Ремень силового привода

 

Изобретение относится к бесконечным ремням силового привода. Основная часть ремня 10 силового привода изготовлена из эластомерного материала, содержащего 100 мас.ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного нитрильного каучука и от 0,5 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука армирующего волокна, имеющего отношение длины к диаметру более 10:1. Включающий нитрильную группу сополимерный каучук предпочтительно содержит от 5 до 40% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев, от 1 до 80% звеньев по меньшей мере одного мономера, обладающего свойством понижения температуры стеклования указанного каучука, до 20% мономерных звеньев сопряженных диенов и остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов. Технический результат заключается в устойчивости к растрескиванию при низкой температуре с одновременным улучшением устойчивости ремня к высокой температуре. 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Настоящее изобретение относится, в целом, к бесконечным ремням силового привода, имеющим отличную стойкость к высоким температурам, а также значительно повышенную устойчивость к растрескиванию при низкой температуре. Более конкретно, изобретение относится к бесконечным ремням силового привода, выполненным из армированного волокном высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, которые обладают хорошим балансом стойкости к высоким температурам, хорошей износостойкости ремня и стойкости к растрескиванию при низкой температуре, и способу их изготовления. Кроме того, изобретение относится к ремням синхронного и фрикционного силового привода, выполненным из армированного волокном высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, которые обладают хорошей износостойкостью и эксплуатационной надежностью в диапазоне от около -40oС до около 140oС.

Ремни силового привода, используемые с зубчатыми шкивами (или звездочками? или роликами), хорошо известны в данной области техники. Наиболее широко используемыми из числа этих зубчатых ремней являются так называемые ремни синхронного или жесткого привода. Хорошо известно использование зубчатого ремня для обеспечения синхронизации между двумя вращающимися валами, при этом ремень содержит тыльную поверхностную секцию, множество зубцов, отнесенных друг от друга и расположенных на противоположной стороне относительно тыльной поверхностной секции, посредством чего между двумя соседними зубцами сформирована впадина, натягиваемый слой, проложенный между тыльной поверхностной секцией и множеством зубцов и входящий в контакт с ними, и, предпочтительно, покрытие для каждого зубца и каждой впадины, при этом тыльная поверхностная секция и множество зубцов выполнены из эластомерного материала. Некоторые варианты применения, примером которых служит применение в автомобилях, предъявляют высокие требования к ремням силового привода, включая высокую степень износостойкости и широкий диапазон рабочих температур.

При работе зубчатый ремень силового привода подвергается воздействию наибольших напряжений у основания каждого зубца при зацеплении с соответствующими им зубцами шкива для передачи мощности. Поскольку это напряжение, по существу, принимает на себя эластомерный материал, преимущественно, материал обладает высоким модулем, чтобы зубчатый ремень мог выдерживать высокую нагрузку. Известна практика увеличения количества наполнителя, например сажи, в эластомере ремня для увеличения модуля вулканизированного каучука. Однако увеличение содержания наполнителя неблагоприятно влияет на характеристики ремня как при высоких, так и при низких температурах. Как слабая стойкость к старению при высокой температуре, так и слабая стойкость к низкой температуре относительно ремня синхронного привода проявляют себя формированием трещин в тыльной поверхности.

Предлагалось также включать волоконное армирующее средство в основной состав эластомерных компонентов ремня для увеличения сопротивления сдвигу зубцов. Были некоторые критические отзывы, касающиеся практического применения этой техники относительно ее влияния на сопротивление разрыву ремня. Ремни синхронного привода обычно изготовляют одним из трех способов: способом выдавливания зубцов, как описано Case в патенте США 2507852, способом предварительного формирования зубцов, как описано Geist и др. в патенте США 3250653, или проточным способом, как описано Skura в патенте США 3078206. Относительно наполнения волокном эластомера ремня было отмечено, что на практике армированные волокном зубчатые ремни, выполненные проточным способом Skura, обладают пониженным сопротивлением растяжению, поскольку натягиваемые элементы должны располагаться на большем расстоянии друг от друга, чем в эластомерных ремнях без армирования волокном для обеспечения протекания наполненного волокном эластомерного материала через натягиваемые элементы.

Как было отмечено выше, ремни силового привода, примером которых являются автомобильные ремни синхронного привода, обычно должны работать при значительно низких и высоких температурах. Ремни синхронного привода могут использоваться, например, для обеспечения привода верхнего кулачкового вала автомобиля. В таких вариантах применения рабочая температура ремня обычно может достигать 140oС. Эластомерный материал, используемый для изготовления тыльной поверхности и множества зубцов, в таких неблагоприятных условиях становится подверженным старению под воздействием температуры, что может вызвать сильное растрескивание и преждевременный выход из строя.

Было предложено наполнять эластомерный материал ремня некоторыми типами волокна для повышения его устойчивости к высокой температуре. Однако добавление волокна в невулканизированный эластомер дает эффект повышения как вязкости невулканизированного материала, так и модуля, т.е. твердости или жесткости материала в вулканизированном состоянии. В условиях холодного климата окружающие температуры могут достигать -40oС или ниже. Однако, чем выше модуль и жесткость эластомерного материала, тем ниже его гибкость при низкой температуре и устойчивость к растрескиванию.

В патентах США 5250010, выданном Mishima и др., и 5254050, выданном Nakajima и др., представлены экспериментальные испытания ремней с V-образными ребрами для измерения устойчивости к высокой температуре и устойчивости к низкой температуре в диапазоне от -30oС до 130oС и от -30oС до 120oС соответственно, но не описывают ремень силового привода, имеющий хорошую износостойкость в рабочем диапазоне от около -40oС до около 140oС. Устойчивость к высокой температуре и хорошая способность переносить нагрузки могут быть получены с применением ремня синхронного привода, имеющего эластомерные части, выполненные из обычного гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука, включающего только два мономера. Однако ремни синхронного привода, выполненные из такого гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука, не демонстрируют хорошую гибкость при низкой температуре или устойчивость к растрескиванию ниже -30oС или -35oС.

Остается потребность, особенно в области ремней синхронного и фрикционного силового привода, сформированных из каучукового эластомера, в получении ремня силового привода, который демонстрирует хороший баланс стойкости к высокой температуре, хорошей износостойкости ремня и стойкости к растрескиванию при низкой температуре.

