WO2007054065A1 - RIEMEN, DER EINE POLYMERE MISCHUNG, ENTHALTEND EIN ETHYLEN-α-OLEFIN-ELASTOMER, AUFWEIST, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG SOWIE VERWENDUNG EINER SOLCHEN MISCHUNG FÜR DIE HERSTELLUNG VON RIEMEN - Google Patents

RIEMEN, DER EINE POLYMERE MISCHUNG, ENTHALTEND EIN ETHYLEN-α-OLEFIN-ELASTOMER, AUFWEIST, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG SOWIE VERWENDUNG EINER SOLCHEN MISCHUNG FÜR DIE HERSTELLUNG VON RIEMEN Download PDF

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Heribert Quante
Thorsten Leethaus
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Arntz Beteiligungs Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • a belt comprising a polymeric blend containing an ethylene- ⁇ -olefin elastomer, processes for making and using such a blend for the manufacture of belts
  • the invention relates to a belt, in particular a drive belt, with the features of the preamble of patent claim 1, as well as a process for the preparation of a polymeric mixture for the production of belts and the use of such a polymeric mixture for the production of belts.
  • elastomers are known for use in dynamic belt applications. These consist for example of high-performance elastomers such as alkylated chlorosulfonated polyethylene or hydrogenated nitrile rubber. A disadvantage of these materials, however, is their high price, which does not allow a wide economic use.
  • JP 06207050 A is described first one to use ethylene-propylene polymers for dynamic applications.
  • ethylene- ⁇ -olefins including ethylene-propylene copolymers and ethylene-propylene-diene terpolymers for belt applications.
  • These polymers like the above-described high-performance polymers, have a saturated main chain and thus have good heat resistance, whereas, in contrast to the high-performance polymers, they are markedly lower in price.
  • the invention has for its object to design a belt such that in addition to good dynamic properties and improved abrasion behavior at the same time less noise a long life and improved temperature resistance is achieved.
  • the invention is based on the idea not to achieve the desired property optimization of an ethylene- ⁇ -olefin belt by blends with other elastomers, but to build belts using thermoplastic polymers.
  • the belt according to the invention consequently consists of a polymeric mixture of an ethylene- ⁇ -olefin elastomer and a thermoplastic material, in particular of polyethylene, which besides good material properties can also have a low material price.
  • thermoplastic materials which soften but do not melt during the mixing process in the usual mixing process in the rubber industry, fibrillation of the thermoplastics used can take place by the mixing process, so that after further processing of the mixture by extrusion Anisotropic properties of the mixtures which, when used in belt applications, support improved abrasion and noise performance.
  • the belt comprises, in whole or in part, a polymeric mixture cured by free-radical mechanisms and / or radical-forming agents and containing proportions of an ethylene- ⁇ -olefin elastomer, the mixture having the following composition: a. up to 99 parts by weight of an ethylene- ⁇ -olefin elastomer based on 100 parts by weight of the polymers b contained. 1-80 parts by weight of a thermoplastic material based on 100 parts by weight of the polymers c contained. 1-40 parts by weight of a coactivator based on 100 parts by weight of the resulting polymers.
  • the thermoplastic material may be selected from the group consisting of: a. polyethylene b. Polypropylene c. Polybutylene d. metallocene-catalyzed polyolefins e. Polyamide, including PA6, PA66, PA-copo, PAIl 5 PA12, PA4 / 6, PA6 / 3T, PA6 / 6T, PA, uaf polyester, including PET, PBT, uag polyurethanes h. Polycarbonates i. Polyphenylene oxides j. Polyacetals k. acrylic polymers
  • polyethylene as a thermoplastic
  • the polyethylene as the ultra-high molecular weight type advantageously has an average molar mass of not less than 10 6 g / mol.
  • the use of polyethylene positively influences the coefficient of friction as well as the noise and abrasion behavior, while at the same time providing good heat resistance.
  • the proportion by weight of the thermoplastic material in the mixture is in the range from 5 to 65 parts, in particular from 8 to 33 parts, in particular 18 parts, based on 100 parts by weight of the polymers contained.
