DE4113360A1 - Treibriemen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Zähnen versehenen Treibriemen und insbesondere eine Stoffschicht zur Aufbringung auf die Riemenzähne zur Verbesserung von deren Widerstandsfähigkeit gegen Wärme, Abrieb und Reißen.

Treibriemen mit in Längsrichtung beabstandeten Zähnen sind bekannt. Es ist weiterhin bekannt, die Zähne zur Verlänge­ rung der Riemenlebensdauer mit einer Stoffschicht zu be­ decken. Es ist beispielsweise bekannt, eine gewobene Stoff­ schicht mit Schußfäden in Form von wolligen Fäden zu ver­ wenden, die durch Verdrillen von Fasern aus Nylon-6 oder Nylon-6,6 gebildet sind. Es ist weiterhin bekannt, die Schußfäden durch Verdrillen der genannten Nylon-6 oder Nylon- 6,6-Fäden mit elastischem Urethan-Fäden zu bilden. Es ist auch bekannt, die Kettfäden aus Fasern aus Nylon-6 oder Nylon-6,6 herzustellen.

Ein zunehmender Bedarf an Treibriemen, insbesondere in der Automobilindustrie hat mehrere Nachteile von konventionellen Stoffschichten der vorgenannten Art ans Licht gebracht. In der Automobilindustrie wird mehr und mehr ein einziger Rie­ men zum Antrieb einer Vielzahl von Hilfsmitteln verwendet, wodurch eine starke Riemenbelastung entsteht. Diese Bela­ stung führen zusammen mit der Tatsache, daß der Motorraum, in denen die Riemen arbeiten, oft sehr hohe Temperaturen besit­ zen, zu einem frühen Ausfall der Riemen. Es ist versucht worden, die Lebensdauer von mit Zähnen versehenen Riemen in einer solchen Umgebung zu verlängern.

Zur Realisierung von Riemen mit längerer Lebensdauer bei den genannten hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise in einem Motorraum vorkommen, sind unterschiedliche Gummimaterialien verwendet worden, welche bei hoher Temperatur dauerhaft und langlebig sind. Bevorzugte Gummizusammensetzungen sind dabei die folgenden: chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi (CSM) und hydrierter Acrylnitril-Butadien-Gummi (hydrierter NBR). Diese Gummizusetzungen haben Chloropren-Gummi (CR) ersetzt, der als Trägerschicht und/oder für die Zähne von konventionellen Treibriemen verwendet worden ist.

Um die Betriebseigenschaften von mit Zähnen versehenen Treib­ riemen weiter zu verbessern, sind aus Glasseiten hergestellte Spannungselemente verwendet worden, die in CSM oder hydrier­ tem NBR eingebettet sind, woraus sich gegenüber konventionel­ len Glasseiten, welche typischerweise einem Adhäsionsprozeß zur Einbettung in Chloropren-Gummi unterworfen werden, eine bessere Biege- und Abriebfestigkeit bei hohen Temperaturen besitzen.

Weiterhin ist die Stoffdeckschicht für die Riemenzähne eine kritische Komponente bei derartigen Riemen. Die Deckschicht ist im Motorraum nicht nur hohen Temperaturen ausgesetzt, sondern erzeugt aufgrund der Reibung zwischen dem Riemen und mit ihm zusammenwirkenden Zahnrädern selbst zusätzliche Wärme, wenn der Riemen in die Zahnräder eingreift, sich von ihnen trennt und in Längsrichtung relativ zu diesen gleitet. Gegenwärtig verwendete Stoffdeckschichten bilden einen Prob­ lembereich, der gewöhnlich zu einem frühzeitigen Riemenaus­ fall führt. Dies ist insbesondere bei hohen Umgebungstempe­ raturen, beispielsweise in einem Motorraum, ein Problem.

Bekannte Deckstoffschichten sind gewöhnlich aus einem Gewebe aus Nylon-6 oder Nylon-6,6 hergestellt. Für Behandlungsmittel dieser Schichten sind bestimmte Verbesserungen erreicht worden. Nichtsdestoweniger brechen Zähne bei dieser Art von Deckschichten gewöhnlich innerhalb kurzer Zeit bei hoher Be­ lastung und hohen Temperaturen aufgrund eines Ausfalls der die Riemenbasis und die Zähne bedeckenden Nylon-Stoffschicht ab.

