CN103228947A

CN103228947A - 用于传递传动运动的传动带和用于制造传动带的方法

Info

Publication number: CN103228947A
Application number: CN2011800530341A
Authority: CN
Inventors: D·P·吉布森
Original assignee: Arntz Beteiligungs GmbH and Co KG
Current assignee: Arntz Beteiligungs GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: WO2012059076A1; EP2635825A1; US9441706B2; EP2635825B1; DE102010043322A1; US20130225346A1; PL2635825T3; CN103228947B

Abstract

本发明涉及一种传动带（1），所述传动带具有由弹性材料制成的带体（2），并且所述传动带具有沿带纵向延伸的、并且至少局部地由带体包围的、用于改善带体沿带纵向的强度的抗拉加强部（3），其中设置碳绳作为抗拉加强部，所述碳绳具有大量彼此捻合的碳纤维（5）、大量在所述碳纤维之间的间隙（9）和至少部分地填充所述间隙的填料（10），其中，在碳纤维的间隙的第一部分中设置与带体的弹性材料不同的断裂减小填料，并且在碳纤维的间隙的第二部分中设置带体的弹性材料，其中碳绳在每mm³绳体积中具有带体的小于0.2mg的弹性材料。

Description

用于传递传动运动的传动带和用于制造传动带的方法

技术领域

本发明涉及一种传动带，所述传动带具有由弹性材料制成的带体，并且所述传动带具有沿带纵向延伸的、并且至少局部地由带体包围的、用于改善带体沿带纵向的强度的抗拉加强部，其中设置碳绳作为抗拉加强部，所述碳绳具有大量彼此捻合的碳纤维、大量在所述碳纤维之间的间隙和至少部分地填充所述间隙的填料。

此外，本发明涉及一种用于制造传动带的方法、尤其是制造根据权利要求1至9中任一项所述的传动带的方法，所述传动带具有由弹性材料制成的带体，并且所述传动带具有至少局部地由带体包围且沿带纵向延伸的碳绳作为抗拉加强部，其中大量碳纤维彼此捻合成捻线以形成所述碳绳，并且所述碳绳嵌入在能硬化的弹性材料中以形成所述带体。

背景技术

由EP0841500B1已知一种用于传递传动运动的传动带，其具有由聚氨酯作为可硬化的弹性材料制成的带体。在该带体中，沿传动带的纵向浇注有碳绳作为抗拉加强部。该碳绳由大量彼此捻合的碳纤维构成。取决于碳纤维的几何形状并且取决于制造方法，该碳绳在碳纤维之间具有间隙。为了构成带体，用聚氨酯来包封具有间隙的碳绳。部分聚氨酯在浇注过程中渗入到碳绳的间隙中。在包封碳绳之后，每mm³绳体积设置有0.20mg、0.24mg或0.28mg的聚氨酯，其中更大量的聚氨酯被认为是有利的。此处不利的是，嵌入在碳纤维的间隙中的聚氨酯在硬化状态下会导致传动带的不希望的硬化。由于聚氨酯进入碳绳中，使得传动带的弹性下降并使得其弯曲模量升高，其结果是，碳绳在其在带盘区域中弯曲的过程中承受不允许的高负荷，所述高负荷可导致碳纤维受损（尤其是断裂），并由此加速传动带的失效并缩短其使用寿命。

发明内容

因此，本发明的目的在于，对传动带和用于制造传动带的方法进行这样的改进，即传动带在浇注碳绳后的弹性得到改善并且传动带的使用寿命得以延长。

为实现上述目的，结合权利要求1的前序部分，本发明的特征如下，在碳纤维的间隙的第一部分中设置与带体的弹性材料不同的断裂减小填料，并且在碳纤维的间隙的第二部分中设置带体的弹性材料，其中碳绳在每mm³绳体积中具有带体的小于0.2mg的弹性材料。

本发明的特别的优点在于，一方面通过用填料填充碳绳的间隙减少了构成带体的弹性材料的用量，所述弹性材料在浇注带体的过程中可渗入到碳绳的间隙中。另一方面，填料构成为断裂减小填料，所述断裂减小填料的特征在于，其（在构成带载体

的弹性材料硬化之后也）保持弯曲能力。就此，断裂减小填料具有关于应力特性（Spannungsverhalten）、附着和弯曲强度的有利特性和低脆性。在两种措施的共同作用下，抵抗碳绳硬化和/或脆化。碳绳的弹性基本上被保持，由此使得在运行中作用到传动带上的弯曲负荷得以减小并保护碳纤维免于受损。同时，通过将一定量（即使少量）的带体的弹性材料引入碳绳的间隙中，确保了碳绳与带体之间的附着。基于不同的材料，碳绳和带体可在其各自的目的方面得到优化，所述不同的材料一方面用作断裂减小填料而另一方面用作用于带体的弹性材料。

