DE60115350T2

DE60115350T2 - Treibriemen

Info

Publication number: DE60115350T2
Application number: DE60115350T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Kobe-shi Okuno; Katsuyoshi Kobe-shi Fujiwara
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: US6511394B2; DE60115350D1; KR100773047B1; JP3698625B2; DE1186797T1; KR20020020191A; EP1186797A2; US20020032091A1; EP1186797B1; EP1186797A3; JP2002081506A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsriemen unter Verwendung eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers als Konstruktionselement des Riemenkörpers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsriemen, dessen Körper von einer Gummizusammensetzung mit einem Ethylen-α-Olefin-Elastomer mit ausgezeichneter Verarbeitbarkeit (Walzverarbeitbarkeit, Haftvermögen zwischen Gummibahnen und Handhabungseigenschaften von Gummibahnen) gebildet wird, und der eine ausgezeichnete Haltbarkeit im Betrieb aufweist.
JP-A-07097492 offenbart einen Antriebsriemen mit einem Riemenkörper, der aus einer Gummizusammensetzung, die ein Ethylen-α-Olefin-Elastomer als Kautschuk-Rohstoff umfasst, zusammengesetzt ist.
Beispiele von industriell verwendetem Ethylen-α-Olefin-Elastomer umfassen ein Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) und ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM). Ein solches Polymer weist eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Kältebeständigkeit und Ozonbeständigkeit auf, ist vergleichsweise preiswert und gestattet eine hohe Füllstoffbeladung. Da es von Halogenelementen frei ist, stellt das Polymer eine nur geringe Belastung für die Umwelt dar, weshalb es für viele Anwendungen, wie z. B. für Dachbelagsmaterialien, Schläuche, Dichtungen, Tür- und Fensterdichtungen und dergleichen verwendet wird.
Bei der Verwendung als Dachbelagsmaterialien oder dergleichen sind im Allgemeinen die Eigenschaften der Rissbeständigkeit (Ermüdungsbeständigkeit), Abriebbeständigkeit und geringen Wärmeentwicklung einer vulkanisierten Gummizusammensetzung nicht wichtig, da diese in einer statischen Situation verwendet wird, bei der keine wiederholte Spannung auftritt. Daher ist eine Gummizusammensetzung, die für diese Anwendungen verwendet wird, im Allgemeinen eine gemischte Zusammensetzung mit einer hohen Füllstoffbeladung, wobei Öl und Füllstoff in großer Menge beigemischt sind. Wird diese Art von Gummizusammensetzung für eine Anwendung wie als Antriebsriemen, auf den eine veränderliche Last ausgeübt wird, verwendet, so sind die vorstehend genannten Eigenschaften außerordentlich schlecht, weshalb ein solcher Riemen bezüglich seiner Haltbarkeit nicht verwendbar ist. Wird andererseits eine Gummizusammensetzung mit einer geringeren Füllstoffbeladung und einer großen Menge einer Gummikomponente verwendet, so sind die vorstehend genannten Eigenschaften verbessert. Es tritt jedoch das Problem auf, dass die Verarbeitbarkeit (die Walzverarbeitbarkeit, das Haftvermögen zwischen Gummibahnen und die Handhabungseigenschaften von Gummibahnen) der Gummizusammensetzung im unvulkanisierten Zustand außerordentlich schlecht ist. Beispielsweise wird bei einem Keilrippenriemen, bei dem ein hoher Elastizitätsmodul in der Querrichtung des Riemens und Flexibilität in der Längsrichtung des Riemens erforderlich sind, die Gummizusammensetzung, die den Riemenkörper bildet, im Allgemeinen mit kurzen Fasern verstärkt, so dass die Zusammensetzung eine anisotrope Elastizität aufweist. Die Verarbeitbarkeit der Gummizusammensetzung mit beigemischten kurzen Fasern ist allerdings außerordentlich schlecht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Antriebsriemens, dessen Riemenkörper aus einer Gummizusammensetzung mit einem Ethylen-α-Olefin-Elastomer, die eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und eine ausgezeichnete Haltbarkeit im Betrieb aufweist, gebildet wird.
Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Erfindung ein Ethylen-α-Olefin-Elastomer mit vorbestimmten Mengen einer hochmolekularen Komponente und einer niedermolekularen Komponente, die beide jeweils einen vorbestimmten Ethylengehalt und eine Mooney-Viskosität mit einem vorbestimmten Wert oder weniger aufweisen, als Kautschuk-Rohstoff der Gummizusammensetzung, die den Riemenkörper des Antriebsriemens bildet, verwendet.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung einen Antriebsriemen, umfassend einen Riemenkörper, der sich aus einer Gummizusammensetzung zusammensetzt, die Ethylen-α-Olefin-Elastomer als Kautschuk-Rohstoff enthält, bereit. Das Ethylen-α-Olefin-Elastomer als Kautschuk-Rohstoff umfasst 7 bis 12 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr und einem Ethylengehalt von 65 Gew.-% oder mehr, und 26 bis 60 Gew.-% einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger und einem Ethylengehalt von 60 Gew.-% oder weniger. Das Ethylen-α-Olefin-Elastomer weist eine Mooney-Viskosität von 50 ML₁₊₄ oder weniger (100°C) auf.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Zusammensetzungsverteilung des Kautschuk-Rohstoffs geeignet, bei der die Walzverarbeitbarkeit, das Haftvermögen zwischen den Gummibahnen und die Handhabungseigenschaften der Gummibahnen der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen des Riemens ausgezeichnet sind. Außerdem ist die Haltbarkeit des Riemens im Betrieb, insbesondere bei tiefen Temperaturen, besser als zuvor.