  • the ethylene- ⁇ -olefin elastomer may preferably be selected from the group consisting of: a. Ethylene-propylene copolymers b. Ethylene-octene copolymers c. Ethylene-propylene-diene terpolymers d. and mixtures thereof.
  • the ethylene- ⁇ -olefin elastomer may be blended according to another invention with up to 20 weight percent (based on the polymeric components) of a second elastomeric material which may be selected from the group consisting of: a. Silicone rubber b. Polychloroprene c. Epichlorohydrin d. hydrogenated nitrile-butadiene rubber e. Natural rubber f.
  • a co-agent can be added, which typically find applications in free-radically initiated crosslinking applications.
  • a coactivator may be used which is preferably selected from the group consisting of: a. Cyanurates, including TIAC and TAC b. 1,2-polybutadiene c. Metal salts of unsaturated carboxylic acids d. Oximes e. Guanidine f. organic acrylates g. Methacrylates, including trimethylolpropane trimethacrylate and ethylene glycol dimethacrylate H. Divinyl ester i. Divinylbenzene j-polyallyl ether k. polyallyl
  • metal salts of unsaturated carboxylic acids are used, wherein the proportion by weight of coactivator in the mixture in the range of 1-40, preferably 8-14, per hundred parts by weight of the polymers.
  • the crosslinking is preferably carried out by means of free radical mechanisms and radical-forming agents, which may be selected from the group consisting of: a. organic peroxides, in particular ⁇ , ⁇ -bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzene b. ionizing radiation
  • Preferred crosslinking agent is an organic peroxide or a mixture of organic peroxides, including but not limited to dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, N-
  • the free-radical-forming agent used is peroxide, which is present in the mixture in concentrations in the range from 2 to 12 plir, in particular in the range from 4 to 7 phr, per hundred parts by weight of the polymers.
  • the composition or mixture used according to the invention may contain further constituents which are customarily used in polymeric compositions. These may be reinforcing and non-reinforcing fillers, plasticizers, anti-aging agents, stabilizers, process aids and fibers.
  • fillers carbon blacks carbonates such as calcium carbonate, TaIk 7 metal oxides such as silica, magnesium oxide, zinc oxide and calcium oxide, but also organic fillers such as starches and wood flour can be used as fillers.
  • fibers of aramid, polyamide, polyester, cotton, viscose, cellulose, glass, carbon and polyacrylonitrile can be used, wherein the fiber fractions are preferably used in concentrations of 1-40 parts based on 100 parts of polymer.
  • the mixture may preferably be admixed with an adhesion or grafting agent, for example and not exclusively silanizing agents, titanium-based coupling agents such as isopropyltri-isostearoyl titanate, acrylic and methacrylic acids, isocyanates, maleic acids and in particular in situ generated or Mixture of added phenolic and resorcinol resins.
  • the belt surface may be flocked with the above types of fibers to further promote noise performance.
  • the belt according to the invention can be designed as a drive belt, in particular as a flat belt, V-belt, V-ribbed belt or toothed belt.
  • the mixture or composition used according to the invention can be used as
  • FIG. 1 An embodiment of a belt according to the invention is shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a drive belt 1 which has an outer layer 2, tension elements 5, a material web 4 covering the teeth or a thin layer of short fiber flakes 6 and an elastomeric base body 3.
  • the elastomeric base body 3 has the following composition:
  • EPDM having an ethylene content of 71%
  • the thermoplastic used is polyethylene, with 75.5 parts by weight of the EPDM containing 24.5 parts by weight of polyethylene. Further, the mixture contains 0.5 parts by weight of TMQ, 1 part by weight of stearic acid, 2 parts by weight of zinc oxide, 5 parts by weight of magnesium oxide, 10 parts by weight of plasticizer, 55 parts by weight of carbon black, 12 parts by weight of co-agent and 3.5 parts by weight of peroxide, each to 75.5 parts by weight of the EPDM.
  • Table 1 shows preferred polymer compositions or mixtures used.
