CN1109830C

CN1109830C - 动力传动带

Info

Publication number: CN1109830C
Application number: CN98122825A
Authority: CN
Inventors: 竹原刚; 高田俊通
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: DE19854017B4; CN1230641A; DE19854017A1

Abstract

一种动力传动带含有具有一定长度的带体，该带体由缓冲胶层和压缩层限定，在该缓冲胶层内嵌有至少一根负载帘线并且相对于带体纵向延伸，该压缩层至少部分由橡胶制成。缓冲胶层有一橡胶组合物，该组合物包括能与硫交联的乙烯-α-烯烃弹性体。在压缩层中的橡胶是能与有机过氧化物交联的由乙烯-α-烯烃弹性体制成的橡胶组合物。

Description

动力传动带

发明领域

本发明涉及的是细长的动力传动带，该带至少具有一个沿带的纵向延伸的肋。

背景技术

由于人们对节约能源的要求不断增长，因此使得小型汽车迅猛增加。汽车的小型化导致其发动机在相对较小的空间运转。结果，在此环境下使用的动力传动带通常要经受较高的运转温度。

已知动力传动带是使用天然橡胶，丁苯橡胶和氯丁橡胶来制造的。在发动机所在空间的高温环境下，带的压缩层中的橡胶在带的预期使用寿命的早期阶段易于开裂。

为了解决这个问题，在氯丁橡胶中已试验了各种改进方法，并已取得了一些进展。可是，只要使用氯丁橡胶在这方面取得改进的量就会有其局限性。这就需要进一步的改进。

作为一种选择，使用其主链具有高饱和或完全饱和的橡胶进行试验，例如氯磺化聚乙烯橡胶，氢化丁腈橡胶，氟橡胶等。这些橡胶具有良好的耐热性。在这些橡胶中，氯磺化聚乙烯橡胶在动态疲劳，耐磨损性和耐油性方面通常与氯丁橡胶相同。硫化，特别是酸受体的使用提高了耐水性。一般用于氯磺化乙烯橡胶的酸受体可使用氧化物，例如MgO，PbO等。

可是，当由铅化合物例如PbO，Pb₃O₄等组成的酸受体增强了耐水性时，由于考虑到环境和卫生，人们又不希望使用铅化合物。如果使用MgO作为酸受体，那么在交联反应期间形成的MgCl₂将大大降低耐水性。因此，将MgO应用到带中没有实际意义。另一方面，当基于环氧树脂的酸受体作为酸受体使用代替金属氧化物时，就可得到具有良好耐水性能的组合物。可是，制品会产生一种难闻的味道，而使得这些暴露的制品不能令人满意。

使用氯磺化聚乙烯橡胶的动力传动带与使用氯丁橡胶的传动带相比在高温环境下具有较长的运转寿命和更好的耐热性。可是，使用氯磺化聚乙烯橡胶的动力传动带的运转寿命在低温环境下即在-30℃或更低的数量级上大大降低。现认为这种缺陷主要归因于这样一种事实：由于传统的氯磺化橡胶是通过氯磺化聚乙烯得到的并且含有氯，因此在低温时氯聚集的能量是很高的。橡胶的硫化发生在低温下从而减小了橡胶的弹性使得橡胶易于开裂。

另一方面，乙烯-α-烯烃弹性体例如乙烯-丙烯橡胶(EPR)，乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)等具有优异的耐热性和耐冷性并且它们是一种相对便宜的聚合物。可是，因为弹性体不具有良好的耐油性，所以这些橡胶在暴露于油的环境下不能使用。例如，在诸如用多楔带(V-ribbed belt)进行的干摩传动中，当使用大量的油时，带会有打滑的倾向，因此在这种使用中带没有得到实际的应用。已进行了该带的使用试验并披露在例如JP-A-6-345948中。

