DE69231029T2

DE69231029T2 - Zahnriemen und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69231029T2
Application number: DE69231029T
Authority: DE
Inventors: Toru Fujiwara; Yoshinori Ito
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: CA2085516A1; EP0547880A1; EP0547880B1; DE69231029D1; ATE192768T1; JPH05164194A; US5234387A; JP3113027B2

Description

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Zahnriemen zur Verwendung bei einer Kraftübertragung, z. B. beim Nockenwellenantrieb eines Automotors, und genauer gesagt eine verbesserte Gummizusammensetzung zur Verwendung bei solchen Riemen.
Für herkömmliche Zahnriemen zur Verwendung beim Nockenwellenantrieb von Automotoren (im weiteren als Riemen abgekürzt) wird als der Körpergummi ein Gummi eingesetzt, der hauptsächlich aus Chloropren hergestellt ist. In letzter Zeit hat sich ein Bedarf nach hoher Leistung bei Automotoren entwickelt. Hohe Leistung bringt jedoch eine Erhöhung der Temperatur und erhöhte Belastung des Nockenwellenantriebs mit sich.
Herkömmlichen Riemen, bei denen der Gummi hauptsächlich aus Chloropren hergestellt ist, fehlt Wärmebeständigkeit, und sie erfüllen die hohe Belastungsanforderung nicht in befriedigendem Maße. Alternativ sind Riemen mit einem Körpergummi, der hauptsächlich aus chlorsulfoniertem Polyethylen hergestellt ist, und Riemen, die hauptsächlich aus mit Schwefel vernetztem hydriertem Nitril hergestellt sind, entwickelt - worden. Die Verbesserungen der Leistung von Automotoren nahmen jedoch weiter zu. Die Fähigkeit eines Zahnriemens, hohe Belastungen und Temperaturen zu widerstehen, die in Zukunft bei Hochleistungsmotoren erwartet werden, ist bisher noch nicht in befriedigender Weise erreicht worden.
Um die Wärmebeständigkeit zu verbessern, ist die Verwendung einer mit Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzung, die endständig carboxyliertes Polybutadien als ein Co-Vernetzungsmittel enthält, vorgeschlagen worden (Offengelegtes Japanisches Patent Nr. 269743/1989). Obgleich der in diesem Japanischen Patent beschriebene Zahnriemen im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit hervorragend ist, widersteht er jedoch nicht in befriedigender Weise dem Rutschen oder Überspringen von Zähnen, insbesondere bei hohen Temperaturen unter hohen Belastungen.
EP-A-0 319 320 offenbart einen Zahnriemen, bei dem der Zahngummi ein mit organischem Peroxid vernetztes hydriertes Nitrilkautschukpolymer und, als ein Vernetzungsmittel, ein Metallsalz von (Meth)acrylsäure umfaßt. EP-A-0 349 683 offenbart eine Gummizusammensetzung, die einen hydrierten Nitrilkautschuk, ein organisches Peroxid und ein weiteres Vernetzungsmittel umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt einen aus einer neuartigen Gummizusammensetzung hergestellten Zahnriemen zur Verfügung, der in der Lage ist, dem Rutschen der Zähne bei hohen Temperaturen und hohen Belastungen zu widerstehen. Dieser Riemen ist besonders nützlich bei Nockenwellenantrieben von Automotoren, d. h. für die Verbindung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle.
Erfindungsgemäß ist entdeckt worden, daß durch gleichzeitige Verwendung spezifischer Verbindungen als Co-Vernetzungsmittel für die mit organischem Peroxid vernetzte hydrierte Nitrilkautschukzusammensetzung, aus der der Zahngummi und der Rückengummi bestehen, ein Zahnriemen mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen das Rutschen der Zähne bei hohen Temperaturen erhalten werden kann.
Die hauptsächliche Aufgabe der Erfindung ist, einen Zahnriemen zur Verwendung bei der Kraftübertragung bereitzustellen, mit einer hervorragenden Lebensdauer, hoher Wärmebeständigkeit und hohem Widerstand gegen das Überspringen selbst bei hohen Temperaturen unter hohen Belastungen. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, einen Zahnriemen zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Wärmebeständigkeit und Widerstand gegen das Überspringen besitzt und der auch durch hohe Elastizität gekennzeichnet ist.
