HU223591B1

HU223591B1 - Erőátviteli szíj

Info

Publication number: HU223591B1
Application number: HU0104225A
Authority: HU
Inventors: Kevin J. F. Whitfield
Original assignee: The Gates Corp.
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2004-09-28
Also published as: KR20010080511A; ES2216613T5; DE69915095T2; CA2349707A1; KR100396354B1; US6358171B1; PL196910B1; DE69915095D1; JP3842045B2; DE69915095T3; RU2224151C2; PL348465A1; EP1129308B1; EP1129308A1; AU755651B2; ES2216613T3; HUP0104225A2; CA2349707C; JP2005282861A; AU1917400A

Abstract

A találmány tárgya fokozott erőátviteli szíj (10), amely szíjtárcsávalkapcsolódásra van kialakítva, magában foglal egy hátoldali réteget(12), a hátoldali réteggel (12) integrálva fogakat (16), és ahátoldali rétegben (12) egy húzott réteget (20), ahol a hátoldaliréteg (12) és/vagy a fogak (16) olyan elasztomer kompozícióból vannakelőállítva, amely 100 tömegrész legalább részben hidrogénezettnitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiból áll. A találmány szerintierőátviteli szíjban a kopolimer gumi magában foglal: a) telítetlennitril monomeregységet 5 és 40 százalék közötti mennyiségben; b)legalább egy olyan monomeregységet 1 és 80 százalék közöttimennyiségben, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentőtulajdonsággal rendelkezik; c) konjugált dién monomeregységet maximum20 százalék mennyiségben; és d) a fennmaradó mennyiségben pedighidrogénezett konjugált dién mo- nomeregység. Az elasztomer kompozíciómagában foglal még a nevezett gumi 0,5 és 50 tömegszázadrésze közöttimennyiségű kopolimer szálerősítést, továbbá a fogazott erőátviteliszíj üzemi hőmérséklete +140 °C és –40 °C között van, és –35 °Chőmérsékletértékig pedig alacsony hőmérsékletű repedésállósággalrendelkezik. A találmány részét képezi a fenti erőátviteli szíjelőállítására szolgáló eljárás is. ŕ

Description

A találmány tárgya általánosabban fogalmazva végtelen fogazott erőátviteli szíj, amely kitűnő magas hőmérsékletű tartóssággal, valamint számottevően megnövelt alacsony hőmérsékletű repedésállósággal bír. Konkrétabban a találmány tárgya végtelen erőátviteli szíj és a szíjhoz való eljárás, amely szíj szálerősített, nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból van előállítva, amely gumi kiegyensúlyozott arányban mutat magashőmérséklet-állóságot, jó szíjtartósságot és alacsony hőmérsékletű repedésállóságot. A találmánynak ezenkívül tárgya még szinkrón szíj és súrlódásos erőátviteli szíj, amely szíj szál erősített, nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból van előállítva, amely gumi jó szíjtartósságot és -40 °C és + 140 °C közötti üzemi hőmérséklet-tartományt mutat.

Fogazott szíjtárcsákkal (vagy fogasdobokkal vagy homyos tárcsákkal) használt erőátviteli szíjak jól ismertek a technika állásából. A fogazott szíjak - rövid nevükön fogasszíjak - közül a legelterjedtebben alkalmazottak az úgynevezett szinkrón vagy kényszerhajtásos szíjak. Két forgó tengely közötti szinkronizálás biztosítására jól ismert megoldás fogazott szíjat alkalmazni, amely magában foglalja a következő részeket: egy hátoldali réteg; nagyobb számú, egymástól osztásközre lévő fog a hátoldali réteggel átellenes oldalon elhelyezve, miáltal két-két szomszédos fog között egy-egy fogárok van kialakítva; egy húzott réteg, amely a hátoldali réteggel és a nagyobb számú foggal érintkezve azok közé van helyezve; és előnyösen egy borítás, amely mindegyik fogra és mindegyik fogárokra kiterjed. A hátoldali réteg és a nagyobb számú fog elasztomer anyagból van előállítva. Bizonyos alkalmazások, például gépjárműipari alkalmazások szigorú követelményeket támasztanak az erőátviteli szíjakkal szemben, így követelmény a nagyfokú tartósság és a széles üzemi hőmérséklet-tartomány.

Működés közben az erőátviteli fogazott szíj a legnagyobb feszültségnek az egyes fogak fenekén van kitéve, amikor a fogak erőátvitel céljából a komplementer szíjtárcsafogakkal kapcsolódnak. Mivel ezt a feszültséget lényegében véve az elasztomer anyag viseli el, az elasztomer anyag célszerűen nagy modulusú, hogy a fogazott szíj nagy terhelést el tudjon viselni. Ismert megoldás, hogy a vulkanizált gumi modulusának növelése céljából több töltőanyagot, például kormot, alkalmaznak a szíj elasztomerében. Az is ismert viszont, hogy a töltőanyag mennyiségének megnövelése mind magas, mind alacsony hőmérsékleten károsan hat a szíj teljesítőképességére. Szinkrón szíjban mind a rossz hőöregedés-állóság, mind a rossz alacsonyhőmérséklet-állóság a hátoldali rétegben kialakuló repedések formájában nyilvánul meg.

A fogak nyírószilárdságának növelésére azt is javasolták, hogy a szíj elasztomer komponenseinek állományába szálas erősítőeszközt integráljanak. Ezen technológia gyakorlati alkalmazását bírálatok érték olyan vonatkozásban, hogy rontja a szíj húzószilárdságát. Szinkrón szíjakat eddig általában három eljárás valamelyikével gyártottak: extrudált fogas eljárás, amelyet a US-2,507,852 számú szabadalmi dokumentumban írt le Case; fog-előformázásos eljárás, amelyet az US-3,250,653 számú szabadalmi dokumentumban Geist és társai írtak le; és az átfolyásos (flow-through) eljárás, amelyet az US-3,078,206 számú szabadalmi dokumentumban Skura írt le. A szíj elasztomer szállal való töltésével kapcsolatban szóvá tették, hogy a Skura-féle átfolyásos eljárással készített szálerősített fogazott szíjak csökkent húzószilárdságot mutatnak, mert a húzott tagok között nagyobb távközt kell tartani, mint száltöltés nélküli elasztomer szíjakban, hogy a szállal töltött elasztomer anyag a húzott tagokat át tudja folyni.

Amint fentebb említettük, az erőátviteli szíjakkal szemben, amelyekre példaképp a gépjárműipari szinkrón szíjakat hoztuk fel, általában követelmény, hogy fokozottan magas és alacsony hőmérsékleten működőképesek legyenek. Szinkrón szíjakat alkalmazhatnak például gépjármű felső vezértengelyének hajtására. Ilyen alkalmazásoknál nem ritka, hogy a szíj üzemi hőmérséklete eléri a 140 °C-ot. Ilyen mostoha körülmények között a hátoldali réteghez és a nagyobb számú foghoz alkalmazott elasztomer anyag hajlamossá válik hőöregedésre, ami komoly repedésekre és idő előtti tönkremenetelre vezethet.

A magashőmérséklet-állóság növelésére javasolták, hogy a szíj elasztomer anyagát bizonyos fajta szállal töltsék. Szál vulkanizálatlan elasztomerhez adásának ugyanakkor olyan hatása van, hogy megnöveli a vulkanizálatlan anyag viszkozitását, valamint az anyag modulusát - azaz keménységét vagy merevségét vulkanizált állapotban. Hideg időjárási klímán a környezeti hőmérséklet elérheti a -40 °C-os vagy még alacsonyabb hőmérsékletet is. Viszont minél nagyobb az elasztomer anyag modulusa és keménysége, annál rosszabb az alacsony hőmérsékletű flexibilitása és repedésállósága.

