CN101487511A - 有齿动力传动带 - Google Patents

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Abstract

一种具有主体的动力传动带，所述主体具有长度，宽度，内侧和外侧。所述主体包括至少一个嵌入橡胶内并沿长度方向延伸的负荷承载件。所述主体在其内侧和外侧中至少一侧上沿传送带长度方向间隔设置多个齿。所述主体满足以下至少一个条件：(a)所述至少一个负荷承载件具有不小于75％的占有率(R)，R＝n×Dc/B×100，其中：n＝沿所述主体的宽度对准的负荷承载件的数量；Dc＝负荷承载件的直径；以及B＝主体的宽度；以及(b)所述至少一个负荷承载件在垂直于所述主体长度方向上每1mm传动带宽度内的横截面积为1.10－1.70mm2。

Description

有齿动力传动带
技术领域
本发明涉及一种动力传动带，更具体地，涉及一种具有皮带轮啮合齿的动力传动带，所述齿沿带的长度方向间隔分布。
背景技术
现有技术中的由橡胶制成的有齿动力传动带，其齿沿带的长度方向以有规律的间隔分布。这种传动带通常用于高负荷应用中，如与发动机和其它驱动/从动装置相关方面。现有技术中还已知在这种传动带中采用负荷承载件并将负荷承载件嵌入这种传动带中，所述负荷承载件沿传动带的纵向延伸。布层通常设置在传动带的形成齿的表面上。在日本特开2002/168,302号公报中就公开了这种结构的示例。
在这种类型的有齿传动带中，要求高模量特性以保持齿与具有互补形状并共同运转的皮带轮啮合，即使是在高负荷应用下。为了达到这个目的，现有技术已知是使负荷承载件的横截面积相对较大。为这种高负荷应用制造的负荷承载件一般通过将多股低捻线绞成一股来形成伸长的负荷承载件。这种负荷承载件由高模量纤维制成，例如玻璃纤维，碳纤维，芳族聚酰胺纤维，以及PBO纤维。
在有齿传动带中使用具有较大直径的利用高模量纤维绞成的负荷承载件导致至少两个值得注意的问题。首先，这种带的弯曲疲劳特性是不尽人意的。其次，这种带易于经历初始的，潜在地损害性的由高负荷下运转时负荷承载件的绞扭部分的拉紧而造成的伸长的增加。
达不到预期的弯曲疲劳特性可能造成以下结果。当由于在运转过程中与皮带轮的啮合造成的负荷承载件弯曲重复次数增加时由于弯曲造成的劣化增加。这导致负荷承载件的伸长，作为其结果传动带的张紧力可能将不利的降低。当这发生时，皮带可能易于以非齿的分离方式而过早地断裂。
关于第二个问题，当负荷承载件的初始伸长由于其绞扭部分在负荷下进一步拉紧而变得显著时，初步运转阶段传动带张紧力的降低可能同样变得显著。这可能造成齿距的改变以及缺陷，例如由于齿上布层磨损不匀引起的齿开裂。这种低张紧力状态可以使这些传动带比运行在较高的、目标张紧力下的相同结构的传动带更容易产生这些缺陷。
更进一步，由于初步伸长造成负荷承载件张紧力的改变可能引起其直径的显著改变。这可能导致负荷承载件从所嵌入的材料中脱离。
这两个问题以试图解决哪一个问题可能使另一个问题恶化的方式相关联。例如，通过增加负荷承载件的扭转数来避免弯曲疲劳特性的折衷，初步伸长可能变得更加显著。另一方面，当为了降低初步伸长而降低扭转数时，弯曲疲劳特性可能变得更差。
迄今为止，行业内还没有通过选择负荷承载件的厚度、扭转数等来有效解决上述两个问题进而设计出充分增强耐久性和传动带寿命的传动带结构。
发明内容
在一种形式中，动力传动带具有主体，所述主体具有长度，横向间隔的侧面之间的宽度，内侧和外侧。所述主体包括至少一个嵌入橡胶内并沿带的长度方向延伸的负荷承载件。所述主体在其内侧和外侧中至少一侧上沿带的长度方向间隔设置多个齿，其中满足以下至少一项：(a)所述至少一个负荷承载件具有不小于75％的占有率(R)，R＝n×Dc/B×100，其中：n＝沿所述主体的宽度对准的负荷承载件的数量；Dc＝负荷承载件的直径；以及B＝主体的宽度；以及(b)所述至少一个负荷承载件其在垂直于所述主体长度方向上每1mm传动带宽度内的横截面积为1.10-1.70mm2。
在一种形式中，所述主体的内侧和外侧中的所述至少一侧具有覆盖有布层的表面。
在一种形式中，所述至少一个负荷承载件具有垂直于所述主体长度方向的横截面积，每1mm传动带宽度内所述横截面为1.10-1.70mm2，以及所述至少一个负荷承载件由化学纤维制成。