Erfindungsgemäß werden bei einem Zahnriemen, der Zahngummi, Rückengummi, ein Spannelement und ein Zahngewebe umfaßt, der Zahngummi und der Rückengummi aus einer mit organischem Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzung hergestellt, wobei wenigstens ein Vernetzungsmittel aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe ausgewählt ist und das andere Vernetzungsmittel N,N'-m-Phenylendimaleimid ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Zahnriemens gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Intensive Forschungen der Erfinder, um die obengenannten Ziele zu erreichen, haben gezeigt, daß die Wärmebeständigkeit und der Widerstand gegen das Überspringen bei einem Zahnriemen, der aus einem mit Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschuk hergestellt ist, dramatisch erhöht wird, wenn gleichzeitig spezifische Typen von Co-Vernetzungsmitteln verwendet werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt, beim Zahnriemen gemäß der Erfindung, Zahn 1 Zahngummi 2, der vom Rückengummi 4 hervorsteht, worin ein Spannelement, das aus Kerndrähten 5 besteht, eingebettet ist. Zahngewebe 3 ist auf die äußere Oberfläche des Zahngummis 2 geklebt.
Um den Zahnriemen herzustellen, wird Zahngewebe, das mit Kautschukpaste imprägniert ist, auf eine Form mit Nuten in der Form der Riemenzähne gewickelt. Beim Klebevorgang werden die Spannelemente gewickelt. Hierauf folgt das Wickeln des Zahnkautschuks und einer aus nicht-vulkanisiertem Kautschuk zusammengesetzten Folie, die als der Rückengummi dient. Anschließend wird das Ausformen und Vulkanisieren unter Verwendung herkömmlicher Verfahren in einer Druckkammer bewirkt. Das resultierende Produkt wird ausgezogen und auf eine gewünschte Breite geschnitten, um einen Riemen in der Form einer geschlossenen Schlaufe bereitzustellen.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch verbesserte Eigenschaften im Körpergummi, der aus dem Zahngummi und dem Rückengummi besteht. Bei diesem Körpergummi wird eine mit organischem Peroxid vernetzte hydrierte Nitrilkautschukzusammensetzung verwendet, die als ein Co-Vernetzungsmittel N,N'-m-Phenylendimaleimid in Kombination mit wenigstens einer Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe.
Das Zahngewebe kann von einem Fachmann aus jedem geeigneten Gewebe ausgewählt werden. Solche geeigneten Gewebe schließen z. B. jedes Gewebe ein, das durch Weben von Polyamidfasern, Polyaramidfasern, Polyesterfasern und dergleichen hergestellt wird. Das Zahngewebe wird mit einer Kautschukpaste imprägniert, die durch Zugeben einer organischen Verbindung mit einer Isocyanatgruppe zu einer Kautschuklösung hergestellt wird, die durch Auflösen derselben hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzung wie beim Körpergummi, vor dem Kleben des Zahngewebes auf die Oberfläche des Zahngummis und derjenigen des Rückengummis, in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird.
Als das Spannelement kann im allgemeinen ein Kerndraht verwendet werden, der durch Verdrillen von Glasfasern, Aramidfasern, Metallfasern und dergleichen hergestellt wird. Das Spannelement wird vor Verwendung auch mit einer Lösung eines Klebstoffs imprägniert. Im allgemeinen wird eine Lösung verwendet, die durch Vermischen von Latex mit einer wäßrigen Lösung von RF-Latex-Harz (RFL), erhalten durch Umsetzen von Resorcinol und Formalin (RF), hergestellt wird.
Ein Spanngummi, der hergestellt wird durch Überziehen der Oberfläche des mit dem RFL imprägnierten Kerndrahtes mit einer Kautschukpaste oder einem Äquivalent hierzu, kann fakultativ verwendet werden.
