DE4441156C2 - Kraftübertragungsriemen - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Kraftübertragungsriemen zum Übertragen von Drehkraft
beispielsweise zwischen einer Motorkraftabgabequelle und einer
Klimaanlage, einem Wechselstromgenerator, etc. in einem
Kraftfahrzeug. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Kord
sowie ein faserhaltiges Gewebe.
Ein herkömmlicher Kraftübertragungsriemen besteht
beispielsweise aus einem Riemenkörper, an dessen einer Seite
ein Zahnabschnitt ausgebildet ist, und aus in dem
Riemenkörper eingebetteten Korden.
In den vergangenen Jahren ist mit den Verbesserungen bei der
Motorleistung die Drehzahl der Kurbelwellen angestiegen.
Ferner sind große Belastungen erzeugt worden, und zwar
aufgrund der Verwendung der Leistung zum Antrieb weiterer
Hilfsanlagen. Daher sind die Temperaturen dort, wo die
Kraftübertragungsriemen angebracht sind, viel größer
geworden.
Des weiteren wurde bei Anwendungen für Hochleistungsmotoren
die für Riemenkörper verwendete Kautschukmischung von
Chloropren-Kautschuk auf hydrierten Nitrilkautschuk
gewechselt. Hydrierter Nitrilkautschuk ist im Wärmewiderstand
überlegen; wenn jedoch der Kautschuk wiederholter Expansion
und Kontraktion bei hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt ist,
wird die im Kautschuk erzeugte Wärme (nachstehend als "intern
erzeugte Wärme" bezeichnet) groß.
Infolge der übermäßigen Wärme ist es schwierig geworden,
Antriebsübertragungsriemen zu erzeugen, die den
Motoranforderungen genügen.
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, daß der
Kautschuk einen großen Widerstand gegen Wärmealterung
aufweist. Das heißt, daß die intern erzeugte Wärme des
Kautschuks gering sein soll, wenn der Kraftübertragungsriemen
bei hoher Geschwindigkeit in einer Umgebung mit hoher
Temperatur angetrieben wird. Die japanische nicht geprüfte
Patentveröffentlichung Nr. 63-270 753, etc. zeigt ein
Verfahren zur Vernetzung eines hydrierten Nitrilkautschuks
mittels Zink-Methacrylat und anderen Metallsalzen von
ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und Dicumylperoxid
oder weiterer Peroxide. Der so hergestellte Kautschuk soll bezüglich des Wärmewiderstands
überlegen sein und sowohl Elastizität als auch Starrheit aufweisen.
Dieses Verfahren ist jedoch ungenügend.
Das US-Patent Nr. 5,051,299 beschreibt faserverstärkte
Kraftübertragungsriemen, die aus hydrogeniertem Nitrilkautschuk
mit einer Oxazolin-Funktionalität erzeugt wurden. Dadurch soll
eine gute Adhäsion zwischen den Verstärkungsfasern und dem
hydrogeniertem Nitrilkautschuk gewährleistet werden. Der
hydrogenierte Nitrilkautschuk weist eine Mooney-Viskosität
(ML1+4 bei 100°C) von 25 bis 100 auf. Zur weiteren Verbesserung
der Adhäsion zwischen den Verstärkungsfasern und der Kautschuk
matrix können die Fasern vorbehandelt werden, beispielsweise
durch Vorbehandlung von Glasfasern mit einem Resorcinol/
Formaldehyd-Latex, gegebenenfalls ergänzt durch eine Nachbe
handlung mit weiteren adhäsionsstärkenden Additiven, wie
Elastomer-Latex, Epoxiden, Silanen und Isocyanaten.
Die Haltbarkeit eines
Kraftübertragungsriemens ist nicht nur von dem Wärmewiderstand
des für den Riemenkörper verwendeten Kautschukgemisches
abhängig; vielmehr steht diese eng mit dem Material des
Kautschukgemisches und der Korden, der Bindungsfestigkeit
der beiden, etc. in Beziehung. Diese wirken aufeinander ein.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehenden
Probleme geschaffen, wobei die Aufgabe darin besteht, einen
Kraftübertragungsriemen mit langer Haltbarkeit zu schaffen,
in welchem die intern erzeugte Wärme des Riemenkörpers selbst
bei Anwendung unter hoher Geschwindigkeit niedrig gehalten
wird und die Bindungsfestigkeit des Kautschukgemisches und
der Korde ausreichend hoch ist, so daß ein
Abbrechen von Zähnen nur selten auftritt. Ferner sollen zum Einsatz für einen
solchen Kraftübertragungsriemen geeigneten Korden bzw. ein dafür geeignetes
Gewebe bereitgestellt werden.
Der erfindungsgemäße Kraftübertragungsriemen weist folgendes
auf: einen Riemenkörper, der unter Verwendung eines das
Kautschukgemisch repräsentierenden hydrierten
Nitrilkautschuks mit einer Mooney-Viskosität von zumindest 90
bei 100°C ausgebildet ist, und in den Riemenkörper
eingebettete Korde, welche sich in Längsrichtung des
Riemenkörpers erstrecken und an ihrer äußeren Schicht eine
Schicht aus Phenolharz aufweisen, welches mit Phenol
modifiziert ist, welches Seitenketten mit ungesättigten
Bindungen und/oder mit einer Komponente, die
Phenylcarboxylsäure
einschließt, modifiziert ist.
Ein acajou-modifiziertes Phenolharz (Ursprung: Mahagoni bzw. Nierenbaum) hat Eigenschaften von
sowohl einem Abschnitt mit Polarität bei den aromatischen
Hydroxylgruppen und einem Abschnitt ohne Polarität bei
Seitenketten von Kohlenstoffatomen, d. h. von Abschnitten, die
Polarität aufweisen und keine Polarität aufweisen. Demgemäß
kann mittels Peroxid-Vulkanisation die äußerste Schicht der
Überzugschicht mit großer Polarität, welche die einen Teil
des Kraftübertragungsriemens strukturierenden Korde abdeckt,
und ein hydrierter Nitrilkautschuk mit hohem Molekulargewicht
mit geringer Polarität fest verbunden werden, welcher einen
Teil des Kraftübertragungsriemens bildet. Auf gleiche Weise
ist es abhängig von acajou-modifiziertem Phenolharz möglich,
die Oberfläche des Gewebes, welches behandelt wurde, damit
sie Polarität aufweist, und einen hydrierten Nitrilkautschuk
mit hohem Molekulargewicht fest zu verbinden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Raumansicht eines Kraftübertragungsriemens gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Kettgarns des Gewebes;
Fig. 3 eine Raumansicht eines Versuchsstückes, welches bei
dem Versuch zur Bewertung der Bindungsfestigkeit zwischen den
Korden und dem Kautschukgemisch verwendet ist; und
Fig. 4 eine Ansicht des Befestigungszustandes des
Versuchsstückes aus Fig. 3 an der Versuchsvorrichtung;
Fig. 5 eine Ansicht einer Versuchsvorrichtung für den Versuch
bei einem Antrieb über mehrere Räder und bei hoher Temperatur; und
Fig. 6 eine Raumansicht eines weiteren Beispiels des
Kraftübertragungsriemens der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird gemäß der nachstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele erklärt.
Fig. 1 ist eine Raumansicht im Teilschnitt des
Kraftübertragungsriemens 11 eines Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung. Der Zahnabschnitt 14 ist an der einen
Oberfläche des Riemenkörpers 12 ausgebildet. Auf der
Ganglinie des Riemenkörpers 12 sind Korde 13 mit einer S-
Drill-Sekundärverdrillung und Korde 13 mit einer Z-Drill-
Senkundärverdrillung parallel eingebettet (jedoch ist in Fig.
1 keine Unterscheidung zwischen S-Drill und Z-Drill gemacht).
Die Oberfläche des Zahnabschnittes 14 ist mit einem Gewebe 16
bedeckt.
