DE4234149A1

DE4234149A1 - Ueberzogene kabel enthaltende zahnriemen mit erhoehter bestaendigkeit

Info

Publication number: DE4234149A1
Application number: DE4234149A
Authority: DE
Inventors: Takahide Mizuno; Nobutaka Osako; Takeshi Murakami; Yasunori Nakai
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2012-10-10
Also published as: US5310386A; DE4234149B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Zahnriemen und insbesondere einen Zahnriemen mit verbesserten Hitze-, Biege- und Verschleiß- Festigkeiten. Diese Verbesserungen werden erreicht durch Verwendung von einem hydrierten Nitrilkautschuk-Latex oder chlorsulfoniertem Polyethylen-Latex zum Überziehen der in den Riemen eingebetteten Faserkabel.

Zahnriemen mit Zahnelementen und einer Kautschukschicht, die gebildet ist aus einer Gummimischung mit Chloropren als Hauptkomponente, einem mit einem Resorcin- Formalin-Latex (RFL) haftend verbundenen Faserkabel und zahnüberdeckenden Fasermaterial sind bekannt. Das Kabel (oder der Kern) kann aus einem Glasfaserkord oder Aramidfaserkord aus Glas- oder Aramidfasern bestehen. Gekräuselte Nylongarne können in der Längsrichtung des Riemens als Füllstoffe eingesetzt werden. Die Riemen können 10 bis 20 Kords mit einem Abstand von 0,8 bis 1,5 mm enthalten. Gewöhnlich sind die Zähne bedeckt mit einem Gewerbematerial aus Nylon 6,6. Diese Riemen können in Automobilen verwendet werden.

Die Umgebungstemperaturen, denen Kraftfahrzeug-Riemen eines obenliegenden Nockenantriebs ausgesetzt sind, wurden mehr und mehr vorangetrieben, nachdem die Maschinenteile kompakter wurden und auch die Annährerung an verstärkte Treibstoffsysteme, wie Treibstoffeinspritzung hinzukam. Dadurch wurden die Umgebungstemperaturen, denen der Riemen in dem Motorenteil ausgesetzt ist, erhöht. Übliche Zahnriemen aus Chloropren erleiden oft ein Einreißen und/oder Abbrechen der Kautschukoberfläche oder Zähne oder Zerstörung des Kords durch Biegen bei hohen Temperaturen. Der Riemen reißt daher unter diesen Bedingungen des öfteren.

Aufgrund der Anforderungen für eine größere Oberflächenhaltbarkeit der Zahnriemen im allgemeinen und der Kraftfahrzeug-Zahnriemen insbesondere, wird sowohl hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), hergestellt durch Hydrieren von Acrylnitril- Butadien-Copolymeren, oder chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) als Hauptkomponente verwendet. Die Verwendung eines solchen Kautschuks ist in der JA-OS 62-1 59 827 geoffenbart.

Kords werden üblicherweise behandelt mit einer RFL-Flüssigkeit, in der die Latexkomponente ein emulgierter Latex von einem Vinylpyridin-Styrol-Butadien Terpolymer als Hauptbestandteil und einem damit vermischten Copolymer ist. Indessen treten bei Glasfaserkords und Aramidfaserkords, die mit diesem RFL-Latex behandelt wurden, beim Härten der darauf aufgetragenen RFL-Flüssigkeit im Zuge der Vulkanisation - wie gegenwärtig angenommen, durch die Zersetzung der organischen Peroxide bedingt - Radikale auf, die eine zu weitgehende Vernetzung verursachen. Das Härten führt dadurch zu einem Nachlassen der Flexibilität. Wenn der Riemen bei der Verwendung gebogen wird, tritt oftmals ein Brechen der Fasern ein, das zu einem vorzeitigen Brechen des Riemens und Abnahme der Zugfestigkeit des Riemens führt. Insbesondere sind Glasfasern, die weniger flexibel sind als Aramidfasern, anfällig für Fehler.

Die Kautschukzusammensetzung im Rückenteil und/oder den Zahnelementen, die Adhäsionsbindung der Glasfaser- oder Aramidfaser-Kords und des die Zähne überdeckenden Gewebematerials stehen in nahem Zusammenhang und wirken zusammen in dem Einfluß auf die Oberflächenhaltbarkeit des Riemens. Z. B. wurden bei einigen Versuchen, bei denen Zahnriemen in einer hohen Umgebungstemperatur liefen, RFL-Flüssigkeiten, die auf die Glas- oder Aramidfaser-Kords aufgebracht wurden, selbst dann hitzegealtert, wenn die verwendete Kautschukzusammensetzung aus hitzefestem HNBR oder CSM-Kautschuk bestand. Der Kord und die Kautschukzusammensetzung trennten sich voneinander aufgrund der durch die Hitzealterung verursachten Verminderung der Bindungsfestigkeit. Darüber hinaus wurde die Biegefestigkeit des Riemens wesentlich herabgesetzt.

Unter hohen Last- und Spannungs-Bedingungen stehende Riemen benötigen eine geeignete Verstärkung des Überzugsgewebes. Bei einer hohen Umgebungstemperatur kann das die Stegwand des Zahns bedeckende Gewebe, das mit dem Scheibenzahn in Berührung kommt, früh ermüden, was zu einem Einreißen der Zahnflanke und Ausfall des Riemens führt. Insoweit sorgt das Gewebe nicht hinreichend für den Schutz des Zahns.

Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung dieser Probleme gerichtet; ein erster Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Zahnriemens, der eine gute Hitze-, Biege- und Abrieb-Festigkeit während des Betriebs unter hohen Temperaturen sicherstellt und gute Betriebssicherheit während langer Zeit beibehält.

Gemäß der Erfindung hat der Zahnriemen mehrere Zähne, die in der Längsrichtung des Riemens angeordnet sind und sich aus einer Fläche des Rückenteils erheben. Faserkorde sind in den Rückenteil eingebettet. Die Zähne sind bedeckt mit einem zahnüberdeckenden Gewebe. Die Zähne und das Rückenmaterial sind vorzugsweise hergestellt aus einem elastomeren Material mit einem Gehalt an einem hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), bei dem mehr als 80% der Doppelbindungen in dem Molekülen des Acrylnitril-Butadien-Copolymeren hydriert sind, oder einem chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk (CSM), wobei der Kautschuk vorzugsweise mit einem organischen Peroxid vernetzt ist. Der Kern kann ein Glasfaser-Kord oder ein Aramidfaser-Kord sein, auf den eine Resorcin-Formalin-Latex (RFL)-Flüssigkeit aufgetragen ist. Der Latex besteht zu wenigstens 60% aus einem hydrierten Acrylnitril- Butadien-Latex, in dem mehr als 80% der Doppelbindungen in den Molekülen des Acrylnitril-Butadien-Copolymeren hydriert sind, oder einem chlorsulfonierten Polyethylenlatex.

Das zahnbedeckende Gewebe kann ein Stramin (Kanevas) sein, der hergestellt ist aus Garnen mit einem Gehalt an mehr als 50 Vol.-Prozent an Aramidfaser in der Längsrichtung des Riemens.

Zahlreiche andere Vorteile und Eigenschaften sind leicht ersichtlich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen und den anliegenden Patentansprüchen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Schnittansicht, die einen Zahnriemen gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines multiaxialen Antriebstestgeräts.

Die vorliegende Erfindung ist zwar für Anwendungen in verschiedener Gestalt geeignet, indessen werden in den Zeichnungen und hier im einzelnen gegenwärtig bevorzugte Ausgestaltungen näher beschrieben. Es wird angemerkt, daß die vorliegende Offenbarung eine Exemplifizierung der Erfindungsprinzipien sein soll und die Erfindung auch nicht auf die erläuterten Ausführungsformen eingeschränkt ist.

Fig. 1 erläutert einen Zahnriemen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren Zähnen 2, die in der Längsrichtung des Riemens angeordnet sind und sich aus einer Fläche des Rückenmaterials 4, in dem die Faser-Kords 3 (nur einer ist gezeigt) eingebettet sind, erheben. Die Zähne 2 sind mit einem daran gebundenen zahnbedeckenden Gewebe 5 überzogen.

Der Kautschuk des Rückenmaterials 4 und der Zähne 2 kann aus einem hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR) oder chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk (CSM) bestehen. Der HNBR ist hergestellt durch eine solche Hydrierung, daß mehr als 80%, vorzugsweise mehr als etwa 99% der Doppelbindungen des Acrylnitril- Butadiens nicht mehr vorliegen. Wenn weniger als 80% der Doppelbindungen hydriert werden, hat der HNBR nur eine sehr geringe Hitzefestigkeit und Ozonresistenz.

Um den HNBR oder CSM zu vernetzen, wird ein organisches Peroxid verwendet, das keine überschüssige Vernetzungsreaktion bei den unter den Verfahrensbedingungen herrschenden Temperaturen, etwa im Bereich von 120 bis 130°C hervorruft. Ein bevorzugtes Peroxid ist ein jedes Dialkylperoxid mit einer Halbwertszeit von etwa 10 Stunden und einer Zersetzungstemperatur von nicht weniger als 80°C.

Beispiele geeigneter Dialkylperoxide sind: Di-tert.butylperoxid, Di-tert.butylcumylperoxid, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5- di(tert.butylperoxy)hexan, Benzoylperoxid, α,α′-Bis- (tert.butylperoxyisopropyl)benzol und dgl.

Das organische Peroxid wird in einer Menge im Bereich von 1/10 bis 1/100 Mol eingesetzt.

Mit einer Resorcin-Formalin-Latex (RFL)-Flüssigkeit mit einem Gehalt an HNBR oder CSM-Latex überzogene Kords zeigen - so wurde gefunden - vermindertes Härten während der Riemenvulkanisation. Weiterhin wurde gefunden, daß die so RFL überzogenen Kords ausgezeichnete Biegeeigenschaften aufweisen. Es wird gegenwärtig angenommen, daß diese Ergebnisse hervorgerufen werden durch die Unterschiede in der Vernetzungswirkung der organischen Peroxide auf die Polymertypen, die als Latexkomponente in der RFL-Flüssigkeit verwendet werden. Bei konventionellen Riemen mit einem konventionellen Latex aus einem Vinylpyridin- oder Styrol-Butadien- Kautschuk führt die normale Menge an dem zur Vernetzung der Grundkautschukkomponente verwendeten Peroxid zu einem Vernetzen vom Latex mit sich selbst und mit der Kautschukkomponente. Die Vernetzungseffizienz vom üblichen Latex in der RFL-Flüssigkeit ist hoch. Im Gegensatz dazu hat der hier beschriebene HNBR oder CSM keine so hohe Vernetzungswirkung. Chloropren-Kautschuk, Nitril- Kautschuk, Isopren-Kautschuk oder Nitril-Butadien-Kautschuk haben Vernetzungseigenschaften, die gleich oder niedriger sind als die vom Kautschuk für den Riemen, weisen jedoch keine ausreichende Hitzebeständigkeit auf und sind daher ungeeignet für Zahnriemen-Anwendungen.

