ES2306757T3 - Correa de transmision de potencia de baja elongacion. - Google Patents

Abstract

Una correa de transmisión de potencia (10) que comprende un cuerpo de correa (12) formado por una composición de elastómero endurecido; un elemento de tracción (18), de cable enrollado helicoidalmente, que comprende al menos un hilo formado de una fibra de carbono incrustado en el cuerpo de la correa, donde la fibra de carbono posee un módulo de tracción en el rango entre 50 GPa y 350 GPa; y una composición del tratamiento de cable que comprende un látex elastómero que recubre al menos una parte de la mencionada fibra de carbono, caracterizada porque a) la mencionada composición del tratamiento de cable, comprende además un producto de reacción de resorcinol formaldehído; b) la mencionada composición del tratamiento de cable comprende al menos uno entre un módulo elástico a 20ºC en el rango entre 1.0 x 10 6 Nm- 2 y 5.0 x 10 7 Nm- 2 , y un módulo elástico a 100ºC en el rango entre 5.0 x 10 5 Nm- 2 y 4.0 x 10 7 Nm- 2 , y c) la mencionada correa exhibe una elongación permanente de la correa, no mayor de una variación del 0,1% en la mencionada longitud de la correa, a 100ºC pasadas 48 horas, determinada mediante el método de análisis de la elongación de la correa a alta temperatura, aquí definido.

Description

Correa de transmisión de potencia de baja elongación.

La invención se refiere a correas de transmisión de potencia incluidas correas en V, correas acanaladas en V múltiple y correas dentadas de transmisión de potencia, y más en concreto se refiere a aquellas correas que comprenden un elemento de tracción que se extiende longitudinalmente, compuesto de uno o más cables de los que al menos uno está formado por un hilo de fibra de carbono.

Las correas de transmisión de potencia se utilizan comúnmente para transmitir potencia, por ejemplo entre poleas. Estas pueden estar sometidas a condiciones extremas de temperatura y de carga en funcionamiento normal. Por virtud de su estructura de material compuesto, que comprende tanto partes de un cuerpo elastómero endurecido de bajo módulo, como de un elemento de tracción de módulo relativamente alto que define el componente principal de transporte de carga de la correa, y por virtud de los extremos de carga y de temperatura en los que de forma rutinaria puede ponerse a estos, se requiere altos grados de durabilidad, flexibilidad y consistencia para cada una de las partes componentes.

Un problema concreto asociado común pero no exclusivamente con la utilización de correas dentadas, es el de la elongación de la correa, que constituye una deformación permanente de la correa y puede producirse como resultado de un funcionamiento prolongado, de una carga dinámica extrema, de temperaturas extremas, de una selección inapropiada de componentes, o de combinaciones de los anteriores. En concreto, si los materiales que rodean el elemento de tracción no son lo suficientemente resistentes al calor, el funcionamiento a temperatura relativamente elevada puede debilitar tales materiales, de forma que dejen de unir eficazmente el elemento de tracción al cuerpo de correa circundante, conduciendo a una caída en la fuerza de tracción de la correa y por lo tanto a una rápida elongación de la correa. Tal deformación permanente de la correa conduce a una interacción inapropiada de las ranuras con los dientes, a fallos de tracción y finalmente a avería catastrófica del cable de tracción.

La introducción de fibra de carbono como material de refuerzo en artículos compuestos de caucho, ha presentado la posibilidad de un rendimiento mejorado para algunas aplicaciones, debido a un módulo relativamente elevado en comparación con las fibras convencionales, por ejemplo el cable de vidrio. Sin embargo, hasta la fecha no se ha resuelto adecuadamente la adhesión de las fibras al componente elastómero circundante, para extender la vida útil operativa y para problemas relacionados. La patente de Estados Unidos Número 5 807 194 revela el uso de fibra de carbono como cable de tracción, en una construcción de correa dentada de transmisión de potencia, que posee partes del cuerpo de la correa de uretano. Esta revelación se limita a un cable de fibra de carbono que incorpora un tratamiento de cable, que permite su incorporación dentro la estructura compuesta de la correa, involucrando la recepción durante el proceso de moldeado de la correa, por parte del cable, de cantidades del propio material de correa de uretano. La naturaleza moldeable del propio material de uretano, es decir su forma líquida antes de la etapa de endurecido, permite que el uretano fluya en torno a las fibras de carbono y dentro de sus intersticios. Sin embargo, la revelación no es aplicable a construcciones de correa que implican partes del cuerpo de correa elastómero no moldeable, por ejemplo caucho de acrilonitrilo butadieno hidrogenado (HNBR), y caucho de policloropreno (CR).

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una correa de transmisión de potencia, de acuerdo con la reivindicación 1, y un proceso para fabricar una correa de transmisión de potencia que posee resistencia mejorada a la elongación de la correa, de acuerdo con la reivindicación 8.

Se harán evidentes otras características y ventajas de la invención, tras la revisión de los dibujos y sus descripciones, donde:

la figura 1 es una vista parcial en sección longitudinal, parcialmente recortada en sección transversal, que muestra una correa de acuerdo con una realización de la invención, con un cable incrustado y dientes de correa; y

la figura 2 es una representación esquemática de la configuración de una prueba, utilizada para caracterizar un aspecto de la presente invención.

Descripción detallada

En referencia a la figura 1 se muestra en general una correa 10 de la invención, en forma de correa dentada de transmisión de potencia. La correa 10 incluye un cuerpo 12 fabricado de cualquier composición apropiada de elastómero endurecido, con dientes de correa 14 formados en el cuerpo y separados espacialmente en un paso P. Opcionalmente, los dientes están cubiertos con un tejido 16 resistente al desgaste, que se muestra dispuesto a lo largo de superficies periféricas de los dientes de correa. En esta realización ilustrada, un elemento de tracción 18 de cable enrollado helicoidalmente, está incrustado en el cuerpo de correa 12.

Para su utilización en el compuesto elastómero del cuerpo de correa, puede utilizarse cualquier tipo de elastómero apropiado y/o convencional, incluyendo elastómeros tanto moldeables como no moldeables, y también elastómeros termoplásticos. Como elastómeros no moldeables, puede utilizarse de forma beneficiosa HNBR, CR, caucho de acrilonitrilo butadieno (NBR), caucho de estireno-butadieno (SBR), polietileno alquilado clorosulfonado (ACSM), epiclorohidrina, caucho de butadieno (BR), caucho natural (NR) y elastómeros de etileno y alfa olefina tales como terpolímero de etileno-propileno (EPM), o una combinación de cualesquiera dos o más de los anteriores.

Como elastómeros moldeables apropiados para ser utilizados como el elastómero del cuerpo de correa, en las correas acordes con la presente invención, como ejemplos no limitativos se menciona uretano, uretano/ureas y ureas. Para los elastómeros moldeables, el cuerpo es moldeado con un material de correa líquido, que cuando está endurecido tiene las necesarias características físicas, requeridas para una correa de transmisión de potencia. Por ejemplo el material puede tener propiedades como las reveladas en cualquiera de entre la patente de EE.UU. número 4 838 843 de Westhoff, la patente de EE.UU. número 5 112 282 de Patterson et al., o la Publicación WOP número 96/02 584 (1 de febrero de 1996) de Wu et al.

Los aditivos convencionales de la composición de elastómero, incluyendo rellenos, productos para endurecimiento, activadores, aceleradores, retardadores de endurecimiento prematuro, estabilizadores, antioxidantes, productos antiozono y plastificantes, pueden ser utilizados junto con el propio componente elastómero para formar las partes del cuerpo de la correa de transmisión de potencia, en cantidades convencionalmente utilizadas para este propósito. Las correas de la presente invención, que pueden ser dentadas como la que se ilustra en la figura 1, pero también pueden tener forma de correa en V o de correa acanalada en V múltiple, pueden fabricarse utilizando técnicas conocidas de fabricación de correas, de las que una persona cualificada en la tecnología relacionada concebirá inmediatamente varias. Ejemplos de correa de transmisión, incluyendo correas dentadas o síncronas, correas en V, y correas acanaladas en V múltiple, se revelan en las patentes de EE.UU. números 3 138 962, 3 200 180, 4 330 287 y 4 332 576. Ejemplos de métodos de fabricar tales correas, se revelan las patentes de EE.UU. números 3 200 180, 3 772 929 y 4 066 732. Estas referencias de patente son solo ejemplos de varios tipos de correas de transmisión de potencia, y de técnicas de fabricación de estas, en el actual estado del arte.

Opcionalmente, puede formarse una pluralidad de ranuras en orientación transversal 20, en una capa externa de la correa. Si bien no son necesarias, la ranuras 20 reducen el peso de la correa y pueden mejorar la flexibilidad de la correa en ciertas aplicaciones o bajo ciertas circunstancias, en particular cuando se utiliza un material moldeable para fabricar el cuerpo de la correa.

Los dientes separados 14 formados en el cuerpo de la correa, pueden tener cualquier forma deseada en sección transversal, tal como forma de trapezoide, curvilínea o curvilínea truncada. Ejemplos de formas diente curvilíneo aparecen en las patentes de EE.UU. números 3 756 091 de Miller, 4 515 577 de Cathey et al., y 4 605 389 de Westhoff.

Como tejido opcional resistente al desgaste 16, dispuesto en la superficie periférica de los dientes de correa para promover el esfuerzo de cizalla del diente, y en concreto en construcciones de correa moldeables para reducir la agresividad de los dientes de correa cuando estos entran en las ranuras de una rueda de entrada, puede utilizarse cualquier material apropiado o convencional, incluyendo nailon rizado, algodón, cáñamo, yute, aramida, poliéster y fibra de vidrio. Puede utilizarse más de un pliegue de tejido. Si se desea, el tejido puede cortarse en diagonal, de forma que las hebras formen cierto ángulo con la dirección de desplazamiento de la correa. El tejido puede ser de cualquier configuración deseada, tal como un ligamento convencional que consiste en hilos de urdimbre y trama, a cualquier ángulo deseado, o puede consistir en cables de paso o en una configuración tejida y trenzada, etcétera.

En esta realización ilustrada, el elemento de tracción 18 en forma de cable, está enrollado helicoidalmente a través de la anchura de la correa, de forma yuxtapuesta separada. En realizaciones no limitativas de la invención, el cable puede ocupar desde aproximadamente el 75 hasta aproximadamente el 95 por ciento de la anchura de la correa, y preferentemente desde aproximadamente el 80 hasta aproximadamente el 92 por ciento de la anchura de la correa.