Eine vorgeschlagene Lösung für das Zahnproblem aufgrund eines Ausfalls der Stoffschicht besteht in der Verwendung einer Schicht, die durch Verdrillen eines Fadens hergestellt wird, der seinerseits beispielsweise aus einer mit einem elasti­ schen Faden aus Urethan verdrillten Faser aus aliphatischem Polyamid oder Polyester verdrillt ist. Die Schwierigkeit bei derartigen Stoffschichten besteht darin daß sie primär aufgrund der Tatsache, daß sie den für das Anhaften verwen­ deten Gummikleber nicht absorbieren, sehr schlecht an den Riemenzähnen haften. Nach wiederholtem Kontakt des Riemens mit den Zahnrädern trennt sich der Gummikleber ab, was zu einer zu starken Abnutzung der Riemen und/oder zu einer ver­ ringerten Lebensdauer führt.

Eine weitere bekannte Stoffdeckschicht ist in dem offengeleg­ ten JP-GM 62-1 83 147 beschrieben. Dieser Riemen besitzt eine Deckstoffschicht mit Schußfäden, die aus wenigstens einem wollig bearbeiteten Faden einer Faser aus aromatischem Poly­ amid und einem elastischen Faden aus Urethan hergestellt sind, welche sich in Riemenlängsrichtung erstrecken. Die Schwierigkeit bei einem derartig wollig bearbeiteten Faden der Faser aus aromatischem Polyamid besteht darin, daß die Faser ein Polymer ohne Schmelzpunkt ist. Die Fasern können daher nicht erwärmt werden, um ihr Biegen und gleichförmiges Vorverdrillen zu erleichtern. Die Fäden haben daher keinen gleichförmigen Durchmesser. Darüber hinaus sind die genann­ ten Fasern sehr starr und führen beim Weben zu einer uner­ wünscht rauhen Oberfläche mit einer einem Handtuch entspre­ chenden Textur.

Zusätzlich zu der unebenen Oberfläche aufgrund der Verwendung der vorgenannten Fasern besitzt ein mit Zähnen versehener Riemen bei Verwendung der vorgenannten Deckstoffschicht einen willkürlichen PLD-Wert. Dieser PLD-Wert ist ein Maß für den Abstand zwischen der Steigungslinie oder der Mittellinie der die Last tragenden Seiten und dem Boden der Riemenzähne. Die aus dem gleichen Guß hergestellten Riemen können daher un­ terschiedliche Längen besitzen, was offensichtlich nicht wün­ schenswert ist. Darüber hinaus treten bei Riemen mit will­ kürlichen PLD-Werten die Zähne in störende Wechselwirkung mit den Seitenwänden der Nuten von mit ihnen zusammenwirkenden Zahnrädern. Darüber hinaus ist eine Spannungskonzentration an der Basis der Zähne vorhanden, welche sehr früh zu einer Rißbildung führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Deckschicht für die Zähne eines mit Zähnen versehenen Treibriemens anzugeben, welche einen sehr dauerhaften Riemen gewährleisten, der auch bei hohen Temperaturen und hohen Be­ lastungen nicht zu Rissen oder einem Abrennen der Zähne führt.

Diese Aufgabe wird bei einem Treibriemen der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der aliphatische Monofaden ist vorzugweise ein Polyamid und insbesondere aus einem der folgenden Stoffe gebildet: Polyester, Nylon-6, Nylon-6,6, Nylon-4-6 und Nylon-12.

Das aromatische Fasergespinst besitzt vorzugsweise eine Poly­ amid-Faser, die einen aromatischen Ring in der Hauptkette der molekularen Struktur enthält.

Das Fasergespinst aus aromatischem Polyamid ist aus wenig­ stens 40 Gew.-% und vorzugsweise 50 Gew.-% einer Faser aus aromatischem Polyamid hergestellt.

Die Kettfäden sind aus 3 bis 25 Einheiten eines aliphatischen Monofadens mit 10 bis 50 den hergestellt. Vorzugsweise han­ delt es sich bei den Kettfäden um Fäden, die aus wenigstens einem der folgenden Stoffe hergestellt sind: Polyester, ali­ phatisches Polyamid.

Die Schußfäden sind vorzugsweise mit 5 bis 30 Windungen pro 10 cm verdrillt. Die Kettfäden sind vorzugsweise mit 8 bis 40 Windungen pro 10 cm verdrillt.

Die Riemenzähne sind vorzugsweise aus wenigstens einem der folgenden Gummis hergestellt: chlorsulfonierter Polyäthylen- Gummi (CSM), alkylierter chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi (ACSM) und hydrierter Acrylnitril-Butadien-Gummi (hydrierter NBR).

