DE4215142A1 - Aramid-faserschnur fuer treibriemen und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents
Aramid-faserschnur fuer treibriemen und verfahren zur herstellung derselbenInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft Treibriemen und insbesondere eine Aramid-Faserschnur zur
Verwendung als belastungstragende Komponente in einem Treibriemen, die einen
ausgezeichneten Widerstand gegen Ausdehnung, Ermüdung und Ausfransen besitzt.
Bekanntlich werden Aramid-Faserschnüre als belastungstragende Glieder in
Treibriemen verwendet. Die Aramid-Faser ist eine organische Faser, die stark und dehnbar ist
und im Vergleich zu anderen organischen Fasern eine gute, die Abmessung betreffende
Stabilität in einer Hochtemperatur-Umgebung besitzt. Ein Nachteil der belastungstragenden
Schnüre aus Aramid-Faser ist, daß die Fasern die Tendenz haben, auszufransen. Dies ist
besonders in Riemen ein Problem, bei denen die seitlich entgegengesetzt gerichteten
antreibenden/angetriebenen Oberflächen ungeschützt sind, d. h. keine Schutzschicht, wie
beispielsweise Baumwollgewebe, darauf besitzen. Diese Verhältnisse sind bei Zahnriemen,
Keilrippenriemen und Keilriemen weit verbreitet. Ein Ausfransen kann bei der Herstellung
und/oder während der Verwendung auftreten, da die ungeschützten Schnüre an den seitlich
gerichteten Oberflächen wiederholt mit einer mitwirkenden Riemenscheibe in Kontakt kommen
und wieder davon gelöst werden.
Es sind schon Versuche unternommen worden, die Eigenschaften der Aramid-Faser
zu verändern, um die daraus aufgebauten Schnüre als Komponenten in einem Treibriemen
verwendbarer zu machen. Beispielsweise werden die Schnüre bekanntlich mit einer Resorcinol-
Formalin-Gummi-Latex-Adhäsionsflüssigkeit (im folgenden RFL-Flüssigkeit) behandelt. So
behandelte Schnüre haben eine gute Biegefestigkeit, sind jedoch noch anfällig gegen
Ausfransen.
Auch werden die Schnüre bekanntlich vor der Behandlung mit der RFL-Flüssigkeit
mit Epoxy- oder Isocyanat-Verbindungen vorbehandelt. Dies führt zu einer Härtung der Schnur,
was das Ausfranse-Problem verringert. Jedoch besitzt die gehärtete Schnur weniger Widerstand
gegen Ermüdung als eine Schnur ohne diese Behandlung. Dementsprechend wendet sich keine
der obigen Behandlungen in ausreichender Weise sowohl dem Problem des Ausfransens als
auch dem Problem der Ermüdung zu.
Einer der Erfinder hierin erfand zuvor zusammen mit Angestellten des
Abtretungsempfängers dieser Erfindung ein Herstellungsverfahren, bei dem die Aramid-Faser
mit einer Mischung behandelt wird aus Epoxy-Verbindungen, die mindestens ein Epoxy-Radikal
sowie Flüssiggummi einschließt. Die behandelten Fasern werden dann adhäsiv mit
nichtvulkanisiertem Gummi vulkanisiert. Während dieses Verfahren den Widerstand der Aramid-
Faser sowohl gegenüber Ermüdung und Ausfransen deutlich verbessert, hat sich die Adhäsion
zwischen den Fasern und der Gummischicht, in die sie eingebettet sind, als nicht so effektiv
wie gewünscht erwiesen. Folglich bleibt die Notwendigkeit bestehen, eine Schnur zu entwickeln
mit exzellentem Widerstand sowohl gegenüber Ausfransen als auch gegenüber Ermüdung, und
eine, die effektiv an der Schicht aus Gummibestandteil eines Treibriemens festgehalten wird, in
der sie eingebettet ist.
Die vorliegende Erfindung ist speziell darauf gerichtet, die oben aufgezählten
Probleme in einer neuen und einfachen Weise zu meistern.
Genauer ausgedrückt, ist es das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine
belastungstragende Schnur bereitzustellen, die in den Riemen eingelagert werden kann, und die
einen exzellenten Widerstand besitzt gegen Ausdehnung, Ermüdung und Ausfransen, und die
gleichzeitig in positiver Weise in der Schicht aus Gummibestandteil festgehalten wird, in die sie
eingebettet ist.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die vorliegende Erfindung eine Aramid-
Faserschnur zur Verwendung als ein Bestandteil in einem Treibriemen, wobei die Aramid-
Faserschnur eine Vielzahl adhäsiv behandelter und zu einem Strang mit einem primären
Verdrillfaktor (Y) im Bereich von -1 bis 1 gebildeter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier
besitzt. Eine Vielzahl dieser Stränge wird zu einer Schnur mit einem End-Verdrillfaktor (X) im
Bereich von 1 bis 4 geformt. Der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) genü
gen der folgenden Gleichung: Y ist -0,6X + 1,3 und Y ist -1,5x + 5,0.