Краткое описание изобретения Настоящее изобретение обеспечивает получение ремня силового привода, приспособленного для вхождения в зацепление с роликом или шкивом, содержащего основную часть ремня; часть, входящую в контакт со шкивом или роликом, и натягиваемый элемент, расположенный в основной части. По меньшей мере либо основная часть ремня, либо часть, входящая в контакт со шкивом, содержит эластомерный материал, содержащий 100 мас.ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного нитрильного каучука и от около 0,5 до около 50 мас.ч. волокнистого армирующего материала на 100 мас.ч. указанного сополимерного нитрильного каучука. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере частично гидрогенизированный сополимерный каучук, содержащий нитрильную группу, содержит (1) от около 5 до около 40% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев, (2) от около 1 до около 80% звеньев по меньшей мере одного второго мономера, который обладает свойством понижения температуры стеклования каучука, (3) до около 20% мономерных звеньев сопряженного диена и (4) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженного диена. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, суммарное содержание мономерных звеньев (1) и (2) составляет от около 30 до 90 мас. %, и суммарное содержание мономерных звеньев (3) и (4) составляет от около 10 до около 70 мас.%. Кроме того, получен способ формирования такого ремня.

Неожиданно было обнаружено, что использование армирования волокном по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного нитрильного каучука обеспечивает существенно улучшенную устойчивость ремня к растрескиванию при низкой температуре с сохранением или улучшением устойчивости к высокой температуре по сравнению с известными ремнями. Кроме того, изобретение обеспечивает получение ремня силового привода с эксплуатационным диапазоном от около -40oС до около 140oС, а также с хорошей износостойкостью.

Краткое описание чертежей Прилагаемые чертежи, которые включены в описание и составляют его часть и на которых одинаковые номера обозначают подобные части, показывают предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для изложения принципов изобретения.

На чертежах: - фиг.1 изображает вид в перспективе с частичным сечением ремня синхронного привода, выполненного в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; - фиг.2 изображает вид в перспективе с частичным сечением ремня с V-образными ребрами, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; - фиг. 3 изображает вид продольного сечения ремня синхронного привода, выполненного в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; - фиг.4 изображает схему, показывающую расположение шкивов для испытания ремня синхронного привода на растрескивание при низкой температуре; и - фиг.5 изображает схему, показывающую расположение шкивов для испытания ремня синхронного привода на устойчивость к высокой температуре.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения На фиг.1 показан ремень 10 синхронного привода, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения. Ремень 10 включает основную часть ремня или тыльную поверхностную секцию 12 и вторую часть, приспособленную для зацепления с зубчатым шкивом или роликом, причем эта часть здесь содержит множество зубцов 16 и впадин 18, которые сформированы между двумя соседними зубцами. По меньшей мере, либо тыльная поверхностная секция 12, либо множество зубцов 16 выполнены из эластомерного материала, армированного волокном 40 (показано схематически). Конфигурация зубца не ограничена показанной на фиг.1 и, таким образом, для получения ремня синхронного привода может использоваться любая пригодная конфигурация зубца, включая показанную на фиг.3.

Натягиваемый слой 20, входящий в контакт с тыльной поверхностной секцией 12 и с множеством зубцов 16 и помещенный между ними, выполняет несущую функцию и придает ремню 10 прочность. На фиг.1 натягиваемый слой выполнен в форме по меньшей мере одного непрерывного, уложенного спиралью корда 22 для предотвращения растяжения, который заделан в эластомерный материал и выровнен относительно продольной длины ремня 10. Однако следует понимать, что может использоваться любой тип пригодного или обычного натягиваемого слоя 20. Кроме того, в качестве предотвращающего растяжение корда или кордов 22 может использоваться любой необходимый материал, такой как хлопок, вискоза, нейлон, полиэфир, арамид, стекло, углерод и сталь. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, натягиваемый слой 20 показан в форме множества концов, предотвращающих растяжение кордов из стекловолокна, сформированных из пары непрерывных, намотанных спиралью кордов.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, армирующие волокна 40, предпочтительно, распределены, по существу, по всей массе ремня, состоящего из тыльной поверхностной секции 12 и зубцов 16. Представляется, что в соответствии с настоящим изобретением, волокна 40 в тыльной поверхностной секции 12 способствуют предотвращению распространения трещин в тыльной поверхностной секции; трещины, возникающие при старении от низкой или высокой температур, которые могут возникать в тыльной поверхностной секции, будут увеличиваться, пока трещина не достигнет армирующего волокна 40. Таким образом, представляется, что волокно препятствует росту трещин и, посредством этого, улучшает характеристики ремня как при высокой, так и при низкой температурах. Волокна 40 в зубцах 16, кроме того, увеличивают сопротивление сдвигу зубцов и, таким образом, обеспечивают более высокую способность переносить нагрузки, чем у подобного ремня, выполненного без армирующих волокон.

Может использоваться покрытие 24, которое плотно прилегает к множеству зубцов 16 и впадин 18 ремня 10 для формирования усиливающего покрытия из ткани. Это покрытие может иметь любую необходимую конфигурацию, например обычной ткани, состоящей из нитей основы и уточных нитей под любым необходимым углом, или может состоять из нитей основы, удерживаемых разнесенными уточными кордами, или иметь трикотажную или плетеную конфигурацию, т.е. конфигурацию эластичного трикотажного полотна, нетканого полотна и т.п. Может использоваться более одного слоя ткани. Могут использоваться обычные ткани из таких материалов, как хлопок, полиэфир, полиамид, арамид, нейлон, различные другие натуральные и синтетические волокна и их смеси. В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие 24 представляет собой эластичное трикотажное полотно из нейлона 6,6.

Ремень 10 синхронного привода может изготовляться любым пригодным способом производства зубчатых ремней жесткого привода. Они включают способ выдавливания, как описано в патенте США 2507852, выданном Case, способ предварительного формирования зубцов, как описано в патенте США 3250653, выданном Geist и др., или проточный способ, как описано в патенте США 3078206, выданном Skura. Эти три патента США, 2507852, 3250653 и 3078206, включены сюда в качестве ссылки для описания пригодных способов производства зубчатых ремней силового привода или жесткого привода, соответствующих настоящему изобретению.

