ES2244645T3

ES2244645T3 - Correa de transmision de potencia provista de un elemento de caucho adhesivo de alto modulo.

Info

Publication number: ES2244645T3
Application number: ES01962253T
Authority: ES
Inventors: Bobbie E. South
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2005-12-16
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: AU8344801A; PT1309808E; AU2001283448B2; DE60112448T2; CA2419277C; CA2419277A1; PL200546B1; DK1309808T3; ATE301255T1; RU2241159C2; MXPA03002365A; EP1309808A2; WO2002016801A3; US20020042317A1; JP2004507679A; JP4245920B2; BR0113326A; BR0113326B1; CN1273757C; DE60112448D1

Abstract

Una correa sin fin que comprende un elemento de tracción que se extiende longitudinalmente (22) empotrado en un cuerpo elastomérico curado (12) de la correa, en donde al menos una porción de dicho elemento de tracción está en contacto con una composición elastómera curada (18), caracterizada porque dicha composición elastómera curada (18) exhibe al menos una de las siguientes propiedades: un módulo complejo medido a una temperatura de 175ºC, una

Description

Correa de transmisión de potencia provista de un elemento de caucho adhesivo de alto módulo.

La presente invención están dirigidas a correas sin fin, incluyendo correas trapezoidales sin fin, correas trapezoidales sin fin de perfiles múltiples y correas síncronas.

Las correas trapezoidales y las correas trapezoidales de perfiles múltiples son utilizadas tradicionalmente en particular para la transmisión de fuerzas periféricas en sistemas de accionamiento. Las correas convencionales (véase, por ejemplo, US-A-5 610 217) comprenden una porción de cuerpo principal de la correa flexible y generalmente elastomérica que define una sección por debajo de los cordones o sección de compresión, una sección por encima de los cordones o sección de tracción y una sección portadora de tensión o carga dispuesta entre las secciones por debajo y por encima de los cordones. A su vez, la sección portadora de carga comprende en general un elemento de tracción altamente resiliente y que se extiende longitudinalmente, formado habitualmente por uno o más cordones, los cuales están tradicionalmente empotrados en o rodeados por una composición de goma de caucho adhesiva formada generalmente por una o más capas de caucho.

El acoplamiento friccional entre las superficies motrices de las correas y las poleas o roldanas motrices es generado por la superficie de la sección por debajo de los cordones del cuerpo de la correa, siendo portada la carga motriz por el elemento de tracción. La finalidad de la goma adhesiva es la de mantener el elemento de tracción en su sitio dentro de la estructura compuesta de la correa, por lo que en dichas composiciones se requieren generalmente altas propiedades de adherencia y resistencia al desgarramiento.

Con el fin de proporcionar las propiedades requeridas de resistencia al desgarramiento, una práctica convencional consiste en utilizar, en la formación de los elementos de goma adhesivos, una composición de caucho caracterizada por una densidad de reticulación relativamente baja y/o un módulo relativamente bajo. El hecho de disminuir la densidad de reticulación de una composición de goma de caucho determinada da lugar generalmente a una resistencia mejorada al desgarramiento, traduciéndose también ello en un descenso generalmente proporcional en su módulo. Un problema mostrado por las correas trapezoidales de perfiles múltiples y en particular por aquellas que operan en transmisiones de alta carga reside en el fallo de los cordones del borde, en donde al menos una porción del cordón de tracción expuesto en el borde lateral de la correa se rompe liberándose del elemento de goma adhesiva durante la operación. Este modo de fallo de la correa es particularmente perjudicial puesto que su primera señal o indicación se traduce frecuentemente en el fallo catastrófico de la correa. Desde el punto de vista del mantenimiento, aquellos modos de fallo que exhiben alguna indicación precoz del inicio de un problema potencial y que por tanto permiten tomar una acción de remedio antes del fallo catastrófico, son en general mejores que los fallos como los ejemplificados por el fallo de los cordones laterales.

Las mayores necesidades de seguridad y mantenimiento operacionales de las transmisiones por correa han conducido a una mayor demanda hacia correas libres de perturbaciones, incluyendo correas trapezoidales y correas trapezoidales de perfiles múltiples, que tengan un periodo de vida en servicio largo y predecible.

Por tanto, sería conveniente poder proporcionar correas sin fin, incluyendo correas trapezoidales y correas trapezoidales de perfiles múltiples y correas síncronas, que exhiban un mayor periodo de vida en servicio predecible en general, así como una capacidad portadora mejorada de carga, en comparación con las correas del estado de la técnica y, en particular, con aquellas correas que pueden resultar adecuadas para utilizarse en condiciones de alta carga dinámica por ejemplo, en aplicaciones de accionamiento de accesorios de los automóviles modernos.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una correa sin fin que comprende una composición de caucho curada en contacto con al menos una porción de un elemento de tracción que se extiende longitudinalmente, que exhibe al menos una de las siguientes características: un módulo complejo de al menos 15.000 kPa medido a una temperatura de 175ºC; una deformación de 0,09 grados y una frecuencia de 2.000 cpm; y un módulo de tracción a 125ºC y un alargamiento al 10% de al menos 250 libras por pulgada cuadrada ("psi") (1,724 MPa).

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incorporan en esta descripción y que forman parte de la misma, ilustran modalidades preferidas de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos, en donde los números iguales representan partes también iguales:

La figura 1 es una vista en perspectiva, con partes en sección, de una porción de una correa trapezoidal de perfiles múltiples construida de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva, con partes en sección, de una porción de una correa trapezoidal construida de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.

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La figura 3 es una vista en perspectiva, con partes en sección, de una porción de una correa síncrona construida de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.

La figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de la correa de la figura 1 arrastrada alrededor de dos poleas en un conjunto de transmisión de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.

La figura 5 es una ilustración esquemática de la configuración del ensayo de la capacidad de carga a tensión constante y alta temperatura, utilizada en la descripción de una modalidad de la presente invención.

Descripción detallada

Con referencia a la figura 1, en la misma se muestra en general una correa trapezoidal de perfiles múltiples 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La correa trapezoidal de perfiles múltiples 10 incluye una porción elastomérica 12 del cuerpo principal de la correa, o sección por debajo de los cordones, y una porción 14 de contacto con la roldana situada a lo largo de la periferia interior de la porción 12 del cuerpo principal de la correa. El término "roldana" tal como se emplea en este contexto incluye poleas y ruedas dentadas normales utilizadas con una correa de transmisión de potencia, y también rodillos y mecanismos similares. La porción 14 de contacto con la roldana de la correa de la figura 1 tiene en particular la forma de una pluralidad de zonas o vértices prominentes 36 que alternan con una pluralidad de zonas deprimidas 38 que definen entre las mismas lados enfrentados de forma opuesta. En cada uno de los casos de las figuras 1 y 2, la porción 14 de contacto con la roldana es integral con la porción 12 del cuerpo principal de la correa y está formada del mismo material elastomérico, como más adelante se describe. Sin embargo, en la figura 3, la porción 14 de contacto con la roldana comprende, como puede apreciarse, un género de refuerzo 24, como más adelante se describe con mayor detalle, como el utilizado tradicionalmente en la construcción de correas síncronas, y de este modo está formada de un material distinto de aquel de la porción 12 del cuerpo principal de la correa en esa modalidad de la presente invención.

Una sección portadora de tensión o carga 20 está situada por encima de la sección 12 por debajo de los cordones para aportar soporte y resistencia a la correa 10. En la forma ilustrada, la sección de tracción comprende al menos un cordón de tracción que se extiende longitudinalmente 22 alineado longitudinalmente a lo largo de la longitud de la correa y, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, empotrado en un elemento de caucho adhesivo 18 como más adelante se describirá con mayor detalle. El experto en la materia podrá apreciar fácilmente que, en las diversas figuras 1-3, el elemento de caucho adhesivo 18 se ilustra de forma exagerada con el fin de distinguirlo visualmente de las otras porciones elastoméricas de la correa. En realidad, el material compuesto curado con frecuencia es visualmente indistinguible de la porción elastomérica circundante del cuerpo de la correa excepto en casos, por ejemplo, cuando sólo está presente carga de fibra bien en el elemento de caucho adhesivo 18 o bien en la sección 12 por debajo de los cordones.