在一种形式中，所述至少一个负荷承载件具有不小于75％的占有率(R)。所述至少一个负荷承载件由多股线绳绞成一股制成。绞在一起以形成所述至少一个负荷承载件的多股线绳的捻度系数(K)为1.5≤K≤2.5，K＝T×D1/2/960，其中T(次数/m)＝用于负荷承载件的扭转数；以及D(特)是线绳的粗度。
在一种形式中，所述至少一个负荷承载件具有垂直于所述主体长度方向的横截面积，每1mm传动带宽度内所述横截面积为1.10-1.70mm2。所述至少一个负荷承载件由多股线绳绞成一股制成，绞在一起以形成所述至少一个负荷承载件的多股线绳的捻度系数(K)为1.5≤K≤2.5，K＝T×D1/2/960，其中T(次数/m)＝用于负荷承载件的扭转数；以及D(特)是线绳的粗度。
在一种形式中，所述主体具有布层，所述布层具有以下特征：(a)具有覆盖在所述传动带主体上的第一表面和在相对面与共同运转的皮带轮啮合外露的第二表面；以及(b)是由经线和至少两种不同纬线编织成的多织纹结构。所述经线由尼龙纤维制成，第二表面上外露的所述两种不同的纬线中的至少一种由氟基纤维制成。
在一种形式中，所述第一表面上的所述纬线纤维不是由氟基纤维制成。
在一种形式中，所述主体具有第一类型的纤维，所述纤维在温度达到所述主体硫化的温度时变软或熔融，并在所述氟基纤维的周围以下面至少一种方式延伸：(a)将所述第一类型的纤维与所述氟基纤维绞在一起；以及(b)使所述第一类型的纤维变软或熔融，从而在部分或全部所述氟基纤维的周围成形。
在一种形式中，所述第一类型的纤维是以下纤维中的至少一种：(a)聚酰胺基纤维；(b)聚酯基纤维；以及(c)烯烃基纤维。
在一种形式中，所述布层用间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液浸渍，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下的硫化辅助剂中的至少一种：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；和(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)加入硫化辅助剂在水中的分散体，进行干燥并附着在所述齿上。
在一种形式中，在50％伸长时所述齿的模量至少为5MPa。
在一种形式中，具有多个负荷承载件。所述负荷承载件在未拉紧状态下具有第一直径。在宽度方向上相邻的负荷承载件之间的距离不大于所述第一直径。
附图说明
图1是根据本发明制成的有齿动力传动带的一种形式的局部透视图；
图2是根据本发明制成的有齿动力传动带的示意图；
图3是如图1中的动力传动带上的负荷承载件的剖视图。
具体实施方式
图1中用附图标记10来表示根据本发明制成的有齿动力传动带。动力传动带10具有主体12，所述主体具有在双头箭头所示方向延伸的长度L和在横向分隔开的侧面14、16之间的宽度W。主体12具有内侧18和外侧20。“内侧”和“外侧”的规定是任意的，它们可以互相交换。
主体12由橡胶组合物制成，包括至少一个嵌入其中的沿长度方向延伸的负荷承载件22。负荷承载件22可以是螺旋缠绕的单独部件，或者是彼此横向间隔设置的多个部件。这里为了便于解释，无论负荷承载件22由具有分隔开的线匝的单独部件还是由多个、独立的横向分隔开的部件制成，都认为是多个负荷承载件。
传动带主体12由两个不同部分制成——嵌入负荷承载件22的背部部分24和齿部26。在齿部26中，形成有多个横向延伸的齿28。梯形的齿28完全形成在侧面14、16之间，并在沿传动带长度L方向有规律的间隔分布。
传动带10的内侧18具有表面30，所述表面30被布层32覆盖。因此，布层被包覆在齿28上。
当如所示的传动带10仅在传动带主体12的内侧和外侧的一侧上有齿28时，如图2所示，设计有齿动力传动带10’可以根据本发明被制造为具有在主体12’的相应内侧18’和外侧20’上都有齿28’的主体12’。下边的描述将限于根据图1所示的动力传动带10。
选择用于传动带主体12的橡胶组合物以在升高的温度下具有优良的耐劣化性能。适用于这种目的的示例橡胶是氢化腈橡胶(HNBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、烷基化氯磺化聚乙烯(ACSM)以及氯丁二烯橡胶。
