приводной ремень

Формула изобретения

1. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами, эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты, при этом карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из лауриновой, миристиновой, олеиновой, линолевой, пальмитиновой, маргариновой, стеариновой, арахиновой, бегеновой или лигноцериновой кислот или сочетания любых двух или более вышеуказанных кислот.

2. Ремень по п.1, в котором металлическая соль карбоновой кислоты выбрана из группы, состоящей из стеарата цинка, стеарата кальция или стеарата магния или сочетания любых двух или более вышеуказанных солей.

3. Ремень по п.2, в котором количество металлической соли карбоновой кислоты составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

4. Ремень по п.1, в котором металл выбран из группы, состоящей из бериллия, бария, титана, хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, серебра, кадмия, олова, свинца, сурьмы, цинка, кальция, магния, натрия, лития, калия или алюминия или сочетания любых двух или более вышеуказанных металлов.

5. Ремень по п.1, в котором карбоновая кислота имеет от около 12 до около 24 атомов углерода.

6. Ремень по п.3, в котором эластомерный материал выбран из группы, состоящей из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), гидрированного нитрильного бутадиенового каучука (HNBR) и бутадиен-стирольного каучука (SBR) или хдоропрена или сочетания любых двух или более вышеуказанных материалов,

7. Ремень по п.3, в котором нетканый материал содержит сочетание из целлюлозы из древесины мягких пород и целлюлозы из древесины твердых пород.

8. Ремень по п.3, в котором нетканый материал содержит целлюлозу из древесины мягких пород.

9. Ремень по п.8, в котором целлюлоза из древесины мягких пород содержит хлопок.

10. Ремень по п.3, в котором нетканый материал содержит сочетание из целлюлозы из древесины мягких пород и смеси целлюлозы из древесины мягких пород и синтетического материала.

11. Ремень по п.10, в котором нетканый материал содержит от 0 до 70% целлюлозы из древесины мягких пород.

12. Ремень по п.11, в котором синтетический материал выбран из группы, состоящей из арамида, углерода, сложного полиэфира, полиэтилена, стекловолокна и найлона или сочетания любых двух или более вышеуказанных материалов.

13. Ремень по п.3, в котором нетканый материал содержит сочетание из целлюлозы из твердых пород и смеси целлюлозы из мягких пород и синтетического материала.

14. Ремень по п.3, в котором нетканый материал содержит целлюлозу из древесины твердых пород.

15. Ремень по п.3, в котором наполнение волокнами составляет приблизительно 0,01-5 частей на сто частей каучука.

16. Ремень по п.3, в котором указанная область имеет многоребристый профиль.

17. Ремень по п.3, в котором указанная область имеет клиновой профиль.

18. Ремень по п.3, в котором слой с поперечным кордом содержит тканный материал.

19. Ремень по п.3, в котором слой поперечного корда содержит шинный корд.

20. Ремень по п.1, в котором соприкасающаяся со шкивом область, кроме того, содержит модификатор трения.

21. Ремень по п.20, в котором модификатор трения выбран из группы, состоящей из восков, масел, графита, дисульфида молибдена, политетрафторэтилена, слюды, талька или сочетания любых двух или более вышеуказанных материалов.

22. Ремень по п.4, в котором количество металлической соли карбоновой кислоты составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

23. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, по существу непористый слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами, и эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество стеарата цинка.

24. Ремень по п.23, в котором количество стеарата цинка составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

25. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами, соприкасающуюся со шкивом область, имеющую модификатор трения на соприкасающейся со шкивом поверхности, при этом модификатор трения выбран из группы, состоящей из стеарата цинка, стеарата кальция или стеарата магния или сочетания любых двух или более вышеуказанных солей.

26. Ремень по п.25, в котором модификатор трения является эластомерным материалом в количестве приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

27. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами в пределах от приблизительно 0,01 части до приблизительно 20 частей на сто частей эластомерного материала, и эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество стеарата цинка.

28. Ремень по п.27, в котором количество стеарата цинка составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

29. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, по существу непористый слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, и эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество стеарата цинка.

30. Ремень по п.29, в котором количество стеарата цинка составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

31. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами, и эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты, при этом карбоновая кислота является, по меньшей мере, одной кислотой, выбранной из группы, состоящей из карбоновых кислот, имеющих от 12 до 24 атомов углерода.

