CN115485213A - 增强的食品级带和制造方法 - Google Patents

Abstract

一种连续环形的增强的食品级带，其包含多个挤出的长丝，其包含可熔融的合成聚合物，和嵌入了该长丝的至少一种基质材料。该基质材料包含食品级聚合物，和该基质材料和长丝形成具有相对的第一和第二端部的一定长度的带。第一和第二端部一起熔融来形成连续环形带，并且没有长丝暴露于带环境。

Description

增强的食品级带和制造方法

背景技术

1.发明领域

本发明总体上涉及增强的带，更具体地涉及增强的食品级带和相关的制造方法。

2.现有技术说明

常规的连续挤出形成热塑性弹性体(“TPE”)或热塑性聚氨酯(“TPU”)增强的带材的方法使用用于尺寸稳定性的芳酰胺增强元件(例如纤维、长丝和索线)，其在暴露时容易寄生细菌。这种增强元件经常由于二次制作工艺例如将带材形成循环(endless)带或连续环形(loop)而发生暴露(即索线经常在带的配合端的界面处或附近迸出)。

在其他方法中，使用非增强的食品级带来避免暴露材料，这在食品工业中将被认为是不可接受的。这些类型的非增强的食品级带通常仅由聚氨酯组成，缺乏增强件。同样，这些带具有在使用时拉伸的倾向，这导致制造停工，因此会停止输送线，并且该带需要重新处理来拉紧过度松弛的部分。

因此，需要一种改进的食品级带，其既具有增强性，也减少了对于细菌生长的敏感性，以符合食品级标准的安全协议。

发明内容

本发明涉及增强的食品级带材，循环带，及其相关的制造方法。通过用包含可选的材料，特别是可熔融的热塑性材料的长丝(例如单长丝或多长丝索线)代替现有食品级带中目前的芳酰胺纤维索线，可以仍然增强该带，同时还明显减少暴露任何易使细菌在带上生长的材料的机会，该暴露会阻止该带被认为符合食品级标准。该长丝可以由熔融温度等于或小于用于生产带的初级材料的合成聚合物制成。这会允许将新的长丝在带端部用热源连接在一起来形成连续环形带时有效地熔融成带，因而消除暴露该带的任何部分的任何机会，该暴露会阻止该带被认为符合食品级标准。

本发明一方面涉及一种制造增强的食品级带的方法。该方法包括提供多个热塑性合成长丝，提供热塑性弹性体带主体材料，将该长丝嵌入该带主体材料中，和将该主体材料形成期望的带轮廓。

该方法可以是连续的，形成大长度的带材。该方法可以包括将带材切割成预定长度，并且将端部熔合在一起来形成循环带。多个长丝可以在熔合步骤过程中熔融。多个长丝可以平行排列，并且沿着带的长度延伸。多个长丝可以包含可熔融的合成聚合物。多个长丝的熔点可以等于或小于带主体材料的熔点。多个长丝每个可以包含单长丝或多长丝索线。长丝在第一层材料挤出过程中可以用模头导入第一层材料中。期望的带轮廓可以是平坦表面。

本发明另一方面涉及一种连续环形的增强的食品级带。该带包含多个包含可熔融的合成聚合物的挤出长丝，和嵌入了该长丝的至少一种基质材料。该基质材料包含食品级聚合物，并且该基质材料和长丝形成具有相对的第一和第二端部的一定长度的带。第一和第二端部一起熔融来形成连续环形带，并且没有长丝暴露于该带环境。

该带可以包含挤出到第一层材料上的第二层材料，并且该长丝可以嵌入到第一和第二层材料之间。第一层材料和第二层材料可以包含热塑性弹性体或热塑性聚氨酯。第一层材料可以限定出带的光滑表面，和第二层材料可以限定出具有多个凸脊或齿的表面。该长丝可以是沿着带的环形形状连续的。每个长丝可以包含单长丝或多长丝索线。该长丝可以抗菌的。

本发明另一方面涉及一种制造连续环形的增强的食品级带的方法。该方法包括提供多个平行排列的可熔融的合成长丝，将层材料挤出来形成其中嵌入了长丝的带，该带具有相对的自由端部，并且该长丝在自由端部处暴露，将该自由端部彼此相邻布置，和将该长丝和层材料在自由端部处熔融而将该自由端部连接在一起，来形成连续环形的增强的食品级带。该长丝和层材料可以包含食品级聚合物材料。将该层材料挤出可以包括将第一层材料挤出到长丝上，和将第二层材料挤出到层材料上。