Добавление волокон в эластомерный материал, в целом, приводит к получению материала, имеющего увеличенную вязкость. В патенте США 4235119, выданном Wetzel, описано, что для получения хорошего профиля зубца ремня синхронного привода, армированного волокном и изготовленного проточным способом Skura, непрерывный, намотанный спиралью, предотвращающий растяжение корд или корды должны быть разнесены в натягиваемом слое дальше друг от друга, чем в неармированном волокном ремне. Например, в ремне синхронного привода с шагом зубцов, составляющим от 8 до 10 мм, и по меньшей мере одним непрерывным, уложенным спиралью, предотвращающим растяжение кордом из стекловолокна диаметром около 1,15 мм использовалось бы стандартное разнесение корда от 18 до 20 нитей на дюйм (от 7 до 8 нитей на см) ширины ремня. Однако при изготовлении ремня из состава высокой вязкости, такого как эластомерный материал, армированный волокном, возможно, необходимо разносить предотвращающие растяжение спирально намотанные корды дальше друг от друга, уменьшая количество витков до приблизительно 2 нитей на дюйм (0,8 нитей на см). Однако разнесение предотвращающих растяжение кордов дальше друг от друга, в целом, приводит к уменьшению сопротивления растяжению ремня. В противоположность этому, согласно практике настоящего изобретения было неожиданно обнаружено, что предотвращающие растяжение намотанные спиралью корды не должны быть разнесены дальше друг от друга при использовании проточного способа Skura. Хотя применение стандартного разнесения кордов с эластомерным материалом, армированным волокном, неожиданно, в предпочтительном варианте осуществления этого изобретения использовано стандартное разнесение кордов. Это стандартное разнесение кордов позволяет не уменьшать сопротивление растяжению ремня синхронного привода. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в ремне синхронного привода с шагом зубцов от 8 мм до 10 мм и более предпочтительно - около 9,5 мм и парой непрерывных, уложенных спиралью, предотвращающих растяжение кордов из стекловолокна диаметром около 1,15 мм использовано стандартное разнесение кордов, составляющее от 18 до 20 нитей на дюйм (от 7 до 8 нитей на см) ширины ремня.

На фиг. 2 показан ремень 32 с V-образными ребрами, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения. Ремень 32 с V-образными ребрами имеет сжимаемый слой 14, формирующий поверхность ремня, входящую в контакт со шкивом или роликом, и натягиваемый слой 12, формирующий основную часть ремня. По меньшей мере, либо натягиваемый слой 12, либо сжимаемый слой 14 сформирован из армированного волокном эластомерного материала, как было описано для ремня 10 синхронного привода, показанного на фиг.1, его тыльной поверхностной секции 12 и множества зубцов 16. Множество V-образных ребер 36 и канавок 38, образованных между соседними ребрами 36, сформировано в сжимаемом слое 14 для помещения в них соответствующего по конфигурации шкива (не показан). По меньшей мере один натягиваемый корд 22 заделан внутрь эластомерного материала и проходит вдоль длины ремня с V-образными ребрами непрерывной спиралью между натягиваемым слоем 12 и сжимаемым слоем 14. Натягиваемый корд или корды 22 сформированы из материала, подобного используемому для получения указанного выше предотвращающего растяжение корда или кордов, показанных на фиг.1.

В дополнение к формам, показанным на фиг.1 и 2, термин "ремень силового привода", использованный в данном описании, предусматривает любую обычную или пригодную конфигурацию ремня силового привода, включая плоские ремни; двусторонние ремни с V-образными ребрами (в которых V-образные ребра, как описано выше на фиг.2, проходят вдоль обеих - первой и второй - поверхностей ремня); двусторонние ремни синхронного привода или зубчатые ремни (в которых чередующиеся зубцы и впадины, как описано выше на фиг.1, образованы на обеих - первой и второй - поверхностях ремня); и гибриды упомянутых выше вариантов, например зубчатые ремни с V-образными ребрами (в которых V-образные ребра, как описано выше на фиг.2, проходят вдоль первой поверхности ремня, и чередующиеся зубцы и впадины, как описано выше на фиг.1, проходят вдоль второй поверхности ремня).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, ремни, описанные, например, на фиг.1 и 2, включают в качестве основной части ремня эластомерный материал, описанный ниже. Эластомерный материал включает 100 мас.ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного каучука, содержащего нитрильную группу, и от около 0,5 до 50 мас.ч. армирующих волокон 40 на 100 мас.ч. указанного сополимерного нитрильного каучука. В контексте данного описания термин "сополимер" использован для обозначения эластомера, полученного полимеризацией двух или более разнородных мономеров.

По меньшей мере частично гидрогенизированные сополимерные нитрильные каучуки, соответствующие предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, описаны, например, в следующих трех патентах США: 4956417, 5013796 и 5013797.

В предпочтительном варианте, по меньшей мере частично гидрогенизированный сополимерный нитрильный каучук является высоконасыщенным и содержит (1) от около 5 до около 40% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев, (2) от около 1 до около 80% звеньев по меньшей мере одного второго мономера, понижающего температуры стеклования каучука, (3) до 20% мономерных звеньев сопряженных диенов и (4) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, суммарное содержание мономерных звеньев (1) и (2) составляет от около 30 до 90 мас.%, и суммарное содержание мономерных звеньев (3) и (4) составляет от около 10 до 70 мас.%.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, звенья по меньшей мере одного второго мономера (2), указанные выше, подбирают из группы, состоящей из не содержащих фтора ненасыщенных мономерных звеньев эфира карбоновой кислоты и фторсодержащих винильных мономерных звеньев.

В другом предпочтительном варианте, в котором использован не содержащий фтор ненасыщенный мономер эфира карбоновой кислоты в качестве второго мономера, высоконасыщенный сополимерный нитрильный каучук содержит (1) от около 10 до около 35% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев, (2) от около 15 до около 60% не содержащих фтора ненасыщенных мономерных звеньев эфира карбоновой кислоты, (3) до около 15% мономерных звеньев сопряженных диенов, и (4) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов, причем суммарное содержание мономерных звеньев (1) и (2) составляет от около 40 до 90 мас.%, и наиболее предпочтительно - от около 55 до 90 мас. %, и суммарное содержание мономерных звеньев (3) и (4) составляет от около 10 до около 60 мас.%, и наиболее предпочтительно - от около 10 до около 45 мас.%.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором использован фторсодержащий винильный мономер в качестве второго мономера, высоконасыщенный сополимерный нитрильный каучук содержит: (1) от около 10 до около 35% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев, (2) от около 5 до около 60% фторсодержащих винильных мономерных звеньев, (3) до около 15% мономерных звеньев сопряженных диенов и (4) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов, причем суммарное содержание мономерных звеньев (1) и (2) составляет от около 40 до около 90 мас.%, и суммарное содержание мономерных звеньев (3) и (4) составляет от около 10 до около 60 мас.%.

Ненасыщенные нитрильные мономеры, пригодные для этого изобретения, включают (но не ограничиваются ими) акрилонитрил, метакрилонитрил и -хлоракрилонитрил.

