CN101245823A - 动力传动带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有压缩段(16)、张力段(12)和设置在所述压缩段(16)和所述张力段(12)之间的载荷段(14)的带(10)。所述带(10)具有弹性体/热塑性材料，所述弹性体/热塑性材料具有50－90％的弹性体和10－50％的热塑性塑料。

Description

动力传动带

技术领域

本发明涉及动力传动带(power transmission belts)。更具体地，本发明涉及具有通过使用混合橡胶(blended rubber)和热塑性塑料组合物(thermoplastics composition)而获得的改进的特性的动力传动带。

背景技术

在常规的动力传动带中，带具有内压缩段(inner compression section)、外张力段(outer tension section)和中间中性面(intermediate neutral plane)。典型地，螺旋状缠绕的增强绳(reinforcing cords)位于中性面内，因此中性面也被称作载荷区(load carrying zone)。这种带还具有多个凹槽和凸纹结构(groove and rib configurations)，使用纵向或横向的凹槽或两者的组合。凹槽位于带的内压缩段。凹槽有助于咬合动力传动系统中的滑轮。对于某些带，凹槽和凸纹结构也可以位于外张力段内。

汽车工业的发展使得在更紧凑的发动机机舱内产生更高的发动机输出功率。结果，要求这些发动机上的动力传动带在减少带宽的同时工作在高载荷、高张力和高温条件下。这种环境需要能够承受这些苛刻条件的高质量的带。改进这种带的特性的一种方法是改进制造所述带的材料。

发明内容

本发明涉及动力传动带。所述带中包含使带在带的伸长(growth)、芯吸作用(wicking)、磨损和耐久性方面具有改进的特性的化合物。

本发明公开了具有压缩段、张力段和设置在压缩段和张力段之间的载荷段的带。所述带具有弹性体/热塑性材料，所述弹性体/热塑性材料具有50-90％的弹性体和10-50％的热塑性塑料。或者，所述弹性体/热塑性材料由60-80％的弹性体和20-40％的热塑性塑料形成。

在本发明的一个方面，所述弹性体/热塑性材料的弹性体选自天然橡胶、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚异戊二烯、不饱和羧酸酯的锌盐接枝的氢化腈丁二烯弹性体、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯、三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer rubber)、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、聚氨酯和乙烯-丙烯酸弹性体。

在本发明的另一方面，所述弹性体/热塑性材料的弹性体是丁二烯共聚物。

在本发明的另一方面，所述弹性体/热塑性材料的热塑性塑料选自聚烯烃热塑性树脂、聚酰胺热塑性树脂和乙烯基树脂。或者，所述弹性体/热塑性材料的热塑性塑料是乙烯基树脂。

在本发明的另一方面，所述弹性体/热塑性材料在带内形成绝缘层，所述绝缘层位于带的压缩段。

在本发明的另一方面，所述带具有至少一个驱动面(drive surface)。所述驱动面具有与带的外表面接合的织物层，并且弹性体/热塑性材料渗入(impregnate)织物层。

在本发明的另一方面，所述带的载荷段中具有增强绳。所述绳包埋入材料中，所述包埋材料是弹性体/热塑性材料。

附图说明

将通过实施例的方式并参照附图描述本发明，其中：

图1是同步驱动带的透视图；和

图2是正时V形带(timing v-belt)的透视图。

具体实施方式

下文所述是目前认为实现本发明的最佳的模式。该说明用于举例说明本发明的一般原理，不应理解为限制性的意义。本发明的范围通过参照所附的权利要求书最佳地确定。附图中所示的附图标记与说明书中所提及的附图标记是相同的。

图1示出环形动力传动带10。带10特别适用于根据本领域公知的技术的相连的皮带轮(associated sheave)。所述带特别适用于同步驱动应用。带10适用于所谓的扭矩传感驱动(torque sensing drive)、变化的带张力的冲击载荷施加在带上时的应用、带在可变速度下工作时的应用、带装有弹簧(spring-loaded)以控制其张力时的应用等。

带10包括张力段或背衬12、衬垫段或压缩段16、设置在张力段12和衬垫段16之间的载荷段14，以及附着在驱动面20上的织物层18。所述带可以具有位于衬垫段16和织物层18之间的绝缘层22，以防止或减少橡胶从衬垫段16渗透通过织物18到达驱动面20。