Az US-5,250,010 számú szabadalmi dokumentumban (Mishima és társai) és az US-5,254,050 számú szabadalmi dokumentumban (Nakajima és társai) közzétettek V bordázású szíjakon végzett kísérleti vizsgálatokat, amelyekkel a hőállóságot és az alacsonyhőmérséklet-állóságot mérték rendre -30 °C és +130 °C közötti és -30 °C és +120 °C közötti hőmérséklettartományban, de nem fedtek fel -40 °C és +140 °C közötti üzemi hőmérséklet-tartományban jó tartóssággal bíró erőátviteli szíjat. Magashőmérséklet-állóságot és jó teherbíró képességet el lehet érni olyan szinkrón szíjjal, amelynek csak két monomert tartalmazó, hagyományos hidrogénezett nitril-butadién-gumi (rövidítve HNBR - hydrogenated nitrile-butadiene rubber) kopolimerből gyártott elasztomer részei vannak. Ugyanakkor HNBR kopolimerekből gyártott szinkrón szíjakról nincs olyan ismeret, hogy jó alacsony hőmérsékletű flexibilitást vagy repedésállóságot mutatnának -30 °C vagy -35 °C alatt.

Továbbra is igény van tehát olyan erőátviteli szíjakra, elsősorban a gumielasztomerből kialakított szinkrón és súrlódásos erőátviteli szíjak területén, amelyek kiegyensúlyozott arányban mutatnak magashőmérséklet-állóságot, jó szíjtartósságot és alacsony hőmérsékletű repedésállóságot.

HU 223 591 Bl

Jelen találmány rendelkezésre bocsát egy erőátviteli szíjat, amely egy homyos tárcsával vagy szíjtárcsával kapcsolódásra alkalmasan van kialakítva, és magában foglal egy fő szíjtestrészt; a szíjtestrésszel integrálva egy szíjtárcsával vagy homyos tárcsával érintkező részt; és egy a szíjtestrészben elhelyezett húzott tagot. A fő szíjtestrész és a szíjtárcsával érintkező rész legalább egyike magában foglal olyan elasztomerkompozícíót, amely 100 tömegrész legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiból áll, és a nevezett, nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumi 0,5 és 50 tömegszázadrésze közötti mennyiségű szálas erősítőanyagot. Egy előnyös kiviteli alaknak megfelelően a legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumi magában foglal (1) 5 és 40 százalék közötti telítetlen nitril monomeregységet, (2) 1 és 80 százalék közötti egységet legalább egy olyan második monomerből, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, (3) maximum 20 százalék konjugált dién monomeregységet, és (4) a fennmaradó mennyiség hidrogénezett konjugált dién monomeregység. Egy előnyös kiviteli alak esetén az (1) és (2) monomeregységtartalom összege 30 és 90 tömegszázalék között van, és a (3) és (4) monomeregység-tartalom összege 10 és 70 tömegszázalék között van. Ezenkívül a találmány rendelkezésre bocsát eljárást a leírt szíj kialakítására.

Szálerősítés alkalmazása a legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiban váratlan módon azt eredményezte, hogy az alacsony hőmérsékletű repedésállóság jelentősen javult, míg a szíj magashőmérséklet-állósága hagyományos szíjakkal összehasonlítva változatlan maradt vagy javult. A találmány ezenkívül rendelkezésre bocsát olyan erőátviteli szíjat, amely -40 °C és +140 °C közötti üzemi hőmérséklet-tartománnyal, valamint jó szíjtartóssággal rendelkezik.

A mellékelt rajzok, amelyek a műszaki ismertetésben bennfoglaltatnak, és annak részét képezik, és amelyeken hasonló szerkezeti részeket hasonló hivatkozási számokkal jelöltünk, a találmány előnyös kiviteli alakjait szemléltetik, és a leírással együtt a találmányi gondolatok megértését segítik. A mellékelt rajzokon az

1. ábra részben kimetszett perspektivikus nézete egy szinkrón szíjnak, amely a találmány egyik kiviteli alakja szerint lett tervezve; a

2. ábra részben kimetszett perspektivikus nézete egy

V bordázású szíjnak, amely a találmány egy másik kiviteli alakja szerint lett tervezve; a

3. ábra hosszirányú metszete egy szinkrón szíjnak, amely a találmány egyik kiviteli alakja szerint lett tervezve; a

4. ábra egy olyan szíjtárcsás elrendezés kinematikai vázlata, amellyel egy szinkrón szíj hidegrepedési tesztnek vethető alá; és végül az

5. ábra egy olyan szíjtárcsás elrendezés kinematikai vázlata, amellyel egy szinkrón szíj hőállósági tesztnek vethető alá.

Az 1. ábrán a találmány egyik kiviteli alakja szerinti szinkrón 10 szíj van szemléltetve. A 10 szíj magában foglal egy fő szíjtestrészt vagy hátoldali 12 réteget, valamint egy második részt, amely fogazott tárcsával vagy homyos tárcsával kapcsolódásra alkalmasan van kialakítva; utóbbi rész magában foglal nagyobb számú 16 fogat és 18 fogárkot, amely 18 fogárkok két-két szomszédos 16 fog között vannak kialakítva. A hátoldali 12 réteg és a nagyobb számú 16 fog alkotta rész legalább egyike 40 szállal (vázlatosan jelezve) megerősített elasztomer anyagból van előállítva. A fog alakja nem korlátozódik az 1. ábrán szemléltetett alakra; a szinkrón szíjhoz bármilyen alkalmas alakot használni lehet, köztük a 3. ábrán szemléltetett alakot is.

Egy húzott 20 réteg, amely a hátoldali 12 réteggel és a nagyobb számú 16 foggal érintkezve azok közé van helyezve, tartást és szilárdságot ad a 10 szíjnak. Az

1. ábrán a húzott 20 réteg legalább egy darab folytonos, spirálisan elhelyezett, alakváltozásnak ellenálló 22 kord formájában be van ágyazva az elasztomer anyagba, a 10 szíj hosszirányában elrendezve. Meg kell jegyezni azonban, hogy bármilyen típusú alkalmas vagy hagyományos húzott 20 réteg alkalmazható. Ezen túlmenően bármilyen kívánatos anyagot alkalmazni lehet alakváltozásnak ellenálló egy vagy több 22 kordként, például pamutot, műselymet, nejlont, poliésztert, aramidot, üveget, szenet vagy acélt. Az 1. ábra szerinti előnyös kiviteli alak esetében a húzott 20 réteg egy pár folytonos, spirálisan tekercselt kordból kialakított nagyobb számú, alakváltozásnak ellenálló üvegszál korddarab formájában van megvalósítva.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjának megfelelően az erősítő- 40 szálak előnyösen a hátoldali 12 réteg és a 16 fogak alkotta szíjnak lényegében véve az egész testében el vannak osztva. Úgy véljük, hogy a találmánynak megfelelően a hátoldali 12 rétegben lévő 40 szálak segítenek megállítani a hátoldali 12 rétegben a repedések terjedését; a hátoldali 12 rétegben alkalmasint kiinduló hideg- vagy hőöregedési repedések addig növekednek, amíg össze nem találkoznak az erősítő40 szálakkal. A 40 szálról tehát úgy gondoljuk, hogy megakadályozza a repedés növekedését, és ezáltal mind magas, mind alacsony hőmérsékleten javítja a szíj teljesítőképességét. Ezen túlmenően a 16 fogakban lévő 40 szálak növelik a fogak nyírószilárdságát, és így hasonló, de szálerősítés nélküli szíjnál nagyobb teherbíró képességet biztosítanak.

Alkalmazni lehet egy 24 borítást, amely a 10 szíj nagyobb számú 16 fogával és 18 fogárkával szorosan illeszkedve erősítő szövetborítást képez a 10 szíjon. A borítás tetszés szerinti elrendezésű lehet: például lehet hagyományos szövés, amely bármilyen szögű láncés vetülékfonalakból áll; vagy állhat láncfonalakból, amelyeket osztásközökre lévő vetülékkordok tartanak egybe; vagy lehet kötött vagy fonott elrendezésű rugalmas kelme, nemszövött kelme vagy hasonló. Alkalmazni lehet egynél több szövetréteget is. Alkalmazni lehet hagyományos szöveteket, amelyek anyaga pamut, poliészter, poliamid, aramid, nejlon, különféle más természetes és szintetikus szál és azok keveréke. A találmány egyik előnyös kiviteli alakja esetében a 24 borítás 6,6-os nejlonból előállított rugalmas kelméből van.

