-
Die Erfindung betrifft einen Kraftübertragungsriemen
bzw. einen Treibriemen und insbesondere einen
Kraftübertragungsriemen wie einen Keilrippenriemen oder einen
Keilriemen.
-
Kraftübertragungsriemen werden für Kraftmaschinen oder
Motoren von industriellen Maschinen, Automobilen, Schiffen
und dergleichen verwendet.
-
Als für den Kraftübertragungsriemen erforderliche
Eigenschaften sind die Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl, die
Wärmbeständigkeit, die Flexibilität und dergleichen bekannt.
Wenn Chloroprengummi in Gummiteilen des Riemens verwendet
wird, um dem Riemen die vorstehenden Eigenschaften zu
verleihen, wird während des Betriebs des Riemens in den
Gummiteilen eine Klebrigkeit erzeugt, und zwischen dem
Riemen und einer Riemenscheibe werden Fremdgeräusche
erzeugt.
-
Um die Erzeugung von Fremdgeräuschen zu verhindern,
wurde vorgeschlagen, in den Gummiteilen des
Kraftübertragungsriemens eine Gummizusammensetzung mit einer erhöhten
Vernetzungsdichte zu verwenden, die durch Zugabe eines
Vulkanisiermittels wie Zinkoxid oder Magnesiumoxid, eines
Vulkanisationsbeschleunigers wie 2-Mercaptoimidazolin und
dergleichen zu Chloroprengummi hergestellt wird (Japanische
ungeprüfte Patentpublikation Nr. 110944/1984). Wenn der
vorstehende Gummi verwendet wird, kann die Erzeugung von
Fremdgeräuschen aufgrund der Verbesserung der
Vernetzungsdichte des Gummis zu einem gewissen Grad verhindert werden.
Es entsteht jedoch das Problem, daß in den aus der
vorstehenden Gummizusammensetzung hergestellten Gummiteilen Brüche
erzeugt werden, so daß sich die Lebensdauer des
Kraftüber
tragungsriemens (nachfolgend als "Riemenlebensdauer"
bezeichnet) verkürzt.
-
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung
des vorstehenden Stands der Technik entwickelt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung eines Kraftübertragungsriemens, mit dem die Erzeugung
von Fremdgeräuschen während des Betriebs des Riemens stärker
verhindert wird und welcher eine erhöhte Riemenlebensdauer
aufweist.
-
Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung
treten aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
-
Erfindungsgemäß wird ein Kraftübertragungsriemen mit
Gummiteilen bereitgestellt, von denen mindestens eines eine
Gummizusammensetzung umfaßt, die eine
Thioharnstoffverbindung, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I)
-
in der jedes von R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein
Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis
12 Kohlenwasserstoffatomen sind, und mindestens drei von
R², R³ und R&sup4; Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen sind, in einer Menge von 0,1 bis 2,5
Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile schwefelmodifizierten
Chloroprengummi enthält.
-
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines
Kelirippenriemens, der einen der Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines
Keilriemens, der einen der Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Fig. 3 ist eine schematische veranschaulichende
Zeichnung einer Vorrichtung, welche bei der Messung der
Riemenlebensdauer der in Beispielen der vorliegenden Erfindung und
Vergleichsbeispielen erhaltenen Kraftübertragungsriemen
verwendet wird.
-
Wie vorstehend erwähnt, umfaßt der
Kraftübertragungsriemen der vorliegenden Erfindung Gummiteile, von denen
mindestens eines eine Gummizusammensetzung umfaßt, die eine
Thionharnstoffverbindung, dargestellt durch die folgende
Formel (I)
-
in der jedes von R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein
Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis
12 Kohlenwasserstoffatomen sind, und mindestens drei von R¹,
R², R³ und R&sup4; Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen sind, in einer Menge von 0,1 bis 2,5
Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile schwefelmodifizierten
Chloroprengummi enthält.
-
Der erfindungsgemäße Kraftübertragungsriemen besitzt
insbesondere in dem Punkt ein herausragendes Merkmal, daß
die durch die allgemeine Formel (I) dargestellte
Thioharnstoffverbindung in der Gummizusammensetzung enthalten ist.
Wenn die vorstehende Thioharnstoffverbindung in der
Gummizusammensetzung enthalten ist, wird der Vernetzungsgrad des
schwefelmodifizierten Chloroprengummis erhöht, so daß die
Wärmealterungsbeständigkeit verbessert ist und das
Nachlassen der Flexibilität der die Gummizusammensetzung
umfassenden Gummiteile verbessert ist. Dadurch wird erwartet, daß
der erfindungsgemäße Kraftübertragungsriemen die Erzeugung
von Fremdgeräuschen während des Betriebs des Riemens
verhindert und eine längere Riemenlebensdauer aufweist.
