DE10236112B4

DE10236112B4 - Kraftübertragungsriemen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10236112B4
Application number: DE10236112.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujimoto
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: US6758779B2; US20030087715A1; DE10236112A1

Abstract

Kraftübertragungsriemen, umfassend eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht, die durch Vulkanisieren miteinander verklebt sind, und der Aramidfasercords aufweist, die in die klebende Kautschukschicht eingebettet sind, wobei die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht aus einem Vulkanisat eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompounds bestehen und wobei die Aramidfasercords, die einen Erstdrehungskoeffizienten und einen Enddrehungskoeffizienten aufweisen, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung behandelt sind, wobei der Resorcin-Formalin-Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, enthält und mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet ist.

Description

Diese Erfindung betrifft einen Kraftübertragungsriemen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kraftübertragungsriemen, der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die beide aus einem Vulkanisat eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk-Compounds bestehen, und der eine Mehrzahl lasttragende Cords aufweist, die aus Aramidfasern (die hier als ”Aramid-Fasercord” bezeichnet werden) bestehen, die in die klebende Kautschukschicht eingebettet sind, und der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Stärke hervorragend ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftübertragungsriemens.
Im allgemeinen umfasst ein Kraftübertragungsriemen eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht, und eine Mehrzahl lasttragender Cords, d. h. Fasercords, sind mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet. Gegebenenfalls weist der Riemen ein Gummileinentuch oder Verstärkungsgewebe auf der Oberseite oder der Innenseite der gesamten Flächen einschließlich der Seitenflächen auf.
Zur Herstellung eines Kraftübertragungsriemens, insbesondere der Kompressionsschicht des Riemens, sind bisher ein Chloroprenkautschuk oder eine Mischung aus hydriertem Nitrilkautschuk und chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk verwendet worden. In den vergangenen Jahren ist jedoch der Versuch unternommen worden, einen Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk zur Herstellung sowohl der klebenden Kautschukschicht als auch der Kompressionsschicht zu verwenden, um einen durch den Umweltschutz begründeten Bedarf an ”chlorfreien” Produkten zu erfüllen.
Wie im Fachgebiet bekannt ist, weist Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk jedoch dahingehend einen Nachteil auf, dass seine dynamischen Eigenschaften, insbesondere seine Beständigkeit gegenüber Ermüdung und Verschleiß, seine Zugfestigkeit und Elastiztität unterlegen sind. Darüber hinaus weist er eine schlechte Haftung an lasttragenden Cords aus Aramidfasern auf. Aus diesem Grund wird es als schwierig erachtet, Ethylen-α-Dien-Kautschuk zur Herstellung von Kraftübertragungsriemen zu verwenden, bei denen dynamische Eigenschaften wichtige Voraussetzungen sind.
JP H11-349752 A offenbart einen Kraftübertragungsriemen, welcher eine Kompressionsschicht aus Kautschuk und eine klebende Kautschukschicht, die durch Vulkanisieren miteinander verklebt sind, aufweist. In der klebenden Kautschukschicht sind Faser-Cords aus Polyester- oder Polyamid-Fasern enthalten. Die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht bestehen aus einem Vulkanisat eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompounds. Die Faser-Cords werden mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung behandelt.
Wenn die Kraftübertragungsriemen, insbesondere solche mit Fasern aus Polyethylene-Naphthalat, hohen Belastungen ausgesetzt sind, führt dies häufig zu Defekten im Riemen. Zudem kann die Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung eine ausreichende Adhäsion nicht sicherstellen. Daher hat der Riemen aus JP H11-349752 A nur eine geringe Haltbarkeit, also Lebensdauer.
Ein Kraftübertragungsriemen, welcher eine Kompressionsschicht aus Kautschuk und eine klebende Kautschukschicht umfasst, ist ebenso in JP 2000-161441 A offenbart. Auch hier enthält die klebende Kautschukschicht Faser-Cords. Diese sind aus Aramid Fasern gebildet.
Die Faser-Cords werden auch hier mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung behandelt. Diese Zusammensetzung besteht aus hydriertem Nitril-Kautschuk und einem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk. Die Kompressionsschicht und die klebende Schicht können aus unterschiedlichen Kautschukarten, wie beispielsweise EPDM, hergestellt werden. Hydrierter Kautschuk ist die einzige Verbindung, die in den Beispielen genannt wird.
Selbst wenn die Klebeschicht aus EPDM hergestellt wird und die Aramid-Fasern mit der beschriebenen Klebstoffzusammensetzung behandelt werden, führt dies nicht zu einer gut haftenden Verbindung zwischen den Faser-Cords und der klebenden Kautschukschicht. Dies wiederum führt zu einer nicht zufriedenstellenden Lebensdauer des Kraftübertragungsriemens aus JP 2000-161441 A .
Auch aus DE 4215142 A1 und DE 10064947 A1 sind Kraftübertragungsriemen aus einer Kompressionsschicht und einer geklebten Kautschukschicht bekannt, welche Faser-Cords enthalten. Auch die hier erhaltenen Kraftübertragungsriemen haben keine zufriedenstellende Lebensdauer, sondern versagen, wenn Sie hohen Belastungen ausgesetzt sind.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Untersuchungen zur Realisierung eines Kraftübertragungsriemens durchgeführt, der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit, d. h. der dynamischen Lebensdauer, als auch der Festigkeit hervorragend ist und der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die beide aus einem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound bestehen, und eine Mehrzahl lasttragender Cords aufweist, die aus Aramidfasern bestehen, die mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und in diese eingebettet sind. Als Folge haben die Erfinder gefunden, dass die Behandlung der Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung, wobei der Latex in der Zusammensetzung wenigstens entweder ein chlorsulfoniertes Polyethylen oder ein alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen als feste Komponenten (Kautschukkomponenten) enthält, eine hervorragende dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der klebenden Kautschukschicht ergibt.
Somit haben sie einen Kraftübertragungsriemen erhalten, der sowohl hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften als auch der Festigkeit hervorragend ist und der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die beide aus einer Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk-Komponente bestehen und der eine Mehrzahl Aramidfasercords aufweist, die mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet sind. Auf diese Weise haben sie diese Erfindung bewerkstelligt.
Die Erfinder haben weiterhin gefunden, dass die Verwendung der Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung, die ein spezielles Metalloxid und einen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger zur Behandlung der Aramidfasercords enthält, die dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und dem klebenden Kautschuk sogar dann weiter verbessert, wenn die Aramidfasercords in die klebende Zusammensetzung eingetaucht und bei einer Temperatur bis zu 210°C oder darüber getrocknet werden und dass sie demgemäß mit einer sehr hohen Produktivität Kraftübertragungsriemen produzieren können, die aus Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk bestehen und in die Aramidfasercords eingebettet sind.
Die Erfindung ist vervollständigt worden, um die oben erwähnten Probleme bekannter, aus Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk bestehenden Kraftübertragungsriemen zu lösen. Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Kraftübertragungsriemen verfügbar zu machen, der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die aus Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk bestehen und durch Zusammenvulkanisieren miteinander verklebt sind und Aramidfasercords umfassen, die mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet sind und die sowohl hinsichtlich ihrer Haltbarkeit als auch ihrer Festigkeit hervorragend sind.