HU 223 591 Β1

A szinkrón 10 szíjat bármilyen alkalmas eljárással elő lehet állítani, amellyel kényszerhajtásos fogazott szíjakat gyártanak. Ezek közé tartozik az extrudált fogas eljárás, amelyet a US-2,507,852 számú szabadalmi dokumentumban írt le Case; a fog-előformázásos eljárás, amelyet az US-3,250,653 számú szabadalmi dokumentumban Geist és társai írtak le; vagy az átfolyásos eljárás, amelyet az US-3,078,206 számú szabadalmi dokumentumban Skura Irt le. A találmány szerinti kényszerhajtásos fogazott erőátviteli szíjak gyártására alkalmas eljárások leírása gyanánt ezen három, US-2,507,852 számú, US-3,250,653 számú és US-3,078,206 számú szabadalmi dokumentum tartalmát ismertnek tekintjük.

Szál elasztomer anyaghoz adása általában az anyag viszkozitásának növekedését eredményezi. Az US-4,235,119 számú szabadalmi dokumentumban Wetzel beszámol arról, hogy a Skura-féle átfolyásos eljárással gyártott, szállal erősített szinkrón szíjban jó fogprofil létrehozása végett a folytonos, spirálisan tekercselt, alakváltozásnak ellenálló kordot vagy kordokat a húzott rétegben egymástól nagyobb osztásközre kell elhelyezni, mint szálerősítés nélküli szíjban. Például olyan szinkrón szíjnál, amelynek fogosztása 8 mm és 10 mm között van, és amelyben legalább egy darab folytonos, spirálisan elhelyezett, alakváltozásnak ellenálló, 1,15 mm átmérőjű üvegszál kord van, a kordosztás a szíj szélességében 18-20 pászma/inch-es (7-8 pászma/cm-es) standard kordosztás lenne. Ha azonban nagy viszkozitású kompaundból, például szállal erősített elasztomer anyagból állítunk elő szíjat, akkor az alakváltozásnak ellenálló, spirálisan tekercselt kordokat nagyobb osztásközre kell elhelyezni, a tekercselt kordok számát 2 pászma/inch-re (0,8 pászma/cm-re) lecsökkentve. Viszont az alakváltozásnak ellenálló, tekercselt kordok osztásközének megnövelése általában a szíj húzószilárdságának csökkenését okozza. Ezzel szemben a találmány gyakorlatából meglepő módon az derült ki, hogy ha a Skura-féle átfolyásos eljárást alkalmazzuk, akkor az alakváltozásnak ellenálló, spirálisan tekercselt kordok osztásközét nem kell megnövelni. Bármennyire is váratlan, standard kordosztást alkalmazni szállal erősített elasztomer anyagban, a találmány előnyös kiviteli alakja standard kordosztást alkalmaz. A standard kordosztás nem vezet a szinkrón szíj húzószilárdságának csökkenésére. Egy előnyös kiviteli alak esetén olyan szinkrón szíjnál, amelynek fogosztása 8 mm és 10 mm között van, és előnyösebben 9,5 mm, és amelyben egy pár folytonos, spirálisan elhelyezett, alakváltozásnak ellenálló, 1,15 mm átmérőjű üvegszál kord van, a kordosztás a szíj szélességében 18-20 pászma/inch-es (7-8 pászma/cm-es) standard kordosztás.

A 2. ábrán a találmány egyik kiviteli alakjának megfelelő V bordázású 32 szíj van szemléltetve. A V bordázású 32 szíjnak van egy nyomott 14 rétege, amely a szíjnak a szijtárcsával vagy homyos tárcsával érintkező felületét képezi, és van egy húzott 12 rétege, amely a szíj testének fő részét képezi. A húzott 12 réteg és a nyomott 14 réteg legalább egyike az 1. ábra kapcsán leírt szinkrón 10 szíj hátoldali 12 rétegéhez és nagyobb számú fogához hasonlóan szálerősített elasztomerből van kialakítva. Egy illeszkedő szíjtárcsával (nincs ábrázolva) kapcsolódás végett a nyomott 14 rétegben ki van alakítva nagyobb számú V alakú 36 borda, valamint két-két szomszédos 36 borda között egy-egy 38 horony. A húzott 12 réteg és a nyomott 14 réteg között az elasztomer anyagba a V bordázású szíj hosszirányában elnyúlóan be van ágyazva legalább egy darab húzott 22 kord folytonos spirál módjára. A húzott 22 kord vagy kordok hasonló anyagból vannak kialakítva, mint az

1. ábra szerinti, alakváltozásnak ellenálló kordhoz vagy kordokhoz használt fentebb említett anyagok.

Az „erőátviteli szíj” kifejezés jelen felfedésben az

1. és 2. ábrán szemléltetett kiviteli alakokon túl bármilyen hagyományos vagy alkalmas erőátviteli szíjalakzatot is jelenthet, köztük: lapos hajtószíj; kétoldalas V bordázású szíjak (amelyeknél a 2. ábra kapcsán leírt V bordák a szíj első és második oldalán egyaránt ki vannak alakítva; kétoldalas szinkrón szíjak vagy fogazott szíjak (amelyeknél a szíj első és második oldalán egyaránt ki vannak alakítva az 1. ábra kapcsán leírt altemálófogak és fogárkok); és a két változat hibridjei, vagyis fogazott V bordázású szíjak (amelyeknél a szíj első oldalán a 2. ábra kapcsán leírt V bordák vannak, míg a második oldalán az 1. ábra kapcsán leírt altemálófogak és fogárkok).

Egy előnyös kiviteli alak esetén a hajtószíj - amint az 1. és 2. ábra szerinti példáknál leírtuk - fő szijtestrészeként az alább leírt elasztomer anyagot foglalja magában. Az elasztomer anyag 100 tömegrész legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiból áll, és a nevezett, nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumi 0,5 és 50 tömegszázadrésze közötti mennyiségű szálerősítést tartalmaz. Jelen felfedés kontextusában a „kopolimer” kifejezést olyan elasztomer megnevezésére használjuk, amely kettő vagy több, egymástól eltérő monomer polimerizációjával van előállítva.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjának megfelelő, legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumit felfedtek például a következő három szabadalmi dokumentumban: US-4,956,417 számú, US-5,013,796 számú és US-5,013,797 számú dokumentum.

Egy előnyös kiviteli alak esetén a legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumi erősen telített, és magában foglal (1) 5 és 40 százalék közötti telítetlen nitril monomeregységet, (2) 1 és 80 százalék közötti egységet legalább egy olyan második monomerből, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, (3) maximum 20 százalék konjugált dién monomeregységet, és (4) a fennmaradó mennyiség hidrogénezett konjugált dién monomeregység. Egy előnyös kiviteli alak esetén az (1) és (2) monomeregység-tartalom összege 30 és 90 tömegszázalék között van, és a (3) és (4) monomeregységtartalom összege 10 és 70 tömegszázalék között van.

Egy másik előnyös kiviteli alak esetében a fenti legalább egy második monomerből való egységek fluormentes telítetlen karbonsavészter monomeregységekből

HU 223 591 Bl és fluortartalmú vinil monomeregységekből álló csoportból vannak kiválasztva.

Egy további előnyös kiviteli alak esetén, amelynél a második monomerként fluormentes telítetlen karbonsavészter-monomer van alkalmazva, a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumi magában foglal (1) 10 és 35 százalék közötti telítetlen nitril monomeregységet, (2) 15 és 60 százalék közötti fluormentes telítetlen karbonsavészter monomeregységet, (3) maximum 15 százalék konjugált dién monomeregységet, és (4) a fennmaradó mennyiség hidrogénezett konjugált dién monomeregység, ahol az (1) és (2) monomeregység-tartalom összege 40 és 90 tömegszázalék között van, legelőnyösebben 55 és 90 tömegszázalék között van, és a (3) és (4) monomeregység-tartalom összege 10 és 60 tömegszázalék között van, legelőnyösebben 10 és 45 tömegszázalék között van.

Egy másik előnyös kiviteli alak esetén, amelynél a második monomerként fluortartalmú vinilmonomer van alkalmazva, a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumi magában foglal (1) 10 és 35 százalék közötti telítetlen nitril monomeregységet, (2) 5 és 60 százalék közötti fluortartalmú vinil monomeregységet, (3) maximum 15 százalék konjugált dién monomeregységet, és (4) a fennmaradó mennyiség hidrogénezett konjugált dién monomeregység, ahol az (1) és (2) monomeregység-tartalom összege 40 és 90 tömegszázalék között van, és a (3) és (4) monomeregység-tartalom összege 10 és 60 tömegszázalék között van.

