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CN1930405B - 锯齿带 - Google Patents

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CN1930405B
CN1930405B CN2004800425913A CN200480042591A CN1930405B CN 1930405 B CN1930405 B CN 1930405B CN 2004800425913 A CN2004800425913 A CN 2004800425913A CN 200480042591 A CN200480042591 A CN 200480042591A CN 1930405 B CN1930405 B CN 1930405B
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T·迪贾科莫
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Abstract

与油接触使用的锯齿带(1)，其包括主体(2)和从主体(2)的至少一个表面延伸的多个齿(4)；所述齿被织物(5)包覆；抗性层(8)通过粘着至所述织物涂胶(5)而被施用，所述抗性层(8)包括基于氟的塑性体和弹性材料，其中所述塑性体比所述弹性材料以更大的量存在。形成所述带子(1)的所述主体(2)的所述弹性材料是从二烯系单体和含腈基的单体中获得的共聚物，其中所述腈基占所述共聚物的含量为33wt％和49wt％之间，优选为39wt％。

Description

锯齿带
技术领域
本发明涉及包括锯齿带的驱动系统，并且具体地，涉及在油槽中使用的锯齿带。
背景技术
锯齿带一般包含由弹性材料制成的主体以及多个用涂层织物(coating fabric)包覆的齿，其中嵌入所述主体的是多个纵向丝状抵抗插入物，也被称为“绳索(cords)”。
每个带子的组件有助于增强在机械阻力(mechanical resistance)方面的性能，以降低带子破损的风险和增加单位传动功率(specifictransmissible power)。
带子的涂层织物增强了抗磨性，并因此保护带子的工作表面不受磨损，该种磨损由带子的齿的侧面和上面与同该带子相互作用的滑轮的滚道的侧面和底部之间的摩擦产生。
而且，涂层织物还降低了工作表面上的摩擦系数，减少了齿的形变度，并且最重要地，加强了齿的齿根，由此防止破损。
所用的涂层织物可以由单独一层组成，或者可选地，可以由双层组成，以保证更大的韧性和刚性。通常利用粘合剂处理涂层织物，例如RFL(间苯二酚甲醛胶乳)，以增加主体和织物之间的黏着。
当前，许多驱动系统利用齿轮或链条而不用锯齿带。但是，齿轮和链条对于生产都是复杂系统。而且，链条和齿轮都产生更多的噪声并且只能和油一起使用运行，另外，在操作期间，它们会遭受更大的拉长，因此，用带子替换将允许更高啮合精度。
除了这些主要的缺点，链子和齿轮的控制系统都是非常昂贵的。
由于这些原因，用锯齿带替代链子和齿轮是有利的，而不必对驱动系统整体进行任何其他修改，因此在这种情况下，锯齿带将必须在与油接触下操作或者甚至部分地浸入油中操作。
已经对锯齿带进行许多研究，以验证它们是否能够与油直接接触操作。例如，美国专利US4099422描述了设计在油槽中使用的锯齿带，这种锯齿带还包含优选表氯醇的弹性材料而制成的主体，以及包覆所述齿的双层织物。
专利申请EP 0549401描述了一种锯齿带，该锯齿带包括为CSM或ACSM的第一层和在齿侧面由HNBR基体(matrix)组成的第二层组成的主体，所述HNBR基体由HNBR处理过的织物包覆。
与油相接触，特别是在带子在滑轮上啮合时，用于形成带子主体的弹性材料常会受到不期望的膨胀，这种膨胀会引起机械特性降低、黏着降低，以及由于尺寸变化还会引起更低效率的啮合。而且，没有一种公知锯齿带是特别抗磨损的。
因此，所有以上问题会引起带子更易破损，这也因此造成更短的平均使用寿命。
因此，在与油接触或者部分地浸入油中的使用中，没有锯齿带能够通过用于交通工具驱动系统中的预定的持续时间测试。
发明内容
因此，本发明的范围是获得一种锯齿带，其能够与油接触或者甚至部分地浸入油中使用，而不会影响带子的性能，并保持必需的黏着、抗磨损和啮合精度等机械特性。
