Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Kraftübertragungsriemen, insbesondere betrifft die
Erfindung Textilcord und dessen Behandlung als in einem Urethankörper eines
Kraftübertragungsriemens eingebettetes Zugteil und vorzugsweise einen
Kraftübertragungszahnriemen.
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Textilcord wird seit langer Zeit als Zugbewehrung in Kraftübertragungsriemen
verwendet. Der Cord ist in einem Körper aus elastomerem Riemenmaterial,
der den Riemen bildet, eingebettet und weist eine Bearbeitung auf, welche
das Haften am Riemenmaterial fördert und die Verschlechterung von den Cord
bildenden Textilfilamenten verhindert. Jedoch kann die Behandlung den Cord
zu steif machen, so daß der Biegemodul entweder des Cords oder des Riemens
erheblich beeinträchtigt wird. Infolgedessen existiert keine einzelne
Riemenbehandlung, die für alle Riemen gleich gut geeignet ist. Allgemein gesagt muß
eine neue Behandlung erstellt werden, wenn das Cordmaterial oder das
Riemenmaterial erheblich verändert wird.
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Wenn es sich bei dem Cordmaterial beispielsweise um Baumwolle, Rayon oder
Nylon und bei dem Riemenmaterial um ein Gummi wie Neopren handelt, kann
die Gummibehandlung das Tauchen des Cords in Resorcinol-Formaldehyd-Latex
(RFL) und das anschließende Tauchen in einen Klebrigmacher aus Gummi
und einem Lösungsmittel umfassen.
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Falls das Cordmaterial Polyester und das Riemenmaterial Gummi ist, kann
die Cordbehandlung das Tauchen des Cords in Methylen-Diphenylen-Isocyanat
(MDI) umfassen.
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Handelt es sich bei dem Cordmaterial um Fiberglas und das Riemenmaterial
ist Gummi, kann die Behandlung das Tauchen des Cords in ein Epoxid,
anschließend das Tauchen in RFL und ein darauffolgendes Tauchen in einen
Klebrigmacher aus in einem Lösemittel gelöstem Gummi umfassen.
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Eine Veränderung des Riemenmaterials kann ebenfalls eine wesentliche
Auswirkung auf die Cordbehandlung oder die Cordauswahl. Beispielsweise
kann gießbares Urethan als Riemenmaterial einen bedeutenden Teil der
Cordbehandlung bilden. Befindet sich das Urethan im flüssigen Zustand, kann
es Zwischenräume des Cords durchdringen. Jedoch kann Urethan im
ausgehärteten Zustand als Riemenmaterial mit großem Modul ein bestimmtes Cordmaterial
inakzeptabel machen, wenn es die Zwischenräume des Cords durchdringt,
da der derart durchdrungene Cord einen inakzeptablen Biegemodul haben
kann. Ferner kann das durchdringende Urethan eine zu hohe Belastung auf
Filamente des Cords aufbringen, so daß ein inakzeptables Reißen der Filamente
bewirkt wird, das zu Cordversagen führt. In einigen Fällen sind daher Baumwoll-
und Fiberglascordmaterialien zur Verwendung mit Urethanriemenmaterial
inakzeptabel.
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Wegen unvorhergesehener Probleme, die mit dem Cordmaterial einhergehen,
hat die Cordbehandlung über die letzten dreißig Jahre und mehr seit der ersten
Einführung und effektiven Verwendung von Cordmaterial als Riemenmaterial
im Jahre 1964 eine unvorhersehbar unstetige Entwicklung durchgemacht.
Das US-Patent 3 136 962 (Haines et al.) aus dem Jahr 1964 beschreibt einen
Kraftübertragungsriemen mit in einem Riemenkörper aus Urethanriemenmaterial
eingebettetem textilem Cord als Zugbewehrung. Die genannten Cordmaterialien
sind Dacron (Polyester), Baumwolle, Nylon, Rayon und Fortisoin, während
das damals bevorzugte Cordmaterial Polyester war. Das Merkmal der Erfindung
von Haines et al. ist die Cordbehandlung, bei der nicht gehärtetes gießfähiges
Urethan den Cord vollständig durchdringt und die von den Fasern des Cords
gebildeten Zwischenräume vollständig füllt. Anders ausgedrückt: 1964 sah
die Cordbehandlung nach dem Stand der Technik das vollständige Füllen der
Cordzwischenräume zu 100 Prozent mit Urethanriemenmaterial vor. Eine
derartige Behandlung des Füllens des Cords zu 100 Prozent war kurzlebig,
da der Cordbiegemodul zu groß war, was zu weiteren Entwicklungen der
Cordbehandlung führte.