Die Erfindung berücksichtigt auch, daß die Schnur adhäsiv behandelt werden soll
mit entweder a) einer Kombination aus Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Flüssigkeit und
Kautschukkitt oder b) Kautschukkitt.
In einer Form werden die Aramid-Faserfäden mit entweder a) einer Epoxy-
Verbindung oder b) einer Isocyanat-Verbindung behandelt.
Die Erfindung betrifft die Verwendung von 100 bis 3000 Faserfäden von je 1 bis 3
Denier zur Definition eines jeden Aramid-Faserstrangs. In einer Form haben die Aramid-
Faserfäden Bandform.
Die Aramid-Faserfäden sind vorzugsweise entweder aus CONEX®, NOMEX®,
KEVLAR®, TECHNORA® und TOWARON® gemacht.
In einer Form ist die Aramid-Faserschnur, wie oben beschrieben, durch 2 bis 5
Stränge definiert.
In einer Ausführungsform ist der Kautschukkitt entweder a) Chloropren-Gummi, b)
chlorsulfoniertes Polyethylen und c) alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen. Der Kautschukkitt
hat vorzugsweise ein Lösungsmittel, das entweder a) ein Nitrilhydrid-Gummibestandteil, b) eine
Isocyanat-Verbindung, c) Methylethylketon oder d) Toluol ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-
Adhäsionsflüssigkeit Latex, der entweder a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin-Terpolymer, b)
chlorsulphoniertes Polyethylen, c) Nitrilhydridgummi, d) Epichlorhydrin, e) natürlicher Gummi,
f) Butadien-Styrol-Gummi (SBR), g) Chloroprengummi oder h) ein Olefin-Vinylester-Copolymer
ist.
In einer Ausführungsform ist die Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-
Adhäsionsflüssigkeit eine Mischung von Ausgangskondensaten von Resorcinol und Formalin
und Gummi-Latex, und das Molverhältnis von Resorcinol zu Formalin ist 1 : 0.5 bis 3. In einer
Form werden die Ausgangskondensate von Resorcinol und Formalin mit dem Gummi-Latex so
gemischt, daß ein Harz-Anteil hiervon in einer Menge von 10 bis 100 Gewichtsteilen Gummi-
Latex zugegen ist.
Die Erfindung betrifft ferner die Kombination der Aramid-Faserschnur und eines
Riemenkörpermaterials, um damit einen Treibriemen mit der zumindest teilweise in den
Riemenkörpermaterial eingebetteten Aramid-Faserschnur zu definieren.
Gemäß der Erfindung besitzt der Treibriemen eine Länge und eine Vielzahl der
Aramid-Faserschnüre, die im Riemenkörpermaterial bereitgestellt sind und sich längsweise darin
erstrecken, um eine neutrale Achse für den Treibriemen festzulegen. Der Riemen kann entweder
ein Keilriemen, ein Querkeilriemen, ein Zahnriemen etc. sein.
In einer Ausführungsform hat der Treibriemen seitlich entgegengesetzt gerichtete
Oberflächen und der Riemenkörper eine Polster-Gummischicht in welcher die Aramid-
Faserschnüre eingebettet sind. Die Polster-Gummischicht definiert einen Ausschnitt aus jeder
seitlich gerichteten Oberfläche, und der Ausschnitt der seitlich gerichteten Oberfläche ist nicht
von Stoff bedeckt.
Die Erfindung betrifft auch eine Aramid-Faserschnur, die eine Vielzahl zu einem
Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) gebildeter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100
Denier besitzt, mit einer Vielzahl der zur Schnur mit einem End-Verdrillfaktor (X) gebildeten
Stränge. Der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) genügen den folgenden
Gleichungen: Y ist -0,6x + 1,3 und Y ist 1,5X + 5,0.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bildung einer Aramid-
Faserschnur, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: einer
Adhäsionsbehandlung einer Vielzahl von Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier, einer
Verdrillung einer Vielzahl von Fäden mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in Bereich von - 1 bis 1
zu einem Strang und der Bildung einer Vielzahl dieser Stränge zu Schnüren mit einem End-
Verdrillfaktor (X) im Bereich vom 1 bis 4.
Abb. 1 ist ein perspektivischer Ausschnitt eines nach der vorliegenden Erfindung
gefertigten Zahnriemens;
Abb. 2 ist eine Querschnittansicht eines nach der vorliegenden Erfindung gefer
tigten Keilrippenriemens;
Abb. 3 ist eine Querschnittansicht eines nach der vorliegenden Erfindung gefer
tigten Keilriemens;
Abb. 4 ist ein Diagramm, das die optimalen Ausdehnungsbereiche eines Riemens
unter einer Last von 5 g/d zeigt sowie die Abnutzungsrate der Festigkeit und die Festigkeit-
Retentionsrate des Riemens, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor;
Abb. 5 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Ausdehnung eines Riemens unter
einer Last von 5 g/d zeigt, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor;
Abb. 6 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Festigkeit-Abnutzungsrate des
Riemens zeigt, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor und
Abb. 7 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Festigkeit-Widerstandsrate des
Riemens während einer Betriebsprobe zeigt, in Relation zu einem primären und einem End-
Verdrillfaktor.
