專利名稱：有熱塑性塑料蒙皮的傳動帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力傳輸傳動帶，更具體地說，本發(fā)明涉及具有由一種超大分子量的聚乙烯熱塑性塑料層構(gòu)成的蒙皮的傳動帶。
背景技術(shù)：
齒形動力傳輸傳動帶具有諸如橡膠、熱塑性塑料、或者尿脘人造橡膠的主體，帶有多個沿該傳動帶的至少一側(cè)或二側(cè)形成的齒或齒突。張緊構(gòu)件通常嵌在主體中作為張緊載荷承受構(gòu)件。
最好用一種材料加強(qiáng)傳動帶齒以增加其剪切強(qiáng)度和抗磨損性，或改變其與齒形傳動帶輪接合的摩擦系數(shù)。該材料通常包括編織型的纖維諸如帆布、帶皺紋的可伸展的尼龍、以及倫諾(leno)織物等等，同時可以是針織物如1×1的羅紋針織品。這種織物在包括傳動帶齒的周邊表面上設(shè)置在傳動帶中同時可以有單層纖維的形式、多層編織織物的形式、或者纖維的粘結(jié)層的形式。
在工作時，織物增強(qiáng)層磨損產(chǎn)生灰塵和碎片顆粒?；覊m和碎片對鄰近元件的工作是有損害的同時可能時時干擾一定類型的設(shè)備的工作。例如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和照相機(jī)等。此外，取決于傳動帶的材料，先有技術(shù)的傳動帶的灰塵和碎片顆?？赡苁菍?dǎo)電的。根據(jù)應(yīng)用，不希望在電氣設(shè)備中有導(dǎo)電材料覆蓋元件。
也了解到帶具有不透水的熱塑性塑料薄膜外層的織物蒙皮的傳動帶。在制作過程中，使用薄膜以便相對于外織物加強(qiáng)層來裝傳動帶主體材料。外薄膜層具有很差的抗磨損性。在使用中，該薄膜磨損掉暴露下面的織物層。
特別是在(授予Redmond的)美國專利No.3964328中發(fā)現(xiàn)有關(guān)的先有技術(shù)，該專利公開一種具有粘結(jié)到其外表面的熱塑性塑料層如聚乙稀的可伸展的尼龍的最佳形式的織物。該織物放置在包括傳動帶齒的傳動帶的周邊表面作為一種抗磨損織物和改變摩擦的加強(qiáng)層。熱塑性塑料表面具有低的抗磨損性，和在工作過程要磨損掉。
所需要的是一種具有由UHMWPE熱塑性塑料薄膜構(gòu)成的薄膜蒙皮的傳動帶。所需要的是一種具有在傳動帶輪接合表面上由UHMWPE(超大分子量的聚乙烯)熱塑性塑料薄膜構(gòu)成的薄膜蒙皮的傳動帶。所需要的是一種具有由UHMWPE熱塑性塑料薄膜構(gòu)成的薄膜蒙皮且具有高的抗磨損能力的傳動帶。本發(fā)明滿足這些需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要方面是提供一種具有包括超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜的薄膜蒙皮的傳動帶。
本發(fā)明的另一方面是提供一種具有包括超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜在傳動帶輪接合表面上的薄膜蒙皮的傳動帶。
本發(fā)明的另一方面是提供一種具有高抗磨損性能的具有超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜蒙皮的傳動帶。
本發(fā)明的這一和其它方面和優(yōu)點(diǎn)在閱讀附圖及其詳細(xì)描述之后將會是顯而易見的。
本發(fā)明包括一傳動帶具有一個主體、一張緊構(gòu)件和一外表面。該外表面具有傳動帶齒。超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜(UHMWPE)粘貼到外載荷承受表面上。在優(yōu)選實(shí)施例中該外表面包括齒。粘貼到外表面上的熱塑性塑料薄膜具有低的軟化點(diǎn)以使它能在橡膠主體材料固化之前與模具的形狀一致。UHMWPE薄膜具有分子量為每摩爾克分子3-6百萬克的范圍，雖然該范圍可擴(kuò)展到每摩爾克分子量250,000克以下。該薄膜展現(xiàn)超強(qiáng)的抗磨損能力的同時與纖維蒙皮傳動帶相比較降低了單位傳動帶的成本。該薄膜蒙皮傳動帶具有顯著減少工作時產(chǎn)生的灰塵與碎片。


本發(fā)明的優(yōu)選方面將參照附圖予以說明，在該圖中相同的標(biāo)號表示幾幅附圖中的類似的零件。
圖1是薄膜增強(qiáng)傳動帶的透視圖。
圖2是沿圖1的2-2線截取的放大的橫剖面圖。
圖3是對發(fā)明的傳動帶與先有技術(shù)的纖維蒙皮傳動帶比較的相對試驗壽命的圖表。
圖4是對發(fā)明的傳動帶與先有技術(shù)的纖維蒙皮傳動帶比較的磨損的圖表。
