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Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem elastischen Grundkörper auf der Basis eines Vulkanisates mit einer verschleißanfälligen Artikeloberfläche, die mit einer Beschichtung aus einer Polymerschicht versehen ist. Der elastische Grundkörper ist zumeist noch mit wenigstens einem eingebetteten Festigkeitsträger bzw. Zugträger versehen, der ein- oder mehrlagig ausgeführt sein kann.
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Ein Artikel, der dynamischen Belastungen und somit einem Verschleiß wie auch Geräuschentwicklungen ausgesetzt ist, ist beispielsweise ein Antriebsriemen, Fördergurt oder Luftfederbalg, wobei der Antriebsriemen von besonderer Bedeutung ist. Der elastische Grundkörper des Antriebsriemens umfasst dabei eine Decklage als Riemenrücken und einen Unterbau mit einer Kraftübertragungszone.
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Antriebsriemen als schwerpunktmäßiger Einsatzbereich werden zur Geräuschreduzierung wie auch zur Erhöhung der Abriebsbeständigkeit insbesondere im Bereich der Kraftübertragungszone mit einer Beschichtung versehen. Die Geräuschbildung soll insbesondere bei Keilrippenriemen Bei Achsversätzen oder Scheibenschiefstellungen verhindert werden.
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Beispielsweise ist aus
EP0662571A1 eine Beschichtung aus vernetztem Fluorpolymeranteil bekannt. Nachteilig ist, dass die Beschichtung auf manchen Motoren nicht dauerhaft ist, verbunden mit einem Verlust der Funktion durch Verschleiß. Außerdem reagiert der Sprühprozess empfindlich auf die Änderung von Umgebungsbedingungen (Luftfeuchte, Temperatur). Darüber hinaus behindert die Zeit für Lacktrocknung einen effizienten Herstellungsprozess. Des Weiteren neigt eine derartige Beschichtung bei Nässe weiterhin zu Geräuschen.
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Eine Lackbeschichtung auf Acrylat- und Polyurethanbasis wird in
DE 60 305 618 T2 beschrieben. Diese Beschichtung ist ebenfalls auf manchen Motoren nicht dauerhaft, verbunden mit einem Verlust der Funktion durch Verschleiß. Darüber hinaus behindert auch hier die Zeit für die Lacktrocknung einen effizienten Herstellungsprozess.
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Zur Geräuschreduzierung können auch Gewebe, Gewirke oder Gestricke eingesetzt werden, wie zum Beispiel in
WO2007/093473A1 beschrieben. Insbesondere Gestricke und Gewirke sind anfällig für einen Durchtritt des Gummis, was Schiefstellungsgeräusche erzeugen kann. Des Weiteren sind sie aufwendig herzustellen und erzeugen damit hohe Kosten. Bei Baumwollgewirken ist der Verschleißschutz auch eher gering ausgeprägt.
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Ebenso sehr aufwendig und kostenintensiv ist eine Beschichtung aus einer Kautschukmischung, welche Fasern und Fluorpolymere enthält, wie sie bspw. in
EP 1 396 658 A1 beschrieben ist. Eine derartige Beschichtung bietet bei Nässe allerdings ebenso keine ausreichende Geräuschreduzierung.
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Aus
DE 60 221 817 T2 ist bekannt, einen Zahnriemen mit einer thermoplastischen Oberflächenschicht zu versehen, wobei insbesondere PA eingesetzt wird.
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In
DE 60 208 888 T2 ,
DE 60 222 464 T2 und auch in
DE 60 212 131 T2 werden Vliesbeschichtungen vorgestellt. Klassische Vliese aus bei Vulkanisationsbedingungen nicht schmelzenden Materialien zeigen eine schlechte Abriebbeständigkeit, weswegen der Einsatz auf den Reibflächen als Verschleißschutz bei reibschlüssigen Antriebsriemen bei den meisten Anwendungen, beispielsweise beim Keilrippenriemen für KFZ-Anwendung, nicht ausreicht. Klassische Vliese sind ferner nicht ausreichend elastisch, um insbesondere das Ausformen von Keilrippenriemen im Formverfahren zu ermöglichen. Der dadurch hervorgerufene Vulkanisatdurchtritt kann das positive Geräuschverhalten verschlechtern.