Вторые мономеры, подобранные из группы, состоящей из не содержащего фтор ненасыщенного мономера эфира карбоновой кислоты и фторсодержащего мономера винила, включают (но не ограничиваются ими) следующие: (а) не содержащие фтор ненасыщенные мономеры эфира карбоновой кислоты:
(i) алкилакрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 18 атомов углерода в алкильной группе, такие как метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, н-бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат;
(ii) алкоксиалкилакрилаты, имеющие от 2 до 12 атомов углерода в алкоксиалкильной группе, такие как метоксиметилакрилат, метоксиэтилакрилат, этоксиэтилакрилат и бутоксиэтилакрилат;
(iii) цианоалкилакрилаты, имеющие от 2 до 12 атомов углерода в цианоалкильной группе, такие как - и -цианоэтилакрилаты, -, - и -цианопропилакрилаты и цианобутилакрилат;
(iv) гидроксиалкилакрилаты, имеющие от 1 до 18 атомов в гидроксиалкильной группе, такие как 2-гидроксиэтилакрилат и гидроксипропилакрилат;
(v) аминоалкиловые эфиры этиленненасыщенных карбоновых кислот, имеющие от 1 до 12 атомов углерода в аминоалкильной группе, такие как метиламиноэтилакрилат, т-бутиламиноэтилакрилат, диметиламиноэтилакрилат, диметиламинопропилакрилат и диэтиламиноэтилметакрилат;
(vi) моно- и диалкиловые эфиры ненасыщенных карбоновых кислот, имеющие от 1 до 8 атомов углерода в алкильной группе, такие как моно-этилмалеат, диметилмалеат, диметилфумарат, диэтилфумарат, диметилитаконат, диэтилитаконат и ди-н-бутилитаконат;
(b) фторсодержащие мономеры винила:
(i) фторалкилакрилаты и метакрилаты, имеющие от 3 до 21 атомов фтора во фторалкильной группе, такие как трифторэтилакрилат, тетрафторпропилакрилат, пентафторпропилакрилат, октафторпентилакрилат, трифторэтилметакрилат и тетрафторпропилметакрилат;
(ii) фторзамещенные бензилакрилаты и метакрилаты, такие как фторбензилакрилат, дифторбензилакрилат и фторбензилметакрилат;
(iii) фторалкилвиниловые эфиры, имеющие от 1 до 8 атомов углерода во фторалкильной группе, такие как фторэтилвиниловый эфир, фторпропилвиниловый эфир и трифторметилвиниловый эфир;
(IV) о- и п-трифторметилстиролы, винилпентафторбензоат, дифторэтилен и тетрафторэтилен.

Мономеры сопряженных диенов, пригодные в этом изобретении, включают (но не ограничиваются ими) 1,3-бутадиен, 1,3-диметилбутадиен, изопрен и 1,3-пентадиен.

Примерами высоконасыщенных сополимерных нитрильных каучуков, предпочтительных в практике настоящего изобретения, являются каучуки, поставляемые фирмой Вауеr под товарным знаком THERBAN, марки XN535C, а также фирмой Nippon Zeon под товарным знаком ZETROL, марок 4110, 4120, 3110 и 3120.

Для формирования эластомерного материала, соответствующего настоящему изобретению, высоконасыщенный сополимерный нитрильный каучук можно при необходимости смешивать, предпочтительно, с менее 50 мас.%, более предпочтительно - до около 25 мас.% и наиболее предпочтительно - до около 10 мас.% от всего содержания эластомера смеси второго эластомерного материала, включая (но не ограничиваясь ими) этилен-альфа-олефиновые сополимеры и тройные сополимеры, нитрилбутадиеновые сополимеры, эпихлоргидринный каучук, сополимеры этил-винил-ацетата, трансполиоктенамер, полиакриловый каучук, полибутадиен, сополимеры изобутена и изопрена, галогенированные сополимеры изобутена и изопрена, этилен-акриловые эластомеры, полиизопреновый каучук (натуральный или синтетический), силиконовый каучук, полихлоропрен, полиуретановые эластомеры и их смеси, для получения ремня силового привода, который обладает хорошим балансом устойчивости к высокой температуре, хорошей износостойкости и устойчивости к растрескиванию при низкой температуре, с эксплуатационным диапазоном от около -40oС до около 140oС или выше.

Тип волокна 40, которое может преимущественно использоваться в качестве армирующего средства в эластомере ремня, включает мета-арамиды, пара-арамиды, полиэфир, полиамид, хлопок, вискозу и стекло, а также комбинации двух или более из указанных выше материалов, но предпочтителен пара-арамид. Волокна могут быть фибриллированными или в форме массы, как хорошо известно в данной области техники, или могут быть нарубленными, или быть в форме штапельного волокна. В рамках данного описания термины "фибриллированные" и "в форме массы" будут использоваться равнозначно для обозначения одинаковых известных характеристик, и термины "нарубленные" или "штапельные" будут использоваться равнозначно для обозначения отличных друг от друга известных характеристик. Волокна 40, предпочтительно, имеют длину от около 0,1 до около 10 мм. Волокна могут при необходимости обрабатываться как нужно, частично на основе типа волокна для улучшения их прилипания к эластомеру. Примером обработки волокна является обработка любым клеем на основе любого подходящего резорцинформальдегидного латекса.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором волокна являются штапельными или нарубленными, волокна 40 могут быть сформированы из полиамида, вискозы или стекла, и иметь соотношение геометрических размеров или "Д/Д" (отношение длины и диаметра волокна), предпочтительно, равное 10 или более. Кроме того, волокна, предпочтительно, имеют длину от около 0,1 до около 5 мм.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором волокна применены в форме массы или фибриллированной форме, волокна, предпочтительно, сформированы из пара-арамида и имеют удельную площадь поверхности от около 1 м2/г до около 15 м2/г, более предпочтительно - от около 3 м2/г до около 12 м2/г, наиболее предпочтительно - от около 6 м2/г до около 8 м2/г; и/или среднюю длину волокна от около 0,1 мм до около 5,0 мм, более предпочтительно - от около 0,3 мм до около 3,5 мм, и наиболее предпочтительно - от около 0,5 мм до около 2,0 мм.

Количество фибриллированного волокна 40 из пара-арамида, используемое в предпочтительном варианте осуществления изобретения, может, преимущественно, составлять от около 0,5 до около 20 мас.ч. на 100 мас.ч. нитрильного каучука, предпочтительно - от около 0,9 до около 10,0 мас.ч. на 100 мас.ч. нитрильного каучука, более предпочтительно - от около 1,0 до около 5,0 мас.ч. на 100 мас.ч. нитрильного каучука, и
наиболее предпочтительно - от около 2,0 до около 4,0 мас.ч. на 100 мас. ч. нитрильного каучука. Специалисту в данной области техники будет понятно, что при более высоких концентрациях содержания волокна эластомер, предпочтительно, следует модифицировать включением дополнительных материалов, например пластификаторов, для предотвращения избыточной жесткости вулканизированного эластомера.