Das Gewebe 16 wird durch Köperweben eines dehnbaren Kettgarns
17, welches später in Längsrichtung des Riemens liegt, und
eines nicht dehnbaren Schußfadens 18 erhalten, welcher später
in der Breite des Riemens liegt. Es ist anzumerken, daß die
Definition des Kettgarns und des Schußfadens in der
Riemenstruktur anders sein kann als die
Definition des Kettgarns und des Schußfadens bei der
Gewebeherstellung. Gemäß Fig. 2 ist der Kettgarnfaden 17 ein
zusammengesetzter Garnfaden, welcher aus einem Kerngarnfaden 19
besteht, um welchen ein gesponnener Garnfaden 21 gewickelt ist, um
welchen seinerseits ein Kräuselgarnfaden 22 gewickelt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird als Kautschukmischung des
Riemenkörpers 12 Hochsättigungs-Copolymer-Kautschuk mit
ethylenisch ungesättigtem Dien (nachstehend als
"Nitrilkautschuk" bezeichnet) verwendet. Ethylenisch
ungesättigtes Nitril ist eine Verbindung, welche durch
Addition einer Nitrilgruppe (-CN) an einem Ende der
angrenzenden Kohlenstoffatome erhalten wird, welche eine
ethylenisch ungesättigte Bindung aufweisen, und enthält
Acrylonitril, etc. Des weiteren ist ein konjugiertes Dien eine
Substanz mit zwei angrenzenden Doppelbindungen, beispielsweise
Butadien und Isopren.
Bei dem für den erfindungsgemäßen Kraftübertragungsriemen
verwendeten Nitrilkautschuk wird an den ungesättigten
Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen eine Hydrierung
durchgeführt. Generell wird der Wärmealterungswiderstand von
Kautschuk mit einer Rate der Hydrierung der ungesättigten
Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen im Nitrilkautschuk von
zumindest 80% verbessert. Gegenwärtig ist diese Rate auf 99%
angehoben. Die Rate der Hydrierung des für den
erfindungsgemäßen Kraftübertragungsriemen verwendeten
hydrierten Nitrilkautschuks liegt bevorzugt zwischen 80
und 99%.
Der für den erfindungsgemäßen Kraftübertragungsriemen
verwendete hydrierte Nitrilkautschuk hat ein höheres
Molekulargewicht als der herkömmliche hydrierte
Nitrilkautschuk. Die Größenordnung des Molekulargewichts wird
mit Hilfe der Mooney-Viskosität angezeigt. Die Mooney-
Viskosität bei einer Meßtemperatur von 100°C beträgt ungefähr
85 im Falle von herkömmlichem hydrierten Nitrilkautschuk,
jedoch zumindest 90 und vorzugsweise etwa 145 im Falle des
hydrierten Nitrilkautschuks der vorliegenden Erfindung. Es
ist anzumerken, daß bei dieser Beschreibung ein hydrierter
Nitrilkautschuk mit einer Mooney-Viskosität von über 90 bei
100°C als "hydrierter Nitrilkautschuk der
Hochmolekulargewichts-Machart" bezeichnet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der hydrierte
Nitrilkautschuk der Hochmolekulargewichts-Machart
vulkanisiert werden. Das Vulkanisationsverfahren ist nicht
speziell begrenzt; jedoch kann dieses eine Vulkanisation mit
Hilfe eines organischen Peroxids oder mit Hilfe von Schwefel
sein. Es ist möglich, lediglich ein organisches Peroxid zu
verwenden; es ist jedoch vorzuziehen, zwei oder mehrere in
Kombination zu verwenden. Die organischen Peroxide werden in
einer Menge von 0,2 bis 100 Gewichtsanteilen pro 100
Gewichtsanteilen Kautschuk verwendet. Falls nötig, können
des weiteren Zink-Methacrylat, Zinkoxid oder weitere Co-
Vulkanisiermittel und Vulkanisierbeschleuniger verwendet
werden. Insbesondere treten, sofern Trimethylolpropan
trimethacrylat als Co-Vulkanisiermittel verwendet wird, die
Effekte ein, daß die Stoßelastizität verbessert ist, die
Druckverformung niedrig gehalten wird, etc.
Für die Korde 13 sind herkömmliche Faser-Grundmaterialien geeignet; jedoch werden
vorzugsweise Korde aus Glasfasern hoher Festigkeit oder
aromatische Polyamidfasern verwendet. Um die
Bindungsfestigkeit zwischen den Korden 13 und dem
Riemenkörper 12 zu steigern, kann zunächst eine Resorcin-Formaldehyd-
Latex(RFL)-Schicht auf den Korden 13 ausgebildet werden und
anschließend die Korde durch eine Kautschuklösung geleitet
werden, welche eine Kautschukkomponente aufweist, deren
Eigenschaften mit der Latex-Kautschukkomponente ähnlich oder
identisch ist, so daß eine Überzugschicht mit überlegener
Bindungsfähigkeit mit der RFL-Schicht ausgebildet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Schicht aus
modifiziertem Phenolharz auf der äußersten Schicht der
Korde 13 ausgebildet. Die Schicht aus modifiziertem
Phenolharz besteht vorzugsweise aus acajou-modifiziertem
Phenolharz.
Es wurde experimentell herausgefunden, daß es nicht möglich
war, die, eine Überzugschicht aufweisenden Korde 13 zu
binden, die ohne Modifikation mit hydriertem Nitrilkautschuk
einer normalen Machart mit einem hydrierten Nitrilkautschuk
der Hochmolekulargewichts-Machart verbunden werden konnte.
Dies war selbst nach wiederholten Versuchen nicht möglich.
Selbst wenn acajou-modifiziertes Phenol verwendet wurde,
wurde zuerst versucht, es mit dem Kautschuk zu mischen oder
es dem Überzugmittel beizufügen oder es den beiden
beizumischen und hinzuzufügen, wobei es jedoch nicht möglich
war, eine Bindung herzustellen.
Eine
Bindung war selbst dann nicht möglich,
wenn es der RFL-Schicht beigefügt wurde.
Daraus resultierend ergab sich,
daß die Korde 13 und der Kautschuk des Riemenkörpers 12
durch Ausbilden einer Schicht aus acajou-modifiziertem
Phenolharz auf der äußeren Schicht der Korden 13 gebunden
werden konnte.
Die starke Bindungsfähigkeit der Korde 13 und des
Kautschuks des Riemenkörpers 12 kommt, sofern eine Schicht
aus acajou-modifiziertem Phenolharz auf der äußersten Schicht
der Korde 13 ausgebildet ist, von der effektiven Wirkung
der hohen Polarität des Acajou-Öls (Acajou-
Nußschalenflüssigkeit) mit aromatischen Hydroxylgruppen und
den Seitenketten der modifizierten Phenolkomponente, welche
eine langen Reihe von fünfzehn Kohlenstoffatome aufweisen und
ungesättigte Doppelbindungen haben.
Drei Verbindungen sind als Hauptbestandteile in Acajou-Öl
bekannt. Jede diese Verbindungen besteht aus phenolischen
Hydroxylgruppen mit großen Polaritäten, welche an
aromatischen Ringen aus sechs Kohlenstoffatomen gebunden sind
und aus an die aromatischen Ringe gebundenen Seitenketten,
die fünf zehn Kohlenstoffatome aufweisen und Doppelbindungen
aufweisen und geringe Polarität haben.
Das chlorosulfonierte Polyethylen der Kautschukkomponente der
Überzugschicht hat große Polarität aufgrund des
Chloreinschlusses, während der hydrierte Nitrilkautschuk eine
geringe Polarität aufweist, da er kein Chlor mit hoher
Polarität hat und ein großes Molekulargewicht aufweist.