圖5是薄膜包層的橫剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是一種有熱塑性塑料蒙皮的動力傳輸傳動帶的透視圖。該傳動帶包括具有頂層橡膠12的主體10。該頂層橡膠12由橡膠材料或下面說明的其它彈性體材料構(gòu)成。在該優(yōu)選實(shí)施例中，傳動帶彈性體包括EPDM。齒突或齒15沿傳動帶10的縱軸線L橫向排列。每組相鄰齒15之間設(shè)置一接合區(qū)部分17。齒突15由彈性體或熱塑性塑性材料構(gòu)成，該材料與主體10的彈性體材料兼容或者相同。
在傳動帶縱向延伸的張緊構(gòu)件20設(shè)置在頂層橡膠12中。該張緊構(gòu)件20在工作時承受施加在傳動帶上的張緊載荷。彈性體層21在張緊構(gòu)件20和熱塑性塑料蒙皮30之間延伸。彈性體層21防止張緊構(gòu)件在工作時摩擦蒙皮30，因而明顯地延長傳動帶的壽命。
這種熱塑性塑料蒙皮30在齒15的一個外表面35粘結(jié)到傳動帶主體上。
與先有技術(shù)不同，此處公開的蒙皮的結(jié)構(gòu)不需要在齒的表面上有一外織物層以便增強(qiáng)傳動帶。取消織物層降低了單位傳動帶的材料和生產(chǎn)成本。這種熱塑性塑料蒙皮傳動帶結(jié)構(gòu)比可比的具有如棉花、聚酯、尼龍、大麻纖維、黃麻纖維、玻璃纖維、芳聚酰胺或者其它在技術(shù)中已知的天然的和合成的纖維的織物蒙皮的傳動帶在成本上要少18％到24％。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，蒙皮30由一種超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜(UHMWPE)構(gòu)成，例如，D/W 402TM(由DeWal Industries，Inc.供應(yīng))。該UHMWPE薄膜具有每摩爾克分子3至7百萬克范圍的分子量以及高達(dá)原始長度的375％范圍的延伸率百分比。對適于聚乙烯蒙皮材料的密度范圍是0.93至0.95克/厘米3，蒙皮30的材料可由一種軟化點(diǎn)的溫度在用于傳動帶主體的橡膠材料固化溫度以下的材料構(gòu)成。蒙皮也可以由行業(yè)中已知的其它聚乙烯薄膜構(gòu)成，例如，由Blueridge Films，Inc生產(chǎn)的BFI2287。BFI 2287的分子量為大約每摩爾克分子250,000克具有在斷裂時的延伸率為原始長度的500％。蒙皮也可以由其它聚乙烯的混合物構(gòu)成。此種混合物的一個例子是UHMWPE顆粒在HDPE中的混合物。合適的UHMWPE顆粒的一個例子是Ticona供應(yīng)的GUR 4150。GUR具有每摩爾克分子3至7百萬克范圍的分子量以及大約125微米的顆粒尺寸。曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)作為蒙皮材料，少到30％重量的GUR 4150加入到BFI 2287中是合適的。在相同的應(yīng)用中與其它熱塑性塑料相比較，UHMWPE的使用明顯降低傳動帶的剛性。
聚乙烯薄膜也包括通常低于傳動帶硫化作用溫度的低軟化點(diǎn)。該低的軟化點(diǎn)允許在固化過程中在橡膠與薄膜交聯(lián)發(fā)生之前使熱塑性塑料薄膜軟化并流動以符合模具的形狀。
聚乙烯也可以具有高于主體固化溫度的軟化溫度。在此實(shí)施例中薄膜在結(jié)合到傳動帶制造之前模壓成預(yù)成型的形狀，例如，有齒的形狀，此處稍后將描述。
當(dāng)粘結(jié)到某些用于蒙皮的熱塑性塑料薄膜上時，某些橡膠混合物不用附加的粘結(jié)材料而具有很高的粘結(jié)值。例如，過氧化物硫化的EPDM(乙烯-丙烯-二烯三聚物)和過氧化物硫化的腈具有對未處理的UHMWPE特別好的粘結(jié)性。這種高的粘結(jié)性可歸因于在橡膠硫化過程中出現(xiàn)的在交聯(lián)的橡膠鏈內(nèi)的UHMWPE的很長的鏈的分子纏結(jié)。
其它橡膠混合物，諸如SBR、氯丁橡膠、天然橡膠和異丁烯異戊二烯橡膠也是已知對UHMWPE有好的粘結(jié)性，同時是對與UHMWPE蒙皮使用的橡膠混合物的可接受的材料。配制橡膠混合物以達(dá)到在各種因素中的平衡，包括低成本、在混合和砑光中的可處理性、建立粘性、長的早期硫化時間和低模量。
在優(yōu)選實(shí)施例中不用粘結(jié)劑或涂料以達(dá)到熱塑性塑料薄膜與橡膠混合物之間的好的粘結(jié)。在一個替換的實(shí)施例中，可使用一種粘結(jié)劑以將UHMWPE粘結(jié)到橡膠混合物。用于將UHMWPE聚乙烯蒙皮粘結(jié)到傳動帶的橡膠主體上的粘結(jié)劑包括那些適于聚烯徑粘結(jié)的。優(yōu)選的粘結(jié)劑是由改性的聚烯烴彈性體制的溶劑基的粘結(jié)劑，諸如氯磺化的聚乙烯。這種粘結(jié)劑的一個例子是Master Bond Polymer System X17TM。其它性能較低的，但也是合適的粘結(jié)劑是由橡膠和某些樹酯配制的彈性體溶劑基的粘結(jié)劑，諸如EPDM或腈橡膠和烷基化的酚醛樹酯。這種粘結(jié)劑的一個例子是Master Bond Polymer System X5TM。對溶劑基的粘結(jié)劑的適合的溶劑包括丙酮、二甲苯和甲基乙基酮。聚乙烯蒙皮粘結(jié)到傳動帶的橡膠主體上也可以通過聚乙烯表面的氧化處理，以及行業(yè)中已知的其它聚乙烯預(yù)處理(如溶劑清洗或蒸發(fā)去油)來改善。氧化處理的例子包括暴露在電暈放電下、火焰氧化處理及在氧氛圍中的等離子蝕刻。