32. Ремень по п.31, в котором количество металлической соли карбоновой кислоты составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

33. Ремень по п.32, в котором металлическая соль карбоновой кислоты выбрана из группы, состоящей из стеарата цинка, стеарата кальция или стеарата магния или сочетания любых двух или более вышеуказанных солей.

34. Ремень по п.31, в котором карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из лауриновой, миристиновой, олеиновой, линолевой, пальмитиновой, маргариновой, стеариновой, арахиновой, бегеновой или лигноцериновой кислот или сочетания любых двух или более вышеуказанных кислот.

35. Ремень по п.34, в котором металл выбран из группы, состоящей из бериллия, бария, титана, хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, серебра, кадмия, олова, свинца, сурьмы, цинка, кальция, магния, натрия, лития, калия или алюминия или сочетания любых двух или более вышеуказанных металлов.

36. Ремень по п.31, кроме того, содержащий по существу непористый слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов.

37. Ремень по п.36, в котором непористый слой с поперечным кордом содержит шинный корд.

38. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты, при этом карбоновая кислота является, по меньшей мере, одной кислотой, выбранной из группы, состоящей из карбоновых кислот, имеющих от 12 до 24 атомов углерода.

39. Ремень по п.38, в котором количество металлической соли карбоновой кислоты составляет приблизительно 2-15 частей на сто частей каучука.

40. Ремень по п.39, в котором металлическая соль карбоновой кислоты выбрана из группы, состоящей из стеарата цинка, стеарата кальция или стеарата магния или сочетания любых двух или более вышеуказанных солей.

41. Ремень по п.38, в котором карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из лауриновой, миристиновой, олеиновой, линолевой, пальмитиновой, маргариновой, стеариновой, арахиновой, бегеновой или лигноцериновой кислот или сочетания любых двух или более вышеуказанных кислот.

42. Ремень по п.38, в котором металл выбран из группы, состоящей из бериллия, бария, титана, хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, серебра, кадмия, олова, свинца, сурьмы, цинка, кальция, магния, натрия, лития, калия или алюминия или сочетания любых двух или более вышеуказанных металлов.

43. Ремень по п.40, кроме того, содержащий по существу непористый слой с поперечным кордом, расположенный вблизи работающих на растяжение элементов.

44. Ремень по п.43, в котором непористый слой с поперечным кордом содержит шинный корд.

45. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, эластомерный материал, имеющий наполнение волокнами, и эластомерный материал, имеющий количество стеарата цинка, равное 5,0 частям на сто частей каучука или более.

46. Ремень по п.45, в котором наполнение волокнами составляет от приблизительно 0,01 части до приблизительно 20 частей на сто частей эластомерного материала.

47. Ремень по п.45, в котором количество стеарата цинка составляет приблизительно 5,7 частей на сто частей каучука.

48. Ремень по п.45, в котором эластомерный материал содержит каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM) бутадиен-стирольный каучук (SBR), гидрированный нитрильный бутадиеновый каучук (HNBR), полихлоропрен или сочетание двух или более вышеуказанных материалов.

49. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерньм материалом, эластомерный материал, имеющий заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты, при этом карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из лауриновой, миристиновой, олеиновой, линолевой, пальмитиновой, маргариновой, стеариновой, арахиновой, бегеновой или лигноцериновой кислот или сочетания любых двух или более вышеуказанных кислот.

50. Ремень по п.49, в котором эластомерный материал содержит каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), бутадиен-стирольный каучук (SBR), гидрированный нитрильный бутадиеновый каучук (HNBR), полихлоропрен или сочетание двух или более вышеуказанных материалов.

51. Ремень, содержащий основу, содержащую эластомерный материал и имеющую работающие на растяжение элементы, проходящие в продольном направлении, основу, имеющую соприкасающуюся со шкивом область, имеющую профиль и содержащую нетканый материал, залитый эластомерным материалом, при этом эластомерный материал имеет количество стеарата цинка, равное 5,0 частям на сто частей каучука или более.

52. Ремень по п.51, в котором количество стеарата цинка составляет приблизительно 5,7 части на сто частей каучука.

53. Ремень по п.51, в котором эластомерный материал, кроме того, содержит наполнение волокнами в пределах от приблизительно 0,01 части до приблизительно 20 частей на сто частей каучука.

Описание изобретения к патенту

Область применения изобретения

Изобретение относится к приводным ремням, имеющим соприкасающуюся со шкивом поверхность, содержащую область с нетканым материалом, которая залита эластомером, имеющим металлическую соль карбоновой кислоты.