  • EPDM 1 ethylene-propylene-diene terpolimer (EDPM); Ethylene content 50%;
  • EPDM 2 ethylene-propylene-diene terpolimer (EDPM); Ethylene content 71%;
  • PE ultra high molecular weight polyethylene, medium molar mass
  • Plasticizer paraffinic mineral oil plasticizer
  • Carbon black carbon black N 330;
  • Co-agent zinc demethacrylate
  • Peroxide di (t-butylperoxyisopropyl) benzene (40%); pphp: parts per hundred polymer;
  • the above information always refers to 100 parts of the polymer components, in the above examples the sum of EPDM 1 / EPDM 2 and PE always equals 100.
  • the blends were made in a conventional internal mixer common in the rubber industry.
  • the physical values were 2 mm and 6 mm, respectively determined strong test plates, which had been obtained by vulcanization at 180 ° C.
  • the weight loss is determined after 100 h runtime.
  • the test is completed when the belt has more than 10 rib fractures / l 00 mm or has otherwise been destroyed.

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Abstract

Ein Riemen, insbesondere Antriebsriemen, welcher ganz oder in Teilbereichen eine polymere Mischung aufweist, welche durch radikalische Mechanismen und/oder radikalbildende Mittel zur Aushärtung gebracht ist, und welche Anteile eines Ethylen-α-Olefm-Elastomers, z.B. EPDM, enthält, ist zur Verbesserung des Abrieb- und Geräuschverhaltens, der Temperaturbeständigkeit und des Verarbeitungsverhaltens dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung die folgende Zusammensetzung aufweist: a. bis zu 99 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, b. 1-80 Gewichtsteile eines thermoplastischen Materials bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, c. 1-40 Gewichtsteile eines Coaktivators bezogen auf 100 Gewichtsteile der erhaltenen Polymere.

Description

Arntz Beteiligungs GmbH & Co. KG Corveyer Allee 15
37671 Höxter
Riemen, der eine polymere Mischung, enthaltend ein Ethylen-α-Olefin-Elastomer, aufweist, Verfahren zur Herstellung sowie Verwendung einer solchen Mischung für die Herstellung von Riemen
Die Erfindung betrifft einen Riemen, insbesondere einen Antriebsriemen, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer polymeren Mischung für die Herstellung von Riemen und die Verwendung einer solchen polymeren Mischung für die Herstellung von Riemen.
An Riemen, insbesondere an Antriebsriemen, werden in der Praxis vielfältige und stetig steigende Anforderungen gestellt. Besonders erwünscht ist hierbei die Bereitstellung von Riemen, die auch bei hohen Umgebungs- und Betriebstemperaturen lange Laufzeiten haben.
Dies gilt in besonderem Maße für den Fall, dass der Riemen als Antriebsriemen im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt wird, weil in den automobilen Anwendungen aus der Kapselung der Motorräume hohe Temperaturen resultieren. Gleichzeitig ist es in diesem Bereich die Zielsetzung, die Motorlebensdauer mit der Riemenlebensdauer zu verknüpfen.
Es ist bekannt, Antriebsriemen aus Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk oder Chloropren-Kautschuk herzustellen. Nachteilig an diesen Ausführungen ist allerdings, dass die Hitzebeständigkeit unzureichend ist.
Es sind weitere Elastomere für den Einsatz in dynamischen Riemenanwendungen be- kannt. Diese bestehen beispielsweise aus Hochleistungselastomeren wie alkyliertem- chlorsulfoniertem Polyethylen oder hydriertem Nitril-Kautschuk. Nachteilig an diesen Werkstoffen ist jedoch ihr hoher Preis, welcher eine breite wirtschaftliche Verwendung nicht zulässt.
In der JP 06207050 A ist erstmals1 beschrieben, Ethylen-Propylen-Polymerisate für dynamische Anwendungen zu verwenden.
In der WO 96/13544 ist beschrieben, Ethylen-α-Olefine, einschließlich Ethylen-Propy- len-Copolymere und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere für Riemenanwendungen zu verwenden. Diese Polymere verfügen ebenso wie die zuvor beschriebenen Hochleis- tungspolymere über eine gesättigte Hauptkette und weisen damit gute Wärmebeständig- ' keiten auf, wobei sie im Gegensatz zu den Hochleistungspolymeren deutlich niedriger im Preis sind.