Wenigstens etwa 60 Gew.-% vom Latex in der RFL-Flüssigkeit bestehen aus dem HNBR, in dem mehr als 80% der Doppelbindungen hydriert sind, oder aus CSM. Falls die RFL-Flüssigkeit weniger als 60 Gew.-% an diesen Latices enthält, führt dies zu einer Verminderung der Biegefestigkeit des Kords. Die Verwendung der spezifizierten Latices in einer Menge von wenigstens 60 Gew.-% vom Latex in der RFL-Flüssigkeit führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer der aus einem peroxid-vernetzten Kautschuk hergestellten Zahnriemen. Die Zahnriemen besitzen eine größere Hitze- und Biege Festigkeit.

Im Falle von höheren Beanspruchungen und Spannungen erfordernden Bedingungen ist das zahnbedeckende Gewebematerial einen erhöhten Abrieb ausgesetzt, der ein Reißen der Zahnflanken verursachen kann, das evtl. zu einem Verlust der Riementauglichkeit führt. Es wurde gefunden, daß eine verbesserte Abriebfestigkeit und eine erhöhte Beständigkeit gegen das Brechen der Zähne erhalten werden kann bei Verwendung eines Kanevas als zahnbedeckendes Gewebematerial.

Ein üblicher Kanevas wird hergestellt durch Einbringen von Garnen mit einem Gehalt von mindestens 50 Vol.-% an Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens. Die Aramidfaser kann ein Multifilamentgarn aus para-artigen Filamenten, wie sie unter den Handelsnamen Kevlar, Technola und Taolon erhältlich sind, oder ein Spinngarn aus meta-artigen Fasern, wie den unter den Handelsnamen Nomex und Cormex erhältlichen, sein. Die Aramidfasern vom Kanevas können alleine, als ein Doppel- und Twist-Garn zusammen mit anderen Fasern verwendet werden oder Aramidgarn und andere Fasergarne können alternierend durchstoßen sein. Der Anteil an den Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens beträgt mehr als 50 Vol.-%, ohne Beschränkung in bezug auf die Anordnung der Fasern.

Der Kanevas wird behandelt mit der vorzugsweise einen HNBR oder CSM-Latex enthaltenden RFL-Flüssigkeit oder mit einem Isocyanat oder Epoxid. Der Kanevas wird dann mit dem Riemen verbunden.

Andere Komponenten, die in dem Kautschuk des Rückenteils und der Zähne vorliegen können, sind Antioxydantien, wie 2-Mercaptobenzoimidazol, die die Reaktion der organischen Peroxide nicht wesentlich inhibieren, Verstärkungsmittel, wie Ruß, Weichmacher oder Co-Vernetzungsmittel, wie Trimethylolpropan-tri-methacrylat.

Die Zahnelemente und das Rückenmaterial werden aus einem elastischen Material, wie HNBR, in dem mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90% der Doppelbindungen in den Molekülen des Acrylnitril-Butadien-Copolymeren hydriert sind, oder CSM hergestellt; die Kords sind überzogen mit einer RFL-Flüssigkeit, in der der Latex zu wenigstens 60 Gew.-% aus einem ähnlichen HNBR oder CSM-Latex besteht. Der erhaltene Riemen hat mit einem Kautschuk überzogene Kerne und bleibt flexibel; demzufolge kann der Riemen auf mehreren Achsen angetrieben werden und behält gute Zugfestigkeiten während des Betriebs. Der Riemen weis eine hohe Hitze- und Biege Festigkeit auf.

Das Verfahren zur Herstellung der Zahnriemen kann die folgenden Stufen umfassen: Bereitstellung eines Kautschukmaterials für den Rücken in unvulkanisiertem Zustand und wenigstens eines Kerns für die Einbettung in das Rückenmaterial, Überziehen mindestens eines Kerns mit einer RFL-Flüssigkeit, in der der Latex wenigstens etwa 60 Gew.-% HNBR oder CSM enthält, Wickeln des überzogenen Kerns um das Rückenmaterial und Vulkanisieren des Kautschuks vom Rückenmaterial.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht einschränken.

Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6

Riemen, die mit RFL überzogene Kerne gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, und Riemen mit einem Gehalt an mit üblichem RFL behandelten Kernen.

Riemen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Glaskernen, die mit einer RFL- Flüssigkeit behandelt wurden, die zu 60 Gew.-% des Latexbestandteils ein Acrylnitril- Butadien-Copolymer mit einer Hydrierung von mindestens 80% der Doppelbindungen als HNBR oder einen Latex aus chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM) enthielten wurden hergestellt. Vergleichsriemen wurden hergestellt unter Verwendung von Glaskernen, die mit einer üblichen RFL-Flüssigkeit - die also keinen HNBR oder CSM als 60%igen Latexbestandteil enthielten - behandelt waren.

