CN116848340A - V形肋式带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种V形肋式带，所述V形肋式带具有由至少一种橡胶混合物构成的弹性主体，包括作为带背部的外层和具有肋式力传递侧的底部结构。为了改善摩擦并优化使用寿命，该V形肋式带在其力传递侧上具有由针织物制成的涂层，其中纺织品在硫化之前的平均基重在140与190g/m2之间。

Description

V形肋式带
技术领域
本发明涉及一种V形肋式带，所述V形肋式带具有由至少一种橡胶混合物构成的弹性主体，包括作为带背部的外层和具有力传递侧的肋式底部结构。
背景技术
在功能状态下，V形肋式带通常是封闭的环路并且用在具有例如用于驱动发电机/交流发电机的内燃机的机动车辆的辅助设备中。运行过程中必须避免噪声过大。特别令人不愉快的噪声是当V形肋式带传动装置中的滑轮不在同一平面中，即例如由于轴承磨损而偏移或未对准时出现的啁啾(chirp)噪声。
由于这些错位在许多V形肋式带传动装置中无法避免，因此大多数V形肋式带在肋式功能侧都设置有特殊表面。具体地，功能侧的纺织品涂层或纺织品覆盖物已证明对于抑制啁啾噪声是有效的。然而，纺织品涂层或纺织品覆盖物具有减少摩擦的缺点。摩擦太小会导致打滑过多，从而导致能量传输损失，这会导致皮带升温并显着缩短皮带的使用寿命。
纺织品覆盖物/纺织品涂层，特别是用于V形肋式带的纺织品覆盖物/纺织品涂层是众所周知的。
因此，例如US 3839116 A公开了一种用于生产模制V形肋式带的方法，其中将弹性织物施加到肋式功能侧。
US 3981206 A描述了一种V形肋式带，其中在模制过程中将由针织线制成的双面可拉伸的纺织品硫化到表面中，所使用的纺织品是一种组合纱线，该组合纱线由弹性聚氨酯和聚酰胺长丝彼此缠绕制成。US 4027545 A说明了此类V形肋式带的用途并描述了这些带的特殊设置。
DE 102006007509 A1公开了具有经编针织物作为肋条涂层的V形肋式带，该经编针织物由聚酰胺纱线和聚氨酯针织品(查米尤斯绉缎(Charmeuse)针织品)组成，从而形成独立的网络。
DE 102007042917 A1描述了具有由短纤维制成、尤其是由棉制成的纺织品覆盖物的V形肋式带。虽然棉涂层在其噪声特性方面良好，但是对于要求苛刻的应用，它们表现出较差的耐磨性。
DE 112014001531 T5公开了具有平纹针织品作为纺织品覆盖物的V形肋式带，其中针织物的正面(“前面”)优选地设置在肋条的外侧，并且网纵向方向优选地在带圆周方向上。该针织物由聚酰胺、聚酯、棉和尼龙纤维的羊毛增强纱线或以弹性聚氨酯作为芯纱线的包缠纱线组成。这些包缠纱线生产成本高且复杂，因此显著增加了带的总成本。
然而，所列举的实例具有这样的问题：所描述的纺织品涂层通常表现出摩擦不足以在机动车辆中使用，即具有的摩擦系数(CoF)不足。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有纺织品覆盖物/纺织品涂层的V形肋式带，该纺织品覆盖物/纺织品涂层具有足够的摩擦并且能够确保带的尽可能长的使用寿命，尤其是以良好的耐弯曲疲劳性的形式。此外，该纺织品涂层/纺织品覆盖物必须具有足够的耐磨性以用于机动车辆并提供良好的防啁啾噪声保护。该带还应当能够以节约成本的方式制造。
当V形肋式带在其力传递侧具有由纺织品制成的涂层时，该目的得以实现，其中该纺织品在硫化之前的平均基重在140与190g/m2之间。
纺织品的基重根据DIN EN 12127，1997-12版确定。
已经出乎意料地发现，当带设置有在硫化前平均基重在140与190g/m2之间的纺织品覆盖物时，可以改善所述带的摩擦、噪声特性和使用寿命，特别是耐弯曲疲劳性。
为了简单起见，术语纺织品覆盖物和纺织品涂层在下文中同义使用。
根据本发明，纺织品覆盖物是在硫化之前具有在140g/m2至190g/m2之间、优选在145至170g/m2之间的平均基重的针织物。
针织物是由一根或多根线或由一个或多个线系统通过成网生产的片状材料。