Ein nach der vorliegenden Erfindung gefertigter Zahnriemen ist mit dem
Bezugszeichen 10 in Abb. 1 bezeichnet. Der Riemen 10 hat ein Riemenkörpermaterial 12 mit
einem Kompressionsquerschnitt 14, einem Spannkraftquerschnitt 16 und einer durch eine
Vielzahl sich in Längsrichtung ausdehnender, belastungstragender Schnüre 18 festgelegten
neutralen Achse. Eine Vielzahl sich in Querrichtung erstreckender Zähne werden in regel
mäßigen Abstandsintervallen in Längsrichtung des Riemens 10 bereitgestellt. Eine Schicht aus
Baumwollgewebe 22 bedeckt die innere Oberfläche 24 des Riemens 10, einschließlich der
Riemenzähne 20.
Die Kompressions- und Spannkraftquerschnitte 14 bzw. 16 sind hergestellt aus
Chloropren-Gummi (CR), chlorsulfoniertem Polyethylen-Gummi (CSM), alkyliertem chlorsul
foniertem Polyethylen (ACSM) oder aus hydriertem Acrylnitril-Butadien-Gummi (worauf sich
auch als hydrierter Nitril-Gummi bezogen wird, und der hier im folgenden als H-NBR abgekürzt
wird). Der H-NBR-Gummi wird hergestellt, indem mehr als 80 Gewichtsprozent Wasserstoff zu
dem Teil mit den Doppelbindungen des Acrylnitril-Gummis gegeben wird. Der H-NBR-Gummi
besitzt einen guten Widerstand gegenüber Alterung bei hohen Temperaturen.
Die Decke aus Baumwollgewebe 22 kann ein glatt gewebter Stoff sein, ein ge
köpert gewebter Stoff, ein Satin-Stoff oder ein anderer in der Richtung des Schußfadens
dehnbarer Stoff, d. h. in der Längsrichtung des Riemens. Im Fall des glatt gewebten Stoffes
sind der Schußfaden 26 und der Kettfaden 28 zusammengewebt, so daß an jedem
Kreuzungspunkt alternierend einer über dem anderen vorbeiläuft. Entsprechend werden die
wellenartigen Kreuzungen sowohl in den Kett- als auch in den Schußrichtungen gebildet.
Andererseits werden die Kettgarne 28 und die Schußgarne 26, wo Köper- oder
Satin-Baumwollgewebe verwendet wird, alternierend in größeren Intervallen übereinander
geführt. Dies reduziert die Zahl der wellenartigen Kreuzungen. Als Ergebnis füllt der zur
Imprägnierung des Baumwollgewebes verwendete Gummi nicht nur die Hohlräume zwischen
den Fäden, sondern sicher auch zwischen dem Kettfaden 28 und dem Schußfaden 26 an den
Kreuzungspunkten und verhindert dabei während des Biegens Verwicklung und Ausfransen
zwischen dem Kettfaden 28 und dem Schußfaden 26. Das Ergebnis ist, daß das Köper- und
Satin-Baumwollgewebe im allgemeinen eine längere Lebensdauer hat als normales
glattgewebtes Baumwollgewebe.
Die Decke aus Baumwollgewebe 22, der Kettfaden 28 und der Schußfaden 26
werden anfangs mit einer Klebeschicht überzogen, die aus mit RFL-Flüssigkeit, Isocyanat-
Lösung oder Epoxy-Lösung behandeltem Stoff hergestellt ist. Die Decke aus Baumwollgewebe
22 wird aus einer Polyamidfaser, Polyesterfaser, aromatischen Polyesterfaser oder dergleichen
hergestellt.
Die belastungstragenden Schnüre 18 werden aus Aramid-Faser hergestellt. Ein
roher Garnstrang von 300 bis 3100 Denier wird durch Bündelung von 100 bis 3000 aromati
schen Polyamidfasern von 1 bis 3 Denier hergestellt. Vor der Verdrillung der einzelnen Fasern
werden die Fasern adhäsiv mit einer der Epoxy- oder Isocyanat-Verbindungen behandelt. Die
Flüssigkeitsbehandlung resultiert in einem Erhalt der Unversehrtheit der gebundenen Fasern,
d. h. sie verhindert ein Ausfransen der Schnur 18. Die einzelnen Fäden werden vorzugsweise in
der Anordung eines Bandes gebildet.
