DE19855294B4

DE19855294B4 - Lasttragende Schnur für einen Transmissionsriemen und Transmissionsriemen enthaltend die lasttragende Schnur

Info

Publication number: DE19855294B4
Application number: DE1998155294
Authority: DE
Inventors: Takashi Takasago Kinoshita; Hitoshi Kobe Hasaka
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: DE19855294A1; JPH11159580A

Abstract

Lasttragende Schnur (20) für einen Transmissionsriemen, die umfasst:
sechs bis acht Stränge (40) mit einer Denier-Fein heit von 500 bis 1500, die aus Faserfilamenten (42) aus Ethylen-2,6-naphtalat bestehen, wobei die Faserfilamente (42) jedes Stranges (40) in eine erste Richtung vorverdrillt und die Stränge (40) entgegengesetzt zur ersten Richtung zu der lasttragenden Schnur verdrillt sind, deren Denier-Feinheit zwischen 3000 und 10000 liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lasttragende Schnur für einen Transmissionsriemen und ferner auf einen Transmissionsriemen, der die lasttragende Schnur enthält.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Transmissionsriemen weisen einen Körper mit einer Zuglage und einer Drucklage auf, wobei eine neutrale Achse zwischen dem lasttragenden Teil und der Drucklage vorhanden ist, die durch sich in Längsrichtung des Körpers erstreckende lasttragende Schnüre definiert wird.
Gewöhnlich wird eine dämpfende Kautschuklage angebracht, worin die lasttragenden Schnüre eingebettet sind. Bei einem bekannten Aufbau wird ein V-förmig gerippter Riemen durch Einbettung lasttragender Schnüre in eine dämpfende Kautschuklage hergestellt, auf die eine Decklage Segeltuch laminiert werden kann. Mehrere Rippen werden in die Drucklage eingeformt. Dieser Riementyp wird verbreitet in der Automobilherstellung als eine Alternative zu einem V-Riemen verwendet, um solche Teile wie Klimaanlagen, Lichtmaschinen, usw. anzutreiben.
Typischerweise werden die lasttragenden Schnüre bei diesen Typen von V-Riemen/V-förmig gerippten Riemen aus Polyethylenterephthalat (PET) Fasern hergestellt. PET-Fasern zeigen eine bessere Balance in Bezug auf Festigkeit, Elastizitätsmodul, Ermüdungsbeständigkeit, usw. als andere Fasern auf.
Für den Fall, dass die Hitze-Schrumpfkraft eines Riemens erhöht wird, um eine Verringerung der Spannung des Riemens während des Betriebs zu vermeiden, kann die Formstabilität des Riemens über die Zeit hinweg signifikant vermindert werden.
Um die Formstabilität über die Zeit hinweg zu verbessern, beschreibt JP-A-50-16739 ein Kautschuk-Verstärkungsmaterial mit guter Hitzebeständigkeit und guter Formstabilität, wobei Fasern aus Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN) verwendet werden.
JP-A-5-312237 beschreibt die Einstellung des Faserwinkels der aus PEN-Fasern hergestellten lasttragenden Schnüre von 15° auf 25°, um so die Biegefestigkeit zu erhöhen. In JP-A-7-127690 wird ein Verfahren zur Mischung und Verdrillung von PET-Filamenten und PEN-Filamenten beschrieben. Jedoch gibt es mit diesen Schnüren das Problem, daß der Modulus verringert wird, ein Problem, das bei, unter der Verwendung von PEN-Fasern hergestellten, lasttragenden Schnüren auftritt.
Aus DE 690 27 097 T2 ist es bekannt, zur Herstellung von Korden Polyesterfasern zu Garnbündeln und die Garnbündel zu Korden zu zwirnen. Der Kord hat ein Gesamtdenier von 5.000 bis 60.000. Der so erhaltene Polyesterkord ist durch ein ganz bestimmtes, in einer Klebe-Dehn-Heißfixierbehandlung erzieltes Verhältnis von Schrumpfprozentsatz zu Schrumpfspannung gekennzeichnet und besteht aus zu Garnbündeln gezwirnten Fasern, wobei die Garnbündel ihrerseits zu dem Kord zusammengezwirnt sind, dessen Denier-Feinheit zwischen 5.000 und 60.000 liegt.
