由洋麻纖維增強的橡膠組合物制造的動力傳送皮帶的制作方法
【專利摘要】一種彈性體組合物和動力傳送皮帶基彈性體組合物，其中該組合物包括洋麻纖維。
【專利說明】由洋麻纖維增強的橡膠組合物制造的動力傳送皮帶
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領域
[0002]本發(fā)明一般地涉及動力傳送皮帶領域，更特別地涉及適合于皮帶的橡膠組合物，和具體地說，涉及在皮帶中使用的用天然洋麻纖維增強的橡膠組合物。
[0003]現有技術的描述
[0004]普通的動力傳送皮帶包括V形皮帶，平皮帶，鋸齒狀或同步皮帶和多楔皮帶。普通皮帶的構造包括彈性的皮帶主體，在皮帶主體內包埋的螺線或螺旋纏繞的拉力繩或其他紡織品元件，和常常在皮帶主體內包埋或者覆蓋一個或更多個皮帶表面的其他紡織品增強劑。
[0005]彈性的皮帶主體可包括一種或更多種硫化橡膠組合物，或者熱塑性彈性體，或其他彈性組合物。所使用的彈性體組合物包括了在其內分散的各種纖維增強劑。在可獲得的許多纖維當中，發(fā)現相對很少是商業(yè)成功的，因為存在各種加工和性能需求，其中包括纖維和彈性體之間優(yōu)良的粘合性，可分散性，耐磨性，耐熱性，抗環(huán)境性，成本，和增強效果等。
[0006]US2010/0076118A1公開了在輪胎橡膠中，例如在天然橡膠(NR)，丁二烯橡膠(BR)，苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)，和丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)中使用的化學改性的微纖維纖維素。教導了化學改性微纖維纖維素用以改進在橡膠內的可分散性和對橡膠的粘合性，以便使得它有用。需要通過在水介質中事先復合橡膠膠乳和化學改性的微纖維纖維素制備的母煉膠形式的化學改性的微纖維纖維素的使用方法，以便實現良好的拉伸特征和輪胎性能特征。
[0007]洋麻被建議用于可生物降解的熱塑性組合物。US2006/0147695A1公開了對于諸如電子和電器設備之類的產品來說，在結晶的熱塑性樹脂，例如聚乳酸樹脂中使用洋麻韌皮纖維。為了改進組合物的沖擊強度，教導了在使用之前除去洋麻碎片或者使用軟化組分或者添加高強度抗沖擊纖維。還教導了可能需要處理洋麻纖維，以改進與樹脂的相容性，抗沖擊性，和/或阻燃性。
[0008]US2005/0250931A1公開了使用天然纖維的長長的名錄，其中包括洋麻用以增加由聚乳酸樹脂制造的模塑部件或者基于其循環(huán)的碎末的部件的剛度和沖擊強度。
[0009]US6, 663，733公開了制造合成樹脂基產品的技術，它可用于形成板狀或片狀產品以供在機動車中使用。教導了粉碎的植物產品，例如粉碎的洋麻芯產品，以便降低產品的比重。
[0010]因此，現有技術沒有公開或啟示基于用洋麻纖維增強的合成橡膠在皮帶中使用的實用的橡膠組合物。
[0011]發(fā)明概述
[0012]本發(fā)明涉及提供用于動力傳送皮帶的彈性組合物的體系與方法。本發(fā)明的優(yōu)點包括下述優(yōu)勢:使用環(huán)境友好的增強填料，和提供高價值的橡膠膠料，從而利用低成本的纖維實現相對高的膠料模量。[0013]本發(fā)明涉及具有彈性皮帶主體，具有含洋麻纖維的彈性組合物的動力傳送皮帶。優(yōu)選地，洋麻纖維是韌皮纖維。洋麻纖維在彈性組合物內可以以1-50份/100份基礎彈性體的水平存在。洋麻纖維可以是平均纖維長度為1-3_的短切韌皮纖維。該組合物也可包括相容劑或偶聯劑，以改進橡膠彈性體和這些天然纖維之間的相容性。洋麻纖維可用粘合劑處理或者在母煉膠配制中提供。
[0014]前面相當寬泛地概述了本發(fā)明的特征和技術優(yōu)點，以便可更好地理解隨后本發(fā)明的詳細說明。下文將描述形成本發(fā)明權利要求主題的本發(fā)明的額外的特征和優(yōu)點。本領域技術人員應當理解，可基于改性或設計實施本發(fā)明相同目的的其他結構，容易地實現所公開的概念和具體實施方案。本領域技術人員還應當意識到這些等價的結構沒有脫離所附權利要求列出的本發(fā)明的范圍。當結合附圖考慮時，根據下述說明，將更好地理解就其組織和操作方法二者來說，認為屬于本發(fā)明特性的新型特征，以及進一步的目的和優(yōu)點。然而，要清楚地理解，僅僅為了闡述和說明的目的，提供每一附圖，且不打算作為限制本發(fā)明的定義。
[0015]附圖簡述
[0016]引入說明書并形成說明書一部分的附圖(其中相同的數字表示相同的部件)闡述了本發(fā)明的實施方案，并和說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。在附圖中:
[0017]圖1是根據本發(fā)明一個實施方案構造的同步帶的截面一部分的片段透視圖；
[0018]圖2是根據本發(fā)明一個實施方案構造的V形帶的截面一部分的片段透視圖；
[0019]圖3是根據本發(fā)明一個實施方案構造的多-V-楔形帶的截面一部分的片段透視圖；
[0020]圖4是對于一些實施例和對比膠料來說的動態(tài)模量/頻率的圖表；
