CN104583642A - 反射热的传力带 - Google Patents

Abstract

一种金属颗粒在一传力带(1)的带背部(4)内部的应用，所述应用主要用于所述带相对于短时间在运行中在车辆马达舱和在排气装置的热辐射区域中出现的温度的过热保护，所述温度可以在100和大致400℃之间。为此，所述传力带(1)具有由至少一种弹性体材料制成的基体(3)，所述基体具有一下结构和一带背部(4)并且在所述下结构处具有一力传递区，所述传力带(1)具有至少在所述带背部(4)的最外层(5)中混入到所述弹性体中的薄片状或者鳞片状的、由金属、即尤其是由铝制成的颗粒。

Description

反射热的传力带

技术领域

本发明涉及一种传力带，其具有一由至少一种弹性体材料制成的基体，所述基体具有一下结构和一带背部，其中，在所述下结构上构造有一力传递区。

背景技术

本发明涉及用于牵引器件传动装置的传力带的领域。在此可以涉及平带、楔形带、楔形肋带、齿形带。用于牵引器件传动装置的带普遍要承受特殊的动态力学要求。通过内剪力，所述带在运行中经历轻微的自身变热，然而对于现代的弹性体带能够良好地控制所述自身变热。在此涉及到的类型的带通常被运用在高功率机器或马达中。特别是在用于陆路交通工具、水上交通工具和空中交通工具中的交通工具马达中，这些带在此可能经受外界的热负荷，所述热负荷通过马达的高的运行温度造成并且在内燃机的情况下附加地通过高的废气温度造成。这些外界条件都会额外地对带材料进行负载。存在这样的危险，即带快速老化并且由此降低使用寿命。在机动车马达舱中，所述带短时间地并且间隔地经受到大致300℃或者400℃的高温。因而，弹性体带的耐高温性能是一个具体的问题。

典型地，这类传力带通常由橡胶弹性体制成，确切地说优选是M类型或者R类型的那些橡胶弹性体，包括天然橡胶(NR)。由于在预期的机械特性方面的好的性价比，这些橡胶在现有技术中通常填充有炭黑。

已经公开的是，通过使用特别对此进行了优化的弹性体来改进在高温和/或低温下的耐温性能，这些弹性体能够更好地承受这些温度。由文献EP 1 129 308 A2公开了一种超过至少500小时承受-40℃和大约140℃之间的温度的传力带。为此使用特殊的共聚物，所述共聚物包含腈基团和必要时氟化乙烯基团或者不饱和羧基酸酯基团。与使用特殊的用于提高抗温性能的合成弹性体结合存在这样的缺点，即确定的机械特性不能同时随着抗温性能一起被优化。这些特殊的合成弹性体在制造上通常也更加昂贵。

发明内容

因而本发明的任务在于避免现有技术中的所述缺点并给出一种传力带，所述传力带对于在高功率马达、特别是在机动车马达舱中运行时的过热能够更好地被保护并且在所述传力带中仍然能够使用典型的带弹性体。所述带应当与传统的带相比在所提到的负载下尤其吸收较少的热辐射或红外辐射。

借助开头提到类型的传力带来解决该任务，其中，所述带背部的至少一个最外层包含混入到配属的弹性体中的薄片状或者鳞片状的金属颗粒。所述带背部的“至少一个最外层”被混入意味着：要么仅仅在所述带背部的最外层中要么在整个带背部中或者附加地也在另外的带区中包含所述金属微粒。在最外的带背部层中存在薄片状或者鳞片状的金属颗粒对于功能是重要的，以便在那里直接反射热并且通过所述带阻止或者说限制热吸收。具有金属颗粒的所述最外层屏蔽了热、确切地说基本上屏蔽了红外辐射部分。