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Vliesbeschichtungen mit zusätzlich eingelagerte Gleitmittel sind aus
WO2004/005751A1 und aus
US 4,892,510 B1 bekannt. Die Nachteile, welche für die Verwendung von Vliesstoffen oben beschrieben wurden, gelten auch hierfür.
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Ein Keilrippenriemen mit einem Beschichtungsfilm aus mindestens 30% Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE) mit einem Molekulargewicht von 50.000 bis 200.000 g/mol wird in
US 2008/0207371 A1 offenbart. Hier bestehen allerdings aufgrund des LDPE Einbußen in der Dauerhaltbarkeit.
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In
WO2010/066505A1 wird ein Antriebsriemen dargestellt, bei dem die Textilschicht über einen Haftvermittler auf die Riemenoberfläche aufgebracht wird. Der Haftvermittler ist ein Kunststoff. Nachteilig ist zum einen, dass das Textil mit dem Kunststoff präpariert werden muss, zum anderen wird die Kunststoffoberfläche durch das Textil durchbrochen und bildet daher keine durchgängige Schicht. Das Textil muss außerdem aufwendig hergestellt werden.
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Aus
US 2010/0075793 A1 sind Antriebsriemen auf der Basis von Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) mit einer äußeren Textiloberfläche bekannt, die mit einer thermoplastischen Sperrschicht an den Grundkörper angebunden sind. Auch hier gelten gleichen Nachteile wie bereits eben erwähnt.
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In
DE 10 2008 025 030 A1 werden zur Geräuschminderung dem elastischen Grundkörper, welches aus einer EPDM-Mischung aufgebaut ist, zwei verschiedene C6 bis C24 Fettsäuren und/oder C6 bis C24 Fettsäurederivate hinzugefügt.
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Aus der Foliencompoundingtechnologie sind so genannte Slip-Zusätze für Polyolefinfolien bekannt, die die Reibung der Folien herabsetzen. Bei diesen Folien werden in der Regel ca. 0,1 Gew.-% Amidwachse direkt in die Folie eingebracht, die sich beim Erkalten auf der Oberfläche anreichern und dadurch einen gleitfreudigen Schmierfilm bilden. Die Herstellung dieser Amidwachse ist bspw. in
EP1826235A1 beschrieben.
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Im Rahmen einer Weiterentwicklung des oben beschriebenen Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Artikel mit einer Polymerbeschichtung bereitzustellen, der sich durch eine gute bis optimierte Geräuschdämmung, insbesondere bei Geräuschen bedingt durch Schiefstellungen oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche (Nässe), auszeichnet. Gleichzeitig sollen der Reibbeiwert und die weiteren physikalischen Eigenschaften nicht negativ beeinflusst werden. Des Weiteren sollen die Komplexizität bei dem Herstellprozess des Artikels und die Herstellkosten nicht erhöht werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens eine Polymerbeschichtung des Artikels aus wenigstens einer Schicht auf der Basis wenigstens eines thermoplastischen Kunststoffs besteht, wobei der Kunststoff derart beschaffen ist, dass dieser bei der Vulkanisation schmilzt und dabei einen festen Haftverbund von Grundkörper und Beschichtung bildet und dass der elastische Grundkörper 1 bis 10 Gew.-% eines Gleitmittels, bezogen auf die Gesamtmasse des elastischen Grundkörpers, enthält.
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Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass sich die Kombination von Polymerbeschichtung auf der Basis wenigstens eines thermoplastischen Kunststoffs und eines gleitmittelhaltigen elastomeren Grundkörpers positiv auf die Verminderung der Geräuschbildung, insbesondere bei Nässe auswirkt, ohne den Reibbeiwert negativ zu beeinflussen.
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Besonders gute Ergebnisse lassen sich hierbei erzielen, wenn die Schicht, welche zur Beschichtung verwendet wird, durchbrochen ist.
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Der Begriff „durchbrochen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schicht Öffnungen aufweist, die auf verschiedene Art und Weise entstanden sein können. Die Schicht kann zum Beispiel als Folie ausgebildet sein und zum Beispiel mit heißen oder kalten Nadeln gelocht werden. Es können alternativ auch (kleine) Schlitze geschnitten werden, die gerade oder rund sein können. Die Öffnungen können alternativ auch gestanzt werden oder durch andere Verfahren wie z.B. mit Lasern erzeugt werden. Oder aber die Öffnungen sind durch Guß- oder Spritzgußverfahren während der Herstellung entstanden.
