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Dokumentenidentifikation DE4215142A1 14.01.1993
Titel Aramid-Faserschnur für Treibriemen und Verfahren zur Herstellung derselben
Anmelder Mitsuboshi Belting Ltd., Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Nakajima, Masayoshi, Kobe, Hyogo, JP;
Kinoshita, Takashi, Takasago, Hyogo, JP
Vertreter Mitscherlich, H., Dipl.-Ing.; Körber, W., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schmidt-Evers, J., Dipl.-Ing.; Melzer, W., Dipl.-Ing.; Graf, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 08.05.1992
DE-Aktenzeichen 4215142
Offenlegungstag 14.01.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.01.1993
IPC-Hauptklasse D02G 3/02
IPC-Nebenklasse D02G 3/26   D01F 6/60   D01F 11/08   F16G 5/06   D06M 15/41   D06M 15/693   D06M 15/227   
Zusammenfassung Eine Aramid-Faserschnur zur Verwendung als Bestandteil in einem Treibriemen, wobei die Aramid-Faserschnur eine Vielzahl adhäsiv behandelter und mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in einem Bereich von -1 bis 1 zu Strängen geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier besitzt. Eine Vielzahl der Stränge werden mit einem End-Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4 zu einer Schnur geformt. Der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) genügen den folgenden Gleichungen: Y ist > -0,6X + 1,3 und Y ist < -1,5x + 5,0.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft Treibriemen und insbesondere eine Aramid-Faserschnur zur Verwendung als belastungstragende Komponente in einem Treibriemen, die einen ausgezeichneten Widerstand gegen Ausdehnung, Ermüdung und Ausfransen besitzt.

Bekanntlich werden Aramid-Faserschnüre als belastungstragende Glieder in Treibriemen verwendet. Die Aramid-Faser ist eine organische Faser, die stark und dehnbar ist und im Vergleich zu anderen organischen Fasern eine gute, die Abmessung betreffende Stabilität in einer Hochtemperatur-Umgebung besitzt. Ein Nachteil der belastungstragenden Schnüre aus Aramid-Faser ist, daß die Fasern die Tendenz haben, auszufransen. Dies ist besonders in Riemen ein Problem, bei denen die seitlich entgegengesetzt gerichteten antreibenden/angetriebenen Oberflächen ungeschützt sind, d. h. keine Schutzschicht, wie beispielsweise Baumwollgewebe, darauf besitzen. Diese Verhältnisse sind bei Zahnriemen, Keilrippenriemen und Keilriemen weit verbreitet. Ein Ausfransen kann bei der Herstellung und/oder während der Verwendung auftreten, da die ungeschützten Schnüre an den seitlich gerichteten Oberflächen wiederholt mit einer mitwirkenden Riemenscheibe in Kontakt kommen und wieder davon gelöst werden.

Es sind schon Versuche unternommen worden, die Eigenschaften der Aramid-Faser zu verändern, um die daraus aufgebauten Schnüre als Komponenten in einem Treibriemen verwendbarer zu machen. Beispielsweise werden die Schnüre bekanntlich mit einer Resorcinol- Formalin-Gummi-Latex-Adhäsionsflüssigkeit (im folgenden RFL-Flüssigkeit) behandelt. So behandelte Schnüre haben eine gute Biegefestigkeit, sind jedoch noch anfällig gegen Ausfransen.

Auch werden die Schnüre bekanntlich vor der Behandlung mit der RFL-Flüssigkeit mit Epoxy- oder Isocyanat-Verbindungen vorbehandelt. Dies führt zu einer Härtung der Schnur, was das Ausfranse-Problem verringert. Jedoch besitzt die gehärtete Schnur weniger Widerstand gegen Ermüdung als eine Schnur ohne diese Behandlung. Dementsprechend wendet sich keine der obigen Behandlungen in ausreichender Weise sowohl dem Problem des Ausfransens als auch dem Problem der Ermüdung zu.

Einer der Erfinder hierin erfand zuvor zusammen mit Angestellten des Abtretungsempfängers dieser Erfindung ein Herstellungsverfahren, bei dem die Aramid-Faser mit einer Mischung behandelt wird aus Epoxy-Verbindungen, die mindestens ein Epoxy-Radikal sowie Flüssiggummi einschließt. Die behandelten Fasern werden dann adhäsiv mit nichtvulkanisiertem Gummi vulkanisiert. Während dieses Verfahren den Widerstand der Aramid- Faser sowohl gegenüber Ermüdung und Ausfransen deutlich verbessert, hat sich die Adhäsion zwischen den Fasern und der Gummischicht, in die sie eingebettet sind, als nicht so effektiv wie gewünscht erwiesen. Folglich bleibt die Notwendigkeit bestehen, eine Schnur zu entwickeln mit exzellentem Widerstand sowohl gegenüber Ausfransen als auch gegenüber Ermüdung, und eine, die effektiv an der Schicht aus Gummibestandteil eines Treibriemens festgehalten wird, in der sie eingebettet ist.