Werden die Fäden auf die übliche Weise verdrillt, so wird die Verdrillung im all
gemeinen ungleichmäßig. Dies resultiert in einer Schwächung der Schnüre sowie in einer
Erniedrigung des Widerstandes gegenüber Ermüdung. Die vorliegende Erfindung löst diese
Aufgabe, indem sie einen Bereich eines End-Verdrillfaktors (X) und eines primären
Verdrillfaktors (Y) ermittelt. Genauer ausgedrückt werden die Rohgarne zuerst mit einem pri
mären Verdrillfaktor (Y) in einen Bereich von 0 bis 1 verdrillt, um einen Strang zu definieren.
Mindestens zwei solcher Stränge sowie vorzugsweise 2 bis 5 solcher Stränge werden mit
einem End-Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4 verdrillt.
Die Verdrillfaktoren (X, Y) werden erfindungsgemäß unter Verwendung der fol
genden Gleichung berechnet:
TF = 3,48× 0,01×T×D.
Die Richtungen der primären Verdrillung und der End-Verdrillung können gleich oder ent
gegengesetzt sein.
Wo die primäre und die End-Verdrillungsrichtung gleich sind, liegt der primäre
Verdrillfaktor (Y) im Bereich von 0 bis 1. Im Falle, wo die primäre Verdrillungsrichtung der End-
Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist, liegt der primäre Verdrillfaktor (Y) im Bereich von 0 bis
-1. In jedem Fall ist der Betrag der Verdrillung derselbe.
Nach der Behandlung mit RFL-Flüssigkeit werden die verdrillten Stränge mit
Kautschukkitt überzogen. Alternativ werden die Stränge nur mit Kautschukkitt behandelt. Die
Adhäsionsbehandlung unter Verwendung von Kautschukkitt kann mehrere Male je nach
Anforderung wiederholt werden.
Die verwendete RFL-Flüssigkeit ist eine Mischung von Ausgangskondensaten von
10 Resorcinol und Formalin mit Gummi-Latex. Vorzugsweise wird ein Molverhältnis von Resorcinol
zu Formalin von 1 : 0,1 bis 3 festgelegt, um die Adhäsionskraft zu verstärken. Die
Ausgangskondensate von Resorcinol und Formalin werden mit dem Latex so gemischt, daß der
Harzanteil davon 10 bis 100 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Gummi-Latex ausmacht. Die
Gesamt-Feststoffkonzentration wird dann so eingestellt, daß sie im Bereich von 5 bis 40%
liegt.
Das Latex ist a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin-Tripolymer, b) ein chlorsulfoniertes
Polyethylen, c) ein Nitrilhydrid-Gummi, d) Epichlorhydrin, e) natürlicher Gummi, f) Butadien-
Styrol-Gummi (SBR), g) Chloropren-Gummi und h) Olefin-Vinylester-Copolymer etc.
Der Kautschukkitt für die Schutzschicht-Behandlung ist ein Gummibestandteil, der
positiv am Gummi im Spannkraftquerschnitt 16 haftet. Geeignete Gummiarten sind Chloropren-
Gummi, chlorsulfoniertes Polyethylen und alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen. Geeignete
Lösungsmittel schließen Nitril-Hydrin-Gummibestandteil, Isocyanat-Verbindung, Methylethylketon
und Toluol ein.
Die Aramid-Faser, aus der die Schnüre 18 bestehen, kann eine Aramid-Faser sein
mit einem aromatischen Ring in der Hauptkette in der molekularen Struktur. Käuflich erhältliche
Aramid-Fasern, die für diesen Zweck verwendbar sind, werden unter den
Warenzeichen CONEX®, NOMEX®, KEVLAR®, TECHNORA® und TOVARON® etc. verkauft.
Erfindungsgemäß werden die erwünschte Stärke, Ausdehnung und Ermüdung für die
Schnüre 18 und den Riemen 10, in den die Schnüre 18 eingelagert sind, mit dem End-
Verdrillfaktor (X) und dem primären Verdrillfaktor (Y) realisiert, die den folgenden zwei
Gleichungen genügen: Y ist -0,6X und Y ist -1,5x + 5,0.
Es wurde herausgefunden, daß, wenn Y kleiner als -0,6X + 1,3 ist, sich die
Resistenz gegen Ermüdung des Riemens in unerwünschter Weise verschlechtert. Andererseits
verringert sich die Stärke des Riemens und die Ausdehnung davon nimmt zu, wenn Y größer als
-1,5X + 0,5 ist. Wenn Y in den Gleichungen einen negativen Wert annimmt, so bedeutet das,
daß die primäre Verdrillungsrichtung der End-Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Schnur 18 ist da besonders erwünscht, wo sie an den
seitlich entgegengesetzt gerichteten Außen-Oberflächen 30, 32 des Riemens exponiert ist.
