包括热塑性材料层的POLY‑V型带的制作方法

本发明涉及一种尤其是用于驱动内燃机的附件的多槽或poly-V型的传动带。
背景技术：
：辅助传动件通常包括与机动车辆的内燃机的曲轴连接的驱动带轮、分别与交流发电机和辅助部件(例如液压泵)连接的至少第二带轮和第三带轮、以及用于将带轮连接在一起的传动带。当今的发动机要求传动构件以及尤其是传动带即使它们须在高温条件下以及在具有较高的机械应力的情况下运转时也能够具有越来越长的平均寿命。现今用于辅助传动件的传动带也称为poly-V型带。这些带包括弹性材料制成的主体(优选地是EPDM)、沿纵向嵌入主体中的多个耐用的丝形嵌入件以及与一体地与主体连接且包括多个V型肋件的耦合部，这些V型肋件并排且与V型槽交替。为了通过减小磨损来提高传动带的平均寿命，已知的是提供一层至少部分地覆盖肋件的更耐磨的材料，诸如例如，织物、无纺织物或热塑性材料。该解决方案已经可在市场上获得，尚未证明尤其有效。特别地，无论是织物还是连续热塑性材料层用作覆盖材料，两者都趋于在硫化阶段中在槽和肋件处“拉伸”。其结果是，覆盖材料在使用过程中恰在应力最大点处弱化。此外，上述覆盖材料使得在带的接触表面与带轮之间需要承担较大的摩擦。除了进一步提高断裂的可能性之外，该较大的摩擦也会增加运转期间带的噪声。因此已经尝试利用替代方案和不同的技术方案来同时实现高的耐磨性、低噪声(尤其是同样在湿润条件下的低噪声)、以及改进的织物对主体的附着力。因此，存在若干已知的用于尝试解决上述问题的替代方案，例如专利US3724284A表明在poly-V型带的肋件上使用针织织物。该解决方案的缺陷在于，弹性材料在硫化阶段中穿透织物。特别地，在针织织物的情况下，织物直接埋置到主体化合物中并且因此不能使得磨损得以大幅的改善。专利EP280175表明在橡胶主体与织物之间使用屏障层或减震层；在该专利中，所述屏障层具有弹性基底。专利FR2210251示出了在poly-V型带肋件的表面上使用热塑性材料层。专利EP2166251甚至提出在耦合部上方以及在无纺织物的下面使用热塑性材料层。特别地，聚乙烯和热塑性弹性体被表示在聚合物材料中，而无纺织物可以被织物代替。然而，该技术方案也未能提供耦合部、热塑性材料与织物之间的良好附着。为此，在专利EP2166251中明确地指出，使用无纺织物的解决方案是优选的，从而提高主体与无纺织物之间的相容性，并且插入的聚合物材料是热塑性弹性体的解决方案同样是优选的。在该情况下，无纺织物因此变成了带的工作表面，但是无纺织物不提供诸如更加现代化的发动机所要求的最优的性能。有效地，无纺织物不能提供在高温下的良好性能。还已经发现，当使用没有覆盖织物或无纺织物的热塑性材料膜时，非常难以实现噪声方面的良好结果。另外，在仅一层热塑性材料用作覆盖物以及在该热塑性材料进而由形成带的工作表面的织物或无纺织物覆盖的情况下，都已经发现，在热塑性材料层的附着力方面的结果尤其差。因此，上述的解决方案都没有真正地能够同时解决上述全部问题，尤其是仍正在寻求具有低摩擦、低噪声、同时具有良好附着力的传动带。只有能够在摩擦和耐磨性测试中以及在附着力测试中同时获得良好结果的带将能够通过耐用测试，并且因此具有高的平均寿命且无需频繁地更换。发明概述本发明的目的是提供一种多槽或poly-V型的传动带，尤其是用于驱动内燃机的附件，其使上述问题得以解决。上述目的是通过根据权利要求1所述的带和根据权利要求14所述的处理来实现的。附图说明图1是突出显示耐用嵌入件的poly-V型带的一部分的示意性的部分视图；图2是根据本发明的poly-V型带的横向放大57倍的剖面的照片；图3是根据本发明的在poly-V型带的纵向上的剖面的照片；图4是用于测量摩擦系数的传动系统的示意图；以及图5是用于带轮错位噪声测试测量的传动系统的示意图。发明详述参考图1，附图标记1指代poly-V型带，包括主体2、纵向地埋置到主体中的多个耐用丝形嵌入件3(下文也称为条)以及与主体一体地连接且包括多个V型肋件5的耦合部4，主体包括第一弹性材料，多个V型肋件5并排且与V型槽6交替。根据本发明的一个方面，如图1至图3所进一步具体所示，poly-V型带还包括至少部分地覆盖肋件5的至少部分热塑性材料8以及纤维材料9，该纤维材料用作覆盖物且由从纺织织物、针织织物或无纺织物构成的组中选出的材料制成，该纤维材料任选地埋置于弹性材料中，位于至少部分热塑性材料之上。优选地，至少部分热塑性材料形成大部分连续的层，但是，如图2和图3所示，会存在非连续区。