專利名稱：：動(dòng)力傳送皮帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有工程化表面的動(dòng)力傳送皮帶，且更具體地涉及具有包括一區(qū)域的工程化表面的動(dòng)力傳送皮帶，該區(qū)域具有包括丙烯酸類纖維的非織造織物材料。
背景技術(shù)：
：本
技術(shù)領(lǐng)域：
已知由具有嵌入的可拉伸性構(gòu)件的彈性體材料制造動(dòng)力傳送皮帶。帶可描述為多個(gè)楔的、有齒的v形皮帶或平的輪廓。皮帶在具有相匹配的輪廓的皮帶輪中運(yùn)行。已知使用各種紡織材料或纖維來覆蓋皮帶的表面，包括背部、側(cè)部、輪廓和/或楔側(cè)面，以改變表面和/或下層的彈性體區(qū)域的抗磨損性、摩擦屬性、抗破裂性、剛度和/或強(qiáng)度特性?？尚枰囟ǖ目椢锾匦院?或工藝來模制輪廓。例如在模制前織物可被預(yù)先形成為輪廓形狀，一種冗長(zhǎng)的工藝步驟。更普通地，為了避免預(yù)先成形的步驟，通過有齒的模具上的流通工藝(flow-throughprocess)制造的織物覆蓋的有齒的皮帶需要可延展的織物，諸如在至少一個(gè)方向上具有非常低的模量和高的伸長(zhǎng)率的織物。類似地通過成形的外部模具壓制而在平的心軸(mandrel)上倒置制造的、織物覆蓋的有凹口或有齒的V形皮帶或有多個(gè)V形楔的皮帶，需要具有高的伸長(zhǎng)率(通常40-100%)和低的模量的織物，以從初始的平的構(gòu)型伸展成最終成形的構(gòu)型而不撕裂或限制輪廓的形成。包括各種纖維材料的滿意的機(jī)織物和針織織物對(duì)于這樣的應(yīng)用是已知的。本技術(shù)的代表是Westhoff的美國專利No.5645504，其中建議了芳族聚酰胺、棉、人造絲和腈綸紗對(duì)于在離合應(yīng)用中用于皮帶覆蓋或增強(qiáng)的綷編伸展織物是有用的，因?yàn)檫@些材料具有足夠高的熔融溫度以抵擋這樣的應(yīng)用中的摩擦熱。提供的唯一的代表性實(shí)例是帶有芳族聚酰胺-人造絲混合的紗線的針織織物。具有適合于皮帶的高的伸展性的針織和機(jī)織織物相對(duì)較貴。已知植絨工藝用于制造在皮帶表面上具有高度可控的纖維數(shù)量和方向的皮帶。本技術(shù)的代表是Wegele的美國專利No.6561937，其中皮帶的驅(qū)動(dòng)表面上織物覆蓋有通過粘合劑植絨的垂直定向的短纖維。公開地很多纖維材料可用于植絨，包括丙烯酸類纖維，但是沒有提供基本原理來幫助選擇纖維的類型，且沒有提供丙烯酸類的實(shí)例。植絨對(duì)皮帶制造的工藝添加了額外的工藝步驟且需要特定的裝備。已經(jīng)提出過非織造織物(通常稱為"非織造物")用于覆蓋成形的皮帶表面。本技術(shù)的代表是Patterson等人的美國專利No.6793S99、Edwards等人的美國專利No.6824485和Kopang的美國專利No.6609990。非織造織物可提供在模制期間易于被彈性體穿透的開口結(jié)構(gòu)、或在表面處留有高密集度的纖維的較封閉的結(jié)構(gòu)，多種織物材料可用于在皮帶中實(shí)現(xiàn)所期望的摩擦、熱和機(jī)械特性。非織造物在常規(guī)的皮帶制造設(shè)備中被加工，并提供超過針織和機(jī)織織物的費(fèi)用節(jié)省?；旌?非織l:物具有一種或多種;希^望有的;爭(zhēng)性。'第一，、纖維素材料具有相對(duì)弱的耐久性，特別是在潮濕的操作條件下。第二，現(xiàn)有技術(shù)的非織造物具有非常有限的伸展性或伸長(zhǎng)率。通常，在拉伸試驗(yàn)中，非織造僅伸展2_10%且之后屈服或撕裂，使得隨后的延展高度集中在撕裂區(qū)域。類似地，當(dāng)非織造物在模制期間伸展時(shí)，隨即步驟的纖維簡(jiǎn)單地相互滑動(dòng)并分離，包括破裂開纖維之間由若使用的粘合結(jié)合劑所形成的任何結(jié)合。不像機(jī)織或針織織物，非織造物的伸展非常難于控制，且分離的纖維常常產(chǎn)生孔洞或撕裂。孔洞或撕裂導(dǎo)致不規(guī)則的皮帶表面、過度的橡膠刺穿、和/或暴露的彈性體補(bǔ)綴，產(chǎn)生弱的抗磨損性、噪聲、和/或弱的摩擦控制。第三，之前難于控制橡膠穿入非織造織物以獲得所期望的表面特性，特別是當(dāng)伴隨撕裂問題時(shí)。甚至在廣泛調(diào)查研究了諸如孔隙度、滲透性、厚度和拉伸強(qiáng)度的已知的織物變量、或者諸如使用多層非織造物的工藝變量的操作之后，還需要工藝和性能的改進(jìn)。已經(jīng)調(diào)查研究了大量合成、天然和混合的非織造織物材料，其生產(chǎn)的皮帶中沒有一種完全沒有前述的缺陷，本發(fā)明人最終發(fā)現(xiàn)了本文所公開的發(fā)明的技術(shù)方案。所需要的是一種具有皮帶輪接合區(qū)域的動(dòng)力傳送皮帶，該皮帶輪接合區(qū)域包括在皮帶主體的下層彈性體上的或與其混合的非織造表面材料，其中，非織造織物材料包括丙烯酸類纖維，可選地混合有高達(dá)大約75%的非丙烯酸類纖維，例如纖維素纖維。所需要的是一種動(dòng)力傳送皮帶，其帶有多楔的輪廓且具有非織造皮帶輪接合表面層和壓縮層，非織造層包括丙烯酸類纖維或超細(xì)纖維，可選地混合有高達(dá)大約75%的非丙烯酸類纖維。