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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Treibriemen, der aus einer
Gummizusammensetzung hergestellt ist, und ein Verfahren zum Herstellen
desselben.
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Hintergrund der Erfindung
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Als
Treibriemen sind reibungsgetriebene Treibriemen, wie beispielsweise
ein Keilriemen und ein Keilrippenriemen, und andere Riemen bekannt.
Sie werden weitgehend in Kraftfahrzeugen, allgemeinen Industriezweigen
und anderen eingesetzt.
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Die
Treibriemen weisen zum Beispiel jeweils ein Gummiüberzuggewebe
zum Abdecken der Oberfläche, eine Haftgummischicht, in
die Kerndrähte, wie beispielsweise Endlosfasern, eingebettet
sind, und eine auf die Haftgummischicht laminierte Kompressionsgummischicht
auf und sind vorwiegend aus einer Gummizusammensetzung hergestellt.
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Im
Hinblick darauf, eine merkliche Verschlechterung des Gummis bei
hohen Temperaturen zu beschränken und die Weichheit des
Gummis bei niedrigen Temperaturen zu verbessern, wurden bei dieser
Art von Treibriemen bislang meistens die folgenden Substanzen als
Gummibestandteil der Gummizusammensetzung verwendet: Naturgummi
(NR), Styrol-/Butadien-Copolymergummi (SBR), Chloroprengummi (CR),
Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi, hydrierter Nitrilbutadiengummi
(H-NBR), alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen (ACSM) oder dergleichen.
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Insbesondere
wird relativ häufig Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
verwendet, da der Gummi eine bessere Wärmebeständigkeit
und Kältebeständigkeit als Chloroprengummi aufweist
(zum Beispiel Patentschrift 1).
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Herkömmlicher
Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi reibt sich jedoch leicht
ab, die Lebensdauer des Gummis ist daher kürzer als diejenige
von Chloroprengummi. Ferner weist ein aus Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
hergestellter Treibriemen in einem Antriebstest bei harten Temperaturbedingungen,
wie beispielsweise –40°C, und bei anderen Bedingungen
eine mangelnde Weichheit auf.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, weisen herkömmliche Treibriemen
Probleme wie einen leichten Abrieb der Riemen und eine nicht ausreichende
Weichheit bei niedrigen Temperaturen auf.
- Patentschrift
1: JP-A-9-176402
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende
Probleme
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Im
Lichte der Probleme des Standes der Technik ist ein Ziel der Erfindung,
einen Treibriemen bereitzustellen, der such bei hohen Temperaturen
beschränkt verschlechtert, eine hervorragende Weichheit
bei niedrigen Temperaturen aufweist und kaum abgerieben wird.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Um
die Probleme zu lösen, stellt die Erfindung einen Treibriemen
bereit, der eine Gummizusammensetzung einschließt, die
einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Ziegler-Natta-Katalysatortyps,
der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi ist, der durch
Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators erhalten
wurde, und einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Metallocentyps,
der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi ist, der durch
Polymerisation in Gegenwart eines Metallocenkatalysators erhalten
wurde, wobei das Gewichtsverhältnis des Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu dem Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps von 50/50 bis 90/10 beträgt, einschließt.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß der
Erfindung kann ein Treibriemen bereitgestellt werden, der sich bei
relativ hohen Temperaturen beschränkt verschlechtert, eine
ausgezeichnete Weichheit bei niedrigen Temperaturen aufweist und kaum
abgerieben wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
schematisch eine Ansicht eines Treibriemens (Keilrippenriemens)
der vorliegenden Ausführungsform in seitlichem Querschnitt.
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2 zeigt
schematisch eine Darstellung, die ein Verfahren zum Testen des Antriebs
eines Riemens veranschaulicht.
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Beschreibung der Bezugszeichen
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- 1: gummierte Gewebeschicht; 2: Kerndrähte; 3:
Haftgummischicht; 4: Rippen, 5: Kompressionsgummischicht; 6:
kurze Fasern; 11: Schleifscheibe; 12: Antriebscheibe; 13:
Umlenkrolle mit 70 mm Durchmesser; 14: Umlenkrolle mit
45 mm Durchmesser
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform gemäß der
Erfindung unter Bezugnahme auf eine schematische Ansicht eines Keilrippenriemens
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Form des seitlichen Querschnitts in 1 beschrieben.
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Der
Keilrippenriemen gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist als Endlosriemen gebildet und weist eine Laminatstruktur
auf, in der von innen nach außen Schichten laminiert sind.
Insbesondere weist der Riemen eine Struktur auf, in der die folgenden
Schichten laminiert sind: eine Kompressionsgummischicht 5, die
ganz innen angeordnet ist und von einem Kraftübertragungselement,
wie beispielsweise einer Walze, komprimiert werden muss; eine Haftgummischicht 3,
die mit der Kompressionsgummischicht 5 in Kontakt steht; und
eine gummierte Gewebeschicht 1, die mit der Haftgummischicht 3 in
Kontakt steht. In der Kompressionsgummischicht 5 sind mehrere
Rippen 4 in der Richtung der Breite des Keilrippenriemens
gebildet. In der Haftgummischicht 3 sind derart Kerndrähte 2 eingebettet,
dass die Kerndrähte 2 in gleichmäßigen
Abständen in der Richtung der Breite des Keilrippenriemens
angeordnet sind und sich in der Längsrichtung des Riemens erstrecken.
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In
der vorliegenden Ausführungsform ist die Kompressionsgummischicht 5 aus
einer vorgegebenen Gummizusammensetzung, wie sie nachfolgend beschrieben
ist, hergestellt.