Stränge mit einem Durchmesser von 9 mm wurden hergestellt aus etwa 200 Glasfaserfilamenten, die schmelzgesponnen und mit einem Silankupplungsmittel oberflächenbehandelt waren. Drei Stränge wurden miteinander zusammengeschlossen und in eine der RFL-Flüssigkeiten, deren Zusammensetzung in der nachstehenden Tabelle 1 festgelegt ist, getaucht. Eine jede der RFL-Flüssigkeiten enthielt auch 110 Gewichtsteile (GT) an Resorcin, 81 GT Formalin (37% Festkörper), 1,0 GT kaustische Soda und 5.550 GT Wasser. Die überzogenen Stränge wurden bei einer Temperatur von 130°C während 2 Minuten getrocknet und dann bei einer Temperatur von 250 bis 300°C während 2 Minuten gebrannt. Die getrockneten Stränge wurden einer ersten Zwirnung unterworfen, wobei erste gedrehte Garne mit 12 Umdrehungen pro 10 cm in der S-Richtung und erste gedrehte Garne mit 12 Umdrehungen pro 10 cm in der Z-Richtung erhalten wurden. Dreizehn der in S-Richtung gedrehten ersten Twistgarne wurden miteinander verbunden und gaben ein Endtwist in Z-Richtung mit 8 Drehungen pro 10 cm. Dreizehn der in Z-Richtung gedrehten ersten Twistgarne wurden miteinander verbunden und gaben ein Endtwist in S-Richtung mit 8 Drehungen pro cm. Zur Erleichterung der Bindung der RFL-behandelten Glasfaserkords mit anderen Teilen des Riemens wurden die Kords in eine Überzugsflüssigkeit eingetaucht, die hergestellt war durch Auflösen von 6,7 Gew.-% einer Kautschukzusammensetzung in 3,3 Gew.-% Methylethylketon als Lösungsmittel und Zugabe von 90 Gew.-% Polyphenylisocyanat als Isocyanat. Die Kords wurden dann getrocknet zur Gewinnung der Glasfaserkords für die Riemenkerne. Die Riemen enthielten als Kerne den S-Endtwistkord und den Z- Endtwistkord, die miteinander verdreht waren.

Tabelle I

Das zahnbedeckende Gewebematerial wurde gemäß der folgenden Arbeitsweise hergestellt. Ein 6,6- Nylon-Kettgarn in der Stärke von 210 den und ein Twistgarn aus zwei 6,6-Nylon-Garnen in der Stärke von 140 den und einem gestrichenen elastischen Urethangarn in der Stärke von 140 den als Weftgarn wurden verwendet zum Weben eines Kanevas mit einer Twillbindung. Der Aufbau des gewebten Kanevas war 6,6- Nylon (210 den/1 × (6,6-Nylon 140 den/2 + Urethan 140 den/1)/1) /(250/5 cm × 130 cm/5 cm). Der gewebte Kanevas wurde einer Unterwasser-Vibration unterworfen, bis er auf die Hälfte seiner Breite im Schlauchzustand geschrumpft war. Der Kanevas wurde dann in eine Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, die erhalten war durch Auflösen von 6,7 Gew.-% der in der nachfolgenden Tabelle II angeführten Kautschukmischung A in 3,3 Gew.-% Methylethylketon und Zugabe von 90 Gew.-% Polyphenylisocyanat.

Der so behandelte Kanevas wurde getrocknet unter Bildung eines 0,9 mm dicken, als Zahnbedeckung geeigneten behandelten Kanevas. Der Kanevas wurde eingesetzt mit der weft-seitigen Ausrichtung zu der Längsrichtung des Riemens.

Zusammensetzung der Kautschukmischung A
Komponente
Gewichtsteile
Zetpole 2010¹
100
Zinkoxid	5
Ruß FEF	40
Antioxidan MB²	3
Thiokol TP-95³	5
DCP-40⁴	7.5
Hicloth M⁵	2.0

¹ hydrierter NBR, Hydrierungsgrad 95%, erhältlich von Nihon Zeon
² 2,2-Mercaptobenzimidazol, erhältlich von Ohuchi Shinko
³ Di-(butoxyethoxyethyl)adipat, erhältlich von Thiocol
⁴ Substanz, enthaltend 40% Dicumylperoxid, erhältlich von Sanken Kako
⁵ Trimethanolpropantrimethacrylat, erhältlich von Seiko Kagaku

Die beim Antreiben untersuchten Riemen wurden hergestellt unter Verwendung des oben beschriebenen Nylon- 6,6-behandelten Kanevas als Zahnüberzugsmittel und entweder der hydrierten Nitril-Kautschuk enthaltenden Mischung A gemäß der Tabelle 11, der vernetzt worden ist mit einem organischen Peroxid, oder der hydrierten Nitril-Kautschuk Mischung B gemäß der nachfolgenden Tabelle III, der vernetzt worden ist mit Schwefel und als Kautschuk sowohl für die Zahnelemente als auch für den Rückenteil gebraucht wird, sowie den oben beschriebenen wie üblich eingebrachten Glasfaser-Kords im Rückenteil. Bei dieser in üblicher Weise erfolgten Einbringung werden die Kanevas, die Kords und der unvulkanisierte Kautschuk schichtförmig in eine nutförmig ausgearbeiteten Form eingebracht. Die Nuten sind senkrecht zu den Kords. Der unvulkanisierte Kautschuk wird dann vulkanisiert und füllt die Nuten.