优选形成齿28的橡胶硬度根据日本工业标准JIS-A的硬度标准为89°-97°范围内。优选橡胶模量为50％伸长时不小于5MPa。适合的高模量橡胶是在HNBR内含有很细的锌聚甲基丙烯酸酯分散体的HNBR共混产物(例如“ZSC”，Nippon Zeon提供的商业产品所使用的商标)，随后通过添加二氧化硅、碳和/或短纤维来增强。因此，传动带主体12的模量被提高以保持齿28与共同运转的皮带轮34啮合，即使是在高负荷运转的情况下。
主体12的背部部分24内的负荷承载件22被嵌入在橡胶中，以对准关系沿长度方向延伸，因此相邻的负荷承载件22之间在横向上存在一致间隔。
如图3所示，每个负荷承载件22都具有由低捻线绳36制成的较大直径的绞状结构，所述低捻线绳36由绞成的化学纤维38制成。化学纤维38可以是，例如，PBO(聚对亚苯基苯并双噁唑(oxazal))纤维、聚烯丙基化物(polyallylate)纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维等中的任意一种。
优选地，每个负荷承载件22在每1mm传动带主体12的宽度上截面直径为1.10-1.70mm2。更优选地，该范围为1.10-1.66mm2。然而，因为制造偏差以及由于不精确的横截面积测量造成的潜在变化，上限可以是1.70mm2。
已经发现当负荷承载件22的横截面积保持在该范围内时，前面提及的由于初始伸长产生的问题得到了控制，由此对弯曲疲劳特性没有显著的不利影响或没有由于负荷承载件的绞绕进一步拉紧产生显著的不利影响。因此动力传动带可被构造为在高负荷下运转时仍保持耐久性。
进一步优选使用具有一定捻度系数(K)的许多线绳36的负荷承载件22，保持范围为1.5≤K≤2.5，以及K＝T×D1/2/960，其中：
T(次数/m)＝用于负荷承载件的扭转数；以及
D(特)是线绳36的粗度。
当用于负荷承载件22的捻度系数K在这个范围内时，上述与初始伸长(显著损害弯曲疲劳特性和绞绕的拉紧)有关的问题可得以控制到由此得到的有齿传动带在高负荷的情况下运转时仍能保持足够的耐久性。
一般地，当负荷承载件22沿传动带主体12横向紧密对准时，传动带模量变高。优选负荷承载件22的占有率(R)不小于75％，以及R＝n×Dc/B×100，其中：
n＝沿主体12的宽度对准的负荷承载件22的数量；
Dc(mm)＝负荷承载件22的直径；和
B(mm)＝主体12的宽度。
这里使用的术语“负荷承载件的直径”是指测量嵌入传动带主体12内的负荷承载件22得到的直径。
当占有率R保持在不小于75％时，即使当在高负荷运转时，也可能使有齿动力传动带具有高模量，以及同时能够保持齿与共同运转的有齿皮带轮相啮合。
还优选负荷承载件22之间在横向上的距离/间距不大于负荷承载件22在未拉紧状态下的直径。所述“未拉紧状态”是指负荷承载件22没有被嵌入传动带主体12中、仅有最小张力作用在负荷承载件22上时负荷承载件22的状态。通过在张紧力不大于4.9N(0.5kgf)时来表征这种状态可以使该状态量化。当负荷承载件22之间的横向间隔保持这样时，用这种方式紧密地对准负荷承载件22使传动带10可以具有足够高的模量。
布层32可以是通过织造沿传动带主体12宽度方向延伸的经线40和沿传动带主体12长度方向延伸的纬线42制成的纤维织物。所述纤维织物可以是平纹织物、斜纹织物、缎纹织物等。制成纤维织物的纤维材料可以是，例如，芳族聚酰胺纤维、氨纶纱、脂族纤维纱(尼龙6，尼龙66，聚酯、聚乙烯醇等)等等。
优选地，纤维织物是由至少两种不同纬线42和一种经线40织造在一起制成的多层、多/双网纹结构。优选使用尼龙纤维作为经线40，使用氟基纤维、尼龙纤维、氨纶纱中至少一种用作纬线42。
关于在布层32直接接触皮带轮34的侧面44上的纬线42，优选使用氟基纤维，例如PTFE纤维，这导致在布层32和共同运转的皮带轮34之间有较低的摩擦系数。
在布层32覆盖表面30的相对着的侧面46上的纬线42，优选由非氟基纤维制成。选择这种纤维可以使布层32与表面30上的橡胶之间的附着力足够大。这种纬线42的适合材料是尼龙纤维、氨纶纱等。
在一个优选形式中，低熔点的纤维(在主体12中的橡胶的硫化温度时熔融或变软)可以在氟基纤维的周围成形。更具体地，上述氟基纤维和低熔点纤维可以绞绕在一起。作为选择，氟基纤维可以被这种低熔点纤维覆盖，这由这种低熔点纤维熔融或部分熔融时并由此在部分或全部氟基纤维的周围成形导致。
就温度或时间而言对如何实现传动带主体12的硫化没有特别的限制。通过考虑硫化剂或硫化促进剂的种类以及硫化装置等并进一步根据硫化曲线(一般通过使用门尼粘度计或其它用于硫化过程的测量装置测量得到)来规定硫化过程。通常硫化作用进行时温度保特在100℃-200℃，硫化作用时间为1分钟到5个小时。如果需要，可以进行二次硫化作用。