Auf Grund ihrer guten Wärme- und Oxidationsbeständigkeit, den moderaten Materialkosten, den guten dynamischen Eigenschaften und der damit einhergehenden hohen Lebensdauer der Antriebselemente haben sich Riemen auf Basis von Ethylen-α-Olefi- nen, insbesondere in automobilen Anwendungen, durchgesetzt.
Trotz dieses guten Eigenschaftsprofils sind bislang keine Riemen bekannt, welche alle an Riemen gestellten Anforderungen gleichermaßen gut erfüllen. So bestehen neben der Alterungsbeständigkeit auch hohe Anforderungen an das Verschleiß- und Geräuschver- halten, an die Kälte- und Medienbeständigkeit, stets verbunden mit geringen Materialkosten. Weiterentwicklungen der Ethylen-α-Olefm-Riemen haben bislang nur Verbesserungen bestimmter Eigenschaften bei gleichzeitiger Verschlechterung von anderen Eigenschaften gezeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemen derart auszugestalten, dass neben guten dynamischen Eigenschaften und einem verbesserten Abriebverhalten bei gleichzeitig geringerer Geräuschentwicklung eine hohe Lebensdauer sowie verbesserte Temperaturbeständigkeit erzielt wird.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die gewünschte Eigenschaftsoptimierung eines Ethylen-α-Olefin-Riemens nicht durch Blends mit anderen Elastomeren zu erreichen, sondern Riemen unter Verwendung thermoplastischer Polymere aufzubauen. Der erfindungsgemäße Riemen besteht folglich aus einer polymeren Mischung aus einem Ethy- len-α-Olefin-Elastomer und einem thermoplastischen Material, insbesondere aus PoIy- ethylen, welches neben guten Materialeigenschaften auch einen geringen Materialpreis haben kann.
Durch die Verwendung von thermoplastischen Materialien, die bei den in der Gummiindustrie üblichen Verarbeitungsbedingungen im Mischprozess erweichen aber nicht schmelzen, kann durch den Mischprozess eine Fibrillierung der eingesetzten Thermoplaste stattfinden, so dass nach der weiteren Verarbeitung der Mischung über Extrusi- onsverfahren anisotrope Eigenschaften der Mischungen zu beobachten sind, die bei der Verwendung in Riemenanwendungen ein verbessertes Abrieb- und Geräuschverhalten unterstützen.
Es hat sich überraschender Weise gezeigt, daß herkömmliche EPDM-Riemen unter Verwendung von Ethylen-Propylen-(Dien)-Polymeren mit Ethylengehalten von 60 - 70
% bereits durch geringe Zugaben von Polyethylen im Abrieb- und Geräuschverhalten signifikant verbessert werden. Mit zu hohen Dosierungen kann jedoch das Verarbeitungsverhalten abnehmen. Zur Verbesserung konventioneller EPDM-Riemen werden mit Dosierungen von 8 - 10 pphp gemäß dem noch folgenden Beispiel 2 optimale Eigenschaften hinsichtlich Geräusch- und Abriebverhalten bei guter Verarbeitbarkeit erreicht.
Höhere Dosierungen sind dann möglich, wenn auf Ethylen-Propylen-(Dien)-Polymere mit geringeren Ethylengehalten von 50 - 55 % zurückgegriffen wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß durch die dann möglichen hohen Dosierungen an Polyethylen ein herausragendes Abriebverhalten erreicht wird. Gleichzeitig wird durch den hohen Propylenanteil in derartigen Elastomeren die Kälteflexibilität verbessert, so daß bei einer Verwendung einer Mischung gemäß Beispiel 5 Antriebsriemen mit exzellenten Geräusch- und Abriebverhalten bei gleichzeitig verbesserter Wärme- und Kältebeständigkeit erhalten werden.
Zur Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens, insbesondere zur Erzielung einer ausreichenden Rohfestigkeit in unvulkanisiertem Zustand kann es vorteilhaft sein, Verschnitte von Ethylen-Propylen-(Dien)-Polymeren mit unterschiedlichen Ethylengehalten gemäß Bespiel 3 zu wählen.