A találmánynál hasznos telítetlen nitrilmonomerek közé tartozik többek között az akrilnitril, metakrilonitril és a-kloro-akrilnitril.

A fluormentes telítetlen karbonsavészter-monomerből és fluortartalmú vinilmonomerből álló csoportból kiválasztott második monomerek közé tartoznak többek között a következők :

(a) fluormentes telítetlen karbonsavészter-monomerek:

(I) alkil-akrilátok és -metakrilátok, amelyek alkilcsoportjában 1-18 szénatom van, például metil-akrilát, etil-akrilát, propilakrilát, n-butil-akrilát, és 2-etilhexil-akrilát;

(II) alkoxi-alkil-akrilátok, amelyek alkoxi-alkilcsoportjában 2-12 szénatom van, például metoxi-metil-akrilát, metoxi-etil-akrilát, etoxi-etil-akrilát és butoxi-etil-akrilát;

(III) ciano-alkil-akrilátok, amelyek ciano-alkil-csoportjában 2-12 szénatom van, például a- és βciano-etil-akrilátok, α-, β- és γ-ciano-propil-akrilátok és ciano-butil-akrilát;

(IV) oxo-alkil-akrilátok, amelyek oxo-alkil-csoportjában 1-18 szénatom van, például 2-oxo-etil-akrilát és oxo-propil-akrilát;

(V) etilénesen telítetlen karbonsavak amino-alkilészterei, amelyek amino-alkil-csoportjában 1-12 szénatom van, például metil-amino-etil-akrilát, t-butil-amino-etil-akrilát, dimetil-amino-etil-akrilát, dimetil-amino-propil-akrilát és dimetil-amino-etil-metakrilát;

(VI) telítetlen karbonsavak mono- és dialkil-észterei, amelyek alkilcsoportjában 1-8 szénatom van, például monoetil-maleát, dimetil-maleát, dimetil-fumarát, dietil-fumarát, dimetil-itakonát, dietil-itakonát és di-n-butil-itakonát;

(b) fluortartalmú vinilmonomerek:

(I) fluoro-alkil-akrilátok és -metakrilátok, amelyek fluoro-akril-csoportjában 3-21 szénatom van, például trifluoro-etil-akrilát, tetrafluoro-propil-akrilát, pentafluoro-propil-akrilát, oktafluoro-pentil-akrilát, trifluoro-etil-metakrilát és tetrafluoro-propil-metakrilát;

(II) fluorszubsztituált benzil-akrilátok és - metakrilátok, például fluoro-benzil-akrilát, difluoro-benzil-akrilát és fluoro-benzil-metakrilát;

(III) fluoro-akril-vinil-észterek, amelyek fluoro-akril-csoportjában 1-8 szénatom van, például fluoro-etilvinil-éter, fluoro-propil-vinil-éter és trifluoro-metil-vinil-éter;

(IV) o- és p-trifluoro-metil-sztirének, vinil-pentafluoro-benzoát, difluoro-etilén és tetrafluoro-etilén.

A találmánynál hasznos konjugált diénmonomerek közé tartozik többek között az 1,3-butadién, 2,3-dimetil-butadién, izoprén és 1,3-pentadién.

A találmány gyakorlatában előnyösen alkalmazható nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumik beszerezhetők például a Bayer cégtől THERBAN márkanéven, típusjele XN535C, és a Nippon Zeon cégtől is, ZETPOL márkanéven, típusjelük 4110, 4120, 3110 és 3120.

A találmány elasztomer anyagának kialakítása végett a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumit szükség esetén össze lehet keverni egy második elasztomer anyaggal, amelynek mennyisége a keverék elasztomer össztartalmára vonatkoztatva előnyösen 50 tömegszázaléknál kevesebb, előnyösebben maximum 25 tömegszázalék, és legelőnyösebben maximum 10 tömegszázalék, és amely második elasztomer anyag közé tartoznak többek között etilén-alfa-olefín-kopolimerek és -terpolimerek, nitril-butadién-kopolimerek, epiklórhidrin-gumi, etilén-vinil-acetát-kopolimerek, transzpolioktenámer, poliakrilgumi, polibutadién, izobutén-izoprén kopolimerek, halogénezett izobutén-izoprén kopolimerek, etilén-akrilát-elasztomerek, poliizopréngumi (természetes és szintetikus), szilikongumi, polikloroprén, poliuretánelasztomerek és ezek keverékei, olyan erőátviteli szíj biztosítása végett, amely kiegyensúlyozott arányban mutat magashőmérséklet-állóságot, jó szíjtartósságot és alacsony hőmérsékletű repedésállóságot, mégpedig -40 °C és +140 °C közötti vagy szélesebb üzemi hőmérséklet-tartományon belül.

A 40 szálak típusa, amelyeket előnyösen lehet alkalmazni a szíj elasztomerének megerősítésére, többek között lehet meta-aramid, para-aramid, poliészter, poliamid, pamut, műselyem és üveg, valamint két vagy több felsorolt anyagféleség kombinációi; az előnyös száltípus para-aramid. Ha az adott száltípusnál lehetséges, a felszín növelése érdekében a technika állásából ismert módon fibrillálni vagy rostosítani lehet a szálakat, vagy a szálak lehetnek vágott szálak, vagy alkalmazhatók köteges szál formájában. Jelen felfedés céljára a „fibrillált” vagy „rostosított” kifejezést egymással felcserélhetően használjuk ugyanazon ismert tulajdon5

HU 223 591 Β1 ság kifejezésére, és a „vágott” és „köteges” kifejezést egymással felcserélhetően az ismert megkülönböztető tulajdonság kifejezésére. A 40 szálak hossza előnyösen 0,1 mm és 10 mm között van. Szükség szerint a szálakat, részben a száltípus alapján, kívánt módon kezelni lehet, hogy az elasztomerhez tapadásuk javuljon. Szálkezelésre alkalmazni lehet például bármilyen alkalmas rezorcin-formaldehid-latexet (RFL).

Egyik előnyös kiviteli alak esetén, amelynél a szálak köteges vagy vágott fajtájúak, a 40 szálak előnyösen ki lehetnek alakítva poliamidból, műselyemből vagy üvegből, és az alaktényezőjük, más néven „h/d” viszonyuk (szál hossza osztva az átmérővel) előnyösen 10 vagy nagyobb. Ezen túlmenően a szálak hossza előnyösen 0,1 mm és 5 mm között van.

Egy másik előnyös kiviteli alaknál, amelynél a szálak rostosított vagy fibrillált fajtájúak, a szálak előnyös módon ki lehetnek alakítva para-aramidból, és a fajlagos felszínük 1 m²/g és 15 m²/g között van, előnyösebben 3 m²/g és 12 m²/g között van, és legelőnyösebben 6 m²/g és 8 m²/g között van; és/vagy az átlagos szálhosszúságuk 0,1 mm és 5,0 mm között van, előnyösebben 0,3 mm és 3,5 mm között van, és legelőnyösebben 0,5 mm és 2,0 mm között van.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjához alkalmazott para-aramid fibrillált 40 szál mennyisége kedvező módon a nitrilgumi 0,5 és 20 tömegszázadrésze között lehet, előnyösen a nitrilgumi 0,9 és 10,0 tömegszázadrésze között van, még előnyösebben a nitrilgumi 1,0 és 5,0 tömegszázadrésze között van, és legelőnyösebben a nitrilgumi 2,0 és 4,0 tömegszázadrésze között van. A releváns technikában jártas személyek nyilván felismernék, hogy nagyobb száltöltés-koncentrációknál az elasztomert előnyösen úgy kellene módosítani, hogy járulékos anyagokat is tartalmazzon, például plasztikálószert, amely megakadályozza, hogy a vulkanizált elasztomer túl keménnyé váljék.

A szálakat az elasztomer kompozícióhoz bármilyen alkalmas és/vagy hagyományos technológiával hozzá lehet adni, például úgy, hogy először egy alkalmas első elasztomer kompozícióba fibrillált szálakat bekeverve kialakítunk egy száltöltésű mesterkeveréket, amelynek végső száltartalma 50 tömegszázalék vagy bármilyen más alkalmas mennyiség; utána a száltöltésű mesterkeveréket hozzáadjuk a szíj elasztomer kompozíciójához avégett, hogy a szíj elasztomer kompozíciójában megfelelő száleloszlást érjünk el; majd pedig az immár száltöltésű elasztomer kompozícióból bármilyen alkalmas és/vagy hagyományos technológiával kialakítjuk a szíjat.