前述内容已经相当宽泛地概况了本发明的特征和技术优点，以使得能够更好地理解随后的对本发明的详细说明。将在下文描述本发明另外的特征和优点，其形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，公开的理念和具体实施方案可以容易地作为基础，用于改变或设计进行本发明相同目的其他结构。本领域技术人员还应当认识到，这样等价的结构不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。当结合附图来考虑时，从下面的说明书中将更好理解据信是本发明的特性，涉及它的组织和运行方法二者的新特征，以及另外的目标和优点。但是，应当明确地理解，每个附图仅用于显示和说明的目的，并非打算限定本发明的限度。

附图说明

附图(其被引入并形成了说明书的一部分，其中相似的附图标记表示相似的部件)显示了本发明的实施方案，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明的一种示例性的增强带的透视图；

图2是图1所示带的侧视图；

图3是图1所示带的端视图；

图4是根据本发明的一种示例性增强带的透视图；

图5是图4所示带的侧视图；

图6是图4所示带的端视图；

图7是根据本发明的一种示例性增强带的透视图。

图8是图7所示带的端视图；

图9A-9C是根据本发明的示例性长丝的端视图；

图10A-10B是显示形成根据本发明的循环带的步骤的透视图；

图11是根据本发明的一个实施方案的带制造系统的图示；

图12是通过图11的系统所制造的带的部分片段化的透视图；

图13是根据本发明的另一实施方案的带制造系统的一部分的图示；

图14是根据本发明的另一实施方案的带制造系统的一部分的图示；

图15是根据本发明的另一实施方案的带制造系统的一部分的图示；

图15A是图15的系统所示的带的切割部分的透视图；

图16是根据本发明方法的一个实施方案的流程图；和

图17是根据本发明方法的另一实施方案的流程图。

具体实施方式

本发明提供制造由弹性体基质制成的开放式带的方法和设备，在该基质中在纵向上嵌入增强元件(例如长丝)。本发明还涉及这种增强带，无论作为循环带还是连续环形带来提供。这种带可以是有齿的带，平坦带，多V形肋条带，输送带和类似产品。特别有用的是有齿的带，其会需要精确控制齿间隔或”间距”。弹性体基质可以是热塑性聚氨酯(TPU)或任何其他合适的热塑性弹性体(TPE)。该方法也可以用于可流延的或热固性树脂或用于硫化橡胶基质。该基质可以是材料的组合，例如层合体或共混物。该基质材料可以包含任何数目的期望的成分，包括例如抗氧化剂，抗臭氧剂，UV稳定剂，抗菌添加剂，加工助剂，软化剂，填料，摩擦改性剂，发泡剂等。

长丝(也称作纤维、多长丝索线和张力元件)通常由聚合物材料例如合成热塑性聚合物材料组成。长丝可以包括纤维、长丝等的束，并且可以是扭转的或包套的。索线可以是单长丝或长丝束(即纱线)或是扭转的、编结的或包套的纱线或纱线束，并且可以经处理来用于粘附或处置的目的。术语缆索经常与术语索线可互换使用。本文中，长丝将用于表示全部类型的多长丝元件、张力元件、索线或拉伸索线。

本文公开的长丝(例如单长丝和多长丝索线)可以由热塑性的合成聚合物制成，并且可以经挤出或纺纱成单股或多股。长丝优选是抗细菌寄生的，并且优选是疏水的，这取决于材料性能。当带端部是终端时，则这种长丝的暴露部分被认为在食品级工业中是有问题的。更重要地，当暴露的带端部在它们熔合在一起之前经加热来制造循环带时，热塑性长丝熔融并缩回到带基质材料内，因而消除了在端部焊接加工过程中的任何暴露或迸出的机会。据信缩回是合成聚合物分子在纤维形成过程中冻结的高定向度发生松弛的结果。

不管使用何种合成聚合物增强元件，目前需要熟练技术人员正确地进行的现场安装可以由已经受过训练但还不太精通执行这种任务的人来完成。同样，如果这种刚性元件是由于疏忽而脱离的，则将不需要处置要求沿着排出或吸入应用的宽度布置孔的带。在这些情况中，热源将施用到该区域，并且热塑性合成聚合物长丝将熔融回到带内。

图1-3显示了一种示例性的增强的食品级带100。带100包含嵌入在第一层114(也称作幅材114或幅材料114)中的多个长丝112。沿着带的一个表面形成多个齿116，并且在相邻的齿116之间具有槽脊(land)区域118。带100包含第一和第二侧表面120、122，第一和第二边缘124、126以及第一和第二端部128、130。带100的第一层114的厚度是T₁，并且具有总厚度T₂，如图2所示。节顶距PLD可以定义为长丝112的中心线到第一侧表面120的距离，如图12所示。长丝112与第二边缘126的间距对于第一长丝来说是距离S₁，对于第二长丝是S₂，对于每个长丝112以此类推。间距S_F定义在每个相邻长丝之间。