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Eine derartige Beschichtung aus einer durchbrochenen Schicht auf der Basis wenigstens eines thermoplastischen Kunststoffs kommt insbesondere bei der Herstellung folgender Artikel zur Anwendung:
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Antriebsriemen
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Besonders relevant ist der Antriebsriemen, der konstruktiv als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen ausgebildet sein kann. Sein Einsatz erstreckt sich auf den Fahrzeug- und Maschinenbau. Auch bei Aufzügen spielt er eine besondere Bedeutung.
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Eine zunehmend herausragende Bedeutung hat dabei der Keilriemen sowie insbesondere der Keilrippenriemen, wobei hierbei wiederum der im Formverfahren hergestellte Keilrippenriemen eine herausragende Bedeutung hat.
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Besonders verschleißanfällig ist die Kraftübertragungszone, da dort der Riementrieb wirkt.
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Vorteilhaft ist es, wenn zumindest die Kraftübertragungszone, d.h. die Reib- oder Verschleißseite, mit einer Beschichtung versehen ist, die aus einer durchbrochenen Schicht auf der Basis wenigstens eines thermoplastischen Kunststoffs besteht. Insbesondere bei Schiefstellungs- und Nassgeräuschen ergeben sich hier besondere Vorteile.
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Der Riemenrücken kann gegebenenfalls ebenfalls mit einer derartigen Beschichtung versehen werden.
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Bei der Endlosschließung eines Antriebsriemens kann zwischen den Stoßenden der durchbrochenen Kunststofffschicht, die als Folie ausgebildet sein kann, eine Lücke von 0 bis 10 mm gelassen werden. Gegebenenfalls können die Schichtenden, auch überlappend ausgeführt werden. Die durchbrochene Kunststoffschicht kann hierbei einlagig oder mehrlagig aufgebracht werden.
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Fördergurt
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Ein Fördergurt umfasst eine tragseitige und laufseitige Deckplatte, wobei sämtliche Oberflächen verschleißanfällig sind. Bei der tragseitigen Deckplatte wird der Verschleiß durch das Fördermaterial, beispielsweise durch scharfkantige Erze, sowie bei der laufseitigen Deckplatte durch die Trommeln (Antriebstrommel, Umkehrtrommel, Umlenktrommel) sowie durch die Tragrollen hervorgerufen.
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Die Beschichtung in Form einer durchbrochenen Kunststoffschicht erfasst hier vorzugsweise die tragseitige und laufseitige Deckplatte.
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Schlauch
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Ein Schlauch ist ein mehrschichtiges Gebilde, umfassend eine verschleißanfällige Außenschicht und eine Innenschicht, die primär medienbeständig sein muss. Bei Transport von Gasen ist zudem eine Gasdiffusion zu verhindern. Die Verschleißanfälligkeit der Außenschicht ist insbesondere bei Großschläuchen, beispielsweise Schwimmschläuchen von Off-Shore-Anlagen, relevant. Bei einem Schlauch wird daher in der Regel ausschließlich die Außenschicht mit einer Beschichtung aus einer durchbrochenen Kunststoffschicht ausgestattet.
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Luftfederbalg
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Ein Luftfederbalg (Axialbalg, Kreuzlagenbalg) umfasst ebenfalls eine Außenschicht und Innenschicht. Dabei unterliegt die Außenschicht im Rahmen der Ein- und Ausfederung einem permanenten Verschleiß.
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Die Außenschicht eines Luftfederbalges kann nun mit einer Beschichtung aus einer durchbrochenen Kunststoffschicht ausgestattet werden.
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Mehrschichtige Stoffbahn
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Eine mehrschichtige Stoffbahn dient beispielsweise zur Bildung von Schutzanzügen, Zelten, Rettungsinseln und Übergangsbälgen. Bei Schutzanzügen, Zelten, Planen und Rettungsinseln ist die Außenschicht einem Verschleiß ausgesetzt. Hier ist es ausreichend, wenn nur die Außenschicht mit einer durchbrochenen Kunststoffschicht ausgestattet wird.