Die vorliegende Erfindung ist speziell darauf gerichtet, die oben aufgezählten Probleme in einer neuen und einfachen Weise zu meistern.

Genauer ausgedrückt, ist es das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine belastungstragende Schnur bereitzustellen, die in den Riemen eingelagert werden kann, und die einen exzellenten Widerstand besitzt gegen Ausdehnung, Ermüdung und Ausfransen, und die gleichzeitig in positiver Weise in der Schicht aus Gummibestandteil festgehalten wird, in die sie eingebettet ist.

Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die vorliegende Erfindung eine Aramid- Faserschnur zur Verwendung als ein Bestandteil in einem Treibriemen, wobei die Aramid- Faserschnur eine Vielzahl adhäsiv behandelter und zu einem Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) im Bereich von -1 bis 1 gebildeter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier besitzt. Eine Vielzahl dieser Stränge wird zu einer Schnur mit einem End-Verdrillfaktor (X) im Bereich von 1 bis 4 geformt. Der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) genügen der folgenden Gleichung: Y ist ≤ -0,6X + 1,3 und Y ist ≤ -1,5x + 5,0.

Die Erfindung berücksichtigt auch, daß die Schnur adhäsiv behandelt werden soll mit entweder a) einer Kombination aus Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Flüssigkeit und Kautschukkitt oder b) Kautschukkitt.

In einer Form werden die Aramid-Faserfäden mit entweder a) einer Epoxy- Verbindung oder b) einer Isocyanat-Verbindung behandelt.

Die Erfindung betrifft die Verwendung von 100 bis 3000 Faserfäden von je 1 bis 3 Denier zur Definition eines jeden Aramid-Faserstrangs. In einer Form haben die Aramid- Faserfäden Bandform.

Die Aramid-Faserfäden sind vorzugsweise entweder aus CONEX®, NOMEX®, KEVLAR®, TECHNORA® und TOWARON® gemacht.

In einer Form ist die Aramid-Faserschnur, wie oben beschrieben, durch 2 bis 5 Stränge definiert.

In einer Ausführungsform ist der Kautschukkitt entweder a) Chloropren-Gummi, b) chlorsulfoniertes Polyethylen und c) alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen. Der Kautschukkitt hat vorzugsweise ein Lösungsmittel, das entweder a) ein Nitrilhydrid-Gummibestandteil, b) eine Isocyanat-Verbindung, c) Methylethylketon oder d) Toluol ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex- Adhäsionsflüssigkeit Latex, der entweder a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin-Terpolymer, b) chlorsulphoniertes Polyethylen, c) Nitrilhydridgummi, d) Epichlorhydrin, e) natürlicher Gummi, f) Butadien-Styrol-Gummi (SBR), g) Chloroprengummi oder h) ein Olefin-Vinylester-Copolymer ist.

In einer Ausführungsform ist die Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex- Adhäsionsflüssigkeit eine Mischung von Ausgangskondensaten von Resorcinol und Formalin und Gummi-Latex, und das Molverhältnis von Resorcinol zu Formalin ist 1 : 0.5 bis 3. In einer Form werden die Ausgangskondensate von Resorcinol und Formalin mit dem Gummi-Latex so gemischt, daß ein Harz-Anteil hiervon in einer Menge von 10 bis 100 Gewichtsteilen Gummi- Latex zugegen ist.

Die Erfindung betrifft ferner die Kombination der Aramid-Faserschnur und eines Riemenkörpermaterials, um damit einen Treibriemen mit der zumindest teilweise in den Riemenkörpermaterial eingebetteten Aramid-Faserschnur zu definieren.

Gemäß der Erfindung besitzt der Treibriemen eine Länge und eine Vielzahl der Aramid-Faserschnüre, die im Riemenkörpermaterial bereitgestellt sind und sich längsweise darin erstrecken, um eine neutrale Achse für den Treibriemen festzulegen. Der Riemen kann entweder ein Keilriemen, ein Querkeilriemen, ein Zahnriemen etc. sein.

In einer Ausführungsform hat der Treibriemen seitlich entgegengesetzt gerichtete Oberflächen und der Riemenkörper eine Polster-Gummischicht in welcher die Aramid- Faserschnüre eingebettet sind. Die Polster-Gummischicht definiert einen Ausschnitt aus jeder seitlich gerichteten Oberfläche, und der Ausschnitt der seitlich gerichteten Oberfläche ist nicht von Stoff bedeckt.

