Приводной ремень с элементом, полученным из клейкого каучука с высоким модулем

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к приводным ремням, и может быть использовано для передачи вращательного движения. Приводной ремень состоит из эластомерной основы 12 и помещенного в нее несущего слоя 20, проходящего в продольном направлении ремня. В свою очередь несущий слой 20 состоит из эластомерной композиции 18 и контактирующего с ней растягиваемого элемента 22. Согласно изобретению эластомерная композиция 18 обладает, по меньшей мере, одним из комплексного модуля, измеренного при температуре 175°С, частоте 2000 цикл/мин и деформации 0,09 градусов, составляющего, по меньшей мере, 15000 кПа, и модуля растяжения, измеренного при температуре 125°С и 10% удлинении и составляющего, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм2 (1,724 МПа). Технический результат заключается в увеличении срока службы и улучшении несущей способности. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 ил.

Настоящее изобретение относится к замкнутым ремням, включая замкнутые клиновые ремни, замкнутые многоручьевые ремни и синхронизирующие ремни.

Клиновые ремни и многоручьевые ремни, в частности, являются традиционно используемыми для передачи периферийных усилий в приводных системах. Обычные ремни содержат гибкую основную часть тела ремня, в основном, из эластомера, образующую подкордовую или работающую на сжатие часть, надкордовую или работающую на растяжение часть и растягиваемую или несущую часть, расположенную между подкордовой и надкордовой частями. Несущая часть в свою очередь обычно содержит проходящий по длине высоко упругий растягиваемый элемент, обычно образованный одним или более кордов, который обычно помещен в адгезивную композицию из ненаполненной резиновой смеси, формируемой обычно из одной или более каучуковых прядей или слоев, или окружен ею.

Фрикционное зацепление между поверхностями ременной передачи и приводными шкивами или блоками осуществляется подкордовой поверхностью тела ремня при приложении нагрузки растягиваемым элементом. Клейкая резина предназначена для удержания растягиваемого элемента на его месте в составной конструкции ремня, таким образом, в основном, от таких композиций требуются свойства высокой адгезии и высокой прочности на отрыв.

Для того чтобы обеспечить требуемые свойства прочности на отрыв, обычной практикой является использование при формировании элемента из клейкой резины каучуковой композиции, характеризующейся сравнительно низкой плотностью межмолекулярных связей и/или сравнительно низким модулем. Уменьшение плотности межмолекулярных связей данной композиции из ненаполненной резиновой смеси, в основном, приводит к улучшению прочности на отрыв, а также приводит к, в основном, пропорциональному снижению ее модуля. Проблема многоручьевых ремней и особенно тех, которые работают в передачах под большой нагрузкой, заключается в том, что разрушаются края корда, причем, по меньшей мере, часть растягиваемого корда, открытая на боковой кромке ремня, при работе выламывается из элемента из клейкой резины. Этот тип разрушения ремней вызывает особое беспокойство, поскольку его первый признак или проявление зачастую является катастрофическим повреждением ремня. В свете перспективы обслуживания, в основном, являются предпочтительными такие типы повреждений по сравнению с приведенными как пример повреждениями краев корда, которые обнаруживаются на ранней стадии возможных проблем и, следовательно, позволяют осуществить действия по ремонту до наступления катастрофических повреждений.

Повышенные требования по безопасности при работе и обслуживанию ременных передач привели к увеличенному спросу на безаварийные ремни, включая клиновые ремни и многоручьевые ремни, имеющие длительный и прогнозируемый срок службы.

Было бы предпочтительным создание замкнутых ремней, включая клиновые ремни, многоручьевые ремни и синхронизирующие ремни, которые обладали бы увеличенным и, в основном прогнозируемым сроком службы и улучшенной несущей способностью по сравнению с известными ремнями, и, в частности, таких ремней, которые могли бы подходить для использования в условиях высокодинамичных нагрузок, например, как комплектующая деталь современного автомобильного привода.

Краткое существо изобретения

Настоящее изобретение предлагает замкнутый ремень, содержащий вулканизированную каучуковую композицию в контакте с, по меньшей мере, частью проходящего продольно растягиваемого элемента, обладающего, по меньшей мере, комплексным коэффициентом, составляющим 15000 кПа и измеренного при температуре 175°C, деформации 0,09 градусов и частоте 2000 цикл/мин, или коэффициентом растяжения, измеренным при 125°C и 10% удлинении и составляющим, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм 2 ("psi")(1,724 МПа).

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены в описание и составляют его часть, иллюстрируют предпочтительные варианты выполнения изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения. На чертежах аналогичные позиции обозначают аналогичные части, где

Фиг.1 является перспективным видом с сечением частей участка многоручьевого ремня, выполненного в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения,

Фиг.2 является перспективным видом с сечением частей участка клинового ремня, выполненного в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения,

Фиг.3 является перспективным видом с сечением частей участка синхронизирующего ремня, выполненного в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения,

Фиг.4 является схематичным перспективным видом ремня на фиг.1, натянутого на два шкива в приводном узле в соответствии еще с одним вариантом выполнения изобретения,

Фиг.5 является схематичной иллюстрацией высокотемпературной и создающей постоянную нагрузку растяжения испытательной конструкции, используемой при описании варианта выполнения настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 в основном показан многоручьевой ремень 10 в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. Многоручьевой ремень 10 включает основную часть 12 тела ремня из эластомера, или подкордовую часть, и часть 14, соприкасающуюся с блоком и расположенную по внутренней периферии основной части тела ремня. Термин "блок" используется в данном контексте для обозначения обычных шкивов и зубчатых барабанов, применяемых с приводными ремнями, а также валков или подобных механизмов. Конкретная часть 14, соприкасающаяся с блоком, ремня на фиг.1 выполнена в форме множества выступающих зон или вершин 36, чередующихся с множеством зон 38 углублений, с образованием между ними противолежащих обращенных друг к другу боковых сторон. В каждом из примеров на фиг.1-2 часть 14, соприкасающаяся с блоком, выполнена за одно целое с основной частью 12 тела ремня и из одного и того же эластомерного материала, как раскрыто далее. Однако, как можно видеть на фиг.3, часть 14, соприкасающаяся с блоком, содержит армирующую ткань 24, подробно раскрытую далее, что обычно применяется в сборных конструкциях синхронизирующих ремней, и таким образом, выполнена из материала, отличного от материала основной части 12 тела ремня в таком варианте выполнения настоящего изобретения.

Растягиваемая или несущая часть 20 помещена над подкордовой частью 12 для создания опоры и упрочения ремня 10. В представленной форме растягиваемая часть содержит, по меньшей мере, один проходящий продольно корд 22, выровненный по длине ремня и в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения помещенный в элемент 18, полученный из клейкого каучука, описанный более подробно далее. Квалифицированному специалисту будет понятно, что на фиг.1-3 элемент 18, полученный из клейкого каучука, показан в увеличенной форме для того, чтобы визуально отличить его от других эластомерных частей ремня. В действительности вулканизированный состав часто визуально неотличим от окружающей эластомерной части тела ремня, исключая те случаи, например, где только один, а не другой из элемента 18, полученного из клейкого каучука, и подкордовой части 12 имеет волоконное наполнение.