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Bei den zumeist faltenförmigen Übergangsbälgen (Fluggastbrücken, Übergangsbälge für Bahnen und Busse) ist es dagegen von Vorteil, wenn nicht nur die Außenschicht, sondern auch die Innenschicht mit einer Beschichtung aus einer durchbrochenen Kunststoffschicht versehen wird.
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Der thermoplastische Kunststoff der Schicht, welche, wie bereits erwähnt in einer bevorzugten Ausführungsform durchbrochen ist, enthält wenigstens ein Polyethylen (PE) und/oder ein Polypropylen (PP) und/oder ein Polyamid (PA). Die Verwendung wenigsten eines Polyethylens hat sich als besonders geeignet gezeigt. Alle der fachkundigen Person bekannten Polyethylene können alleine oder in Kombination eingesetzt werden. Insbesondere Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) oder mit hoher Dichte (HDPE) oder mit hohem Molekulargewicht (HMWPE) oder Polyethylen mit niedriger Dichte und linearer Struktur (LLDPE) oder auch Polyethylenmischungen sind gut geeignet. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von LDPE und/oder LLDPE.
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Im Fall einer mehrlagigen Schicht kann die Schicht bspw. aus verschiedenen der oben genannten Materialien aufgebaut sein.
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LLDPE wird durch Copolymerisationen mit höheren Olefinen wie Buten, Hexen oder Octen hergestellt. Dadurch liegt der Erweichungsbereich von LLDPE etwas höher als der von HDPE oder LDPE, wodurch sich zusätzlich eine verbesserte Resistenz gegen Einstiche und eine höhere Festigkeit ergibt.
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Insbesondere PE wird bei Verwendung eines Grundkörpers aus EPDM bei der peroxidischen Vulkanisation mitvernetzt und somit optimal an das EPDM angebunden.
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Es ist möglich, dass die Schicht ein Kunststoffgemisch auf der Basis von PE, LDPE, LLDPE, HDPE, HMWPE oder PP oder PA ist, beispielsweise ein HDPE/PP-Gemisch oder ein HD-PE/PA-Gemisch, wobei der Anteil an PE, LD-PE, LLDPE, HD-PE, HMW-PE oder PP wenigstens 40 Gew.-%, insbesondere wenigstens 80 Gew.-%, beträgt. Diese Angaben beziehen sich auf die jeweilige Basiskomponente eines Kunststoffgemisches.
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Bildet beispielsweise in einem HDPE/PP-Gemisch das HDPE die Basiskomponente, dann sind die oben genannten Mengenangaben auf das HDPE anzuwenden, beispielsweise ein Gemisch aus 85 Gew.-% HDPE und 15 Gew.-% PP. Von besonderer Bedeutung ist jedoch der artenreine, d.h. unverschnittene, Kunststoff.
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Der thermoplastische Kunststoff der Schicht kann auch farbig ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, die Oberfläche des Riemens individuell nach Kundenwunsch farbig zu gestalten. Es sind dabei alle Farben und Farbnuancen möglich.
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Das Flächengewicht der Kunststoffschicht, insbesondere der durchbrochenen Kunststoffschicht, beträgt 1 bis 100 g/m2, insbesondere 5 bis 40 g/m2, insbesondere wiederum 10 bis 25 g/m2.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, in den Kunststoff der Schicht, insbesondere der durchbrochenen Schicht, zusätzlich Partikel einzuarbeiten, insbesondere unter dem Aspekt der Reibbeiwertssenkung sowie der Beständigkeit gegenüber Hitze. Diese Partikel können aus Silicon und/oder Polyurethan und/oder aus einem fluorhaltigen Kunststoff bestehen.
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Zu nennen sind als fluorhaltige Kunststoffe insbesondere Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Von besonderer Bedeutung ist dabei PTFE. Auch Graphit oder Molybdänsulfid (MoS) kann eingemischt sein. Die Menge dieser reibbeiwertssenkenden Zusätze beträgt vorzugsweise 0.5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht.
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Ist die Schicht durchbrochen, so besitzt sie an den nicht durchbrochenen Stellen eine Stärke von 0,001 bis 0,15 mm, insbesondere 0,005 bis 0,04 mm, insbesondere wiederum 0,010 bis 0,025 mm.
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Die Öffnungen der durchbrochenen Kunststoffschicht sind bevorzugt Lochungen, so dass es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um eine gelochte Kunststoffschicht handelt.