长丝112可以配置为具有单股结构的单长丝12A例如具有轮廓113和直径D₁的长丝112，如图9A所示。可选地，长丝112可以组合为多长丝索线12B、12C，分别如图9B和9C所示。图9B所示的成对的长丝112可以每个具有直径D₂。直径D₂可以小于直径D₁，以使两个长丝112适合图9A所示的直径D₁相同的轮廓113。

图9C显示了另一示例的多长丝索线12C，其具有三个长丝112，每个具有直径D₃。图9C所示的长丝112可以适合等于图9A所示的直径D₁的相同轮廓113。包含四个或更多个长丝112，其一起适合相同尺寸的轮廓113的其他实施方案是可行的。一些实施方案可以包括10或更多个单独的长丝112，或者成百上千个长丝，例如直径小到几微米的长丝。本文公开的多长丝索线可以具有不同直径的长丝的组合，并且其适合不同于图9A所示的单长丝直径D₁的轮廓113。

包含在多长丝索线12B、12C中的长丝112可以具有不同的排列，例如是扭转的、编结的或以并排布置来平行排列。具有与图9A所示单长丝12A相同轮廓113的多长丝索线可以具有比相同材料的单长丝更大的挠性性能。多长丝索线可以具有相比于单长丝的其他优点，不过单长丝至少具有可以更易于制造和处理的简单的单一结构的优点。多长丝纱线可以以许多圈/英寸或圈/米来扭转(例如，如果使用多个纱线则包套)，这会优化拉伸强度和挠性和处置性之间的平衡。

长丝112在图中显示为具有圆形横截面形状。其他横截面形状会是可能的，其包括例如矩形或椭圆形。不同的横截面形状可以根据它们的固有性能来选择，例如挠性、刚度等。

长丝112可以包含聚合物材料例如基于尼龙的材料，丙烯酸纤维，改性聚丙烯腈纤维，聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)，维尼纶或聚酯。可以使用其他类型的聚合物材料，其包括例如共聚物(例如两种或更多种类型的尼龙或烯烃等)，氟碳化合物，和混合股例如尼龙/氟碳化合物。在至少一些例子中，长丝包含合成聚合物。通常已知的是合成热塑性聚合物是可熔融的。在一些例子中，包含这种合成的热塑性聚合物的一个长丝可以通过加热两个长丝而连接到另一个这种长丝。还优选的是长丝中的材料在加热时会缩回，以及熔融和一起流动。如果熔融，随后冷却或卷曲长丝材料，产生连接或粘合来将两个长丝(或单个长丝的端部)固定在一起，或者在长丝和幅材料114之间产生连接或粘合，则它也会是有利的。

通常，长丝112包含熔融温度等于或小于用于生产带100的主体(即第一层114)的材料的熔融温度的材料。具有这样熔点的长丝112将有效地熔融到带内，其中带端部使用热源来连接在一起，作为形成连续环形带的一部分。当在处于或低于带的主材料的熔点的水平提供时，长丝112的熔点本质上允许长丝112总是嵌入到该带的其余部分中，以便不暴露于环境条件(其否则会使长丝112成为细菌的寄主)或其他条件(其将影响带满足食品级标准的能力)。

第一层114(其也可以称作幅材料114)可以包含聚合物材料例如热塑性聚氨酯(TPU)或其他合适的热塑性弹性体(TPE)。具有对于与TPU或TPE一起使用来说合适熔点的优选的长丝材料是聚烯烃。一种优选的聚烯烃是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其具有与芳酰胺纤维相当的拉伸性能。用于长丝的示例性的UHMWPE纤维和纱线包括由Honeywell以商标Spectra和由DSM以商标Dyneema销售的那些。

可以注意的是长丝或索线可以是扭转的或非扭转的，这取决于带应用的需要。长丝可以直接使用(未处理)或者可以经包覆或经处理，例如用于改进粘附性、处置性等。

虽然附图显示了用于幅材料114的单层材料，但是可以使用多层材料(例如第一和第二层)。在一个例子中，多层是分别形成的，并且结合在一起和/或一个层可以在另一层上形成来构成其中嵌入了长丝112的循环带。长丝112可以嵌入到任一层中，或者可以嵌入到两个或更多个层之间。多种制造方法和设备可以用于产生其中嵌入了长丝112的带100。所选的方法对于形成的带来说不是关键的，只要在打算用于食品级应用时，该方法不导致在边缘或表面上的索线暴露就行。图11-15(其在下面详细描述)是一些这样的系统、设备和方法的例子，其可以用于制造图1-3所示的带100或本文公开的任何其他的带。