本發(fā)明滿足這些需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要方面提供一種動(dòng)力傳送皮帶，其包括主體，該主體包括彈性體材料并具有沿縱向方向延伸的拉伸性構(gòu)件，主體具有皮帶輪接合區(qū)域，該皮帶輪接合區(qū)域具有輪廓；皮帶輪接合區(qū)域包括纖維性的非織造織物材料；其特征在于非織造織物材料的纖維包括丙烯酸類纖維。本發(fā)明的另一方面，非織造織物材料的纖維包括至少約25%重量的丙烯酸類纖維。本發(fā)明的另一方面，非織造織物材料在皮帶輪接合區(qū)域與主體的彈性體材料混合。本發(fā)明的另一方面，丙烯酸類纖維是丙烯酸類超細(xì)纖維，其具有約1.5或更小的旦尼爾每單纖維(dpf)，優(yōu)選地為約l.Odpf或更小的纖維尺寸，或者纖維可具有約13.5微米或更小，優(yōu)選地為ll微米或更小的平均直徑。丙烯酸類纖維可具有從約lmm至約10mm的平均長(zhǎng)度，優(yōu)選地為從約lmm至約6mm，或從約2mm至約5mm。本發(fā)明的另一方面，非織造織物材料的高達(dá)約75%的纖維可包括非丙烯酸類纖維，例如其他的合成纖維、天然纖維、或纖維素纖維。本方面的另一方面提供一種帶有多個(gè)楔輪廓的動(dòng)力傳送皮帶，且其具有非織造皮帶輪接合表面層和壓縮層，非織造層包括丙烯酸類纖維或超細(xì)纖維，可選地與高達(dá)約75%的纖維素纖維混合。本發(fā)明的另一方面提供一種改進(jìn)的制造皮帶的方法，其包括步驟將皮帶構(gòu)造的第一彈性體和/或紡織品層放置在心軸上；將拉伸性簾線放置在第一層上；將第二彈性體層放置在所述拉伸性簾線層上；將纖維性的非織造織物區(qū)域放置在所述第二彈性體層上；在輪廓成形模具中固化所述皮帶構(gòu)造；以及選擇用于非織造區(qū)域的丙烯酸類非織造織物。通過本發(fā)明的下述說明和附圖，將指出或解釋本發(fā)明的其他方面。圖1是本發(fā)明皮帶的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。圖2示出未對(duì)準(zhǔn)噪聲測(cè)試皮帶輪的構(gòu)造。圖3示出受力滑動(dòng)耐久性測(cè)試皮帶輪的構(gòu)造。圖4示出摩擦系數(shù)(C()F)測(cè)試皮帶輪的構(gòu)造。具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明皮帶20的實(shí)施例的截面視圖。皮帶20包括主體11和沿著縱向方向延伸的皮帶輪接合楔12。皮帶20還包括沿皮帶的縱向軸線延伸的承載拉伸性構(gòu)件10。拉伸性構(gòu)件10可包括例如本
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知的任何有機(jī)或無機(jī)纖維的拉伸性簾線材料，包括芳族聚酰胺、聚酯、尼龍、玻璃、碳、聚乙烯醇(PVAL)、鋼絲、人造絲、聚對(duì)苯亞基苯并雙噁唑纖維(poly(p-phenylene-2，6-benzobisoxazole))(PBO)、液晶聚酯(以商品名Vectran出售的)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酮(POK)和各種天然纖維。聚酯纖維可包括例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。楔12包括彈性體楔材料，其可僅包括橡膠，如楔12a所示。備選地，楔12還可包括遍及彈性體楔材料散布的纖維18，如楔12b所示。彈性體材料可包括EPDM、EPM、EOM、EBM、SBR、NBR、NR、HNBR、聚氯丁二烯、可軋的PU，或者這些和其等同物中的兩種或多種的混合。皮帶20還可以可選地在背側(cè)包括外皮6和/或上簾線(overcord)7。外皮6可包括尼龍、聚酯、棉或其他適合的等同織物的織物材料，包括混合織物。外皮6可包括熱塑的或熱固的材料，諸如尼龍、聚亞安酯、聚乙烯和其等同物。外皮6可以是機(jī)織的、針織的或非織造的。上簾線7可以是任何適合的彈性體材料。皮帶背部表面可以是有紋理的，例如，通過模制或磨制或切割或通過使用有紋理的織物。皮帶20還可以可選地包括橫跨皮帶寬度的鄰近拉伸性構(gòu)件10的分絞線層(cross-cordlayer)8。分絞線層8可基本上是無孔的，使得在模制過程期間基本上沒有彈性體材料穿透分絞線層8,從而在皮帶內(nèi)保持合適的拉伸性構(gòu)件位置。分絞線層8可包括機(jī)織的或非織造的材料，例如無孔的輪胎簾線。薄的樹膠層9可以可選地布置在分絞線層8和拉伸性構(gòu)件IO之間，以對(duì)拉伸性構(gòu)件10緩沖，并因而避免磨損拉伸性構(gòu)件。薄的樹膠層9可在拉伸性構(gòu)件IO之間延伸，在拉伸性構(gòu)件之間形成突出部17。如果希望是完全封閉簾線，額外的樹膠層(未顯示)還可設(shè)置在簾線的相對(duì)側(cè)。備選地，分絞線層8可以是多孔的，使得在模制期間上簾線7的材料與交叉簾線材料相互貫穿，因而可以在使用或不使用樹膠層9的情況下，在拉伸性構(gòu)件之間形成突出部17。楔12可包括使用者所需的任何數(shù)量的楔和任意輪廓。圖1示出有多個(gè)v形楔的輪廓。雖然為了闡釋本發(fā)明的不同實(shí)施例，楔12b被示出為不同于楔12a,但是應(yīng)理解在有多個(gè)楔的皮帶中的楔12通常所有都是相同構(gòu)造的。皮帶還可包括單個(gè)楔v形皮帶輪廓。皮帶還可包括有齒的輪廓，其中楔或齒橫向地定向，并且包括承載織物外皮作為齒面的有齒的同步皮帶。皮帶輪接合區(qū)域13可包括隨機(jī)排列的非織造織物材料，該非織造織物材料與楔12的材料混合并相互穿透，從而形成非織造區(qū)域15。