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Als Loch wird in der Regel eine kreisrunde Aussparung bezeichnet. Es ist aber auch möglich, dass die Öffnung durch elliptische oder eckige, z. B. sternförmige oder quadratische, oder anderweitige zweidimensionale bzw. in Abhängigkeit der Schichtdicke auch dreidimensionale Aussparungen vorliegt. Alternativ können die Öffnungen auch gerade oder gebogene Schnitte sein. Die Öffnungen können in einer besonderen Ausführung auch so gestaltet sein, dass sie sich bei der Vulkanisation wieder schließen.
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Handelt es sich bei der durchbrochenen Kunststoffschicht um eine gelochte Kunststoffschicht, so beträgt die Lochgröße bevorzugt 0,01 bis 3 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,5 mm. Die Lochdichte liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1 bis 1000 Löchern/dm2.
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Die Öffnungen, bevorzugt Lochung, können hierbei regelmäßig oder unregelmäßig sein.
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Bei einem unregelmäßigen Muster der Öffnungen, bevorzugt Lochung, ergeben sich besondere Vorteile hinsichtlich der Reduzierung des Geräuschverhaltens. Ebenso kann der Reibbeiwert über den Gesamtflächenanteil der Öffnungen, bevorzugt Lochanteil, der Schicht variiert werden. Die Öffnungen, bevorzugt Lochung, begünstigen ebenso die Luftabführung während der Vulkanisation, was im Vergleich zur Verwendung von einer einfachen geschlossenen Schicht einen deutlichen Vorteil darstellt.
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Des Weiteren sind bei Verwendung einer Kunststoffschicht als Beschichtung keine Lösemittel notwendig, so dass auch keine entsprechenden Ablüftungszeiten benötigt werden.
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Die Kunststoffschicht ist in der Regel frei von Gleitmitteln, da diese die Anbindung an den Grundkörper häufig negativ beeinträchtigen bzw. herausgefunden wurde, dass die Wirksamkeit von in der Kunststoffschicht vorhandenen Gleitmitteln alleine nicht ausreichend ist. Zusätzlich haben mit Gleitmittel versehene Kunststofffolien meist höhere Anschaffungskosten, d.h. die Marktpreise sind deutlich höher.
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Der Grundkörper ist zumeist ein Vulkanisat auf der Basis einer vulkanisierten Kautschukmischung, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente und Mischungsingredienzien. Als Kautschukkomponente wird insbesondere ein Ethylen-Propylen-Mischpolymerisat (EPM), ein Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Fluorkautschuk (FKM), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Butadien-Kautschuk (BR) eingesetzt, die unverschnitten oder mit wenigstens einer weiteren Kautschukkomponente, insbesondere mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, verschnitten sind, beispielsweise in Form eines EPM/EPDM- oder SBR/BR-Verschnittes. Von besonderer Bedeutung ist dabei EPM oder EPDM oder HNBR oder ein Verschnitt der vorgenannten Kautschuktypen. Die vorgenannten Kautschuktypen kommen insbesondere bei Antriebsriemen zu Einsatz.
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Erfindungsgemäß enthält der Teil des elastomeren Grundkörpers, der in Kontakt mit der Kunststoffaußenschicht ist, 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 5 Gew.-%, wenigstens eines Gleitmittels, auch als Gleitadditiv bezeichnet. Dies bedeutet, dass entweder ein oder auch mehrere Gleitadditive verwendet werden können. Viele Gleitadditive liegen z. Bsp. handelsüblich nur als ein Gemisch aus mehreren Gleitadditiven vor. Handelsüblich sind allerdings auch reine Gleitmittel erhältlich. Die Optimierung des Geräuschverhaltens, insbesondere bei Nässe, durch Verwendung nur eines Gleitadditivs zeigt sich als besonders vorteilhaft. Die Verwendung nur eines Gleitadditivs bedeutet, dass die Komplexizität bei der Herstellung und die Herstellkosten des Artikels nicht unnötig erhöht wird, da nur eine weitere Substanz zur Herstellung des Grundkörpers verwendet werden muss.
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Als Gleitadditiv können alle der fachkundigen Person bekannten Gleitadditive alleine oder in Kombination verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich dabei um Fettsäuren oder Fettsäurederivate.
