DE2523859A1

DE2523859A1 - Gezahnter treibriemen

Info

Publication number: DE2523859A1
Application number: DE19752523859
Authority: DE
Inventors: Richard Bell; Chitta Ranjan Lahiri; Takao Sato; Granville Thomas
Original assignee: Unitta Co Ltd; UNIROYAL Ltd; Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Power Transmission Co Inc
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1975-12-11
Also published as: ES438088A1; DE2523859C2; SE7506167L; CA1019985A; US3989868A; SE417451B; GB1467833A; FR2275697A1; BR7503412A; JPS5136247A; IT1036140B; FR2275697B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gezahnte Treibriemen bzw. mit Zähnen versehene Kraftübertragungsriemen oder -bänder. Treibriemen mit einem nicht ausdehnbaren Zug- oder Spannglied, das auf der einen Seite mit Zähnen verbunden ist und auf der anderen Seite eine Deckschicht besitzt, wobei Zähne und Deckschicht einen zusammenhängenden Körper aus Elastomermaterial bilden, sind bekannt.

Gezahnte Treibriemen werden in erheblichem Maße in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet. Neuere Untersuchungen über das Problem der Luftverschmutzung durch die Abgase von. Verbrennungsmotoren haben unter anderem zur Konzeption von Motoren mit höheren Betriebstemperaturen, als derzeit üblich, geführt, die eine praktisch vollständige Verbrennung des

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Poetacheck (München) Klo. 670-43-804

Brennstoffs unter Abbrand restlicher Abgase ergeben. Herkömmliche Motoren laufen bei Temperaturen von etwa 75⁰C bis 90°C,und es wurde vorgeschlagen, daß "Hochtemperatur-Motoren¹¹ bei Temperaturen bis zu etwa 120⁰C laufen sollten. Übliche Zahnriemen gehen bei Betriebstemperaturen um 120⁰C rasch kaputt, und Ziel der Erfindung ist somit ein Riemen, der bei solchen Temperaturen befriedigend arbeitet.

Der erfindungsgemäße gezahnte Treibriemen umfaßt einen Körper mit quer verlaufenden Zähnen längs zumindest einer seiner Seiten und ein nicht dehnbares Zug- oder Spannglied, das in den Körper eingebettet ist, der aus einem chlorsulfonierten Polyäthylen gebildet ist, das mit nicht mehr als 15 Teilen Säureakzeptor pro 100 Teile chlorsulfonierten Polyäthylens kompoundiert ist.

Empfohlene Säureakzeptorkonzentrationen für chlorsulfoniertes Polyäthylen liegen bei etwa 25 Teilen pro 100 Teile Gummi (pphr),und die in der Riemenkompoundierung gemäß der Erfindung angewandte Menge ist demgegenüber sehr viel geringer. Säureakzeptoren sind zum Abfangen von Chlorwasserstoff säure notwendig, die in situ im kompoundierten Polymeren in Anbetracht der Anwesenheit von Chlor bzw. Chloriden gebildet wird. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Anwendung von geringen Säureakzeptorkonzentrationen in Riemenkompoundierungen zu einer Verzögerung der Modulentwicklung der Kompoundierung und Verlangsamung der Härtezunahme

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beim Riemen während der Alterung bei hohen Temperaturen führt. Gemäß der Erfindung können somit Riemen mit befriedigender Betriebsdauer bei Temperaturen bis zu etwa 120⁰C erzeugt werden,und bei praktischen Versuchen wurden Riemen bei dieser Temperatur ohne Ausfall langer als 500 Stunden benutzt.

Die bei der Kompoundierung des chlorsulf onierten Polyäthylens angewandten Säureakzeptoren können durch ein oder mehrere der herkömmlicherweise für diese Funktion eingesetzten Materialien wie beispielsweise Magnesiumoxid und Bleiglätte gebildet werden. Metalloxide wirken ebenfalls als Vernetzungsmittel.

Die Säureakzeptorkonzentration in der Kompoundierung liegt vorzugsweise zwischen 7 und 15 pphr, und besonders gute Riemen wurden mit Konzentrationen in der Gegend von 11 pphr erhalten.

