DE10204092B4

DE10204092B4 - Kautschukzusammensetzung, Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung und Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens

Info

Publication number: DE10204092B4
Application number: DE10204092.3A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kinoshita; Keiji Takano; Takeshi Kimura; Sumiko Takeuchi; Tsuyoshi Takehara
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: CN1250634C; DE10204092A1; CN1386787A; CA2369237A1; US6875144B2; CA2369237C; US20030027920A1; JP2003139198A

Abstract

Kautschukzusammensetzung, die Kautschuk und in dem Kautschuk dispergierte Kurzfasern, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) enthalten, umfasst, worin die Kurzfasern in dem Kautschuk in einer Menge von 1 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks dispergiert sind, wobei die Kurzfasern eine Länge von 1–20 mm haben und wobei die Kurzfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit behandelt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung mit darin dispergierten Kurzfasern,
auf ein Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung und
auf die Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens.
Die Zahl der Anwendungen für Kautschukteile und die Anforderungen an diese Teile, speziell in der Automobilindustrie, sind im Laufe der Jahre gestiegen. Konstrukteure von Kautschukprodukten, einschließlich Krafttransmissionsriemen, sind bemüht, diese Produkte unter harten Bedingungen überlebensfähig zu machen und anspruchsvollen Leistungskriterien zu entsprechen.
Der Charakter von Kautschukprodukten ist im allgemeinen durch das Rohkautschukmaterial und spezielle, zusammen mit dem Kautschuk benutzte Verbundbestandteile bestimmt. Seit kurzem geht der Trend dahin, zur Verbesserung seiner Eigenschaften, nämlich der Verstärkungseigenschaften und der Verschleißfestigkeit kurze Fasern in dem Kautschuk zu dispergieren.
In der Automobilindustrie werden Krafttransmissionsriemen nun auf Maschinen zur Übertragung von Kraft auf verschiedene Zustzgeräte und von verschiedenen Zusatzgeräten, wie Luftkompressoren und Wechselstrommaschinen verwendet. Durch die Einbettung kurzer, aus Baumwolle, Nylon, Vinylon, Viskosefilamentfaser und Aramid hergestellten Fasern in einer Seitenorientierung in Rippenteilen, kann der Seitendruckwiderstand der antreibenden bzw. angetriebenen Teile des Riemens erhöht werden. Weiterhin können durch ein Hervorstehen der Fasern aus der freiliegenden Seitenfläche des Riemens gewünschte Reibungscharakteristiken ausgewählt werden. Zusätzlich können die hervorstehenden Fasern so eingemischt werden, dass die Geräuschentwicklung durch Haftung zwischen den Riemen und den mitwirkenden Scheiben kontrolliert wird.
Durch Erhöhung der Verschleißfestigkeit an den antreibenden bzw. angetriebenen Oberflächen mittels Einmischen kurzer Aramidfasern und das Hervorstehen dieser Fasern aus den Seitenflächen des Riemens, die im Betrieb die mitwirkenden Scheiben berühren, kann die Riemenhaltbarkeit verbessert werden. Die JP H01-164839 offenbart Krafttransmissionsriemen dieses Typs mit der Einarbeitung von Aramidfasern zur Erhöhung der Riemenhaltbarkeit. In diesem Dokument werden die Aramidfasern als aus den Seitenwandflächen der Kompressions-Kautschukschicht des Riemens hervorstehend beschrieben – an Stellen, die die mitwirkenden Oberflächen der antreibenden bzw. angetriebenen Scheiben berühren. Wenn jedoch die aus der Riemenoberfläche hervorstehenden Aramidfasern abbrechen, können starre Aramidfaserteile überstehen bleiben. Während des Betriebs können diese starren Faserteile ein kreischendes, reibendes Geräusch erzeugen, wenn sie die mitwirkenden Scheiben berühren.
Krafttransmissionsriemen in der Automobilindustrie werden üblicherweise harten Betriebsbedingungen unterworfen. Dies gilt insbesondere für Riemen, die in Maschinen mit Systemen zur Umschaltung von Drehzahlstufen benutzt werden. Riemen dieses Typs werden üblicherweise in Maschinen mit großer Kapazität integriert. Ferner werden die Bedingungen durch jetzige Konstruktionen, die gesellschaftliche Anforderungen an die Energiesparsamkeit und die Kompaktierung von Maschineneinheiten befriedigen, oftmals sogar noch mehr verschärft. Von Riemen in dieser Umgebung wird verlangt, dass sie exzellent in der Verschleißfestigkeit, dem Kompressionswiderstand und dem Widerstand gegen Dauerbiegeermüdung sind. Oftmals können unter diesen verschärften Bedingungen selbst Aramidfasern, die für eine hervorragende Verschleißfestigkeit bekannt sind, ungeeignet für die Erfüllung der Betriebsanforderungen sein.
Die Industrie für Krafttransmissionsriemen sucht beständig nach Riemenkonstruktionen, die zum effektiven Betrieb über längere Zeiträume unter extremen Bedingungen, anzutreffen in der Automobilindustrie und anderswo, imstande sind.
Es ist bekannt, kurze, verstärkende Fasern, die in Kautschuk dispergiert sind, zur Verbesserung der Eigenschaften einer Kautschukzusammensetzung zu verwenden. Die JP 60-024131 B offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Fasern mit einer RFL-Flüssigkeit (Resorcin-Formalin-Latex-flüssigkeit) mit einem Carboxylgruppen enthaltenden Acrylnitril-Butadien-Kautschuklatex. Die JP H06-041525 B2 , die JP H06-041526 B2 und die JP H06-041527 B2 offenbaren Verfahren zur Behandlung kurzer Fasern mit einer adhäsiven Zusammensetzung, die als Hauptinhaltsstoffe eine RFL-Flüssigkeit, ein halogenhaltiges Polymer und eine aktive Verbindung, ausgewählt aus einer Isocyanatverbindung, einer Epoxyverbindung und einem Silan-Kupplungsmittel, enthält. Die JP 06-451528 B2 offenbart ein Verfahren, in dem kurze Fasern zuerst mit
einer Epoxyverbindung oder einer Isocyanatverbindung, danach mit RFL-Flüssigkeit, und danach weiterhin mit einer Kautschukpaste, die durch Auflösen einer Kautschukverbindung und chlorierten Kautschuks in einem Lösungsmittel hergestellt wurde, behandelt werden. Jedoch wurden als Nachteile herausgefunden, dass durch die Verwendung der obigen Behandlungstechniken bei Poly(para-Phenylenbenzobisoxazol)-Kurzfasern (PBO-Kurzfasern) nicht die Charakteristik der Kautschukzusammensetzung erzeugt wird, die unter bestimmten Betriebsbedingungen benötigt wird. Weiterhin könnten die derart behandelten PBO-Kurzfasern die erwünschte Dispergiergüte nicht besitzen. Ist die Dispergierung der Fasern ungleichmäßig, so neigt die Kautschukzusammensetzung zum Zerbrechen. Dieses Problem resultiert aus der Tatsache, dass die auf die obige Art und Weise behandelten PBO-Fasern aufgrund ihrer molekularen Struktur im allgemeinen nicht den Adhäsionsgrad mit Kautschuk haben, wie andere allgemein gebräuchliche Fasern. Weiterhin kann die Herstellung durch die erforderliche Verwendung von RFL-Flüssigkeit in der Nachbehandlung mit vermehrter Arbeit, Zeit und Kosten verbunden sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kautschukzusammensetzung zu schaffen, bei der diese Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Kautschukzusammensetzung vor, die Kautschuk und in dem Kautschuk dispergierte Kurzfasern enthält, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) umfassen, wobei die Kurzfasern in dem Kautschuk in einer Menge von 1 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks dispergiert sind und wobei die Kurzfasern eine Länge von 1–20 mm haben.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung sind kurze Aramidfasern in dem Kautschuk dispergiert.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Kurzfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit behandelt, die ein Nitrilkautschuk-modifiziertes Epoxidharz und ein Alkylphenol-Formaldehydharz enthält. Dabei sind die Kurzfasern mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt.
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellung von Kurzfasern einer gewünschten Länge, Behandlung der Kurzfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit, die ein Nitrilkautschuk-modifiziertes Epoxidharz und ein Alkylphenol-Formaldehydharz enthält, und Dispergierung der behandelten Kurzfasern in Kautschuk.
Der Schritt der Bereitstellung der Kurzfasern umfasst das Schneiden von Filamenten zur Herstellung von Kurzfasern einer gewünschten Länge.
Der Schritt der Behandlung der Kurzfasern umfasst die Behandlung der Filamente mit der Behandlungsflüssigkeit, bevor die Filamente zur Bildung der Kurzfasern geschnitten werden.
Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt der Behandlung der Kurzfasern mit Resorcin-Formalin-Latex-Flüssigkeit.
In einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis von Alkylphenol-Formaldehydharz zu Nitrilkautschuk-modifiziertem Epoxidharz von 2/10 bis 10/10.
In einer Ausführungsform umfassen die Kurzfasern Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol)-Fasern. Die Kurzfasern können in einer Menge von 1–40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks vorliegen.
In einer Ausführungsform haben die Kurzfasern eine Länge von 1–20 mm.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt der Dispergierung von kurzen Aramidfasern im Kautschuk umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung die Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens, der einen Kautschuk-enthaltenden Körper umfasst, worin Kurzfasern in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) enthalten.
