CN101855471A

CN101855471A - 用于齿形带的耐久层和该齿形带

Info

Publication number: CN101855471A
Application number: CN200880115294A
Authority: CN
Inventors: 卡洛·巴尔多维诺; 阿德里亚诺·罗兰多
Original assignee: Dayco Europe SRL
Current assignee: Dayco Europe SRL
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-10-06
Also published as: WO2009040647A2; WO2009040647A3; EP2203662B1; BRPI0815998A2; EP2203662A2; ITTO20070676A1; US20100304909A1

Abstract

本发明描述了一种用于齿形带的耐久层和该齿形带(1)，该齿形带(1)包括弹性材料主体(2)和由包覆织物(5)包覆的齿(4)，多个纵向纤维状耐久插入件(3)嵌入该弹性材料主体(2)中。耐久层(8)粘附在所述包覆织物(5)上，耐久层(8)增大齿形带的耐磨性并且包括弹性体和减摩材料，弹性体由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，减摩材料选自由硫化钼、铜粉、石墨，减摩材料的量优选多达150phr。耐久层(8)有利地与织物分开，并且压延在所述织物自身上。

Description

用于齿形带的耐久层和该齿形带

技术领域

本发明涉及一种用于覆盖齿形带的织物的耐久层和一种齿形带。

背景技术

带的每个部件均有助于增加有关机械阻力方面的性能，以便减少带发生故障的风险并且增加单位传送功率。

绳索特别有助于确保带具有所需的机械性能，并且明显有利于带自身的模数，因此特别地保证了在一定时间内保持带的性能。绳索通常通过多次绞合高模数纤维而形成。

也通常通过如下物质对绳索进行处理：这些物质适于增加纤维与环绕绳索自身的主体混合物之间的相容性。

例如，绳索可以通过用作“粘合剂”的弹性体胶乳来处理。

主体混合物允许各个部件连接且必须具有适当的硬度，并且确保形成带自身的各个元件协同地促成带自身的最终性能。

主体混合物包含可以用纤维充实以提高硬度的一种或更多种弹性材料。带的包覆织物提高了耐磨性，并且因此保护带的工作面不会由于带齿的侧部、顶部以及与带相互作用的滑轮的滚道的侧部、底部之间的摩擦而磨损。

此外，包覆织物降低了工作面上的摩擦系数，减小了齿的可变形能力并且特别加强了齿根，从而避免齿根损坏。

所使用的包覆织物可以由单层组成，或者替代地由双层组成，从而确保更大的坚固性和刚性。

织物通常用粘合剂(例如间苯二酚-甲醛乳胶(RFL))处理，以增加主体和织物自身之间的粘附度。

此外，可通过更改包覆织物的结构或在织物上执行不同处理，例如，用卤代聚合物处理织物(例如PTFE处理)，从而采用多种方法来提高耐磨性。

然而，当齿形带的包覆织物在使用中在任何情况下代表工作面并且因此受到磨损时，所述处理不会导致耐磨性的任何明显提高。

MITSUBOSHI的专利申请JP2001304343和JP2001208137公开了用于齿形带的织物的处理物的示例，所述处理物也称为粘合剂组合物，该齿形带织物包括选自硫化钼和石墨的减摩材料。所述处理物作为胶应用于织物的线中，不会形成单独的层。

因此，在这些情况下，织物也是齿形带的实际工作面，即，在使用中与滑轮直接接触的表面，并且因此在这种情况下，该处理允许仅获得耐磨性的些许提高并且带也具有非常大的噪声，特别是在接合滑轮的步骤中。

为了克服上述问题，已经在相同申请人的专利EP1157813中提出从根本上改变带的结构，在该专利中提出用含有氟化塑料、弹性材料以及硫化剂的耐久层来覆盖包覆织物。氟化塑料相对于弹性材料以更大的量存在于耐久层中，从而极大地便于形成与织物分开的实际层。