因而，非織造區(qū)域15在非織造包含區(qū)域和楔材料之間可具有分離的邊界或不具有分離的邊界。依賴于混合的程度，非織造織物材料和彈性體二者都可出現(xiàn)在皮帶輪接合表面14處，或僅非織造織物材料可出現(xiàn)在皮帶輪接合表面14處。優(yōu)選地，高密度的丙烯酸類纖維和很少的彈性體出現(xiàn)在皮帶輪接合表面處。楔12b示出了備選的實(shí)施例，其中表面下區(qū)域16位于皮帶輪接合非織造區(qū)域15和楔12b的材料之間。表面下區(qū)域16包括與主體11和楔12b明顯不同的彈性體磨擦材料。表面下區(qū)域16的彈性體材料與非織造織物材料混合并相互貫穿。表面下區(qū)域16的厚度可以是均勻的，或其可繞輪廓而變化，例如如圖1所示。厚度變化可以由制造方法產(chǎn)生。楔12或表面下區(qū)域16的彈性體材料可以可選地包括摩擦改良劑。作為示例且非限制的方式，摩擦改良劑可包括蠟、油、石墨、氮化硼、二硫化鉬、含氟聚合物、云母、滑石、以及其各種混合物和等同物。石墨摩擦改良劑可以是微?；蚶w維形式的。摩擦改良劑可包括羧酸的金屬鹽，如美國專利No.6824485所述的，其在此被參考引入。非織造區(qū)域的厚度可以是對(duì)于楔或皮帶的剛度的主要貢獻(xiàn)者。對(duì)于撓性的皮帶，希望使非織造區(qū)域盡可能薄，且表面下區(qū)域的厚度至少足以適應(yīng)預(yù)期的磨損量。對(duì)于剛性的楔(橫向)和撓性的皮帶(縱向的)，希望非織造物定向成使得具有優(yōu)選的纖維定向的方向橫向于皮帶的長(zhǎng)度。非織造區(qū)域15可包括單一層的或注入彈性體材料的非織造織物材料的多個(gè)上簾線層。摩擦改良劑可用于非織造區(qū)域15，以幫助控制非織造區(qū)域的外表面的摩擦系數(shù)(COF)。作為示例且非限制的方式，摩擦改良劑可包括蠟、油、石墨、氮化硼、二硫化鉬、含氟聚合物、云母、滑石、羧酸的金屬鹽以及其各種混合物和等同物，如與表面下區(qū)域16所述的。摩擦改良劑可在形成期間通過濕潤或干燥工藝、或在皮帶組裝之前以單獨(dú)的處理工藝來施加至非織造織物材料，且因此可添加包含在可選的表面下區(qū)域16的相互滲透的彈性體材料或楔12的材料中的任何可選的摩擦改良劑。10非織造織物材料包括丙烯酸類纖維。根據(jù)通常的使用，丙烯酸類纖維使合成纖維，其中纖維形成物質(zhì)是由至少大約85°/。重量的丙烯腈單體單元組成的任何長(zhǎng)鏈合成聚合物。其中的纖維形成物質(zhì)是由小于大約85%但至少35%重量的丙烯腈單元組成的任何長(zhǎng)鏈合成聚合物，所制造的纖維通常稱為"變性聚丙烯睛"纖維。丙烯酸或變性聚丙烯睛可用于本發(fā)明。本文引用的丙烯酸類纖維是指兩種形式，即，本文的丙烯酸類指具有至少35%重量的丙烯腈單元的任何制造的纖維。優(yōu)選的丙烯酸具有至少85%重量的丙烯腈單元?？墒褂眠m用于任何已知的非織造制造工藝的任何丙烯酸類纖維，包括絲束、切段纖維、短切的(chopped)、漿狀的(pulp)、研磨的(ground)和類似物。適合的丙烯酸類纖維可具有從約lmm至約10mm的平均長(zhǎng)度，優(yōu)選地從約lmm至約6mm，或從約2mm至約5mm。適合的丙烯酸類纖維可具有從約0.05至約5旦尼爾/單纖維(dpf)，或優(yōu)選從約0.05dpf至約1.5dpf的單纖維尺寸。但尼爾定義為每9000米纖維的重量(以克為單位)。優(yōu)選的丙烯酸類纖維是丙烯酸類超細(xì)纖維，其具有小于約ldpf、或從約0.05至約ldpf的單纖維尺寸。纖維可具有小于約13.5微米，或優(yōu)選地小于約ll微米、或小于約5微米的平均直徑。應(yīng)理解纖維直徑是與dpf相關(guān)的。非織造物可具有從約4g/n^至約90g/mS范圍中的基礎(chǔ)重量。適合的非織造物可具有從10g/n^至約50g/m"范圍中的基礎(chǔ)重量。在一優(yōu)選實(shí)施例中，基礎(chǔ)重量的范圍從14g/m2至約25g/m2，且可使用兩層片或?qū)拥姆强椩煳?。非織造織物材料的孔隙度可由空氣滲透性測(cè)量來表示，戶斤述觀'j量寸吏用Frazier⑧(FrazierPrecisionInstrumentCompany,Inc.的商標(biāo))的差壓空氣滲透性測(cè)量?jī)x器和/或諸如ASTMD737或等同的標(biāo)準(zhǔn)方法。非織造織物材料的孔隙度范圍可以是在12.7mm水壓差下從約20至約400cm3/s每平方厘米(在1/2英寸水下從約40至約800ft"min每平方英尺)。優(yōu)選地，非織造織物材料的孔隙度可以是在12.7mm水壓差下約30至約200cm3/s每平方厘米。優(yōu)選的非織造物具有在12.7mm水壓差下約60至約200cm3/s每平方厘米的范圍中的孔隙度，且可使用兩層。當(dāng)然，實(shí)踐中通過使用多于一層的非織造物會(huì)顯著減小實(shí)際的孔隙度。優(yōu)選地，所得到的多層的孔隙度(即滲透性)在特定的范圍內(nèi)。非織造物可包括隨機(jī)定向的纖維的織物，或者纖維可具有由用于制造其的工藝條件和裝備所引起的某種程度的定向。作為結(jié)果，非織造物的拉伸強(qiáng)度在機(jī)械加工方向上相較于橫向方向可以有些不同。平均拉伸強(qiáng)度的范圍可為從約170至約2000g/m(基于每單位寬度拉拽樣品的力)。優(yōu)選地；平均拉伸強(qiáng)度的范圍可從約200至約1500g/cm或從約400至約700g/cm。非織造區(qū)域15的厚度可為約0.025mm或更大。