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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf Transmissionsriemen und insbesondere auf einen Transmissionsriemen mit wenigstens einer darin eingebetteten lasttragenden Schnur. Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Transmissionsriemen gerichtet.
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STAND DER TECHNIK
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Transmissionsriemen werden seit langem bei Motoren in der Automobilindustrie verwendet. Üblicherweise sind diese Riemen unter Verwendung natürlichen Gummis, Styrol-Butadien-Gummi oder Chloropren-Gummi hergestellt.
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Um die Energieerhaltung zu verbessern, werden viele Kraftfahrzeuge in zunehmend kleinerer Ausführung hergestellt. Dies hat sehr kompakte Motorräume zur Folge gehabt, wobei die Bauteile der Motoren in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sind. Als Folge davon ist die Temperatur in solchen kompakten Motorräumen im Allgemeinen höher als diese in der Vergangenheit in größeren Motorräumen gewesen ist. Wenn Transmissionsriemen in dieser höheren Temperatur-Umgebung betrieben werden, tendieren Gummischichten aus den oben genannten Zusammensetzungen dazu, auszuhärten. Dies kann zu vorzeitigen Riemen-Rissbildungen führen.
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Um dieses Phänomen der Rissbildung zu vermeiden, wurde Ethylen-a-Olefin-Gummi anstelle von Chloropren-Gummi verwendet. Beispielhafte Gummis sind Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) und Ethylen-Propylen-Dien-Gummi (EPDM), die beide einen ausgezeichneten thermischen Widerstand entwickeln.
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Ethylen-α-Olefin-Gummi hat den Nachteil, dass es nicht klebrig an Fasern der lasttragenden Elemente anhaftet, die normalerweise in solchen Riemen enthalten sind. Verschiedene Versuche sind durchgeführt worden, um das Anhaften zwischen den Fasern und dem Ethylen-α-Olefin-Gummi zu verbessern.
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Als ein Beispiel wird die
DE 199 63 304 A1 , entsprechend der japanischen Patent-Veröffentlichung
JP 2000 -
234 277 A genannt. Hier wird ein Verfahren zur Behandlung eines
Fasermaterials mit einer Resorcin-Formaldehyd-Latex-Flüssigkeit (Resorcin-Formalin-Latex-Flüssigkeit) offenbart, gemäß welchem eine gesonderte Behandlungsflüssigkeit angewendet wird. Diese Behandlungsflüssigkeit ist durch Hinzufügung eines Vernetzers zu einem halogenierten Polymer und durch Vulkanisation zum Anhaften mit einer Ethylen-α-Olefin-Zusammensetzung präpariert.
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Während sich die obige Behandlung mit dem Problem der Anhaftung angemessen befasst, führt es ein anderes Problem ein. Diese Zusammensetzungen schließen Halogen ein, welches Dioxin erzeugt. Dies wirft umweltbedingte Belange auf.
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Folglich wurde vordem die Industrie bei der Verwendung von Ethylen-α-Olefin-Gummi bei Transmissionsriemen vor die Wahl gestellt, entweder a) im Wettbewerb zu stehen mit Riemen, die aus Gründen unzulänglicher Anhaftung zwischen dem Riemen-Gummi und den Fasern in lasttragenden Elementen ausfallen, oder b) umweltbedingte Probleme auf Grund der Verwendung von Halogen enthaltenden Zusammensetzungen zu erzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transmissionsriemen, umfassend einen Körper mit einer Länge, einer Breite zwischen seitlich beabstandeten Seiten, einer Innenseite und einer Außenseite. Der Körper schließt ein Gummi ein, in welchem wenigstens ein lasttragendes Element eingebettet ist, und erstreckt sich in Längsrichtung des Körpers. Das Gummi schließt ein Ethylen-α-Olefin-Gummi ein. Das wenigstens eine lasttragende Element ist eine durch Verdrehen einer aus einer Polyester-Faser, einer Polyethylen-Terephtalat-Faser (PET-Faser), einer Polyethylen-Naphtalat-Faser (PEN-Faser), einer Polytrimethylen-Terephtalat-Faser (PTT-Faser) oder einer Aramid-Faser ausgebildeten Schnur, und hat eine äußere Oberfläche und erste, zweite und dritte Schichten sind auf der äußeren Oberfläche des wenigstens einen lasttragenden Elements gebildet, die erste Schicht schließt wenigstens eine Schicht einer Isocyanat-Verbindung und einer Epoxyd-Verbindung ein, die zweite Schicht schließt Polybutadien-Gummi ein und die dritte Schicht schließt ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) ein, wobei der Dien-Gehalt des in der dritten Behandlungsflüssigkeit verwendeten Ethylen-Propylen-Dien-Polymer (EPDM) einen Wert von 5 bis 12,5 Masse-% aufweist, so dass es zu einer starken Anhaftung zwischen der zweiten und der dritten Schicht kommt.
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Dadurch weist der Transmissionsriemen eine hervorragende Anhaftung des lasttragenden Elementes und der Polstergummischicht auf, ohne die Erzeugung von für die Umwelt nachteilige Halogen-Bestandteile.
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In einer Ausführungsform ist die erste Schicht unmittelbar auf der äußeren Oberfläche des wenigstens einen lasttragenden Elementes ausgebildet, gefolgt von der zweiten Schicht und dann von der dritten Schicht.
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In einer Ausführungsform sind die zweiten und dritten Schichten jeweils aus vulkanisiertem Schwefel gebildet.
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In einer Ausführungsform besteht die zweite Schicht aus Resorcin-Formaldehyd-Latex, mit Latex bestehend aus wenigstens Polybutadien.
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In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis von Butadien in einem festen Gehalt des Latex wenigstens 50 Masse-%.
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In einer Ausführungsform betragen ein Mol-Verhältnis des Resorcin zu Formaldehyd im Resorcin-Formaldehyd-Latex 1:2 bis 2:1 und ein festes Masse-Verhältnis von einem anfänglichen Kondensat von Resorcin-Formaldehyd zum Latex 1:2 bis 1:8.
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In einer Ausführungsform besteht die dritte Schicht aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer mit einem Dien-Gehalt von 5 bis 12,5 Masse-%.
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In einer Ausführungsform ist das wenigstens eine lasttragende Element aus wenigstens einer Faser, ausgewählt aus Polyester-Faser und Aramid-Faser, hergestellt.
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In einer Ausführungsform ist der Transmissionsriemen aus einem gezahnten Riemen mit Zähnen gebildet, die in Längsrichtung des Körpers an wenigstens einer der Innenseite und der Außenseite des Körpers beabstandet sind.
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In einer Ausführungsform ist der Transmissionsriemen als ein V-gerippter Riemen mit einer Vielzahl von seitlich beabstandeten Rippen gebildet, die sich in Längsrichtung des Körpers erstrecken.
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In einer Ausführungsform ist der Transmissionsriemen ein V-Riemen mit einem V-förmigen Körper, betrachtet im Querschnitt quer zur Länge des Körpers.
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Im Stand der Technik sind einzelne Merkmale der Erfindung aus verschiedenen Dokumenten wie folgt vorbekannt:
- In US 4 285 756 A wird zur Verbesserung der Anhaftung eines Polyester- oder Polyamidcords in einem EPDM-Gummi nach der Behandlung des Cords mit einer Isocyanat-Epoxyd-Verbindung eine zweite Behandlung mittels eines Butadien-Latex angeregt.
