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CN104619756B - 带有覆盖物的弹性制品，尤其是传动条带 - Google Patents

带有覆盖物的弹性制品，尤其是传动条带 Download PDF

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CN104619756B CN201380025855.3A CN201380025855A CN104619756B CN 104619756 B CN104619756 B CN 104619756B CN 201380025855 A CN201380025855 A CN 201380025855A CN 104619756 B CN104619756 B CN 104619756B
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Abstract

本发明涉及一种制品，该制品带有一个基于硫化橡胶的弹性基体。该制品尤其是一种处于多楔三角带形式的传动条带(1)，该条带具有一个作为条带背面的遮盖层(2)和一个带有力传递区(9)的下部构造(4)，其中至少该力传递区设置有一个覆盖物(8)，其中该力传递区的覆盖物进而由至少一个薄膜构成，其中该薄膜包含至少50重量％的一种具有低密度的线性聚乙烯(LLDPE)并且其中该薄膜如下地制造，使得该薄膜在硫化时熔化并且同时形成基体和覆盖物的一种牢固的粘附复合物。

Description

带有覆盖物的弹性制品，尤其是传动条带
技术领域
本发明涉及一种制品，该制品带有一个基于硫化橡胶的弹性基体、带有一个易受磨损影响的制品表面，该制品表面设置有一个覆盖物。该弹性基体大多数情况还设置有一个可以实施为单层或多层的嵌入的增强织物或拉伸载体。
背景技术
一种暴露于动态负载并因此暴露于磨损以及噪音生成下的物品，例如传动条带、传送带或空气弹簧气囊，其中传动条带具有特别的重要性。传动条带的弹性基体在此包括一个作为条带背侧的覆盖物和一个带有力传递区的下部构造。作为重点使用区域的传动条带尤其在该力传递区的范围中设置有覆盖物，以便减少噪音并且提高耐磨性。为此已知不同的覆盖物种类。在EP 1 431 358 A1中例如公开了一种基于丙烯酸酯和聚氨酯的漆覆盖物。这个覆盖物在某些发动机上并不持久，伴随有通过磨损导致的功能损失。此外，漆干燥的时间也妨碍了高效的生产工艺。部分地带有额外装入的滑动器件的无纺布覆盖物是(除其他之外)从US 6,793,599 B2、US 6,824,485 B2、US6,609,990 B2或US 4,892,510 Bl已知的。由在硫化条件下不熔化的材料制成的经典的无纺布展示出了较差的耐磨性，因此在大多数应用中(例如在用于机动车辆(KFZ)应用的多楔三角带(Keilrippenriemen))中，在摩擦配合的传动条带中对于作为磨损保护用于摩擦面上而言是不充分的。经典的无纺布还是不充分弹性的，尤其不能在成型方法中允许多楔三角带的成型。由此引起的硫化渗透可能使正面的噪音行为恶化。在EP 2 166 251 A1、DE 10 2006 007 509 A1或DE 10 2008055 497 A1中描述了部分地带有塑料作为粘附层或粘附剂的织物覆盖物。织物覆盖物对于橡胶在条带表面处的渗透是非常易受影响的。这可能产生偏斜噪音。另外，以纺织品或针织品形式制造织物覆盖物是高耗费的并且尤其在棉的情况下仅提供了有限的磨损保护。另一个缺点在于，在潮湿情况下的测试发动机上，用带有纯合成纤维制成的织物覆盖物的多楔三角带产生了噪音。带有氟聚合物的覆盖物(部分地带有纤维成分)除其他之外在DE 44 00434 A1或EP 1 396 658 A1中描述。缺点是，该覆盖物在某些发动机上并不持久，伴随有通过磨损导致的功能损失。此外，喷涂工艺敏感地对环境条件(空气湿度、温度)的改变做出反应。此外，漆干燥的时间妨碍了高效的生产工艺。额外地，这种类型的混合物覆盖物必须非常高耗费地进行制造，并且在低温下在耐用性方面是非常敏感的。