Selbst dadurch, daß einfach Phenol zwischen der
Überzugschicht großer Polarität und der Schicht aus
hydriertem Nitrilkautschuk mit geringer Polarität und hohem
Molekulargewicht angeordnet ist und anschließend erhitzt und
druckbeaufschlagt worden ist, ist keine Änderung hinsichtlich
der Bindung der beiden zu beobachten. Im Gegensatz dazu ist
es bei der vorliegenden Erfindung möglich, die Überzugschicht
und den Kautschuk des Riemenkörpers 12 dadurch fest zu
verbinden, daß eine Schicht aus acajou-modifiziertem Phenol
zwischen den beiden angeordnet wird, wenn der Riemen gebildet
wird. Es wird angenommen, daß eine feste Bindung erreicht
wird, da die Seitenketten geringer Polarität des acajou
modifizierten Phenolharzes eine Affinität mit dem Kautschuk
des Riemenkörpers 12 geringer Polarität aufweisen und da der
Phenolabschnitt großer Polarität eine Affinität mit der
Überzugschicht großer Polarität aufweist. Die
Kautschukkomponente der Überzugschicht kann zusätzlich zu dem
Vorstehenden chloriertes Polyethylen sein, welches Chlor
oder ein Homologes, alkylchlorosulfoniertes Polyethylen und
weitere Kautschukkomponenten aufweist.
An Stellen, bei denen die den Riemenkörper 12 strukturierende
Schicht aus hydriertem Nitrilkautschuk der Hochmolekular-
Machart und das acajou-modifizierte Phenolharz in Berührung
kommen, bewirkt die Peroxid-Vulkanisation des
Kautschukgemisches andererseits eine Vernetzung zwischen dem
hydrierten Nitrilkautschuk und dem acajou-modifizierten
Phenolseitenketten.
In der vorliegenden Erfindung werden die Korde 13 in einer
Methylethylketon-Lösung von acajou-modifizierten Phenol
immergiert, so daß, wenn diese getrocknet sind, ein Film auf
der äußersten Schicht der Korde ausgebildet ist. Die
Berührung des hydrierten Nitrilkautschuks mit dem acajou-modifizierten
Phenol führt zu einem Zustand bei dem die
Vernetzungsreaktion erleichtert wird. Dies ist wichtig.
Es war nicht möglich, eine Bindung zu erreichen, wenn das
acajou-modifizierte Phenol dem hydrierten Nitrilkautschuk mit
normalen Mitteln direkt hinzugefügt wurde oder wenn es der
Überzugschicht direkt hinzugefügt wurde. Dies liegt darin
begründet, daß, wenn es direkt hinzugefügt wird, die
Konzentration des acajou-modifizierten Phenols an der
Zwischenfläche, welche für die Bindung erforderlich ist,
niedrig wird. Mit anderen Worten konnte hydrierter
Nitrilkautschuk und RFL nicht bei üblichen Konzentrationen
gebunden werden.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann aus Phenol
bestehen, welches mit einer Substanz natürlichen
Ursprungs modifiziert ist, die eine Phenolkomponente mit
Seitenketten aufweist. Als modifiziertes Phenol kann
solches aus japanischem Lack,
aus Tsutalack, aus Indochinalack, aus Taitunglack,
aus burmesischem Lack, aus
kambodschanischem Lack, Acajou-modifiziertes Phenol und
modifiziertes Phenol aus Bhilawanschalenflüssigkeit erwähnt
werden.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
Phenolharz bestehen, welches mit natürlich hergestellten
Phenolkomponenten mit Seitenketten modifiziert ist. Als
Phenol, welches mit natürlich hergestellten Phenolkomponenten
modifiziert ist, kann Cardol-modifiziertes Phenol, Cardanol
modifiziertes Phenol, Urushiol-modifiziertes Phenol, Laccol
modifiziertes Phenol, Thitsiol-modifiziertes Phenol,
Moreacol-modifiziertes Phenol und Bhilawanol-modifiziertes
Phenol erwähnt werden.
Es sei angemerkt, daß Urushiol eine Hauptkomponente von japanischem Lack, Laccol
eine Hauptkomponente von Tsutalack, Thitsiol eine Hauptkomponente von burmesischem
Lack, Moreacol eine Hauptkomponente von kambodschanischem Lack und Bhilawanol
eine Komponente der Bhilawanschalenflüssigkeit ist.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
Phenolharz bestehen, welches mit natürlichen
Phenolcarboxylsäuren mit Seitenketten oder mit Komponenten
mit Phenolcarboxylsäuren modifiziert ist.
Die Schicht modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
natürlicher Phenolcarboxylsäure des durch alcardische Säure
modifizierten Phenolharzes bestehen.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus einer
Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz bestehen, welche
die natürliche Phenolcarboxylsäure der alcardischen Säure
hat.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
Phenolharz bestehen, welches mit Phenol mit Seitenketten
modifiziert wurde, die in das Phenol eingesetzt wurden.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
Phenolharz bestehen, welches durch ein Reaktionsprodukt aus
Phenol und Oiticika-Öl oder einem Phenolharz modifiziert ist,
welches mit einem Additionsreaktionsprodukt aus Catechin und
Tung-Öl modifiziert ist.
Es sei angemerkt, daß das Oiticika-Öl aus Licania vigida Benth. stammt,
und daß das Tung-Öl ein Chinaholz-Öl darstellt und aus Aleurites fordii
Hemsl. stammt.
Die Schicht aus modifiziertem Phenolharz kann zudem aus Harz
bestehen, welches Phenol aufweist, welches mit einer
Komponente modifiziert ist, in welcher ein aromatischer Ring
mit einer phenolischen Hydroxylgruppe in eine Seitenkette
eingesetzt ist, welche eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen
aufweist. Des weiteren kann der seitenkettenabschnitt
Doppelbindungen aufweisen.
Es ist anzumerken, daß die Anzahl von Kohlenstoffatomen in
der Seitenkette im Phenolharz beispielsweise neun im Falle
eines Nonylphenolharzes ist.
Die Oberfläche des Zahnabschnittes 14 kann, falls nötig, mit
einem Gewebe abgedeckt sein. Dieses Gewebe 16 besteht
beispielsweise aus einer Köperwebart, aus einem
zusammengesetzten Garnfaden, welcher in Längsrichtung des Riemens
liegt, und einem Filamentgarnfaden, welcher in Richtung über die
Breite des Riemens liegt. Die Zusammensetzung der Garne und
das Webverfahren des Gewebes 16 sind jedoch nicht auf diese
beschränkt. Beispielsweise kann das Webverfahren in
Übereinstimmung mit bestimmten Aufgaben eine Satin-Webart,
glatte Webart und verschiedene andere modifizierte Webarten
anfertigen.
Der zusammengesetzte Garnfaden des Gewebes 16 hat beispielsweise
einen Kerngarnfaden 19 aus Polyurethan, einen elastischen Garnfaden,
einen gesponnenen Garnfaden 21, welcher um den Kerngarnfaden 19 gewickelt
ist und einen Kräuselgarnfaden, der um die Außenseite des
gesponnenen Garnfadens 19 gewickelt ist. Während es des weiteren
vorzuziehen ist, einen elastischen Garnfaden aus Polyurethan für
den Kerngarnfaden 19, eine im Wärmewiderstand überlegene
aromatische Polyamidfaser für den gesponnenen Garnfaden 21 und eine
aliphatische synthetische Faser aus Nylongarn,
Polyesterfaser, etc. mit relativ geringen
Erweichungstemperaturen und einem überlegenen
Abnützungswiderstand für den Kräuselgarnfaden zu verwenden, ist
die Erfindung nicht auf diese beschränkt.
Der sich über die Breite des Riemens erstreckende Garnfaden 18 ist
vorzugsweise ein solcher, der hohe Werte hinsichtlich dem Dehnbarkeitswiderstand,
der Starrheit und der Hitzebeständigkeit aufweist.
Beispielsweise ist ein Filamentgarn aus Nylonfaser geeignet.
