ES2289138T3 - Correa de camisa termoplastica. - Google Patents

Abstract

Un método para hacer una correa que comprende las etapas de: Aplicar una capa de película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto que tiene un grosor hacia una superficie exterior de un mandril; Aplicar una capa de material elastomérico (21) sobre una película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto; Aplicar un miembro tensil (20) sobre la capa de material elastomérico (21); Aplicar una capa de material elastomérico sobre el miembro tensil (20); Curar la correa; Apagar el mandril en un fluido frío; Remover la correa curada del mandril.

Description

Correa de camisa termoplástica.

Campo de la invención

La presente invención se relaciona con correas de transmisión de potencia, más particularmente, la invención se relaciona con correas que tienen una camisa que comprende una capa termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto.

Antecedentes de la invención

Las correas dentadas de transmisión de potencia tienen un cuerpo polimérico tal como una goma, termoplástico, o uretano, con una pluralidad de dientes o salientes formados a lo largo de, por lo menos, un lado o ambos lados de tales correas. Un miembro tensil se encuentra típicamente incrustado en el cuerpo como un miembro tensil para soportar carga.

Se prefiere que estén reforzados estos dientes de correa con un material para mejorar su resistencia al corte y su resistencia al desgaste, o alterar su coeficiente de fricción para acoplamiento con la polea dentada. El material generalmente comprende telas de un tipo tejido tal como un canvas, o un nailon estirable crepado, una lona, etc., y puede ser de tela tejida tal como un tejido de costilla de 1x1. Dichas telas están dispuestas en la correa en la superficie periférica que incluye los dientes de correa y puede estar en la forma de una tela de capa simple, múltiples capas de telas tejidas, o capas de telas unidas.

Durante la operación, los desgastes del esfuerzo de tela crean partículas de polvo y desechos. El polvo y los desechos afectan a la operación de los componentes adyacentes y puede interferir con la operación de ciertos tipos de equipo con el tiempo. Por ejemplo, las impresoras, copiadoras y cámaras, para nombrar unas pocas. Además, las partículas de polvo y desecho de las correas de la técnica anterior pueden ser eléctricamente conductoras dependiendo de los materiales de la correa. Dependiendo de la aplicación, no es deseable tener componentes de cubrimiento de materiales eléctricamente conductores en el equipo eléctrico.

Se divulgan también correas con camisas de material textil que tienen una capa exterior de película termoplástica impermeable. La película se utiliza durante el proceso de fabricación para contener el material de cuerpo de correa con respecto a una capa de refuerzo de tela exterior. La capa de película exterior posee una muy pobre resistencia a la abrasión. Una vez en uso la película se desgasta exponiendo la capa de tela inferior.

La técnica anterior particularmente relevante se encuentra en la patente U.S. No 3.964.328 (Redmond) que describe una tela en la forma preferible de un nailon estirable con una capa termoplástica tal como polietileno unida a una superficie exterior de ésta. La tela está dispuesta en una superficie periférica de una correa que incluye los dientes de correa como una tela resistente al desgaste y un refuerzo modificador de fricción. Las superficies termoplásticas tienen una baja resistencia a la abrasión y se desgasta durante la operación.

Lo que se requiere es una correa que tenga una camisa de película que comprenda una película termoplástica UHMWPE. Lo que se requiere es una correa que tenga una camisa de película que comprenda una película termoplástica UHMWPE sobre una superficie que acopla la polea. Lo que se necesita es una correa que tenga una camisa de película que comprenda una película termoplástica UHMWPE y que tenga alta resistencia a la abrasión. La patente US No 4.392.842 describe una correa de transmisión de potencia que tiene dientes con una capa de refuerzo de telas separada de la superficie exterior de la correa por una capa de material elastomérico.

La FR2210251 describe una correa que tiene un cuerpo, un miembro en sí, dispuesto a lo largo del cuerpo y dientes circundados por una capa de polietileno.

Resumen de la invención

El aspecto primario de la presente invención es suministrar una correa que tenga una camisa de película que comprenda una película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto.

Otro aspecto de la invención es suministrar una correa que tenga una camisa de película que comprenda una película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto sobre una superficie de acoplamiento de la polea.

Otro aspecto de la presente invención consiste en suministrar una correa que tenga una camisa de película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto que tenga alta resistencia a la abrasión.

Este y otros aspectos y ventajas de la presente invención serán evidentes después de revisar los dibujos y la descripción detallada de esta.

La presente invención se define por un método de acuerdo a la reivindicación 1 y por una correa de acuerdo a la reivindicación 5.

Breve descripción de los dibujos

Los aspectos preferidos de esta invención se describirán con referencia a los dibujos que la acompañan, en la cual numerales similares designan partes similares en las varias figuras.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una correa reforzada de la película.

La figura 2 es una sección trasversal agrandada de la película tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1.

La figura 3 es una gráfica que describe las pruebas relativas vivas para las correas de la invención comparadas con las correas de camisa de la técnica anterior.

La figura 4 es una gráfica que describe el desgaste para las correas de la invención comparadas con las correas de camisa de material textil de la técnica anterior.

La figura 5 es una vista en sección trasversal de pliegues de película envueltos.