Die Erfindung betrifft auch eine Aramid-Faserschnur, die eine Vielzahl zu einem Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) gebildeter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier besitzt, mit einer Vielzahl der zur Schnur mit einem End-Verdrillfaktor (X) gebildeten Stränge. Der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) genügen den folgenden Gleichungen: Y ist ≤ -0,6x + 1,3 und Y ist ≤ 1,5X + 5,0.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bildung einer Aramid- Faserschnur, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: einer Adhäsionsbehandlung einer Vielzahl von Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier, einer Verdrillung einer Vielzahl von Fäden mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in Bereich von - 1 bis 1 zu einem Strang und der Bildung einer Vielzahl dieser Stränge zu Schnüren mit einem End- Verdrillfaktor (X) im Bereich vom 1 bis 4.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 ist ein perspektivischer Ausschnitt eines nach der vorliegenden Erfindung gefertigten Zahnriemens;

Abb. 2 ist eine Querschnittansicht eines nach der vorliegenden Erfindung gefertigten Keilrippenriemens;

Abb. 3 ist eine Querschnittansicht eines nach der vorliegenden Erfindung gefertigten Keilriemens;

Abb. 4 ist ein Diagramm, das die optimalen Ausdehnungsbereiche eines Riemens unter einer Last von 5 g/d zeigt sowie die Abnutzungsrate der Festigkeit und die Festigkeit- Retentionsrate des Riemens, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor;

Abb. 5 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Ausdehnung eines Riemens unter einer Last von 5 g/d zeigt, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor;

Abb. 6 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Festigkeit-Abnutzungsrate des Riemens zeigt, in Relation zu einem primären und einem End-Verdrillfaktor und

Abb. 7 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie der Festigkeit-Widerstandsrate des Riemens während einer Betriebsprobe zeigt, in Relation zu einem primären und einem End- Verdrillfaktor.

Ein nach der vorliegenden Erfindung gefertigter Zahnriemen ist mit dem Bezugszeichen 10 in Abb. 1 bezeichnet. Der Riemen 10 hat ein Riemenkörpermaterial 12 mit einem Kompressionsquerschnitt 14, einem Spannkraftquerschnitt 16 und einer durch eine Vielzahl sich in Längsrichtung ausdehnender, belastungstragender Schnüre 18 festgelegten neutralen Achse. Eine Vielzahl sich in Querrichtung erstreckender Zähne werden in regelmäßigen Abstandsintervallen in Längsrichtung des Riemens 10 bereitgestellt. Eine Schicht aus Baumwollgewebe 22 bedeckt die innere Oberfläche 24 des Riemens 10, einschließlich der Riemenzähne 20.

Die Kompressions- und Spannkraftquerschnitte 14 bzw. 16 sind hergestellt aus Chloropren-Gummi (CR), chlorsulfoniertem Polyethylen-Gummi (CSM), alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen (ACSM) oder aus hydriertem Acrylnitril-Butadien-Gummi (worauf sich auch als hydrierter Nitril-Gummi bezogen wird, und der hier im folgenden als H-NBR abgekürzt wird). Der H-NBR-Gummi wird hergestellt, indem mehr als 80 Gewichtsprozent Wasserstoff zu dem Teil mit den Doppelbindungen des Acrylnitril-Gummis gegeben wird. Der H-NBR-Gummi besitzt einen guten Widerstand gegenüber Alterung bei hohen Temperaturen.

Die Decke aus Baumwollgewebe 22 kann ein glatt gewebter Stoff sein, ein geköpert gewebter Stoff, ein Satin-Stoff oder ein anderer in der Richtung des Schußfadens dehnbarer Stoff, d. h. in der Längsrichtung des Riemens. Im Fall des glatt gewebten Stoffes sind der Schußfaden 26 und der Kettfaden 28 zusammengewebt, so daß an jedem Kreuzungspunkt alternierend einer über dem anderen vorbeiläuft. Entsprechend werden die wellenartigen Kreuzungen sowohl in den Kett- als auch in den Schußrichtungen gebildet.

Andererseits werden die Kettgarne 28 und die Schußgarne 26, wo Köper- oder Satin-Baumwollgewebe verwendet wird, alternierend in größeren Intervallen übereinander geführt. Dies reduziert die Zahl der wellenartigen Kreuzungen. Als Ergebnis füllt der zur Imprägnierung des Baumwollgewebes verwendete Gummi nicht nur die Hohlräume zwischen den Fäden, sondern sicher auch zwischen dem Kettfaden 28 und dem Schußfaden 26 an den Kreuzungspunkten und verhindert dabei während des Biegens Verwicklung und Ausfransen zwischen dem Kettfaden 28 und dem Schußfaden 26. Das Ergebnis ist, daß das Köper- und Satin-Baumwollgewebe im allgemeinen eine längere Lebensdauer hat als normales glattgewebtes Baumwollgewebe.

Die Decke aus Baumwollgewebe 22, der Kettfaden 28 und der Schußfaden 26 werden anfangs mit einer Klebeschicht überzogen, die aus mit RFL-Flüssigkeit, Isocyanat- Lösung oder Epoxy-Lösung behandeltem Stoff hergestellt ist. Die Decke aus Baumwollgewebe 22 wird aus einer Polyamidfaser, Polyesterfaser, aromatischen Polyesterfaser oder dergleichen hergestellt.

