CN100549458C - 用于动力传动带的橡胶复合物和由此橡胶复合物制成的动力传动带 - Google Patents

Abstract

一种具有环形体的动力传动带，环形体具有一定长度、内面、外面和横向隔开的侧面。至少一部分带体是由橡胶复合物制备的，该橡胶复合物包括新鲜橡胶、粉状废橡胶和再循环橡胶。粉状废橡胶和再循环橡胶共同组成了橡胶复合物的基本部分。

Description

用于动力传动带的橡胶复合物和由此橡胶复合物制成的动力传动带

技术领域

本发明涉及一种可用于动力传动带的橡胶复合物，尤其涉及一种使用象那些在动力传动带生产中产生的再循环工业废品制造的橡胶复合物。

背景技术

常见的制造粗边缘V形带的方法如下。将帆布层卷绕在圆柱形的成型鼓上。此后，把由压缩橡胶层和缓冲橡胶层组成的复合组件围绕在帆布层上面。承重件螺旋地卷绕在复合组件上，后面跟着是另一缓冲橡胶层和另外的帆布层。然后硫化得到的套筒结构，此后用一对间隔的、旋转切刀切成具有预定宽度的“V”形。将每条带子缠绕一对隔开的滑轮和采用可以砂磨到带子的侧表面以进行其抛光的方式前进。例如，日本专利No.3,553,371公开了这样一种方法。

在另外一种已知的方法中，生产V型肋拱带如下。将帆布层卷绕在圆柱形的成型鼓上。把缓冲橡胶层卷绕在帆布层上面。承重件螺旋地卷绕在缓冲橡胶层上，在那以后使用另一缓冲橡胶层，后面跟着是压缩橡胶层。硫化得到的套筒。通过慢慢降低高速旋转的带有V型凹槽的磨石，旋转和研磨其中具有硫化套筒的成型鼓，从而生产单个带槽。然后当旋转套筒生产单个V形加肋带时，把套筒切成所需的宽度。

用以上方法，从套筒中分隔单个带的预成型品是常见的，每一个具有梯形形状。此后，需要侧表面的另外加工，该加工可由砂磨或研磨来完成。作为上面描述方法的替代选择，可以通过研磨边缘整理-加工带子的侧表面。

在任何情况下，在这些方法中产生大量废料，例如环形、剥落的碎片、研磨粉和磨光粉。理想地，使产生的废料的量减到最小。

把废料作为工业废品埋入土壤或使用该废料作为燃料是已知的。出于可能污染土壤和/或给水的立场，不希望埋入土壤的方式。

如果废料用作燃料，产生的二氧化碳会导致环境变暖的问题。通常采用压缩橡胶层构造带子，从包括氯丁二烯橡胶的橡胶复合物制备该压缩橡胶层。含有氯丁二烯橡胶的废料易于产生有毒气体和污染环境，并且造成其中燃烧废品的加热炉的过早损坏。

鉴于以上问题，回收在动力传动带形成中作为废物另外处理的产品是众所周知的。例如，如日本专利No.3,212,928公开的，添加象在带生产中产生的再循环橡胶、粉碎带废物生产的粉末橡胶或者研磨带子的不同部分在其形成中生产的废胶粉的再循环材料是已知的。

然而，已经发现当向组分中添加大量再循环橡胶时，与使用非再循环产品类似制造的带子相比，得到的带子具有降低的弹性模量和有害缩短的寿命。如果大量粉状橡胶添加到组分中，生胶通常将增加粘度和减少粘性，结果，在带子的制造过程中材料没有好的加工性。因此，非常有限量地使用到再循环橡胶和粉状橡胶的量，结果，事实上并没有循环利用大量产生的废物。

发明内容

在一种形式中，本发明涉及一种具有环形体的动力传动带，环形体具有一定长度、内面、外面和横向隔开的侧面。至少一部分带体是由橡胶复合物制备的，该橡胶复合物包括新鲜橡胶、粉状废橡胶和再循环橡胶。粉状废橡胶和再循环橡胶共同组成了橡胶复合物的基本部分。