Zusätzlich zum Säureakzeptor wird das Polymere mit herkömmlichen Kompoundierungsbestandteilen in ihren üblichen Konzentrationen kompoundiert, und eine typische Kompoundierung wird somit ein Antioxidans, Beschleuniger und einen Füllstoff und ggf. ein "Antiozonans" (Ozonwirkung hemmendes Mittel) enthalten.

Das üblicherweise in Zahnriemen vorgesehene nicht dehnbare Zug- oder Spannglied wird durch Glasfaserkord oder

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-stränge gebildet, obgleich Textilkord wie von aromatischem Polyester, bekannt als"Kevlar^H, angewandt werden kann. Eine gute Haftung zwischen Zugglied und Riemenkörper ist wichtig, und diese Haftung sollte bei hohen Betriebstemperaturen nicht entfallen.

Vorzugsweise wird das nicht dehnbare Zugglied mit dem Körper durch einen Kleber verbunden, der ein nichtflüchtiges Isocyanat in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Xylol, Trichloräthylen, Toluol oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel umfaßt.

Der Kleber kann direkt auf den Glaskord aufgebracht oder der Kord beispielsweise durch Beschichtung mit einem wärmere si st ent en Material oder durch "Lö sungsbehandeln" des Kords in einem herkömmlichen Harz-Formaldehyd-Latexbad vorbehandelt werden.

Der bevorzugte Kleber umfaßt ein organisches Lösungsmittel und wird von Hughson Chemicals, Lord Corporation unter der Bezeichnung "Chemlok 402^H hergestellt und vertrieben. Die Riemenfertigung kann unter Verwendung des kleberbeschichteten Kords unmittelbar nach Abdampfen des Lösungsmittels erfolgen oder der behandelte Kord kann aufbewahrt und bis zu 6 Monate später - ohne Schädigung der Klebeigenschaften - verwendet werden.

Gemäß üblicher Praxis werden die Zähne von Treibriemen 509850/0770

mit einer Schutzdecke aus Stoff, vorzugsweise gewebtem Nylon, abgedeckt und ein erfindungsgemäßer Riemen besitzt vorzugsweise solch eine Decke. Das Klebersystem zwischen dem Deckengewebe und dem Riemenkörper muß wiederum in der Lage sein, die hohen Betriebstemperaturen auszuhalten.

Vorzugsweise umfaßt dieser Kleber eine MLsching vaa. einer Gummilsj. und phenolischem Harz. Die Gummilösung ist zweckmäßigerweise eine Lösung der für den Riemenkörper verwendeten Kompoundierung entweder allein oder in Mischung mit einer weiteren Lösung wie beispielsweise einer von einem Blend von Epichlorhydrin und Nitrilkautschuk abgeleiteten Lösung.

Nachfolgend werden Ausführungsarten der Erfindung als Beispiel beschrieben.

Beispiel 1

Ein erfindungsgemäßer Treibriemen wurde aus den folgenden Komponenten nach dem Fertigungsverfahren, wie es in der GB-PS 875 283 sowie den US-PSen 3 078 205 und 3 078 206 beschrieben ist, hergestellt.

1) Körperkompoundierung

Die Körperkompoundierung A hatte folgende Zusammensetzung:

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»Hypalon LD999" 100,00

N.B.C.-Nickeldibutyldithio- ₃

carbamat (Antioxidans) '

"Maglite D"-Magnesiumoxid _L

(Säureakzeptor; ^Η

"Kenmix P"-90%ige Bleiglättedispersion in Öl (Härtungs- 8,00 mittel und Säureakzeptor)

"N762 SRF Black" (Ruß) 40,00

"Tetrone A" - Tetramethylthiuram- _Q hexasulfid (Beschleuniger)

¹¹HVA 2^w-m-Phenylendimaleimid _n

(Beschleuniger) ^u'

"Hypalon LD999" (von Du Pont) ist ein chlorsulfoniertes Polyäthylen mit einer Mooney-Viskosität von 25 bis 36 ML-1+4 bei 100⁰C, einer Dichte von 1,18, einem Chlorgehalt von 35 % und einem Schwefelgehalt von 1 96. "Hypalon 40S"

ο mit einer Mooney-Viskosität von 40 bis 50 bei 100 C kann ebenfalls verwendet werden.