Das Hydrierungsverhältnis des hydrierten Nitrilkautschuks, der als der Körpergummi verwendet werden soll, beträgt vorzugsweise 80% bis 95%, besonders bevorzugt um die 90 %. Bei einem Hydrierungsverhältnis über 98% wird der Wert für die Dehngrenze bei höheren Temperaturen verringert, was zu einem Erweichungsphänomen führt, das die Verschlechterung des Widerstands gegen das Überspringen der Zähne bei höheren Temperaturen verursacht. Bei einem Hydrierungsverhältnis unter 80% ist die Wärmebeständigkeit schlecht.
Als das organische Peroxid, das als Vernetzungsmittel verwendet werden soll, kann jedes Diacylperoxid, jeder Peroxyester, jedes Dialkylperoxid oder alle Perketalverbindungen verwendet werden. Im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit, Sicherheit, Lagerbeständigkeit, Reaktivität und dergleichen schließen praktische bevorzugte Beispiele für das organische Peroxid Di-tert.-butylperoxid, Dicumylperoxid, tert.-Butylcumylperoxid, 1,1-Di-tert.- butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperöxy)hexan, 2,5- Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)hexan-3, Bis(tert.-butylperoxydiisopropyl)benzol, 2,5- Dimethyl-2,5-di(benzylperoxy)hexan, tert.-Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoxy-2- ethylhexylcarbonat und dergleichen ein.
Von diesen sind vier Verbindungen besonders bevorzugt: Dicumylperoxid, tert.- Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)hexan und Bis(tert.- butylperoxydiisopropyl)benzol. Außerdem sind Dicumylperoxid und Bis(tert.- butylperoxydiisopropyl)benzol für die Produktion im Großmaßstab besonders bevorzugt.
Gegenwärtig ist die unter praktischen Gesichtspunkten geeignetste Verbindung Bis(tert.-. butylperoxydiisopropyl)benzol, weil Dicumylperoxid Produkten einen unerwünschten Geruch verleiht. Hierin schließt Bis(tert.-butylperoxydiisopropyl)benzol 1,3-Bis(tert.- butylperoxydiisopropyl)benzol und 1,4-Bis(tert.-butylperoxydiisopropyl)benzol als die Isomeren ein und jedes von diesen kann verwendet werden.
Organische Peroxidprodukte, die kommerziell verfügbar sind, werden im allgemeinen durch Immobilisieren von 1,3- oder 1,4-Bis(tert.-butylperoxydiisopropyl)benzol, allein oder einer Mischung der zwei Verbindungen, auf einem Träger, wie etwa Calciumcarbonat, Silica oder dergleichen, der anschließend zu Pulver verarbeitet oder zu Pellets ausgeformt wird, zur Verfügung gestellt. Man kann sagen, daß, um den Zweck für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, fast kein Unterschied beobachtet wird zwischen dem 1,3- und dem 1,4-Produkt.
Die Menge des organischen Peroxidvernetzungsmittels, das verwendet werden soll, liegt in einem Verhältnis von etwa 0,30 bis etwa 1,51 g der -O-O-(Peroxid)-Gruppe zu 100 g hydriertem Nitrilkautschukpolymer vor.
Wenn die Menge eines organischen Peroxidvernetzungsmittels, die verwendet wird, weniger als 0,30 g pro 100 g Kautschukpolymer beträgt, verschlechtert sich der Widerstand gegen das Überspringen der Zähne. Wenn die verwendete Menge höher ist als 1,51 g pro 100 g Kautschukpolymer, ist die Wärmebeständigkeit verringert, und die Verringerung der Wärmebeständigkeit wird begleitet von einer Verringerung der Riemenformbarkeit oder - elastizität. Dies führt zu einem Anstieg des Auftretens mangelhafter Artikel, was bei einer Produktion im Großmaßstab Schwierigkeiten macht.
Als das zusätzliche Vernetzungsmittel wird wenigstens eine Verbindung, die aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe ausgewählt ist, in Kombination mit N,N'-m- Phenylenmaleimid verwendet.
Die gleichzeitige Verwendung von zwei spezifischen Arten von Vernetzungsmitteln ist somit ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Wenn nur ein Vernetzungsmittel verwendet wird, wird ein schlechteres Ergebnis erzielt, wie in den folgenden Beispielen belegt wird.