根据本发明的一种优选的实施形式，断裂减小填料具有环氧树脂和/或异氰酸酯。在此，所述材料可以单独地、任意彼此组合地或与其他材料组合地来用作断裂减小填料。有利地，断裂减小填料具有高阻尼能力和良好的弹性。此外，断裂减小填料可以用作保证碳绳与带体结合的粘合剂。由此确保，碳绳与带体牢固地结合并且传动带的弹性得到保持。

根据本发明的一种进一步构成，碳绳具有捻合成捻线的碳纤维和/或捻合成捻线束的由碳纤维构成的捻线。断裂减小填料几乎完全填满在捻合成捻线或捻合成捻线束的碳纤维之间的间隙。通过改变每根捻线的碳纤维的数量或设置由更多捻线构成的碳绳，使传动带的抗拉强度匹配相应的传动目的，这种可能性的实现是有利的。典型地，碳绳具有几百至数千碳纤维。捻线束由至少两根，典型地由三根或更多捻线构成，这些捻线本身螺旋线状地彼此捻合。

在本发明的意义下，当间隙的第二部分与间隙的第一部分的比例整体共计0.3或更小、优选0.2或更小、尤其优选0.15或更小时，则所述间隙几乎完全由断裂减小填料填充。

根据本发明的一种进一步构成，碳纤维具有至少部分地将其包围的涂层。有利地，该涂层可以提高碳纤维的耐磨性。该涂层同样可以借助增附剂来实现，所述增附剂对在碳纤维、断裂减小填料与带体的弹性材料之间的附着优化并且有助于传动带的稳定性。

根据本发明的一种进一步构成，在带体的易磨损的工作侧上设置涂层。通过该涂层的设置，可以有利地减少传动带的磨损并延长传动带的使用寿命。此外，通过该涂层可以减小传动带与带盘之间的摩擦，该带盘与传动带相啮合。

根据本发明的一种进一步构成，所述涂层具有贴靠在带体上的减少磨损的织物层和/或减小摩擦的聚乙烯层。这里，该聚乙烯层设置在织物层的背离带体的一侧上。有利地，织物层的设置改善了传动带的磨损特性并且延长了其使用寿命。聚乙烯层防止了带体的弹性材料穿过织物的自由空间并且与带盘直接啮合。与通常的带盘材料共同作用，带体的弹性材料典型地具有不希望地高的摩擦系数，所述摩擦系数为0.6或更高。当带盘与带体的弹性材料之间的直接接触通过聚乙烯层得以避免时，由高摩擦所引起的磨损得以避免。通过此方式可以获得0.4或更低的摩擦系数。

为实现上述目的，结合权利要求10的前序部分，根据本发明的方法的特征如下，为了构成碳绳，将碳纤维浸入在具有断裂减小填料的浸渗池中，以将断裂减小填料涂覆到碳纤维上或者借助挤出器技术将断裂减小填料挤出到碳纤维上，其中碳纤维几乎完全用断裂减小填料浸润和/或在碳纤维之间的间隙几乎完全用断裂减小填料填充；并且，在具有断裂减小填料的碳绳嵌入在带体中时，每mm³绳体积中，带体的小于0.2mg的能硬化的弹性材料被引入碳绳中。

有利地，通过所提出的方法可以成本经济地涂覆断裂减小填料。间隙中的大多数可靠地由填料填充，从而在带体的浇注过程中使得仅有非常少材料量的弹性材料渗入到碳绳中。一方面，所述少量的弹性材料对于碳绳的弹性和/或弯曲模量仅有小的影响。然而另一方面，其改善了碳绳在带体上的附着，并且有助于两个元件的持久结合。

在碳绳的形成过程中，大量碳纤维捻合成捻线并且这些碳纤维浸入在具有断裂减小填料的浸渗池中。这两个方法步骤能以任意顺序实施。一方面，可以在捻合之前浸渗碳纤维，并接着通过捻合这些碳纤维来形成捻线。另一方面，可以首先通过捻合碳纤维来形成捻线，并接着将该捻线浸入在浸渗池中。此外，该制造方法可以构成多级的，也就是说能以任意顺序设置多个浸渗步骤和/或多个捻合步骤。在浸渗池中，可以按份额保持需要引入间隙中的填料。同样填料本身可以构成浸渗池。碳纤维可以具有涂层或者构成无涂层的。

根据本发明的一种进一步构成，在碳绳的形成过程中，将至少两根由碳材料纤维形成的捻线捻合成捻线束。有利地，由此碳绳的机械特性可以根据特定的应用来构成并且在大的范围内变化。将至少两根捻线捻合成捻线束的方法步骤可以在将碳纤维浸入在浸渗池中之前或之后实施。在使用挤出器的情况下，适宜先行捻合捻线。