2) Zugglied

Parallele Glasstränge von Standard 95F oder 96F Kords waren in herkömmlicher Weise mit 15 bis 20 Gew.-teilen eines Harz-Formaldehyd-Latex und dann mit 4 bis 10 Gew. teilen Chemlok 402 lösungsbehandelt.

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3) Decke

Nylongewebe 2421 mit 203,5 g/m Deckenkleber der nachfolgend gezeigten Art.

4) Deckenkleber

Die Deckenkleberkompoundierung B hatte folgende Zusammensetzung:

Zement C 544,0

Zement D 62,5

"Cellobond H831" - ein modifiziertes

Phenolharz in Pulverform,versetzt i«5 η

mit 8 % Hexamethylentetramin (Binde- ^l3>
mittel)

Methyläthylketon (M.E.K) 45,0

wobei die Zemente C und D folgende Zusammensetzungen hatten:

Zement C

Herclor "H" 70,00

Breon 1001 30,00

zweibasisches Bleiphosphat (Diphos) 5,00

zweibasisciaes Bleiphthalat (Dythal) 7,00

Nickeldibutyldithiocarbamat (N.BC) 0,80

Nickeldimethyldithiocarbamat 1,50

"FEP Black" 25,00

"ültrasil VN3^W -hydratisierte _Λη _nn

Kieselsäure ιυ,υυ

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Äthylenthioharnstoff (NA.22) 1,50

^BSilaneA189" - ein mercapto- r» m

funktionelles Silan ^Uf ^IU

Methyläthy!keton 453,00

Insgesamt 603,90

Bssaesss

"Herclor H" ist ein Epichlorhydrin-Homopolymeres mit 38,4 % Chlor, einer Dichte von 1,36 und einer Mooney-Viskosität ML-4 von 45 bis 55 bei 100⁰C. "Breon 1001" ist ein Acrylnitril/Butadien-Copolymeres mit 40 % Acrylnitril, einer Dichte von 1,0 und einer Mooney-Viskosität (ML-4) von 95 bei 100⁰C.

Zement D

Körperkompound A 156,20

Toluol 469,00

Insgesamt 625,20

SBSXSO

Zur Bestimmung der Haftung zwischen den verschiedenen Komponenten des Riemens wurden Versuche durchgeführt. Die Haftung des Deckengewebes an geformten Testproben der Körperkompoundierung wurde geprüft, indem 2,54 cm breite Streifen von kleberbeschichtetem Nylon auf einer flachen Platte angeordnet und die Gummikompoundierung in eine Rahmenform zur Beschichtung von Flächenbereichen des Nylons mit einer 0,635 cm dicken Gummischicht gegeben wurden. Der Gummi wurde

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unter einem von der Oberfläche einwirkenden Druck von 7»O3 kg/cm 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 153⁰C gehärtet bzw. vulkanisiert. Die Haftung wurde durch einen Schältest ermittelt und zu 45,7 kg/cm Breite festgestellt, wobei der Defekt in der Körperkompoundierung auftrat. Die Haftung des behandelten Glaskords an geformten Körperkompoundierungstestproben wurde durch den "Η-Test" (ASTM D1871 - Methode A) ermittelt; folgende Haftungswerte wurden gefunden:

kg/cm

Ausgangszustand vor der Alterung 21,4

48 Stunden bei 150⁰C 21,0

120 Stunden bei 15O⁰C 22,0

168 Stunden bei 150°C 20;2

Ein Vert von 20 kg/cm wird als kritisch für ein gutes Verhalten betrachtet und,wie die vorstehenden Werte zeigen, wird dieser selbst nach einem ausgedehnten Aufenthalt bei einer Temperatur von 150⁰C nicht unterschritten.