El cable que comprende el elemento de tracción, comprende una pluralidad de hilos trenzados y/o atados, al menos uno de los cuales comprende un hilo de fibra de carbono de cualquier tipo apropiado. En el presente contexto y a lo largo de esta revelación, los términos "fibra" y "filamento" se utilizan de forma intercambiable para designar un material que tiene un diámetro pequeño en sección transversal, por ejemplo 4-7 \mum, y una longitud de al menos cien veces su diámetro, pero que generalmente tiene una longitud mucho mayor o incluso indefinida; y que forman el elemento básico de un hilo. El término "hilo" se utiliza aquí y a lo largo de esta revelación, para designar al menos dos, pero generalmente en relación con los hilos de fibra de carbono cien o más, fibras que están dispuestas y/o trenzadas y/o atadas entre sí de otro modo, en un filamento continuo para formar un componente de un cable. El término "cable" se utiliza a lo largo de esta revelación, para designar el producto de uno o más hilos que pueden estar trenzados, como es sabido en el arte, y cuando se utiliza dos o más hilos, pueden además estar tendidos y/o atados y/o trenzados entre sí.

Fibras de carbono a modo de ejemplo para su utilización en la práctica de una realización de la presente invención, se describen por ejemplo en la mencionada patente de EE.UU. número 5 807 194. La fibra de carbono se fabricada generalmente carbonizando otra fibra tal como una fibra de poliacrilonitrilo, donde en el proceso de carbonización se reduce sustancialmente el diámetro de la fibra. Los hilos formados por una o más fibra de carbono, pueden tener una masa por unidad de longitud por ejemplo entre unos 66 tex hasta unos 1650 tex, y un número de filamentos (es decir, el número de fibras de carbono individuales por hilo) de entre unos 1000 y unos 24 000. La fibra de carbono para su uso de acuerdo con la presente invención, posee un módulo de tracción en el rango entre unos 50 GPa y unos 350 GPa; preferentemente de entre unos 100 GPa y unos 300 GPa; y en el caso más preferente de entre unos 150 GPa y unos 275 GPa, determinado de acuerdo con ASMT D4018. En realizaciones de la presente invención, y en particular aquellas en las que el diámetro en sección transversal de las fibras de carbono individuales está en el rango de entre unos 4 y unos 7 \mum, el número de filamentos del cable utilizado en la correa de transmisión de potencia, puede ser aproximadamente de entre 5000 y 24 000. En otras realizaciones, el número de filamentos del cable puede estar aproximadamente entre 9000 y 15 000. Como es bien sabido en el arte, los hilos de carbono y los cables formados a partir de estos, pueden caracterizarse por el número de fibras que contienen, en lugar de mediante unidades denier o decitex. Se utiliza una nomenclatura de números junto con la letra "K", para denotar el número de fibras de carbono en un hilo. Así, en un hilo de fibra de carbono "3K", la "K" es una designación abreviada para "1000 fibras", y el "3" denota un multiplicador. Así, un hilo de carbono "3K" identifica un hilo de 3000 fibras o filamentos. Además en relación con la nomenclatura del cable, en un cable de fibra de carbono de por ejemplo "3K-5", el "5" indica que hay trenzados y/o atados entre sí de otro modo cinco hilos 3K, y que por lo tanto forman un cable que tiene un número de filamentos de 15 000. En realizaciones de la invención, el cable de fibra de carbono comprende cualquier combinación de hilos apropiada para una aplicación dada, incluyendo pero limitándose a 6K-1; 3K-3; 6K-2; 12K-1; 3K-4; 3K-5; 6K-3 y 6K-4.

Ejemplos no limitativos de fibras de carbono apropiadas para su uso en la práctica de la presente invención, están disponibles comercialmente en Toray, bajo las referencias TORAYCA-T400 HB 6K 40D y TORAYCA-T700 GC 12K 41 E; y también hay materiales similares disponibles a través de BP Amoco Chemicals Co, bajo las referencias T-650/35 6K 309NT y T-650/35 12K 309NT.

Los fabricantes de fibra típicamente recubren las fibras con un apresto, que en general sirve para inhibir la fractura cuando la fibra es procesada en hilos y enrollada sobre carretes, y/o para facilitar el humedecimiento de las fibras y los hilos formados de estas, con tratamientos para cable. Por lo tanto, en algunos casos el apresto puede tener una estructura química que es compatible con un tratamiento para cable aplicado a los hilos y/o filamentos, para la incorporación del cable tratado, a una correa de transmisión de potencia, y por lo tanto puede por ejemplo ser una solución epoxi basada en agua o en disolvente. A lo largo de la presente revelación, el término "apresto" se utiliza para denotar una película generalmente delegada, aplicada a un hilo y/o un filamento de hilo, a un nivel de entre aproximadamente el 0,2 y el 2,0% de peso en seco, es decir basado en el peso en seco del hilo o filamento así tratado, es decir el hilo o filamentos seco al que se ha aplicado el apresto, con la función que se ha descrito arriba.

De acuerdo con una realización de la presente invención, una composición RFL, es decir una composición de látex elastómero que comprende además un producto de reacción de resorcinol formaldehído, se aplica como un tratamiento de cable al menos a una parte del hilo, y/o de uno o más de sus filamentos de carbono. A lo largo de la presente revelación, el término "tratamiento de cable" se utiliza para denotar un material aplicado a un hilo y/o a un filamento de hilo (que puede, o no, incluir un apresto), y localizado al menos sobre una parte del hilo y/o de la superficie del filamento de hilo, y dentro de al menos una parte de uno o más intersticios formados entre tales filamentos e hilo(s) de un cable formado mediante atado y/o trenzado y/u otra combinación o configuración de tal hilo con tratamiento de cable; y aplicándose a tal hilo y/o filamento de hilo, a un nivel mayor del 2% en función del peso final del cable así tratado.

Como componentes RFL puede utilizarse cualesquiera materiales apropiados. La fracción de resina de resorcinol formaldehído en la solución RFL, preferentemente representa de forma aproximada entre el 2 y el 40% basado en peso en seco, con la fracción de látex representando aproximadamente entre el 60 y el 98%. Preferentemente, la fracción de resina de resorcinol formaldehído representa entre el 5 y el 30% basado en peso en seco, y la fracción de látex representa entre el 70 y el 95%. En una realización de la presente invención, se ha encontrado que esta proporción permite que los diversos filamentos de la fibra de carbono se impregnen lo suficiente como para reducir su abrasión y su rotura, manteniendo a la vez la suficiente flexibilidad, necesaria para conseguir las operaciones de trenzado y cableado utilizadas convencionalmente, y se describe más abajo con mayor detalle, en relación con realizaciones específicas de la invención aquí establecidas. Independientemente de las fracciones concretas de resina de resorcinol formaldehído y látex utilizadas, o del nivel de captación conseguido, en la práctica de la presente invención se ha encontrado que los niveles sólidos de la solución del tratamiento de cable, deberían llevarse un punto en el que la solución RFL permanece sustancialmente estable durante el proceso de tratamiento, y mantenerse en tal punto.

El componente de látex en la solución RFL puede ser de cualquier tipo adecuado, incluyendo HNBR, NBR, HNBR carboxilado, caucho de vinilpiridina/estireno butadieno (VP/SBR), VP/SBR carboxilado, polietileno clorosulfonado (CSM), elastómero de tipo alfa-olefina de etileno, tal como terpolímero de etileno propileno dieno (EPDM) y copolímero de etileno propileno (EPDM), o una combinación de cualesquiera dos o más de los anteriores. En una realización preferida, el componente de látex es de tipo HNBR carboxilado, y puede incluir cantidades o proporciones en peso de menores a iguales, de más o de otros tipos de elastómero incluyendo elastómeros de tipo alfa olefina de etileno tales como el EPDM o EPM. Puede utilizarse elastómero de etileno alfa olefina, solo o en combinación de cualesquiera dos o más de estos, para mejorar las propiedades características de la correa resultante a baja temperatura, tales como la flexibilidad a baja temperatura.

De acuerdo con una realización de la presente invención, se aplica al hilo una cantidad de tratamiento de cable suficiente para recubrir al menos una parte de la superficie del hilo, y dentro de al menos una parte de los intersticios formados entre fibras individuales de este. En realizaciones de la presente invención, se consigue un nivel de captación del tratamiento de cable, en el rango aproximado de entre el 5,5% hasta el 30%, preferentemente entre aproximadamente el 7% y aproximadamente el 25%; y más preferentemente entre aproximadamente el 7,5% y aproximadamente el 24% de peso en seco, en función del peso final de los cables así tratados.

En una realización de la presente invención, un hilo de fibra de carbono de cero-trenzado (es decir, no trenzado) o un hilo atado que comprende al menos una fibra de carbono, es sumergido en un baño de impregnación que contiene el tratamiento de cable RFL; se seca el hilo de fibra así impregnado; a continuación, el hilo o los haces de hilo son trenzados en una configuración apropiada para el tipo concreto de cable utilizado, y los cables así recubiertos, que opcionalmente pueden incluir una capa adicional de un adhesivo de cable apropiado, aplicado a la superficie del cable, son incorporados a la estructura de correa utilizando cualquier método convencional o apropiado, como se ha indicado arriba. En el presente contexto y a lo largo de esta revelación, el término "capa" se utiliza para designar un material aplicado a la superficie cable, pero que generalmente no reside dentro de los intersticios formados entre hilos y/o fibras individuales de este; generalmente en un nivel en el rango aproximado de entre el 1% y el 10% del peso en seco, en función del peso final del cable así tratado, y que sirve para facilitar la adhesión del cable tratado, a los materiales de correa circundantes.

En una realización no limitativa de la presente invención, al llevar a cabo las etapas del tratamiento de cable se permite que el tratamiento de cable penetre dentro de los hilos, y también dentro de los intersticios formados entre fibras individuales de los hilos y de las propias fibras, para cubrir tantos filamentos de los hilos como sea posible, incluyendo aquellos situados en el núcleo del hilo, tras la aplicación del tratamiento de cable al hilo y/o a una o más de sus fibras. Puede ser utilizado, si bien no necesariamente, cualquier método apropiado para maximizar así la cantidad de recepción de tratamiento de cable de RFL en el cable, en la práctica de la presente invención. Sin embargo, en una realización el proceso de recubrimiento descrito arriba incluye además la etapa, llevada a cabo en la última parte de etapa de impregnación, de abrir hilos de carbón mediante desplegar los filamentos que lo componen, de forma que cada fibra presenta un área incrementada sobre la que puede tener lugar la etapa de impregnación. Esta apertura o despliegue de los hilos puede realizarse mediante cualquier operación apropiada.