Az egyik eljárás, amely megkönnyíti a szálak előnyös orientálását a fogazott szíj hosszanti (vagy futási) irányába, amint azt Skura az US-3,078,206 számú szabadalmi dokumentumban közzétette, magában foglalja a következő lépéseket: a húzott tag elrendezése a hornyolt szerszám belsejében; a fogakat formázó száltöltésű gumi elrendezése a szerszámban a húzott tag körül és mellett; kellő hő és nyomás alkalmazása, amely az elasztomer kompozíciót a húzott tagon átkényszeríti, bele a szerszám hornyaiba, kialakítva a szíj fogait; majd a szíj eltávolítása a szerszámból. Ha alkalmazva van szövet fogburkolat, akkor a burkolatot először be kell helyezni a húzott tag és a szerszám hornyokat tartalmazó felülete közé, és utána következnek a vázolt lépések.

A 40 szálak az erőátviteli szíj elasztomer anyagában szét lehetnek szórva véletlenszerűen is. Az is lehetséges, és a találmány szerint gyártott fogazott szíjak esetén előnyös, ha a 40 szálak az erőátviteli szíj egész elasztomer anyagában például a 3. ábrán szemléltetett módon vannak orientálva. Amint a 3. ábra szerinti előnyös kiviteli alaknál látható, a 40 szálak a hátoldali 12 rétegben hosszanti irányban, azaz a szíj futási irányában vannak orientálva, lényegében véve az alakváltozásnak ellenálló 22 korddal vagy kordokkal párhuzamosan. Ez a tulajdonság könnyen elérhető, ha a szíjat a fent leírt, és alább még részletezett Skura-féle átfolyásos eljárással alakítjuk ki.

A 16 fogakban lévő 40 szálak előnyösen szintén hosszanti irányban vannak orientálva, a fogak szelvényére keresztben. De a 16 fogakban a 40 szálak nem párhuzamosak az alakváltozásnak ellenálló 22 kordokkal; a fogakban lévő 40 szálak hosszanti irányban vannak ugyan elrendezve, de azt az irányt követik, amely mentén az elasztomer anyag a fogak formázása során áramlik, ha a szíj az átfolyásos eljárással van kialakítva. Ennek eredményeként a 40 szálak a 16 fogakban hosszanti irányban alapvetően szinuszos görbe irányába állnak be, amely a 16 fogak profilját követi. A 3. ábrán az is látható még, hogy ha a szíj a Skura-féle átfolyásos eljárással van kialakítva, akkor a szíj hátoldali 12 rétegében lévő szálaknak legalább egy része, nevezetesen azok, amelyek az egyes 16 fogakkal szemben lévő zónában vannak, kissé belóghatnak, enyhén görbe vonalú elrendezést képezve. Ez annak következménye, hogy a szálak az elasztomernek a fogak kialakítása közbeni áramlási irányát követik, és nem találtuk annak jelét, hogy ez károsan befolyásolná a szíj teljesítőképességét.

Azt találtuk, hogy amennyiben a szálak ebbe az előnyös elrendezésbe vannak orientálva, amelyben alapvetően a fogazott szíj futási irányában helyezkednek el, akkor a szíj hátoldali 12 rétegében elhelyezett 40 szálak megakadályozzák a repedések terjedését a szíj hátoldali rétegében, főleg azon repedések terjedését, amelyeket a túl magas vagy túl alacsony hőmérsékleten üzemeltetés okoz; a szóban forgó repedések egyébként általában a szíj futási irányára merőlegesen tovaterjednének. Tudni kell azonban, hogy a 40 szálakat nem feltétlenül szükséges orientálni, vagy lehetnek a szemléltetettől eltérő irányban vagy irányokban orientálva.

Ámbár a találmányt az 1-3. ábrán látható kiviteli alakok kapcsán mutattuk be, tudni kell, hogy a találmány nem korlátozódik ezen kiviteli alakokra vagy formákra; az alább definiáltak szerint az igénypontok terjedelmén belül bármilyen dinamikus alkalmazási konstrukcióhoz alkalmazni lehet.

A találmányban hasznosítható nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumikompozíció vulkanizálása történhet kénnel, szerves peroxiddal vagy más szabad gyökű reakciógyorsító anyaggal. Az elasztomer anyag vulkanizálása történhet vegyes vulkanizálórendszerben is,

HU 223 591 Bl kén, szerves peroxid vagy más szabad gyökű reakciógyorsító anyag valamilyen kombinációját alkalmazva. A találmány egy előnyös kiviteli alakja esetén a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumi kénnel van vulkanizálva. A vulkanizáláshoz alkalmazható kéndonorok közé tartozik többek között: tetra-metil-tiurám-diszulfid, tetraetil-tiurám-diszulfid, di-pentametilén-tiurám-diszulfid, di-pentametilén-tiurám-tetraszulfid, di-pentametilén-tiurám-hexaszulfid, ditio-dimorfolin, ditio-dikaprolaktám és 2-(4-morfolinditio)-benzotiazol. Úgy véljük, hogy ha a nitrilgumi a találmánynak megfelelően szerves peroxiddal van vulkanizálva, és szállal van erősítve, az erőátviteli szíj magashőmérséklet-állósága még a hasonló, de kénnel vulkanizált gumiénál is nagyobb lenne, és potenciálisan elérné a 160-165 °C-os vagy magasabb üzemi csúcshőmérsékletet.

Más hagyományos elasztomer adalékok, technológiai és töltőanyagolajok, antioxidánsok, viaszok, pigmentek, plasztikálók, lágyítók és hasonlók ugyancsak alkalmazhatók, amint az az általános gumiipari gyakorlatban elteijedt, anélkül, hogy a találmánytól eltérnénk. Például : a találmány egyik előnyös kiviteli alakja esetén az elasztomer anyag tartalmaz még: kormot; plasztikáiét, előnyösen az elasztomernek maximum 20 tömegszázadrészét kitevő mennyiségben; antioxidánsokat, vulkanizálásgyorsítókat és vulkanizáláslassítót.

Most pedig összehasonlító példákat ismertetünk.

1-12. példa

Szinkrón szíjakat állítottunk elő az US-3,078,206 számú szabadalmi dokumentumban Skura által leírt átfolyásos eljárással, és alakítottunk ki lényegében véve az 1. ábrán szemléltetett módon. Előállítottunk szíjakat hagyományos HNBR-kopolimerből (csak két polimert tartalmazott), szálerősítéssel és szálerősítés nélkül, két különböző koromszinten (1. és 3. összehasonlító próbadarab és 2. és 4. próbadarab). Egy másik csoport szíjat nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból készítettünk, amely magában foglalt legalább egy olyan harmadik monomert, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő fent leírt tulajdonsággal rendelkezett; a gumit kénnel vulkanizáltuk, szálerősítéssel és szálerősítés nélkül, három különböző koromerősítési szinten (5., 7. és 9. összehasonlító próbadarab és 6., 8. és 10. próbadarab). Végül készítettünk egy harmadik csoport szíjat nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból, ugyanazzal a járulékos monomerrel, de ezeket peroxiddal vulkanizálva, szintén szálerősítéssel és szálerősítés nélkül, egyféle koromerősítési szinten (11. összehasonlító próbadarab és 12. próbadarab).

A szálerősítés, amit a találmány kiviteli alakjainak szemléltetésére bemutatott páros sorszámú próbadarabokban alkalmaztunk, a gumi 3,0 tömegszázadrészét kitevő mennyiségű para-aramid fibrillált szál vagy rostanyag volt, kémiai nevén poliparafenilén-tereftalamid, ami TWARON márkanéven beszerezhető a korábban Akzo Chemical néven ismert cégtől (ma Twaron Products).

Valamennyi szíj hozzávetőleg 19 mm széles volt, 97 foga volt, és a fogosztás 9,5 mm volt (3/8 inch). A húzott réteg minden esetben egy pár üvegszál kordból állt, amelynek átmérője 1,15 mm volt, 2,0 csavarással mellenként (0,79 csavarás/cm), és inch-enként 18-20-as pászmaosztással (7-8 pászma/cm) a szíj szélességében.