如果在氟基纤维周围延伸的低熔点纤维在硫化过程中当温度达到传动带主体的硫化温度时变软或熔融，低熔点纤维流入到制成布层32的纤维之间的缝隙中，之后低熔点纤维变得结晶。结果在运转期间当布层32与皮带轮34啮合时或布层32从皮带轮34上退出啮合时，由于振动和磨损在接触的侧面44上产生的氟基纤维的切断和离散可能被极大地限制。因此，主体12在允许的使用期限内得到保护，并可以避免齿28过早的附着在主体12上。这样可生产出即使当传动带在高负荷下运转时也具有较长的寿命的传动带。
适合的低熔点纤维是，例如，聚酰胺基纤维、聚酯基纤维或者烯烃基纤维。
在使用聚酰胺基纤维的情况下，优选使用为共聚合聚酰胺的该纤维，其是ω-氨基羧酸组分或二羧酸组分与二胺的结合。
在使用聚酯基纤维的情况下，优选具有复合芯鞘型纤维的那些。具有熔点高于传动带主体硫化温度的芯组分的聚酯聚合物的实例是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯及其共聚物。
熔点低于主体硫化温度的共聚合聚酯鞘组分通过二元酸与二醇的缩聚反应生成。其实例是其中对苯二甲酸和二甘醇为基础的那些，其带有共聚组分例如间苯二酸、己二酸、癸二酸、二甘醇、丁二醇、己二醇、聚乙二醇和新戊二醇。可通过改变组分的组合及其共聚比率来选择熔点。
烯烃基纤维的实例是聚丙烯纤维和聚乙烯纤维(例如高密度聚乙烯纤维，中密度聚乙烯纤维，低密度聚乙烯纤维，线性低密度聚乙烯纤维和超高分子量聚乙烯纤维)。也可以使用由上述物质共聚后生成的物质。另外，只要纤维在温度达到传动带主体12的硫化温度时变软或熔融，对绞线方法或纤维构成没有特别的限制。
另外，可以在低熔点纤维的表面进行等离子体处理等以增强其与粘合处理剂的亲和力。
布层32可以通过以下步骤粘合在表面30上。
步骤1
将制成布层32的纤维织物浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液(下文中用“RFL处理溶液”表示)并干燥。优选在RFL处理溶液中加入含硫化合物的水分散体，醌肟基化合物、甲基丙烯酸酯基化合物和马来酰亚胺基化合物中至少一种的硫化辅助剂，或者这种硫化辅助剂在水中的分散体。
关于含硫化合物的水分散体，可以使用硫或二硫化四甲基秋兰姆的水分散体。醌(quinine)肟基化合物适合的实例是对醌二肟。甲基丙烯酸酯基化合物适合的实例是乙二醇二甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。马来酰亚胺基化合物适合的实例是N，N′-间亚苯基双马来酰亚胺或N，N′-(4，4′-二苯基甲烷双马来酰亚胺)。
在其中将硫化辅助剂分散的水中可以包含一些醇，例如甲醇。即使当硫化辅助剂在水中不溶时硫化辅助剂对水的亲和力也将增强，以此使硫化辅助剂易于被分散。
如果将硫化辅助剂加入RFL处理溶液中，可预见得到下述效果。包含在RFL处理溶液中的胶乳组分层与外层橡胶层(指：(a)粘胶，或者通过下述处理步骤2通过粘胶形成的轧制橡胶，或者通过下述步骤3的包覆处理形成的轧制橡胶；或者(b)当省略包覆处理时构成齿28的橡胶)之间的化学键得到增强。因此改善了附着力，使布层32从表面30脱落的可能性减到最小。
进一步期望包含在RFL处理溶液中的胶乳组分的化学键(交联力)增强。从而由于破损造成的上述外层橡胶的脱落在由于内聚破坏造成的任何单独的其中嵌入有负荷承载件的垫层橡胶层脱落，即层间脱落前发生。
在硫化辅助剂被添加入RFL处理溶液中的情况下，纤维织物的浸渍处理可以在两个处理步骤中进行。在第一次浸渍到RFL处理溶液中的处理中上述硫化辅助剂没有被添加入RFL处理溶液。这是因为在第一处理步骤中，RF的硬化的发生将先于胶乳组分的交联作用。
在第二RFL浸渍处理步骤中，使用比第一次RFL处理溶液包含更多胶乳组分的RFL处理溶液，并加入：(a)含硫化合物的水分散体；(b)在(i)醌肟基化合物、(ii)甲基丙烯酸酯基化合物和(iii)马来酰亚胺基化合物中至少一种的硫化辅助剂；或者(c)硫化辅助剂在水中的水分散体。
在第一和第二浸渍处理步骤中RFL处理溶液中胶乳组分用量不同的原因是为了同时增强RFL层与具有不同的亲和力的纤维和橡胶的粘合性。
步骤2
进行两种粘胶处理(P1和S1处理)，在处理过程中纤维织物与粘合处理剂(由粘胶组成，其中橡胶组合物溶解在溶剂中)粘附并进行烘干处理。