熱塑性塑料蒙皮的使用不限制傳動帶齒的輪廓的選擇。例如，標(biāo)準(zhǔn)的梯形、正方形以及許多行業(yè)中已知的曲線形齒的型式均與熱塑性塑料薄膜蒙皮相容。齒的節(jié)距尺寸在1毫米至32毫米范圍。
蒙皮材料也可以是具有摩擦改性劑或?qū)щ妱┑幕衔?，例如石墨、蠟、油、二硫化鉬、聚四氟乙烯、云母、碳黑、以及上述物質(zhì)的各種混合物，以滿足特定應(yīng)用的使用。使用添加物以改進(jìn)摩擦系數(shù)或者達(dá)到要求的導(dǎo)電性。應(yīng)用可以包括摩擦特性影響系統(tǒng)工作或者希望傳動帶導(dǎo)電以耗散靜電電荷的那些場合的使用。
熱塑性塑料蒙皮的使用不限制張緊構(gòu)件的選擇。所有已知的張緊構(gòu)件材料是合適的。這些材料包括玻璃纖維、芳基酰胺、尼龍、聚酯、聚烯烴、PB0、PEN、碳、金屬絲/纜、棉紗、人造纖維，以及其它已知的張緊構(gòu)件材料。熱塑性塑料薄膜蒙皮的使用也不限制張緊構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、幾何尺寸和/或形狀；單絲、絞合絲、纜繩、扭繩、編織繩、編織纖維、多瓣的單線、帶、薄膜和絲帶全適用。
舉例的傳動帶是用過氧化物硫化的EPDM制造的。選擇EPDM是因其對用作蒙皮的材料有好的粘結(jié)性。
圖2是沿圖1的2-2線的傳動帶的放大橫剖面。按用戶的需要張緊構(gòu)件20可以或可以不對蒙皮施加壓力。
圖3是表示所發(fā)明的傳動帶與先有技術(shù)的傳動帶、尼龍織物蒙皮傳動帶相比的相對試驗壽命圖表。
彎曲試驗裝置包括一組傳動帶在其上運(yùn)行的傳動帶輪。每根傳動帶以3600轉(zhuǎn)/每分轉(zhuǎn)速在二點(diǎn)傳動裝置上轉(zhuǎn)動，在22℃總張力為1201牛頓(270磅)。每個鏈輪具有22個槽；每根試驗傳動帶具有120個齒。使用彎曲試驗以評估蒙皮的磨損。在試驗過程中不傳輸扭矩。
對于負(fù)荷試驗傳動帶以2500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速在二點(diǎn)傳動裝置上轉(zhuǎn)動在22℃下，總張力為1716牛頓(385磅)，且張力比為3.5(此相當(dāng)于約12馬力)。每個鏈輪具有28個槽；試驗傳動帶具有120個齒。在此試驗過程中傳輸扭矩。
特別是，在彎曲壽命上UHMWPE傳動帶顯示出大約452％的增加，從先有技術(shù)的尼龍纖維蒙皮的大約133小時到本發(fā)明的傳動帶的735小時。從304小時到771小時增加的負(fù)荷壽命代表154％的增加。
圖4是表示本發(fā)明的傳動帶與先有技術(shù)的尼龍纖維蒙皮傳動帶相比較的質(zhì)量損失的圖表。特別是，UHMWPE傳動帶顯示在彎曲試驗裝置上試驗100小時的質(zhì)量損失等于先有技術(shù)的纖維傳動帶的質(zhì)量損失的大約1/4。這說明本發(fā)明的傳動帶的優(yōu)點(diǎn)，特別是工作過程中有關(guān)的低磨損率和低質(zhì)量損失。
制造方法如下該傳動帶用熱塑性塑料的滾壓板和砑光橡膠使用層疊方法制造。傳動帶的硫化是在蒸汽硫化器中完成的。模具有二個主要部分—內(nèi)芯軸及一個外殼，該芯軸具有在其表面中切出的要求的齒的輪廓，該外殼包括一個可彎曲的軟外殼(固化袋)以便將壓力傳遞到傳動帶而不允許蒸汽接觸傳動帶材料。
蒙皮是施加在安裝好的芯軸周圍的第一層。蒙皮可以分幾疊或一層施加。更具體的是，它可以單片施加或者以一系列薄膜層彼此疊放。另外，已經(jīng)模壓成齒廓的預(yù)成型蒙皮也可以代替非模壓層應(yīng)用。
圖5是薄膜包層的橫剖視圖。在多層的例子中，材料包在芯軸的周圍直到達(dá)到要求的層數(shù)或厚度。包的卷100的末端100可以用小釘或粘結(jié)劑保持在適當(dāng)位置。在優(yōu)選實(shí)施例中，包層的末端基本上沿A-A線對準(zhǔn)芯軸上層的前緣200以免傳動帶被硫化時在層中出現(xiàn)厚點(diǎn)。如果是一層，UHMWPE薄膜可以對接成有適當(dāng)圓周的管子，同時在繞線繩之前置于組合芯軸上。該拼接處可以使用熱塑性塑料焊接諸如用熱刀或熱片的方法來完成，這些方法在本專業(yè)中都是已知的。
然后，將張緊構(gòu)件施加到蒙皮之上，接著施加一或幾層的彈性體或橡膠混合物。為了改善傳動帶柔性和負(fù)載壽命，在蒙皮薄膜與張緊線繩之間施加橡膠薄層21。橡膠薄層21通過避免張緊構(gòu)件在蒙皮30上的摩擦而提高傳動帶壽命。張緊構(gòu)件和橡膠使用已知的用于生產(chǎn)使用纖維蒙皮傳動帶的方法來施加。帶有未硫化的傳動帶組合的芯軸然后放置在外殼中進(jìn)行硫化。