这出乎意料地实现了低材料使用量(因此相对低的生产成本)与良好的噪声特性之间的良好折衷。
因此，根据本发明的平均基重使得可以采用开孔针织物作为纺织品覆盖物，从而同时对摩擦和使用寿命具有积极的影响。
针织物优选是单面平织物。进一步优选的是纺织品的反面朝外。这会产生更均匀的表面和更好的长期耐久性。网结构“正面”和“反面”例如在以下纺织品技术书籍中示出：Klaus Peter Weber和Marcus Weber的“Wirkerei und Strickerei[编织品和针织品]”,Melliand[国际纺织导报],第4版,2004,第14、15页。
为了更好的可制造性，纺织品的网纵向方向可以很大程度上平行于带的圆周方向。
由于纺织品覆盖物的开孔性质，力传递区域的表面积优选地被纺织品覆盖物的线或线系统覆盖，覆盖程度基于力传递区域的总表面积小于40％。
因此，基于力传递区域的总表面积的超过60％的力传递区域的表面积由底部结构的材料组成。
根据本发明的纺织品覆盖物原则上可以单独地或组合地采用任何天然或合成材料。然而，优选的是纺织品由聚酰胺、优选PA 6或PA 6.6、特别优选PA 6制成的复丝和弹性线的组合形成。弹性线的特征在于，其具有根据DIN EN ISO 2062:1995的大于100％的断裂伸长率。
此类弹性线的典型实例是由按重量计至少85％的聚氨酯组成的线，并且被称为“弹性纤维(elastane)”，或者在英语国家被称为“斯潘德克斯弹性纤维(spandex)”。
纺织品覆盖物优选地通过添纱针织来针织，这代表一种特别有效率且节约成本的针织方式。当弹性线设置在反面上时是优选的，因为这实现了纺织品与弹性体主体之间更大的粘附性。
复丝可以是变形纱线以优化延伸性。
纺织品覆盖物中弹性线的重量分数有利地在按重量计8％与16％之间。这确保了足够的延伸性和良好的加工性。
此外，为了良好的长期耐久性和生产的简单性，V形肋式带可以具有开放的纺织品接片，该纺织品接片垂直于带圆周方向并且仅由底部结构的弹性体材料组成并且优选地具有0.5至6mm的宽度。
带优选地具有根据ISO 9981的PK型材，型材深度为2.2至2.6mm。具有较低型材深度的带往往表现出过度打滑并且耐磨性较差。型材深度过大使带的总厚度过大，从而降低其耐弯曲疲劳性。
弹性主体优选地基于至少一种橡胶混合物。主体的橡胶混合物含有至少一种橡胶组分。
所采用的橡胶组分尤其包括乙烯-丙烯橡胶(EPM)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、(部分)氢化的丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)、天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或丁二烯橡胶(BR)，其未共混或与至少一种另外的橡胶组分、特别是与上述橡胶类型中的一种共混，例如以EPM/EPDM或SBR/BR共混物的形式。根据本发明，具有力传递侧的底部结构尤其采用EPM或EPDM或EPM/EPDM共混物。在优选实施例中，EPM、EPDM或EPM与EPDM的共混物是过氧化交联的。
主体的橡胶混合物还含有至少一种填料。这有利地是至少一种炭黑或至少一种二氧化硅。炭黑和二氧化硅的组合已被证明特别合适。可用的二氧化硅包括橡胶工业中已知的所有二氧化硅，优选沉淀二氧化硅。同样可以采用所有已知的炭黑类型，特别是炉法和热法炭黑，如SAF、SCF、HAF、FF、FEF、XCF、HMF、GPF、SRF、MPF、FT或MT，其中FEF炭黑是特别优选的。
橡胶混合物的混合物成分另外包含至少一种交联剂或交联剂系统(交联剂和促进剂)。其他混合物成分通常还包括加工助剂和/或增塑剂和/或老化稳定剂以及任选地其他添加剂，例如增强纤维和着色颜料。然而，无纤维混合物是优选的。在这方面参考橡胶混合技术中的一般现有技术。
为了在带的耐弯曲疲劳性与耐磨性之间取得良好的平衡，在有利的实施例中，主体的橡胶混合物具有根据DIN ISO 7619-1(2012年2月)的在70与90之间、优选在75与87之间的硫化后肖氏A硬度。