齿116被显示为沿着带100的长度间隔开布置。齿116可以具有任何期望的轮廓形状(例如图2的侧视图中所示的形状)。齿116可以间隔开任何期望的距离S_T，并且在其之间具有槽脊区域118。齿116被显示为具有沿着它们的长度的相对线性的直线结构。齿116可以在边缘124、126之间延伸(即边到边排列)。可选地，齿116可以仅沿着边缘124、126之间宽度W₁的一部分延伸，如图4-6所示。其他实施方案可以没有任何齿116，例如下面参考图7和8所述的带300。

厚度T₁通常是约0.1英寸-约0.5英寸，更具体是约0.1英寸-约0.2英寸。厚度T₂通常是约0.2英寸-约1.0英寸，更具体是约0.3英寸-约0.5英寸。通常，厚度T₁大于长丝112的最大直径D1，如图9A所示，和/或大于多长丝索线12B、12C的轮廓113，如图9B和9C所示。提供厚度T₁大于直径D₁和/或轮廓113使得可以将长丝112完全嵌入到幅材114内。在至少一些布置中，直径D₁和/或轮廓113是约0.01英寸-约0.1英寸，更具体是约0.02英寸-约0.05英寸。

宽度W₁通常是约2英寸-约48英寸，并且可以是其之间的任何尺寸，这取决于多种因素和带100的标准。其他布置可以包括宽度W₁大于48英寸，例如约48英寸-约84英寸。在至少一些例子中，长丝112的间距S_F是约0.2英寸-约2英寸，更具体是约0.3英寸-约1.0英寸。距离S_F可以在全部长丝112之间相等。在一些实施方案中，距离S_F是可变的，例如与边缘124、126相邻时更靠近在一起，并且沿着宽度W₁朝着中间时间距扩大。距离S_F可以是任何期望的尺寸，这取决于带100的应用和其他性能。间距S_F可以大幅变化，这取决于例如厚度T₁，用于带100的材料，齿116的数目和它们的间距，以及用于长丝112和第一层114的材料的类型。

从带100的边缘到第一长丝112的距离S₁通常是约0.25英寸-约2英寸，更具体是约0.4英寸-约0.6英寸。距离S₂等于S₁加上长丝的间距S_F。到每个另外的长丝112的距离等于S₁加上长丝的间距S_F。

图4-6显示了另一示例性食品级带200，其包含在幅材层中形成的长丝212，多个齿216(具有位于其之间的槽脊区域218)，第一和第二侧表面220、222，第一和第二边缘224、226，和第一和第二端部228、230。带200可以包括许多与上述的带100相同或类似特征和性能。带200和上述带100之间的一些差异包括例如宽度，齿216的数目、尺寸和间距，以及长丝212的数目、尺寸和间距(即S_F、S₁-S_x)。

图7和8显示了另一示例性食品级带300，其包含嵌入在网中的长丝312，第一和第二侧表面320、322，第一和第二边缘324、326，和第一和第二端部328、330。带300包括幅材厚度T₁，宽度W₃和长丝间距S_F，S₁-S₂。带300在第一或第二侧表面320、322的任一个上没有齿116。图1-8所示的示例性带100、200、300仅是多种带结构和设计的示例，其当与材料层114(或用于带200、300的类似层)组合使用时会受益于一个或多个长丝112、212、312的使用，保持带的食品级分级，特别是当带的自由端连接在一起形成连续环形带时。

图10A和10B显示了具有熔合在一起来形成连续或循环环形的端部128、130的循环带的一个例子。端部128、130彼此相邻布置，并且熔合装置150运行来将端部128、130熔合在一起。在至少一个例子中，熔合包括将长丝112和层114的材料熔融，以使该材料一起流动来产生一元结构。图10B显示了熔合完成后的循环带，其中由于长丝112材料的熔融和缩回，和层114的熔融，以及那些材料在端部128、130熔合在一起之后随后的凝固，而基本上消除该端部128、130。

包含热塑性合成聚合物的长丝可以具有不同的性能，并且产生与不熔融的常规芳酰胺材料例如

不同的功能。下表I包括一段本发明的增强带(其包含两个扭转的热塑性合成聚合物索线(UHMWPE))的测试数据。根据典型的拉伸测试方案，使用带齿的嵌入夹对样品进行测试。用三个齿在每个端部保持样本，并且量规长度是约5英寸。施加2.0+/-0.3磅的预加荷载。如表I所示结果所记录，平均最大荷载是388lbs.，和在2％伸长率的平均荷载是37lbs.。

表I

本发明样本No.	最大荷载lbs.	在2％伸长率的荷载lbs.
			1	398	37
2	382	37
			3	386	36
平均	388	37

表I所示结果与具有嵌入其中的两个扭转的芳酰胺索线的常规带(例如

)的类似测试结果相比非常有利。表II所示的常规带的测试结果根据相同的拉伸测试方案，使用带齿的嵌入夹进行测试。将样本在每个端部插入三个齿，并且量规长度是约5英寸。施加2.0+/-0.3磅的预加荷载。平均最大荷载是298lbs.。在2％伸长率的平均荷载是27.3lbs.。因此，具有与芳酰胺纤维相同的扭转结构的热塑性合成聚合物索线能够经受住更高的荷载。