如提到的，蒙皮可以鋪單層，或者鋪成包括多層的疊層。每層的厚度僅受合適的熱塑性塑料薄膜的可用性的限制。但是一般每層的厚度在0.025至1.27毫米的范圍。蒙皮30的總厚度可以是0.025至2.8毫米的范圍，取決于對傳動帶的設(shè)計與工作要求。這代表蒙皮厚度對傳動帶厚度之比處于25％至35％的范圍。工作要求可以包括高的MTBF(二次損壞之間的平均時間)，或減少產(chǎn)生灰塵或碎片。范圍是舉例方式提出的并不是限制。另外，疊層的處理可以使用任何層數(shù)，以任何厚度組合，以實(shí)現(xiàn)要求的蒙皮厚度。
一當(dāng)傳動帶放在芯軸上同時芯軸放在模具中時，典型的制造過程包括1)從模具內(nèi)部抽去空氣并保持1至5分鐘；2)在殼外面增加蒸汽壓力到175至235磅/英寸2；3)2至10分鐘后，增加模具外面的蒸汽壓力到85至210磅/英寸2的范圍；4)硫化10至20分鐘；5)將模具內(nèi)的蒸汽壓力降低到大氣壓力；6)將模具外的蒸汽壓力降低到大氣壓力；7)將芯軸在冷卻流體(例如水)中冷卻；8)從芯軸上取下已硫化的傳動帶半成品。
用在壓力范圍高端的處理壓力可達(dá)到最佳的齒形。
液壓的或者本專業(yè)已知的其它方法(氣壓的，電氣的)也可用于對傳動帶施壓，結(jié)合目前應(yīng)用的電加熱硫化以代替蒸汽硫化。對于液壓處理的壓力范圍是85至500磅/英寸2。溫度范圍是250至500°F。此處理方法加寬了薄膜和橡膠混合物的選擇。
對于傳動帶的典型彈性體配方和薄膜的型式是傳動帶彈性體EPDM配方100份橡膠中的份數(shù)(Parts PHR)一般的優(yōu)選的EPDM100-70 VistalonTM606 70EP共聚物0-30 TrileneTMCP80 30二氧化硅30-70 HisilTM190G 50氧化鈦 2-10 TiO24ZMTI 1Navgard 455 1抗氧化物0.5-5.0Ethanox 702 0.5潤滑劑 1-5Zinc Stearate1.5硫化催化劑 2-10 氧化鋅 5過氧化物2-10 Vulcup 4助劑0-20 SaretTM708 15傳動帶薄膜

對每一種的峰值熔化溫度近似為對D/W 402為132℃以及對BFI 2287為128℃。本專業(yè)技術(shù)人員可以理解具有分子量在500001克/摩爾克分子到并包括2,999,999克/摩爾克分子的范圍的聚乙烯薄片或薄膜也可以應(yīng)用到目前發(fā)明的傳動帶。
其它可選的對現(xiàn)時本發(fā)明的傳動帶有用的彈性體的配方在授予Yarnell等人的美國專利No.5,610,217中公開。為構(gòu)成本發(fā)明的彈性體混合物可以基于第二彈性體材料的混合物的總彈性體含量摻加重量少于50％、較優(yōu)選的為小于大約25％，而最優(yōu)選的為約5％到10％的乙烯-α-烯烴配料，該第二彈性體材料包括但不局限于硅橡膠、聚氯丁烯、環(huán)氧氯丙烷、氫化的丁腈橡膠、天然橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯纖維素共聚物、乙烯異丙烯酸共聚物和三元共聚物、苯乙烯聚丁橡膠、腈橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、烴化的氯磺化聚乙烯、反式聚辛烯、聚丙烯橡膠、聚丁橡膠及其混合物，以便細(xì)調(diào)某些機(jī)械性質(zhì)諸如高溫性能和粘性。
在本發(fā)明的彈性體混合物中也可以包括α-β-不飽和有機(jī)酸的金屬鹽的結(jié)合。在本發(fā)明中有用的α-β-不飽和有機(jī)酸的金屬鹽是酸的金屬鹽，例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、利尿酸、乙烯基-丙烯酸、甲叉丁二酸、甲基甲叉丁二酸、烏頭酸、α-甲基烏頭酸、丁烯酸、肉桂酸2，4二氫化XY肉桂酸的金屬鹽。這些鹽可以是鋅鹽、鎘鹽、鈣鹽、鎂鹽、納鹽或鋁鹽，同時鋅鹽是優(yōu)選的。α-β-不飽和有機(jī)酸的最佳金屬鹽是雙聚丙烯酸鋅和雙甲基聚丙酸鋅。其它共劑可以包括，但不局限于，1，4-丁二醇雙聚丙烯酸鹽、1，4-丁二醇雙甲基聚丙烯酸鹽、四乙烯乙二醇雙聚丙烯酸鹽、羥乙化雙酚-A雙聚丙烯酸鹽、羥乙化雙酚-A雙甲基聚丙烯酸鹽、三甲基丙烷三聚丙烯酸鹽、三甲基丙烷三甲基聚丙烯酸鹽、丙三醇三聚丙烯酸鹽、丙烷三甲基聚丙烯酸鹽、三甲基乙烷三聚丙烯酸鹽、丙氧基化的丙三醇三聚丙烯酸鹽、羥乙化三甲基丙烷三聚丙烯酸鹽、季戊四醇四聚丙烯酸鹽、雙三甲基丙烷四聚丙烯酸鹽、雙季戊四醇季戊聚丙烯酸鹽、季戊聚丙烯酸酯、1，2-聚丁二烯、N，N’-m-次苯基順丁烯二酰亞胺不飽和有機(jī)酸最佳金屬鹽是雙甲基聚丙烯酸鋅。