Ist, mit anderen Worten, der Gehalt der hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr größer als 12 Gew.-%, so ist die Viskosität der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen hoch, und die Walzverarbeitbarkeit und dergleichen sind sehr schlecht. Ist der Gehalt andererseits kleiner als 7 Gew.-%, so ist die Festigkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen niedrig, so dass der Gummi beim Formen eines Riemens gedehnt und abgeschnitten wird. Darüber hinaus ist die dynamische Festigkeit der vulkanisierten Gummizusammensetzung nach dem Formen des Riemens niedrig. Als Ergebnis ist die Haltbarkeit des Riemens im Betrieb sehr schlecht.
Ist der Gehalt der niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger größer als 60 Gew.-%, so ist die Festigkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen niedrig, so dass der Gummi beim Formen zu einem Riemen gedehnt und abgeschnitten wird. Darüber hinaus ist die dynamische Festigkeit der vulkanisierten Gummizusammensetzung nach dem Formen des Riemens niedrig. Als Ergebnis ist die Haltbarkeit des Riemens im Betrieb sehr schlecht. Ist der Gehalt andererseits kleiner als 26 Gew.-%, so ist die Viskosität der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen hoch, so dass die Walzverarbeitbarkeit sehr schlecht ist. Zugleich ist das Haftvermögen der unvulkanisierten Gummizusammensetzung niedrig, wodurch es schwierig ist, einen Riemen daraus zu formen.
Ist der Ethylengehalt der hochmolekularen Komponente kleiner als 65 Gew.-%, so ist die Festigkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen niedrig, so dass der Gummi beim Formen zu einem Riemen gedehnt und abgeschnitten wird.
Ist der Ethylengehalt der niedermolekularen Komponente größer als 60 Gew.-%, so nimmt die Kristallinität des Elastomers zu und ist das Haftvermögen der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen niedrig, wodurch es schwierig wird, einen Riemen daraus zu formen. Außerdem ist die Kältebeständigkeit des Riemens schlecht, da der Riemenkörper kristallisiert ist und bei tiefen Temperaturen der Atmosphäre starr wird. Unter diesen Gesichtspunkten ist es bevorzugt, dass der Ethylengehalt der niedermolekularen Komponente 55 Gew.-% oder weniger beträgt.
Ist die Mooney-Viskosität höher als 50 ML₁₊₄ (100°C), so ist die Walzverarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen schlecht und ist das Haftvermögen niedrig, so dass die Verarbeitbarkeit beim Formen des Riemens schlecht ist.
Beispiele des Ethylen-α-Olefin-Elastomers als Kautschuk-Rohstoff umfassen Ethylen-Propylen-Copolymer (nachstehend als „EPM" bezeichnet), Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (nachstehend als „EPDM" bezeichnet) oder Ethylen-Octen-Copolymer. Unter diesen ist EPDM bevorzugt.
Die aus dem Ethylen-α-Olefin-Elastomer als Kautschuk-Rohstoff zusammengesetzte Gummizusammensetzung kann kurze Fasern, wie z. B. Nylonfasern, Aramidfasern oder dergleichen, enthalten. Da der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Kautschuk-Rohstoff eine niedrige Mooney-Viskosität und eine ausgezeichnete Gummi-Fließfähigkeit aufweist, ist die beim Kneten auf die unvulkanisierte Gummizusammensetzung ausgeübte Scherspannung gering, so dass die kurzen Fasern nicht leicht abgeschnitten werden. Die Wirkung davon, der Gummizusammensetzung kurze Fasern beizumischen, kann daher in geeigneter Weise erhalten werden. Ist beispielsweise die gerippte Gummischicht eines Keilrippenriemens daraus zusammengesetzt, so ist der Elastizitätsmodul in der Richtung, in der die kurzen Fasern ausgerichtet sind, hoch (in der Querrichtung des Riemens), und die kurzen Fasern fallen beim Betrieb des Riemens nicht leicht ab. Als Ergebnis ist der Abriebsverlust des Riemens gering, es tritt kein Abrieb durch Anhaften auf, und der Lärmpegel beim Betrieb des Riemens ist niedrig.
Beispiele von Antriebsriemen der vorliegenden Erfindung umfassen Keilriemen, Keilrippenriemen, Zahnriemen und Flachriemen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft für Keilrippenriemen oder Zahnriemen verwendet werden.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen und Erfassen der folgenden ausführlichen Beschreibung, die auf die begleitenden Figuren Bezug nimmt, offenkundig werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Querschnitt eines Keilrippenriemens B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt die Kautschuk-Rohstoffeigenschaften der Polymere 1 bis 5 als Tabelle.
3 zeigt das Mischungsverhältnis der Gummizusammensetzung, die aus den Polymeren 1 bis 5 als Kautschuk-Rohmaterial hergestellt ist, als Tabelle.
4 ist ein Schaubild einer Molekulargewichtsverteilungskurve eines Kautschuk-Rohstoffs.
5 ist ein Layout-Diagramm einer Maschine zum Prüfen der Haltbarkeit eines Keilrippenriemens im Betrieb.
6 ist ein Layout-Diagramm einer Maschine zum Prüfen der Haltbarkeit eines Keilrippenriemens im Betrieb bei tiefer Temperatur.
7 ist ein Layout-Diagramm einer Maschine zum Prüfen der Haltbarkeit eines Zahnriemens im Betrieb.
8A und 8B zeigen Kautschuk-Rohstoffeigenschaften der Beispiele 1 bis 32 als Tabelle.
9A und 9B zeigen die Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 als Tabelle.
