專利名稱：包括耐久層的齒形帶和該耐久層的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于包覆齒形帶的織物的耐久層和該齒形帶。
背景技術：
帶的每個部件均有助于增加有關機械阻力方面的性能，以便減少帶發生故障的風 險并且增加單位傳送功率。繩索特別有助于確保帶具有所需的機械性能，并且明顯有利于帶自身的模數，因 此特別地保證了在一定時間內保持帶的性能。繩索通常通過多次絞合高模數纖維而形成。也通常通過如下物質對繩索進行處理這些物質適于增加纖維與環繞繩索自身的 主體混合物之間的相容性。例如，繩索可以通過用作“粘合劑”的彈性體膠乳來處理。主體混合物允許各個部件連接且必須具有適當的硬度，并且確保形成帶自身的各 個元件協同地促成帶自身的最終性能。主體混合物包含可以用纖維充實以提高硬度的一種或更多種彈性材料。帶的包覆 織物提高了耐磨性，并且因此保護帶的工作面不會由于帶齒的側部、頂部以及與帶相互作 用的滑輪的滾道的側部、底部之間的摩擦而磨損。此外，包覆織物降低了工作面上的摩擦系數，減小了齒的可變形能力并且特別加 強了齒根，從而避免齒根損壞。所使用的包覆織物可以由單層組成，或者替代地由雙層組成，從而確保更大的堅 固性和剛性。織物通常用粘合劑(例如間苯二酚-甲醛乳膠(RFL))處理，以增加主體和織物自 身之間的粘附度。此外，可通過更改包覆織物的結構或在織物上執行不同處理，例如，用鹵代聚合物 處理織物(例如PTFE處理)，從而采用多種方法來提高耐磨性。然而，所述處理不會導致耐磨性的任何明顯提高，因為齒形帶的包覆織物在使用 一段短的時間之后又變成工作面并且因此受到磨損。替代地，從MITSUB0SHI的專利申請JP2001304343和JP2001208137還已知用于齒 形帶織物的處理物(也稱為粘合劑合成物)，該處理物包含選自硫化鉬和石墨的減摩材料。 然而，所述處理物也作為膠水應用于織物的線并且不會形成單獨的層，因此這些減摩材料 也不可能獲得最佳耐磨性。事實上，并且在這些情況下，織物是齒形帶的實際工作面，S卩，在使用中與滑輪直 接接觸的表面，并且因此在這種情況下，該處理允許僅獲得耐磨性的些許提高并且帶也具 有非常大的噪聲，特別是在接合滑輪的步驟中。為了克服上述問題，已經在相同申請人的專利EP1157813中提出從根本上改變帶 的結構，在該專利中提出用含有氟化塑料、彈性材料以及硫化劑的耐久層來覆蓋包覆織物。 氟化塑料相對于彈性材料以更大的量存在于耐久層中，從而極大地便于形成與織物分開的實際層。該層和織物不同，它不會滲透到織物中，并且該層可通過壓延步驟有利地施加到 織物上。粘合劑層有利地出現在于織物和耐久層之間。耐久層的使用允許在耐磨性提高方面獲得好的結果，因為帶的工作面在這種情況 下由耐久層自身形成而不是由織物形成，該工作面已經顯示出是特別地耐磨，并且在將帶 的齒接合在滑輪上的步驟期間提供較低的噪度。然而耐久層有一些缺點。具體地講，所述層包含氟化塑料，該氟化塑料包含平均尺 寸20 ym或更大并且呈結塊形式的顆粒。因此這種結塊的尺寸意味著難以與溶液中的彈性 體相混合。因此結塊也存在于最終的耐久層中，因此最終的耐久層不均勻的，并且這種不均 勻性可以在使用帶期間產生高的噪度。另一個缺點在于，氟化聚合物非常昂貴，并且這種聚合物的持續添加導致高成本。不斷地尋求替代方案來獲得用于齒形帶的包覆層，該包覆層允許在帶的整個工作 溫度范圍內提供高耐磨性，并且同時在低速和高速下提供低的噪度。
發明內容
因此，本發明的目的在于獲得一種用于齒形帶的包覆層和一種齒形帶，所述齒形 帶具有高的耐磨蝕性并因而具有高的耐磨性，并且同時在高速和低速運轉期間具有低的噪 度以及在整個使用溫度范圍內具有最佳耐久性。根據本發明，通過根據權利要求1所述的齒形帶實現該目的。根據本發明，還提供根據權利要求12所述的用于制造齒形帶的方法。
