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

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

Реферат

 

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 д