Die belastungstragenden Schnüre 18 werden aus Aramid-Faser hergestellt. Ein roher Garnstrang von 300 bis 3100 Denier wird durch Bündelung von 100 bis 3000 aromatischen Polyamidfasern von 1 bis 3 Denier hergestellt. Vor der Verdrillung der einzelnen Fasern werden die Fasern adhäsiv mit einer der Epoxy- oder Isocyanat-Verbindungen behandelt. Die Flüssigkeitsbehandlung resultiert in einem Erhalt der Unversehrtheit der gebundenen Fasern, d. h. sie verhindert ein Ausfransen der Schnur 18. Die einzelnen Fäden werden vorzugsweise in der Anordung eines Bandes gebildet.

Werden die Fäden auf die übliche Weise verdrillt, so wird die Verdrillung im allgemeinen ungleichmäßig. Dies resultiert in einer Schwächung der Schnüre sowie in einer Erniedrigung des Widerstandes gegenüber Ermüdung. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie einen Bereich eines End-Verdrillfaktors (X) und eines primären Verdrillfaktors (Y) ermittelt. Genauer ausgedrückt werden die Rohgarne zuerst mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in einen Bereich von 0 bis 1 verdrillt, um einen Strang zu definieren.

Mindestens zwei solcher Stränge sowie vorzugsweise 2 bis 5 solcher Stränge werden mit einem End-Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4 verdrillt.

Die Verdrillfaktoren (X, Y) werden erfindungsgemäß unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:

TF = 3,48× 0,01×T×D.

Die Richtungen der primären Verdrillung und der End-Verdrillung können gleich oder entgegengesetzt sein.

Wo die primäre und die End-Verdrillungsrichtung gleich sind, liegt der primäre Verdrillfaktor (Y) im Bereich von 0 bis 1. Im Falle, wo die primäre Verdrillungsrichtung der End- Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist, liegt der primäre Verdrillfaktor (Y) im Bereich von 0 bis -1. In jedem Fall ist der Betrag der Verdrillung derselbe.

Nach der Behandlung mit RFL-Flüssigkeit werden die verdrillten Stränge mit Kautschukkitt überzogen. Alternativ werden die Stränge nur mit Kautschukkitt behandelt. Die Adhäsionsbehandlung unter Verwendung von Kautschukkitt kann mehrere Male je nach Anforderung wiederholt werden.

Die verwendete RFL-Flüssigkeit ist eine Mischung von Ausgangskondensaten von 10 Resorcinol und Formalin mit Gummi-Latex. Vorzugsweise wird ein Molverhältnis von Resorcinol zu Formalin von 1 : 0,1 bis 3 festgelegt, um die Adhäsionskraft zu verstärken. Die Ausgangskondensate von Resorcinol und Formalin werden mit dem Latex so gemischt, daß der Harzanteil davon 10 bis 100 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Gummi-Latex ausmacht. Die Gesamt-Feststoffkonzentration wird dann so eingestellt, daß sie im Bereich von 5 bis 40% liegt.

Das Latex ist a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin-Tripolymer, b) ein chlorsulfoniertes Polyethylen, c) ein Nitrilhydrid-Gummi, d) Epichlorhydrin, e) natürlicher Gummi, f) Butadien- Styrol-Gummi (SBR), g) Chloropren-Gummi und h) Olefin-Vinylester-Copolymer etc.

Der Kautschukkitt für die Schutzschicht-Behandlung ist ein Gummibestandteil, der positiv am Gummi im Spannkraftquerschnitt 16 haftet. Geeignete Gummiarten sind Chloropren- Gummi, chlorsulfoniertes Polyethylen und alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen. Geeignete Lösungsmittel schließen Nitril-Hydrin-Gummibestandteil, Isocyanat-Verbindung, Methylethylketon und Toluol ein.

Die Aramid-Faser, aus der die Schnüre 18 bestehen, kann eine Aramid-Faser sein mit einem aromatischen Ring in der Hauptkette in der molekularen Struktur. Käuflich erhältliche Aramid-Fasern, die für diesen Zweck verwendbar sind, werden unter den Warenzeichen CONEX®, NOMEX®, KEVLAR®, TECHNORA® und TOVARON® etc. verkauft.

Erfindungsgemäß werden die erwünschte Stärke, Ausdehnung und Ermüdung für die Schnüre 18 und den Riemen 10, in den die Schnüre 18 eingelagert sind, mit dem End- Verdrillfaktor (X) und dem primären Verdrillfaktor (Y) realisiert, die den folgenden zwei Gleichungen genügen: Y ist ≤ -0,6X und Y ist ≤-1,5x + 5,0.

Es wurde herausgefunden, daß, wenn Y kleiner als -0,6X + 1,3 ist, sich die Resistenz gegen Ermüdung des Riemens in unerwünschter Weise verschlechtert. Andererseits verringert sich die Stärke des Riemens und die Ausdehnung davon nimmt zu, wenn Y größer als -1,5X + 0,5 ist. Wenn Y in den Gleichungen einen negativen Wert annimmt, so bedeutet das, daß die primäre Verdrillungsrichtung der End-Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Schnur 18 ist da besonders erwünscht, wo sie an den seitlich entgegengesetzt gerichteten Außen-Oberflächen 30, 32 des Riemens exponiert ist.