10A und 10B zeigen die Riemeneigenschaften der Beispiele 1 bis 32 als Tabelle.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt einen Keilrippenriemen B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Keilrippenriemen B umfasst einen Riemenkörper 13, ein Rückengewebe 14 und eine Vielzahl von Rippenreihen 12a. Der Riemenkörper 13 umfasst eine Bindegummischicht 11 und eine Rippen-Gummischicht 12 an der Unterseite der Schicht 11. Das Rückengewebe 14 ist mit der oberen Oberfläche der Bindegummischicht 11 verbunden, wobei es die Rückenseite des Riemens bildet. Eine Vielzahl von Rippenreihen 12a, 12a, 12a ist an der unteren Oberfläche der Rippen-Gummischicht 12 entlang der Breite des Riemens in einem zuvor festgelegten Abstand angeordnet, so dass sich jede der Rippen in Längsrichtung des Riemens erstreckt. In der Mitte der Dickenabmessung der Bindegummischicht 11 sind Stränge 15, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Riemens erstrecken, in gespulter Form bereitgestellt, wobei sie in Breitenrichtung des Riemens mit Abständen voneinander getrennt sind.
Die Bindegummischicht 11 ist aus einer EPDM-Gummizusammensetzung zusammengesetzt. Das als Kautschuk-Rohstoff der Zusammensetzung verwendete EPDM umfasst 7 bis 12 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr und einem Ethylengehalt von 65 Gew.-% oder mehr, und 26 bis 60 Gew.-% einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger und einem Ethylengehalt von 60 Gew.-% oder weniger. Außerdem weist das EPDM eine Mooney-Viskosität von 50 ML₁₊₄ oder weniger (100°C) auf.
Die Rippen-Gummischicht 12 ist ebenfalls aus einer EPDM-Gummizusammensetzung, die EPDM mit der gleichen Zusammensetzung wie in der Bindegummischicht 11 als Kautschuk-Rohstoff enthält, zusammengesetzt. Um den Elastizitätsmodul in Querrichtung des Riemens zu verbessern, sind der Rippen-Gummischicht 12 kurze Fasern 12b, 12b ..., wie z. B. Nylonfasern, Aramidfasern oder dergleichen, in Querrichtung des Riemens ausgerichtet beigemischt.
Das Rückengewebe 14 ist aus einem Textilerzeugnis, wie z. B. Nylon, Baumwolle oder dergleichen, zusammengesetzt, und ist einer Klebebehandlung mit Gummizement oder dergleichen unterzogen worden, wobei ein Bindegummi vor dem Formen des Riemens in dem Lösungsmittel gelöst wurde.
Die Stränge 15 sind aus verdrillten Fäden aus Polyesterfasern, Polyethylen-2,6-naphthalat-Polyethylenfasern, Polyvinylalkoholfasern, Aramidfasern oder dergleichen zusammengesetzt und sind vor dem Formen des Riemens einer Klebebehandlung mit Resorcin-Formalin-Latex (RFL) oder dergleichen unterzogen worden.
Ein solcher Keilrippenriemen B kann mit einem bekannten Verfahren zur Riemenherstellung hergestellt werden.
Bei einem Keilrippenriemen B mit dem vorstehend genannten Aufbau ist die Zusammensetzungsverteilung des Kautschuk-Rohstoffs, der den Riemenkörper 13 bildet, angemessen, und die Walzverarbeitbarkeit, das Haftvermögen zwischen Gummibahnen und die Handhabungseigenschaften von Gummibahnen der unvulkanisierten Gummizusammensetzung vor dem Formen zu einem Riemen sind ausgezeichnet. Außerdem ist die Haltbarkeit des Riemens im Betrieb besser als zuvor, besonders bei tiefen Temperaturen.
Obwohl die Rippen-Gummischicht 12 kurze Fasern 12b, 12b ... enthält, ist die beim Kneten auf die unvulkanisierte Gummizusammensetzung ausgeübte Scherspannung gering, da die Mooney-Viskosität des Kautschuk-Rohstoffs niedrig und die Fließfähigkeit des Gummis ausgezeichnet ist, weshalb die kurzen Fasern 12b, 12b ... nicht leicht abgeschnitten werden. Zugleich ist der Elastizitätsmodul der kurzen Fasern 12b, 12b ... in Richtung ihrer Ausrichtung (in der Querrichtung des Riemens) hoch, und die kurzen Fasern 12b, 12b ... fallen beim Betrieb des Riemens nicht leicht ab. Als Ergebnis ist der Abriebsverlust des Riemens gering, es tritt kein Abrieb durch Anhaften auf, und der Lärmpegel beim Betrieb des Riemens ist niedrig.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein Keilrippenriemen B als Beispiel genommen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht speziell darauf beschränkt, und ein Zahnriemen, ein Keilriemen, ein Flachriemen oder dergleichen kann verwendet werden. Insbesondere bei einem Zahnriemen kann ein Zahnriemen mit Zähnen, die eine hohe Scherfestigkeit aufweisen, erhalten werden. Der Grund dafür ist nicht klar, es scheint jedoch, dass, da die unvulkanisierte Gummizusammensetzung sowohl eine hochkristalline Ethylenkomponente als auch eine amorphe Komponente enthält und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit aufweist, die unvulkanisierte Gummizusammensetzung ungeachtet der unterschiedlichen Zusammensetzungsverteilung und Kristallinität des als Beschichtungsgummi für die Stränge oder das Gewebe verwendeten Gummizements eine ausgezeichnete Vereinbarkeit mit dem Beschichtungsgummi aufweist, und dass die Gummizusammensetzung fest an dem Gewebe und den Strängen haftet.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Riemenkörper 13 aus EPDM zusammengesetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt, und andere Arten von Ethylen-α-Olefin-Elastomeren, wie z. B. EPM, Ethylen-Octen-Copolymer oder dergleichen, können ebenfalls verwendet werden. Um sowohl die Molekulargewichtsverteilung als auch die Verteilung des Ethylengehalts des Ethylen-α-Olefin-Elastomers als Kautschuk-Rohstoff des Riemens breiter zu machen, ist es bevorzugt, ein Polymer mit hohem Molekulargewicht und hoher Ethylenkristallinität und ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und ohne Ethylenkristallinität, wie z. B. ein flüssiges Polymer, miteinander zu mischen. Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Kautschuk-Rohstoff mit der gleichen Zusammensetzungsverteilung durch ein Lösungsmischverfahren hergestellt werden, wobei die beiden vorstehend genannten Arten von Gummilösungen nach der Lösungspolymerisation und vor dem Trocknen der Lösung miteinander gemischt werden. Außerdem kann ein Kautschuk-Rohstoff mit der gleichen Zusammensetzungsverteilung wie die einer gemischten Lösung der beiden vorstehend beschriebenen Polymerarten durch ein Zweistufen-Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
Prüfung und Auswertung
Proben für die Prüfung und Auswertung
Unter Verwendung der in 2 gezeigten Polymere 1 bis 5 wurden folgende Beispiele von unvulkanisierten Gummizusammensetzungen hergestellt, wobei die in 3 gezeigte Zusammensetzung als Grundzusammensetzung verwendet wurde.