Wenn der höhere Ester einer organischen Säure als die Komponente des Co- Vernetzungsmittels aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe verwendet wird, kann dieser z. B. Ethylendimethacrylat, 1,3-Butylendimethacrylat, 1,4-Butylendimethacrylat, 1,6- Hexandioldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, 1,6- Hexandioldiacrylat, 2,2'-Bis(4-methacryloxyethoxyphenyl)propan, 2,2'-Bis(4-acryloxydiethoxyphenyl)propan, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, Oligoesteracrylat, Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Triallyltrimellitat, Diallylphthalat und Diallyl-1,4,5,6,7,7-hexachlor-5- norbomen-2,3-dicarboxylat sein.
Wenn das Metallsalz von Acrylsäure oder Methacrylsäure als eine Komponente des Co- Vernetzungsmittels verwendet wird, kann das Salz z. B. Aluminiummethacrylat, Aluminiumacrylat, Zinkmethacrylat, Zinkdimethacrylat, Zinkacrylat, Magnesiumdimethacrylat, Magnesiumacrylat, Calciumdimethacrylat oder Calciumacrylat sein.
Von diesen wird insbesondere Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Zinkmethacrylat, Zinkdimethacrylat und Zinkacrylat Vorzug gegeben.
Die Verbindung aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe wird, als eine Komponente des zusätzlichen Vernetzungsmittels, gleichzeitig mit N,N'-m-Phenylendimaleiimid in einem Verhältnis von 0,5 bis 2,0 g des Esters oder Salzes für 100 g eines hydrierten Nitrilkautschukpolymers verwendet.
Wenn die Menge der Verbindung aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe geringer ist als 0,5 g, verschlechtert sich der Widerstand gegen das Überspringen. Wenn andererseits die Menge höher als 2,0 g ist, nimmt die Wärmebeständigkeit ab und wird gleichzeitig die Formbarkeit des Riemens beeinträchtigt, was zu einem Anstieg des Auftretens defekter Artikel führt, was bei einer Produktion im Großmaßstab Schwierigkeiten macht.
Die Menge an N,N'-m-Phenylendimaleimid als einer Komponente des Co- Vernetzungsmittels, die gleichzeitig mit der in Anspruch 1 definierten Gruppe verwendet werden soll, ist ein Verhältnis von etwa 0,5 bis etwa 2,0 g für 100 g hydrierten Nitrilkautschukpolymers.
Wenn die verwendete Menge geringer ist als 0,5 g, verschlechtert sich der Widerstand gegen das Überspringen der Zähne. Wenn im Gegensatz dazu die verwendete Menge höher ist als 2,0 g, verschlechtert sich die Wärmebeständigkeit und gleichzeitig nimmt die Riemenformbarkeit ab, was zu einer erhöhten Häufigkeit defekter Artikel führt, was bei einer Produktion im Großmaßstab Schwierigkeiten macht.
Wenn irgendeine Verbindung aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe oder N,N'-m- Phenylendimaleimid allein verwendet wird, wird ein schlechtes Ergebnis im Hinblick auf den Widerstand gegen das Überspringen der Zähne erhalten.
Wie oben beschrieben worden ist, wird das Zahngewebe mit einer Kautschukpaste imprägniert, die hergestellt wird, indem eine organische Verbindung mit einer Isocyanatgruppe zu einer Kautschuklösung zugegeben wird, die hergestellt wird durch Lösen desselben hydrierten Nitrilkautschukpolymers, wie er den Körpergummi darstellt, in einem organischen Lösungsmittel.
Beispiele für die organische Verbindung mit einer Isocyanatgruppe sind Polymethylenpolyphenylisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Tolylendiisocyanat, 4,4'- Diphenylmethandiisocyanat, Xyloldiisocyanat, m-Xyloldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Lysinisocyanat, 4,4'-Methylen-bis(cyclohexylisocyanat), Methylcyclohexan- 2,4(2,6)-diisocyanat, 1,3-(Isocyanatmethyl)cyclohexan, Isophorondiisocyanat, Trimethylhexa-methylendiisocyanat, Dimersäureisocyanat und dergleichen.
Diese Beispiele veranschaulichen die bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Zahnriemens der Erfindung. Diese Beispiele sind nur veranschaulichend und begrenzen den Schutzumfang der Erfindung nicht.