该层和织物不同，它不会渗透到织物中，并且该层可通过压延步骤有利地施加到织物上。粘合剂层有利地出现在于织物和耐久层之间。

耐久层的使用允许在耐磨性提高方面获得好的结果，因为带的工作面在这种情况下由耐久层自身形成而不是由织物形成，该工作面已经显示出是特别地耐磨，并且在将带的齿接合在滑轮上的步骤期间提供较低的噪度。

不断地寻求替代方案来获得用于齿形带的保护层，该保护层允许在带的整个工作温度范围内提供高耐磨性，并且同时在低速和高速下提供低的噪度。

发明内容

因此，本发明的目的在于获得一种用于齿形带的保护层和一种齿形带，所述齿形带在整个使用温度范围内并且在高速和低速运转期间具有高耐磨性并且同时具有低的噪度。

根据本发明，通过根据权利要求1所述的齿形带实现该目的。

根据本发明，还提供根据权利要求20所述的用于制造齿形带的方法以及根据权利要求19所述的使用。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在也参照附图描述本发明，其中：

图1是根据本发明的齿形带的局部立体图；

图2是使用根据本发明的第一齿形带的第一定时控制系统的图示；

图3是使用根据本发明的第二齿形带的第二定时控制系统的图示；

图4是使用根据本发明的第三齿形带的第三定时控制系统的图示；

图5是示出了根据本发明的和根据现有技术的在处理物上进行测试的结果的表格。

具体实施方式

图1示出了整体表示为1的齿形带。该带1包括由弹性材料制成的主体2，多个纵向纤维状耐久插入件3嵌入该主体2中。

主体2具有齿4，该齿4经由包覆织物5来包覆。

有利地，主体2由包括一种或更多种弹性体的混合物制成，为方便起见，所述一种或更多种弹性体整体表示为“第一弹性材料”。该“第一弹性材料基本上包含”由含腈基的单体和二烯形成的一种或更多种共聚物，其中含腈基的单体优选占整个最终共聚物的重量百分比为30％和39％之间。

“第一弹性材料基本上包含”意味着小百分比的其他聚合物或共聚物可以加入到第一弹性材料，而不会不利地影响主体混合物和齿形带的其他部件之间的化学相容性，并且因此没有脱离本发明的范围。

有利地，所使用的一种或更多种共聚物是氢化丁腈橡胶或HNBR。

有利地，所使用的HNBR是高氢化度的，例如，可以采用所谓的完全饱和的HNBR(因而至多有0.9％的剩余百分比的双键)，但是，作为替代，可以采用具有较低不饱和度的HNBR(例如具有4％或5.5％的饱和度的HNBR)，即所谓的部分饱和的HNBR。

可用作主体混合物并且也可以用在齿形带的各个部件的不同处理物中的HNBR共聚物的一些示例是属于朗盛公司(Lanxess)生产的THERBAN族中的共聚物，例如：具有34％的腈基和至多0.9％的氢化度的THERBAN3407；具有34％的腈基和至多0.9％的不饱和度的THERBAN3406；具有36％的腈基和至多0.9％的不饱和度的THERBAN3607；具有34％的腈基和至多4％的不饱和度的TERBAN3446；具有34％的腈基和至多5.5％的不饱和度的THERBAN3447；具有36％的腈基和至多2％的不饱和度的THERBAN3627，具有36％的腈基和至多2％的不饱和度的THERBAN3629；以及具有39％的腈基和至多0.9％的不饱和度的TERBAN3907。

也可将由Nippon Zeon公司生产的名为ZETPOL的HNBR用作一种替代。特别是：具有36％的腈基和至多0.9％的不饱和度的ZETPOL 2000；具有36％的腈基和至多0.9％的不饱和度的ZETPOL 2000L；具有36％的腈基和至多4％的不饱和度的ZETPOL 2010；具有36％的腈基和至多4％的不饱和度的ZETPOL 2010L；具有36％的腈基和至多4％的不饱和度的ZETPOL 2010H；具有36％的腈基和至多5.5％的不饱和度的ZETPOL2020；以及具有36％的腈基和至多5.5％的不饱和度的ZETPOL 2020L。