为了减少噪音，在WO2004/011822 A1中描述了，楔尖端设置有一个由热塑料制成的覆盖物。从DE 19801253 A1已知，为了进行磨损保护，一个多楔三角带的遮盖层设置有一种热塑性弹性体，尤其设置有聚乙烯。从WO 02/084144 A1已知，尤其为了耐磨性，一种齿条带设置有一个由UHMWPE(超高分子量聚乙烯)制成的热塑性的表面层。然而，一种此类的覆盖物在低温下是非常脆的，使其尤其不适合用于多楔三角带。从US 2008/0207371 A1公开了一种传动条带，尤其一种多楔三角带，带有一个处于由LDPE(低密度聚乙烯)制造的薄膜或薄膜形式的覆盖物，该条带的突出之处在于良好的摩擦行为和优化的噪音行为。这个覆盖物在制造多楔三角带时的成型方法中导致成型问题，同时噪音行为尤其在潮湿时是不充分的，并且首要地弯曲柔性在低温下总是不充分的。
用于传动条带的涂层的这些大量的解决方案显示出，与此相关的开发尚未结束。在另一种带有易受磨损影响的表面的制品中，例如在传送带和空气弹簧气囊中，迄今为止存在较少的具有令人满意的解决方案的开发成果。
发明内容
在进行改进的背景下，本发明的目的在于，提供一种带有至少一个覆盖物的制品，该制品的突出之处在于一种具有良好的耐用性(尤其在低温下)的覆盖物，也就是说其突出之处在于改进的寒冷柔性。同时，被覆盖的制品应当保证良好的噪音阻尼，尤其在潮湿情况下在该制品的表面上，具有良好的磨损保护和高摩擦系数。此外，应当实现简单的覆盖物制造，尤其在省去溶剂的情况下并且没有用于干燥过程的排气时间。
这个目的是如下实现的，即该覆盖物由至少一个薄膜构成，其中该薄膜包含至少50重量％的一种具有低密度的线性聚乙烯(LLDPE)并且其中该薄膜如下地制造，使其在硫化时熔化并且同时形成基体与覆盖物的一种牢固的粘附复合物。
具有非常低密度的线性聚乙烯称为LLDPE或者也称为PE-LLD(根据DIN EN ISO1043-1)。在20℃时的密度为0.915与0.934g/cm3之间。与通过纯乙烯交联产生的常规的聚乙烯类型HDPE和LDPE相反，LLDPE是乙烯与具有3到18个碳原子的1-烯(尤其丁-1-烯，己-1-烯和辛-1-烯)的共聚产物。由此产生了仅短链的分支，但是这些分支在该分子上并不是均匀分布的并且造成了LLDPE的很小的密度。LLDPE中的1-烯的含量为5％至12％。与根据高压方法制造的常规的LDPE(低密度聚乙烯)相比，LLDPE的制造是根据齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)方法。在此仅仅需要很小的压力(在1到50bar之间)和较低的温度(在20℃到150℃之间)。LLDPE拥有比LDPE更高的柔性和更好的膨胀特性。LLDPE还提供了比LDPE更高的拉伸强度，同时还有更高的抗冲击和抗冲孔强度，由此可以降低薄膜厚度，这进而节省资源、保护环境。
这种新的基于LLDPE的覆盖物概念尤其在制造以下的制品中应用：
-传动条带
特别重要的是可以在构造上作为平带、三角带、多楔三角带或齿带形成的传动条带。其应用延伸到车辆制造和机械制造中。在升降机中也有重要意义。其中三角带以及尤其是多楔三角带具有逐渐增长的重要性。
特别易受磨损影响的是力传递区，因为在那里进行条带驱动。在该新的覆盖物概念的背景下重要的是，至少该力传递区设置有一个覆盖物，该覆盖物由至少一个薄膜构成，其中该薄膜包含至少50重量％的一种LLDPE。尤其在潮湿噪音和耐用性方面，在高温和低温下，该新的覆盖物概念显示了其正面的影响。条带背面在适当时同样可以设置有这个新的覆盖物，以便确保改进的磨损保护。
在一个传动条带的环形闭合的情况下，在薄膜覆盖物的接头末端(Stoβenden)之间可以有0到7mm的空隙。在具有较低面积重量的薄膜的情况下，在动态负载并不过大时，这些末端也可以实施为重叠的。替代地，该薄膜也可以多层地进行施加。
-传送带
传送带包括一个承载侧和运行侧的盖板，其中整个表面都是易受磨损影响的。在承载侧的盖板处，磨损通过传送材料，例如通过边缘尖锐的矿石引起，并且在运行侧的盖板处，磨损通过转鼓(传动转鼓、换向转鼓、转向转鼓)以及通过支撑辊引起。