Descripción de la modalidad preferida

La figura 1 es una vista en perspectiva de una correa de transmisión de potencia con camisa termoplástica. La correa incluye un cuerpo 10 que tiene una goma superior 12. La goma superior 12 comprende un almacenamiento de goma u otro material elastomérico como se describe aquí. En la modalidad preferida el elastomérico de correa comprende EPDM. Las salientes o dientes 15 están dispuestos transversalmente a lo largo del eje longitudinal L de la correa 10. Una porción de tierra 17 está localizada entre cada conjunto de dientes adyacentes 15. Las salientes 15 comprenden un material elastomérico o termoplástico compatible con o idéntico al cuerpo 10 de material elastomérico.

Los miembros tensiles 20 que corren en la dirección longitudinal de la correa, están cargados en la goma superior 12. Los miembros tensiles 20 llevan una carga tensil impuesta en la correa durante operación. La capa elastomérica 21 se extiende entre los miembros tensiles 20 y la camisa termoplástica 30. La capa 21 evita que los miembros tensiles se desgasten contra la camisa 30 durante la operación, extendiendo de esta manera significativamente la vía de la correa.

La camisa termoplástica 30 está unida al cuerpo de la correa sobre una superficie exterior 35 de los dientes 15 como se describe aquí.

A diferencia de la técnica anterior, la construcción de la camisa descrita aquí no requiere una capa de tela exterior sobre la superficie de dientes para reforzar la correa. La eliminación de la capa de tela reduce el material y el costo de producción por correa. La construcción de la correa de camisa termoplástica descrita aquí está en el rango de 18% a 24% menos costosamente que una correa comparable que tiene una camisa de tela tal como, algodón, poliéster, poliamida, caño, yute, fibra de vidrio, aramida y otras fibras naturales y sintéticas conocidas en la técnica.

En la modalidad preferida la camisa 30 comprende una película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), por ejemplo, D/W 402^{^{TM}} Dedal Industries, Inc. La película UHMWPE tiene un peso molecular en el rango de 3 a 7 millones de gramos por mol y un porcentaje de elongación en el rango de hasta 375% de una longitud original. El rango de densidad para los materiales de la camisa de polietileno adecuados está en el rango de .93 a .95 gramos/cc. El material termoplástico para la camisa 30 puede comprender un material que tenga una temperatura de punto de suavizamiento por debajo de la temperatura de cura del almacenamiento de goma utilizado para el cuerpo de la correa. La camisa también puede comprender otras películas de polietileno conocidas en la técnica, por ejemplo, BFI2287 de Blueridge Film, Inc. el peso molecular del BFI 2287 es aproximadamente 250.000 gramos por mol con una elongación en ruptura en el rango de hasta 500% de la longitud original. La camisa también puede comprender combinaciones y mezclas de otros polietilenos. Un ejemplo de tal combinación es una combinación de partícula de UHMWPE en HDPE. Un ejemplo de partículas UHMWPE adecuadas es el GUR4150 de Ticona. El GUR 4150 tiene un peso molecular en el rango de 3 a 7 millones de gramos por mol y un tamaño de partícula de aproximadamente 125 micrómetros. Se encontró que una carga de tan poco como el 30% en peso del GUR 4150 en BFI2287 mostró ser adecuada como un material de camisa. El uso de UHMWPE reduce significativamente la rigidez de la correa comparada con otros termoplásticos en la misma aplicación.

Las películas de polietileno también comprenden un punto de suavizamiento bajo, generalmente menos que la temperatura de vulcanización de la correa. El punto de suavizamiento bajo le permite a la película termoplástica suavizar y fluir para acomodarse a una forma de molde antes de reticulación de la goma con la película que se inicia durante el curado.

El material de polietileno también puede tener una temperatura de suavizamiento que sea mayor que la temperatura de cura del cuerpo. En esta modalidad la película es moldeada en una forma preformada, por ejemplo una forma dentada, antes de ser incorporada en la construcción de la correa como se describe posteriormente aquí.

Algunos almacenamientos de goma tienen valores de alta adhesión, sin el uso de los materiales adhesivos adicionales, cuando se unen a ciertas películas termoplásticas utilizadas para la camisa. Por ejemplo, el EPDM curado de peróxido (terpolímero de etileno-propileno-dieno) y nitrilo curado con peróxido tiene particularmente buena adición a UHMWPE no tratado. Esta alta adhesión es atribuible a un enmarañamiento molecular de cadenas muy largas del UHMWPE dentro de las cadenas de goma reticuladas que ocurre durante el proceso de curado de goma.

Otros de los materiales, tales como el SBR, policloropreno, caucho natural y cauchos de isobuteno, isopreno también son conocidos por tener buena adhesión al UHMWPE, y son las materiales aceptables para el material de goma utilizado con las camisas UHMWPE. Los materiales de goma se formulan para lograr un balance entre varios factores incluyendo el bajo costo, una buena procesabilidad y mezclado y calandrado, su construcción de pegado, los tiempos muertos largos y modulo bajo.