Aus DE 697 13 659 T2 ist eine aus Aramid-Fasern zu Garnen und aus den Garnbündeln zu Litzen und schließlich aus den Litzen gezwirnte Schnur bekannt, die in der Kombination sehr spezifischer Einzelmerkmale (Werkstoff, Zwirnkoeffizienten, Anzahl der Litzen und Garnbündel, Denier) die gewünschten spezifischen Eigenschaften hat. Es ist hier ferner die Verwendung von Ethylen-2,6-naphtalat als Fasermaterial bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß umfasst die lasttragende Schnur für einen Transmissionsriemen sechs bis acht Stränge mit einer Denier-Feinheit von 500 bis 1.500, die aus Faserfilamenten aus Ethylen-2,6-naphthalat bestehen, wobei die Faserfilamente jedes in eine erste Richtung vorverdrillt und die Stränge entgegengesetzt zur ersten Richtung zu der lasttragenden Schnur verdrillt sind, deren Denier-Feinheit zwischen 3.000 bis 10.000 liegt. Die aus den vielen Filamenten hergestellten Stränge tragen, auf diese Art zusammengefügt, zur Flexibilität der Schnur bei.
Wenn die Denier-Feinheit der erfindungsgemäßen Schnur unter 3.000 läge, würde diese eine zu geringe Haltbarkeit aufweisen. Andererseits wird der Transmissionsriemen, in den die Schnüre eingebettet sind, bei einer über 10.000 liegenden Denier-Feinheit zu dick, so dass die Biegeermüdung Probleme bereitet.
Wichtig ist auch die Anzahl an Strängen, aus denen die lasttragende Schnur besteht. Zwar ist die Festigkeit der Schnur bei weniger als fünf Strängen je Schnur hoch. Jedoch verringert sich dann die Restfestigkeit des Riemens im Betrieb des Riemens. Andererseits wird bei mehr als acht Strängen die Festigkeit der Schnur reduziert, so dass die Restfestigkeit des Riemens im Betrieb ebenfalls abnimmt. Die besten Ergebnisse werden demnach unter Verwendung von Schnüren mit sechs bis acht Strängen erzielt, aber selbstverständlich nur dann, wenn gleichzeitig jeder Strang eine zwischen 500 und 1.500 liegende Denier-Feinheit aufweist und die Gesamt-Denier-Feinheit 3.000 nicht unter- und 10.000 nicht überschreitet und die Fasern im Strang in der einen Richtung und die Stränge in eine zu der Faserverdrillungsrichtung entgegengesetzten Richtung verdrillt sind. Nur mit diesen Schnüren und dieser Schnurzahl ist eine hohe Flexibilität und Biegefestigkeit und Festigkeitskonstanz des Transmissionsriemens gewährleistet.
In einer Ausführungsform sind die Filamente in jedem Strang zwischen 7–18/10 cm vorverdrillt.
Die Vielzahl von Strängen kann abschließend zwischen 20–40/10 cm verdrillt sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Ethylen-2,6-naphthalat durch Polykondensation mindestens eines von a) Naphthalin-2,6-dicarbonsäure und b) einem Esterbildenden Derivat von Naphthalin-2,6-dicarbonsäure und Ethylenglykol in Anwesenheit eines Katalysators synthetisiert.
Die Erfindung betrifft ferner einen Transmissionsriemen mit mindestens einer in dessen Körper eingebetteten, sich über dessen Länge erstreckenden lasttragenden Schnur und ist durch mindestens eine sich über dessen Länge erstreckende Rippe gekennzeichnet.
Durch Zusammenfügen der lasttragende Schnur mit anderen Komponenten zur Herstellung eines Transmissionsriemens kann die Restfestigkeit, die Konstanz der Festigkeit und die Biegeermüdung der lasttragenden Schnur und des Riemens nach Lauf des Riemens im Vergleich zu bekannten Transmissionsriemen verbessert werden.
Lasttragende Schnüre mit einer guten Flexibilität tragen zur Gesamtflexibilität des Transmissionsriemens bei, dessen Teil sie sind. Die so aufgebauten Riemen können für die Verwendung bei Zusatzgeräten im Motorenraum eines Kraftfahrzeuges, wie Klimaanlage und Lichtmaschine, sehr geeignet sein.
Es kann eine Vielzahl von sich seitlich innerhalb des Körpers erstreckenden Verstärkungsfasern vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Körper mindestens teilweise aus Kautschuk hergestellt und der Kautschuk ist mindestens einer von a) hydriertem Nitrilkautschuk in Kombination mit einem Metallsalz einer ungesättigten Carbonsäure, b) Chloroprenkautschuk, c) Naturkautschuk, d) chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM), e) alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen (ACSM), f) Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und g) Ethylen-α-olefinelastomer.