第一弹性材料中的混合物还含有其他常规添加剂(例如，增强剂、填料、颜料、硬脂酸、加速剂、硫化剂、抗氧化剂、活化剂、引发剂、增塑剂、蜡、预硫化抑制剂、抗降解剂、操作油等)。

有利地，炭黑可以用作填料，其添加量优选在0和80phr之间，更优选为大约40phr。有利地，可以加入增强白色填料(诸如滑石、碳酸钙、硅石以及硅酸盐)，其添加量在0和80phr之间，优选为约40phr。也可以有利地使用硅烷，其使用量在0和5phr之间。

有利地，添加氧化锌和氧化镁，所述氧化锌和氧化镁的添加量优选在0和15phr之间。

有利地，添加酯增塑剂(诸如偏苯三酸酯或醚酯)，其添加量优选在0和20phr之间。

有利地，以优选在0和20phr之间的量添加硫化活性助剂(诸如三聚氰酸三烯丙酯、有机或无机甲基丙烯酸酯(诸如金属盐))，或者以优选在0和15phr之间的量添加有机过氧化物(例如异丙苯过氧化物)。

有利地，弹性材料混合物还含有更优选在2和40phr之间的量、最优选为20phr的量的增强纤维。有利地，增强纤维的长度在0.1和10mm之间。

纤维的使用允许进一步提高主体混合物的机械特性。

有利地，增强纤维包括芳族聚酰胺，优选为密亚胺，例如可以有利地采用

纤维，该纤维可以通过间苯二酚-甲醛胶乳(RFL)处理物附着于该混合物。例如，所使用的胶乳可以包括乙烯基-吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(VP-SBR)。

已经显示芳族聚酸胺纤维特别有效，例如Teijn生产的1mm长的Technora纤维。

齿4的包覆织物5或背面6的包覆织物7可以包括一层或更多层，并且可以例如通过使用不同的编织技术来获得，例如通过称为2×2斜纹的编织技术获得。

作为一个替代方案，可以根据允许得到至少一个粗糙表面以提高机械附着度的编织方法来获得包覆织物5。

有利地，齿的包覆织物5包括脂肪族或芳族聚酰胺，更有利地为芳香族聚酰胺(芳纶)。

有利地，所使用的织物具有由纬纱和经纱组成的复合结构，其中纬纱由纬线组成，每根纬线由作为芯的弹性线和缠绕在该弹性线上的至少一对复合线形成，每根复合线均包含具有耐高温性和良好机械阻力性能的线以及缠绕在该具有耐高温性和良好机械阻力性能的线上的至少一根包覆线。有利地，每根复合线均包括具有耐高温性和良好机械阻力性能的线以及缠绕在该具有耐高温性和良好机械阻力性能的线上的至少一对包覆线。弹性线有利地是聚胺酯。该具有耐高温性和良好机械阻力性能的线有利地由对位芳族聚酰胺制成。

在形成带之前，织物5通过浸入有机溶剂的水溶液或水与含有组合物的溶剂的混合物而进行处理，该组合物包括由一种或更多种共聚物组成的第二弹性材料，所述一种或更多种共聚物由含腈基的单体和二烯形成，其中含腈基的单体有利地相对于整个最终共聚物的重量百分比在30％和39％之间。

有利地，织物5由聚合物材料组成，该聚合物才来优选为脂肪族或芳族聚酰胺，更优选为耐高温且具有高韧性的聚酰胺6/6。

根据本发明，也称为耐久层8的保护层被置于在织物5之上并且置于织物5外部。

耐久层8包括第二弹性材料和减摩材料。

耐久层8还包括过氧化物(诸如硫化剂)。通常相对于100份重量的弹性材料添加1到15份之间重量的过氧化物。更有利地，相对于100份的弹性材料添加5到10份之间的过氧化物。