表II

对比样本No.	最大荷载(lbs.)	在2％伸长率的荷载(lbs.)
			1	293	27.0
2	293	24.5
			3	297	25.8
4	304	29.2
			5	303	29.8
平均	298	27.3

为了测试焊接，在三个示例性带上，在每个带的三个位置上进行类似的拉伸测试。第一位置是带没有焊接的段。第二位置在焊接接头处。第三位置在指形焊缝处，具有尺寸为底部宽度约30mm并且长度(或高度)约70mm的三角形指。与表III所示数据相关的测试带宽度是约3英寸，并且该带中具有3-4个索线。表III所示结果代表基于用于具有1500丹尼尔芳酰胺索线的对比食品级带的每个索线的最大荷载，和用于两个本发明的带的每个索线的最大荷载，一个具有粘结剂包覆的UHMWPE索线，和一个具有未包覆的UHMWPE索线。焊接处的最大荷载比对比带的未拼接部分小一些。因此，拼接有焊接接头或指形焊缝的常规带将可能在焊接结合点处失效，而非在沿着带长度远离该结合点的某个位置处。另一方面，对于本发明的带，焊接处的最大荷载大于带的未拼接部分。因此，用焊接接头或指形焊缝拼接的本发明的带将可能在远离结合点的位置处失效，而非在结合点处。

表III

尝试粘结剂包覆的UHMWPE索线的一个原因是一般信誉UHMWPE具有对于大部分基质材料(包括TPU)差的附着性。从表I-III所示数据的出人意料的结果之一是虽然猜测UHMWPE纤维和聚氨酯带之间的附着力低于芳酰胺和聚氨酯带之间的附着力，但是具有UHMWPE的带的最大荷载高于具有芳酰胺的带(参见表I-III)。测试数据的一个甚至更令人惊讶的结果涉及UHMWPE与芳酰胺相比的焊接接头和指形焊缝的最大荷载，如表III所示。在芳酰胺样品中，焊接结合点的最大荷载小于带的未拼接段，如通常所预期的任何带结合点那样。但是，对于UHMWPE焊接结合点来说，最大荷载大于带的未拼接段。可以假定带来使用时焊接结合点的最大荷载的这个改进的一个可能的原因是UHMWPE材料当接近或超过它的熔点从焊接处缩回(即长丝熔点在这种情况中等于或小于用于带的聚氨酯的熔点)。因此，从长丝右边在焊接界面处不存在间断。相反，常规的芳酰胺索线不熔融或缩回，因此它可能弱化焊接处的界面。因此，不管原因如何，使用可熔融的聚合物索线不仅能够产生索线在带内更好的密封，而且产生更强的熔合或焊接的结合点。

下面用热塑性聚氨酯和作为张力元件的合成聚合物长丝，使用本发明的方法和设备来制造带齿的带的工艺和方法。应当理解本发明不限于这些示例性方法、材料、设备或带类型。

图11和12显示了带齿的带410，其具有三个主要部件：底层414(也称作第一层或第一层材料或第一幅材料)，多个长丝412(也称作多长丝元件、拉伸索线和张力元件)，和顶层415(也称作第二层或第二层材料或轮廓层)。带410的顶和底主表面之一或二者可以任选地包含织造或非织造的织物、塑料膜或其他表面处理，不过在至少一个实施方案中带410优选仅包含食品级材料。底层414和顶层415可以是相同的材料，或者可以是两种不同的热塑性材料。底层414和/或顶层415可以由一种或多种材料或热塑性材料的多个层来层合。增强材料，无论是长丝、多长丝索线等，可以施用到底层414、顶层415，或者嵌入到底层和顶层414、415之间。

底层414可以由在相对侧上具有平坦表面的连续挤出的TPE或TPU制成，或者可以在一侧上具有齿或其他期望的带轮廓，和在相对侧上具有平坦表面。顶层415也可以由在相对侧上具有平坦表面的连续挤出的TPE或TPU制成，或者可以在一侧上具有齿或其他期望的带轮廓，和在相对侧上具有平坦表面。底层414和顶层415可以通过已知的挤出形成或模塑方法来形成，例如公开在美国专利4,251,306和8,668,799中的方法，其整体上通过参考引入本文，并且其使用模塑轮和与该模塑轮的周长的约一半相邻的模塑带来形成旋转的轮廓模塑室，向其中挤出轮廓材料来连续成形。