乙烯-丙烯橡胶一般具有较低的撕裂强度。当使用过氧化物为基础的交联体系时，撕裂强度甚至更低，而这样的结果就会带来在运转期间负载的芯线突然跳出的问题。

另一方面，使用以硫为基础的交联体系的乙烯-丙烯橡胶时，由于充分地增加硫化度是很困难的，所以在运转期间带的磨损度就会增加。在多楔带的情况中，磨掉的粉末可聚集在两相邻肋之间的根部。粘附磨损的发生会产生多余的噪音。

此外，使用在分子中含大量双键的EPDM以增加硫化度，粘附磨损的问题可在一定程度上得到缓解，但是，这又会导致耐热性的降低。

发明内容

本发明涉及的是一种动力传动带，它含有具有一定长度的带体，该带体限定在缓冲胶层内，在该缓冲胶层内嵌有至少一根负载帘线并且相对于带体纵向延伸，压缩层至少部分由橡胶制成。缓冲胶层有一橡胶组合物，该组合物包括能与硫交联的乙烯-α-烯烃弹性体。在压缩层中的橡胶是能与有机过氧化物交联的由乙烯-α-烯烃弹性体制成的橡胶组合物。

本发明的一个目的是提供一种动力传动带，该带具有很长的运转寿命并能在高低温环境下操作运行而同时具有优异的耐候性。

在一种形式中，在压缩层中的橡胶组合物与有机过氧化物发生交联，该有机过氧化物包括至少一种a)过氧化二枯基，b)过氧化二叔丁基，c)过氧化叔丁基枯基，d)过氧化苯甲酰，e)1，3-双(叔-丁基过氧化异丙基)苯，f)2，5-二甲基-2，5-二(叔-丁基过氧化)己炔-3，g)2，5-二甲基-2，5-(苯甲酰基过氧化)己烷和h)2，5-二甲基-2，5-一(叔-丁基过氧化)己烷。

有机过氧化物的用量为每100克的乙烯-α-烯烃弹性体用0.005～0.02克。

在压缩层中的橡胶可以使用交联活性助剂来形成。

在一种形式中，交联活性助剂是至少一种a)TIAC，b)TAC，c)1，2-聚丁二烯，d)不饱和羧酸的金属盐，e)肟，f)胍，g)三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，h)乙二醇二甲基丙烯酸酯，i)N，N’-间-苯双顺丁烯二酰亚胺和j)硫。

在压缩层中的橡胶可以使用a)增强剂，b)含有碳黑和二氧化硅中至少一种的增强剂，c)填料，d)含有碳酸钙和滑石中至少一种的填料，e)增塑剂，f)稳定剂，g)加工助剂和h)着色剂中至少一种来形成。

在压缩层中的橡胶可与短纤维进行混合，这些短纤维是至少一种a)尼龙6，b)尼龙66，c)聚酯，d)棉花，和e)芳族聚酰胺。

短纤维的长度为1～20mm，其用量为每100重量份的乙烯-α-烯烃弹性体用1～30重量份。

短纤维可以是芳族聚酰胺纤维。

在压缩层中的橡胶可以包括接枝到乙烯-α-烯烃弹性体上的短纤维，其短纤维的直径不大于1.0um并且存在量为每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体1～50重量份纤维。

短纤维和乙烯-α-烯烃弹性体可以使用粘合剂进行接枝连接，该粘合剂为a)偶联剂，b)硅烷偶联剂，c)至少为i)乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，ii)乙烯基三乙氧基硅烷和iii)γ-甲基丙烯酰基氧丙基三甲氧基硅烷的硅烷偶联剂中的一种，d)钛酸酯为基础的偶联剂；e)钛酸异丙基三异硬脂基酯，f)不饱和羧酸，g)含有i)丙烯酸，ii)甲基丙烯酸，iii)马来酸中至少一种不饱和的羧酸和h)可溶可熔型酚醛树脂中至少的一种。

缓冲胶层中的橡胶组合物可使用a)增强剂，b)碳黑和二氧化硅中至少一种的增强剂，c)填料，d)碳酸钙和滑石中至少一种的填料，e)增塑剂，f)稳定剂，g)加工助剂和h)着色剂。