在本發(fā)明中有用的金屬鹽的量可以大約為1-30PHR(100份橡膠中的份數(shù))的范圍，且最好大約從5至20PHR。當(dāng)在與10％的硅橡膠混合的EPDM結(jié)合使用時，使用約5 PHR量的雙甲基聚丙烯酸鋅，且從大約10至20PHR，當(dāng)與其它在本發(fā)明中有用的乙烯-α-烯族烴彈性體結(jié)合使用時優(yōu)選地為15PHR。
在本發(fā)明的無端傳動帶中有用的乙烯-α-烯族烴彈性體混合物還包括從大約40-150PHR的強(qiáng)化填料諸如碳黑、碳化鈣、云母、粘土、或者水化硅氧，或前述的混合物。在過氧化物處理的乙烯-α-烯族烴彈性體混合物中結(jié)合從1至30PHR的不飽和酸金屬鹽和從大約25至250PHR和最優(yōu)選地為25至100PHR的強(qiáng)化填料可保持常規(guī)的過氧化物處理的彈性體的熱穩(wěn)定性，同時提供通常與硫化處理的彈性體相關(guān)連的撕裂強(qiáng)度和動力特性。
在本發(fā)明中有用的產(chǎn)生自由基固化劑是那些適合于固化乙烯-α-烯烴彈性體并包括例如，有機(jī)過氧化物和離子化放射物。優(yōu)選的固化劑是有機(jī)過氧化物，包括，但不局限于二枯基過氧化物、雙-(t-丁基過氧化氫-二異丙基苯、t-丁基過苯物、雙-t-丁基過氧化物、2，5-雙甲基-2，5雙-t-丁基過氧化己烷、α-α-雙(t-丁基過氧化氫)二異丙基苯。優(yōu)選的有機(jī)過氧化物固化劑是α-α-雙(t-丁基過氧化氫)二異丙基苯。為本發(fā)明目的的有機(jī)過氧化物的固化有效量典型的是從大約2至10PHR。有機(jī)過氧化物的優(yōu)選的水平是從大約2至10PHR。硫是可以選擇地添加到有機(jī)過氧化物固化劑中作為混合固化系統(tǒng)的一部分，其量從大約0.01PHR至大約1.0PHR，以改善固化的彈性體的楊氏模量而不對其抗撕裂性有負(fù)面影響。
根據(jù)普通橡膠處理的實(shí)踐而不偏離本發(fā)明的其它的乙烯-α-烯烴彈性體添加物、操作油與增量油、抗氧化劑、蠟、色素、增塑劑、軟化劑等等也可以添加。例如，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，彈性混合物也包含從大約0.5至大約5.0PHR的抗臭氧化劑或抗氧化劑以及大約從10至大約50的石蠟基石油增塑劑/軟化劑。
在本發(fā)明中有用的乙烯-α-烯族烴彈性體混合物也可以用任何常規(guī)過程準(zhǔn)備，例如通過在一個內(nèi)混合容器或在一磨中混合成份。
在另一實(shí)施例中，張緊構(gòu)件20從傳動帶10中省去。蒙皮30用于承受傳動帶在工作過程中經(jīng)受的張緊負(fù)荷。構(gòu)造的方法如上所述，但除了包括張緊構(gòu)件的步驟省略了，此另一實(shí)施例可生產(chǎn)小功率應(yīng)用(如打印機(jī))的傳動帶。
在工作過程中，雖然本發(fā)明的傳動帶展現(xiàn)高的抗磨損性和低的磨損率，但在整個工作時間內(nèi)還產(chǎn)生很少量的灰塵與碎片。如果這樣，灰塵和碎片可落在鄰近的元件上，形成一薄層傳動帶材料。此外，由于物理和操作上的限制不可能或不容易去除掉灰塵層，造成灰塵層隨時間的積累。熱塑性塑料薄膜具有相應(yīng)的介電常數(shù)或電容率，ε，近似2至3的范圍，該數(shù)值適于絕緣固體。由于薄膜是介電的，工作過程中產(chǎn)生的任何薄膜灰層是不導(dǎo)電的，而聚硫化物傳動帶產(chǎn)生較大量的更導(dǎo)電的灰層。雖然絕緣物的特性與時間和頻率相關(guān)，結(jié)果，介電的灰塵明顯地減少或消除灰塵干擾或影響電子元件的趨勢，否則傳動帶灰塵產(chǎn)生負(fù)影響。
在另一實(shí)施例中，蒙皮30由聚酰胺或聚酯熱塑性塑料薄膜構(gòu)成。其它傳動帶元件如圖1所描述。蒙皮30和主體10的外表面35相連接。表面35在傳動帶上在無端的方向延伸。齒15沿與無端方向橫交的方向布置。
不同型式的聚酯可用于蒙皮30。例如包括，但不局限于聚酯6，6，以Enhance Packaging Technologies生產(chǎn)的Dartek EN 560TM為例，聚酯6，以Allied Signal生產(chǎn)的Capran 100TM為例，或者聚酯12，以EMS Chemie生產(chǎn)的Grilamid L25FVS10TM為例。其它的包括各種共聚物，諸如聚醚粗料酰胺，以Pebax為例，具有從138℃至205℃的熔化溫度峰值的分級，由Elf Atochem生產(chǎn)，或聚酯46，以DSM生產(chǎn)的StanylTM為例。蒙皮薄膜材料也可以混合摩擦改性劑、結(jié)晶度改性劑，或?qū)щ妱┲T如二硫化鉬、PTFE、石墨和其等效物。
對于在傳動帶中使用的特定厚度，聚酯薄膜必需是柔性的。聚酯的許多等級，是較高結(jié)晶的，必需用于很薄的薄膜，在約0.025毫米至0.1毫米范圍中。其它較低結(jié)晶等級的、更柔性的可用于更大的厚度，小于近似3毫米。對較大抗磨損性和負(fù)荷能力希望較大的厚度。最終，使用的厚度取決于傳動帶的設(shè)計和工作要求。