Die erfindungsgemäße Schnur 18 ist genauso effektiv, wenn sie in einen
Keilrippenriemen eingelagert wird, wie in Abb. 2 gezeigt. Der Riemen 36 hat einen
Spannkraftquerschnitt 38, einen Kompressionsquerschnitt 40 und eine Neutralachse, die durch
eine Vielzahl von belastungstragenden Schnüren 18 zwischen den Spannkraft- und den
Kompressionsquerschnitten festgelegt ist, wie bereits zuvor beschrieben. Die Schnur 18 ist in
eine klebende Gummischicht 42 eingebettet. Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende lateral
angeordnete Rippen 44 sind in dem Kompressionsquerschnitt 40 ausgebildet. Die Rippen 44
werden durch keilförmige Ausschnitte 46 zwischen den nebeneinanderliegenden Rippen 44
definiert. Die Zähne 44, die darin diskrete Verstärkungsfasern 48 eingebettet haben, sind in
vertikaler Richtung relativ dünn und sind darum während der Verwendung dehnungsanfällig,
welcher Dehnung von den belastungstragenden Schnüren 18 Widerstand entgegengesetzt
wird. Baumwoll-Gewebeschichten 50, 52 sind an die äußere Oberfläche 54 der
Polsterungsschicht/klebenden Gummischicht 42 geklebt. Seitlich entgegengesetzt gerichtete
Seitenflächen 56, 58 sind nicht von einem Stoff bedeckt, so daß die belastungstragenden
Schnüre 18 dort ungeschützt sind, wenn sie nach herkömmlichen Techniken hergestellt sind.
Noch ein weiterer, nach der vorliegenden Erfindung hergestellter Riementyp ist bei
60 in Abb. 3 gezeigt. Der Riemen 60 ist ein Keilriemen mit Spannkraft- und
Kompressionsquerschnitten 62 bzw. 64 mit der natürlichen, durch die Schnüre 18 festgelegten
Riemenachse. Die Schnüre 18 sind in eine Polsterschicht/adhäsive Gummischicht 66
eingebettet, von der die äußeren Oberflächen 68 mit gummierten Schichten aus
Baumwollgewebe 70, 72, 74 bedeckt sind, die an die Schicht 76 und aneinander geklebt sind.
Eine gummierte Schicht aus Baumwollgewebe 76 wird auch auf der unteren Oberfläche 78 des
Kompressionsquerschnittes 64 bereitgestellt.
Die Seiten-Oberflächen 80, 82 sind durch den exponierten Gummi definiert, aus
dem die Polster-Gummischicht 66 und der Kompressionsquerschnitt 64 besteht. Folglich
können die Schnüre 8 wie bei Riemen 10 in Abb. 1 freiliegen.
Um einen Riemen nach der vorliegenden Erfindung auszubilden, werden die
Aramid-Fasern in Form von Fäden adhäsiv behandelt, entweder mit einer Epoxy- oder
Isocyanat-Verbindung. Dies sichert die einzelnen Fäden positiv in Bündeln/Strängen. So wird
das Problem der Ausfransung im wesentlichen eliminiert. Die adhäsiv behandelten Fäden
erhärten in Bandform.
Nach der Behandlung mit RFL-Flüssigkeit werden die einzelnen Stränge mit
Kautschukkitt überzogen oder nur mit Kautschukkitt behandelt. Dies verbessert die Adhäsion
zwischen den Schnüren 18 und den Gummischichten, in die sie eingebettet sind und
unterbindet weiterhin die Tendenz der Schnüre 18 auszufransen.
Die Schnüre 18 werden dann in einen Riemenkörper eingelagert, um damit einen
Treibriemen festzulegen, der irgendeine gewünschte Konfiguration besitzt. Die Schnüre 18 sind
sehr stark und widerstehen Ausdehnung und Ermüdung. Weiterhin können die Schnüre 18
positiv an die Gummi-Querschnitte angeklebt werden, in die sie eingebettet sind. Gleichzeitig
wird das Problem des Ausfransens gemeistert, insbesondere an den ungeschützten
Seitenflächen des Riemens. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Lebensdauer des
erfindungsgemäßen Riemens wesentlich erhöht wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden, wie unten beschrieben,
getestet, um die Überlegenheit in der Leistungsfähigkeit zu demonstrieren.
Nach Eintauchen in die Behandlungsflüssigkeit, die die Bestandteile A einschließt, wie unten in
Tabelle 1 gezeigt, wurden unverdrillte Aramid-Faserfäden (TECHNORA® hergestellt durch Teÿin
Corp.) von 1500 Denier eine Minute lang auf 200°C erhitzt.
Die unverdrillten Fäden wurden mit einem primären Verdrillfaktor (Y) von -1 bis 1 verdrillt, um
einzelne Stränge zu definieren (die negativen Vorzeichen zeigen an, daß die End-
Verdrillungsrichtung der primären Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist). Zwei der Stränge
wurden gebündelt und mit einem End-Verdrillfaktor (X) von 1 bis 4 zu einer Schnur verdrillt. Die
Schnur wurde dann in die RFL-Flüssigkeit eingetaucht, die die Bestandteile in Tabelle 2
einschließt.