混合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量是每100重量份新鲜橡胶为30到110重量份。

再循环橡胶与粉状废橡胶的重量比可以是0.4到2.5。

在一种形式中，新鲜橡胶包括氯丁二烯橡胶。

粉状废橡胶的初级粒子平均直径可以是30到500μm。

在一种形式中，带体可具有压缩橡胶层，该压缩橡胶层至少由橡胶复合物组成。

带体可以含有至少一纵向延长的承重件。

动力传动带可以是V形带和V形加肋带的一种。

在一种形式中，至少有一帆布层在带体的内面和外面中的至少一个面上。

横向隔开的侧表面有滑轮啮合部分。一方面，在滑轮啮合部分露出了橡胶复合物。

再循环橡胶可以是脱硫的。

粉状废橡胶可以由粉碎在动力传动带制造过程中产生的废料制备。

本发明进一步涉及一种包括新鲜橡胶、粉状废橡胶和再循环橡胶的橡胶复合物。粉状废橡胶和再循环橡胶共同组成了橡胶复合物的基本部分。

在一种形式中，组合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量是每100重量份新鲜橡胶为30到110重量份。

再循环橡胶与粉状废橡胶的重量比可以是0.4到2.5。

新鲜橡胶可以包括氯丁二烯橡胶。

在一种形式中，粉状废橡胶的初级粒子平均直径是30到500μm。

橡胶复合物可以加入到动力传动带的带体中。

一方面，带体具有压缩橡胶层和橡胶复合物加入到压缩橡胶层中。

动力传动带可以是V形带和V形加肋带的一种。

附图说明

图1是根据本发明的具有主体的动力传动带的图示，主体有至少部分由橡胶复合物制成的层。

图2是加入根据本发明制造的橡胶复合物的粗边缘V形带的横断面视图和

图3是加入根据本发明制造的橡胶复合物的V形加肋带的如图2中的视图。

具体实施方式

本发明涉及一种利用再循环材料的橡胶复合物。橡胶复合物可以在不同的环境中和以不同目的使用。在优选的形式中，橡胶复合物用在动力传动带中，如图1中10类属所示。动力传动带10有由发明的橡胶复合物制成的具有层14的主体12，如下文所详细描述的。动力传动带10可以采取事实上无限制的不同形状和可以由同样事实上无限制的不同成分的组合制成。更具体的，图2和图3中的10’和10”各自展示图1描述的动力传动带的例示形式，以V形带和V形加肋带的形式。

V形带10’具有环形体12’，环形体12’具有延长入页内长度的环形体12’、内面16、外面18和横向隔开的侧面20、22。V形带10具有由压缩橡胶层26和可延伸材料制造的缓冲橡胶层30的部分28组成的压缩段24。在这个实施方案中，承重件32以螺旋缠绕的帘子线的形态，嵌入到缓冲橡胶层30的部分28和外面的部分34之间。主体12’可以由主体12’的内面16和/或外面18上的纵向隔开的嵌齿(未示出)构成。

增强的帆布层36应用到主体12’的内面上，单独的增强帆布层38应用到主体12’的外面18上。任选的，附加的增强帆布层40和42依次应用到直接应用到主体12’的增强帆布层38上。因为在隔开侧面20、22的滑轮啮合部分的橡胶复合物是未覆盖和/或暴露于联动滑轮，这种带结构表征为粗边缘结构。

现在将描述一种制造V形带10’的例示方法。通过缠绕同样的元件在金属模(未示出)周围形成动力传动带10’的组件。最初，帆布层36卷绕在金属模上，接着是定义压缩橡胶层26的生胶片、定义缓冲橡胶层30的未硫化橡胶片、承重帘子线32和帆布层38、40、42。随着上述组件应用到金属模上，得到了套筒的预成型品。在受控的温度和压力下硫化套筒的预成型品。然后用合适的切刀(未示出)作用于硫化的套筒上，生产具有预定宽度的单个V形带预成型品。

V形加肋带10”具有延长的主体12”，主体12”具有内面44和外面46。通过在金属模上连续地构造组件可以形成主体12”，如对于带10’所描述的。更具体地，在金属模上连续地构造压缩橡胶层48、缓冲橡胶层50、承重帘子线52和增强帆布层54来生产套筒。压缩橡胶层48的部分57是压缩段56的一部分，其中多个、此处是三个，被截的、三角形的肋析58以横向隔开的关系形成。每个肋析58具有横向隔开的侧面60、62，每条啮合表面于联动的、互补形成的滑轮上。

根据本发明，发明的橡胶复合物加入到带10、10’、10”中。橡胶复合物含有未使用的橡胶/新鲜橡胶、粉状废橡胶和优选硫化了带套筒和其后成形以生产单个带以后回收的再循环橡胶。粉状废橡胶和再循环的橡胶共同地以一定量存在以组成了橡胶复合物的基本部分。

新鲜橡胶的本质没有特定的限制。新鲜橡胶可以是，例如，氯丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、天然橡胶、CSM、ACSM、SBR或乙烯-α-烯烃弹性体。