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In dem US-Patent 3 349 634 (Terhune et al.) aus dem Jahre 1967 ist ein
Kraftübertragungsriemen mit einem textilen Cord beschrieben, das als textile
Zugbewehrung in einem Riemenkörper aus Urethanriemenmaterial eingebettet
ist. Das genannte Cordmaterial ist Nylon, Rayon, oder Polyester, wobei das
damals bevorzugte Material Polyester war. Terhune er al. erkannte, daß die
Behandlung mit vollständiger Durchdringung der Cordzwischenräume mit
Urethan zu einer festen Masse aus Cord und Riemen führt und dadurch die
Elastizität verringert. Das Merkmal von Terhune et al. ist eine
Cord-Vorbehandlung, bei der der Cord in ein Material getaucht wird, das die Fasern
des Cords gründlich imprägniert. Das Tauchmaterial zur Zeit von Terhune
et al. war Isocyanat. Bei der Riemenherstellung durchdringt flüssiges
Urethanriemenmaterial den Cord bis in eine Tiefe von nicht mehr als 10 Prozent des
Durchmessers des Cords, um dadurch die In-Situ-Cordbehandlung
abzuschließen. Die Vorbehandlung des Füllens des Cordkerns auf bis zu 90 Prozent des
Durchmessers mit Isocynat und des Abschließens der Behandlung durch Füllen
der restlichen 10 Prozent des Durchmessers mit Urethan ist für
Polyestercordmaterial noch heute in Gebrauch.
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Das US-Patent 3 894 900 (Redmond) beschreibt einen Kraftübertragungsriemen
mit einem Cordverstärkung aus Aramidmaterial, die in einem Riemenkörper
aus Urethanriemenmaterial eingebettet ist. Das Merkmal der Erfindung nach
Redmond betrifft eine elastomerfreie Oberfläche für einen
Kraftübertragungsriemen aus gießfähigem Urethan als Riemenmaterial. Textiler Cord aus Aramid
material (unter anderen genannten Materialien) ist im Riemenkörper als
Zugbewehrung eingebettet. Redmond erwähnt eine Cordbehandlung in dem
Maße, daß der Cord mit einem geeigneten Material imprägniert werden kann.
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Redmond nennt jedoch keine Arten geeigneten Materials für Aramidcord oder
beschreibt wie der Cord imprägniert wird.
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Die Kombination von Aramidcordmaterial, das unter dem Warenzeichen Kevlar
(unter anderen genannten Materialien) verkauft wird, und
Urethanriemenmaterial ist im US-Patent 4 838 843 (Westhoff) aus dem Jahre 1989 offenbart. Die
von Westhoff offenbarte Cordbehandlung besteht darin, daß der Cord in Urethan
eingebettet und im wesentlichen von diesem umschlossen wird, so daß der
Cord eine Bindung mit dem Urethan mit einem Bindewert von 600 psi eingeht.
Die Cordbehandlung sieht vor, daß flüssiges Urethan des Riemenmaterials
in einen Teil der von den Fasern des Cords gebildeten Zwischenräume eindringt.
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Sämtliche genannten Patente außer Westhoff führen eine weit gefaßte
"Waschzettel"-Angabe von Cordmaterialien an, die wenig mit der jeweiligen
offenbarten Erfindung zu tun hat, und gleichermaßen geben viele eine weit
gefaßte "Waschzettel"-Angabe von Riemenmaterialien an. Cordmaterialien
und Riemenmaterialien werden dem "Waschzettel" chronologisch so hinzugefügt,
wie neue Materialien entwickelt werden.