De acuerdo con una realización de la presente invención, sorprendentemente se ha encontrado que mediante seleccionar el módulo elástico del tratamiento de cable RFL a través de la manipulación de una o más variables, puede optimizarse la construcción de una correa concreta de transmisión de potencia para produzca una correa que exhiba una elongación permanente de la correa, reducida, medida tras 48 horas bajo análisis de elongación de la correa a alta temperatura, realizada 100ºC como se describe más abajo.

La selección de módulo, del tratamiento de cable RFL acorde con una realización de la presente invención, puede conseguirse mediante varias formas que incluyen ajustar las condiciones de procesamiento de cable incluyendo la temperatura a la que el cable es expuesto y/o el período de exposición del hilo impregnado en el tratamiento de cable durante el proceso de tratamiento (en adelante, las "condiciones de procesado"); añadir cantidades relativamente pequeñas de un relleno tal como negro de carbono a la solución del tratamiento de cable RFL, para su impregnación en las fibra de carbono; manipular la relación de peso de formaldehído:resorcinol en el RFL; manipular la relación del peso de resina de resorcinol formaldehído:látex en el RFL, añadiendo una cantidad menor de una dispersión acuosa de antioxidante convencional, a la solución del tratamiento de cable; seleccionar un tipo látex para la solución RFL, y añadir un isocianato bloqueado al RFL.

De forma sorprendente se ha encontrado, de acuerdo con una realización de la presente invención, que mediante manipular el módulo elástico de la composición RFL utilizada como tratamiento de cable para las fibras de carbono, de acuerdo con una realización de la presente invención, hasta un nivel óptimo se tiene como resultado una reducción significativa en la elongación de la correa. Además actualmente se cree que, con respecto a minimizar la elongación permanente de la correa, existe un módulo elástico de RFL óptimo para una fibra de carbono, que tiene un módulo de tracción con un nivel concreto. Sin pretender limitarse mediante ninguna teoría concreta, actualmente se cree que existe un módulo elástico óptimo para el tratamiento de cable, para cualquier tipo de cable de tracción de correa de transmisión de potencia, que tiene como resultado un valor mínimo de elongación permanente de la correa, para tal construcción.

Además, se ha encontrado que las condiciones de procesamiento del cable tratado, es decir, al menos una entre la temperatura elevada y el período de exposición al que el cable se expone tras la aplicación de la solución RFL, pueden manipularse con un impacto significativo sobre el contenido final de humedad del cable, sobre su rigidez y sobre la capacidad de la correa resultante para resistir la elongación de la correa, como se ilustra en los ejemplos y sus descripciones adjuntas, proporcionadas más abajo. Por ejemplo, con respecto a una temperatura o un periodo de exposición demasiado bajos para una composición RFL y/o un tipo de cable dados, se cree que mientras el contenido de humedad residual (es decir, posterior al proceso) del cable tratado no impacta necesariamente sobre el módulo elástico de la composición RFL, una humedad excesiva retenida dentro del haz de cables puede impedir que el RFL cubra o ligue, completa u homogéneamente el cable de tracción, sus hilos, sus fibras y sus intersticios. Así mismo, se cree que esto resta eficacia al RFL, en la mejora de la resistencia a la elongación de la correa. A la inversa, con respecto a una temperatura o periodo de exposición demasiado altos para una composición de RFL y/o un tipo de cable concretos, se cree que se produce un contenido de humedad indeseablemente bajo y/o una degradación de la porción de látex de la composición RFL, y correspondientemente se tiene como resultado una elevada dureza del cable, incrementando de ese modo el módulo elástico eficaz del tratamiento de cable RFL hasta un nivel indeseablemente alto, al cual se produce fragilidad quebradiza y sus problemas asociados indicados
arriba.

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Ilustración I

Para ilustrar los efectos de la presente invención se fabricó correas dentadas, cada una teniendo una anchura superior de 19 mm y 97 dientes (paso de 9,525 mm), y midiendo 932,925 mm de longitud, y comprendiendo partes del cuerpo de correa HNBR sustancialmente idénticas, y un cable de tracción compuesto por dos hilos de fibra de carbono, cada uno de los cuales tiene un módulo de tracción de 250 GPa, una masa por unidad de longitud de 396 tex y un número de filamentos de unos 6000, disponible en Toray de Japón, bajo la marca registrada TORAYCA-T400 HB 6K 40D. Las correas diferían en la composición del tratamiento concreto de cable RFL, y/o en las condiciones de procesamiento (incluyendo temperatura de secado y/o el período de exposición) del tratamiento de cable RFL aplicado al cable de tracción, como se indica en la tabla 2 más abajo. En cada uno de los ejemplos siguientes y en los ejemplos comparativos indicados de la tabla 2, se utiliza una solución común RFL resistente a altas temperaturas basada en HNBR carboxilado, descrita en la tabla 1, bien como se describe arriba o bien modificada adicionalmente según se indica en la tabla 2 (en adelante aludida como "composición X-HNBR RFL").

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TABLA 1

1

Para formar el X-HNBR RFL descrito en la tabla 1, el amoníaco acuoso se añadió al agua y se agitó hasta completarse la mezcla. A continuación, la resina de resorcinol formaldehído fue añadida a la solución ya formada, y fue mezclada hasta que la resina estuvo completamente disuelta. La mezcla de resina resultante se ajustó lo necesario con amoníaco acuoso adicional, hasta un pH final de al menos 9,0. A continuación, esta mezcla de resina fue añadida al látex de HNBR carboxilado, y mezclada hasta completarse la mezcla. En ese momento se añadió agitando el formaldehído a la solución, y la solución resultante se mezcló adecuadamente. A continuación la mezcla se estabilizó durante al menos dos horas, y el pH de la solución se ajustó lo necesario con amoníaco acuoso, hasta un pH final de 9,0. Se permitió una estabilización adicional de dieciséis horas antes de su utilización como tratamiento de cable.

Además de los constituyentes indicados en la tabla 1, el X-HNBR RFL utilizado en los ejemplos particulares y en los ejemplos comparativos enunciados en la tabla 2, también incluyó el 4,3% en peso húmedo (18 partes en peso) de una dispersión de cera HEVEAMUL M-111b de 45% de sólidos, de Heavetex, 6,50% de peso en fresco (27,2 partes en peso) de una solución de urea acuosa al 41%, y un 2% de peso en fresco (8,4 partes en peso) de un antioxidante disponible bajo el hombre AQUANOX 29, de Goodyear Chemical Co. Estos tres componentes, es decir cera, urea y antioxidante, no se necesitan en las soluciones RFL de acuerdo con la presente invención, pero pueden utilizarse adicionalmente como ayudas al proceso y/o, en el caso del antioxidante, para modificar una propiedad no relacionada con el objetivo de la presente invención.

Para cada uno de los ejemplos 4 y 6, y para el ejemplo comparativo 5, la respectiva cantidad de negro de carbono mostrada en la tabla 2 fue añadida al X-HNBR RFL mezclando después de que la composición se estabilizase durante dieciséis horas en esta etapa. Donde se ha indicado en la tabla 2, el tipo de negro de carbono utilizado en la siguiente ilustración fue una dispersión de sólidos al 35%, disponible en J.C. Gadd Co. bajo la referencia BLACK SHIELD No. 4. Sin embargo, en la práctica de la presente invención, cuando se utiliza negro de carbono para incrementar el módulo elástico de la solución RFL puede utilizarse cualquier tipo de refuerzo convencional o apropiado, y este puede incorporarse a la solución en cualquier etapa conveniente de la fabricación RFL, por ejemplo al añadir el látex.

Para determinar el módulo elástico de las composiciones X-HNBR RFL utilizadas como tratamientos de cable en las correas descritas en la tabla 2, se sometió muestras laminares de las respectivas composiciones a análisis mecánico dinámico. Cada una de las composiciones X-HNBR RFL, además de los componentes enunciados en la tabla 1, incluía un 2% de peso en fresco de la composición, del antioxidante descrito arriba.

A lo largo de la presente revelación incluyendo las reivindicaciones anexas, el término "módulo elástico" tal como se aplica a una composición RFL o a una composición del tratamiento de cable, se utiliza para denotar el módulo elástico, que se obtiene de acuerdo con el procedimiento expuesto más abajo, de la composición asociada en su estado sustancialmente seco. Esto es distinguible respecto del módulo elástico de tal composición en su forma final sobre, en torno a, y dentro de, los intersticios de un cable de tracción, en el que cualquier agua residual procedente del látex u otras fuentes puede tener como resultado, si no se evacua sustancialmente en las etapas del proceso, un módulo elástico eficaz reducido en la composición; o donde la exposición del cable tratado, a temperatura excesiva durante períodos prolongados, puede tener como resultado la degradación de la composición, en particular para aquellas composiciones que utilizan látex de baja resistencia térmica, por ejemplo VP/SBR.

Ni la urea ni la dispersión de cera que fueron utilizadas en cada uno de los tratamientos de cable, se utilizaron en las composiciones de RFL para las cuales se obtuvo los valores de módulo elástico en este análisis. No se consideró que esta modificación tuviera impacto en el módulo elástico resultante de las respectivas composiciones RFL. En concreto, en cada caso se utilizó el mismo látex elastómero; la relación del peso del formaldehído frente a resorcinol en las composiciones RFL, fue en cada caso de 1274; y la relación de peso del látex frente a resina de resorcinol formaldehído de las soluciones, fue en cada caso de 13,17.

Las películas se prepararon mediante sumergir una placa de vidrio de toma de muestra, en recipientes que contenían las respectivas soluciones RFL, para obtener en cada caso una muestra de película que tenía un grosor de 0,05 mm, y medía 22,7 mm de longitud. Las etapas de fabricación para producir la composición X-HNBR RFL que se ha descrito arriba, se utilizaron para fabricar la respectivas soluciones RFL para este análisis. Si bien para este análisis se secó las muestras de prueba a una temperatura de exposición de solo 50ºC, en contraste con las temperaturas superiores a las que se expuso las composiciones RFL cuando se utilizaron como tratamiento de cable según se indica en la tabla 2, se cree que no obstante las muestras de prueba estaban en cada caso sustancialmente secas. Esto se debe que mientras que se requiere temperaturas relativamente altas para secar completa o sustancialmente la composición RFL dentro de la estructura relativamente masiva y compleja de un cable tratado, se requiere temperaturas relativamente bajas para secar completamente tales composiciones en la forma no compleja, plana y relativamente pequeña, representada por el trozo de muestra.