Die Kett- und Schußfäden besitzen eine Beschichtung aus wenigstens einem der folgenden Stoffe: RFL-Lösung, Isocyanat- Lösung und Epoxid-Lösung.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Kettfäden aus einer Vielzahl von mehrlagigen Mehrfachfasern aus aromati­ schem Polyamid mit 1 bis 5 den hergestellt sind, die vorzugs­ weise um sich selbst verdrillt sind.

Darüber hinaus sieht die Erfindung eine Stoffschicht der obengenannten Art zur Aufbringung auf Riemenzähne vor.

Jeweilige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, welche eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen mit Zähnen versehenen Riemens zeigt.

Ein mit Zähnen versehener Treibriemen 10 ist aus einem Basis­ teil 12 mit in Längsrichtung beabstandeten quer gerichteten Zähnen 14, 16 hergestellt, welche jeweils mit komplementären Zahnradnuten (nicht dargestellt) in Eingriff treten. Zwischen benachbarten Zähnen 14, 16 sind Nuten 18 zur Aufnahme von komplementären Zahnradzähnen vorgesehen. In eine Trägergum­ mischicht 20 ist eine Vielzahl von in Längsrichtung verlau­ fenden strangförmigen Spannungsseiten 22 eingebettet, die beispielsweise aus Glasfasern Fasern aus aromatischem Polyamid oder Kohlenstoffasern hergestellt sind, wobei die Seiten 22 jeweils auf eine Riemensteigungslinie zentriert sind. Auf einer freiliegenden Oberfläche 28 der Zähne 14 und 16 sowie der Nuten 18 haftet eine Stoffdeckschicht 24.

Das Riemenbasisteil 12 ist aus einem Gummimaterial herge­ stellt, das gute Abnutzungseigenschaften bei hohen Tempe­ raturen besitzt. Beispiele für derartige Gummimaterialien sind: chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi (CSM), alkylierter chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi (ACSM) und hydrierter Acrylnitril-Butadien-Gummi (hydrierter NBR). Die letztge­ nannte Gummizusammensetzung wird durch Zusatz von Wasser­ stoff zum doppeltgebundenen Teil des Acrylnitril-Butadien- Gummis hergestellt. Diese Gummizusammensetzungen sind gegen­ über konventionellen Gummimaterialien, wie beispielsweise natürlicher Gummi, Styrol-Butadien-Gummi, Acrylnitril-Buta­ dien-Gummi und Chloropren-Gummi bevorzugt.

Der alkylierte chlorsulfonierte Polyäthylen-Gummi (ACSM) wird durch Chlorsulfonierung eines linearen Polyäthylens geringer Dichte hergestellt, so daß der Chlorgehalt in einen Bereich zwischen 15 und 45 Gew.-% und der Schwefelgehalt in einen Bereich zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% fällt. ACSM enthält eine Alkyl-Seitenkette, welche die Polyäthylen-Kristallisation in der Hauptkette reduziert, so daß Gummieigenschaften reali­ siert werden. ACSM kristallisiert bei tiefen Temperaturen (nicht höher als -10°C) sehr wenig, so daß eine gummiartige Elastizität erhalten bleibt, welche eine hohe Funktionalität bei tiefen Temperaturen gewährleistet.

Die Stoffdeckschicht 24 für den erfindungsgemäßen Riemen 10 kann aus einem Vollgewebestoff, der in Riemenlängsrichtung dehnbar ist, einem geköperten Gewebestoff, einem elastischen Satin-Gurtstoff oder einem ähnlichen Stoff hergestellt sein.

Die Stoffdeckschicht 24 besitzt miteinander verwobene Kett- und Schußfäden 30, 32. Diese Kett- und Schußfäden 30, 32 sind so verwoben, daß sie sich in ihrer Längsrichtung abwechselnd vertikal überlappen. Bei einem Vollgewebestoff ergibt die Kreuzung der verwobenen Kett- und Schußfäden 30, 32 ein wel­ liges Muster in der Deckschicht 24.

Bei Verwendung eines geköperten Stoffes oder eines elasti­ schen Satin-Gurtstoffes bilden die Schuß- und Kettfäden 30, 32 lediglich bei jeweils mehreren Fäden wellige Kreuzungen, was zu weniger welligen Kreuzungspunkten im Vergleich zu vollverwobenem Stoff führt. Darüber hinaus dringt der Gummi bei einem geköperten Stoff oder einem elastischen Satin- Gurtstoff tiefer in die Räume zwischen den Fäden 30, 32 ein, als bei einem vollverwobenen Stoff.