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Die
vorgegebene Gummizusammensetzung, aus welcher die Kompressionsgummischicht 5 in
der Ausführungsform gebildet ist, enthält einen
Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Ziegler-Natta-Katalysatortyps,
der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi ist, der durch
Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators erhalten
wurde, und einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Metallocentyps,
der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi ist, der durch
Polymerisation in Gegenwart eines Metallocenkatalysators erhalten
wurde, wobei das Gewichtsverhältnis des Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu dem Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps innerhalb eines Bereich von 50/50 zu 90/10 eingestellt
ist.
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Der
Metallocenkatalysator wird auch Einzentrumkatalysator genannt und
die Verwendung desselben ermöglicht, das Molekulargewicht
eines Polymers enger zu verteilen als mit einem Mehrzentrenkatalysator,
wie beispielsweise eines Ziegler-Natta-Katalysator, da der Metallocenkatalysator
gleichartige aktive Zentren aufweist.
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Die
Molekulargewichtsverteilung des Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Metallocentyps ist entsprechend eng und die Mobilität
der Moleküle ist beschränkt; daher wird, wenn
der Gummi allein verwendet wird, der Abrieb desselben beschränkt.
Der Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Metallocentyps
weist jedoch das Problem auf, bei niedrigen Temperaturen eine schlechtere
Mobilität des Polymers als die Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu zeigen.
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In
der Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis
des vorstehend angegebenen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu dem Ethylen-/αOlefin-Copolymergummi
des Metallocentyps innerhalb eines Bereichs von 50/50 bis 90/10
eingestellt. Auf diese Weise kann der Keilrippenriemen der Ausführungsform
die vorstehend angegebenen Probleme vorteilhaft überwinden.
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In
der vorgegebenen Gummizusammensetzung, aus welcher die Kompressionsgummischicht 5 gebildet
ist, können als Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps folgende Gummis verwendet werden:
Ethylen-/Propylen-Copolymergummi, Ethylen-/1-Buten-Copolymer-Gummi,
Ethylen-/1-Octen-Copolymergummi, Copolymergummis, die ferner einen
Dienbestandteil enthalten, und andere Gummis, die jeweils durch
Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators erhalten
wurden.
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Von
diesen Gummis ist Ethylen-/Propylen-/Dien-Copolymergummi, das durch
Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators erhalten
wurde, bevorzugt und ganz besonders bevorzugt ist der Gummi, in
dem die einzelnen Monomerbestandteile derart enthalten sind, dass
der Gewichtsanteil des Ethylenbestandteils von 50 bis 70 Gew.-%
beträgt, derjenige des Propylenbestandteils von 25 bis
45 Gew.-% beträgt und derjenige des Dienbestandteils von
4 bis 8 Gew.-% beträgt.
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Ferner
können in der vorgegebenen Gummizusammensetzung, aus welcher
die Kompressionsgummischicht 5 gebildet ist, folgende Gummis
als Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi des Metallocentyps
verwendet werden: Ethylen-/Propylen-Copolymergummi, Ethylen-/1-Buten-Copolymer-Gummi,
Ethylen-/1-Octen-Copolymergummi, Copolymergummis, die ferner einen
Dienbestandteil enthalten, und andere Gummis, die jeweils durch
Polymerisation in Gegenwart eines Metallocenkatalysators erhalten
wurden.
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Von
diesen Gummis ist Ethylen-/Propylen-/Dien-Copolymergummi, das durch
Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators erhalten
wurde, bevorzugt und ganz besonders bevorzugt ist der Gummi, in
dem die einzelnen Monomerbestandteile derart enthalten sind, dass
der Gewichtsanteil des Ethylenbestandteils von 50 bis 70 Gew.-%
beträgt, derjenige des Propylenbestandteils von 25 bis
45 Gew.-% beträgt und derjenige des Dienbestandteils von
4 bis 8 Gew.-% beträgt.
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In
der Ausführungsform weist die Kompressionsgummischicht 5 kurze
Fasern 6 auf, die in der Richtung der Breite des Keilrippenriemens
angeordnet sind, um den Seitendruck aufzufangen.
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Die
kurzen Fasern 6 können zum Beispiel aus Polyesterfasern,
Polyvinylalkoholfasern, Polyamidfasern, Baumwollfasern, Seidenfasern,
Flachsfasern, Wollfasern, Cellulosefasern, Fasern aromatischer Polyamide,
Fasern vollständig aromatischer Polyester, Poly(para-phenylenbenzbisoxazol)-Fasern,
Kohlenstofffasern, Polyketonfasern, Basaltfasern oder dergleichen
hergestellt sein.
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Ferner
sind in der Gummizusammensetzung, aus welcher die Kompressionsgummischicht 5 gebildet ist,
neben den kurzen Fasern 6 gewöhnlich ein Zusatzstoff,
ein Enthärter, Ruß, ein Vernetzungsmittel, ein
Vulkanisationsbeschleuniger und andere enthalten.
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Der
Zusatzstoff ist bevorzugt ein Zusatzstoff, der Polyethylenpartikel
enthält, da ein solcher Zusatzstoff ermöglicht,
die Erzeugung von Störgeräuschen während
des Antriebs des Riemens zu verringern. Die Partikel sind zum Beispiel
Polyethylenpartikel, wobei ein Polyethylen mit einem extrem hohem
Molekulargewicht mit einem mittleren Molekulargewicht von 500.000
bis 6.000.000 verwendet wird, wobei das Molekulargewicht mit Hilfe
des Viskositätsverfahrens gemessen wird.
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Der
Zusatzstoff ist bevorzugt auch ein Zusatzstoff, der aus Partikeln
hergestellt ist, deren Form auch nach der Zugabe des Zusatzstoffs
beibehalten wird, und er ist bevorzugt ein Zusatzstoff der während
seiner Verwendung einen mittleren Partikeldurchmesser von 10 μm
bis mehreren hundert Mikrometer aufweist.