Beispiel 1
Als Beispiel 1 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung hergestellt, die in der Grundzusammensetzung Polymer 1 als Kautschuk-Rohstoff und Ruß in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 50 zu 100, sowie Öl in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 10 zu 100 enthält.
Beispiel 2
Als Beispiel 2 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 90/10 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 3
Als Beispiel 3 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 80/20 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 4
Als Beispiel 4 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 70/30 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 5
Als Beispiel 5 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 60/40 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 6
Als Beispiel 6 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 50/50 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 7
Als Beispiel 7 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 5 = 40/60 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 8
Als Beispiel 8 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Polymer 2 als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 9
Als Beispiel 9 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 90/10 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 10
Als Beispiel 10 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 80/20 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 11
Als Beispiel 11 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 70/30 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 12
Als Beispiel 12 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 60/40 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 13
Als Beispiel 13 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 50/50 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 14
Als Beispiel 14 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 2 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 2/Polymer 5 = 40/60 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 15
Als Beispiel 15 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Polymer 3 als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 16
Als Beispiel 16 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 3 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 3/Polymer 5 = 90/10 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 17
Als Beispiel 17 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 3 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 3/Polymer 5 = 80/20 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 18
Als Beispiel 18 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 3 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 3/Polymer 5 = 70/30 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 19
Als Beispiel 19 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 3 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 3/Polymer 5 = 60/40 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 20
Als Beispiel 20 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 3 und Polymer 5 in einem Verhältnis von Polymer 3/Polymer 5 = 50/50 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 21
Als Beispiel 21 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1 noch einmal hergestellt.
Beispiel 22
Als Beispiel 22 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 90/10 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 23
Als Beispiel 23 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 80/20 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 24
Als Beispiel 24 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 70/30 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 25
Als Beispiel 25 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 60/40 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 26
Als Beispiel 26 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 50/50 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 27
Als Beispiel 27 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine gemischte Zusammensetzung, die Polymer 1 und Polymer 4 in einem Verhältnis von Polymer 1/Polymer 4 = 30/70 enthält, als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 28
Als Beispiel 28 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Polymer 4 als Kautschuk-Rohstoff verwendet wurde, hergestellt.
Beispiel 29
Als Beispiel 29 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass in der Grundzusammensetzung Ruß in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 100 zu 100 und Öl in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 30 zu 100 enthalten war, hergestellt.
Beispiel 30
Als Beispiel 30 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 2, mit der Ausnahme, dass in der Grundzusammensetzung Ruß in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 100 zu 100 und Öl in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 30 zu 100 enthalten war, hergestellt.
Beispiel 31
Als Beispiel 31 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 8, mit der Ausnahme, dass Ruß in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 100 zu 100 und Öl in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 30 zu 100 enthalten war, hergestellt.
Beispiel 32
Als Beispiel 32 wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung mit der gleichen Zusammensetzung wie bei Beispiel 9, mit der Ausnahme, dass Ruß in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 100 zu 100 und Öl in einem auf den Kautschuk-Rohstoff bezogenen Verhältnis von 30 zu 100 enthalten war, hergestellt.
Verfahren zur Prüfung und Auswertung
<Auswertung von Kautschuk-Rohstoffen>
– Molekulargewichtsverteilung –
Die Molekulargewichtsverteilung des für jede der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 verwendeten Kautschuk-Rohstoffs wurde mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt.
Zuerst wurde unter Verwendung eines Polystyrolstandards mit bekanntem Molekulargewicht eine Kalibrierkurve eines Korrelationsdiagramms zwischen dem Molekulargewicht und dem Elutionsvolumen erstellt. Die Polystyrolkonzentration betrug dabei 0,02 Gew.-%.
Anschließend wurden Proben jedes Kautschuk-Rohmaterials zur GPC-Analyse hergestellt. Dabei wurde jedes Kautschuk-Rohmaterial in o-Dichlorbenzol auf eine Konzentration von 0,1 Gew.-% gelöst und danach zu dieser Lösung 0,1 Gew.-% 2,6-Di-tert-butyl-p-kresol als Antioxidans zugesetzt. Anschließend wurde die Lösung auf 135°C erwärmt, bis das Kautschuk-Rohmaterial vollständig gelöst war.
Anschließend wurde die so hergestellte Probenlösung jedes Kautschuk-Rohmaterials in ein GPC-Analysegerät (hergestellt von der WATERS Corporation 150C) gegeben, und ein GPC-Muster jedes Kautschuk-Rohmaterials wurde mittels GPC-Analyse aufgenommen. Bei dieser Analyse wurde eine Säule von einem Hochtemperaturtyp verwendet, wobei die theoretische Gesamtplattenzahl der Säule 10000 bis 20000 betrug. Bei der Messung wurde eine Menge von 0,5 ml der Probenlösung verwendet; die Temperatur bei der Messung betrug 135°C und die Durchflussrate betrug 1 ml/min.