Opcionalmente, se puede emplear un género de refuerzo (no mostrado en la figura 1) y, en el caso de correas trapezoidales y correas trapezoidales de perfiles múltiples, dicho género se ajusta de forma íntima a lo largo de la superficie de la correa opuesta a la porción 14 de contacto con la roldana, para formar una cubierta superficial o sección por encima de los cordones de la correa. El género puede tener cualquier configuración deseada, tal como un tejido convencional consistente en hilos de urdimbre y trama en cualquier ángulo deseado, o bien puede consistir en hilos de urdimbre retenidos de forma conjunta mediante cordones de hilos de trama separados, por ejemplo, como en un género de cordones para neumáticos, o bien puede tener una configuración de género de punto o trenzado, y similar. El género puede estar revestido por fricción o aplanado con la misma o distinta composición elastómera que la del cuerpo principal elastómero 12 de la correa. Se puede emplear más de una capa de género. Si se desea, el género puede ser cortado o conformado de otro modo para quedar dispuesto de forma sesgada, de manera que los cabos formen un ángulo con la dirección de desplazamiento de la correa. Una modalidad de dicho uso de género de refuerzo se muestra en la figura 2 en donde, de forma exagerada, se ilustra un género de cordones para neumáticos revestidos con espuma de caucho.

Con referencia a la figura 2, en la misma se ilustra una correa trapezoidal dentada convencional 26. La correa trapezoidal 26 incluye una porción elastomérica 12 del cuerpo principal de la correa similar a la ilustrada en la figura 1, y una sección portadora de tensión o carga 20 en forma de uno o más cordones de tracción 22 empotrados en un elemento de caucho adhesivo 18, también similar al ilustrado en la figura 1. La porción elastomérica 12 del cuerpo principal de la correa, el elemento de caucho adhesivo 18 y la sección portadora de carga 20 de la correa trapezoidal 26, se pueden construir a partir de los mismos materiales que los descritos anteriormente para la figura 1.

La correa trapezoidal 26 incluye también una porción 14 de contacto con la roldana como en la correa trapezoidal de perfiles múltiples 10 de la figura 1. Las superficies laterales de la porción elastomérica 12 del cuerpo principal de la correa, o en el caso de una correa trapezoidal como la ilustrada, de la sección de compresión, sirven como las superficies motrices de la correa 26. En la modalidad ilustrada, la porción 14 de contacto con la roldana tiene la configuración, de forma alterna, de superficies de depresión o valles 28 y proyecciones dentadas 30. Dichas superficies de depresión 28 y proyecciones 30 alternas pueden seguir preferentemente un recorrido generalmente sinusoidal, como se ilustra, que sirve para distribuir y reducir al mínimo los esfuerzos de flexión a medida que la porción 14 de contacto con la roldana pasa alrededor de poleas durante la operación.

Aunque en la modalidad ilustrada la correa trapezoidal 26 presenta la forma de una correa con bordes en bruto, se puede emplear además un género de refuerzo 38 como se ha descrito anteriormente, bien en la superficie opuesta a la superficie 14 de contacto con la roldana como se ilustra, o bien abarcando totalmente la correa para formar una correa trapezoidal acanalada.

Con referencia a la figura 3, en la misma se ilustra una correa síncrona 32. La correa síncrona 32 incluye una porción elastomérica 12 del cuerpo principal de la correa y una porción 14 de contacto con la roldana como en el caso de las correas de las figuras 1 y 2, e incluye también una sección portadora de carga 20 como antes se ha descrito para las correas de las figuras 1 y 2. Sin embargo, para la correa síncrona 32, la porción 14 de contacto con la roldana se encuentra en forma de dientes 16 y partes planas 19 alternantes. Se puede emplear también un género de refuerzo 24 como se ha descrito anteriormente para las correas de las figuras 1 y 2 y, en este caso, dicho género se ajusta íntimamente a lo largo de los dientes 16 y partes planas 19 alternantes de la correa 32 para formar una cubierta de superficie sobre la misma.

En cada uno de los casos de las figuras 1-3 descritos anteriormente, la porción 12 del cuerpo principal de la correa puede estar formada de cualquier composición elastómera curada convencional y/o adecuada, o puede estar formada de la composición elastómera descrita con mayor detalle a continuación en relación al elemento de caucho adhesivo 18. Elastómeros adecuados que pueden ser utilizados para esta finalidad incluyen, por ejemplo, caucho de policloropreno (CR), caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR), NBR hidrogenado (HNBR), caucho de estireno-butadieno (SBR), polietileno alquilado y clorosulfonado (ACSM), epiclorhidrina, caucho de polibutadieno (BR), caucho natural (NR) y elastómeros de etileno/alfa-olefina tal como copolímeros de etileno-propileno (EPM) y terpolímeros de etileno-propileno-dieno (EPDM), copolímeros de etileno-octeno (EOM), copolímeros de etileno-buteno (EBM), terpolímeros de etileno-octeno (EODM), terpolímeros de etileno-buteno (EBDM) y caucho de silicona o combinaciones de dos o más de los anteriores.

Para formar la porción elastómera 12 del cuerpo de la correa de acuerdo con una modalidad de la presente invención, el elastómero o los elastómeros se pueden mezclar con ingredientes de combinación convencionales para cauchos, incluyendo cargas, plastificantes, agentes de vulcanización, agentes de curado y aceleradores, en las cantidades tradicionalmente utilizadas. El experto en la materia podrá apreciar fácilmente cualquier número de tales composiciones. Varias composiciones elastómeras adecuadas se describen, por ejemplo, en The R.T. Vanderbilt Rubber Handbook (13ª ed., 1996) y, con respecto a composiciones de EPM o EPDM, véase la Patente US No. 5.610.217, cuyo contenido, con respecto a composiciones elastómeras adecuadas para utilizarse en la formación de las porciones de cuerpo de correas de transmisión de potencia, se incorpora aquí solo con fines de referencia. En una modalidad asociada con aplicaciones para el accionamiento de accesorios de automóviles, las porciones elastómeras 12 del cuerpo de la correa están formadas de una composición adecuada de etileno/alfa-olefina, tal como una composición de EPM o EPDM, EBM y EOM, la cual puede ser la misma o distinta composición que aquella utilizada como la composición del elemento de caucho adhesivo, descrita con mayor detalle más adelante.

Además, la porción elastómera 12 del cuerpo principal de la correa puede estar cargada con fibras discontinuas como es bien conocido en la técnica, empleando materiales tales como, pero no de forma limitativa, algodón, poliéster, fibra de vidrio aramid y nylon, en formas tales como fibras cortas, borra o pasta, en las cantidades tradicionalmente utilizadas. En una modalidad preferida en relación con correas trapezoidales de perfiles múltiples (por ejemplo, tal como mediante corte o rectificado), dicha carga de fibras se forma y dispone preferentemente de manera que una porción sustancial de las fibras se formen y dispongan para residir en una dirección generalmente transversal a la dirección de desplazamiento de la correa. Sin embargo, en correas trapezoidales de perfiles múltiples y/o correas síncronas, moldeadas, producidas de acuerdo con métodos de flujo pasante, la carga de fibras carecerá en general del mismo grado de orientación.

El elemento de tracción 22 de la sección portadora de carga 20 puede estar formado similarmente de cualquier material adecuado y/o convencional, incluyendo algodón, rayón, aramid, nylon (incluyendo nylon 4/6 y nylon 6/6), poliéster, fibra de vidrio, fibra de carbón, poliimida, acero, etc. Puede ser de cualquier forma adecuada y/o convencional, incluyendo trenza, hilo, cordón o incluso fibras discontinuas orientadas, etc. En una modalidad preferida, el elemento de tracción está formado de uno o más cordones de poliéster o aramid enrollados helicoidalmente y empotrados en general en el elemento de caucho adhesivo 18, y extendiéndose longitudinalmente, es decir, en la dirección de desplazamiento de la correa.

En la práctica, la correa, como se muestra por ejemplo en las figuras 1-3, es arrastrada en general alrededor de al menos una polea motriz 42 y una polea conducida 44 como se muestra esquemáticamente, por ejemplo, en la figura 4, para formar una transmisión por correa 40, opcionalmente en combinación con una polea loca 46, como se muestra.