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Das US-Patent 5 209 705 (Gregg) verwendet ebenfalls einen "Waschzettel"-
Ansatz zur Benennung der Cordmaterialien und der Riemenmaterialien. Für
eine die Ausrichtung der Riemenzähne eines Kraftübertragungsriemens
betreffende Erfindung wird eine weit gefaßte Liste von Cordmaterielien wie
Galsfaser, Kohlefaser, Stahl, Polyester, hochfestes Rayon, oder vorzugsweise
Polyaramid angegeben. Ähnlich wird eine weit gefaßte Liste von
Riemenmaterialien wie Polychloropren, Polyurethan, NBR, IIR, IR, SBR, SCM, EPDM und andere
angegeben. Gregg impliziert, daß die Riemenmaterialien und Cordmaterialien
in sämtlichen möglichen Kombinationen verwendbar sind, jedoch ist aus
industrieller Erfahrung bekannt, daß nicht alle der Kombinationen von Riemen-
und Cordmaterialien effizient arbeiten.
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Eine der möglichen Kombinationen nach Gregg ist ein Cordmaterial aus
Kohlenfaser und ein Riemenmaterial aus Urethan. Das Problem ist, daß Gregg
keine Riemenbehandlung für eine der möglichen Cord- und
Riemenmaterialkombinationen angibt. Insbesondere offenbart Gregg nicht, welche Art von
Cordbehandlung zum Schützen extrem brüchiger Kohlenfasern und zum
Verhindern eines vorzeitigen Zerbrechens derselben erforderlich ist, wenn
diese zyklischem Biegen in einem Urethankörper eines Zahnriemens ausgesetzt
sind. Die vorliegende Erfindung betrifft die Lösung des Problems für ein
Cordmaterial aus Kohlenfaser, das in einem Riemenkörper aus
Urethanriemenmaterial eingebettet ist. Das Problem wird durch eine Behandlung des
Cords beim Einbetten in einen Riemenkörper aus Urethanmaterial gelöst.
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US-A-5 209 705 (Gregg) offenbart einen Synchron-Kraftübertragungsriemen
mit einem Riemenkörper aus gegossenem Urethan-Riemenmaterial, aus dem
Körper gebildeten und in einem Teilungsmaß beabstandeten Riemenzähnen,
einer entlang Umfangsflächen der Zähne angeordneten verschleißfesten
Gewebeverstärkung, einem Zugteil aus schraubenlinienförmig gewickeltem
Cord, das im Riemenkörper eingebettet ist, und aus einem Kohlenstofffasergarn.
Eine wesentliche Cordbehandlung der Erfindung sieht vor, daß der Cord beim
Gießen des Riemens eine Mindestmenge an Riemenmaterial aufnimmt, nämlich
ungefähr 0,20 mg Riemenmaterial pro mm³ Cordvolumen, vorzugsweise
ungefähr 0,24 mg Riemenmaterial pro mm³ Cordvolumen, höchst vorzugsweise
ungefähr 0,28 mg Riemenmaterial pro mm³ Cordvolumen. Derart
erfindungsgemäß aufgebaute Riemen weisen eine unerwartete Verbesserung gegenüber
bekannten Riemen auf, insbesondere diejenigen, welche mit einem Zugteil
aus Aramidfasern gebildet sind.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Betrachtung
der Zeichnungen und der Beschreibung derselben, welche zeigen:
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Fig. 1 - eine partielle Längsschnittdarstellung, die teilweise im Querschnitt
weggeschnitten ist, welche einen erfindungsgemäßen Riemen mit
eingebettetem Cord und Riemenzähnen zeigt;
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Fig. 2 - eine vergrößerte, partielle Querschnittsdarstellung entlang der Linie
2-2 der Fig. 1 zur Darstellung eines eingebetteten Cords;
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Fig. 3 - eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, jedoch einen bekannten
eingebetteten Cord darstellend; und
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Fig. 4 - eine Grafik zur Darstellung der Riemenleistung als Funktion der
Cordbehandlung erfindungsgemäßer und bekannter Riemen.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Wie in den Fig. 1-2 dargestellt, weist der erfindungsgemäße Riemen 10
einen Körper 12 aus gegossenem Urethanriemenmaterial mit aus dem Körper
gebildeten und in einem Teilungsmaß P beabstandeten Riemenzähnen. Die
Zähne 14 sind mit einem verschleißfesten Gewebe 16 bedeckt, das entlang
Umfangsflächen der Riemenzähne angeordnet ist. Ein Zugteil 18 aus
schraubenlinienförmig gewickeltem Cord ist im Riemenkörper eingebettet.