Verbindung | |
Gewichtsprozent (w/w) | |
CR Latex | |
100 | |
Resorcin | 14,6 |
Formalin | 9,2 |
Natriumhydroxid | 1,5 |
Wasser | 262,5 |
Gesamt | 387,8 |
Die resultierende Schnur wurde zwei Minuten lang auf 200°C erhitzt. Danach wurde die
Schnur noch in den Kautschukkitt mit den Bestandteilen aus Tabelle 3 und 4 eingetaucht und
dann zwei Minuten lang auf 200°C erhitzt.
Verbindung | |
Gewichtsprozent (w/w) | |
Gummizusammensetzung (Tabelle 3) | |
100 | |
Methylendiisocyanat | 20 |
Toluen | 1080 |
Gesamt | 1200 |
Kombinationen des primären Verdrillfaktors (Y) und des End-Verdrillfaktors (X) für eine
Testschnur in dieser Ausführungsform waren: (0, 1), (0,5, 1,5), (-0,5, 1,5), (1, 2), (0, 2), (-1,
2), (0,5, 2,5), (-0,5, 2,5), (1, 3), (0, 3), (-1, 3), (0,5, 3,5), (-0,5, 3,5) und (0, 4).
Das Abdeck-Baumwollgewebe war ein gewebter Stoffkörper, der wollartige, 6,6-
Nylonfertiggarne als Schußfaden verwendete und 6,6-Nylongarne für den Industriegebrauch als
Kettfäden, und der eine Dicke von 0,25 mm und 0,30 mm im Querschnitt aufwies. Eine für den
Gummi in den Zähnen verwendbare Adhäsionsbehandlung wurde auf das Abdeck-
Baumwollgewebe angewendet. Der Zahngummi und der Gummi des Spannkraftquerschnitts
wurden aus Gummibestandteilen hergestellt, die in Tabelle 3 abgebildet sind, mit
Chloroprengummi als Hauptstoff.
Ein Zahnriemen wurde hergestellt unter Verwendung der zuvor erwähnten Stoffe, in
Übereinstimmung mit einem konventionellen Preßsitz-Verfahren. Der resultierende Riemen war
vom STPD-Zahn-Typ, mit einer Zahnlücke von 8 mm. Die Anzahl der Zähne auf dem Riemen
war 99 und die Riemenweite 19,1 mm.
Die Ausdehnung des Riemens wurde unter einer Last von 5 g/d gemessen. Die
Dehnfestigkeit wurde vor und nach dem Betriebstest gemessen.
Der Riemen wurde auf einer Apparatur getestet mit einer Antriebsscheibe mit 24
Zähnen und drei Gegenscheiben mit je 24 Zähnen, die auf und ab und links und rechts
angeordnet waren, so daß sie sich gegenseitig gegenüberstanden. Eine 32-mm- Durchmesser-
Leerlaufriemenscheibe wurde zwischen der Antriebsscheibe und der Gegenscheibe angeordnet.
Der Riemen wurde um die vier Scheiben gelegt und durch Anordnung einer Last von 40 kgf auf
eine der angetriebenen Scheiben einer Zugkraft ausgesetzt. Die Antriebsscheibe wurde bei
5500 upm bei Raumtemperatur 200 Stunden lang betrieben. Die Zugkraft des Riemens wurde
nach 200 Betriebsstunden gemessen. Es wurden verschiedene Messungen durchgeführt,
einschließlich des primären Verdrillfaktors (Y), des End-Verdrillfaktors (X), der Ausdehnung des
Riemens unter 5 g/d Last, der Dauernutzungsrate und der Dauerwiderstandsrate des Riemens.
Zusätzlich wurden für bestimmte Messungen nach dem Box-Wilson-Verfahren Kennlinien
aufgestellt, bezüglich des primären Verdrillfaktors (Y) und des End-Verdrillfaktors (X). Die
Ergebnisse sind in den Diagrammen in den Abb. 4-7 gezeigt.
Die Dauernutzungsrate (%) ist ein Wert, der erhalten wird durch Division der
Spannkraft des Riemens (kg) vor dem Nutzungstest durch die Spannkraft (kg) der Fäden (g/d).
Die Beibehaltungsrate der Spannkraft (%) ist der Wert, der durch Division der
Spannkraft des Riemens (kg) nach dem Nutzungstest durch die Spannkraft des Riemens (kg)
nach dem Nutzungstest erhalten wird.
Nach dem Eintauchen in eine Behandlungsflüssigkeit aus Tabelle 5 unten, wurden
unverdrillte Aramid-Faserfäden (TECHNORA® hergestellt durch Teÿin Corp.) von 1500 Denier
bei 200°C eine Minute lang erhitzt. Die unverdrillten Fäden wurden mit einem primären
Verdrillfaktor (Y) von 0,5 in derselben Richtung wie der End-Verdrillfaktor verdrillt, um einen
Strang zu definieren. Zwei dieser Stränge wurden gebündelt und mit einem End-Verdrillfaktor
(X) von 2,5 verdrillt, um eine Schnur festzulegen. Die Schnur wurde in eine RFL-Flüssigkeit, wie
in Tabelle 5 unten gezeigt, eingetaucht, und dann mit Kautschukkitt behandelt.
