CN1270113C - 动力传送带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种在皮带轮啮合表面上具有无纺区域的带。无纺区域具有无纺材料的无规则覆盖，用以降低自然频率谐波，调节摩擦特征、渗透作用和热阻。无纺可包括以无规则填质的形式施加至具有纤维填料的主体中的软材或硬材木浆，以及合成材料的组合。

Description

动力传送带及其制造方法

技术领域

本发明涉及动力传送带，它们具有精心设计的表面，更具体地说，涉及具有精心设计表面的动力传送带，该表面包括无纺材料区域和纤维填充的压缩层。

背景技术

本领域已知应用人造橡胶材料制造具有嵌入的拉伸构件的动力传送带。传送带具有多肋、齿形或V型剖面。带在具有匹配剖面的皮带轮中运动。

已知，V型和多V型肋的传送带的肋侧表面经受滑移磨损、悬殊的温度、正常力和摩擦力的作用，它们引起带的噪声、肋表面的脱落、打滑和震颤。还知道，传送带的动力传送能力和带的使用寿命是包括接触皮带轮表面的材料类型在内的若干因素的函数。这些问题通常提议在下带材料的混合物中大量加入各种纤维的填料。这些纤维或部分纤维，当由固化的带板坯切割或磨削V型剖面以形成带时，暴露于外。最终的表面是基底聚合物和外露纤维的组合。此技术在复合设计的工程措施和/或控制摩擦、噪声及打滑方面有局限。还产生一种阻碍弯曲的非弹性结构，这会促使带肋开裂，并缩短带的寿命。

此技术的代表是Matsuoka的美国专利No.4892510(1990)，该专利披露了一种V型加肋的带，其表面层包括位于外表面上的无纺帘布，它被热补至完全由橡胶制成的肋上。

该技术的代表还有Akita等的美国专利No.5536214(1996)，它披露的动力传送带具有在带主体的内侧，位于若干凹槽上的无纺帘布。

该技术的代表还有Sedlacek的美国专利No.4956036(1990)，它披露的多肋带中具有间断的纤维填充压缩层。带被磨削成产生要求的肋剖面，从而使纤维外露。人造橡胶主体部分填充有纤维，较好的填充量是约体积的0.5％至20％，最好是体积的3％。

需要一种动力传送带，它具有无纺的皮带轮啮合表面和纤维填充压缩层。需要一种动力传送带，它具有无纺的皮带轮啮合表面和纤维填充压缩层，以及多肋剖面。本发明能满足这些要求。

发明内容

本发明的首要方面是提供一种动力传送带，它具有无纺的皮带轮啮合表面和纤维填充压缩层。

本发明的另一方面是提供一种动力传送带，它具有无纺的皮带轮啮合表面和纤维填充压缩层，以及多肋剖面。

本发明的其它方面将通过发明的下述说明及附图而指出或变得更为清晰。

为此，本发明提供了一种带，该带包括：主体，包括人造橡胶材料，并具有沿纵向延伸的拉伸构件；所述主体具有一空剖面形状的皮带轮啮合区域，皮带轮啮合区域包括与人造橡胶材料共同混合的无纺材料；以及人造橡胶材料还包括纤维填料。

本发明包括一种带，该带的一个区域包括位于皮带轮啮合表面上的无纺材料。皮带轮啮合区域具有无纺材料的无规则覆盖，用以降低自然频率谐波，调节摩擦特征、渗透作用和热阻。无纺可包括以无规则填质的形式施加至具有纤维填料的主体中的软材或硬材木浆，以及合成纤维的组合。

附图说明

图1是所发明的带的侧向截面图。

图2是非准直噪声试验结果图表。

图3是重量损失结果的图表。

具体实施方式

图1是所发明的带10的截面图。带10包括主体3和沿纵向运动的皮带轮啮合肋4。带10还包括承载负荷的拉伸构件2，它们平行于带的纵向轴线布置。肋4还包括灌注在整个人造橡胶材料中的纤维6。带10还可包括贴敷至外带表面上的表层1。