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Der
Enthärter kann ein auf Paraffin basierter Enthärter,
ein auf Naphthen basierter Enthärter oder dergleichen sein
und er ist bevorzugt ein Enthärter, der als Basis ein Mineralöl
enthält, das eine gute Verträglichkeit mit dem
Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi besitzt und eine relativ
geringe Polarität aufweist. Als bevorzugter Enthärter
wird insbesondere bevorzugt ein Enthärter mit einem Fließpunkt
von –25°C oder niedriger eingesetzt, da er dem
Treibriemen bei niedrigen Temperaturen Weichheit verleihen kann.
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Der
Fließpunkt kann mit Hilfe des gemäß JIS
K 2269 vorgeschriebenen Verfahrens gemessen werden.
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Der
Enthärter kann ein Produkt (Handelsname: „DIANA
(codiert) PROCESS OIL PX-90”, „DIANA PROCESS OIL
PX-32”, „DIANA PROCESS OIL NS-24” oder „DIANA
PROCESS OIL NS-100”), das kommerziell von Idemitsu Kosan
Co., Ltd. verkauft wird, ein Produkt (Handelsname: „SYNTACK
(codiert) N-60” oder „SYNTACK N-70”),
das kommerziell von Kobe Oil Chemical Industrial Co., Ltd. verkauft
wird, oder ein Produkt (Handelsname: „LP-49” oder „LP-69”),
das kommerziell von Esso verkauft wird, sein.
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Der
vorstehend angegebene Ruß ist nicht besonders beschränkt,
so lange er ein allgemein in Gummis für Treibriemen verwendeter
Ruß („Carbon black”) ist und er kann
ein Ruß sein, der als Ofenruß, Kanalruß, Thermalruß,
Acetylenruß oder dergleichen bezeichnet wird.
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Das
Vernetzungsmittel kann Schwefel, ein organisches Peroxid oder dergleichen
sein. Wenn Schwefel als Vernetzungsmittel verwendet wird, wird bevorzugt,
Thiuram, Sulfenamid, Thiazol, ein Dithiocarbamat und/oder ein anderer
Vulkanisationsbeschleuniger allein oder in Kombination eingesetzt.
Die Menge an Schwefel in der Mischung beträgt von 0,5 bis
3 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des/der Gummibestandteils/e,
und die Gesamtmenge des/der Vulkanisationsbeschleuniger in der Mischung
beträgt bevorzugt von 0,5 bis Gewichtsteilen, bezogen auf
100 Gewichtsteile des/der Gummibestandteils/e.
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Neben
den vorstehend angegebenen Substanzen können allgemein
in der Gummiindustrie eingesetzte, in den Gummi einzumischende Chemikalien
in die Gummizusammensetzung, aus welcher die Kompressionsgummischicht 5 gebildet
ist, eingebracht werden, solange die vorteilhaften Effekte der Erfindung
nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für solche
Chemikalien, die eingebracht werden können, schließen
Füllstoffe, wie beispielsweise Calciumcarbonat und Talk,
einen Weichmacher, ein Stabilisierungsmittel, ein Verarbeitungshilfsmittel
und einen Farbstoff ein.
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Die
Haftgummischicht 3 kann aus einer Gummizusammensetzung
hergestellt sein, in der einer oder mehrere Gummis, die aus den
folgenden Gummis ausgewählt sind, allein oder in Form einer
Mischung eingesetzt werden: Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps und Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps, wie sie zum Bilden der Kompressionsgummischicht 5 verwendet
werden, Naturgummi, Chloroprengummi, alkylchlorsulfoniertes Polyethylen,
Acrylonitril-Butadien-Copolymergummi und hydrierte Produkte derselben
sowie Styrol-Butadien-Copolymergummi, Butadiengummi und andere.
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In
der Gummizusammensetzung, aus welcher in der Ausführungsform
die Haftgummischicht 3 gebildet ist, kann neben den vorstehend
beschriebenen Bestandteilen ein verstärkender Bestandteil
verwendet werden. Beispiele für diese schließen
organische Verstärkungsmittel, Ruß, Kieselerde,
kurze Nylonfasern, Glasfasern und keramische Fasern ein.
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Die
Verwendung insbesondere eines organischen Verstärkungsmittels
ermöglicht, die Haftkraft zu den Kerndrähten zu
verbessern, um so ein Abschälen der Haftgummischicht 3 von
den Kerndrähten 2 an der Grenzfläche
zwischen diesen zu beschränken. Als Folge davon kann die
Langzeitstabilität des Keilrippenriemens verbessert werden.
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Neben
den vorstehend angegebenen Substanzen können allgemein
in der Gummiindustrie eingesetzte, in den Gummi einzumischende Chemikalien
in die Gummizusammensetzung, aus welcher die Kompressionsgummischicht 5 gebildet
ist, eingebracht werden, solange die vorteilhaften Effekte der Erfindung
nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für solche
Chemikalien schließen Füllstoffe, wie beispielsweise
Calciumcarbonat und Talk, einen Weichmacher, ein Stabilisierungsmittel,
ein Verarbeitungshilfsmittel, einen Farbstoff, einen Enthärter,
ein Vulkanisationshilfsmittel und einen Klebrigmacher ein.
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Die
in der Haftgummischicht 3 eingebetteten Kerndrähte 2 können
aus einem synthetischen Harz hergestellte Fasern, wie beispielsweise
Polyester-, zum Beispiel Polyethylenterephthalat- oder Polyethylennaphthalat-,
Nylon-, Aramid- oder Vinylon-, Glasfasern, Stahlseile oder dergleichen
sein. Die Kerndrähte 2 können einer Resorcin-/Formalin-/Latex-Behandlung
(im Folgenden auch als „RFL-Behandlung” bezeichnet)
oder einer Klebstoffbehandlung mit einem Klebstoff des Lösungsmitteltyps
unterzogen werden.