Alternativ konnte die Schnur nur mit Kautschukkitt behandelt werden. Schnüre A, B und C
wurden erhalten.
Dieselben Fäden wurden mit dem primären Verdrillfaktor (Y) von 0,5 in derselben
Richtung wie die Richtung der End-Verdrillung verdrillt, um zu einem Strang geformt zu werden.
Zwei der Stränge wurden gebündelt und mit dem End-Verdrillfaktor von 2,5 verdrillt, um eine
Schnur zu definieren. Die Schnüre wurden in der Weise, wie in Abb. 5 gezeigt, behandelt, um
Schnüre D und E zu erhalten.
Wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, wurde ein
Zahnriemen hergestellt mit Zahnabständen von 8 mm, 99 Zähnen und einer Weite von 19,1
mm. Testergebnisse für diesen Riemen sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die flache Ablösestärke, gezeigt in Tabelle 5, wurde in Übereinstimmung mit
JISK 6854 (T-Typ Ablösetest) gemessen. Das Ausfransen der Schnur wurde in fünf Stadien (A,
B, C, D, E) dadurch bestimmt, daß geprüft wurde, wie lose die an den Seitenflächen des
Riemens exponierte Schnur war.
Wie aus den Ergebnissen gesehen werden kann, zeigten die Schnur und der Riemen
genügende Resistenz gegen Ermüdung. Der durch Adhäsionsbehandlung der verdrillten
Schnüre hergestellte Riemen zeigte nicht das verbesserte Ausfransen.
Wie oben beschrieben wird eine erfindungsgemäße Aramid-Faserschnur hergestellt
durch Adhäsionsbehandlung von Aramid-Fasern in der Form von Fäden mit Flüssigkeit, die eine
Epoxy- oder eine Isocyanat-Verbindung ist. Durch diese Behandlung werden die Fäden fest
gebündelt und verbessern dabei das Ausfransen der Schnur. Gleichzeitig leistet die Schnur
bezüglich Stärke, Ausdehnung, Resistenz gegen Ermüdung genügend, so lange wie der primäre
Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) innerhalb des Bereiches liegen, wie zuvor
beschrieben.
Weil Treibriemen, die die erfindungsgemäßen Schnüre verwenden, ebenfalls eine
verbesserte Resistenz gegen Ermüdung besitzen, wird die Lebensdauer solcher Riemen
verlängert.
Claims (23)
1. Aramid-Faserschnur zur Verwendung als ein Bestandteil in einem Treibriemen,
umfassend:
eine Vielzahl adhäsiv behandelter und zu Strängen mit einem primären Verdrillfaktor (Y) im Bereich von -1 bis 1 geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,
eine Vielzahl mit einem End-Verdrillfaktor (X) im Bereich von 1 bis 4 zu Schnüren geformter Stränge,
bei der primäre Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3
Y-1,5X + 5,0.
eine Vielzahl adhäsiv behandelter und zu Strängen mit einem primären Verdrillfaktor (Y) im Bereich von -1 bis 1 geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,
eine Vielzahl mit einem End-Verdrillfaktor (X) im Bereich von 1 bis 4 zu Schnüren geformter Stränge,
bei der primäre Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3
Y-1,5X + 5,0.
2. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Schnur entweder mit a) einer
Kombination von Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Flüssigkeit und Kautschukkitt oder
b) Kautschukkitt behandelt wird.
3. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Aramid-Faserfäden entweder
mit a) einer Epoxy-Verbindung oder b) einer Isocyanat-Verbindung behandelt werden.
4. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1 in Kombination mit einem Riemen
körpermaterial, so daß die Schnur und das Riemenkörpermaterial einen Treibriemen definieren,
wobei die Aramid-Faserschnur zumindest teilweise in das Riemenkörpermaterial eingebettet
ist.
5. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 4, wobei der Treibriemen eine Länge
besitzt, und wobei eine Vielzahl der Aramid-Faserschnüre im Riemenkörpermaterial vorliegen
und sich darin längsweise erstrecken, um für den Treibriemen eine neutrale Achse
festzulegen.
6. Die Aramid-Faser nach Anspruch 5, wobei der Treibriemen entweder ein
Keilriemen, ein Keilrippenriemen oder ein Synchronriemen ist.
7. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 6, wobei der Treibriemen seitlich
entgegengesetzt gerichtete Oberflächen besitzt, der Riemenkörper eine Polster-Gummischicht,
in die die Aramid-Faserschnüre eingebettet sind, die Polster-Gummischicht einen Abschnitt
aus jeder der besagten seitlich gerichteten Oberflächen definiert und der Abschnitt der
seitlichen gerichteten Oberflächen nicht von Stoff bedeckt ist.
8. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei zwischen 100 und 3000
Faserfäden von 1 bis 3 Denier einen Strang definieren.
9. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei der Kauschukkitt entweder a)
Chloropren-Gummi, b) chlorsulfoniertes Polyethylen oder c) alkyliertes chlorsulfoniertes
Polyethylen ist.
10. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 9, wobei der Kautschukkitt ein
Lösungsmittel einschließt, das entweder a) ein Nitril-Hydrid-Gummibestandteil, b) eine
Isocyanat-Verbindung, c) Methylethylketon oder d) Toluol ist.
11. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faserfäden entweder
aus CONEX®, NOMEX®, KEVLAR®, TECHNORA® oder TOWARON® hergestelIt sind.
12. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faserschnur durch 2
bis 5 der Stränge definiert ist.
13. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei die Resorcinol-Formalin-Gummi-
Latex-Adhäsionsflüssigkeit Latex einschließt, das entweder a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin
Terpolymer, b) chlorsulfoniertes Polyethylen, c) Nitril-Hydrid-Gummi, d) Epichlorhydrin, e)
natürlicher Gummi, f) Butadien-Styrol-Gummi (SBR), g) Chloropren-Gummi oder h) ein Olefin-
Vinylester-Copolymer ist.
14. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei die Resorcinol-Formalin-Gummi-
Latex-Adhäsionsflüssigkeit eine Mischung aus Ausgangskondensaten von Resorcinol und
Formalin und Gummi-Latex ist und das Molverhältnis von Resorcinol zu Formalin 1 : 0,5 bis 3
beträgt.
15. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 14, wobei die Ausgangskondensate von
Resorcinol und Formalin mit dem Gummi-Latex so gemischt werden, daß ein Harzanteil davon
im Umfang von 10 bis 100 Gewichtsteilen gegenüber 100 Gewichtsteilen des Gummi-Latex
vorhanden ist.
16. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Aramid-Faserfäden Bandform
aufweisen.
17. Aramid-Faserschnur zur Verwendung als Bestandteil in einem Treibriemen, wobei
die Aramid-Faserschnur aufweist:
eine Vielzahl adhäsiv behandelter und mit einem primären Verdrillfaktor (Y) zu einem Strang geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,
eine Vielzahl besagter, mit einem End-Verdrillfaktor (X) zu besagten Schnüren geformter Stränge,
worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3 Y-1,5X + 5,0.
eine Vielzahl adhäsiv behandelter und mit einem primären Verdrillfaktor (Y) zu einem Strang geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,
eine Vielzahl besagter, mit einem End-Verdrillfaktor (X) zu besagten Schnüren geformter Stränge,
worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3 Y-1,5X + 5,0.
18. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 17, wobei der primäre Verdrillfaktor (Y) in
einem Bereich von -1 bis 1 und der End-Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von von 1 bis 4
liegt.
19. Verfahren zur Bildung einer Aramid-Faserschnur zur Verwendung als Bestandteil in
einem Treibriemen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Adhäsivbehandlung einer Vielzahl von Aramid-Faserfäden von 30 bis 3100 Denier;
Verdrillung der Vielzahl von Aramid-Faserfäden zu einem Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in einem Bereich von -1 bis 1; und
Formung einer Vielzahl besagter Stränge zu besagter Schnur mit einem End- Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4,
worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3 Y-1,5X + 5,0.
Adhäsivbehandlung einer Vielzahl von Aramid-Faserfäden von 30 bis 3100 Denier;
Verdrillung der Vielzahl von Aramid-Faserfäden zu einem Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in einem Bereich von -1 bis 1; und
Formung einer Vielzahl besagter Stränge zu besagter Schnur mit einem End- Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4,
worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen: Y-0,6X + 1,3 Y-1,5X + 5,0.
20. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19, wobei
besagter Schritt der Adhäsivbehandlung der Aramid-Faserfäden den Schritt der
Adhäsivbehandlung der Aramid-Faserfäden mit entweder a) einer Epoxy-Verbindung, b) einer
Isocyanat-Verbindung vor der Verdrillung der Aramid-Faserfäden umfaßt.
21. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19 ein
schließlich des Schrittes der Adhäsivbehandlung der Schnur mit entweder a) einer
Kombination von Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Adhäsionsflüssigkeit und Kautschukkitt
oder b) Kautschukkitt.
22. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19 ein
schließlich des Schrittes der Schnur-Einlagerung in das Riemenkörpermaterial, um damit einen
Treibriemen zu definieren, wobei die Schnur für den Treibriemen eine neutrale Achse festlegt.
23. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 22 ein
schließlich des Schrittes der Formung des Riemenkörpermaterials aus Gummi, um exponierte,
seitlich gegenseitig gerichtete Seitenflächen zu definieren.
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