根据本发明，所述范围可以通过下面所述的锯齿带来实现。与油接触使用的锯齿带(1)，其包括主体(2)、从所述主体的至少一个第一表面延伸的多个齿(4)；所述齿包覆有第一织物(5)，所述织物(5)在外面用抗性层(8)包覆，其中：所述抗性层(8)包括氟化塑性体、第一弹性材料以及硫化剂；所述氟化塑性体以比所述第一弹性材料更大的量存在于所述抗性层(8)中；所述主体包括基于由共聚物形成的第二弹性材料的化合物，所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体中获得；所述腈基相对于所述共聚物重量的百分比为33wt％到49wt％。
根据本发明，还提供了下述的驱动系统。用于机动车辆的定时控制系统，包括至少一个主动带轮、一个从动带轮和一个与油接触使用的锯齿带(1)，所述锯齿带(1)包括主体(2)、从所述主体的至少一个表面延伸的多个齿(4)；所述齿被第一织物(5)包覆，所述织物(5)在外面被抗性层(8)包覆，其中：所述抗性层(8)包括氟化塑性体、第一弹性材料以及硫化剂；所述氟化塑性体以比所述第一弹性材料更大的量存在于所述抗性层(8)中；所述主体包括基于由共聚物形成的第二弹性材料的化合物，其中所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体中获得；所述腈基相对于所述共聚物重量的百分比为33wt％到49wt％。
附图说明
为了更好地理解本发明，还参考附图描述了本发明，其示出了：
—图1示出了根据本发明的锯齿带的透视图和局部视图；
—图2示出了使用根据本发明的第一锯齿带的第一定时控制系统的图；
—图3示出了使用根据本发明的第二锯齿带的第二定时控制系统的图；
—图4示出了使用根据本发明的第三锯齿带的第三定时控制系统的图；
具体实施方式
图1从整体上说明了锯齿带1。带子1包括由弹性材料制成的主体2，嵌入主体2的是多个纵向丝状抵抗插入物(resistant inserts)3。主体2具有这样的特点：与齿4一起提供的包覆在涂层织物5中的第一表面，以及带子的第二侧面或背面6。优选地，背面6也包覆有织物7。
甚至更优选地，包覆齿4的织物5与包覆背面6的织物7相同。
主体2包括一种从含腈基的单体和一种二烯而形成的共聚物，其作为主弹性体，或者相对于用于这个化合物中的其他弹性体，以50wt％以上的量存在。
更优选地，所用的共聚物是氢化丁二烯丙烯腈。
根据本发明，所用的共聚物用以在相对于最终共聚物33wt％到49wt％的百分比的含腈基的单体制造获得。
甚至更优选地，所用的共聚物从含腈基的单体中获得，所述单体相对于最终共聚物的百分比为39wt％和49wt％之间，例如可以使用由50％的THERBAN 3446(拜尔(Bayer)注册商标)和50％的THERBAN 4307(拜尔注册商标)组成的混合物。
有利地，弹性体化合物还包括纤维，优选相对于弹性材料的重量百分比为0.5％到15％之间，并且优选具有在0.1mm到10mm之间的长度。
纤维的使用保持了主体化合物的适当的机械特性，并因此有助于避免上述问题的出现。
除了主弹性体，弹性体型混合料还可以包含其他弹性体，而且也包括常规添加剂，例如，诸如增强剂、填料、颜料、硬脂酸、促进剂、硫化剂、抗氧化剂、活化剂、引发剂、增塑剂、蜡、预硫化抑制剂及类似添加剂。
例如，碳黑或白色填料可以被作为填料使用，其一般可以以5到200phr之间的量被添加，优选大约70phr。滑石、碳酸钙、二氧化硅及类似也可以以5到150phr之间的量被添加，或者也可以是在含油填料中的分散体。有机硅烷可以以0.1到20phr之间的量被使用。可以使用给硫硫化剂，例如氨基二硫化物和聚合聚硫化物、或单体硫、或者有机和非有机过氧化物。添加量根据橡胶类型和所用的硫化剂类型改变，并且一般处于0.1和10phr之间。在化合物成分中最广泛应用的抗降解剂是微晶蜡、石蜡、单苯酚、双酚、苯硫酚、多酚、氢醌衍生物、亚磷酸盐、磷酸盐混合物、硫代酸酯、萘胺、二酚胺、取代的和非取代的二芳基胺的衍生物、二芳基苯二胺、对苯二胺、喹啉、以及胺混合物。抗降解剂一般以0.1到10phr之间的量被使用。可以使用的操作油的例子是：二硫代双苯甲酰苯胺(dithiobis-benzanilide)、聚对二亚硝基苯、二甲苯基硫醇、聚乙二醇、石油润滑油、硫化植物油、酚树脂、合成油、石油树脂、以及聚酯。操作油可以以0到140phr之间的常规量被使用。在所述引发剂中，硬脂酸通常以1到4phr之间的量被使用。一般也可以以0.1到25phr之间的量添加常规添加剂，诸如氧化钙、氧化锌以及氧化镁。一般也可以以0.1到100phr之间的量使用常规促进剂或促进剂的组合，例如胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑(thioazoles)、巯基化合物、次磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐以及黄原酸盐。