При желании может быть использовано армирующее волокно (не показано на фиг.1), и в случае клиновых ремней и многоручьевых ремней оно вплотную подходит к поверхности ремня, противоположной части 14, соприкасающейся с блоком, для образования поверхностного покрытия или надкордовой части для ремня. Волокно может иметь любую заданную конфигурацию, такую как обычная ткань, состоящая из нитей основы и уточных нитей под любым заданным углом, или может состоять из нитей основы, удерживаемых вместе отстоящими вязками, такими, например, как кордовое волокно шины, или вязанную или плетеную конфигурацию, и т.п. Волокно может быть с фрикционным или резиновым покрытием из одной и той же или разных эластомерных композиций с эластомерной основной частью 12 тела ремня. Можно использовать и более чем один слой волокна. Если требуется, волокно может быть нарезано или любым другим образом сформировано для размещения по косой линии так, чтобы пряди образовали угол с направлением движения ремня. Один вариант выполнения с применением такого армирующего волокна показан на фиг.2, на которой кордовое волокно 38 шины с резиновым покрытием показано в увеличенной форме.

На фиг.2 показан стандартный клиновой ремень 26 с V-образными пазами. Клиновой ремень 26 включает основную эластомерную часть 12 тела ремня, аналогичную части, показанной на фиг.1, и растягиваемую или несущую часть 20 в форме одной или более растягиваемых кордов 22, помещенных в элемент 18, полученный из клейкого каучука, также аналогичных показанным на фиг.1. Основная эластомерная часть 12 тела ремня, элемент 18, полученный из клейкого каучука, и несущая часть 20 клинового ремня 26 могут быть выполнены из одних и тех же материалов, как указывалось ранее для фиг.1.

Клиновой ремень 26 также включает часть 14, соприкасающуюся с блоком, как и в многоручьевом ремне 10 на фиг.1. Боковые поверхности эластомерной основной части 12 тела ремня, или в случае показанного клинового ремня части сжатия, служат приводными поверхностями ремня 26. В показанном варианте выполнения часть 14, соприкасающаяся с блоком, выполнена в форме чередующихся пазовых углубленных поверхностей или вершин 28 и зубчатых выступов 30. Эти чередующиеся углубленные поверхности 28 и выступы 30 предпочтительно могут повторять синусоидальную траекторию, как показано, что служит для распределения и минимизации изгибающих усилий, когда часть 14, соприкасающаяся с блоком, проходит по шкиву при работе.

Хотя в показанном варианте выполнения клиновой ремень 26 является ремнем с необработанными краями, дополнительно может быть использовано армирующее волокно 38, как описано выше, либо на поверхности противоположной части 14, соприкасающейся с блоком, как показано, либо полностью окружая ремень для образования обернутого клинового ремня.

На фиг.3 показан синхронизирующий ремень 32. Синхронизирующий ремень 32 включает основную эластомерную часть 12 тела ремня и часть 14, соприкасающуюся с блоком, как и в случае ремней на фиг.1 и 2, а также включает несущую часть 20, как и в описанных перед этим ремнях на фиг.1 и 2. Однако для синхронизирующего ремня 32 часть 14, соприкасающаяся с блоком, выполнена в форме чередующихся зубцов 16 и плоского участка 19. Может быть использовано армирующее волокно 24, как уже было показано ранее для ремней на фиг.1 и 2, и в этом случае оно вплотную проходит по чередующимся зубцам 16 и плоскому участку 19 ремня 32 для образования его лицевого покрытия.

В каждом случае, показанном на фиг.1-3, основная часть 12 тела ремня может быть выполнена из любой традиционной композиции и/или подходящей вулканизированной эластомерной композиции, или может быть выполнена из эластомерной композиции, раскрытой более подробно далее при описании элемента 18, полученного из клейкого каучука. Подходящие эластомеры, которые могут быть использованы с этой целью, включают, например, эластомерный полихлоропрен (CR), эластомерный сополимер бутадиена и акрилонитрила (NBR), гидрированный NBR (HNBR), бутадиен-стирольный каучук (SBR), алкилированный хлорсульфированный полиэтилен (ACSM), эпихлоргидрин, бутадиеновый каучук (BR), природный каучук (NR) и этилен-альфа-олефиновые эластомеры, такие как сополимер этилена с пропиленом (ЕРМ), и каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), сополимеры этилена и октена (ЕОМ), сополимеры этилена и бутена (ЕВМ), тройные сополимеры этилена и октена (ЕОDM); тройные сополимеры этилена и бутена (ЕВDM); и кремнийорганический каучук или комбинации двух или более из упомянутых компонентов.

В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения для того, чтобы выполнить эластомерную часть 12 тела ремня, эластомер(ы) может быть смешан(ы) с ингредиентами, составляющими обычный каучук и включающими наполнители, пластификаторы, вещества-вулканизаторы/отвердители и ускорители в количествах, используемых традиционно. Специалисту в данной области техники легко понять любое число таких композиций. Количество подходящих композиций эластомеров раскрыто, например, в "Справочнике по каучукам Р.Т. Вандербилта" (13 издание, 1996), а композиции ЕРМ или EPDM более подробно описаны в патенте США №5610217, содержание которого, относящееся к эластомерным композициям, подходящим для создания частей тела приводного ремня, включено в настоящее описание путем ссылки. В варианте выполнения, связанном с применениями частей привода автомобиля, эластомерные части 12 тела ремня формируются из подходящей этилен-альфа-олефиновой композиции, такой как ЕРМ или EPDM, ЕВМ и ЕОМ композиция, которая может быть такой же композицией, что и композиция, используемая для элемента, полученного из клейкого каучука, описанная более подробно далее, или отличной от нее.

Эластомерная основная часть 12 тела ремня дополнительно может быть наполнена прерывающимися волокнами, как известно в данной области техники, с использованием материалов, включающих хлопок, полиэстер, стекловолокно, арамид и нейлон, и не только их, в таких формах, как штапельные и штапелированные волокна, очесы или целлюлозная масса, в обычно используемых количествах. В предпочтительном варианте выполнения, касающемся профилированных (например, как нарезанные или измельченные) многоручьевых ремней, такое волоконное наполнение предпочтительно выполнено и расположено так, что существенная часть волокон выполнена и расположена так, что лежит в направлении, в основном, поперек направлению движения ремня. Однако в формованных многоручьевых ремнях и/или синхронизирующих ремнях, выполненных способами пропускания потока, волоконное наполнение в общем не имело бы одинаковой степени ориентации.

Аналогично растягиваемый элемент 22 несущей части 20 может быть выполнен из любого подходящего и/или традиционного материала, включая хлопок, искусственный шелк, арамид, нейлон (включая нейлон 4/6 и нейлон 6/6), полиэстер, стекловолокно, углеродные волокна, полиимид, металлические волокна и т.д. Он может иметь любую подходящую или традиционную форму, включая жгут, тросик, корд (шнур), или даже быть из ориентированных прерывистых волокон и т.д. В предпочтительном варианте выполнения растягиваемый элемент выполнен из одного или более навитых по спирали кордов из полиэстера или арамида, помещенных в элемент 18, полученный из клейкого каучука, и проходящих в продольном направлении, т.е. в направлении движения ремня.