Die erfindungsgemäße Schnur 18 ist genauso effektiv, wenn sie in einen Keilrippenriemen eingelagert wird, wie in Abb. 2 gezeigt. Der Riemen 36 hat einen Spannkraftquerschnitt 38, einen Kompressionsquerschnitt 40 und eine Neutralachse, die durch eine Vielzahl von belastungstragenden Schnüren 18 zwischen den Spannkraft- und den Kompressionsquerschnitten festgelegt ist, wie bereits zuvor beschrieben. Die Schnur 18 ist in eine klebende Gummischicht 42 eingebettet. Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende lateral angeordnete Rippen 44 sind in dem Kompressionsquerschnitt 40 ausgebildet. Die Rippen 44 werden durch keilförmige Ausschnitte 46 zwischen den nebeneinanderliegenden Rippen 44 definiert. Die Zähne 44, die darin diskrete Verstärkungsfasern 48 eingebettet haben, sind in vertikaler Richtung relativ dünn und sind darum während der Verwendung dehnungsanfällig, welcher Dehnung von den belastungstragenden Schnüren 18 Widerstand entgegengesetzt wird. Baumwoll-Gewebeschichten 50, 52 sind an die äußere Oberfläche 54 der Polsterungsschicht/klebenden Gummischicht 42 geklebt. Seitlich entgegengesetzt gerichtete Seitenflächen 56, 58 sind nicht von einem Stoff bedeckt, so daß die belastungstragenden Schnüre 18 dort ungeschützt sind, wenn sie nach herkömmlichen Techniken hergestellt sind.

Noch ein weiterer, nach der vorliegenden Erfindung hergestellter Riementyp ist bei 60 in Abb. 3 gezeigt. Der Riemen 60 ist ein Keilriemen mit Spannkraft- und Kompressionsquerschnitten 62 bzw. 64 mit der natürlichen, durch die Schnüre 18 festgelegten Riemenachse. Die Schnüre 18 sind in eine Polsterschicht/adhäsive Gummischicht 66 eingebettet, von der die äußeren Oberflächen 68 mit gummierten Schichten aus Baumwollgewebe 70, 72, 74 bedeckt sind, die an die Schicht 76 und aneinander geklebt sind. Eine gummierte Schicht aus Baumwollgewebe 76 wird auch auf der unteren Oberfläche 78 des Kompressionsquerschnittes 64 bereitgestellt.

Die Seiten-Oberflächen 80, 82 sind durch den exponierten Gummi definiert, aus dem die Polster-Gummischicht 66 und der Kompressionsquerschnitt 64 besteht. Folglich können die Schnüre 8 wie bei Riemen 10 in Abb. 1 freiliegen.

Um einen Riemen nach der vorliegenden Erfindung auszubilden, werden die Aramid-Fasern in Form von Fäden adhäsiv behandelt, entweder mit einer Epoxy- oder Isocyanat-Verbindung. Dies sichert die einzelnen Fäden positiv in Bündeln/Strängen. So wird das Problem der Ausfransung im wesentlichen eliminiert. Die adhäsiv behandelten Fäden erhärten in Bandform.

Nach der Behandlung mit RFL-Flüssigkeit werden die einzelnen Stränge mit Kautschukkitt überzogen oder nur mit Kautschukkitt behandelt. Dies verbessert die Adhäsion zwischen den Schnüren 18 und den Gummischichten, in die sie eingebettet sind und unterbindet weiterhin die Tendenz der Schnüre 18 auszufransen.

Die Schnüre 18 werden dann in einen Riemenkörper eingelagert, um damit einen Treibriemen festzulegen, der irgendeine gewünschte Konfiguration besitzt. Die Schnüre 18 sind sehr stark und widerstehen Ausdehnung und Ermüdung. Weiterhin können die Schnüre 18 positiv an die Gummi-Querschnitte angeklebt werden, in die sie eingebettet sind. Gleichzeitig wird das Problem des Ausfransens gemeistert, insbesondere an den ungeschützten Seitenflächen des Riemens. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Riemens wesentlich erhöht wird.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden, wie unten beschrieben, getestet, um die Überlegenheit in der Leistungsfähigkeit zu demonstrieren.

Ausführungsform 1

Nach Eintauchen in die Behandlungsflüssigkeit, die die Bestandteile A einschließt, wie unten in Tabelle 1 gezeigt, wurden unverdrillte Aramid-Faserfäden (TECHNORA® hergestellt durch Teijin Corp.) von 1500 Denier eine Minute lang auf 200°C erhitzt.