Das Riemenformat der bei den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Riemen war 88 ZA 19 (Zahnform: ZA-Typ; Anzahl der Zähne: 88, Riemenbreite: 19,1 mm; Zahnabstand: 9,525 mm). Jeder Riemen für die Beispiele und die Vergleichsbeispiele, mit Ausnahme der Riemen für die Beispiele 16 bis 23 sowie die Vergleichsbeispiele 15 bis 20, enthielten 13 Kords mit einem Kordabstand von 1,45 mm.

Zusammensetzung der Kautschukmischung B
Komponente
Gewichtsteile
Zetpole 2020¹
100
Zinkoxid	5
Stearinsäure	1
Ruß FEF	40
Antioxidans 30²	1.0
Thiokol TP-95	5
Vulcanisations-Beschleuniger CZ²	1.0
Vulcanisations-Beschleuniger TT⁴	1.0
	0.5

¹ hydrierter NBR, Hydrierungsgrad 90%, erhältlich von Nihon Zeon
² N-Phenyl-N-isopropyl-p-phenylendiamin, erhältlich von Seiko Kagaku
³ N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid, erhältlich von Sanshin Kagaku
⁴ Tetramethylthiuramidisulfid, erhältlich von Sanshin Kagaku

Ein multiaxiales Antriebstestgerät, wie in Fig. 2 dargestellt, wurde für die Prüfung eines jeden Riemens verwendet. Das multiaxiale Antriebstestgerät 10 umfaßt eine Antriebsscheibe 12 mit 20 Zähnen (hier nicht gezeigt) und drei Folgescheiben 14 mit jeweils 20 Zähnen (nicht gezeigt), angeordnet in vertikal und horizontal gegenüberliegender Beziehung mit einer Spannrolle 16 (Durchmesser 30 mm und angeordnet zwischen benachbarten Scheiben). Jeder Zahnriemen wurde um das Äußere der Antriebs- und Folgescheiben gezogen, so daß der Riemen unter einer Spannung von 50 kg stand.

Die Ausgangszerreißfestigkeiten eines jeden der in dem multiaxialen Testgerät für den Umlauf vorgesehenen Riemen wurde bestimmt. Die Festigkeiten vor und nach dem Umlaufen im Testgerät wurden ermittelt unter Verwendung einer Riemenprobe mit einer Länge von 35 mm und einem Selbstschreibgerät mit einer 20-mm- Aufspannvorrichtung. Die Klemmen wurden auseinanderbewegt mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min. Alle hier angeführten Zerreißfestigkeiten wurden auf diese Weise bestimmt.

Jeder Riemen wurde während 500 Stunden unter den nachfolgenden Bedingungen betrieben: Temperatur: 100°C; Antriebsscheibengeschwindigkeit: 5.500 upm und axiale Belastung: 50 kg. Am Ende von dieser Zeit wurde die Zerreißfestigkeit im Anschluß an den Versuch gemessen. Der Prozentwert der beibehaltenen Zerreißfestigkeit wurde berechnet durch Division der nach dem Versuch gefundenen Festigkeit durch die Ausgangsfestigkeit und Multiplikation mit 100. Die Ausgangsfestigkeit, die nach dem Versuch gefundene Festigkeit und die beibehaltene Festigkeit der Zahnriemen gemäß der Erfindung sind in der Tabelle IV A und die der Vergleichsriemen in der Tabelle IV B wiedergegeben.

Tabelle IV A und B

Im Falle der Beispiele 1, 4 und 7 (mit den Riemen Nr. B-1, B-6 und B-11) wurden jeweils Kerne verwendet, die mit einer RFL-Flüssigkeits-Zusammensetzung behandelt waren, die als Latex-Komponente 100% HNBR-Latex (Beispiel l), 100% CSM-Latex (Beispiel 4) oder 100% einer 50/50-gewichtsprozentigen Mischung aus HNBR-Latex und CSM-Latex (Beispiel 7) enthielten. Ein jeder dieser Riemen gemäß den Beispielen 1, 4 und 7 behielt eine Festigkeit von über 80%. Die Beispiele 2 und 5 (Riemen Nr. B- 2 und B-7) enthielten Faserkerne, die behandelt waren mit einer RFL-Flüssigkeit, in der als Latexkomponente 80 Gew.-% HNBR (Beispiel 2) oder 80 Gew.-% CSM-Latex (Beispiel 5) vorlagen. Die Riemen entsprechend dieser Beispiele behielten jeweils mindestens 70% der Ausgangsfestigkeit. Die Beispiele 3 und 6 (Riemen Nr. B-3 und B-8) enthielten Kerne, die mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt waren, in der als Latexkomponente 60 Gew.-% eines HNBR-Latex (Beispiel 3) oder 60 Gew.-% eines CSM-Latex (Beispiel 8) vorlagen. Jeder dieser Riemen entsprechend dieser Beispiele behielt mehr als 50% von der Ausgangsfestigkeit. Im Beispiel 8 (Riemen Nr. B-12) wurden Faserkerne verwendet, die mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt, in der als Latexkomponente 30% HNBR-Latex und 30% CSM-Latex vorlagen. Der Riemen entsprechend diesem Beispiel (B-12) behielt mehr als 60% von seiner Ausgangsfestigkeit. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß im Falle einer Erhöhung des Anteils an HNBR- oder CSM-Latex in der RFL-Flüssigkeit auch der Prozentanteil der beibehaltenen Festigkeit ansteigt.