Anschließend wurde das auf Polystyrol bezogene Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mg) jedes Kautschuk-Rohmaterials gemäß der Kalibrierkurve eines Korrelationsdiagramms zwischen dem Molekulargewicht und dem Elutionsvolumen von Polystyrolstandards mit bekannten Molekulargewichten berechnet.
Anschließend wurden die in jedem Kautschuk-Rohmaterial enthaltenen Anteilsmengen einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr und einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger berechnet. 4 zeigt eine schematische Molekulargewichtsverteilungskurve, die mit Hilfe der Kalibrierkurve eines mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens erhaltenen Korrelationsdiagramms und des GPC-Musters des Kautschuk-Rohmaterials berechnet ist. Wie in 4 gezeigt, wurde aus der Moleku largewichtsverteilungskurve jedes Kautschuk-Rohstoffs eine Fläche A, bei der das Molekulargewicht 10⁶ oder mehr beträgt, und eine Fläche B, bei der das Molekulargewicht 10⁵ oder weniger beträgt, berechnet, und die prozentuellen Anteile der Flächen A und B bezogen auf die Gesamtfläche der Verteilungskurve wurden als die jeweiligen Anteilsmengen der entsprechenden Komponenten erhalten (siehe die nachfolgenden Formeln).
Die Anteilsmenge einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr (%) = A/Gesamtfläche der Verteilungskurve × 100.
Die Anteilsmenge einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger (%) = B/Gesamtfläche der Verteilungskurve × 100.
– Mooney-Viskosität –
Die Mooney-Viskosität der bei jeder der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 verwendeten Kautschuk-Rohstoffe wurde gemäß JIS K6300 mit einer L-Walze bei 100°C, einer Vorwärmzeit von 1 Minute und einer Rotationsdauer von 4 Minuten gemessen.
<Auswertung der Verarbeitbarkeit von unvulkanisierten Gummizusammensetzungen>
Für jede der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 wurden die Walzverarbeitbarkeit, das Haftvermögen zwischen Gummibahnen beim Formen und die Handhabungseigenschaften von Gummibahnen geprüft und ausgewertet.
– Walzverarbeitbarkeit –
Zuerst wurden 10-inch-Walzen (Rotationsverhältnis: vordere Walze/hintere Walze = 1/1,15) verwendet. Die Temperatur der Walzen wurde auf 80°C und der Walzenabstand auf 5 mm eingestellt. Die auf 100°C erwärmte unvulkanisierte Gummizusam mensetzung wurde zwischen die Walzen eingeführt, und die Walzverarbeitbarkeit wurde nach dem dabei von der unvulkanisierten Gummizusammensetzung gezeigten Verhalten folgendermaßen eingestuft. Gummi, der von selbst ohne „Bagging" (Bändigung) auswalzte, wurde als „gut" eingestuft. Gummi, der bei einem Walzenabstand von 5 mm unter Bagging nicht auswalzte, jedoch bei einem Walzenabstand von 3 mm ohne Bagging auswalzte, wurde als „mäßig" eingestuft. Gummi, der sogar bei einem Walzenabstand von 3 mm unter Bagging nicht auswalzte, wurde als „schlecht" eingestuft.
– Haftvermögen zwischen geformten Gummibahnen –
Jede der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 wurde zu Gummibahnen verarbeitet. Das Haftvermögen zwischen Gummibahnen beim Formen wurde nach dem von den Gummibahnen beim Walzen mit einem Dorn gezeigten Verhalten folgendermaßen eingestuft. Gummibahnen, die allein bei Ausübung von Druck am Ende des Walzvorgangs angehaftet blieben und leicht formbar waren, wurden als „gut" eingestuft. Gummibahnen, die sogar bei Ausübung von Druck am Ende des Walzvorgangs nicht angehaftet blieben und schwer formbar waren, wurden als „schlecht" eingestuft.
– Handhabungseigenschaften von Gummibahnen –
Die Handhabungseigenschaften der Gummibahnen wurden nach dem Verhalten der aus unvulkanisierten Gummizusammensetzungen zusammengesetzten Gummibahnen beim Walzen auf einem Dorn zum Formen eines Riemens folgendermaßen eingestuft. Gummibahnen, die sich beim Formen des Riemens nur geringfügig dehnten, ohne beschädigt zu werden, wurden als „gut" eingestuft. Gummibahnen, die wegen Dehnungen der Gummibahnen beim Formen des Riemens Ungleichmäßigkeiten der Dicke aufwiesen und teilweise beschädigt waren, wurden als „schlecht" eingestuft.
<Auswertung von Riemen>
– Auswertung von Keilrippenriemen –
Es wurden Keilrippenriemen, die jeweils eine Rippen-Gummischicht aus ein jeder der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 aufwiesen, hergestellt. Das Gewebe des Riemens war aus Nylonfasern und die Stränge des Riemens waren aus Polyesterfasern hergestellt.
Jeder Keilrippenriemen wurde in eine Riemenlauf-Prüfmaschine mit einem wie in 5 gezeigten Layout eingehängt und in Betrieb genommen; anschließend wurde eine Prüfung und Auswertung der Haltbarkeit im Betrieb durchgeführt. Bei dieser Prüfung war die Temperatur der Atmosphäre auf 120°C eingestellt. Die Drehzahl der Riemenscheibe 23 betrug 4900 UpM, und bei der Riemenscheibe 24 wurde auf jede Rippe des Riemens eine Last von 2 kW ausgeübt. Außerdem wurde ein Gewicht an die Riemenscheibe 21 angefügt, so dass auf jede Rippe des Riemens eine Last von 277 N ausgeübt wurde. Das Material der Riemenscheiben 21, 22, 23 und 24 war jeweils S45C, der Durchmesser der Riemenscheibe 21 betrug 55 mm, der Durchmesser der Riemenscheibe 22 betrug 70 mm und der Durchmesser der Riemenscheiben 23 und 24 betrug 120 mm. Der vom Riemen an den Riemenscheiben 21 und 22 gebildete Winkel betrug 90°. Dann wurde die Lebensdauer bis zum Rissigwerden, d.h. die Zeitdauer vom Beginn des Betriebs bis zu dem Zeitpunkt, bei dem ein Riss an der Rippenoberfläche auftritt, gemessen (durch regelmäßiges Unterbrechen des Betriebs beobachtet).