In einer Verwendungsform besitzt der Krafttransmissionsriemen einen V-förmig gerippten Riemen und in einer weiteren Ausführungsform einen V-Riemen.
In einer anderen Verwendungsform besitzt der Krafttransmissionsriemen eine Kompressions-Kautschukschicht, und die Kurzfasern sind in dem Kautschuk in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert.
Eine weitere Ausführungsform betrifft die Verwendung der Kautschukzusammensetzung in einem Krafttransmissionsriemen. Dabei umfasst der Krafttransmissionsriemen einen Körper, der Kautschuk umfasst, worin Kurzfasern, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) enthalten, in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind.
In weiteren Verwendungsformen umfasst der Krafttransmissionsriemen einen V-förmig gerippten Riemen oder einen V-Riemen.
In einer weiteren Verwendungsform besitzt der Krafttransmissionsriemen eine Kompressions-Kautschukschicht, und die Kurzfasern sind in dem Kautschuk der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert. Die Verwendung der Kautschukzusammensetzung erfolgt in einem Krafttransmissionsriemen.
Aus US 5,891,561 sind zwar Kurzfasern in Form von Nylon 6, Nylon 66, Polyester, Baumwolle und/oder Aramid, jedoch keine Kautschukzusammensetzungen bekannt, die Kurzfasern, z. B. in Form von PBO-Fasern, d. h. Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol), enthalten. Insbesondere ist PBO kein mögliches Material für Kurzfasern. Zwar kann ein Faserstrang PBO-Fasern enthalten, jedoch ist ein Faserstrang sehr unterschiedlich gegenüber einer Kurzfaser. Dabei sind ein Faserstrang und eine Kurzfaser in US 5,891,561 sehr unterschiedliche Elemente, denn der Faserstrang umfasst wenigstens einen lastaufnehmenden Strang, der im Körper des Riemens eingebettet ist und der sich in Längsrichtung des Körpers erstreckt. Somit sind die Fasern weder Kurzfasern im Sinne der Erfindung, noch sind diese im Körper des Riemens verteilt angeordnet. Insbesondere wird in US 5,891,561 noch beschrieben, dass in einer Ausführungsform der Faserstrang aus 2 bis 5 Fäden mit einem Gesamttex von 33,3–344,4 (Gesamtdenier von 300–3100) gebildet wird, wobei jeder Faden durch Verzwirnung vom 100 bis 3000-Fachen aus 1/9 bis 3/9 tex Microfasern und einem höheren Verzwirnen der Fäden vom 4 bis 50-fachen auf 10 cm Faserlänge gebildet ist. Erfindungsgemäß sind die kurzen Fasern oder Kurzfasern demgegenüber einzelne, getrennte Kurzfasern und in der Kompressions-Kautschukschicht eingebettet bzw. dispergiert.
Aus den weiterhin bekannten JP H10-329507 A , JP H06-287866 A und JP H08-284069 A sind nur PBO- oder Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol)-Fasern vorbekannt, wobei kein Riemen offenbart ist, der in der Kompressions-Kautschukschicht PBO-Fasern enthält.
Aus DE 69500760 T2 ist nur ein Verbundstoff bekannt, der einen hochgesättigten Nitrilkautschuk mit Alkylthiogruppen enthält. Das faserförmige Material wird – vor der eigentlichen Kombination mit dem hochgesättigten Copolymerkautschuk – mit RFL behandelt. Aus DE 69500727 T2 ist ein Klebstoff bekannt, der einen hochgesättigten Nitrilkautschuk umfasst. Beide Druckschriften behandeln mehrere mögliche Fasern, u. a. Aramidfasern jedoch nicht die erfindungsgemäß verwendeten Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol)-Fasern.
Aus DE 69306081 T2 ist es nur bekannt, Fasern zur Verbesserung der Grenzflächenbindung einer Plasmabehandlung mit ionisiertem Gas zu unterziehen.
Die DE 69224549 T2 beschreibt einen mit Polyacrilnitrilfasern verstärkten Gummi, ohne eine Oberflächenbehandlung der Fasern. Die DE 69107632 T2 behandelt nur das Verbinden von hydriertem Nitrilkautschuk mit Fasern die drei Behandlungsschritten unterworfen werden. Es werden mehrere Fasern genannt, jedoch nicht die erfindungsgemäß verwendeten Poly(para-phenylen-benzobisoxazol)-Kurzfasern. Aus DE 68929346 T2 und DE 68926908 T2 sind nur Verfahren zum Kleben von aromatischen Polyamidfasern an Gummimischungen bekannt.
Die DE 68903698 T2 betrifft nur das Kleben von Fasern an hydriertem Nitrilkautschuk.
Die DE 4028601 C2 beschreibt eine Haftvermittlungsschicht, die als Kautschuk chlorsulfoniertes Polyethylen umfasst.
Keine der vorgenannten Druckschriften befasst sich mit der erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung, deren erfindungsgemäßer Herstellung und Verwendung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Krafttransmissionsriemen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Teilquerschnitt eines V-förmig gerippten Riemens, umfassend eine Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung,
2 eine perspektivische Draufsicht auf einen konventionellen V-Riemen, analog zu 1, umfassend eine Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung eines Systems zur dynamischen Messung der Abnutzungseigenschaften eines Riemens,
4 eine schematische Darstellung eines Systems zur Messung des Reibungskoeffizienten zwischen einem Riemen und einer mitwirkenden Scheibe,
5 eine schematische Darstellung eines Systems zur dynamischen Messung der Zeit, bei welcher Brucherzeugung im Riemen auftritt,
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur dynamischen Messung des Reibungsverlusts in einem Riemen.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur dynamischen Messung der Zeit, bei welcher Brucherzeugung im Riemen auftritt, und
8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Systems zur dynamischen Messung der Zeit, bei welcher Brucherzeugung im Riemen auftritt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein Aspekt der Erfindung ist die Verwendung von Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol)-Fasern (nachfolgend PBO-Fasern) in einer Kautschukzusammensetzung, die z. B. in Krafttransmissionsriemen eines in 1 und 2 gezeigten Typs verwendbar ist. In 1 ist bei 10 ein konventioneller V-förmig gerippter Riemen gezeigt. In 2 ist bei 12 ein konventioneller V-Riemen gezeigt. Die Erfindung kann in gleicher Weise zur Herstellung anderer Typen von Krafttransmissionsriemen verwendet werden, die hierin nicht offenbart sind. Ferner ist die Erfindung nicht auf die Verwendung auf dem Gebiet der Krafttransmissionsriemen beschränkt.
PBO-Fasern werden durch das Spinnen eines Polymers erhalten, das durch die Polykondensation von Diaminoresorcin und Terephthalsäure in einem Lösungsmittel aus Polyphosphorsäure gewonnen wird. Im allgemeinen haben PBO-Fasern einige Eigenschaften, die ihnen einen Vorzug gegenüber üblicherweise verwendeten Fasern geben. Im mechanischen Sinn haben PBO-Fasern zum Beispiel generell eine höhere Stärke und einen höheren Elastizitätsmodul als Aramidfasern. Weiterhin können PBO-Fasern einen höheren Widerstand gegenüber Bruch vorweisen als Aramidfasern.
Durch Herstellung einer Kautschukzusammensetzung mit dispergierten PBO-Kurzfasern können eine gute Verstärkungseigenschaft und Verschleißfestigkeit realisiert werden. Da außerdem die Bruchfestigkeit der PBO-Fasern im allgemeinen höher ist als die von Aramidfasern, kann durch das äußere Herausragen der PBO-Kurzfasern aus den die Scheiben belegenden Oberflächen des Riemens ein noch signifikanterer Effekt als mit kurzen Aramidfasern realisiert werden. Da die PBO-Kurzfasern intakt bleiben, kann Lärm, der zwischen dem im Betrieb zusammenwirkenden Riemen und den Scheibenoberflächen erzeugt wird, durch die hervorstehenden Fasern über längere Zeiträume effektiv unterdrückt werden, als dies mit üblicherweise verwendeten Fasern bewerkstelligt werden kann. Weiterhin kann eine gute Haltbarkeit des Riemens erreicht werden.
Da die PBO-Fasern jedoch keine wirkliche funktionelle Gruppe tragen, ist eine Adhäsion dieser Fasern an dem Kautschuk schwierig, wenn man sie mit üblicherweise verwendeten Kurzfasern vergleicht. Demzufolge wird eine spezielle Adhäsionsbehandlung benötigt, um die notwendige Bindung zwischen den PBO-Fasern und dem Kautschuk, in welchem sie dispergiert sind, herzustellen.
Durch intensive Untersuchungen haben die hier genannten Erfinder eine Adhäsionsbehandlung für PBO-Fasern entwickelt, die die notwendige Adhäsion zwischen den Fasern und dem Kautschuk, in welchem sie dispergiert sind, herstellt. Wie nachstehend erklärt wird, erhöht die Adhäsionsbehandlung der Fasern die Dispergierbarkeit der Fasern im Kautschuk, und sie erhöht die Adhäsion der Fasern am Kautschuk. Diese Adhäsionsbehandlung wird nun beschrieben.
Zunächst werden Fasern bei Raumtemperatur in eine Behandlungsflüssigkeit getaucht. Die Behandlungsflüssigkeit ist aus einem Nitrilkautschuk-modifiziertem Epoxidharz, einem Alkylphenol-Formaldehydharz, einem Vernetzungsmittel und einem Lösungsmittel zusammengesetzt. Die Filamente werden für etwa 0,5 bis 30 Sekunden in die Behandlungsflüssigkeit getaucht und anschließend mittels Durchgang durch einen Ofen, der bei einer Temperatur von 150°C bis 250°C gehalten wird, 1–5 Minuten getrocknet. Durch die Behandlung dringt die Behandlungsflüssigkeit in das Innere der Filamente und erhöht die Adhäsionseigenschaften der Fasern.
Es wurde festgestellt, dass zur Förderung der guten Bearbeitbarkeit, der Adhäsion und der Dispergierbarkeit der kurzen Fasern in der Kautschukkomponente die Konzentration des Feststoffbestandteils der Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise zwischen 1–20 Gew% kontrolliert werden sollte. Geeignete, beispielhafte Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, oder aliphatische Ketone, wie Methyl-Ethyl-Keton.