Die Erfindung macht einen Kraftübertragungsriemen verfügbar, der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die durch Zusammenvulkanisieren miteinander verklebt sind, und der eine Mehrzahl Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten aufweist, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen und wobei die Aramidfasercords in die klebende Kautschukschicht eingebettet sind, wobei die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht aus einem Vulkanisat einer Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukkomponente bestehen und wobei die Aramidfasercords mit einer Resorcin-Formalin-Latexklebstoffzusammensetzung klebebehandelt sind, wobei der Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile (Kautschukkomponenten) des Latex, enthält und wobei die Aramidfasercords mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet sind.
Beschrieben wird weiterhin ein nicht beanspruchtes Verfahren zur Herstellung eines Kraftübertragungsriemens, der eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht umfasst, die durch Zusammenvulkanisieren aneinander kleben und der über Aramidfasercords verfügt, die in die klebende Kautschukschicht eingebettet sind, wobei das Verfahren umfasst:
die Durchführung einer Klebstoffbehandlung an den Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, wobei die Klebstoffbehandlung das Imprägnieren der Aramidfasercords mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung umfasst, wobei der Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, sowie wenigstens ein Metalloxid und wenigstens einen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger umfasst, und das Erwärmen und Trocknen der resultierenden Aramidfasercords bei einer Temperatur von 210–260°C;
das Anordnen der resultierenden Aramidfasercords zwischen einem Paar Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound, was zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dient;
das Laminieren des Paars Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound auf eine Folie, die aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound besteht, was zur Bildung einer Kompressionsschicht dient, und das
Erwärmen des resultierenden Laminats unter Druck, um das Laminat zu einem Körper zu vulkanisieren, wodurch der Riemen erhalten wird, wobei die Aramidfasercords mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet sind.
1 zeigt einen Querschnitt eines Beispiels für einen innenverzahnten Keilriemen,
2 zeigt einen Querschnitt eines Beispiels für einen Keilriemen, und
3 zeigt ein Riemenantriebssystem zur Durchführung eines dynamischen Tests an Kraftübertragungsriemen.
Der Kraftübertragungsriemen in dieser Beschreibung umfasst innenverzahnte Keilriemen und Keilriemen.
1 zeigt einen Querschnitt eines Beispiels für einen innenverzahnten Keilriemen. Der Riemen hat eine Oberseite, die mit einer oder mehreren Lagen aus gummiertem verstärkendem Gewebe oder Leintuch 1 bedeckt ist. Angrenzend an die Oberseite weist der Riemen eine klebende Kautschukschicht 3 auf, in der eine Mehrzahl Aramidfasercords 2 mit geringer Ausdehnung lateral voneinander getrennt und sich in Längsrichtung des Riemens erstreckend eingebettet ist. Eine Kompressionsschicht 5 mit einer Mehrzahl Rippen 4 ist ihrerseits auf die klebende Kautschukschicht laminiert. Die Rippen sind lateral voneinander getrennt angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung des Riemens. In vielen Fällen weist die Kompressionsschicht darin dispergierte kurze Fasern auf, die entlang der Breitenrichtung des Riemens angeordnet sind, so dass der Riemen eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem Lateraldruck aufweist.
2 zeigt einen Querschnitt eines Beispiels für einen Keilriemen. Auf dieselbe Weise wie oben hat der Riemen eine Oberseite, die mit einer oder mehr Lagen aus gummiertem verstärkendem Gewebe oder Leintuch 1 bedeckt ist. Gegebenenfalls verfügt der Riemen über eine Spannungsschicht 7 unter dem darauf laminierten Verstärkungsgewebe. Angrenzend an die Spannungsschicht weist der Riemen eine klebende Kautschukschicht 3 auf, in die eine Mehrzahl Aramidfasercords 2 mit geringer Ausdehnung eingebettet ist. Eine Kompressionsschicht 5 ist ihrerseits auf die klebende Kautschukschicht laminiert. In vielen Fällen weist die Kompressionsschicht darin dispergierte kurze Fasern auf, die entlang der Breitenrichtung des Riemens angeordnet sind, so dass der Riemen eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem Lateraldruck aufweist. Die Kompressionsschicht ist gewöhnlich mit einer oder mehreren Lagen aus gummiertem verstärkendem Gewebe oder Leintuch 1 bedeckt.
Beim Kraftübertragungsriemen der vorliegenden Erfindung sind die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht zusammenvulkanisiert und miteinander verklebt, und die Aramidfasercords sind mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet. Bei Bedarf weisen die Oberseite oder die Innenseite oder alle Flächen einschließlich der Seitenflächen ein gummiertes, daran geklebtes Verstärkungsgewebe auf. Die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht bestehen aus einem Vulkanisat eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompounds.
Der in der Erfindung verwendete Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk ist ein Copolymer-Kautschuk, der aus Ethylen, einem α-Olefin mit Ausnahme von Ethylen und einem Dien (einem nicht-konjugierten Dien), einem teilweise halogensubstituierten Produkt des Copolymerkautschuks oder einer Mischung davon besteht. Beim α-Olefin handelt es sich vorzugsweise um wenigstens eines der α-Olefine Propylen, Buten, Hexen und Octen. Ein bevorzugter, in der Erfindung verwendeter Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk ist ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder ein teilweise halogensubstituiertes Produkt, insbesondere ein teilweise chlorsulfoniertes Produkt des Kautschuks oder eine Mischung davon.
Es ist bevorzugt, dass der in der Erfindung verwendete Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk 50–80 Gew.-% Ethylen, 50–20 Gew.-% Propylen und eine nichtkonjugierte Dienkomponente in einer solchen Menge enthält, dass der resultierende Kautschuk eine Iodzahl von nicht mehr als 50, vorzugsweise im Bereich von 4–40, und eine Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) von 20–120 aufweist. Die Dienkomponente umfasst nicht konjugierte Diene wie 1,4-Hexadien, Dicyclopentadien oder Ethylidennorbornen, obwohl die brauchbare Dienkomponente nicht darauf beschränkt ist.
Ein solcher Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk wird gewöhnlich mit einem Verstärkungsmittel wie Ruß oder Siliciumdioxid, einem Vulkanisierungsmittel wie Schwefel, verschiedenen Arten Vulkanisationsbeschleunigern, Vulkanisierungshilfsmitteln wie Zinkoxid oder Stearinsäure oder einem Weichmacher wie Paraffinöl, einem Klebrigmacher oder kurzen Fasern mittels üblicher Mischvorrichtungen wie Walzen oder Banbury-Mischern unter Bildung einer unvulkanisierten Kautschukkomponente vermischt. Der Compound wird dann zu einer Folie zur Verwendung als unvulkanisierte Kautschukcompound-Folie zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht oder einer Kompressions-Kautschukschicht geformt.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten kann der so hergestellte Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound weiterhin bei Bedarf ein Verstärkungsmittel wie Glasfasern oder Keramikfasern oder alle anderen, gewöhnlich in der Kautschukindustrie verwendeten Chemikalien wie ein Füllmittel (z. B. Calciumcarbonat oder Talk), einen Stabilisator, ein Verarbeitungshilfsmittel oder ein farbgebendes Mittel enthalten.
Eine unten beschriebene Klebstofflösung (sogenannter Kautschukkitt) wird gewöhnlich erhalten, indem ein solcher unvulkanisierter Compound eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuks in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird.
Beim Kraftübertragungsriemen der Erfindung werden Aramidfasercords als lasttragende Cords verwendet. Wie wohlbekannt ist, besteht die Aramidfaser aus einem aromatischen Polyamid, das durch die Reaktion eines aromatischen Diamins (zum Beispiel Phenylendiamin) mit einem aromatischen Dicarbonsäuredichlorid (zum Beispiel Terephtaloylchlorid) erhalten wird. Die in der Erfindung brauchbaren Aramidfasercords sind nicht auf spezielle Cords beschränkt, jedoch wird beispielsweise das von Teijin K. K. erhältliche ”Technola” T-200 vorzugsweise verwendet.
Insbesondere ist es gemäß der Erfindung erforderlich, dass das verwendete Aramidfasercord einen Erstdrehungskoeffizienten und einen Enddrehungskoeffizienten aufweist, die beide im Bereich von 650–950 liegen. Der Drehungskoeffizient K wird durch die Gleichung: K = T√D ausgedrückt, wobei T (1/10 cm) die Drehungszahl und D die Gesamt-Denierzahl ist. Gewöhnlich wird ein Aramidfasercord so hergestellt, dass sein Erstdrehungskoeffizient und sein Enddrehungskoeffizient etwa gleich sind, so dass der resultierende Kraftübertragungsriemen während der Bewegung keine Abweichung und kein Schlängeln erzeugt.