Wenn der herkömmliche hydrierte Nitrilkautschuk für den
Riemenkörper 12 verwendet wird, so wurde eine Resorcin-Formaldehyd-Latex(RFL)-Bearbeitung
unter Verwendung einer RFL-Lösung durchgeführt, welche als
Latexkomponente einen Carboxylnitrilkautschuk aufweist, um
das Gewebe 16 und den Riemenkörper 12 zu binden.
Bei Experimenten wurde herausgefunden, daß, wenn als
Kautschuk für den Riemen ein hydrierter Nitrilkautschuk einer
Hochmolekulargewichts-Machart verwendet wurde, es unmöglich
war, das Gewebe 16 und den Kautschuk des Riemenkörpers 12
durch das vorstehende Bearbeitungsverfahren zu verbinden. Es
wurden verschiedene Versuche durchgeführt, um acajou
modifiziertes Phenol zu verwenden; jedoch war es anfangs
unmöglich, die beiden selbst durch Vermischung mit dem
hydrierten Nitrilkautschuk der Hochmolekulargewichts-Machart
oder durch Hinzufügen des Bearbeitungsmittels zum Gewebe 16
effektiv fest zu verbinden. Daraus resultierend wurde
herausgefunden, daß die beiden dadurch fest miteinander
gebunden werden konnten, daß eine Schicht aus acajou
modifiziertem Phenolharz an der äußersten Schicht des Gewebes
13 ausgebildet wurde.
Die vorstehend erwähnte, auf dem Gewebe 16 ausgebildete
Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz kann zudem aus
Phenolharz bestehen, welches mit japanischem Lack modifiziert
wurde.
Als Harz, welches die Schicht aus modifiziertem Phenolharz
aufbaut, welche auf dem Gewebe 16 ausgebildet ist, ist es
möglich, anstatt dem acajou-modifizierten Phenolharz, Phenol,
welches mit Urushiol, der Hauptkomponente von japanischem
Lack, modifiziert ist, etc. zu verwenden, wie im Falle der
Korde 13.
Des weiteren kann das modifizierte Phenolharz ein Harz sein,
welches Phenol aufweist, welches mit einer Komponente
modifiziert ist, welche Seitenketten mit einer Vielzahl von
Kohlenstoffatomen aufweist, die bei den aromatischen Ringen
eingesetzt ist, welche phenolische Hydroxylgruppen aufweisen.
Die Seitenkettenabschnitte können Doppelbindungen aufweisen.
Bei der vorliegenden Erfindung können das behandelte Gewebe
15 und der hydrierte Nitrilkautschuk durch Dazwischenlagern
des acajou-modifizierten Phenols fest verbunden werden. Dies
liegt darin begründet, daß ein Nitrilkautschuklatex verwendet
wurde, welches als Molekularenden für die L-Komponente des
RFL Carboxylgruppen verwendete und daß, falls nötig, ein
Chloropren-Derivativ mit einer Polarität beigefügt wurde, um
die Oberfläche des Gewebes 16 zu bearbeiten und eine große
Polarität zu verleihen, wodurch die Affinität des Abschnittes
aus acajou-modifizierten Phenol großer Polarität mit der
Oberfläche des Gewebes 16 gewährleistet wurde.
Es ist anzumerken, daß, wenn die Korde 13 mit RFL behandelt
wurden, sowohl die resultierende Biegefähigkeit als auch der
Wasserwiderstand schlecht war und es unmöglich war, einen
Kraftübertragungsriemen mit langer Haltbarkeit zu erhalten.
Dies liegt in der schlechten Affinität zwischen der
Latexkautschukkomponente und der Kautschukkomponente des
Überzuges begründet, da diese unterschiedlich sind. Des
weiteren war es unmöglich, einen Kraftübertragungsriemen mit
langer Haltbarkeit zu erhalten, auch wenn das RFL, welches
für die Behandlung der Korde 13 verwendet wurde, auf das
Gewebe 16 aufgetragen wurde.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme
auf Beispiele und Vergleichbeispiele erklärt; sie ist jedoch
nicht auf diese beschränkt.
Die in Tabelle 1 gezeigten Kautschukverbindungen A bis D
wurden formuliert. Tabelle 1 zeigt die Kautschukmischung und
die Vulkanisiermittel, Vulkanisierbeschleuniger und Co-
Vulkanisiermittel und weitere Materialien, welche mit der
Kautschukmischung und ihren Gewichtsanteilen gemischt wurden.
Solange nicht auf andere Weise gezeigt, zeigen die Tabellen
Gewichtsanteile der Materialien in bezug auf 100
Gewichtsanteile der Kautschukmischung.
Komponenten der Kautschukmischung
Komponenten der Kautschukmischung
Bemerkungen:
(1) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 96%) vom Typ eines hohen Molekulargewichts mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, hergest. v. Nippon Zeon.
(2) 1) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 96%) gewöhnlichen Typs mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, Nippon Zeon.
(3) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 99%) gewöhnlichen Typs mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, Nippon Zeon.
(4) 4,4'-α,α-Diemethylbenzyl)diphenylamin, Uniroyal.
(5) Dicumylperoxid, Dicup 10C, Hercules Co., Vulkanisiermittel vom Peroxid-Typ.
(6) 1,3-bis(t-Butylperoxy-m-isopropylbenezol, Veroxymon F40, Nippon Öl und Fette, Vulkanisiermittel vom organischen Peroxid-Typ.
(7) Trimethylolpropantrimethacrylat, Sunester TMP, Sanshin Kagaku.
(8) "-" kein Anteil. "***" noch nicht gemessen.
(1) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 96%) vom Typ eines hohen Molekulargewichts mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, hergest. v. Nippon Zeon.
(2) 1) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 96%) gewöhnlichen Typs mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, Nippon Zeon.
(3) Hochsättigungspolymerkautschuk (Sättigungsrate bei 99%) gewöhnlichen Typs mit ethylenisch ungesättigtem nitrilkonjugiertem Dien, Nippon Zeon.
(4) 4,4'-α,α-Diemethylbenzyl)diphenylamin, Uniroyal.
(5) Dicumylperoxid, Dicup 10C, Hercules Co., Vulkanisiermittel vom Peroxid-Typ.
(6) 1,3-bis(t-Butylperoxy-m-isopropylbenezol, Veroxymon F40, Nippon Öl und Fette, Vulkanisiermittel vom organischen Peroxid-Typ.
(7) Trimethylolpropantrimethacrylat, Sunester TMP, Sanshin Kagaku.
(8) "-" kein Anteil. "***" noch nicht gemessen.
Die intern erzeugte Wärme der Kautschukverbindungen A bis D
wurden verglichen. Der Vergleich wurde mittels dem Goodrich-
Biegeversuch (ASTM D623-62 Standardversuchsverfahren der
Druckermüdung von vulkanisiertem Kautschuk) durchgeführt.
Die Verbindungen wurden unter Druck vulkanisiert und
anschließend unter Bedingungen von einer Temperatur von
100°C, 1800 Anschlägen/Versuch und einem Anschlag von 0,121
inch (3,07 mm). Die Versuchsstücke waren zylindrisch geformt
und von einer Höhe von 0,77 inch (19,6 mm). Der
Temperaturanstieg der Probestücke wurde unter Verwendung
eines Thermoelements gemessen. Der Versuch wurde mit
Belastungen von 23 Pfund (102 Newton) und 50 Pfund (232
Newton) durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten
aufgezeigt.
Es ist anzumerken, daß die Mooney-Viskositäten der
Kautschukmischungen in den Kautschukverbindungen A bis D bei
einer Temperatur von 100 C gemessen wurden. Der Wert der
Kautschukmischungen der Kautschukverbindung C war 85, während
er bei den Kautschukmischungen der Kautschukverbindungen A
und B 145 groß war. Daraus folgt, daß die Kautschukmischungen
der Kautschukverbindungen A und B ein höheres
Molekulargewicht als die der Kautschukverbindungen C
aufwiesen.