Die Fasern können mindestens eines von a) Nylon 6, b) Nylon 66, c) Polyester, d) Baumwolle und e) Aramid umfassen.
Die mindestens eine Rippe weist seitlich einander gegenüberliegende Oberflächen auf. In einer Ausführungsform stehen die Verstärkungsfasern an den einander seitlich gegenüberliegenden Oberflächen aus dem Körper heraus.
Die lasttragende Schnur kann mit mindestens einer von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung behandelt sein.
In einer Ausführungsform wird die lasttragende Schnur, nachdem die mindestens eine von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung getrocknet ist, mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt.
Mindestens eine Segeltuchlage kann auf dem Körper angebracht sein.
In einer Ausführungsform weist die Drucklage eine Kautschuk-Drucklage auf und eine dämpfende Kautschuklage ist außerhalb der Kautschuk-Drucklage vorhanden, in welche die lasttragende Schnur eingebettet vorliegt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform eines V-förmig gerippten Transmissionsriemens näher erläutert. Es zeigt:
1 eine teilweise perspektivische Querschnittsansicht des V-förmig gerippten Transmissionsriemens,
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer lasttragenden Schnur des Transmissionsriemens nach 1,
3 eine Querschnittsansicht des V-förmigen Transmissionsriemens und
4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Haltbarkeit von aus PEN-Fasern hergestellten Schnüren und jeweils der a) Festigkeit der Schnur b) Riemen-Restfestigkeit und c) Konstanz der Riemenfestigkeit.
Der erfindungsgemäß hergestellte, in 1 dargestellte Transmissionsriemen 10 ist ein V-förmig gerippter Riemen mit einem Körper 12 mit einer sich in Richtung des Doppelpfeils 14 erstreckenden Länge und einer Weite W. Der Körper 12 hat eine Innenseite 16 und eine Außenseite 18.
Lasttragende Schnüre 20 sind in den Körper 12 eingebettet und definieren eine neutrale Achse. Eine Zuglage 22 ist außerhalb der lasttragenden Schnüre 20 definiert, mit einer innerhalb der lasttragenden Schnüre 20 definierten Drucklage 24. Die lasttragenden Schnüre 20 sind in eine dämpfende Kautschuklage 26 eingebettet. Eine Decklage Segeltuch 28 ist auf die Außenseite 18 des Körpers 12 angebracht. Auf der Innenseite des Körpers sind drei V-förmige Rippen 30 in die Drucklage 24 eingeformt, wobei jede Rippe 30 seitlich gegenüberliegende Oberflächen 32, 34 aufweist, die mit einer entsprechenden Oberfläche auf einer Scheibe (nicht gezeigt) in Kontakt kommen.
Der Teil der Drucklage 24, in den die Rippen 30 eingeformt sind, ist aus mindestens einem von hydriertem Nitrilkautschuk, einem hydriertem Nitrilkautschuk in Kombination mit einem Metallsalz einer ungesättigten Carbonsäure, Chloroprenkautschuk, Naturkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM), alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen (ACSM), Styrol-Butadien- Kautschuk (SBR) und einem Ethylen-α-olefinelastomer hergestellt. Die Hydrierungsrate des hydrierten Nitrilkautschuks beträgt mindestens 80% und bevorzugterweise mindestens 90%, um so eine gute Hitzebeständigkeit und Ozonbeständigkeit zu erhalten. Wenn die Hydrierungsrate weniger als 80% beträgt, können die Hitzebeständigkeit und die Ozonbeständigkeit signifikant verringert werden. Für eine gute Öl- und Kältebeständigkeit ist bevorzugterweise Acrylnitril in einer Menge in einem Bereich von 20–45% gebunden.