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Die
RFL-Behandlung kann mit Hilfe einer RFL-Behandlungslösung
durchgeführt werden, die zum Beispiel durch Kondensieren
von Resorcin mit Formalin in einem Molverhältnis von 1/3
bis 3/1 (Resorcin/Formalin) in Gegenwart eines basischen Katalysators,
um ein Resorcin-/Formalin-Harz (Resorcin-/Formalin-Ausgangsharz,
das im Folgenden auch als „RF” bezeichnet wird)
zu erzeugen, Dispergieren des RF in Wasser, um eine Konzentration
von 5 bis 80 Gew.-% zu erzeugen, und Vermischen der resultierenden
Substanz mit einem Latex hergestellt wird.
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Die
Feststoffkonzentration in der RFL-Behandlungslösung, die
in der RFL-Behandlung der Kerndrähte 2 verwendet
wird, ist nicht besonders beschränkt und beträgt üblicherweise
von 10 bis 30 Gew.-%.
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Als
Latex können ein oder mehrere der folgenden Stoffe, die
aus den folgenden Latexen ausgewählt sind, allein oder
in Form einer Mischung verwendet werden: Latexe, die als Polymerbestandteile
chlorsulfoniertes Polyethylen oder alkylchlorsulfoniertes Polyethylen
enthalten; Latexe, die eine Pyridingruppe oder eine Carboxylgruppe
enthalten, wie beispielsweise Carboxyl-modifiziertes Vinylpyridin-Latex
und Vinylpyridin-Latex; Latexe, die ein Chlorradikal enthalten,
wie beispielsweise Chloropren-(CR-)Latex und 2,3-Dichlorbutadien-(2,3DCB-)Latex;
Latexe, die eine Nitrilgruppe enthalten, wie beispielsweise Acrylonitril-/Butadien-Copolymer-(NBR-)Latex
und ein Carboxylgruppen enthaltendes, hydriertes NBR-Latex; und
Latexe, die eine Phenylgruppe in ihrer Seitenkette aufweisen, wie
beispielsweise Styrol-Butadien-Copolymer-(SBR-)Latex. Kurz gesagt
können die Kerndrähte mehrmals einer RFL-Behandlung
unter Verwendung verschiedener RFL-Behandlungslösungen
unterzogen werden.
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Die
RFL-Behandlungslösung(en) enthält/enthalten bevorzugt
auf eine solche Weise RF und ein Latex, dass das Gewichtsverhältnis
von RF zum Latex (RF/Latex) von 1/2 bis 1/10 beträgt.
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Wenn
die Kerndrähte 2 einer Klebstoffbehandlung mit
einem Klebstoff des Lösungsmitteltyps unterzogen werden,
kann dieser Klebstoff allgemein ein kommerziell erhältlicher
Klebstoff des Lösungsmittelstyps sein.
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In
der Ausführungsform kann die gummierte Gewebeschicht 1 unter
Verwenden einer einzigen Schicht oder unter Verwenden mehrerer Schichten
eines mit Gummi beschichteten Gewebes, das bei herkömmlichen Treibriemen
eingesetzt wird, gebildet sein.
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Gleich
der Haftschicht 3 können als der in dem mit Gummi
beschichteten Gewebe verwendete Gummi einer oder mehrere Stoffe
allein oder in Form einer Mischung eingesetzt werden, die aus den
folgenden Gummis ausgewählt sind: Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps und Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps, Naturgummi, Chloroprengummi, alkylchlorsulfoniertes Polyethylen,
Acrylonitril-Butadien-Copolymergummi und hydrierte Produkte derselben
sowie Styrol-/Butadien-Copolymergummi, Butadiengummi und andere.
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Der
Treibriemen der Ausführungsform weist eine solche Struktur
auf, wie sie vorstehend beschrieben ist. Im Folgenden wird ein Verfahren
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
zum Herstellen des Keilrippenriemens beschrieben.
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Das
Verfahren der Ausführungsform der Erfindung zum Herstellen
des Keilrippenriemens besteht aus einem Schritt zum Herstellen einer
nicht-vulkanisierten Gummifolie, um über einer Formgebungstrommel
eine nicht-vulkanisierte Gummifolie zum Bilden der gummierten Gewebeschicht 1,
der Haftgummischicht 3 und der Kompressionsgummischicht 5 herzustellen,
einem Schritt des Windens der einer RFL-Behandlung unterzogenen
Kerndrähte 2 um die Schichten, einen nach dem
Schritt des Windens auszuführenden Schritt des Vulkanisierens,
einen nach dem Schritt des Vulkanisierens auszuführenden
Schritt des Bildens von Rippen und einen nach dem Schritt des Bildens
von Rippen durchzuführenden Schritt des Schneidens.
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Der
Schritt des Bildens der nicht-vulkanisierten Gummifolie ist der
Schritt des Verwendens eines Kneters, eines Banbury-Mischers oder
dergleichen, um jede Gummizusammensetzung entsprechend einer vorgegebenen
Formulierung zu kneten und dann ein Kalendrieren oder dergleichen
durchzuführen, um die nicht-vulkanisierten Gummifolien
zu bilden.