Das durch Nitrilkautschuk modifizierte Epoxidharz ist ein Epoxid-Vorpolymer, das durch Modifizierung eines Epoxidharzes, mit mindestens zwei Epoxidgruppen in den Molekülen, mit einem Nitrilkautschuk erhalten wird. Als Epoxidbasis wird ein Reaktionsprodukt aus Glycerin oder Propylenglycol und einer halogenhaltigen Epoxidverbindung, wie Epichlorhydrin, oder das Reaktionsprodukt aus einem mehrwertigen Phenol, wie Hydrochinon, Bisphenol-A, und einem halogenhaltigen Epoxid verwendet. Wünschenswert ist ein Reaktionsprodukt aus einem Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ mit zwei endständigen Epoxidgruppen.
Das Alkylphenol-Formaldehydharz ist ein Harz, das durch die Kondensation von einer, zwei oder mehr Arten von einwertigen Phenolen, wie Phenol, Kresol, Chlorphenol, und mehrwertigen Phenolen, wie Resorcin, Catechol, und ein, zwei oder mehr Arten von Aldehyden, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, in Gegenwart eines Säurekatalysators oder eines Alkalikatalysators erhalten wird.
Das Gewichtsverhältnis von dem oben beschrieben Alkylphenol-Formaldehydharz zu dem Nitrilkautschuk-modifizierten Epoxidharz beträgt zwischen 2/10 und 10/10. Ist das Gewichtsverhältnis kleiner 2/10, so können die Adhäsionseigenschaften des Kautschuks geringer sein als erwünscht. Überschreitet das Gewichtsverhältnis 10/10, so kann die Adhäsionseigenschaft mit Kautschuk unannehmbar verringert sein. Ferner kann die Flexibilität des Behandlungsmittels verringert sein, was möglicherweise in der unerwünschten Verringerung der Biegsamkeit der kurzen Fasern resultiert.
Als Vernetzungsmittel werden tertiäre Amine, Imidazole, Säureanhydride, verwendet. Von den obigen sind tertiäre Amine bevorzugt. Das Vernetzungsmittel ist normalerweise in einem Umfang von 3–30 Gew% des Epoxidharzes zugegen.
Eine Nachbehandlung kann, muß aber nicht durchgeführt werden. Die Fasern zeigen auch ohne Nachbehandlung eine gute Adhäsion und Dispergierbarkeit. Eine Nachbehandlung findet wie folgt statt: Die mit der oben beschriebenen Behandlungsflüssigkeit imprägnierten Fasern werden weiter mit einer RFL-Flüssigkeit behandelt, die durch Mischung eines Resorcin-Formalin-Anfangskondensats und eines Kautschuklatex erhalten wird. Das Molverhältnis von Resorcin zu Formalin beträgt zwischen 3/1 und 1/3, um die gewünschten Adhäsionseigenschaften herzustellen.
Zum Zweck der Erhöhung des aus der Verwendung der RFL-Flüssigkeit resultierenden Adhäsionseffekts, ist es bevorzugt, dass in der RFL-Flüssigkeit das Gewichtsverhältnis der Feststoffbestandteile Resorcin-Formalin-Anfangskondensat zu Kautschuklatex zwischen 1/1 bis 1/5 beträgt. Ferner ist es erwünscht, dass die Menge der beigefügten Feststoffkomponenten der RFL-Flüssigkeit zwischen 3–10 Gew% beträgt.
Wenn das Gewichtsverhältnis der Feststoffkomponenten 1/1 überschreitet, kann die Adhäsionskraft der Kurzfasern so groß werden, dass die Dispergierbarkeit reduziert wird. Wird das Verhältnis kleiner 1/5, kann die Adhäsionskraft zwischen den Kurzfasern und dem Kautschuk, in dem die Fasern dispergiert sind, verringert werden. Die Zugfestigkeit der Fasern kann ebenso herabgesetzt werden.
Wenn die beigefügte Feststoffkomponente der RFL-Flüssigkeit zusätzlich 10 Gew% überschreitet, kann die Behandlungsflüssigkeit steif werden, so dass die Filamente der kurzen Fasern im Ergebnis schwierig voneinander zu trennen sein können. Beträgt die Menge der beigefügten Feststoffkomponente weniger als 3 Gew%, wird die gewünschte Verbesserung der Dispergierbarkeit und der Zugfestigkeit durch die RFL-Flüssigkeit möglicherweise nicht angemessen realisiert.
Zusätzlich kann der Kautschuklatex Latizes aus einem ternären Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Copolymer, einem chlorsulfonierten Polyethylen, einem hydrierten Nitrilkautschuk, Epichlorhydrin, einem natürlichen Kautschuk, SBR, einen Chloropren-Kautschuk, einem Olefin-Vinylester-Copolymer, EPDM, enthalten.
Die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit wird während der Adhäsionsbehandlung zwischen 5–40°C kontrolliert. Die Eintauchzeit beträgt zwischen 0,5 und 30 Sekunden. Mittels Durchgang durch einen Ofen, der für 1–3 Minuten bei einer Temperatur von 200–250°C gehalten wird, werden die Filamente einer Wärmebehandlung unterzogen.
Zusätzlich zu der obigen Behandlung kann eine Überzugsbehandlung angewandt werden. Die Filamente können in eine in einem Lösungsmittel gelöste Kautschukpaste getaucht werden. Das Lösungsmittel kann aus den aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Toluol, Xylol, und den aliphatischen Ketonen, wie Methyl-Ethyl-Keton, gewählt sein. Die Eintauchzeit beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 30 Sekunden, mit einer Wärmebehandlung, durchgeführt mittels Durchgang durch einen Ofen, der für 1–3 Minuten bei einer Temperatur von 80–200°C gehalten wird.
Zum Abschluss der oben beschriebenen Behandlung(en) werden die Filamente zur Herstellung kurzer Fasern gewünschter Länge geschnitten. PBO-Kurzfasern werden vorzugsweise auf eine Länge von 1–20 mm geschnitten. Die Fasern haben vorzugsweise eine Masse von 1/9 bis 3/9 tex(0,05–0,15 g).
Kurze Fasern, die durch die Behandlung der Filamentgarne mit Vorbehandlungsflüssigkeit, die statt des Nitrilkautschuk-modifizierten Epoxidharzes ein Epoxidharz enthält, erhalten werden, können in einer Kautschukzusammensetzung dispergiert werden. In diesem Fall wird jedoch die Nachbehandlung mit RFL-Flüssigkeit wichtig. Im allgemeinen ist die Adhäsionskraft durch dieses Verfahren nicht genauso gut, wie die, die aus der Behandlung mit einer Behandlungsflüssigkeit resultiert, die das Nitrilkautschuk-modifizierte Epoxidharz enthält.
Während die obige Adhäsionsbehandlung mit Bezug auf PBO-Fasern beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen zur Behandlung anderer Fasern, wie Baumwolle, Nylon, Vinylon, Viskosefilamentfaser, Aramid, verwendbar.
Die Kautschukzusammensetzung, die aus der Vermischung des Kautschuks mit darin dispergierten, adhäsivbehandelten kurzen Fasern resultiert, kann in vielen verschiedenen Umgebungen benutzt werden. Es wurde gefunden, dass Krafttransmissionsriemen, die die erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung einschließen, eine gute Verschleißfestigkeit und einen guten Widerstand gegen Dauerbiegeermüdung zeigen. Die Verwendung der Kautschukzusammensetzung in Krafttransmissionsriemen wird nun beschrieben.
In 1 besitzt der V-förmig gerippte Riemen 10 einen Körper 14 mit einer endlosen Länge, wie durch den Doppelpfeil L angezeigt wird. Der Körper besitzt seitlich gegenüberliegende Seiten 16 und 18, eine Innenseite/Außenseite 20 und eine Außenseite/Innenseite 22. Der Körper besitzt eine dämpfende Kautschuklage 24 mit darin eingebetteten, sich längs des Körpers 14 erstreckenden, lasttragenden Schnüren 26. Der Körper besitzt weiterhin eine Kompressions-Kautschukschicht 28, in welcher einer Vielzahl Rippen in gleichen seitlichen Abständen geformt sind – in diesem Fall drei. Die Rippen 30 dehnen sich kontinuierlich in Längsrichtung aus. Eine Gewebelage 32 ist auf die exponierte Außen/Innenoberfläche 34 der dämpfenden Kautschuklage 24 aufgebracht.
Die Gewebelage 32 ist ein aus den Textilien, Knüpfmaterialien und nichtgewebten Stoffen ausgewähltes Segeltuch. Das Gewebe ist aus Fasermaterial hergestellt, zum Beispiel aus Naturbaumwolle wie Baumwolle, Hanf, aus anorganischer Faser, wie Metallfaser, Glasfaser, und aus organischer Faser, wie Fasern aus Polyamid, Polyester, Polyethylen, Polyurethan, Polystyrol, Polyfluorethylen, Polyacrylat, Polyvinylalkohol, den gesamten aromatischen Polyestern, Aramid.
Die Gewebelage 32 wird in eine Resorcin-Formalin-Latexflüssigkeit (RFL-Flüssigkeit) getaucht. Danach wird die Gewebelage 32 mit einem unvulkanisierten Kautschuk reibungsbehandelt. Nach Eintauchen wird die Gewebelage 32 wahlweise einer Eintauchbehandlung mit einer Tränkflüssigkeit, hergestellt durch Auflösen eines Kautschuks in einem Lösungsmittel, unterzogen. Zusätzlich kann die RFL-Flüssigkeit mit einer adäquaten Rußflüssigkeit gemischt werden, um die Gewebelage 32 zu schwärzen, und/oder ein bekanntes oberflächenaktives Mittel kann der RFL-Flüssigkeit in einer Menge von 0,1–5,0 Gewichtsprozent zugesetzt werden.
Die Kompressions-Kautschukschicht kann im Hauptbestandteil bestehen aus jeglichem natürlichen Kautschuk, einem Polyisoprenkautschuk, einem Polybutadienkautschuk, einem Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einem Chloroprenkautschuk, einem Kautschuk aus einem Copolymer auf Ethylen-α-olefin Basis, wie ein Ethylen-Propylen-Kautschuk, einem Nitrilkautschuk (NBR), einem hydrierten Nitrilkautschuk (H-NBR), welchem ein Metallsalz einer ungesättigten Carbonsäure zugegeben ist, einem alkylierten chlorsulfonierten Polyethylen (ACSM), einem chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk (CSM), – welchem ein Verstärkungsmittel wie Ruß, ein Füllstoff, ein Weichmacher, ein Antioxidanz, ein Vulkanisationsstoff wie Schwefel, ein organisches Peroxid zugesetzt werden.