非織造織物材料的厚度的范圍可從約0.05至約1.2mm。優(yōu)選地，非織造織物材料的厚度從約0.05至約0.6mm或從約0.05至約0.3mm。如果非織造物太厚，或者彈性體不足以穿透非織造物，或者非織造物將阻止彈性體流入模具并無法形成適合的輪廓形狀。如果非織造物太薄，或者其會(huì)撕裂，或者其會(huì)允許太多的彈性體穿透，導(dǎo)致橡膠刺穿或表面上太多的橡膠。非織造織物除了預(yù)定數(shù)量的丙烯酸類纖維外可包括非丙烯酸類纖維材料。相信，添加至其他的非丙烯酸非織造織物配方的任何數(shù)量的適合丙稀酸類纖維，會(huì)改進(jìn)本發(fā)明實(shí)施例中非織造物的性能方面。非織造織物材料的丙烯酸類纖維含量可以是在重量上基于非織造物的總纖維含量從約25%至100%。優(yōu)選地，非織造織物材料的丙稀酸類纖維含量在重量上為從約40%至100%。非織造物可包括天然纖維、有機(jī)纖維或纖維素纖維，包括例如軟木漿、硬木漿、木粉、亞麻、黃麻、大麻、紅麻、棉、木棉、劍麻、羊毛、絲綢、或其他纖維素纖維，或者其組合。非織造物可包括其他合成、無機(jī)纖維，無機(jī)纖維包括芳族聚酰胺、碳、聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺、PVAL、人造絲、玻璃纖維、玄武巖、或尼龍。非織造物可包括高達(dá)約75%重量的前述非丙烯酸類纖維或其組合的總纖維含量，以及至少約25%的總纖維含量包括丙烯酸類纖維。優(yōu)選地，高達(dá)約60%重量的非織造物的纖維包括非丙烯酸類纖維。非織造物還可包括本
技術(shù)領(lǐng)域：
已知的額外成分，以給非織造物賦予有利的工藝特性或物理屬性。例如，非織造物可包括膠料、化學(xué)粘合物和/或包括橡膠粘合促進(jìn)劑的粘合劑樹脂?；瘜W(xué)粘合物例如可配制有表面活性劑、增稠劑、染料、顏料、交聯(lián)劑、酸和堿、填充物和類似物，且粘合物通?？砂◤募s0.5%至約35%的總非織造物干重量。例如，有用的橡膠粘合促進(jìn)劑包括乳膠、成塊的異氰酸酯、三聚氰尿酸三烯丙酯、丙烯酸樹脂、聚氨酯橡膠、環(huán)氧樹脂、間苯二酚-曱醛樹脂、酚醛樹脂、氯酚樹脂、烴類樹脂、松香脂、三聚氰胺曱醛樹脂、脂肪酸或乙醇的長(zhǎng)鏈單-、雙-、或三酯、和類似物及其組合。例如，有益的粘合促進(jìn)劑在美國專利No.6858664中描述。除了化學(xué)結(jié)合或替代化學(xué)結(jié)合，可使用機(jī)械結(jié)合、熱結(jié)合、網(wǎng)狀結(jié)合、或溶劑結(jié)合、或者前述的組合。機(jī)械結(jié)合技術(shù)例如包括針刺法、針腳式接合和水刺纏結(jié)技術(shù)(hydroentanglement)。結(jié)合的程度在確定非織造物的強(qiáng)度、孔隙度和密度中是重要的因素。作為非限制的示例，適合的非織造物包括在重量上從約0.5%至約25%、帶有基于PVAL的粘合物成分的化學(xué)粘合物。作為非限制的示例，適合的非織造物可包括化學(xué)粘合物成分，其包括在干重量上從約1%至約15%的橡膠粘合促進(jìn)劑，作為化學(xué)粘合物成分的組分。纖維18可包括在彈性體主體11和/或上簾線7和/或楔12和/或可選的表面下區(qū)域16的基質(zhì)中。纖維18還可減小楔表面的脫落或變形和/或顫動(dòng)或噪聲。纖維可為合成的或天然的、有才幾的或無才幾的，且可包括芳族聚酰胺、碳、聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺、PVAL、人造絲、丙烯酸、玻璃纖維、和尼龍、以及其混合和等同。其他有機(jī)的纖維可包括羊毛、絲綢、大麻、棉、以及其混合和等同。用于楔彈性體的纖維的量可在每百份橡膠0至約25份纖維(PHR)的范圍中。一示例的實(shí)施例釆用在每百份橡膠從約0.01至約5份纖維。非織造區(qū)域允許下簾線楔材料中所需的短絨或纖維含量的百分比的顯著減小。由于下簾線構(gòu)造的增強(qiáng)的彈性和撓度，這樣的變化導(dǎo)致改進(jìn)的皮帶性能。與具有100%木漿的非織造物、或木漿/合成的混合非織造物的現(xiàn)有技術(shù)的皮帶比較，在非織造物中使用丙烯酸類纖維在干的和濕的測(cè)試條件下以及對(duì)于新的皮帶和通過延展測(cè)試而斷裂的皮帶，明顯改善了本發(fā)明皮帶的皮帶輪接合表面的耐久性和滑動(dòng)噪聲性能。在非織造物中使用丙烯酸明顯改變了皮帶的摩擦特性，并改善了皮帶在其使用壽命期間COF的穩(wěn)定性。在非織造物中使用丙烯酸明顯改善了皮帶制造的容易性以及所得到的皮帶的非織造表面層的一致性。根據(jù)通常的橡膠工藝操作，可選的表面下區(qū)域、皮帶主體和上簾線的彈性體材料配方可選地、但優(yōu)選地包括一種或多種額外的常規(guī)彈性體添加劑、工藝和增量油、抗氧化劑、蠟、顏料、可塑劑、軟化劑、增粘劑、填充物、催化劑、促進(jìn)劑、防焦劑、硫化劑、潤滑劑和類似物。例如，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，彈性體材料還包括炭黑、可塑劑、抗氧化劑、交聯(lián)助劑(coagent)、過氧化物、和固化遲延劑。制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的皮帶可以以一系列的層在心軸上構(gòu)建、倒置。如果有外皮6，其被最先放置。接著，皮帶的彈性體上簾線7被放置。