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Der
Schritt des Windens ist der Schritt des Windens der nicht-vulkanisierten
Gummifolie um die äußere Umfangsfläche
der zylinderförmigen Trommel mit einer glatten Oberfläche
zum Bilden der gummierten Gewebeschicht 1, dann des Windens
der nicht-vulkanisierten Gummifolie zum Bilden der Haftgummischicht 3 auf derselben,
dann des spiralförmigen Spinnens der mittels RFL behandelten
Kerndrähte 2 um selbige und dann des Windens der
nicht-vulkanisierten Gummifolie zum Bilden der Kompressionsgummischicht 5 auf
derselben, so dass ein Laminat gebildet wird.
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Bei
den in dem Schritt des Windens verwendeten, mit RFL behandelten
Kerndrähten 2 wird ein Verfahren für
die RFL-Behandlung durchgeführt, bei dem die Kerndrähte 2 zunächst
in eine Isocyanat enthaltende Toluollösung eingetaucht
werden, die Kerndrähte mehrere zehnen von Sekunden lang
bei 200 bis 250°C erwärmt und getrocknet werden,
die Kerndrähte in eine RFL-Klebstofflösung eingetaucht
werden, die Kerndrähte anschließend mehrere zehnen
von Sekunden lang bei 190 bis 210°C erwärmt werden,
die Kerndrähte in eine Klebstofflösung eingetaucht
werden, in der der gleiche Gummi, der in der die Haftgummischicht
bildenden Gummizusammensetzung verwendet wird, in einer Toluollösung
aufgelöst ist, und die Kerndrähte dann für mehrere
zehnen von Sekunden bei 50 bis 80°C erwärmt und
getrocknet werden.
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Der
Schritt des Vulkanisierens ist der Schritt des Erwärmens
und Pressens des Laminats in ein Vulkanisationsgefäß,
um die einzelnen laminierten nicht-vulkanisierten Gummifolien in
einen Körper zu integrieren und die Gummis weiter zu vulkanisieren,
wodurch ein ringförmiges Produkt mit einer Laminatstruktur
gebildet wird.
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Die
Erwärmungstemperatur ist gewöhnlich in einem Bereich
von 150 bis 180°C eingestellt. Der auf das Vulkanisationsgefäß aufgebrachte
Druck, üblicherweise der Innendruck desselben, ist in einem
Bereich 4 bis 8 kgf/cm2 eingestellt und
der Außendruck desselben ist in einem Bereich von 7 bis
10 kgf/cm2 eingestellt.
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Die
Dauer der Vulkanisationsbehandlung ist üblicherweise in
einem Bereich von 20 bis 60 Minuten eingestellt.
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Der
Schritt des Bildens von Rippen ist der Schritt des Befestigens des
vulkanisierten ringförmigen Produkts an einem ersten Antriebssystem,
das eine Antriebswalze und eine Schleifwalze aufweist, wodurch die Walze
mittels der auf selbige aufgebrachten Zugkraft zum Laufen gebracht
wird und mit Hilfe eines Schleifrads während des Laufens
mehrere Rippen 4 in der Oberfläche des ringförmigen
Produkts gebildet werden.
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Der
Schritt des Schneidens ist der Schritt des Befestigens des ringförmigen
Produkts, bei welchem die Rippen 4 in der Oberfläche
gebildet sind, an einem zweiten Antriebssystem, das eine Antriebswalze
und eine Schleifwalze aufweist, wodurch die Rolle mittels der auf
selbige aufgebrachten Zugkraft zum Laufen gebracht wird und das
ringförmige Produkt während des Laufens derart
geschnitten wird, dass sich die Rippen 5 in der Längsrichtung
des Riemens erstrecken.
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In
dem Keilrippenriemen weist die Kompressionsgummischicht gegenüber
der Haftgummischicht und anderen Schichten ein größeres
Vermögen auf, durch Wärme, wie beispielsweise
Reibungswärme, erzeugten höheren Temperaturen
ausgesetzt zu werden, wodurch sie eine bessere Beständigkeit
gegen Abrieb aufweisen muss. Im Lichte dieser Punkte wurde vorstehend
die vorliegende Ausführungsform beschrieben, die als Beispiel
einen Fall nennt, bei dem zur Bildung einer Kompressionsgummischicht
eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps und einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps in einem vorgegebenen Gewichtsverhältnis
(das Verhältnis des Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zum Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps = 50/50 bis 90/10) enthält. Vom Umfang
der vorliegenden Erfindung sind jedoch auch Fälle umfasst,
in denen eine solche Gummizusammensetzung nicht nur in der Kompressionsgummischicht,
sondern auch in einer Haftgummischicht oder in einer oder mehreren
gummierten Gewebeschichten zum Bedecken der Vorderseite und/oder
der Rückseite eines Riemens eingesetzt wird.
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Daneben
ist die vorliegende Erfindung nicht auf Keilrippenriemen, wie sie
vorstehend beschrieben sind, beschränkt und im Umfang der
Erfindung sind auch die folgenden Fälle enthalten: Fälle,
bei denen eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps und einen Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps in einem vorgegebenen Verhältnis enthält,
um einen Zahnriemen, einen Flachriemen oder dergleichen zu bilden.
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Der
Prozess des Herstellens des Treibriemens ist nicht auf das vorstehend
angegebene Beispiel beschränkt und kann des Weiteren in
geeigneter Weise variiert werden.
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Beispiele
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen genauer beschrieben;
die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
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(Beispiele 1 bis 10 und Vergleichsbeispiele
1 bis 3)
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(Verwendete Mischungsbestandteile: Kompressionsgummischicht)
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In
Tabelle 1 sind die in der Mischung zum Bilden der Kompressionsgummischichten
der Treibriemen der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele
1 bis 3 verwendeten Bestandteile (in Gewichtsteilen) angegeben.