При работе ремень, показанный, например, на фиг.1-3, в основном пропущен вокруг, по меньшей мере, одного приводного шкива 42 и одного приводимого шкива 44, как показано, например, на фиг.4, для образования ременной передачи 40, по выбору, как показано, в комбинации с натяжным шкивом 46.

Теперь, если обратиться к описанию эластомерной композиции в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, то для использования в, по меньшей мере, частичном контакте с растягиваемым элементом внутри составной конструкции ремня, как уже описано в нескольких вариантах выполнения для фиг.1-3, такая вулканизированная композиция обладает, по меньшей мере, комплексным модулем, составляющим, по меньшей мере, 15000 кПа, более предпочтительно от около 25000 до около 100000 кПа, более предпочтительно от около 35000 до около 75000 кПа, и наиболее предпочтительно от около 40000 до около 60000 кПа, измеренным при температуре 175°C, деформации 0,09 градусов и частоте 2000 циклов в минуту ("цикл/мин"), или модулем растяжения, измеренного при 125°C и скорости прохождения через головку 6 дюйм/мин (15,24 см/мин) и составляющего, по меньшей мере, около 250 фунт/дюйм2 (1,724 МПа), более предпочтительно от около 300 фунт/дюйм2 (2,068 МПа) до около 5000 фунт/дюйм2 (34,47 МПа), и наиболее предпочтительно от около 350 фунт/дюйм2 (2,413 МПа) до 3000 фунт/дюйм 2 (20,68 МПа). В данном контексте термин "комплексный модуль" используется для описания комплексного показателя, обычно описываемого термином "G*", композиции, определяемой при динамическом механическом реологическом анализе, который может быть осуществлен с использованием соответствующего устройства, например, модели №2000 анализатора обработки резины, фирмы Monsanto Corporation, St.Louis, МО. Модуль растяжения для целей настоящего изобретения измеряется с использованием параметров, уже описанных, и в соответствии с ASTM D412 (Американское общество испытания материалов). В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения неожиданно было установлено, что многоручьевой ремень с элементом, полученным из клейкого каучука, выполненный из вулканизированной эластомерной композиции, обладающей высоким модулем, который получен в соответствии с настоящим изобретением, тем не менее способен сохранять адекватную общую гибкость для обеспечения длительного периода службы при возросших объемах использования компактных изогнутых деталей автомобильного привода, в настоящее время регулярно используемого производителями оригинального автомобильного оборудования. Если не ограничиваться определенной теорией, то в настоящее время следует предположить, что включение элемента, полученного из клейкого каучука с высоким модулем, в ремень в соответствии с настоящим изобретением служит для перераспределения напряжения, возникающего в составной конструкции ремня при приложении нагрузки.

При приложении нагрузки к составной конструкции ремня она преобразуется в деформацию сдвига внутри такой конструкции, причем в обычных конструкциях эта деформация стремится сконцентрироваться на стыке растягиваемого корда с очень высоким модулем с непосредственно к нему примыкающим элементом, входящим в состав ремня, например, элемент, полученный из клейкого каучука с самым низким модулем, в который помещен корд, из-за компонента с низким модулем будет деформироваться относительно компонента с высоким модулем. Как отмечено ранее, рассматриваемая составная конструкция согласно настоящему изобретению, в основном, содержит растягиваемый корд с очень высоким модулем, который служит несущим нагрузку компонентом состава, помещенным в элемент, полученный из клейкого каучука, обладающий модулем, меньшим или равным модулю растягиваемого корда, который в свою очередь скреплен с композицией подкордовой части (т.е. части тела ремня), обладающей более низким модулем, чем модуль элемента, полученного из клейкого каучука.

Если не ограничиваться определенной теорией, то в настоящее время следует предположить, что посредством значительного увеличения модуля элемента, полученного из клейкого каучука, до значения, превышающего значение модуля подкордовой части в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, при работе ремня обеспечивается передача большей части деформации на растягиваемом корде через элемент, полученный из клейкого каучука, и в подкордовую часть с низким модулем, тем самым сдвигая, по меньшей мере, существенную ее часть со стыка: элемент, полученный из клейкого каучука, – корд. Предполагается, что при таком выполнении энергия деформации рассеяна в большие области внутри составной конструкции. Предполагается, что посредством уменьшения концентрации деформации в области стыка между элементом, полученным из клейкого каучука, и растягиваемого корда в этой области уменьшается возможность образования трещин, истирания и других повреждений от нагрузки, и таким образом соответственно уменьшается вероятность катастрофической поломки, такой как отделение краевого корда или его потеря и/или в результате этого другого преждевременного повреждения ремня.

Предполагается, что такой сдвиг деформации по элементу, полученному из клейкого каучука с высоким модулем, и в подкордовую часть со значительно низким модулем приводит к снижению тенденции у многоручьевого ремня, включающего такие материалы, к преждевременному повреждению краевых кордов в условиях высоких нагрузок, что нашло отражение при испытании долговечности при постоянном напряжении, описанном далее. В действительности эти ремни менее подвержены повреждениям подкордовой части при поломке после увеличенного срока службы, что, как показано ранее, и в отличие от повреждений подкордовой части, обычно позволяет принять своевременные меры до наступления катастрофических повреждений.

Кроме того, если не ограничиваться определенной теорией, то в настоящее время следует предположить, что элементы, полученные из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению обладают пониженным тепловыделением при испытании при увеличенной длительности под высокой нагрузкой. Предполагается, что на самом деле при постоянной нагрузке гистерезисный эластомер с высоким модулем может произвести меньшее тепловыделение, чем эластомер с низким модулем и низким гистерезисом.

Элемент, полученный из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению может быть выполнен посредством комбинирования и использования известных технологий составления каучуковых смесей, причем любой подходящий или заданный базовый эластомер или комбинации одного или более элатомеров, любое число которых широко известно в данной области техники, и включая те, которые уже были приведены для эластомерной части 12 тела ремня, с подходящими и/или традиционными добавками к каучуковой композиции, если композиция совместима с предполагаемым использованием и окружающими материалами ремня и обладает достаточной адгезией к последним. Такие материалы могут в основном содержать базовый эластомер или эластомеры, наполнители, пластификаторы, вулканизирующие вещества или отвердители и ускорители, и т.д., в количествах, которые могут быть взяты в соответствии с настоящим изобретением из тех, которые традиционно используются для получения заданного уровня комплексного модуля и модуля растяжения, как уже описано и дополнительно поясняется далее.