Bei den Beispielen 1 bis 6, 8 bis 13 und 29 bis 32 wurde zusätzlich die folgende Prüfung und Auswertung durchgeführt.
Vor der Prüfung im Betrieb wurde eine Mikroskopie-Untersuchung der Rippenoberfläche jedes Keilrippenriemens durchgeführt, wobei das prozentuelle Verhältnis der Maximallänge der beobachteten kurzen Fasern und der ursprünglichen Länge der kurzen Fasern als „relative Länge der kurzen Fasern" berechnet wurde.
Die Masse des Riemens wurde 24 Stunden nach Beginn des Betriebs des Riemens gemessen. Daraus wurde der prozentuelle Anteil des Masseverlusts, bezogen auf die Masse vor dem Betrieb, berechnet.
Der Abrieb durch Anhaften wurde nach dem Zustand der Rippenoberfläche 24 Stunden nach dem Beginn des Betriebs folgendermaßen eingestuft. Ein Riemen, der keinen Abrieb durch Anhaften zeigte, wurde unter „kein Anhaften" eingestuft. Ein Riemen, bei dem anhaftendes Pulver an nur einen Bereich anhaftete, wurde unter „geringfügiges Anhaften" eingestuft. Ein Riemen, bei dem körniges abgeriebenes Pulver an mehrere Bereiche am Grund der Riemenrippen anhaftete, wurde unter „schwaches Anhaften" klassifiziert. Ein Riemen mit entlang von Reihen anhaftendem, körnigem abgeriebenem Pulver wurde unter „mittelstarkes Anhaften" eingestuft. Ein Riemen mit Rippen, deren Grund hauptsächlich mit laminiertem, anhaftendem, abgeriebenem Pulver entlang von Reihen bedeckt war, wurde unter „starkes Anhaften" eingestuft.
Der Lärmpegel bei der Riemenscheibe 23 wurde 5 Stunden nach Beginn des Betriebs mit einem Geräuschmesser als Schalldruckwert bei einer Frequenz von 6000 Hz gemessen. Da der Istwert des Schalldruckpegels von der Positionierung des Mikrophons und der Oberflächenrauigkeit der Riemenscheibe abhängt, wurde der Riemen von Beispiel 29 als Bezugsriemen verwendet, wobei das prozentuelle Verhältnis bezogen auf den Schalldruckwert beim Betrieb des Bezugsriemen berechnet wurde.
Anschließend wurde eine Prüfung und Auswertung der Leistung im Betrieb bei einer tiefen Temperatur durchgeführt, nachdem die Keilrippenriemen der Beispiele 1 bis 32 um die große Riemenscheibe 31 und die kleine Riemenscheibe 32 des in 6 gezeigten Layouts gelegt und in Betrieb genommen worden waren. Die Temperatur der Atmosphäre war auf –40°C eingestellt. Die Drehzahl der großen Riemenscheibe 31 betrug 270 UpM, die kleine Riemenscheibe 32 wurde nicht unter Last gelegt. Dann wurde die kleine Riemenscheibe 32 mit einem Sollgewicht belastet, so dass auf jede der Rippen eine Last von 9,8 N ausgeübt wurde. Das Material der großen Riemenscheibe 31 und das der kleinen Riemenscheibe 32 war jeweils S45C, der Durchmesser der großen Riemenscheibe 31 betrug 140 mm, und der Durchmesser der kleinen Riemenscheibe 32 betrug 45 mm. Ein Vorgang, bei dem der Riemen 5 Minuten lang betrieben und der Betrieb dann für 25 Minuten unterbrochen wurde, bildete 1 Zyklus; die Anzahl der Zyklen bis zum Auftreten eines Risses wurde durch Beobachtung bestimmt.
– Auswertung von Zahnriemen –
Es wurden Zahnriemen vom STS S8M-Standardtyp mit einer Breite von 19 mm, welche Riemenkörper, die aus den unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 6, 8 bis 13 und 29 bis 32 zusammengesetzt waren, umfassten, hergestellt.
Es wurde eine Prüfung und Auswertung des gezahnten Teils hinsichtlich der Beibehaltungseigenschaft der Scherfestigkeit durchgeführt, nachdem jeder Zahnriemen um 4 Zahnriemenscheiben 41, 41 ... und 4 Leitscheiben 42, 42, ... einer Laufprüfungsmaschine für den Riemen mit dem in 7 gezeigten Layout gelegt und in Betrieb genommen worden war. Die Temperatur der Atmosphäre war auf 25°C eingestellt. Die Drehzahl der untersten Zahnriemenscheibe 41 betrug 5500 UpM, die anderen Riemenscheiben 41 und 42 wurden nicht unter Last gelegt. Außerdem war die höchstgelegene Riemenscheibe 41 mit einem Totgewicht belastet, so dass auf den Riemen eine Last von 392 N ausgeübt wurde. Das Material der Riemenscheiben 41 und 42 war jeweils S45C, der Durchmesser der Zahnriemenscheiben 41 betrug 59,78 mm (die Anzahl der Zähne war 24), und der Durchmesser der Leitscheiben 42 betrug 28 mm. Das Betreiben des Riemens wurde fortgeführt, bis der Riemen 1 × 10⁸-mal gebogen worden war. Bei dieser Prüfung wurde der Riemen 4-mal pro Umlauf um das Layout der Laufprüfmaschine gebogen. Anschließend wurde bei einem der Zähne des 1 × 10⁸-mal gebogenen Zahnriemens sowie bei einem der Zähne eines nie betriebenen Zahnriemens eine Scherverformung durchgeführt. Der Belastungswert, bei dem der Zahn beschädigt wurde, wurde als die Scherfestigkeit des gezahnten Teils verwendet, und das prozentuelle Verhältnis der Scherfestigkeit des gezahnten Teils des 1 × 10⁸-mal gebogenen Zahnriemens und derjenigen des nie betriebenen Riemens wurde als Wert der Scherfestigkeitsbeibehaltung des Riemens bestimmt.