在缓冲胶层中的橡胶组合物可用硫进行交联，其用量为每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体用0.5～3.0重量份。

负载帘线可由至少一种来制成聚酯纤维，芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维。

在负载帘线中的纤维可进行粘性处理，它可由下面方法中的至少一种来实现，a)把负载帘线中的纤维浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳溶液中，以及b)将负载帘线中的纤维用环氧化合物和异氰酸酯化合物中的至少一种进行预处理，之后将负载帘线中的纤维用间苯二酚-福尔马林-胶乳溶液处理。

在带体上可提供一覆盖帆布。

动力传动带可以是V-带和多楔带中的一种。

动力传动带可以在其压缩层中形成有至少一个肋(rib)。

乙烯-α-烯烃弹性体可以是乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)和乙烯-丙烯橡胶(EPM)中至少一种。

在一种形式中，带体在横向边缘上留有一定的间隙以嵌入共同运转的皮带轮并且短纤维从带体留有间隙的横向边缘横向向外伸出。

附图说明

图1是根据本发明的制得的多楔带的截面图；

图2是根据本发明制得的V-带的截面图。

具体实施方式

本发明的多楔带在图1中用标号10来表示。带10有一带体12，该带体12具有一缓冲胶层14，负载帘线16嵌在缓冲胶层14中并沿带体12纵向延伸，即图1中向着页面。带体12有一压缩层18并在该压缩层18上形成多个，在此情况下为三个V形肋20。短的增强纤维22嵌在压缩层18中并且其长度相对于带体12横向排列。每个肋20在横向上分布有侧面24，26，纤维22可从侧面24，26中伸出。浸渍橡胶的帆布层30，32粘附在缓冲胶层14的表面28上。

用于压缩层18的典型乙烯-α-烯烃弹性体是EPDM，它是一种由乙烯-丙烯-二烯单体组成的橡胶。二烯单体的实例是双环戊二烯，亚甲基降冰片烯，亚乙基降冰片烯，1，4-己二烯和环辛二烯。也可以使用乙烯-丙烯橡胶(EPR)。

为了交联上述橡胶，可以使用的有机过氧化物为a)过氧化二枯基，b)过氧化二叔丁基，c)过氧化叔丁基枯基，d)过氧化苯甲酰，e)1，3-双(叔-丁基过氧化异丙基)苯，f)2，5-二甲基-2，5-二(叔-丁基过氧化)己炔-3，g)2，5-二甲基-2，5-(苯甲酰基过氧化)己烷和h)2，5-二甲基-2，5-一(叔-丁基过氧化)己烷之中的一种。

通过混合交联活性助剂可提高交联度，因此减少了粘附磨损等问题。交联活性助剂通常为用于过氧化物交联的那些，例如a)TIAC，b)TAC，c)1，2-聚丁二烯，d)不饱和羧酸的金属盐，e)肟，f)胍，g)三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，h)乙二醇二甲基丙烯酸酯，i)N，N’-间-苯双马来酰亚胺，j)硫等都可以使用。

如果需要的话，在橡胶混合物中普通使用的添加剂例如增强剂(例如碳黑和二氧化硅)，填料(例如碳酸钙和滑石)，增塑剂，稳定剂，加工助剂，着色剂等都可以使用。

混合在压缩层18橡胶中的纤维22可以是尼龙6，尼龙66，聚酯，棉花或芳族聚酰胺。这些纤维改进了压缩层18中的横向耐压性。优选纤维22从侧面24，26伸出，该侧面24，26与共同运转的皮带轮相接触以便降低橡胶和压缩层18与皮带轮之间的摩擦系数从而减少了在运转期间噪音的产生。上面描述的纤维，芳族聚酰胺纤维优选要有良好的刚性，强度和耐磨性。