Ein geeignetes Beispiel für ein Ethylen-α-olefinelastomer ist EPDM, der ein aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer hergestellter Kautschuk ist. Beispiele eines Dien-Monomers sind Dicyclopentadien, Methylen-Norbornen, Ethyliden-Norbornen, 1,4-Hexadien und Cyclooctadien. Ein Ethylen-Propylen-basierender Kautschuk (EPR) kann verwendet werden.
Einzelne Fasern 38 aus Nylon 6, Nylon 66, Polyester, Baumwolle oder Aramid werden in den Rippen 30 zur Verfügung gestellt, um die seitliche Druckfestigkeit zu verbessern. Die Fasern 38 stehen seitlich aus den Rippen 30 hervor, um an den Oberflächen 32, 34 exponiert vorzuliegen. Die an den Oberflächen 32, 34 exponierten Fasern 38 verringern den Reibungskoeffizient zwischen den Oberflächen 32, 34 und den in Kontakt kommenden Oberflächen einer Scheibe (nicht gezeigt). Dies verringert die Lärmentwicklung, während der Gurt betrieben wird. Es ist wünschenswert, Aramidfasern 38 in Verbindung mit anderen Fasern zu verwenden. Aramidfasern sind haltbar, haben eine gute Festigkeit und zeigen auch gute Korrosionsbeständigkeit.
Wenn Aramidfasern 38 verwendet werden, haben die Fasern 38 bevorzugterweise eine Länge von 1–20 mm und liegen in einer Menge von 1–30 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen Kautschuk vor. Die Aramidfasern 38 weisen einen aromatischen Ring in der molekularen Struktur auf. Für diesen Zweck geeignete Aramidfasern 38 werden im Augenblick unter den Handelsnamen CONEX^TM, NOMEX^TM, KEVLAR^TM, TECHNORA^TM, TWARON^TM, usw. kommerziell vertrieben.
Wenn die Menge der Aramidfasern 38 weniger als 1 Gewichtsanteil beträgt, neigt der Kautschuk in den Rippen 30 dazu, klebrig und abgenutzt zu werden. Wenn die Menge der Aramidfasern 38 30 Gewichtsanteile übersteigt, können die kurzen Fasern 38 nicht gleichmäßig im Kautschuk verteilt vorliegen.
Um die Haftung zwischen den Fasern 38 und dem Kautschuk, in dem sie eingebettet vorliegen zu verbessern, werden die Fasern 38 mit mindestens einer von einer Epoxyverbindung, einer Isocyanatverbindung und einer RFL-Flüssigkeit haftbehandelt.
Die lasttragenden Schnüre 20 weisen bevorzugterweise jeweils eine Denier-Feinheit von 3000 bis 10000 auf. Jede lasttragende Schnur 20 ist aus einzelnen Strängen 40 hergestellt, die jeweils aus vielen Faserfilamenten 42 bestehen. Jeder Strang 40 hat eine Denier-Feinheit von 500 bis 1500. Die Faserfilamente 42 in den Strängen 40 bestehen bevorzugterweise aus Polyester mit Ethylen-2,6-naphthalat als Hauptbestandteil. Die Faserfilamente 42 in jedem Strang werden in eine erste Richtung vorverdrillt, wie durch die Pfeile 44 gezeigt ist. Fünf bis acht der Stränge werden dann zusammengefügt und abschließend in eine Richtung entgegen der ersten Richtung verdrillt, wie durch die Pfeile 45 gezeigt wird. Die Filamente 42 in jedem Strang 40 werden zwischen 7–18/10 cm vorverdrillt. Die Stränge 40 werden im Gegensatz dazu 20–40/10 cm abschließend verdrillt. In 2 wird eine lasttragende Schnur 20 mit einem 1 × 6 Aufbau gezeigt. Ein Strang 40 ist zentral zwischen fünf zusätzlichen umgebenden Strängen 40 angeordnet.
Wenn die gesamte Denier-Feinheit der lasttragenden Schnüre 20 weniger als 3000 beträgt, werden der Modulus und die Haltbarkeit der lasttragenden Schnüre 20 unerwünscht gering. Wenn die gesamte Denier-Feinheit 10000 überschreitet, nimmt die Dicke des Riemens 10 zu und die Biegeermüdung kann ein Problem werden.
Wenn die gesamte Denier-Feinheit der lasttragenden Schnüre 20 gleich ist, ist im Falle eines 1 × N Aufbaus einer Schnur, wenn N weniger als 5 beträgt, die Festigkeit der Schnur hoch, wobei jedoch die Restfestigkeit und die Konstanz der Festigkeit der Schnur nach Lauf des Riemens 10 dazu neigt, verringert zu sein. Wenn N 8 übersteigt, wird die Festigkeit der Schnur 20 verringert, wodurch die Restfestigkeit der Schnur 20 nach Lauf des Riemens dazu neigt, abzunehmen.