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Der Riemen wird unter Verwendung bekannter Verarbeitungsverfahren
hergestellt. Der Riemen wird aus einem flüssigen Urethanriemenmaterial gegossen,
daß im gehärteten Zustand die erforderlichen physikalischen Eigenschaften
eines Kraftübertragungsriemens hat. Beispielsweise kann das Urethan die
im US-Patent 4 838 843 an Westhoff genannten Eigenschaften aufweisen,
wobei das Urethanriemenmaterial einen Zugmodul von wenigstens ungefähr
1500 psi bei einer Streckung von 100 Prozent bei einem Standard-ASTM-Test
aufweist. Das Urethanmaterial kann einen Zugmodul von wenigstens 1700
psi bei einem Streckung von 100 Prozent aufweisen. Ein anderes Beispiel eines
verwendbaren Urethans, ist im US-Patent 5 112 282 an Patterson et al.
offenbart. Ein Urethan, das Hochtemperatureigenschaften aufweist, ist in WO
96/02584 (1. Februar 1996) an Wu et al. beschrieben. Welches Urethan auch
gewählt wird, es muß die erforderliche Eigenschaft haben, während es beim
Gießen flüssig ist, zu fließen und Zwischenräume des Cords zu durchdringen,
wie im folgenden noch erläutert.
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Mehrere quergerichtete Rillen 20 können optional in der Außenschicht des
Riemens ausgebildet sein. Zwar ist dies nicht erforderlich, verringern die Nuten
20 das Riemengewicht und verbessern die Riemenflexibilität geringfügig.
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Die aus dem Körper geformten beabstandeten Zähne 14 können jede
gewünschte Querschnittsform wie trapezförmig, gebogen, oder gebogen
kegelstumpfförmig haben. Beispiele von gebogenen Zahnformen erscheinen in den US-
Patenten 3 756 091 an Miller, 4 515 577 and Cathey et al. und 4 605 389
an Westhoff.
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Gehärtetes Urethan hat einen hohen Reibungskoeffizienten (beispielsweise
ungefähr 0,65) bezüglich der meisten Riemenscheibenmaterialien. Es ist daher
erforderlich, diesen Reibungskoeffizienten so zu verringern, daß er entlang
der Riemenzähne "nicht aggressiv" ist (beispielsweise unter ungefähr 0,45),
so daß die Riemenzähne leicht in Rillen einer Riemenscheibe eintreten und
diese verlassen können. Das an der Umfangsfläche der Riemenzähne
vorgesehene verschleißfeste Gewebe 16 schafft nicht nur Verschleißfestigkeit,
sondern erhöht auch die Zahnscherfestigkeit und verringert die Aggressivität
der Riemenzähne beim Eintreten in die Rillen einer Riemenscheibe. Vorzugsweise
hat das Gewebe einen geringen Reibungskoeffizienten wie im US-Patent 3
964 328 and Redmond offenbart. Das Gewebe muß auch eine gewisse
Streckbarkeit aufweisen, um Riemenumlenkung im Gebrauch des Riemens aufnehmen
zu können. Gekräuseltes Nylongewebe 15 hat sich als zufriedenstellendes
verschleißfestes Gewebe erwiesen.
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Das Zugteil 18 in Form eines Cords wird schraubenlinienförmig über die Breite
des Riemens nebeneinander mit gegenseitigem Abstand der Windungen
gewickelt. Der Cord nimmt vorzugsweise zwischen ungefähr 56 und ungefähr
80 Prozent der Riemenbreite ein, höchst vorzugsweise von ungefähr 64 bis
ungefähr 81 Prozent der Riemenbreite. Es ist notwendig, daß der Cord in dem
Urethan des Körpers eingebettet und von diesem im wesentlichen umschlossen
werden kann, so daß der Cord eine Bindung mit dem Urethankörper eingeht.