如果使用一種流過方法，所選聚酯的等級也必需具有一個在與傳動帶彈性體主體的硫化溫度基本相同的溫度范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)。如果軟化點(diǎn)過高，則在薄膜足夠軟以便流動并形成齒之前主體將硫化。如果軟化點(diǎn)太低，則傳動帶的工作溫度將降低到希望的水平之下，例如，在滿足車輛應(yīng)用要求的溫度之下，具有熔化溫度達(dá)260℃的聚酰胺薄膜成功地用于流過方法。對于某些熔化溫度在260至300℃的范圍的聚酰胺薄膜，包括聚酰胺4，6一個預(yù)成型方法是優(yōu)選的，因而在固化傳動帶之前蒙皮層預(yù)成型為齒形的。流過方法是一種方法，在該方法中橡膠在硫化過程中流過張緊線纜并成為齒形。
因而，聚酰胺薄膜實(shí)施例包括一比在本說明書中其它地方描述的UHMWPE薄膜要高的軟化點(diǎn)。此處描述的適合于與UHMWPE一起使用的彈性體混合物已經(jīng)被稍微地改性以便與聚酰胺一起使用。硫化溫度與過早硫化時間被升高以便與較高的聚胺酯軟化溫度相匹配，如以下舉例說明的。以下的例子用于說明而不是限制。前面使用的其它組合、形態(tài)是可能的。以下例子中的每一種傳動帶顯示出有良好的齒形結(jié)構(gòu)、蒙皮粘結(jié)性和柔韌性。
實(shí)例1。九層3密爾(總厚度1.1毫米)的Dartek EN560聚酰胺6，6熱塑性塑料薄膜層疊在一起。峰值熔化溫度近似220℃。在薄膜層的頂面放置一層3毫米厚的EPDM層，該層配方如上述只是以3.1phr的Vanderbilt’s Varox 130XL(2，5-二甲基-2，5-雙(t-丁基過氧化氫)-己炔)代替4phr的Vulcup。過氧化物提高傳動帶主體的硫化溫度約20℃，使之更適合于與聚酰胺薄膜一起使用。材料和模具在250磅/英寸2的壓力下放入一模子中。該模具加熱到近似210℃的溫度以軟化薄膜，形成齒，并硫化主體。然后將模具冷卻到175℃，同時在移去之前保持250磅/英寸2的壓力。進(jìn)行冷卻以便再固化熱塑性塑料薄膜使有較好的齒形保持。這對于具有很明確的熔化點(diǎn)和低的熔化粘度的結(jié)晶的熱塑性塑料是必需的。
實(shí)例2.十一層2.1密爾(總厚度0.9毫度)的Dartek SF502聚酰胺6，6熱塑性塑料薄膜，具有260℃的峰值熔化溫度，如實(shí)例1那樣與改性EPDM主體橡膠一起被放置在模具中。該材料與模具在200磅/英寸2的壓力下放入一袋模中。該模子盡可能快地加熱到近似240℃的溫度(大約8分鐘)以軟化薄膜、形成齒并硫化主體。需要快速加熱以便在主體硫化之前獲得好的齒形。然后該模子在取出傳動帶前在壓力下冷卻到200℃。得到的傳動帶展現(xiàn)良好的齒形與粘性，但是由于這種聚酰胺薄膜的脆性，它具有有限的柔軟性。希望這種聚酰胺薄膜的總薄膜厚度為0.1至0.2毫米將制成足夠柔性的傳動帶。
實(shí)例3.20層1密爾(1.2毫度總厚度)Capran 100聚酰胺6熱塑性塑料薄膜，具有220℃的峰值熔化溫度，與如實(shí)例1和2那樣與主體橡膠一起被放置在模具中。在250磅/英寸2的壓力下該材料與模具放在袋模中。將該模加熱到近似210℃的溫度以軟化薄膜、形成齒，并硫化傳動帶。然后在取出傳動帶前在壓力(250磅/英寸2)下冷卻到175℃。
實(shí)例4.10密爾(1.2毫米總厚度)的Grilamid L25FVS10聚酰胺1，2熱塑性塑料薄膜，具有174℃的峰值熔化溫度，如實(shí)例1、2和3那樣，但與以HNBR為基礎(chǔ)的主體橡膠一起被放置在模具中。在此實(shí)例中的橡膠如在例1和2中那樣使用與EPDM相同的過氧化物硫化系統(tǒng)。該材料在袋模中在250磅/英寸2壓力下模壓。該模子加熱到近似180℃的溫度以軟化薄膜、形成齒，并硫化主體。然后該模子在全壓力下(250磅/英寸2)在取出傳動帶前被冷卻到150℃。
實(shí)例5.5層5密爾(1毫米總厚度)的Pebax 7033TM聚醚粗料酰胺熱塑性塑料薄膜，具有170℃的峰值熔化溫度，如實(shí)例4那樣與主體橡膠一起被模壓。該材料與模具在250磅/英寸2的壓力下放入一袋模中。該模子加熱到近似181℃的溫度以軟化薄膜、形成齒，并硫化主體。然后在全壓力下(250磅/英寸2)在取出傳動帶之前該模子被冷卻到140℃。
在另一實(shí)施例中，蒙皮30包括聚酯熱塑性塑料薄膜?？梢允褂貌煌吞柕木埘?。例子包括，但不局限于，由DuPont和ArnitelTM由DSM生產(chǎn)的聚酯共聚物HytrelTM。已有峰值熔化溫度范圍從近似148℃至219℃的等級范圍的聚酯熱塑性塑料薄膜。聚酯薄膜制成很柔軟和耐久的傳動帶蒙皮。