為了更好地理解本發明，現在也參照附圖描述本發明，其中圖1是根據本發明的齒形帶的局部立體圖；圖2是使用根據本發明的第一齒形帶的第一定時控制系統的圖示；圖3是使用根據本發明的第二齒形帶的第二定時控制系統的圖示；圖4是使用根據本發明的第三齒形帶的第三定時控制系統的圖示；圖5是示出了根據本發明的和根據現有技術的在處理物上進行測試的結果的表 格。
具體實施例方式圖1示出了整體表示為1的齒形帶。該帶1包括由彈性材料制成的主體2，多個縱 向纖維狀耐久插入件3嵌入該主體2中。主體2具有齒4，該齒4經由包覆織物5來包覆。有利地，主體2由包括一種或更多種彈性體的混合物制成，為方便起見，所述一種 或更多種彈性體整體表示為“第一彈性材料”。該“第一彈性材料基本上包含”由含腈基的 單體和二烯形成的一種或更多種共聚物，其中含腈基的單體優選占整個最終共聚物的重量 百分比為30%和39%之間。“第一彈性材料基本上包含”意味著小百分比的其他聚合物或共聚物可以加入到第一彈性材料，而不會不利地影響主體混合物和齒形帶的其他部件之間的化學相容性，并 且因此沒有脫離本發明的范圍。有利地，所使用的一種或更多種共聚物是氫化丁腈橡膠或HNBR。有利地，所使用的HNBR是高氫化度的，例如，可以采用所謂的完全飽和的HNBR (因 而至多有0. 9%的剩余百分比的雙鍵)，但是，作為替代，可以采用具有較低不飽和度的 HNBR(例如具有4%或5. 5%的飽和度的HNBR)，即所謂的部分飽和的HNBR。可用作主體混合物并且也可以用在齒形帶的各個部件的不同處理物中的HNBR 共聚物的一些示例是屬于朗盛公司(Lanxess)生產的THERBAN族中的共聚物，例如具有 34%的腈基和至多0. 9%的氫化度的THERBAN3407 ；具有34%的腈基和至多0. 9%的不飽 和度的THERBAN3406 ；具有36%的腈基和至多0. 9%的不飽和度的THERBAN3607 ；具有34% 的腈基和至多4%的不飽和度的TERBAN3446 ；具有34%的腈基和至多5. 5%的不飽和度 的THERBAN3447 ；具有36%的腈基和至多2%的不飽和度的THERBAN3627，具有36%的腈基 和至多2%的不飽和度的THERBAN3629 ；以及具有39%的腈基和至多0. 9%的不飽和度的 TERBAN3907。也可將由Nippon Zeon公司生產的名為ZETP0L的HNBR用作一種替代。特別是 具有36%的腈基和至多0. 9%的不飽和度的ZETP0L 2000 ；具有36%的腈基和至多0. 9% 的不飽和度的ZETPOL 2000L ；具有36%的腈基和至多4%的不飽和度的ZETP0L 2010 ；具 有36%的腈基和至多4%的不飽和度的ZETPOL 2010L ；具有36%的腈基和至多4%的不飽 和度的ZETPOL 2010H ；具有36%的腈基和至多5. 5%的不飽和度的ZETP0L2020 ；以及具有 36%的腈基和至多5. 5%的不飽和度的ZETPOL 2020L。第一彈性材料中的混合物還含有其他常規添加劑(例如，增強劑、填料、顏料、硬 脂酸、加速劑、硫化劑、抗氧化劑、活化劑、引發劑、增塑劑、蠟、預硫化抑制劑、抗降解劑、操
作油等)。有利地，炭黑可以用作填料，其添加量優選在0和80phr之間，更優選為大約 40phr。有利地，可以加入增強白色填料(諸如滑石、碳酸鈣、硅石以及硅酸鹽)，其添加量在 0和80phr之間，優選為約40phr。也可以有利地使用硅烷，其使用量在0和5phr之間。有利地，添加氧化鋅和氧化鎂，所述氧化鋅和氧化鎂的添加量優選在0和15phr之 間。有利地，添加酯增塑劑(諸如偏苯三酸酯或醚酯)，其添加量優選在0和20phr之 間。有利地，以優選在0和20phr之間的量添加硫化活性助劑(諸如三聚氰酸三烯丙 酯、有機或無機甲基丙烯酸酯(諸如金屬鹽))，或者以優選在0和15phr之間的量添加有機 過氧化物(例如異丙苯過氧化物)。有利地，彈性材料混合物還含有更優選在2和40phr之間的量、最優選為20phr的 量的增強纖維。有利地，增強纖維的長度在0. 1和10mm之間。纖維的使用允許進一步提高主體混合物的機械特性。有利地，增強纖維包括芳族聚酰胺，優選為密亞胺，例如可以有利地采用 Technora 纖維，該Technora :纖維可以通過間苯二酚-甲醛膠乳(RFL)處理物附著于該 混合物。例如，所使用的膠乳可以包括乙烯基-吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(VP-SBR)。