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Der das Zugteil aufweisende Cord besteht aus Kohlenfasern, zum Beispiel
die von Amoco verkaufte Kohlenfaser. Kohlenfaser wird üblicherweise durch
Karbonisieren einer anderen Faser wie Polyacrylnitril-Fasern hergestellt, wobei
während des Karbonisierungsvorgangs der Faserdurchmesser erheblich
verringert wird. Kohlenstoffgarn ist durch die Anzahl der enthaltenen Fasern
anstatt durch Denier oder Detex gekennzeichnet. Eine Nomenklatur von Zahlen
und der Buchstabe "K" dienen der Angabe der Anzahl der Kohlenstofffasern
in einem Garn. Selbstverständlich kann die Kohlenstofffaser gegebenenfalls
durch derartige Ausdrücke gekennzeichnet werden. Bei einem "3K"
Kohlenstofffasergarn bezeichnet "K" eine Abkürzung für "1000 Fasern" und "3" gibt den
Multiplikator an. Somit bezeichnet ein "3K" Kohlenstoffgarn ein Garn mit 3000
Fasern oder Filamenten.
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Wie bei anderen Textilmaterialien wird eine Anzahl von Kohlenstofffasern zur
Bildung eines Garns kombiniert. Ein Garn kann mit einem anderen Garn zur
Bildung eines stärkeren Garns kombiniert werden, und das Garn oder
Garnbündel können verdrillt werden, um einen Cord zu bilden.
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Kohlenstofffasern haben einen extrem geringen Durchmesser, der 6,5 Mikron
betragen kann. Einzelne Fasern werden leicht zerbrochen, wenn ein Garn
zu einem Cord verarbeitet wird. Aus diesem Grund ist es erwünscht, die Anzahl
der mechanischen Vorgänge, welchen das Garn beim Bilden eines Cords
ausgesetzt ist, zu verringern. Beispielsweise sind das Verdrillen mehrerer
Garne zur Bildung eines Garnbündels und das umgekehrte Verdrillen der derart
gefalteten Garnbündel zur Bildung eines Cords mechanische Operationen,
welche die einzelnen Fasern zerbrechen. Die Anzahl der Brüche wird verringert,
indem die Anzahl der Verdrilloperationen verringert wird.
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Faserhersteller beschichten oft Fasern mit einer Schlichte, die einer Schmierung
der Faser und einem Verhindern des Brechens der Faser beim Verarbeiten
zu Garnen und beim Aufwickeln auf Spulen dient. In einigen Fällen kann die
Schlichte eine chemische Struktur aufweisen, die mit einem Kleber kompatibel
ist, der zum Behandeln eines in einen Kraftübertragungsriemen
einzuschließenden Cords verwendet wird.
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Fig. 2 zeigt einen 6K-3 Cord, bei dem drei Lagen 22, 24, 26 aus 6K
Kohlenstofffasergarn miteinander verdrillt sind (mit einem Verdrillungsmultiplikator von
2,1), um den Cord 18 zu bilden. Nur die Garnlage 22 zeigt schematisch Enden
von Garnen in der Lage und Garnbündel 24, 26 sind aus Gründen der Klarheit
zum besseren Verständnis eines Merkmals der Erfindung in Phantomlinien
dargestellt.
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Urethan in gießfähiger flüssiger Form weist polare Carboxylgruppen auf.
Während des Gießens beim Formen des Riemens ist es wichtig, daß das flüssige
Urethan den Cord in einem Maße netzt, daß dieser Urethan in Zwischenräumen
28 aufnimmt, welche zwischen Faserfilamenten des Cords gebildet sind. Eine
auf Wasser basierende Epoxidschlichte, wie von Amoco geliefert, hat ein UC309-
Finish, das polar ist. Ein derartiges polares Material wird bevorzugt, da es
ein Netzen des Cords durch das Epoxid beim Gießen ermöglicht.
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Eine Möglichkeit, die Fähigkeit der Kohlenstofffaser zum Netzen durch Urethan
anzugeben, ist das Messen des Kontaktwinkels von Kohlenstofffasern mit
deionisiertem Wasser unter Verwendung eines dynamischen
Kontaktwinkelmessinstruments, da deionisiertes Wasser ebenfalls polar ist. Es wurde festgestellt,
daß ein Kohlenstofffaserkontaktwinkel mit deionisiertem Wasser von weniger
als 60 Grad und vorzugsweise weniger als 45 Grad eine erforderliche Durchdringung
der Cordzwischenräume zum Aufnehmen von Riemenmaterial beim
Gießen des Riemens bewirkt. Die Menge an Riemenmaterial, die ein Cord beim
Gießen aufnimmt, kann durch Wiegen eines Stücks Grège-Cord und Vergleichen
desselben mit einem aus einem fertigen Riemen entnommenen Cord und Messen
der Gewichtsdifferenz. Auf diese Weise wird die Menge des vom Cord
aufgenommenen Riemenmaterials in mg pro mm³ Cordvolumen gemessen.