- In EP 1 098 110 A1 wird neben der Behandlung der Polyesterfaserkordeln mit Isocyanat oder Epoxydverbindungen und der Behandlung mit einer RFL-Klebzusammensetzung (wobei der Kautschuklatex chlorsul-foniertes Polyethylen und alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen und Copolymer aus Chlorbutadien aufweist) eine Nachbehandlung mit Kautschukzement angeregt, wobei dieser durch Lösen des gleichen Ethylen-α-Olefin-Kautschuks, wie er zur Bildung einer Kompressionsschicht oder einer Gummiklebeschicht verwendet wird, in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird.
- Die DE 100 64 947 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden einer Ethylen-α-Olefin-Kautschukmischung mit einer Faser, wobei die Faser ebenfalls drei Behandlungsschritten unterworfen sein kann. Im wesentlich unterscheidet sich die Erfindung hinsichtlich der Behandlung mit RFL, welches Polybutadien als Latex umfasst und nicht Ethylen-α-Olefin-Latex.
- Schließlich sei noch die WO 2006/112 386 A1 erwähnt, wobei die zugehörige, nicht vorveröffentlichte DE 11 2006 000 935 T5 zur Erklärung Verwendung findet. Diese offenbart ebenfalls eine dreifache Behandlung der lasttragenden Elemente und damit eine Ausbildung von drei Schichten auf den lasttragenden Elementen, wobei sich wiederum der Gegenstand der Erfindung hinsichtlich der Behandlung der Fasercorde zur Ausbildung der zweiten Schicht durch das verwendete Latex unterscheidet (Poly-2,3-Dichlorbutadien als Latex statt Polybutadien gemäß der Erfindung).
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Selbst eine Kombination der Merkmale der hier abgehandelten Dokumente zum Stand der Technik kann den Fachmann_aber nicht zum Gegenstand der Erfindung in ihrer Gesamtheit anregen noch führen
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Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines Transmissionsriemens gerichtet. Das Verfahren schließt folgende Schritte ein: Bildung eines Körpers mit einer Länge, einer Breite zwischen seitlich beabstandeten Seiten, einer Innenseite und einer Außenseite, und zu wenigstens einem Teil aus Gummi (Kautschuk) gebildet, bestehend aus Ethylen-α-Olefin-Gummi; Bereitstellung von wenigstens einem lasttragenden Element, das aus einer durch Verdrehen einer Polyester-Faser, einer Polyethylen-Terephtalat-Faser (PET-Faser), einer Polyethylen-Naphtalat-Faser (PEN-Faser), einer Polytrimethylen-Terephtalat-Faser (PTT-Faser) oder einer Aramid-Faser ausgebildeten Schnur ist; Behandeln des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer ersten Behandlungsflüssigkeit, bestehend aus wenigstens einer von einer Isocyanat-Verbindung und einer Epoxyd-Verbindung; nach der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit der ersten Behandlungsflüssigkeit Behandeln des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten, aus Butadien-Latex bestehenden Behandlungsflüssigkeit; nach der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit der zweiten Behandlungsflüssigkeit Behandeln des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer dritten Behandlungsflüssigkeit, umfassend ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), wobei der Dien-Gehalt des in der dritten Behandlungsflüssigkeit verwendeten Ethylen-Propylen-Dien-Polymers (EPDM) der 5 bis 12,5 Masse-% beträgt; so dass es zu einer starken Anhaftung zwischen der zweiten und der dritten Schicht kommt,und Einbetten des wenigstens einen lasttragenden Elementes in das Gummi, so dass sich das wenigstens eine lasttragende Element in Längsrichtung des Körpers erstreckt.
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In einer Ausführungsform schließt das Verfahren die Schritte der Schwefel-Vulkanisierung des Butadien-Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit und des Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer der dritten Behandlungsflüssigkeit und das Anhaften der ersten und zweiten Behandlungsflüssigkeiten aneinander ein.
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In einer Ausführungsform werden die Schritte der Schwefel-Vulkanisierung des Butadien-Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit und des Ethylen-Propylen-Dien-Terpoly-mers der dritten Behandlungsflüssigkeit und das Anhaften der ersten und zweiten Behandlungsflüssigkeiten aneinander nach der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elements mit der dritten Behandlungsflüssigkeit ausgeführt.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit die Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit ein, die aus einer Resorcin-Formaldehyd-Latex-Flüssigkeit mit Latex besteht, das aus wenigstens Butadien-Latex besteht.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit
einer zweiten Behandlungsflüssigkeit die Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit ein, die aus einer Resorcin-Formaldehyd-Latex-Flüssigkeit besteht, die aus wenigstens Butadien-Latex besteht, wobei das Verhältnis von Butadien in einem festen Gehalt des Latex wenigstens 50 Masse-% beträgt.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt der Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit die Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit ein, die aus einer Resorcin-For-maldehyd-Latex-Flüssigkeit mit Latex besteht, das aus wenigstens Butadien-Latex besteht, und wobei ein Mol-Verhältnis vom Resorcin zu Formaldehyd im Resorcin-Formaldehyd-Latex 1:2 bis 2:1 beträgt und ein festes Masse-Verhältnis von einem anfänglichen Kondensat von Resorcin-Formaldehyd zu Latex von 1:2 bis 1:8 vorliegt.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt zur Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer dritten Behandlungsflüssigkeit die Behandlung des wenigstens einen lasttragenden Elementes mit einer dritten Behandlungsflüssigkeit ein, die aus einem Ethylen-Propy-len-Dien-Terpolymer besteht, wobei der Gehalt an Dien in dem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer 5 bis 12,5 Masse-% beträgt.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt zur Bereitstellung wenigstens eines lasttragenden Elementes die Bereitstellung wenigstens eines lasttragenden Elementes ein, das aus wenigstens einer von a) Polyester-Faser und b) Aramid-Faser ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt zur Bildung eines Körpers die Bildung eines Körpers ein, um in Längsrichtung des Körpers beabstandete Zähne an wenigstens einer der Innenseite und der Außenseite des Körpers zu bilden.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt zur Bildung eines Körpers die Bildung eines Körpers ein, um eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Rippen zu bilden, die sich in Längsrichtung des Körpers erstrecken.
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In einer Ausführungsform schließt der Schritt zur Ausbildung eines Körpers die Bildung eines Körpers ein, um eine „V“-Form zu bilden, betrachtet im Querschnitt quer zur Länge des Körpers.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transmissionsriemens, ausgebildet gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine fragmentarische, quergeschnittene, perspektivische Ansicht eines V-gerippten Riemens, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils des Riemens innerhalb des gestrichelt dargestellten Kreises in 2 und zeigt einen Querschnitt eines eingebetteten lasttragenden Elementes, behandelt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine fragmentarische, quergeschnittene, perspektivische Ansicht eines V-Riemens, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine fragmentarische, quergeschnittene, perspektivische Ansicht eines gezahnten Riemens, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Transmissionsriemens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Transmissionsriemens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Riemen 10 umfasst einen Körper 12, hergestellt wenigstens teilweise aus Gummi 14, innerhalb dessen wenigstens ein lasttragendes Element 16 eingebettet ist und sich in Längsrichtung erstreckt. Das lasttragende Element 16 ist behandelt, um getrennte erste, zweite und dritte Schichten 18, 20, 22 zu definieren. Die Einzelheiten der Komponenten werden nachfolgend im Detail beschrieben. Mit der schematischen Darstellung in 1 ist beabsichtigt, virtuell eine unbegrenzte Anzahl von verschiedenen Riemenformen und Variationen der Grund-Komponenten des Transmissionsriemens zu umfassen.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 eine spezielle Form eines Transmissionsriemens 10 dargestellt. Der Körper 12 hat eine Länge, die sich in Richtung des doppel-köpfigen Pfeiles 24 erstreckt, eine Breite W zwischen seitlich beabstandeten Seiten 26, 28, eine Innenseite 30 und eine Außenseite 32. Die Bezeichnungen „Innenseite“ und „Außenseite“ sind beliebig in dem Sinne, dass der Riemen 10 auch gedreht werden kann.