Tabelle 1


Die unverdrillten Fäden wurden mit einem primären Verdrillfaktor (Y) von -1 bis 1 verdrillt, um einzelne Stränge zu definieren (die negativen Vorzeichen zeigen an, daß die End- Verdrillungsrichtung der primären Verdrillungsrichtung entgegengesetzt ist). Zwei der Stränge wurden gebündelt und mit einem End-Verdrillfaktor (X) von 1 bis 4 zu einer Schnur verdrillt. Die Schnur wurde dann in die RFL-Flüssigkeit eingetaucht, die die Bestandteile in Tabelle 2 einschließt.

Verbindung Gewichtsprozent (w/w) CR Latex 100 Resorcin 14,6 Formalin 9,2 Natriumhydroxid 1,5 Wasser 262,5 Gesamt 387,8


Die resultierende Schnur wurde zwei Minuten lang auf 200°C erhitzt. Danach wurde die Schnur noch in den Kautschukkitt mit den Bestandteilen aus Tabelle 3 und 4 eingetaucht und dann zwei Minuten lang auf 200°C erhitzt.

Tabelle 3


Verbindung Gewichtsprozent (w/w) Gummizusammensetzung (Tabelle 3) 100 Methylendiisocyanat 20 Toluen 1080 Gesamt 1200


Kombinationen des primären Verdrillfaktors (Y) und des End-Verdrillfaktors (X) für eine Testschnur in dieser Ausführungsform waren: (0, 1), (0,5, 1,5), (-0,5, 1,5), (1, 2), (0, 2), (-1, 2), (0,5, 2,5), (-0,5, 2,5), (1, 3), (0, 3), (-1, 3), (0,5, 3,5), (-0,5, 3,5) und (0, 4).

Das Abdeck-Baumwollgewebe war ein gewebter Stoffkörper, der wollartige, 6,6- Nylonfertiggarne als Schußfaden verwendete und 6,6-Nylongarne für den Industriegebrauch als Kettfäden, und der eine Dicke von 0,25 mm und 0,30 mm im Querschnitt aufwies. Eine für den Gummi in den Zähnen verwendbare Adhäsionsbehandlung wurde auf das Abdeck- Baumwollgewebe angewendet. Der Zahngummi und der Gummi des Spannkraftquerschnitts wurden aus Gummibestandteilen hergestellt, die in Tabelle 3 abgebildet sind, mit Chloroprengummi als Hauptstoff.

Ein Zahnriemen wurde hergestellt unter Verwendung der zuvor erwähnten Stoffe, in Übereinstimmung mit einem konventionellen Preßsitz-Verfahren. Der resultierende Riemen war vom STPD-Zahn-Typ, mit einer Zahnlücke von 8 mm. Die Anzahl der Zähne auf dem Riemen war 99 und die Riemenweite 19,1 mm.

Die Ausdehnung des Riemens wurde unter einer Last von 5 g/d gemessen. Die Dehnfestigkeit wurde vor und nach dem Betriebstest gemessen.

Der Riemen wurde auf einer Apparatur getestet mit einer Antriebsscheibe mit 24 Zähnen und drei Gegenscheiben mit je 24 Zähnen, die auf und ab und links und rechts angeordnet waren, so daß sie sich gegenseitig gegenüberstanden. Eine 32-mm- Durchmesser- Leerlaufriemenscheibe wurde zwischen der Antriebsscheibe und der Gegenscheibe angeordnet.

Der Riemen wurde um die vier Scheiben gelegt und durch Anordnung einer Last von 40 kgf auf eine der angetriebenen Scheiben einer Zugkraft ausgesetzt. Die Antriebsscheibe wurde bei 5500 upm bei Raumtemperatur 200 Stunden lang betrieben. Die Zugkraft des Riemens wurde nach 200 Betriebsstunden gemessen. Es wurden verschiedene Messungen durchgeführt, einschließlich des primären Verdrillfaktors (Y), des End-Verdrillfaktors (X), der Ausdehnung des Riemens unter 5 g/d Last, der Dauernutzungsrate und der Dauerwiderstandsrate des Riemens. Zusätzlich wurden für bestimmte Messungen nach dem Box-Wilson-Verfahren Kennlinien aufgestellt, bezüglich des primären Verdrillfaktors (Y) und des End-Verdrillfaktors (X). Die Ergebnisse sind in den Diagrammen in den Abb. 4-7 gezeigt.

Die Dauernutzungsrate (%) ist ein Wert, der erhalten wird durch Division der Spannkraft des Riemens (kg) vor dem Nutzungstest durch die Spannkraft (kg) der Fäden (g/d).

Die Beibehaltungsrate der Spannkraft (%) ist der Wert, der durch Division der Spannkraft des Riemens (kg) nach dem Nutzungstest durch die Spannkraft des Riemens (kg) nach dem Nutzungstest erhalten wird.