步骤3
在包覆处理过程中，粘胶和轧制橡胶包覆在纤维织物的表面上。粘胶和轧制橡胶包覆在纤维织物上然后包覆下面的齿28。
在硫化辅助剂被添加入RFL处理溶液中的情况下，优选与在包覆处理过程中使用的添加入轧制橡胶和粘胶中相同的硫化辅助剂。因此可以期望以下重要改进：(a)粘胶与用RFL处理溶液处理的纤维织物之间的附着；(b)轧制橡胶与用RFL处理溶液处理的纤维织物之间的附着；以及(c)轧制橡胶、粘胶和用RFL处理溶液处理的纤维织物之间的附着。
没有必要进行上述的全部处理步骤。优选地，进行至少一个或两个这些处理步骤。例如当在处理步骤1中将硫化辅助剂添加入RFL处理溶液中时，橡胶与纤维织物之间的附着被相当程度地增强。因此步骤2中的粘胶处理可以省略。
使用双轴高负荷运转试验来进行耐久性测试以确定本发明的有益效果。
测试条件如下：
测试仪器：双轴高负荷运转测试器
被测传动带规格：130 H14 M20(齿数：130；齿类型：H14M；传动带的宽度：20mm)；
驱动皮带轮的齿数：33；
从动皮带轮的齿数：61；
预设张力：550N
转速：1200rpm；以及
负荷：626Nm(运转条件1)、554Nm(运转条件2)和480Nm(运转条件3)中的任何一个，作用在从动皮带轮上。
耐久性测试中使用的橡胶组合物、负荷承载件的构成以及布层构成分别如表1、表2和表3所示。
表1 橡胶组合物
 
橡胶组合物 R-0 R-1 R-2
HNBR*1 50 50 50
具有HNBR的金属不饱和羧酸盐的复合聚合物*2 50 50 50
芳族酰胺纤维*3 0 5 10
增塑剂*4 5 5 5
硬脂酸 1 1 1
氧化锌 5 5 5
二氧化硅*5 25 50 50
抗老化剂*6 1 1 1
硫化辅助剂*7 2 2 2
有机过氧化物*8 2 2 2
硬度(JIS-A) 89 94 96
MsO(50％伸长时的模量)(单位：MPa) 5.0 8.0 11.0
*1：Nippon Zeon制造的“Zetpol 2020”
*2：Nippon Zeon制造的“ZSC 2295 N”
*3：Teijin制造的“Cornex Short Fiber”
*4：Asahi Denka制造的“Adeka Sizer RS 700”
*5：日本Degussa制造的“Ultrasil VN 3”
*6：Ouch Shinko Kagaku制造的“Nocrac MBO”
*7：Sanshin Kagaku Kogyo制造的“San Ester TMP”
＊8：40％重量的1，3-双(叔丁基过氧异丙基)苯和60％重量的碳酸钙
表2 负荷承载件构成
 
G-0 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 C-1
纤维材料 玻璃 芳族聚酰胺 芳族聚酰胺 芳族聚酰胺 芳族聚酰胺 芳族聚酰胺 碳纤维
底纱规格(单位：特) 33.7 167 167 167 167 167 800
配比 9/17 1/24 1/24 1/20 1/18 3/6 4/0
捻度系数(K)      3.0 1.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.4
表3 布层构成
 
F-1 F-2 F-3 F-4 F-5
纺线构成 2/2斜斜纹 纬线：2色，双网纹；面层：1/3斜纹；背层：2/2斜纹       纬线：2色，双网纹；面层：1/3斜纹；背层：2/2斜纹         纬线：2色，双网纹；面层：1/3斜纹；背层：2/2斜纹         纬线：2色，双网纹；面层：1/3斜纹；背层：2/2斜纹      
经线 尼龙66 尼龙66 尼龙66 尼龙66 尼龙66
纬线-1 尼龙66；氨纶纱 PTFE纤维*1；氨纶纱       PTFE纤维*1；聚酯基纤维*2；氨纶纱         PTFE纤维*1；聚酰胺基纤维*3；氨纶纱     PTFE纤维*1；烯烃基纤维*4；氨纶纱        
纬线-2 尼龙66；氨纶纱 尼龙66；氨纶纱 尼龙66；氨纶纱 尼龙66；氨纶纱
*1：PTFE纤维：Toray制造的Toyoflon 1330 dtex(分特)
*2：聚酯基纤维：Unitika制造的“Cornetta”
*3：聚酰胺基纤维：Unitika制造的“Flor M”
*4：烯烃基纤维：Toyobo制造的“Dainima”