已經顯示芳族聚酸胺纖維特別有效，例如Tei jn生產的1mm長的Technora纖維。齒4的包覆織物5或背面6的包覆織物7可以包括一層或更多層，并且可以例如 通過使用不同的編織技術來獲得，例如通過稱為2X2斜紋的編織技術獲得。作為一個替代方案，可以根據允許得到至少一個粗糙表面以提高機械附著度的編 織方法來獲得包覆織物5。有利地，齒的包覆織物5包括脂肪族或芳族聚酰胺，更有利地為芳香族聚酰胺(芳 綸)。有利地，所使用的織物具有由緯紗和經紗組成的復合結構，其中緯紗由緯線組成， 每根緯線由作為芯的彈性線和纏繞在該彈性線上的至少一對復合線形成，每根復合線均包 含具有耐高溫性和良好機械阻力性能的線以及纏繞在該具有耐高溫性和良好機械阻力性 能的線上的至少一根包覆線。有利地，每根復合線均包括具有耐高溫性和良好機械阻力性 能的線以及纏繞在該具有耐高溫性和良好機械阻力性能的線上的至少一對包覆線。彈性 線有利地是聚胺酯。該具有耐高溫性和良好機械阻力性能的線有利地由對位芳族聚酰胺制 成。在形成帶之前，織物5通過浸入有機溶劑的水溶液或水與含有組合物的溶劑的混 合物而進行處理，該組合物包括由一種或更多種共聚物組成的第二彈性材料，所述一種或 更多種共聚物由含腈基的單體和二烯形成，其中含腈基的單體有利地相對于整個最終共聚 物的重量百分比在30%和39%之間。有利地，織物5由聚合物材料組成，該聚合物才來優選為脂肪族或芳族聚酰胺，更 優選為耐高溫且具有高韌性的聚酰胺6/6。根據本發明，也稱為耐久層8的保護層被置于在織物5之上并且置于織物5外部。耐久層8包括過氧化物，諸如硫化劑。通常相對于100份重量的彈性材料添加1 到15份之間重量的過氧化物。更有利地，相對于100份的彈性材料添加5到10份之間的 過氧化物。根據普通且已知的方法使齒形帶1硫化，因此這里未詳細描述。耐久層8包含重量上至少為85%的第二彈性材料，該第二彈性材料由從二烯類單 體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形成，該混合物通過不飽和羧酸鹽 和硫化劑改性。優選地，耐久層8基本上由第二彈性材料組成。在本發明的范圍內，“耐久層基本上由...組成”，意味著耐久層可以包含雜質或小 百分比的其他材料，這些基本上不會改變耐久層的耐磨性和摩擦系數。出乎意料地發現，與現有技術的教導相反，耐久層8即使沒有使用減摩材料或使 用極其有限量的這種減摩材料也可以獲得好的耐磨性。耐久層8有利地不具有減摩材料。然而，耐久層8可選地可以包含少于15phr、優選少于5phr的量的減摩材料，這些 減摩材料的添加基本上沒有改變耐久層8自身的耐磨性。可以少量使用的減摩材料是那些 已知的用于處理齒形帶的包覆織物的材料，并且因此是氟化聚合物，諸如PTFE、硫化鉬、石 墨或銅粉。第二彈性材料有利地包括一種或更多種共聚物，該一種或更多種共聚物由含腈基的單體和二烯組成，其中含腈基的單體相對于整個最終共聚物的重量百分比優選在30%和 39%之間。更有利地，腈基相對于整個最終共聚物的重量百分比在34%和36%之間。根據本發明，共聚物中的至少一種用不飽和羧酸鹽改性。有利地使用聚甲基丙烯 酸的鋅鹽。第二彈性材料有利地是用甲基丙烯酸鋅(也稱為聚甲基丙烯酸的鋅鹽)改性的 HNBR。優選添加量在10%和60%之間的聚甲基丙烯酸的鋅鹽。有利地，用鋅鹽改性的HNBR的門尼粘度在70和90之間。有利地，用鋅鹽改性的HNBR的不飽和度低于15%，更有利地在5和10%之間。