En la modalidad preferida ningún adhesivo o iniciadores son necesarios para lograr buenas uniones entre las películas termoplásticas y los materiales de goma. En una modalidad alternativa, se puede utilizar un adhesivo para unir el UHMWPE a los materiales de goma. Los adhesivos para unir la camisa de polietileno UHMW al cuerpo de goma de la correa incluyen aquellos adecuados para unir las poliolefinas. Son adhesivos basados en solvente hechos de elastómeros de poliolefina modificados, tal como polietileno clorosulfonatado. Un ejemplo de tal adhesivo es el Master Bond Polimer System X17^{^{TM}}. Otros adhesivos de desempeño inferior, pero también adecuados son adhesivos elastoméricos basados en solvente formulados de gomas y ciertas resinas tal como EPDM o caucho de nitrilo y resinas de fenol alquilatadas. Un ejemplo de tal adhesivo es el Master Bond Polimer System X5^{^{TM}}. Los solventes adecuados para los adhesivos basados en solvente incluyen acetona, sileno, metil etil cetona. La unión de la camisa de polietileno al cuerpo de goma de la correa también se puede mejorar mediante tratamientos oxidativos de la superficie de polietileno, así como también otros pretratamientos de polietileno conocidos en la técnica, tal como el lavado con solvente o el desengrasado con vapor. Ejemplo de tratamientos oxidativos incluyen la disposición a descarga corona, oxidación de llama, y corrosión por plasma en una atmósfera de oxígeno.

El uso de las camisas termoplásticas no limita la escogencia de los perfiles de dientes de la correa. Por ejemplo, el cuadrado trapezoidal estándar y muchos tipos de dientes con forma curvilínea conocidos en la técnica son todos compatibles con la camisa de película termoplástica. Los tamaños de los pasos de los dientes pueden estar en el rango de 1 mm a 32 mm.

El material de camisa también se puede componer con modificadores de fricción o agentes conductores, por ejemplo grafito, ceras, aceites, disulfuro de molibdeno, PTFE, talco de mica, negro de humo, y varias combinaciones de los anteriores, para manejar los usos para aplicaciones especificas. Los aditivos son utilizados para modificar el coeficiente de fricción para lograr una conductividad deseada. Las aplicaciones pueden comprender usos donde las características de fricción impactan en la operación del sistema a donde sea deseable para la correa ser conductora para disipar la carga eléctrica estática.

El uso de una camisa termoplástica no limita la selección de los miembros tensiles. Todos los materiales de miembros tensiles conocidos son adecuados. Estos comprenden fibra de vidrio, aramida, nailon, poliéster, poliolefina, PBO, PEN, carbón, alambre de metal/cable, algodón, rayón, así como también otros materiales de miembro tensil conocidos. El uso de una camisa de película termoplástica no limita la construcción, geometría y/o forma del miembro tensil; las hilazas simples, las hilazas plegadas, las cuerdas cableadas, las cuerdas entorchadas, las cuerdas tejidas, las telas tejidas, los monofilamentos redondos y multilóbulos, las cintas, películas y cintas son todas adecuadas.

Las correas de ejemplo fueron producidas utilizando EPDM curado de peróxido. El EPDM se selecciona por su buena adhesión a los materiales utilizados como camisas.

La figura 2 es una sección trasversal agrandada de la correa a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1. Los miembros tensiles 20 pueden o no llevarse sobre la camisa 30 según se requiera por un usuario.

La figura 3 es una gráfica que describe las pruebas relativas vivas para las correas de la invención comparadas con la técnica anterior, las correas de camisa de tela de nailon.

Los aparatos de pruebas de fricción comprenden un conjunto de poleas sobre los cuales la correa se prueba. Cada correa corre a 3600 RPM sobre un impulso de dos puntos con 1201 newtons (270 libras) de tensión total a 22ºC. Cada piñón tiene 22 ranuras; cada correa de prueba tiene 120 dientes. La prueba de frecuencia se utiliza para evaluar el desgaste de la camisa. No se trasmite torque durante la prueba.

Para la prueba de carga la correa corre a 2500RPM sobre un impulso de dos puntos con 1716 newtons (385 libras) de tensión total y una proporción de tensión 3.5 (esto es aproximadamente a 12 caballos de fuerza) a una temperatura de 22ºC. Cada piñón tiene 28 ranuras; la correa de prueba tiene 120 dientes. El torque se trasmite durante esta prueba.

En particular, la correa UHMWPE muestra un incremento de aproximadamente 452% en la vida de flexión desde aproximadamente 133 horas para la camisa de tela de nailon de la técnica anterior a aproximadamente 735 horas para la correa de la invención. La vida de carga se incrementa desde 304 horas a 771 horas que representan un incremento de 154%.

La figura 4 es una gráfica que describe la pérdida de masa para las correas de la invención comparadas con las correas de la camisa de tela de nailon de la técnica anterior. En particular, las correas UHMWPE de muestran pérdida de masa igual a aproximadamente un cuarto de la pérdida de masa para las correas de tela de la técnica anterior durante 100 horas sobre el probador de flexión. Este ilustra la ventaja de las correas de la invención, particularmente con respecto a tasas de desgaste bajas y a pérdida de masa baja durante la operación.