Volviendo ahora a una descripción de la composición elastómero de acuerdo con una modalidad de la presente invención, para utilizarse en contacto al menos parcial con el elemento tensor dentro de la estructura compuesta de la correa, como se ha descrito en varias modalidades anteriores para las figuras 1-3, dicha composición curada exhibe al menos una de las siguientes características: un módulo complejo de al menos 15.000 kPa, más preferentemente de alrededor de 25.000 a 100.000 kPa, muy preferentemente de alrededor de 35.000 a 75.000 kPa y con suma preferencia de alrededor de 40.000 a 60.000 kPa, medido a una temperatura de 175ºC, a una deformación de 0,09 grados y a una frecuencia de 2.000 ciclos por minuto ("cpm"); y un módulo de tracción, medido a 125ºC y una velocidad de la cruceta de 6 pulgadas/minuto (15,24 cm/min), de al menos 250 psi aproximadamente (1,724 MPa), más preferentemente de alrededor de 300 psi (2,068 MPa) a 5.000 psi (34,47 MPa) y con suma preferencia de alrededor de 350 (2,413 MPa) a 3.000 psi (20,68 MPa). En el presente contexto, el término "módulo complejo" se emplea para describir el módulo complejo, descrito convencionalmente por el término "G*", de una composición, tal como se determina por medio de análisis reológico mecánico dinámico, el cual se puede efectuar empleando un aparato adecuado, por ejemplo, el Rubber Process Analyzer, Modelo No. 2.000 de Monsanto Corporation of St. Louis, MO. El módulo de tracción para los fines de la presente invención se emplea empleando los parámetros descritos anteriormente y de acuerdo con ASTM D412. Se ha comprobado de manera sorprendente, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, que una correa trapezoidal de perfiles múltiples que comprende un elemento de caucho adhesivo formado de una composición elastómera curada que exhibe un alto módulo, como la proporcionada de acuerdo con la presente invención, es capaz no obstante de mantener una flexibilidad global adecuada para permitir el funcionamiento a largo plazo dentro de las aplicaciones de transmisión en serpentina de accesorio de automóviles, cada vez más compactos, empleados ahora regularmente por los fabricantes de equipos originales para automóviles. Sin que ello suponga una limitación a una teoría en particular, se cree en la actualidad que la incorporación de un elemento de caucho adhesivo de alto módulo dentro de la correa de acuerdo con la presente invención, sirve para redistribuir el esfuerzo inducido dentro de la estructura compuesta de la correa con la aplicación de carga.

A medida que se aplica carga a una estructura compuesta, la misma se traduce en deformación por esfuerzo cortante dentro de dicha estructura; dicha deformación tiende a concentrarse, en las construcciones convencionales, en la interfase del cordón de tracción de módulo muy alto y el elemento compuesto de la correa directamente adyacente al mismo, por ejemplo, el elemento de caucho adhesivo de módulo mucho más bajo en el cual está empotrado el cordón, puesto que el componente de módulo más bajo se deformará de manera preferencial respecto al componente de módulo más alto. Como se ha indicado anteriormente, la estructura compuesta relevante de acuerdo con la presente invención comprende en general un cordón de tracción de módulo muy alto que sirve como el componente portador de carga de la estructura compuesta, empotrado en un elemento de caucho adhesivo que exhibe un módulo menor que o igual al del cordón de tracción, el cual a su vez está unido a una composición por debajo del cordón (es decir, la porción del cuerpo de la correa) que exhibe un módulo más bajo que aquel del elemento de caucho adhesivo.

Sin que ello suponga una limitación a una teoría en particular, se cree actualmente que aumentando de forma importante el módulo del elemento de caucho adhesivo, respecto al de la sección por debajo del cordón, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, puede así transmitirse una porción más grande de la deformación impuesta sobre el cordón de tracción durante el funcionamiento de la correa, a través del elemento de caucho adhesivo y hacia la sección por debajo del cordón de módulo bajo, desplazando con ello al menos una porción sustancial de la misma lejos de la interfase entre el elemento de caucho adhesivo y el cordón de tracción. Se cree que al actuar así, la energía de deformación se difunde hacia un área más grande dentro de la estructura compuesta de la correa. Al disminuir la concentración de deformación en el área de la interfase entre el elemento de caucho adhesivo y el cordón de tracción, se cree que se reduce el potencial de fisuras, desgarramientos y otros fallos inducidos por la carga en esta zona, reduciéndose por tanto de forma correspondiente el potencial de fallos catastróficos, tal como la separación o pérdida del cordón lateral y/u otros fallos prematuros de la correa derivados de lo mismo.

Se cree que dicho desplazamiento de la deformación a través del elemento de caucho adhesivo de módulo alto hacia la sección por debajo del cordón de módulo significativamente más bajo, se traduce en un descenso de la tendencia de las correas trapezoidales de perfiles múltiples que incorporan dichos materiales a exhibir un fallo prematuro en el cordón lateral bajo condiciones de alta carga, tal como queda reflejado en el ensayo de durabilidad a tensión constante descrito más adelante. En su lugar, dichas correas exhiben un fallo por rotura de la sección por debajo del cordón que es más favorable después de un funcionamiento prolongado lo cual, como se ha indicado anteriormente y al contrario que el fallo del cordón lateral, permite habitualmente tomar medidas de remedio antes de que se produzca el fallo catastrófico.

Además, y sin que ello suponga una limitación a una teoría en particular, se cree en la actualidad que los elementos de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención exhiben una menor acumulación de calor, en el ensayo de durabilidad prolongada bajo altas cargas, en comparación con materiales similares que exhiben módulos complejos dentro de los bajos intervalos convencionales. Bajo una carga constante, se cree en la actualidad que un elastómero histerésico de alto módulo puede producir realmente menos acumulación de calor que un material de bajo módulo que exhibe baja histéresis.

El elemento de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención se puede formar combinando, a través del empleo de técnicas conocidas para la combinación de cauchos, cualquier elastómero base adecuado o conveniente o combinaciones de uno o más elastómeros, los cuales son bien conocidos para el experto en la materia, incluyendo aquellos indicados anteriormente para la porción elastómera 12 del cuerpo de la correa, con aditivos adecuados y/o convencionales para composiciones de caucho, siempre que la composición sea compatible con la aplicación contemplada y los materiales del entorno de la correa, y exhiba una adhesión adecuada a estos últimos. Dichos materiales pueden comprender en general un elastómero o elastómeros base, cargas, plastificantes, agentes vulcanizantes o agentes de curado y aceleradores, etc, en cantidades que se pueden derivar, de acuerdo con la presente invención, de aquellas tradicionalmente utilizadas para establecer el nivel deseado de módulo complejo o módulo de tracción, como se ha descrito anteriormente y como se expondrá con detalle más adelante.

Los elastómeros preferidos para utilizarse en la composición del elemento de caucho adhesivo de acuerdo con una modalidad de la presente invención, incluyen cualquier elastómero natural o sintético, convencional y/o adecuado, incluyendo, pero no de forma limitativa, un elastómero de etileno/alfa-olefina. Los elastómeros preferidos, en base a su actual disponibilidad comercial, incluyen elastómeros de etileno/alfa-olefina tales como EPM o EPDM, EOM y EBM. Sin embargo, y para contribuir a buenas características de adhesividad y tratamiento, se pueden emplear ventajosamente elastómeros de etileno/alfa-olefina de contenido en etileno más bajo (por ejemplo, 40 a 65% y más preferentemente de alrededor de 50 a 60% en peso). Los elastómeros de etileno/alfa-olefina particularmente preferidos en la puesta en práctica de la presente invención incluyen aquellos disponibles con las marcas registradas NORDEL 1040 (suministrado anteriormente por DuPont Chemical Co.); ROYALTHERM 1411 (de Uniroyal Chemical Co.), ENGAGE 8150 y ENGAGE 8180 (EOM de DuPont Dow Elastomers) y VISTALON 606 y VISTALON 404 (de Uniroyal Chemical Co.). Además, los elastómeros de etileno/alfa-olefina que exhiben viscosidades Mooney de 60 y 40 pueden mezclarse con un material de EPDM de bajo peso molecular y baja viscosidad Mooney, por ejemplo, TRILENO CP80 (de Uniroyal Chemical Co.) o NORDEL IP 4520 (de DuPont Dow Chemical Co.) para proporcionar un componente viscoso adicional de utilidad a la hora de promover las características de tratamiento, manipulación en el corte y adhesividad.