Ergebnisse von Prüfung und Auswertung
Die Ergebnisse der Prüfung und Auswertung sind in den 8A, 8B, 9A, 9B, 10A und 10B gezeigt.
Nach diesen Figuren sind die Beispiele 3 bis 6 und 10 bis 13 in allen Gesichtspunkten in der Weise ausgezeichnet, dass die Lebenszeit bis zum Rissigwerden 450 Stunden oder mehr beträgt, die Anzahl der Zyklen bis zum Rissigwerden bei tiefen Temperaturen 4000 Zyklen oder mehr beträgt und die Verarbeitbarkeit der Gummizusammensetzungen ausgezeichnet ist. Bei diesen Beispielen haben alle Kautschuk-Rohstoffe die Eigenschaft, dass 7 bis 12 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr und einem Ethylengehalt von 65 Gew.-% oder mehr, und 26 bis 60 Gew.-% einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger und einem Ethylengehalt von 60 Gew.-% oder weniger enthalten sind, und dass die Mooney-Viskosität 50 ML₁₊₄ oder weniger (100°C) beträgt.
Bei den Beispielen 1, 2, 8 und 9 sind die Walzverarbeitbarkeit und das Haftvermögen zwischen den Gummibahnen der unvulkanisierten Gummizusammensetzung ungenügend, da der Gehalt der hochmolekularen Komponente im Kautschuk-Rohmaterial groß und jener der niedermolekularen Komponente klein ist.
Bei den Beispielen 7 und 14 sind die Handhabungseigenschaften der Gummibahnen der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen schlecht und die Lebenszeit bis zum Rissigwerden ist kurz, weshalb die Haltbarkeit im Betrieb schlecht ist, da der Gehalt der hochmolekularen Komponente in dem Kautschuk-Rohmaterial klein und jener der niedermolekularen Komponente groß ist.
Bei den Beispielen 15 bis 20 ist der Ethylengehalt der hochmolekularen Komponente in den Kautschuk-Rohmaterialien gering. Bei den Beispielen 15 und 16, die einen hohen Gehalt der hochmolekularen Komponente aufweisen, sind die Walzverarbeitbarkeit und das Haftvermögen zwischen den Gummibahnen schlecht. Andererseits sind bei den Beispielen 17, 18, 19 und 20, die einen hohen Gehalt der niedermolekularen Komponente aufweisen, die Handhabungseigenschaften der Gummibahnen schlecht.
Bei den Beispielen 21 und 22 sind die Walzverarbeitbarkeit und das Haftvermögen zwischen den Gummibahnen der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen schlecht und ist die Leistung des Riemens im Betrieb bei tiefer Temperatur ebenfalls schlecht, da der Gehalt der niedermolekularen Komponente im Kautschuk-Rohmaterial klein und der Ethylengehalt der niedermolekularen Komponente groß ist.
Bei den Beispielen 23 bis 28 können die Walzverarbeitbarkeit, das Haftvermögen zwischen den Gummibahnen beim Formen und die Handhabungseigenschaften der Gummibahnen nicht gleichzeitig befriedigt werden, da der Gehalt der niedermolekularen Komponente im Kautschuk-Rohmaterial klein und der Ethylengehalt der hochmolekularen Komponente ebenfalls klein ist.
Die Beispiele 29 bis 32 sind durch Erhöhen der Menge von Ruß und Öl zum Verbessern der Verarbeitbarkeit der Beispiele 1, 2, 8 und 9 erhalten. Offensichtlich ist bei den Beispielen 1, 2, 8 und 9 die Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen, wie vorstehend beschrieben, schlecht im Vergleich zu den Beispielen 29 bis 32, und bezüglich der Riemeneigenschaften sind, obwohl die Haltbarkeit im Betrieb und die Beständigkeit gegen Abrieb durch Anhaften ausgezeichnet sind, die Leistung im Betrieb bei tiefer Temperatur außerordentlich schlecht, und die Abriebbeständigkeit ist schlecht, da die relative Länge der kurzen Fasern klein und der Lärmpegel bei Riemen im Betrieb vergleichsweise hoch ist. Außerdem ist ebenfalls offensichtlich, dass der Wert der Scherfestigkeitsbeibehaltung des gezahnten Teils des Zahnriemens schlecht ist. Andererseits sind bei den Beispielen 29 bis 32 die Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen und die Leistung des Riemens im Betrieb bei tiefer Temperatur verbessert, da die Rußmenge und die Ölmenge groß sind. Die Haltbarkeit des Riemens im Betrieb (die Lebenszeit bis zum Rissigwerden) und die Abriebbeständigkeit sind jedoch außerordentlich schlecht, starker Abrieb durch Anhaften wird beobachtet und außerdem ist der Lärmpegel beim Betrieb des Riemens hoch. Darüber hinaus ist wie bei Beispielen 1, 2, 8 und 9 der Wert der Scherfestigkeitsbeibehaltung des gezahnten Teils des Zahnriemens niedrig.