根据普通且已知的方法使齿形带1硫化，因此这里未详细描述。

有利地，减摩材料选自硫化钼、石墨、铜粉，但是不排除使用类似的减摩材料和允许保持相同特性的材料。

减摩材料更优选为硫化钼。

通过添加相对于第二弹性材料的重量的重量百分比在0.01phr和65phr之间优选在0.1phr和50phr之间的减摩材料，已经得到在耐磨性方面特别理想的结果，没有由于耐久层自身的过度刚性而引起问题。

更优选添加百分比在1和30phr之间的减摩材料，甚至更优选添加百分比在5和15phr之间的减摩材料。

在减摩材料是硫化钼的情况下，最佳百分比在5和10phr之间。

可以将减摩材料添加到呈母胶形式的弹性材料中，该母胶由预先与50％的弹性体混合的减摩材料组成，该弹性体与形成耐久层8的第二弹性材料相同或不同。

根据本发明，第二弹性材料包括一种或更多种共聚物，该一种或更多种共聚物由含腈基的单体和二烯组成，其中含腈基的单体相对于整个最终共聚物的重量百分比优选在30％和39％之间。更有利地，腈基相对于整个最终共聚物的重量百分比在34％和36％之间。

除第二弹性材料和减摩材料之外，耐久层还包括用于弹性体的普通添加剂(例如炭黑)。

第二弹性材料可以含有杂质或一定百分比的另一种弹性材料或其他材料，而基本上不会改变耐久层的耐磨性。

根据本发明，共聚物中的至少一个通过不饱和羧酸的锌盐改性。

有利地，第二弹性材料是HNBR或XHNBR，更有利地，该第二弹性材料通过也称为聚甲基丙烯酸的锌盐的甲基丙烯酸锌来改性。

有利地，用锌盐改性的HNBR的门尼粘度(Mooney viscosity)在70和90之间，更优选在80和90之间。

有利地，用锌盐改性的HNBR的不饱和度低于15％，更优选在5％和10％之间。

例如，有利地，使用由Zeon出售的如下名称的弹性体：ZSC 1295、ZSC 2095、ZSC 2195、ZSC 2295、ZSC 2295L、ZSC 2295R以及RZSC 2395。

当第二弹性材料仅由用不饱和羧酸的锌盐改性的单种HNBR组成时，可以得到特别理想的结果。

更有利地，第二弹性材料是ZSC 2195。

有利地，耐久层8的厚度在0.02mm和4mm之间。通过使用厚度在1和2.5mm之间的耐久层，已经达到了特别好的结果。

耐久层8可以以不同的方式置于织物5上。有利地，通过压延步骤放置耐久层8。

根据专利EP1157813中公开的现有技术，粘合剂材料可以置于在织物5和耐久层8之间，以增大耐久层8在织物5上的粘附度。

有利地，耐久层8的比重在50g/m²和80g/m²之间以保证所需的耐久性。

耐久插入件3例如由高阻玻璃纤维制成，但是耐久插入件3也可以是芳族聚酸胺纤维或高模数纤维，诸如PBO或碳纤维。此外，也可以使用“混合”类型的绳索，即，包括由不同材料制成的线，这些材料优选选自之前提到的材料。

有利地，绳索由高模数玻璃纤维例如22.5 3×18结构的玻璃纤维制成。

有利地，形成绳索的纤维用HNBR胶乳处理，该HNBR胶乳通过Nippon Glass的专利申请WO2004057099中公开的方法用水溶性过氧化物硫化。

因此，有利地，处理物包括由水溶粘合剂组成的处理液，即处理液含有超过50％的水，含有弹性材料胶乳和硫化辅助剂。

有利地，胶乳包括第三弹性材料，该第三弹性材料包括由含腈基的单体和二烯形成的一种或更多种共聚物的混合物，其中，含腈基的单体相对于整个最终共聚物的重量百分比在30％和39％之间。更有利地，含腈基的单体相对于整个最终共聚物的重量百分比在30％和32％之间。