Das für die vorliegende Erfindung verwendete Ethylen-2,6-naphthalat wird durch Polykondensation von Naphthalin-2,6-dicarbonsäure oder einem Ester-bildenden Derivat davon und Ethylenglykol in Anwesenheit eines Katalysators unter geeigneten Bedingungen synthetisiert. In diesem Fall wird, wenn eine oder mehrere Sorten von dritten Verbindungen vor Abschluß der Polymerisation des Ethylen-2,6-naphthalats hinzugefügt werden, ein Copolymerpolyester synthetisiert.
Im folgenden soll die Haftbehandlung der oben beschriebenen lasttragenden Schnur 20 beschrieben werden. Die unbehandelte Schnur 20 wird in einen Tank mit einer Behandlungsflüssigkeit getaucht, die eine einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung ist. Die Schnur 20 wird dann durch Passage der Schnur 20 durch einen Trockenofen bei einer Temperatur von 160–200°C für 30–600 Sekunden getrocknet. Die Schnur 20 wird dann in einen Tank getaucht, der eine aus einer RFL-Flüssigkeit hergestellte Haftflüssigkeit enthält. Die Schnur 20 wird dann für 30–600 Sekunden durch einen Streckungs- und Hitzefixierungsapparat bei einer Temperatur von 210–260°C passiert, um so die Schnur 20 von –1% bis 2% zu strecken und eine streckbehandelte Schnur 20 zu erhalten.
Geeignete Epoxydverbindungen sind zum Beispiel Reaktionsprodukte von Polyolen, wie Ethylenglykol, Glyzerin, Pentaerythrit oder ähnliches, oder Polyalkylenglykole, so wie Polyethylenglykol oder ähnliches, und halogenhaltige Epoxyverbindungen, so wie Epichlorhydrin, und Reaktionsprodukte von mehrwertigen Phenolen, so wie Resorzin, Bis(4-hydroxyphenyl)dimethylmethan, einem Phenol-Formaldehydharz, einem Resorzin-Formaldehydharz und ähnlichem und halogenhaltigen Epoxyverbindungen. Die Epoxyverbindung wird mit einem organischen Lösungsmittel, wie Toluol, Methylethylketon und ähnlichem gemischt.
Beispiele für eine Isocyanatverbindung sind 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Toluol-2,4-diisocyanat, p-Phenyldiisocyanat und Polyarylpolyisocyanat. Die Isocyanatverbindung kann auch mit einem organischen Lösungsmittel, so wie Toluol, Methylethylketon und ähnlichem gemischt vorliegen.
Die RFL-Flüssigkeit ist eine Mischung aus einem Ausgangskondensat von Resorzin und Formalin und einem Latex. Der verwendete Latex kann Chloropren sein, ein Styrol-Butadien-Vinylpyridinterpolymer, hydriertes Nitril und Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR).
Die nach dem oben genannten Behandlungsverfahren hergestellte Schnur 20 kann in einen Riemen eingefügt werden, um einen hohen Modulus zu erreichen, indem der Spinnabstand, welcher der Abstand der Wicklungen der lasttragenden Schnur 20 ist, von 0,8 auf 1,3 mm eingestellt wird. Wenn der Abstand weniger als 0,8 mm beträgt, kann die Schnur 20 auf eine angrenzende Schnur 20 auflaufen, so daß sie nicht ordentlich gewunden werden kann. Wenn der Abstand 1,3 mm übersteigt, kann der Modulus des Riemens stufenweise verringert werden.
Die Decklage Segeltuch 28 wird durch Weben von Garn aus Baumwolle, Polyamid, Polyethylenterephthalat und/oder Aramidfasern zu einem glatten Gewebe, elastischem Twillgewebe und elastischem Satingewebe hergestellt.
Bei einem wie oben beschriebenen Riemen 10 beträgt die Riemenfestigkeit zwischen 1,20 bis 1,30 kN/Rippe, wobei die Riemen-Restfestigkeit 0,8 bis 0,95 kN/Rippe und die Konstanz der Festigkeit des Riemens 65 bis 80% betragen. Riemen-Restfestigkeit und die Konstanz der Festigkeit nach Lauf sind hoch, bei guten Biegeermüdungs-Charakteristika.