如表3所示，F-2纬线用PTFE纤维制成，其是氟基纤维。F-3、F-4和F-5的布层中除了使用PTFE纤维，还分别引入了在温度达到橡胶的硫化温度时变软或熔融的低熔点纤维，即聚酯基纤维、聚酰胺基纤维和烯烃基纤维。将这次测试中使用的传动带的橡胶在165℃温度下硫化30分钟。对于聚酯基纤维(Unitika制造的“Cornetta”)，芯的熔点是256℃，鞘的熔点是160℃。在聚酰胺基纤维(Unitika制造的“Flor M”)方面，熔点是135℃。在烯烃基纤维(Toyobo制造的“Dainima”)，熔点是140℃。
RFL处理溶液、粘胶处理(P1处理和S1处理)和用于布层附着处理的包覆处理的橡胶的组成分别如表4、5和6所示。
表4
RFL组成
Figure A200810189579D00161
*1：Nippon Zeon制造的胶乳
*2：R/F的摩尔比＝1/1.5(对于B-1，为1/1)
表5 用于PT处理的组成(使用包含异氰酸酯的粘胶处理)；以及用于S1处理的组成(使用粘胶处理)
Figure A200810189579D00162
表6 用于包覆处理的橡胶的组成
Figure A200810189579D00171
*1：Nippon Zeon制造的“Zetpol 2020”
*2：Nippon Zeon制造的“Zetpol 2010L”
*3：Nippon Zeon制造的“ZSC 2295 N”
*4：马来酰亚胺基化合物
*5：40％重量的1，3-双(叔丁基过氧异丙基)苯和60％重量百分比的碳酸钙
表1-6中单位是重量％，表4-6中的斜线除非另有说明否则表示没有添加或没有处理。
采用如表1-6中列出的橡胶组合物、负荷承载件构成、齿的布层构成和使用齿的布层附着处理制成的14种传动带，在上述的测试条件下进行耐久性测试。测试结果如下面的表7和表8所示。
Figure A200810189579D00181
Figure A200810189579D00191
根据低负荷测试(运转条件3)的结果14种传动带(TG-1到TG-14)中传动带TG-1到TG-5表现出相对较低的耐久性。其在高负荷(运转条件1和2)下的测试结果被省略。另一方面，根据高负荷测试(运转条件1或2)的结果传动带TG-8到TG-14表现出相对较高的耐久性。其在较低负荷(运转条件2或3)下的测试结果被省略。
从表7和8中可以看到，对于14种传动带，负荷承载件的特性例如间距、横截面和占有率是不同的。
表7和8中每mm传动带的宽度的负荷承载件的横截面通过下面的公式计算得到。
每1mm传动带的宽度的负荷承载件的横截面积(mm2/mm传动带)＝(传动带的宽度(mm)/负荷承载件间距(mm))×每个负荷承载件的负荷承载件横截面(mm2/芯线数量)÷传动带的宽度(mm)＝每个负荷承载件的负荷承载件横截面(mm2/负荷承载件数量)/负荷承载件间距(mm2)。
为确定每个负荷承载件的负荷承载件横截面积(mm2/负荷承载件数量)，负荷承载件横截面积由传动带截面(齿顶)的SEM图象分析以及然后根据负荷承载件总数(n)计算平均值来计算得到。为确定负荷承载件间距(mm)，传动带横截面中负荷承载件中心间的距离通过在10个位置测量以及然后计算平均值得到。然而，在传动带宽度很窄并且不可能在10个位置测量的情况下，可以在5个位置进行测量并计算平均值。负荷承载件中心间的距离使用已知装置(例如SEM和投影仪)进行测量。
负荷承载件的占有率(R)(％)通过下面的公式计算得到。
负荷承载件的占有率(％)＝有效负荷承载件数量(n)×负荷承载件直径(Dc)(mm)÷传动带宽度(B)(mm)×100。
有效负荷承载件数量(n)是沿传动带宽度方向对准的负荷承载件的数量。在表7和8中，传动带宽度(B)被除以负荷承载件间距。忽略小数点后的所有数字。
在表7和8中，术语“初始成形(Initial Molding)”用来标识在制造传动带的步骤中是否采用了“初始成形方法”。“初始成形方法”是这样一种方法，在布层与齿使用具有齿形轮廓的模具第一次/初始成形后，包含负荷承载件和背部部分的未硫化橡胶环绕模具缠绕。此后该装配组件在硫化罐中被硫化。在这种初始成形方法中，因为布层和齿在硫化前成形，就不必要在硫化作用时使形成背部部分的未硫化橡胶流入/通过负荷承载件之间的间隙。因此可能使负荷承载件之间的距离(间距)缩小。从而，如前所述，这种初始成形方法适于间隔相对较小，即在未拉紧状态下不大于负荷承载线绳的直径(表7中的传动带TG-7到TG-14)的高模量传动带的制备。