Wenn der Erstdrehungskoeffizient und der Enddrehungskoeffizient eines Aramidfasercords beide niedriger als 650 sind, weist der resultierende Riemen eine hervorragende Festigkeit, aber eine schlechte Haltbarkeit auf. Wenn andererseits der Erstdrehungskoeffizient und der Enddrehungskoeffizient eines Aramidfasercords beide höher als 950 sind, ist die Festigkeit des resultierenden Riemens unzureichend. Gemäß der Erfindung wird ein Riemen, der sowohl eine hervorragende Festigkeit als auch eine hervorragende Haltbarkeit aufweist, erhalten, indem eine Aramidfaser verwendet wird, deren Erstdrehungskoeffizient und Enddrehungskoeffizient beide im Bereich von 650 bis 950 liegen.
Weiterhin werden gemäß der Erfindung solche Aramidfasercords mit einer (als ”RFL-Klebstoffzusammensetzung” bezeichneten) Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung behandelt, wobei der Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten (Kautschukkomponenten) des Latex umfasst, und sind mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet.
Beim chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk handelt es sich um einen Kautschuk, der durch die Reaktion von Chlor und Schwefeldioxid mit Polyethylen erhalten wird und Chlorsulfonylgruppen als Vulkanisierungsstellen aufweist. Er enthält gewöhnlich Chlor in einer Menge von 15–45 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 25–35 Gew.-%, und Schwefel, gewöhnlich in einer Menge von 0,5–2,5 Gew.-%. Die Menge polarer Atome oder Chloratome des alkylierten, chlorsulfonierten Polyethylens ist verringert, und statt dessen weist es Alkylgruppen auf, um die Kristallinität der Moleküle so zu verringern, dass die Niedertemperatur-Eigenschaften des Kautschuks (Kältebeständigkeit) sowie die Elastizität ausgewogen sind. Er enthält Chlor gewöhnlich in einer Menge von 25–35 Gew.-% und Schwefel gewöhnlich in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,6–0,8 Gew.-%.
Der in der Erfindung verwendete RFL-Klebstoff wird gewöhnlich hergestellt, indem Resorcin (R) mit Formalin (F) in einem Resorcin/Formalin-Stoffmengenverhältnis von 1/3 bis 3/1 in Gegenwart eines basischen Katalysators kondensiert wird, wodurch eine wässrige Lösung aus Resorcin-Formalin-Harz (primäres Resorcin-Formalin-Kondensat, hiernach als ”RF-Harz” bezeichnet) mit einer Konzentration von 5–80 Gew.-% erhalten wird, und anschließend die Lösung mit einem Latex (L) vermischt wird. Der Feststoffgehalt der RFL-Klebstoffzusammensetzung liegt gewöhnlich im Bereich von 10–50 Gew.-%.
Gemäß der Erfindung werden die Aramidfasercords mit der RFL-Klebstoffzusammensetzung klebebehandelt. Der in der RFL-Klebstoffzusammensetzung verwendete Latex enthält wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 60–100 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffkomponenten des Latex. Die so behandelten Aramidfasercords werden dann zwischen einem Paar Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound positioniert, die zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienen sollen. Die Folien werden dann auf eine Folie aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound laminiert, die die Kompressionsschicht bilden soll, unter Druck erwärmt und in einem Körper zusammenvulkanisiert, wodurch ein erfindungsgemäßer Kraftübertragungsriemen erhalten wird.
Ausführlicher werden beispielsweise die Aramidfasercords in die RFL-Klebstoffzusammensetzung getaucht und dann bei einer Temperatur von 210–260°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 220–255°C erwärmt (d. h. wärmebehandelt) und getrocknet, um die RFL-Klebstoffzusammensetzung auf den Aramidfasercords zu fixieren. Bei Bedarf können die Aramidfasercords jedoch nach dem Eintauchen in die RFL-Klebstoffzusammensetzung bei einer Temperatur von 150–200°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 170–200°C erwärmt (d. h. wärmebehandelt) werden.
Es ist bevorzugt, dass die Aramidfasercords zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung getaucht, erwärmt und getrocknet werden, wodurch die erste RFL-Behandlung bewerkstelligt wird, und dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung getaucht, erwärmt und getrocknet werden, wodurch die zweite (oder endgültige) RFL-Behandlung bewerkstelligt wird. Das heißt, dass es bevorzugt ist, dass die Klebebehandlung der Aramidfasercords wenigstens zwei Mal auf diese Weise durchgeführt wird. Die erste und die zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung, die verwendet werden, können dieselbe sein oder auch nicht. Bei Bedarf kann die Behandlung drei Mal oder mehr durchgeführt werden.
Der in der RFL-Klebstoffzusammensetzung enthaltene Latex kann als Kautschukkomponenten zusätzlich zu dem wenigstens einen aus der aus chlorsulfoniertem Polyethylen und alkyliertem, chlorsulfonierten Polyethylen bestehenden Gruppe ausgewählten Kautschuk, der als erster Kautschuk bezeichnet wird, einen zweiten Kautschuk enthalten. Beim zweiten Kautschuk handelt es sich vorzugsweise um einen aus 2-Chlor-1,3-butadien und 2,3-Dichlor-1,3-butadien (DCB) bestehenden Copolymer-Kautschuk.
Durch die Verwendung einer RFL-Klebstoffzusammensetzung, bei der der Latex ein Copolymer von 2-Chlor-1,3-butadien und 2,3-Dichlor-1,3-butadien (DCB) als zweiten Kautschuk zusammen mit dem ersten Kautschuk enthält, wird eine viel stärkere Haftung zwischen der RFL-Klebstoffzusammensetzung und den Aramidfasercords gebildet. Folglich weist der resultierende Riemen eine viel höhere dynamische Lebensdauer auf.
Wenn der Latex den oben erwähnten zweiten Kautschuk enthält, enthält der Latex den ersten Kautschuk in einer Menge von nicht weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 55–95 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einer Menge von 60–90 Gew.-%, und den zweiten Kautschuk in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 5–45 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einer Menge von 10–40 Gew.-%.
Auf diese Weise werden gemäß der Erfindung die Aramidfasercords mit der einen Latex enthaltenden RFL-Klebstoffzusammensetzung klebebehandelt, wobei wenigstens ein Kautschuk aus chlorsulfoniertem Polyethylen und alkyliertem, chlorsulfoniertem Polyethylen als Haupt-Kautschukkomponenten ausgewählt ist, zwischen einem Paar Folien, die aus einem unvulkanisierten Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound bestehen und zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienen, angeordnet, und das Paar Folien aus unvulkanisiertem Kautschukcompound wird mit den Fasercords so zusammenvulkanisiert, dass die Fasercords in die resultierende vulkanisierte klebende Kautschukschicht eingebettet sind. Somit wird eine hohe dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der klebenden Kautschukschicht erreicht. Beim Riemen der Erfindung sind die Aramidfasercords vulkanisiert und mit der klebenden Kautschukschicht in einem Körper so verklebt, dass der Riemen eine außerordentlich verlängerte Lebensdauer hat.
Gemäß der Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, dass die RFL-Klebstoffzusammensetzung wenigstens ein spezifisches Metalloxid und wenigstens einen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger enthält. Die dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der klebenden Kautschukschicht wird weiter verbessert, aber auch die Zeit, die zur Durchführung der Klebebehandlung der Aramidfasercords benötigt wird, wird außerordentlich verkürzt, wenn die Aramidfasercords in die RFL-Klebstoffzusammensetzung getaucht werden, die wenigstens ein solches spezifisches Metalloxid und wenigstens einen solchen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger zusätzlich zu RF und dem Latex enthält, und bei einer Temperatur von nicht weniger als 210°C erwärmt und getrocknet werden. Somit ermöglicht das Verfahren der Erfindung die Herstellung von Kraftübertragungsriemen, bei denen Aramidfasercords in die Klebstoffschicht eingebettet sind und die bei einer sehr hohen Produktivität eine hervorragende dynamische Haftung aufweisen.
Das in der Erfindung verwendete Metalloxid umfasst zum Beispiel Zinkoxid, Magnesiumoxid und Bleioxid. Das Metalloxid wird allein oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet. Von diesen ist Zinkoxid bevorzugt. Der in der Erfindung verwendete schwefelhaltige Vulkanisationsbeschleuniger umfasst zum Beispiel Thiazole, Sulfenamide (Sulfensäureamide), Thiurame und Dithiocarbamate. Der schwefelhaltige Vulkanisationsbeschleuniger wird allein oder als Mischung von zwei oder mehr dieser Stoffe verwendet. Der schwefelhaltige Vulkanisationsbeschleuniger ist zur Beschleunigung der Vulkanisation von Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk wirksamer als zur Beschleunigung der Vulkanisation von chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk oder alkyliertem, chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk.