-
Wenn in der durch die vorstehende allgemeine Formel (I)
dargestellten Thioharnstoffverbindung mindestens drei von
R¹, R², R³ und R&sup4; keine Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen sind, werden während des Betriebs des
erhaltenen Kraftübertragungsriemens Fremdgeräusche erzeugt,
und die Lebensdauer wird kurz. Dementsprechend sind bei der
vorliegenden Erfindung mindestens drei von R¹, R², R³ und R&sup4;
Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
-
Als typische Beispiele der Thioharnstoffverbindung
können beispielsweise genannt werden: eine
Thionharnstoffverbindung mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen, wie Trimethylthioharnstoff, Triethylthioharnstoff,
Tripropylthioharnstoff, Tributylthioharnstoff,
Tetramethylthioharnstoff, Tetraethylthioharnstoff,
Tetrapropylthioharnstoff oder Tetrabutylthioharnstoff; eine
Thioharnstoffverbindung mit einer Arylgruppe mit 6 bis 12
Kohlenstoffatomen, wie Phenyldimethylthioharnstoff,
Phenyltrimethylthioharnstoff, Phenyldiethylthioharnstoff und dergleichen. Diese
können einzeln oder in einer Mischung davon verwendet
werden. Von diesen Thioharnstoffverbindungen können
vorzugsweise Trimethylthioharnstoff, Triethylthioharnstoff und
Tetramethylthioharnstoff, insbesondere
Trimethylthioharnstoff und Tetramethylthioharnstoff bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
-
Wenn die Menge an Thioharnstoffverbindung zu gering
ist, kommt es zur Erzeugung von Fremdgeräuschen, weswegen
die Menge an Thionharnstoffverbindung mindestens 0,1
Gewichtsteile, vorzugsweise mindestens 0,3 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis beträgt. Wenn die Menge an
Thioharnstoffverbindung zu groß ist, verkürzt sich die Riemenlebensdauer,
weswegen die Menge an Thioharnstoffverbindung höchstens 2,5
Gewichtsteile, vorzugsweise höchstens 2 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis beträgt.
-
Die vorliegende Erfindung besitzt insbesondere in dem
Punkt ein herausragendes Merkmal, daß der vorstehende
schwefelmodifizierte Chloroprengummi verwendet wird. Da der
schwefelmodifizierte Chloroprengummi und die
Thionharnstoffverbindung gleichzeitig verwendet werden, weist die
vorliegende Erfindung aufgrund der synergistischen Effekte von
diesen die Vorteile auf, daß die Erzeugung von
Fremdgeräuschen während des Betriebs des Riemens stärker verhindert
wird und daß die Riemenlebensdauer verlängert wird.
-
Als typische Beispiele des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis können beispielsweise ein schwefelmodifizierter
Chloroprengummi, dargestellt durch die folgende allgemeine
Formel (II)
-
in der x eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist und n 80x bis
110x ist, wobei x so wie vorstehend ist; und dergleichen
genannt werden. Der Begriff des vorstehenden
schwefelmodifizierten Chloroprengummis schließt im allgemeinen den
sogenannten Neoprengummi vom G-Typ ein. Als typische Beispiele
des Neoprengummis vom G-Typ können beispielsweise Neopren
GS, Neopren GNA, Neopren GW und Neopren GRT, die von DUPONT
SHOWA DENKO CO., LTD., handelsüblich erhältlich sind; und
dergleichen genannt werden.
-
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete
Gummizusammensetzung enthält den schwefelmodifizierten
Chloroprengummi und die Thioharnstoffverbindung. Darüber hinaus können
je nach Bedarf Ruß und verschiedene Additive in der
Gummizusammensetzung enthalten sein.
-
Als typische Beispiele des vorstehenden Rußes können
beispielsweise Furnace-Ruß wie HAF, MAF, FEF, SRF oder GPF;
Thermalruß wie FT oder MT; und dergleichen genannt werden.
Von diesen kann der Furnace-Ruß bei der vorliegenden
Erfindung bevorzugt verwendet werden.