實(shí)例6.6層 5密爾(1.2毫米總厚度)的HytrelTM4056共聚酯熱塑性塑料薄膜，具有峰值熔化溫度近似150℃，如例4和5那樣與HNBR主體橡膠一起，但用Vulcup代替Varox 130XL來改性以在低溫時固化，一起被模壓。該材料和模具在250磅/英寸2的壓力下被放置在袋模中。該袋模加熱到近似156℃的溫度以軟化薄膜、形成齒，并硫化主體。然后在全壓力(250磅/英寸2)下在取出傳動帶之前將袋模冷卻到100℃。
在實(shí)例4-6中使用的HNBR配方如下Therban C3467100(Bayer)碳 黑 5氧化鋅 10硬酯酸 2增塑劑 5雙丙烯酸鋅 39(Sartomer)抗氧化劑 4硫與加速劑 2.25Varox 130XL 9(Vanderbilt)應(yīng)該理解本發(fā)明可有許多改型與變化，這對技術(shù)人員在閱讀本說明書后是顯而易見的。這種改型與變化將是如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的一部分。
權(quán)利要求
1.一種傳動帶，包括包括一種彈性體材料的一主體；沿所述主體的長度縱向布置的一張緊構(gòu)件；沿所述主體布置的多個齒，具有第一表面以與鏈輪咬合，所述齒在與主體的縱向長度橫交的方向排列并具有一齒距；具有一定厚度的一種超大分子量的聚乙烯層粘結(jié)到所述齒上；以及在所述張緊構(gòu)件與所述超大分子量聚乙烯層之間的一彈性體材料層。
2.如權(quán)利要求1的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯層還包括分子量在3,000,000到7,000,000克/摩爾克分子；以及一個達(dá)375％的延伸率。
3.如權(quán)利要求2的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯層的峰值熔化溫度為近似128℃至132℃。
4.如權(quán)利要求3的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯層的厚度在0.025至3.0毫米的范圍。
5.如權(quán)利要求4的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯包含比主體硫化溫度低的軟化溫度。
6.如權(quán)利要求5的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯層包括比主體硫化溫度高的軟化溫度；和一種預(yù)形成的形狀的齒。
7.如權(quán)利要求5的傳動帶，其特征在于還包括一種將所述超大分子量聚乙烯層粘結(jié)到所述主體上的粘結(jié)劑，其中該粘結(jié)劑包括由改性聚烯族烴彈性體制成的溶劑基粘結(jié)劑。
8.如權(quán)利要求6的傳動帶，其特征在于還包括一種為將所述熱塑性塑料薄膜粘結(jié)到所述主體上的粘結(jié)劑，其中所述粘結(jié)劑包括由改性聚烯烴彈性體制成的溶劑基粘結(jié)劑。
9.如權(quán)利要求4的傳動帶，其特征在于該彈性體材料包括EPDM橡膠；以及所述EPDM橡膠包括2％-10％的過氧化物。
10.如權(quán)利要求1的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯層還包括一分子量在250,000至3,000,000克/摩爾克分子的范圍。
11.一種無端傳動帶，包括一彈性體的主體部分，在主體部分以內(nèi)縱向放置的張緊構(gòu)件，以及多個隔開的齒，所述的齒具有一外表面并沿主體的表面放置，其特征在于包括具有一定厚度并粘結(jié)到所述齒的外表面上的超大分子量聚乙烯層。
12.如權(quán)利要求11的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯還包括一分子量在3,000,000至7,000,000克/摩爾克分子的范圍；以及一個達(dá)375％的延伸率。
13.如權(quán)利要求12的傳動帶，其特征在于超大分子量聚乙烯包括一低于主體硫化溫度的軟化溫度。
14.如權(quán)利要求11的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料薄膜還包括分子量在250,000至3,000,000克/摩爾克分子的范圍。
15.一種制造傳動帶的方法，包括以下步驟施加具有一定厚度的超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜層到一芯軸的外表面上；在超大分子量聚乙烯熱塑性塑料薄膜之上施加一彈性體材料層；在該彈性體材料層上施加張緊構(gòu)件；在該張緊構(gòu)件之上施加一層彈性體材料；硫化傳動帶；將芯軸在冷卻流體中冷卻；從該芯軸上取下固化的傳動帶。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征在于還包括以下步驟使用一種超大分子量聚乙烯，它具有3,000,000至7,000,000克/摩爾克分子范圍的分子量；和最高達(dá)375％的延伸率。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于超大分子量聚乙烯層的峰值熔化溫度是近似128℃至132℃。