Als Beispiele für die Thiazole können unter anderem 2-Mercaptobenzothiazol (M) und deren Salze (wie das Zinksalz, das Natriumsalz, das Cyclohexaminsalz) und Dibenzothiazyldisulfid (DM) erwähnt werden. Als Beispiele für die Sulfenamide können unter anderem N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (CZ) und als Beispiele für die Thiurame unter anderem Tetramethylthiurammonosulfid (TS), Tetramethylthiuramdisulfid (TT) und Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (TRA), als Beispiele für Dithiocarbamate unter anderem Natriumdi-n-butyldithiocarbamat (TP), Zinkdimethyldithiocarbamat (PZ) und Zinkdiethyldithiocarbamat (EZ) erwähnt werden.
Das Metalloxid ist in der RFL-Klebstoffzusammensetzung gewöhnlich in einer Menge von 0,1–10 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile feste Komponenten in der RFL-Klebstoffzusammensetzung enthalten, während der schwefelhaltige Vulkanisationsbeschleuniger gewöhnlich in einer Menge von 0,1–20 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile feste Komponenten in der RFL-Klebstoffzusammensetzung enthalten ist.
Wie oben erwähnt wurde, werden die Aramidfasercords gemäß der Erfindung mit der RFL-Klebstoffzusammensetzung imprägniert, wobei der Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die feste Komponente des Latex, sowie wenigstens ein spezifisches Metalloxid und wenigstens einen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger umfasst, und dann auf eine Temperatur von 210–260°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine hervorragende dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der aus Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk bestehenden, klebenden Kautschukschicht erreicht wird, während eine hohe Produktivität gewährleistet ist.
Gemäß der Erfindung können die Aramidfasercords mit Isocyanat- oder Epoxyverbindungen behandelt werden, bevor sie mit der RFL-Klebstoffzusammensetzung behandelt werden. Das heißt, dass die Aramidfasercords vorbehandelt werden können, indem sie in eine Lösung von Isocyanat- oder Expoxyverbindungen getaucht werden und dann bei Bedarf erwärmt und getrocknet werden.
Die in der Erfindung brauchbare Isocyanatverbindung ist nicht besonders eingeschränkt. Die brauchbare Isocyanatverbindung umfasst zum Beispiel Tolylendiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat. Darüber hinaus werden als Äquivalente von Polyisocyanaten Produkte, die durch die Additionsreaktion von mehrwertigen Alkoholen, die zwei oder mehr aktive Wasserstoffatome im Molekül enthalten, wie Trimethylolpropan oder Pentaerythrit, an die Polyisocyanatverbindungen oder blockierte Polyisocyanatverbindungen, die durch die Reaktion von Blockierungsmitteln wie Phenolen, tertiären Alkoholen oder sekundären Aminen mit den Polyisocyanatverbindungen erhalten werden, ebenfalls in der Erfindung verwendet.
Die in der Erfindung brauchbare Epoxyverbindung ist ebenfalls nicht speziell eingeschränkt, sofern sie zwei oder mehr Epoxygruppen im Molekül aufweist. Demgemäß können als solche Epoxyverbindungen zum Beispiel Produkte der Reaktion von mehrwertigen Alkoholen wie Etylenglycol, Glycerin, Sorbit oder Pentaerythrit oder Polyalkylenglycolen wie Polyethylenglycol mit halogenhaltigen Epoxyverbindungen wie Epichlorhydrin erwähnt werden. Als weitere Beispiele können Produkte der Reaktion von polyfunktionellen Phenolen oder Phenolharzen wie Resorcin, Bis(4-hydroxyphenyl)dimethylethan, Phenolformaldehydharzen, Resorcin-Formaldehyd-Harz mit halogenhaltigen Epoxyverbindungen wie Epichlorhydrin erwähnt werden.
Das Lösungsmittel zur Bildung von Lösungen der Isocyanat- oder Epoxyverbindungen ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt, aber Wasser oder organische Lösungsmittel werden in Abhängigkeit von der verwendeten Isocyanat- oder Epoxyverbindung verwendet. Gewöhnlich sind die Isocyanatverbindungen chemisch so aktiv, dass nichtwässrige Lösungen bevorzugt sind. Wie jedoch oben erwähnt wurde, sind solche beispielsweise mit Phenolen blockierte Isocyanatverbindungen in Wasser stabil, so dass wässrige Lösungen davon verwendet werden können. Als organisches Lösungsmittel können aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Xylol oder Toluol, aliphatische Ketone wie Methylethylketon oder Methylisobutylketon, aliphatische Carbonsäurealkylester wie Ethylacetat oder Amylacetat verwendet werden. Die Konzentration der Lösung der Isocyanat- oder Epoxyverbindung liegt gewöhnlich im Bereich von 5–50 Gew.-%.
Weiterhin können die Aramidfasercords gemäß der Erfindung mit Kautschukzement nachbehandelt werden, nachdem sie mit der RFL-Klebstoffzusammensetzung klebebehandelt wurden. Der zur Nachbehandlung verwendete Kautschukzement wird hergestellt, indem derselbe Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk, der zur Bildung einer Kompressionsschicht oder einer klebenden Kautschukschicht verwendet wird, unter Bildung einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Bei der Nachbehandlung werden die Aramidfasercords in die Lösung getaucht und erwärmt und getrocknet.
Der Kraftübertragungsriemen der Erfindung wird durch Verfahren hergestellt, die im Fachgebiet gewöhnlich bekannt sind. Beispielhaft erfolgt die Herstellung von innenverzahnten Keilriemen wie folgt. Eine oder mehrere Folien aus Gummileinentuch und eine erste unvulkanisierte Kautschukfolie zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht werden auf die glatte Fläche eines Formzylinders gewickelt, und dann werden die Aramidfasercords spiralförmig darauf aufgewickelt. Dann wird eine zweite unvulkanisierte Kautschukfolie zur Bildung einer klebenden Kautschuklage auf die erste Kautschukfolie gewickelt, wodurch die Aramidfasercords zwischen dem Paar Folien aus unvulkanisiertem Kautschukcompound, die zusammen zur Bildung der klebenden Kautschukschicht dienen, positioniert wird. Dann wird eine unvulkanisierte Kautschukfolie zur Bildung einer Kompressions-Kautschukschicht auf die zweite unvulkanisierte Kautschukfolie gewickelt, wodurch ein Laminat hergestellt wird.
Dann wird das Laminat unter Druck in einem Vulkanisierungsbehälter erwärmt, um die Vulkanisation der Kautschukfolien unter Erhalt eines vulkanisierten ringförmigen Produkts zu bewirken. Das ringförmige Produkt wird auf einem ersten Riemenantriebssystem montiert, das aus einer Treibrolle und einer angetriebenen Rolle besteht, und wird so angetrieben, dass es unter einer vorbestimmten Spannung läuft, während mittels einer geeigneten Schleifscheibe eine Mehrzahl Rippen auf der Fläche des Laminats gebildet wird. Das ringförmige Produkt mit den Rippen darauf wird dann auf einem zweiten Riemenantriebssystem montiert und laufen gelassen, während es in ringförmige Scheiben mit vorbestimmter Breite geschnitten wird, wodurch innenverzahnte Keilriemen erhalten werden.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst der Kraftübertragungsriemen der Erfindung eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht, die beide aus einem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompound bestehen und durch Vulkanisieren miteinander verklebt werden, und der Aramidfasercords aufweist, die mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet sind. Als Eigenschaft der Erfindung werden die Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, mit einer Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung klebebehandelt, wobei der Latex wenigstens entweder ein chlorsulfoniertes Polyethylen oder ein alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, enthält, und mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet. Somit wird eine verbesserte dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der klebenden Kautschukschicht realisiert, und somit hat der resultierende Riemen eine verbesserte dynamische Lebensdauer.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung die dynamische Haftung zwischen den Aramidfasercords und der klebenden Kautschukschicht weiter verbessert, wenn die Aramidfasercords mit einer Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung, die wenigstens ein spezifisches Metalloxid und wenigstens einen schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger enthält, imprägniert und bei einer Temperatur von 210–260°C erwärmt (wärmebehandelt) und getrocknet werden. Somit ermöglicht das Verfahren der Erfindung eine hochwirksame Produktion eines Hochleistungs-Kraftübertragungsriemens mit darin eingebetteten Aramidfasercords.
Beispiele
Die Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist.