Así, se anticipa que los rangos de módulo elástico eficaz, indicados aquí para estas muestras de prueba de composición RFL, serían sustancialmente consistentes con el módulo elástico exhibido por las composiciones RFL de las mismas formulaciones utilizadas como tratamientos de cable en la construcción de correas dentadas de transmisión de potencia que se refleja en la tabla 2, toda vez que no obstante las condiciones de procesamiento (incluyendo la temperatura de secado y el período de exposición) para un cable dado tratado, se seleccionan para secar sustancialmente la composición RFL sin tener como resultado una dureza del cable excesivamente elevada, como además se ha indicado arriba y se describe bajo el mayor detalle.

Un aparato de prueba RSA ajustado a 1,6 Hz, y a un 0,1% de deformación y configurado en modo tensión-tensión, se utilizó para analizar las muestras de prueba de RFL endurecidas. El módulo elástico se determinó en un barrido a través de un rango de temperatura aproximadas de entre -70ºC hasta unos 170ºC. Los resultados para lecturas de temperatura tomadas a 20ºC y a 100ºC se indican abajo, con los encabezamientos pertinentes en la tabla 2.

Para cada una de las correas ilustradas en la tabla 2, el X-HNBR RFL solo, o según se modifica de acuerdo con la tabla 2 para incluir proporciones menores de negro de carbono añadido a la composición RFL, fue aplicado como tratamiento de cable, al hilo de fibra de carbono descrita bajo, como sigue. En una primera etapa, se sumergió hilo no trenzado en un tanque que contenía la solución apropiada de X-HNBR RFL o de X-HNBR RFL modificado con negro de carbono. Si bien puede utilizarse cualquier método para aplicar el tratamiento de cable, al cable acorde con la presente invención, para estos ejemplos ilustrativos se extendió filamentos de hilo de fibra de carbono durante su etapa de impregnación, para incrementar el área de exposición de las fibras, e incrementar así la cantidad del tratamiento de cable RFL aplicado a estas. Esta dispersión se realizó por medio de pasar los hilos alrededor de dos clavijas cada una de 1 mm de diámetro, que estaban separadas entre sí 34 mm, y fueron sumergidas en el tratamiento RFL y dispuestas perpendiculares al trayecto de los hilos, de forma que crearon en los hilos la tendencia a abrirse, y en los filamentos de estos la tendencia a extenderse para ocupar así el máximo de la línea de contacto con la clavija. La tensión del hilo mientras estaba en el tanque de inmersión que contiene la composición RFL, se controló entre 40 y 50 gramos. A continuación se pasó del hilo a través de los hornos. Cada uno medía 3 metros de longitud, y el tiempo de parada del hilo en cada horno fue de 4,5 segundos. La temperatura promedio del horno, dentro del primer horno fue de 145,8ºC. La temperatura promedio del horno, dentro del segundo horno fue de aproximadamente 231,5ºC, 267,0ºC y 302,5ºC como se indica en la tabla siguiente. Sin pretender limitarse a ninguna teoría ni práctica concretas, se cree en la exposición del cable tratado, tanto a una primera temperatura elevada relativamente inferior como a una segunda temperatura elevada relativamente superior, durante períodos de exposición suficientes de acuerdo con los ejemplos mostrados abajo, proporciona un medio eficiente para secar el cable, a saber eliminando cantidades sustanciales de agua residual respecto de la porción de látex de la composición de RFL, y también provoca que al menos una parte de la porción de resorcinol formaldehído de la composición RFL reaccione con al menos una parte de la porción de látex de la composición RFL y del propio cable de carbono, promoviendo de ese modo la adhesión del tratamiento de cable, al cable.

Si bien se han empleado dos hornos para procesar el cable tratado debido a los ejemplos enunciados más abajo, debería entenderse fácilmente que estas operaciones podrían conseguirse en una sola operación, la cual además puede tener lugar en un solo horno o aparato equivalente. La recepción de RFL, es decir la cantidad de tratamiento de cable aplicado al hilo o a su interior, tras la aparición de los hilos recubiertos procedentes del segundo horno, en cada caso descrita en la tabla 2, fue de entre el 20,45 y el 21,0% en base al peso final en seco del hilo. El nivel de recepción del tratamiento de cable se determinó, para los propósitos de esta y todas las otras ilustraciones, mediante medir el incremento en peso de la longitud de diez (10) metros, tras la aplicación y procesado del tratamiento de cable y la exposición del hilo tratado y procesado a una atmósfera de 105ºC durante 16 horas.

Tras su salida del horno de secado, la dureza de los hilos de muestra recubiertos se determinó por medio de un verificador de dureza Taber V-5, puesto que se cree que la dureza del cable recubierto tiene relación con el módulo elástico del tratamiento de cable. Para cada uno de los hilos recubiertos del tipo utilizado en esta ilustración y analizados de acuerdo con este método, se utilizó una compensación de diez (10) unidades de medida, para proporcionar una medida relativa de dureza del cable. Los resultados obtenidos están indicados en la tabla 2.

El contenido de humedad del cable así tratado y procesado, es decir el agua residual aportada principalmente por la porción de látex de la composición RFL, se determina además mediante medir la pérdida de peso de una sección de diez (10) metros del hilo tratado y procesado, tras la exposición de este a una atmósfera de 105ºC durante 16 horas, y los resultados se proporcionan también en la siguiente tabla 2.

Para cada ejemplo y para cada ejemplo comparativo, se trenzó continuación dos de los hilos así tratados, bajo tensión utilizando una máquina de trenzado METUMAT (disponible en Memmingen Co.), a una frecuencia de 80 giros por metro. La máquina se configuró con un freno del 30% y se utilizó una tensión de desenrollado del paquete de 600 g. La construcción del cable fue de un 6K-2, es decir se trenzó entre sí dos hilos TORAYCA-T400 HB 40D 6K de 6000 filamentos, para formar un cable.

Una capa con una composición al 30% de sólidos, disponible en Henkel bajo la referencia CHEMOSIL 2420, que se llevó al 8,2% de sólidos en xileno, se aplicó a continuación a cada uno de los cables, para mejorar la adhesión entre los cables y los elementos circundantes componentes de la correa. Para ello, la correa trenzada fue desenrollada bajo una tensión de 1 kg y sumergida en un tanque que contenía el mencionado segundo tratamiento, y después se pasó a través de un horno de 8 metros de longitud, a 90ºC a una velocidad de 18 metros por minuto. Tras el secado, el cable se expuso a estas mismas etapas una segunda vez. El nivel de recepción de esta capa sobre el cable tratado, fue menor del 5% del peso en seco del hilo tratado.

Dos correas, descritas arriba para cada uno de los ejemplos y de los ejemplos comparativos indicados en la tabla 2, fueron construidas y analizadas como sigue, y se proporciona los resultados obtenidos para las correas individuales después de 24 y 48 horas a prueba. Para determinar la elongación permanente de la longitud de la correa, como se indica arriba en la tabla 2, se hizo correr cada una de las correas en torno a un aparejo 30 consistente en seis poleas 32, 40, 36, 38, 34 y 42, como se muestra en la descripción esquemática proporcionada en la figura 2. La polea de arrastre 32 y la polea 40 poseían cada una 19 ranuras de rueda de entrada, engranando con los dientes de la correa a una separación de 9,525. La polea 36 poseía 20 ranuras de rueda dentada para engranar con los dientes de la correa, a una separación de 9,525. Las poleas 34, 38 eran planas, es decir eran poleas no dentadas cada una de 50 mm de diámetro, y la polea tensada 42 era plana y medía 70 mm de diámetro. El aparato de prueba consistía en una cámara que contenía un aparejo de prueba, y en cuyo interior la temperatura se mantuvo a 100ºC durante toda la prueba. Se hizo correr sin carga las correas sobre el aparejo en sentido antihorario, a 6200 RPM aplicadas en la polea de tracción 32, y con una tensión de instalación de 200 N aplicada a la polea 42, y se midió los incrementos en la longitud de la correa (es decir, la elongación de la correa) para una correa después del veinticuatro horas a prueba, y a continuación después de cuarenta y ocho horas a prueba, como incremento porcentual respecto de la longitud original de la correa al término de cada período. A lo largo de esta revelación, esta prueba será aludida como el "Análisis de Elongación de la Correa a Alta Temperatura".

TABLA 2

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2

3

Los efectos de variar la temperatura de secado del cable de la segunda etapa, durante el proceso del tratamiento de cable mientras se mantiene en el período de exposición a esa temperatura constante, para la misma solución RFL del tratamiento de cable, pueden verse en los resultados del ejemplo comparativo 1, y de los ejemplos 2 y 3 indicados en la tabla 2. Estos resultados indican que en una temperatura del horno de la segunda zona de aproximadamente 267ºC como se ha descrito arriba, los incrementos de longitud de la correa tanto de 24 horas como de 48 horas, medidos respecto de la longitud original de la correa, son menores del 0,1% (ejemplo 2), mientras que en las temperaturas del horno de la segunda zona tanto inferior (ejemplo comparativo 1) como superior (ejemplo 3), se produce incrementos de la longitud de la correa superiores al 0,1% en uno o más casos, en lecturas tanto a 24 horas como a 48 horas. Por lo tanto, puede verse que la temperatura elevada a la que está expuesto el cable en un período de exposición dado y la composición RFL durante el proceso del tratamiento de cable, inciden en las propiedades finales de la correa que comprende el cable. Además puede verse que existe un rango óptimo de temperatura para un período dado de exposición, para esta composición concreta para la que se produce un incremento mínimo de la longitud permanente de la correa, para correas que incorporan este cable.

Sin pretender limitarse a ninguna teoría concreta, se cree que una temperatura de exposición demasiado baja para este período de exposición en esta etapa, por ejemplo en torno a 230ºC para el ejemplo comparativo 1, permite que parte del componente látex del RFL permanezca líquido, y/o que tenga como resultado un grado de endurecimiento del componente de látex demasiado bajo, teniendo como resultado un módulo RFL relativamente menor que el indicado para la muestra de película seca. Lo primero está sustentado por los respectivos contenidos húmedos indicados, por ejemplo para el ejemplo comparativo 1 y el ejemplo, y sus respectivos resultados de elongación de la correa. Se cree que una temperatura demasiado elevada en esta etapa y para este período de exposición, por ejemplo en torno a 300ºC para el ejemplo comparativo 3, tiene como resultado la eliminación de una cantidad mayor de agua procedente del cable tratado, pero en una medida en la que como resultado se tiene una dureza del cable muy elevada, como se describe más abajo. Además, actualmente se cree que una temperatura excesivamente elevada y/o un período de exposición excesivo, pueden además acarrear un grado superior del endurecimiento de al menos una parte del componente de látex del RFL, suficiente para incrementar así el módulo elástico eficaz de la composición RFL dentro y alrededor del cable tratado, en comparación con el indicado para la muestra de película seca, hasta un nivel análogamente insatisfactorio, como se refleja en el resultado indicado para su elongación de correa. La exposición a temperaturas excesivas o a temperaturas elevadas prolongadas, puede además degradar el RFL, en particular para aquellas composiciones que incorporan látex de caucho con resistencia térmica relativamente baja. En ambos casos se produce en un nivel inaceptable de incremento de la elongación permanente de la correa.