Волокна могут добавляться в эластомерный состав с использованием любой пригодной и/или известной техники, например, путем включения сначала фибриллированных волокон в пригодный первый эластомерный состав для формирования наполненной волокном маточной смеси, имеющей конечное содержание волокна, составляющее около 50 мас. % или любое другое пригодное количество; после этого добавляют наполненную волокном маточную смесь в эластомерный состав ремня для обеспечения нужного распределения волокна в эластомерном составе ремня; и затем формируют ремень с таким образом наполненным волокном эластомерным составом с использованием любой пригодной и/или известной технологии.

Один такой способ, который облегчает предпочтительную ориентацию волокон в продольном направлении (или направлении движения) зубчатого ремня, как изложено в патенте США 3078206, выданном Skura, включает операции укладки натягиваемого элемента в пилообразную пресс-форму, помещения наполненного волокном каучука для формирования зубцов вокруг натягиваемого элемента и в контакте с ним внутрь пресс-формы, приложения достаточного тепла и давления для проникновения эластомерного состава сквозь натягиваемый элемент и в выемки пресс-формы для формирования зубцов, и последующего удаления ремня из пресс-формы. Когда на зубцах применяется оболочка из ткани, такую оболочку укладывают в первую очередь между натягиваемым элементом и поверхностью пресс-формы, имеющей выемки, после чего следуют операции, описанные выше.

Волокна 40 могут распределяться произвольно по всему эластомерному материалу в ремне силового привода. Также можно, и предпочтительно, для зубчатых ремней, изготовляемых в соответствии с настоящим изобретением, ориентировать волокна 40 в эластомерном материале ремня силового привода, как показано, например, на фиг.3. Как показано в предпочтительном варианте, показанном на фиг.3, волокна 40 в тыльной поверхностной секции 12 ориентированы продольно, т.е. в направлении движения ремня, в целом параллельном предотвращающему растяжение корду или кордам 22. Эта характеристика легко достигается посредством формирования ремня согласно проточному способу Skura, описанному выше и более подробно изложенному ниже.

Волокна 40 в зубцах 16 также предпочтительно ориентированы продольно, по поперечному сечению зубцов. Но волокна 40 в зубцах 16 не все параллельны предотвращающим растяжение кордам 22; волокна 40 в зубцах расположены продольно, но следуют направлению потока эластомерного материала при формировании зубцов, когда их формируют проточным способом формирования ремня. Это приводит к тому, что волокна 40 ориентируются в зубцах 16 ремня продольной, в целом синусоидальной структурой, которая совпадает с профилем зубцов 16. Как дополнительно показано на фиг.3, при формировании согласно проточному способу Skura, по меньшей мере часть волокон в тыльной поверхностной секции 12 ремня в районе, расположенном против каждого данного зубца 16, может также немного снижаться, формируя слегка криволинейную конфигурацию. Это является следствием протекания волокон в направлении потока эластомера при формировании зубца, и не было обнаружено неблагоприятного влияния такой конфигурации на характеристики ремня.

При ориентации в такой предпочтительной конфигурации, когда ориентация волокон в целом совпадает с направлением движения зубчатого ремня, было обнаружено, что волокна 40, расположенные в тыльной поверхностной секции 12 ремня, сдерживают распространение трещин в тыльной поверхности ремня, в особенности вызываемых работой при избыточно высокой или низкой температуре, которые в другом случае обычно распространяются в направлении, перпендикулярном направлению движения ремня. Однако следует понимать, что волокна 40 необязательно должны быть ориентированы в показанном направлении и могут быть ориентированы в другом направлении или направлениях.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано со ссылками на варианты его осуществления, показанные на фиг. 1-3, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться этими конкретными показанными вариантами или формами и может применяться в любой функциональной конструкции, входящей в объем изложенной ниже формулы изобретения.

Состав сополимерного нитрильного каучука, применимый в рамках настоящего изобретения, может подвергаться серной вулканизации, вулканизации органической перекисью или вулканизироваться другим материалом, способствующим образованию свободного радикала. Эластомерный материал можно также вулканизировать смешанной вулканизирующей системой с использованием комбинации серы, органической перекиси или другого материала, который способствует образованию свободного радикала. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, высоконасыщенный сополимерный нитрильный каучук подвергают серной вулканизации. Возможные доноры серы для вулканизации включают (но не ограничиваются ими) тетраметилтиурамдисульфид, тетраэтилтиурамдисульфид, дипентаметилентиурамдисульфид, дипентаметилентиурамтетрасульфид, дипентаметилентиурамгексасульфид, дитиодиморфолин, дитиодикапролактам и 2-(4-морфолинил дитио)-бензотиазол. Представляется, что, если нитрильный каучук вулканизировать органической перекисью и армировать волокном согласно настоящему изобретению, стойкость к высокой температуре ремня силового привода может быть даже выше, чем если в нем применен вулканизированный серой каучук, и могут потенциально достигаться пиковые эксплуатационные температуры, составляющие 160-165oС или выше.

Другие известные эластомерные присадки, технологические и наполнительные масла, антиокислители, парафины, пигменты, пластификаторы, мягчители и т.п. могут добавляться в соответствии с обычной практикой обработки каучука без выхода за рамки настоящего изобретения. Например, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эластомерный материал также содержит сажу, пластификатор, предпочтительно, в количестве до около 20 мас.ч. на 100 мас. ч. эластомера, антиокислители, ускорители и замедлители вулканизации.

Сравнительные примеры
Примеры 1-12
Ремни синхронного привода были изготовлены проточным способом, описанным Skura в патенте США 3078206, и сформированы, по существу, в соответствии с иллюстрацией, показанной на фиг.1. Ремни были изготовлены из известного гидрогенизированного нитрилбутадиенового каучука (содержащего только два полимера) с армирующим волокном и без него с двумя разными уровнями содержания сажи (сравнительные образцы 1 и 3 и образцы 2 и 4). Другая группа ремней была изготовлена из высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, содержащего по меньшей мере третий мономер, способный понижать температуры стеклования каучука, как описано выше, который был вулканизирован серой, с применением армирующих волокон и без них, с тремя разными уровнями усиления сажей (сравнительные образцы 5, 7 и 9 и образцы 6, 8 и 10). Наконец, третья группа ремней была изготовлена из такого же описанного выше высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, содержащего дополнительный мономер, который был вулканизирован перекисью, с применением армирующих волокон и без них, с одним уровнем усиления сажей (сравнительный образец 11 и образец 12).