为了最大限度地发挥芳族聚酰胺纤维22的作用，纤维22的长度优选为1～20mm并且其存在量为每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体有1～30重量份。芳族聚酰胺纤维优选为一种在分子结构中具有芳环的芳族聚酰胺。适合的纤维一般是市售商品名为CONEX^TM，NOMEX^TM，KEVLAR^TM，TECHNORA^TM，TWARON^TM等。

如果芳族聚酰胺纤维22的用量低于一重量份，那么在压缩层18中的橡胶会容易变粘并且很容易磨损。如果其用量超过30重量份，那么短纤维22在橡胶中就不能均匀地分散。但是，在实施本发明时可以任选使用纤维22。此外，可以使用由其它材料制作的短纤维。

压缩层18可以用其中具有细的，短增强纤维的橡胶来制成。纤维增强橡胶可以通过将乙烯-α-烯烃弹性体进行接枝连接和细的短纤维来形成。这些细的短纤维的直径不大于1.0μm且其优选的长度范围在0.05～0.8μm。这些纤维的优选存在量为每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体有1～50重量份的纤维，更加优选为5～25重量份纤维。如果细的短纤维的量低于1重量份，那么其耐磨性就会不足。如果超过50重量份，那么橡胶组合物的延伸率就会降低到不合乎需要的程度。此外，耐热性和抗弯曲度也显著地被降低。

用细纤维增强的橡胶与在压缩层18中的母体橡胶能有效地连接因为配有细纤维的乙烯-α-烯烃弹性体具有与作为压缩层18母体的乙烯-α-烯烃弹性体相同或相似的性质。因为用细纤维增强的橡胶与母体橡胶是化学连接的或者乙烯-α-烯烃弹性体与细的短纤维是化学连接的，所以压缩层18具有抗开裂性。即使真的发生了开裂，裂纹也不容易扩展。

在用细纤维增强的橡胶中，在细纤维和乙烯-α-烯烃弹性体之间的界面使用诸如a)偶联剂，b)至少为i)乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，ii)乙烯基三乙氧基硅烷，iii)γ-甲基丙烯酰基氧丙基三甲氧基硅烷等之中的一种硅烷偶联剂，c)钛酸酯为基础的偶联剂例如钛酸异丙基三异硬脂基酯等，d)不饱和羧酸例如i)丙烯酸，ii)甲基丙烯酸，iii)马来酸和e)可溶可熔型酚醛树脂等粘合剂进行接枝。

用细纤维增强的橡胶可通过将乙烯-α-烯烃弹性体，细的短纤维和粘合剂例如偶联剂在高于短纤维的熔融温度的条件下进行捏合得到。然后将混合物挤出。

在用细纤维增强的橡胶中，橡胶成分以连续相而存在，在该连续相中细的短纤维以微细的状态被分散。细的短纤维在界面处与橡胶成分进行充分的化学连接或反应。因此，含有用细纤维增强橡胶的橡胶层可抗开裂和裂纹的扩展。使用这种橡胶层的带具有优异的耐热性耐冷性抗弯曲度和耐磨损性。

在缓冲胶层14中的负载帘线16优选是由聚酯纤维，芳族聚酰胺纤维或玻璃纤维制成从而生产出一种高强度和低延展性的帘线16。为了使负载帘线16具有良好的耐热性和粘结性，在缓冲胶层14中的橡胶使用乙烯-α-烯烃弹性体来制成，该乙烯-α-烯烃弹性体可与硫交联。在压缩层18中诸如增强剂(例如碳黑，二氧化硅等)，填料(例如碳酸钙，滑石等)，增塑剂，稳定剂，加工助剂，着色剂等添加剂可与橡胶一起使用。

用于缓冲胶层14的乙烯-α-烯烃弹性体EPDM优选的碘值为4或者更高但要小于40。如果碘值小于4，橡胶组合物与硫的交联就会不充分。其结果，可发生负载芯线16突然跳出。另一方面，如果碘值大于40，就会缩短橡胶组合物的早期硫化。耐热性就会被降低。