类属的传力带普遍如此被构造，使得整个弹性体的基体由一种或者多种弹性体材料制成。在此，所述基体很大程度上在所述带的整个横截面上延伸，其中，覆盖部和/或覆层不仅能够存在在带背侧如所述力传递区上，而且能够作为绕整个带的罩子存在。在所述带背部和在其上构造有所述力传递区的下结构之间通常布置张力载体，所述张力载体可以以带形状存在或者作为单个条存在。所述张力载体位于带背部和下结构之间并且能够埋入独特的弹性体混合物中。在这样一种实施方式中，在带背部和下结构之间存在一由所述张力载体埋入材料制成的中间层。所述带背部也可以由多个材料层组成并且例如包含一中间层。在所述不同的层或者中间层中例如可以添入强化纤维，各个层可以是染色的或者以其他方式进行处理。对于下结构也公开了多层式构造。

根据第一种实施例，根据本发明存在的薄片状或者鳞片状的金属颗粒位于整个基体的所述一种弹性体材料或者所述多种弹性体材料中。所述金属颗粒然后分布在所述带基体的整个横截面中，其中，在所述基体的确定的区域或者层中的金属颗粒浓度可以不同地提高并且尤其地可以在所述带背部中，特别优选在所述带背部的最外层中提高。

此外替换地可能的是，混入到配属的弹性体中的所述薄片状或者鳞片状的金属颗粒仅仅存在于所述带背部内部并且优选地仅仅存在于所述带背部的最外层内部，而所述基体的其他区域由不含金属的弹性体形成。该实施方式的优点在于，仅仅在需要金属颗粒的地方和其发挥了优化作用的地方使用所述金属颗粒。相对于第一示例减少了对于金属的材料使用。

所述薄片状或者鳞片状的金属颗粒可以是也可以称作絮状体的所谓的碎片。能够以不同方式制造该碎片或者说鳞片或薄片。一方面，它们可以由切屑过程制成。所述薄片或者鳞片于是是平切屑。磨削青铜也属于该组别。在另一种制造方法中，金属被碎化或者粉碎成粗粒并随后在碾磨机中被变形和必要时进一步被碎化。为此公开了干磨方法和湿磨方法。得到通常具有直径大致20至100μm(D50_num≤100μm或者筛通道大致70-80)的仅仅大致一微米厚度的薄片或者说叶片或碎片。

根据本发明的金属颗粒由基本金属或者金属合金制成，也就是说不由金属氧化物制成。然而，所述金属颗粒可以为了防腐蚀并且出于更好地置入一弹性体中的目的被覆层，这些金属颗粒优选地以非导电方式进行覆层，进一步优选地以二氧化硅、氧化铝或者聚合物如丙烯酸酯进行覆层。利用SiO₂的所述覆层可以是玻璃封装部。所述封装部或覆层主要用于防腐蚀；氧化覆层能够使得到所述弹性体中的置入更好。

根据本发明的金属颗粒优选由金、紫铜、锌、青铜或黄铜制成并且在特别优选的实施方式中由铝制成。由于铝非常好地反射红外辐射而是优选的。

在此优选形式的铝颗粒公开为技术上的铝碎片。在制造轻质混凝土和特种砂浆时，同样在化学工业中，尤其是对于格氏反应和不同形式的强烈放热的金属有机反应，铝碎片被用作起泡剂。铝碎片同样可以用作还原剂并在许多烟火生产中进行应用。

令人惊奇地发现，这些颗粒能够无危险地被应用在用于车辆马达的传力带中，这是因为它们分散在弹性体中并且由此被保护地存在。

关于微粒形状，在所述金属碎片的情况下可区分为所谓的“玉米碎片形状”、不规则形状和所谓的具有平滑表面的“银元类型”。所述碎片或者说薄片或鳞片的确切形状似乎对热反射特性不具有决定性影响。与浓度和尺寸(直径)结合，作为这些类型的薄片形状对于效果才是决定性的。

相应地特别优选的是，在所述含有金属的基体或者所述基体区域的所述弹性体中的所述金属颗粒整体上并且优选地在所述带背部的所述最外层中以1phr至25phr、优选5phr至12phr的浓度存在。