每個(gè)隨后的彈性體層被放置在之前施加的層上?？蛇x的分絞線層8可施加在上簾線7上。拉伸性簾線10通過螺旋纏繞被適當(dāng)?shù)厥┘釉诜纸g線層8(如果有)上，或者施加在上簾線7或外皮6上。樹膠層9可施加在拉伸性簾線7和分絞線層8之間，以為拉伸性簾線IO提供緩沖。彈性體下簾線或主體11然后施加在拉伸性簾線IO之上。倒數(shù)第二個(gè)以預(yù)定量施加可選的彈性體表面下區(qū)域16。表面下區(qū)域16可包括一層或多層彈性體材料。被施加至所構(gòu)建的彈性體表面下層16或下簾線或主體11的最后的層是包含區(qū)域15的非織造織物材料。非織造區(qū)域可包括一層或多層非織造織物材料。在一優(yōu)選實(shí)施例中，使用兩層丙烯酸非織造織物材料。已知一層或多層非織造物具有額外的優(yōu)點(diǎn)，允許在固化處理期間出現(xiàn)的氣體從模具的邊緣排出或溢出。然而，一直非常難于實(shí)現(xiàn)，下簾線的彈性體材料適當(dāng)?shù)叵嗷B透到非織造織物材料中，從而形成區(qū)域15。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可選地包括基于丙烯酸類纖維的、高達(dá)約75%纖維素或其他纖維的非織造織物材14料，提供了彈性體材料在模制過程期間均勻且可再生地相互滲透到非織造物中。雖然并不了解其基本的機(jī)制，但丙烯酸非織造物，及優(yōu)選的丙烯酸類超細(xì)纖維的非織造物顯示是唯一的、適合于皮帶中的此工藝和此應(yīng)用的。然后皮帶構(gòu)造經(jīng)受足夠的固化壓力和溫度，以硫化并模制皮帶。例如，制作工藝可包括從模具內(nèi)部排放空氣；在外殼上施加蒸汽壓力到約175至235psig(約1.2到1.62MPa)的范圍、持續(xù)約2到10分鐘；然后，在模具的內(nèi)部施加蒸汽壓力到約85至210psig(約0.59到1.45MPa)的范圍；以及固化約10到20分鐘。一旦冷卻，固化的皮帶構(gòu)造隨后從心軸分離并被切割成適合的皮帶寬度。用在范圍的高端點(diǎn)的處理壓力來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的輪廓形狀。還與施加的用于代替蒸汽固化的電加熱同時(shí)相結(jié)合的，使用本
技術(shù)領(lǐng)域：
已知的液壓或其他方法(氣動(dòng)的、機(jī)械的和類似的)來對(duì)皮帶施加壓力。對(duì)于液壓固化的壓力范圍可為約85到500psig(約0.59到3.45MPa)。溫度范圍可為約250到500。F(約120到260。C)。在固化之前包括施加壓力的此方法拓寬了橡膠原料的選擇，以包括帶有相對(duì)差的燒焦安全性和/或相對(duì)高的粘性的很多橡膠原料。壓力可施加至撓性的成形外殼上，其徑向向內(nèi)地壓在皮帶構(gòu)造上，以形成輪廓，因此利用剛性的內(nèi)心軸用于構(gòu)造。備選地，皮帶可構(gòu)建在內(nèi)心軸上的擴(kuò)展膜上，使得施加至可擴(kuò)展膜上的壓力將皮帶板材壓入有楔的或成形的外殼模具中。在固化之前施加壓力將彈性體主體或表面下材料注入非織造織物材料中。彈性體材料隨后占據(jù)包括非織造織物材料的各個(gè)纖維之間的空隙。這產(chǎn)生非織造織物材料的區(qū)域15,其中非織造織物材料與彈性體材料共同混合并相互滲透。因?yàn)樘嗷蛱俚南嗷B透，現(xiàn)有技術(shù)的包括木漿和各種合成纖維的非織造織物材料難于用于皮帶中。太多的相互滲透或"刺穿"導(dǎo)致橡膠表面與皮帶所期望的相比具有更小的抗摩擦性、更高的摩擦系數(shù)、更多的滑動(dòng)噪聲和/或通常更不穩(wěn)定的性能。已觀察到當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的非織造物具有太大的孔隙度時(shí)，刺穿在非織造物中可導(dǎo)致太小的孔隙度、太小的強(qiáng)度、或太大的強(qiáng)度、太多的撕裂或孔洞形成，并且可能其他因素也是重要的。具有太大強(qiáng)度和太大的孔隙度的非織造物不會(huì)變形成模具的形狀，且彈性體簡(jiǎn)單地流過非織造物，導(dǎo)致皮帶在皮帶輪接合表面上僅具有彈性體和/或不完全的輪廓體或未填滿的楔。具有太小強(qiáng)度的非織造物在模制期間撕裂或形成孔洞，又導(dǎo)致在皮帶輪接合表面上僅有彈性體或彈性體補(bǔ)片。具有太小的孔隙度和太大強(qiáng)度的非織造物會(huì)阻止刺穿，但也在模制期間阻止合適的輪廓形成。不可思議地，根據(jù)本發(fā)明的丙烯酸非織造物的使用解決了這些問題，并提供一種皮帶，其具有所希望量的彈性體對(duì)非織造物的穿透，以及具有在皮帶輪接合表面處帶有所希望量的纖維的均勻模制的表面。實(shí)例下面的實(shí)例提供用于闡釋本發(fā)明的實(shí)質(zhì)且不意在限制其范圍。第一組實(shí)例闡釋本發(fā)明皮帶相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的工藝改進(jìn)。測(cè)試的皮帶包括上簾線7、交叉簾線8、樹膠層9、拉伸性簾線IO、壓縮部分或主體11、以及在有多個(gè)v形楔的輪廓上的非織造區(qū)域15,如圖1所示。測(cè)試的皮帶使用基于EPDM的彈性體材料、聚酯拉伸性簾線、尼龍交叉簾線、以及兩層各種成分的非織造物，如表1和2中所示。表1和2中的非織造物是在相比較的處理?xiàng)l件下、通過濕法(wet-laid)工藝、以PVAL粘合物來生產(chǎn)的。