Ein Kautschukcompound mit der folgenden Zusammensetzung, wobei die angegebenen Mengen Gew.-Teile sind, wurde als Compound zur Herstellung einer klebenden Kautschukschicht eines Riemens verwendet.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk¹⁾	100 Teile
HAF-Ruß (Mitsubishi Kagaku K. K.)	50 Teile
Siliciumdioxid (Tokuseal Gu, Tokuyama K. K.)	20 Teile
Paraffinöl (Sunflex 2280, Japan Sun Kagaku K. K.)	20 Teile
Vulkanisierungsmittel (Ölschwefel, Hosoi Kagaku K. K.)	3 Teile
Vulkanisierungsbeschleuniger (DM, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	1,4 Teile
Vulkanisierungsbeschleuniger (EZ, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	0,6 Teile
Vulkanisierungsbeschleuniger (TT, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	0,6 Teile
Beschleunigungsaktivator (Stearinsäure, Kao K. K.)	1 Teil
Beschleunigungsaktivator (Zinkoxid, Sakai Kagaku Kogyo K. K.)	5 Teile
Oxidationsschutzmittel (224²⁾, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	2 Teile
Oxidationsschutzmittel (MB³⁾, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	1 Teil
Klebrigmacher (Quinton A-100, Petroleumharz, Nippon Zeon K. K.)	5 Teile
Kurze Fasern (Baumwollpulver)	2 Teile