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Das
Gewichtsverhältnis zwischen einzelnen monomeren Bestandteilen
von Ethylen, Propylen und Dien, die in jedem der oben angegebenen
Ethylen-/Propylen-/Dien-Copolymergummis des Metallocentyps und Ethylen-/Propylen-/Dien-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps enthalten sind, ist in Tabelle
2 angegeben. Tabelle 2
| Gewichtsanteil
(%) |
Name
des Herstellers | Handelsname | Ethylen | Propylen | Dien |
Dow Chemical
Japan Ltd. | Nordel4640 | 55,0 | 40,1 | 4,9 |
Nordel4725 | 70,0 | 25,1 | 4,9 |
Nordel5565 | 50,0 | 42,5 | 7,5 |
JSR Corp. | EP24 | 54,0 | 41,5 | 4,5 |
EP33 | 52,0 | 40,0 | 8,0 |
EP51 | 67,0 | 27,0 | 6,0 |
- (Verwendete Mischungsbestandteile: Haftgummischicht)
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Bei
der Herstellung der Treibriemen aller Beispiele und Vergleichsbeispiele
wurden die Gummizusammensetzungen, aus welchen die jeweiligen Haftgummischichten
gebildet ist, gemeinsam hergestellt.
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Es
wurde insbesondere die in Tabelle 3 angegebene Formulierung verwendet. Tabelle 3
Substanz
in der Mischung | Name
des Herstellers | Handelsname | Gewichtsanteil |
EPDM | Mitsui
Chemicals, Inc. | MITSUI
CHEMICAL 3085 (*1) | 100 |
Carbon
black (Ruß) | Showa Cabot Kabushiki
Kaisha (codiert) | IP600 | 50 |
Kieselerde | Tokuyama
Corp. | TOKUSEEL (codiert) Gu | 20 |
Paraffin-basiertes
Prozessöl | Japan
Sun Oil Co., Ltd. | SUNFPER (codiert) 2280 | 20 |
Dicumylperoxid
(Vulkanisierungshilfsmittel) | NOF Corp. | PERCUMYL
(codiert) D | 2,5 |
Stearinsäure
(Vulkanisierungshilfsmittel) | Kao Corp. | STEARIC ACID | 1 |
Zinkoxid
(Vulkanisierungshilfsmittel) | Sakai
Chemical Industry Co., Ltd. | AENKA No. 1 | 5 |
Erdölharz
(Klebrigmacher) | Nippon
Zeon Co., Ltd. | QUINTON (codiert) A-100 | 5 |
Kurze
Fasern | - | Baumwollpulver | 2 |
- (*1) ein durch Polymerisation in Gegenwart
eines Ziegler-Natta-Katalysators erhaltener Ethylen-Propylen-Dien-Copolymergummi
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(Gummizusammensetzung für die
gummierten Gewebeschichten)
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Die
für die Bildung der gummierten Gewebeschichten verwendete
Gummizusammensetzung entsprach derjenigen Gummizusammensetzung,
die für den Haftgummi verwendet wurde.
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(In den Haftgummischichten eingebettete
Kerndrähte)
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Beider
Herstellung der Treibriemen aller Beispiele und Vergleichsbeispiele
wurden die in die Haftgummischichten einzubettenden Kerndrähte
gemeinsam hergestellt. Die Kerndrähte waren insbesondere
folgendermaßen ausgestaltet:
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Als
unbehandelte Kerndrähte wurden Polyesterdrähte
(1.000 Denier/2×3, verdrillte Oberfäden: 9,5T/10–cm (Z), verdrillte Unterfäden:
2,19T/10–cm (hergestellt von Teijin
Ltd.)) verwendet.
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Zunächst
wurden die unbehandelten Kerndrähte zur Vorbehandlung in
eine Isocyanat enthaltende Toluollösung (Feststoffgehalt
des Isocyanats in Prozent: 20 Gew.-%), eingetaucht und dann zum
Trocknen 40 Sekunden lang auf 240°C erwärmt.
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Als
nächstes wurden die vorbehandelten Kerndrähte
in eine RFL-Klebstofflösung, wie sie nachfolgend beschrieben
ist, eingetaucht und dann einer Trocknungsbehandlung durch 80 sekündiges
Erwärmen auf 200°C unterzogen. Zusätzlich
wurden die Kerndrähte in eine Klebstofflösung
eingetaucht, in der die gleiche Gummizusammensetzung, die in den
Haftgummischichten verwendet wurde, in einer Toluollösung
aufgelöst worden war, und dann mittels 40 sekündigem
Erwärmen auf 60°C getrocknet. Auf diese Weise
wurden die Kerndrähte einer RFL-Behandlung unterzogen.
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Die
verwendete RFL-Klebstofflösung war eine Lösung,
die durch Vermischen von Resorcin (7,31 Gewichtsteile) mit Formalin
(10,77 Gewichtsteile, Konzentration: 37 Gew.-%), Rühren
der Mischung, Zusetzen einer wässrigen Lösung
von Natriumhydroxid (Feststoffgehalt: 0,33 Gewichtsteile) zu der
Mischung, Rühren der Mischung, Zusetzen von Wasser zu der
Mischung, Reifenlassen der resultierenden Mischung für
5 Stunden, um eine wässrige RF-Lösung von Resorcin/Formalin-Harz
(Resorcin/Formalin-Ausgangskondensat, RF) herzustellen, in der das
Verhältnis von R/F 0,5 betrug, Zusetzen eines chlorsulfonierten
Polyethylengummi-(CSM-)Latex (Feststoffgehalt in Prozent: 40%) zu
der RF-Lösung, um ein Verhältnis von RF/L von
0,25 (Gesamtfeststoffgehalt des Latex: 45,2 Gewichtsteile) zu erhalten,
Zusetzen von Wasser zu der Lösung, um den Feststoffgehalt
auf 20% einzustellen, Rühren der Lösung und weiteres
Reifenlassen der resultierenden Lösung für 12
Stunden erhalten wurde.