Предпосылки к созданию изобретения

Из уровня техники известно изготовление приводных ремней из эластомерных материалов, имеющих заделанный, работающий на растяжение элемент. Ремни могут иметь многоребристый, зубчатый, клиновой или плоский профиль. Ремни обегают шкивы, имеющие соответствующий профиль.

Как известно, боковые поверхности ребер клиновых и многоклиновых ребристых ремней подвергаются износу при скольжении, предельным температурам, нормальным силам, тангенциальным силам и силам трения, которые вызывают шум при работе ремня, шелушение поверхности ребер, проскальзывание и вибрацию. Кроме того, известно, что несущая способность и долговечность ремня определяются несколькими факторами, включая вид материала, соприкасающегося с поверхностью шкивов. В настоящее время это вынуждает вводить большое количество различных волокон в смесь подкордовых материалов. Эти волокна или их части обнажаются, когда из вулканизированной заготовки ремня вырезают или вышлифовывают клиновой профиль для образования ремня. Получаемая поверхность представляет собой сочетание полимера основы и обнаженных волокон. Этот способ имеет ограничение с точки зрения инженерного подхода к сложной конструкции и/или к контролированию трения, шума и скольжения. Кроме того, это приводит к образованию жесткой структуры, сопротивляющейся изгибу, что может способствовать растрескиванию ребер ремня и сокращенному сроку службы ремня.

Типичным примером, характеризующим уровень техники, является патент США №4892510 (1990 г.) на имя Мацуоки, в котором описывается клиновой ребристый ремень, поверхностный слой которого содержит нетканую ткань на наружной поверхности, вулканизированную с ребрами, изготовленными только из резины.

Кроме того, типичным примером, характеризующим уровень техники, является патент США №5860883 (1999 г.) на имя Джонена и др., в котором описывается приводной ремень, имеющий работающий на сжатие резиновый слой, при этом в состав резины входят гидрированный нитрильный каучук, ненасыщенная металлическая соль карбоновой кислоты и неорганическая перекись.

Может быть также сделана ссылка на находящиеся одновременно на рассмотрении патентного ведомства заявку на патент США с порядковым номером 10/120626, поданную 10 апреля 2002 г., и заявку на патент США с порядковым номером 09/908235, поданную 18 июля 2001 г.

Существует потребность в приводном ремне, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, имеющим заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты. Далее, существует потребность в приводном ремне, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, имеющим заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты для уменьшения шума при скольжении. Кроме того, существует потребность в приводном ремне, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, имеющим заранее установленное количество стеарата цинка для уменьшения шума при скольжении. Настоящее изобретение удовлетворяет этим требованиям.

Краткое изложение сущности изобретения

Главным аспектом изобретения является создание приводного ремня, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, имеющим заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты.

Другим аспектом изобретения является создание приводного ремня, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, имеющим заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты для уменьшения шума при скольжении.

Другим аспектом изобретения является создание приводного ремня, поверхность которого содержит нетканый материал, залитый эластомерным составом, содержащим заранее установленное количество стеарата цинка для уменьшения шума при скольжении.

Другие аспекты изобретения будут отмечены или станут очевидными из последующего описания изобретения и сопровождающих чертежей.

Согласно изобретению предлагается ремень, имеющий область с нетканым материалом на соприкасающейся со шкивом поверхности. Область с нетканым материалом залита эластомерным составом. Во время приготовления смеси в эластомерный состав введено заранее установленное количество металлической соли карбоновой кислоты. Металлическая соль карбоновой кислоты в эластомерном составе значительно уменьшает или устраняет шум при скольжении.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид сбоку в разрезе ремня согласно изобретению,

фиг.2 - результаты испытания в виде зависимости между шумом при скольжении и скоростью скольжения,

фиг.3 - график зависимости между шумом при скольжении и скоростью скольжения для ремня, не имеющего стеарат цинка,

фиг.4 - схема расположения опытных шкивов.

Подробное описание варианта осуществления изобретения

На фиг.1 показан вид в разрезе ремня 10 согласно изобретению. Ремень 10 содержит основу 3 и соприкасающиеся со шкивом ребра 4, проходящие в продольном направлении. Кроме того, ремень 10 содержит несущие нагрузку, работающие на растяжение элементы 2, которые проходят вдоль продольной оси ремня. Работающие на растяжение элементы 2 могут быть выполнены из арамида или полиэфира.