Die dämpfende Kautschuklage 24 kann aus derselben Art Kautschuk hergestellt werden, die sich in der Kompressions-Kautschukschicht 28 befindet. Die Kurzfasern 36 werden vorzugsweise nicht in die dämpfende Kautschuklage 24 gemischt. Wenn nötig, können jedoch zur Kautschukherstellung geläufige Additive, wie ein Verstärkungsmittel, wie Ruß, Silizium, ein Füllstoff, wie Calciumcarbonat, Talk, ein Weichmacher, ein Stabilisator, ein Verarbeitungshilfsstoff, ein Färbemittel, verwendet werden.
Vorzugsweise sind in der Kompressions-Kautschukschicht 28 die zuvor der Adhäsionsbehandlung unterzogenen PBO-Kurzfasern 36 dispergiert. Ferner ragen die PBO-Kurzfasern aus den exponierten Seitenflächen 16 und 18 des Riemens heraus, ebenso wie aus den übrigen, die Scheiben belegenden Oberflächen 38, 40, 42, 44 der Rippen 30. Jegliche exponierten Fasern 36 auf den Oberflächen 16, 18, 38, 40, 42, 44 verringern den Reibungskoeffizient zwischen dem Kautschuk in der Kompressions-Kautschukschicht 28 und der mitwirkenden Scheibe 46. Als Resultat kann die Lärmerzeugung zwischen dem Riemen 10 und der Scheibe 46 während des Betriebs unterdrückt werden. Weiterhin wird der Riemen wirksam verstärkt, sofern die mechanischen Eigenschaften der Kurzfasern 36 gut sind. Weiterhin zeigt der Riemen eine gute Verschleißfestigkeit.
Vorzugsweise sind die Kurzfasern 36 in einem Bereich von 70° bis 110° orientiert, bei einem Winkel von 90° zwischen der Senkrechtrichtung und der Längsrichtung des Riemens. Die PBO-Fasern 36 besitzen gute Dehnungseigenschaften in der rechtwinkligen Richtung und begründen demzufolge einen guten Widerstand gegen Dauerbiegeermüdung, der höher sein kann als der Widerstand gegen Dauerbiegeermüdung, der durch die Verwendung üblicher kurzer Aramidfasern realisiert werden kann.
Allgemein ist es bevorzugt, dass die PBO-Fasern 36 eine Länge von 1–20 mm haben und in einer Menge von 1–40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks vorliegen. Um einem V-förmig gerippten Riemen die erwünschten Vorteile zu verleihen, wie oben beschrieben, beträgt die Länge der Fasern vorzugsweise zwischen 1–10 mm, und die Fasern liegen in einer Menge von 1–30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks vor. Mehr bevorzugt beträgt die Faserlänge zwischen 1–5 mm und die Fasern liegen in einer Menge von 5–20 Gewichtsteilen vor.
Liegen die PBO-Fasern 36 in einer Menge von weniger als 1 Gewichtsanteil vor, kann der Kautschuk in der Kompressions-Kautschukschicht 28 zum Ankleben an der Scheibe 46 neigen und dadurch während des Betriebs verschleißen. Übertrifft die Menge 30 Gewichtsanteile, können die Fasern 36 nicht gleichmäßig in dem Kautschuk dispergiert sein, und als Ergebnis tritt eine Neigung zur Bruchbildung auf.
Es ist nicht erforderlich, dass ausschließlich die PBO-Fasern in der Kautschukzusammensetzung verwendet werden. Die Verwendung von kurzen Fasern 36' aus anderen Materialien ist in Erwägung zu ziehen. Oft ist es zum Beispiel erwünscht, dass Aramidfasern verwendet werden, abhängig von der Verschleißfestigkeit und der Verstärkung, die bei der Kautschukzusammensetzung benötigt werden. Die Beimischung von Aramidfasern kann zu der Leistungscharakteristik der Kautschukzusammensetzung beitragen, ohne wesentlich zu den Kosten beizutragen.
Zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung mit Einarbeitung der PBO-Kurzfaser wird das Kneten einer Vormischung durchgeführt, unter Verwendung von 100 Gewichtsteilen Kautschuk und zwischen 1–40 Gewichtsteilen Kurzfaser, zusammen mit 1–10 Gewichtsteilen eines Weichmachers. Diese Komponenten werden in einem Kneter geschlossenen Typs getan, wie einem Banbury-Mischer, und geknetet. Danach wird die geknetete Vormischung aus dem Mischer entfernt und auf eine Temperatur von 20–50°C abgekühlt, um ein Verbrennen des Kautschuks zu vermeiden.
Die Methode des Knetens ist weder auf die oben beschriebene beschränkt, noch ist das Kneten auf die Verwendung eines Banbury-Mischers, von Walzen, eines Kneters, eines Extruders, beschränkt. Die Mischung kann auf jegliche Art und Weise geknetet werden, die dem Fachmann geläufig ist.
Ebenso ist der Vulkanisationsprozeß nicht auf die Verwendung einer speziellen Vorrichtung oder eines spezielles Verfahrens beschränkt. Die Mischung kann durch eine Vulkanisationsvorrichtung, wie durch Vulkanisation in erhitzter Form, Heißlufterhitzen, einen Rotationstrommel-Vulkanisator, eine Spritzgußmaschine, vulkanisiert werden.
Zur Herstellung der lasttragenden Schnüre 26 können Polyesterfasern, Aramidfasern, Glasfasern, o. ä. benutzt werden. Die totale Größe jeder lasttragenden Schnur 26 beträgt vorzugsweise zwischen 4444 dtex bis 8889 dtex (4000 Denier bis 8000 Denier). Die lasttragenden Schnüre 26 werden einer Adhäsionsbehandlung unterzogen. Geeignete Schnüre 26 werden durch die Verflechtung von Polyesterfaserfilamenten erhalten, die aus Ethylen-2,6-naphthalat als Hauptstruktureinheit hergestellt sind. Dies ist bevorzugt, da durch die Verwendung dieser Schnüre 26 die Schlupfrate des Riemens kontrolliert werden kann, um einen Riemen langer Lebensdauer zu gewährleisten. Die endgültige Verwindungszahl der lasttragenden Schnüre 26 liegt zwischen 10 bis 23 pro 10 cm, mit der Anfangsverwindung von 17 bis 38 Windungen pro 10 cm.
Ist die totale Größe kleiner als 4444 dtex (4000 Denier), so können der Modul und die Festigkeit der lasttragenden Schnüre unannehmbar gering sein. Übersteigt die totale Größe 8889 dtex (8000 Denier), kann die Gesamtdicke des Riemens 10 bis zu dem Punkt erhöht werden, an dem die Dauerbiegeermüdung unannehmbar hoch ist.
Ethylen-2,6-naphthalat wird normalerweise durch die Kondensationspolymerisation von Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, oder einem esterbildenden Derivat davon, und Ethylenglykol in Gegenwart eines Katalysators unter angemessenen Bedingungen synthetisiert. Vor Abschluß der Polymerisation des Ethylen-2,6-naphthalats wird durch Zugabe einer, zweier oder mehrerer Arten einer dritten Komponente ein Copolymer-Polyester synthetisiert.
Die lasttragenden Schnüre 26 werden einer Adhäsionsbehandlung zur Verbesserung der adhäsiven Eigenschaften bezüglich des Kautschuks unterzogen. Vorzugsweise werden die Fasern nach Eintauchen in eine Resorcin-Formalin-Latexflüssigkeit (RFL-Flüssigkeit) so getrocknet, dass die adhäsive Schicht einheitlich auf ihrer Oberfläche gebildet wird. Die Adhäsionsbehandlung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Die Fasern können zum Beispiel nach einer Vorbehandlung mit einer Epoxidverbindung oder einer Isocyanatverbindung mit RFL-Flüssigkeit behandelt werden.
Der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der lasttragenden Schnüre 26 beträgt vorzugsweise 1,0 bis 1,3 mm. Auf diese Weise wird ein Riemen mit hohem Modul hergestellt. Ist der Wicklungsabstand kleiner als 1,0 mm, so können die Schnüre 26 seitlich überlappen, was ein Umwickeln verhindert. Übersteigt der Abstand 1,3 mm, so kann der Modul unter die akzeptable Grenze erniedrigt werden.
Ein Verfahren der Herstellung des V-förmig gerippten Riemens 10 in 1 wird nun beschrieben. Zuerst wird die Gewebelage 32 um eine zylindrische Formtrommel (nicht gezeigt) gewickelt. Die dämpfende Kautschuklage 24 wird danach um die Gewebelage 32 gewickelt, gefolgt von der Umwicklung mit den lasttragenden Schnüren 26 und der Kompressions-Kautschukschicht 28. Es resultiert eine Wickel-Vorform. Die Wickel-Vorform wird anschließend vulkanisiert.
Der vulkanisierte Wickel wird auf zwei Rollen gezogen und unter einer vorbestimmten Spannung angetrieben. Ein rotierendes Fräsrad wird mit dem Wickel in Kontakt gebracht, so dass es 3–100 Rillen fräst, um die gewünschte Rippenkonfiguration 30 herzustellen.
Wenn der Wickel einmal geschliffen ist, wird er von dem ersten Satz Rollen entfernt und über einen weiteren Satz Rollen gezogen. Der Wickel wird erneut angetrieben und mit einem entsprechenden Schneidewerkzeug geschnitten, um einzelne V-förmig gerippte Riemen 10 der gewünschten Breite zu erhalten.
Der V-Riemen 12 in 2 besitzt einen Körper 50 mit einer Länge, die sich in Richtung des Doppelpfeils L1 erstreckt. Der Körper 50 besitzt seitlich entgegengesetzte Seitenflächen 52 und 54, eine Innenseite/Außenseite 56 und eine Außenseite/Innenseite 58. Der Körper besitzt eine dämpfende Kautschuklage 60 mit darin eingebetteten lasttragenden Schnüren 62 in regelmäßigem seitlichem Abstand. Eine Spannkautschuklage 64 wird auf eine Oberfläche 66 der dämpfenden Kautschuklage 60 aufgebracht. Eine Kompressions-Kautschukschicht 68 wird auf die liegenden Oberflächen 70 der dämpfenden Kautschuklage 60 aufgebracht. Eine Gewebelage 72 wird auf die exponierte Oberfläche 74 der Spannkautschuklage 64 gebracht. Optionale Zähne 76 können in regelmäßigen inneren Abständen entlang der Kompressions-Kautschukschicht 68 gebildet werden.
Die Kompressions-Kautschukschicht 68 ist vorzugsweise zu 5 bis 40 Gewichtsteilen, und mehr bevorzugt zu 10 bis 30 Gewichtsteilen aus PBO-Kurzfasern 36 hergestellt, wie oben beschrieben. Für jede Lage des Riemens 12 kann derselbe Kautschuk verwendet werden, wie bei dem V-förmig gerippten Riemen beschrieben.
Die Effektivität der Erfindung wird nun in Bezug auf Tests und Vergleichstests erklärt, die von den Erfindern durchgeführt wurden.
Vergleich der Adhäsionsbehandlung von Kurzfasern
Erfindungsgemäßes Beispiel 1:

Nach Eintauchen von PBO-Fasern in Form von Filamenten mit 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten in die Behandlungsflüssigkeit A aus der unteren Tabelle 1, wurden die Fasern für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Tabelle 1

Mischungsmittel	Behandlungsflüssigkeit A	Behandlungsflüssigkeit B
NBR-modifiziertes Epoxidharz^*1	100	-
Epoxidharz^*2	-	100
Alkylphenol-Formaldehydharz^*3	60	60
tertiäres Amin^*4	7,6	7,6
Toluol	3184,4	3184,4

*1: Struktol Polydis 3604
*2: Epikote 828
*3: Tackiral 101
*4: Daitocurar HDACC43

Die Fasern wurden anschließend in die in Tabelle 2 gezeigte RFL-Flüssigkeit getaucht und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Tabelle 2

Mischungsmittel Gewichtsverhältnis

Vinylpyridin-Latex (40%) 244,0

Resorcin 11,0

37% Formalin 16,2

Natriumhydroxid 0,3

Wasser 299,5

Gesamtsumme 571,0
Die behandelten Faserfilamente wurden anschließend auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).
Erfindungsgemäßes Beispiel 2:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit A, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Fasern wurden für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Filamente wurden anschließend geschnitten, um individuelle Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamente wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Fasern wurden für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Fasern wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit, wie in der oberen Tabelle 2 angegeben, getaucht und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um individuelle Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Vergleichsbeispiel 2:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Fasern wurden für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).
Vergleichsbeispiel 3:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).