处于至少一个LLDPE薄膜形式的这种新的覆盖物在此优选盖住承载侧和运行侧的盖板。除了改进的磨损保护以外，该薄膜在此还防止脏污。
-软管
软管是一种多层的构造物，包括一个易受磨损影响的外层和一个必须主要耐受介质的内层。在传输气体时，另外还要防止气体扩散。外层的易受磨损影响性尤其在大型软管、例如海上设施的漂浮软管中是相关的。因此在软管的情况下，仅仅该外层配备有由至少一个LLDPE薄膜制成的新的覆盖物。当传送摩擦性介质如悬浮液时，带有LLDPE的内覆盖物可能是有意义的。
对于内层(内衬)已经开发了特别耐受介质并且不透气体的材料。在此方面参照所包括的现有软管技术。
-空气弹簧气囊
空气弹簧气囊(轴向气囊、交叉气囊)同样包括一个外层和内层。在此该外层在弹簧压紧和伸展的背景下经受永久的磨损。
空气弹簧气囊的外层现在可以配备有处于至少一个LLDPE薄膜形式的新的覆盖物。
-多层材料面板(Stoffbahn)
多层的材料面板用于例如构成保护套件、帐篷、救生筏和过渡气囊。在保护套件、帐篷、油布和救生筏的情况下，该外层暴露于磨损。在此，仅该外层配备有至少一个LLDPE薄膜就是充分的。在大多数折叠形式的过渡气囊(飞机乘客桥、用于火车和公共汽车的过渡气囊)的情况下，相反地，不仅该外层、而且还有该内层设置有该新的覆盖物是有利的。
下面将详细说明由至少一个LLDPE薄膜制成的覆盖物的有利的材料变体和设计变体。
该薄膜包含至少50重量％,优选70到100重量％，特别优选80到100重量％，非常特别优选90到100重量％的至少一种LLDPE。当该覆盖物薄膜包含100重量％的LLDPE时，实现了特别良好的特性、尤其是在寒冷柔性方面。
该薄膜因此可以由至少两种塑料的共混物组成，然而其中LLDPE必须以至少50重量％的量存在。作为另外的塑料，可以考虑例如所有本领域技术人员已知的聚乙烯(PE)。尤其具有低密度的聚乙烯(LD-PE)或具有高密度的聚乙烯(HD-PE)或具有高分子量的聚乙烯(HWM-PE)或者还有聚乙烯混合物是良好适用的。特别有利的是与HDPE的共混物。可设想的还有LLDPE与聚乙烯(PP)和/或聚酰胺(PA)的共混物。该覆盖物薄膜可以形成为单层的或多层的，也就是说由单独的薄膜的一种单层的或多层的复合物组成。如果形成为多层的，那么该薄膜包含至少一个至少50重量％的LLDPE的薄膜层。另外的薄膜层在此可以是由其他的、上面已经提及的PE类型和/或PA和/或PP和/或上述的共混物组成。于是该覆盖物薄膜例如可以形成为双层的，其中一个下部的、朝向条带基体的层包含至少50重量％的LLDPE，而一个上部的、朝向外的由PE组成的层带有蜡添加剂，例如来自酰胺蜡、尤其硬脂酸酰胺、芥子酸酰胺、油酸酰胺和辛烯酸酰胺。这些蜡添加剂在硫化时到达表面并且在此导致摩擦系数的进一步优化以及在条带制造过程中更容易的脱模。酰胺蜡的量优选为0.05重量％至1重量％。如果希望该外层有更高的硬度，该最外部的层还可以主要地由HD-PE或HMW-PE组成。下部的层在此应当至少由50重量％的LLDPE组成。
该薄膜的LLDPE也可以形成为有色的。由此能够实现，根据客户希望将条带的表面单独地设计成有色的。在此所有颜色和色调都是可行的。有色的薄膜可以使加工过程和产品缺陷的辨识更容易。
单层或多层的覆盖物薄膜的面积重量为1至100g/m2，尤其5至40g/m2，进而尤其为10至35g/m2。覆盖物薄膜的面积重量是相对于在硫化之前所使用的薄膜。面积重量可以通过在硫化时的成型过程而改变。在成型方法中制造的多楔三角带的侧面上，在硫化后存在所使用的层厚度的大致一半。
此外，存在以下可能性，即向该覆盖物薄膜中加入额外的颗粒，尤其在降低摩擦系数方面以及相对于化学品、油类和热的耐受性方面。这些颗粒可以是由硅和/或聚氨酯和/或由一种含氟塑料组成。可以作为含氟塑料提及的尤其是聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。在此特别重要的是PTFE。还可以掺入石墨或硫化钼(MoS)。这种降低摩擦系数的添加物的量优选为相对于该薄膜的总重量0.5重量％至10重量％。