Wenn Aramidfasern verwendet werden, kann der Modulus des Riemens erhöht werden. Weil jedoch die Aramidfasern bei Hitze nicht schrumpfen, kann ein automatischer Spanner nötig werden. Die Benötigung eines automatischen Spanners kann die Kosten erhöhen und die Komplexität des Transmissionssystems im Kraftfahrzeug erhöhen. Weil die lasttragenden Schnüre 20 aus Polyesterfasern mit Ethylen-2,6-naphthalat als Hauptbestandteil bestehen, tritt Hitzeschrumpfung auf, die den Bedarf eines automatischen Spanners erübrigen kann.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des V-förmig gerippten Riemens 10 kann wie folgt durchgeführt werden. Eine oder mehrere Decklagen Segeltuch 28 um eine zylindrische Trommel gewunden, worauf eine dämpfende Kautschuklage 26 aufgebracht wird. Lasttragende Schnüre 20 werden spiralförmig darüber gewickelt. Eine getrennte Drucklage 46 wird über die Schnüre 20 gewunden, um so eine Laminatmanschette zu erhalten, die dann vulkanisiert wird. Die vulkanisierte Manschette wird um eine Antriebsrolle und angetriebene Rollen herum aufgezogen und bei einer vorbestimmten Spannung betrieben. Ein rotierendes Fräsrad wird mit der sich bewegenden Manschette in Kontakt gebracht, um gleichzeitig 3–100 Kerben 48 in die Drucklage 46 einzuformen.
Die Manschette wird dann von der Antriebsrolle und den angetriebenen Rollen entfernt und um eine getrennte Antriebsrolle und angetriebene Rollen herum aufgezogen, um die Rollen herum angetrieben und mit einem Schneidapparat auf eine gewünschte Riemenbreite geschnitten, in den viele Rippen 30 eingeformt sind.
Die Erfindung kann auch zur Herstellung eines V-förmigen Riemen verwendet werden, der mit 50 in 3 bezeichnet ist. Der Riemen 50 hat einen Körper 52 mit in eine dämpfende Kautschuklage 56 eingebetteten lasttragenden Schnüren 54. Drei Decklagen 58, 60, 62 Segeltuch sind auf die Außenseite der dämpfenden Kautschuklage 56 aufgebracht. Eine Druck-Kautschuklage 64 ist auf der Innenseite der dämpfenden Kautschuklage 56 angebracht und weist eine auf ihrer Innenseite angebrachte Decklage Segeltuch 66 auf. Sich seitlich erstreckende Verstärkungsfasern 68 sind in die Druck-Kautschuklage 64 eingebettet und stehen aus den seitlich gegenüberliegenden, mit Scheiben in Kontakt tretenden Seitenflächen 70, 72 heraus. Entlang der Länge des Körpers 52 können in regelmäßigem Abstand Zähne (nicht gezeigt) angebracht werden.
Spezielle Beispiele des erfindungsgemäßen Riemens und ihr Betrieb im Vergleich zu herkömmlichen Riemen sollen im folgenden beschrieben werden
ERFINDUNGSGEMÄSSE BEISPIELE 1–3 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1–4
Lasttragende Schnüre mit dem Aufbau und der Verdrillung wie in Tabelle 1 unten gezeigt, wurden unter der Verwendung von Ethylen-2,6-naphthalat (PEN) Fasern mit 600 Denier-Feinheit, 750 Denier-Feinheit, 1000 Denier-Feinheit, 1200 Denier-Feinheit und 1500 Denier-Feinheit für jeden Strang hergestellt. Polyethylenterephthalat (PET) Fasern mit einer Denier-Feinheit von 1100 wurden für einen Strang verwendet.
Jede der unbehandelten Schnüre wurde in ein Haftmittel vorgetaucht, das aus 90 g Toluol und 10 g PAPI (eine von Kasei Upjohn Ltd. hergestellte Polyisocyanatverbindung) bestand. Jede Schnur wurde danach durch Passage der Schnur durch einen Trockenofen bei einer Temperatur von 170°C bis 190°C für 10–300 Sekunden getrocknet. Jede Schnur wurde dann mit einem Haftmittel imprägniert, das aus 100 Gewichtsanteilen einer RFL-Flüssigkeit (100 Gewichtsanteile Chloroprenlatex, 14,6 Gewichtsanteile Resorzin, 9,2 Gewichtsanteile Formalin, 1,5 Gewichtsanteile Natriumhydroxid und 262,5 Gewichtsanteile Wasser) bestand und einer Hitzestreckungs-Fixierungsbehandlung unter den in Tabelle 1 gezeigten Behandlungsbedingungen unterzogen.
V-förmig gerippte Riemen (3PK1100) wurden unter der Verwendung der oben beschriebenen Schnüre hergestellt. Die Herstellungsweise jedes Riemens war wie folgt.
Eine zylindrische Formtrommel wurde verwendet, um die herum eine Lage kautschukimprägniertes Segeltuch angebracht wurde. Das Segeltuch wurde durch Einreiben eines glatt gewobenen Gewebes aus Baumwoll-Kett- und Schußfäden mit Chloroprenkautschuk hergestellt. Eine aus Chloroprenkautschuk, wie in Tabelle 2 gezeigt, hergestellte dämpfende Kautschuklage wurde darum herumgewickelt.