Im Gegensatz dazu ist es bei den Beispielen 3 bis 6 und 10 bis 13 offensichtlich, dass die Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen ausgezeichnet ist und die Haltbarkeit im Betrieb und die Laufleistung des Keilrippenriemens bei tiefer Temperatur ausgezeichnet sind. Da die Mooney-Viskosität und das Fließvermögen des Gummis ausgezeichnet sind, ist zugleich die beim Kneten auf die unvulkanisierte Gummizusammensetzung ausgeübte Scherspannung klein, kurze Fasern werden nicht leicht abgeschnitten, und die relative Länge der kurzen Fasern ist groß. Sogar, wenn dem Riemen die gleiche Menge kurzer Fasern beigemischt ist, ist daher der Elastizitätsmodul der kurzen Fasern in der Richtung, in der die kurzen Fasern ausgerichtet sind (in der Querrichtung des Riemens), höher, und die kurzen Fasern fallen beim Betrieb des Riemens nicht leicht ab. Im Ergebnis ist der Abriebsverlust des Riemens gering, Abrieb durch Anhaften tritt nicht auf, und der Lärmpegel während des Betriebs des Riemens ist gering.
Bei dem Zahnriemen ist es ebenfalls offensichtlich, dass der aus den unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Beispiele 3 bis 6 und 10 bis 13 zusammengesetzte Riemenkörper einen hohen Wert der Scherfestigkeitsbeibehaltung seines gezahnten Teils aufweist. Das scheint der Fall zu sein, da die unvulkanisierte Gummizusammensetzung sowohl eine hochkristalline Ethylenkomponente als auch eine amorphe Komponente enthält und ausgezeichnete Fließfähigkeit aufweist, wobei die unvulkanisierte Gummizusammensetzung ungeachtet der unterschiedlichen Zusammensetzungsverteilung und Kristallinität des Ethylen-α-Olefin-Elastomers des Gummizements, der als Beschichtungsgummi für die Stränge und das Gewebe verwendet wird, eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit dem Beschichtungsgummi aufweist und die Gummizusammensetzung fest an das Gewebe und die Stränge haftet. Als Ergebnis ist die Haltbarkeit der Zähne des Riemens verbessert.
Wie vorstehend beschrieben, weisen die Beispiele 3 bis 6 und 10 bis 13 sowohl ausgezeichnete Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Gummizusammensetzungen als auch ausgezeichnete Riemeneigenschaften auf. Alle diese Beispiele stellen Kombinationen von hochkristallinen Gummiarten (Polymer 1, Polymer 2) mit einem Ethylengehalt von 65 Gew.-% oder mehr und einem hohen Molekulargewicht (hohe Mooney-Viskosität) und amorphen flüssigen Gummiarten (hergestellt von der Uniroyal Chemical Company. Inc., Trilene67) mit einem niedrigen Ethylengehalt von 40,7 Gew.-% und einem niedrigen Molekulargewicht dar. Um, mit anderen Worten, sowohl die Molekulargewichtsverteilung als auch die Ethylengehaltsverteilung des Ethylen-α-Olefin-Elastomers als Kautschuk-Rohstoff des Riemens breiter zu machen, ist es wirkungsvoll, einen Gummi, der eine hohes Molekulargewicht und eine hohe Ethylenkristallinität aufweist, und einen Gummi, der ein niedriges Molekulargewicht und keine Ethylenkristallinität aufweist, wie z. B. ein flüssiges Polymer, zu mischen. Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Kautschuk-Rohstoff mit der gleichen Zusammensetzungsverteilung durch ein Lösungsmischverfahren hergestellt werden, wobei die beiden vorstehend genannten Arten von Gummilösungen nach der Lösungspolymerisation und vor dem Trocknen der Lösung miteinander gemischt werden. Außerdem kann ein Kautschuk-Rohstoff mit der gleichen Zusammensetzungsverteilung wie die einer gemischten Lösung der beiden vorstehend beschriebenen Polymerarten durch ein Zweistufen-Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
Die Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, ohne vom Geist ihrer wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen sind in jeder Beziehung als erläuternd und nicht beschränkend zu verstehen. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert, und es ist beabsichtigt, dass alle in diesen Umfang fallenden Änderungen davon umfasst sind.

Claims

Antriebsriemen, umfassend einen Riemenkörper, welcher sich aus einer Gummizusammensetzung zusammensetzt, umfassend Ethylen-α-Olefin-Elastomer als einem Kautschuk-Rohstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Ethylen-α-Olefin-Elastomer als der Kautschuk-Rohstoff 7 bis 12 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁶ oder mehr und einem Ethylengehalt von 65 Gew.-% oder mehr und 26 bis 60 Gew.-% einer niedermolekularen Komponente mit einem Molekulargewicht von 10⁵ oder weniger und einem Ethylengehalt von 60 Gew.-% oder weniger umfasst, und daß das Ethylen-α-Olefin-Elastomer eine Mooney-Viskosität von 50 ML₁₊₄ oder weniger aufweist (100°C).
Antriebsriemen nach Anspruch 1, worin das Ethylen-α-Olefin-Elastomer ein Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) oder Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) oder Ethylen-Octen-Copolymer ist.
Antriebsriemen nach Anspruch 1, worin die Gummizusammensetzung, umfassend das Ethylen-α-Olefin-Elastomer als dem Kautschuk-Rohstoff, kurze Fasern enthält.
Antriebsriemen nach Anspruch 1, worin der Riemenkörper ein Keilrippen-Riemenkörper ist, worin eine Vielzahl von Rippenreihen, die sich in Längsrichtung des Riemens erstrecken, entlang der Breite des Riemens in einem zuvor festgelegten Abstand angeordnet sind.
Antriebsriemen nach Anspruch 1, worin der Riemenkörper ein gezahnter Keilriemenkörper ist.