De acuerdo con una modalidad de la presente invención, el elastómero base se mezcla con aditivos convencionales para composiciones de caucho, por ejemplo, cargas, agentes vulcanizantes o agentes de curado y aceleradores; retardadores del chamuscado, etc, como los proporcionados de acuerdo con una modalidad de la presente invención, para conseguir una composición que tiene al menos una de las siguientes características: un módulo complejo y un módulo de tracción a un alargamiento del 10% dentro de los intervalos reivindicados. Las cargas adecuadas pueden ser cargas de refuerzo, cargas no reforzantes, cargas semi-reforzantes o combinaciones de las anteriores y pueden incluir negros de humo; sílice; arcilla; talco, etc. En una modalidad preferida, al menos una porción del contenido de carga de la composición elastómero del elemento de caucho adhesivo es una carga de sílice, la cual se puede emplear también en combinación con un agente de acoplamiento. En el presente contexto, el término "agente de acoplamiento" se emplea para representar un material que proporciona, promueve o contribuye a la reacción química entre el mismo y otro material, o bien entre otros dos materiales, a través de un enlace covalente. Se ha comprobado que esta combinación proporciona el módulo de un modo más eficaz que otras cargas convencionales de negro de humo y permite además una adherencia mejorada al elemento de tracción, en un grado que no es fácilmente conseguible con las cargas de negro de humo. En particular, se puede injertar la sílice sobre el caucho empleando un agente de acoplamiento silánico, por ejemplo, en cantidades de hasta 30 phr aproximadamente, con preferencia de alrededor de 0,5 a 15 phr y con suma preferencia de alrededor de 1 a 10 phr, para mejorar aún más la red del polímero. En particular, dichas cargas se pueden emplear en la práctica de la presente invención en cantidades de alrededor de 1 a 200 partes por ciento en peso de elastómero ("phr"); más preferentemente de alrededor de 10 a 150 phr y con suma preferencia de alrededor de 25 a 100 phr.

Las cargas de sílice empleadas ventajosamente en la presente invención incluyen además aquellas descritas comercialmente como variedades "altamente dispersables", por ejemplo, el material suministrado por J.M. Huber Corporation con la marca registrada ZEOPOL, incluyendo también ZEOPOL 8745. Cuando se utilicen, bien solas o bien en combinación con una o más cargas diferentes, las mismas se pueden emplear ventajosamente en cantidades de alrededor de 1 a 200 phr, más preferentemente de alrededor de 15 a 100 phr y con suma preferencia de alrededor de 40 a 70 phr.

Por otro lado, la sílice se puede incorporar también en la composición de caucho adhesivo de la presente invención por medio del polímero base, por ejemplo, ROYALTHERM 1411 de Uniroyal Chemical Co. La composición incluye también preferentemente un adyuvante o coagente adhesivo de caucho. En el presente contexto, los términos "adyuvante adhesivo de caucho" (o "adyuvante") y "coagente adhesivo de caucho" (o "coagente") se utilizan de forma intercambiable para representar un material que proporciona, promuevo o contribuye a la adhesión entre el mismo y uno o más materiales diferentes, o bien entre dos o más de tales materiales, a través de la unión mecánica y/o química, pudiendo incluir esta última cualquier tipo, pero no de forma limitativa, de enlace covalente, enlace iónico, interacciones dipolares tal como enlace de hidrógeno, etc.

Adyuvantes adecuados incluyen aquellos materiales clasificados en general como compuestos de coagentes de Tipo I, por ejemplo, materiales polares de peso molecular relativamente bajo, tales como acrilatos, metacrilatos y ciertas bismaleimidas; y aquellos materiales clasificados en general como compuestos de coagentes de Tipo II, por ejemplo, polibutadienos maleatados, formadores de la red, de baja polaridad. Otros ejemplos, características y cantidades de uso adecuadas de los coagentes de Tipo I y Tipo II se describen en el artículo "1,2 Polybutadiene Coagents for Improved Elastomer Properties" de R.E. Drake et al., Ricon Resins, Inc., tal como fue presentado en la American Chemical Society Division Meeting en noviembre de 1992.

Para su utilización con los elastómeros de etileno/alfa-olefina de una modalidad preferida de la invención, dicho coagente puede estar preferentemente en forma de una o más sales metálicas de ácidos orgánicos alfa,beta-insaturados, como se indica, por ejemplo, en US 5.610.217, cuyo contenido respecto a tales sales y su uso beneficioso en dichos sistemas, se incorpora aquí solo con fines de referencia.

En particular, como dicho coagente, se puede emplear dimetacrilato de zinc y/o diacrilato de zinc en cantidades de alrededor de 1 a 50 phr, más preferentemente de alrededor de 5 a 30 phr y con suma preferencia de alrededor de 10 a 25 phr. Como se ha indicado anteriormente, dichos materiales contribuyen además a la adhesividad intrínseca de la composición y, por otro lado, aumentan la densidad de reticulación global del polímero tras el curado con peróxido o agentes relacionados como más adelante se describe, a través de la reticulación iónica, como ahora es bien conocido en la técnica.

La composición puede incluir además opcionalmente fibras discontinuas, las cuales se pueden emplear también para formar, es decir aumentar, el módulo de la composición resultante de acuerdo con la presente invención. Para el experto en la materia, serán fácilmente discernibles las cantidades adecuadas de los diversos tipos de fibras tradicionalmente utilizadas, suficientes para promover el módulo de la composición para que se encuentre dentro del intervalo reivindicado, en combinación con uno o más de los constituyentes anteriores de la composición, pero pueden encontrarse en el intervalo de alrededor de 0,01 a 75 phr. Las fibras que opcionalmente se pueden incluir en la composición de caucho adhesivo de acuerdo con esta modalidad de la presente invención, pueden ser de cualquier material o forma convencional o adecuado, incluyendo, por ejemplo, materiales tales como algodón, poliéster, aramid, carbón, poliimida, alcohol polivinílico, nylon y fibra de vidrio; y en formas incluyendo fibras cortadas y fibras en pasta o en borra. Las fibras se pueden tratar además con agentes de apresto, agentes adhesivos o con otros tratamientos convencionales y/o adecuados para fibras, como es bien conocido en la técnica. En una modalidad preferida de la presente invención, tal como se indica en la siguiente tabla 1 como el ejemplo 2, al menos un número sustancial de las fibras del elemento de caucho adhesivo están formadas y dispuestas para residir en la dirección de desplazamiento o longitudinal de la correa. De acuerdo con esta modalidad, los experimentos preliminares sugieren que se puede conseguir una durabilidad mejorada bajo altas cargas, por ejemplo mejorada en aproximadamente 100 veces, en correas trapezoidales de tres perfiles, en comparación con las correas sustancialmente similares en donde solo se ha omitido la carga de fibra del elemento de caucho adhesivo. Se cree que esta mejora es atribuible al mayor módulo con grano del material de caucho cargado con fibra en comparación con el material no cargado con fibra. Se cree que esto reduce la cantidad de esfuerzo cortante en el elemento de caucho adhesivo cargado con fibra bajo una carga aplicada y, de este modo, el esfuerzo en el caucho, conduciendo ello a una mayor vida observada en el ensayo de durabilidad bajo altas cargas. En aquellas construcciones de correas trapezoidales o correas trapezoidales de múltiples perfiles de las modalidades de la presente invención en donde se utiliza una sección por debajo del cordón cargada con fibra (es decir, la porción del cuerpo de la correa) distinta del elemento de caucho adhesivo cargado con fibra, el experto en la materia podrá reconocer fácilmente que las respectivas direcciones de orientación de las fibras en el elemento de caucho adhesivo y en la sección por debajo del cordón serán en general transversales entre sí, estando orientadas generalmente las fibras de la capa o capas de elemento de caucho adhesivo en la dirección longitudinal de la correa y estando orientadas en general las fibras de la sección por debajo del cordón en la dirección transversal a la misma. Esto sería particularmente el caso en donde la sección por debajo del cordón cargada con fibra está en lo más alto (en contraposición, por ejemplo, con las construcciones de correas
moldeadas).

La composición de caucho adhesivo de la presente invención se puede curar empleando cualquier sistema de curado o vulcanización adecuado para utilizarse con el elastómero base, incluyendo aquellos que utilizan azufre, peróxido u otro material inductor de radicales libres, y combinaciones de los mismos, en cantidades eficaces para el curado. En el presente contexto, los términos "agente de curado" y "agente vulcanizante" ambos en estas y en sus diversas formas, se emplean de manera intercambiable para representar un material que proporciona, promueve o contribuye a la reticulación de las moléculas poliméricas. En una modalidad preferida, la composición de caucho adhesivo de alto módulo se cura con una cantidad eficaz para el curado de un agente de curado seleccionado entre peróxidos orgánicos, peróxidos orgánicos mezclados con alrededor de 0,01 a 1,0 phr de azufre, radiación ionizante y combinaciones de dos o más cualesquiera de los anteriores. Para su utilización con los elastómeros de etileno/alfa-olefina de acuerdo con una modalidad preferida de la invención, resulta sumamente preferido el curado con peróxido y con respecto al uso de dicho peróxido particular utilizado en los siguientes ejemplos ilustrativos o peróxidos que tienen la misma o comparable actividad, a niveles de alrededor de 0,5 a 10 phr, más preferentemente de alrededor de 1 a 9 phr y con suma preferencia de alrededor de 2 a 8 phr.