В соответствии с настоящим изобретением предпочтительные эластомеры для использования в композиции элемента, полученного из клейкого каучука, включают любые традиционные и/или подходящие природные или искусственные эластомеры, включая этилен-альфа-олефиновый эластомер, но не ограничиваясь им. Предпочтительные эластомеры, исходя из их наличия на текущий момент в промышленности, включают такие этилен-альфа-олефиновые эластомеры как ЕРМ или EPDM, EOM и ЕВМ. Однако для улучшения характеристик скрепления и обработки, с успехом могут быть использованы этилен-альфа-олефиновые эластомеры с низким содержанием этилена (например, 40-65 вес.%, а более предпочтительно 50-60 вес.%). В частности, при применении настоящего изобретения предпочтительные этилен-альфа-олефиновые эластомеры включают те, которые имеются в наличии под торговыми знаками NORDEL 1040 (ранее поставлявшийся от DuPont Chemical Co.), ROYALTHERM 1411 (производимый Uniroyal Chemical Со.), ENGAGE 8150 и ENGAGE 8180 (ЕОМ производимый DuPont Dow Elastomers) и VISTALON 606 и VISTALON 404 (производимый Uniroyal Chemical Со.). Этилен-альфа-олефиновые эластомеры, обладающие вязкостями соответственно 60 и 40 по Муни, могут, кроме того, быть смешаны с материалом ЕРDМ с низким молекулярным весом и низкой вязкостью по Муни, например с TRILENE CP80 (производимым Uniroyal Chemical Со.) или NORDEL IP 4520 (производимым DuPont Dow Chemical Со.), для получения дополнительного вязкого компонента, способствующего переработке, фабричной обработке и клейкости.

В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения базовый эластомер смешивается с традиционными добавками к каучуковой композиции, например с наполнителями, вулканизирующими или отверждающими веществами и ускорителями, замедлителями пригорания, и т.д., как обеспечивается в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения для получения композиции, имеющей, по меньшей мере, комплексный модуль или модуль растяжения при 10% удлинении в заявленных диапазонах. Используемые наполнители могут быть армированными, неармированными, полуармированными или комбинациями из упомянутого и могут включать углеродную сажу, кремний, глину, тальк и т.д. В предпочтительном варианте выполнения, по меньшей мере, часть добавки наполнителя эластомерной композиции элемента, полученного из клейкого каучука, является кремниевым наполнителем, который также может быть использован в комбинации со связующим веществом. В данном контексте термин "связующее вещество" используется для обозначения материала, который создает, обеспечивает или способствует химической реакции между ним и другим материалом или между двумя другими материалами с помощью ковалентных связей. Было установлено, что такая комбинация создает модуль более эффективно, чем традиционные наполнители из углеродной сажи, и, кроме того, обеспечивает улучшенную адгезию к растягиваемому элементу в такой степени, которая не достигается при использовании наполнителей из углеродной сажи. В частности, можно нанести кремний на резину, используя кремниевое связующее вещество, например, в количествах около 30 частей на сто частей каучука, предпочтительно от около 0,5 частей на сто частей каучука до около 15 частей на сто частей каучука и наиболее предпочтительно от около 1 части на сто частей каучука до около 10 частей на сто частей каучука, с тем, чтобы усилить полимерную сетку. В частности, такие наполнители могут быть использованы при применении настоящего изобретения в количествах от около 1 до около 200 частей на сто частей эластомера ("частей на сто частей каучука"), более предпочтительно от около 10 до около 150 частей на сто частей каучука, а наиболее предпочтительно от около 25 до 100 частей на сто частей каучука.

Кремневые наполнители, с успехом используемые в рассматриваемом изобретении, дополнительно включают наполнители, описанные промышленно как "высоко дисперсные" варианты, например, материал, поставляемый J.M. Huber Corporation под товарным знаком ZEOPOL и включающий ZEOPOL 8745. При использовании как их одних, так и их комбинации с одним или более другими наполнителями, они могут с успехом быть использованы в количестве от около 1 до около 200 частей на сто частей каучука, более предпочтительно от около 15 до около 100 частей на сто частей каучука, а наиболее предпочтительно от около 40 до около 70 частей на сто частей каучука.

Более того, кремний может дополнительно быть включен в композицию клейкого каучука согласно настоящему изобретению посредством базового полимера, например, ROYALTHERM 1411, полученного Uniroyal Chemical Co. Кроме того, композиция предпочтительно включает вспомогательное вещество или коагент, усиливающий клейкость каучука. В настоящем контексте термины "вспомогательное вещество, повышающее клейкость каучука" (или "вспомогательное вещество") и "коагент клейкости каучука" (или "коагент") являются взаимозаменяемыми и использованы для обозначения материала, который создает, способствует или усиливает адгезию между ним самим и одним или более другими материалами или между двумя или более такими материалами через механические и/или химические связи, причем последние могут включать любые типы, включая, но не ограничиваясь ими, ковалентные связи, ионные связи, взаимодействия диполей, таких как водородные связи и т.д.

Подходящие вспомогательные вещества включают такие материалы, в основном классифицируемые как Тип I соединений коагентов, как например, дипольные материалы с относительно низким молекулярным весом, таким как акрилаты, метакрилаты и определенные бисмалеиды, и такие материалы, в основном классифицируемые как Тип II соединений коагентов, как например, полибутадиены с низкой полярностью, малеированные полибутадиены. Дополнительные примеры, характеристики и подходящие используемые количества коагентов Типа I и Типа II раскрыты в статье "1,2 Polybutadiene Coagents for Improved Elastomer Properties" автора R.E. Drake и др., Ricon Resin, Inc., представленной на сессии отделения каучуков американского химического общества в ноябре 1992.

Для использования с этилен-альфа-олефиновыми эластомерами предпочтительного варианта выполнения изобретения такие коагенты предпочтительно могут быть в форме одной или более солей металлов альфа-бета ненасыщенной органической кислоты, как показано в примере в патенте США 5610217, содержание которого, относящееся к таким солям и их успешному использованию в таких системах, включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В частности, в качестве такого коагента может быть использован диметакрилат цинка и/или диакрилат цинка в количествах от около 1 до около 50 частей на сто частей каучука, более предпочтительно от около 5 до около 30 частей на сто частей каучука, а наиболее предпочтительно от около 10 до около 25 частей на сто частей каучука. Как уже отмечалось, эти материалы дополнительно увеличивают присущую композиции адгезионную способность и, кроме того, увеличивают общую плотность поперечных связей полимера после вулканизации перекисью или соответствующим веществом, как это описано далее, с помощью ионного сшивания, как это широко известно в данной отрасли техники.