[0021]圖5是對于一些實施例和對比膠料來說的tg δ /頻率的圖表；
[0022]圖6是對于一些實施例和對比膠料來說的紋裂生長/循環(huán)的圖表；和
[0023]圖7是對于一些實施例和對比膠料來說的裂紋粒生長/循環(huán)的圖表。
[0024]詳細說明
[0025]本發(fā)明涉及洋麻纖維在可用于撓性動力傳送皮帶的彈性體組合物中的用途。洋麻(Hibiscus cannabinus L.)是源自于非洲的一種一年生草本植物。它是美國較新的農作物。洋麻主要在下述南部氣候溫和的區(qū)域中栽培！Mississippi, Texas, California,Louisiana, New Mexico和Georgia。它的生長時間段為90-150天，且可生長到2.4_6m的高度。它的單一直莖由外部纖維樹皮和內部木材芯組成，它分別得到兩種不同類型的纖維:樹皮纖維和芯纖維。韌皮纖維占其莖的約26-35wt% (重量百分比)，并且已經開發(fā)了得到大于或等于35wt%韌皮部分的遺傳品系。收割的洋麻莖通常首先被剝皮，將樹皮與芯分離，從而產生洋麻韌皮纖維的帶狀物。這些帶狀物可被慪麻成纖維束或單一纖維。優(yōu)選一旦纖維空干，則收割洋麻農作物(約10%含濕量)。通過將農作物留下靜置在田野中，實現干燥。
[0026]一般地，洋麻韌皮纖維是非常類似于軟木物種的平均長度為2.6mm，直徑為21 μ m且平均長度與直徑的長徑比為124的中空管道。平均長度為0.5mm的芯纖維非常匹配硬木的那些纖維。
[0027]洋麻韌皮纖維束(KBFB)的主要成分是纖維素，半纖維素和木質素。每一種成分的含量因栽培環(huán)境，地理起源，年齡段，植物內的位置(從根到尖端)，和慪麻與分離技術而可顯著地變化。Lloyd E.H.和 D.Seber, 〃Bast fiber applications forcomposites, "(1996)，獲自 http://www.hempology.0rg/CURRENT % 20HIST0RY/1996 %20HEMP% 20C0MP0SIT ES.html報道了重量百分比為60.8的纖維素，20.3半纖維素，11.0木質素，3.2 浸出物和 4.7 灰分。Mohanty 等人，〃Biofibres, biodegradable polymers andbiocomposites:an overview, " Macromolecular materials and engineering, 276-277(I):1-24(2000)報道了較低纖維素(31-39wt% )和較高木質素(15_19wt% )的含量。Rowell等人，"Characterization and factors effecting fiber properties, 〃 在 FrolliniE, Ι,Λ?ΙΟ AL, Mattoso LHC, editors."Natural polymers and agrofibers based composites:preparation, properties and applications, 〃San Carlos, Brazil:L.H.C., Embrapa.pp.115-134(2000)中報道了 44_57wt%纖維素，和 15_19￥七％木質素。
[0028]洋麻是具有生態(tài)和經濟優(yōu)勢，豐富，顯示出低密度，加工過程中防磨損，高的比機械性能，可生物降解和價格便宜的纖維素源。歷史上，洋麻纖維首先用作繩索。工業(yè)上正利用洋麻用于造紙和非織造紡織品。洋麻產品的潛在應用包括紙漿，繩索，草侵蝕墊，動物墊料，吸油劑，陶器制造介質，家畜褥草，絕緣板，塑料和紡織品用填料。
[0029]表1比較了洋麻纖維和來自文獻的其他纖維的機械性能。洋麻纖維的突出特征是它的楊氏模量，接近于E-玻璃纖維和芳族聚酰胺纖維。它的拉伸強度對于皮帶拉伸繩索應用來說不是足夠高，但根據本發(fā)明的實施方案，它適合于用作填料，增強橡膠皮帶膠料，提供皮帶形狀穩(wěn)定或加強和/或繩索支持。
[0030]表1
[0031]
【權利要求】
1.一種含彈性皮帶主體的動力傳送皮帶，所述彈性皮帶主體包括含洋麻纖維的彈性體組合物。
2.權利要求1的皮帶，其中所述洋麻纖維包括韌皮纖維。
3.權利要求1的方法，其中所述洋麻纖維以每100份基礎彈性體1-50份的水平存在于彈性體組合物內。
4.權利要求1的皮帶，其中所述洋麻纖維是具有l(wèi)_3mm的平均纖維長度的短切韌皮纖維。
5.權利要求3的皮帶，其中所述組合物進一步包括相容劑，所述相容劑輔助洋麻纖維在基礎彈性體內分散或粘合。
6.權利要求1的皮帶，其中彈性體組合物進一步包括第二類短纖維。
7.權利要求6的皮帶，其中第二類短纖維是芳族聚酰胺纖維。
【文檔編號】F16G1/08GK103987989SQ201280060965
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權日:2011年12月12日
【發(fā)明者】馮雨丁 申請人:蓋茨公司