Se pueden emplear otros aditivos para caucho convencionales, por ejemplo, retardadores del chamuscado, tal como óxido de zinc; plastificantes y aceites; aceleradores de la vulcanización y sistemas antioxidantes, todos ellos en cualquier tipo adecuado y/o convencional y en las cantidades tradicionalmente utilizadas para dicho fin.

Ejemplos

En cada uno de los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos, el tratamiento del elastómero se realizó como sigue. Todos los constituyentes para una formulación dada, excepto el elastómero, los agentes de curado y los constituyentes antioxidantes, se añadieron juntos en un mezclador 1A Banbury que tiene un volumen interior de 16.500 cm^{3} con una velocidad de mezcla de 30 rpm. Después de aproximadamente un minuto, se añadió el elastómero en cada caso y la mezcla se combinó hasta alcanzarse una temperatura de 310º F (154ºC), indicada por un termopar situado dentro del pistón del mezclador, o bien durante un tiempo máximo de 8 minutos. En un segundo paso, la mezcla se combinó adicionalmente a una temperatura indicada por el termopar de 310ºF (154ºC) o durante un máximo de 6 minutos. En un tercer paso, se añadieron los constituyentes antioxidantes y los agentes de curado y la mezcla se combinó adicionalmente a una temperatura indicada por el termopar de alrededor de 235ºF (113ºC) (o una temperatura máxima de 265ºF (129ºC)).

TABLA 1

	Ejemplo 1 (phr)	Ejemplo 2 (phr)	Ejemplo 3 (phr)	Ejemplo 4 (phr)
EPDM	100,00^{1}	100,00^{1}	100,00^{1}	100,00^{2}
Sílice^{4}	66,82	66,82	66,82	60,00
Negro de humo	0	0	0	0
Fibra	0	5,30^{5}	0	0
Dimetacrilato de zinc^{6}	14,17	14,17	18,41	15,00
Agente de curado^{7}	3,75	3,75	6,68	4,00
Estearato de zinc USP	1,50	1,50	1,50	1,50
Oxido de zinc 318-T	5,00	5,00	5,00	5,00
En la Tabla 1:
^{1}ROYALTHERM 1411, EPDM modificado con sílice de Uniroyal Chemical Co.
^{2}mezcla 80:20 de VISTALON 606 y TRILENO CP80 ambos de Uniroyal Chemical Co.
^{4}HI-SIL 190G (sílice amorfa hidratada precipitada) de PPG
^{5}3 mm TWARON antiguamente de Enka (ahora de Teijin)
^{6}SR 708 de Sartomer Co.
^{7}\alpha,\alpha-bis(t-butilperoxi)diisopropilbenceno en arcilla Burgess KE, de Hercules, Inc.

Además de los constituyentes indicados anteriormente en la tabla 1, los ejemplos 1-4 comprendían además, como constituyentes no esenciales pero opcionales, un sistema antioxidante que comprende 1,0 phr de 2-mercaptotolilimidazol de zinc (VANOX ZMTI de R.T. Vanderbilt), 1,0 phr de 4,4'-bis(\alpha-al, dimetilbencil)difenilamina (NAUGARD 445 de Uniroyal Chemical Co.) y 0,5 phr de compuesto difenólico estéricamente impedido (ETHANOX 702 de Ethyl Corp.). Si bien no resulta esencial para la puesta en práctica de la presente invención, cada uno de los ejemplos 1-4 incluían 1,5 phr de estearato de zinc y 5,00 phr de óxido de zinc como resulte indicado, los cuales se añadieron a las composiciones para proporcionar condiciones básicas dentro de la composición para una utilización mejorada del peróxido y una base neutralizante para la reacción con cualquier ácido metacrílico libre que de otro modo pudiera haberse formado.

TABLA 2

	Ejemplo 1	Ejemplo 2	Ejemplo 3	Ejemplo 4
G* (kPa)
	43695	45539	42446	17365
	42308	42323
	37144
G' (kPa)
	43595	45461	42392	17320
	42210	42231
	37029
G'' (kPa)
	2950	2665	2129	1254
	2886	2797
	2929
J (1/Mpa)
	0,00155	0,00129	0,00118	0,00416
	0,00161	0,00156
	0,00212

TABLA 2 (continuación)

	Ejemplo 1	Ejemplo 2	Ejemplo 3	Ejemplo 4
Tan \delta
	0,068	0,059	0,050	0,072
	0,068	0,066
	0,079
M10@125ºC	420 psi	536 psi*	381 psi	240 psi
	(2,90 MPa)	(3,70 MPa)	(2,63 MPa)	(1,66 MPa)
S' a 177ºC	55,2 lb in	64,3 lb in	74,3 lb in	42,8 lb in
	(6,23 N M)	(7,26 N M)	(8,39 N M)	(4,83 N M)
Eb a 125ºC (%)	197,4	58,7*	102,8	320,9
Durómetro
Shore A	97	99	97	83
Shore D	43	48	54	(sin datos)
\begin{minipage}[t]{155mm} *M10 y Eb medidos con grano transversal para la composición del ejemplo 2, conteniendo fibras discontinuas. (La medición de Eb con grano fue de 6,3%; no fue posible la medición de M10 con grano). \end{minipage}

Para los datos de G*, G', G'', J y Tan \delta indicados en la tabla 2 y en las siguientes tablas, los análisis fueron realizados empleando un sistema de ensayo reológico mecánico dinámico, por ejemplo, el Rubber Process Analyzer, Modelo No. 2000 de Monsanto Corporation of St. Louis, MO. Los datos se obtuvieron a 175ºC, a una frecuencia de 2000 cpm y a una deformación de 0,09 grados. En la tabla 2, "G*" representa el módulo complejo; "G'" representa el módulo elástico; "G''" representa el módulo inelástico; "J" representa la conformidad de pérdida; y Tan \delta es la relación del módulo inelástico (G'') al módulo elástico (G'). Un ensayo de esfuerzo-deformación bajo esfuerzo cortante normal, tal como el utilizado en el caso anterior y representado en los datos de la tabla 2, mide el módulo complejo G*, que es una suma vectorial del módulo elástico (G') y del módulo inelástico o viscoso G'', y que se puede representar como sigue:

G* = G' + JG'' = G'(1 + J tan \delta G)

en donde tan \delta (o el "factor de pérdida") es una medición, de forma directa, de la amortiguación de cualquier material de caucho y, de forma inversa, de su capacidad de transmisión (Dasgupta "Vibration Isolators and Mounts", p. 697, Bhowmick et al., Rubber Products Manufacturing Technology, Marcel Dekker, Inc., New York, 1994. pp. 687-704).

En todos los casos aquí registrados, las propiedades de tracción se midieron de acuerdo con ASTM D412. Para el módulo de tracción a un alargamiento del 10% ("M10"), la tabla 2 indica el módulo de las muestras curadas (sin envejecer) a 125ºC, un alargamiento del 10% y a una velocidad de la cruceta de 6 pulgadas/minuto (15,24 cm/min). Para los datos del porcentaje de alargamiento a la rotura ("Eb"), se siguió ASTM D412 (sin envejecimiento) y en las tablas se indica el alargamiento a la rotura de las muestras curadas a 125ºC. Para determinar la dureza en los diversos ejemplos y ejemplos comparativos, se realizaron mediciones en durómetro Shore A y, cuando resultó adecuado, en durómetro Shore D de las muestras sin envejecer, a temperatura ambiente aproximadamente.

El ensayo preliminar de la durabilidad a elevada carga en correas trapezoidales de tres perfiles sugiere que la incidencia de fallo en el cordón lateral y particularmente de fallo prematuro del cordón lateral, se reduce de manera importante en aquellas correas que tienen una sección por debajo del cordón a base de EPDM (sustancialmente similar a la descrita en la referida Patente US 5.610.217) y que incorporan, como su elemento de caucho adhesivo, una composición de alto módulo como se describe en la tabla 1, ejemplo 2, en comparación con correas sustancialmente similares que incorporan, como su elemento de caucho adhesivo, una composición convencional de bajo módulo. Como la conclusión de tales ensayos, se observó que aquellas correas que tienen elementos de caucho adhesivo de alto módulo de acuerdo con la presente invención exhibían fisuras por debajo del cordón y no separación o fallo del cordón lateral.