-
Um den Abriebsverlust der Gummiteile des Riemens zu
erniedrigen, der durch den Kontakt mit einer Riemenscheibe
während des Betriebs des Riemens verursacht wird, ist es
erwünscht, daß die Rußmenge mindestens 20 Gewichtsteile
bezogen auf 100 Gewichtsteile des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis beträgt. Unter dem Gesichtspunkt der
Verbesserung der Riemenlebensdauer und der Beständigkeit
gegenüber einem Nachlassen der Flexibilität ist es
erwünscht, daß die Rußmenge höchstens 100 Gewichtsteile
bezogen auf 100 Gewichtsteile des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis beträgt.
-
Als vorstehendes Additiv können beispielsweise ein
Schmiermittel wie Stearinsäure; ein Vernetzungsmittel wie
Schwefel, eine organische Schwefelverbindung, ein Metalloxid
wie Zinkoxid oder Magnesiumoxid oder ein Metallperoxid; ein
Vulkanisationsbeschleuniger wie Thiazole, Dithiocarbamate,
Guanidine oder Thiurame; ein Gummi-Antioxidans wie Amine
oder Phenole; ein Füllmaterial wie Calciumcarbonat,
basisches Magnesiumcarbid, Kieselgur oder Ton; ein Weichmacher
wie Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Dioctylphthalat oder
Dioctylsulfonat; und dergleichen genannt werden. Diese
können einzeln oder in einer Mischung davon verwendet
werden.
-
Die Menge an Additiv ist nicht besonders eingeschränkt.
Es ist erwünscht, daß die Menge gemäß der Art des Additivs
und dergleichen auf die gewünschte Menge passend eingestellt
wird.
-
Der Kraftübertragungsriemen der vorliegenden Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der
Gummiteile die vorstehende Gummizusammensetzung umfaßt. Der
Bestandteil der Gummiteile, in dem die Gummizusammensetzung
verwendet wird, variiert in Abhängigkeit von der Art des
vorstehenden Kraftübertragungsriemens. Als dessen Beispiele
können beispielsweise der Trägergummi eines Keilriemens oder
eines Keilrippenriemens und dergleichen genannt werden.
-
Alle im erfindungsgemäßen Kraftübertragungsriemen
verwendeten Gummikomponenten können aus der vorstehenden
Gummizusammensetzung hergestellt sein. Die Gummikomponente
kann ebenfalls aus einer Kombination der vorstehenden
Gummizusammensetzung und eines weiteren Gummis hergestellt
werden, welcher gewöhnlichweise in einem
Kraftübertragungsriemen verwendet wird, solange nicht die Aufgaben der
vorliegenden Erfindung behindert werden.
-
Anschließend werden die Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Kraftübertragungsriemens unter Bezugnahme auf
die folgenden Zeichnungen erklärt.
-
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines
Keilrippenriemens, der einer der Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung ist. In Fig. 1 ist der Trägergummi 1
mit einer Haftgummischicht 3 laminiert, in der
beispielsweise aus Polyester, Aramid oder dergleichen hergestellte
Kerndrähte 2 verlegt sind, und ein oberer Überzug 4, wie ein
Überzug aus aufgetragenem Gummi, ist auf der Oberfläche der
Haftgummischicht 3 angebracht.
-
Die vorstehende Gummizusammensetzung kann als
Gummikomponente in dem Trägergummi 1, der Haftgummischicht 3 und dem
oberen Überzug 4 verwendet werden. Insbesondere wenn die
Gummizusammensetzung in dem Trägergummi 1 verwendet wird,
kann die Erzeugung von Fremdgeräuschen des Trägergummis 1
weitgehend verhindert werden, die durch den Kontakt der
Riemenscheibe 5 mit dem Boden des Trägergummis 1 während des
Riemenbetriebs verursacht wird.
-
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines
Keilriemens, der einer der Kraftübertragungsriemen der
vorliegenden Erfindung ist. In Fig. 2 ist der Trägergummi 6
mit der Haftgummischicht 3 laminiert, in der beispielsweise
aus Polyester, Aramid oder dergleichen hergestellte
Kerndrähte 2 verlegt sind, und ein oberer Überzug 4, wie ein
Überzug aus aufgetragenem Gummi, ist auf der Oberfläche der
Haftgummischicht 3 angebracht, und ein unterer Überzug 7,
wie ein Überzug aus aufgetragenem Gummi, ist auf der unteren
Fläche des Trägergummis 6 angebracht.
-
Die vorstehende Gummizusammensetzung kann als
Gummikomponente in dem Trägergummi 6, der Haftgummischicht 3, dem
oberen Überzug 4 und dem unteren Überzug 7 verwendet werden.