Ausführungsform 2

Nach dem Eintauchen in eine Behandlungsflüssigkeit aus Tabelle 5 unten, wurden unverdrillte Aramid-Faserfäden (TECHNORA® hergestellt durch Teijin Corp.) von 1500 Denier bei 200°C eine Minute lang erhitzt. Die unverdrillten Fäden wurden mit einem primären Verdrillfaktor (Y) von 0,5 in derselben Richtung wie der End-Verdrillfaktor verdrillt, um einen Strang zu definieren. Zwei dieser Stränge wurden gebündelt und mit einem End-Verdrillfaktor (X) von 2,5 verdrillt, um eine Schnur festzulegen. Die Schnur wurde in eine RFL-Flüssigkeit, wie in Tabelle 5 unten gezeigt, eingetaucht, und dann mit Kautschukkitt behandelt.

Tabelle 5


Alternativ konnte die Schnur nur mit Kautschukkitt behandelt werden. Schnüre A, B und C wurden erhalten.

Dieselben Fäden wurden mit dem primären Verdrillfaktor (Y) von 0,5 in derselben Richtung wie die Richtung der End-Verdrillung verdrillt, um zu einem Strang geformt zu werden. Zwei der Stränge wurden gebündelt und mit dem End-Verdrillfaktor von 2,5 verdrillt, um eine Schnur zu definieren. Die Schnüre wurden in der Weise, wie in Abb. 5 gezeigt, behandelt, um Schnüre D und E zu erhalten.

Wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, wurde ein Zahnriemen hergestellt mit Zahnabständen von 8 mm, 99 Zähnen und einer Weite von 19,1 mm. Testergebnisse für diesen Riemen sind in Tabelle 5 gezeigt.

Die flache Ablösestärke, gezeigt in Tabelle 5, wurde in Übereinstimmung mit JISK 6854 (T-Typ Ablösetest) gemessen. Das Ausfransen der Schnur wurde in fünf Stadien (A, B, C, D, E) dadurch bestimmt, daß geprüft wurde, wie lose die an den Seitenflächen des Riemens exponierte Schnur war.

Wie aus den Ergebnissen gesehen werden kann, zeigten die Schnur und der Riemen genügende Resistenz gegen Ermüdung. Der durch Adhäsionsbehandlung der verdrillten Schnüre hergestellte Riemen zeigte nicht das verbesserte Ausfransen.

Wie oben beschrieben wird eine erfindungsgemäße Aramid-Faserschnur hergestellt durch Adhäsionsbehandlung von Aramid-Fasern in der Form von Fäden mit Flüssigkeit, die eine Epoxy- oder eine Isocyanat-Verbindung ist. Durch diese Behandlung werden die Fäden fest gebündelt und verbessern dabei das Ausfransen der Schnur. Gleichzeitig leistet die Schnur bezüglich Stärke, Ausdehnung, Resistenz gegen Ermüdung genügend, so lange wie der primäre Verdrillfaktor (Y) und der End-Verdrillfaktor (X) innerhalb des Bereiches liegen, wie zuvor beschrieben.

Weil Treibriemen, die die erfindungsgemäßen Schnüre verwenden, ebenfalls eine verbesserte Resistenz gegen Ermüdung besitzen, wird die Lebensdauer solcher Riemen verlängert.


Anspruch[de]
  1. 1. Aramid-Faserschnur zur Verwendung als ein Bestandteil in einem Treibriemen, umfassend:

    eine Vielzahl adhäsiv behandelter und zu Strängen mit einem primären Verdrillfaktor (Y) im Bereich von -1 bis 1 geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,

    eine Vielzahl mit einem End-Verdrillfaktor (X) im Bereich von 1 bis 4 zu Schnüren geformter Stränge,

    bei der primäre Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen:

    Y ≤-0,6X + 1,3

    Y ≤-1,5X + 5,0.