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Método de Elaboración

Las correas se producen utilizando un método de plegado utilizando láminas enrolladas de material termoplástico y caucho calandrado. La curación de la correa se logra en un vulcanizador de vapor. El molde tiene dos partes principales- un mandril interior, que tiene los perfiles de dientes deseados cortados en su superficie, y una concha exterior que contiene una vejiga flexible (bolsa de cura) para trasmitir a presión a la correa sin permitir que el vapor entre en contacto con el material de la correa.

La correa es la primera capa aplicada alrededor del mandril de construcción. La camisa se puede aplicar como varios pliegues o como un pliegue. Más particularmente, ésta se puede aplicar en una lámina simple o en una serie de capas de película construidas una sobre otra. Además, una camisa preformada ya moldeada en un perfil de diente también se puede aplicar en lugar de los pliegues no moldeados.

La Figura 5 es una vista en sección trasversal de los pliegues envueltos de la película. En el caso de varios pliegues, el material es envuelto alrededor del mandril hasta que se logra el número deseado de pliegues o grosor. El extremo del envoltorio se puede mantener en su lugar con un pegante de mancha o adhesivo. En la modalidad preferida, el extremo del envoltorio de pliegue es sustancialmente lineado A-A con el borde frontal 200 del pliegue sobre el mandril para evitar una mancha gruesa en la capa una vez que la correa se vulcaniza. Así en una capa, la película UHMWPE puede ser empalmada en el tope en un tubo de circunferencia apropiada y este tubo se coloca sobre el mandril de construcción antes de envolver la cuerda. El empalme se puede lograr utilizando los métodos de soldado termoplástico tal como el uso de un cuchillo caliente a una placa caliente, cada uno conocido en la técnica.

Los miembros tensiles son aplicados cerca, sobre el material de camisa, seguido por uno o más pliegues del material elastomérico o de goma. Con el fin de mejorar la flexión de la correa y la vida de carga, una capa delgada 21 de goma se aplica entre la película delgada y la cuerda tensil. La capa 21 incrementa la vida de la correa al evitar el desgaste del miembro tensil sobre la chaqueta 30. El miembro tensil y la goma se aplican utilizando métodos conocidos utilizados para las correas de producción que utilizan las camisas de tela. El mandril, con la construcción de correa no curada es luego colocado dentro de la concha exterior para curado.

Como se anotó, la camisa 30 puede ser dejada boca abajo en una capa simple o pliegue, o como una lámina que comprenda una pluralidad de capas. El grosor de cada capa está sólo limitado por la disponibilidad de las películas termoplásticas adecuadas, pero generalmente se encuentra en el rango de .025 a 1.27 mm por capa. El grosor total de la camisa 30 puede estar en el rango de .025 a 2.8 mm dependiendo del diseño y los requisitos operacionales colocados sobre la correa. Esto representa una proporción del grosor de camisa con el grosor de correa en el rango del 25% al 35%. Los requisitos operacionales pueden incluir una MTBF alto (tiempo medio entre fallas) o una producción de polvo o desechos reducida. Los rangos son ofrecidos por vía de ejemplo y no de limitación. Además, el proceso de laminación puede utilizar cualquier número de capas, en cualquier combinación de grosor para lograr el grosor de la camisa deseada.

Una vez que la correa es levantada sobre el mandril y el mandril colocado en el molde, un proceso de fabricación típica comprende:

1).

Evacuar el aire desde el interior del molde y mantenerlo durante 1 a 5 minutos;

2).

Incrementar la presión de vapor sobre la cubierta exterior a un rango de 175 a 235 psig;

3).

Después de de 2 a 10 minutos, incrementar la presión de vapor o sobre el interior del molde a un rango de 85 a 210 psig;

4).

Curar durante 10 a 20 minutos;

5).

Disminuir la presión de vapor dentro del molde a presión atmosférica;

6).

Disminuir la presión de vapor al exterior del molde a presión atmosférica;

7).

Apagar el mandril en un fluido de enfriado, tal como agua;

8).

Remover el blanco de correa curado del mandril.

Las formas de dientes óptimas se logran con presiones de proceso en el extremo alto del rango.

Los hidráulicos u otros métodos conocidos en la técnica (neumático, eléctrico) se pueden utilizar para aplicar presión a la correa en conjunto, aplicado con calor eléctrico concurrentemente para curar en lugar de curado con vapor. El rango de presión para una cura hidráulica es 85 a 500 psig. El rango de temperatura es 250 a 500ºF. Este método de curado amplía la elección de las películas y los materiales de goma.

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Las formulaciones elastoméricas típicas y los tipos de película para las correas son:

Formulaciones EPDM de elastomérico de correa

100

El pico de temperatura de fundido para cada una es aproximadamente: 132ºC para el D/W402 y 128ºC para el BFI2287. Un experto en la técnica puede apreciar que las láminas de polietileno para películas que tengan pesos moleculares en el rango de 500.001 g/mol hasta e incluyendo 2.999.999 g/mol también son aplicables a la presente correa de la invención.