-
Insbesondere wenn die Gummizusammensetzung im Trägergummi 6
verwendet wird, kann die Erzeugung von Fremdgeräuschen des
Trägergummis 6 weitgehend verhindert werden, die durch den
Kontakt mit der Riemenscheibe 5 während des Riemenbetriebs
verursacht wird.
-
Unter dem Gesichtspunkt, daß die Erzeugung von
Fremdgeräuschen verhindert wird, ist es somit bei der vorliegenden
Erfindung erwünscht, daß die vorstehende
Gummizusammensetzung in den Gummiteilen des Kraftübertragungsriemens
verwendet wird, die mit der Riemenscheibe in Kontakt kommen.
Die vorstehende Gummizusammensetzung wird im
Kraftübertragungsriemen der vorliegenden Erfindung in mindestens
einem der Gummiteile verwendet. Dementsprechend wird bei dem
Kraftübertragungsriemen die Erzeugung von Fremdgeräuschen
des Riemens verhindert, die durch den Kontakt mit der
Riemenscheibe während des Betriebs des Riemens erzeugt
werden, und die Riemenlebensdauer wird lang, so daß der
Kraftübertragungsriemen vorzugsweise für eine Kraftmaschine
oder einen Motor von industriellen Maschinen, Automobilen,
Schiffen und dergleichen verwendet werden kann.
-
Wie vorstehend erwähnt, wird der
Kraftübertragungsriemen in der vorliegenden Erfindung auf der Basis von Fig. 1
und Fig. 2 erklärt. Die vorliegende Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht nur auf die in den Figuren beschriebenen
Ausführungsformen.
-
Der Kraftübertragungsriemen der vorliegenden Erfindung
wird durch die folgenden Beispiele genauer beschrieben und
erläutert. Selbstverständlich beschränkt sich die
vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele, und verschiedene
Änderungen und Modifikationen können bei der Erfindung
vorgenommen werden, ohne von ihrem Kern und Umfang
abzuweichen.
Beispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4
-
Es wurden 50 Gewichtsteile Ruß FEF, 8 Gewichtsteile
Dioctylsulfonat als Weichmacher, 5 Gewichtsteile Zinkoxid
und 4,8 Gewichtsteile Magnesiumoxid als Vernetzungsmittel
und 1 Gewichtsteil Stearinsäure als Schmiermittel mit 100
Gewichtsteilen schwefelmodifiziertem Chloroprengummi
(handelsüblich erhältlich von DUPONT SHOWA DENKO CO., LTD.,
Handelsname: Neopren GRT) gemischt. Eine in der Tabelle 1
gezeigte Thionharnstoffverbindung in einer in Tabelle 1
gezeigten Menge (wobei die Menge auf 100 Gewichtsteilen des
schwefelmodifizierten Chloroprengummis basierte) wurde damit
gemischt, und sie wurden mit einem Banbury-Mischer etwa 5
Minuten lang geknetet, um eine Gummizusammensetzung zu
erzeugen. Im Vergleichsbeispiel 1 wurde keine
Thioharnstoffverbindung verwendet.
-
Wie in Fig. 1 gezeigt, wurde dann die Haftgummischicht
3, in der die Kerndrähte 2 (Polyester, Durchmesser: 1 mm)
verlegt waren, und der Trägergummi 1 aus der erhaltenen
Gummizusammensetzung hergestellt, und diese wurden
miteinander laminiert. Dann wurde der obere Überzug 4 (Überzug mit
aufgetragenem Gummi) auf der oberen Oberfläche der
Haftgummischicht 3 angebracht, um einen Kraftübertragungsriemen zu
erzeugen.
-
Die Riemenlebensdauer, die Klebrigkeit und die
erzeugten Geräusche als Eigenschaften des erhaltenen
Kraftübertragungsriemens und die Retention der Verlängerung nach dem
Altern als Eigenschaft der Gummimaterialien wurden in
Übereinstimmung mit den folgenden Verfahren untersucht. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
(1) Eigenschaft des Kraftübertragungsriemens
1 Riemenlebensdauer
-
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ein
Kraftübertragungsriemen 10 über eine Antriebsriemenscheibe 8 mit einen
Durchmesser von 120 mm und eine gekoppelte Antriebsriemenscheibe 9
mit einem Durchmesser von 120 mm geführt. Unter der
Bedingung, daß eine Riemenspannrolle 11 mit einem Durchmesser von
70 mm und eine Riemenspannrolle 12 mit einem Durchmesser von
45 mm an den Kraftübertragungsriemen 10 derart angebracht
sind, daß die Belastung der gekoppelten
Antriebsriemenscheibe 9, das Sollgewicht (die Zugkraft) für die
Riemenspannrolle 12 und die Rotationsfrequenz der Antriebsriemenscheibe 8
auf 16 PS, 85 kgf bzw. 4900 Umdrehungen/min eingestellt
sind. Der Kraftübertragungsriemen 10 wird in der Richtung
eines in Fig. 3 gezeigten Pfeils A in einer Atmosphäre von
85ºC betrieben, und die Zeitdauer bis zur Erzeugung eines
Bruchs in dem Riemen wird gemessen, und die Zeit wird als
Riemenlebensdauer definiert.