肋4可根据使用者的要求具有任何不同的数量及任何形状的剖面。图1表示了一种多肋的剖面。带也可包括单肋V型带剖面。

皮带轮啮合区域5是无纺材料的无规则排列，无纺材料与主体3和肋4形成基体的人造橡胶共同混合。区域5在无纺包含区域与主体3之间没有不连续的边界。由于共同混合，因此无纺材料与人造橡胶两者均出现在皮带轮啮合表面。

皮带轮啮合区域5可包括无纺材料的单一区域或若干重叠的区域。此外，皮带轮啮合区域的纤维不像布料或织物具有均匀间隔与整齐排列的特征。由于包括皮带轮啮合区域在内的纤维在基体内无规则地指向，这减少了自然频率谐波的产生和支持，这样的自然频率谐波预期出现在更为均匀的材料中，即纤维定向更好的材料中。这些谐波包括音频振动(噪声)，以及带在皮带轮之间振动的低频振动。纤维不规则定向的皮带轮啮合区域趋于显著地阻尼这些振动。

还可选择这样的无纺材料，以给出要求的摩擦特征、渗透作用和热阻。可在皮带轮啮合区域中应用减摩试剂以控制皮带轮啮合区域外表面的摩擦系数。减摩试剂可以是部分橡胶，它渗透皮带轮啮合区域或在组装带之前外加于无纺材料。通过举例但不局限于此，减摩试剂可包括石蜡、油、石墨、二硫化钼、PTFE、云母粉以及上述试剂的各种混合物。

无纺材料以纤维素为基础，所具的基准重量在10磅/3K英尺²直至45磅/3K英尺²的范围。无纺材料的孔隙率在100至370CFM/英尺²·1/2″H₂OΔP的范围。皮带轮啮合区域5的厚度在0.025mm至3mm的范围。沿运行方向的拉伸强度在230至1015克/英寸的范围。横向的拉伸强度在66至250克/英寸的范围。

较优实施例应用的无纺材料，其基准重量为10磅/3K英尺²；孔隙率为100CFM/英尺²·1/2″H₂OΔP；沿运行方向的拉伸强度为550克/英寸；横向的拉伸强度为250克/英寸。无纺材料包括50％软材和50％硬材。

纤维6包含于与皮带轮啮合区域5分离的人造橡胶主体3的基体中。纤维6减少肋表面的脱落和震颤。纤维可包括芳属聚酰、凯夫拉尔、碳、聚酯、聚乙烯、玻璃纤维、尼龙。其它的有机纤维可包括羊毛、麻絮、棉花等。肋人造橡胶中使用的纤维量在0.01至20份纤维/100份橡胶的范围。较优实施例应用了0.01至5份纤维/100份橡胶。实施例允许大大减少下带肋材料中要求的棉絮或纤维填料的百分比。此改变由于下带结构的强化弹力和弯曲而改进了带的性能。

已发现此处描述的实施例减少/消除了噪声、减少了肋表面的脱落(或重量损失)，同时提供了优异的牵引有效力和强化的V形楔入。

生产方法

发明的带以一组顺序叠层的形式组建在轴胎上。首先敷设带的人造橡胶或帘布的外带。每一后续的人造橡胶层敷设在前一已铺好的层上。还可敷设胶质层。拉伸弦与人造橡胶层一起铺设。然后铺设人造橡胶下带。铺设至结构体的最后的下带层上的最后单体是皮带轮啮合区域。

在此生产阶段，皮带轮啮合区域可包括一层或多层无纺材料。无纺层或若干无纺层的附加优点是使固化过程期间产生的气体得以从模子的边缘排出或逸出。气体从模子中排出能促进人造橡胶材料浸透进入无纺材料，形成区域5。