Армирующее волокно, использованное в образцах с четными номерами, показанных для иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения, составило 3,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, причем волокно представлено фибриллированным или в состоянии массы пара-арамидом, имеющим химическое название полипарафенилентерефталамид, поставляемым под товарным знаком TWARON компанией, ранее известной как Akzo Chemical (в настоящее время Twaron Products).

Каждый ремень отличается шириной, составляющей приблизительно 19 мм, 97 зубцами и шагом зубцов, составляющим около 9,5 мм (3/8 дюйма). Натягиваемый слой в каждом случае состоял из пары кордов из стекловолокна диаметром около 1,15 мм и 2,0 витков на дюйм (0,45-0,79 витка на см), разнесенных с плотностью 18-20 нитей на дюйм (7-8 нитей на см) ширины ремня.

Табл. 1 показывает составы каучука, используемые в образцах ремней и в сравнительных образцах 1-12. Составы были смешаны в смесителе Бенбери, имеющем внутренний объем 1,7 литра. Смешивание осуществлялось приблизительно при 40 об/мин. Замесы обрабатывались в три приема. Сначала в смеситель Бенбери были помещены все ингредиенты за исключением вулканизирующих агентов, ускорителей и замедлителей, и они перемешивались в течение 4 минут или до достижения максимальной температуры 140oС. Потом замес вновь перемешивался в течение приблизительно еще 2 минут или до достижения температуры 140oС. И, наконец, были добавлены остальные ингредиенты, и они перемешивались до достижения температуры замеса, составляющей 100oС. После каждого этапа замес охлаждался двухвалковыми вальцами. Затем ремни синхронного привода были изготовлены проточным способом, и их составы показаны в табл. 1.

В дополнение к материалам, приведенным в табл. 1, каждый состав включал оксид цинка, стеариновую кислоту и комбинацию противостарителей, вулканизирующих агентов, ускорителей и замедлителей вулканизации в количествах, обычно используемых в эластомерных составах для таких вариантов применения. Сравнительные образцы 1-9 и образцы 2-10 были вулканизированы серой, и сравнительный образец 11 и образец 12 были вулканизированы перекисью.

С ремнями синхронного привода, показанными в табл. 1, были проведены различные испытания. Эти испытания включали испытание на растрескивание при низкой температуре и испытание на устойчивость к высокой температуре. Результаты этих испытаний приведены в таблице 2.

Испытание на растрескивание при низкой температуре показано на фиг.4. В ходе испытания на растрескивание при низкой температуре ремень синхронного привода двигался на ведущем шкиве 50 с 19 зубцами, двух ведомых шкивах 52 и 54 с 19 зубцами и 20 зубцами соответственно, двух боковых холостых шкивах 56 (диаметром 50 мм) и натяжном шкиве 58. К натяжному шкиву 58 посредством навесного груза было приложено натяжение 200 Н. Ведущий шкив 50 вращался со скоростью 720 об/мин в течение 1 мин и затем оставался неподвижным в течение 59 мин. Эту операцию повторяли в течение 10 или 50 час (в зависимости от конкретного испытания), и затем ремень синхронного привода был обследован на предмет наличия трещин в тыльной поверхностной секции. Если в тыльной поверхностной секции ремня синхронного привода не было видно трещин, температуру при испытании понижали на 5oС при 10-часовом испытании или на 2oС при 50-часовом испытании, и испытание повторяли с новым образцом ремня. Если в тыльной поверхностной секции ремня синхронного привода были видны трещины, температуру при испытании повышали на 5oС при 10-часовом испытании или на 2oС при 50-часовом испытании, и испытание повторяли с новым образцом ремня. Самая низкая температура, при которой появлялась одна или более трещин в тыльной поверхностной секции ремня синхронного привода, регистрировалась, а также давалось качественное описание типа и/или количества трещин, образованных при этой температуре. Испытания низкой температурой осуществлялись на двух единицах испытательного оборудования, обозначенных в приведенной ниже таблице буквами "L" и "R". В ходе испытаний низкой температурой при первых признаках растрескивания конкретного ремня при конкретной температуре испытание прекращалось на обеих единицах оборудования, и температура отмечалась.

Если 10-часовые испытания низкой температурой дают грубое приближение к условиям, в которых можно представлять работу автомобильного ремня синхронного привода в очень холодном климате и, таким образом, представляется, что они отражают значения эксплуатационного диапазона испытываемых ремней, то 50-часовые испытания низкой температурой являются строгими и точными ускоренными испытаниями.

Испытание устойчивости к высоким температурам (т.е. к старению при высоких температурах) показано на фиг.5. В оборудовании для испытания устойчивости к высоким температурам ведущий шкив 60 с 19 зубцами вращался со скоростью, составляющей приблизительно 8000 об/мин. Оборудование также включало ведомый шкив 62 с 38 зубцами и натяжной шкив 64. Натяжной шкив 64 имел диаметр 50 мм; навесным грузом прилагалось натяжение, составляющее 220 Н. Испытательное оборудование, показанное на фиг.5, работающее с ремнем синхронного привода, работало в горячей камере с температурой воздуха, отрегулированной на уровне 140oС. Время работы до повреждения регистрировалось при выявлении срезания зубца или появлении видимых трещин в тыльной поверхностной секции ремня синхронного привода.

Для испытаний низкой температурой: <обозначает отсутствие трещин, обозначает наличие одной или двух трещин, > обозначает большое количество трещин, обозначает большое количество больших трещин, в других случаях наблюдалось лишь немного небольших трещин.

Табл. 2 демонстрирует, что модуль или жесткость, а также стойкость к высокой температуре при 140oС каждого образца значительно повышается при добавлении п-арамидного армирующего волокна для данного эластомерного состава, как ожидалось. Эта тенденция видна как относительно образцов 2 и 4 из гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука (включающих только два мономера) и сравнительных образцов 1 и 3, так и относительно образцов 6, 8, 10 и 12 из высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, и сравнительных образцов 5, 7, 9 и 11 в табл. 2. В каждой из пар 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 и 11 и 12 наблюдается более высокий модуль и высокая устойчивость к высокой температуре у образцов ремней с четным номером.