该单层或多层的覆盖物薄膜拥有0.001mm至0.100mm、尤其0.005mm至0.040mm、进而尤其0.01mm至0.035mm的厚度。覆盖物薄膜的厚度是相对于在硫化之前所使用的薄膜。这个厚度可以通过在硫化时的成型过程而改变。在成型方法中制造的多楔三角带的侧面上，在硫化后存在所使用的层厚度的大致一半。
与可热塑性形变的无纺布相比，使用LLDPE薄膜还能够获得恒定的层厚度。这尤其展现在低温下动态变形时明显改进的耐用性中。
该基体大多数情况是一种基于硫化的橡胶混合物的硫化橡胶，包含至少一种橡胶成分和混合物配料。作为橡胶成分，尤其使用乙烯-丙烯-混合聚合物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯-混合聚合物(EPDM)、(部分)氢化的丁腈橡胶(HNBR)、氯丁橡胶(CR)、氟橡胶(FKM)、天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或者丁二烯橡胶(BR)，这些橡胶是未共混的或者与至少一种另外的橡胶成分共混的，尤其是与上述橡胶类型之一共混的，例如处于EPM/EPDM或者SBR/BR共混物的形式。在此特别重要的是EPM或EPDM或HNBR或上述橡胶类型的共混物。上述的橡胶类型尤其用于传动条带。混合物配料包括至少一种交联剂或者一种交联剂体系(交联剂和加速剂)。其他的混合物配料在大多数情况下还有一种填料和/或一种加工助剂和/或一种软化剂和/或一种抗老化剂，以及在适当时其他的添加材料，例如纤维和颜料。在此方面参照一般的现有橡胶混合物工艺技术。
该硫化橡胶尤其是过氧化物式交联的，将与上述类型的橡胶混合物相关联地对其进行更详细说明。常见的硫化温度处于130℃到200℃。该薄膜的熔化的LLDPE将处于接触中的橡胶混合物交联并且通过来自橡胶混合物的过氧化物随同交联，由此在该橡胶混合物与该薄膜之间产生牢固的复合物。
与此相关联地，有利的是，该LLDPE薄膜在硫化之前包含0.5重量％至5重量％、尤其1重量％至4重量％的至少一种过氧化物。于是该薄膜的过氧化物式交联得以增强。
现在，将在下文中借助于具有PE覆盖物的多楔三角带来说明一系列实验。在成型方法中构造一系列的多楔三角带缠绕件(PK1070)。下部构造的混合物在此相应地由过氧化物式交联的EPDM组成。未硫化的粗缠绕件的下部构造用如下的单层的、穿孔的覆盖物涂覆：
a)由HD-PE制成的薄膜(30g/m2面积重量)，
b)由80％HD-PE和20％LD-PE制成的薄膜(20g/m2面积重量)，
c)由LD-PE制成的薄膜(20g/m2面积重量)，
d)由LLDPE制成的薄膜(20g/m2面积重量)。
所有PK楔都完全成型。在一个长期冷冻运行测试(VDA冷测试，使用1000U/分钟的传动速度和-40℃(零下40℃)的环境温度)中，条带a)和b)在24小时之后在楔头部边缘处开裂，而条带c)和d)没有缺陷。条带c)和d)被先后放置在一个柴油发动机上并且在发动机运行时向驱动中喷水。具有LDPE薄膜的条带c)在条带干燥时出现短暂的尖厉噪音，而具有LLDPE薄膜的条带d)保持安静。尤其在传动条带的情况下，进而尤其在多楔三角带的情况下，该新的覆盖物概念特别具有以下优点：
制品工艺上的优点
·高功率传递，同时抑制运行噪音；
·可调节的更高的摩擦系数(CoF>2)导致了高的功率传递潜能并因而允许降低预应力；
·高磨损保护和高使用寿命；
·在灰尘负载下良好的磨损保护；
·与无纺布相比，没有展现出材料累积(材料累积尤其在低温(低于-40℃)下使用时缩短使用寿命)；
·高弯曲疲劳耐受性，伴随有高工作寿命。
经济上的优点
·使用非常廉价的薄膜替代昂贵的无纺布或昂贵的PU-PTFE-覆盖物以及针织品和纺织品；
·没有高耗费的纤维混合物。
生产工艺上的优点
·在省去溶剂的情况下对环境友好；
·粗缠绕件不需要排气时间；
·没有不可靠的上漆过程；
·非常好的可重现性；
·生产清洁，因为没有如在漆覆盖物时所需要的织物绒。
附图说明
图1示出了传动条带1的示意图。
具体实施方式