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Der Gummi 14, in dem das lasttragende Element 16 eingebettet ist, kann aus einer einzelnen Lage oder aus mehreren Lagen gebildet sein. Während der gesamte Körper 12 aus einer oder aus einer Anzahl von verschiedenen Gummilagen gebildet sein kann, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Gummilagen 34, 36, 38 vorgesehen, die kombiniert sind, um den Körper 12 zu bilden. Die Gummilage 34 ist eine Polster-Gummilage, gebildet durch den Gummi 14. Die Gummilage 36 ist auf der äußeren Oberfläche
40 der Polster-Gummilage 34 angeordnet und steht während der Riemenbetätigung unter Spannung. Die Gummilage 38 ist auf die innere Oberfläche 42 der Polster-Gummilage 34 aufgebracht und steht während der Riemenbetätigung unter Druck. Die Lagen 36, 38 werden nachfolgend hierin als Spannungs-Gummilage 36 bzw. als Druck-Gummilage 38 bezeichnet.
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Das lasttragende Element 16 kann als ein Element betrachtet werden, das spiralförmig gewickelt ist, oder als mehrere Elemente, von denen jedes durch eine Drehung des spiralförmig gewickelten lasttragenden Elementes 16 definiert ist. Die Drehungen sind äquidistant seitlich beabstandet zwischen den Seiten 26, 28.
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Der Riemen 10 in 2 ist ein V-gerippter Riemen mit seitlich beabstandeten Rippen 44, im Ausführungsbeispiel drei an der Zahl, die sich in Längsrichtung des Körpers 12 erstrecken. Die Rippen 44 haben ein „V“-Form im Querschnitt, genommen quer zur Länge des Riemenkörpers 12. Die Rippen 44 sind in der Druck-Gummischicht 38 gebildet, um mit einer nicht dargestellten, komplementärgeformten Riemenscheibe zusammenzuarbeiten.
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Die Polster-Gummischicht 34 ist aus einer Gummizusammensetzung mit einer Ethylen-α-Olefin-Gummi-Komponente gebildet. Das Ethylen-α-Olefin-Gummi ist ein Copolymer von Ethylen und einem α-Olefin (Propylen, Butylen, Hexen, oder Octen), oder ein Copolymer von Ethylen, dem oben genannten α-Olefin und einem nichtkonjugierten Dien. Besonders dieser Gummi bezieht sich auf einen, ein Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) oder ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) einschließenden Gummi. Die oben genannte Dien-Komponente kann ein nichtkonjugiertes Dien sein, das 5 bis 15 Kohlenstoff-Atome umfasst, wie Ethylidenorbornen, Dicyclopentadien, 1 ,4-Hexadien, Cyclooc-tadien, Methylennorbornen oder dergleichen.
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Die Gummizusammensetzung ist bevorzugt mit einem Vernetzungsmittel, wie z. B. Schwefel, organischem Peroxid, Metalloxid od. dgl. gemischt. Die Gummizusammensetzung kann auch, falls erfordert oder gewünscht, mit einem Erweiterer (enhancer), wie Ruß (carbon black) oder Kieselerde, einem Füller, wie Kalziumkarbonat oder Talkum, einem Verfahrenshilfsmittel, wie Fettsäure oder Fettsäurederivat, einem Weichmacher (plasticizer), einem Stabilisierungsmittel (stabilizer), oder einem Anti-Oxidant od. dgl. gemischt werden.
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Die Druck-Gummischicht 38 kann mit der gleichen Gummizusammensetzung wie diejenige der Polster-Gummischicht 34 ausgebildet werden. Jedoch ist die Ausbildung der Druck-Gummischicht 38 aus anderen Zusammensetzungen auch vorgesehen.
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Die Spannungs-Gummischicht 36 besteht aus einer kurze Fasern 46 enthaltenden Gummi-Zusammensetzung. Durch Einschließen der kurzen Fasern 46 werden der Abriebswiderstand und der Einreißwiderstand verbessert. Die Gummizusammensetzung in der Spannungs-Gummischicht 36 kann diegleiche sein wie die für die Polster-Gummischicht 34 verwendete. Jedoch können auch andere Gummi-Zusammen-setzungen vorgesehen werden.
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Als eine Alternative zur Verwendung der Spannungs- Gummischicht 36 kann eine nicht dargestellte Leinwand-Deckschicht aus einem faserförmigen Material eingesetzt werden.
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Im Falle, dass eine oder beide der Druck-Gummischicht 38 oder der Spannungs-Gummischicht 36 aus einer Gummi-Zusammensetzung hergestellt sind, die unterschiedlich zu der ist, aus der die Polster-Gummischicht 34 hergestellt ist, kann das Gummi z. B. Ethylen-α-Olefin-Gummi oder ein Gemisch aus Gummi sein, präpariert durch Mischen von
Ethylen-α-Olefin-Gummi mit einer oder mehreren Arten von Gummi.
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Das mit dem Ethylen-α-Olefin-Gummi zu mischende Gummi kann eines oder eine Kombination von einem Butadien-Gummi (BR), einem Styrol-Butadien-Gummi (SBR), einem Acrylnitril-Butadien-Gummi (NBR), einem hydrierten Nitril-Gummi (HNBR), einem Chloropren-Gummi (CR), einem Butyl-Gummi (IIR) und einem natürlichen Gummi (NR) sein.
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Wenn alle Gummi-Zusammensetzungen, die den Riemenkörper 12 definieren, aus Ethylen-α-Olefin-Gummi hergestellt sind, ist der Riemen 10 geeignet, einen exzellenten thermischen Widerstand aufzuweisen.
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Das lasttragende Element 16 kann eine durch Verdrehen einer Polyester-Faser ausgebildete Schnur sein, wie eine Polyethylen-Terephtalat-Faser (PET Faser), eine Polyethylen-Naphtalat-Faser (PEN Faser), eine Polytrimethylen-Terephtalat-Faser (PTT Faser) oder eine Amid-Faser.
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Bevorzugt wird eine Polyester- oder eine Aramid-Faser verwendet. Da sich das Polyester nach einer Erwärmung zusammenzieht, neigt der Riemen dazu, eine angemessene Spannung aufrechtzuerhalten.
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Aramid-Fasern haben eine bessere Reißfestigkeit als Polyester-Fasern, und es wird im Allgemeinen erwartet, dass diese höhere Spannungen und Belastungen aufnehmen, als Riemen, die Polyester-Fasern verwenden. Da sich die Aramid-Faser nach der Erwärmung nicht bedeutsam zusammen zieht, kann eine automatische Spannvorrichtung erforderlich sein, um eine angemessenen Riemenspannung durchweg aufrechtzuerhalten.