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(Bewertung der physikalischen Eigenschaften
der vulkanisierten Gummis)
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Um
die physikalischen Eigenschaften der zum Bilden der Kompressionsgummischicht
des Treibriemens von jedem Beispiel und jedem Vergleichsbeispiel
verwendeten Gummizusammensetzung nach Vulkanisation der Zusammensetzung
zu untersuchen, wurde eine vulkanisierte Gummifolie entsprechend
der jeweiligen in Tabelle 1 angegebenen Formulierung hergestellt.
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Insbesondere
wurde jede Gummizusammensetzung mit Hilfe eines Banbury-Mischers
geknetet und dann mittels Kalendrierwalzen zu einer Folie ausgewalzt,
um dabei die kurzen Fasern in der Richtung der Breite des Riemens
auszurichten. Auf diese Weise wurde eine nicht-vulkanisierte Gummifolie
gebildet.
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Ferner
wurde die nicht-vulkanisierte Gummifolie zum Vulkanisieren 30 Minuten
lang auf 160°C erwärmt, so dass eine vulkanisierte
Gummifolie erhalten wurde.
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(Physikalische Eigenschaften der vulkanisierten
Gummifolien)
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Bei
der Bewertung der in Tabelle 4 angegebenen physikalischen Eigenschaften
wurden alle vulkanisierten Gummifolien verwendet.
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Als
Härte für die vulkanisierte Gummifolie wurde die
(Typ A)-Durometerhärte gemäß JIS
K 6253 erhalten.
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Des
Weiteren wurde ein Zugversuch mit der vulkanisierten Gummifolie
in der Gegen-Kalendrier-Richtung gemäß JIS
K 6251 durchgeführt, um das 100%-Modul (M100),
die Reißfestigkeit (Ts) und die Bruchdehnung (Elo) zu erhalten.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
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(Herstellung der Keilrippenriemen der
Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
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Die
Keilrippenriemen der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele
1 bis 3 wurden jeweils unter Verwenden der vorstehend angegebenen
Zusammensetzungen für die Kompressionsgummischicht, der
Zusammensetzung für die Haftgummischicht und der Zusammensetzung
für die gummierte Gewebeschicht und der vorstehend angegebenen
mit RFL behandelten Kerndrähte hergestellt.
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Insbesondere
wurden die Gummizusammensetzung für die Kompressionsgummischicht
und die Gummizusammensetzung für die Haftgummischicht jeweils
mit Hilfe eines Banbury-Mischers geknetet und mittels Kalendrierwalzen
zu einer Folie gebildet. Auf diese Weise wurden eine nicht-vulkanisierte
Folie für eine Haftgummischicht und eine nicht-vulkanisierte
Folie für eine Kompressionsgummischicht gebildet. Die nicht-vulkanisierte
Gummifolie für die Haftgummischicht wurde um eine Folie
für die gummierte Gewebeschicht, die um eine zylindrische
Formgebungstrommel mit glatter Oberfläche gewickelt und
an dieser fixiert worden war, gewickelt. Die mit RFL behandelten
Kerndrähte wurden spiralförmig darum gewickelt.
Des Weiteren wurde die nicht-vulkanisierte Gummifolie für
die Haftgummischicht darum gewickelt. Zuletzt wurde die nicht-vulkanisierte Gummifolie
für die Kompressionsgummischicht darum gewickelt, so dass
ein Laminat erhalten wurde.
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Als
nächstes wurde das Laminat erwärmt und 35 Minuten
lang in ein auf 165°C erwärmtes Vulkanisationsgefäß mit
einem Innendruck von 6 kgf/cm2 bzw. einem
Außendruck von 9 kgf/cm2 eingebracht,
um ein vulkanisiertes ringförmiges Produkt zu erhalten,
in dem die Schichten in einen Körper integriert waren.
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Das
ringförmige Produkt wurde an einem ersten Antriebssystem
befestigt, das eine Antriebsscheibe und eine Schleifscheibe aufweist,
und mittels einer vorgegebenen Zugkraft zum Laufen gebracht. Während des
Laufens wurden mit Hilfe eines Schleifrads mehrere Rippen in der
Oberfläche des ringförmigen Produkts gebildet.
Des Weiteren wurde das ringförmige Produkt an einem zweiten
Antriebssystem, das eine Antriebsscheibe und eine Schleifscheibe
aufweist, befestigt und mittels Zugkraft zum Laufen gebracht. Während
des Laufens wurde das Produkt auf eine solche Weise geschnitten,
dass sich die Rippen in der Längsrichtung des Riemens erstreckten,
um so jeweils einen Keilrippenriemen zu erhalten, in dem die Anzahl
der Rippen 3 und die Umfangslänge derselben 1.000
mm betrug.
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(Antriebstest für die Keilrippenriemen)
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Jeder
der gemäß dem Herstellungsverfahren erhaltene
Keilrippenriemen wurde bereitgestellt und der nachfolgend beschriebene
Antriebstest wurde durchgeführt.
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Eine
schematische Darstellung, die den Antriebstest für den
Keilrippenriemen beschreibt, ist in 2 gezeigt.
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Während
des Antriebstests für den Keilrippenriemen wurde der Keilrippenriemen
wie folgt angetrieben: der Riemen wurde um eine Schleifscheibe gewunden
und über eine Schleifscheibe 11 mit einem Durchmesser
von 120 mm, einer Antriebsscheibe 12 mit einem Durchmesser
von 120 mm, eine Umlenkrolle 13 mit einem Durchmesser von
70 mm und einer Umlenkrolle 14 mit einem Durchmesser von
45 mm gestreckt, die Belastung der Schleifscheibe wurde auf 16 PS
eingestellt, die Zugkraft der Umlenkrolle 14 wurde auf
85 kgf eingestellt und die Anzahl der Umdrehungen der Antriebsrolle
wurde auf 4.900 rpm eingestellt.