Gemäß Tabelle 1 erzeugten die Kautschukverbindungen A und B
verglichen mit den Kautschukverbindungen C und D, weniger
intern erzeugte Wärme. Dies liegt in den
Kautschukverbindungen A und B begründet, welche als
Kautschukverbindung hydrierten Nitrilkautschuk des
Hochmolekulargewichts-Typs verwenden und dem großen Anteil
an Zinkmethacrylat. Vergleicht man insbesondere die
Kautschukverbindungen B und C, resultiert daraus, daß das
hydrierte Nitrilkautschuk des Hochmolekulargewichts-Typs,
verglichen mit dem herkömmlichen hydrierten Nitrilkautschuk
weniger intern erzeugte Wärme aufweist.
Die bleibende Verformung zur Bewertung des Verformungsgrades
des Kautschuks aufgrund des Versuchs aus Beispiel 1 wurde in
Übereinstimmung mit dem Goodrich-Biegeversuch gemessen.
Tabelle 1 zeigt die Prozentzahl der Verformung hinsichtlich
der Originalhöhe der Zylinder nach dem Entfernen der
Belastung. Geringe Wert zeigen schmale Verformungsgrade an,
welche nach dem Entfernen der Belastung bleiben.
Um die Bindungsfestigkeit zwischen den Korden und der
Kautschukmischung zu bewerten, wurde die Bindung im Falle der
Bildung einer Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz an
der äußersten Schicht der Kordeln und im Falle keiner Bildung
derselben verglichen. Zuerst wird Versuchsstück Nr. 1,
Versuchsstück Nr. 2, Vergleichsversuchsstück Nr. 1 und
Vergleichsversuchsstück Nr. 2, welche für die Versuche
verwendet wurden, erklärt.
Drei Bündel von 200 Glasfasern hoher Festigkeit mit
Durchmessern von 7 µm (Handelsname U-Glas, von Japan Glass
Fiber hergestellt) wurden zusammen angeordnet und einem
Primärdrill unterworfen, um ein Seil auszubilden. Elf dieser
Seile wurden zusammengefaßt und einem Sekundärdrill
unterworfen, um die Korde zu erhalten. Tabelle 2 zeigt die
Zusammensetzung der Glasfasern hoher Festigkeit.
Kompontene | |
Anteil (5) | |
SiO2 | 55 to 65 |
Al2O3 | 20 to 26 |
CaO | 0 to 10 |
MgO | 7 to 12 |
R2O (*) | 0 to 0.5 |
B2O3 | 0 to 1 |
(*) Bemerkung: R2
O bedeutet ein Gemisch aus Na2
O und K2
O.
Die Korde wurden in einer RFL-Lösung getaucht, welche aus
als Latexkomponente repräsentierendes Butadien-Ethylen-
Vinylvinyliden-ter-Polymer und chlorsulfoniertem
Polyethylenlatex besteht und anschließend getrocknet, um eine
RFL-Schicht auf den Korden auszubilden. Den Korden wurden
anschließend ein Primärdrill in eine Richtung gegeben und sie
anschließend einem Sekundärdrill in die andere Richtung
unterworfen. Diese wurden anschließend in einer
Kautschuklösung aus chlorsulfoniertem Polyethylen getaucht
und anschließend getrocknet, wodurch die Korde mit einer
Überzugschicht erhalten wurden.
Die Korde mit dieser Überzugschicht wurden anschließend in
einer 25%-Lösung aus acajou-modifiziertem Phenolharz
(Handelsname PR12687, hergestellt von Sumitomo Dulles
(phonetisch)) in Methylethylketon getaucht und anschließend
getrocknet, wodurch die Schicht aus acajou-modifiziertem
Phenolharz auf der äußersten Schicht der Korde ausgebildet
wurde.
Fig. 3 zeigt eine Raumansicht des Versuchsstückes Nr. 1. Das
Versuchsstück Nr. 1 wurde auf folgende Weise hergestellt.
Zuerst wurde ein Kautschukbogen 34 einer Breite von 25 mm und
einer Länge von 120 mm hergestellt, welcher aus der
Kautschukverbindung A besteht. Auf diesem Kautschukbogen 34
wurden 28 Korde einer Länge von 120 mm gelegt, welche, wie
vorstehend, bearbeitet wurden. Auf diesen Korden wurde
anschließend ein verstärkendes Gewebe 32 plaziert. Dies wurde
anschließend mittels Heißdruck gepreßt, um das Versuchsstück
Nr. 1 zu erhalten.
Aromatische Polyamidfasern, welche auf eine Dicke von 1500 den
gebündelt wurden, wurde ein Drill in eine Richtung gegeben,
um ein Seil auszubilden. Zwei dieser Seile wurden
anschließend zusammengefaßt und einem Sekundärdrill in die
gleiche Richtung gegeben, um die Kordel 33 auszubilden. Die
Korde wurde in einer Epoxidlösung immergiert, anschließend
getrocknet und anschließend in einer RFL-Lösung immergiert
und getrocknet, um eine RFL-Schicht auszubilden. Des weiteren
wurde sie in einer Kautschuklösung immergiert und
anschließend getrocknet, um die Überzugschicht auf der Kordel
33 auszubilden. Anschließend wurde das gleiche Verfahren wie
bei Versuchsstück Nr. 1 angewendet, um auf der äußersten
Schicht der Kordel 33 eine Schicht aus acajou-modifiziertem
Phenolharz zu bilden. Zweiunddreißig der Kordeln 33 mit der
Schicht aus modifiziertem Phenolharz auf der äußersten
Schicht wurden auf dem Kautschukbogen 34 angeordnet. Der Rest
der Struktur, und der Bearbeitung war die gleiche wie beim
Versuchsstück Nr. 1.
Das Vergleichsversuchsstück Nr. 1 wurde auf die gleiche Weise
wie Vergleichsversuchsstück Nr. 2 hergestellt, ausgenommen,
daß keine Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz
ausgebildet wurde.
Das Vergleichsversuchsstück Nr. 2 wurde auf die gleiche Weise
wie das Versuchsstück Nr. 2 hergestellt, ausgenommen, daß
keine Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz ausgebildet
wurde.
Fig. 4 zeigt den Zustand eines Versuchsstückes 31, welches an
der Versuchsvorrichtung angeordnet ist. Das Versuchsverfahren
wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt. Ein
Einschnitt wurde an dem einen Ende des Versuchsstückes 31
zwischen den Korden 33 und der Kautschukverbindung 34 derart
angefertigt, daß die Oberflächen der Korde 33 zu sehen
waren. Die separierten Enden der Korde 33 und die Enden der
Kautschukverbindung 34 wurden an den Einspannvorrichtungen 37
angebracht. Mit Hilfe der Spannungsversuchsvorrichtung wurde
Spannung bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/Min.
aufgebracht. Die Bindungsfestigkeit wurde dadurch bewertet,
daß die zum Auseinanderlösen der Korde 33 und der
Kautschukverbindung 34 erforderliche Kraft gemessen wurde.
Die Ergebnisse des Versuchs sind in der Tabelle 3 unten
aufgezeigt.
Bindungsfestigkeit von Versuchsstücken
Bindungsfestigkeit von Versuchsstücken
Bemerkung: Kautschukverbindung A ist die gleiche wie
Kautschukverbindung A der Tabelle 1.
Gemäß der Tabelle 3 waren die Vergleichsversuchsstücke Nr. 1
und Nr. 2 für die praktische Anwendung zu gering. Dies liegt
in dem hohen Molekulargewicht des hydrierten Nitrilkautschuks
des Hochmolekulargewichts-Typs und in dem Anteil von
Zinkmethacrylat im hydrierten Nitrilkautschuk der
Hochmolekulargewichts-Typs begründet.
Im Gegensatz dazu zeigen die Versuchsstücke Nr. 1 und Nr. 2
für die praktische Anwendung ausreichende Bindungsfestigkeit.