Табл. 2 также показывает неожиданный результат повышенной устойчивости к низким температурам при добавлении волокна. Эта тенденция видна как относительно ремней на основе гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука, в котором сополимер содержит только два мономера, так и относительно ремней на основе высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, в котором сополимер включает дополнительный мономер, приводящий к понижению температуры стеклования каучука. Ремни, выполненные из гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука без армирующего волокна, как в сравнительных образцах 1 и 3, растрескивались при -26oС в ходе 50-часовых испытаний низкой температурой (вторая единица оборудования), тогда как образцы ремней, выполненные из гидрогенизированного нитрилбутадиенового сополимерного каучука с тремя массовыми частями п-арамидного армирующего волокна на 100 мас.ч. полимера, т.е. образцы 2 и 4, демонстрировали отсутствие трещин и наличие одной или двух трещин, соответственно, при -26oС в ходе 50-часовых испытаний низкой температурой (вторая единица оборудования). Таким образом, добавление армирующего волокна в гидрогенизированный нитрилбутадиеновый сополимерный каучук обеспечивает лучшую работу образцов ремней при низкой температуре, составляющей -26oС.

Образцы из высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, содержащего по меньшей мере один мономер, способствующий понижению температуры стеклования каучука, также демонстрировали эту неожиданную тенденцию в низкотемпературной среде при добавлении армирующего волокна. По результатам 10-часовых испытаний на растрескивание при низкой температуре, показанным в табл. 2, можно видеть, что ремень, изготовленный из этого высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, без волокна, т.е. сравнительный образец 5, продемонстрировал большое количество трещин при -40oС в ходе 10-часовых испытаний низкой температурой, тогда как ремень, изготовленный из этого же высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, с армирующим волокном не растрескивался при -40oС. Подобные результаты наблюдались в ходе 50-часовых испытаний низкой температурой относительно сравнительного образца 5 и образца 6. Относительно этих ремней, испытанных на первой единице оборудования, только одна или две небольшие трещины были видны в образце, содержащем волокно, тогда как большое количество трещин наблюдалось в образце, не содержащем волокно.

Подобные результаты наблюдались при меньшем наполнении сажей, например в сравнительном образце 9 и образце 10 в ходе 50-часового испытания на растрескивание при низкой температуре (вторая единица оборудования). Сравнительный образец 9, т.е. ремень, изготовленный из высоконасыщенного сополимерного нитрильного каучука, включающий мономер(ы), понижающий температуру стеклования, без волокна продемонстрировал одну или две трещины при -36oС в ходе 50-часового испытания на растрескивание при низкой температуре; образец 10, т.е. ремень, идентичный сравнительному образцу 9 по составу, за исключением добавления 3 мас.ч. фибриллированного п-арамидного армирующего волокна на 100 мас.ч. полимера, совсем не имел трещин при -36oС.

При сравнении данных испытаний на растрескивание при низкой температуре для заданного типа эластомера с заданным уровнем содержания сажи на одной единице оборудования как с наполнением волокном, так и без него, можно обнаружить, что в каждом случае добавление волоконного наполнения либо улучшает, либо поддерживает устойчивость к образованию трещин при низкой температуре эластомера ремня по сравнению с образцами без наполнения волокном. Таким образом, например, для сравнительного образца 5 и образца 6 в ходе 50-часового испытания на растрескивание при низкой температуре на первой единице оборудования ("L"), образец 5 продемонстрировал улучшение устойчивости к растрескиванию при низкой температуре. Улучшение или поддержание характеристик при низкой температуре показано в каждой паре таким образом сформированных пар образцов и сравнительных образцов.

Следует отметить, что при ознакомлении с данными было обнаружено, что данные, полученные на второй единице оборудования (обозначена буквой "R"), показали большую разницу между наполненными волокном и не наполненными волокном образцами. Хотя причина этой разницы в настоящее время неизвестна, представляется, что настоящее изобретение, тем не менее, обеспечивает значительное улучшение характеристик при низкой температуре по сравнению с известным уровнем техники.

Кроме того, дополнительный преимущественный признак настоящего изобретения, относящийся к предпочтительному нитрилсодержащему сополимеру, проиллюстрирован сравнением результатов высокотемпературных испытаний сравнительного образца 3, сравнительного образца 7 и образца 8. Каждый образец содержит одинаковое количество наполнителя из сажи (т.е. 55 мас.ч. на сто). Однако сравнительный образец 7 и образец 8 включают эластомерные части, содержащие высоконасыщенный сополимерный нитрильный каучук, предпочтительный для осуществления настоящего изобретения, и включают мономер, понижающий температуру стеклования каучука, тогда как сравнительный образец 3 сформирован из более распространенного нитрилбутадиенового каучука, имеющего худшие, чем у предпочтительного каучука характеристики устойчивости к низкой температуре. (См. , например, результаты 50-часовых испытаний на растрескивание при низкой температуре, показанные в табл. 2). Видно, для не наполненных волокном примеров, что характеристики устойчивости к высокой температуре образца, сформированного из гидрогенизированного нитрилбутадиенового каучука (сравнительный пример 3), превышают такие характеристики образца, сформированного нитрильного каучука, демонстрирующего улучшенную устойчивость к низким температурам (сравнительный образец 7). Однако результаты соответствующих низкотемпературных и высокотемпературных испытаний образца 8 отражают оптимальный баланс устойчивости к низкой и высокой температурам. Было обнаружено, что благодаря включению волокна в части ремня, выполненные из нитрилсодержащего высоконасыщенного сополимерного эластомера, в соответствии с настоящим изобретением, и, в частности, в его тыльный поверхностный район, может быть получен ремень, имеющий хороший баланс износостойкости и устойчивости к высокой и низкой температурам, имеющий эксплуатационный диапазон от около -40oС до по меньшей мере около 140oС.

Усовершенствование как высокотемпературных, так и низкотемпературных характеристик ремня силового привода, соответствующего настоящему изобретению, можно отнести к включению армирующего волокна в основную часть ремня из эластомерного материала, содержащего 100 мас.ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного нитрильного каучука и от около 0,5 до около 50 мас.ч. на 100 мас. ч. нитрильного сополимерного каучука. Нитрильный каучук, преимущественно, является высоконасыщенным сополимерным нитрильным каучуком, содержащим (1) от около 5 до около 40% ненасыщенных нитрилмономерных звеньев, (2) от около 1 до около 80% звеньев по меньшей мере одного второго мономера, который понижает температуру стеклования каучука и который, предпочтительно, выбирают из группы, состоящей из не содержащих фтор, ненасыщенных мономерных звеньев эфира карбоновой кислоты и фторсодержащих винильных мономерных звеньев, (3) до около 20% мономерных звеньев сопряженных диенов и (4) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов, причем суммарное содержание мономерных звеньев (1) и (2) составляет от около 30 до 90 мас.%, и суммарное содержание мономерных звеньев (3) и (4) составляет от около 10 до около 70 мас.%. Неожиданно было обнаружено, что использование армирующего волокна в высоконасыщенном сополимерном нитрильном каучуке обеспечивает существенное повышение устойчивости к растрескиванию при низкой температуре с одновременным повышением устойчивости ремня к высокой температуре.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, армирующее волокно подбирают так, чтобы ремень имел эксплуатационный температурный диапазон от около -40oС до по меньшей мере около 140oС. То есть ремень повреждается в ходе описанных выше 10-часовых испытаний на растрескивание при низкой температуре, предпочтительно, при температуре ниже -30oС, более предпочтительно - ниже -35oС, и наиболее предпочтительно - ниже -40oС. Ремень повреждается в ходе описанных выше 50-часовых испытаний на растрескивание при низкой температуре, предпочтительно, при температуре ниже -30oС, более предпочтительно - ниже -32oС, и наиболее предпочтительно - ниже -35oС. Время работы ремня до повреждения при описанных выше испытаниях на устойчивость к высокой температуре при 140oС, предпочтительно - по меньшей мере 250 ч, более предпочтительно - по меньшей мере 400 ч, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 500 ч.