Otras formulaciones elastoméricas alternativas útiles para la presente invención se describen en la patente U.S. No 5.610.217 de Yarnell et al. para formar la composición de elastómero de la presente invención, el elastómero de etileno-alfa.olefina puede opcionalmente ser combinado con menos de 50% en peso, más preferiblemente hasta aproximadamente 25%, y más preferiblemente desde aproximadamente 5% a aproximadamente 10% con base en el contenido elastomérico total de la composición de un segundo material elastomérico que incluye pero no esta limitado a caucho de silicona, policloropreno, epiclorohidrina, caucho de nitrilo butadieno hidrogenado, caucho natural, copolímero de etileno-vinilacetato, copolímeros y terpolímeros de etileno metacrilato y caucho de estireno butadieno, caucho de metilo, polietileno clorinado, polietileno clorosulfonatado, polietileno clorosulfonatada alquilatado, transpolioctenamero, caucho de poliacrílicos, caucho de butadieno, y mezclas de estos, para sintonizar con precisión ciertas propiedades mecánicas tales como el desempeño a alta temperatura y el pegado.

La incorporación de sales de metal de ácidos orgánicos alfa-beta-insaturados en las composiciones elastoméricas de la presente invención también se pueden incluir. Las sales de metal de ácidos orgánicos alfa-beta-insaturados útiles en la presente invención son sales de metal y ácidos tales como, por ejemplo, ácidos acrílico, metacrílico, maleico, fumárico, etacrílico, vinil-acrílico, itacónico, metil itacónico, aconítico, metil aconítico, crotónico, alfa-metilcrotónico, cinámico y 2,4 dihidroxi cinámico. Estas sales pueden ser de Zinc, cadion, calcio, magnesio, sodio o aluminio, y son preferiblemente aquellas de zinc. Las sales de metal preferidas de ácidos orgánicos alfa-beta-insaturados son diacrilato de zinc y dimetacrilato de zinc. Otros coagentes pueden comprender, pero no están limitados a 1,4- butanidiol diacrilato, 1,4-butanediol dimetilacrilato, tetraetilen glicol diacrilato, bisfenol-A diacrilato etoxilado, bisfenol-Adimetacirlato etoxilado, trimetil propano traquilato, timetil propano trimetracirlato, glicerol tracrilato, glicerol, trimetacrilato, trimetil etano triacrilato, glicerol triacrilato propoxilado, trimetilpropano tracrilato etoxilado, tetraacrilato pentaeritriltol, tetrametacrilato pentaeritritol, tetraacrilato ditrimetilolpropano, pentaeriltritol etoxilado, dipentaeritritol pentaacrilato, éster de pentaacrilato, 1,2-polibutadieno, N,N'-m-fenilenobismaleimida.

La sal de metal más preferida de ácido orgánico insaturado es dimetacrilato de zinc. Las cantidades de sal de metal útiles en la presente invención pueden variar desde aproximadamente 1 a aproximadamente 30 phr, y son preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 phr. La sal de metal es dimetacrilato de zinc utilizado en una cantidad de aproximadamente 5 phr cuando se utiliza en conjunto con EPDM mezclado con hasta aproximadamente 10% de goma de silicona, y desde aproximadamente 10 a aproximadamente 20 phr y más preferiblemente aproximadamente 15 phr cuando se utiliza en conjunto con otros elastómeros de etileno-alfa-olefina útiles en la presente invención.

Las composiciones elastoméricas de etileno-alfa-olefina útiles en las correas sin fin de la presente invención comprenden, nada más, desde aproximadamente 40 a 150 phr de un donador de refuerzo tal como negro de humo, carbonato de calcio, talco, arcilla, o sílica hidratada o mezcla de los anteriores. La incorporación de desde 1 a 30 phr de una sal de metal de un ácido orgánico insaturado y desde aproximadamente 25 a aproximadamente 250 phr y preferiblemente aproximadamente 25 a aproximadamente 100 phr de llenador de refuerzo en la composición elastomérica de etileno-alfa-olefina curada con peróxido preserva la estabilidad del calor de los elastómeros curados con peróxido convencionales, aunque suministrando una resistencia al rasgado y propiedades dinámicas usualmente asociadas con elastómeros curados con azufre.

Los curativos productores de radicales libres útiles en la presente invención son aquellos adecuados para curar elastómeros de etileno-alfa-olefina e incluyen por ejemplo, peróxidos orgánicos y radiación ionizante. La curativa preferida es un peróxido orgánico, que incluyen pero que no están limitado a dicumil peróxido, bis-(t-butil peroxi-disopropil) benceno, t-butil perbenzoato, di-t-butil peróxido, 2,5-dimetil-2,5-di-t-butilperoxihexano, alfa-alfa-bis(t-butilperóxido), diisopropilbenceno. Los peróxidos orgánicos preferidos curativos son el alfa-alfa-bis(t-butilperoxi) diisopropilbenceno. Las cantidades efectivas de cura del peróxido orgánico para los propósitos de la presente invención son típicamente desde aproximadamente 2 a aproximadamente 10 phr. Los niveles preferidos de peróxido orgánico son desde aproximadamente 2 a aproximadamente 10 phr. El azufre puede ser opcionalmente agregado al curativo de peróxido orgánico como parte de un sistema de cura mezclado en una cantidad de desde aproximadamente 0.01 aproximadamente 1.0 phr, para mejorar el modulo de Young del elastómero sin afectar negativamente las resistencia al rasgado.