选择层414、415的最终厚度来允许张力元件在预定的节顶距(“PLD”)嵌入。PLD是处于索线下的带厚度的度量，并且定义为从槽脊区域中的带表面到索线中心线的距离，如图12所示。图12是图11所示的带410的部分片段化的底部透视图。槽脊区域418是位于任何两个相邻齿421之间的带的薄段(参见图12)。

长丝412通常由连续长丝制成。长丝412可以包括单长丝，或者可以包括多长丝索线，在其中单个长丝扭转成索线。在一些实施方案中，长丝412具有粘结剂涂层来粘合。长丝412平行于带边缘。两个或更多个不同的长丝412可以同时并排置于带中。例如，一类长丝，或者相同或相反扭转(即S和Z扭转)的两个或更多个长丝可以用作长丝412。优选地，长丝完全嵌入到弹性体基质内，在任一侧都不暴露。粘结剂涂层可以在单独的操作中索线铺设之前施用到长丝，或者在长丝412接触层414、415之一或之二的弹性体基质材料之前在整合涂覆操作中的长丝铺设过程中施用到长丝412或底层414。

顶层415通常由与底层414相同的材料或不同的材料或不同的配方的连续TPE或TPU片制成。例如，底层414可以由对于进行高轮齿荷载来说相对更硬的材料制成，而顶层415可以是对于更高挠性来说相对更软的材料，不同的摩擦系数和/或用于降噪和/或用于降成本，反之亦然。

根据本发明的一种示例性制造方法包括以下步骤，并且参考图11所示的设备400。在两侧上具有期望的平坦表面，或者在一侧上具有平坦表面和在相对侧上具有纹理(例如带轮廓)的底层414以期望的长度和宽度从线轴409提供。

底层414然后在啮合辊404周围进料到心轴402上，如图11所示。心轴402和啮合辊404以预定速度旋转，来通过长丝施用器在心轴402和辊404的包裹部分中进行长丝铺设。同时铺设全部期望数目的长丝412，优选平行地按照长度排列。长丝间距可以是均匀的或处于任何其他期望的排列。在一个例子中，使用十六个长丝412。长丝412从轴架419上放出，其可以具有任何期望数目的线轴408(图11显示了仅四个)，并且长丝412例如通过导辊422和423引导，和/或例如通过张力辊425和/或426张紧，最终进料到长丝施用器辊424。

底层414可以在将底层414包裹到辊404上和将长丝412与底层414接触布置之前进行加热。可以使用不同的加热装置，这取决于长丝412的材料类型。例如，可以使用热空气吹风机、辐射加热器等。

根据另一实施方案，受热的轮廓刀片(未示出)可以靠着轮廓材料的背侧布置，来以精确深度、宽度和温度在轮廓材料中熔融凹槽。受热的刀片可以具有轮廓化边缘，其在底层414的背侧上形成凹槽。然后从长丝轴架419上提供长丝412并供应到辊404，其将长丝412置于凹槽中期望的深度来控制带的节顶距。凹槽宽度和深度可以与长丝直径大致相同。受热的刀片优选起到犁的作用，因为它形成熔融材料的凹槽。在凹槽材料重新凝固之前，长丝导辊(未示出)可以引导和将长丝412压入凹槽。应当控制刀片和长丝导辊之间的距离、长丝铺设速度和温度，以使TPE材料保持熔融或至少发粘，直到长丝嵌入。结果是产生增强的底层414，在其上具有熔合的长丝412。

在长丝铺设作业完成后，使用挤出机411将用于顶层415的材料施用到具有长丝412的底层414。图11所示的挤出机411将熔融的TPE或TPU材料施用到底层414和长丝412上，并且将该熔融的材料压到心轴402、底层414和长丝412上来形成带410。带410可以在线轴420上收集。

将顶层415材料压到心轴402上的方法会导致在顶层415中形成带轮廓。带轮廓表示在带驱动系统中其驱动关系中适于与滑轮或链轮结合的带表面结构。在摩擦驱动的带驱动系统，例如带轮廓可以是平坦的，或V形的，或多V形肋条，而在同步或强制驱动系统中，该带轮廓可以是一系列均匀间隔的横向齿或成角度的或螺旋齿。在其他排列中，心轴402在顶层415上形成平坦的光滑表面。

应当调节层合速度和热输入的工艺参数，以使得在两个表面上仅发生熔融的薄皮，而没有材料熔透和失去它的形状。沿着层合辊的整个长度的均匀压力也是有利的，并且可以使用弹性体辊来促进，不过钢辊提供更好的传热。最佳的加热和熔融量允许顶层完全粘合到底层和长丝，在长丝的尚未嵌入的部分周围流动，但是不破坏节顶距和长丝的位置。