La tabla 3 indica las fórmulas para las composiciones de caucho adhesivo de acuerdo con la presente invención, incorporadas en correas trapezoidales de tres perfiles, que fueron sometidas al ensayo de durabilidad a elevada carga y tensión constante.

TABLA 3

	Ejemplo 3	Ejemplo 4	Ejemplo 5	Ejemplo 6
	(phr)	(phr)	(comparativo)	(phr)
			(phr)
EPDM	100,00^{3}	100,00^{1}	100,00^{2}	100,00^{3}
Sílice^{4}	66,82	60,00	60,00	66,82
Dimetacrilato de zinc^{5}	18,41	15,00	15,00	14,17
Agente de curado^{6}	6,68	4,00	4,00	3,75
Estearato de zinc USP	1,50	1,50	1,50	1,50
Oxido de zinc 318-T	5,00	5,00	5,00	5,00
En la tabla 3:
^{1}mezcla 80:20 de VISTALON 606 y TRILENO CP80, ambos de Uniroyal Chemical Co.
^{2}mezcla 70:30 de VISTALON 606 y TRILENO CP80, ambos de Uniroyal Chemical Co.
^{3}ROYALTHERM 1411 de Uniroyal Chemical Co.
^{4}HI-SIL 190G (sílice amorfa hidratada precipitada) de PPG
^{5}SR 708 de Sartomer Co.
^{6}\alpha,\alpha-bis(t-butilperoxi)diisopropilbenceno en arcilla Burgess KE, de Hercules, Inc.

Además de los constituyentes indicados anteriormente en la tabla 3, los ejemplos 3, 4 y 6 y ejemplo comparativo 5 comprendían además, como constituyentes no esenciales sino opcionales, un sistema antioxidante que comprende 1,0 phr de 2-mercaptotolilimidazol de zinc (VANOX ZMTI de R.T. Vanderbilt), 1,0 phr de 4,4'-bis(\alpha-al, dimetilbencil)difenilamina (NAUGARD 445 de Uniroyal Chemical Co.) y 0,5 phr de compuesto difenólico estéricamente impedido (ETHANOX 702 de Ethyl Corp.). Aunque no resulta esencial para la puesta en práctica de la presente invención, cada uno de los ejemplos 3, 4 y 6 y ejemplo comparativo 5 incluían 1,5 phr de estearato de zinc y 5,00 phr de óxido de zinc, según fuese necesario, los cuales se añadieron a las composiciones para mejorar la utilización del peróxido y para proporcionar una base neutralizante para reaccionar con cualquier ácido metacrílico que se hubiese formado dentro de la composición.

Cada una de las composiciones descritas anteriormente en la tabla 3 se formó sustancialmente de acuerdo con la descripción relevante ofrecida anteriormente con relación a la tabla 1, y se utilizó para formar el elemento de caucho adhesivo de una correa trapezoidal de tres perfiles como se ha descrito anteriormente respecto a la figura 1, con una longitud de 43,84 pulgadas (112 cm) y un ancho en la parte superior de aproximadamente 1,067 cm. En cada caso, la porción por debajo del cordón, es decir la porción elastomérica del cuerpo de la correa, consistía en una composición a base de EPDM cargada con fibra similar a la indicada anteriormente en la referida Patente US No. 5.610.217 (como la correa 1 de la tabla 6 de la misma), cuyo contenido, con respecto a las construcciones de correa allí descritas, se incorpora aquí solo con fines de referencia. El elemento de tracción para cada una de las correas consistía en un cordón de tereftalato de polietileno adherido al elemento de caucho adhesivo por medio de un tratamiento del cordón que comprende una imprimación de isocianato seguido por un látex de caucho de vinilpiridina-estireno-butadieno. Además, las correas incluían una capa de género de refuerzo del cordón para neumáticos revestida con caucho sobre su superficie posterior, es decir, sobre la superficie opuesta a la superficie de contacto con la roldana como se ha descrito anteriormente para la figura 1.

Para formar las correas para los análisis aquí descritos, se aplicaron, en el orden adecuado, a un tambor de formación de la correa, una o más capas de los diversos constituyentes de la estructura compuesta de la correa, es decir, material por debajo del cordón sin curar, género de refuerzo revestido con espuma, cordón de tracción y composición de caucho adhesivo sin curar, de manera que el cordón de tracción configurado en doble espiral quedase dispuesto entre dos capas de composición de caucho adhesivo. Para el ejemplo 4 y ejemplo comparativo 5, cada capa de la respectiva composición de caucho adhesivo sin curar tenía un calibre de 0,010, mientras que para los ejemplos 6 y 7, cada capa de la composición de caucho adhesivo sin curar tenía un espesor de calibre 0,008. Cada camisa de la correa sin curar así construida fue perfilada entonces a un anclaje de 0,090 y expuesta a temperatura suficiente y durante un periodo de tiempo también suficiente para conseguir un curado de al menos 95%, tal como se apreció por la ausencia de peróxido apreciable según análisis de colorimetría de barrido dinámico ("DSC").

Para determinar la capacidad portadora de carga a elevada tensión y alta temperatura, como se indica a continuación en la tabla 4, cada una de las correas fue arrastrada alrededor de una polea motriz 50 y una polea accionada 52, cada una de ellas con un diámetro de 4,75 pulgadas (12 cm), una segunda polea accionada 54 con un diámetro de 1,75 pulgadas (21 cm) y una polea loca lateral intermedia con un diámetro de 3,00 pulgadas (7,6 cm). Las poleas se dispusieron en la configuración ilustrada esquemáticamente en la figura 5. La polea motriz se hizo funcionar a 4.900 rpm y, en la polea accionada grande, se aplicó un par de 180,06 in-lbs para una potencia eficaz de 14 C.V. En la polea conducida más pequeña se aplicó una tensión horizontal constante de 140 libras. El ensayo se realizó a 175ºF (80ºC) hasta un punto de fallo, como se puso de manifiesto por la separación del cordón lateral, separación de nervios o aparición de un número de fisuras por debajo del cordón igual a uno más que el número de nervios de la correa.

Para los valores del par elástico (S') y del par complejo (S*), registrados en las tablas 2, 4 y 5, se analizaron muestras de cada una de las composiciones para los respectivos ejemplos y ejemplos comparativos, empleando esfuerzo cortante lineal sin rotor de acuerdo con ASTM D 5289. Cada una de las muestras se expuso a una temperatura de 350ºF (177ºC) durante 30 minutos y de este modo se curaron en un Monsanto® Oscillating Disc Rheometer (MDR 2000E) con un arco de 0,5º y 1,7 \pm 0,1 Hz. El par complejo para una determinada composición de caucho está relacionado con el módulo complejo de acuerdo con lo siguiente:

G* \alpha S*/Deformación

TABLA 4

	Ejemplo 3	Ejemplo 4	Ejemplo 5	Ejemplo 6
			(comparativo)
Capacidad de carga	1228,4	115,6**	54,6**	1290,5
(horas)	- -	171,4**	25,7**	1072,6
		152,0**	61,9**	- -
G* (kPa) a 175ºC,	42446	17385	- -	37240
2.000,0 cpm;		- -	- -
0,09º deformación
S* (lb:in)	76,80	43,36	36,88	58,27
Arco 0,5º
1,7\pm0,1 Hz
M10 a 125ºC	381 psi	240 psi	120 psi	360 psi
	(2,63 MPa)	(1,66 MPa)	(0,83 MPa)	(2,48 MPa)
S' a 177ºC	74,3 lb in	42,8 lb in	36,5 lb in	56,2 lib in
	(8,39 N M)	(4,83 N M)	(4,12 N M)	(6,35 N M)
Eb a 125ºC	102,8	320,9	441,4	278,4
Durómetro
Shore A	97	83	84	97
Shore D	54	(sin datos)	(sin datos)	52
\begin{minipage}[t]{158mm} ** Se cree que la separación del cordón lateral exhibida u otro fallo de la correa es atribuible a la separación del cordón lateral. \end{minipage}

Los datos indicados en la tabla 4 ilustran la durabilidad mejorada a elevada carga exhibida por las correas de la presente invención, en particular de las correas del ejemplo 3 y ejemplo 6. Si bien todas las correas del ejemplo 4 y del ejemplo comparativo 5 exhibieron eventualmente cierto grado de separación del cordón lateral u otros fallos que al parecer son atribuibles a una separación prematura del cordón lateral, ninguna de las correas del ejemplo 3 o ejemplo 6 exhibieron separación o pérdida del cordón lateral incluso después de 1.000 hasta más de 1.200 horas en este ensayo altamente riguroso. Esto resulta particularmente notable puesto que, como queda reflejado por los datos de módulo de tracción (M10), par elástico (S') y par complejo (S*), las correas del ejemplo 4 y del ejemplo comparativo 5 exhibieron un módulo bastante más bajo que cualquiera de las composiciones del ejemplo 3 o ejemplo 6. Además, puede apreciarse que el número de horas en el ensayo aumentó generalmente en proporción al par complejo (y por tanto, módulo complejo) de las respectivas formulaciones.