Ребра 4, кроме того, содержат волокна 6, распределенные по всему эластомерному материалу. Эластомерный материал может содержать каучук на основе этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), бутадиен-стирольный каучук (SBR), гидрированный нитрильный бутадиеновый каучук (HNBR), полихлоропрен и их смеси и эквиваленты. Кроме того, ремень 10 может содержать обкладку 1, нанесенную на надкордовый слой 8. Обкладка 1 может содержать найлоновую, хлопчатобумажную или другие соответствующие эквивалентные ткани. Кроме того, обкладка 1 может содержать термопластичный или термореактивный материал, как например найлон, полиуретан, полиэтилен и их эквиваленты.

Слой 7 с поперечным кордом примыкает к работающим на растяжение элементам 2 по всей ширине ремня. Слой 7 с поперечным кордом является по существу непористым, так что во время проведения формования по существу не происходит никакого проникновения эластомерного материала в слой 7 с поперечным кордом, в результате чего поддерживается правильное положение работающих на растяжение элементов внутри ремня. Слой 7 с поперечным кордом может содержать тканый или нетканый материал, например непористый шинный корд. Между слоем 7 с поперечным кордом и работающими на растяжение элементами 2 может быть расположен тонкий слой резины 11 для того, чтобы амортизировать работающие на растяжение элементы 2 и тем самым предотвращать изнашивание этих элементов.

Ребра 4 могут быть в любом количестве и с любым профилем в соответствии с требованиями пользователя. На фиг.1 показан многоребристый профиль. Кроме того, ремень может содержать единственное ребро с клиновым профилем.

Соприкасающаяся со шкивом область 5 с нетканым материалом содержит беспорядочно размещенный нетканый материал, смешанный с залитым в него эластомером основы 3 и ребер 4, образуя тем самым область 5. Область 5 не имеет четкой границы между зоной, содержащей нетканый материал, и основой 3. На соприкасающейся со шкивом поверхности 9 вследствие смешивания присутствуют как нетканый материал, так и эластомер.

Область 5 с нетканым материалом может содержать один слой или множество уложенных один на другой слоев нетканого материала, залитого эластомерным материалом. Кроме того, в области с нетканым материалом отсутствует расположение волокон на одинаковом расстоянии друг от друга и с одинаковой направленностью, как это имеет место в плетеной ткани или в текстильном материале. Так как волокна, составляющие область с нетканым материалом, беспорядочно ориентированы, то это уменьшает возникновение и поддержание гармоник собственной частоты, которые ожидались бы в более однородном материале, т.е. в тех случаях, когда волокна являются более ориентированными. Эти гармоники содержат колебания звуковой частоты (шум), а также низкочастотные колебания ремня, вибрирующего между шкивами. Область с нетканым материалом, содержащая беспорядочно ориентированные волокна, стремится значительно демпфировать эти колебания.

Нетканые материалы могут быть также выбраны для придания необходимых фрикционных свойств, проницаемости, тепло- и износостойкости. В области с нетканым материалом может быть использован модификатор трения для регулирования коэффициента трения наружной поверхности области с нетканым материалом. Модификатор трения может быть частью резины, которая пропитывает область с нетканым материалом, или может быть нанесен на нетканый материал до сборки ремня.

В качестве примера, а не ограничения, модификаторами трения могут быть различные виды воска, масла, графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен (PTFE), слюда, тальк и их различные смеси и эквиваленты. Кроме того, модификатор трения может содержать металлическую соль карбоновой кислоты, как это будет дополнительно описано ниже.

Нетканый материал - это материал на основе целлюлозы, имеющий основной вес в пределах от 10 фунт/3К кв. фут и вплоть до 45 фунт/3К кв. фут. Пористость нетканого материала составляет 100-300 куб. фут/мин на фут² на 1/2 дюйма Н₂О Р. Толщина области 5 с нетканым материалом составляет 0,025 мм - 3 мм. Предел прочности при растяжении в направлении технологического процесса составляет 230-1015 г/дюйм. Предел прочности в поперечном направлении составляет 66-250 г/дюйм.

В примерном варианте осуществления изобретения основной вес составляет 10 фунт/3К кв. фут, пористость - 100 куб. фут/мин на фут² на 1/2 дюйма Н₂О Р, предел прочности при растяжении в направлении технологического процесса - 550 г/дюйм, предел прочности при растяжении в поперечном направлении - 250 г/дюйм. Нетканый материал содержит 50% целлюлозы из древесины мягких пород и 50% целлюлозы из древесины твердых пород.