Az 1. táblázatban fel van sorolva az 1-12. számú szíjpróbadarab, illetve összehasonlító szíjpróbadarab keverék-összetétele. A keverékeket 1,7 liter belső térfogatú B Banbury típusú keverőgépben kevertük össze. A keverést hozzávetőleg 40 1/min fordulatszámon végeztük. A keverékeket három keverési ciklus hajtottuk végre. Az első keverési ciklusban a vulkanizálószerek, gyorsítók és lassítok kivételével valamennyi összetevőt betettük a keverőgépbe, és 4 percig vagy maximum 140 °C-ig kevertük. A második keverési ciklusban a keveréket újrakevertük hozzávetőleg még két percig vagy 140 °C hőmérséklet eléréséig. Végül a harmadik keverési ciklusban hozzáadtuk a fennmaradó összetevőket, és addig kevertünk, amíg a keverék hőmérséklete 100 °C-ot el nem ért. A keveréket minden keverési ciklus után lehűtöttük egy kétgörgős kalanderen. Ezután az 1. táblázatban található keverék-összetételű szinkrón szíjakat állítottunk elő átfolyásos eljárással.

1. táblázat

Keverék- összetétel	1. össze- has. próba- darab	2. próba- darab	3. össze- has. próba- darab	4. próba- darab	5. össze- has. próba- darab	6. próba- darab	7. össze- has. próba- darab	8. próba- darab	9. össze- has. próba- darab	10. próba- darab	11. össze- has. próba- darab	12. próba- darab
THERBAN, C3446¹	100,0	100,0	100,0	100,0	-	-	-	-	-	-	-	-
THERBAN, XN535²	-	-		-	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
P-aramid fibrillált szál³	-	3,0	-	3,0	-	3,0	-	3,0	-	3,0	-	3,0
N55O korom	-	-	-	-	70,0	70,0	55,0	55,0	30,0	30,0	-	-
N772 korom	60,0	60,0	55,0	55,0	-	-	-	-	-	-	50,0	50,0
Plasztikáló	10,0	10,0	10,0	10,0	15,0	15,0	15,0	15,0	15,0	15,0	10,0	10,0

'THERBAN C3446 gyártója a Bayer cég [hidrogénezett nitril-butadién-gumi (HNBR) kopolimer!

²THERBAN XN535C gyártója a Bayer cég (nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumi) ³ A Bayer cég (RheinChemic) által gyártott RHENOGRAN P9I/50 útján 50% p-aramid-szálat (fibrillált) tartalmazó EPDM mcsterkeverckben hozzáadva

HU 223 591 Β1

Az 1. táblázatban közölt anyagokon kívül valamennyi keverék-összetétel magában foglalt cinkoxidot, sztearinsavat, továbbá öregedésgátló szerek, vulkazinálószerek és vulkanizálásgyorsítók és vulkanizáláslassítók valamilyen kombinációját, mindegyiket hasonló alkalmazásokhoz használt elasztomer kompozíciókban szokásos mennyiségben. Az 1., 3., 5,

7. és 9. összehasonlító példát és a 2., 4., 6., 8. és 10. példákat kénnel vulkanizáltuk, míg all. összehasonlító példát és a 12. példát peroxiddal.

Az 1. táblázatban felsorolt szinkrón szíjakat különféle teszteknek vetettük alá, többek között hidegrepedési tesztnek és hőállósági tesztnek. Ezek eredménye a 2. táblázatban található.

A hidegrepedési tesztet a 4. ábrán szemléltettük.

A hidegrepedési tesztben egy szinkrón szíjat futtattunk egy 19 homyos hajtó 50 szíjtárcsán, két 19, illetve 20 homyos hajtott 52 és 54 szíjtárcsán, két hátoldali szabadonfutó (50 mm-es átmérőjű) 56 tárcsán és egy feszítőtárcsán. Az 58 feszítőtárcsával függősúly út- 20 ján 200 N húzóerőt állítottunk be. A hajtó 50 szíjtárcsát 720 1/min fordulatszámmal forgattuk 1 percig, majd percig állni hagytuk. Ezt ismételgettük 10, illetve 50 óráig (a konkrét teszttől függően), majd utána a szinkrón szíj hátoldali rétegét megvizsgáltuk repedések 25 szempontjából. Ha a szinkrón szíj hátoldali rétegében nem voltak látható repedések, a teszt hőmérsékletét a órás tesztnél 5 °C-kal, az 50 órás tesztnél 2 °C-kal lecsökkentettük, és a tesztet új próbadarabon megismételtük. Ha a szinkrón szíj hátoldali rétegében repedések 30 voltak láthatók, a teszt hőmérsékletét a 10 órás tesztnél 5 °C-kal, az 50 órás tesztnél 2 °C-kal megnöveltük, és a tesztet új próbadarabon megismételtük. Feljegyeztük azt a legalacsonyabb hőmérsékletet, amely egy vagy több repedést okozott a szinkrón szíj hátoldali rétegében, és hozzá az ezen hőmérsékleten észlelt repedések 5 típusát és/vagy számát. A hideg hőmérsékleten végzett teszteket két tesztelőkészüléken hajtottuk végre, és az eredményeket a táblázatban „L” és „R” betűkkel jelöltük. Az alacsony hőmérsékletű tesztek végzésénél amikor egy konkrét hőmérsékleten egy konkrét szíjban re10 pedés első jele megjelent, mindkét készüléken leállítottuk a tesztet, és feljegyeztük a hőmérsékletet.

Úgy véljük, hogy a 10 órás alacsony hőmérsékletű teszt durván megközelíti azokat a körülményeket, amelyek között egy gépjármű szinkrón szíja nagyon hideg 15 klímán működne, és ezért véleményünk szerint ez a teszt a tesztelt szíjak működési tartományán belüli értékeket tükrözi; az 50 órás hideg hőmérsékletű teszt véleményünk szerint rendkívül intenzív, felgyorsított teszt.

A hőállósági tesztet (vagyis a magas hőmérsékletű öregedési tesztet) az 5. ábrán szemléltettük. A hőállósági teszt elrendezésében egy 19 homyos hajtó 60 szíjtárcsát hozzávetőleg 8000 1/min fordulatszámmal forgattunk. Az elrendezés magában foglalt egy 38 homyos hajtott 62 szíjtárcsát és egy 64 feszítőtárcsát. A 64 feszítőtárcsa átmérője 50 mm volt; függősúllyal 220 N húzóerőt alkalmaztunk. Az 5. ábrán látható szinkrón szíjjal működtetett tesztelrendezést 140 °C-os hőmérsékletre szabályozott hőlégkamrában működtettük. Órában mérve feljegyeztük a meghibásodás bekövetkeztéig eltelt időt; meghibásodásnak minősült a fog elnyírása, vagy szemmel látható repedések megjelenése a szinkrón szíj hátoldali rétegében.

2. táblázat

Keverék- összetétel	1. össze- has. próba- darab	2. próba- darab	3. össze- has. próba- darab	4. próba- darab	5. összc- has. próba- darab	6. próba- darab	7. össze- has. próba- darab	8. próba- darab	9. össze- has. próba- darab	10. próba- darab	11. össze- has. próba- darab	12. próba darab
100%-os összetett modulus (kg/cm²)⁴	4,3	10,8	3,8	9,5	5,8	8,4	4,2	8,5	1,7	4,8	2,3	5,7
10 órás hidegrep. teszt, meghib. hőm. (°C)		>-35			>-40	<-40		<-40
50 órás hidegrep. teszt⁵, meghib. hőm.	-26	-26	-26	-26	-34	<-34	>-36	>-36	-36	-36	-34
(L) (°C) (R) (°C)	-26	<-26	-26	<-26	<-34	<-34	>-36	-36	<-36	<-36	-	-38
Hőáll. teszt 140 °C-on, élettárt, (óra)	479	597	558	813	208	254	303	595	402	792	399	446

“•Húzásban mért összetett modulus.

⁵(L) egy első tesztelőkészüléken mért eredményeket mutatja, (R) pedig egy második tesztelőkészüléken mert eredményeket.

Hidegtesztekkel kapcsolatos jelölések jelentése: < nincs repedés; < egy-ket repedés; > sok repedés; > sok nagy repedés; egyébként pedig csak néhány kis repedés volt megfigyelhető.