所述的成分百分比僅基于纖維含量，忽略包括從約15%至約22%的總非織造物重量的粘合物含量。對(duì)于實(shí)例4、6和8，PVAL粘合物包括聚氰胺甲醛(MF)樹脂、包括約5%的干粘合物重量的橡膠粘合促進(jìn)劑。記載了用于單一層的非織造物的厚度和孔隙度以及基礎(chǔ)重量。表l的非織造物實(shí)例利用約O.ldpf的、具有約3，5微米直徑的、約3mm長(zhǎng)度的、且85%或更多丙烯腈含量的丙烯酸類超細(xì)纖維。纖維素是具有約25至約35微米的纖維直徑和約2至約4mm纖維長(zhǎng)度的軟木漿。評(píng)價(jià)使用一層非織造物以及兩層非織造物來加工皮帶?；趯?duì)于v形楔輪廓的形成或模具填充的質(zhì)量、刺穿的量、以及表面的非織造纖維覆蓋的補(bǔ)片狀態(tài)(patchiness)的觀測(cè)，而定性地評(píng)價(jià)工藝結(jié)果。表l中丙烯酸非織造物總是導(dǎo)致優(yōu)秀的輪廓形成和表面上高度的纖維覆蓋率。通常,對(duì)于表1中的丙烯酸非織造物，存在不多于5%的刺穿。另一方面，證明了表2中的比較實(shí)例難于使用，且通常具有過多的刺穿，或者具有有缺陷的輪廓成形(模具未填滿)。從表1和2中可注意到，比較實(shí)例在基礎(chǔ)重量、厚度、孔隙度、以及強(qiáng)度(未顯示)方面與本發(fā)明的實(shí)例相似。PET的比較實(shí)例是超細(xì)纖維，僅比丙烯酸類超細(xì)纖維的實(shí)例略大一點(diǎn)。因而，對(duì)于產(chǎn)生這些特別的工藝結(jié)果而言，相信選擇丙烯酸類纖維用于非織造物是最重要的步驟。表1實(shí)例號(hào)非織造織物材料實(shí)例基礎(chǔ)重量(g/m2)厚度(mm)孔隙度(cc/s/cm2)工藝結(jié)果'(一層)工藝結(jié)果(兩層)1100%丙烯酸類超細(xì)纖維21.80.114NAExcFSExcFS250/50丙烯酸/纖維素16.40.07443ExcExc3100%丙烯酸類超細(xì)纖維21.7()10938ExcFSExcFS4100%丙晞酸類超細(xì)纖維+AP*20.00.07943ExcExc570/30丙烯酸/纖維素16.40.07670ExcExc670/30丙烯酸/纖維素+AP20.40.094卯ExcExc50/50丙烯酸/纖維素17.60.08178ExcExc850/50丙烯酸/纖維素+AP21.00.08991ExcExc*AP=MF粘合促進(jìn)劑；FS-—致的纖維表面；ST-不可接受的刺穿；NF-模具未填滿；PC-補(bǔ)片覆蓋率；Exc-優(yōu)秀；NA-不可用。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>第二組實(shí)例闡釋丙烯酸非織造物的皮帶性能相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的帶有纖維素非織造物的皮帶的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于用表l中丙烯酸非織造物實(shí)例3至8所構(gòu)造的、實(shí)例性的、有多個(gè)v形楔的皮帶，進(jìn)行噪聲、摩擦和耐久性測(cè)試。類似地，測(cè)試具有比較實(shí)例11的現(xiàn)有技術(shù)纖維素非織造物的現(xiàn)有技術(shù)皮帶。該結(jié)果示出由本發(fā)明的皮帶所產(chǎn)生的未對(duì)準(zhǔn)噪聲被顯著減小了。本發(fā)明的皮帶更安靜，且隨著時(shí)間而呈現(xiàn)穩(wěn)定得多的摩擦性能。本發(fā)明還耐水，且在潮濕測(cè)試條件下呈現(xiàn)穩(wěn)定的摩擦性能。本發(fā)明的皮帶在耐久性測(cè)試機(jī)上還呈現(xiàn)較少的磨損。測(cè)試的皮帶包括上簾線7、交叉簾線8、樹膠層9、拉伸性簾線10、壓縮部分或主體ll、以及非織造區(qū)域15，如圖l所示。測(cè)試的皮帶都是基于EPDM的，帶有聚酯拉伸性簾線、尼龍交叉簾線、以及兩層非織造物。測(cè)試的皮帶具有六個(gè)楔，0.85英寸寬且1200mm長(zhǎng)。在受力滑動(dòng)測(cè)試上來測(cè)試皮帶的耐久性性能。測(cè)試之前，在貫穿受力滑動(dòng)測(cè)試的450千周(kc)的間隔時(shí)，皮帶被放置在摩擦系數(shù)(COF)測(cè)試機(jī)上且也放置在未對(duì)準(zhǔn)(MA)噪聲測(cè)試機(jī)上。在如圖3所述的三個(gè)皮帶輪系統(tǒng)上進(jìn)行受力滑動(dòng)測(cè)試。參照?qǐng)D3，皮帶輪31、32和33每個(gè)都具有60mm的直徑和60度的皮帶包角a。主動(dòng)皮帶輪31以大約2000RPM順時(shí)針操作，主動(dòng)皮帶輪32比皮帶輪31的速度低大約4%。環(huán)境溫度為23°C。180N/楔的豎直負(fù)載W，施加在主動(dòng)皮帶輪33上。在如圖4所示的布置上進(jìn)行COF測(cè)試。參照?qǐng)D4，測(cè)試的皮帶輪43和主動(dòng)皮帶輪41二者都具有多個(gè)v形楔的輪廓和141.5mm的直徑。皮帶輪42、45和47是空轉(zhuǎn)輪。在干燥的COF測(cè)試中，皮帶輪44被定位來保持皮帶輪43上的30度包角，主動(dòng)皮帶輪41以400rpm轉(zhuǎn)動(dòng)。