Otros aditivos de elastómero de etileno-alfa-oleofina convencionales, el proceso y los aceites extenderos, antioxidantes, ceras, pigmentos, plastificadores, suavizadores y similares se pueden agregar de acuerdo a una practica de procesamiento de goma común sin apartarse de la presente invención. Por ejemplo, en una modalidad preferida de la presente invención, la composición elastomérica también contiene desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 5.0 phr de un antiozonante o antioxidante y desde aproximadamente 10 a aproximadamente 50 phr de un plastificador /suavizador de aceite de petróleo parafínico.

Las composiciones elastoméricas de etileno-alfa-olefina útiles en la presente invención se pueden preparar mediante cualquier procedimiento convencional tal como, por ejemplo, al mezclar los ingredientes en un mezclador interno o sobre un molino aparte.

En aun una modalidad alternativa, los miembros tensiles 20 son omitidos de la correa 10. La camisa 30 se utiliza para llevar la carga tensil experimentada por la correa durante la operación. El método de construcción como se describió anteriormente, con la excepción de suprimir la etapa que incluye del miembro tensil. Esta modalidad alternativa puede producir correas para aplicaciones de potencia baja, tales como iniciadores.

Durante la operación, aunque la correa de la presente invención exhiba una alta resistencia a la abrasión y bajas tasas de desgaste, una cantidad muy ligera de polvo y de partículas de polvo y desecho se puede crear a medida que pase el tiempo. Si es así, el polvo y los desechos pueden asentarse sobre los componentes adyacentes formando una capa delgada de material de correa. Además, puede no ser posible o factible remover la capa de polvo debido a restricciones físicas y operacionales, originando que la capa de polvo se acumule durante el tiempo. La película termoplástica tiene una constante o permisividad dieléctrica relativa, \epsilon, en el rango de aproximadamente 2 a 3, que es apropiada para aislar sólidos. En razón a que la película es dieléctrica cualquier polvo de película creado durante la operación no es eléctricamente conductor, comparado con las correas de polisulfuro que producen mayores cantidades de más polvo conductor. Aunque el comportamiento de un aislador es dependiente del tiempo y la frecuencia en balance, el polvo dieléctrico disminuye significativamente o elimina el potencial del polvo para interferir o afectar la operación de los componentes electrónicos que de otra manera afectaría adversamente el polvo de la correa.

En aun otra modalidad, la camisa 30 comprende una película de poliamida o termoplástica de poliéster. Los otros componentes de la correa se describen en la figura 1. La camisa 30 esta conectada a una superficie exterior 35 del cuerpo 10. La superficie 35 se extiende en una dirección sin fin sobre la correa. Los dientes 15 es tan dispuestos en forma trasversal a una dirección si fin.

Varios tipos de poliamida se pueden utilizar para la camisa 30. Ejemplos incluyen, pero no están limitados a, la poliamida 6,6 ejemplificada por Dartek EN560^{^{TM}} por Enhance Packaging Technologies, la poliamida 6 ejemplificada por Capran 100 ^{^{TM}} por Allied Signal, o poliamida 12 ejemplificada por Grilamid L25FVS10^{^{TM}} por EMS Chemie. Otros incluyen varios copolímeros tales como, amida de bloque de poliéter ejemplificada por grados Pebax con una temperatura de fusión pico que varían desde 138ºC a 205ºC por Elf Atochem, o poliamida 46 ejemplificada por Stanil^{^{TM}} por DSM. El material de película de camisa también se puede componer con modificadores de fricción, modificadores de cristalinidad, o agentes conductores tales como disulfuro de molibdeno, PTFE, grafito, y sus equivalentes.

La película de poliamida debe ser flexible para el grosor particular utilizado en la correa. Muchos grados de poliamida son altamente cristalinos y se deben utilizar como películas muy delgadas en el rango de aproximadamente 0.025 mm a 0.1 mm. Otros grados son menos cristalinos, siendo más flexibles, y se pueden aplicar a grosores mayores hasta de aproximadamente 3 mm. El grosor mayor es deseable para una mayor resistencia al desgaste y capacidad de carga. Finalmente, el grosor utilizado dependerá del diseño y los requisitos operacionales de la correa.

Si se utiliza un proceso de flujo pasante, el grado de poliamida escogido debe tener un punto de suavizamiento sustancialmente en el mismo rango de temperatura que a temperatura de cura del cuerpo elastomérico de la correa. Si el punto de suavizamiento es demasiado alto, el cuerpo curara antes de que la película se encuentre lo suficientemente suave como para fluir y formará los dientes de la correa. Si el punto de suavizamiento es demasiado bajo, la temperatura operacional de la correa se reducirá por debajo del nivel deseable, por ejemplo, al insuflar una temperatura requerida para una aplicación de vehiculo satisfactoria. Las películas de poliamida con temperatura de fusión de hasta 260ºC son exitosamente utilizadas en el proceso de flujo pasante. Algunas películas de poliamida que funden en un rango 260. a 300ºC que incluyan poliamida 4,6, son preferibles en un proceso de preforma, en donde la capa de la camisa es preformada en una forma de diente antes de curar la correa. Un proceso de flujo pasante es aquel en el cual el flujo de goma atraviesa las cuerdas tensiles y hacia los dientes durante el proceso de cura.