在本发明的带中，至少有一个具有接合到外表面上的织物层18的驱动面20。在图1所示的实施方案中，有一个具有织物层18的驱动面20。根据其它的实施方案，带10可以具有多个驱动面如两个或更多个。织物层也可以位于带的非驱动外表面上。织物层18可以由编织的、无纺的或针织的织物(woven，non-woven or knitted fabric)制成。用于本发明的织物由常规的材料制成，所述材料包括尼龙(例如尼龙4，6、尼龙6，6和尼龙6)、棉纱、聚酯、棉纱/聚酯、尼龙/聚酯、棉纱/尼龙、莱卡^TM(嵌段聚氨酯)、芳香族聚酰胺、人造纤维(rayon)等。优选地，所述织物由尼龙6，6制成。

载荷段14具有包埋入化合物26中的载荷细丝或绳24形式的载荷装置。绳可以与带的长度横切或平行。绳24或细丝可以由任何合适的材料制成，这种材料的实例包括芳香族聚酰胺、玻璃纤维、尼龙、聚酯、棉纱、钢、碳纤维和聚苯并噁唑。

图1中带10的驱动面20是同步的。根据其它的实施方案，本发明的带还包括其中带的驱动面可以是平滑的、单V形槽的和多V形槽的那些带。同步带的典型实例包括具有梯形或曲线的齿的带。

用于张力段12和压缩段16的弹性体可以是相同的或不同的。可以用于这些段之一或两者的常规的弹性体包括天然橡胶、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、聚异戊二烯、不饱和羧酸酯的锌盐接枝的氢化腈丁二烯弹性体、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯、三元乙丙橡胶(EPDM)、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物(HNBR)、聚氨酯和乙烯-丙烯酸弹性体。

在带10中，绝缘层22是弹性体和热塑性塑料的混合物。化合物26具有50-90％(parts per hundred，pph)的弹性体和10-50pph的热塑性塑料，优选的量为60-80pph的弹性体和20-40pph的热塑性塑料。在这里，术语弹性体是指当加热时通常由于材料的加热或辐射引起的交联反应而不可逆地凝固或固化的热固性高聚物。大多数弹性体具有当释放时迅速伸展和收缩至接近它们的初始的长度的能力。在这里，术语热塑性塑料是指当暴露于热时软化而当冷却到室温时恢复至其初始状态的一类高聚物。

绝缘层22的弹性体成分选自用于制造带的常规的弹性体，包括但不限于上文在关于用于带10的张力段12和压缩段16的弹性体的讨论中所列举的弹性体。优选的弹性体是丁二烯共聚物，例如聚丁二烯、NBR和HNBR。

热塑性成分可以是：聚烯烃热塑性树脂，例如高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)、和乙烯丙烯共聚物热塑性树脂；聚酰胺热塑性树脂，例如尼龙6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙46(N46)、尼龙11(N11)、尼龙12(N12)、尼龙610(N610)、尼龙612(N612)、尼龙6/66共聚物(N6/66)、尼龙6/66/610共聚物(N6/66/610)、尼龙MXD6(MxD6)、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、和尼龙66/PPS共聚物；或乙烯基树脂，例如醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物、和偏二氯乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物(vinylidene chloride/methylacrylate)。优选的热塑性塑料是乙烯基树脂热塑性塑料。

除了弹性体和热塑性成分以外，所述化合物还包含固化剂。可以在本发明组合物中使用的固化剂包括例如二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，4-过氧化二氯苯(2，4-dichlorobenzol peroxide)、叔丁基过氧化异丙苯、过苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化物、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯(t-butylperoxy(2-ethyl hexanoate))、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化苯甲酰)-己烷、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-(叔丁基过氧化物)-己烷、1，1-二叔丁基过氧化物-3，3，5-三甲基环己烷、4，4-二叔丁基过氧化物戊酸正丁酯(4，4-ditert-butyl peroxy n-butyl valerate)和4，4-双(叔丁基过氧化物)戊酸正丁酯(n-butyl-4，4-bis(t-butyl peroxy)valerate)。可以使用的另外的固化剂包括二酰基或二烷基过氧化物，例如α，α’-双(叔丁基过氧化物)-异丙基苯、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化物)己烷、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二-(叔丁基过氧化物)己炔-3、过氧化月桂酰、过氧化叔丁醇(t-butylhydroperoxide)、过氧化叔戊醇、过氧化氢异丙苯(cumene hydroperoxide)、过苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化物、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯(t-butylperoxy(2-ethyl hexanoate))、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化苯甲酰)己烷和过氧化苯甲酰。以上所有的固化剂在都可以商购。固化剂的量可以变化，并且通常在橡胶的0.1-10％(0.1-10phr)的范围内。