粉状废橡胶是由粉碎在动力传动带生产过程中产生的带子废料制备的粉末或在其中形成具有V形凹槽的硫化套筒的研磨过程中产生的粉尘。优选，粉状废橡胶的初级离子平均直径是500μm或更小，和更优选30到500μm。

如果初级粒子平均直径超过500μm，则实现不了预期的增强效果，结果橡胶复合物的强度和抗磨损性不可接受地低。此外，新鲜橡胶和粉状废橡胶之间的界面会发生破裂，结果其中加入橡胶复合物的带子的使用寿命不可接受地短。

回收废橡胶在某种意义上说就是通过冷冻粉碎或类似的方法把动力传动带形成过程中产生的废料转变为粉末。在这种情况下，得到的粉状废橡胶通常具有100到500μm的初级粒子平均直径。

可以使用在V形加肋带形成过程中产生的研磨粉/抛光粉制备粉状废橡胶。抛光粉可以直接使用或进行筛选。得到的粉料废橡胶具有30-100μm的初级粒子平均直径。

优选每100重量份新鲜橡胶添加30-70重量份的粉状废橡胶。即使添加少于30重量份的粉状废橡胶，橡胶复合物也具有提高的抗磨损形和良好的加工性。

另一方面，当使用多余70重量份的粉状废橡胶时，有害地减少了生胶的焦烧时间，增加了它的粘度，以及降低了橡胶片的胶粘性，因此导致了不良的加工性。此外，在粉状废橡胶和新鲜橡胶之间会形成一界面，以致橡胶复合物易于在此界面处破裂，这有害地缩短了带的寿命。

如上面所述，优选从硫化套筒切割以生产V形带的预成形品期间产生的环形废料回收再循环橡胶。通过用热、氧、再生剂等脱硫废橡胶片制备再循环橡胶。

回收特别的环形废料的方法没有限制。最普通地，使用常规的盘/油方法来完成。使用该方法，通过具有旋转刀片的多用途轧碎机把硫化橡胶压成10mm或更小的直径。把二戊炔和再生油，例如松焦油，与废料混合。在5到15kgf/cm²的压力下用蒸汽处理混合物4-5个小时，由此来生产硫化橡胶塑料。

JP-A-9-22724和JP-A-10-176001公开了通过使用单螺杆挤出机由剪切力和热量来回收和脱硫硫化橡胶的回收方法。

JP-A-6-287573公开了一种方法，其中添加水、或1N或更多的水性碱溶液和硫吸收剂，例如金属盐或金属氧化物，到压碎的、硫化橡胶中。对混合物进行水热处理。

在JP-A-6-287352中，公开一种方法，其中添加1N或更多的水性碱溶液到硫或过氧化物硫化的橡胶中。橡胶在超临界范围内分解从而转化成油。

在JP-B-2-18696中，用微波照射和在有铁粉的情况下加热硫化的橡胶粉末。

本发明也考虑如由超声波、辐射或其它方法的脱硫化作用。

硫化的、再循环的橡胶不仅可以从上面描述的环形废料中获得，也可以从不符合制造标准的的有缺陷的模制带子获得。根据本发明考虑到以同样的方式使用在硫化套筒纵向末端形成的废料和其它再循环组分。

优选，在进行回收之前把帆布层和帘子线等从橡胶中移除。然而，这不是必需的。

在橡胶复合物中，从优选和新鲜橡胶同一类型的硫化橡胶中回收再循环橡胶。每100重量份新鲜橡胶中加入30-70重量份的再循环橡胶。

当再循环橡胶的量超过70重量份时，象橡胶复合物的弹性模量这样的物理性质会实质地减少，由此，带子将显出差的抗磨损性。

粉状废橡胶和再循环橡胶的总量共同地优选每100重量份新鲜橡胶为30-110重量份。再循环橡胶对粉状废橡胶的重量比优选为0.4到2.5。

当混合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量少于30重量份时，带的物理性质和它的使用寿命会无关紧要地改变。然而，引起的废物再循环数量也相对没有意义了，由此，实现不了再循环的目的。

当混合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量多于110重量份时，新鲜橡胶的含量降低了。因此，很难避免由于再循环橡胶的增加，带子的物理性质的有害改变。有害地影响了由于粉状橡胶增引起的加工性、抗磨损性和带的寿命。