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Es existiert eine Mindesteindringmenge bis zu einem Punkt 30 (schematisch
durch eine Phantomlinie dargestellt), an dem der Cord eine ausreichende Menge
an Urethan aufnimmt, wobei der erfindungsgemäße Riemen eine verbesserte
Leistung gegenüber bekannten vergleichbaren Riemen, wie den mit einem
Zugteil aus Aramidfaser, aufweist. Das Eindringen kann vollständiger sein
und bis zu einem Punkt 32 (in Phantomlinien dargestellt) erfolgen, wodurch
der Cord mehr Riemenmaterial aufnimmt und der Riemen eine erhebliche
Verbesserung der Leistung gegenüber genannten bekannten Riemen zeigt.
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Fig. 3 zeigt einen bekannten Riemenzugteilcord aus Aramid. Der Cord weist
fünf Garnbündel 36, 38, 40, 42, 44 auf, wobei jedes Garnbündel zunächst
in eine Richtung verdrillt wird, um eine Lage zu bilden, und anschließend die
Lagen in entgegengesetzter Richtung miteinander verdrillt werden, um einen
Cord 34 zu bilden. Nur die Lage 36 zeigt schematisch Enden einzelner Garne
in einer Garnlage. Die Garnlagen 36-42 sind zur Verdeutlichung in Phantomlinien
dargestellt.
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Aramidfaser ist bei Kompression zerbrechlich, jedoch in geringerem Maße
als Kohlenstofffaser. Aramidfaser kann mit einer Schlichte durch die
Garnherstellung versehen und anschließend mit einem Epoxid beschichtet werden,
um das Brechen der Faser zu verhindern, wenn die Garne zur Bildung eines
Cords zuerst in die eine Richtung und anschließend in die entgegengesetzte
Richtung verdrillt werden. Die Epoxidbeschichtung versiegelt den Cord 34
nicht vollständig, sondern läßt vielmehr Zwischenräume 44 frei, durch welche
flüssiges Urethan in den Cord während des Riemenherstellungsverfahrens
eindringen kann. Es muß darauf geachtet werden, das Durchdringen des Cords
über einen Punkt 46 hinaus zu verhindern, da zu viel Urethanaufnahme zu
einer Verringerung der Riemenlebensdauer führt. Die Verringerung der
Riemenlebensdauer kann dem in dem genannten Stand der Technik Gesagten
(beispielsweise Terhune) zugeschrieben werden, nämlich, daß eine vollständige
Durchdringung der Cordzwischenräume mit Urethan zu einer festen Masse
aus Cord und Riemen führt und die Elastizität verringert. Die Riemen sind
schwerer zu biegen (d. h. der Biegemodul nimmt zu oder, umgekehrt, die
Riemenflexibilität für das Biegen um Riemenscheiben wird verringert, wenn
der Cord mit Urethan gefüllt ist).
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Erfindungsgemäß aufgebaute Riemen können einen Cordaufbau beliebiger
Art haben, einschließlich der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Arten.