18.如權(quán)利要求17的方法，其特征在于超大分子量聚乙烯的厚度是在0.025至3.0毫米的范圍。
19.一種傳動帶，包括包括一種彈性體材料的主體；一張緊構(gòu)件沿所述主體的長度縱向設(shè)置；沿所述主體的縱向長度設(shè)置的多個齒，所述齒沿與所述主體的縱向長度橫交的方向安排；一具有一定厚度粘結(jié)到所述齒上的熱塑性塑料層；以及在所述張緊機(jī)構(gòu)和所述熱塑性塑料層之間設(shè)置的彈性體材料層。
20.如權(quán)利要求19的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層還包括聚酰胺。
21.如權(quán)利要求20的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的峰值熔化溫度是處在近似150℃至300℃的范圍。
22.如權(quán)利要求21的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的厚度在近似0.025毫米至3毫米的范圍。
23.如權(quán)利要求20的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層基本上包括聚酰胺6，6。
24.如權(quán)利要求20的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層基本上包括聚酰胺12。
25.如權(quán)利要求20的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層基本上包括聚酰胺4，6。
26.如權(quán)利要求19的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料薄膜基本上包括共聚多酯。
27.一種傳動帶，包括包括一種彈性體材料的一主體；一種在無端方向嵌在所述主體中的張緊構(gòu)件；一在無端方向沿主體設(shè)置的表面；一具有一定厚度粘結(jié)到所述表面上的熱塑性塑料層；以及一在所述張緊構(gòu)件和所述表面之間設(shè)置的彈性體材料層。
28.如權(quán)利要求27的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層還基本包括聚酰胺。
29.如權(quán)利要求28的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的峰值熔化溫度是在近似174℃至260℃的范圍。
30.如權(quán)利要求29的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的厚度在近似0.025毫米至3毫米的范圍。
31.如權(quán)利要求30的傳動帶，其中表面包括多個與無端方向橫交設(shè)置的齒。
32.如權(quán)利要求27的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層基本上包括共聚多酯。
33.如權(quán)利要求32的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的峰值熔化溫度在近似145℃至208℃的范圍。
34.如權(quán)利要求33的傳動帶，其特征在于熱塑性塑料層的厚度在近似0.2毫米至1.5毫米的范圍。
35.如權(quán)利要求34的傳動帶，其特征在于表面包括與無端方向橫交設(shè)置的齒。
全文摘要
傳動帶，具有一主體(10)，一張緊構(gòu)件(20)和一外表面。該主體由彈性體構(gòu)成。傳動帶的外表面有一定輪廓，如齒狀(15)。超大分量的聚乙烯熱塑性塑料層(30)(UHMWPE)粘結(jié)到該輪廓表面上。粘結(jié)到輪廓表面上的層具有低的軟化點(diǎn)允許它在橡膠主體材料硫化之前符合模具的形狀。該層具有的分子量在每摩爾克分子3－7百萬克的范圍。該層使傳動帶展現(xiàn)超強(qiáng)的抗磨損能力和柔軟性而且與纖維蒙皮傳動帶相比降低了單位傳動帶的成本。該UHMWPE蒙皮傳動帶在工作時明顯減少灰塵與碎片的產(chǎn)生。
文檔編號F16G5/20GK1502019SQ02808098
公開日2004年6月2日 申請日期2002年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月12日
發(fā)明者迪特爾·馬丁, 哈里·D·維瑟, 保羅·N·鄧?yán)? D 維瑟, N 鄧?yán)? 迪特爾 馬丁 申請人:蓋茨公司