Der Riemen weist ganz oder in Teilbereichen eine polymere Mischung auf, welche durch radikalische Mechanismen und/oder radikalbildende Mittel zur Aushärtung gebracht ist, und welche Anteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers enthält, wobei die Mischung die folgende Zusammensetzung aufweist: a. bis zu 99 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere b. 1-80 Gewichtsteile eines thermoplastischen Materials bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere c. 1-40 Gewichtsteile eines Coaktivators bezogen auf 100 Gewichtsteile der erhaltenen Polymere.
Das thermoplastische Material kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: a. Polyethylen b. Polypropylen c. Polybutylen d. metallocen-katalysierten Polyolefinen e. Polyamid, einschließlich PA6, PA66, PA-Copo, PAIl5 PA12, PA4/6, PA6/3T, PA6/6T, PA, u.a. f. Polyester, einschließlich PET, PBT, u.a. g. Polyurethanen h. Polycarbonaten i. Polyphenylenoxiden j. Polyacetalen k. Acrylpolymeren
1. sowie Derivate und Mischungen davon.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Polyethylen als Thermoplast, wobei das Polyethylen als ultra-hochmolekularer Typ vorteilhafterweise eine mittlere molare Masse von nicht weniger als 106 g/mol aufweist. Durch die Verwendung von Polyethylen wird sowohl der Reibwert als auch das Geräusch- und Abriebverhalten positiv be- einflusst, bei gleichzeitiger guter Wärmebeständigkeit.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Gewichtsanteil des thermoplastischen Materials in der Mischung im Bereich von 5 — 65 Teilen, insbesondere zwischen 8-33 Teilen, insbesondere bei 18 Teilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere.
Das Ethylen-α-Olefin-Elastomer kann bevorzugt ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: a. Ethylen-Propylen-Copolymeren b. Ethylen-Octen-Copolymeren c . Ethylen-Propylen-Dien-Terpolyrneren d. und Mischungen davon. Das Ethylen-α-Olefin-Elastomer kann gemäß weiterer Erfindung verschnitten werden mit bis zu 20 Gewichtsprozent (bezogen auf die polymeren Komponenten) eines zweiten elastomeren Materials, das ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus: a. Silikonkautschuk b. Polychloropren c. Epichlorhydrin d. hydriertem Nitril-Butadien-Kautschuk e. Naturkautschuk f. Ethylen-Vmyl-Acetat-Coporymer g. Ethylen-Methacrylat-Copolymeren und Terpolymeren h. Styrol-Butadien-Kautschuk i. Nitril-Kautschuk j. chloriertem Polyethylen k. chlorsulfoniertem Polyethylen 1. alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen m. trans-Polyoctenamer n. Polyacrylkautschuk o. Butadienkautschuk p. und Mischungen dieser Substanzen.
Zur Verbesserung der dynamischen Tauglichkeit und des Abriebverhaltens kann ein Co-Agens zugesetzt werden, welches typischerweise bei radikalisch-initiierten Vernetzungen Anwendungen finden. Es kann ein Coaktivator verwendet werden, welcher bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a. Cyanuraten, einschließlich TIAC und TAC b. 1,2-Polybutadien c. Metallsalzen ungesättigter Carbonsäuren d. Oximen e. Guanidin f. organischen Acrylaten g. Methacrylate, einschließlich Trimetylolpropantrimethacrylat und Ethylenglycoldimethacrylat h. Divinylester i. Divinylbenzen j- Polyallylether k. Polyallylester
1. N,N'-Phenylenbismaleinimid sowie Derivaten davon, m. Schwefel
Vorteilhafterweise werden Metallsalze ungesättigter Carbonsäuren verwendet, wobei der Gewichtsanteil des Coaktivators in der Mischung im Bereich von 1 - 40, vorzugsweise 8 - 14, pro hundert Gewichtsteilen der Polymere liegt.