在濕潤的COF測(cè)試中，皮帶輪44被定位來保持皮帶輪43上的40度包角，主動(dòng)皮帶輪41以800rpm轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，以每分鐘300ml在皮帶上鄰近皮帶輪42處噴水。360N的重量W，，施加至皮帶輪46,以提供180N的皮帶張力T。轉(zhuǎn)矩被施加至測(cè)試皮帶輪43，從零轉(zhuǎn)矩斜升直至皮帶輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。從所觀測(cè)的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算COF。該測(cè)試在i殳計(jì)上相似于SAEJ2432-2000。在如圖2中示意性地所示的四點(diǎn)驅(qū)動(dòng)上進(jìn)行未對(duì)準(zhǔn)噪聲測(cè)試。參照?qǐng)D2，皮帶輪21、23和24分別具有多個(gè)v形楔的輪廓和159、101和61mm的直徑。皮帶輪23是主動(dòng)輪，以1000rpm順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。皮帶輪22是具有80mm直徑的空轉(zhuǎn)輪。皮帶輪22可垂直于該布置的平面而放置，產(chǎn)生在跨度L上的未對(duì)準(zhǔn)角度。通過489N的靜重W而給測(cè)試的皮帶施加大約267N的張力。之后，皮帶輪22偏移一定量，且通過麥克風(fēng)M測(cè)量噪聲。對(duì)于潮濕的未對(duì)準(zhǔn)噪聲測(cè)試，水被噴到皮帶表面上-每個(gè)未對(duì)準(zhǔn)角度設(shè)置就在測(cè)量噪聲之前噴三次。表3和4分別示出受力滑動(dòng)耐久性測(cè)試期間的干燥和潮濕COF測(cè)量的結(jié)果?？煽闯觯灤┧鰷y(cè)試，比較皮帶呈現(xiàn)COF的逐漸的顯著增加。如下所見，在450kc時(shí)和在所有隨后的MA噪聲測(cè)試時(shí)，聽到未對(duì)準(zhǔn)噪聲。相反，顯示出，本發(fā)明的皮帶，實(shí)例3-8,在耐久性測(cè)試過程中COF僅有較小的波動(dòng)，且在耐久性測(cè)試的每個(gè)階段它們?cè)贛A噪聲測(cè)試中安靜地運(yùn)行。實(shí)例3-8貫穿耐久性測(cè)試基本上保留了所有的表面丙烯酸類纖維。比較實(shí)例11的纖維素非織造層在受力滑動(dòng)測(cè)試期間逐漸磨損，且到測(cè)試結(jié)束時(shí)被基本磨損完，因而暴露出相當(dāng)大量的皮帶主體的下層彈性體材料。對(duì)于比較皮帶，潮濕測(cè)試中的非織造層的磨損特別地快。這些COF測(cè)試的結(jié)果證明了丙烯酸類非織造織物的功效，其通過提供耐久的、受控制的COF纖維性楔表面而改善本發(fā)明皮帶的低噪聲性能的壽命。實(shí)例3-8的本發(fā)明的皮帶在周期MA噪聲測(cè)試中的表現(xiàn)都基本上相同(在1至3dB內(nèi))，因而為了簡(jiǎn)單，僅平均的或典型的噪聲值(以dB為單位記錄)在表5中報(bào)告并與比較實(shí)例11來比較。如可從表5看到的，本發(fā)明的皮帶對(duì)于整個(gè)測(cè)試都一致且安靜地運(yùn)行，而比較皮帶逐漸變得非常嘈雜。對(duì)于一些皮帶，沒有完成在1800kc時(shí)的最后測(cè)試，但是其趨勢(shì)是清楚的。20表3<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>本發(fā)明皮帶的另一優(yōu)勢(shì)為能夠通過選擇丙烯酸非織造物的纖維素含量來選擇COF。表3和4示出纖維素對(duì)于COF的影響。從表l可回想到，實(shí)例3和4是100%丙烯酸類纖維，實(shí)例5和6是70%丙烯酸類和30%纖維素，以及實(shí)例7和8是50/50混合的。因而，增加纖維素含量的作用是增加COF，同時(shí)保持皮帶良好的耐久性和低的噪聲性能?？善谕^高的C()F來增加皮帶的負(fù)載能力，或減少滑動(dòng)。應(yīng)理解，一備選的等同優(yōu)勢(shì)是能夠通過選擇非織造物的丙烯酸類含量來調(diào)節(jié)COF。因而，相對(duì)于非織造物的非丙烯酸含量而調(diào)節(jié)丙烯酸含量，對(duì)于皮帶輪接合表面的COF可具有有益的或理想的作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其他有用的實(shí)施例。例如，本文所述的丙烯酸非織造物可用于圖1中可選的外皮6，以賦予皮帶背面以所期望的摩擦特性。如另一實(shí)施例，本文所述的丙烯酸非織造物可用于圖1中可選的分絞線層8。如另一實(shí)施例，本文所述的丙烯酸非織造物可有利地用于具有植絨飾面層的皮帶中，使用丙烯酸類非織造織物作為覆蓋有短纖維絨的內(nèi)織物層，通過粘合劑將絨直接粘合至非織造織物，如美國專利No.6561937所述。如另一實(shí)施例，丙烯酸非織造物可用橡膠結(jié)合劑或RFL被預(yù)處理，或通過壓延工藝而用橡膠處理，在該情況下，涂覆的丙烯酸非織造物粘合至皮帶輪廓表面，如美國專利No.6561937或美國專利No.4892510所述，而不是與皮帶主體或楔的下層橡膠相互滲透或混合。如最后一個(gè)實(shí)施例，本文所述的丙烯酸非織造物可用于具有可塑尿烷的聚合物主體的鑄造動(dòng)力傳送皮帶，如美國專利No.5971879或美國專利No.4895555所述。