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Wie es insbesondere in 3 zu erkennen ist, sind die erste Schicht 18, die zweite Schicht 20, und die dritte Schicht 22 auf der äußeren Oberfläche 48 des lasttragenden Elementes 16 ausgebildet. Bevorzugt sind die Schichten 18, 20, 22 in der gezeigten Reihenfolge angebracht.
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Die erste Schicht 18, die vorzugsweise direkt auf die äußere Oberfläche 48 aufgebracht ist, enthält wenigstens eine von einer Isocyanat-Zusammensetzung und einer Epoxyd-Zusammensetzung. Die erste Schicht 18 ist durch Eintauchen einer unbehandelten Faser-Schnur in eine erste Behandlungsflüssigkeit ausgebildet, die wenigstens eine von einer Epoxyd-Zusammensetzung und einer Isocyanat-Zusammensetzung enthält, und woraufhin die Schnur bei einer hohen Temperatur gezogen wird. Die erste Behandlungsflüssigkeit wird durch Mischen wenigstens einer von einer Isocyanat-Zusammensetzung und einer Epoxyd-Zusammenset-zung mit einem organischen Lösungsmittel, wie z.B. Toluol oder Methyl-Ethyl-Keton, vorbereitet.
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Unter den geeigneten Beispielen für die Isocyanat-Zusam-mensetzung für die erste Schicht 18 sind 4,4'Diphenyl-methan-diisocyanat, Toluen-2,4-diisocyanat, Polymethylen-polyphenyl-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat, Polyaryl-polyisocyanat (z.B. verkauft unter dem Produktnamen PAPI), u. dgl..
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Die Isocyanat-Zusammensetzung kann ein geblocktes Poly-isocyanat sein, in dem eine Isocyanat-Gruppe von Poly-isocyanat durch Reaktion der Isocyanat-Zusammensetzung mit einem Blockmittel, wie z. B. Phenol, tertiärer Alkohol oder sekundärer Alkohol, geblockt ist.
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Geeignete Beispiele der Epoxyd-Zusammensetzung schließen ein: Reaktionsprodukte von Polyalkohol (polyhydric alcohol), wie z. B. Ethylen-Glycol, Glycerin und Penta- erythrit, oder Polyalkylenglykol (polyalkylene glycol), wie z. B. PolyethylenGlycol, mit einer Halogen enthaltenden Epoxyd-Zusammensetzung, wie z. B. Epichlorhydrin; oder Reaktionsprodukte von Polyhydroxy-Phenol, wie z. B. Resorcin, Bis(4-Hydroxyphenyl)-dimethylmethan, ein Phenol-Formaldehyd-Harz oder ein Resorcin-Formaldehyd-Harz mit einer Halogen enthaltenden Epoxyd-Verbindung.
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Die zweite Schicht 20 ist bevorzugt auf der äußeren Oberfläche 50 der ersten Schicht 18 ausgebildet und enthält eine Butadien-Gummi-Zusammensetzung (BR). Die Butadien-Gummi-Zusammensetzung schließt einen Schwefel-Vernetzer ein. Der Schwefel-Vernetzer schließt einen einzigen Schwefel-Körper, kolloidalgeformtes Schwefel als ein einziger Körper vom wasserdispergierbaren Typ, oder einen schwefligen Vernetzer, wie z.B. Maleinsäureimid als ein wasserlöslicher Typ ein.
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Die zweite Schicht 20 wird durch Eintauchen der Faserschnur mit der darauf gebildeten ersten Schicht 18 in eine zweite Behandlungsflüssigkeit gebildet, die eine Resorcin-Formaldehyd-Latex-Flüssigkeit (RFL) unter Verwendung von BR-Latex einschließt, und dann wird die Faserschnur thermisch behandelt. Die thermische Behandlung wird derart ausgeführt, dass ein Lösungsmittel in der zweiten Behandlungsflüssigkeit verdampft wird, aber nicht, um das Latex zu vulkanisieren.
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Im Allgemeinen wird die RFL-Flüssigkeit als ein Haftmittel zwischen dem Gummi und der Faser verwendet und ist durch Mischen eines anfänglichen Kondensats von Resorcin mit Formaldehyd mit Gummi-Latex hergestellt. In der zweiten Behandlungsflüssigkeit wird BR-Gummi-Latex verwendet.
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Um eine ausreichende Anhaftung zu erreichen, beträgt ein Mol-Verhältnis von Resorcin zu Formaldehyd 1:2 bis 2:1. Wenn das Mol-Verhältnis geringer als 1:2 ist, entsteht eine überhöhte Dreidimensionierung von Resorcin-Formal-dehyd-Harz, wobei ein Gel produziert wird. Wenn das Mol-Verhältnis 2:1 übersteigt, kann die Reaktion zwischen Resorcin und Formaldehyd nicht ausreichend ausgeführt werden, wobei die Anhaftung nachteilig verringert wird.
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Ein festes Masse-Verhältnis von dem anfänglichen Kondensat von Resorcin-Formaldehyd zu Latex ist bevorzugt 1:2 bis 1:8. Innerhalb dieses Bereiches kann die Adhäsion ausreichend sein. Wenn das Verhältnis geringer als 1:2 ist, wird der Harz-Gehalt von Resorcin-Formaldehyd gross und das RFL wird fest, so dass dadurch die dynamische Anhaftung verringert wird. Wenn das Verhältnis 1:8 übersteigt, wird die Harz-Menge für das Resorcin-Formaldehyd gering, als Ergebnis davon wird die RFL-Schicht relativ weich, dadurch wird die Anhaftung möglicherweise schädlich verringert.
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Die dritte Schicht 22 ist bevorzugt auf der äußeren Oberfläche 52 der zweiten Schicht 20 ausgebildet. Die dritte Schicht 22 enthält bevorzugt ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM). Der Gehalt an Dien in dem EPDM-Gummi beträgt bevorzugt 5 bis 12,5 Masse-%. Die EPDM-Gummi-Zusammensetzung der dritten Schicht 22 schließt auch bevorzugt einen Schwefel-Vernetzer ein, wie z.B. eine BR-Gummi-Zusammensetzung der zweiten Schicht 20.
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Wenn der Dien-Gehalt des EPDM-Gummis für die dritte Schicht 22 zu gering ist, wird die Vernetzungs-Dichte an der Zwischenfläche mit dem BR-Gummi im zweiten Film 20 verringert, wodurch die Anhaftung zwischen der zweiten und dem dritten Schicht 20, 22 nachteilig beeinflußt wird. Wenn der Dien-Gehalt zu hoch ist, wird die Vernetzungsdichte zu hoch und der Bereich an der Zwischenfläche wird wahrscheinlich einreißen.
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Die dritte Schicht 22 kann - wie gefordert - ein Verbindungsmittel einschließen, das ein Erweiterer, wie Ruß (carbon black) oder Kieselerde, ein Füller, wie Kalziumkarbonat oder Talkum, ein Verarbeitungshilfsmittel, wie Fettsäure oder ein FettsäureDerivat, ein Weichmacher (plasticizer), ein Stabilisierungsmittel oder ein Antioxidant sein kann.