Beispiele

Tabelle 1 zeigt die Mischungsbeispiele der mit organischem Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzungen, die in den vorliegenden Beispielen verwendet werden sollen. Das heißt, Beispiele 1 bis 9 zeigen die Zusammensetzungen, in denen Bis(tert.- butylperoxydiisopropyl)benzol-Produkt (Peroxymon F-40, hergestellt von NIPPON OIL AND FATS CO., LTD.; oder Perkadox 14-40, hergestellt von Kayaku Akuzo Kabushiki Kaisha) das organische Peroxid ist und der höhere Ester einer organischen Säure oder das Metallsalz von Methacrylsäure, das zu N,N'-m-Phenylendimaleimid als ein Vernetzungsmittel zugegeben wird, zu einem Nitrilkautschukpolymer mit einem Hydrierungsverhältnis von 90 % (Z poll 2020, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.) in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen zugegeben werden.
Das Bis(tert.-butylperoxydiisopropyl)benzol-Produkt in den Tabellen 1 bis 3 enthält ein Additiv aus Calciumcarbonat oder Silica oder einer Mischung, die aus den beiden besteht, in einem Anteil von 60%, d. h., wenn das Bis(tert.-butylperoxyisopropyl)benzol-Produkt 5 g ausmacht, entspricht der Nettogehalt der Verbindungen 2 g. Außerdem hat die Verbindung zwei -O-O--Gruppen, so daß 2 g · 16 · 2 · 2 (zwei relative Molekülmassen der -O-O- Gruppe) dividiert durch 338 (die relative Molekülmasse der Verbindung) = 0,38 g. In ähnlicher Weise bestimmt beträgt der Nettogehalt 0,23 g, wenn die Zusatzmenge des Produktes 3 g beträgt. Wenn die Zusatzmenge des Produktes 21 g ist, beträgt der Nettogehalt 1,59 g. Tabelle 1
Bemerkung: Organisches Peroxid; Menge nach Umwandlung in die Menge der -O-O--Gruppe (g/100 g ·Polymer) 21 phr = 1,59 g, 5 phr = 0,38 g, 3 phr = 0,23 g
Tabelle 2 zeigt die Mischungsbeispiele in Vergleichsbeispiel 1, wobei das Polymer und das Vernetzungsmittel dieselben sind wie diejenigen der Erfindung. Die Vernetzungsmittel werden in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 einzeln verwendet. Kombinationen von zwei Mitteln werden in den Vergleichsbeispielen VI bis XI verwendet. Tabelle 2
Bemerkung: Organisches Peroxid; Menge nach Umwandlung in die Menge der -O-O--Gruppe (g/100 g ·Polymer) 21 phr = 1,59 g, 5 phr = 0,38 g, 3 phr = 0,23 g
Tabelle 3 zeigt die verschiedenen Mischungsbeispiele, bei denen Chloropren oder chlorsulfoniertes Polyethylen als das Kautschukpolymer verwendet wird. Siehe Vergleichsbeispiele 12 bis 16. Tabelle 3
Bemerkung: Organisches Peroxid; Menge nach Umwandlung in die Menge der -O-O--Gruppe (g/100 g ·Polymer) 21 phr = 1,59 g, 5 phr = 0,38 g, 3 phr = 0,23 g
Tabelle 4 zeigt die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gummis und die Riemeneigenschaften im Hinblick auf die Gummizusammensetzung, die in Tabelle 1 dargestellt sind. Tabelle 4
Tabelle 5 Zeit die Eigenschaften des Gummis der Erfindung und die einzelnen Riemeneigenschaften im Hinblick auf die Gummizusammensetzungen gemäß Vergleichsbeispiel I. Tabelle 5
Tabelle 6 zeigt einzeln die Eigenschaften des Gummis der Erfindung und die Riemeneigenschaften im Hinblick auf die Gummizusammensetzungen gemäß Vergleichsbeispiel II. Tabelle 6