如表7和8所示，对于比较实施例的传动带TG-1，其每1mm传动带的负荷承载件的横截面积较小(<1.10)，即使在负荷最低的运转条件3下也在约30小时内产生传动带故障。因此其耐久性相当低。相反地，就传动带TG-2到TG-5而言，其负荷承载件横截面大于传动带TG-1以及其负荷承载件的捻度系数在范围1.5≤K≤2.5(参见表2)内，在相同的运转条件3下寿命达到了不少于传动带TG-1寿命的4倍，因此说明耐久性得到提高。
在传动带TG-2和TG-6到TG-14中，使用了不同于传动带T-1和TG-3到TG-5的齿布的齿布(齿布(F-2到F-5)，作为具有经线和两种不同纬线的多织纹结构)形式，可以看到，在较高负荷的运转条件1或2下，达到寿命不短于200小时，证明比传动带TG-1和TG-3到TG-5具有更好的耐久性。
在传动带TG-9到TG-11中，虽然除了齿布外其条件几乎与TG-8的一样，在高负荷运转条件1下达到寿命不少于TG-8寿命的1.6倍。这是因为，在传动带TG-8中，所用齿布F-2的纬线没有使用低熔点纤维，而在传动带TG-9到TG-11中，纬线使用了低熔点纤维(参见表2)，例如聚酯基纤维、聚酰胺基纤维或烯烃基纤维。因此，很可能当在纬线的氟基纤维(PTFE纤维)周围提供低熔点纤维时，氟基纤维的切断和离散被抑制，传动带主体的橡胶能得到长期的保护。
进一步，对于传动带TG-8到TG-14，在两个步骤中进行了齿布附着时的RFL处理。而且，在第2步骤中，RFL处理溶液中添加了硫化辅助剂。很可能其结果是与没有经过这种处理的传动带TG-6和TG-7相比，齿布的附着力增加，耐久性增强。
更进一步，对于传动带TG-7到TG14，在制造过程中采用了初始成形方法。其结果是负荷承载件的间距比采用未拉紧状态中的负荷承载线绳变得更小。因而，与传动带TG-1到TG-6相比，负荷承载件在传动带的宽度方向紧密对准，因此负荷承载件的占有率(R)较高(不小于75％)，以及模量同样也较高，从而预见到耐久性增强。
更进一步，在采用A-5作为负荷承载件构成的TG-13中，在运转条件1下的运转寿命大于采用A-4的TG-12。这是因为，在A-5的负荷承载件构成中，良好的张力保持以及在负荷承载件的处理过程中张力增加，其中进一步拉紧绞绕造成的初始伸长被限制，以及传动带的伸长造成的齿脱落可以得到限制。
前述公开的具体实施方案意在帮助理解本发明的宽泛概念而进行的说明。

Claims (21)

1、一种动力传动带，其包括：
主体，所述主体具有长度，在横向间隔的侧面之间的宽度，内侧和外侧；
所述主体包括橡胶以及包括至少一个嵌入并沿长度方向延伸的负荷承载件，
所述主体在其内侧和外侧中至少一侧上沿传动带的长度方向间隔设置多个齿；
其中满足以下至少一项：
(a)所述至少一个负荷承载件具不小于75％的占有率(R)，R＝n×Dc/B×100，其中：
n＝沿所述主体的宽度对准的负荷承载件的数量；
Dc＝负荷承载件的直径；以及
B＝主体的宽度；以及
(b)所述至少一个负荷承载件其在垂直于所述主体长度方向上每1mm传动带宽度内的横截面积为1.10-1.70mm2。
2、根据权利要求1所述的动力传动带，其特征在于，所述主体的内侧和外侧中的所述至少一侧具有覆盖有布层的表面。
3、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述至少一个负荷承载件具有垂直于所述主体长度方向的横截面积，每1mm传动带宽度内所述横截面为1.10-1.70mm2，以及所述至少一个负荷承载件包括化学纤维。
4、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述至少一个负荷承载件具有不小于75％的占有率(R)，所述至少一个负荷承载件包括多股线绳绞成一股制成，绞在一起以形成所述至少一个负荷承载件的多股线绳的捻度系数(K)为1.5≤K≤2.5，K＝T×D1/2/960，其中：
T(次数/m)＝用于负荷承载件的扭转数；以及
D(特)是线绳的粗度。
5、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述至少一个负荷承载件具有垂直于所述主体长度方向的横截面积，每1mm传动带宽度内所述横截面积为1.10-1.70mm2，所述至少一个负荷承载件包括多股线绳绞成一股制成，绞在一起以形成所述至少一个负荷承载件的多股线绳的捻度系数(K)为1.5≤K≤2.5，K＝T×D1/2/960，其中：