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Die dritte Schicht 22 wird bevorzugt durch Eintauchen der Schnur, nachdem die zweite Schicht 20 gebildet ist, in die dritte Behandlungsflüssigkeit, welche unvulkanisiertes EPDM beinhaltet, und dann wird die Schnur einer thermischen Behandlung unterzogen. Die thermische Behandlung wird in einer Weise ausgeführt, dass ein Lösungsmittel in der dritten Behandlungsflüssigkeit verdampft wird, aber nicht, um das EPDM-Gummi zu vulkanisieren. Die dritte Behandlungsflüssigkeit wird durch Schmelzen eines EPDM gemischten Gummis, einschließlich EPDM als Hauptbestandteil in dem Verbindungsmittel, aufbereitet, wie es oben beschrieben worden ist, in einem organischen Lösungsmittel, wie z. B. Toluol und Methyl-Ethyl-Keton.
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Im Allgemeinen, da das EPDM-Gummi eine schwache Benetzbarkeit hat, tendiert es dazu, Wasser abzuweisen. Jedoch hat das in der zweiten Behandlungsflüssigkeit verwendete BR-Latex eine relativ hohe Kompatibilität mit der dritten Behandlungsflüssigkeit, einschließlich des EPDM-Gummis. Folglich ist die Anhaftung zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 angemessen. Wenn das EPDM-Latex als Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, ist die Kompatibilität mit der dritten Behandlungsflüssigkeit, einschließlich des EPDM-Gummis, relativ hoch. Jedoch kann die Anhaftung zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 aus weiter unten erläuterten Gründen beeinträchtigt sein.
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Das in der zweiten Schicht 20 eingeschlossenen BR-Gummi und das in der dritten Schicht 22 eingeschlossenen EPDM-Gummi sind während der Herstellung des V-gerippten Riemens 10 vorzugsweise durch Schwefel-Vulkanisation vulkanisiert und in einem Vulkanisations-Verfahren zur Bildung eines Riemen-Rohlings einander anhaftend, wie es nachfolgend beschrieben werden wird. Das bedeutet, dass die beiden Schichten 20, 22 durch eine Vernetzungs-Reaktion, die auf an einer Zwischenfläche zwischen der zweiten und der dritten Schicht 22 erzeugten Schwefel zurückzuführen ist, chemisch miteinander verbunden werden. Folglich werden die zweite Schicht 20 und die dritte Schicht 22 durch Vulkanisierungs-Anhaftung sicher miteinander verbunden.
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Durch das Vulkanisierungsverfahren werden auch die dritte Schicht 22 und das Gummi 14 in der Polster-Gummi-Schicht 34 miteinander durch Vulkanisierungs-Anhaftung miteinander verbunden.
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Die Schwefel-Vernetzung ist eine chemische Reaktion, bei welcher Doppelbindungen von Gummi-Molekül-Ketten gebrochen werden und die entfernten Molekül-Ketten und die Molekül-Ketten unter Verwendung von Schwefel als Agens miteinander verbunden werden, um den Molekül-Gehalt zu erhöhen.
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Wenn EPDM-Latex in der zweiten Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, ist seine Fähigkeit zum Auflösen mit dem EPDM-Gummi relativ hoch. Jedoch wird das EPDM eine geringere Menge an Dien enthalten als das BR. Mit anderen Worten hat das EPDM eine geringere Anzahl an Doppelbindungen. Da die Vernetzungs-Dichte an der Zwischenfläche zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 gering ist, ist die Anhaftung zwischen den Schichten 20 und 22 entsprechend gering.
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Wenn BR-Latex in der zweiten Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, weil BR-Gummi einen größeren Gehalt an Dien als EPDM hat, oder mit anderen Worten, eine größere Anzahl an Doppelbindungen hat, wird eine Vernetzungsdichte an der Zwischenfläche zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 erhöht. Im Ergebnis wird die Anhaftung zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 verbessert, wie auch die Anhaftung zwischen dem lasttragenden Element 16 und der Polster-Gummischicht 34.
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Wenn der Gehalt an Dien in dem EPDM der dritten Behandlungsflüssigkeit zu gering ist, ist die Vernetzungs-Dichte an der Zwischenfläche zwischen der dritten Schicht 22 und der zweiten Schicht 20 gering, und im Ergebnis ist die Anhaftung zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 verringert. Im Gegensatz wird, wenn der Gehalt an Dien in der EPDM zu hoch ist, die vernetzungs-Dichte zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 zu hoch, und die Anhaftung an der Zwischenfläche wird relativ schwach.
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Folglich, wenn EPDM in der dritten Behandlungsflüssigkeit mit dem Dien-Gehalt von 5 bis 12,5 Masse-% verwendet wird, kann der V-gerippte Riemen 10 mit starker Anhaftung zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 hergestellt werden.
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Die Erfindung ermöglicht eine hervorragende Anhaftung zwischen dem lasttragenden Element 16 und der Polster-Gummischicht 34 ohne die Erzeugung von für die Umwelt nachteilige Halogen-Bestandteile.
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Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Riemens gerichtet, welches im Hinblick auf den beispielhaften V-gerippten Riemen 10 in den 2 und 3 erläutert werden wird.
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Ein die Spannungs-Gummischicht 36 definierender Bestandteil und ein die Polster-Gummischicht 34 definierender Bestandteil werden um eine zylindrische Formtrommel herumgewickelt. Sodann wird das lasttragende Element 16, das von einer Faserschnur gebildet wird, die mit der ersten Schicht 18, der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 behandelt ist, spiralförmig darum herum gewickelt. Ein die Druck-Gummischicht 38 definierender Bestandteil wird dann gewickelt, um eine laminare Bandschlaufe zu bilden. Die laminare Bandschlaufe wird dann vulkanisiert, um eine Vernetzung zu bewirken.
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Die vernetzte Bandschlaufe wird um eine angetriebene Rolle und um eine getriebene Rolle herumgeführt und in einem endlosen Weg unter einer vorherbestimmten Spannung vorgerückt. Eine rotierende Schleifscheibe wird relativ zu der vernetzten Bandschlaufe bewegt, um diese zu kontaktieren und um darin 3 bis 100 Nuten auf der Oberfläche der Druck-Gummischicht 38 zu formen. Nach dem Schleifen wird die Bandschlaufe von den angetriebenen und getriebenen Rollen entfernt und um einen anderen Satz von angetriebenen und getriebenen Rollen aufgebracht, woraufhin die Bandschlaufe mit einem Schneidegerät in vorherbestimmte Breiten geschnitten wird, um individuelle V-gerippte Riemen 10 zu bilden.
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Mit der oben beschriebenen Konstruktion haften die zweiten und dritten Schichten 20, 22 sicher aneinander an. Auch resultiert eine ausgezeichnete Anhaftung zwischen der aus einer Ethylen-α-Olefin-Gummi-Zusammensetzung gebildeten Polster-Gummischicht 34 und dem lasttragenden Element 16. Ergänzend, der sich ergebende Riemen 10 schließt keinen Halogen-Bestandteil ein, der für die Umwelt schädlich ist.
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Abwandlungen der oben beschriebenen Riemenkonstruktion, betrachtet durch die Erfindung, werden nachfolgend beschrieben. Die zweite Schicht 22 kann einen Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Terpolymer-(VP)-Gummi, einen NBR-Gummi, einen HNB-Gummi, einen EPMD-Gummi u. dgl. zusätzlich zum BR-Gummi einschließen. Das bedeutet, dass das Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit, das Latex des oben beschriebenen Gummis, zusätzlich zum BR-Gummi verwendet werden kann. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von Butadien im festen Zustand im Latex wenigstens 50 Masse-%. Diese Konstruktion trägt zur ausgezeichneten Anhaftung zwischen dem lastragenden Element 16 und der Polster-Gummischicht 34 bei.