Beispiele 1-4

Die Riemeneigenschaften, Wärmebeständigkeits- und Zahnsprungeigenschaften verschiedener Gummizusammensetzungen wurden gemessen. Die folgenden Verfahren wurden verwendet.
Zunächst wurde die Wärmebeständigkeit gemäß dem folgenden Wärmebeständigkeitslauftest bewertet (abgekürzt als "Test A", falls erforderlich). Unter Verwendung einer Antriebsscheibe mit 19 Zähnen (Abstand 8 mm), einer Mitnehmerscheibe mit 19 Zähnen und einer Testeinheit, die eine Riemenspannrolle mit einem Durchmesser von 45 mm umfaßt, in einem Zustand, in dem die Spannung eines Testriemens konstant bei 15 kgf (147 N) gehalten wird und frische heiße Luft kontinuierlich zugeführt wird, um die Riemenlaufatmosphäre bei 140ºC zu halten, wird der Testriemen bei 4.000 UPM ohne Last laufengelassen, um den Zeitraum zu messen, bis ein Reißen in der Rückseite des Testriemens oder an den Basen der Zähne induziert wird.
Der Widerstand gegen das Überspringen der Zähne wurde mit dem folgenden Widerstandstest gemessen (abgekürzt als "Test B", falls erforderlich). Durch wiederholtes Anwenden, in einer Atmosphäre bei Raumtemperatur oder 100ºC, einer Scherkraft von 25 kgf (245 N) auf die Zähne eines Testriemens mit einer Breite von 19,05 mm in einer orthogonalen Richtung zur Richtung der Weite des Riemens in einem Verhältnis von 500 pro Minute wird der Zeitraum gemessen, der für einen Riemenzahnfall erforderlich ist.
Tabelle 1 liefert Beispiele der Gummizusammensetzungen, die gemäß der Erfindung hergestellt sind. Wie in Tabelle 1 veranschaulicht, waren der höhere Ester einer organischen Säure oder das Metallsalz von Methacrylsäure, in Kombination verwendet mit N,N'-m- Phenylendimaleimid, die Co-Vernetzungsmittel. Diese Mittel wurden im Nitrilkautschukpolymer mit einem Hydrierungsverhältnis von 90% verwendet. Die Ergebnisse zeigen, daß die Wärmebeständigkeit wenigstens 808 Stunden betrug und maximal den extrem hohen Wert von 912 Stunden besaß. Im Hinblick auf den Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen war die Riemenlebensdauer bei Raumtemperatur wenigstens 290 Stunden und die Riemenlebensdauer bei 100ºC betrug wenigstens 199 Stunden. Beides sind sehr hohe Werte.
Im Gegensatz dazu wurden die Vernetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, in den Vergleichsbeispielen I bis IV alleine verwendet. In Test B (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen) wurden keine befriedigenden Eigenschaften erhalten, obgleich sich in Test A hervorragende Wärmebeständigkeitseigenschaften zeigten.

Beispiel V

In Vergleichsbeispiel V wurde das endständig carboxylierte Polybutadien, das in der Erfindung des Offengelegten Japanischen Patentes Nr. 269743/1989, das oben zitiert ist, verwendet wurde, alleine verwendet. Die Wärmebeständigkeit war relativ hoch, aber der Zahnfallwiderstand war beträchtlich schlechter als derjenige der vorliegenden Erfindung. Insbesondere beträgt die Riemenlebensdauer bei 100ºC 140 Stunden, was sehr viel niedriger war als diejenige der Erfindung.

Beispiel VI

Vergleichsbeispiel IV war ein Beispiel, in dem Trimethylolpropanmethacrylat (TMP) und N,N'-m-Phenylendimaleimid gleichzeitig als das Co-Vernetzungsmittel gemäß der Erfindung verwendet wurden, in einem Nitrilkautschukpolymer mit einem Hydrierungsverhältnis von 90 %. Die Mischungsverhältnisse waren 1 g TMP und 2,5 g N,N'-m-Phenylendimaleimid zu 100 g des Polymers, was die obere 2,0 g-Grenze des Bereichs überstieg. In diesem Fall zeigten sich hervorragende Eigenschaften im Test A (Wärmebeständigkeit) und Test B (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen), aber die Anvulkanisationsdauer war ausgeprägt kurz, so daß eine stabile Produktion schwierig war. Somit war dieses Mischungsverhältnis nicht wünschenswert.