HU 223 591 Bl

A 2. táblázatból látható, hogy amint vártuk, a modulus vagy merevség, valamint a 140 °C-os hőállóság valamennyi próbadarabnál jelentősen javult annak köszönhetően, hogy adott elasztomer kompozícióhoz paramid szálerősítést adtunk. Ez a tendencia megfigyelhető mind a hidrogénezett nitril-butadién-gumi (HNBR) kopolimerből készített 2. és 4. próbadarabnál (amelyek csak két monomert tartalmaztak) és az összehasonlító 1. és 3. próbadarabnál, mind a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból készített

6., 8., 10. és 12. próbadarabnál és az összehasonlító 5,.

7., 9. és 11. próbadarabnál (lásd 2. táblázat). Az 1. és 2., a 3. és 4., az 5. és 6., a 7. és 8., a 9. és 10. és a 11. és 12. próbadarabpároknál a szálat tartalmazó, páros sorszámú próbadarabszíjak mindegyikénél nagyobb modulus és nagyobb magashőmérséklet-állóság figyelhető meg.

A 2. táblázatból az is kiolvasható, hogy a szál hozzáadása az alacsonyhőmérséklet-állóságot is nem várt módon megnövelte. Ez a tendencia megfigyelhető mind a HNBR-kopolimer-alapú szíjaknál, amelyeknél a kopolimer csak két monomert tartalmaz, mind a nitrilcsoport tartalmazó, erősen telített kopolimer gumialapú szíjaknál, amelyeknél a kopolimer magában foglal egy olyan járulékos monomert, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik. A HNBR-kopolimerből szálerősítés nélkül előállított szíjak, nevezetesen az 1. és 3. próbadarab az 50 órás hidegrepedési tesztnél (második tesztelőkészülék) -26 °C-on berepedt, míg a HNBR-kopolimerből száz rész polimerre három tömegrész p-aramid szálerősítéssel előállított szíjak, nevezetesen a 2. és 4. próbadarab nem mutatott repedést, illetve egy-két repedést mutatott -26 °C-on az 50 órás hidegrepedési tesztben (második tesztelőkészülék). Tehát annak folytán, hogy a HNBRkopolimerhez szálerősítést adtunk hozzá, a szíjpróbadarabok jobb teljesítőképességgel rendelkeztek alacsony, -26 °C-os hőmérsékleten.

A nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimergumi-próbadaraboknál, amelyek tartalmaztak legalább egy olyan monomert, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, szintén jelentkezett alacsony hőmérsékleten a szálerősítés hozzáadásával a nem várt javulási tendencia. A 2. táblázatban bemutatott 10 órás hidegrepedési teszt eredményeiből látható, hogy ezen nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból szál nélkül előállított szíj, nevezetesen az 5. próbadarab a 10 órás hidegrepedési tesztben -40 °C-on nagyon sok repedést mutatott, míg ugyanabból a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból szálerősítéssel előállított szíj -40 °C-on nem repedt be. Hasonló eredmények láthatók az 5. összehasonlító próbadarabra és a 6. próbadarabra az 50 órás hidegrepedési tesztben. Ezeken az első tesztelőkészüléken tesztelt szíjakon a száltartalmú próbadarabokon mindössze egy-két repedés volt látható, míg a szálat nem tartalmazó próbadarabokon több repedés is látható volt.

Hasonló eredményt tapasztaltunk alacsonyabb koromtartalomnál, nevezetesen a 9. összehasonlító próbadarabnál és a 10. próbadarabnál az 50 órás hidegrepedési teszt során (második tesztelőkészülék). A 9. összehasonlító próbadarabnál a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból (amely tartalmazott üvegesedési hőmérsékletet csökkentő monomer(ek)et) szálerősítés nélkül előállított szíj egy-két repedést mutatott -36 °C-on az 50 órás hidegrepedési tesztben; a 10. próbadarab, amelynél a szíj keverék-összetétele azonos volt a 9. összehasonlító próbadarabéval, kivéve hogy 3 tömegrész fibrillált p-aramid szálerősítés volt hozzáadva száz rész polimerre, egyáltalán nem mutatott repedést -36 °C-on.

Ha egy adott elasztomerre, adott koromszinten, egyetlen tesztelőkészülékre összehasonlítjuk a hidegrepedési teszt adatait száltöltéssel és száltöltés nélkül, valamennyi esetben azt találjuk, hogy száltöltés hozzáadása, a szállal nem töltött példákkal összehasonlítva, javítja vagy megőrzi a szíj elasztomerének hideg hőmérsékletű repedésállóságot. így például ha az 5. összehasonlító próbadarabot és a 6. próbadarabot tekintjük, az első tesztelőkészüléken végzett 50 órás hidegrepedési tesztben („L”) az 5. próbadarab az alacsony hőmérsékletű repedésállóságban javulást mutatott. Valamennyi fent definiált próbadarab és összehasonlító próbadarab alkotta pár esetében az alacsony hőmérsékletű képesség javulása vagy megőrzése volt megfigyelhető.

Meg kell jegyezni, hogy az adatok áttekintése közben a második tesztelőkészüléken gyűjtött adatoknál („R”-rel jelölve) nagyobb különbség volt a száltöltésű és a szállal nem töltött példák között. Bár jelenleg még nem tudjuk, mi az oka ennek az eltérésnek, úgy véljük, hogy a találmány ennek ellenére jelentősen javítja az alacsony hőmérsékletű teljesítőképességet a technika állása szerinti elrendezésekhez képest.

Ezen túlmenően a találmánynak egy előnyös nitrilcsoportot tartalmazó kopolimerrel együttjáró járulékos kedvező tulajdonsága is kiolvasható a táblázatból, ha összehasonlítjuk a 3. összehasonlító próbadarab, a 7. összehasonlító próbadarab és a 8. próbadarab magas hőmérsékletű tesztjeinek eredményét. Mindhárom próbadarab ugyanolyan mennyiségű (nevezetesen a gumi 55 századrésznyi mennyiségét kitevő) korom töltőanyagot tartalmaz. A 7. összehasonlító próbadarab és a

8. próbadarab azonban olyan elasztomerrészeket foglal magában, amely a találmány gyakorlatában előnyös nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiból van, amely magában foglal egy olyan monomert, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, míg a 3. összehasonlító próbadarab egy hagyományosabb, hidrogénezett nitrilbutadién-gumiból van kialakítva, amely az előnyös gumihoz képest gyengébb alacsony hőmérsékletű tulajdonságokkal rendelkezik. (Lásd például az 50 órás hidegrepedési teszt eredményeit a 2. táblázatban.) A szállal nem töltött példáknál figyelemre méltó, hogy a hidrogénezett nitril-butadién-gumiból kialakított próbadarab (3. összehasonlító próbadarab) hőállósági tulajdonságai meghaladják annak a próbadarabnak a tulajdonságait, amely a javított alacsony hőmérsékletű képességet mutató nitrilcsoportból volt kialakítva (7. összehasonlító próbadarab). A 8. próbadarab vonatkozó ala9

HU 223 591 Bl csony és magas hőmérsékletű tesztjeinek eredményei viszont az alacsony és magas hőmérsékletű képesség optimális arányát tükrözik. Azt találtuk, hogy ha a találmánynak megfelelően szálat integrálunk a szíjnak a nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimeranyagú elasztomerrészeibe, főleg pedig a szíj hátoldali rétegébe, olyan szíjat lehet nyerni, amely kiegyensúlyozott arányban rendelkezik tartóssággal, magashőmérséklet- és alacsonyhőmérséklet-állósággal, és az üzemi hőmérséklet-tartománya -40 °C-tól legalább +140 °C-ig terjed.