Se cree que cualquier construcción de correas sin fin se beneficiará por la incorporación de las composiciones elastómeras de alto módulo aquí descritas en posición adyacente, es decir, al menos parcialmente en contacto con uno o más de los cordones de tracción tratados con adhesivo (o sin tratar), por ejemplo, como el elemento de caucho adhesivo de las correas de acuerdo con la presente invención; particularmente aquellas en donde son prominentes los problemas de fallo del cordón lateral, por ejemplo, en aplicaciones de alta carga y/o alta deformación. Los resultados de durabilidad mejorados indicados en la tabla 4 sugieren que una carga más alta por nervio de las correas trapezoidales de múltiples perfiles podría ser resistida por las correas de la presente invención en comparación con las correas convencionales, sugiriendo ello que podría disminuirse potencialmente el número de nervios de la correa para una determinada aplicación, o bien podría utilizarse el mismo número de nervios en la correa para una aplicación a una carga más elevada, evidenciándose así la puesta en práctica de esta modalidad de la presente invención.

En contraste con el punto de vista tenido en cuenta convencionalmente, se cree además ahora que necesariamente no se requiere una alta resistencia al desgarramiento en los elementos de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención. Si bien las gomas adherentes de la técnica anterior requieren esta propiedad con el fin de resistir los efectos de la concentración de deformaciones en la interfase entre el cordón de tracción y la goma adherente (por ejemplo, como se manifiesta habitualmente en forma de salida del cordón), por el contrario la deformación no se concentra en esta interfase en las correas que utilizan los elementos de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención, debido a la capacidad de la composición de caucho adhesivo curado para transmitir al menos una porción importante de la deformación lejos de la interfase entre el cordón de tracción y el elemento de caucho adhesivo y dirigirla al elastómero por debajo del cordón subyacente como antes se ha descrito, con lo que en estos materiales no se requiere una alta resistencia al desgarramiento. Por tanto, por ejemplo no se necesitan materiales de baja densidad de reticulación en la puesta en práctica de la presente invención y pueden utilizarse con éxito materiales de alta densidad de reticulación.

La presente invención ofrece además una ventaja en el campo de las correas destinadas a ser utilizadas sin tensores, es decir, correas que incorporan un cordón de tracción de módulo relativamente bajo, por ejemplo, ciertas poliamidas tal como nylon 6/6, que absorben un alargamiento suficiente, por ejemplo hasta 6% o más para permitir que la correa pueda ser estirada alrededor de las poleas en el momento del accionamiento e impartir con ello tensión a la correa. El elemento de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención mantiene al cordón en su sitio e impide que el mismo migre a través de la sección por debajo del cordón de módulo relativamente bajo a medida que la correa se estira en su sitio alrededor de las poleas. La invención encuentra además una utilidad particular en la construcción de correas de transmisión de potencia en aplicaciones de motores de arranque de generadores, en donde resulta particularmente pronunciada la necesidad de una alta capacidad de carga (y/o alta capacidad de carga por nervio de la correa para permitir el uso de correas más estrechas).

Aunque las fórmulas indicadas anteriormente en las tablas 1, 3 y 5 utilizan materiales a base de EPDM o elastómero de etileno/alfa-olefina, y por tanto serían ideales para utilizarse con materiales de la sección por debajo del cordón constituido similarmente, puede anticiparse que se pueden formular similarmente composiciones del elemento de caucho adhesivo de alto módulo a base de otros elastómeros, aumentando una o más de las cargas y principalmente de las cargas de sílice, los adyuvantes/coagentes (metacrilato de zinc o similar) y/o aumentando la cantidad de carga de fibra en las mismas, en el grado necesario para proporcionar en el elemento de caucho adhesivo un módulo complejo como antes se ha descrito de 15.000 kPa o mayor o un módulo de tracción a un alargamiento del 10% y a 125ºC de al menos 250 psi (1,724 MPa).

Los siguientes ejemplos adicionales muestran otras modalidades no limitativas de la presente invención, destinadas a ilustrar diversas combinaciones no exclusivas de constituyentes que han sido formadas y analizadas. En cada caso, además de los constituyentes indicados en la siguiente tabla 5, cada uno de los ejemplos y ejemplos comparativos comprendían también, como constituyentes no esenciales sino opcionales, un sistema antioxidante que comprende 1,0 phr de 2-mercaptotolilimidazol de zinc (VANOX ZMTI de R.T. Vanderbilt), 1,0 phr de 4,4'-bis(\alpha-al, dimetilbencil)difenilamina (NAUGARD 445 de Uniroyal Chemical Co.) y 0,5 phr de compuesto difenólico estéricamente impedido (ETHANOX 702 de Ethyl Corp.). Aunque no es esencial para la puesta en práctica de la presente invención, cada uno de los ejemplos 7-9 incluía además, como constituyentes no esenciales sino opcionales, 1,5 phr de estearato de zinc y 5,00 phr de óxido de zinc, según fuese necesario, los cuales se añadieron a las composiciones para proporcionar las condiciones básicas dentro de la composición para una utilización mejorada del peróxido y una base neutralizante para reaccionar con cualquier ácido metacrílico libre que de otro modo pudiera haberse formado.

TABLA 5

	Ejemplo 7 (comparativo)	Ejemplo 8 (comparativo)	Ejemplo 9
	(phr)	(phr)	(phr)
Etileno/alfa-olefina	100^{1}	100^{1}	100^{2}
Sílice	40	33,18	60
ZDMA	5	10	15
Agente de curado	4	5	5
Agente de acoplamiento	0	0	8.6
Fibra	0	0	5.3

TABLA 5 (continuación)

	Ejemplo 7 (comparativo)	Ejemplo 8 (comparativo)	Ejemplo 9
	(phr)	(phr)	(phr)
G* (kPa)	8886,80	11319,00	29.367
			28.660
			28.703
M10 a 125ºC	143,2 psi	178,8 psi	469,9 psi***
	(0,99 MPa)	(1,23 MPa)	(3,24 MPa)
S' a 177ºC	22,76 lb in	37,32 lb in	77,5 lb in
	(2,57 N M)	(4,22 N M)	(8,76 N M)
Eb a 125ºC	477,8	280,8	152,3***
(inicial)
Durómetro
Shore A	81	84	(sin datos)
Shore D	(sin datos)	(sin datos)	(sin datos)
\begin{minipage}[t]{159mm} *** Los valores registrados de Ed y M10 para la muestra del ejemplo 9, conteniendo fibras discontinuas, resultaron de mediciones en el grano transversal. (La medición con grano para Eb original a 125^{o}C fue de 74,5% y para M10 fue de 848,8 psi (5,86 MPa)). \end{minipage}
En la tabla 5:
Etileno/alfa-olefina = ^{1}Royaltherm 1411, EPDM modificado con sílice de Uniroyal Chemical Co.; o
^{2} Elastómero de etileno-octeno Engage 8180 de DuPont Dow Elastomers
Sílice = Hi-Sil 190G (sílice amorfa hidratada precipitada) de PPG
ZDMA = Sr-708 de Sartomer Co.
Agente de curado = Vul-Cup 40KE, \alpha,\alpha-bis(t-butilperoxi)diisopropilbenceno en arcilla Burgess KE, de Hercules
Inc.
Agente de acoplamiento = silano A174 DLC de Harwick/Natrochem
Fibra = Technora de 3 mm de Teijin

Las fórmulas y datos de los ejemplos comparativos 7 y 8 de la tabla 5, en particular a la vista de las fórmulas de los ejemplos 3 y 6 anteriormente ofrecidas, ilustran la forma en la cual la cantidad de carga, en este caso, una carga de sílice, y la cantidad de coagente, en este caso dimetacrilato de zinc ("ZDMA"), pueden ser manipuladas para un elastómero determinado para conseguir las propiedades indicadas anteriormente y en las reivindicaciones adjuntas. La fórmula y los datos del ejemplo 10 que se ofrecen en la tabla 5 ilustran la utilización de un silano como agente de acoplamiento, en el caso ilustrado dentro de una composición elastómera de EOM cargada con fibra, para conseguir niveles de alto módulo en la puesta en práctica de esta modalidad de la presente invención.