现参考示意性的附图借助一个实施例来说明本发明。
唯一的附图示出了一个传动条带1，该传动条带形成为多楔三角带，具有一个遮盖层2作为条带背面，一个增强织物层以及一个下部构造4，该增强织物层具有在纵向中平行延伸地安排的处于单独线绳形式的拉伸载体3。遮盖层和下部构造构成该基于硫化橡胶的弹性基体，例如基于EPDM。该下部构造具有一个多楔三角结构，由楔5和沟纹6构成。该下部构造在此包括力传递区9。
覆盖物8(在此仅仅盖住力传递区9和楔头部7)仅仅由一个单层LLDPE薄膜组成。在此，LLDPE薄膜在包装之前安置到该下部构造混合物上。
拉伸载体3例如由钢、聚酰胺、芳族聚酰胺、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)或者聚2,6-萘二甲酸乙二酯(PEN)。
遮盖层2可以不含LLDPE覆盖物，或者同样可以设置有此类的覆盖物概念。用于遮盖层2的覆盖物还可以例如由织物覆盖物或者无纺布根据现有技术构成。
附图标记说明
1 传动条带(多楔三角带)
2 遮盖层(条带背面)
3 处于单独线绳形式的拉伸载体
4 下部构造
5 楔
6 沟纹
7 楔头部
8 处于至少一个具有至少50重量％的LLDPE的薄膜形式的覆盖物
9 力传递区

Claims (12)

1.制品，该制品带有一个基于硫化橡胶的弹性基体、带有一个易受磨损影响的制品表面，在至少一个制品表面(2，9)处设置有至少一个覆盖物(8)，其特征在于，该制品的至少一个表面覆盖物(8)由至少一个薄膜构成，其中该薄膜包含80到100重量％的一种具有低密度的线性聚乙烯(LLDPE)并且其中该薄膜如下地制造，使其在硫化时熔化并且同时形成基体与覆盖物的一种牢固的粘附复合物。
2.根据权利要求1所述的制品，其特征在于，该制品是一种传动条带(1)、传送带、软管、空气弹簧气囊或者一种多层的材料面板。
3.制品，该制品带有一个基于硫化橡胶的弹性基体、带有一个易受磨损影响的制品表面，其中该制品是一种传动条带(1)，该传动条带包括一个条带背面(2)和一个遮盖层混合物以及一个带有力传递区(9)的下部构造(4)，其中至少该力传递区设置有一个覆盖物(8)，其特征在于，该力传递区(9)的覆盖物(8)由至少一个薄膜构成，其中该薄膜包含80到100重量％的一种具有低密度的线性聚乙烯(LLDPE)并且其中该薄膜如下地制造，使其在硫化时熔化并且同时形成基体与覆盖物的一种牢固的粘附复合物。
4.根据权利要求3所述的制品，其特征在于，该制品是一种三角带或多楔三角带。
5.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该LLDPE在20℃时拥有在0.915g/cm3与0.934g/cm3之间的密度。
6.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，LLDPE中的1-烯的含量为5％至12％。
7.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该薄膜包含一种或多种酰胺蜡。
8.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该薄膜的面积重量为1g/m2至100g/m2。
9.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该薄膜的面积重量为10g/m2至35g/m2。
10.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该弹性基体是一种基于硫化的橡胶混合物的硫化橡胶，包含至少一种橡胶成分和混合物配料。
11.根据权利要求1或3所述的制品，其特征在于，该硫化橡胶和/或该薄膜是过氧化物式交联的。
12.用于制造根据权利要求1至11之一所述制品的方法，其特征在于，将包含80到100重量％LLDPE的薄膜在包装该制品之前安置到该下部构造(4)的混合物上。
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