当再循环橡胶对粉状废橡胶的重量比少于0.4时，再循环橡胶不能充分地补偿由于粉状废橡胶的增加，加工性的劣化。

当重量比是2.5或更多时，由于再循环橡胶的增加，显著地降低了橡胶复合物的物理性质。

当再循环橡胶和粉状废橡胶的重量比是0.4到2.5时，各个组分的缺点被另一个的积极特性补偿，因此产生了协同效应。

优选，发明的橡胶复合物定义为部分或者全部的压缩橡胶层。除了新鲜橡胶、粉状废橡胶和再循环橡胶，压缩橡胶层的橡胶复合物又包括硫化剂、硫化促进剂、碳黑、防老化剂和/或增强纤维64、66，各自在图2和3中的10’、10”所示。

硫化促进剂用于提高新鲜橡胶的硫化度，由此防止由于再循环橡胶带来的物理性质的降低。硫化促进剂优选以每100重量份新鲜橡胶0.5到3重量份的数量存在。然而，这个数量不是必需的。

合适的硫化促进剂的例子包括N，N”-间亚苯基双马来酰亚胺、亚乙基硫脲、二乙基硫脲、三甲基硫脲、单硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化二苯并噻唑，它们中最优选的是N，N”-间亚苯基双马来酰亚胺。

碳黑可以是SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF等。SAF、ISAF和HAF具有优秀的抗磨损性以及在这组中是优选的，特别是同粗边缘V形带。然而，有优秀的抗磨损性的碳黑具有小的初级例子平均直径。结果，有害地增加橡胶里的热发生，可能地导致橡胶的快速劣化。因此，优选使用具有适当大的初级粒子平均直径的FEF、GPF等。

碳黑的数量是优选每100重量份新鲜橡胶为40重量份或更少。

当数量多于40重量份时，橡胶的性质会失去平衡，特别是撕裂强度会有害地降低。

混合上述组分到基本橡胶组分中的方法没有特别的限制，该复合物包括新鲜橡胶、粉状废橡胶和再循环橡胶。可以使用班伯里密炼机、滚筒或捏合机完成混合。可以采用与上述组分相同的方式加入和混合再循环橡胶。

已经发现，如果仅仅加入少于30重量份的粉状废橡胶，得到的复合物具有增加的抗磨损性和良好的加工性。然而，当加入多于50重量份的粉状废橡胶时，减少了生胶的焦烧时间，增加了它的粘度，以及降低了橡胶片的胶粘性，可能导致差的加工性。此外，在粉状废橡胶和新鲜橡胶之间经常会形成一界面，以致橡胶复合物易于在此界面处破裂，这有害地缩短了带子的寿命。

在仅仅加入再循环橡胶的情况下，当加入少于30重量份时，仅仅轻微地降低了象得到的复合物的弹性模量这样一类的物理性质，和增加了带子的寿命。然而，当加入多于50重量份地再循环橡胶时，明显地降低了弹性模量，抗磨损性和带的寿命也一样。

可以通过加强来提高弹性模量，象通过使用碳黑等。然而，当增加填料的数量时，增加了新鲜橡胶的含量和降低了再循环橡胶对新鲜橡胶的比例，由此导致使用少于所需数量的再循环材料。

通过混合使用废橡胶和再循环橡胶，再循环橡胶可以防止由粉状废橡胶引起的生胶粘度的增加和橡胶片粘附的降低。粉状废橡胶可以防止由再循环橡胶引起的抗磨损性的降低。虽然很难加入大量的再循环橡胶和粉状废料中的一种，但是可以向根据本发明的橡胶复合物中加入多于50份的橡胶。根据本发明，因此可以使用和回收带子生产过程中产生的大量废物。

根据本发明，使用显著数量的再循环材料，该再循环材料包括由粉碎橡胶废物制备的粉状废橡胶和从废物中回收的再循环橡胶，可以制造具有令人满意的抗磨损性和耐久性的动力传动带。因此，降低了材料的成本，同样降低了提供埋入土壤的数量或另外具有有害环境影响的处理量。在保持所需性能的同时，可以在降低的成本下生产动力传动带。

现在描述与常规型式的带比较，使用发明的橡胶复合物制备的带子的运行特性。

发明实施例1-3、比较实施例1-5和参考实施例1的制备如下。向100重量份的氯丁二烯橡胶中加入粉状废橡胶和再循环橡胶，使用密炼机捏合。根据JIS K6300-1测量捏合橡胶的门尼粘度。捏合橡胶通过砑光滚筒形成具有预定厚度的薄片和在153℃硫化20分钟。根据JIS K6253、JISK6251和JIS K6251各自测量硫化橡胶的硬度(JIS-A)、断裂伸长率EB和100％伸长率下的应力M100。得到的橡胶片用在压缩橡胶层中以生产具有1,055mm圆周的粗边缘V形带。通过6％滑动传动试验评估磨损率，和通过