Der Gummi dringt auch an den Kreuzungsstellen zwischen die Kett- und Schußfäden ein, wodurch ein direkter Kontakt zwi­ schen ihnen verhindert wird. Der Gummi wirkt als Kissen­ schicht zwischen den Kett- und Schußfäden. Ein möglicher zerstörender Abriebkontakt zwischen den Kett- und Schußfäden 30, 32, der zu einem frühzeitigen Ausfall führen kann, wird daher auch bei starker Biegung reduziert.

Um die Dehnbarkeit der Stoffdeckschicht 24 zu vergrößern, kann ein synthetischer Polyester-Faserfaden geringer Orien­ tierung in den vollverwobenen Stoff, den geköperten gewobenen Stoff oder den elastischen Satin-Gurtstoff eingebaut werden, um ein Stricktuch zu bilden.

Zur Herstellung dieser Stoffdeckschicht 24 werden die Kett- und Schußfäden 30, 32 zunächst mit einer Haftschicht aus einer der folgenden gehärteten Lösungen bedeckt: RFL-Lösung, Isocyanat-Lösung und Epoxid-Lösung.

Die verwendete RFL-Lösung ist eine Mischung aus kondensier­ tem Resorzinol und Formalin mit Latex, wobei das Molverhält­ nis zwischen dem Resorzinol und Formalin zur Realisierung einer angemessenen Haftfestigkeit vorzugsweise 1 : 0,5 bis 3 beträgt.

Das kondensierte Resorzinol und Formalin wird mit dem Latex gemischt, so daß der Harzgehalt in einem Bereich von 2 bis 30 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Gummigehaltes des Latex liegt und die Mischung eine Gesamtfeststoffdichte von 5 bis 40% besitzt.

Das vorgenannte Latex kann wenigstens einer der folgenden Stoffe sein: Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Ternärcopolymer, chlorsulfoniertes Polyäthylen, hydrierter NBR, Epichlor­ hydrin, natürlicher Gummi, SBR, Chloropren-Gummi, Olefin- Vinylestercopolymer, usw.

Die Schußfäden 32 in der Stoffschicht 24 werden durch Ver­ drillen eines Fasergespinstes mit wenigstens 40 Gew.-% und vorzugsweise 50 Gew.-% von Fasern aus aromatischem Polyamid mit elastischen Urethanfäden hergestellt. Das Fasergespinst aus aromatischen Polyamid-Fasern besitzt eine Polyamid-Faser, welche einen aromatischen Ring in der Hauptkette der moleku­ laren Struktur enthält. Beispielhafte kommerziell erhältli­ che Stoffe dieser Art von Fasern sind Cornex, Normex, Kevler und Technora.

Die Erfindung sieht auch die Verwendung von aus der Faser aus aromatischem Polyamid mit einer weiteren Faser hergestellten Fäden vor. Darüber hinaus kann eine gesponnene Faser mit einer weiteren Faser und einem elastischen Urethan-Faden verdrillt werden.

Es hat sich gezeigt, daß der Gehalt der Faser aus aroma­ tischem Polyamid im Schußfaden 32 wenigstens 40 Gew.-% und vorzugsweise 50 Gew.-% betragen soll, um eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Wärme und Abrieb zu realisieren. Die Fasern aus aromatischem Polyamid besitzen vorzugsweise eine Länge von 25 bis 30 mm. Der Faden aus elastischem Urethan stellt sicher, daß die Deckstoffschicht 24 dehnbar ist.

Bei der Herstellung des Riemens werden die Zähne 14, 16 in einer Form hergestellt. Sie werden vor dem Vulkanisieren in die Form gepreßt. Es ist daher eine dehnbare Deckstoffschicht 24 wichtig, damit dieser Formprozeß ohne Aufweichen oder Aus­ fall dieser Deckschicht 24 durchgeführt werden kann. Die Deckschicht 24 ist vorzugsweise bis zu wenigstens 70% dehn­ bar. Die elastischen Urethan-Fäden sind leicht dehnbar und daher sehr zweckmäßig. Beim Weben in die Stoffschicht werden die elastischen Urethan-Fäden gedehnt und nach der Fertig­ stellung des Webeprozesses zusammengezogen.