Este fenómeno es además evidente en los resultados indicados para los ejemplos 4 y 6, que difieren solo en la temperatura a la que se expuso el cable tratado. Si bien ambas correas exhibieron una excelente resistencia a la elongación de correa, la correa del ejemplo 6 que contenía solo el 2,4% de humedad residual y, de forma concomitante, una dureza del cable incrementada superior a la indicada para el ejemplo 4, exhibió una resistencia a la elongación de la correa ligeramente más pobre que la del ejemplo 4. Así, se cree que una dureza de la correa excesivamente elevada y, de forma concomitante, un bajo contenido en humedad residual, pueden dificultar o excluir una cobertura apropiada del tratamiento de cable, pero como se ha ilustrado arriba, un cable relativamente duro tiene de hecho como resultado una resistencia a la elongación de la correa, significativamente mejorada en comparación con una correa que comprende un cable que exhibe una dureza relativamente baja.

En el caso del RFL que tiene un módulo demasiado bajo, se cree que la elongación de la correa se debe a la abrasión incrementada y al desgaste experimentado por los filamentos individuales de las fibras de carbono, que no están lo suficientemente protegidas por el material RFL de bajo módulo, y por lo tanto conduce a una resistencia reducida del elemento de tracción.

En el caso del RFL que tiene un módulo demasiado alto, se cree que los filamentos de los hilos de fibra de carbono se dañan como resultado de la deformación de los hilos durante su trenzado después de ser recubiertos con el tratamiento de cable de RFL. Además, se cree que la dureza resultante del cable, de tal material RFL de módulo extremadamente elevado, impide que los filamentos de los hilos de fibra de carbono se compacten entre sí de forma eficiente y/o suficiente en su configuración trenzada, dejando así una cantidad relativamente grande de espacio vacío en la estructura compuesta de la correa. Por consiguiente, cuando la correa es impulsada bajo una carga, este espacio vacío colapsa y la correa exhibe elongación, medida en incrementos porcentuales respecto de su elongación original. A la inversa, cuando en esta segunda etapa se expone a una temperatura óptima para este período de exposición y estos componentes concretos, por ejemplo en torno a 267ºC para el ejemplo 2, se cree que se consigue un contenido de humedad beneficiosamente reducido, y/o un grado de endurecimiento resultante de un módulo elástico RFL óptimo, y se tiene como resultado una correa que exhibe una mínima elongación permanente de la
correa.

Como con la variación del grado de endurecimiento del látex y/o de la humedad residual (y por tanto de la dureza del cable) en el tratamiento de cable, la adición de negro de carbono a la composición RFL tiene el efecto de incrementar el módulo elástico del material. Los efectos de añadir cantidades menores de negro de carbono a las composiciones RFL, a temperaturas de proceso y períodos de exposición constantes, puede verse en el módulo elástico indicado y en los resultados de elongación de la correa, para el ejemplo comparativo 1 y para los ejemplos 4 y 5 de la tabla 2. Estos resultados indican que cuando no se añade negro de carbono a la composición X-HNBR RFL (ejemplo comparativo 1), se produce una elongación permanente de la correa que excede el 0,1%, después tanto de 24 horas como de 48 horas a prueba. De forma similarmente, cuando se añade el 8% de peso en fresco de negro de carbono, a la composición X-HNBR RFL (ejemplo 5), se produce una elongación permanente de la correa que excede el 0,1%, en el caso tras 48 horas a prueba para la correa que contiene un tratamiento de cable de módulo elástico significativamente superior. Añadir el 4% de peso en fresco de humo de carbono, a la composición X-HNBR RFL, tiene como resultado un módulo elástico de la composición que está entre el primer ejemplo comparativo y los ejemplos no comparativos (ejemplo 4) y, aunque en un caso indicó un incremento de la elongación permanente de la correa superior al 0,1% tras 48 horas, tiene como resultado una elongación de la correa no mayor del 0,1% tras 48 horas a prueba. En relación con los resultados de elongación de la correa indicados para el ejemplo 4, se observará que en un caso el nivel de la elongación de la correa de hecho disminuyó desde la lectura de veinticuatro horas, hasta la que se realizó tras cuarenta y ocho horas. Si bien en general la elongación de la correa se incrementa con el paso del tiempo en la prueba, es posible que en algunos casos una correa puede exhibir cierta contracción, por ejemplo debida a la dilatación de uno o más componentes elastómeros y/o a errores de medida. Así, puede verse que la adición de negro de carbono al tratamiento de cable RFL incide sobre el módulo elástico del tratamiento de cable, y por lo tanto sobre las propiedades finales de la correa que comprende el cable tratado con tal tratamiento de cable. Además, puede verse que existe un nivel óptimo de negro de carbono para el tratamiento de cable RFL, para el que se produce un mínimo incremento de la elongación permanente de la correa, para correas que incorporan el cable así
tratado.

En concreto, para un conjunto dado de condiciones de proceso (es decir, temperatura y período de exposición elevados), cuando se añade bien demasiado o demasiado poco negro de carbono a la composición X-HNBR RFL, se produce un nivel inaceptable de elongación permanente de la correa, que en ambos casos se estima debido al módulo elástico indeseable del tratamiento de cable RFL y a problemas concomitantes asociados con este, como se ha descrito arriba. A la inversa, cuando se consigue un módulo RFL óptimo, por ejemplo a través de la adición de una cantidad apropiada de negro de carbono a la composición X-HNBR RFL (es decir, 4 phr para el ejemplo 4), puede verse que se produce un nivel mínimo de elongación permanente de la correa, concretamente como el indicado en los resultados de la prueba de elongación de la correa a alta temperatura, de 48 horas. Así, en relación con los componentes concretos enunciados en la tabla 1 como composición X-HNBR RFL, y para las condiciones de proceso utilizadas para los ejemplos relevantes, si se utiliza negro de carbono de acuerdo con la presente invención para conseguir el módulo elástico RFL deseado, se utiliza por tanto una cantidad aproximada de entre el 0,5 y el 10 por ciento de peso en fresco de la solución RFL; más preferentemente de entre aproximadamente el 2 y el 7,5 por ciento de peso en fresco; y en el caso preferido de aproximadamente entre el 3 y el 5 por ciento del peso en fresco.

Debido a que puede variarse una serie de factores que incluyen el tipo del látex elastómero, que afectan al módulo elástico de la composición RFL, el profesional cualificado reconocerá fácilmente que los rangos proporcionados arriba para la cantidad preferida de negro de carbono a añadir a la composición X-HNBR RFL descrita arriba, no son necesariamente eficaces o suficientes para otras composiciones y/o para otras condiciones de procesamiento del cable tratado. Así, cuando se utilizan para incrementar el módulo elástico de las composiciones RFL en general de acuerdo con la presente invención, pueden ser eficaces cantidades de negro de carbono de hasta el 25% de peso en fresco de la composición. Cuando se utilizan, tales cantidades están preferentemente entre aproximadamente el 1% y el 20% del peso en fresco, y en el caso preferido entre aproximadamente el 3% y el 15% de peso en fresco de la composición RFL.

Utilizando los resultados extraídos de este análisis, consistentes con los resultados para los ejemplos 2, 4 y 6 indicados arriba en la tabla 2, se cree que un módulo elástico del tratamiento de cable RFL, tras la exposición a las condiciones de procesamiento suficientes para eliminar cantidades sustanciales de agua procedente del RFL sin incidir de forma adversa en la dureza del cable como se ha descrito arriba, o a cualquier otro procedimiento o procedimientos suficientes, seca de forma adecuada y suficiente el tratamiento de cable, de forma que su módulo elástico a una temperatura de 20ºC está preferentemente en el rango aproximado de entre unas 1.0 x 10^{7} dinas/cm^{2} (1.0 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 5.0 x 10^{8} dinas/cm^{2} (5.0 x 10^{7} Nm^{-2}); está más preferentemente entre unas 3.0 x 10^{7} dinas/cm^{2} (3.0 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 3.8 x 10^{8} dinas/cm^{2} (3.8 x 10^{7} Nm^{-2}); está más preferentemente entre unas 3.5 x 10^{7} dinas/cm^{2} (3.5 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 3.5 x 10^{8} dinas/cm^{2} (3.5 x 10^{7} Nm^{-2}) y está en el caso preferido entre unas 7.0 x 10^{7} dinas/cm^{2} (7.0 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 3.0 x 10^{8} dinas/cm^{2} (3.0 x 10^{7} Nm^{-2}). A 100ºC, el módulo elástico del tratamiento de cable RFL está preferentemente en el rango entre unas 5.0 x 10^{6} dinas/cm^{2} (5.0 x 10^{5} Nm^{-2}) y unas 4.0 x 10^{8} dinas/cm^{2} (4.0 x 10^{7} Nm^{-2}); está más preferentemente entre unas 1.0 x 10^{7} dinas/cm^{2} (1.0 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 2.5 x 10^{8} dinas/cm^{2}(2.5 x 10^{7} Nm^{-2}); está más preferentemente entre unas 1.8 x 10^{7} dinas/cm^{2} (1.8 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 2.7 x 10^{8} dinas/cm^{2}(2.7 x 10^{7} Nm^{-2}); y en el caso preferido está entre unas 2.5 x 10^{7} dinas/cm^{2} (2.5 x 10^{6} Nm^{-2}) y unas 1.0 x 10^{8} dinas/cm^{2} (1.0 x 10^{7} Nm^{-2}).