2 Klebrigkeit
-
Der in Fig. 3 gezeigte Kraftübertragungsriemen 10 wird
auf dieselbe Weise wie bei dem Meßverfahren des vorstehenden
Punkts Riemenlebensdauer betrieben. Nach Ablauf von 3
Stunden wird das Vorliegen von Klebrigkeit im Innern des
Kraftübertragungsriemens untersucht.
3 Erzeugtes Geräusch
-
Der in Fig. 3 gezeigte Kraftübertragungsriemen 10 wird
auf dieselbe Weise wie bei dem Meßverfahren des vorstehenden
Punkts 1 Riemenlebensdauer betrieben. Nach Ablauf von 1
Stunde wird ein Mikrophon an einer 10 cm von der
Riemenscheibe entfernten Position angeordnet, und das
Schalldrucklevel wird mittels eines Geräuschmessers untersucht.
(2) Eigenschaft des Gummimaterials
1 Retention der Verlängerung nach dem Altern
-
Unter der Bedingung, daß die Alterungstemperatur 120ºC
beträgt und daß die Alterungszeitdauer 144 Stunden beträgt,
wird das verbleibende Verhältnis (%) in Übereinstimmung mit
dem "Alterungstest", vorgeschrieben in JIS (Japanese
Industrial Standard) K 6301 untersucht, und das Verhältnis wird
als die Verlängerungsretention (%) definiert.
-
In Tabelle 1 bedeutet jeder Code der
Thioharnstoffverbindungen jeweils das folgende.
-
TEMU: Tetramethylthioharnstoff
-
TRMU: Trimethylthioharnstoff
-
DEUR: N,N'-Diethylthioharnstoff
-
MIZ: 2-Mercaptoimidazol
Vergleichsbeispiel 5
-
In Vergleichsbeispiel 5 wurde eine Gummizusammensetzung
und ein Triebriemen auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, außer das 100 Gewichtsteile eines nicht
schwefelmodifizierten Chloroprengummis (herkömmlich erhältlich
von DUPONT SHOWA DENKO CO., LTD., Handelsname: Neopren WRT)
anstelle von 100 Gewichtsteilen des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis verwendet wurden. Die Eigenschaften des
erhaltenen Kraftübertragungsriemens und die Eigenschaft des
Gummimaterials wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
-
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen kann ersehen
werden, daß, wenn die in den Beispielen 1 bis 7 erhaltenen
Kraftübertragungsriemen verwendet werden, kaum Klebrigkeit
während des Betriebs des Riemens erzeugt wird und daß das
während des Betriebs des Riemens erzeugte Geräusch
(Fremdgeräusch) gering ist und daß die
Kraftübertragungsriemen eine lange Riemenlebensdauer aufweisen.
-
Zusätzlich zu den in den Beispielen verwendeten
Bestandteilen können weitere Bestandteile in den Beispielen
verwendet werden, wie es in der Beschreibung ausgeführt ist,
um im wesentlichen dieselben Ergebnisse zu erhalten.
-
Ein Kraftübertragungsriemen umfaßt Gummiteile, von
denen mindestens eines eine Gummizusammensetzung umfaßt, die
eine Thionharnstoffverbindung, dargestellt durch die
allgemeine Formel (I)
-
in der jedes von R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein
Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis
12 Kohlenstoffatomen ist, und mindestens drei von R¹, R² R³
und R&sup4; Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen sind, in einer Menge von 0,1 bis 2,5 Gewichtsteilen
bezogen auf 100 Gewichtsteile des schwefelmodifizierten
Chloroprengummis enthält. Der erfindungsgemäße
Kraftübertragungsriemen verhindert die Erzeugung von Fremdgeräuschen
während des Betriebs des Riemens und weist eine lange
Riemenlebensdauer auf.