Die Vernetzung erfolgt bevorzugt mittels radikalischer Mechanismen und radikalbildender Mittel, welche ausgewählt sein können aus der Gruppe bestehend aus: a. organischen Peroxiden, insbesondere α,α-Bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol b. ionisierender Strahlung
Bevorzugt wird als Vernetzungsmittel ein organisches Peroxid oder ein Gemisch orga- nischer Peroxide, einschließlich unter anderem Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxid, N-
Butyl-4,4'-di(t-butylperoxy)valerat, t-Butylcumylperoxid, l,l-Di(t-butylperoxy)-3,3,5- trimethylcyclohexan, 1 , 1 -Di(t-butylperoxy)cyclohexan, 1 , 1 -Di(amylperoxy)cyclohexan,
Ethyl-3,3-di(butylperoxy)butyrat, Ethyl-3,3-di(t-amylperoxy)butyrat, 4-methyl-4-t-bu- tylperoxy-2-pentanon, α,α-Bis(t-butylperoxy)-diisopropylbenzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t- butylperoxy)hexin-3, 2,5-Dimethyl-2,5-(benzolperoxy)hexan und 2,5-Dimethyl-2,5- mono(t-butylperoxy)hexan.
Für eine vorteilhafte Vernetzung wird als radikalbildendes Mittel Peroxid verwendet, welches in der Mischung in Konzentrationen im Bereich von 2 - 12 plir, insbesondere im Bereich von 4 - 7 phr, pro hundert Gewichtsteile der Polymere vorliegt. Die erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung bzw. Mischung kann darüber hinaus weitere Bestandteile enthalten, die in polymeren Zusammensetzungen üblicherweise verwendet werden. Dies können verstärkende und nicht-verstärkende Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren, Prozesshilfsmittel und Fasern sein.
Beispielhaft können als Füllstoffe Ruße, Carbonate wie Calciumcarbonat, TaIk7 Metalloxide wie z.B. Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid und Calciumoxid, aber auch organische Füllstoffe wie z.B. Stärken und Holzmehle eingesetzt werden.
Zur Erhöhung der Querstabilität können beispielsweise Fasern aus Aramid, Polyamid, Polyester, Baumwolle, Viskose, Cellulose, Glas, Carbon und Polyacrylnitril eingesetzt werden, wobei die Faseranteile bevorzugt in Konzentrationen von 1-40 Teilen bezogen auf 100 Teile Polymer eingesetzt werden. Zur besseren Anbindung an die Polymermatrix kann der Mischung vorzugsweise ein Adhäsions- oder Propfungsmittel zugesetzt werden, beispielsweise und nicht ausschließlich Silanisierungsmittel, auf Titan basierende Kupplungsmittel wie Isopropyltri-isostearoyltitanat, Acryl- und Methacrylsäuren, Isocyanate, Maleinsäuren sowie insbesondere auch in-situ erzeugte oder der Mischung zugesetzte Phenol- und Resorcinolharze.
Auch kann die Riemenoberfläche zur weiteren Begünstigung des Geräuschverhaltens mit obigen Fasertypen beflockt werden.
Der erfindungsgemäße Riemen kann als Antriebsriemen, insbesondere als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen ausgeführt sein. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Riemenaufbau kann die erfindungsgemäß verwendete Mischung bzw. Zusammensetzung eingesetzt werden als
- Kernmischung - Decklage
- Einbettung äußere Schicht auf der Rippenseite (Verbundriemen) - äußere Schicht auf der Decklage
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemens ist in der Figur 1 dargestellt.
Figur 1 zeigt einen Antriebsriemen 1, der eine äußere Schicht 2, Zugelemente 5, eine die Zähne überdeckende Materialbahn 4 oder eine dünne Schicht kurzer Faserflocken 6 und einen elastomeren Grundkörper 3 aufweist. Der elastomere Grundkörper 3 weist folgende Zusammensetzung auf:
Als Ethylen-α-Olefm-Elastomer wird EPDM mit einem Ethylengehalt von 71% verwendet. Als Thermoplast wird Polyethylen verwendet, wobei auf 75,5 Gewichtsteile des EPDM 24,5 Gewichtsteile Polyethylen kommen. Femer enthält die Mischung 0,5 Gewichtsanteile TMQ, 1 Gewichtsanteil Stearinsäure, 2 Gewichtsanteile Zinkoxid, 5 Ge- wichtsanteile Magnesiumoxid, 10 Gewichtsanteile Weichmacher, 55 Gewichtsanteile Ruß, 12 Gewichtsanteile Co-Agens und 3,5 Gewichtsanteile Peroxid, jeweils auf 75,5 Gewichtsteile des EPDM.
m der Tabelle 1 sind bevorzugte verwendete polymere Zusammensetzungen bzw. Mischungen angegeben.
