevorzugterweise aus Polyesterfasern, aroma­ tischen Polyamidfasern oder Glasfasern hergestellt, um eine Schnur 16 mit hoher Festigkeit und niedriger Dehn­ barkeit herzustellen. Um eine gute Hitzebeständigkeit und Haftung mit den lasttragenden Schnüren 16 zu erreichen, wird der Kautschuk in der dämpfenden Kautschuklage 14 unter der Verwendung eines Ethylen-α-olefinelastomer her­ gestellt, der mit Schwefel quervernetzt werden kann. Wie bei dem Kautschuk in der Drucklage 18 können Zusatz­ stoffe, wie Verstärkungsmittel (so wie Ruß, Siliziumdi­ oxid, usw.), Füllstoffe (so wie Calziumcarbonat, Talkum, usw.), Weichmacher, Stabilisatoren, Verarbeitungshilfs­ mittel, Färbemittel, usw. verwendet werden.

Von den für die dämpfende Kautschuklage 14 verwendeten Ethylen-α-olefinelastomeren weist EPDM bevorzugt einen Jodwert von 4 oder mehr, aber niedriger als 40 auf. Wenn der Jodwert weniger als 4 beträgt, ist die Vernetzung der Kautschukzusammensetzung mit Schwefel unzureichend. Im Ergebnis kann ein Herausspringen der lasttragenden Schüre 16 auftreten. Wenn auf der anderen Seite der Jodwert 40 übersteigt, wird ein Anschmoren der Kautschukzusammenset­ zung erleichtert. Die Hitzebeständigkeit kann verringert werden.

Der oben beschriebene mit den kurzen feinen Fasern ver­ stärkte Kautschuk kann ebenfalls in die dämpfende Kau­ tschuklage 14 eingebracht werden.

Bevorzugterweise liegt der Schwefel in der dämpfenden Kautschuklage 14 in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gewichts­ anteilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinelasto­ mer vor.

Die lasttragenden Schnüre 16 werden einer Haftbehandlung unterzogen, um die Adhäsion mit dem Kautschuk in der dämpfenden Kautschuklage 14 zu verbessern. Bei einer Form der Behandlung werden die Fasern der lasttragenden Schnur 16 in eine Resorzin-Formalin-Latex Flüssigkeit (RFL-Flüs­ sigkeit) getaucht und durch Hitze getrocknet, um so eine gleichmäßige Haftschicht auf ihren Oberflächen zu bilden. Es ist ebenfalls möglich, die Fasern mit einer Epoxyver­ bindung oder Isocyanatverbindung vorzubehandeln und die Fasern anschließend mit der RFL-Flüssigkeit zu behandeln.

Es gibt keine besondere Beschränkung bei dem Verfahren zur Mischung der oben genannten Komponenten. Sie können durch bekannte Mittel oder Verfahren geknetet werden, un­ ter Verwendung von, zum Beispiel, einem Banbury-Mischer, einer Knetapparatur, usw.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen V-förmig geripp­ ten Riemens kann wie folgt durchgeführt werden.

Nach anfänglicher Wicklung einer oder mehrerer Decklagen Segeltuch 30, 32 um eine zylindrische Formtrommel wird eine dämpfende Kautschuklage 14 aufgebracht. Aus Seil hergestellte lasttragende Schnüre 16 werden spiralförmig über die dämpfende Kautschuklage 14 gewunden, worauf ein Druckteil/Lage 18 aufgebracht wird, um so ein Laminat zu erhalten. Das Laminat wird mit Schwefel oder einem orga­ nischem Peroxid vernetzt, um so eine vernetzte Manschette zu erhalten.

Die vernetzte Manschette wird um Antriebsrollen und ange­ triebene Rollen herum aufgezogen und bei einer vorbe­ stimmten Spannung betrieben. Ein Fräsrad wird mit der sich bewegenden vernetzten Manschette in Kontakt ge­ bracht, um gleichzeitig 3-100 Kerben auf der exponierten Oberfläche der Drucklage 18 zu formen.

Die vernetzte Manschette wird dann von den Rollen ent­ fernt und um getrennte Antriebsrollen und angetriebene Rollen herum aufgezogen, auf denen sie bewegt wird und mit einem Schneidapparat in eine gewünschte Breite geschnitten wird, um so fertige V-förmig gerippte Riemen 10 zu erhalten.