根据本发明的一种进一步构成，为了形成带体，具有断裂减小填料的碳绳用聚氨酯作为弹性材料包封。有利地，由此聚氨酯带体的优点与根据本发明的碳绳的优点得以结合。这里，带体和碳绳可以分别在其各自的目的方面得以优化。碳绳只接收了少量的带体聚氨酯，从而使得碳绳的弯曲弹性被保持，使得传动带的使用寿命得到延长，并且使得碳纤维在其在带盘区域中的弯曲过程中的受损得到抵制。

本发明的其他优点可以由其他各项从属权利要求得出。

附图说明

下面将参照附图对本发明的各实施例进行详细说明。附图如下：

图1 根据本发明的传动带的纵剖面；

图2 根据图1的传动带沿剖切线A-A的横截面；

图3 根据图2的X区域的放大图。

具体实施方式

用于传递传动运动的传动带1具有限定传动带1形状的带体2作为主要组成部分，具有沿带体2的带纵向L延伸的碳绳3作为抗拉加强部，并且具有设置在带体2的易磨损的工作侧上的涂层4。起到抗拉加强部作用的碳绳3完全被带体2所包围并且起到如下作用，即提高传动带1沿带纵向L的强度。碳绳3由大量单根的碳纤维5构成，这些碳纤维彼此螺旋线状地捻合。

根据本发明所描述的实施方式，传动带1构成为齿带。为此，带体2具有沿带纵向L相继地设置的带齿6。这里，作为齿带的传动带1的构成仅是示例性的选择。传动带1可以作为任意的传动带1实施，尤其也作为V带、多楔带、平带或类似物来实施。

如从图2中尤其得出的，多根碳绳3横向于带纵向L彼此间隔地设置。通过所述多根碳绳3，带体2沿带纵向L的强度进一步提高。此外，传动带1横向于带纵向L获得大致相同的物理特性。

带体2由可硬化的弹性材料制成，尤其由聚氨酯制成。带体2的涂层4多层地构成。贴靠在带体2上的第一层7构成为织物层。织物层7的作用是，提高传动带1的机械耐磨强度并且减少磨损。在织物层7的背离带体2的平侧（Flachseite）上，聚乙烯层构成为第二层8。聚乙烯层8例如由薄膜（聚乙烯薄膜）构成，并且其首要作用是减小传动带1与未示出的带盘之间的摩擦。封闭构成的聚乙烯层8防止了带体2的弹性材料穿过织物层7的自由空间并且与带盘直接接触。在带体2的弹性材料与带盘直接接触的情况下，在通常的带盘材料中，产生不希望地高的摩擦系数、例如0.6或更高的摩擦系数。减小摩擦的聚乙烯层防止了弹性材料与带盘的这样的直接接触。聚乙烯层8与带盘之间的摩擦系数典型地为0.4或更小。涂层4仅是示例性地由两层构成。根据本发明，涂层4可以具有多于两层。涂层4同样也可以仅由一层构成，例如由织物层7或由聚乙烯层8构成。

出于明了性和易于示出的目的，图2中仅对三根碳绳中的一根示出各单根的碳纤维5。传动带1的所有碳绳3由大量单根的、彼此螺旋线状地捻合的碳纤维构成。

如根据图3的细节放大图清晰可见，在碳绳3的各单根的碳纤维5之间形成有间隙9。间隙9的第一部分9′用断裂减小填料10填充。间隙9的第二部分9′′用构成带体2的弹性材料填充。这里，多数间隙9用断裂减小填料10填充。间隙9的少的第二部分9′′具有带体2的弹性材料。平均来说，碳绳在1mm³的绳体积中具有带体2的小于0.20mg的弹性材料，优选具有带体2的0.18mg或更少的弹性材料。

带体2的弹性材料可以进入碳绳3的任意未经填料10填充的间隙9中。本发明尤其不限于，弹性材料仅进入在碳绳3的周面区域中的外部间隙9′′中。弹性材料同样可以被引入在碳绳3内部设置的间隙9′′中。此外，单个的间隙9可以（至少部分地）不被填充，也就是说既不具有断裂减小填料10也不具有带体2的弹性材料。

为了制造碳绳3，将多根碳纤维5捻合成捻线。为了涂覆或引入断裂减小填料10，将碳纤维5浸入浸渗池中。在浸渗期间，断裂减小填料10附着在碳纤维5上和/或填充间隙9的第一部分9′。捻合碳纤维5以及浸渗碳纤维5的方法步骤能以任意的顺序来实施。此外，根据应用需求，由两根或更多捻线捻合成捻线束。将两根或更多捻线捻合成捻线束再次可以在将碳纤维浸入浸渗池之前或之后进行。