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Als Fettsäuren können insbesondere Capronsäure, Enanthsäure, Caprylsäure, Nonansäure, Caprinsäure, Undecansäure, Laurinsäure, Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Stearinsäure, Nandecansäure, Arachinsäure, Behensäure, Tetracosansäure, Cerotinsäure, Tricontansäure, Isobuttersäure, 3-Methylbuttersäure, Acrylsäure, Butensäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Erucasäure, Sorbinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostarinsäure, Arachidonsäure, Eicosapentaensäure oder Clupanodonsäure.
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Ebenso können Fettsäureester, Fettsäureanhydride oder besonders bevorzugt Fettsäureamide eingesetzt werden. Als Fettsäureamide können Ölsäureamid, Stearinsäureamid, Behensäureamid, Oleyl-Ölsäureamid, Stearyl-Erucasäureamid, Ethylendi-Stearinsäureamid, Ethylendi-Ölsäureamid, Erucasäureamid oder Fettsäurederivate eingesetzt werden. Als besonders gut geeignet hat sich die Verwendung von Erucasäureamid gezeigt.
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Die weiteren Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch wenigstens ein Füllstoff und/oder wenigstens ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder wenigstens ein Weichmacher und/oder wenigstens ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, beispielsweise Fasern und/oder Farbpigmente. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
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Das Vulkanisat ist vorzugsweise peroxidisch vernetzt, was in Verbindung mit der Kautschukmischung der oben genannten Art etwas näher erläutert wird. Die üblichen Vulkanisationstemperaturen liegen bei 130 bis 200°C. Der schmelzende Kunststoff der Schicht, beispielsweise PE, wird durch die Peroxide der Elastomermischung mitvernetzt, wodurch ein fester Verbund zwischen der Kautschukmischung und der Schicht entsteht.
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Um den Vernetzungsgrad der Kunststoffbeschichtung zu erhöhen, können der Beschichtung zusätzlich Peroxide beigemischt sein.
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Im Folgenden wird nun eine Versuchsreihe anhand eines Keilrippenriemens beschrieben.
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Vier elastomere Grundkörper auf der Basis eines EPDM mit jeweils gleicher Zusammensetzung wurden mit jeweils 0, 1, 2 und 4 Gew.-% Erucasäureamid, Crodamide ER der Fa. Croda, gemischt und zu Platten mit einer Dicke von 2,3 mm gezogen.
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Erucasäureamid wird in den unten stehenden Tabellen als „Slip“ bezeichnet. Aus diesen vier Platten, weiteren EPDM-Deckplatten und Polyestercorden wurden vier Rohwickel hergestellt, wobei die oben genannten Platten den Unterbau des KRR darstellen. Jeder der vier Rohwickel wurde in drei Zonen untereilt, wobei die erste Zone nicht beschichtet wurde. Die zweite Zone wurde mit einer Folie (20 g/m2) belegt, die aus 80% LLDPE und 20% LDPE bestand. Die dritte Zone wurde mit einer Folie (20 g/m2) belegt, die aus 80% LLDPE und 20% LDPE bestand und die zusätzlich 0,1 Gew.-% Erucasäureamid enthielt.
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Die Folien hatten ein regelmäßiges Lochmuster (ca. 52 Löcher/dm2). Die Löcher waren ungefähr oval mit den Außenmaßen von 0,7 mm × 0,03 mm.
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Die Wickel wurden in einer KRR-Form geheizt und in einzelne Riemen (6PK1335) zerteilt. Die so gefertigten Riemen wurden in einem Geräuschprüfstand trocken mit einer Schiefstellung von 0 bis 2° (in 0,5° Schritten) und nass geprüft. Des Weiteren wurden die Reibbeiwerte (CoF-Werte) gemäß SAE-Norm J2432 bestimmt.