A találmány szerinti erőátviteli szíj magas és alacsony hőmérsékletű tulajdonságainak javulása egyaránt annak tulajdonítható, hogy fő szíjtestrészként olyan elasztomer anyagot alkalmazunk, amely 100 tömegrész legalább részben hidrogénezett nitrilgumit tartalmaz, és a nevezett nitril kopolimer gumi 0,5 és 50 tömegszázadrésze közötti mennyiségű szálerősítést. A nitrilgumi előnyösen egy nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumi, amely magában foglal (1) 5 és 40 százalék közötti telítetlen nitril monomeregységet, (2) 1 és 80 százalék közötti egységet legalább egy olyan második monomerből, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, és amely előnyösen fluormentes telítetlen karbonsavészter monomeregységekből és fluortartalmú vinil monomeregységekből álló csoportból van kiválasztva, (3) maximum 20 százalék konjugált dién monomeregységet, és (4) a fennmaradó mennyiség hidrogénezett konjugált dién monomeregység, ahol az (1) és (2) monomeregység-tartalom összege 30 és 90 tömegszázalék között van, és a (3) és (4) monomeregység-tartalom összege 10 és 70 tömegszázalék között van. Nitrilcsoportot tartalmazó, erősen telített kopolimer gumiban szálerősítés alkalmazása nem várt módon azt eredményezi, hogy lényegesen javul a szíj alacsony hőmérsékletű repedésállósága, és ugyanakkor javul a magashőmérséklet-állósága is.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja esetében a szálerősítés úgy van megválasztva, hogy a szíjnak -40 °C és legalább +140 °C közötti üzemi hőmérséklet-tartománya van. Más szóval a szíj meghibásodási hőmérséklete a fent definiált 10 órás hidegrepedési tesztnél előnyösen kisebb mint -30 °C. A szíj meghibásodási hőmérséklete a fent definiált 50 órás hidegrepedési tesztnél pedig előnyösen alacsonyabb mint -30 °C, előnyösebben alacsonyabb mint -32 °C, és még előnyösebben alacsonyabb mint -35 °C. A szíj meghibásodási ideje a fent definiált 140 °C-os hőállósági tesztnél előnyösen legalább 250 óra, előnyösebben legalább 400 óra, és még előnyösebben legalább 500 óra.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Fogazott erőátviteli szíj (10), amely -30 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten való használatra alkalmas, és szíjtárcsával kapcsolódásra alkalmasan van kialakítva, magában foglal egy fő szíjtestrészt, főleg hátoldali réteget (12), a szíjtestrésszel integrálva egy szíjtárcsával érintkező részt, főleg fogakat (16), és egy, a szíjtestrészben elhelyezett húzott eszközt, főleg húzott réteget (20), ahol a szíjtestrész és a szíjtárcsával érintkező rész legalább egyike magában foglal olyan elasztomer kompozíciót, amely 100 tömegrész legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiból áll, azzal jellemezve, hogy

- a kopolimer gumi magában foglal:

a) telítetlen nitril monomeregységet 5 és 40 százalék közötti mennyiségben;

b) legalább egy olyan monomeregységet 1 és 80 százalék közötti mennyiségben, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik;

c) konjugált dién monomeregységet legfeljebb 20 százalék mennyiségben; és

d) a fennmaradó mennyiségben pedig hidrogénezett konjugált dién monomeregységet;

- az elasztomer kompozíció magában foglal még a nevezett gumi 0,5 és 50 tömegszázadrésze közötti mennyiségű kopolimer szálerősítést;

- a fogazott erőátviteli szíj üzemi hőmérséklete +140 °C és -40 °C között van, így -35 °C hőmérsékletértékig repedésálló tulajdonsággal rendelkezik.
2. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy az a) és b) monomeregység-tartalom összege 30 és 90 tömegszázalék között van, és a c) és d) monomeregység-tartalom összege 10 és 70 tömegszázalék között van.
3. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a legalább egy monomer, amely a gumi üvegesedési hőmérsékletét csökkentő tulajdonsággal rendelkezik, fluormentes telítetlen karbonsavészter monomeregységekből és fluortartalmú vinil monomeregységekből álló csoportból kiválasztott monomer.
4. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a szálak vágott szálak, és az alaktényezőjük legalább 10, és a hosszuk 0,1 mm és 5 mm között van.
5. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a szálak fibrillált szálak, és az átlagos fajlagos felszínük 1 m²/g és 15 m²/g között és/vagy az átlagos szálhosszúságuk 0,3 mm és 3,5 mm között van.
6. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a szálak para-aramidokból, meta-aramidokból, poliészterből, poliamidból, pamutból, műselyemből, üvegből és két vagy több felsorolt anyagféleség kombinációiból álló csoportból kiválasztott anyagból vannak kialakítva.
7. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a gumi THERBAN XN535C, ZETPOL 4110, ZETPOL 4120, ZETPOL 3110 és ZETPOL 3120 hivatkozási néven beszerezhető gumikból álló csoportból kiválasztott gumi.

HU 223 591 Β1
8. Az 1. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a gumi kénből, szerves peroxidból, más gyártási vulkanizálószerből és két vagy több felsorolt anyagféleség kombinációiból álló csoportból kiválasztott szert alkalmazva van vulkanizálva.
9. A 6. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy a szíj fogazott szíj, az elasztomer kompozíció magában foglal a gumi 0,5 és 20 tömegszázadrésze közötti mennyiségű para-aramid fibrillált szálat, és a szálaknak legalább egy része a fő szíjtestrészben van elhelyezve, és a szíj hosszanti irányában van elrendezve.
10. A 9. igénypont szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy az elasztomer kompozíció magában foglal az elasztomer 1,0 és 5,0 tömegszázadrésze közötti mennyiségű para-aramid fibrillált szálat, amelynek átlagos felszíne 3 m²/g és 12 m²/g között és/vagy az átlagos szálhosszúsága 0,5 mm és 2,0 mm között van.
11. Az 1-10. igénypont bármelyike szerinti szíj, azzal jellemezve, hogy az elasztomer kompozíció ezenkívül magában foglal egy plasztikálót a guminak 2 és 20 tömegszázadrésze közötti mennyiségben.
12. Szíjhajtású rendszer, amely magában foglal az

1-11. igénypont bármelyike szerinti szíjat legalább egy darab hajtó szíjtárcsa és legalább egy darab hajtott szíjtárcsa körül járatva.
13. Eljárás fogazott erőátviteli szíj kialakítására, amely szíj hőmérséklet-állósága +140 °C és -40 °C között van, továbbá amely szíj szíjtárcsával kapcsolódásra alkalmasan van kialakítva, és magában foglal egy hátoldali réteget, a hátoldali réteggel integrálva egy fogazott szíjtárcsával érintkező részt, és egy, a hátoldali réteg és a fogazott rész között elhelyezett húzott tagot, ahol a hátoldali réteg és a fogazott rész legalább egyike elasztomer kompozícióból van kialakítva, és az eljárás magában foglalja a következő lépéseket:

a) a fogazást formázó elasztomer kompozíciót kialakítjuk;

b) a húzott tagot egy hornyolt fogazást formázó szerszám belsejében elrendezzük;

c) a fogazást formázó elasztomer kompozíciót a szerszámban a húzott tag körül és mellett elrendezzük;

d) hő és nyomás alkalmazásával az elasztomer kompozíciót a húzott tagon át a szerszám hornyain keresztül átkényszerítjük;

e) az így kialakított szíjat a szerszámból eltávolítjuk, azzal jellemezve, hogy az eljárás magában foglalja még a következő lépéseket: az elasztomer kompozíciót 100 tömegrész legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumiból alakítjuk ki; és az elasztomer kompozíció kialakítása közben az elasztomer kompozícióhoz az elasztomer 0,5 és 50 tömegszázadrésze közötti mennyiségű szálerősítést adunk.
14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy magában foglalja még a lépést, amelynek során a legalább részben hidrogénezett nitrilcsoportot tartalmazó kopolimer gumit összekeverjük egy második elasztomer anyaggal, amelynek mennyisége a kompozíció elasztomer-össztartalmára vonatkoztatva maximum 25 tömegszázalék, és amely második elasztomer anyag a következőkből álló csoportból van kiválasztva: etilén-alfa-olefín-kopolimerek és -terpolimerek; nitrilbutadién-kopolimerek; epiklór-hidrin-gumi; éti lén-vinil-acetát-kopolimerek; transzpolioktenámer; poliakrilgumi; polibutadién; izobutén-izoprén kopolimerek; halogénezett izobutén-izoprén kopolimerek; etilén-akrilát-elasztomerek; poliizopréngumi; szilikongumi; polikloroprén; poliuretánelasztomerek; és két vagy több felsorolt anyagféleség kombinációi, az elasztomer kompozíció kialakítása végett.