可以将开放式带切割到期望的长度和通过已知的方法结合来形成循环带，并且在带齿的带的情况中，具有期望的齿数。作为非限定性例子，端部的熔合可以是热处理或超声焊接的热熔合，直接粘附，或薄膜或胶带，或夹，具有焊接接头或指形接头，或其组合。

在带可以与目标使用环境完全密封的任何方法可以用于食品使用或需要清洁、杀菌等的其他“清洁带”应用(称作“食品级”应用)。

分别制造底层414和顶层415与每一者在同一设备上形成和组装的现有技术方法相比具有诸多优点。分别制造允许以最佳挤出速度来制造底层和顶层材料，通常明显快于当长丝铺设和/或层合同时进行时可能的速度。分别制造还允许明显更容易地安装图11的带制造系统，和允许该设备明显更简单的设计和更低的资金成本。具体地，不需要具有用于多个长丝的十字头模头和常规的模塑压力带及其相关驱动系统的复杂的挤出机。安装时间可以明显减少，并且可以改进长丝材料的使用。

图13和14分别显示另外的示例性方法或系统500、600。在图13所示的第一步骤中，将长丝412铺设到光滑心轴402’上，然后用来自于挤出机411的基质材料涂覆，其然后在压力带452下冷却来形成坯体477，其是平坦的膜，并且具有在表面处适当嵌入的长丝。长丝412可以是多个平行的长丝412，如对于其他实施方案所述。在图14所示的第二步骤中，轮廓心轴402代替光滑心轴402’，来制造轮廓化带410。当然，如果要制造平坦带，则可以再次使用光滑心轴。现在使用挤出机和压力带区来形成轮廓层，同时将平坦坯体477进料到压力带区。因此，含有拉伸长丝的平坦坯体在轮廓层形成时层合到轮廓层。长丝412刚好嵌入的坯体表面优选靠着轮廓层放置，来密封其中的长丝412。已经发现第一步骤提供具有非常良好受控的长丝位置的平坦膜，因为长丝412铺设在光滑心轴上。形成的带410具有非常良好的长丝控制，并且PLD可以通过布置压力带而容易地控制。根据另一变体，这种两步法可以用以靠近心轴或成形辊的合适排列的层合辊来进行，以代替附图所示的压力带。

可选地，这个或许多其他变体能够通过两道或更多道的材料，通过与本文所述类似的设备来实现。例如，第一道能够制造坯体，无论是带齿的还是平坦的。第二道会在坯体上形成和/或层合顶层。另一道可以在轮廓零件上焊接或胶合或固定，例如用于在滑轮上驱动带的带齿，或其他物体、型材、支架或者最终可能用于运输物品或材料处理的特征。

图15显示形成增强带410的另一示例性系统和相关方法700。带410具有底层，或在多个长丝412上形成的底层414。带410使用直通模头方法形成。模头可以连接到一些类型的挤出机411。系统700可以包括辊402、404，如在形成增强带的压延方法中那样。

长丝412通常由连续长丝制成。长丝412可以包括单长丝，或者可以包括多长丝索线，在其中单个长丝扭转成索线。在一些实施方案中，长丝412可以具有粘结剂涂层来粘合。长丝412从线轴架419上放出，其可以具有任何期望数目的线轴408，并且长丝通过张力辊425来引导和/或张紧，最终进料到辊404和424中。

在形成层414过程中将长丝412以连续工艺施用和熔合到层414。层414通常用连续TPE或TPU片材制成。用于产生层414的基质材料流在啮合辊404和心轴402之间通过挤出机411供给，如图15所示。图15A显示形成的带410的截面图，具有嵌入到层414中的长丝412。然后带410可以在线轴420上收集。一个或多个辊402、404可以轮廓化来产生期望的轮廓化带，以代替所示的平坦带。其他系统可以包括十字头模头，以代替辊402、404。

图16是显示根据本发明的一种示例性方法800的步骤的流程图。方法800可以涉及一种制造增强的食品级带的方法。方法800包括在步骤802时，提供多个热塑性合成长丝。步骤804包括提供热塑性弹性体带主体材料。在步骤806，该方法包括将长丝嵌入到带主体材料中。步骤808包括将主体材料形成期望的带轮廓。

方法800可以是连续的，形成大长度的带材。方法800可以包括将带材切割成预定长度，并且将端部熔合在一起来形成循环带。多个长丝可以在熔合步骤过程中熔融。多个长丝可以平行排列，并且沿着带的长度维度延伸。多个长丝可以包含可熔融的合成聚合物。多个长丝的熔点可以大致等于，或等于或小于带主体材料的熔点。长丝的熔点可以在带主体材料熔点的50℃内，或40℃内，或30℃内，或20℃内。多个长丝每个可以包括单长丝或多长丝索线。长丝可以在第一层材料挤出过程中用模头导入第一层材料内。