Die obigen Kurzfasern wurden mit einem Banbury-Mischer in dem Vermischungsverhältnis geknetet, wie in der unteren Tabelle 3 gezeigt, und durch Rollen verarbeitet, um Kautschukplatten von 1 mm Dicke zu erhalten. Tabelle 3

Mischungsmittel	Gewichtsverhältnis
Chloroprenkautschuk^*5	100
Kurzfasern	bestimmter Betrag
Öl auf Naphthenbasis	5
Stearinsäure	1
Magnesiumoxid	4
Ruß	40
Antioxidationsmittel^*6	2
Zinkoxid	5
Vulkanisationsbeschleuniger^*7	0,25

*5: M-40, hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K.
*6: octyliertes Diphenylamin
*7: 2-Mecaptoimidazolin

Die Menge der Kurzfasern betrug 15 Gewichtsanteile bezüglich 100 Gewichtsanteile des Kautschuks. Die Kurzfasern wurden durch eine Rolle in die Extrusionsrichtung des Kautschuks orientiert. Die Kautschukplatten wurden in einer Form platziert und 20 Minuten bei 153°C vulkanisiert. Die Eigenschaften der resultierenden Kautschukzusammensetzung wurden anschließend gemessen.
Reibungstests

Ein DIN-Reibungstest wurde entsprechend JIS K6264 durchgeführt. Die Proben wurden so präpariert, dass die Kurzfasern vertikal zur Reibungsoberfläche orientiert waren. Die Messergebnisse sind in der unteren Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

	Erfindungsbeispiel		Vergleichsbeispiel
	1	2	1	2	3
Behandlungsflüssigkeit	Beh. fl. A + RFL-Beh. fl.	Beh. fl. A	Beh. f1. B + RFL-Beh. f1.	Beh. fl. B	-
Zugfestigkeit parallel zur Faser (MPa)	21,3	21,0	13,6	13,4	-
Zugfestigkeit senkrecht zur Faser (MFa)	11,5	11,6	11,5	11,3	-
Zugfestigkeitsverhalt-nis (parallel-senkrecht)	1,85	1,81	1,18	1,19	-
Dispergierbarkeit	0	0	0	0	x
Schnittduktilität senkrecht zur Faser (%)	351	347	250	242	-
Abriebsverlust in DIN-Reibungstest (cc)	0,043	0,042	0,045	0,044	-

In Tabelle 4 ist zu erkennen, dass die Kautschukzusammensetzungen der erfindungsgemäßen Beispiele, einschließlich der Kurzfasern, die mit der Behandlungsflüssigkeit A adhäsionsbehandelt wurden, welche das NBR-modifizierte Epoxidharz und das Alkylphenol-Formaldehydharz enthält, eine hohe Zugfestigkeit und Dehnung besaßen. Die Kurzfasern sind sicher an den Kautschuk gebunden. Ebenso ist beim erfindungsgemäßen Beispiel 1, bei dem die Kurzfasern weiterhin mit der RFL-Flüssigkeit behandelt wurden, erkennbar, dass die Adhäsion der Fasern zum Kautschuk im Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Beispiel 2 hervorragend war, in dem die Kurzfasern lediglich mit der Behandlungsflüssigkeit A adhäsionsbehandelt wurden. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse, dass die erfindungsgemäßen Beispiele ein höheres parallel-senkrecht-Zugfestigkeitsverhältnis als die Vergleichsbeispiele besaßen. Das heißt, die Zugfestigkeit der Parallelrichtung war höher als die Zugfestigkeit der Senkrechtrichtung. Die Orientierung der Kurzfasern in den erfindungsgemäßen Beispielen war gut, und demzufolge war die Dispergierbarkeit der Kurzfasern in dem Kautschuk gut.
Vergleich der Kurzfasern in einer Kautschukzusammensetzung in einem V-förmig gerippten Krafttransmissionsriemen
Erfindungsgemäßes Beispiel 3:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit A, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Filamente wurden für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Erfindungsgemäße Beispiele 4–10:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit A, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht und anschließend für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Kurzfasern wurden auf eine Länge von 3 mm geschnitten und besaßen einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).
Vergleichsbeispiel 4:
Aramidfasern in der Form von 1670 dtex (g/10000 m)/1000 Filamenten wurden in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht. Die Fasern wurden anschließend für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Fasern wurden anschließend auf eine Länge von 3 mm geschnitten und besaßen einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).
Jede der obigen Fasern wurde mit Kautschuk in dem Zusammensetzungsverhältnis wie in der oberen Tabelle 4 gezeigt in einem Banbury-Mischer geknetet und durch Rollen verarbeitet, um Kautschukplatten von 1 mm Dicke zu erhalten. Die Zusammensetzungsmengen der Kurzfasern bezüglich 100 Gewichtsteilen des Kautschuks sind in der unteren Tabelle 5 gezeigt.
Die Kautschukplatten wurden in einer Form platziert und 20 Minuten bei 153°C vulkanisiert. Die Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung wurden gemessen.
Die resultierenden Kautschukplatten wurden anschließend als Kompressions-Kautschukschicht in V-förmig gerippte Riemen eingefügt. Jeder V-förmig gerippte Riemen wurde hergestellt, indem zu Beginn eine einlagige gummierte Gewebelage um eine zylindrische Form gewickelt wurde. Die Gewebelage wurde hergestellt, indem Chloroprenkautschuk auf ein einfach gewebtes Gewebe mit Baumwollwebketten und Schußgarnen reibend aufgetragen wurde. Anschließend wurde eine dämpfende Kautschuklage, hergestellt aus einer Chloropren-Kautschukzusammensetzung, über die Gewebelage gewickelt. Lasttragende Schnüre, hergestellt aus Polyesterfasern, wurden um die dämpfende Kautschuklage gewickelt, gefolgt von der Auftragung einer Kompressions-Kautschukschicht, hergestellt aus der oben beschriebenen Kautschukplatte. Die resultierende Wickel-Vorform wurde unter Verwendung üblicher Techniken 30 Minuten bei 160°C vulkanisiert, um einen zylindrischen, vulkanisierten Kautschukwickel zu erhalten.
Der resultierende vulkanisierte Wickel wurde auf zwei Rollen gezogen und unter Spannung im Endloslauf angetrieben. Ein Fräsrad mit 150 Diamond-Mesh, montiert auf einer Fräsmaschine, wurde bei 1600 Umdrehungen/Minute mit dem Wickel in Kontakt gebracht, um Rillen zu fräsen. Nach Abschluß der Fräsoperation wurde der Wickel auf einer Schneidemaschine platziert und zur Herstellung einzelner Riemen der gewünschten Breite geschnitten.
In den resultierenden V-förmig gerippten Riemen waren die lasttragenden Schnüre in die dämpfende Kautschuklage eingebettet. Die dämpfende Kautschuklage wurde in einer einzigen Lage mit dem gummierten Gewebe beschichtet. Die Kompressions-Kautschukschicht wurde auf die dämpfende Kautschuklage aufgetragen, wobei drei Rippen in gleichen seitlichen Abständen auf jedem Riemen geformt waren und sich kontinuierlich über die gesamte Länge der Riemen erstreckten. Die resultierenden V-förmig gerippten Riemen waren dreifach gerippte Riemen vom K-Typ mit einer Länge von 1100 mm, nach RMA Standard. Der Rippenabstand betrug 3,56 mm, bei einer Rippenhöhe von 2,9 mm und einem Rippenwinkel von 40°. Die Kurzfasern der Kompressions-Kautschukschicht waren im allgemeinen in die Querrichtung des Riemens orientiert.
Abriebsverlusttest
Zum Test des Abriebsverlusts der Riemen wurde eine Vorrichtung benutzt, wie in 3 (80) gezeigt. Ein Schlupf von 6% wurde gewaltsam auf die getesteten Riemen 82 ausgeübt. In der Vorrichtung 80 wurden die Riemen 82 über eine Antriebsscheibe 84, eine angetriebene Scheibe 86 und eine Spannscheibe 88 gezogen. Die Scheiben 84, 86, 88 wurden an auseinanderliegenden Orten so angeordnet, dass ihre Rotationsachsen 90, 92, 94 im wesentlichen parallel waren. Die antreibende und die angetriebene Scheibe 84, 86 hatten einen Durchmesser von 80 mm, die Spannscheibe 88 hatte einen Durchmesser von 120 mm. Die Antriebsscheibe 84 wurde bei 3000 Umdrehungen/Minute betrieben mit einer Widerstandskraft auf die angetriebene Scheibe 86 von 6,9 Nm.
Die Riemen 82 wurden 24 Stunden lang angetrieben. Das Gewicht der Riemen wurde vor und nach dem Lauf gemessen, um so den Abriebsverlust errechnen zu können. Die Ergebnisse sind in der oberen Tabelle 5 beschrieben.
Test des Reibungskoeffizienten
Nach Ermittlung des Abriebsverlusts wurde der Reibungskoeffizient zwischen den Riemen 82 und der mitwirkenden Scheibe 102 gemessen, unter Verwendung einer Vorrichtung wie in 4 (100) gezeigt. Die Scheibe 102 hatte einen Durchmesser von 60 mm. Der Reibungskoeffizient wurde für jeden Riemen 82 vor und nach dem Lauf in der Vorrichtung 80 der 3 gemessen. Jeder Riemen 82 wurde mit einer angelegten Last 104 von 17,2 N auf die Scheibe 102 gehängt, wie in 4 gezeigt. Die Spannung des Riemens 82 wurde mit der Scheibe 102 gemessen, die mit 43 Umdrehungen/Minute rotiert wurde. Der Reibungskoeffizient wurde für jeden Riemen 82, vor und nach Betrieb des Riemens 82 in der Vorrichtung 80, unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet und die Differenz des Reibungskoeffizienten danach erhalten. Reibungskoeffizient = (2 × 1n(T/17,2))/π wobei