Волокна 6 заключены в матрицу из эластомерной основы 3 и надкордового слоя 8, каждый из которых отделен от области 5 с нетканым материалом. Кроме того, волокна 6 уменьшают шелушение поверхности ребер и вибрацию. Волокна могут состоять из арамида, углерода, полиэфира, полиэтилена, стекловолокна, найлона и их смесей и эквивалентов. Другие органические волокна могут быть из шерсти, шелка, конопли, хлопка и их смесей или эквивалентов. Количество волокон, используемых в эластомерном материале ребер, может составлять 0,01-20 частей волокон на 100 частей каучука (ЧСЧК). В примерном варианте осуществления изобретения используют 0,01-5 частей волокон на сто частей каучука. Область с нетканым материалом позволяет резко уменьшить процентное содержание хлопьев или волокон, требующееся в материалах подкордовых ребер. Это изменение приводит к улучшенной характеристике ремня вследствие повышенной гибкости и упругости подкордовых частей.

Для контролирования шума при скольжении в состав эластомера включена металлическая соль карбоновой кислоты (МСКК).

Жирная кислота, используемая для получения МСКК, может быть выбрана из группы, состоящей из линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных жирных кислот. Конкретнее, жирная кислота, используемая для получения МСКК, может быть выбрана из группы, состоящей из карбоновых кислот с 12-24 атомами углерода. Жирная кислота может быть выбрана из группы, состоящей из насыщенных жирных кислот, включая лауриновую, миристиновую, олеиновую, линолевую, пальмитиновую, маргариновую, стеариновую, арахиновую, бегеновую или лигноцериновую кислоты и их смеси и эквиваленты. Температура плавления каждой из вышеуказанных кислот составляет от приблизительно 44,2°С (лауриновая кислота) вплоть до 84,2°С (лигноцериновая кислота). Эти температуры обычно находятся в рабочем диапазоне ремня согласно изобретению. Жирные кислоты могут быть выбраны из группы, состоящей из карбоновых кислот с тем же самым количеством атомов углерода (12-24), но с одной или большим числом углерод-углеродных двойных связей, т.е. из ненасыщенных кислот, например эруковая кислота.

Металлы, используемые с жирными кислотами в МСКК, могут быть выбраны из групп IA, IIA, IIIA, IB, IIB, IVB, VIB, VIIB или VIII Периодической системы элементов, включая, но не ограничиваясь ими, бериллий, барий, титан, хром, молибден, марганец, железо, кобальт, никель, медь, серебро, кадмий, олово, свинец, сурьма, цинк, кальций, магний, натрий, калий или алюминий.

В ремне согласно изобретению используют МСКК вместо жирных кислот без атома металла, потому что жирные кислоты могут препятствовать вулканизации эластомера перекисью. Атом металла, соединенный с кислотной группой, препятствует вредному влиянию кислотной группы на вулканизацию эластомера перекисью. Однако при практическом осуществлении изобретения могут быть использованы жирные кислоты, не содержащие атом металла, если вредные воздействия кислотной группы на вулканизацию перекисью имеют уменьшенное значение для продукта или процесса.

МСКК присутствует в композиции эластомерного материала в пределах приблизительно 2-15 ЧСЧК. При концентрациях МСКК выше предела растворимости, например в пределах от 2 ЧСЧК вплоть до приблизительно 10 ЧСЧК, у поверхности 9 области 5 ремня с нетканым материалом присутствует желательная часть МСКК. Избыток МСКК на поверхности 9 ремня взаимодействует с канавкой металлического шкива.

Присутствие избыточной МСКК на поверхности 9 области с нетканым материалом, действующей как модификатор трения, значительно улучшает характеристику ремня согласно изобретению в отношении шума при скольжении. Это, по-видимому, происходит вследствие того, что атом металла сравнительно слабо связан с жирной кислотой. В результате этого может быть легко разорвана связь между атомом металла и жирной кислотой, что делает жирную кислоту доступной для образования химической связи или повторного образования такой связи с другим атомом металла, например, на металлической поверхности шкива, тем самым изменяя фрикционную характеристику. Изменение фрикционной характеристики подобным образом снижает или исключает шум при скольжении ремня по шкиву.

При концентрациях МСКК выше 10 ЧСЧК может присутствовать сверхизбыток МСКК на поверхности 9 ремня независимо от рабочей температуры, что оказывает неблагоприятное влияние на взаимодействие ремня со шкивом вследствие потери несущей способности по крутящему моменту.