例如，有利地，使用由Zeon出售的如下名稱的彈性體ZSC 1295、ZSC 2095、ZSC 2195、ZSC 2295、ZSC 2295L、ZSC 2295R 以及 RZSC 2395。更優選地使用由ZSC 2195形成的耐久層。有利地，耐久層8的厚度在0.05mm和2mm之間。通過使用厚度在0. 1mm和0. 03mm 之間的耐久層已經得到特別好的結果。可以以不同方式將耐久層8置于織物5之上。優選地通過壓延步驟放置耐久層8。粘合劑可以放置在織物5和耐久層8之間，以提高耐久層8在織物5上的粘附度。確保所需的耐久性的耐久層8的重量優選地在50g/m2和80g/m2之間。根據本發明的帶特別適于用于與油直接接觸或部分浸入油中的系統。具體地講， 在以下情況中已經達到最佳結果其中采用帶代替組系統內的傳統齒輪或鏈系統，其中，帶 在其整個壽命期內被暴露與飛濺的油持續接觸或甚至可能部分地浸入到油池中。實驗上已經證實，結合使用根據本發明的耐久層8使齒形帶能夠通過耐久性試 驗，其中齒形帶經受住在機動車輛中使用，避免了已知齒形帶在與油接觸時的所有問題，特 別是機械性能降低，粘附度減小、低效的嚙合以及較差的耐磨性。從根據本發明制成的齒形帶的特性的分析中，齒形帶可以獲得的優點是明顯的。具體地講，出乎意料地發現，當齒形帶的包覆織物5被先前描述的類型的耐久層8 所覆蓋時，齒形帶的耐磨性是最佳的，并且同時，在操作期間，齒形帶在整個工作溫度范圍 內并且在高速和低速時均具有低的噪度。出乎意料地，由于根據本發明的耐久層8的改進的性質，所以不再使用昂貴的減 摩材料，并且因此可以應用較薄的耐久層8，甚至保持機械特性和耐磨性特性完好無損。此外，在沒有減摩材料的情況下，可以得到低模數并因此得到較大的阻尼，這導致 獲得如下齒形帶即，在使用中相對于已知的齒形帶，特別是相對于織物用包含氟化塑料或 其他相似減摩材料的耐久層覆蓋的齒形帶，所獲得的齒形帶噪聲更小。此外，因為根據本發明的耐久層更與織物相容，所以可以避免在耐久層和織物之 間使用粘合劑。雖然已經描述了一些示例性實施方式以便公開本發明，但是顯然本領域技術人員 可以在不脫離本發明的范圍的情況下進行變型。現也將通過實施例描述根據本發明的齒形 帶，但是本發明并不因此限于這些實施例。實施例1表1示出了根據本發明的耐久層8中的彈性材料的特性。表 1
8
實施例2表2示出了根據本發明制成的耐久層8的化學成分。這種耐久層的厚度為0.2mm。 表2示出了根據本發明制造的耐久層8的實施例和根據現有技術制造的比較例的化學成 分。表2 實施例4圖5示出了在根據發明的耐久層上執行的試驗的結果，并且與現有技術比較，其 中經受測試的帶之間的唯一不同在于根據本發明的實施例由用甲基丙烯酸鋅改性的HNBR 形成并且不具有減摩材料。
權利要求
一種齒形帶(1)，所述齒形帶(1)包括主體(2)和多個齒(4)，所述主體(2)由第一彈性材料制成，所述第一彈性材料由從二烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形成，所述齒由織物(5)包覆，所述織物由耐久層(8)覆蓋，所述耐久層(8)完全粘附于所述織物上并且在使用中形成所述齒形帶的工作面，其中，所述耐久層(8)包括硫化劑和超過85％的第二彈性材料，所述第二彈性材料由至少一種共聚物形成，所述至少一種共聚物通過不飽和羧酸鹽改性并且從二烯類單體和含腈基的單體獲得。
2.一種齒形帶(1)，所述齒形帶(1)包括主體(2)和多個齒(4)，所述主體(2)由第一 彈性材料制成，所述第一彈性材料由從二烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共 聚物的混合物形成，所述齒由織物(5)包覆，所述織物由耐久層(8)覆蓋，所述耐久層(8) 完全粘附于所述織物上并且在使用中形成所述齒形帶的工作面，所述齒形帶的特征在于， 所述耐久層不包含減摩材料。1