Кроме того, композиция по выбору может содержать прерывистые волокна, которые также могут быть использованы для создания, т.е. для увеличения, модуля получающейся смеси в соответствии с настоящим изобретением. Соответствующие количества различных типов традиционно используемых волокон, достаточные для увеличения модуля композиции до заявленного диапазона, в комбинации с одним или более из составляющих описанной композиции, были бы легко установлены квалифицированным специалистом, но могут быть в диапазоне от около 0,01 до около 75 частей на сто частей каучука. Волокна, которые по выбору могут быть включены в композицию 18 из клейкого каучука в соответствии с этим вариантом выполнения изобретения, могут быть любым обычным или пригодным материалом или формой, включая, например, такие материалы, как хлопок, полиэстер, арамид, углерод, полиимид, поливиниловый спирт, нейлон и стекловолокно, и формами, включающими штапельные или штапелированные волокна, целлюлозную массу или очесанные волокна. Волокна дополнительно могут быть подвергнуты сортировке по размеру, обработке адгезивом или другой традиционной и/или соответствующей обработке, которая известна в данной области техники. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, таком как приведенный далее в Таблице 1 как Пример 2, по меньшей мере, существенное число волокон в элементе, полученном из клейкого каучука, имеют форму и размещены так, чтобы лежать по ходу или в продольном направлении ремня. Согласно такому варианту выполнения предварительные эксперименты предполагают, что может быть получен улучшенный срок службы под действием высокой нагрузки, например, в приблизительно сто раз, в многоручьевых ремнях с тремя ручьями, по сравнению с по существу аналогичными ремнями, в которых отсутствует лишь волоконное наполнение элемента, полученного из клейкого каучука. Предполагается, что такое улучшение происходит за счет более высокого по направлению волокна модуля изделия из каучука с волоконным наполнением по сравнению с материалом, не имеющим волоконного наполнения. Предполагается, что это снижает величину сдвига в элементе, полученном из клейкого каучука с волоконным наполнением, при приложении нагрузки, и таким образом, напряжение в резине, тем самым приводя к увеличенному сроку службы, наблюдаемому при испытании продолжительности срока службы под действием высокой нагрузки. В тех конструкциях клиновых или многоручьевых ремней вариантов выполнения согласно изобретению, в которых используется отдельная подкордовая часть (т.е. часть тела ремня) с волоконным наполнением, отличаются от элемента, полученного из клейкого каучука, с таким волоконным наполнением, причем квалифицированный специалист-практик легко определил бы, что соответствующие направления ориентации волокон в элементе, полученном из клейкого каучука, и подкордовой части, в основном, были бы одно поперек другого, с ориентацией волокон в слое(ях) элемента, полученного из клейкого каучука, в основном, в продольном направлении ремня и ориентацией волокон в подкордовой части в направлении поперек него. Как раз таким был бы случай, когда подкордовая часть с волоконным наполнением проходит на всю ширину (в противоположность, например, конструкциям формованных ремней).

Композиция элемента, полученного из клейкого каучука, согласно настоящему изобретению может быть вулканизирована с использованием отвердителя или системы вулканизации, пригодных для использования в случае эластомера, включая такие как сера, перекись или другой материал, образующий свободные радикалы, и их комбинации в количествах, необходимых для осуществления вулканизации. В данном контексте выражения "отвердитель" и "вулканизатор", как в этих или в их других формах, использованы взаимозаменяемо для обозначения материала, который образует, способствует или участвует в сшивании молекул полимера. В предпочтительном варианте выполнения композиция клейкого каучука с высоким модулем вулканизируется достаточным для вулканизации количеством отвердителя, выбранного из органической перекиси, смеси органической перекиси с от около 0,01 до около 1,0 части серы на сто частей каучука, ионизирующей радиации и комбинаций любых двух или более из них. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения для использования этилен-альфа-олефиновых эластомеров наиболее предпочтительной является вулканизирующая перекись, и в отношении ее применения конкретная перекись, используемая в последующих наглядных примерах, или перекись, имеющую такую же или сопоставимую активность, на уровне от около 0,5 до 10 частей на сто частей каучука, более предпочтительно от 1 до 9 частей на сто частей каучука, и наиболее предпочтительно от около 2 до около 8 частей на сто частей каучука.

Дополнительно могут быть использованы традиционные добавки к каучуковой смеси, например, снижающие пригорание, такие как окись цинка, пластификаторы и масла, ускорители вулканизации и антиоксидантные системы, причем все они любого пригодного и/или обычного типа и в количествах, традиционно применяемых в этих целях.

Примеры

В каждом из следующих примеров и сравнительных примеров обработка эластомера осуществлялась следующим образом. Все составляющие для данного формирования, за исключением эластомера, отвердителей и антиоксидантных составляющих, были добавлены вместе в смеситель типа Banbury 1A, имеющий внутренний объем 16500 см3 со скоростью смешивания 30 оборотов в минуту. Через приблизительно одну минуту, в каждом случае был добавлен эластомер, и смесь смешивалась до достижения температуры 310°F (154°С), что отмечалось термопарой, расположенной на плунжере миксера, или максимально 8 мин. При втором проходе смесь была дополнительно смешана до температуры, показываемой термопарой и составляющую 310°F (154°С) или максимум 6 минут. При третьем проходе были добавлены антиоксидантные составляющие и отвердители, и смесь была дополнительно смешана до температуры, показываемой термопарой и составляющую приблизительно 235°F (113°С) (или максимальную температуру 265°F (129°С)).

В дополнение к составляющим, приведенным выше в Таблице 1, примеры 1–4 дополнительно включали в качестве несущественных, но возможных составляющих, антиоксидантную систему, содержащую 1,0 часть 2-меркаптотолилимидазол цинка (VANOX ZMTI, полученный R.T. Vanderbilt) на сто частей каучука, 1,0 часть 4,4’-бис(-al, диметилбензил) дифениламина (NAUGARD 445, полученный Uniroyal Chemical Co.) на сто частей каучука и 0,5 частей пространственного изомера дифинола (ETHANOX 702, полученный Ethyl Corp.) на сто частей каучука. Будучи несущественным для практического использования настоящего изобретения, каждый из примеров 1-4 содержал 1,5 частей на сто частей каучука стеарата цинка и 5,00 частей на сто частей каучука окиси цинка, как указано, которые были добавлены к композиции для получения базовых условий в композиции для лучшего использования перекиси и нейтрализующей основы для реакции с любой свободной метакриловой кислотой, которая в противном случае могла бы образоваться.

Для G*, G, G, J и tg данные приведены в Таблице 2 и в следующих таблицах, в которых осуществлен анализ использования динамической механической реологической системы испытаний, например, посредством анализера процессов в каучуке, модель № 2000, произведенная Monsanto Corporation, St. Louis, MO. Данные были получены при температуре 175°С, на частоте 2000 цикл/мин и деформации 0,09 градусов. В Таблице 2 "G*" представляет комплексный модуль, "G" представляет модуль упругости, "G" представляет модуль жесткости, "J" представляет снижение податливости, и tg является отношением модуля жесткости (G) к модулю упругости (G). Обычная проверка растяжения от усилия сдвига, такая, как уже описана, и данные которой представлены в Таблице 2, измеряет комплексный модуль G*, который является векторной суммой модуля упругости (G) и модулем жесткости или вязкости G и может быть представлен следующей формулой:

G*=G+JG=G(1+JtgG)

где tg (или "коэффициент потерь") является прямым измерением демпфирования материала резины и, наоборот, его излучательной способности (Dasgupta "Vibration Isolators and Mounts", p. 697, Bhowmick et al., Rubber Products Manufacturing Technology, Marcel Dekker, Inc., New York, 1994, pp. 687-704).