Dies liegt im Vorhandensein von aromatischen Hydroxylgruppen
einer großen Polarität im acajou-modifizierten Phenolharz und
zudem in der Bindung der Seitenketten von 15
Kohlenstoffatomen und von einer geringen Polarität, die
Doppelbindungen einschließen, bei den aromatischen Ringen und
in dem Anstieg der Bindungsfestigkeit durch die Wirkung
dieses Seitenkettenabschnittes begründet.
Um die Bindungsfestigkeit zwischen dem Gewebe und der
Kautschukverbindung der vorliegenden Erfindung zu bewerten,
wurde zwischen dem Fall, bei dem eine Schicht aus acajou
modifiziertem Phenolharz auf der Oberfläche des Gewebes auf
der Riemenkörperseite und dem Fall, bei dem diese nicht
ausgebildet wurde, ein Vergleich angestellt. Zuerst werden
die Strukturen des Versuchsstückes Nr. 3, des
Vergleichsversuchsstückes Nr. 3 und des
Vergleichsversuchsstückes Nr. 4, welches für diesen Versuch
verwendet wurde, erklärt.
Für den Kettgarn des Gewebes, welcher in Längsrichtung des
Riemens verwendet wurde, wurde ein Kerngarn aus elastischem
Urethangarn von 120 den (1 den ≘ 1,11 dtex) angewendet, um welchen in eine
Richtung ein gesponnenes Garn aus einer aromatischen
Polyamidfaser (Handelsname: Technolar, hergestellt von
Teijin) von 200 den (133 Filamentfäden) bei einer Rate von 650
Drehungen pro Meter gewickelt wurde und um welches
seinerseits in entgegengesetzter Richtung ein Kräuselgarn aus
Nylon gewickelt wurde, d. h. eine aliphatische Polyamidfaser,
aus 100 den (34 Filamentfäden) bei einer Rate von 850
Drehungen pro Meter. Für den Schußfaden, welcher sich über
die Breite des Riemens erstreckt, wurde ein
Nylonfilamentfaden (34 Filamentfäden) von 100 den verwendet.
Das Gewebe hatte 150 Kettgarne/5 cm in Längsrichtung des
Riemens und 170 Einschlagfäden/5 cm über die Breite des
Riemens. Es wurde mit Hilfe des 2/2-Drillwebverfahrens
gewebt.
Um die Kautschukverbindung zu verbinden, wurde das Gewebe in
einer RFL-Lösung getaucht, welche als Latexkomponente
Carboxylnitrilkautschuk und 2,6-bis (2,4-
Dihydroxyphenylmethyl)-4-chlorphenolderivatpolymer
(Handelsname: Valcabond E, hergestellt von ICI-Vulnax)
aufweist und wurde dieses anschließend getrocknet, um eine
RFL-Schicht auf der Oberfläche des Gewebes auszubilden. Auf
deren äußersten Oberfläche wurde anschließend unmittelbar
eine 25%-Lösung von acajou-modifiziertem Phenolharz in
Methylethylketon beschichtet, um die Schicht aus acajou
modifiziertem Phenolharz auszubilden.
Ein Kautschukbogen mit der Kautschukverbindung A und einer
Breite von 25 mm und einer Länge von 120 mm wurde
hergestellt. Auf diesem wurde das vorstehend erwähnte Gewebe
einer Länge von 120 mm angeordnet. Auf dem Gewebe wurde des
weiteren ein verstärkendes Gewebe angeordnet. Dies wurde
mittels Heißpressen angepreßt, um das Versuchsstück Nr. 3 zu
erhalten.
Das Vergleichsversuchsstück Nr. 3 wurde auf die gleiche Weise
wie das Versuchsstück Nr. 3 hergestellt, ausgenommen, daß
keine Schicht aus acajou-modifiziertem Phenolharz ausgebildet
wurde.
Das Vergleichsversuchsbeispiel Nr. 4 wurde auf die gleiche
Weise wie das Vergleichsversuchsstück Nr. 3 hergestellt,
ausgenommen, daß kein Chlorphenolderivatpolymer beigefügt
wurde.
Bindungsfestigkeit der Versuchsstücke
Bindungsfestigkeit der Versuchsstücke
Bemerkung:
Die Kordel bestand aus 150 Kettgarne/25 mm aus zusammengesetztem Garn aus elastischem Urethangarn von 420 den, einem Faserfilamentgarn aus aromatischer Polyamidfaer von 200 den, welche in S-Richtung bei 650 T/m gewickelt wurde, und Nylon 66 von 100 den, welches in Z-Richtung bei 850 t/m und 170 Schlußfäden/25 mm von Nylon 66 von 100 den in einer 2/2-Drill-Webart gewickelt wurde.
Die Kordel bestand aus 150 Kettgarne/25 mm aus zusammengesetztem Garn aus elastischem Urethangarn von 420 den, einem Faserfilamentgarn aus aromatischer Polyamidfaer von 200 den, welche in S-Richtung bei 650 T/m gewickelt wurde, und Nylon 66 von 100 den, welches in Z-Richtung bei 850 t/m und 170 Schlußfäden/25 mm von Nylon 66 von 100 den in einer 2/2-Drill-Webart gewickelt wurde.
Gemäß Tabelle 4 war die durch das Vergleichsversuchsstück Nr.
3 und 4 gezeigte Bindungsfestigkeit zu gering für die
praktische Anwendung. Im Gegensatz dazu zeigte das
Versuchsstück Nr. 3 eine für die praktische Anwendung
ausreichende Bindungsfestigkeit. Dies liegt, wie bei Beispiel
3, in der großen Wirkung des Seitenkettenabschnittes des
acajou-modifizierten Phenolharzes begründet.
Nachstehend wird ein Vergleich der Haltbarkeit von
Kraftübertragungsriemen angestellt, welche die Riemen Nr. 1
bis 3 und die Vergleichsriemen Nr. 1 bis 4 verwenden. Tabelle 5
zeigt die Struktur der für diesen Zweck verwendeten
Kraftübertragungsriemen.
Ergebnisse des Versuchs der Riemen
Ergebnisse des Versuchs der Riemen
Bemerkungen:
(1) Kautschukverbindungen A bis D entsprechen den Kautschukverbindungen A bis D der Tabelle 1.
(2) Die Belastungen sind Belastungen auf einem Zahn bei einer Riemenbreite von 19,1 mm.
(3) Die Zahlen in den Belastungsreihen zeigen die Anzahl von Stunden bis der Zahn abgebrochen ist.
(1) Kautschukverbindungen A bis D entsprechen den Kautschukverbindungen A bis D der Tabelle 1.
(2) Die Belastungen sind Belastungen auf einem Zahn bei einer Riemenbreite von 19,1 mm.
(3) Die Zahlen in den Belastungsreihen zeigen die Anzahl von Stunden bis der Zahn abgebrochen ist.
Das Gewebe des Versuchsstückes Nr. 3 wurde als Gewebe
verwendet. Die Korde des Versuchsstückes Nr. 1 wurden als
Korde verwendet.
Das Herstellungsverfahren des Riemens Nr. 1 wird nachstehend
erklärt. Zuerst wurde das Gewebe in Außenumfangsrichtung
einer Form derart umwickelt, daß seine Dehnrichtung in
Umfangsrichtung der Form lag, d. h., derart, daß es der
Richtung der Rillen des Zahnabschnittes folgt. Die Korde
wurden oben auf das Gewebe gewickelt; anschließend wurde ein
Kautschukbogen, welcher aus der Kautschukverbindung A
bestand, auf die Korde gewickelt. Die derart hergestellte
Form wurde in einem Ofen angeordnet und unter Druck erhitzt,
wodurch der Kautschuk zu fließen begann und sich über das
Gewebe verteilt. Der Riemenzahnabschnitt wurde mittels
Vulkanisation ausgebildet. Nach der Vulkanisation wurde die
Form entfernt und ein zylindrisches Riemenstück erhalten.
Dieses Riemenstück wurde geschnitten, um Riemen Nr. 1 mit
einer Breite von 19,1 mm zu erhalten.