Die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 zeigen eine signifikante Abnahme der Zerreißfestigkeit um mehr als 66%. Die Riemen gemäß diesen Vergleichsbeispielen wurden hergestellt unter Verwendung der mit dem organischen Peroxid gehärteten Kautschukmischung A und Glasfaserkords, bei denen die zur Behandlung der Kords verwendete RFL-Flüssigkeit einen Anteil an dem hydrierten Nitril-Kautschuk oder chlorsulfonierten Polyethylen-Latex unter 60% aufwies.

Die Vergleichsbeispiele 5 und 6 zeigen eine Abnahme der Festigkeit auf etwa 50%. Im Beispiel 5 wurde eine Kautschukinischung entsprechend der Zusammensetzung B für die Zähne und den Rückenteil verwendet und erfolgte die Härtung unter Verwendung von Schwefel anstelle von dem bei der Kautschukmischung A verwendeten Peroxid. Der Riemen gemäß Vergleichsbeispiel 5 enthielt einen Faserkord, der behandelt worden war mit der RFL-Zusammensetzung 1, in der als Latexkomponente 100% HNBR-Latex vorlag. Der Vergleich von Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1, bei denen dieselbe RFL-Zusammensetzung 1 und die Peroxid enthaltende Kautschukmischung A verwendet wurden, zeigt die Signifikanz der Verwendung des Peroxids in der Kautschukmischung gegenüber der von Schwefel. Der Riemen gemäß Beispiel 1 hielt 83% der Zerreißfestigkeit bei, wohingegen im Falle des Vergleichsbeispiels 5 nur 53% der Festigkeit verblieben. Bei dem Vergleichsbeispiel 6 wurden Glasfaserkords verwendet, die mit einer RFL-Flüssigkeit ohne einen Gehalt an HNBR oder CSM behandelt waren, und bei denen die Schwefel und kein Peroxid enthaltende Kautschukmischung B eingesetzt war. Der Riemen gemäß Vergleichsbeispiel 6 hielt nur 52% seiner Festigkeit bei.

Beispiele 9 bis 11 und Vergleichsbeispiele 7 bis 11 Triaxialer Antriebstest

Ein triaxiales Antriebstestgerät wurde verwendet zur Prüfung von einigen der Riemen gemäß den Beispielen 1 bis 8. Das triaxiale Antriebsgerät hatte eine Antriebsrolle mit 18 Zähnen, eine Nachfolgerolle mit 36 Zähnen und eine Spannrolle mit einem Durchmesser von 52 mm, die zwischen der Antriebsrolle und der Nachfolgerolle angeordnet war. Der triaxiale Antriebstest wurde durchgeführt bei einer Temperatur von 120°C, einer Antriebsrollen-Geschwindigkeit von 7.200 upm, einer Belastung der Nachfolgerolle von 5 psi (-0,35 bar) und einer Anfangsspannung von 15 kg. Die Zerreißfestigkeit vor dem Test und nach dem Test mit 1000 Umläufen wurden ermittelt. Die Testergebnisse sind in der Tabelle V zusammengestellt.

Die Riemen entsprechend den Beispielen 9, 10 und 11 waren identisch mit denen der Beispiele 1, 2 und 4, d. h. Riemen-Nr. B-1, B-2 und B-6. Die Riemen der Vergleichsbeispiele 7 bis 11 waren identisch mit den Riemen nach den Vergleichsbeispielen 1, 2, 4, 5 und 6, d. h. den Riemen-Nr. B-4, B-5, B-10 B-13 und B-14.

Tabelle V

Die Riemen nach den Beispielen 9 und 11 behielten einen signifikanten Prozentanteil ihrer Festigkeit nach Durchführung des Versuchs. Der Riemen nach Beispiel 10 behielt am meisten von seiner ursprünglichen Zerreißfestigkeit.

Im Gegensatz dazu verloren die Riemen nach den Vergleichsbeispielen 7, 8 und 9 das meiste ihrer ursprünglichen Festigkeit.

Im Falle der Vergleichsbeispiele 10 und 11 wurde als Kautschuk für die Zähne und auch der Rückenteile die Kautschukmischung B verwendet. Der einzige Unterschied zwischen dem Riemen nach Beispiel 9 und dem Vergleichsbeispiel 10 bestand in der Verwendung der peroxid-haltigen Kautschukmischung A beim Beispiel 9 und der Verwendung der schwefelhaltigen Kautschukmischug B im Falle des Vergleichsbeispiels 10. Der Riemen nach dem Beispiel 9 behielt 88% seiner Ausgangsfestigkeit, der Riemen nach dem Vergleichsbeispiel 10 dagegen nur 62%. Dieser Vergleich zeigt die Unterlegenheit der Riemen mit den unter Verwendung der schwefelhaltigen Kautschukmischungen hergestellten Zahnelementen und Rückenteilen. Der Riemen nach Vergleichsbeispiel 11 behielt nur 65% seiner Zerreißfestigkeit.