在进一步的方法步骤中，为了形成带体2，具有断裂减小填料10的碳绳3用可硬化的弹性材料包套。这里，弹性材料的一部分进入间隙9的未由断裂减小填料10填充的第二部分9′′中。在弹性材料硬化之后，碳绳3位置固定地设置在带体2中。这里，一方面通过断裂减小填料10的粘合剂特性或碳纤维5的未描述的具有粘合剂特性的涂层的粘合剂特性，另一方面由于在间隙9的第二部分9′′中存在的带体2的弹性材料，带体2和碳绳3彼此结合。带体2与碳绳3之间的附着力这样高，使得在运行期间不会出现碳绳3从带体2的不允许的脱开。就这点而言，带体2和碳绳3位置锁合地和材料锁合地这样彼此结合，即作用到传动带1上的拉力至少按比例地通过用作抗拉加强部的碳绳3引导。

可以使用例如无聚氨酯的填料或另一种填料来作为断裂减小填料10，所述另一种填料具有不同于对于带体2所使用的聚氨酯材料的材料。

Claims

1.传动带，所述传动带具有由弹性材料制成的带体，并且所述传动带具有沿带纵向延伸的、并且至少局部地由带体包围的、用于改善带体沿带纵向的强度的抗拉加强部，其中，设置碳绳作为抗拉加强部，所述碳绳具有大量彼此捻合的碳纤维、大量在所述碳纤维之间的间隙和至少部分地填充所述间隙的填料，其特征在于，在碳纤维（5）的间隙（9）的第一部分（9′）中设置与带体（2）的弹性材料不同的断裂减小填料（10），并且在碳纤维（5）的间隙（9）的第二部分（9′′）中设置带体（2）的弹性材料，其中，碳绳（3）在每mm³绳体积中具有带体（2）的小于0.2mg的弹性材料。

2.根据权利要求1所述的传动带，其特征在于，填充间隙（9）的第一部分（9′）的断裂减小填料（10）具有环氧树脂和/或异氰酸酯。

3.根据权利要求1或2所述的传动带，其特征在于，碳绳（3）具有捻合成捻线的碳纤维（5）和/或捻合成捻线束的、由碳纤维（5）构成的捻线，其中，断裂减小填料（10）几乎完全填满在捻合成捻线和/或捻合成捻线束的碳纤维（5）之间的间隙（9）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动带，其特征在于，所述碳纤维具有至少局部地包围所述碳纤维的涂层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动带，其特征在于，在带体（2）的易磨损的工作侧上设置与带体（2）牢固结合的涂层（4），以改善耐磨性和/或减小摩擦。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传动带，其特征在于，涂层（4）具有贴靠在带体（2）上的减少磨损的织物层（7）和/或减小摩擦的层（8），所述减小摩擦的层（8）构成为设置在织物层（7）的背离带体（2）的平侧上的薄膜，并且所述减小摩擦的层（8）尤其是能构成为聚乙烯层（8）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传动带，其特征在于，带体（2）具有聚氨酯作为弹性材料。

8.根据权利要求7所述的传动带，其特征在于，断裂减小填料（10）具有聚氨酯，其中，对于断裂减小填料（10）使用第一聚氨酯材料，并且使用与第一聚氨酯材料不同的第二聚氨酯材料作为带体（2）的弹性材料。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的传动带，其特征在于，带体（2）具有带齿（6），以形成齿带。

10.用于制造传动带的方法、尤其是制造根据权利要求1至9中任一项所述的传动带的方法，所述传动带具有由弹性材料制成的带体，并且所述传动带具有至少局部地由带体包围且沿带纵向延伸的碳绳作为抗拉加强部，其中大量碳纤维彼此捻合成捻线以形成所述碳绳，并且所述碳绳嵌入在能硬化的弹性材料中以形成所述带体，其特征在于，为了形成碳绳（3），将碳纤维（5）浸入在具有断裂减小填料的浸渗池中，以将断裂减小填料（10）涂覆到碳纤维（5）上或者借助挤出器技术将断裂减小填料（10）挤出到碳纤维（5）上，其中，碳纤维（5）几乎完全用断裂减小填料（10）浸润和/或在碳纤维（5）之间的间隙（9）几乎完全用断裂减小填料（10）填充；并且，在具有断裂减小填料（10）的碳绳（3）嵌入在带体（2）中时，每mm³绳体积中，带体（2）的小于0.2mg的能硬化的弹性材料被引入碳绳（3）中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，碳纤维（5）在浸入具有断裂减小填料（10）的浸渗池之前至少局部地设置有涂层。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，为了形成碳绳（3），至少两根捻线捻合成捻线束。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，为了形成带体（2），具有断裂减小填料（10）的碳绳（3）用聚氨酯作为能硬化的弹性材料来包封。