Die Kettfäden 30 sind vorzugsweise aus einem Faden einer aliphatischen Faser hergestellt, wobei es sich beispielsweise um Polyester, Polyamide, wie Nylon-6, Nylon-6,6, Nylon-4,6 und Nylon-12 oder Polyvinylalkoholl, Polyäthylen, Polypro­ pylen usw. handeln kann. Das Fasergespinst wird durch Schich­ ten von 3 bis 25 Einheiten eines Monofadens mit 10 bis 50 den und Verdrillen der Fäden mit 5 bis 30 Windungen pro 10 cm in S- oder Z-Richtung zur Bildung der Kettfäden 30 hergestellt. Das Fasergespinst kann durch Schichten von 100 bis 200 Ein­ heiten einer Faser aus aromatischen Polyamiden mit 1 bis 6 den oder durch Verdrillen der Fasereinheiten zwecks Bildung des Mehrfaserkettfadens 30 hergestellt werden.

Da der Schußfaden 30 aus einem sehr starren Fasergespinst aus aromatischem Polyamid hergestellt wird, dient der vorgenann­ te Kettfaden zur Sicherstellung der Gleichförmigkeit im Mu­ ster von Kett- und Schußfäden 30, 32. Um einen mit Zähnen versehenen Riemen durch das vorgenannte Einpressen in eine Form herstellen zu können, muß das Material der Stoffschicht in Querrichtung dehnbar sein, um die vorgenannte Querdehnung und Querkontraktion bei der Riemenherstellung zu ermöglichen. Ist der Kettfaden 30 nicht starr, so zieht sich die Stoff­ schicht 24 nicht gleichförmig zusammen, so daß sie eine rauhe Oberfläche besitzt. Wenn die Stoffschicht 24 keine gleichför­ mige Dicke besitzt, was zu einer ungleichmäßigen Kontraktion führt, so wird die Riemenlebensdauer primär aufgrund des nicht gleichförmigen PLD-Wertes reduziert, wie dies oben bereits beschrieben wurde.

Die Kettfäden enthalten eine Monofaser mit 10 bis 50 den im Durchmesser. Wird ein Monofaden mit weniger als 10 den ver­ wendet, so werden die hochelastischen Fasern in der Stoff­ schicht ungleichmäßig zusammengezogen. Die Verwendung eines Monofadens mit mehr als 50 den führt zu einer Stoffschicht mit zu großer Dicke. Es ist schwierig, einen Riemen mit gleichförmigem PLD-Wert bei Verwendung einer dicken Stoff­ schicht 24 herzustellen. Dies kann zu einer unbrauchbaren Stoffschicht 24 führen.

Die Menge der geschichteten Monofäden liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 25. Werden zwei Monofäden miteinander ver­ drillt, so besitzt die sich daraus ergebende Stoffschicht 24 eine ungleichförmige Dicke. Die Verwendung eines einzigen Fa­ dens führt zu Kettfäden mit nicht ausreichender Biegefestig­ keit.

Die Schußfäden werden vorzugsweise mit 5 bis 40 Windungen pro 10 cm und insbesondere in einem Bereich von 10 bis 30 Windun­ gen pro 10 cm verdrillt. Das Verdrillen von weniger als 5 Windungen pro 10 cm führt zu Fasergespinsten aus aromatischem Polyamid die nicht in den elastischen Faden aus Urethan pas­ sen, woraus sich ein ungleichförmiger Durchmesser der Schuß­ fäden 32 und eine ungleichförmige Dicke der Stoffschicht er­ gibt. Bei Verdrillen von mehr als 40 Windungen pro 10 cm wird die Festigkeit des Stoffes im Schuß nachteilig reduziert. Daraus ergibt sich, daß die Deckstoffschicht das Basisteil 12 der Riemenzähne nicht ausreichend verstärken kann. Während der Riemenlebensdauer können daher sehr früh Risse im Basis­ teil 12 auftreten was zu einer Abtrennung der Riemenzähne 14, 16 führen kann.

Im folgenden werden mehrere Beispiele von erfindungsgemäß hergestellten Kombinationen aus Riemen und Stoffschichten an­ gegeben. Es handelt sich dabei lediglich um Beispiele zur Erläuterung der Erfindung. Die speziellen Strukturen sind nicht als einschränkend zu verstehen.

Beispiel 1

Sieben Einheiten eines Nylon-6,6-Monofadens mit 30 den wurden zur Bildung eines Mono-Multigarns zusammengeschichtet, das mit 50 Windungen pro cm in S-Richtung zur Erzeugung der Kette geschichtet wurde. Mehrere Fasergespinste wurden mit Materia­ lien und Maßen gemäß Tabelle 1 gebildet, wobei jeder elasti­ sche Urethan-Faden während des Verdrillprozesses zwei bis viermal gedehnt wurde. Diese Fäden wurden in S-Richtung mit einem Verhältnis von 5 Windungen pro 10 cm zur Erzeugung der Schußfäden verdrillt. Die Kett- und Schußfäden 30, 32 wurden zur Bildung der jeweiligen Schicht in einem 2×2-Muster gekö­ pelt, wobei jede Schicht mittels einer Kreismaschine in Brei­ tenrichtung um 40 bis 55% zusammengezogen wurde.