Zusätzlich zu dem V-förmig gerippten Riemen 10 kann die Erfindung auch für einen V-förmigen Riemen verwendet wer­ den, der mit 40 in Fig. 2 bezeichnet ist. Der V-förmige Riemen 40 hat einen Körper 42 mit einer dämpfenden Kau­ tschuklage 44 und einem Druckteil/Lage 46. Lasttragende Schnüre 48 sind in die dämpfende Kautschuklage 44 einge­ bettet. Verstärkungsfasern 50 sind in die Drucklage 46 eingebettet. Eine einfache Decklage Segeltuch 52 ist auf eine Oberfläche 54 der Drucklage 46 aufgebracht, während drei solcher Lagen 56, 58, 60 auf eine Oberfläche 62 auf der dämpfenden Kautschuklage 44 aufgebracht sind. Entlang der Länge des Riemens können Zähne in einem vorbestimmten Abstand angebracht werden.

Die Zusammensetzung der dämpfenden Kautschuklage 44 und der Drucklage 46 kann dieselbe sein, wie oben beschrieben wird.

Die Erfindung kann jetzt in Bezug auf das folgende Bei­ spiel beschrieben werden.

Aus Polyesterfasern hergestellte lasttragende Schnüre 16 wurden in eine dämpfende Kautschuklage 14 eingebettet. Eine Lage eines maschinengefertigten Kautschukimprä­ gnierten Segeltuchs 30, 32 wurde über die dämpfende Kau­ tschuklage 14 plaziert. Eine Druckschicht/Drucklage Kau­ tschuk 18 wurde auf die dämpfende Kautschuklage 14 aufge­ bracht. Drei Rippen 20 wurden in die Drucklage 18 einge­ formt. Der erhaltene V-förmig gerippte Riemen war ein K- Typ dreifach gerippter Riemen mit einer Länge von 975 mm gemessen nach RMA-Standard, mit einem Rippenabstand von 3,56 mm, einer Rippenhöhe von 2,9 mm, einer Riemendicke von 5,3 mm und einem Rippenwinkel von 40°.

Die Kautschuksorten in der Drucklage 18 und in der dämp­ fenden Kautschuklage 14 wurden unter Verwendung der Zu­ sammensetzungen, wie in Tabelle 1 unten gezeigt, angefer­ tigt.

TABELLE 1

Nach Kneten jeder Kautschukzusammensetzung in einem Ban­ bury-Mischer wurde die geknetete Mischung mit einer Kalanderrolle gerollt, um so die Kautschuk-Drucklage 18 und die dämpfende Kautschuklage 14 herzustellen. Die Drucklage 18 enthielt kurze Fasern 22, die in Bezug auf den Gurt seitlich orientiert waren.

Um den Gurt 10 herzustellen, wurde zuerst eine Lage maschinengewobenes, kautschukimprägniertes Baumwoll- Gewebe 30, 32 um eine flache, zylindrische Trommel gewic­ kelt. Die dämpfende Kautschuklage 14 wurde darum herumge­ wickelt, gefolgt von lasttragenden Schnüren 16, die spi­ ralförmig über die dämpfende Kautschuklage 14 gesponnen wurden. Um eine Manschette herzustellen, wurde dann die Kautschuk-Drucklage 18 aufgebracht. Zur Vernetzung wurde eine Hülse über die Manschette aufgezogen. Die mit der Hülse abgedeckte Manschette wurde dann in einen Vulkani­ sationsofen eingebracht. Nach der Vernetzung wurde die vernetzte Manschette von der Trommel entfernt, wonach mit einer Fräse Rippen 20 eingeformt wurden. Jeder Gurt 10 wurde dann auf Weite zugeschnitten.

Nach der Herstellung jedes Riemens 10 wurden verschiedene Tests durchgeführt; so einen Schältest für die lasttra­ genden Schnüre 16 der dämpfenden Kautschuklage 14, ein Hitzebeständigkeits-Lauftest und eine Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Haftabnutzung, die mit­ tels eines Betriebstests bei Raumtemperatur bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabellen 2 und 3 unten dar­ gestellt.

TABELLE 2

TABELLE 3

In dem Schältest unter der Verwendung von Strograph T wurden zwei lasttragende Elemente 16 des Riemens 10 bei einer Rate von 50 mm/Minute bei einer Umgebungstemperatur von 23°C und 120°C geschält.