Wie in den Beispielen 1 bis 8 beobachtet, hatten unter Verwendung der peroxid gehärteten Kautschukmischung hergestellte Riemen eine größere Abnahme in der Festigkeit, sofern der Anteil an dem HNBR oder CSM unter 60 Gew.-% vom Latex in der auf den Glaskern aufgebrachten RFL-Flüssigkeit betrug.

Beispiele 12 bis 15 und Vergleichsbeispiele 12 bis 14 Riemen mit einem zahnbedeckenden Kanevas

Gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Kanevas (T-1, T-2, T-4 und T-5) und zu Vergleichszwecken dienende Kanevas (T-3, T-6 und T-7) wurden, wie in den Tabellen VI A und VI B angeführt, hergestellt.

Riemen nach den Beispielen 12 bis 15 und nach den Vergleichsbeispielen wurden hergestellt mit den in Tabelle VII angeführten Materialien. Das Verfahren zum Binden der zahnbedeckenden Kanevas entspricht dem, wie es bei den Riemen nach den Beispielen 1 bis 8 angewendet wurde.

Tabelle VI A und B

Die Beständigkeit von jedem Riemen in Bezug auf Zahnbrechen und Verschleißfestigkeit vom zahnbedeckenden Gewebe wurde bestimmt durch Führen des Riemens um eine Antriebsrolle mit 18 Zähnen und zwei Nachfolgerollen mit jeweils 18 Zähnen bei einem Winkel von 1200. Der Riemen wurde dann laufengelassen bei einer Temperatur von 120°C, einer Antriebsrollengeschwindigkeit von 6.000 upm, einer Belastung der Nachfolgerolle von 7 psi (-0,5 bar) mit 6 von den Zähnen der Nachfolgerolle in Paarung mit dem Riemen bis zum Brechen der Zähne. Das Erscheinungsbild der Riemen am Ende der Servicezeit wurde ebenfalls beobachtet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle VII gezeigt.

Tabelle VII

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß im Falle der Verwendung eines Kanevas, bei dem mehr als 50 Vol.-% der Garne in der Längsrichtung des zahnbedeckenden Materials aus einem Aramid-Garn bestehen (Beispiele 12 und 13), der Riemen eine längere Laufzeit bis zum Brechen hat und weniger anfallig ist gegenüber einem Abrieb, wie dies bei den Riemen mit einem Kanevas aus weniger als 50 Vol.-% Aramidgarn und einem aliphatischen Amidgarn (siehe die Riemen nach den Vergleichstabellen 12 bis 14) der Fall ist.

Beispiele 16 bis 23 und Vergleichsbeispiele 15 bis 20 Riemen mit einem Gehalt an Aramidfasern

Ein Strang von zwei Aramidfasern, erhältlich unter der Handelsbezeichnung Technola von Teÿin, Ltd., wurde verdreht sowohl in der S-Richtung als auch der Z-Richtung bei einem Anteil von 15 Drehungen pro 10 cm unter Herstellung von zwei Paaren von Aramidfaser-Kords, eines verdrillt in der S-Richtung und das andere in der Z-Richtung. Wie in der nachstehenden Tabelle VIII gezeigt, wurden die beiden Kord-Paare in RFL- Flüssigkeiten getaucht, die der Zusammensetzung gemäß der weiter oben angeführten Tabelle 1 entsprach. Die Kords wurden dann getrocknet bei einer Temperatur von 130°C während 20 Minuten und danach gebrannt bei einer Temperatur von 200 bis 250°C während 2 Minuten. Die eingebrannten Kords wurden dann in eine Überzugsflüssigkeit getaucht, die hergestellt war durch Auflösen der Kautschukmischung A oder B in den Tabellen II bzw. III in Methylethylketon mit Polyphenylisocyanat-Zusatz und nachfolgendem Trocknen. Die Aramidfaser-Kords wurden dann verwendet als Riemenkerne (Riemeneinlagen).

Die Riemen nach den Beispielen 16 bis 23 und die nach den Vergleichsbeispielen 15 bis 20 enthielten 21 Einlagen mit einem Abstand von 0,87 mm und wurden hergestellt entsprechend der Arbeitsweise in den Beispielen 1 bis 8. Die Zerreißfestigkeiten der Riemen wurden bestimmt vor dem Versuch unter Verwendung des weiter oben beschriebenen multiaxialen Antriebstestgeräts und bei den gleichen Bedingungen wie im Fall der Beispiele 1 bis 8. Die Versuchsergebnisse sind in den Tabellen VIII A und VIII B festgehalten.

Tabelle VIII A und B

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß im Falle des Ansteigens vom Anteil an HNBR oder CSM im Latex der RFL-Flüssigkeit die beibehaltene Festigkeit ebenfalls ansteigt. Die Erfindung wurde vorstehend näher beschrieben anhand spezifischer Ausgestaltungen. Indessen sollen diese Ausführungsformen nur der Erläuterung dienen und die Erfindung keineswegs darauf beschränken. Modifikationen und Abwandlungen ergeben sich für den Fachmann im Rahmen und Umfang der nachfolgenden Ansprüche sowie der Beschreibung.