Como se ha descrito arriba, cualquier método para traer el módulo elástico de la solución RFL dentro de los rangos aquí encontrados como eficaces, podría igualmente utilizarse en la práctica de la presente invención. Así, por ejemplo se ha encontrado que incrementar la relación de peso formaldehído:resorcinol del RFL, tiene el efecto de incrementar el módulo RFL. Por ejemplo, puede establecerse una relación de peso formaldehído:resorcinol para la composición descrita en la tabla 1 como la composición X-HNBR RFL, de aproximadamente entre 0,75 y 2,0; y preferentemente entre aproximadamente 1,0 y 1,75; y en el caso preferido entre aproximadamente 1,1 y 1, 4, para tener como resultado una composición seca que exhibe un módulo elástico dentro de los rangos eficaces enunciados arriba. Además, como se indica arriba puede añadirse una composición de isocianato bloqueado a la solución RFL para incrementar su módulo. Así, por ejemplo a los componentes indicados en la tabla 1 como composición X-HNBR RFL, se añadió un isocianato bloqueado a un nivel de sólidos del 50%, disponible bajo la referencia GRILBOND IL-6 de EMS Company, para incrementar el módulo elástico seco resultante, de la composición. Cantidades adecuadas de un material sólido al 50%, para su utilización en la composición descrita en la tabla 1, pueden estar entre 0 y 25 partes por cien del peso de elastómero ("phr"); más preferentemente entre aproximadamente 2 y 15 phr; y en el caso preferido aproximadamente entre 5 y 10 phr, de forma que la cantidad de isocianato bloqueado añadido a la solución RFL está preferentemente aproximadamente entre el 4,6 y el 9,3% de peso en seco de la composición
RFL.

Además, el módulo elástico de la composición RFL en su forma seca puede incrementarse a través de la manipulación de la relación de peso del componente de látex elastómero, en relación con la resina de resorcinol formaldehído ("resina RF") en la solución RFL. Así, por ejemplo en relación con los componentes indicados arriba en la tabla 1, la relación en peso del látex frente a la resina RF fue de 13,17, pero puede estar aproximadamente entre 5 y 20; más preferentemente entre aproximadamente 7,5 y 17, y en el caso preferido entre aproximadamente 10 y 15. Además, el componente de látex de la composición RFL puede sustituirse total o parcialmente con un segundo látex elastómero, o con una combinación de cualesquiera dos o más látex elastómeros, para lograr el módulo elástico del RFL seco, final. Más abajo en la ilustración II, se proporciona ejemplos indicativos de los efectos acordes con esta realización concreta.

El profesional cualificado reconocerá inmediatamente que puede utilizarse diversas técnicas para manipular el módulo elástico del tratamiento de cable RFL, y por lo tanto podrían ser utilizadas de acuerdo con la presente invención, y reconocerá además que podría combinarse dos o más técnicas no limitativas descritas arriba, para una composición RFL dada, al objeto de conseguir el nivel descrito arriba del módulo elástico eficaz del RFL. Así, por ejemplo como se indica en la siguiente ilustración II, la cantidad eficaz de negro de carbono para traer el módulo elástico de una composición RFL dentro del rango eficaz, puede variar con el tipo concreto de látex elastómero utilizado en la solución RFL. Como se indica por ejemplo en los resultados proporcionados en la siguiente ilustración II, cuando un látex elastómero HNBR no carboxilado se sustituyó por el HNBR carboxilado en una composición RFL, por lo demás similar a la indicada en la tabla 1, de acuerdo con el procedimiento indicado arriba se encontró que el módulo elástico de la composición resultante, tanto a 20ºC como a 100ºC, fue superior al exhibido por la composición que utiliza el HNBR carboxilado en su componente de látex elastómero.

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Ilustración II

Se anticipa que las correas dentadas de transmisión de potencia y que utilizan elementos de cable de tracción fibra de carbono como los descritos arriba, y utilizan como tratamiento de cable una composición RFL que exhibe un módulo elástico dentro de los rangos eficaces indicados arriba, exhibiría una elongación de correa de no más del 0,1% respecto de su longitud original de la correa, medida 48 horas después bajo análisis de elongación de la correa a alta temperatura de 100ºC, y que tales correas que utilizan elementos de cable de tracción con fibra de carbono, tratados con una composición RFL que exhibe un módulo elástico que está fuera de los rangos eficaces indicados arriba, exhibiría una elongación de correa media de acuerdo con tal técnica, mayor del 0,1%. Para ilustrar esto, cables de tracción con fibra de carbono sustancialmente como el descrito arriba para la ilustración I, pero modificados como se indica más abajo, y que incorporan como su tratamiento de cable de fibra de carbono las composiciones RFL mostradas en la tabla 3, modificadas como se describe más abajo, fueron preparados para su incorporación a correas dentadas de transmisión de potencia, sustancialmente como se describe arriba en la ilustración I.

Para ilustrar los efectos del tipo látex elastómero, el módulo de tracción del cable, y las condiciones de procesamiento sobre el módulo elástico de una composición RFL y/o sobre la elongación de correa resultante exhibida por las correas de prueba, se preparó composiciones sustancialmente como se ha descrito arriba para la composición X-HNBR RFL de la tabla 1, pero utilizando en lugar del látex HNBR carboxilado otro tipo de látex elastómero simple, o una combinación de dos tipos de látex elastómero. En cada caso, para la composición RFL se estabilizó una proporción de formaldehído:resorcinol de 1,74 y una proporción de resina de látex:resorcinol-formaldehído de 13,17.

Un látex HNBR no carboxilado disponible bajo la referencia ZEPTOL A de Nippon Zeon, a 285,36 partes en peso, fue sustituido en una composición RFL, en adelante aludida en esta revelación como la "composición HNBR RFL", que además comprendía solo 52 partes en peso de agua desionizada, en lugar de 88 partes en peso como se ha mostrado para la composición RFL en la tabla 1. Mientras que se utilizó solo 52 partes en peso de agua para este ejemplo concreto, en algunas circunstancias puede ser preferible la utilización de agua adicional, por ejemplo para mejorar la estabilidad de la solución y la vida útil, de forma que un nivel de sólidos expresado en términos del porcentaje de peso en fresco, para la composición de la solución RFL final, está en general entre aproximadamente 25 y 35; más preferentemente entre aproximadamente 27 y 35, y en el caso preferido entre aproximadamente 30 y
33.

Para un siguiente ejemplo, una primera combinación en adelante aludida en esta revelación como la "composición XHNBR-VP/SBR RFL", utilizó una combinación de 143 partes en peso del látex HNBR carboxilado de 40% de sólidos, utilizado en la formulación RFL descrita en la tabla 1, y 140 partes de un látex VP/SBR de 41% de sólidos, disponible bajo la referencia GENTAC FS118 de Omnova Solutions, como la parte de látex elastómero de la composición RFL.

Para un siguiente ejemplo, en lo que sigue aludido dentro de esta revelación como la "composición XHNBR/EPDM RFL", una combinación de 142,93 partes en peso del látex HNBR carboxilado de 40% de sólidos, utilizado en la composición RFL descrita en la tabla 1, y 115,20 partes del látex EPDM de 50% de sólidos disponible bajo la referencia CHEMLOK E0872 (actualmente EP872) de Lord Corporation, se utilizó como la parte de látex elastómero de la composición RFL, que utilizó 52 partes en peso de agua desionizada, en lugar de 88 partes en peso como se muestra en la tabla 1.

Para un siguiente ejemplo, en lo que sigue aludido dentro de esta revelación como la "composición EPDM RFL", 180 partes en peso de látex EPDM de 50% de sólidos, disponible bajo la referencia CHEMLOK EP872 de Lord Corporation, se utiliza como la parte de látex elastómero en la composición RFL, que utilizó 182 partes en peso de agua desionizada, en lugar de 88 partes en peso como se muestra en la tabla 1, y además utilizó solo 1 parte en peso de amoníaco acuoso, 8 partes en peso de resina de resorcinol formaldehído y 25 partes en peso de formaldehído. Esta diferencia en las respectivas cantidades de componentes se debió al mayor contenido de sólidos en relación con las otras composiciones RFL a modo de ejemplo, y a la mayor inestabilidad resultante de estos. Sin embargo, la composición se preparó sustancialmente de acuerdo con la descripción proporcionada con relación a la composición RFL descrita en la tabla 1.

Además de los componentes descritos arriba, cada una de las composiciones utilizadas en la ilustración concreta resumida en la tabla 3 para ser usadas como el tratamiento de cable en cada ejemplo indicado, incluye además como componentes opcionales el 4,3% de peso en fresco (18 partes en peso) de una dispersión de cera HEVEAMUL M-111b, de Heveatex, de 45% en sólidos, y un 6,50% de peso en fresco (27,2 partes en peso) de una solución de urea acuosa al 41%. Donde se indica la utilización de un oxidante en la tabla 3, se utilizó el 3,2% de peso en fresco (8,4 partes en peso), de un antioxidante disponible bajo el nombre AQUANOX 29, de Goodyear Chemical Co. Donde se indica la utilización del negro de carbono, se utilizó el mismo tipo y proporción relativa, descritos arriba en la ilustración I. Para estas composiciones que comprenden VP/SBR, el VP/SBR fue de tipo del 41% en sólidos, disponible bajo la referencia VP106S, de Goodyer Chemical.

Cada una de las composiciones para las que se proporciona datos de la elongación de la correa en la siguiente tabla 3, fue aplicada a hilos de fibra de carbono de acuerdo con la descripción proporcionada para la ilustración I, excepto en cuanto a lo indicado más abajo. Sin embargo, estas composiciones fueron modificadas variando el negro de carbono o los niveles de antioxidante o las temperaturas del proceso o los períodos de exposición que se muestran en la tabla 3, para ilustrar el impacto del módulo elástico de la composición RFL, sobre el grado observado de elongación de la correa.

Además del tipo concreto de fibra de carbono utilizada arriba en la ilustración I (en adelante aludida dentro de esta revelación, como " T400"), según se indica en la siguiente tabla se utilizó un segundo tipo de fibra de carbono, disponible en Toray bajo la referencia TORAYCA-T700 GC 12K 41 E, con un módulo de tracción de 230 GPa, una masa por unidad de longitud de 800 tex, y un número de filamentos de 12 000 (en lo que sigue aludida dentro de esta revelación, como "T700").

En cada caso, el hilo T400 o T700 se pasó tras su aparición, procedente de la inmersión o del tanque que contienen la respectiva composición RFL, a través de un troquel de 1,1 mm de diámetro y después a través de un primer horno de secado a la temperatura mostrada en la tabla 5, y con una medida de 3 metros de longitud, a una velocidad de 30 metros por minuto, y después a través de segundo horno de endurecimiento, a la temperatura mostrada arriba, y con una medida de 5 metros, una velocidad de 30 metros por minuto. Los hilos T400 fueron adicionalmente procesados como se indica arriba abajo la ilustración I, pero los hilos T700 fueron trenzados individualmente y no en pares, a una frecuencia de 80 vueltas por metro, bajo una tensión aproximada de 50 kg, y los cables resultantes fueron tratados con CHEMOSIL 2410 a modo de capa, tal como se describe en la ilustración I. Para los ejemplos 11 y 12 de la composición EPDM RFL, se utilizó un trenzado de 60 vueltas por metro. Además, se mantuvo una tensión de 100 g para el cable T700, para la inversión de este a través del tanque que de inmersión que contiene el tratamiento de cable RFL.

