DE4113360A1 - Treibriemen - Google Patents
TreibriemenInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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