此外优选的是，至少50％的微粒在任何延伸尺寸取向上不长于100μm、优选在任何延伸尺寸方向上不长于60μm。这相应于例如D50_num≤100μm、优选D50_num≤60μm的通过激光衍射仪确定的平均(数值上的)颗粒尺寸。替换地，对微粒尺寸的限定也可以通过筛通道特征参量来进行表征。所使用的微粒优选具有不大于71(95-100％通过量)的筛通道值。在微粒过大时，带材料中的龟裂倾向会增大，从而使得会出现带失灵或者使用寿命的明显降低。令人惊奇地发现，在至少一个所述带背部最外层中均匀分散的金属颗粒造成出人意料好的热反射，该热反射比在含有SiO₂和/或TiO₂基的填料的“白色”填充带材料的情况下的热反射更高。

在根据本发明所使用的薄片状或者鳞片状的金属颗粒下，关于同样质量，热反射与金属粉末的情况下的热反射相比显著地更好。该效果已经与所述薄片或者鳞片在所述弹性体中的有目的的取向无关地便已产生。然而也认为，在制造所述带或者说所述带背部时所述金属微粒自动地进行一定的取向。尤其是在压延所述带背部时，所述薄片“平地”、也就是说布置得优选刚好平行于层面并且不横向于平面。当具有所述金属微粒的所述最外层非常薄例如小于1mm时，在铸造含有薄片或者含有鳞片的层时以特别强的量也会出现类似的取向。

在优选的实施方式中，仅仅所述带背部的所述最外层包含根据本发明的金属颗粒。该层优选最大至1mm的厚度、进一步优选最大至0.5mm并且特别优选仅最大至0.2mm(≤0.2mm)。

所述提高了的热反射保护所述带不受过热影响并且使得能够放弃例如具有有利于常规弹性体的氟化部分的、在高温下稳定的弹性体，然而该弹性体至少在所述带背部的所述最外层设有金属颗粒。

包含所述金属颗粒的所述弹性体优选是M-弹性体、R-弹性体、包括天然橡胶(NR)、卤素橡胶或者聚氨酯。多种在带中布置在不同的空间区域(区)中的弹性体可以包含薄片状或者鳞片状的金属颗粒。原则上包括天然橡胶的所有橡胶均适合于在本发明中进行使用。

在另一优选的实施方式中，包含根据本发明的金属颗粒的优选弹性体至少50重量％的是M组的一弹性体或者一聚氨酯。特别优选的弹性体是自由基交联的二元乙丙橡胶(EPM)弹性体或者三元乙丙橡胶(EPDM)弹性体。

“弹性体”在此被理解为一交联成三维网络的聚合物，该聚合物不具有纯热塑性的特性，如可熔性。在所述弹性体整体上不损失其独特的弹性体特性的情况下，可以混入一定比例的热塑性塑料。

所述弹性体此外包含一优选亮色的填料，尤其是一硅酸材料或者一分散的氧化硅，优选火成的二氧化硅，以非官能化形式和优选以官能化形式。从1993年魏茵海姆(Weinheim)出版的《乌尔曼的工业化学百科全书(Ullmann's Encyklopedia of Industrial Chemistry)》一书第A23卷395页开始，名为《活性白色填料(AktiveFüllstoffe)》的文章中(章节“Rubber,4.3.3.1.”)中描述了硅酸基填料。

使用一种这样的填料的大致10至90phr是优选的。按照BET法测得的表面应大于或者等于50m²/g。如在背景技术中公开的那样，所述填料或者部分的所述填料可以是表面官能化的。

此外优选的是，所述带体的所述弹性体总体上或者至少按照本发明将所述金属颗粒嵌入到其中的弹性体不包含深色填料并且尤其是不包含炭黑。深色填料或者炭黑抵消所述金属颗粒的热反射作用并且因而被避免使用。

如在现有技术中一般性公开的那样，所述弹性体混合物此外可以包含以为此常见重量比例方式的添加物质和辅助物质。属于其中的有软化剂、分散剂、塑炼剂、粘合促进剂、抗老化剂、分离剂、润滑剂、稳定剂、交联促进剂、交联延迟剂、染料(优选亮色)、强化纤维、交联引发剂尤其是自由基形成剂和活化剂。