Tabelle I

RFL-Zusammensetzungen 1 bis 12

Tabelle IV B

Tabelle IV A

Riemenaufbau und multiaxiale Versuchsergebnisse

Tabelle V

Aufbau der Riemenscheiben und triaxiale Versuchsergebnisse

Tabelle VI A

Kanevas zum Bedecken der Zähne

Tabelle VI B

Kanevas zum Bedecken der Zähne, Vergleich

Tabelle VII

Riemenaufbau und Testergebnisse

Tabelle VIII A

Tabelle VIII B

Claims

1. Zahnriemen, enthaltend einen Kautschuk-Rückenteil und mehrere Kautschukzähne, die sich aus der Oberfläche des Rückenteils erheben, und wenigstens ein in den Rückenteil eingebettetes Kabel, wobei dieses mindestens einmal vorliegende Kabel behandelt worden ist mit einer Resorcin-Formalin-Latex-(REL)-Flüssigkeit, in der mindestens 60 Gew.-% von der Latexkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe von Latices aus einem hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), in dem mehr als 80% der Doppelbindungen hydriert worden sind, oder aus einem chlorsulfonierten Polyethylen (CSM).

2. Zahnriemen gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens 80% vom Latex aus mindestens einem der HNBR oder CSM bestehen.

3. Zahnriemen gemäß Anspruch 1, wobei der Kautschuk des Rückenteils mit einem Peroxid gehärtet ist.

4. Zahnriemen gemäß Anspruch 3, wobei das Peroxid ein Dialkylperoxid ist.

5. Zahnriemen gemäß Anspruch 1, wobei mindestens 90% der Doppelbindungen hydriert sind.

6. Zahnriemen gemäß Anspruch 1, wobei der Kautschuk des Rückenteils wenigstens ein hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit mindestens 80% hydrierten Doppelbindungen oder ein chlosulfoniertes Polyethylen ist.

7. Zahnriemen gemäß Anspruch 6, wobei der Kautschuk des Rückenmaterials mit einem Dialkylperoxid gehärtet ist.

8. Zahnriemen gemäß Anspruch 1, umfassend weiterhin ein zahnbedeckendes Gewebe, das mindestens 50 Vol.-% Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens angeordnet enthält.

9. Zahnriemen, bestehend aus einem Kautschuk-Rückenteil und mehreren Kautschukzähnen, die sich aus der Oberfläche des Rückenteils heraus erheben, mindestens einem in den Rückenteil eingebetteten Kabel und einen) mindestens einen Zahn überdeckenden Gewebe, wobei das mindestens eine Kabel behandelt worden ist mit einer Resorcin-Formalin-Latex (RFL)-Flüssigkeit, in der die Latexkomponente zu mindestens 60% aus wenigstens einem Latex eines hydrierten Acrylnitril- Butadien-Kautschuks, in dem mindestens 80% der Doppelbindungen hydriert sind, oder einem Latex von chlorsulfoniertem Polyethylen besteht, der Kautschuk des Rückenteils und der Zähne aus wenigstens einem hydrierten Acrylnitril-Butadien- Kautschuk, in dem mindestens 80% der Doppelbindungen hydriert sind, oder einem chlorsulfonierten Polyethylen-Kautschuk, gehärtet mit einem Peroxid, besteht und der Kanevas zumindest 50 Vol.-% Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens enthält.

10. Zahnriemen gemäß Anspruch 9, wobei der Latex zu mindestens 80% aus wenigstens einem Latex von einem hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk bzw. einem chlorsulfonierten Polyethylen-Kautschuk besteht.

11. Zahnriemen gemäß Anspruch 9, wobei das Peroxid ein Dialkylperoxid ist.

12. Zahnriemen gemäß Anspruch 9, wobei das zahnbedeckende Gewebe mit der RFL- Flüssigkeit behandelt ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens, umfassend die folgenden Stufen: Herstellen eines Rückenmaterials mit einem Gehalt an mindestens einem Kautschuk auf der Basis eines hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuks, in dem mindestens 80% der Doppelbindungen hydriert sind, und eines chlorsulfonierten Polyethylens, Bereitstellung wenigstens eines Kabels(Kerns), das mit einer Resorcin-Formalin- Latex(RFL)-Flüssigkeit behandelt worden ist, in der die Latexkomponente zu zumindest 60 Gew.-% aus mindestens einem Latex aus einem hydrierten Acrylnitril- Butadien-Kautschuk, in dem mindestens 80% der Doppelbindungen hydriert sind, und einem Latex von chlorsulfoniertem Polyethylen besteht. Winden des mindestens einen Kabels um den Rückenteil und Härten des Kautschuks vom Rückenteil.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, umfassend weiterhin die Stufe des Verbindens eines zahnbedeckenden Gewebes mit den Zähnen, wobei dieses Garne aufweist, die mindestens 50 Vol.-% Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens enthalten.

15. Resorcin-Formalin-Latex für die Behandlung der in einen Zahnriemen einzubettenden Kabel, enthaltend:
Resorcin, Formalin und einen Latex, in dem mindestens 60 Gew.-% auf mindestens einen Latex von einem hydrierten Acrylnitril-Butadien und einen aus chlorsulfoniertem Polyethylen entfallen.

16. Zahnbedeckendes Gewebe, das geeignet ist zum Überdecken der Zähne in einem Zahnriemen, enthaltend Garne mit mindestens 50 Vol.-% Aramidfasern in der Längsrichtung des Riemens.