根据本发明的带1例如可以用于图2所示的类型的机动车辆的定时控制系统中。定时控制系统在图中整体用附图标记11表示，并且包括：刚性固定于驱动轴(未示出)上的驱动带轮12；第一从动带轮和第二从动带轮(13a、13b)；以及用于张紧齿形带的张紧轮14。

根据第二替代实施方式，如图3所示，附图标记20表示根据本发明的齿形带，该齿形带在两面上都具有齿，并且因此显示了覆盖两个面的齿的耐久织物。

例如，齿形带20可以用于图3所示的类型的机动车辆的定时控制系统。定时控制系统在图中整体用附图标记21表示，并且包括刚性固定于驱动轴(未示出)上的驱动带轮22，还包括第一从动带轮、第二从动带轮和第三从动带轮(23a、23b、24)。

根据本发明的第三实施方式，如图4所示，根据本发明的齿形带30可以有利地用于在图中整体由附图标记31表示的定时控制系统，并且包括刚性固定于驱动轴(未示出)上的驱动带轮32，还包括第一从动带轮和第二从动带轮(33a、33b)、鞋状张紧轮34以及鞋状物35。

使用中，在相应的控制系统11、21以及31中的齿形带1、20以及30直接与油接触。

图2和4涉及与平衡副轴的操作有关的控制系统，但是显然根据本发明的齿形带也可以用于所谓的“凸轮对凸轮”系统或用于操作油泵。在这些情况下，使用中，带最终部分地浸入到油池中。

此外，根据本发明的带也可以用于主驱动装置，该主驱动装置用于操作凸轮并且也用于操作柴油机中的喷射泵。

实验上已经证实，根据本发明用于织物的处理物提供了对油的有效屏障，并且因此使齿形带能够通过耐久性试验，其中齿形带能够经受住在机动车辆中使用，避免了已知齿形带在与油接触时的所有问题，特别是机械性能降低，粘附度减小、低效的啮合以及较差的耐磨性。

从根据本发明制成的齿形带的特性的分析中，齿形带可以获得的优点是明显的。

具体地讲，在以下情况中已经达到最佳结果：其中采用带代替组系统内的传统齿轮或链系统，其中，带在其整个寿命期内被暴露与飞溅的油持续接触或甚至可能部分地浸入到油池中。

实验上已经证实，结合使用根据本发明的耐久层8使齿形带能够通过耐久性试验，其中齿形带经受住在机动车辆中使用，避免了已知齿形带在与油接触时的所有问题，特别是机械性能降低，粘附度减小、低效的啮合以及较差的耐磨性。

具体地讲，出乎意料地发现，当齿形带的包覆织物用根据本发明的耐久层覆盖时，齿形带的耐磨性是最佳的，并且同时，在操作期间，齿形带在高速和低速时并且在整个工作温度范围内均具有低噪声水平。

此外，已经出乎意料地发现，除了现有技术中所使用的材料之外，用于耐久层8的减摩材料的选择允许获得相同的耐磨特性，或者使用百分比的适当选择允许使耐磨特性保持不变。

此外，尽管将在量上大于弹性体的氟化塑料加入到耐久层时，出乎意料地证实，可以选择适当的减摩材料，其添加量可以明显小于弹性体。

通过这种方式，可以获得成本方面的明显优点，从而同时获得容易混合和加工的混合物。

此外，由于根据本发明的耐久层8的改进的性质，并且，具体地讲，由于所使用的减摩材料的改进的性质，所以可以使用更少量的昂贵的减摩材料并且应用较薄的耐久层8，但保持了机械性能和耐磨性。因此可以获得在耐久层的整体成本方面的极大优点。

因此改进了带的生产过程。

现在也将通过实施例来描述根据本发明的齿形带，但是发明的齿形带并不限于这些实施例。

实施例1-9

表1示出了在根据本发明的耐久层8中的弹性材料的特性。

表1

ZEOFORTE ZSC 2195H
ZEOFORTE ZSC 2195H		结合丙烯腈重量％	36
门尼粘度MS1+4ml 100℃	88	结合丙烯腈重量％	36
门尼粘度MS1+4ml 100℃	88	比重	1.24(g/cm³)
碘值	28	比重	1.24(g/cm³)