按照本发明的所述传力带可以具有所有常见的形状，也就是说其原则上可以是平带、楔形带或者齿形带。优选的是楔形带、楔形带动力带、楔形肋带或者齿形带，特别优选的是楔形带和楔形肋带。

由于本发明基于以下认识，即在运行中，在高达大致400℃温度的热负荷、尤其是短时间反复的热负荷下借助埋入的金属微粒能够有效地保护由传统的橡胶弹性体或者聚氨酯制成的传力带，所以本发明此外包含一种金属颗粒在传力带的所述带背部内部的应用，用于针对在车辆马达舱和在排气装置的热辐射区域中短时间出现的高于100℃、可能地高于200℃并且短时间高达例如400℃的温度进行过热保护。

特别优选的是使用技术上的也称作铝碎片的铝鳞片、铝薄片、铝平切屑、铝鳞片或者磨削青铜，其具有≤100μm的微粒直径，也就是说具有100、优选71的筛通道，进一步优选具有D50_num≤100的平均微粒直径。根据本发明的所述应用细节地就像此前按照根据本发明的所述传力带所描述的那样进行。

附图说明

在下文中，根据实施例参考附图对本发明进行详细说明。

在附图中：

图1示出了带横截面草图；

图1a示出了具有在带背部最外层中的金属微粒的肋形带的横截面草图；

图1b示出了具有在织物覆层上的金属颗粒的楔形带的横截面草图；

图2示出了测试结构、热反射测试。

具体实施方式

图1a示出了穿过呈具有在此六个肋2的楔形肋带形式的一传力带1的带横截面的示意图。所述弹性体基体3包括由一统一的弹性体材料形成的肋2以及整个下结构和所述带背部4。仅仅所述带背部4的所述最外层5包含混入到所述弹性体中的薄片状的金属颗粒、在此是铝碎片(“薄片状铝粉”，制造商：Eckart Effect Pigments，德国)，所述铝碎片具有(97-100％)71微米筛通道和D50为大致47微米的微粒尺寸分布。所述层5的层厚度是1mm。通过压延，所述铝碎片并不是完全无序的，而是在统计上在较大的量上相对于所述层沿纵向取向。

作为另一个实施例，图1b示出了穿过楔形带形式的一传力带1的带横截面示意图。所述楔形带1在此由不同的弹性体区域形成，即在楔形区段3a、衬垫埋入区段3b和所述最外层5中的弹性体区域，所述最外层又包含所述叶片状或者说薄片状的铝碎片。利用一织物衬层6覆盖由与所述衬垫埋入区段3b相同的弹性体构成的所述带背部4。因此，所述带背部4的所述最外层5在此被构造成所述织物衬层6的一覆层。替换地可以利用用于所述最外层5的含有金属颗粒的所述弹性体材料完全浸润所述织物衬层6。

图2示出了测试设备的示意图，利用所述测试设备研究由具有用于热反射的埋入微粒的弹性体材料制成的试件。

示例

1.)基础混合物例子

混合物1

*二烯＝ENB

**VN2+VTEo＝VN2-硅-填料(比表面BET：125-130m²/g，与8phf的乙烯基三乙氧基硅烷进行预反应或预混合)

2.)具有用于提高热反射的不同的根据本发明的和非根据本发明的微粒的各个示例，用于具有基础混合物和附加具有以phr为单位给出的热保护微粒含量的示例b)至g)。作为参考示例a)使用相应的填充了炭黑的橡胶。