Consecuentemente, la modalidad de la película de poliamida comprende un punto de suavizamiento superior al de la película UHMWPE descrita en cualquier parte en esta especificación. Los compuestos elastoméricos descritos aquí que son adecuados para uso UHMWPE han sido ligeramente modificados para la poliamida. La temperatura de cura y el tiempo muerto han incrementado la coincidencia de las temperaturas de suavizamiento de poliamidas superiores, como se ejemplifica en lo siguiente. Los siguientes ejemplos se ofrecen por vía de descripción y no de limitación. Otras combinaciones, configuraciones que utilizan las anteriores, son posibles. Cada una de las correas en los ejemplos siguientes exhibió excelente formación de dientes y la adhesión de camisa y flexibilidad.

Ejemplo 1

Nueve capas de 3-mil (1.1 mm de grosor total) película termoplástica 6,6 de poliamida Dartek EN560 en capas juntas. La temperatura de fusión pico de aproximadamente 220ºC. En la parte superior de las capas de la película se coloca una capa de grosor de 3 mm de EPDM, formulada como anteriormente excepto para 3.1 phr de Vanderbitt's Varox 130XL (2.5-dimetil-2.5-di(butilperóxido)-3hexino) siendo sustituido por 4 phr de Vulcup. El peróxido lleva a la temperatura de cura del cuerpo de la correa aproximadamente a 20ºC, haciéndolo más adecuado para uso con la película de poliamida. Los materiales y el molde son colocados en un molde bajo una presión de 250 psig. El molde es llevado a una temperatura de aproximadamente 210ºC para suavizar la película, formar los dientes, y curar el cuerpo. Entonces el molde se ha enfriado a 175ºC aunque manteniendo la presión de 250 psig antes de la remoción. El enfriado se desarrolla para resolidificar la película termoplástica para mejor control de la forma del diente. Esto es necesario con los materiales termoplásticos cristalinos que tienen unos puntos de fusión muy precisos y una viscosidad de fusión baja.

Ejemplo 2

Once capas de 2.1 mil (0.9 mm de grosor total) de película de poliamida 6.6 termoplástica Dartek SF502, que tiene una temperatura de pico de fusión de 260ºC, se colocan en un molde con una goma de cuerpo de EPDM modificado como en el ejemplo 1. Los materiales son moldeados y colocados en un molde de bolsa baja a una presión de 200 psi. El molde es llevado a una temperatura de aproximadamente 240ºC tan rápidamente como sea posible (aproximadamente 8 minutos) para suavizar la película, formar los dientes, y curar el cuerpo. Se requiere calentamiento rápido para obtener una buena formación del diente antes de que el cuerpo cure. Luego el molde es enfriado a 200ºC bajo presión antes de que sea removida la correa. La correa resultante exhibe excelente formación de diente y adhesión, pero con flexibilidad limitada en razón del descascaramiento de esta película de poliamida. Se espera que el grosor de película total es 0.1 a 0.2 mm para esta película de poliamida sería una correa suficientemente flexible.

Ejemplo 3

Veinte capas de 1mil (1.2 mm de grosor total) película termoplástica de poliamida 6 Capren 100, que tiene una temperatura de pico de fusión de 220ºC, se colocaron en el molde con una goma de cuerpo como en el ejemplo 1 y 2. Los materiales y moldes son colocados en un molde de bolsa bajo una presión de 250 psi. El molde es puesto a una temperatura de aproximadamente 210ºC para suavizar la película, formar los dientes y curar el cuerpo. Entonces el molde es enfriado a 175ºC bajo presión (250 psi) antes de la remoción.

Ejemplo 4

Tres capas de 10-mil (1.2 mm de grosor total) película de termoplástico 1.2 de poliamida L25FVS10 que tiene una temperatura de pico de fusión de 174ºC, se colocaron en el molde como en ejemplo 1,2 y 3, pero con un cuerpo de goma basado en HNBR. La goma en este ejemplo utiliza el mismo sistema de cura de peróxido que el EPDM en los ejemplo 1 y 2. Los materiales son moldeados en un molde de bolsa bajo una presión de 250 psi. El molde es llevado a una temperatura de aproximadamente 180ºC para suavizar la película, formar los dientes y curar el cuerpo. El molde luego enfriado a 150ºC bajo una presión completa (250 psi) antes de remoción.

Ejemplo 5

Cinco capas de 5-mil (1 mm de grosor total) de película de termoplástica de amida de bloque de poliéter
Pebax7033^{^{TM}} que tiene una temperatura de pico de fusión de 170ºC, se moldean con una goma de cuerpo como en el ejemplo 4. Los materiales y el molde son colocados en un molde de bolsa bajo una presión de 250 psi. El molde fue puesto a una temperatura de aproximadamente 181ºC para suavizar la película, formar los dientes, y curar el cuerpo. El molde es luego enfriado a 140ºC bajo una presión completa (250 psi) antes de que la correa sea removida.