Die in dem Hitzebeständigkeits-Betriebstest verwendete Apparatur wies eine Antriebsscheibe mit einem Durchmesser von 120 mm und einer angetriebenen Scheibe mit einem Durchmesser von 120 mm auf. Im System wurde eine 70 mm Durchmesser Führungsscheibe und eine 45 mm Durchmesser Spannscheibe verwendet. Jeder Riemen wurde bei einer Umgebungstemperatur von 120°C auf die Scheiben des Testapparates aufgehängt. Die Antriebsscheibe wurde bei 4900 U/Min betrieben, mit einer Last auf der angetriebe­ nen Scheibe von 12 Pferdestärken. Der Riemen 10 wurde unter Zuführung einer Anfangsspannung von 57 kgf auf die Spannscheibe betrieben.

Die Führungsscheibe wurde mit der hinteren Oberfläche des Riemens 10 in Kontakt gebracht, wobei der Winkel der Wicklung des Riemens ungefähr 90° betrug. Bei diesem Testverfahren wurde die Zeit bis zur Rißbildung im Rip­ penteil des Riemens 10 gemessen. Die Hitzebeständigkeits- Fähigkeiten wurden ermittelt.

Zur Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Haf­ tabnutzung wurde bei Raumtemperatur ein Testaufbau ver­ wendet, der eine 120 mm Durchmesser-Antriebsscheibe, eine 120 mm Durchmesser angetriebene Scheibe, eine 85 mm Durchmesser-Führungsscheibe und eine 45 mm Durchmesser Spannscheibe aufwies. Die Antriebsscheibe wurde bei 4900 U/Min betrieben, wobei der Riemen unter Zufuhr einer An­ fangsspannung von 85 kgf auf die Spannscheibe betrieben wurde.

Es kann aus den in den Tabellen 2 und 3 dargestellten Ergebnissen gesehen werden, daß bei den erfindungsgemäßen Riemen, bei denen in den Rippenteilen die Kautschukzusam­ mensetzung des Ethylen-Propylenkautschuks mit der Fähig­ keit zur Vernetzung mit einem organischen Peroxid und in der dämpfenden Kautschuklage die Kautschukzusammensetzung des Ethlen-Propylenkautschuks mit der Fähigkeit zur Ver­ netzung mit Schwefel verwendet wurde, die Adhäsionskraft zwischen den lasttragenden Schnüren 16 und der dämpfenden Kautschuklage im Vergleich zu einem konventionellen Rie­ men erhöht wurde. Die Lebensdauer des Riemens 10 in einer Hochtemperatur-Umgebung wurde verbessert. Es trat wenig Haftabnutzung auf.

Die vorstehende Beschreibung der speziellen Ausführungs­ formen ist zur Illustration der von der Erfindung umfaß­ ten breiten Konzepte gedacht.

Claims (20)

1. Transmissionsriemen, umfassend
einen Körper mit einer Länge und umfassend eine dämp­ fende Kautschuklage mit mindestens einer darin einge­ betteten und sich in Bezug auf den Körper in Längs­ richtung erstreckenden lasttragenden Schnur und einer Kautschuk umfassenden Drucklage,
worin die dämpfende Kautschuklage eine Kautschukzu­ sammensetzung umfaßt, die ein Ethylen-α-olefinelasto­ mer mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit Schwefel um­ faßt,
worin der Kautschuk in der Drucklage eine Kautschuk­ zusammensetzung umfaßt, die ein Ethylen-α-olefinela­ stomer mit der Fähigkeit zur Vernetzung mit einem organischen Peroxid umfaßt.

2. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kautschuk-Zusammensetzung in der Drucklage mit mindestens einem organischen Peroxid vernetzt ist, ausgewählt aus a) Dikumylperoxid, b) Di-t-butylperoxid, c) t-Butylkumylperoxid, d) Ben­ zoylperoxid, e) 1,3-Bis(t-butylperoxyisopro­ pyl)benzol, f) 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylper­ oxy)hexin-3, g) 2,5-Dimethyl-2,5-(benzoylperoxy)hexan und h) 2,5-Dimethyl-2,5-mono(t-butylperoxy)hexan.

3. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das organische Peroxid in einer Menge von 0,005 bis 0,02 g pro 100 g Ethylen-α-olefinela­ stomer vorhanden ist.

4. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kautschuk in der Drucklage unter Verwendung eines Vernetzungs-Co-Agens gebildet wird.

5. Transmissionsriemen nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vernetzungs-Co-Agens mindestens eines ausgewählt aus a) TIAC, b) TAC, c) 1,2-Polybut­ adien, d) Metallsalze einer ungesättigten Carbon­ säure, e) Oximen, f) Guanidin, g) Trimethylolpropan­ trimethacrylat, h) Ethylenglykoldimethacrylat, i) N,N'-m-Phenylenbismaleimid und j) Schwefel ist.

6. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kautschuk in der Drucklage unter der Verwendung von mindestens a) einem Verstärkungs­ mittel, b) einem Verstärkungsmittel umfassend minde­ stens eines von Ruß und Siliziumdioxid, c) einem Füllstoff, d) einem Füllstoff umfassend mindestens eines von Calciumcarbonat und Talkum, e) einem Weich­ macher, f) einem Stabilisator, g) einem Verarbei­ tungshilfsmittel und h) einem Färbemittel gebildet wird.

7. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kautschuk in der Drucklage mit kur­ zen Fasern gemischt vorliegt, umfassend mindestens eine von a) Nylon 6, b) Nylon 66, c) Polyester, d) Baumwolle und e) Aramid.

8. Transmissionsriemen nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kurzen Fasern eine Länge von 1-20 mm aufweisen und in einer Menge von 1-30 Gewichtsan­ teilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinela­ stomer vorliegen.

9. Transmissionsriemen nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kurzen Fasern Aramidfasern umfas­ sen.

10. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kautschuk in der Drucklage an das Ethylen-α-olefinelastomer pfropfgebundene kurze Fasern umfaßt, wobei die Fasern einen Durchmesser von nicht mehr als 1,0 µm aufweisen und in einer Menge von 1-50 Faser-Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsan­ teilen Ethylen-α-olefinelastomer vorliegen.

11. Transmissionsriemen nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kurzen Fasern und das Ethylen-α­ olefinelastomer unter der Verwendung mindestens eines Adhäsionsmittels propfgebunden werden, ausgewählt aus a) einem Kupplungsmittel, b) einem Silankupplungsmit­ tel, c) einem Silankupplungsmittel, das mindesten eines von i) Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan, ii) Vinyltriethoxysilan und iii) γ-Methacryloxypropyltri­ methoxysilan ist, d) einem Titanat-basierenden Kupp­ lungsmittel, e) Isopropyltriisostearoyltitanat, f) einer ungesättigten Carbonsäure, g) einer ungesättig­ ten Carbonsäure umfassend mindestens eine von i) Acrylsäure, ii) Methacrylsäure und iii) Maleinsäure und h) einem Novolak-Typ Phenolharz.

12. Transmissionsriemen nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung der dämp­ fenden Kautschuklage unter der Verwendung von minde­ stens a) einem Verstärkungsmittel, b) einem Verstär­ kungsmittel umfassend mindestens eines von Ruß und Siliziumdioxid, c) einem Füllstoff, d) einem Füll­ stoff umfassend mindestens eines von Calciumcarbonat und Talkum, e) einem Weichmacher, f) einem Stabilisa­ tor, g) einem Verarbeitungshilfsmittel und h) einem Färbemittel gebildet wird.

13. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung in der dämpfenden Lage mit Schwefel in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen Ethylen-α-olefinelastomer quervernetzt ist.

14. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lasttragende Schnur mindestens eine von Polyesterfasern, Aramidfasern und Glasfasern um­ faßt.

15. Transmissionsriemen nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lasttragenden Schnüre in der dämp­ fenden Kautschuklage einer Haftbehandlung unterzogen werden, durch mindestens einen Vorgang von a) Eintau­ chen der Fasern in der lasttragenden Schnur in eine Resorzin-Formalin-Latex Flüssigkeit und b) Vorbehand­ lung der Fasern in der lasttragenden Schnur mit min­ destens einer von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung und anschließender Behandlung der Fasern der lasttragenden Schnur mit einer Resorzin- Formalin-Latex Flüssigkeit.

16. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Transmissionsriemen weiterhin eine auf dem Körper angebrachte Decklage Segeltuch umfaßt.

17. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er ein V-förmiger Riemen oder ein V- förmig gerippter Riemen ist.

18. Transmissionsriemen nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er mindestens eine in der Drucklage ge­ formte Rippe umfaßt.

19. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ethylen-α-olefinelastomer minde­ stens einen von Ethylen-Propylen-Dien-basierendem Kautschuk (EPDM) und Ethylen-Propylen-basierendem Kautschuk (EPM) umfaßt.

20. Transmissionsriemen nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete Seiten aufweist, um mit einer Antriebsscheibe in Kontakt zu kommen und die kurzen Fasern seitlich und auswärts aus den in einem seitli­ chen Abstand voneinander angeordneten Seiten des Kör­ pers herausstehen.