Der nach dem vorstehenden Beispiel erzeugte Riemen wurde vor der Alterung mit einer aus einem herkömmlichen Neoprenriemen bestehenden Kontrolle verglichen, wobei folgende Ergebnisse erzielt wurden:

Beispiel Kontrolle

Zugfestigkeit _iQn9

(kg/vollst. 3/4 Zoll Riemen) ¹⁹°²

Deckenhaftung .

(kg pro 3/4 Zoll Riemenbreite)

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Beispiel Kontrolle

Zahn-Scherfestigkeit ,_ΛΚ

(kg/Zahn) ³°⁵

Kompound-Härte ^_n

(Shore A) ⁶⁰

Der wie Im Beispiel beschrieben erzeugte Riemen wurde mehr als 500 Stunden bei zwischen 118⁰C und 121⁰C gehaltenen Temperaturen kontinuierlich betrieben.

Die Zugfestigkeit wurde ermittelt, indem der Riemen mit nach außen weisenden Zähnen um zwei Zylinder von 100 mm Durchmesser gelegt und die Zylinder bis zum Ausfall des Riemens mit 2,5 mm/min voneinander entfernt wurden. Die Deckenhaftung wurde durch Ausschneiden einer Länge von Decke und Zahnstruktur vom Riemenkörper längs der Zahn-Basislinie, Einspannen von Körperabschnitt und Zahnabschnitt in die obere bzw. untere Halterung einer Zugprüfmaschine und Abwärtsbewegen der unteren Halterung mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min ermittelt. Die Maximallast, bei der die Decke über Je drei aufeinanderfolgende Zähne abwärts gezogen wird, wurde bestimmt und das niedrigste dieser drei Maxima als Deckenhaftung registriert. Die Zahn-Scherfestigkeit wurde bestimmt, indem ein Abschnitt des Riemens zwischen einer flachei Platte und einer über einen einzelnen Zahn passenden Profilplatte eingespannt, die Einspannung gehaltert und am Riemen eine abwärtsgerichtete Kraft mit einer Geschwindig-

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keit von 25 mm/min angebracht wurde. Der Meßwert zeigt die erforderliche Kraft zur Abscherung des Zahns.

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Claims

Patentansprüche

1J Gezahnter Treibriemen mit einem Körper mit quer stehenden Zähnen längs zumindest einer seiner Seiten und einem in diesen Körper eingebetteten Zugglied, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenkörper von einem chlorsulfonierten Polyäthylen erzeugt ist, das mit nicht mehr als 15 Gew.-teilen Säureakzeptor pro 100 Gew.-teile chlorsulfonierten Polyäthylens kompoundiert ist.
2. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Säureakzeptor aus der Gruppe der Metalloxide und. Bleiglätte ausgewählt ist und insbesondere durch Magnesiumoxid gebildet wird.
3. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Säureakzeptors von 7 bis 15 Gew.-teilen pro 100 Gew.-teile Gummi reicht und insbesondere in der Gegend von 11 Gew.-teilen liegt.
4. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht dehnbare Zugglied mit dem Riemenkörper durch einen Kleber verbunden ist, der ein nichtflüchtiges Isocyanat in einem organischen Lösungsmittel umfaßt.

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5. Treibriemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus der Gruppe Xylol, Trichloräthylen, Toluol und Mischungen derselben ausgewählt ist.
6. Treibriemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht dehnbare Zugglied vor dem Auftrag des Klebers mit einem Harz-Formaldehyd-Latex behandelt ist.
7. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Riemens von einer Stoff- bzw. Gewebeschutzdecke abgedeckt werden, die mit dem Riemenkörper durch einen Kleber verbunden ist, der eine Mischung von einer Gummilösung und einem phenolischen Harz umfaßt, wobei die Gummilösung vorzugsweise eine Lösung der fUr den RiemenkSrper verwendeten Kompoundierung ggf. zusamme! nut einer Mischung von Epichlorhydrin und Nitrilkautschuk umfaßt.

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