Kautschuk-Zusammensetzung Gewichtsanteile

Chloroprenkautschuk 100

Magnesia 4

Deckweiß 15

Vulkanisationsbeschleuniger 2

Schwefel 0,5

Antioxidationsmittel 2

Ruß 65

Öl 8
Die lasttragenden Schnüre wurden dann spiralförmig um die dämpfende Kautschuklage herumgewickelt, worauf die Aufbringung einer Kautschuk-Drucklage erfolgte, die aus einer Chloroprenkautschuk-Zusammensetzung, wie in Tabelle 2 gezeigt, hergestellt wurde. Das erhaltene Laminat wurde mittels eines herkömmlichen Verfahrens bei 160°C für 30 Minuten vulkanisiert, um eine zylindrische vulkanisierte Manschette zu erhalten.
Die vulkanisierte Manschette wurde unter vorbestimmter Spannung auf eine Antriebsrolle und eine angetriebene Rolle aufgezogen. Die Antriebsrolle wurde verwendet, um die Manschette anzutreiben. Ein rotierendes Fräsrad wurde verwendet, um die exponierte Oberfläche der vulkanisierten Manschette zu schneiden. Das Fräsrad hatte eine Schneidfläche mit Diamanten von 150 mesh darauf und wurde bei 1600 U/Min gedreht. Nachdem die vulkanisierte Manschette gefräst war, wurde sie von der Antriebsrolle und den angetriebenen Rollen entfernt, auf einem getrennten Aufbau gedreht und auf eine vorbestimmte Breite geschnitten, um so einzelne Riemen herzustellen.
In diesen V-förmig gerippten Riemen waren lasttragende Schnüre, jede aus gestreckten fixierungsbehandelten Schnüren, in die dämpfenden Kautschuklagen eingebettet. Eine Lage von mit Kautschuk imprägniertem Segeltuch war auf die Oberseite der Riemenkörper laminiert. In die Drucklage der Riemen waren drei Rippen eingeformt, die sich in Längsrichtung eines jeden Riemenkörpers erstreckten. Die hergestellten V-förmig gerippten Riemen waren vom K-Typ, dreifach gerippte Riemen mit einer Länge von 1100 mm gemessen nach RMA-Standard, mit einem Rippenabstand von 3,56 mm, einer Rippenhöhe von 2,0 mm, einem Rippenwinkel von 40° und einer Riemendicke von 4,3 mm.
Der Kautschuk in der Drucklage und in der dämpfenden Lage wurden beide aus der in Tabelle 2 gezeigten Kautschuk-Zusammensetzung hergestellt. Nach Kneten in einem Banbury-Mixer wurde die Mischung mit eine Kalanderrolle gewalzt. Die Drucklagen enthielten einzelne kurze Fasern, die sich entlang der Weite des Riemens erstreckten. Die Fasern wurden mit der oben beschriebenen RFL-Flüssigkeit vorbehandelt.
Die statischen und dynamischen Eigenschaften jedes V-fömig gerippten Riemens, wie oben beschrieben, wurden ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
In 4 wird der Zusammenhang zwischen dem Zustand der Schnur (mit einer gesamten Denier-Feinheit von 6000) der PEN-Fasern und der Festigkeit der Schnur, der Restfestigkeit des Riemens und der Konstanz der Festigkeit des Riemens gezeigt.
Die Riemen wurden wie folgt getestet.
MITTLERE DEHNBARKEIT DES RIEMENS
Jeder Riemen wurde mit einer Rate von 50 mm/Minute gezogen und der Prozentsatz der Verlängerung unter Belastung von 245 N pro Rippe wurde gemessen.
RIEMEN DURCHTRENN-DEHNBARKEIT
Jeder Riemen wurde mit einer Geschwindikeit von 50 mm/Minute gezogen und der Prozentsatz der Verlängerung beim Reißen des Riemen wurde gemessen.
RIEMEN/SCHNUR FESTIGKEIT
Jeder Riemen/Schnur wurde mit einer Geschwindikeit von 50 mm/Minute gezogen. Dieser Wert wurde durch Division der maximalen Belastung, bei welcher der Riemen (Schnur) durchtrennt wurde, durch die Rippenzahl erhalten.
RIEMEN-RESTFESTIGKEIT
Jeder Riemen wurde auf Scheiben einer Testapparatur mit einer Antriebsscheibe mit einem Durchmesser von 120 mm, einer ersten angetriebenen Scheibe mit einem Durchmesser von 120 mm und einer zweiten angetriebenen Scheibe mit einem Durchmesser von 45 mm aufgezogen. Die erste angetriebene Scheibe wurde mit 102 kgf belastet, um den Riemen unter Spannung zu setzen. Die Antriebsscheibe wurde mit 4800 U/Min bei Raumtemperatur betrieben. Nach Lauf des Riemens für 1000 Stunden wurde die Riemen-Restfestigkeit, wie oben beschrieben, gemessen.
KONSTANZ DER RIEMENFESTIGKEIT
Dieser Wert wurde durch Division der Riemen-Restfestigkeit durch die Riemenfestigkeit erhalten.
Wie oben gesehen werden kann, wurden die Schnur-Restfestigkeit und die Konstanz der Festigkeit nach Lauf des Riemens durch Vorverdrillen einer Polyester Fasergruppe mit Ethylen-2,6-naphthalat als einen Hauptbestandteil zur Bildung eines Stranges, und abschließendem Verdrillen von 5–8 solcher Stränge in der Gegenrichtung des ersten Verdrillens erhöht. Die Biegeermüdung kann signifikant verbessert werden. Wenn die Zahl des Vorverdrillens weniger als 5 beträgt, ist die Verbesserung der Biegeermüdung geringer. Wenn die Zahl des Vorverdrillens 8 überschreitet, ist die Anordnung jedes Stranges unbefriedigend und die Anfangsfestigkeit wird gering.
Die voranstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen ist als Illustration der von der Erfindung umfaßten breiten Konzepte gedacht.