3.根據權利要求1或2所述的齒形帶，其特征在于，所述耐久層(8)包括超過95%的 所述第二彈性材料。1
4.根據權利要求1或2所述的齒形帶，其特征在于，所述耐久層(8)基本上由所述第二 彈性材料組成。1
5.根據權利要求1至4中任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述第二彈性材料是 HNBR 或 XHNBR。
6.根據權利要求5所述的齒形帶，其特征在于，所述HNBR具有低于的不飽和度。
7.根據前述權利要求中任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述不飽和羧酸鹽是聚甲 基丙烯酸或聚丙烯酸的鋅鹽。
8.根據前述權利要求中任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述第二彈性材料由從二 烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形成，其中，所述含腈基的 單體相對于整個最終共聚物的重量百分比在33%和49%之間。
9.根據前述權利要求中任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述第二彈性材料由從二 烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形成，其中，所述含腈基的 單體的重量百分比在39%和44%之間。
10.根據前述權利要求中任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述第一彈性材料由從二 烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形成，其中，所述含腈基的 單體相對于整個最終共聚物的重量百分比在33%和49%之間。
11.根據權利要求5所述的齒形帶，其特征在于，所述耐久層(8)的重量在50g/m2和 80g/m2 之間。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的齒形帶，其特征在于，所述齒形帶包括作為硫 化劑的過氧化物。
13.根據前述權利要求中任一項所述的齒形帶直接與油接觸或部分浸入油中的使用。
14.一種用于制造齒形帶的方法，所述齒形帶是根據權利要求1至14中任一項所述的 齒形帶，其特征在于，所述耐久層(8)與所述織物分開地形成。
15.根據權利要求14所述的用于制造齒形帶的方法，其特征在于，所述方法包括在第 一對輥中壓延所述耐久層(8)的步驟。
16.根據權利要求15所述的用于制造齒形帶的方法，其特征在于，所述方法包括在第二對輥中將所述耐久層連接至所述織物的步驟。
17.一種用于覆蓋齒形帶的織物的耐久層，所述耐久層包括重量超過85%的彈性材 料，所述彈性材料由從二烯類單體和含腈基的單體獲得的一種或更多種共聚物的混合物形 成。
18.根據權利要求17所述的用于覆蓋齒形帶的織物的耐久層，其中，所述耐久層不包 含減摩材料。
全文摘要
本發明描述了一種齒形帶(1)，該齒形帶(1)包括彈性材料主體(2)和由包覆織物(5)包覆的齒(4)，多個縱向纖維狀耐久插入件(3)嵌入該彈性材料主體(2)中。增大所述齒形帶的抗磨蝕性并且因而增大其耐磨性的耐久層(8)被粘附在包覆織物(5)之上。該耐久層包含硫化劑和超過75％的彈性體，該彈性體由至少一種共聚物形成，所述至少一種共聚物通過不飽和羧酸鹽改性并且從二烯類單體和含腈基的單體獲得。該耐久層(8)有利地與織物分開并且被壓延在所述織物自身上。
文檔編號C08L9/02GK101855472SQ200880115530
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月25日 優先權日2007年9月26日
發明者卡洛·巴爾多維諾, 阿德里亞諾·羅蘭多 申請人:戴科歐洲研究科學實驗室