Во всех примерах, представленных в настоящем описании, свойства растяжения были измерены в соответствии с ASTM D412 (Американского общества испытания материалов). В Таблице 2 приведены данные для модуля растяжения при 10% растяжении (М10), модуля (неокисленных) вулканизированных образцов при 125°С, 10% удлинении и скорости прохождения через головку 6 дюймов в минуту (15,24 см/мин). Для процентных данных удлинения при разрыве ("Eb") соблюдался стандарт ASTM D412 (без окисления), и удлинение при разрыве вулканизированных образцов при 125°С приведено в таблицах. Для определения жесткости различных образцов и сравниваемых образцов были получены показания измерителя длительности для образца А и, где имелся, образца D при обычной комнатной температуре.

Предварительное испытание долговечности при высокой нагрузке в многоручьевых ремнях с тремя ручьями предполагает, что область повреждения краев корда, и, в частности, преждевременных повреждений краев корда, значительно уменьшена в тех ремнях, которые имеют подкордовую часть, выполненную на основе EPDМ (по существу аналогичную той, которая описана в вышеупомянутом американском патенте №5610217), и включают в качестве своего элемента, полученного из клейкого каучука, композицию с высоким модулем, как описано в Таблице 1 Примере 2, по сравнению с по существу аналогичными ремнями, включающими в качестве своего элемента, полученного из клейкого каучука, традиционную композицию с низким модулем. В итоге испытаний, те ремни, которые имеют элемент, полученный из клейкого каучука с высоким модулем, в соответствии с настоящим изобретением, как наблюдалось, обладали трещинами в подкордовой части, но не отделением краев корда или повреждениями.

Таблица 3 определяет состав композиций клейкого каучука в соответствии с настоящим изобретением, включаемых в многоручьевые ремни с тремя ремнями, подвергнутые испытаниям на долговечность при высокой нагрузке и постоянном натяжении.

В добавление к составляющим, перечисленным выше в Таблице 3, примеры 3, 4 и 6, и сравнительный пример 5 дополнительно содержали в качестве не существенных, но возможных составляющих антиоксидантную систему, содержащую 1,0 часть 2-меркаптотолилимидазола цинка (VANOX ZMTI, полученный R.T. Vanderbilt) на сто частей каучука, 1,0 часть 4,4’-бис(-al, диметилбензил) дифениламина (NAUGARD 445, полученный Uniroyal Chemical Co.) на сто частей каучука и 0,5 частей пространственного изомера дифинола (ETHANOX 702, полученный Ethyl Corp.) на сто частей каучука. Будучи несущественными для реализации настоящего изобретения, каждый из примеров 3, 4 и 6 и сравнительный пример 5 включали 1,5 частей стеарата цинка на сто частей каучука и 5,00 частей окиси цинка на сто частей каучука, как показано, которые были добавлены к композиции для улучшения использования перекиси и для создания нейтрализующей основы для реакции с любой метакриловой кислотой, которая образовалась бы в композиции.

Каждая из композиций, описанных выше в Таблице 3, была создана по существу в соответствии с описанием, касающимся Таблицы 1, и была использована для образования элемента, полученного из клейкого каучука, в многоручьевом ремне с тремя ручьями, как было описано выше со ссылкой на фиг.1, с размерами 43,84 дюйма (112 см) в длину и приблизительно 1,067 см в ширину. В каждом случае, подкордовая часть, т.е. часть тела ремня из эластомера, была композицией на основе EPDM с волоконным наполнителем, аналогичной композиции, приведенной выше, в вышеупомянутом патенте США № 5610217 (в качестве ремня 1 и Таблицы 6), содержание которого в отношении конструкции ремня, описанной в нем, включено в настоящее описание путем ссылки. Растягиваемым элементом для каждого из ремней являлся корд из полиэтилентерефталата, приклеенный к элементу, полученному из клейкого каучука, посредством обработки корда, включающей грунтовку изоционатом с последующей грунтовкой латексом бутадиен-стирол-винилпиридинового каучука. Дополнительно ремни на своей задней поверхности включали покрытый резиной шинный корд, армирующий слой из волокон, т.е. на поверхности, противоположной поверхности взаимодействия со шкивом, как описано выше для фиг.1.

Для получения ремней для анализов, описанных в настоящем описании, один или более слоев, составляющих составной конструкции различных ремней, т.е. невулканизированную подкордовую часть, покрытую резиной армирующие волокна, растягиваемый корд или невулканизированную смесь клейкого каучука, подавали в соответствующем порядке на барабан для производства ремня, так что растягиваемый корд в виде двойной спирали был помещен между двумя слоями композиции клейкого каучука. Для примера 4 и сравнительного примера 5 каждый слой соответствующей композиции клейкого каучука имел номер 0,010 по толщине, в то время как для примеров 6 и 7 каждый слой невулканизированной композиции клейкого каучука имел номер 0,008. Затем каждому таким образом полученному рукаву невулканизированного ремня придавали профиль 0,090, и подвергали воздействию достаточной температуры в течение достаточного периода времени для достижения, по меньшей мере, 95% вулканизации, как было указано без каких-либо значительных признаков перекиси, что анализировалось через динамическую сканирующую калориметрию ("DSC").

Для определения несущей способности при высоком напряжении и высокой температуре, как показано ниже в Таблице 4, каждый ремень был натянут на ведущий шкив 50 и ведомый шкив 52, причем каждый 4,75 дюйма (12 см) в диаметре; второй ведомый шкив 54 с диаметром 1,75 дюйма (21 см) и натяжной шкив 56 с диаметром 3 дюйма (7,6 см). Шкивы были установлены в соответствии с конфигурацией, схематично показанной на фиг.5. Ведущий шкив имел скорость 4900 об/мин, и момент 180,06 дюйм-фунт прикладывался к большому ведомому шкиву для получения полезной мощности с 14. Постоянное горизонтальное натяжение 140 фунтов было приложено к малому ведомому шкиву. Испытание проводилось при 175°F (80°С) до момента выхода из строя в виде видимого отделения краевого корда, отделения зубцов или появления ряда трещин подкордовой части в количестве, равном на одну больше числа зубцов ремня.

Величины момента упругости (S’) и комплексного момента (S*) приведены в Таблицах 2, 4 и 5, причем образцы каждой композиции для соответствующих образцов и сравнительных образцов были проанализированы с использованием линейного сдвига без поворота в соответствии ASTM D 5289. Каждый из образцов был подвержен воздействию температуры 350°F (177°C) в течение 30 минут и тем самым вулканизирован в рамках Monsanto® Oscillating Disc Rheometer (MDR 2000E) при дуге 0,5° и 1,7 ±0,1 Гц частоте. Комплексный момент для данной композиции каучука связан с комплексным модулем следующей зависимостью:

G*S*/Strain.