Tabelle 1

Jede Stoffschicht wurde mit RFL-Lösung (Resorzinol-Formalin- Latex-Kleberbehandlungslösung) behandelt, die in konventio­ neller Weise als Kleberbehandlungslösung verwendet wurde, und sodann mit einem Gummikleber imprägniert, der durch Lösen in einer Lösung einer Gummizusammensetzung hergestellt wurde, wie sie auch für den Riemenkörper verwendet wurde. Nach dem Trocknen wurden die Stoffschichten auf einen mit Zähnen ver­ sehenen Riemen aufgebracht.

Der Aufbau einer konventionellen Deckstoffschicht (geköpertes Gewebe) ist in der folgenden Tabelle 2 dargestellt:

konventionelles Beispiel
Schußmaterial
Nylon-6,6
Schußdurchmesser	140D/2
Schußaufbau	(A140D/2+SD140D/1/1
Schußzahl	120/5 cm
Kettmaterial	Nylon-6,6
Kettdurchmesser	210D
Kettzahl	200/5 cm
Riemen-Nr.	A-6

Die verwendete Spannungsseite war eine Glasseite mit einem Kerndurchmesser von 1,2 mm und einem BCG150-3/13-Aufbau, wobei die Seite anfänglich einem Haftprozeß unterworfen wurde. Bei diesem Seitenaufbau ist B ein nichtalkalisches Glas, C eine kontinuierliche Faser, G eine einzelne Faser (9 µ), "150"=150 000 yd/lb und "3" die Anzahl von BCG 150 (Einzelfasern). Die drei Fasern werden zur Bildung eines Strangs miteinander verdrillt. "13" ist die Anzahl von zusammengefügten Strängen. Die 13 Stränge werden zur Bildung des BCG 150-3/13 verdrillt. Die Multiplikation von 3 (die Anzahl von Einzelfasern) mit 13 (die Anzahl der gefachten Fasern) zeigt an, daß 39 Fasern in der Seite vorhanden sind.

Eine aus hydriertem NBR hergestellte Gummizusammensetzung gemäß Tabelle 3 wurde für den Riemenkörper und die Gummi­ trägerschicht verwendet.

Tabelle 3

Die vorgenannten Materialien wurden kombiniert und mittels eines konventionellen Preßformverfahrens zur Bildung der mit Zähnen versehenen Riemen sulfoniert. Jeder Riemen wurde ge­ sonderten Lauftests (Lauftest Nr. 1 und 2) unterworfen, um die Zeit bis zum Brechen der gezahnten Teile zu ermitteln und die Abnutzung der Stoffschichten zu testen. Die Testergebnis­ se sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Die getesteten Riemen besaßen eine Zahnsteigung von 9,525 mm, eine Zahnform ZA (International Standard Organization), 105 Zähne und eine Riemenbreite von 1,905 cm.

Lauftest Nr. 1

Die Testvorrichtung bestand aus einem Antriebszahnrad mit 16 Zähnen, einem angetriebenen Zahnrad mit 36 Zähnen und einem Spannzahnrad mit einem Durchmesser von 52 mm.

Der Laufzustand 1-1 war der folgende: Umgebungstemperatur 120°C, eine Antriebszahnrad-Drehzahl von 7200 Umdrehungen pro Minute, eine Last von 8 PS und eine Anfangsspannung von 15 kgf.

Der Laufzustand 1-2 hatte eine Umgebungstemperatur von 80°C, eine Antriebszahnrad-Drehzahl von 7200 Umdrehungen pro Minu­ te, eine Last von 8 PS und eine Anfangsspannung von 15 kgf.

Lauftest Nr. 2

Diese Testvorrichtung besaß ein Antriebszahnrad mit 20 Zäh­ nen, drei angetriebene Zahnradeinheiten mit 20 Zähnen, die jeweils so angeordnet waren, daß die angetriebenen Zahnrad­ einheiten vom Antriebszahnrad in der gleichen Ebene beabstan­ det waren sowie einem Leerlaufzahnrad mit einem Durchmesser von 32 mm für jedes Zahnrad. Die Riemen wurden um die vorge­ nannten vier Zahnräder gezogen und auf eines der angetriebe­ nenen Zahnräder eine Last von 80 kg ausgeübt. Für diese Lauf­ bedingungen drehte sich das angetriebene Zahnrad mit einer Drehzahl von 5500 Umdrehungen pro Minute bei einer Umgebungs­ temperatur von 120°C für etwa 300 Stunden. Nach einem Lauf von 300 Stunden wurde die Dicke der Deckstoffschicht am Boden der mit Zähnen versehenen Teile der Bänder gemessen.

Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 4 dargestellt. Ersichtlich kann die Lebensdauer der mit Zähnen versehenen Riemen bis zum Brechen bei den Laufzuständen 1-1 und 1-2 durch Verwendung eines Fasergespinstes aus aromatischem Polyamid für die Schußfäden verlängert werden. Dieser ver­ besserte Effekt ist bei hohen Temperaturen noch deutlicher. Unter der Bedingung 2 bei bei hoher Spannung und hohen Tempe­ raturen arbeitenden Riemen zeigt der Riemen mit einem Faser­ gespinst aus aromatischem Polyamid für die Schußfäden eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Abriebsabnutzung.

Beispiel 2

Die Menge der Fasergespinste aus aromatischem Polyamid und der elastischen Urethan-Fäden für die Stoffschicht wurde gemäß Tabelle 5 geändert, um eine geköperte Deckstoffschicht mit dem gleichem Verfahren gemäß Beispiel 1 zu erzeugen.

Tabelle 5

Die Stoffschichten wurden mit einem Kleber gemäß Beispiel 1 zusammengezogen und behandelt. Die Lebensdauer der Riemen bis zum Ausfall wurde unter den Bedingungen 1-1 und 1-2 bestimmt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6

Gemäß den Ergebnissen nach Beispiel 2 reicht der Eingriff zwischen dem Fasergespinst aus aromatischem Polyamid und dem elastischen Urethan-Faden nicht aus, um eine gleichförmige Dicke bei Auftreten der lateralen Kontraktion während der Herstellung zu erzeugen, wenn die Verdrillung des Schusses vergleichsweise klein, d. h., 4 Windungen pro 10 cm, ist. Der fertige Riemen zeigt ein ungenaues Ineingrifftreten mit den Zahnradeinheiten, wodurch eine ungleiche Abnutzung entsteht, die zu einem frühzeitigen Riemenausfall führen kann.

Ist die Verdrillung hoch, d. h., 50 Windungen pro 10 cm, so besitzt die fertige Stoffschicht eine normale Erscheinung und eine im wesentlichen gleichförmige Dicke. Sie hat jedoch eine reduzierte Festigkeit in Schußrichtung. Dieser Riemen erfährt eine Spannungskonzentration an den Zahnbasisteilen, welche sehr früh zu Rißbildung führt.

Da die Schußfäden sehr starr sind, müssen erfindungsgemäß die Kettfäden entsprechend starr gemacht werden, damit die Gewebe zur Bildung einer Stoffschicht mit gleichförmiger Dicke aus­ geglichen sind.

Die Fasergespinste aus aromatischen Polyamid kreuzen sich mit dem elastischen Urethan-Faden unter Bildung einer gleichför­ migen Stoffschichtdicke.

Der Riemen besitzt zur Gewährleistung einer langen Lebens­ dauer also einen gleichförmigen PLD-Wert. Die Deckstoff­ schicht besitzt eine sehr hohe Abriebfestigkeit. Sie schützt die Zähne und vermeidet eine Rißbildung in der Zahnbasis, welche die Riemenlebensdauer verkürzen würde.

Bei der Verdrillung des Schusses zwischen 8 und 40 Windungen pro 10 cm kreuzt sich das Fasergespinst aus aromatischem Polyamid mit dem elastischen Urethan-Faden unter Bildung einer Deckstoffschicht mit glatter Oberfläche und gleichför­ miger Dicke. Dies gewährleistet die Festigkeit des Riemens in Schußrichtung, wodurch die Dauerhaftigkeit des Riemens weiter verbessert wird.

Claims (24)

1. Treibriemen (10) mit einem Basisteil (12) mit einer Vielzahl von in Riemen­ längsrichtung beabstandeten Zähnen (14, 16), und einer die Zähne (14, 16) bedeckenden Stoffschicht (24), die in Längsrichtung verlaufende Schußfäden (32) aus mit elastischen Urethan-Fäden verdrilltem Fasergespinst aus aromatischem Polyamid sowie durch Verdrillen wenigstens eines aliphatischen Monofa­ dens mit 10 bis 50 den gebildete Kettfäden (30) enthält.

2. Treibriemen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fasergespinst aus aromatischem Polyamid wenigstens 40 Gew.-% einer Faser aus aromatischem Polyamid umfaßt.