具体实施方式
现在参考在表1中汇总的对比实例和工作实例对本发明进行详细地阐明。
为所有实例生产的是一种V形肋式带，其具有基于过氧化交联的无纤维橡胶混合物的主体，该混合物包含用于外层和底部结构的100phr的EPDM。根据DIN ISO 7619-1(2012年2月)，硫化混合物的肖氏A硬度是79。
所研究的V形肋式带是具有1330mm的长度并且具有型材深度为2.3mm的PK型材的6PK带。
测定了摩擦系数(CoF，根据SAE_J_2432)。
CoF值在1.45与1.85之间被认为是良好的。具有更低值的带通常无法为许多应用传递足够的功率。CoF值大于1.85往往会有噪声，尤其是在发动机启动期间。
另外进行了热弯曲疲劳测试(HBW)。在HBW测试期间，通过对V形肋式带进行日常目视检查来测试带的长期耐久性(弯曲疲劳)和热老化。
在HBW测试过程中，V形肋式带通常首先出现裂纹，并且然后在一定的运行时间后出现断块。超过250h的值被指定为目标规格。在每天进行的检查中，当在底部结构中观察到三个或更多个裂纹或一个或更多个断块时，在每种情况下都终止测试。该测试是基于VDA热弯曲疲劳测试(09.27.2005版)的五滑轮测试(驱动滑轮直径＝60mm，附加滑轮＝50mm)，该测试又使用了9个滑轮。测试在恒定的130℃环境温度下进行。
另外进行了噪声测试，其中研究了滑轮偏移情况下的噪声特性。噪声测试装置具有直径为130mm的肋式驱动滑轮。在负荷运行中，紧随其后的是直径为65mm的非异形偏转滑轮、和直径为60mm的肋式滑轮以及直径为50mm的从动滑轮。用330N的运行力将带张紧，并由驱动滑轮以每分钟1000转驱动。驱动滑轮本身由电动马达通过万向节驱动，从而确保驱动滑轮的不均匀运动。当进行噪声测试时，使肋式滑轮从垂直于V形肋式带传动装置的零位向前偏转，从而使V形肋式带传动装置中的异形滑轮之间产生偏移。结果，偏转滑轮与异形滑轮之间的带的运行以角度α偏离由带包围的平面，从而导致一些带产生啁啾噪声。即使错位高达2°也没有表现出噪声的带被评为良好“+”。在1.5°以内没有表现出噪声但在2°有噪声的带被评为令人满意“o”。在错位小于1.5°时已经产生噪声的带在噪声方面被评为差“-”。
从表1中可以明显看出，用针织物4，即用由PA 6和PU(弹性纤维)通过添纱针织而针织的具有156g/m2的基重的平纹针织品(其中反面在外侧并且PU在反面)实现了最好的结果。特别出乎意料的是HBW运行时间的差异，其中PA 6相对于由棉和弹性纤维组成的针织物的优势显而易见。

Claims (7)

1.一种V形肋式带，所述V形肋式带具有由至少一种橡胶混合物构成的弹性主体，包括作为带背部的外层和具有肋式力传递侧的底部结构，其特征在于，所述肋式力传递侧具有由针织物制成的涂层，其中纺织品在硫化前的平均基重是140g/m2至190g/m2，其中所述纺织品的基重根据DIN EN 12127，1997-12版测定。
2.如权利要求1所述的V形肋式带，其特征在于，所述纺织品在硫化前的平均基重是145g/m2至170g/m2。
3.如权利要求1或2所述的V形肋式带，其特征在于，所述针织物由聚酰胺制成的复丝和弹性线的组合组成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的V形肋式带，其特征在于，所述聚酰胺是PA 6或PA6.6。
5.如权利要求3或4所述的V形肋式带，其特征在于，所述弹性线由聚氨酯组成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的V形肋式带，其特征在于，采用乙烯-丙烯橡胶(EPM)或乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)或EPM和EPDM的组合作为所述底部结构的橡胶混合物的橡胶。
7.如权利要求1至6中任一项所述的V形肋式带，其特征在于，肋条深度在2.2与2.6mm之间。
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