Данные, приведенные в Таблице 4, иллюстрируют повышенный срок службы под высокой нагрузкой ремней согласно настоящему изобретению, в частности, примера 3 и примера 6 ремней. Хотя все ремни примера 4 и сравнительного примера 5 в конечном счете страдали некоторой степенью отделения краевого корда или другими повреждениями, которые, как считалось, происходили из-за досрочного отделения краевого корда, ни один из ремней примера 3 или примера 6 не проявил какого-либо отделения или потери краевого корда, даже после от 1000 до более чем 1200 часов таких суровых испытаний. Это особенно примечательно, так как ремни примера 4 и сравнительного примера 5 показали гораздо меньший модуль, чем любая из композиций примера 3 или примера 6, как отражено данными о модуле (М10), моменте упругости (S’) и комплексном моменте (S*). Более того, можно видеть, что число часов испытаний возросло, в основном, пропорционально комплексному моменту (и, следовательно, комплексному модулю) соответствующих составов.

Предполагается, что любая конструкция замкнутого ремня была бы улучшена посредством включения композиций эластомеров с высоким модулем, описанным в настоящем описании, т.е., по меньшей мере, частично в контакте с одним или более обработанного адгезивом (или необработанного) растягиваемого корда, например, таким как полученный из клейкого каучука элемент ремней в соответствии с настоящим изобретением, особенно тех, в которых проблемы повреждения краевых кордов особенно заметны, например, при использовании под высокими нагрузками и/или высоким натяжением. Результаты улучшенного срока службы, приведенные в Таблице 4, предполагают, что многоручьевые ремни согласно настоящему изобретению могли бы вынести более высокую нагрузку на ребро по сравнению с обычными ремнями, предполагая, что можно было бы потенциально уменьшить число ребер ремня для данного применения или можно было бы использовать то же самое число ребер на ремне для использования при более высокой нагрузке путем использования, таким образом, этого варианта выполнения настоящего изобретения.

В отличие от обычного мнения, к тому же предполагается, что в элементе, полученном из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению требуются высокие усилия на разрыв. Хотя известные клейкие резины требуют такого свойства для того, чтобы противостоять действию концентрации натяжения на стыке растягиваемый корд – клейкая резина (например, что обычно проявляется как выход корда), натяжение обычно не концентрируется на этом стыке в ремнях, использующих элементы, полученные из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению благодаря способности вулканизированной композиции клейкого каучука передавать, по меньшей мере, значительную часть натяжения от стыка: растягиваемый корд – элемент, полученный из клейкого каучука, и на лежащий под ним эластомер подкордовой части, как было описано выше, таким образом, высокое сопротивление разрыву в этих материалах не требуется. Следовательно, например, материалы с низкой плотностью сшивания не требуются при реализации настоящего изобретения и успешно могут быть использованы с высокой плотностью сшивания.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает усовершенствование в области применения ремней без натяжных устройств, т.е. ремни, имеющие сравнительно низкий модуль, например, определенные полиамиды, такие как нейлон 6/6, растягиваемый корд, который несет достаточное удлинение, например, до 6% и более для обеспечения натяжения ремня на шкивы и на привод, и тем самым придать натяжение ремню. Элемент, полученный из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению удерживает корд на месте и предотвращает его перемещение в подкордовой части со сравнительно низким модулем, когда ремень растянут по месту на шкивах. Более того, изобретение находит практическое использование в конструкциях приводных ремней в стартерах генераторов, где особенно ощутима необходимость в способности переносить высокие нагрузки (и/или способности каждого ребра нести высокие нагрузки для обеспечения более узких ремней).

Хотя составы, приведенные в Таблицах 1, 3 и 5, используют EPDM или материалы, на основе этилен-альфа-олефинового эластомера, и являлись бы, таким образом, идеальными для использования с материалами подкордовой части на аналогичной основе, можно предположить, что композиции элемента, полученного из клейкого каучука с высоким модулем, могут по аналогии быть составлены на основе других эластомеров путем увеличения одного или более из наполнителей и, в принципе, кремниевых наполнителей, вспомогательных веществ/коагентов (метакрилата цинка или аналогичного) и/или путем добавления или увеличения количества волоконного наполнения к ним до степени, необходимой для получения в элементе, полученного из клейкого каучука, комплексного модуля, составляющего, как приведено выше, 15000 кПа или более, или модуля растяжения, составляющего, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм 2 (1,724 МПа) при 10% удлинении и при 125°С.

Следующие дополнительные примеры, приведенные далее и не ограничивающие выполнение настоящего изобретения, предназначены для иллюстрации различных неисключительных комбинаций составляющих, которые были получены и проанализированы. В каждом случае в дополнение к составляющим, перечисленным в Таблице 5, каждый из примеров и сравнительных примеров, кроме того, содержал в качестве несущественных, но возможных составляющих антиоксидантную систему, включающую 1,0 часть 2-меркаптотолилимидазола цинка (VANOX ZMTI, полученный R.T. Vanderbilt) на сто частей каучука, 1,0 часть 4,4’-бис(-алдиметилбензил) дифениламина (NAUGARD 445, полученный Uniroyal Chemical Co.) на сто частей каучука и 0,5 частей пространственного изомера дифинола (ETHANOX 702, полученный Ethyl Corp.) на сто частей каучука. Будучи несущественными для осуществления настоящего изобретения, каждый из примеров 7–9 дополнительно содержал в качестве несущественных, но возможных составляющих 1,5 частей стеарата цинка на сто частей каучука и 5,00 частей окиси цинка на сто частей каучука, как указано, которые были добавлены в композицию для обеспечения базовых условий в композиции для лучшего использования перекиси и нейтрализующей основы для реакции с любой свободной метилакриловой кислотой, которая образовалась бы в противном случае.

Смеси сравнительных примеров 7 и 8 и данные Таблицы 5, особенно в свете смесей примеров 3 и 6, приведенных выше, иллюстрируют, каким образом наполнитель, в этом случае кремниевый наполнитель, и коагент, в данном случае диметилакрилат цинка ("ZDMA"), может быть добавлен к данному эластомеру для получения свойств, приведенных выше и заявленных в дополнительных пунктах формулы. Состав примера 10 и данные, приведенные в Таблице 5, иллюстрируют использование связующего агента из силана, в показанном случае в композиции ЕОМ эластомера с волоконным наполнением, для получения высоких значений модуля при осуществлении этого варианта выполнения настоящего изобретения.

Хотя составы, приведенные в Таблицах 1, 3 и 5, используют ЕРDМ или материалы на основе этилен-альфа-олефинового эластомера и, следовательно, были бы идеальными для использования с материалами подкордовой части на аналогичной основе, предполагается, что композиции эластомера с высоким модулем по аналогии могут быть составлены на основе других эластомеров, путем увеличения количества одного или более из наполнителей и, в принципе, кремниевого наполнителя(ей), и/или вспомогательного вещества(веществ)/коагента(ов) (метакрилата цинка или подобного), и/или связующего агента(ов), и/или путем добавления или увеличения количества его волоконного наполнения для получения в элементе, полученного из клейкого каучука (или другой композиции, примыкающей к растягиваемому элементу), комплексного модуля, описанного выше и составляющего 15000 кПа или более или модуля растяжения, составляющего, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм2 при 10% удлинении, скорости прохождения через головку 6 дюйм/мин (15,24 см/мин) и 125°С.