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Wie oben bemerkt, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines V-gerippten Riemens beschränkt und kann auch mit irgendeiner Art von Transmissionsriemen verwendet werden, wie es schematisch in 1 dargestellt ist. Z.B. kann der Transmissionsriemen ein V-Riemen 10' sein, wie in 4 dargestellt, ein verzahnter Riemen 10", wie in 5 dargestellt, oder ein nicht in spezieller Form dargestellter ebener Riemen.
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Der V-Riemen 10' in 4 ist so konstruiert, dass der Körper 12' die Form des Buchstabens „V“ hat, wie es im Querschnitt quer zur Riemenlänge betrachtet wird und wie es mit dem doppelköpfigen Pfeil 56 angegeben ist. Der Körper 12' des Riemens 10' hat eine Gummizusammensetzung 14', innerhalb welcher ein lasttragendes Element 16' eingebettet ist, um sich in Längsrichtung des Riemenkörpers 12'zu erstrecken. Die Gummizusammensetzung 14' bestimmt eine Polster- Gummischicht 34'. Eine Spannungs-Gummi-schicht 36' wirkt auf der Außenseite der Polster-Gummi-schicht 34' ein, mit einer Druck-Gummischicht 38', die auf die Innenseite der Polster-Gummischicht 34' einwirkt. Eine verstärkte Gewebelage 58 ist auf der äußeren Oberfläche 60 der Spannungs-Gummischicht 36' angewandt. Die verstärkte Gewebelage 58 kann jedoch auch fortgelassen werden.
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Auf der äußeren Oberfläche des lasttragenden Elementes 16' sind die vorher beschriebene erste Schicht, zweite Schicht und dritte Schicht ausgebildet.
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Die Polster-Gummischicht 34' kann eine Ethylen-α-Olefin-Gummi-Zusammensetzung sein. Die Spannungs-Gummischicht 36' und die Druck-Gummischicht 38' können auch aus der gleichen Gummizusammensetzung ausgebildet sein. Alternativ wird erwogen, dass die Spannungs-Gummischicht 36' und die Druck-Gummischicht 38' aus Zusammensetzungen ausgebildet werden, die unterschiedlich zu denjenigen sind, aus welchen die Polster-Gummischicht 34' ausgebildet ist.
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In der 5 ist der gezahnte Transmissionsriemen 10" gezeigt, der die vorliegende Erfindung einschließt. Der Riemen 10" hat einen Körper 12" mit Gummi 14", innerhalb desselben ein lasttragendes Element 16" eingebettet ist.
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Der Körper 12" hat eine Länge in Richtung des doppelköpfigen Pfeils 64. Zähne 66 sind in regelmäßig beabstandeten Intervallen entlang der Länge des Körpers 12" angeordnet.
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Der Gummi 14" ist Teil der rückseitigen Schicht 68, in welcher das lasttragende Element 16" eingebettet ist.
Eine Gewebeschicht 70 ist über der Körperoberfläche 72 angebracht.
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In dieser Ausführungsform ist das lasttragende Element 16" mit der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der dritten Schicht behandelt, wie es vorher im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen beschrieben worden ist.
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Die rückseitige Schicht 68 ist aus einer Ethylen-α-Olefin-Gummi-Zusammensetzung gebildet. Die Zähne 66 können aus der gleichen Zusammensetzung ausgebildet sein. Alternativ können die Zähne aus verschiedenen Gummi-Zusammensetzungen gebildet sein. Die Gewebeschicht 70 ist optional und kann fortgelassen werden.
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In der 6 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Transmissionsriemens gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Flußdiagramm von allgemeiner Art gezeigt. Wie dargestellt, ist im Block 80 wenigstens ein lasttragendes Element vorgesehen. Wie im Block 82 gezeigt, ist das lasttragende Element mit einer ersten Behandlungsflüssigkeit behandelt, wie es oben beschrieben ist. Wie im Block 84 gezeigt, ist das lasttragende Element mit einer zweiten Behandlungsflüssigkeit behandelt, wie es oben beschrieben worden ist. Wie im Block 86 gezeigt, ist das lasttragende Element mit einer dritten Behandlungsflüssigkeit behandelt, wie es oben beschrieben worden ist. Wie im Block 88 gezeigt, ist das behandelte lasttragende Element in ein Gummi eingebettet, das aus Ethylen-α-Olefin-Gummi gebildet ist. Das Gummi ist mit anderen Komponenten eingeschlossen, um die Ausbildung des Körpers zu vervollständigen und um die Riemen-Ausbildung zu vervollständigen, wie es im Block 90 angegeben ist.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele erläutert.
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Für die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 und die vergleichenden Beispiele 1 bis 4 wurden unbehandelte Faserschnüre aus einer Polyethylen-Terephtalat-Faser (PET Faser) von 1100 dtex/1x5 präpariert. Die unbehandelte Faserschnur wurde in eine erste Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, wie in der unten dargestellten Tabelle 1 gezeigt, die durch Mischen von polymerem Isocyanat mit Toluol erhalten wurde, und dann wurde diese bei 180°C für vier Minuten getrocknet. TABELLE 1
| Gemischte Chemikalien | Anteile in Masse-% |
| Polymer-Isocyanat | 10 |
| Toluol | 90 |
| Gesamt | 100 |
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Die Faserschnur wurde dann in eine RFL-Flüssigkeit (die zweite Behandlungsflüssigkeit) eingetaucht, wie in der Tabelle 2 gezeigt, wonach diese bei 230°C für zwei Minuten wärmebehandelt wurde. TABELLE 2
| | Erfinderische Beispiele | Vergleichende Beispiele |
| Zweite Behandlungsflüssigkeit | | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| R/F-Mol-Verhältnis | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 |
| R/F-Masse-Verhältnis | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 |
| BR-Latex* (** 42%) | 196 | - | 147 | 100 | - | - | - | - |
| BR-Latex* (** 54%) | - | 153 | - | - | - | - | - | - |
| VP-Latex (** 40,5%) | - | - | 51 | 100 | 203 | - | - | - |
| NBR-Latex (** 38%) | - | - | - | - | - | 217 | - | - |
| CR-Latex (** 60%) | - | - | - | - | - | - | 137 | - |
| EPDM-Latex (** 40%) | - | - | - | - | - | - | - | 206 |
| Resorcin | 11 |
| 37% Formalin | 17,8 |
| Natriumhydroxid | 0,3 |
| Wasser | 275 | 318 | 273 | 271 | 267 | 254 | 334 | 265 |
| Gesamt | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| Vulkanisationshaftung (N/25mm), Muster A | 430 | 415 | 405 | 370 | 300 | 315 | 305 | 360 |
| Vulkanisationshaftung (N/25mm), Muster B | 405 | 400 | 370 | 315 | 180 | 195 | 190 | 280 |
| lasttragendes Element Anhaftung (N) | 46 | 42 | 41 | 36 | 22 | 24 | 24 | 29 |
* Butadien-Latex, hergestellt von ZEON Corporation, Japan
** Konzentration des Feststoff-Gehaltes
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In den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 4 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 4 waren ein Mol-Verhältnis von Resorcin zu Formaldehyd (R/F-Mol-Verhältnis) und ein Feststoff-Masse-Verhältnis von einem anfänglichen Kondensat von Resorcin-Formaldehyd zu Latex in der zweiten Behandlungsflüssigkeit von 1/2 bzw. 1/6. BR-Latex mit unterschiedlicher Feststoffgehalt-Konzentration wurde in den zweiten Behandlungsflüssigkeiten in den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bzw.2 verwendet. BR-Latex und Styrol. Butadien-Vinylpyridin-Terpolymer (VP) Latex wurden zusammen in der zweiten Behandlungsflüssigkeit mit den erfindungsgemäßen Beispielen 3 und 4 verwendet. Ein Masse-Verhältnis von BR-Latex zu VP-Latex betrug 3:1 für das erfindungsgemäße Beispiel 3 und 1:1 für das erfindungsgemäße Beispiel 4.