Derartige Riemen sind anfänglich biegesteif im Vergleich zu ähnlichen Riemen
mit Aramidcord. Wie durch den Stand der Technik vorhergesagt, sind Riemen
biegesteif, da das Urethan derart in die Zwischenräume des Cords eindringt,
daß aus dem Cord eine nahezu feste Masse wird. Anfänglich sind die Riemen
so steif, daß oft ein Schnappen/Knacken zu hören ist, wenn die Riemen manuell
gebogen weiden. Das Schnappen/Knacken ist vermutlich die Folge des Brechens
einzelner Fasern des Cords. Wenn die Riemen um Riemenscheiben herum
betrieben werden, erfolgt ein merklich schneller Zugfestigkeitsverlust des
Riemens (beispielsweise eine Verringerung auf 27 bis 40 Prozent in 500
Stunden), was ein Hinweis auf die Untauglichkeit der Riemen für den Gebrauch
ist. Bekannte Riemen mit Aramidcords zeigen weniger Zugfestigkeitsverlust,
der sich auf 50 bis 53 Prozent in 500 Stunden beläuft. Zusammenfassend
läßt das Schnappen/Knacken und der Zugfestigkeitsverlust (basierend auch
auf dem Stand der Technik) zu der Vermutung, daß derartige Riemen nicht
zufriedenstellend sind. Im Gegensatz dazu, zeigen die erfindungsgemäßen
Riemen sich als erhebliche Verbesserung gegenüber bekannten Riemen
ähnlichen Aufbaus, wobei der einzige erhebliche Unterschied im Cordmaterial
und in der Cordbehandlung liegt.
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Um die Merkmale der Erfindung zu kennzeichnen, wurden Riemen mit 8 und
14 mm Teilung hergestellt und getestet. Erfindungsgemäß aufgebaute Riemen
wiesen Kohlenstoffasercord mit einer Cordbearbeitung auf, bei der der Cord
verschiedene Riemenmaterialmengen aufnahm. Erfindungsgemäße Riemen
wurden mit ähnlich aufgebauten Riemen verglichen, bei denen der Cord aus
Aramidmaterial bestand, wobei der Aramidcord verschiedene Mengen
Riemenmaterial aufnahm. Der derart aufgebaute Riemen wies Cordaufbauten
entsprechend der Tabelle 1 auf.
Tabelle 1
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Die derart aufgebauten Riemen wurden mit Krafteinwirkung getestet und
miteinander verglichen. Das Testen unter Krafteinwirkung umfaßte das Betreiben
von
8 mm Riemen mit 17,2 bis 25,6 PS über Riemenscheiben mit 24v Rillen
bei 200 U/min bis zum Riemenversagen und das Betreiben von 14 mm Riemen
über Riemenscheiben mit 32 Rillen mit 60 bis 92,3 PS bei 1750 U/min bis
zum Riemenversagen. Wie in Fig. 4 erkennbar erreichen 8 mm Riemen mit
Aramidcord eine maximale Riemenlebensdauer von ungefähr 400 Stunden
und verschlechtern ihre Leistung auf eine Riemenlebensdauer von ungefähr
160 Stunden, wenn die Urethanaufnahme erhöht wurde. Ähnlich arbeiteten
14 mm Aramidcordriemen bis 400 Stunden Riemenlebensdauer gut, bis die
Urethanaufnahme 0,26 mg/mm³ überstieg, und die Riemenlebensdauer bei
ungefähr 380 Stunden zu fallen beginnt.
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Im Gegensatz zu den Aramidcordriemen zeigten sowohl die 8 mm Riemen,
als auch die 14 mm Riemen mit Kohlenstofffasercord und erfindungsgemäßem
Aufbau eine unerwartete Verbesserung hinsichtlich der Riemenlebensdauer
von ungefähr 480 Stunden, wenn die Cordzwischenräumen des Riemens ein
Minimum von ungefähr 0,20 mg Riemenmaterial pro mm³ Cordvolumen
aufnahmen. Eine noch erheblichere Verbesserung der Riemenleistung mit
Riemenlebenszeiten von ungefähr 800 Stunden wurde erreicht, wenn der
Kohlenstoffcord ein Minimum von ungefähr 0,24 g/mm³ aufnahm. Bei einer
Zunahme der Urethanaufnahme auf 0,26 g/mm³ verbesserte sich die
Riemenleistung auf ungefähr 1-900 Stunden. Eine zufriedenstellende Durchdringung
des Cords mit Riemenmaterial während des Gießens der Riemen wurde erreicht,
wenn die Kohlenstoffasern einen Kontaktwinkel mit deionisiertem Wasser
von ungefähr 60 Grad oder weniger bildeten. Riemen mit einer Teilung von
9,53 mm (3/8") und einem Aufbau aus einem Kohlenstofffasercord mit 6K-2
(12000 Fasern) wurden ebenfalls hergestellt.
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Die vorangehende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Illustration
und stellt keine Eingrenzung des Umfangs der Ansprüche dar.