С другой стороны, как полагают, при концентрациях жирных кислот меньше, чем 2 ЧСЧК, МСКК присутствует в количестве ниже предела растворимости в эластомерном материале, что тем самым ограничивает наличие МСКК на поверхности области ремня с нетканым материалом.

С увеличением числа атомов углерода в жирных кислотах сверх 24 значительно уменьшается растворимость карбоновой кислоты в эластомере. Например, бензол и циклогексан имеют растворяющую способность, сходную с растворяющей способностью эластомерного материала EPDM. Растворимость карбоновой кислоты, имеющей 10 атомов углерода, составляет 3980 грамм кислоты в одном литре бензола. Литр бензола имеет массу около 876 грамм. В случае стеариновой кислоты (16 атомов углерода) в одном литре бензола растворяется только 73 грамма кислоты. С превышением предела растворимости вещества в растворителе происходит выделение вещества из раствора, в некоторых случаях - в кристаллической форме. В случае каучука или эластомеров это может проявляться в избытке вещества на поверхности каучука. Вследствие высокой растворимости жирных кислот с небольшим числом атомов углерода на поверхности 9 области с нетканым материалом присутствует очень небольшое количество вещества. Пониженная растворимость кислот с большим числом атомов углерода (свыше 24 атомов углерода) приводит к переизбытку МСКК на поверхности ремня независимо от температуры, что неблагоприятно влияет на рабочие характеристики.

Ниже приводится композиция эластомерного материала для ремня. Эта композиция является примерной и не предлагается для того, чтобы ограничивать другие возможные композиции.

Материал (эластомер)	ЧСЧК (частей на сто частей каучука)
EPDM	100,0
Углеродная сажа N330	62
Стеарат цинка	5,7
Окись цинка	2,9
Масло для наполнения каучука в стадии латекса	10,0
Противоокислитель TMQ	0,96
Диметакрилат цинка (замедлитель)	15,0
Найлоновые хлопья	4,8
Перекись Vul-Cup (60% активность)	3,43

МСКК может быть добавлена к эластомерному материалу непосредственно или образована на месте. Конкретнее и в качестве примера, стеарат цинка или может быть введен непосредственно в состав резиновой смеси, или может быть образован на месте посредством использования окиси цинка и стеариновой кислоты в смеси, которые реагируют известным образом во время вулканизации с образованием стеарата цинка.

Кроме того, композиция для ремня согласно изобретению имеет пониженную вязкость, что улучшает переработку для каландрирования и фрезерования, улучшает отделение от поверхностей формы, повышает долговечность ремня, а также уменьшает или исключает возникновение шума при скольжении, при этом обеспечивая отличную передачу крутящего момента и усиленное заклинивание.

Что касается композиции эластомерного материала, то в соответствии с обычной практикой переработки каучука и без отступления от сущности изобретения могут быть введены другие обычные эластомерные добавки, масла для переработки и наполнения каучука, противоокислители, воски, пигменты, пластификаторы, мягчители и т.п. Например, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эластомерный материал, кроме того, содержит углеродную сажу, пластификатор, противоокислители, ускорители вулканизации и замедлитель вулканизации.

Для использования в варианте осуществления настоящего изобретения композиция эластомера факультативно, но предпочтительно, содержит одну или большее число дополнительных обычных добавок в резиновую смесь, например наполнители, масла, вулканизирующие вещества, активаторы и ускорители, замедлители преждевременной вулканизации, вещества для повышения клейкости, вещества для улучшения технологических свойств и так далее в обычно применяемых количествах для образования эластомерных материалов, полезных при практическом осуществлении настоящего изобретения. Например, подходящими наполнителями могут быть наполнители усиливающего, неусиливающего или полуусиливающего типов, в число которых могут входить углеродные сажи, кремнезем, глина, тальк и т.д. В частности, при практическом осуществлении настоящего изобретения такие наполнители могут применяться в количествах от около 0 до около 200 ЧСЧК, более предпочтительно - от около 10 до около 150 ЧСЧК и наиболее предпочтительно - от около 25 до 100 ЧСЧК. В тех случаях применения, в которых желательна проводимость в отношении статического электричества, как например в конструкции различных демпферов вибрации, может быть особенно полезным введение подходящей электропроводной сажи. Можно по выбору применять в любом подходящем количестве пластификаторы и/или масла для наполнения каучука в стадии латекса или другие вещества для улучшения технологических свойств, например, в количестве вплоть до 300 ЧСЧК и более предпочтительно вплоть до около 10 ЧСЧК; ускорители и/или замедлители вулканизации, например, в количестве вплоть до около 10 ЧСЧК; и антиокислители, например, в количестве вплоть до около 5 ЧСЧК.