Para determinar el módulo elástico, en las muestras de prueba de composiciones RFL desde las que se tomó las medidas del módulo elástico y se indicó los resultados en la tabla 3, no se utilizó ni dispersión de cera, ni el antioxidante, ni una urea como se utilizaba en el tratamiento de cable de la composición RFL, para los ejemplos de correa descritos en la tabla 3. De nuevo, se cree que esto no tiene incidencia sobre los respectivos módulos elásticos de la composición en sus diversas formas, excepto en cuanto a lo descrito en la ilustración I en relación con las condiciones de procesamiento del tratamiento de cable. Las muestras de prueba se prepararon de acuerdo con el procedimiento indicado arriba en la ilustración I, para determinar el módulo elástico en cada caso bajo un rango de temperaturas, y de acuerdo con el procedimiento descrito arriba al respecto, y los resultados se registraron más abajo en la tabla 3.

La dureza de los hilos individuales recubiertos se determina de nuevo para varios ejemplos, y ejemplos comparativos descritos abajo, tras emerger estos desde el tanque de inmersión RFL y desde los hornos de procesado, y los resultados obtenidos están enunciados en la siguiente tabla. En aquellos ejemplos y ejemplos comparativos que no obstante utilizaron cable T700, se utilizó una compensación del verificador de dureza Taber V-5 de 500 unidades de medida, puesto que la mayor masa de este cable en relación con el cable T400, requería la utilización de mayor compensación para obtener los correspondientes resultados significativos. El contenido de humedad y el nivel de recepción del tratamiento de cable, de los ejemplares de cable procesados, se determina en cada caso de acuerdo con el procedimiento indicado arriba para la ilustración I.

Los resultados de elongación de la acuarela se obtuvieron de acuerdo con el procedimiento descrito arriba en relación con la ilustración I, con la excepción de que los resultados fueron obtenidos tras 100 horas de prueba, en lugar de tras 48 horas de prueba. Se cree que esta medida es más rigurosa que el valor de 48 horas. En general, se ha encontrado que con las condiciones apropiadas del proceso, es decir el secado del cable tratado como se ha descrito aquí, mediante 100 horas a prueba a la velocidad de elongación de la correa, es constante. A la inversa, para un cable procesado de forma inapropiada, por ejemplo con un secado desigual y/o insuficiente, o que tenga una recepción de RFL suficiente, la elongación de la correa generalmente no se estabiliza y sigue creciendo. Además, excepto bajo circunstancias muy raras indicadas más arriba, una correa que exhibe elongaciones de correa menores de 0,1% tras 100 horas a prueba, exhibía igualmente elongaciones de correa menores de 0,1% tras 48 horas a
prueba.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 3

4

5

En comparación con los resultados del módulo elástico indicados en la tabla 2 para composición XHNBR RFL, los resultados indicados en la tabla 3 para la composición HNBR RFL indicaron que la sustitución de un HNBR no carboxilado, por el HNBR carboxilado en composiciones por lo demás sustancialmente similares, tiene el efecto de incrementar dramáticamente el módulo elástico de la composición de RFL resultante. Sin embargo, notablemente mientras que este módulo elástico incrementado puede por lo demás esperarse que tenga como resultado una tendencia incrementada a la elongación de la correa, por ejemplo en comparación con el ejemplo 2 de la tabla 2, el ejemplo 7 que incorpora un tratamiento de cable de módulo elástico relativamente superior, exhibió de forma similar una baja elongación de la correa. Actualmente se cree que esto se debe a la baja humedad residual y a la concomitante superior dureza del cable, que se indica para el ejemplo 7 en comparación con los correspondientes valores ligeramente superiores obtenidos para el ejemplo 2. Así, mientras que el valor del módulo elástico indicado para una composición RFL es un factor en la determinación de la resistencia a la elongación de la correa, se cree que en el cable procesado, el contenido de humedad y la relacionada dureza del cable, son similarmente relevantes para tal determinación, con la humedad disminuyendo (y por lo tanto incrementándose la dureza) hasta un cierto punto, teniendo como resultado la elongación permanente reducida. El ejemplo 8 ilustra la utilización de la misma composición XHNBR RFL que se utiliza para el ejemplo 7, pero aplicada al cable T700 relativamente más masivo y complejo, y por lo tanto incorporando parámetros modificados de procesamiento del cable, es decir una temperatura de proceso ligeramente inferior y períodos de exposición ligeramente más largos. De nuevo, se obtiene excelentes resultados de elongación de la correa, tras 50 horas a prueba, incluso para esta composición RFL de módulo relativamente mayor. Notablemente, se obtiene excelentes valores de elongación de la correa independientemente de lo que podría parecer un contenido de humedad relativamente elevado. Se cree que esta estructura de cable más masiva puede acomodar un mayor contenido de humedad residual, sin impacto adverso sobre la resistencia a la elongación de la correa, en comparación con el cable T400 menos masivo.

Comparando los resultados de módulo elástico indicados en la tabla 3 para ambas composiciones XHNBR-VP/SBR RFL, con los obtenidos para la composición XHNBR RFL en la tabla 2, se ve que la sustitución del 50% el peso del látex HNBR carboxilado, con un látex VP/SBR en composiciones por lo demás sustancialmente similares, tiene análogamente el efecto de incrementar el módulo elástico de la composición resultante, pero no en la medida exhibida por la sustitución del XHNBR en su integridad por HNBR. De nuevo, no obstante independientemente del mayor módulo elástico del tratamiento de cable en relación por ejemplo con el indicado para el ejemplo 2 en la anterior tabla 2, las correas de muestra para el ejemplo 10 exhibieron una resistencia excelente a la elongación de la correa tras 100 horas a prueba. De nuevo se cree que esto puede atribuirse al contenido relativamente bajo de humedad residual, y de forma concomitante al valor superior de la dureza del cable indicado para este ejemplo.

En relación con la aplicación de la composición RFL a los hilos y/o a sus filamentos, se ha encontrado por lo tanto que la eliminación de tanta cantidad de agua como sea posible, es beneficiosa en relación con la disminución de la tendencia de la correa a alargarse con el uso prolongado. Generalmente, se prefiere por lo tanto que tras completar las etapas de procesamiento del cable tratado, el contenido de humedad residual determinada de acuerdo con el procedimiento aquí utilizado y descrito arriba, sea menor de aproximadamente el 50% del peso. En otra realización de la presente invención, el contenido en humedad residual es menor de aproximadamente el 30% en peso, y en otra realización más está en el rango aproximado entre el 1 y el 25% en peso.

En comparación con los resultados obtenidos para la composición XHNBR RFL en la tabla 2, los resultados indicados en la tabla 3 para la composición XHNBR/EPDM RFL indican que la sustitución del 50% en peso del látex HNBR carboxilado, utilizado en la composición XHNBR RFL descrita en la tabla 1, con un látex EPDM, tiene similarmente el efecto de incrementar el módulo elástico de la composición resultante, pero de nuevo en el grado exhibido por la sustitución del XHNBR con HNBR, en su integridad. De nuevo, se obtiene excelentes valores de elongación de la correa en estos ejemplos 11 y 12 basados en EPDM. En el caso más notable, para el ejemplo 12 que incorpora menores temperaturas del tratamiento de cable y mayores periodos de exposición, este exhibe entre otras cosas los menores valores de elongación de la correa observados hasta la fecha. Esto sugiere que una eliminación relativamente gradual del agua procedente de la composición RFL en el proceso del tratamiento de cable, puede mejorar adicionalmente la resistencia a la elongación de la correa.

Si bien los ejemplos específicos proporcionados en la ilustración I anterior, utilizan un solo tipo de fibra de carbono, dentro del alcance de la presente invención podría análogamente utilizarse cualquier otro tipo de fibra de carbono. Por ejemplo, la fibra de carbono de tipo T700 disponible mediante Toray, incluida en la presente ilustración, ha proporcionado igualmente resultados positivos de acuerdo con la presente invención. Una persona de cualificación ordinaria en el arte apreciaría inmediatamente que, puesto que este material concreto posee un número de filamentos superior a la fibra utilizada en las ilustraciones precedentes, y beneficiosamente se utiliza solo un hilo individual para el cable de tracción para las correas que utilizan este tipo, y puesto que el propio hilo es más largo que el utilizado en las ilustraciones, la temperatura óptima de exposición de los hilos impregnados tras su aparición desde el tanque del tratamiento de cable, durante las etapas del proceso de tratamiento del hilo, serían probablemente diferentes respecto de las indicadas arriba para el hilo T400, al objeto de conseguir la mínima elongación de la correa, para correas que incorporen al cable. Tales modificaciones estarían perfectamente dentro de la cualificación del profesional en el arte, y caen dentro del alcance de la presente invención, y se reflejan por ejemplo en las temperaturas del horno de la segunda zona, para aquellos elementos de la prueba que utilizan cable T700 en la anterior tabla 3.

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Ilustración III

Para ilustrar en mayor medida los efectos del módulo del cable de tracción sobre los cambios en la longitud permanente de la correa con el módulo elástico endurecido RFL constante, se formó cuatro correas dentadas como las descritas arriba en la ilustración I, en relación con las tablas 1 y 2. En cada caso, se utilizó partes del cuerpo de correa HNBR, y se utilizó el tratamiento de canal RFL de acuerdo con la descripción para el ejemplo 4 de la tabla 1, como tratamiento de cable para toda las correas de acuerdo con las etapas del tratamiento de cable descritas arriba, en la ilustración I. La capa de CHEMOSIL 2410 (de Henkel) se utilizó de forma similar a la descrita
arriba.

Dos correas 1 incluyeron como su elemento de tracción, el cable 6K-2 formado por hilos T400 dotados de un módulo de tracción de 250 GPa, una masa por unidad de longitud de 396 tex y un número de filamentos de 12 000, mientras que las correas comparativas 2 incluyeron como su elemento de tracción un cable 6K-2 formado por fibras de carbono, disponible en Toray bajo el nombre Toray M40B 6K 50B, y presentando un módulo de tracción de 392 GPa, una masa por unidad de longitud de 364 tex y un número de filamentos de 2000. En ambos casos, los hilos para el cable fueron trenzados del mismo modo que se ha descrito arriba en relación con los ejemplos, y con los ejemplos comparativos de las tablas 2 y 3.