3. Treibriemen (10) nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (30) 3 bis 25 Einheiten eines aliphatischen Monofadens mit 10 bis 50 den umfassen.

4. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (30) um 5 bis 30 Windungen pro 10 cm verdrillt sind.

5. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden (32) um 8 bis 40 Windungen pro 10 cm verdrillt sind.

6. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenzähne (14, 16) aus einem der folgenden Gummis hergestellt sind: chlorsulfo­ nierter Polyäthylen-Gummi (CSM), alkylierter chlorsul­ fonierter Polyäthylen-Gummi (ACSM) und hydrierter Acryl­ nitril-Butadien-Gummi (hydrierter NBR).

7. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kett- und Schußfäden (30, 22) eine Beschichtung besitzen, die aus wenigstens einer der folgenden Lösungen gebildet ist: RFL-Lösung, Isocyanat-Lösung und Epoxidlösung.

8. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasergespinste aus aromatischem Polyamid wenigstens 50 Gew.-% einer Faser aus aromatischem Polyamid umfassen.

9. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergespinst aus aroma­ tischem Polyamid eine Polyamid-Faser aufweist, die einen aromatischen Ring in der Hauptkette der molekularen Struktur enthält.

10. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aliphatische Monofaden ein Polyamid ist.

11. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aliphatische Monofaden aus wenigstens einem der folgenden Stoffe gebildet ist: Polyester, Nylon-6, Nylon-6,6, Nylon-4-6 und Nylon-12.

12. Treibriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (30) aus wenigstens einem der folgenden Stoffe gebildet sind: Polyvinylalkohol, Polyäthylen und Polypropylen.

13. Treibriemen (10) insbesondere nach Anspruch 1 mit einem Basisteil (12) mit einer Vielzahl von in Riemen­ längsrichtung beabstandeten Zähnen (14, 16); und einer die Zähne (14, 16) bedeckenden Stoffschicht (24), die in Längsrichtung verlaufende Schußfäden (32) aus mit elastischem Urethan-Fäden verdrilltem Faserge­ spinst aus aromatischem Polyamid sowie aus einem Mehrfachfaden aus aromatischem Polyamid mit 1 bis 6 den hergestellte Kettfäden (30) enthält.

14. Treibriemen (10) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeich­ net, daß die Mehrfachfasern aus aromatischem Polyamid um sich selbst verdrillt sind.

15. Treibriemen (10) nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet daß die Kettfäden (30) aus zwischen 100 bis 200 Einheiten eines Monofadens aus aromatischem Polyamid hergestellt sind.

16. Stoffschicht (24) zum Aufbringen auf Zähne (14, 16) eines Treibriemens (10), gekennzeichnet durch Schußfäden (32) aus mit einem elastischen Urethan-Faden verdrilltem Fasergespinst aus aromatischem Polyamid und Kettfäden (30), die durch Schichten und Verdrillen wenigstens eines aliphatischen Monofadens mit 10 bis 50 den hergestellt sind.

17. Stoffschicht (24) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fasergespinste aus aromatischem Polyamid wenigstens 40 Gew.-% einer Faser aus aromatischem Poly­ amid umfassen.

18. Stoffschicht (24) nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (30) 3 bis 25 Einheiten eines aliphatischen Monofadens von 10 bis 50 den umfassen.

19. Stoffschicht (24) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (30) mit 5 bis 30 Windungen pro 10 cm verdrillt sind.

20. Stoffschicht (24) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden (32) mit 8 bis 40 Windungen pro 10 cm verdrillt sind.

21. Stoffschicht (24) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kett- und Schußfäden (30, 32) eine Beschichtung besitzen, die aus wenigstens einer der folgenden Lösungen gebildet ist: RFL-Lösung, Isocyanat-Lösung und Epoxid-Lösung.

22. Stoffschicht (24) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasergespinste aus aromatischem Polyamid wenigstens 50 Gew.-% einer Faser aus aromatischem Polyamid umfassen.

23. Stoffschicht (24) zum Aufbringen auf Zähne (14, 16) eines Treibriemens (10), insbesondere nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch in Längsrichtung verlaufende Schußfäden (32) aus mit elastischen Urethan-Fäden verdrilltem Fasergespinst aus aromatischem Polyamid, und Kettfäden (30) aus einer Vielzahl von Mehrfachfäden aus aromatischem Polyamid mit 1 bis 6 den.

24. Stoffschicht (24) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mehrfachfasern aus aromatischem Polyamid um sich selbst verdrillt sind.