Способ изготовления

Ремень согласно изобретению собирают на оправке в виде ряда слоев. Вначале укладывают эластомерный надкордовый слой 8 ремня. На ранее нанесенный слой укладывают каждый последующий эластомерный слой. На надкордовый слой 8 наносят слой с поперечным кордом 7. На слой с поперечным кордом 7 укладывают работающие на растяжение корды 2. Для создания амортизатора для работающих на растяжение кордов 2 может быть нанесен слой резины 11 между работающими на растяжение кордами 2 и слоем с поперечными кордами 7. Затем на работающие на растяжение корды 2 наносят эластомерный подкордовый слой или основу 3. Последним слоем, наносимым на уложенный подкордовый слой 3, является слой, образующий область 5, содержащую нетканый материал.

Область с нетканым материалом может содержать один или более слоев нетканого материала. Слой или слои нетканого материала имеют дополнительное преимущество в том, что позволяют газам, выделяющимся во время процесса вулканизации, выходить или улетучиваться с краев формы. Выпуск газов из формы способствует надлежащему проникновению эластомерного материала в нетканый материал с образованием области 5.

Затем собранную заготовку ремня подвергают действию давлений и температур, достаточных для вулканизации и формования ремня. Например, после того, как заготовка ремня помещена в форму, процесс изготовления может содержать следующие операции:

1) откачивают воздух из внутреннего пространства формы и выдерживают ее в течение 1-5 минут,

2) увеличивают давление пара на наружный корпус до диапазона 175-235 фунт/кв. дюйм изб.,

3) через 2-10 минут увеличивают давление пара во внутреннем пространстве формы до диапазона 85-210 фунт/кв. дюйм изб.,

4) вулканизируют в течение 10-20 минут,

5) уменьшают давление пара внутри формы до атмосферного давления,

6) уменьшают давление пара снаружи формы до атмосферного давления,

7) охлаждают оправку в охлаждающей текучей среде, например воде,

8) снимают вулканизированную заготовку ремня с оправки.

После охлаждения вулканизированную заготовку ремня затем отделяют от оправки и режут на части, соответствующие ширине ремня. Оптимальные формы ребер достигаются при рабочих давлениях на верхнем пределе диапазона давлений.

Для приложения давления к ремню могут быть также использованы гидравлические или другие способы, известные из уровня техники (пневматические, механические), при этом вместо вулканизации в паровой среде может применяться вулканизация с одновременным подводом тепла от электронагревателя. Диапазон давлений при гидравлической вулканизации составляет 85-500 фунт/кв. дюйм изб. Диапазон температур составляет 250-500°F. Этот способ расширяет выбор резиновых смесей.

Приложение давления до вулканизации приводит к вливанию эластомерного материала в нетканый материал. В таком случае эластомерный материал заполняет пустоты между элементарными волокнами, составляющими нетканый материал. Это приводит к образованию области 5 с нетканым материалом, в которой нетканые материалы взаимно перемешаны и залиты эластомерным материалом.

Испытания

Испытания на возникновение шума проводили с примерным ремнем, изготовленным с использованием ранее указанной композиции, чтобы сравнить ремень согласно изобретению с ремнями, не имеющими стеарата цинка на соприкасающейся со шкивом поверхности с нетканым материалом.

Опытный ремень содержал надкордовый слой 8, слой с поперечным кордом 7, резиновый слой 11, работающие на растяжение корды 2, сжимаемую часть или основу 3 и область 5 с нетканым материалом, как это показано на фиг.1.

Испытание на возникновение шума при сухом скольжении проводят на системе с двумя шкивами. Ведущий шкив имеет диаметр 139,7 мм. Ведомый шкив имеет диаметр 60 мм. Ведущий шкив работает с частотой вращения 400 об/мин. Температура окружающей среды 23°С. К ведомому шкиву прилагают растягивающее усилие в 467 Н. Затем тормозят ведомый шкив, чтобы вызвать скольжение между ремнем и ведомым шкивом. Измеряют скорость скольжения между ремнем и ведомым шкивом. Измеряют шум при скольжении, используя микрофон в средней точке, которая смещена вбок на 5 дюймов относительно центральной линии между шкивами.