Para determinar incrementos en la longitud de la correa, tanto la correa 1 como la correa comparativa 2 fueron sometidas a la misma prueba de variación de la longitud de la correa descrita arriba, es decir el análisis de la elongación de la correa a alta temperatura, realizado a 100ºC pero para períodos de prueba extendidos. Después de 100 horas a prueba, ambas correas 1 de exhibieron una elongación de la correa de menos del 0,15%, mientras que ambas correas comparativas 2 exhibieron un incremento de más de 0,175% respecto de su longitud original. Notablemente, el nivel de elongación de la correa de exhibido por ambas correas disminuye en la referencia de 200 horas, en comparación con su característica tras 100 horas a prueba, mientras que una correa comparativa 2 exhibió una elongación de la correa mayor del 0,2% en la referencia de 200 horas. Incluso después de 300 horas a prueba, ninguna de las correas 1 exhibió una elongación de correa mayor del 0,15%. Por lo tanto, ha sido demostrado el efecto del módulo de cable de tracción sobre el grado de elongación de la correa de exhibido por las correas dentadas que incorporan al cable de tracción.

Además de la mejora señalada en la resistencia a la elongación de la correa, exhibida por las correas de transmisión de potencia construidas de acuerdo con una o más realizaciones de la presente invención, aquellas correas que comprenden un cable de tracción formado por fibra de carbono, y que tienen un tratamiento de cable que posee un módulo elástico en seco como el aquí proporcionado, exhiben además excelentes propiedades de comportamiento global, incluyendo pero no limitándose a, capacidad de alta carga y resistencia a la fatiga por flexión y retención de la intensidad de tracción, en gran parte excediendo la característica de los materiales de refuerzo utilizados convencionalmente en las correas dentadas previstas para aplicaciones de alta carga, por ejemplo aramida y fibra de
vidrio.

Por ejemplo, se ha encontrado que correas de transmisión de bloqueo reforzadas con fibra de carbono, construidas de acuerdo con una realización de la invención, y además de acuerdo con la descripción proporcionada aquí en la figura 1, demostraron más de quinientas horas sobre una prueba de marcha en el motor, en la que la carga de la correa en la prueba fue ligeramente superior de 8 N por diente, por milímetro del ancho de la correa, funcionando a 4000 RPM bajo una tensión eficaz de 2500 N. Esto supuso más de tres veces la duración antes de avería, exhibida por una correa comparable que comprende un cable de tracción del mismo diámetro pero fabricada de otro material, a saber de vidrio. Tales correas dentadas reforzadas con fibras de carbono de acuerdo con una realización de la invención, exhibieron además una intensidad de tracción retenida mayor del 66%; casi un 40% mayor que la intensidad de tracción retenida comparada con tales correas reforzadas con vidrio, tras 800 horas sobre el Análisis de Elongación de Correa Alta Temperatura descrito arriba.

Si bien la presente invención ha sido descrita en detalle con propósitos ilustrativos, debe entenderse que tales detalles son exclusivamente para tal propósito, y que una persona cualificada en arte puede realizar variaciones en esta sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. La invención aquí revelada puede ponerse en práctica adecuadamente, en ausencia de cualquier elemento que no se revele aquí específicamente.

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Referencias citadas en la descripción La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto. Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 5 807 194 A [0004] [0016]

\bullet US 4 838 843 A [0009]

\bullet US 5 112 282 A [0009]

\bullet WO 9 602 584 A [0009]

\bullet US 3 138 962 A [0010]

\bullet US 3 200 180 A [0010] [0010]

\bullet US 4 330 287 A [0010]

\bullet US 4 332 576 A [0010]

\bullet US 3 772 929 A [0010]

\bullet US 4 066 732 A [0010]

\bullet US 3 756 091 A [0012]

\bullet US 4 515 577 A [0012]

\bullet US 4 605 389 A [0012]

Claims (12)

1. Una correa de transmisión de potencia (10) que comprende un cuerpo de correa (12) formado por una composición de elastómero endurecido; un elemento de tracción (18), de cable enrollado helicoidalmente, que comprende al menos un hilo formado de una fibra de carbono incrustado en el cuerpo de la correa, donde la fibra de carbono posee un módulo de tracción en el rango entre 50 GPa y 350 GPa; y una composición del tratamiento de cable que comprende un látex elastómero que recubre al menos una parte de la mencionada fibra de carbono, caracterizada porque

a)

la mencionada composición del tratamiento de cable, comprende además un producto de reacción de resorcinol formaldehído;

b)

la mencionada composición del tratamiento de cable comprende al menos uno entre un módulo elástico a 20ºC en el rango entre 1.0 x 10^{6} Nm^{-2} y 5.0 x 10^{7} Nm^{-2}, y un módulo elástico a 100ºC en el rango entre 5.0 x 10^{5} Nm^{-2} y 4.0 x 10^{7} Nm^{-2}, y

c)

la mencionada correa exhibe una elongación permanente de la correa, no mayor de una variación del 0,1% en la mencionada longitud de la correa, a 100ºC pasadas 48 horas, determinada mediante el método de análisis de la elongación de la correa a alta temperatura, aquí definido.

2. La correa de la reivindicación 1, en la que la mencionada composición del tratamiento de cable posee al menos uno entre un módulo elástico a 20ºC en el rango entre 3.0 x 10^{6} Nm^{-2} y 3.8 x10^{7} Nm^{-2}, y un módulo elástico a 100ºC en el rango entre 1.0 x 10^{6} Nm^{-2} y 2.5 x 10^{7} Nm^{-2}.

3. La correa de la reivindicación 2, en la que la mencionada composición del tratamiento de cable posee un módulo elástico a 20ºC en el rango de entre 7.0 x 10^{6} Nm^{-2} y 3.0 x10^{7} Nm^{-2}, y un módulo elástico a 100ºC en el rango de entre 2.5 x 10^{6} Nm^{-2} y 1.0 x 10^{7} Nm^{-2}.

4. La correa de la reivindicación 1, en la que la mencionada fibra de carbono posee un módulo de tracción rango entre 150 a 275 GPa.

5. La correa de la reivindicación 1, que comprende además dientes de correa dispuestos a lo largo de la longitud de la correa, y separados espacialmente entre sí mediante cierta separación.

6. La correa de la reivindicación 1, en la que el mencionado látex elastómero de la mencionada composición del tratamiento de cable, se selecciona entre:

a.

látex de caucho de acrilonitrilo butadieno hidrogenado;

b.

látex de caucho de acrilonitrilo butadieno;

c.

látex de caucho de acrilonitrilo butadieno hidrogenado carboxilado;

d.

látex de caucho de acrilonitrilo butadieno carboxilado;

e.

látex de caucho de vinilpiridina/estireno butadieno;

f.

látex de caucho de vinilpiridina/estireno butadieno carboxilado;

g.

látex de caucho de estireno butadieno;

h.

látex de caucho de polietileno clorosulfonado;

i.

látex de caucho de estireno alpha olefina; y

j.

una combinación de cualesquiera dos o más de los anteriores.

7. La correa de la reivindicación 1, en la que el mencionado hilo de fibra de carbono posee un número de filamentos en el rango entre 1000 y 24 000; y el mencionado cable posee un número de filamentos en el rango entre 5000 y
24 000.

8. Un proceso para fabricar una correa dentada que posee una resistencia mejorada de elongación de la correa, y comprende un cuerpo de correa de una composición de elastómero endurecido; dientes de correa formados en el cuerpo y separados especialmente a una cierta separación; un elemento de tracción, de cable enrollado helicoidalmente, que comprende al menos un hilo de fibra de carbono, incrustado en el cuerpo de la correa, donde la fibra de carbono posee un módulo de tracción en el rango entre 50 GPa y 350 GPa; y una composición del tratamiento de cable que recubre al menos una parte de la mencionada fibra de carbono, el mencionado proceso comprendiendo las etapas de:

a.

aplicar al cable la mencionada composición del tratamiento de cable, que comprende un látex elastómero y un producto de reacción de resorcinol formaldehído, para formar un cable tratado, donde la mencionada composición del tratamiento de cable posee al menos uno entre un módulo elástico a 20ºC en el rango entre 1.0 x 10^{6} Nm^{-2} y 5.0 x 10^{7} Nm^{-2}, y un módulo elástico a 100ºC en el rango entre 5.0 x 10^{5} Nm^{-2} y 4.0 x 10^{7} Nm^{-2};

b.

exponer el cable tratado, a condiciones de temperatura y de tiempo suficientes para traer el contenido de agua del mencionado cable tratado, a un nivel en el rango el 1% y el 25% en peso, respecto del peso del cable tratado, para formar un cable tratado procesado;

c.

incorporar el cable tratado procesado, a una composición de elastómero no endurecido, para formar así un conjunto; y

d.

endurecer el conjunto,

donde el módulo elástico de la mencionada composición del tratamiento de cable, y las mencionadas condiciones de temperatura y tiempo, se seleccionan para tener como resultado que la mencionada correa posee una elongación permanente de la correa que varía no más del 0,1% en la mencionada longitud de la correa, a 100ºC pasadas 48 horas, determinada mediante el método de análisis de la elongación a alta temperatura, aquí definido.

9. El proceso de la reivindicación 8, en el que la mencionada etapa de exposición comprende exponer el cable tratado tanto a una primera temperatura elevada relativamente inferior, como a una segunda temperatura elevada relativamente superior.

10. El proceso de la reivindicación 8, en el que la mencionada selección del mencionado módulo elástico de la composición del tratamiento de cable, se obtiene a través de al menos una de las siguientes etapas:

a.

añadir hasta aproximadamente el 25% del peso en fresco de la mencionada composición de negro de carbono, a la mencionada composición del tratamiento de cable;

b.

manipular la relación en peso de formaldehído frente a resorcinol, en la mencionada composición del tratamiento de cable;

c.

añadir un porcentaje menor de peso en fresco, de la mencionada composición de un isocianato bloqueado, a la mencionada composición del tratamiento de cable;

d.

seleccionar el mencionado látex elastómero de la mencionada composición del tratamiento de cable;

e.

añadir un antioxidante potenciador del módulo elástico, a la mencionada composición del tratamiento de cable; y

f.

manipular la relación de peso de la resina de resorcinol/formaldehído frente al látex elastómero, en la composición del tratamiento de cable.

11. El proceso de la reivindicación 8, en el que el mencionado tratamiento de cable se aplica a la mencionada fibra de carbono para obtener un nivel de recepción del tratamiento de cable sobre la mencionada fibra de carbono, en el rango del 5,5% al 30% del peso en seco, en función del peso final del cable tratado.

12. Una correa dentada de transmisión de potencia, que puede obtenerse mediante un proceso acorde con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11.