Si bien las fórmulas indicadas anteriormente en las tablas 1, 3 y 5 utilizan materiales a base de EPDM o a base de elastómero de etileno/alfa-olefina y, por tanto, serían ideales para utilizarse con materiales por debajo del cordón constituidos de forma similar, puede anticiparse que se pueden formular similarmente composiciones elastómeras de alto módulo en base a otros elastómeros, aumentando la cantidad de una o más de las cargas, y principalmente de la carga o cargas de sílice, y/o del adyuvante o adyuvantes/coagente o coagentes (metacrilato de zinc o similar) y/o del agente o agentes de acoplamiento y/o aumentando la cantidad de carga de fibra en las mismas, en el grado necesario para proporcionar en el elemento de caucho adhesivo (o en otra composición adyacente al elemento de tracción), un módulo complejo como antes se ha descrito de 15.000 kPa o mayor o un módulo de tracción a un alargamiento del 10%, una velocidad de la cruceta de 6 in/min (15,24 cm/min) y a 125ºC de al menos 250 psi.

Para formar las correas de la presente invención se puede emplear cualquier método convencional y/o adecuado, tal como, por ejemplo, la colocación opcional de una o más capas de un género cauchutado (cuando se utilice); elastómeros sin vulcanizar, cordón de tracción, una o más capas de elemento de caucho adhesivo y elastómero adicional sin vulcanizar sobre un tambor para la construcción de correas; vulcanización del conjunto; y corte y/o repasado o perfilado de perfiles adecuados para correas trapezoidales o trapezoidales de múltiples perfiles. En una modalidad preferida, se aplica al menos una capa del caucho adhesivo de alto módulo por encima del cordón de tracción y se aplica al menos una capa del caucho adhesivo de alto módulo por debajo del cordón de tracción, de manera que el cordón queda emparedado o dispuesto entre capas del elemento de caucho adhesivo. Sin embargo, alternativamente se puede aplicar una sola capa de la composición del elemento de caucho adhesivo de alto módulo bien por encima o bien por debajo del cordón de tracción, lo cual puede resultar beneficioso en ciertas circunstancias. Alternativamente, la correa según la presente invención puede comprender, como cualquier constituyente elastómero adyacente a o por lo menos parcialmente en contacto con el cordón de tracción, la composición de caucho adhesivo de alto módulo aquí descrita, de manera que, por ejemplo, no exista una capa separada de elemento de caucho adhesivo entre el cordón de tracción y la sección de la correa por debajo del cordón y, en su lugar, la propia composición de caucho de alto módulo constituya el único o principal constituyente elastómero de la correa.

El experto en la materia podrá apreciar fácilmente las dimensiones y proporciones adecuadas de los diversos constituyentes de la correa para una determinada aplicación. En una modalidad preferida relacionada con aplicaciones de accionamiento de accesorios de automóviles, las correas trapezoidales de tres perfiles como se han descrito anteriormente en la descripción referente a las tablas 3 y 4 incluyen una capa de la composición de caucho adhesivo por encima del cordón de tracción y una capa por debajo del cordón de tracción. En esta modalidad, cada capa antes de la vulcanización mide con preferencia alrededor de 0,002 a 0,02 ga (7,9 x 10^{5} mm a 7,9 x 10^{4} mm), más preferentemente de alrededor de 0,004 a 0,015 ga (15,7 x 10^{5} mm a 5,9 x 10^{4} mm) y con suma preferencia de alrededor de 0,006 a 0,012 ga (23,6 x 10^{5} mm a 4,72 x 10^{4} mm).

Queda contemplado que la presente invención encontrará además una utilidad ventajosa en correas síncronas, como se han descrito anteriormente en la figura 3. Para tales aplicaciones, las correas se construirán similarmente de acuerdo con el proceso convencional de fabricación de correas, siempre que se incorpore la composición de alto módulo aquí descrita en la estructura de la correa de un modo que encapsule total o al menos parcialmente al cordón de tracción. Como un ejemplo no limitativo, el método de pre-forma de la correa síncrona utilizará similarmente la incorporación de los elementos de caucho adhesivo de alto módulo de la presente invención. Este método se caracteriza por formar previamente en primer lugar los dientes de la correa y luego colocar capas adicionales de la correa incluyendo el elemento de caucho adhesivo, como es bien conocido en la técnica, vulcanizar entonces el conjunto, cortar, etc.

Aunque la presente invención ha sido descrita con detalle solo con fines ilustrativos, ha de entenderse que tales detalles son exclusivamente para esa finalidad y que los expertos en la materia podrán realizar variaciones en la misma, sin desviarse por ello del alcance de la presente invención, salvo en aquello que pueda quedar limitado por las reivindicaciones adjuntas. La invención aquí descrita puede ponerse en práctica adecuadamente en ausencia de cualquier elemento no descrito aquí de forma específica.

Claims

1. Una correa sin fin que comprende un elemento de tracción que se extiende longitudinalmente (22) empotrado en un cuerpo elastomérico curado (12) de la correa, en donde al menos una porción de dicho elemento de tracción está en contacto con una composición elastómera curada (18), caracterizada porque dicha composición elastómera curada (18) exhibe al menos una de las siguientes propiedades: un módulo complejo medido a una temperatura de 175ºC, una frecuencia de 2.000 cpm y una deformación de 0,09 grados, de al menos 15.000 kPa aproximadamente; y un módulo de tracción a un alargamiento del 10% y a 125ºC de al menos 250 psi (1,724 MPa).

2. Una correa según la reivindicación 1, en donde dicha composición elastómera curada se encuentra en forma de un elemento de caucho adhesivo, dicha correa comprende además una porción elastomérica curada del cuerpo de la correa, y al menos una porción de dicho elemento de tracción está unida, en al menos uno de los lados, a dicho elemento de caucho adhesivo para formar una sección de tracción empotrada en dicha porción elastomérica del cuerpo de la correa.

3. Una correa según la reivindicación 1, en donde la composición elastómera curada posee un módulo complejo medido a una temperatura de 175ºC, una frecuencia de 2.000 cpm y una deformación de 0,09 grados, de 35.000 a 75.000 kPa) aproximadamente.

4. Una correa según la reivindicación 1, en donde la composición elastómera curada posee un módulo de tracción a un alargamiento del 10% y a 125ºC del orden de 250 a 3.000 psi (20,68 MPa) aproximadamente.

5. Una correa según la reivindicación 2, en donde la porción elastomérica curada del cuerpo de la correa o bien el elemento de caucho adhesivo o bien tanto dicha porción como dicho elemento, comprenden una composición elastómera de etileno/alfa-olefina.

6. Una correa según la reivindicación 5, en donde la composición de dicha porción elastomérica del cuerpo de la correa o la composición de dicho elemento de caucho adhesivo, o bien ambas composiciones, comprenden además al menos uno de los siguientes componentes: una carga en una cantidad de alrededor de 1 a 200 phr, un coagente adhesivo en una cantidad de alrededor de 1 a 50 phr y una fibra de refuerzo en una cantidad de alrededor de 0,01 a 75 phr.

7. Una correa según la reivindicación 6, en donde dicha carga se elige entre:

a) sílice;

b) negro de humo;

c) talco;

d) arcilla; y

e) una combinación de dos o más cualesquiera de las anteriores cargas.

8. Una correa según la reivindicación 7, en donde la composición de dicha porción elastomérica curada del cuerpo de la correa o la composición de dicho elemento de caucho adhesivo, o bien ambas composiciones, comprenden dicha carga de sílice, comprendiendo además un silano como agente de acoplamiento.

9. Una correa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la correa es una correa trapezoidal de múltiples perfiles, una correa trapezoidal o una correa síncrona.

10. Una transmisión por correa que comprende al menos dos poleas y que tiene una correa de acuerdo con la reivindicación 1 arrastrada alrededor de dichas poleas.