Beispiel VII

Vergleichsbeispiel VII ist ein Beispiel, in dem Trimethylolpropanmethacrylat (TMP) und N,N'-m-Phenylendimaleimid gemäß der Erfindung als ein Co-Vernetzungsmittel verwendet wurden, in einem Nitrilkautschukpolymer mit einem Hydrierungsverhältnis von 90%. Die Mischungsverhältnisse betrugen 0,4 g TMP und 0,4 g N,N'-m-Phenylendimaleimid zu 100 g des Polymers, wobei beide Anteile niedriger waren als der untere Wert des Bereiches (weniger als 0,5 g). In diesem Fall zeigen sich mehr oder weniger befriedigende Werte in Test A (Wärmebeständigkeit), aber in Test B wurden nur extrem niedrige Werte erreicht (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen).

Beispiel VIII

In den Vergleichsbeispielen VIII und IX war das Mischungsverhältnis von Bis(tert.- butylperoxydiisopropyl)benzol als einem organischen Peroxid modifiziert. Das heißt in Vergleichsbeispiel VIII wurde das Verhältnis als 3 g definiert, und wenn umgewandelt in die Menge der Peroxid(-O-O-)-Gruppe, entspricht es 0,23 g, was unterhalb der unteren Grenze des beschränkenden Bereiches ist, nämlich 0,30 g. In diesem Fall zeigten sich in Test A (Wärmebeständigkeit) gerade befriedigende Werte, aber in Test B (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen) wurden nur niedrigere Werte erreicht.

Beispiel IX

In Vergleichsbeispiel IX wurden 21 g desselben organischen Peroxids, wie oben beschrieben, verwendet. Wenn umgewandelt in die Menge der -O-O--Gruppe, entspricht es 1,59 g, was oberhalb der oberen Grenze des beschränkenden Bereiches ist, nämlich 1,51 g. In diesem Falle zeigten sich sehr schlechte Ergebnisse in Test A (Wärmebeständigkeit), aber in Test B (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen) wurden nahezu befriedigende Werte erreicht.

Beispiel X

Vergleichsbeispiel X ist ein Beispiel, bei dem dasselbe Butadien wie in Vergleichsbeispiel V in Kombination mit N,N'-m-Phenylendimaleimid verwendet wurde, und die Ergebnisse zeigten fast keine Verbesserung gegenüber Vergleichsbeispiel V.

Beispiel XI

Vergleichsbeispiel XI ist ein Beispiel, bei dem Trimethylolpropanmethacrylat (TMP) und N,N'-m-Phenylendimaleimid zusammen verwendet werden. Das Mischungsverhältnis betrug 2,5 g TMP und 2,5 g N,N'-m-Phenylendimaleimid zu 100 g des Polymers, wobei beides die obere 2,0 g-Grenze des Bereiches überstieg. In diesem Falle wurden in Test A (Wärmebeständigkeit) sehr schlechte Ergebnisse beobachtet und Test B (Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen) zeigte relativ schlechte Ergebnisse.