Для получения ремней согласно настоящему изобретению может быть использован любой известный и/или подходящий способ, такой, например, как по выбору размещение одного или более слоев прорезиненных волокон (если используются), невулканизированного эластомера, растянутого корда, одного или более слоев элемента, полученного из клейкого каучука, и дополнительного невулканизированного эластомера на барабане для получения ремня, вулканизация комплекта слоев и нарезка и/или стачивание или другое профилирование соответствующих отдельных профилей многоручьевого или клинового ремней. В предпочтительном варианте выполнения, по меньшей мере, один слой клейкого каучука с высоким модулем наносится на растягиваемый корд, и, по меньшей мере, один слой клейкого каучука с высоким модулем наносится над растягиваемым кордом, так что корд расположен между слоями элемента из клейкого каучука. Однако, как вариант, отдельный слой композиции элемента из клейкого каучука может быть нанесен либо над, либо под растягиваемым кордом, что в некоторых обстоятельствах может быть полезно. Как вариант, ремень в соответствии с настоящим изобретением может содержать в качестве любой составляющей эластомера, примыкающей или, по меньшей мере, частично соприкасающейся с растягиваемым кордом, композицию клейкого каучука с высоким модулем, описанным в настоящем описании, так что, например, ни один слой элемента, полученного из клейкого каучука, не находится между растягиваемым кордом и подкордовой частью ремня, и вместо этого сама по себе композиция каучука с высоким модулем образует единственную или главную составляющую эластомера ремня.

Квалифицированный специалист сразу оценил бы подходящие размеры и пропорции различных составляющих ремня для данного использования. В предпочтительном варианте выполнения, относящемся к использованию в качестве деталей в автомобильном приводе, многоручьевые ремни с тремя ручьями, как описано выше в описании, характеризуемые Таблицами 3 и 4, включают один слой, выполненный из композиции клейкого каучука и помещенный над растягиваемым кордом, и один слой под растягиваемым кордом. В этом варианте выполнения каждый слой перед вулканизацией предпочтительно имеет размер от около 0,002 до около 0,02 ga (от 7,9×105 мм до 7,9×104 мм), более предпочтительно от около 0,004 до около 0,015 ga (от 15,7×10 5 мм до 5,9×104 мм) и наиболее предпочтительно от около 0,006 до около 0,012 ga (от 23,6×105 мм до 4,72×104 мм).

Кроме того, предполагается, что настоящее изобретение было бы с пользой применено для синхронизирующих ремней, как было описано выше со ссылкой на фиг.3. Вероятно, что для такого применения ремни были бы сконструированы в соответствии с любым традиционным способом получения ремней, при условии, что композиция с высоким модулем, описанная в настоящем описании, входит в состав конструкции ремня таким образом, что полностью или, по меньшей мере, частично окружает растягиваемый корд. В качестве неограничивающего примера, способ предварительного формирования синхронизирующего ремня, вероятно, предполагал бы наличие элемента, полученного из клейкого каучука с высоким модулем, согласно настоящему изобретению. Такой способ характеризуется сначала предварительным формированием зубцов ремня, а затем наложением дополнительных слоев ремня, включая элемент, полученного из клейкого каучука, что является известным, последующей вулканизацией комплекта слоев, нарезкой и т.д.

Хотя настоящее изобретение было подробно раскрыто в иллюстративных целях, следует понимать, что такие подробности приведены только с этой целью, и что в них специалистом в данной отрасли техники могут быть выполнены варианты, которые не отступают от идеи и объема настоящего изобретения, за исключением ограничений зависимых пунктов формулы. Раскрытое здесь изобретение может быть осуществлено и в отсутствие любого элемента, специально не описанного здесь.

Формула изобретения

1. Замкнутый ремень, преимущественно многоручьевой и клиновой, содержащий проходящий по длине растягиваемый элемент 22, помещенный в тело 12 ремня из вулканизированного эластомера, причем, по меньшей мере, часть упомянутого растягиваемого элемента 22 находится в контакте с композицией 18 вулканизированного эластомера, отличающийся тем, что композиция 18 вулканизированного эластомера обладает, по меньшей мере, комплексным модулем, измеренным при температуре 175°С, частоте 2000 цикл/мин и деформации 0,09 градусов, составляющим, по меньшей мере, 15000 кПа, или модулем растяжения, составляющим, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм2 при 10% удлинении и 125°С.

2. Ремень по п.1, в котором композиция вулканизированного эластомера представляет элемент, полученный из клейкого каучука, причем ремень дополнительно содержит часть тела ремня из вулканизированного эластомера, и, по меньшей мере, часть растягиваемого элемента приклеена к, по меньшей мере, одной стороне элемента, полученного из клейкого каучука, для образования растягиваемой части, помещенной в часть тела ремня из эластомера.

3. Ремень по п.1, в котором композиция вулканизированного эластомера обладает комплексным модулем, измеренным при температуре 175°С, частоте 2000 цикл/мин и деформации 0,09 градусов и составляющим от 35000 до 75000 кПа.

4. Ремень по п.1, в котором композиция вулканизированного эластомера обладает модулем растяжения в диапазоне от 250 до 3000 фунт/дюйм2 при 10% удлинении и 125°С.

5. Ремень по п.2, в котором, по меньшей мере, часть тела ремня из вулканизированного эластомера или элемент, полученный из клейкого каучука, содержит композицию этилен-альфа-олефинового эластомера.

6. Ремень по п.5, в котором, по меньшей мере, часть тела ремня из вулканизированного эластомера или элемент, полученный из клейкого каучука, дополнительно содержит, по меньшей мере, наполнитель в количестве от 1 до 200 частей на сто частей каучука, или клеящий коагент в количестве от 1 до 50 частей на сто частей каучука, или волоконную арматуру в количестве от 0,01 до 75 частей на сто частей каучука.

7. Ремень по п.6, в котором наполнитель является выбранным одним из а) кремния, b) углеродной сажи, с) талька, d) глины, и е) комбинации любых двух или более из вышеупомянутых наполнителей.

8. Ремень по п.7, в котором, по меньшей мере, часть тела ремня из вулканизированного эластомера или элемент, полученный из клейкого каучука, содержит наполнитель из кремния и дополнительно содержит связующий агент из силана.

9. Ременная передача, содержащая, по меньшей мере, два шкива и имеющая ремень по п.1, натянутый на упомянутые шкивы.

10. Ремень по п.1, в котором композиция из вулканизированного эластомера обладает комплексным модулем, измеренным при температуре 175°С, частоте 2000 цикл/мин и деформации 0,09 градусов, составляющим, по меньшей мере, 15000 кПа, и модулем растяжения при 10% удлинении и 125°С, составляющим, по меньшей мере, 250 фунт/дюйм2.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бесконечным ремням силового привода

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

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности, к изготовлению клиновых ремней

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ременных передачах

Изобретение относится к общему машиностроению ,в частности, к деталям машин

Изобретение относится к бесконечным ремням силового привода

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

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к приводным ремням, и может быть использовано для передачи вращательного движения

Наверх