Ниже приведены результаты испытаний.

Ремень	Шум при скольжении
Область с нетканым материалом без стеарата цинка	111 дБ
Область с нетканым материалом со стеаратом цинка	83 дБ

Как можно видеть, ремень, имеющий заранее установленное количество стеарата цинка в эластомерном составе в соприкасающейся со шкивом области 5 с нетканым материалом, работает значительно тише, чем ремень без стеарата цинка.

На фиг.2 показаны результаты испытания в виде зависимости между шумом при скольжении и скоростью скольжения. Испытания проводят при схеме расположения шкивов, показанной на фиг.4. Для рабочих условий, при которых угол обхвата ремнем ведомого шкива №2 равен 90°, усилие, приложенное к шкиву №5 на фиг.4, равно 180 Н и частота вращения равна 600 об/мин, кривая А показывает, что ремень согласно изобретению не создавал шум при скольжении свыше 82 дБ при скорости скольжения свыше 4 м/с, при этом сохранялась отличная несущая способность по крутящему моменту.

На фиг.3 показан график зависимости между шумом при скольжении и скоростью скольжения для ремня, не имеющего стеарата цинка. Это испытание также проводят при условиях, описанных для фиг.2, и при схеме расположения шкивов, показанной на фиг.4. Как показывает кривая А, шум при скольжении немедленно увеличивается от 82 дБ до приблизительно 95 дБ как только начинает происходить скольжение при 0+ м/с. Как показывает кривая А, шум значительно увеличивается до приблизительно 123 дБ при скоростях скольжения от приблизительно 1,5 метров в секунду (м/с) до приблизительно 6 м/с. Кривая В показывает коэффициент трения как функцию скорости скольжения.

Испытания в отношении несущей способности по крутящему моменту проводят с системой из шести шкивов, показанной на фиг.4. Шкивы имеют номера 1-6. Условия испытания следующие: окружающая температура 90°F, натяжение ремня - 180 Н у шкива №5, крутящий момент - 0-20 Нм, частота вращения шкива №2 по часовой стрелке - 400 об/мин и угол обхвата ремнем шкива №2 - 20°. При необходимости может быть изменен угол обхвата ремнем шкива №2. До проведения испытания шкивы очищали изопропиловым спиртом, и ремень работал в течение 2 минут до сбора данных.

На фиг.2 и 3 показаны результаты испытаний на несущую способность по крутящему моменту. Как можно видеть по кривой В на фиг.2 и 3, для эквивалентных диапазонов скорости эффективный коэффициент трения (КОТ) ремня согласно изобретению согласуется с эффективным коэффициентом трения ремня без стеарата цинка. Это показывает, что у ремня согласно изобретению не происходит никакой потери несущей способности по крутящему моменту. Следовательно, ремень согласно изобретению обеспечивает бесшумную работу без снижения несущей способности.

Для снижения шума при скольжении полезно несколько сочетаний нетканого материала и МСКК. Композиция нетканого материала, используемая в области 5 с нетканым материалом, может включать в себя 100% материала из древесины мягких пород, смесь материалов из древесины твердых и мягких пород, смесь материала из древесины мягких пород и синтетического материала и 100% материала из древесины твердых пород. Ниже приводятся примерные соотношения материалов в композиции нетканого материала, которые не являются ограничительными.

	Материал из древесины мягких пород	Материал из древесины твердых пород	Синтетический материал
А	100%	0%	0%
Б	50%	50%	0%
В	75%	25%	0%
Г	70%	0%	30%
Д	85%	0%	15%
Е	0%	100%	0%

Вышеуказанные соотношения предложены как иллюстративные для диапазона соотношений в композициях слоя нетканого материала и не являются ограничительными.

В число синтетических волокон, объединяемых с материалом из древесины мягких пород в смеси этого материала и синтетического материала в нетканом материале (Г, Д), входят волокна из арамида, углерода, сложного полиэфира, полиэтилена, стекловолокна и найлона и их смесей и эквивалентов. В число других органических волокон, которые могут быть использованы с материалом из древесины мягких пород, могут входить волокна из шерсти, конопли, хлопка и их смесей и эквивалентов. Композиция со 100% материала из древесины твердых пород (Е) может быть создана с использованием древесной муки или высокооблагороженной целлюлозы.

Хотя здесь были описаны варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что в конструкции и в связи частей могут быть сделаны изменения, не выходящие за пределы описанного здесь изобретения и не отклоняющиеся от его сущности.