包覆齿4的织物5或包覆背面6的织物7可以由一个或多个层组成，并且可以，例如，通过被称为2×2斜纹编织的编织技术获得。
织物5、7优选由聚合材料组成，优选脂族或芳族聚酰胺，甚至更优选具有高热阻和高韧性的聚酰胺6/6。
织物5、7作为这样的类型是有利的，其中每一条织物线由作为纱芯(core)的弹性线和至少一条缠绕在该弹性线上的复合线(composite thread)组成，其中该复合线包括具有高热阻和高机械阻力的线，以及至少一条缠绕在该具有高热阻和高机械阻力的线上的包覆线。
根据本发明的锯齿带1包括在织物5外面布置的抗性层8。
优选地，粘合剂9也被布置在织物5和抗性层8之间。
抗性层8由氟化聚合物塑性体以及添加的弹性材料组成，该氟化聚合物塑性体相对于弹性材料以重量计更大的量存在。
可用的抗性层的例子例如在以同一个申请人的名义的专利EP1157813中被描述。
根据本发明，氟化塑性体优选基于聚四氟乙烯的化合物。
优选地，与氟化塑性体混合而形成抗性层8的弹性材料是HNBR，甚至更优选用聚甲基丙烯酸的锌盐改性的HBNR，例如ZEOFORTE ZSC(Nippon Zeon注册商标)。
优选地，粘结材料可以放置在涂层织物5和抗性层8之间。
优选地，为了保证必要的抗力，抗性层8具有150到400g/m2之间的重量，其等于0.050和1mm之间的平均厚度。
优选地，在以重量计每100份弹性材料中，氟化聚合物塑性体以101到150份之间的量存在。
抗性层8还包括作为硫化剂的过氧化物。所述过氧化物通常以相对于100份弹性材料为1到15重量份之间的量被添加。
已经惊奇地发现，对于组成带子主体的化合物，使用具有共聚物基的弹性材料，结合在包覆齿4的织物层5上面使用抗性层8，消除了上述问题，并特别地，消除了机械特性降低、黏着降低、更低效率的啮合以及耐磨性的变差，所述共聚物基由一种二烯和相对于最终共聚物的重量百分比为33％和49％之间的含腈基的单体形成。
优选地，当所述织物7存在时，抗性层8还被布置在包覆背面6的织物7上面。在这种情况下，抗性层8防止油从锯齿带1的背面6的侧面渗透，并且当锯齿带1被用于控制系统中时是特别有优势的，在这些控制系统中带子的背面6与滑块或张紧装置接触。事实上，在这些系统中，油仍然保持在滑块或张紧装置与带子的接触表面和所述带子的背面之间，因此促进了向组成主体的化合物内的渗透。
优选地，锯齿带1可以在所有外表面上特别是在侧面10上使用抗膨胀的橡胶例如ENDURLAST(Lord注册商标)进行处理，其中在所述侧面10中，主体化合物更多暴露于油的侵袭。
用于本发明锯齿带的抵抗插入物3由例如高抗玻璃纤维制成。
抵抗插入物也用RFL处理，特别地用设计来阻止吸收的RFL处理。优选地，所用的RFL包含由含腈基的单体和一种二烯——例如HNBR或者氢化丁二烯丙烯腈——形成的胶乳。甚至更优选地，胶乳从含腈基的单体中获得，所述单体相对于最终共聚物的重量百分比类似于用于形成锯齿带1的主体的弹性材料的重量百分比。
已经在实验上发现，当用含抗油材料的RFL处理后，使用由含高模数纤维、芳族聚酰胺纤维、PBO或碳纤维的材料制造的抵抗插入物或者由若干材料如碳纤维和玻璃纤维共同制造的抵抗插入物，有助于避免本发明的潜在问题。
根据公知的方法硫化锯齿带1，所述方法因此不被详细描述。
根据本发明的带子1可以用于，例如，图2所示类型的机动车辆的定时控制系统。定时控制系统在图中作为整体以数字11表示，并且包括严格地固定于未示出的驱动轴上的主动带轮12、第一从动带轮13a、第二从动带轮13b、以及用于张紧锯齿带的张紧装置14。
根据图3所示的第二个可选的实施方案，根据本发明的锯齿带用数字20表示，其两面都有齿，并因此具有抗性织物包覆两组齿的特点。
例如，锯齿带20可以被用于图3所示类型的机动车辆的定时控制系统。定时控制系统在图中作为整体用数字21表示，并且其包括严格地固定在未示出的驱动轴上的主动带轮22、第一从动带轮23a、第二从动带轮23b以及第三从动带轮24。