T: = gemessene Spannung

Test auf Brucherzeugungszeit
Ein dynamischer Test wurde mit den Riemen 82 unter Verwendung der in 5 (110) gezeigten Vorrichtung durchgeführt. Die Vorrichtung 110 besteht aus einer Antriebsscheibe 112 mit 120 mm Durchmesser und einer angetriebenen Scheibe 114 mit 120 mm Durchmesser. Die Riemen 82 wurden über die antreibende und die angetriebene Scheibe 112, 114 und eine Spannscheibe 116 mit 45 mm Durchmesser gezogen. Die antreibende, die angetriebene und die Spannscheibe 112, 114, 116 wurden so angeordnet, dass ihre Achsen 118, 120, 122 voneinander entfernt und im wesentlichen parallel waren. Die Spannscheibe 116 lastete mit einer Kraft von 229 N an der inneren Oberfläche des Riemens 82, in Richtung des Pfeils 124. Dies erzeugte einen Umlenkwinkel von 90°.
Eine Umlenkscheibe 126 mit 85 mm Durchmesser wurde gegen die Außenseite des Riemens 82 gepresst, mittig zwischen die Scheiben 112, 114, um einen Umlenkwinkel von 120° zu erzeugen. Die Achse 128 der Umlenkscheibe 126 war parallel zu den Achsen 118, 120, 122.
Die Antriebsscheibe 112 wurde bei 4900 Umdrehungen/Minute betrieben, mit einer auf die angetriebene Scheibe 114 ausgeübte Widerstandskraft von 8,8 kN. Die Vorrichtung wurde in einer Umgebung von 85°C betrieben.
Gemessen wurde die Zeit, bevor erzeugte Brüche die lasttragenden Schnüre der Riemen 82 erreichten. Die Ergebnisse sind in der oberen Tabelle 5 gezeigt.
Vergleich von in V-Riemen benutzten Kautschukzusammensetzungen
Erfindungsgemäße Beispiele 11–15:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Fasern wurden für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die PBO-Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Durchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 16:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht und anschließend für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit der oberen Tabelle 2 getaucht und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 1 mm und einem Durchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 17:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 5 mm und einem Durchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 18:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Durchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Zusätzlich wurden Nylonfasern in der Form von 2040 dtex/312 Filamenten in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Nylonfilamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Durchmesser von 6,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Vergleichsbeispiel 5:
Nylonfasern in der Form von 2040 dtex/312 Filamenten wurden in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die resultierenden behandelten Filamente wurden auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 6,7 dtex (g/10000 m).
Vergleichsbeispiele 6–8:
Aramidfasern in der Form von 1670 dtex/1000 Filamenten wurden in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Fasern wurden anschließend auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m).
Vergleichsbeispiel 9:
Aramidfasern in der Form von 1670 dtex/1000 Filamenten wurden in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Filamente wurden auf eine Länge von 3 mm geschnitten, bei einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex.
Zusätzlich wurden Nylonfasern in der Form von 2040 dtex (g/10000 m)/312 Filamenten in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Durchmesser von 6,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
In all den obigen Beispielen wurden die Kurzfasern in einem Banbury-Mischer geknetet, in dem Zusammensetzungsverhältnis wie in der unteren Tabelle 6 gezeigt, und durch Rollen verarbeitet, um Kautschukplatten von 1 mm Dicke zu erhalten.
Die Mischungsmengen der Kurzfasern bezüglich 100 Gewichtsteilen des Kautschuks sind in der oberen Tabelle 6 gezeigt. Die Kautschukplatten wurden in einer Form platziert und 20 Minuten bei 153°C vulkanisiert. Die Eigenschaften der erhaltenen Kautschukzusammensetzungen wurden anschließend vermessen.
Die V-Riemen, die die oben genannten Kautschukplatten enthalten, wurden wie folgt hergestellt: Eine einlagige gummierte Gewebelage wurde um eine zylindrische Form gewickelt. Die Gewebelage wurde hergestellt, indem Chloroprenkautschuk auf ein einfach gewebtes Gewebe mit Baumwollwebketten und Schußgarnen reibend aufgetragen wurde. Nach Aufbringen des Gewebes wurde eine dämpfende Kautschuklage, hergestellt aus einem Chloroprenautschuk, aufgebracht. Lasttragende Schnüre, hergestellt aus Polyesterfasern, wurden um die dämpfende Kautschuklage gewickelt. Eine Kompressions-Kautschukschicht wurde anschließend aufgebracht, um die Wickel-Vorform des Riemens zu vervollständigen. Die Vorform wurde unter Verwendung üblicher Techniken 30 Minuten bei 160°C vulkanisiert, um einen zylindrischen, vulkanisierten Kautschukwickel zu erhalten.
Der vulkanisierte Kautschukwickel wurde anschließend auf einer Schneidemaschine platziert und zur Herstellung von Riemen gewünschter Breite geschnitten. Die resultierenden V-Riemen besaßen in die dämpfende Kautschuklage eingebettete lasttragende Schnüre. Die dämpfende Kautschuklage wurde in einer einzigen Lage mit der Gewebelage beschichtet. Die Kompressions-Kautschukschicht wurde auf eine Seite der dämpfenden Kautschuklage geklebt, die entgegengesetzt zu der Seite des aufgebrachten Gewebes war. Die Maße der V-Riemen wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in der oberen Tabelle 6 gezeigt. Die mit der Kompressions-Kautschukschicht verbundenen Kurzfasern waren im allgemeinen quer zu dem Riemenkörper orientiert.
Abriebsverlusttest
Die resultierenden V-Riemen 130 wurden in einer dynamischen Vorrichtung getestet, wie in 6 (140) gezeigt, indem die Riemen 130 über eine Antriebsscheibe 142, eine angetriebene Scheibe 144 und eine Spannscheibe 146 gezogen wurden. Die antreibende und die angetriebene Scheibe hatten einen Durchmesser von 92 mm. Die Spannscheibe 146 hatte einen Durchmesser von 92 mm. Die Rotationsachsen 148, 150, 152 der Scheiben 142, 144, 146 waren im wesentlichen parallel zueinander.
Die Antriebsscheibe wurde mit 3000 Umdrehungen/Minute angetrieben mit einer Widerstandskraft auf die angetriebene Scheibe von 14,7 Nm.
Ein Schlupf von 6% wurde gewaltsam auf die Riemen 130 ausgeübt. Die Riemen 130 wurden 24 Stunden lang kontinuierlich angetrieben. Das Gewicht der Riemen 130 wurde vor und nach dem Lauf gemessen, um so den Abriebsverlust errechnen zu können. Die Ergebnisse sind in der oberen Tabelle 6 dargelegt.
Brucherzeugungstest
Die Riemen wurden zusätzlich unter dynamischen Bedingungen in der in 7 gezeigten Vorrichtung 160 getestet. Die Vorrichtung 160 bestand aus einer Antriebsscheibe 162 und einer angetriebenen Scheibe 164, rotierend über parallele Achsen 166, 168. Die Antriebsscheibe hatte einen Durchmesser von 150 mm, und die angetriebene Scheibe 164 hatte einen Durchmesser von 80 mm. Eine Last von 840 N wurde in Richtung des Pfeils 170 auf die angetriebene Scheibe 164 gelegt. Die Antriebsscheibe 162 wurde mit 3600 Umdrehungen/Minute rotiert.
Unter Verwendung der Vorrichtung 160 wurden die Riemen 130 betrieben bis Brüche die lasttragenden Schnüre erreichten, an welchem Punkt die Zeit A notiert und in die obige Tabelle 6 eingetragen wurde.
Ein gleichartiger Test zur Identifikation der Brucherzeugung wurde dynamisch in der Vorrichtung 180 in 8 durchgeführt. Die Vorrichtung 180 bestand aus einer Antriebsscheibe 182, einer angetriebenen Scheibe 184 und einer Spannscheibe 186. Die antreibende und die angetriebene Scheibe 182, 184 hatten einen Durchmesser von 20 mm. Die Spannscheibe hatte einen Durchmesser von 65 mm. Die Scheiben 182, 184, 186 wurden über parallele Achsen 188, 190, 192 rotiert. Die Spannscheibe 186 wurde gegen die Außenseite des Riemens 130 gepresst, mittig zwischen die Antriebsscheibe 182 und die angetriebene Scheibe 184, um einen Umlenkwinkel von 120° zu erzeugen. Die Antriebsscheibe 182 wurde mit 3600 Umdrehungen/Minute betrieben, mit einer Last von 588 N, die in Richtung des Pfeils 194 auf die angetriebene Scheibe 184 ausgeübt wurde.
Der Lauftest wurde durchgeführt, bis Brüche erzeugt wurden und die lasttragenden Schnüre erreichten. Die Zeit B, zu dieser dies auftrat, wurde notiert und in der oberen Tabelle 6 aufgeführt.
Aus diesen Testergebnissen ist zu erkennen, dass die Kautschukmischungen in den erfindungsgemäßen Beispielen hervorragende Eigenschaften besaßen und Transmissionsriemen hervorbrachten, die bessere Leistungen erbrachten als die Riemen der Vergleichsbeispiele mit Nylon-Kurzfasern und/oder Aramid-Kurzfasern. Ebenso erbrachten die PBO-Kurzfasern die gleichen guten Effekte nicht nur aus sich selbst heraus, sondern ebenso bei der Vermischung mit anderen Fasern.
Die PBO-Kurzfasern begründen eine bessere Verschleißfestigkeit im Vergleich mit Nylon-Kurzfasern und auch Aramid-Kurzfasern. Bei Riemen, in die jedoch kurze Aramidfasern mit eingebracht wurden, trat ein Problem bezüglich der Haltbarkeit, der Dehnbarkeit und der Brucherzeugung auf – bei einer Verbesserung der Verschleißfestigkeit.
Vergleich einer Kurzfaser enthaltenden Kautschukzusammensetzung
Erfindungsgemäßes Beispiel 19:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamenten wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die Filamente wurden danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 20:
PBO-Fasern in der Form von 1100 dtex (g/10000 m)/667 Filamente wurden in die Behandlungsflüssigkeit B, angegeben in der oberen Tabelle 1, getaucht. Die behandelten Fasern wurden danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die behandelten Filamente wurden anschließend in die RFL-Flüssigkeit getaucht, die in der oberen Tabelle 2 angegeben ist, und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um kurze Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Zusätzlich wurden Aramidfasern in der Form von 1670 dtex (g/10000 m)/1000 Filamenten in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden anschließend geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.
Vergleichsbeispiel 10:
Aramidfasern in der Form von 1670 dtex (g/10000 m)/1000 Filamenten wurden in die RFL-Flüssigkeit, angegeben in der oberen Tabelle 2, getaucht und danach für 1 Minute bei 200°C wärmebehandelt. Die Filamente wurden geschnitten, um Fasern mit einer Länge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 1,7 dtex (g/10000 m) herzustellen.