然后，完整的结构体承受足以硫化和形成带的固化压力和温度的作用。例如，生产过程可包括；

一旦带在轴胎上敷设完毕，板坯被取走，并放入模子中；

1)将空气从模子内抽出，并保持1至5分钟。

2)将外壳上的蒸汽压力增加至1206-1620KPa的范围；

3)2至10分钟后，将模子内的蒸汽压力增加至586-1448KPa的范围；

4)固化10至20分钟；

5)将模子内的蒸汽压力降低至大气压；

6)将模子外的蒸汽压力降低至大气压；

7)将轴胎在凉的流体，例如水中，淬火；

8)将固化的带毛坯从轴胎上取走；

一旦冷却后，将固化的带结构体与轴胎分离，并切割成合适的带宽。

最佳的肋形状可在应用压力范围高端的处理压力时获得。

液压系统或本领域已知的其它方法(压缩空气的或电的)也能用于对带施加压力，同时结合应用电热进行固化以替代蒸汽固化。液压固化的压力范围是586-3440KPa。温度范围是250至500°F。此固化方法扩展了橡胶配料的选择。

在固化之前施加压力迫使人造橡胶进入无纺材料。于是人造橡胶材料占据了构成无纺材料的单个纤维之间的空隙。这造成一个无纺材料区域，其中无纺材料是与人造橡胶共同混杂的。

试验

进行了噪声和重量损失试验以便将发明的带与没有无纺皮带轮接触表面的带加以比较。结果表明，具有无纺嵌入表面的带产生的重量损失和噪声显著下降。

试验带列举如下：

带1：EPDM-外带、弦、下带，其配料具有12份棉纤维、无纺结构。

带2：EPDM-外带、下带、其配料具有4份尼龙纤维、无纺结构。

带3：CR-外带、弦、下带，其配料具有18至20份棉纤维、无纺结构。

带4：CR-具有管状编织的外带、弦、下带，其配料具有18至20份棉纤维、无纺结构。

对比带A：标准的氯丁二烯橡胶带，具有切割或磨削的肋剖面、相同的弦和外带。

对比带B：标准的EPDM带，具有切割或磨削的肋剖面、相同的弦和外带。

在非准直噪声试验中，与不具有无纺皮带轮接触表面的带相比，无纺层带在3度非准直情况下呈现出范围在13dB至19dB的噪声下降。发明的带呈现的噪声产生等同于1度非准直时标准带的噪声产生。非准直噪声试验在两点驱动器上应用140mm OD皮带轮进行。对试验带施加了约90KgF的水平拉伸。皮带轮相互偏移，并测量噪声。试验结果示于图2中。

重量损失试验表明与标准带相比，在同等操作条件下，发明的带经受的重量损失少87.5％。试验结果示于图3中。

试验数据证实了无纺衬底的定向对结果不是关键的。经试验，滚花和90°定向均给出与上述相似的结果。

对比试验采用相同的拉伸弦和外带材料进行，在发明的带中，只有下带复合物和表面用无纺材料加以强化。

数据表明，若干种无纺组合是有效的。这些组合从100％软材成形改变至硬材/软材混合物、软材/合成物混合物，和100％硬材。

示例性的比例列举如下：

	软材	硬材	软材/合成物
				ABCDEF	100％50％75％70％85％0％	0％50％25％0％0％100％	0％0％0％30％15％0％

提供前述比例只是为了展示比例的范围，而不是为了加以限制。较优实施例应用了B的比例。

合成纤维包括芳属聚酰、凯夫拉尔、碳、聚酯、聚乙烯、玻璃纤维、尼龙。其它与软材一起应用的有机纤维可包括羊毛、麻絮、棉花等。这些将作为摩擦系数和/或结构的调节剂而包含。所有硬材成分可应用木粉或高度加工的木浆，将它们混合、混入下带人造橡胶复合物中而实现。

虽然此处描述了发明的单个形式，但对本领域的那些技术人员而言，显然在结构和成分方面可有各种修改，只要不偏离此处描述的发明的精神和范围。

Claims (28)