表2示出了根据本发明制成的耐久层8的一些实施例的化学成分。在所有的实施例中，减摩材料已经与特征在表1中示出的100phr的Zeoforte ZSC 2195混合，以形成带的织物的耐久保护层。

表2

实施例		减摩材料
实施例		减摩材料	1	比较例	氟化塑料125phr
2	根据发明的层	硫化钼62.5phr	1	比较例	氟化塑料125phr
2	根据发明的层	硫化钼62.5phr	3	根据发明的层	硫化钼30phr
4	根据发明的层	石墨62.5phr	3	根据发明的层	硫化钼30phr
4	根据发明的层	石墨62.5phr	5	根据发明的层	石墨30phr
6	根据发明的层	石墨10phr	5	根据发明的层	石墨30phr

实施例4

图5示出了在根据发明的耐久层上执行的试验的结果，并且与现有技术比较，其中在经受试验的带之间的唯一的差异是如表2所示的减摩材料的组份。

Claims

1.一种齿形带(1)，所述齿形带(1)包括主体(2)和多个齿(4)，所述主体(2)由第一弹性材料制成，所述第一弹性材料由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，所述齿由织物(5)包覆，所述织物由耐久层(8)覆盖，所述耐久层(8)完全粘附于所述织物上并且在使用中形成所述齿形带的工作面，所述齿形带(1)的特征在于，所述耐久层(8)包括第二弹性材料、硫化剂和减摩材料，所述第二弹性材料由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，所述减摩材料选自硫化钼、石墨和铜粉。

2.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料以多达100phr的量存在。

3.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料以多达100phr的量存在。

4.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料以在2phr和30phr之间的量存在。

5.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料以在5phr和15phr之间的量存在。

6.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述耐久层不具有氟化塑料。

7.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述第二弹性材料包括选自HNBR和XHNBR的物质。

8.根据权利要求6所述的齿形带，其特征在于，所述第二弹性材料通过不饱和羧酸的锌盐改性。

9.根据权利要求8所述的齿形带，其特征在于，所述第二弹性材料包括通过聚甲基丙烯酸的锌盐改性的HNBR。

10.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述第二弹性材料由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，其中，所述含腈基的单体相对于整个最终共聚物的重量百分比在30％和39％之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述第一弹性材料由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，其中，所述含腈基的单体相对于整个最终共聚物的重量百分比在30％和39％之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述耐久层(8)包括相对于所述弹性材料在重量上多达10phr的减摩材料。

13.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料是硫化钼。

14.根据权利要求13所述的齿形带，其特征在于，所述硫化钼在重量上的添加量相对于所述弹性材料在5和15份重量之间。

15.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述减摩材料是铜粉。

16.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带，其特征在于，所述耐久层(8)的重量在50g/m²和80g/m²之间。

17.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，所述硫化剂是过氧化物。

18.根据权利要求7所述的齿形带，其特征在于，所述HNBR的不饱和度低于1％。

19.根据前述权利要求中任一项所述的齿形带直接与油接触或部分浸入油中的使用。

20.一种用于制造根据权利要求1至14中任一项所述的齿形带的方法，其特征在于，所述耐久层(8)与所述织物分开地形成。

21.一种用于制造根据权利要求15所述的齿形带的方法，其特征在于，所述方法包括在第一对辊中压延所述耐久层(8)的步骤。

22.一种用于制造根据权利要求5所述的齿形带的方法，其特征在于，所述方法包括在第二对辊中将所述耐久层连接至所述织物的步骤。

23.一种用于覆盖齿形带的织物的耐久层，所述耐久层包括弹性材料、硫化剂以及减摩材料，所述弹性材料由从二烯系单体和含腈基的单体获得的一种或更多种共聚物的混合物形成，所述减摩材料选自硫化钼、石墨和铜粉。

24.根据权利要求23所述的用于覆盖齿形带的织物的耐久层，其特征在于，所述耐久层不包含氟化塑料。