Der Riemen Nr. 2 wurde auf die gleiche Weise wie der Riemen
Nr. 1 hergestellt, ausgenommen, daß eine Kautschukverbindung
B verwendet wurde.
Der Riemen Nr. 3 wurde auf die gleiche Weise wie der Riemen
Nr. 1 hergestellt, ausgenommen, daß ein Kord verwendet
wurde, welcher für das Versuchsstück Nr. 2 verwendet wurde.
Der Vergleichsriemen Nr. 1 wurde auf die gleiche Weise wie
der Riemen Nr. 1 hergestellt, ausgenommen, daß die
Kautschukverbindung B verwendet wurde.
Bei dem im Vergleichsriemen Nr. 2 verwendeten Gewebe wurden
für den Kettgarn 85 Garne/25 mm aus aliphatischer
Polyamidfaser, d. h. Nylonkräuselgarn von 420 den (204
Filamentfäden) in Längsrichtung des Riemens verwendet. Als
Schußfaden über die Breite des Riemens wurden 85 Garne/25 mm
von Nicht-Dehn-Garn von 210 den (35 Filamentfäden) verwendet.
Das Webverfahren war von der 2/2-Drill-Webart. Eine RFL-
Schicht wurde auf dem Gewebe gebildet. Die übrige Struktur
und Bearbeitung war die gleiche wie beim Vergleichsriemen Nr.
1.
Der Vergleichsriemen Nr. 3 wurde auf die gleiche Weise wie
der Vergleichsriemen Nr. 2 hergestellt, ausgenommen, daß die
Kautschukverbindung D verwendet wurde.
Der Vergleichsriemen Nr. 4 wurde auf die gleiche Weise wie
der Vergleichsriemen Nr. 3 hergestellt, ausgenommen, daß die
für das Versuchsstück Nr. 2 verwendeten Korde verwendet
wurden.
Ein Betriebsversuch wurde mit den Riemen Nr. 1 bis 3 und den
Vergleichsriemen Nr. 1 bis 4 durchgeführt, welche unter
Bedingungen einer Temperatur von 100°C und einer
Geschwindigkeit von 5500 UpM vorgesehen wurde. Die
Haltbarkeit der Kraftübertragungsriemen wurde durch die
Anzahl von Stunden bis die Zähne abgebrochen waren bewertet.
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 5 unten gezeigt. Gemäß
Tabelle 5 wiesen die Riemen mit den Nrn. 1 bis 3 eine längere
Haltbarkeit als die Vergleichsriemen der Nr. 1 bis 4 auf.
Dies liegt darin begründet, daß die Riemen mit den Nr. 1 bis
3 hydrierten Nitrilkautschuk der Hochmolekulargewichts-
Machart als Kautschukgemisch verwendeten und des weiteren die
Kordeln der Riemen mit den Nr. 1 bis 3 mit einer Schicht aus
acajou-modifizierten Phenolharz beschichtet waren.
Danach wurde ein Mehrfachbiegeversuch für einen
Kraftübertragungsriemen unter Verwendung des Riemens Nr. 1
und des Vergleichsriemens Nr. 1 und Nr. 3 durchgeführt. Die
Testvorrichtung hatte gemäß Fig. 5 drei Räder 51, 52 und 53,
um welche der Riemen 54 umschlungen war. Sie war ferner mit
einer Mitnehmerrolle zwischen den Rädern 51 und 52 versehen
und mit einer Spannvorrichtung 56 zwischen den Rädern 52 und
53 versehen. Die Spannvorrichtung 56 war mit einer
Vorspanneinrichtung, wie etwa einem Gewicht 57 versehen. Dies
ermöglichte eine bestimmte Spannung, welche auf den Riemen 54
zu übertragen war. Die Ergebnisse des Versuchs sind in
Tabelle 6 aufgezeigt.
Ergebnisse des Versuches bei einem Antrieb über mehrere Räder und
hoher Temperatur
Ergebnisse des Versuches bei einem Antrieb über mehrere Räder und
hoher Temperatur
Bemerkungen:
(1) Die Kautschukverbindungen entsprechen den Kautschukverbindungen A bis D von Tabelle 1.
(2) Das Gewebe 1 besteht aus einem Abdeckgarn und das Gewebe 2 besteht aus einem Nylonkräuselgarn.
(3) Der Mehrfach-Biegeversuch wurde mit Hilfe der in Versuch 5 gezeigten Vorrichtung durchgeführt. Die Drehung betrug 6000 UpM und die Umgebungstemperatur 100°C. Die Bewertung wurde durch Vergleich der Zeit bis die Festigkeit des Riemens auf ein Drittel von der vor dem Laufen fiel.
(1) Die Kautschukverbindungen entsprechen den Kautschukverbindungen A bis D von Tabelle 1.
(2) Das Gewebe 1 besteht aus einem Abdeckgarn und das Gewebe 2 besteht aus einem Nylonkräuselgarn.
(3) Der Mehrfach-Biegeversuch wurde mit Hilfe der in Versuch 5 gezeigten Vorrichtung durchgeführt. Die Drehung betrug 6000 UpM und die Umgebungstemperatur 100°C. Die Bewertung wurde durch Vergleich der Zeit bis die Festigkeit des Riemens auf ein Drittel von der vor dem Laufen fiel.
Wie in Tabelle 6 gezeigt, ist die Lebensdauer in einem
Mehrfach-Biegeversuch, verglichen mit dem Vergleichsriemen der
Nr. 1 und 3, stark verbessert.
Es ist anzumerken, daß der Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung zudem auf einen doppelseitigen Riemen
angewendet werden kann, welcher auf seinen beiden Oberflächen
Zahnabschnitte aufweist.
Des weiteren kann oder Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung bei dem in Fig. 6 gezeigten Mehrfach-V-Riemen
angewendet werden. Dieser Mehrfach-V-Riemen hat einen Zahnabschnitt
41, welcher sich in seiner Längsrichtung erstreckt, und ein
Gewebe 42 und Korde 43, welche an seiner Rückfläche
versehen sind.
Wenn des weiteren eine Verbindung des Gewebes vorhanden ist,
besteht die Verbindung vorzugsweise auf einem Riemenzahn.
Dies liegt darin begründet, daß, wenn der Riemenzahn mit dem
Radzahn kämmt, keine große Kraft von der Rolle empfangen
wird, da das Obere des Riemens auf einen Boden des Rads
paßt.
Claims (59)
1. Kraftübertragungsriemen (11) mit einem Riemenkörper
(12), der unter Verwendung eines das Kautschukgemisch
repräsentierenden hydrierten Nitrilkautschuks mit einer
Mooney-Viskosität von zumindest 90 bei 100°C ausgebildet ist,
und mit in den Riemenkörper (12) eingebetteten Korden (13),
welche sich in Längsrichtung des Riemenkörpers erstrecken und
an ihrer äußeren Schicht eine Schicht aus Phenolharz
aufweisen, welches mit Phenol, das Seitenketten mit
ungesättigten Bindungen aufweist, und/oder mit einer
Komponente, die eine Phenolcarboxylsäure einschließt,
modifiziert ist.
2. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1, wobei die
Mooney-Viskosität etwa 145 ist.
3. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1, wobei der
Riemenkörper (12) mit einem Peroxid oder Schwefel
vulkanisiert ist.
4. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 3, wobei ein
für die Vulkanisation verwendetes Co-Vulkanisiermittel
Zinkmethacrylat und Trimethylolpropan-trimethacrylat enthält.
5. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1, wobei die
Korde (13) mittels einer Glasfaser hoher Festigkeit oder
mittels einer aromatischen Polyamidfaser ausgebildet sind.
6. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1, wobei auf
den Korden (13) eine Schicht aus Resorcin-Formaldehyd-Latex
und eine Überzugschicht über den Außenumfang derselben
ausgebildet ist.
7. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1, wobei ein
Zahnabschnitt (41) zumindest auf der einen Oberfläche des
Riemenkörpers (12) ausgebildet ist und die Oberfläche des
Zahnabschnittes mit Gewebe bedeckt ist.
8. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 7, wobei eine
Schicht aus modifiziertem Phenolharz an der Riemenkörperseite
(12) des Gewebes ausgebildet ist.
9. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 7, wobei eine
Schicht aus Resorcin-Formaldehyd-Latex auf der Oberfläche des
Gewebes ausgebildet ist.
10. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 7, wobei das
Gewebe aus einem zusammengesetzten Garn (17), welches in
Längsrichtung des Riemens liegt, und einem Garn (18) besteht,
welches über die Breite des Riemens vorgesehen ist.
11. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 10, wobei das
zusammengesetzte Garn aus einem Kerngarn (19) aus einen
elastischen Garn eines Polyurethangarns, einem um das
Kerngarn (19) gewickeiten gesponnenen Garn (21) und einem
Kräuselgarn (22) besteht, welches um die Außenseite des
gesponnenen Garns (21) gewickelt ist.
12. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem
natürlich hergestellten Phenolharz besteht.
13. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem
modifizierten Phenolharz besteht, welches
Acajounußschalenflüssigkeit enthält.
14. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem
Phenolharz aus modifiziertem japanischen Lack besteht.
15. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, das mit Urushiol modifiziert ist, welches der
Hauptbestandteil von japanischem Lack ist.
16. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, das mit Laccol modifiziert ist, welches der
Hauptbestandteil von Tsuta-Lack ist.
17. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, das mit Thitsiol modifiziert ist, welches der
Hauptbestandteil von burmesischem Lack ist.
18. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, das mit Moreacol modifiziert ist, welches der
Hauptbestandteil von kambodschanischem Lack ist.
19. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, welches mit Bhilawanschalenflüssigkeit modifiziert
ist.
20. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz
besteht, welches mit Bhilawanol modifiziert ist, welches eine
Komponente der Bhilawanschaienflüssigkeit ist.
21. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem
Phenolharz besteht, welches mittels einer Verbindung
modifiziert ist, welche bei einem aromatischen Ring
eingesetzt ist, der eine phenolische Hydroxylgruppe aufweist.
22. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem mit
Oiticca-Öl modifizierten Phenolharz besteht.
23. Kraftübertragungsriemen (11) nach Anspruch 1 oder 8,
wobei die Schicht aus modifiziertem Phenolharz aus einem
Phenolharz besteht, welches durch eine zusätzliche Reaktion
von Tung-Öl und Catechin modifiziert ist.
24. Kord (13), welcher an seiner äußeren Schicht eine
Schicht aus Phenolharz aufweist, welches mit Phenol, das
Seitenketten mit ungesättigten Bindungen aufweist, und/oder
mit einer Komponente, die eine Phenolcarboxylsäure
einschließt, modifiziert ist.
25. Kord nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß er in einen Riemenkörper (12) eines Kraftübertragungs
riemens (1) eingebettet ist, wobei der Riemenkörper (12)
unter Verwendung eines das Kautschukgemisch repräsentierenden
hydrierten Kautschuks mit einer Mooney-Viskosität von
zumindest 90 bei 100°C ausgebildet ist.
26. Kord nach Anspruch 25, wobei die Mooney-Viskosität
etwa 145 ist.
27. Kord nach Anspruch 25, wobei der Kord mittels einer
Glasfaser hoher Festigkeit oder mittels einer aromatischen
Polyamidfaser ausgebildet ist.
28. Kord nach Anspruch 25, wobei darauf eine Schicht aus
Resorcin-Formaldehyd-Latex und die äußere Schicht über den
Außenumfang derselben ausgebildet ist.
29. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem natürlich hergestellten
Phenolharz besteht.
30. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem modifizierten Phenolharz
besteht, welches Acajounußschalenflüssigkeit enthält.
31. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem Phenolharz aus
modifiziertem japanischen Lack besteht.
32. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Urushiol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
japanischem Lack ist.
33. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifizierten Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Laccol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
burmesischem Lack ist.
34. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Thitsiol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
burmesischem Lack ist.
35. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Moreacol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
kambodschanischem Lack ist.
36. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches mit
Bhilawanschalenflüssigkeit modifiziert ist.
37. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches mit
Bhilawanol modifiziert ist, welches eine Komponente der
Bhilawanschalenflüssigkeit ist.
38. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches
mittels einer Verbindung modifiziert ist, welche bei einem
aromatischen Ring eingesetzt ist, der eine phenolische
Hydroxylgruppe aufweist.
39. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem mit Oiticca-Öl
modifizierten Phenolharz besteht.
40. Kord nach Anspruch 24, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem Phenolharz besteht,
welches durch eine zusätzliche Reaktion von Tung-Öl und
Catechin modifiziert ist.
41. Gewebe (16), welches Fasern umfaßt, die an ihrer
äußersten Schicht eine Schicht aus Phenolharz aufweisen,
welches mit Phenol, das Seitenketten mit ungesättigten
Bindungen aufweist, und/oder mit einer Komponente, die eine
Phenolcarboxylsäure einschließt, modifiziert ist.
42. Gewebe nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet,
daß es auf einem Riemenkörper (12) eines Kraftübertragungs
riemens (1) derart ausgebildet ist, daß die Schicht auf der
Oberfläche des Riemenkörpers (12) anhaftet, wobei der
Riemenkörper (12) unter Verwendung eines das Kautschukgemisch
repräsentierenden hydrierten Kautschuks mit einer Mooney-
Viskosität von zumindest 90 bei 100°C ausgebildet ist.
43. Gewebe nach Anspruch 42, wobei die Mooney-Viskosität
etwa 145 ist.
44. Gewebe nach Anspruch 42, wobei ein Zahnabschnitt (41)
auf der Oberfläche des Riemenkörpers (12) ausgebildet ist.
45. Gewebe nach Anspruch 41, wobei auf der Oberfläche des
Gewebes eine Schicht aus Resorcin-Formaldehyd-Latex
ausgebildet ist.
46. Gewebe nach Anspruch 41, wobei das Gewebe aus einem
zusammengesetzten Garn (17), welches in Längsrichtung des
Riemens liegt, und einem Garn (18) besteht, welches über die
Breite des Riemens vorgesehen ist.
47. Gewebe nach Anspruch 46, wobei das zusammengesetzte Garn
aus einem Kerngarn (19) aus einem elastischen Garn eines
Polyurethangarns, einem um das Kerngarn (19) gewickelten
gesponnenen Garn (21) und einem Kräuselgarn (22) besteht,
welches um die Außenseite des gesponnenen Garns (21)
gewickelt ist.
48. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem natürlich hergestellten
Phenolharz besteht.
49. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem Phenolharz besteht,
welches Acajounußschalenflüssigkeit enthält.
50. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem Phenolharz aus
modifiziertem japanischen Lack besteht.
51. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Urushiol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
japanischem Lack ist.
52. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Laccol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
Tsuta-Lack ist.
53. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Thitsiol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
burmesischem Lack ist.
54. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, das mit
Moreacol modifiziert ist, welches der Hauptbestandteil von
kambodschanischem Lack ist.
55. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifizierten Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches mit
Bhilavanschalenflüssigkeit modifiziert ist.
56. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches mit
Bhilawanol modifiziert ist, welches eine Komponente der
Bhilawanschalenflüssigkeit ist.
57. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus Phenolharz besteht, welches
mittels einer Verbindung modifiziert ist, welche bei einem
aromatischen Ring eingesetzt ist, der eine phenolische
Hydroxylgruppe aufweist.
58. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem mit Oiticca-Öl
modifizierten Phenolharz besteht.
59. Gewebe nach Anspruch 41, wobei die Schicht aus
modifiziertem Phenolharz aus einem Phenolharz besteht,
welches durch eine zusätzliche Reaktion von Tung-Öl und
Catechin modifiziert ist.
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