所述化合物还包含增强材料，例如碳黑。碳黑的量将为橡胶的15-75％(15-75phr)。可以特别地将部分碳黑处理为导电的，以减少带10中积累的静电。

化合物的示例性的配方如下：

表

成分	每百份橡胶的份数(Parts per Hundred Rubber)
		HNBR	70
聚氯乙烯	30
		碳黑	65
硅石	15
		过氧化物	5
固化助剂	3.5
		间苯二酚	10

组装具有图1中所示类型的结构的带。增强绳24是典型的芳香族聚酰胺结构(construction)。使用具有上面表格中所示的配方的弹性体/热塑性化合物形成绝缘层22。对该带与具有相似结构的对照带进行比较测试，对照带中没有弹性体/热塑性化合物。将所述带置于潮湿箱(100％相对湿度，室温)中14天。15天后，对照带的长度减少了约0.40mm，而测试带的长度减少了不超过0.15mm——小于对照带长度减少的一半。

虽然弹性体通常是不透气的，但是某些弹性体具有比其它的弹性体更强的不透气性(impermeability)。典型地，在带结构中，由于没有隔离的气室用于维持，具有较强不透气性特征的弹性体不是典型的用来构成动力传动带的选择。当空气进入带时，可能将水分带入带中并被绳24吸收。如果绳由吸收水分的材料形成，则绳会膨胀，导致带收缩。这种收缩可以在带的周向或横向产生。将热塑性塑料混入弹性体减少了空气和水分向带中的迁移——减少了被绳吸收的水分并提高了带的寿命。由于水分可能通过带的任一层吸收，所公开的弹性体/热塑性化合物也可以在1其它区域中使用，例如用于包埋材料26中以防止水分迁移进入载荷绳24内。当所述弹性体/热塑性化合物用在绝缘层中时，由于所述化合物能透过织物，因此该化合物也有助于增强带的耐磨性能。弹性体/热塑性化合物还改善了带的不同层和元件之间的附着力。

图2图示了多楔带30(poly-v belt)。带30具有张力段32，载荷段34和压缩段36。压缩段36具有多个带有纵向凸纹38并具有多个横向槽40。载荷段34具有包埋入合适的材料44中的纵向增强绳42。

弹性体/热塑性材料可以用作包埋所述增强绳42的材料44。或者，压缩段可以具有由弹性体/热塑性材料形成的附加层(additional layer)。

Claims (14)

1. 具有压缩段、张力段和设置在所述压缩段和所述张力段之间的载荷段的带，所述带包含弹性体/热塑性材料，所述弹性体/热塑性材料包含50-90％的弹性体和10-50％的热塑性塑料。

2. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料包含60-80％的弹性体和20-40％的热塑性塑料。

3. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料的弹性体选自天然橡胶、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚异戊二烯、不饱和羧酸酯的锌盐接枝的氢化腈丁二烯弹性体、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯、三元乙丙橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、聚氨酯和乙烯-丙烯酸弹性体。

4. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料的弹性体是丁二烯共聚物。

5. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料的热塑性塑料选自聚烯烃热塑性树脂、聚酰胺热塑性树脂和乙烯基树脂。

6. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料的热塑性塑料是乙烯基树脂。

7. 如权利要求1所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料在所述带内形成绝缘层，所述绝缘层位于所述带的所述压缩段内。

8. 如权利要求1所述的带，所述带具有至少一个驱动面，所述驱动面具有与所述带的外表面接合的织物层，所述弹性体/热塑性材料渗入所述织物层。

9. 如权利要求1所述的带，所述载荷段包含包埋入材料中的增强绳，所述包埋材料是所述弹性体/热塑性材料。

10. 具有压缩段、张力段和设置在所述压缩段和所述张力段之间的载荷段的带，所述带包含弹性体/热塑性材料，所述弹性体/热塑性材料包含50-90％的弹性体和10-50％的热塑性塑料，其中所述弹性体是丁二烯共聚物，且所述热塑性塑料是乙烯基树脂。

11. 如权利要求10所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料包含60-80％的弹性体和20-40％的热塑性塑料。

12. 如权利要求10所述的带，其中所述弹性体/热塑性材料在所述带内形成绝缘层，所述绝缘层位于所述带的压缩段。

13. 如权利要求10所述的带，所述带具有至少一个驱动面，所述驱动面具有与所述带的外表面接合的织物层，所述弹性体/热塑性材料渗入所述织物层。

14. 如权利要求10所述的带，所述载荷段包含包埋入材料中的增强绳，所述包埋材料是所述弹性体/热塑性材料。

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