Ein Kautschukcompound mit der folgenden Zusammensetzung, bei deren angegebenen Mengen es sich um Gew.-Teile handelte, wurde als Compound zur Herstellung einer Kompressionsschicht des Riemens verwendet.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk¹⁾	100 Teile
HAF-Ruß (Mitsubishi Kagaku K. K.)	70 Teile
Paraffinöl (Sunflex 2280, Japan Sun Kagaku K. K.)	20 Teile
Vulkanisierungsmittel (Ölschwefel, Hosoi Kagaku K. K.)	1,6 Teile
Vulkanisierungsbeschleuniger (EM-2⁴⁾, Sanshin Kagaku K. K.)	2,8 Teile
Vulkanisierungsbeschleuniger (MSA⁵⁾, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	1,2 Teile
Beschleunigungsaktivator (Stearinsäure, Kao K. K.)	1 Teil
Beschleunigungsaktivator (Zinkoxid, Sakai Kagaku Kogyo K. K.)	5 Teile
Oxidationsschutzmittel (224²⁾, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	2 Teile
Oxidationsschutzmittel (MB³⁾, Ouchi Shinko Kagaku K. K.)	1 Teil
Kurze Fasern (Nylon-66-Fasern, 6 d × 1 mm)	22 Teile

Hinweise:

1) Ethylengehalt: 56 Gew.-%, Propylengehalt: 36,1 Gew.-%, Ethylidennorbornen-(ENB-)Gehalt: 5,5 Gew.-%, Dicyclopentadien-(DCP-)Gehalt: 2,4 Gew.-%, Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C): 60
2) TMDQ (2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin)
3) 2-Mercaptobenzimidazol
4) Mischung aus Beschleunigungsaktivatoren
5) N-Oxodiethylen-2-benzothiadisulfenamid
6) 2-Mercaptobenzimidazol

Beispiel 1
(Herstellung der RFL-Klebstoffzusammensetzung C)
7,31 Gew.-Teile Resorcin und 10,77 Gew.-Teile Formalin (mit einer Konzentration von 37 Gew.-%) wurden miteinander vermischt. Eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid (0,33 Gew.-Teile Natriumhydroxid enthaltend) wurde zur resultierenden Mischung gegeben und gerührt. Danach wurden 160,91 Gew.-Teile Wasser zugegeben, und die Mischung wurde 5 h lang altern gelassen, wodurch eine wässrige Lösung eines Resorcin-Formalin-Harzes (primärem Resorcin-Formalin-Kondensat oder RF-Harz) mit einem Feststoffgehalt von 6,40 Gew.-% erhalten wurde.
Dann wurde gemäß der Darstellung in Tabelle 1 chlorsulfonierter Polyethylenkautschuk-(CSM-)Latex zur wässrigen RF-Lösung gegeben, und die resultierende Mischung wurde 12 h lang altern gelassen, wodurch eine Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung C mit der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung erhalten wurde.
(Herstellung eines verklebten Körpers aus Aramidfasercords und einer klebenden Kautschukschicht und Messung seiner Klebfestigkeit)
Aramidfasercords (1000 d/1 × 3 mit einem Erstdrehungskoeffizienten von 859,9 und einem Enddrehungskoeffizienten von 863,3, Technola T-200, erhältlich von Teijin K. K.), hergestellt zuerst durch ein erstes Drehen von Filamenten und ein endgültiges Drehen der resultierenden Stränge, wurden in eine Toluollösung von Isocyanat (mit einem Feststoffgehalt von 16 Gew.-% Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat) getaucht und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung von Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung C mit der in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die erste RFL-Behandlung bewirkt wurde. Die Aramidfasercords wurden dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung C getaucht (dieselbe wie die erste RFL-Klebstoffzusammensetzung C) und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die zweite (endgültige) RFL-Behandlung bewirkt wurde.
Die Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen hergestellt wurde, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so hergestellten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert, bei einer Temperatur von 160°C und unter einem Stirnflächendruck von 3920 kPa 35 min lang pressvulkanisiert. Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht wurde gemessen, und die Versagensart des verklebten Körpers wurde ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
(Herstellung eines Kraftübertragungsriemens und Bestimmung seiner dynamischen Lebensdauer)
Auf dieselbe Weise, wie sie oben beschrieben wurde, wurden eine Folie aus Gummileinentuch und eine erste Folie aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk-Compound unter Bildung einer klebenden Kautschukschicht auf die glatte Fläche eines Formungszylinders gewickelt, und dann wurden Aramidfasercords spiralförmig darauf aufgewickelt. Weiterhin wird eine zweite Folie aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk-Compound zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht, die sich in Verbindung mit der ersten unvulkanisierten Kautschukfolie befindet, auf die Aramidfasercords gewickelt, wodurch die Aramidfasercords zwischen der ersten und der zweiten unvulkanisierten Kautschukfolie positioniert werden. Eine zur Bildung einer Kompressionsschicht dienende Folie aus unvulkanisiertem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk-Compound wurde dann auf die zweite unvulkanisierte Kautschukfolie gewickelt, wodurch ein Laminat gebildet wurde.
Das Laminat wurde dann 35 min lang bei einem Innendruck von 6 kgf/cm² und einem Außendruck von 9 kgf/cm² auf eine Temperatur von 165°C erwärmt und dampfvulkanisiert, wodurch ein ringförmiges Produkt erhalten wurde. Das ringförmige Produkt wurde auf einem ersten Riemenantriebssystem montiert, das aus einer Treibrolle und einer angetriebenen Rolle bestand, und so angetrieben, dass es unter einer vorbestimmten Spannung lief, während mittels einer geeigneten Schleifscheibe eine Mehrzahl Rippen auf der Fläche des Laminats gebildet wird. Das ringförmige Produkt mit Rippen darauf wurde dann auf einem zweiten Riemenantriebssystem montiert und laufen gelassen, während es in ringförmige Scheiben mit vorbestimmter Breite geschnitten wurde, wodurch innenverzahnte Keilriemen mit drei Rippen und einer Länge von 1000 mm erhalten wurden.
Der innenverzahnte Keilriemen wurde auf einem Riemenantriebssystem montiert, das aus einer Antriebs-Riemenscheibe 11 (mit einem Durchmesser von 120 mm), einer angetriebenen Riemenscheibe 12 (mit einem Durchmesser von 120 mm) und einer Führungsriemenscheibe 13 (mit einem Durchmesser von 70 mm) und einer Spannriemenscheibe 14 (mit einem Durchmesser von 55 mm) bestand, wobei die beiden letzteren gemäß der Darstellung in 3 zwischen der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe angeordnet sind. Der Riemen wurde so positioniert, dass die Führungs-Riemenscheibe an seiner Rückseite anlag. Die Antriebs-Riemenscheibe wurde bei einer Umgebungstemperatur von 110°C so angetrieben, dass sie sich mit 4900 U./min drehte und eine Last von 16 PS an der angetriebenen Riemenscheibe anlag. Anfänglich wurde mittels der Spannriemenscheibe eine Spannung von 85 kgf auf den Riemen einwirken gelassen. Die Zeit (h) bis zum Freilegen der Fasercords oder bis zur Bildung von Rissen in der Kautschukschicht wurde gemessen und als dynamische Lebensdauer des Riemens angesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2
Ein chlorsulfonierter Polyethylen-Kautschuk-(CSM-)Latex und ein Latex aus einem Copolymer von 2-Chlor-1,3-butadien und 2,3-Dichlor-1,3-butadien (DCB) wurde zur selben RF-Lösung gegeben, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und 12 h lang altern gelassen, wodurch eine Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung D mit der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung erhalten wurde.
Dieselben Aramidfasercords wie diejenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden in dieselbe Toluollösung von Isocyanat wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, getaucht und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung der Aramidfasercords bewerkstelligt wurde.
Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung D mit der in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die erste RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde. Die Aramidfasercords wurden dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung D (dieselbe wie oben) getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die zweite (endgültige) RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde.
Die Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, hergestellt wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so behandelten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 vulkanisiert. Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht des resultierenden verklebten Körpers wurde gemessen. Ein innenverzahnter Keilriemen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und seine dynamische Lebensdauer wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Copolymer-(VP-)Latex wurde zur selben RF-Lösung gegeben, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und dann 12 h altern gelassen, wodurch eine Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung A mit der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung erhalten wurde.
Dieselben Aramidfasercords wie diejenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden in dieselbe Toluollösung von Isocyanat getaucht wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung der Aramidfasercords bewerkstelligt wurde. Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung A mit der in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die erste RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde. Die Aramidfasercords wurden dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung A (dieselbe wie oben) getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die zweite (endgültige) RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde.
Die Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen hergestellt wurde, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so behandelten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 vulkanisiert.
Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht des resultierenden verklebten Körpers wurde gemessen. Ein innenverzahnter Keilriemen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und seine dynamische Lebensdauer wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Chloroprenkautschuk-(CR-)Latex wurde zur selben RF-Lösung gegeben, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und dann 12 h altern gelassen, wodurch eine Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzung B mit der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung erhalten wurde. Dieselben Aramidfasercords wie diejenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden in dieselbe Toluollösung von Isocyanat getaucht wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung der Aramidfasercords bewerkstelligt wurde.
Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung B mit der in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die erste RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde. Die Aramidfasercords wurden dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung B (dieselbe wie oben) getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet. Die Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, hergestellt wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so behandelten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 vulkanisiert.

Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht des resultierenden verklebten Körpers wurde gemessen. Ein innenverzahnter Keilriemen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und seine dynamische Lebensdauer wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. TABELLE 1

RFL-Zusammensetzung (Gew.-Teile)	RFL
RFL-Zusammensetzung (Gew.-Teile)	A	B	C	D
RFL	74,40	74,40	74,40	62,25
RF-Lösung (Feststoffgehalt)	1,39	1,39	1,39	1,39
VP¹⁾ (Feststoffgehalt)	13,49	-	-	-
CR² (Feststoffgehalt)	-	13,49	-	-
CSM³⁾ (Feststoffgehalt)	-	-	13,49	6,74
DCB⁴⁾ (Feststoffgehalt)	-	-	-	4,32
RFL-Feststoffgehalt (Gew.-%)	20	20	20	20

(Hinweise)

1) Vinylpyridin-Latex (Feststoffgehalt: 40 Gew.-%), erhältlich von Nihon Gosei Gomu K. K.
2) Chloroprenkautschuklatex (Feststoffgehalt: 50 Gew.-%), erhältlich von Showa Denko K. K.
3) Chlorsulfonierter Polyethylenlatex (Feststoffgehalt: 40 Gew.-%), erhältlich von Sumitomo Seika K. K.
4) Latex des Copolymers von 2-Chlor-1,3-butadien und 2,3-Dichlor-1,3-butadien (Feststoffgehalt: 32 Gew.-%), erhältlich von Toso K. K.

TABELLE 2

	Vergleichsbeispiele		Beispiele
	1	2	1	2
In der ersten Behandlung verwendetes RFL	A	B	C	D
In der zweiten Behandlung verwendetes RFL	A	B	C	D
Klebfestigkeit der Fasercords (N/3 Cords)	5,0	3,0	63	68
Dynamische Lebensdauer des Riemens (h)	1,5	0,5	111	117
Versagensart des Riemens	a)	a)	b)	b)

(Hinweise)

a) Fasercords liegen frei
b) Reißen der Kautschukschicht

Beispiele 3–8
Ein CSM-Latex (und ein DCB-Latex) wurden zusammen mit einer wässrigen Dispersion des Vulkanisationsbeschleunigers DM (Dibenzothiazyldisulfid) und Zinkoxid zur selben Lösung des in Beispiel 1 verwendeten RF-Harzes gegeben und 12 h lang altern gelassen, wodurch die Resorcin-Formalin-Latex-(RFL-)Klebstoffzusammensetzungen E bis J mit den in Tabelle 3 aufgeführten Zusammensetzungen erhalten wurden.
Dieselben Aramidfasercords wie diejenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden in dieselbe Toluollösung von Isocyanat getaucht wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung der Aramidfasercords bewerkstelligt wurde.
Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden zuerst in eine erste RFL-Klebstoffzusammensetzung mit der in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die erste RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde. Die Aramidfasercords wurden dann in eine zweite RFL-Klebstoffzusammensetzung mit der in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung getaucht und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch die zweite (endgültige) RFL-Behandlung bewerkstelligt wurde.
Die Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, hergestellt wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so behandelten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 vulkanisiert. Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht des resultierenden verklebten Körpers wurde gemessen.