图17是显示根据本发明的一种示例性方法900的步骤的流程图。方法900可以涉及一种制造连续环形的增强的食品级带的方法。方法900包括在步骤902时，提供平行排列的多个可熔融的合成长丝。步骤904包括挤出层材料来形成其中嵌入了长丝的带，该带具有相对的自由端部，并且长丝在自由端部处暴露。步骤906包括将自由端部彼此相邻来布置。步骤908包括将长丝和层材料在自由端部处熔融，来将该自由端部连接在一起来形成连续环形的增强的食品级带。长丝和层材料可以包含食品级聚合物材料。将层材料挤出可以包括将第一层材料挤出到长丝上，和将第二层材料挤出到层材料上。

本文所述的系统和方法也可以用于制造其他形式的带材或带状制品，例如不同类型的轨道驱动车辆的轨道驱动系统所用的轨道。

本文公开的增强的带和相关制造方法相比于常规解决方案可以提供下面的一种或多种改进/优点：

·在将带的自由端部连接在一起来形成环之后，通过在连接完成后防止任何部分的增强长丝暴露，来形成符合食品级标准的连续环形的增强的带的能力。

·使用增强元件，其可以在焊接结合点处为带增加强度，这与带的与结合点间隔的部分形成对比。

·借助于不暴露长丝而更容易产生食品级焊接结合点的能力。

虽然已经详细描述了本发明和它的优点，但是应当理解可以在其中进行不同的变化、替代和改变，而不脱离所附权利要求书所定义的本发明的范围。此外，本申请的范围并非打算限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的具体实施方案。如本领域技术人员将从本发明的公开内容容易理解的，目前存在的或以后开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤(其起到与本文所述相应的实施方案基本相同的功能或实现基本上相同的结果)可以根据本发明来使用。因此，所附权利要求书目的是在它们的范围中包括这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。本文公开的本发明可以合适地在不存在任何本文没有明确公开的元件存在下实践。

Claims (20)

1.制造增强的食品级带的方法，其包括：

提供多个热塑性合成长丝；

提供热塑性弹性体带主体材料；

将该长丝嵌入该带主体材料中；和

使该主体材料形成期望的带轮廓。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该方法是连续的，形成大长度的带材。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括将该带材切割成预定长度，并且将该端部熔合在一起来形成循环带。

4.根据权利要求3所述的方法，其中该多个长丝在所述熔合步骤过程中熔融。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该多个长丝是平行排列的，并且沿着该带的长度延伸。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该多个长丝包含可熔融的合成聚合物。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该多个长丝的熔点在该带主体材料的熔点的50℃内。

8.根据权利要求1所述的方法，其中该多个长丝每个包括单长丝或多长丝索线。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在第一层材料的挤出过程中，将该长丝用模头导入第一层材料中。

10.连续环形的增强的食品级带，其包含：

多个挤出的长丝，其包含可熔融的合成聚合物；

嵌入了该长丝的至少一种基质材料，该基质材料包含食品级聚合物，该基质材料和长丝形成具有相对的第一和第二端部的一定长度的带，第一和第二端部一起熔融来形成连续环形带，并且没有长丝暴露于该带环境。

11.根据权利要求10所述的带，其进一步包含挤出到第一层材料上的第二层材料，该长丝嵌入到第一和第二层材料之间。

12.根据权利要求11所述的带，其中第一层材料和第二层材料包含热塑性弹性体或热塑性聚氨酯。

13.根据权利要求11所述的带，其中第一层材料限定出该带的光滑表面，和第二层材料限定出具有多个凸脊的表面。

14.根据权利要求10所述的带，其中该长丝是沿着该带的环形形状连续的。

15.根据权利要求10所述的带，其中该长丝每个包括单长丝或多长丝索线。

16.根据权利要求10所述的带，其中该带是强制驱动带。

17.制造连续环形的增强的食品级带的方法，其包括：

提供平行排列的多个可熔融的合成长丝；

挤出层材料来形成其中嵌入了长丝的带，该带具有相对的自由端部，并且该长丝在该自由端部处暴露；

将该自由端部彼此相邻布置；

将该长丝和层材料在自由端部处熔融而将该自由端部连接在一起，来形成该连续环形的增强的食品级带。

18.根据权利要求17所述的方法，其中该层材料包括食品级聚合物材料。

19.根据权利要求17所述的方法，其中挤出层材料包括：

将第一层材料挤出到该长丝上；和

将第二层材料挤出到该层材料上。

20.根据权利要求17所述的方法，其中挤出层材料包括：

挤出第一层，然后将该长丝置于第一层上，和将第二层挤出到该长丝上。

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