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Danach wurde die Faserschnur in eine dritte Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, wie in der Tabelle 3 gezeigt, erhalten durch Auflösen von EPDM-gemischtem Gummi mit Toluol, wie in Tabelle 4 gezeigt, und dann wurde dasselbe einer thermischen Behandlung für vier Minuten bei 150° C unterworfen.
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Wie in Tabelle 4 gezeigt war der Gehalt an Dien im EPDM in Tabelle 3 12,5 Masse%. Tabelle 3
| Gemischte Chemikalien | Anteile in Masse-% |
| EPDM-gemischter Gummi | 93 |
| Polymer-Isocyanat | 7 |
| Toluol | 900 |
| Gesamt | 1000 |
Tabelle 4
| Gemischte Chemikalien | Anteile in Masse-% |
| EPDM-Polymer (Dien-Gehalt 12,5 Masse-%) | 100 |
| Stearinsäure | 5 |
| Zinkoxid | 5 |
| Ruß | 10 |
| wässrige Kieselerde | 15 |
| Resorcin-Formalin Copolymer | 2 |
| Antioxidant | 2 |
| Vernetzungspromotor | 2 |
| Hexamethoxymethyl-melamin | 2 |
| Schwefel | 1 |
| Gesamt | 144 |
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Die Anhaftung zwischen der behandelten Faserschnur und dem EPDM-Gummi wurde gemessen. Die behandelte Faserschnur mit einem Querschnitt von 25 mm war: angepaßt an einen nicht-vernetzten EPDM-gemischten Gummi, wie in der unten stehenden Tabelle 5 gezeigt; gepresst mit einer Preß-platte; und vulkanisiert unter zwei verschiedenen Bedingungen, um zwei verschiedene Muster (A und B) für Ent-Bindungs-Tests zu präparieren: Tabelle 5
| Gemischte Chemikalien | Anteile in Masse-% |
| EPDM-Polymer(Dien-Gehalt 5 Masse-%) | 100 |
| Stearinsäure | 4 |
| Zinkoxid | 5 |
| Ruß | 35 |
| wässrige Kieselerde | 20 |
| Resorcin-Formalin-Copolymer | 2 |
| Antioxidant | 2 |
| Vernetzungspromotor | 2 |
| Hexamethoxymethyl-melamin | 2 |
| Schwefel | 1 |
| Gesamt | 173 |
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Das Muster A wurde für 30 Minuten bei 160°C vulkanisiert, mit Muster B für 60 Minuten bei 180°C vulkanisiert, um so über-vulkanisiert zu sein. Ein T-Typ-Ent-Bindungs-Test wurde im Hinblick auf die Muster A und B gemäß JISK 6256 durchgeführt, um die Anhaftung (Vulkanisations-Anhaftung) zwischen der Faserschnur und dem Gummi bei Raumtemperatur zu messen. Die Ergebnisse sind oben in Tabelle 2 gezeigt.
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Ein V-gerippter Riemen einer EPDM-Gummi-Zusammensetzung mit einer behandelten Faserschnur als lasttragendes Element wurde präpariert, um die Anhaftung zwischen dem lasttragenden Element und der EPDM-Gummi-Zusammensetzung zu messen.
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Der V-gerippte Riemen wurde in konventioneller Weise hergestellt. Spezieller, eine Spannungs-Gummischicht wurde um eine zylindrische Formtrommel gewickelt. Eine die Polster-Gummischicht bildende Gummischicht wurde darum herum gewickelt. Die lasttragenden Elemente wurden der Reihe nach eingewickelt. Eine die Druck-Gummischicht bildende Gummischicht wurde angebracht, und der sich ergebende Rohling wurde einer Vernetzung ausgesetzt. Rippen wurden unter Verwendung einer Schleifscheibe in der Druck-Gummischicht des vernetzten Rohlings gebildet. Der Rohling wurde dann in vorherbestimmte Breiten geschnitten, um individuelle Riemen zu bilden.
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Die Polster-Gummischicht wurde aus einer EPDM-Gummi-Zusammensetzung gebildet. Der sich ergebende V-gerippte Riemen hatte eine Breite von 10,7 mm. Die Breite wurde so ausgebildet, dass 10 lasttragende Elemente/Drehungen in der Polster-Gummischicht eingebettet wurden, mit gleichem seitlichem Abstand, um sich in einer Längsrichtung zu erstrecken.
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Der V-gerippte Riemen wurde in einer Breitenrichtung durchgeschnitten, so dass die lasttragenden Elemente durch Entfernung einer vorherbestimmten Länge der Polster-Gummischicht von der äußeren Oberfläche der lasttragenden Elemente am Schnitt-Endteil freigelegt wurden. Zwei zentrale lasttragende Elemente/Drehungen wurden in einer vertikalen Richtung angehoben, um die Ent-Haftungs-kräfte (lasttragenden Elemente-Anhaftung) zu messen, die notwendig sind, um die lasttragenden Elemente unter Raumtemperatur-Bedingungen zu delaminieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Es kann aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ersehen werden, dass in jedem der vergleichenden Beispiele 1 bis 3, in welchen VP, NBR beziehungsweise CR als das Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit gebraucht wurden, die Vulkanisations-Anhaftung und die Anhaftung des lasttragenden Elements hoch waren. Ferner war die Anhaftung an eine EPDM-Gummi-Zusammensetzung schwach.
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Im vergleichende Beispiel 4, für welches EPDM als Latex verwendet wurde, war die Vulkanisations-Anhaftung des Musters A relativ hoch, aber die Vulkanisations-Anhaftung von Muster B (über-vulkanisiert) war niedrig. Weiterhin war die Schnur-Anhaftung gering.
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Mit den erfinderischen Beispielen 1 und 2, welche BR-Latex verwendeten, wurde gefunden, dass die Vulkanisations-Anhaftung, so wie auch die Schnur-Anhaftung, hoch waren. Eine ausreichende Anhaftung an eine EPDM-Gummi-Zusammensetzung wurde auch festgestellt.
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Aus den im Hinblick auf die erfinderischen Beispiele 3 und 4 ersehenen Ergebnissen wurde festgestellt, dass, wenn BR-Latex und VP-Latex in Kombination verwendet werden und das Verhältnis von BR-Latex gleich oder höher ist als das von VP-Latex, eine ausgezeichnete Anhaftung resultierte.