Tabelle 1
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
EPDM 1: Ethylen-Propylen-Dien-Terpolimer (EDPM); Ethylengehalt 50 %;
Diengehalt 4,9 %; EPDM 2: Ethylen-Propylen-Dien-Terpolimer (EDPM); Ethylengehalt 71 %;
Diengehalt 5 %; PE: ultrahochmolekulares Polyethylen, mittlere molare Masse
4,5 x 106g/mol;
TMQ: 2,2,4-Trimethyl-l,2-dihdrochinolin;
Weichmacher: paraffinischer Mineralölweichmacher;
Ruß: Ruß N 330;
Co-Agens: Zink-Demethacrylat;
Peroxid: Di(t-butylperoxyisopropyl)benzol (40 %); pphp: parts per hundred polymer;
Die obigen Angaben beziehen sich immer auf 100 Teile der Polymeranteile, in den obigen Beispielen ergibt die Summe aus EPDM 1/EPDM 2 und PE immer 100.
Die Mischungen wurden in einem konventionellen, in der Gummiindustrie üblichen Innenmischer hergestellt. Die physikalischen Werte wurden an 2 mm bzw. 6 mm starken Probeplatten ermittelt, die durch Vulkanisation bei 180 °C erhalten worden waren.
Bezüglich der Abriebfestigkeit werden folgende Ergebnisse erreicht:
Tabelle 2
Figure imgf000013_0001
Die Abriebsprüfung erfolgte mit Keilrippenriemen im Profil PK auf einer 8-Scheiben-
Anordnung mit zwei Rückenrollen und automatischem Spannersystem. Trumkraft 350-
400 N. Drehzahl 2000 min"1. Leistungsabnahme 12 kW. Drehungsgleichförmigkeit
± 1,25 %. Verschränkung 10 °.
Bestimmt wird der Gewichtsverlust nach 100 h Laufzeit.
Die Zerrüttungsprüfung erfolgte ebenfalls mit Rippenbändern im Profil PK auf einer 13-
Scheiben- Anordnung, davon 6 Rückenrollen. Trurnkraft 133 N/Rippe. Drehzahl 5000 min"1. Die Prüfung erfolgte bei Umgebungstemperaturen von 120 0C.
Die Prüfung ist beendet, wenn der Riemen mehr als 10 Rippenbrüche/l 00 mm aufweist oder anderweitig zerstört wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Riemen, insbesondere Antriebsriemen, welcher ganz oder in Teilbereichen eine polymere Mischung aufweist, welche durch radikalische Mechanismen und/oder radikalbildende Mittel zur Aushärtung gebracht ist, und welche Anteile eines
Ethylen-α-Olefin-Elastomers enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung die folgende Zusammensetzung aufweist: a. bis zu 99 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers bezogen auf 100
Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, b. 1-80 Gewichtsteile eines thermoplastischen Materials bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, c. 1-40 Gewichtsteile eines Coaktivators bezogen auf 100 Gewichtsteile der erhaltenen Polymere.
2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a. Polyethylen b. Polypropylen
C. Polybutylen d. metallocen-katalysierten Polyolefinen e. Polyamid f. Polyester g- Polyurethanen h. Polycarbonaten i. Polyphenylenoxiden j- Polyacetalen k. Acrylpolymeren
1. sowie Derivaten und Mischungen davon.
3. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermoplast Polyethylen verwendet wird, welches eine mittlere molare Masse von nicht weniger als 106 g/mol aufweist.
4. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des thermoplastischen Materials in der Mischung im Bereich von 5 - 65 Teilen, insbesondere bei 18 Teilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere liegt.
5. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-α-Olefin-Elastomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a. Ethylen-Propylen-Copolymeren b. Ethylen-Octen-Copolymeren c. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren d. und Mischungen davon.
6. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-α-Olefin-Elastomer verschnitten ist mit bis zu 20 Gewichtsprozent
(bezogen auf die polymeren Komponenten) eines zweiten elastomeren Materials, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a. Silikonkautschuk b. Polychloropren
C. Epichlorhydrin d. hydriertem Nitril-Butadien-Kautschuk e. Naturkautschuk f. Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer g- Ethylen-Methacrylat-Copolymeren und Terpolymeren h. Styrol-Butadien-Kautschuk i. Nitril-Kautschuk j- chloriertem Polyethylen k. chlorsulfoniertem Polyethylen
1. alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen m. trans-Polyoctenamer n. Polyacrylkautscb.uk o. Butadienkautschuk p. und Mischungen dieser Substanzen.
7. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Coaktivator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a. Cyanuraten, einschließlich TIAC und TAC b. 1,2-Polybutadien c. Metallsalzen ungesättigter Carbonsäuren d. Oximen e. Guanidin f. organischen Acrylaten g. Methacrylaten, einschließlich Trimethylpropantrimethacylat und Ethylenglycoldimethacrylat h. Divinylester i. Divinylbenzen j. Polyallylether k. Polyallylester
1. N,N'- Phenylenbismaleinimiden sowie Derivaten davon, m. Schwefel
8. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Coaktivator Metallsalze ungesättigter Carbonsäuren verwendet sind, und dass der Gewichtsanteil des Coaktivators in der Mischung im Bereich von 1 — 40, vorzugsweise 8 - 14, pro hundert Gewichtsteile der Polymere liegt.
9. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzungsmittel radikalische Mechanismen und/oder Mittel verwendet worden sind aus der Gruppe von a. organischen Peroxiden b. Di-t-butylperoxid c. N-Butyl-4,4'-di(t-butylperoxy)valerat d. T-Butylcumylperoxid e. l,l-Di(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan f. 1,1 -Di(t-butylperoxy)cyclohexan g. 1,1 -Di(t-amylρeroxy)cyclohexan h. Ethyl-3,3-di(t-butylperoxy)butyrat i. Ethyl-3,3-di(t-amylperoxy)butyrate j . 4-methyl-4-t-butylp eroxy-2-pentanon k. α-α-Bis(t-burylperoxy)-diisopropylbenzol
1. 2J5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin-3 m. 2,5-dimethyl-2,5-(benzolperoxy)hexan n. 2,5-Demetliyl-2,5-mono(t-butylperoxy)hexan o. Dicumylperoxid p. ionisierender Strahlung
10. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als radikalisches Mittel Peroxid verwendet wird, und dass der Gewichtsanteil des radikalischen Mittels in der Mischung im Bereich von 2 - 12 phr, insbesondere im Bereich von 4 - 7 phr, pro hundert Gewichtsteile der Polymere liegt.
11. Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen ausgeführt ist.
12. Verwendung einer polymeren Mischung zur Herstellung eines Riemens, wobei diese Mischung durch radikalische Mechanismen und/oder radikalbildende Mittel zur Aushärtung gebracht ist und Anteile eines Ethylen-α-Olefϊn-Elastomers enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung die folgende Zusammensetzung aufweist: a. bis zu 99 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefin-Elastomers bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, b. 1-80 Gewichtsteile eines thermoplastischen Materials bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere, c. 1-40 Gewichtsteile eines Coaktivators bezogen auf 100 Gewichtsteile der enthaltenen Polymere.
13. Verfahren zur Herstellung einer polymeren Mischung für die Herstellung von Riemen, insbesondere Antriebsriemen, dadurch gekennzeichnet, dass man jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des erhaltenen Polymers a) bis zu 99 Gewichtsteile eines Ethylen-α-Olefm-Elastomers, b) 1 - 80 Gewichtsteile eines thermoplastischen Elastomers und c) 1 - 40 Gewichtsteile eines Coaktivators miteinander mischt und durch radikalische Mechanismen und/oder radiaklbildende
Mittel zur Aushärtung bringt.
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