上述用细的短纤维增强的橡胶也可以含在缓冲胶层14中。

在缓冲胶层14中硫优选的存在量为每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体有0.5～3.0重量份。

负载芯线16要进行粘性处理以改进在缓冲胶层14中与橡胶的粘结性。在一种形式的粘性处理中，负载帘线16的纤维浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳溶液(RFL溶液)中并通过加热干燥从而在其表面上形成均匀的粘合剂层。用环氧树脂化合物或异氰酸酯化合物对纤维进行预处理也是可能的，之后用RFL溶液对纤维进行处理。

在混合上述成分的方法上没有特别的限制。它们可以通过已知的方式或方法使用例如班伯里混炼机，捏合机等进行捏合。

本发明多楔带的生产可按如下进行。在环绕圆柱形的成型鼓对一或多个覆盖帆布层30，32进行初步缠绕后，涂覆缓冲胶层14。由绳组成的负载帘线16呈螺线形地缠绕在缓冲胶层14上，在此之后施加一压缩部分/层18以得到一叠层。叠层与硫或有机过氧化物交联以得到一交联套。

交联套环绕主从驱动辊进行拖拉并以预定的张力驱动。砂轮与移动的交联套形成接触从而在压缩层18暴露的表面上同时形成3～100个沟槽。

交联套然后从辊上取下并分别环绕主从驱动辊进行拖拉，在辊上套被驱动并通过切割装置切割成所希望的宽度以生产出多楔带10。

除了多楔带10外，本发明还能用于图2中40所示的V带。V带40有一带体42，该带体42具有一缓冲胶层44和压缩部分层46。负载帘线48嵌在缓冲胶层44中。增强纤维50嵌在压缩层46中。一简单的覆盖帆布层52施加在压缩层46的表面54上，三个这样的层56，58，60施加在缓冲胶层44的表面62上，沿带的长度方向以预定的间距设置嵌齿。

缓冲胶层44和压缩层46中的组合物可与上面所描述的相同。

本发明现在相对于下面的实施例进行描述。由聚酯纤维组成的负载帘线16嵌在缓冲胶层14中。一层机器连接的浸渍橡胶的帆布30，32放置在缓冲胶层14上。压缩层/压缩胶层18施加在缓冲胶层14上。在压缩层18中形成三个肋20。所得到的多楔带是K型的，以RMA为标准，三个肋的带所具有的长度为975mm，肋的间距为3.56mm，肋的高度为2.9mm，带的厚度为5.3mm，肋角为40°。

在压缩层18和缓冲胶层14中的橡胶使用如下面表1中所示的组合物进行制备。

Claims

1.一种动力传动带包括：

具有一定长度并含有一缓冲胶层的带体和含有橡胶的压缩层，至少一根负载帘线嵌在该缓冲胶层中，该负载帘线相对于带体纵向延伸，

其中缓冲胶层包含一橡胶组合物，该橡胶组合物含有能与硫交联的乙烯-α-烯烃弹性体，

其中在压缩层中的橡胶包含一橡胶组合物，该橡胶组合物含有能与有机过氧化物交联的乙烯-α-烯烃弹性体。

2.根据权利要求1的动力传动带，其中在压缩层中的橡胶组合物是与有机过氧化物发生交联的，该有机过氧化物包括至少为a)过氧化二枯基，b)过氧化二叔丁基，c)过氧化叔丁基枯基，d)过氧化苯甲酰，e)1，3-双(叔-丁基过氧化异丙基)苯，f)2，5-二甲基-2，5-二(叔-丁基过氧化)己炔-3，g)2，5-二甲基-2，5-(苯甲酰基过氧化)己烷和h)2，5-二甲基-2，5-一(叔-丁基过氧化)己烷中的一种。