Хотя для иллюстрации настоящее изобретение было описано в деталях, следует понимать, что такие детали даны только для этой цели, и что специалистом в данной области техники могут быть внесены изменения без отхода от сущности или объема настоящего изобретения за исключением того, что может быть ограничено формулой изобретения. Описанное здесь изобретение может пригодным образом осуществляться на практике при отсутствии любого элемента, не описанного здесь конкретно.


Формула изобретения

1. Ремень (10) силового привода для вхождения в зацепление со шкивом, содержащий основную часть (12) ремня, часть (16, 18), входящую в контакт со шкивом, составляющую единое целое с указанной основной частью, натягиваемое средство (20), расположенное в основной части, в котором, по меньшей мере, либо основная часть, либо часть, входящая в контакт со шкивом, содержит эластомерный состав, включающий 100 мас.ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного нитрильного каучука, отличающийся тем, что сополимерный каучук содержит: a) от 5 до 40% ненасыщенных нитрильных мономерных звеньев; b) от 1 до 80% звеньев по меньшей мере одного мономера, обладающего свойством понижения температуры стеклования указанного каучука; c) до 20% мономерных звеньев сопряженных диенов, и d) остаток составляют гидрогенизированные мономерные звенья сопряженных диенов, причем эластомерный состав дополнительно содержит от 0,5 до 50 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука армирующего волокна, выбранного из группы, состоящей из нарубленных и фибриллированных волокон.

2. Ремень по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один мономер, обладающий свойством понижения температуры стеклования каучука, является мономером, выбранным из группы, состоящей из не содержащих фтор ненасыщенных мономерных звеньев эфира карбоновой кислоты и фторсодержащих мономерных винильных звеньев.

3. Ремень по п.1, отличающийся тем, что волокна нарублены и имеют отношение длины волокна к его диаметру 10 или более, и длину 0,1 до 5 мм.

4. Ремень по п.1, отличающийся тем, что указанные волокна являются фибриллированными и имеют среднюю длину волокна от 0,3 до 3,5 мм.

5. Ремень по п.1, отличающийся тем, что волокна сформированы из материала, выбранного из группы, состоящей из параарамидов, метаарамидов, полиэфиров, хлопка, вискозы, стекла и комбинации из двух или более указанных выше материалов.

6. Ремень по п.1, отличающийся тем, что каучук является каучуком, выбранным из группы, состоящей из каучуков, имеющих товарные знаки THERBAN XN535C, ZETPOL 4110, ZETPOL 4120, ZETPOL 3110 и ZETPOL 3120.

7. Ремень по п.1, отличающийся тем, что каучук вулканизируют с вулканизирующим агентом, выбранным из группы, включающей серу, органическую перекись или другие вулканизирующие агенты, производящие свободные радикалы, или из комбинации двух и более указанных выше веществ.

8. Ремень по п.5, отличающийся тем, что он выполнен в форме зубчатого ремня, эластомерный состав которого содержит от 0,5 до 20 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука фибриллированного волокна из параарамида, при этом по меньшей мере часть волокон расположена в основной части ремня и ориентированна в продольном направлении ремня.

9. Ремень по п.8, отличающийся тем, что эластомерный состав содержит от 1,0 до 5,0 мас. ч. на 100 мас. ч. эластомера фибриллированного волокна из параарамида, имеющего среднюю длину волокна от 0,5 до 2,0 мм.

10. Ремень по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что эластомерный состав дополнительно содержит пластификатор в количестве от 2 до 20 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

11. Система ременного привода, содержащая ремень по любому из пп.1-10, расположенный последовательно на по меньшей мере одном ведущем шкиве и по меньшей мере одном ведомом шкиве.

12. Способ формирования зубчатого ремня силового привода, обладающего износостойкостью и устойчивостью к растрескиванию в диапазоне температур от -40 до 140С, причем ремень приспособлен для вхождения в зацепление со шкивом и содержит тыльную поверхностную секцию, входящую в контакт со шкивом, зубчатую часть, составляющую единое целое с тыльной поверхностной секцией, натягиваемый элемент, расположенный между тыльной поверхностной секцией и зубчатой частью, причем по меньшей мере либо тыльная поверхностная секция, либо зубчатая часть выполнена из эластомерного состава, при изготовлении которого предусмотрены следующие операции: a) получение эластомерного состава, образующего зубцы; b) укладку натягиваемого элемента внутрь пресс-формы с выемками для формирования зубцов; c) расположение эластомерного состава, формирующего зубцы, вокруг натягиваемого элемента и в контакте с ним внутри пресс-формы; d) приложение достаточных тепла и давления для проникновения эластомерного состава через натягиваемый элемент и в выемки пресс-формы, и e) удаление таким образом сформированного ремня из пресс-формы, отличающийся тем, что он предусматривает операции формирования эластомерного состава из 100 мас. ч. по меньшей мере частично гидрогенизированного сополимерного нитрильного каучука и добавления армирующего волокна в количестве от 0,5 до 50 мас. ч. на 100 мас. ч. эластомера в указанный эластомерный состав при формировании эластомерного состава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области приводных ремней

Изобретение относится к машиностроению, а именно к передачам с гибкой связью

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым ремням

Изобретение относится к промышленности изготовления резинотехнических изделий, а конкретно к изготовлению текстропных ремней для ременных передач

Изобретение относится к промышленности изготовления резинотехнических изделий, а конкретно к изготовлению текстропных ремней для ременных передач
Изобретение относится к текстильному машиностроению

Изобретение относится к механике, а именно к передачам с гибкой связью (ремнем), и может применяться для передачи вращения в различных областях техники (автомобилестроение, станкостроение, бытовая техника)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях приводных ремней любых машин и механизмов

Изобретение относится к бесконечным ремням силового привода

Наверх