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Die diesbezüglichen Ergebnisse waren:
| | 0 Gew.-% Crodamide ER | 1,0 Gew.-% Crodamide ER |
| | keine Folie | reine PE-Folie | PE-Folie + Slip | keine Folie | reine PE-Folie | PE-Folie + Slip |
| CoF trocken | 1,8 | 2,3 | 2,5 | 2,1 | 2,2 | 2,2 |
| Geräusche trocken | bis 0.5° | bis 1.0° | bis 1.0° | bis 0.5° | bis 1.0° | bis 1.0° |
| Geräusche nass | - | - | - | - | - | - |
| | 2,0 Gew.-% Crodamide ER | 4,0 Gew.-% Crodamide ER |
| | keine Folie | reine PE-Folie | PE-Folie + Slip | keine Folie | reine PE-Folie | PE-Folie + Slip |
| CoF trocken | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,1 | 2,3 | 2,3 |
| Geräusche trocken | bis 2.0° | bis 2.0° | bis 2.0° | bis 2.0° | bis 2.0° | bis 2.0° |
| Geräusche nass | - | + | + | - | + | + |
Legende: - = Nassgeräusche, + = keine Nassgeräusche, bis x° = bis x° Schiefstellung keine Trockengeräusche.
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Die beiden Folien alleine ergeben ohne und mit 1 Gew.-% Erucasäureamid in dem elastischen Grundkörper nur einen leichten Geräuschvorteil in trockenem Zustand. Bei Nässe sind dagegen deutliche Geräusche vorhanden. Die folienlosen Riemen mit 2,0 und 4,0 Gew.-% Erucasäureamid in dem elastischen Grundkörper zeigen zwar keine Schiefstellungsgeräusche in trockenem Zustand, aber dafür deutliche Nassgeräusche.
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Überraschend zeigt sich, dass die Kombination aus reiner Folienbeschichtung und elastischem Grundkörper mit Erucasäureamid einen sowohl in trockenem als auch in nassem Zustand geräuschfreien Riemen ergibt. Es ist zu erkennen, dass ein zusätzliches Vorhandensein von Erucasäureamid in der PE-Folie keine weiteren Vorteile bietet, so dass insbesondere aus Kostengründen auf eine derartige Beschichtung verzichtet werden kann.
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Die CoF-Werte sind bei allen Riemen mit Folien im Rahmen der natürlichen Fertigungsstreuung gleich (2,3 ± 0,2).
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf zwei schematische Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Antriebsriemen 1, der als Keilrippenriemen ausgebildet ist, mit einem Riemenrücken 2 und einer Decklagen-Mischung 3, einer Festigkeitsträgerlage mit in Längrichtung verlaufenden parallel angeordneten Zugträgern 4 in Form von Einzelcorden sowie mit einem Unterbau 5. Die Decklage und der Unterbau bilden den elastischen Grundkörper auf der Basis eines Vulkanisates, beispielsweise auf der Basis von EPDM. Die Unterbaumischung enthält zusätzlich ein oder mehrere Amidwachse, bevorzugt Erucasäureamid. Der Unterbau weist eine Keilrippenstruktur auf, gebildet aus Rippen 8 und Rillen 9. Der Unterbau umfasst dabei die Kraftübertragungszone 6.
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Die Beschichtung 7 auf der Kraftübertragungszone 6 besteht ausschließlich aus einer gelochten PE-Schicht, insbesondere einer gelochten LLDPE- oder einer gelochten LDPE-Folie.
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Die Zugträger 4 bestehen beispielsweise aus Stahl, Polyamid, Aramid, Glasfasern, Kohlefasern, Basaltfasern, Polyethylentherephthalat (PET), Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN).
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Die Beschichtung für den Riemenrücken 2 kann eine Gummimischung sein oder beispielsweise auch aus einer Textilauflage nach dem Stand der Technik gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsriemen (Keilrippenriemen)
- 2
- Riemenrücken
- 3
- Decklagen-Mischung als Teil des elastischen Grundkörpers
- 4
- Zugträger in Form von Einzelcorden
- 5
- Unterbau als Teil des elastischen Grundkörpers
- 6
- Kraftübertragungszone
- 7
- Beschichtung aus durchbrochener Kunststoffschicht
- 8
- Rillen
- 9
- Rippe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0662571 A1 [0004]
- DE 60305618 T2 [0005]
- WO 2007/093473 A1 [0006]
- EP 1396658 A1 [0007]
- DE 60221817 T2 [0008]
- DE 60208888 T2 [0009]
- DE 60222464 T2 [0009]
- DE 60212131 T2 [0009]
- WO 2004/005751 A1 [0010]
- US 4892510 B1 [0010]
- US 2008/0207371 A1 [0011]
- WO 2010/066505 A1 [0012]
- US 2010/0075793 A1 [0013]
- DE 102008025030 A1 [0014]
- EP 1826235 A1 [0015]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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