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Mit den erfinderischen Beispielen 5 bis 7 und den vergleichenden Beispielen 5 und 6 wurden Faserschnüre in der gleichen Weise behandelt, wie für das erfinderische Beispiel 1, so wie es hergestellt wurde, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Dien in dem EPDM-Polymer der dritten Behandlungsflüssigkeit unterschiedlich war. Der Gehalt an Dien in den erfinderischen Beispielen 5 bis 7 und den vergleichenden Beispielen 5 und 6 waren wie in Tabelle 6 gezeigt. Das Experiment, welches dasselbe ist wie das für das erfinderische Beispiel 1, wurde mit der behandelten Faser-schnur durchgeführt. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
| | Erfinderische Beispiele | Vergleichende Beispiele |
| 5 | 6 | 7 | 5 | 6 |
| Dritte Behandlungsflüssigkeit; Dien-gehalt im EPDM (Masse-%) | 5 | 9,5 | 12,5 | 2 | 4 |
| Vulkanisations-Anhaftung (N/25mm) Muster A | 430 | 440 | 455 | 290 | 370 |
| Vulkanisations-Anhaftung (N/25mm) Muster B | 405 | 410 | 420 | 230 | 290 |
| Anhaftung des last-tragenden Ele- | 46 | 46 | 47 | 21 | 28 |
| mentes (N) | | | | | |
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Es kann erkannt werden, dass das vergleichende Beispiel 6 mit einem Dien-Gehalt von 4% eindeutig eine geringere Vulkanisations-Anhaftung und Schnur-Anhaftung als das erfinderische Beispiel 5 aufweist, welches einen Dien-Gehalt von 5% hat. Es wurde auch gefunden, dass die erfinderischen Beispiele 5 bis 7, mit einem Dien-Gehalt von 5% und mehr, eine gute Vulkanisations-Anhaftung und Schnur-Anhaftung aufweisen. Es ergab sich keine bedeutsame Differenz in der Anhaftung zwischen den erfinderischen Beispielen 5 bis 7, weil Anrisse im Gummi in der Polster-Gummi-Schicht in der Nähe der Faserschnüre ausgebildet wurden.
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In den erfinderischen Beispielen 8 bis 12 und den vergleichenden Beispielen 7 bis 9 werden Faserschnüre in der gleichen Weise behandelt wie für das erfinderische Beispiel 1, unter Verwendung des gleichen Herstellungsverfahrens, mit der Ausnahme, dass das R/F-Mol-Verhältnis und das RF/L-Masse-Verhältnis der zweiten Behandlungsflüssigkeiten unterschiedlich waren. Das R/F-Mol-Verhältnis und das RF/L-Masse-Verhältnis sind in der untenstehenden Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
| | Erfinderische Beispiele | Vergleichende Beispiele |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 7 | 8 | 9 |
| Zweite Behandlungsflüssigkeit | R/F-Mol-Verhältnis | 1/2 | 1/1 | 2/1 | ½ | 1/2 | 1/3 | 3/1 | 1/2 |
| R/F-Masse-Verhältnis | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/2 | 1/8 | 1/6 | 1/6 | 1/10 |
| BR-Latex* | 196 | 204 | 208 | 196 | 196 | 188 | 209 | 196 |
| Resorcin | 11 |
| 37% Formalin | 17,8 | 8,6 | 4,5 | 17,8 | 17,8 | 26,8 | 3 | 17,8 |
| Natriumhydroxid | 0,3 |
| Wasser | 275 | 276 | 276 | 275 | 275 | 274 | 276 | 275 |
| Gesamt | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| Vulkanisationsanhaftung (N/25mm) Muster A | 430 | 420 | 390 | 435 | 370 | - | 280 | 320 |
| Vulkanisationsanhaftung (N/25mm) Muster B | 405 | 400 | 360 | 410 | 315 | 0 | 210 | 260 |
| Lasttragendes Element Anhaftung (N) | 46 | 43 | 38 | 45 | 33 | - | 19 | 27 |
* Butadien-Latex, hergestellt von ZEON Corporation, Japan
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Der Versuch, derselbe wie für das erfinderische Beispiel 1, wurde mit behandelten Faserschnüren durchgeführt. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 7 gezeigt.
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Mit dem vergleichenden Beispiel 7, mit einem R/F-Mol-Verhältnis von 1/3, wurde die RFL der zweiten Behandlungsflüssigkeit zu einem Gel gebildet und eine Anhaftungsbehandlung war nicht möglich. Verglichen mit den Bedingungen, worin die RF/L Masse-Verhältnisse gleich waren, wurde bestimmt, dass das vergleichende Beispiel 8, mit einem R/L-Mol-Verhältnis von 3/1, eindeutig eine geringe Vulkanisations-Anhaftung aufweist und die Schnuranhaftung, wie beim erfinderischen Beispiel 10, ein R/F-Mol-Verhältnis von 2/1 aufweist.
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Es wurde auch gefunden, dass die erfinderischen Beispiele 8 bis 10 mit einem R/F-Mol-Verhältnis von 1/2 zu 2/1, gute Anhaftungseigenschaften aufweisen.
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Wie es durch die Ergebnisse im Hinblick auf die erfinderischen Beispiele 8, 11 und 12 und das vergleichende Beispiel 9 demonstriert wird, welches das gleiche R/F-Mol-Verhältnis aufweist, wenn sich das RF/L-Masse-Verhältnis von 1/2 zu 1/8 ändert, sind die Vulkanisations-Anhaftung und die Schnuranhaftung hoch.
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Im erfinderischen Beispiel 13 wird eine Faserschnur in der gleichen Weise wie für das erfinderische Beispiel 1 behandelt, unter Verwendung desselben Herstellungsverfahrens und einer Faserschnur aus einer Aramid-Faser von 1670 dtex/1 x2, anstelle der Verwendung einer Faserschnur aus einer PET-Faser. Das bedeutet, dass das erfinderische Beispiel 13 das gleiche BR-Latex verwendete wie das für das erfinderische Beispiel 1, wie das Latex der zweiten Behandlungsflüssigkeit.
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Im vergleichenden Beispiel 10 wurde eine Faserschnur in dergleichen Weise behandelt wie für das erfinderische Beispiel 13, mit dem gleichen Herstellungsverfahren, ausgenommen, dass NBR-Latex als das Latex für die zweite Behandlungsflüssigkeit verwendet wurde. Wie für das erfinderische Beispiel 1 wurden Muster durch Verwendung der behandelten Faserschnüre des erfinderischen Beispiels 13 und das des vergleichenden Beispiels 10 hergestellt, um die Vulkanisations-Anhaftung zu messen. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8
| | Erfinderische Beispiele | Vergleichende Beispiele |
| 13 | 10 |
| Faserschnur | Aramidfaser | Aramidfaser |
| Zweites Behandlungslatex | BR-Latex | NBR-Latex |
| Vulkanisations-Anhaftung (N/25mm), Muster A | 430 | 290 |
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Wie es aus den Ergebnissen in Tabelle 8 zu ersehen ist, war die Vulkanisations-Anhaftung für das vergleichende Beispiel 10 unter Verwendung von NBR-Latex in der zweiten Behandlungsflüssigkeit beachtenswert gering. Die Vulkanisations-Anhaftung für das erfinderische, BR-Latex verwendende Beispiel 13 war so hoch wie das des Musters A im erfinderischen Beispiel 1, wie es in Tabelle 2 zu erkennen ist.
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Die voranstehende Offenbarung der besonderen Ausführungsbeispiele beabsichtigt, die von der Erfindung eingeschlossenen, umfassenden Konzepte zu veranschaulichen.