Jede der Fasern in den oberen Beispielen wurde in einem Banbury-Mischer geknetet, in dem Zusammensetzungsverhältnis wie in der unteren Tabelle 7 gezeigt, und durch Rollen verarbeitet, um Kautschukplatten von 1 mm Dicke zu erhalten. Tabelle 7

Mischungsmittel	Gewichtsverhältnis
Chloroprenkautschuk^*8	100
Kurzfasern	bestimmter Betrag
Öl auf Naphthenbasis	5
Stearinsäure	1
Magnesiumoxid	4
Ruß	40
Antioxidationsmittel^*6	2
Zinkoxid	5
Vulkanisationsbeschleuniger^*7	0,25

*6: octyliertes Diphenylamin
*7: 2-Mecaptoimidazolin
*8: PH-40, hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K.

Die Mischungsmengen der Kurzfasern pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks sind in der unteren Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8

	Erfindungsbeispiel		Vergleichsbeispiel
	19	20	10
Kurzfasern	PBO	PBO/p-Aramid	p-Aramid
Behandlungsflüssigkeit	B + RFL	B – RFL/RFL	RFL
Faserlänge (mm)	3	3/3	3
Menge an Kurzfasern (Gew.-Anteil)	15	10/5	20
Eigenschaften der gerollten Kautschukzusammensetzung
Zugfestigkeit parallel zur Faser (MPa)	29,5	28,4	23,6
Zugfestigkeit senkrecht zur Faser (MPa)	13,5	12,7	11,1
Schnittduktilität senkrecht zur Faser (%)	185	201	180
Zugfestigkeitsverhältnis (parall.-senkr.)	2,19	2,24	2,13
Abriebsverlust in DIN-Reibungstest (cc)	0,030	0,040	0,078

Die Kautschukplatten wurden in einer Form platziert und 20 min bei 153°C vulkanisiert. Die Eigenschaften der obigen Zusammensetzungen wurden erhalten und gemessen.
Aus den Ergebnissen ist zu sehen, dass die erfindungsgemäßen Beispiele, die zusätzlich zu den PBO-Kurzfasern eine mit Aramid-Kurzfasern gemischte Kautschukzusammensetzung besaßen, im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen, in denen lediglich Aramid-Kurzfasern benutzt wurden, hervorragend bezüglich der Verschleißfestigkeit und bezüglich der Verstärkung der Kautschukzusammensetzung waren.
Die voranstehende Offenbarung spezifischer Ausführungsformen ist als Veranschaulichung der in der Erfindung enthaltenen umfassenden Konzepte gedacht.

Claims

Kautschukzusammensetzung, die Kautschuk und in dem Kautschuk dispergierte Kurzfasern, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) enthalten, umfasst, worin die Kurzfasern in dem Kautschuk in einer Menge von 1 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks dispergiert sind, wobei die Kurzfasern eine Länge von 1–20 mm haben und wobei die Kurzfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit behandelt sind.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kurze Aramidfasern in dem Kautschuk dispergiert sind.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit ein Nitrilkautschuk-modifiziertes Epoxidharz und ein Alkylphenol-Formaldehydharz enthält.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern mit einer Resorcin-Formaldehyd-Latex-Flüssigkeit (RFL-Flüssigkeit) behandelt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Patentanspruch 1, das die Bereitstellung von Kurzfasern einer Länge von 1–20 mm, die Behandlung der Kurzfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit und die Dispergierung der behandelten Kurzfasern in Kautschuk umfasst, wobei die Behandlungsflüssigkeit ein Nitrilkautschuk-modifiziertes Epoxidharz und ein Alkylphenol-Formaldehydharz enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bereitstellung der Kurzfasern das Schneiden von Filamenten zur Herstellung von Kurzfasern einer gewünschten Länge umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Behandlung der Kurzfasern die Behandlung der Filamente mit der Behandlungsflüssigkeit umfasst, bevor die Filamente zur Herstellung der Kurzfasern geschnitten werden.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach den Ansprüchen 5, 6 und 7, das weiterhin den Schritt der Behandlung der Kurzfasern mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Flüssigkeit umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach den Ansprüchen 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Alkylphenol-Formaldehydharz zu Nitrilkautschuk-modifiziertem Harz von 2/10 bis 10/10 beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol)-Fasern umfassen.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern in einer Menge von 1–40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kautschuks vorliegen.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern eine Länge von 1–20 mm haben.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, das weiterhin den Schritt der Dispergierung von kurzen Aramidfasern in dem Kautschuk umfasst.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens, der einen Kautschuk-enthaltenden Körper umfasst, worin Kurzfasern in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind, die Poly(para-Phenylen-benzo-bisoxazol) enthalten.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 14 zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens, dadurch gekennzeichnet, dass der Krafttransmissionsriemen einen V-förmig gerippten Riemen umfasst.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 14 zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens, dadurch gekennzeichnet, dass der Krafttransmissionsriemen einen V-Riemen umfasst.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 15 oder 16 zur Herstellung eines Krafttransmissionsriemens, dadurch gekennzeichnet, dass der Krafttransmissionsriemen eine Kompressions-Kautschukschicht besitzt, und die Kurzfasern in dem Kautschuk in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind.
Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem Krafttransmissionsriemen.
Verwendung der Zusammensetzung in einem Krafttransmissionsriemen nach Anspruch 18, wobei der Krafttransmissionsriemen umfasst: Einen Körper, der Kautschuk umfasst, worin Kurzfasern, die Poly(para-Phenylen-benzobisoxazol) enthalten, in dem Kautschuk der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind.
Verwendung der Zusammensetzung in einem Krafttransmissionsriemen nach Anspruch 19, worin der Krafttransmissionsriemen einen V-förmig gerippten Riemen umfasst.
Verwendung der Zusammensetzung in einem Krafttransmissionsriemen nach Anspruch 19, worin der Krafttransmissionsriemen einen V-Riemen umfasst.
Verwendung der Zusammensetzung in einem Krafttansmissionsriemen nach Anspruch 20 oder 21, worin der Krafttransmissionsriemen eine Kompressions-Kautschukschicht besitzt, und die Kurzfasern in dem Kautschuk in der Kompressions-Kautschukschicht dispergiert sind.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13 hergestellt ist, in einem Krafttransmissionsriemen.