Keilriemen wurden unter Verwendung jedes der resultierenden verklebten Körper auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und ihre dynamische Lebensdauer wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt, wobei alle Riemen aufgrund von Rissbildung in der Kautschukschicht zerstört wurden. TABELLE 3

RFL-Zusammensetzung (Gew.-Teile)	RFL
RFL-Zusammensetzung (Gew.-Teile)	E	F	G	H	I	J
RFL	89,11	82,89	75,00	74,44	69,26	62,75
RF-Lösung (Feststoffgehalt)	1,39	1,39	1,39	1,39	1,39	1,39
CSM-Latex (Feststoffgehalt)	13,49	13,49	13,49	6,74	6,74	6,74
DCB-Latex (Feststoffgehalt)	-	-	-	4,32	4,32	4,32
DM/ZnO⁵⁾ (Feststoffgehalt)	1,16	0,87	0,12	0,95	0,71	0,10
RFL-Feststoffgehalt (Gew.-%)	18	19	20	18	19	20

(Hinweise)

5) Wässrige Dispersion einer Mischung des Vulkanisationsbeschleunigers DM und Zinkoxid in einem Gewichtsverhältnis von 5/1 (Feststoffgehalt 43 Gew.-%)

TABELLE 4

	Beispiele
	3	4	5	6	7	8
In der ersten Behandlung verwendetes RFL	E	F	G	E	F	G
In der zweiten Behandlung verwendetes RFL	E	F	G	E	I	J
Klebefestigkeit der Fasercords (N/3 Cords)	66	62	63	62	65	62
Dynamische Lebensdauer der Riemen (h)	300	314	270	305	330	272

Beispiele 9–12 und Vergleichsbeispiele 3 und 4
Aramidfasercords (1000 d/1 × 3, Technola T-200, erhältlich von Teijin K. K.), hergestellt durch ein erstes Drehen von Filamenten und ein endgültiges Drehen der resultierenden Stränge und mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten gemäß Tabelle 5, wurden in dieselbe Toluollösung von Isocyanat getaucht wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Vorbehandlung der Aramidfasercords bewerkstelligt wurde.
Die so vorbehandelten Aramidfasercords wurden dann einer ersten und einer endgültigen RFL-Behandlung unterzogen, wobei eine in Tabelle 5 aufgeführte RFL-Klebstoffzusammensetzung D verwendet wurde, und 80 s lang bei einer Temperatur von 250°C erwärmt und getrocknet. Die so behandelten Aramidfasercords wurden dann in eine Klebstofflösung (Kautschukzement) getaucht, die durch das Lösen desselben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compounds wie demjenigen, der zur Herstellung der klebenden Kautschukschicht verwendet wurde, hergestellt wurde, und 40 s lang bei einer Temperatur von 60°C erwärmt und getrocknet, wodurch eine Nachbehandlung der Aramidfasercords bewirkt wurde.
Die so behandelten Aramidfasercords wurden zwischen einem Paar der zur Bildung einer klebenden Kautschukschicht dienenden Folien aus unvulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Compound positioniert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 vulkanisiert. Die Klebfestigkeit zwischen den Aramidfasercords und der Klebeschicht des resultierenden verklebten Körpers wurde gemessen.

Innenverzahnte Keilriemen wurden unter Verwendung eines jeden der resultierenden verklebten Körper auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und ihre dynamische Lebensdauer wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. TABELLE 5

	Beispiele				Vergleichsbeispiele
	9	10	11	12	3	4
Erstdrehungszahl (T/10 cm)	11,8	14,4	15,7	17,0	9,2	18,4
Erstdrehungskoeffizient	646,3	788,7	859,9	931,1	503,9	1007,8
Enddrehungszahl (T/10 cm)	20,4	25,0	27,3	29,5	15,9	32,0
Enddrehungskoeffizient	645,1	790,6	863,3	932,9	502,8	1011,9
Klebfestigkeit der Fasercords (N/3 Cords)	65	64	66	64	63	63
Dynamische Lebensdauer des Riemens (h)	184	205	260	211	91	135
Riemenfestigkeit/3 Rippen (kN)	8,7	8,5	8,5	8,4	8,9	7,9

Wie aus Vergleichsbeispiel 3 hervorgeht, ergibt die Verwendung von Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide weniger als 650 betragen, einen Riemen mit einer hohen Festigkeit, aber einer schlechten Haltbarkeit. Wie andererseits aus Vergleichsbeispiel 4 hervorgeht, ergibt die Verwendung von Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide mehr als 950 betragen, einen Riemen mit einer relativ hohen Haltbarkeit, aber einer schlechten Festigkeit. Wenn Aramidfasercords mit einem ersten Drehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten verwendet werden, die beide viel höher als diejenigen sind, die in Vergleichsbeispiel 4 verwendet werden, sind sowohl die Haltbarkeit als auch die Festigkeit des resultierenden Riemens unzureichend. Die erfindungsgemäße Verwendung von Aramidfasercords mit einem Erstdrehungskoeffizienten und einem Enddrehungskoeffizienten, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, ergibt jedoch einen Riemen, der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Festigkeit hervorragend ist.

Claims

Kraftübertragungsriemen, umfassend eine Kompressionsschicht und eine klebende Kautschukschicht, die durch Vulkanisieren miteinander verklebt sind, und der Aramidfasercords aufweist, die in die klebende Kautschukschicht eingebettet sind, wobei die Kompressionsschicht und die klebende Kautschukschicht aus einem Vulkanisat eines Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschukcompounds bestehen und wobei die Aramidfasercords, die einen Erstdrehungskoeffizienten und einen Enddrehungskoeffizienten aufweisen, die beide im Bereich von 650 bis 950 liegen, mit einer Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung behandelt sind, wobei der Resorcin-Formalin-Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von 50–100 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, enthält und mit der klebenden Kautschukschicht verklebt und darin eingebettet ist.
Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 1, wobei der Resorcin-Formalin-Latex wenigstens entweder chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkyliertes, chlorsulfoniertes Polyethylen in einer Menge von nicht weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, und ein Copolymer von 2-Chlor-1,3-butadien und 2,3-Dichlor-1,3-butadien in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten des Latex, umfasst.
Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Ethylen-α-Olefin-Dien-Kautschuk um einen Copolymer-Kautschuk handelt, der aus Ethylen und wenigstens einem α-Olefin gebildet wird, das aus der aus Propylen, Buten, Hexen und Octen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 1, wobei die Resorcin-Formalin-Latex-Klebstoffzusammensetzung 0,5 bis 10 Gew.-Teile wenigstens eines Metalloxids und 0,1–20 Gew.-Teile wenigstens eines Vulkanisationsbeschleunigers auf 100 Gew.-Teile der festen Komponenten im Latex enthält.
Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 4, wobei es sich beim Metalloxid um wenigstens eines der Oxide Zinkoxid, Magnesiumoxid und Bleioxid handelt.
Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 4, wobei es sich beim Vulkanisationsbeschleuniger um wenigstens eine der Beschleuniger Thiazole, Sulfenamide, Thiurame und Dithiocarbamate handelt.