3.根据权利要求1的动力传动带，其中有机过氧化物的存在量为每100克乙烯-α-烯烃弹性体中有0.005～0.02克。

4.根据权利要求1的动力传动带，其中在压缩层中的橡胶是用交联活性助剂形成的。

5.根据权利要求4的动力传动带，其中交联活性助剂包括a)TIAC，b)TAC，c)1，2-聚丁二烯，d)不饱和羧酸的金属盐，e)肟，f)胍，g)三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，h)乙二醇二甲基丙烯酸酯，i)N，N’-间-苯双马来酰亚胺和j)硫中至少一种。

6.根据权利要求1的动力传动带，其中在压缩层中的橡胶是用a)增强剂，b)含有碳黑和二氧化硅中至少一种的增强剂，c)填料，d)含有碳酸钙和滑石中至少一种的填料，e)增塑剂，f)稳定剂，g)加工助剂和h)着色剂中至少一种。

7.根据权利要求1的动力传动带，其中在压缩层中的橡胶是与短纤维混合的，该短纤维包括a)尼龙6，b)尼龙66，c)聚酯，d)棉花，和e)芳族聚酰胺中的至少一种。

8.根据权利要求7的动力传动带，其中短纤维的长度为1～20mm，并且每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体中短纤维的存在量为1～30重量份。

9.根据权利要求7的动力传动带，其中短纤维包括芳族聚酰胺纤维。

10.根据权利要求1的动力传动带，其中在压缩层中的橡胶包括与乙烯-α-烯烃弹性体接枝连接的短纤维，该短纤维的直径不大于1.0μm，并且每100重量份的乙烯-α-烯烃弹性体中纤维的存在量为1～50重量份。

11.根据权利要求10的动力传动带，其中短纤维和乙烯-α-烯烃弹性体是用粘合剂进行接枝连接的，该粘合剂包括a)偶联剂，b)硅烷偶联剂，c)含有i)乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，ii)乙烯基三乙氧基硅烷和iii)γ-甲基丙烯酰基氧丙基三甲氧基硅烷中至少一种的硅烷偶联剂，d)钛酸酯为基础的偶联剂；e)钛酸异丙基三异硬脂基酯，f)不饱和羧酸，g)含有i)丙烯酸，ii)甲基丙烯酸，iii)马来酸中至少一种的不饱和羧酸和h)可溶可熔型酚醛树脂。

12.根据权利要求11的动力传动带，其中缓冲胶层中的橡胶组合物是用一种a)增强剂，b)含有碳黑和二氧化硅中至少一种的增强剂，c)填料，d)含有碳酸钙和滑石中至少一种的填料，e)增塑剂，f)稳定剂，g)加工助剂和h)着色剂中至少一种来形成的。

13.根据权利要求1的动力传动带，其中在缓冲胶层中的橡胶组合物是以每100重量份乙烯-α-烯烃弹性体中硫的用量为0.5～3.0重量份与硫交联的。

14.根据权利要求1的动力传动带，其中负载帘线包括聚酯纤维，聚芳基酰胺纤维和玻璃纤维中的至少一种。

15.根据权利要求14的动力传动带，其中在负载帘线中的纤维是由下面方法中的至少一种来进行粘性处理的，所说方法为a)把负载帘线中的纤维浸渍在间苯二酚-福尔马林-胶乳溶液中，以及b)在负载帘线中的纤维用环氧化合物和异氰酸酯化合物中至少一种进行预处理，之后在负载帘线中的纤维用间苯二酚-福尔马林-胶乳溶液处理。

16.根据权利要求1的动力传动带，其中动力传动带还包括在带体上的覆盖帆布。

17.根据权利要求1的动力传动带，其中动力传动带包括一种V带和一种多楔带。

18.根据权利要求17的动力传动带，其中动力传动带包括在压缩层中形成的至少一个肋。

19.根据权利要求1的动力传动带，其中乙烯-α-烯烃弹性体包括乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)和乙烯-丙烯橡胶(EPM)中的至少一种。

20.根据权利要求7的动力传动带，其中带体是在横向边缘上留有一定的间隙以嵌入共同运转的皮带轮并且短纤维从带体留有间隙的横向边缘横向向外伸出的。