Claims

Lasttragende Schnur (20) für einen Transmissionsriemen, die umfasst: sechs bis acht Stränge (40) mit einer Denier-Fein heit von 500 bis 1500, die aus Faserfilamenten (42) aus Ethylen-2,6-naphtalat bestehen, wobei die Faserfilamente (42) jedes Stranges (40) in eine erste Richtung vorverdrillt und die Stränge (40) entgegengesetzt zur ersten Richtung zu der lasttragenden Schnur verdrillt sind, deren Denier-Feinheit zwischen 3000 und 10000 liegt.
Lasttragende Schnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfilamente (42) in jedem Strang (40) zwischen 7–18/10 cm vorverdrillt sind.
Lasttragende Schnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Strängen (40) abschließend zwischen 20–40/10 cm verdrillt sind.
Lasttragende Schnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-2,6-naphthalat durch Polykondensation mindestens eines von a) Naphthalin-2,6-dicarbonsäure und b) einem Ester-bildenden Derivat von Naphthalin-2,6-dicarbonsäure und Ethylenglykol in Anwesenheit eines Katalysators synthetisiert wird.
Transmissionsriemen mit mindestens einer in dessen Körper eingebetteten, sich über dessen Länge erstreckenden lasttragenden Schnur nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine sich über dessen Länge erstreckende Rippe (30).
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von sich seitlich innerhalb des Körpers erstreckenden Verstärkungsfasern (68) vorgesehen ist.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper mindestens teilweise aus Kautschuk hergestellt ist und der Kautschuk mindestens eines von a) hydriertem Nitrilkautschuk in Kombination mit einem Metallsalz einer ungesättigten Carbonsäure, b) Chloroprenkautschuk, c) Naturkautschuk, d) chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM), e) alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen (ACSM), f) Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und g) Ethylen-α-olefinelastomer umfaßt.
Transmissionsriemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (68) mindestens eines von a) Nylon 6, b) Nylon 66, c) Polyester, d) Baumwolle und e) Aramid umfassen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (30) seitlich einander gegenüberliegende Oberflächen aufweist und die Verstärkungsfasern (68) an den einander seitlich gegenüberliegenden Oberflächen aus dem Körper herausstehen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lasttragende Schnur (20) mit mindestens einer von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung behandelt ist.
Transmissionsriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Trocknen der mindestens einen von einer Epoxyverbindung und einer Isocyanatverbindung, die lasttragende Schnur (20) mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt wird.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin mindestens eine Segeltuchlage (58, 60, 62, 66) auf dem Körper umfaßt.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kautschuk-Drucklage (64) und außerhalb der Kautschuk-Drucklage (64) eine dämpfende Kautschuklage (56), in die die lasttragende Schnur (20) eingebettet ist, umfasst.