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(Antriebstest bei hohen Temperaturen)
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(Beständigkeit der Keilrippenriemen
gegen Abrieb)
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Unter
den vorstehend angegebenen Antriebsbedingungen wurde jeder Keilrippenriemen
200 Stunden lang bei einer Temperatur von 80°C angetrieben
und dann wurde das Gewicht des Keilrippenriemens nach dem Antreiben
von demjenigen des Riemens vor dem Antreiben abgezogen, um die Gewichtsabnahme
zu erhalten. Diese Gewichtsabnahme wurde durch das Gewicht vor dem
Antreiben geteilt, um einen Anteil des Abriebs (%) des Keilrippenriemens
zu erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
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(Störgeräuscheigenschaften
der Keilrippenriemen)
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Unter
den vorstehend angegebenen Antriebsbedingungen wurde jeder Keilrippenriemen
200 Stunden lang angetrieben und dann wurde geprüft, ob
der Keilrippenriemen Störgeräusche erzeugte oder
nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
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(Antriebstest bei niedrigen Temperaturen)
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(Verschlechterung des Keilrippenriemens)
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Auf
die gleiche Weise wie bei der Bewertung der Abriebseigenschaften
der Keilrippenriemen wurde ein Antriebstest für die Keilrippenriemen
durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die verwendete Antriebstestmaschine
bei einer Temperatur von –40°C angetrieben wurde
und zur Durchführung des Tests ferner eine Einstellung,
bei der der Keilrippenriemen 1 Stunde lang angetrieben und dann
1 Stunde lang gestoppt wurde, wiederholt wurde.
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Wenn
die Gesamtantriebsdauer (die insgesamte Dauer der einzelnen Antriebszeiten) 100 Stunden bzw.
200 Stunden betrug wurde mit bloßem Auge überprüft,
ob im Bereich des Kompressionsgummis des Keilrippenriemens Risse
auftraten oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
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(Gesamtbewertung)
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Von
allen Riemen wurde derjenige Riemen, bei dem der Anteil des Abriebs
im Antriebstest bei hohen Temperaturen gering war und bei dem sich
nach 100 Stunden des Antriebstest bei niedrigen Temperaturen keine
Risse zeigten, als „O (gut)” beurteilt.
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Ein
Riemen, bei dem der Anteil des Abriebs bei dem Antriebstest bei
hohen Temperaturen besonders niedrig war, bei dem sich nach 200
Stunden des Antriebstests bei niedrigen Temperaturen keine Risse
zeigten und der ferner keine Störgeräusche erzeugte,
wurde als „⨀ (sehr gut)” beurteilt.
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Ein
Riemen, bei dem der Anteil des Abriebs bei dem Antriebstest bei
hohen Temperaturen hoch war oder nach 100 Stunden des Antriebstests
bei niedrigen Temperaturen Risse zeigte, wurde als „x (schlecht)” beurteilt.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
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Es
wurde festgestellt, dass: der Anteil des Abriebs bei Keilrippenriemen,
die eine Kompressionsgummischicht aufweisen, die aus einer Gummizusammensetzung
hergestellt ist, in der der Gewichtsanteil eines Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu einem Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps von 50/50 bis 90/10 beträgt, beim Antriebstest
bei hohen Temperaturen von 80°C gering ist, so dass die
Riemen die Eigenschaft besitzen, sich nicht leicht abzureiben; und
dass bei dem Antriebstest bei niedrigen Temperaturen nicht leicht
Risse erzeugt werden, so dass die Riemen bei niedrigen Temperaturen
Weichheit besitzen.
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Es
wurde festgestellt, dass: der Anteil des Abriebs bei Keilrippenriemen,
die eine Kompressionsgummischicht aufweisen, die aus einer Gummizusammensetzung
hergestellt ist, in der der Gewichtsanteil eines Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps zu einem Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps 60/40 beträgt und in der ferner ein
Zusatzstoff und ein Enthärter enthalten sind, bei einem
Langzeit-Antriebstest gering ist, so dass die Riemen die Eigenschaft
besitzen, sich nicht leicht abzureiben; und dass bei dem Antriebstest
bei niedrigen Temperaturen nicht leicht Risse erzeugt werden, so
dass die Riemen bei niedrigen Temperaturen Weichheit besitzen. Es
wurde auch festgestellt, dass Riemen, die Polyethylenpartikel als
Zusatzstoff enthalten, nicht leicht Störgeräusche
erzeugen.
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Zusammenfassung
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Ein
Ziel ist, einen Treibriemen bereitzustellen, der sich bei hohen
Temperaturen nur beschränkt verschlechtert, eine hervorragende
Weichheit bei niedrigen Temperaturen aufweist und kaum abgerieben
wird. Um das Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung einen Treibriemen
bereit, der aus einer Gummizusammensetzung hergestellt ist, in der
das Gewichtsverhältnis eines Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummis
des Ziegler-Natta-Katalysatortyps, der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
ist, der durch Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators
erhalten wurde, zu einem Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
des Metallocentyps, der ein Ethylen-/α-Olefin-Copolymergummi
ist, der durch Polymerisation in Gegenwart eines Metallocenkatalysators
erhalten wurde, von 50/50 bis 90/10 beträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JIS K 2269 [0030]
- - JIS K 6253 [0075]
- - JIS K 6251 [0076]