  2. 2. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Schnur entweder mit a) einer Kombination von Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Flüssigkeit und Kautschukkitt oder b) Kautschukkitt behandelt wird.
  3. 3. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Aramid-Faserfäden entweder mit a) einer Epoxy-Verbindung oder b) einer Isocyanat-Verbindung behandelt werden.
  4. 4. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1 in Kombination mit einem Riemenkörpermaterial, so daß die Schnur und das Riemenkörpermaterial einen Treibriemen definieren, wobei die Aramid-Faserschnur zumindest teilweise in das Riemenkörpermaterial eingebettet ist.
  5. 5. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 4, wobei der Treibriemen eine Länge besitzt, und wobei eine Vielzahl der Aramid-Faserschnüre im Riemenkörpermaterial vorliegen und sich darin längsweise erstrecken, um für den Treibriemen eine neutrale Achse festzulegen.
  6. 6. Die Aramid-Faser nach Anspruch 5, wobei der Treibriemen entweder ein Keilriemen, ein Keilrippenriemen oder ein Synchronriemen ist.
  7. 7. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 6, wobei der Treibriemen seitlich entgegengesetzt gerichtete Oberflächen besitzt, der Riemenkörper eine Polster-Gummischicht, in die die Aramid-Faserschnüre eingebettet sind, die Polster-Gummischicht einen Abschnitt aus jeder der besagten seitlich gerichteten Oberflächen definiert und der Abschnitt der seitlichen gerichteten Oberflächen nicht von Stoff bedeckt ist.
  8. 8. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei zwischen 100 und 3000 Faserfäden von 1 bis 3 Denier einen Strang definieren.
  9. 9. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei der Kauschukkitt entweder a) Chloropren-Gummi, b) chlorsulfoniertes Polyethylen oder c) alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethylen ist.
  10. 10. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 9, wobei der Kautschukkitt ein Lösungsmittel einschließt, das entweder a) ein Nitril-Hydrid-Gummibestandteil, b) eine Isocyanat-Verbindung, c) Methylethylketon oder d) Toluol ist.
  11. 11. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faserfäden entweder aus CONEX®, NOMEX®, KEVLAR®, TECHNORA® oder TOWARON® hergestelIt sind.
  12. 12. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faserschnur durch 2 bis 5 der Stränge definiert ist.
  13. 13. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei die Resorcinol-Formalin-Gummi- Latex-Adhäsionsflüssigkeit Latex einschließt, das entweder a) ein Styrol-Butadien-Vinylpyradin Terpolymer, b) chlorsulfoniertes Polyethylen, c) Nitril-Hydrid-Gummi, d) Epichlorhydrin, e) natürlicher Gummi, f) Butadien-Styrol-Gummi (SBR), g) Chloropren-Gummi oder h) ein Olefin- Vinylester-Copolymer ist.
  14. 14. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 2, wobei die Resorcinol-Formalin-Gummi- Latex-Adhäsionsflüssigkeit eine Mischung aus Ausgangskondensaten von Resorcinol und Formalin und Gummi-Latex ist und das Molverhältnis von Resorcinol zu Formalin 1 : 0,5 bis 3 beträgt.
  15. 15. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 14, wobei die Ausgangskondensate von Resorcinol und Formalin mit dem Gummi-Latex so gemischt werden, daß ein Harzanteil davon im Umfang von 10 bis 100 Gewichtsteilen gegenüber 100 Gewichtsteilen des Gummi-Latex vorhanden ist.
  16. 16. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 1, worin die Aramid-Faserfäden Bandform aufweisen.
  17. 17. Aramid-Faserschnur zur Verwendung als Bestandteil in einem Treibriemen, wobei die Aramid-Faserschnur aufweist:

    eine Vielzahl adhäsiv behandelter und mit einem primären Verdrillfaktor (Y) zu einem Strang geformter Aramid-Faserfäden von 300 bis 3100 Denier,

    eine Vielzahl besagter, mit einem End-Verdrillfaktor (X) zu besagten Schnüren geformter Stränge,

    worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen:

    Y ≤-0,6X + 1,3 Y ≤-1,5X + 5,0.

  18. 18. Die Aramid-Faserschnur nach Anspruch 17, wobei der primäre Verdrillfaktor (Y) in einem Bereich von -1 bis 1 und der End-Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von von 1 bis 4 liegt.
  19. 19. Verfahren zur Bildung einer Aramid-Faserschnur zur Verwendung als Bestandteil in einem Treibriemen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

    Adhäsivbehandlung einer Vielzahl von Aramid-Faserfäden von 30 bis 3100 Denier;

    Verdrillung der Vielzahl von Aramid-Faserfäden zu einem Strang mit einem primären Verdrillfaktor (Y) in einem Bereich von -1 bis 1; und

    Formung einer Vielzahl besagter Stränge zu besagter Schnur mit einem End- Verdrillfaktor (X) in einem Bereich von 1 bis 4,

    worin besagter primärer Verdrillfaktor (Y) und End-Verdrillfaktor (X) den folgenden Gleichungen genügen:

    Y ≤-0,6X + 1,3 Y ≤-1,5X + 5,0.

  20. 20. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19, wobei besagter Schritt der Adhäsivbehandlung der Aramid-Faserfäden den Schritt der Adhäsivbehandlung der Aramid-Faserfäden mit entweder a) einer Epoxy-Verbindung, b) einer Isocyanat-Verbindung vor der Verdrillung der Aramid-Faserfäden umfaßt.
  21. 21. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19 einschließlich des Schrittes der Adhäsivbehandlung der Schnur mit entweder a) einer Kombination von Resorcinol-Formalin-Gummi-Latex-Adhäsionsflüssigkeit und Kautschukkitt oder b) Kautschukkitt.
  22. 22. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 19 einschließlich des Schrittes der Schnur-Einlagerung in das Riemenkörpermaterial, um damit einen Treibriemen zu definieren, wobei die Schnur für den Treibriemen eine neutrale Achse festlegt.
  23. 23. Das Verfahren zur Formung einer Aramid-Faserschnur nach Anspruch 22 einschließlich des Schrittes der Formung des Riemenkörpermaterials aus Gummi, um exponierte, seitlich gegenseitig gerichtete Seitenflächen zu definieren.






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