雖然本文已經(jīng)描述了本發(fā)明的形式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在構(gòu)造和部件的關(guān)系中可進(jìn)行變化而不偏離本文所述發(fā)明的況下，可適合地纟皮實(shí)施。權(quán)利要求1.一種皮帶，其包括主體，所述主體包括彈性體材料且具有沿縱向方向延伸的拉伸性構(gòu)件，所述主體具有帶有輪廓的皮帶輪接合區(qū)域；所述皮帶輪接合區(qū)域包括纖維狀非織造織物材料；其特征在于，所述非織造織物材料包括丙烯酸類纖維。2.如權(quán)利要求l所述的皮帶，其中，所述非織造織物材料在所述皮帶輪接合區(qū)域中與所述彈性體材料混合。3.如權(quán)利要求l所述的皮帶，其中，所述丙烯酸類纖維是具有約1.5dpf或更小的尺寸，或者具有約13.5微米或更小的平均直徑的丙烯酸類超細(xì)纖維。4.如權(quán)利要求3所述的皮帶，其中，所述丙烯酸類超細(xì)纖維具有約ldpf或更小的尺寸，或者具有約ll微米或更小的平均直徑。5.如權(quán)利要求l所述的皮帶，其中，所述丙烯酸類纖維具有從約lmm至約10mm的平均長(zhǎng)度，所述丙烯酸類纖維具有小于約5微米的直徑。6.如權(quán)利要求l所述的皮帶，其中，所述非織造織物材料包括基于總纖維重量的至少約25%丙烯酸類纖維和高達(dá)約75%非丙烯酸類纖維，所述非丙烯酸類纖維選自以下所組成的組合成纖維、天然纖維、纖維素纖維、芳族聚酰胺、碳、聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺、PVAL、人造絲、玻璃纖維、玄武巖、尼龍、軟木漿、硬木漿、棉、大麻、木粉、羊毛、絲綢、劍麻、亞麻、黃麻、紅麻、木棉。7.如權(quán)利要求l所述的皮帶，其中，所述非織造織物材料包括橡膠粘合促進(jìn)劑。8.如權(quán)利要求7所述的皮帶，其中，所述橡膠粘合促進(jìn)劑是三聚氰胺曱醛樹脂合成物。9.如權(quán)利要求1所述的皮帶，其中，所述非織造織物材料的約100%的纖維是丙烯酸類纖維。10.如權(quán)利要求2所述的皮帶，其中，所述彈性體材料包括纖維含量，其中所述纖維含量在每百份橡膠約0.01份至約20份的范圍中，纖維含量的纖維選自以下所組成的組芳族聚酰胺、碳、聚酯、聚烯烴、丙烯酸、聚酰亞胺、PVAL、人造絲、玻璃纖維和尼龍，或者前述的兩種或更多種。11.如權(quán)利要求2所述的皮帶，其中，所述皮帶輪接合區(qū)域包括0.025mm至3.0mm的厚度。12.如權(quán)利要求2所述的皮帶，其中，非織造區(qū)域包括至少兩層非織造織物材料。13.如權(quán)利要求2所述的皮帶，其選自有多個(gè)v形楔的皮帶、v形皮帶、有齒的皮帶和平的皮帶。14.一種有多個(gè)v形楔的皮帶，其包括主體，所述主體包括彈性體材料且具有沿縱向方向延伸的拉伸性構(gòu)件，所述主體具有帶有輪廓的皮帶輪接合區(qū)域；所述皮帶輪接合區(qū)域包括與所述彈性體材料混合的纖維性非織造織物材料；其特征在于，所述非織造織物材料的至少約40%重量的纖維包括小于約1dpf的丙烯酸類纖維，所述丙烯酸類纖維具有小于約11微米的平均直徑，并且具有約lmm至約6mm的平均長(zhǎng)度，還具有至少85%重量的丙烯腈含量；所述非織造織物材料的高達(dá)約60%的纖維包括非丙烯酸類纖維。15.—種制造皮帶的方法，包括步驟將皮帶構(gòu)造的第一彈性體和/或織物層放置在心軸上；將拉伸性簾線放置在第一層上；將第二彈性體層放置在所述拉伸性簾線層上；將纖維性非織造織物區(qū)域放置在所述第二彈性體層上；在輪廓成形模具中固化所述皮帶構(gòu)造；以及選擇用于非織造區(qū)域的丙烯酸類非織造織物。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，丙烯酸非織造物包括基于不大于約ldpf的丙烯酸類超細(xì)纖維的纖維含量的、至少25%的重量。17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，丙烯酸非織造物包括基于總纖維含量的、高達(dá)約75%重量的非丙烯酸類纖維。18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，非織造區(qū)域包括兩層或多層的丙烯酸類非織造織物。全文摘要一種動(dòng)力傳送皮帶(20)包括主體(11)，該主體包括彈性體材料并具有沿縱向方向延伸的拉伸性構(gòu)件(10)，主體具有皮帶輪接合區(qū)域(12)，該皮帶輪接合區(qū)域具有輪廓；皮帶輪接合區(qū)域包括纖維性的非織造織物材料(15)；其特征在于非織造織物材料的纖維包括丙烯酸類纖維。丙烯酸類纖維優(yōu)選地是小于約1.5dpf的超細(xì)纖維，且其具有13.5微米或更小的平均直徑，以及從約1mm至約10mm的平均長(zhǎng)度。非織造織物材料可在皮帶輪接合區(qū)域與彈性體材料混合。非織造織物材料的高達(dá)約75％重量的纖維可包括非丙烯酸類纖維，例如其他的合成纖維、天然纖維、或纖維素纖維。文檔編號(hào)F16G5/20GK101454592SQ200780019224公開日2009年6月10日申請(qǐng)日期2007年4月6日優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日發(fā)明者L·C·哈爾,翔吳申請(qǐng)人:蓋茨公司