En aún otra modalidad, la camisa 30 comprende una película termoplástica de poliéster. Varios tipos de poliéster se pueden utilizar. Como ejemplos se incluyen, pero no están limitados a, copolímeros de poliéster Hytrel^{^{TM}} por DuPont y Arnitel^{^{TM}} por DSM. Las películas de termoplástico de poliéster están disponibles en un rango de grados con una temperatura de pico de fusiónque varía desde aproximadamente 148ºC a 219ºC. Las películas de poliéster hacen muy flexibles y durables las camisas de correa.

Ejemplo 6

Seis capas de 5-mil (1.2 mm de grosor total) película termoplástica de poliéster Hytrel^{^{TM}} 4056 que tiene una temperatura de pico de fusión de aproximadamente 150ºC, se moldean con un cuerpo de goma HNBR como en los ejemplos 4 y 5, termomodificados al surtir el Vulcup por Varox 130XL para curar a una temperatura inferior. Los materiales y el molde son colocados en un molde de bolsa bajo una presión de 250 psi. El molde es llevado a una temperatura de aproximadamente 156ºC para suavizar la película, formar los dientes y curar el cuerpo. Luego el molde es enfriado a 100ºC bajo presión completa (250 psi) antes de que se remueva la correa.

La formulación de HNBR utilizada en los ejemplos 4-6 es conocida:

Therban C3467 (Bayer)	100
Negro de humo	5
Óxido de zinc	10
Ácido estearico	2
Plastificador	5
Diaquilato de Zinc (Sartomer)	39
Antioxidantes	4
Azufres y aceleradores	2.25
Varox 130XL (vanderbitt)	9

Se debe entender que la presente invención es capaz de una variedad de modificaciones y variaciones que serán evidentes para aquellos expertos en la técnica luego de leer esta especificación. Tales modificaciones y variaciones y equivalentes pretenden ser parte del alcance de la presente invención como se definen en las reivindicaciones finales.

Claims (13)

1. Un método para hacer una correa que comprende las etapas de:

Aplicar una capa de película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto que tiene un grosor hacia una superficie exterior de un mandril;

Aplicar una capa de material elastomérico (21) sobre una película termoplástica de polietileno de peso molecular ultra alto;

Aplicar un miembro tensil (20) sobre la capa de material elastomérico (21);

Aplicar una capa de material elastomérico sobre el miembro tensil (20);

Curar la correa;

Apagar el mandril en un fluido frío;

Remover la correa curada del mandril.

2. El método como en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de:

Utilizar un polietileno de peso molecular ultra alto que tiene un peso molecular en el rango de 3.000.000 a 7.000.000 de gramos/mol.

3. El método como en la reivindicación 2, en donde la temperatura de pico de fusión para la capa de polietileno de peso molecular ultra alto es aproximadamente 128º a 132ºC.

4. Un método como en la reivindicación 1, en donde el grosor del polietileno de peso molecular ultra alto se encuentra en el rango de 025 a 3 mm.

5. Una correa que comprende:

Un cuerpo (10) que comprende un material elastomérico;

Un miembro tensil (20) longitudinalmente dispuesto a lo largo de la longitud de dicho cuerpo (10);

Una pluralidad de dientes (15) dispuestos a lo largo de dicho cuerpo que tienen una primera superficie para acoplar un piñón, dichos dientes (15) se encuentran dispuestos transversalmente en el largo longitudinal de dicho cuerpo (10);

Una capa de polietileno que posee un grosor unido a dichos dientes (15), la capa de polietileno que tiene un peso molecular en el rango de aproximadamente 3.000.000 a 7.000.000 de gramos/mol.

caracterizada por una capa de material elastomérico (21) dispuesta entre dicho número tensil (20) y dicha capa de polietileno.

6. La correa, como en la reivindicación 5, en donde una temperatura de pico de fusión para la capa de polietileno se encuentra en el rango de aproximadamente 128º a 132ºC.

7. La correa como en la reivindicación 5, en donde el grosor de la capa de polietileno se encuentra en el rango de aproximadamente 0.025 mm a 3.0 mm.

8. La correa como en la reivindicación 5, en donde el polietileno comprende una temperatura de suavizamiento que es menor que la temperatura de cura del cuerpo.

9. La correa como en la reivindicación 8, en donde:

La capa de polietileno comprende una temperatura de suavizamiento que es mayor que la temperatura de cura del cuerpo; y una forma preformada que describe los dientes.

10. Una correa como en la reivindicación 5, que comprende además un adhesivo para unir dicha capa de polietileno hecho cuerpo (10), en donde el adhesivo comprende un adhesivo basado en solvente hecho de elastómeros de poliolefina modificados.

11. La correa como en la reivindicación 9, que comprende además un adhesivo para unir dicha capa de polietileno a dicho cuerpo (10) en donde el adhesivo comprende adhesivo basado en solvente hecho de elastómeros de poliolefina modificados.

12. La correa como en la reivindicación 5, en donde:

El material elastomérico comprende goma de EPDM; y

dicho caucho de EPDM comprende 2%-10% de peróxido.

13. La correa como en la reivindicación 5, en donde la capa de polietileno comprende además:

Un peso molecular en el rango de 250.000 a 3.000.000 de gramos/mol.