Beispiele XII-XVI

Vergleichsbeispiele XII bis XIV als eine Gruppe von Untersuchungen, die unter denselben Bedingungen wie Vergleichsbeispiel II durchgeführt wurden, zeigten einzeln die Eigenschaften von Riemen, die aus mit Schwefel vernetztem hydrierten Nitrilkautschukpolymer hergestellt worden waren. Vergleichsbeispiel XV zeigt die Eigenschaften des Riemens, wenn er aus einem Chloroprenkautschukpolymer hergestellt wurde. Vergleichsbeispiel XVI zeigt die Eigenschaften des Riemens, wenn er aus chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk hergestellt wurde. Die Eigenschaften sind sowohl für Test A als auch für Test B schlecht.
Wie durch die obigen Beispiele belegt wurde, können die Zahnriemen gemäß der Erfindung merkbar erhöhte Wärmebeständigkeit aushalten und zeigen erhöhten Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen. Dieser Riemen hat eine längere Riemenlebensdauer, weil der Zahngummi und der Rückengummi aus einem vulkanisierten Polymer einer mit organischem Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukverbindung hergestellt wurden, die ein N,N'-m- Phenylendimaleimid und eine oder zwei oder mehr Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus dem höheren Ester einer organischen Säure und dem Metallsalz von Acrylsäure oder Methacrylsäure. Das Zahngewebe wird an die freiliegende Oberfläche des Zahngummis, des Rückengummis und des Spannelementes mit einer Kautschukpaste geklebt, die eine organische Verbindung mit einer Isocyanatgruppe in einer Kautschuklösung enthält, hergestellt durch Auflösen derselben Kautschukzusammensetzung wie in dem Zahngummi und den Rückengummi in einem organischen Lösungsmittel.
Da der Zahnriemen gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragend darin ist, dem Überspringen von Zähnen zu widerstehen, kann der Riemen als ein Antriebszahnriemen unter derselben Bedingung verwendet werden, selbst wenn die Riemenbreite verringert wird.
Außerdem hat der Zahnriemen der Erfindung hervorragende Wärmebeständigkeit und Widerstand gegen das Überspringen von Zähnen bei höheren Temperaturen unter hohen Belastungen, so daß der Riemen als Zahnriemen in einem Nockenwellenantrieb von Automotoren mit hohen Leistungs und hohen Belastungsanforderungen nützlich ist.

Claims

1. Ein Zahnriemen, der Zahngummi, Rückengummi, ein Spannelement und Zahngewebe umfaßt, wobei der Zahngummi und der Rückengummi ausgeformt und vulkanisiert sind und ein mit organischem Peroxid vernetztes hydriertes Nitrilkautschukpolymer mit einem Hydrierungsverhältnis von wenigstens 80% und ein Co-Vernetzungsmittel umfassen, das N,N'-m-Phenylendimaleimid in Kombination mit wenigstens einer Verbindung umfaßt, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Ethylendimethacrylat, 1,3- Butylendimethacrylat, 1,4-Butylendimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, 2,2'-Bis- (4-methacryloxydiethoxyphenyl)propan, 2,2'-Bis-(4-acryloxydiethoxyphenyl)propan, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, 3- Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, Oligoesteracrylat, Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Triallyltrimellitat, Diallylphthalat, Diallyl-1,4,5,6,7,7-hexachlor-5- norbomen-2,3-dicarboxylat, einem Metallsalz von Acrylsäure oder einem Metallsalz von Methacrylsäure besteht.

2. Der Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede 100 g des hydrierten Nitrilkautschuks die Zusammensetzung von 0,5 bis 2,0 g N,N'-m- Phenylendimaleimid und von 0,5 bis 2,0 g wenigstens einer Verbindung, die aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe ausgewählt ist, enthält.

3. Ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens, der aus Zahngummi, Rückengummi, einem Spannelement und Zahngewebe besteht; wobei besagtes Verfahren den Schritt der Herstellung des Zahngummis und des Rückengummis aus einer mit organischem Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzung mit einem Hydrierungsverhältnis von wenigstens 80% und einem kombinierten Co-Vernetzungsmittel, das N,N'-m- Phenylendimaleimid und wenigstens eine Verbindung, die aus der in Ansprüch 1 definierten Gruppe ausgewählt ist, umfaßt; und den Schritt des Klebens des Zahngewebes an eine Oberfläche des Zahngummis und des Rückengummis mit einer Kautschukpaste umfaßt, die hergestellt ist durch Zugeben einer organischen Verbindung mit einer Isocyanatgruppe zu einer Kautschuklösung, die hergestellt ist durch Lösen einer mit organischem Peroxid vernetzten hydrierten Nitrilkautschukzusammensetzung, die als ein Co-Vernetzungsmittel eine Zusammensetzung enthält, die N,N'-m-Phenylendimaleimid und wenigstens eine Verbindung, die ausgewählt ist aus der in Anspruch 1 definierten Gruppe, umfaßt, in einem organischen Lösungsmittel.