热反射测试-图2

由对应上述示例a)至g)的所述材料分别成形片10，这些片与一加热板20限定间隔开地布置。由所述试样材料制成的所述片10分别具有2mm的层厚度。对应的片10的表面直至所述加热板20表面之间的间距在试验结构中是92mm。在该结构内部采取不同的措施以便很大程度上地排除对流热的影响。为此，由所述试样材料制成的片10粘接在一由6mm层厚的橡胶制成的环形间隔保持件30上。所述环的内直径32是35mm。在所述橡胶间隔保持件30之前布置有一6mm厚的、具有一中孔42的HDF板40。利用铝箔完全覆盖HDF表面。具有同样35mm直径的所述中孔42与所述间隔保持件30的开口一致地进行布置，从而使得由所述加热板20输出的热辐射-基本上是红外辐射-能够仅在所述中孔的区域中到达所述片10上。作为用于屏蔽热对流的附加措施，在加热板20和HDF板40之间还布置有玻璃纸膜50，所述玻璃纸膜通过金属框架52保持。所述玻璃纸膜可以是Natureflex系列产品中的NP膜，层厚0.2mm，其与所述HDF板的加热板侧表面的间距为10mm或者说与所述试样材料表面的间距为22mm。相应地，加热板20和玻璃纸膜50之间的间距是70mm。借助一温度传感器60记录通过加热板20的热辐射对所述试样材料的加热。为此，所述温度传感器60在所述试样板10的朝向辐射的前侧中深埋式布置。

所述测试结构用于模拟马达舱情况。在此，排气装置-在此通过间隔开地布置的所述加热板20示出-可以呈现至大致500℃的温度。所述加热板20被加热到500℃。所述板10的、利用所述热传感器60测得的温度在此经过大致13至15分钟渐进地接近一终值，所述终值在实现温度恒定时(1分钟后的温度变化小于0.1℃)被记录下来。为了所有示例材料，该测试过程被多次重复并为每个材料取了平均值。所述填充了炭黑的弹性体的温度平均值作为参考值被设定为等于零。示例部分的ΔT值说明了在参考材料和对应的示例材料下的温度终值之间的温度差，其中，所述温度差一直为负，也就是说所述试样材料b)至g)比所述参考材料更少地被加热。在此，金属微粒的存在已经产生了积极的效果，所述效果在使用相应的薄片状或者鳞片状的微粒、即所谓的碎片时可以再次以最高至50％提高。金属碎片的存在产生了明显增强的热反射，从而使得以该方式来装备的带在运行时在升高的温度下被更好地进行保护免受过热影响。

Claims (11)

1.传力带(1)，其具有一由至少一种弹性体材料制成的基体(3)，所述基体具有一下结构和一带背部(4)，其中，在所述下结构上构造有一力传递区，其特征在于，所述带背部(4)的至少一个最外层(5)包含混入到所述弹性体中的薄片状或者鳞片状的金属颗粒。

2.按照权利要求1所述的传力带(1)，其特征在于，所述金属颗粒由铝制成。

3.按照权利要求1或2所述的传力带(1)，其特征在于，所述金属颗粒在所述带背部(4)的所述最外层(5)的所述弹性体中以1phr至25phr、优选5phr至12phr的浓度存在。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，至少50％的微粒在任何延伸尺寸方向上不长于100微米、优选在任何延伸尺寸方向上不长于60微米。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，包含所述金属颗粒的所述弹性体是M-弹性体、R-弹性体、卤素橡胶或者聚氨酯。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，所述带背部(4)的所述弹性体或者至少所述带背部(4)的所述最外层(5)的所述弹性体包含亮色填料、尤其是含有SiO₂的填料。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，所述带背部(4)的所述弹性体或者至少所述带背部(4)的所述最外层(5)的所述弹性体不被深色地上色并且不填充深色填料或者炭黑。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，所述带背部(4)的含有金属颗粒的所述最外层(5)的厚度最大为1mm。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的传力带(1)，其特征在于，所述带是楔形带、楔形带动力带、楔形肋带或齿形带。

10.金属颗粒在传力带(1)的带背部(4)内部的应用，用于短时间在车辆马达舱和排气装置的热辐射区域内的运行中出现的＞100℃的温度的过热保护。

11.按照权利要求10所述的应用，其特征在于，所述金属颗粒是具有小于等于100微米直径的、技术上的铝鳞片。