根据图4所示的本发明的第三个实施方案，根据本发明的锯齿带30可以有利地用于在图中作为整体用数字31表示的定时控制系统，其包括严格地固定于未示出的驱动轴上的主动带轮32、第一从动带轮33a、第二从动带轮33b、滑块张紧装置34以及滑块35。
在使用中，各个控制系统11、21和31中的锯齿带1、20和30直接与油接触。
图2-4涉及关于平衡中间轴(balancing countershaft)的移动的控制系统，但清楚的是，根据本发明的锯齿带还可以用于所谓的“凸轮到凸轮”系统或者用于油泵的移动。在这些情况下，在操作期间，带子部分地浸入油槽中。
而且，还可能在主传动装置中使用本发明的带子，用于凸轮的移动，并且也用于柴油机引擎中的喷射泵的移动。
特别地，根据本发明的带子已经经过与油接触的持续时间测试。为了进行这些测试，它被用在包括主动带轮、从动带轮和张紧装置的控制系统中，其中油通过导管被直接喷射到带子上。
在表1中指出了进行测试的条件。
表1
  带子类型   Dayco 122RPP+150
  速度   6000rpm
  单位负载   40N/mm
  油温   140℃
  油量   22l/h
  主动带轮齿数   22
  从动带轮齿数   44
  张紧装置直径   47mm
在这些条件下所测试的锯齿带耐受至少80,000,000个轮转。
从对于根据本发明制造的锯齿带1性质的检查中，使用它可以获得的好处是显然的。
已经在实验上证明了，织物5上的抗性层8与用于构成锯齿带主体2的弹性材料的结合使用，使得锯齿带通过它们用于机动车辆时所需经历的持续时间测试，并因此避免了当与油接触一起使用时已知锯齿带的所有问题，特别地，使得能够避免机械特性降低、黏着降低、较低效率的啮合以及耐磨性降低。
现在还将通过非限制性实施例描述根据本发明的锯齿带。
实施例1
表2示出了根据本发明的可用在抗性层8中的氟化聚合物塑性体的性质。
表2
  ZONYL MP 1500
  平均密度ASTM D 1457   350-400g/l
  熔化温度ASTM D 1457   325±10℃
  颗粒大小分布(Laser Microtac)   平均6μm
  比表面积(氮吸收)   11
实施例2
表3示出了在根据本发明的抗性层8中的弹性材料的特性。
表3
  ZETPOL 1010
  结合丙烯腈重量百分比   44％
  门尼单位(Mooney unit)MS 1+4ml  100℃   78-92
  比重   0.98(g/cm<sup>3</sup>)
实施例3
表4示出了根据本发明制造的抗性层8的化学成分。所述抗性层具有0.250mm的厚度。
表4
 按照实施例2的弹性材料   100phr
 按照实施例1的含氟聚合物型添加 剂   125phr
 过氧化物   6phr

Claims (31)

1.与油接触使用的锯齿带(1)，其包括主体(2)、从所述主体的至少一个第一表面延伸的多个齿(4)；所述齿包覆有第一织物(5)，所述织物(5)在外面用抗性层(8)包覆，其中：
所述抗性层(8)包括氟化塑性体、第一弹性材料以及硫化剂；
所述氟化塑性体以比所述第一弹性材料更大的量存在于所述抗性层(8)中；
所述主体包括基于由共聚物形成的第二弹性材料的化合物，所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体获得；
所述腈基相对于所述共聚物重量的百分比为33wt％到49wt％。
2.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述腈基的重量百分比为39wt％。
3.根据在前的权利要求中任一项所述的锯齿带，其特征在于：所述第二弹性材料包括氢化丁二烯丙烯腈。
4.根据权利要求3所述的锯齿带，其特征在于：所述氢化丁二烯丙烯腈用聚甲基丙烯酸的锌盐改性。
5.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述抗性层(8)包含相对于所述第一弹性材料的量为101到150重量份的所述氟化塑性体。
6.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述氟化塑性体是聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述锯齿带进一步包括背面(6)，该背面(6)被第二织物(7)包覆。