1.一种带，该带包括：

主体，包括人造橡胶材料，并具有沿纵向延伸的拉伸构件；

所述主体具有一空剖面形状的皮带轮啮合区域，皮带轮啮合区域包括与人造橡胶材料共同混合的无纺材料；以及

人造橡胶材料还包括纤维填料。

2.如权利要求1所述的带，其特征在于，皮带轮啮合区域包含的无纺材料厚度为0.025mm至3.0mm。

3.如权利要求2所述的带，其特征在于，无纺材料包括软材木浆和硬材木浆的组合。

4.如权利要求3所述的带，其特征在于，软材木浆构成无纺材料的百分比为大于0％至50％。

5.如权利要求4所述的带，其特征在于，软材木浆包括棉花、羊毛，麻絮之一，或它们中的两种或多种的结合。

6.如权利要求2所述的带，其特征在于，无纺材料包括软材木浆和合成材料的组合。

7.如权利要求6所述的带，其特征在于，合成材料包括尼龙、玻璃纤维、聚乙烯、聚酯、碳，凯夫拉尔、芳族聚酰胺其中之一或它们中的两种或多种的结合。

8.如权利要求7所述的带，其特征在于，合成材料构成无纺材料的百分比为大于0％至50％。

9.如权利要求2所述的带，其特征在于，无纺材料包括合成材料和有机材料的混合物。

10.如权利要求9所述的带，其特征在于，有机材料包括软材木浆和硬材木浆。

11.如权利要求1所述的带，其特征在于，纤维填料位于每百份橡胶0.01至5份的范围内。

12.如权利要求11所述的带，其特征在于，皮带轮啮合区域至少包括两层无纺材料。

13.如权利要求11所述的带，其特征在于，所述区域包括多肋剖面。

14.如权利要求11所述的带，其特征在于，所述区域包括V形带剖面。

15.如权利要求1所述的带，其特征在于，皮带轮啮合区域包括减摩试剂。

16.如权利要求15所述的带，其特征在于，所述减摩试剂包括石蜡、油、石墨、二硫化钼、特氟隆、云母粉其中之一，或它们中的两种或多种的结合。

17.如权利要求11所述的带，其特征在于，所述纤维填料包括芳族聚酰胺、凯夫拉尔、碳、聚酯、聚乙烯、玻璃纤维、尼龙其中之一，或它们中的两种或多种的结合。

18.如权利要求3所述的带，其特征在于，软材木浆构成无纺材料的百分比为50％至100％。

19.如权利要求1所述的带，其特征在于，无纺材料包括软材木浆。

20.如权利要求1所述的带，其特征在于，无纺材料包括硬材木浆。

21.如权利要求20所述的带，其特征在于，所述硬材木浆包括木粉。

22.如权利要求21所述的带，其特征在于，所述木粉被混合到人造橡胶材料中。

23.一种带的制造方法，包括如下步骤：

在轴胎上敷设带的一个人造橡胶第一层；

在上述第一层上敷设拉伸构件；

在上述第一层上敷设一个人造橡胶第二层；

在上述第二层上敷设一个无纺材料区；

将上述带放入一个模子中；

将空气从模子中抽出并保持；

增加模子外壳上的蒸汽压力；

增加模子内部的蒸汽压力；

硫化上述带；

将模子内部蒸汽压降至大气压；

将模子外部蒸汽压降至大气压；

在流体中对轴胎淬火；

从所述轴胎上分离带；以及

将所述带切割成预定的带宽。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述空气抽出及保持步骤中，将空气从模子中抽出并保持约1-5分钟。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述模子外壳蒸汽增压步骤中，增加模子外壳上的蒸汽压力至约1206-1620KPa。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，模子外壳蒸汽增压2-10分钟后，增加模子内部的蒸汽压力至约586-1448KPa。

27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述硫化步骤中，对上述带硫化10-20分钟。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，包括一个步骤，经无纺织材料区排出气体。

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