T(次数/m)＝用于负荷承载件的扭转数；以及
D(特)是线绳的粗度。
6、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述布层具有以下特征：(a)具有覆盖在所述传动带主体上的第一表面和在相对面与共同运转的皮带轮啮合外露的第二表面；以及(b)包括含经线和至少两种不同纬线编织成的多织纹结构，所述经线包括尼龙纤维，第二表面上外露的所述两种不同的纬线中的至少一种包括氟基纤维。
7、根据权利要求6所述的动力传动带，其特征在于，所述第一表面上的所述纬线纤维不包括氟基纤维。
8、根据权利要求4所述的动力传动带，其特征在于，所述布层具有以下特征：(a)具有覆盖在所述传动带主体上的第一表面和在相对面与共同运转的皮带轮啮合外露的第二表面；以及(b)包括含有经线和至少两种不同纬线编织成的多织纹结构，所述经线包括尼龙纤维，第二表面上的所述两种不同的纬线中的至少一种包括氟基纤维。
9、根据权利要求5所述的动力传动带，其特征在于，所述布层具有以下特征：(a)具有覆盖在所述传动带主体上的第一表面和在相对面与共同运转的皮带轮啮合外露的第二表面；以及(b)包括含有经线和至少两种不同纬线编织成的多织纹结构，所述经线包括尼龙纤维，第二表面上外露的所述两种不同的纬线中的至少一种包括氟基纤维。
10、根据权利要求6所述的动力传动带，其特征在于，在温度达到所述主体的硫化温度时变软或熔融的第一类型的纤维，其在所述氟基纤维的周围以下面至少一种方式延伸：(a)将所述第一类型的纤维与所述氟基纤维绞在一起；以及(b)使所述第一类型的纤维变软或熔融，从而在部分或全部所述氟基纤维的周围成形。
11、根据权利要求10所述的动力传动带，其特征在于，所述第一类型的纤维包括以下纤维中的至少一种：(a)聚酰胺基纤维；(b)聚酯基纤维；以及(c)烯烃基纤维。
12、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；和(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
13、根据权利要求4所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；和(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
14、根据权利要求5所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；和(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
15、根据权利要求6所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
16、根据权利要求8所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
17、根据权利要求9所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
18、根据权利要求10所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
19、根据权利要求11所述的动力传动带，其特征在于，所述布层被浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液中，所述间苯二酚-福尔马林-胶乳处理溶液内添加有：(a)硫化合物的水分散体；(b)选自以下中至少一种的硫化辅助剂：(i)醌肟基化合物；(ii)甲基丙烯酸酯基化合物；(iii)马来酰亚胺基化合物；或(c)硫化辅助剂在水中的分散体，之后进行干燥并附着在所述齿上。
20、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，在50％伸长时所述齿的模量至少为5MPa。
21、根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，具有多个负荷承载件，所述负荷承载件在未拉紧状态下具有第一直径，在宽度方向上相邻的负荷承载件之间的距离不大于所述第一直径。
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