高温耐久试验评估耐久性。通过生胶片的表面态和胶粘性评估加工性和带子压型加工性。如下的表格1显示了评估结果，其中列出了各个发明的、比较的和参考的实施例。

在6％滑动传动试验中，粗边缘V形带缠绕着主动轮和从动轮，每个具有65mm的直径，和具有120mm直径的张力轮。在控制张力以使从动轮的扭矩是9.8N·m的同时，在室温下在测试仪中运行带子24小时。在试验前后测量带子的重量，从重量的减少计算出带子的磨损率。

在高温耐久试验中，粗边缘V形带以初始张力85kgf缠绕在主动轮和从动轮上，每个具有125mm的直径，和具有70mm直径的张力轮。安放皮带在测试仪中和在85℃下以4700rpm转动。

在加工性的评估中，“好”是指橡胶具有优秀的表面态和胶粘性。“稍微差”是指橡胶片具有低的胶粘性。“差”是指橡胶片具有差的表面条件和低的胶粘性。

在比较实施例1中，生胶具有高粘度。就附着力和表面态来说，胶片是不良的。加工性也有问题。

至于比较实施例2，薄片的胶粘性和表面态不好，但有了轻微的改善。

至于比较实施例3，加工性是足够的。然而，橡胶的物理性质折中了，而在耐久性测试中，带子中很快产生了破裂，结果，基本缩短了带的寿命。

在比较实施例4和5中，由于再循环橡胶的增加，每个橡胶的物理性质较大地降低了。虽然带子具有足够的寿命，但抗磨损性显著地降低了。

采用本发明的结构，可以从使用再循环材料，如带生产期间产生的那些的橡胶复合物制备潜在相对低的成本、抗磨损性、柔性力传动带。

具体实施例的上述公开内容意在说明本发明包含的宽泛概念。

Claims (19)

1.一种动力传动带，包括：

具有一定长度、内面、外面和横向隔开的侧面的环形体，和

至少一部分由橡胶复合物制备的带体；

所述橡胶复合物包括：

新鲜橡胶，

粉状废橡胶，和

再循环橡胶，

其中，粉状废橡胶和再循环橡胶共同组成了橡胶复合物的基本部分；

其中，在每100重量份新鲜橡胶中，混合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量为30到110重量份；

其中，再循环橡胶与粉状废橡胶的重量比是0.4到2.5。

2.根据权利要求1的动力传动带，其中，新鲜橡胶包括氯丁二烯橡胶。

3.根据权利要求1的动力传动带，其中，粉状废橡胶的初级粒子平均直径是30到500μm。

4.根据权利要求2的动力传动带，其中，粉状废橡胶的初级粒子平均直径是30到500μm。

5.根据权利要求1的动力传动带，其中，带体包括压缩橡胶层，而压缩橡胶层包括橡胶复合物。

6.根据权利要求5的动力传动带，其中，带体包括至少一纵向延伸的承重件。

7.根据权利要求1的动力传动带，其中，动力传动带是V形带。

8.根据权利要求1的动力传动带，其中，动力传动带是V形加肋带。

9.根据权利要求1的动力传动带，其中，至少有一帆布层在带体的内面和外面中的至少一个面上。

10.根据权利要求9的动力传动带，其中，横向隔开的侧面的表面有滑轮啮合部分，在滑轮啮合部分露出了橡胶复合物。

11.根据权利要求1的动力传动带，其中，再循环橡胶是脱硫的。

12.根据权利要求11的动力传动带，其中，粉状废橡胶由粉碎在动力传动带制造过程中产生的废料制备。

13.一种橡胶复合物，包括：

新鲜橡胶，

粉状废橡胶，和

再循环橡胶，

其中粉状废橡胶和再循环橡胶共同组成了橡胶复合物的基本部分；

其中，在每100重量份新鲜橡胶中，混合的粉状废橡胶和再循环橡胶的总量为30到110重量份；

其中，再循环橡胶与粉状废橡胶的重量比是0.4到2.5。

14.根据权利要求13的橡胶复合物，其中，新鲜橡胶包括氯丁二烯橡胶。

15.根据权利要求13的橡胶复合物，其中，粉状废橡胶的初级粒子平均直径是30到500μm。

16.根据权利要求13的橡胶复合物，其中，橡胶复合物加入到动力传动带的带体中。

17.根据权利要求16的橡胶复合物，其中，带体包括压缩橡胶层，而橡胶复合物加入到压缩橡胶层中。

18.根据权利要求17的橡胶复合物，其中，动力传动带是V形带。

19.根据权利要求17的橡胶复合物，其中，动力传动带是V形加肋带。

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