8.根据权利要求7所述的锯齿带，其特征在于：所述第二织物(7)在外面被第二抗性层(8)包覆。
9.根据权利要求8所述的锯齿带，其特征在于：所述第二抗性层与所述抗性层(8)相同。
10.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述第一或第二弹性材料包含纤维。
11.根据权利要求10所述的锯齿带，其特征在于：所述纤维以相对于所述第一或第二弹性材料为0.5wt％和15wt％之间的量存在。
12.根据权利要求1所述的锯齿带，其特征在于：所述锯齿带包括抵抗插入物(3)，所述抵抗插入物(3)从芳族聚酰胺纤维、PBO纤维和碳纤维中选择。
13.根据权利要求12所述的锯齿带，其特征在于：所述抵抗插入物经含有抗油胶乳的RFL处理。
14.根据权利要求13所述的锯齿带，其特征在于：所述胶乳包括由共聚物形成的弹性材料，所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体获得。
15.根据权利要求7所述的锯齿带，其特征在于：所述锯齿带(1)在所述齿(4)和所述背面(6)之间包含用抗膨胀聚合物处理过的侧面。
16.用于机动车辆的定时控制系统，包括至少一个主动带轮、一个从动带轮和一个与油接触使用的锯齿带(1)，所述锯齿带(1)包括主体(2)、从所述主体的至少一个表面延伸的多个齿(4)；所述齿被第一织物(5)包覆，所述织物(5)在外面被抗性层(8)包覆，其中：
所述抗性层(8)包括氟化塑性体、第一弹性材料以及硫化剂；
所述氟化塑性体以比所述第一弹性材料更大的量存在于所述抗性层(8)中；所述主体包括基于由共聚物形成的第二弹性材料的化合物，其中所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体获得；
所述腈基相对于所述共聚物重量的百分比为33wt％到49wt％。
17.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述腈基的重量百分比为39wt％。
18.根据权利要求16或17所述的控制系统，其特征在于：所述第二弹性材料包括氢化丁二烯丙烯腈。
19.根据权利要求18所述的控制系统，其特征在于：所述氢化丁二烯丙烯腈用聚甲基丙烯酸的锌盐改性。
20.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述抗性层(8)包含相对于所述第一弹性材料的量为101到150重量份的所述氟化塑性体。
21.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述氟化塑性体是聚四氟乙烯。
22.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述锯齿带进一步包括背面(6)，该背面(6)被第二织物(7)包覆。
23.根据权利要求22所述的控制系统，其特征在于：所述第二织物(7)在外面被第二抗性层包覆。
24.根据权利要求23所述的控制系统，其特征在于：所述第二抗性层与所述抗性层(8)相同。
25.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述第一或第二弹性材料包括纤维。
26.根据权利要求25所述的控制系统，其特征在于：所述纤维以相对于所述第一或第二弹性材料为0.5wt％到15wt％之间的量存在。
27.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括抵抗插入物(3)，所述抵抗插入物(3)从芳族聚酰胺纤维、PBO纤维和碳纤维中选择。
28.根据权利要求27所述的控制系统，其特征在于：所述抵抗插入物经包含抗油胶乳的RFL处理。
29.根据权利要求28所述的控制系统，其特征在于：所述胶乳包含由共聚物形成的弹性材料，其中所述共聚物从二烯系单体和含腈基的单体获得。
30.根据权利要求22所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统在所述齿(4)和所述背面(6)之间包含用抗膨胀聚合物处理过的侧面(10)。
31.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括滑块张紧装置(34)或者滑块(35)。
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