图2和图3被具体地包含以示出，在实际中，至少部分热塑性材料可能不具有均匀的分布并且因此在整个工作表面或耦合部上不具有相同的厚度。主体2优选地由包含一种或多种弹性材料和若干添加剂的化合物制成。为方便，弹性材料下文统称为“第一弹性材料”。带的主体有益地包括作为第一弹性材料中的主弹性体的弹性体，其选自由天然橡胶(NR)、聚氯丁二烯(CR)、丙烯腈丁二烯(NBR)和称为氢化丙烯腈丁二烯(HNBR)的相关氢化弹性体或用不饱和羧酸的酯接合(seamwith)的氢化丙烯腈丁二烯的锌盐、聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-α-烯烃弹性体、EPDM，聚氨酯、氟弹性体、乙烯丙烯酸弹性体(AEM)、溴丁基橡胶、氯磺化聚乙烯(CSM)或氯磺化烷基、氯化聚乙烯、环氧化天然橡胶、SBR、NBR羧酸酯、HNBR羧酸酯、ACM和这些化合物的混合物构成的组。“主弹性体”旨在存在于构成主体的化合物中，其按重量计多于50％，该比例是基于化合物中全部弹性体的总重量且因此排除了带的全部其它的非弹性成分计算的。主体优选地包括作为第一或另一弹性材料的至少一种聚烯烃共聚物或含丙烯腈单元的橡胶。更优选地，第一弹性材料包含选自如下构成的组的弹性体：EPM(乙烯丙烯单体)、EPDM(乙烯-丙烯二烯单体)、NBR(丙烯腈丁二烯橡胶)、HNBR(氢化丙烯腈丁二烯橡胶)、ZnHNBR(锌盐丙烯腈丁二烯橡胶d)和XHNBR(过氧化物硫化氢化丙烯腈丁二烯橡胶))。特别地，在含有丙烯腈单元的橡胶中，优选NBR、HNBR和改性HNBR，例如用锌盐或ZnHBR或XHNBR改性的HNBR。特别地，在聚烯烃共聚物中，优选的是EPDM。甚至更优选地，主体包含EPDM。甚至更优选地，主要由EPDM构成。“第一弹性材料主要由…构成”意在，除了所有常用的添加剂之外，在不会不利地影响主体化合物与构成齿形带的其他元件之间的化学相容性且因此不背离本发明的范围的前提下，可以添加小百分比的其他聚合物或共聚物到化合物中。特别地，其中主体包括相对于弹性体的总重量按重量计多于60％、更优选地多于70％的EPDM的实施例是优选的。在替选方案中，主体主要由EPDM构成的实施例也是优选的。还优选聚烯烃和含有丙烯腈单元的橡胶的混合化合物，更优选具有NBR或HNBR或上述改性HNBR的EPDM化合物。例如，含有丙烯腈单元的橡胶可以添加有优选在1％和30％之间的范围内的量的EPDM。除了弹性材料之外，主体化合物可以包含常规添加剂，例如增强剂、增量剂、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、抗降解剂、加工油和类似物。根据本发明的一个方面，耦合部4由至少部分热塑性材料覆盖。在本发明的一个优选的实施例中，至少部分热塑性材料形成了层8，例如如图1至3的实施例中所示。至少部分热塑性材料优选地包括聚烯烃，更优选地包括聚乙烯均聚物或共聚物。“至少热塑性”，意在表示至少一热塑性弹性体可被使用或者热塑性材料可在化合物中或者与非热塑性材料任意结合，非热塑性材料诸如例如弹性材料。特别地，可以使用基于聚乙烯、乙烯-丙烯、乙烯-丁烯、乙烯-戊烯、乙烯-己烯、乙烯-庚烯、乙烯-辛烯及其共聚物或混合物的均聚物或共聚物。仍更优选地，至少部分热塑性材料包括聚乙烯，尤其是LDPE或LLDPE是优选的。LLDPE是更优选的。优选的LLDPE具有在0.900g/cm3与0.950g/cm3之间的密度，更优选地在0.915g/cm3与0.940g/cm3之间的密度。发现用茂金属催化的LLDPE(也称为m-LLDPE)的使用是特别优选的，其可以单独使用或与其它均聚物或共聚物混合使用。优选地，分子量大于200,000g/mol。至少部分热塑性材料优选地部分交联。至少部分热塑性材料优选地被照射。在优选的解决方案中，覆盖齿的材料是电子照射过的聚乙烯。电子照射的工艺，也称为电子束处理，是一种涉及使用通常高能电子用于处理材料的工艺。一般地，该工艺用来获得聚合物的至少部分交联。辐射能量优选在1kGy(千戈瑞或kGray)和1000kGy之间。照射的有效性和交联聚合物的能力通常取决于照射期间使用的能量强度。已经通过实验验证了，为了实现本发明的目的，特别优选的是剂量在10和200kGy之间的辐射能量，更优选在60和140kGy之间。特别地，以80kGy与120kGy之间的剂量，在低噪声和高附着力方面获得了最优的结果。用于齿的覆盖材料优选地具有10微米与500微米之间的厚度，更优选地在30微米与200微米之间，甚至更优选地在80微米与120微米之间。如图2所示，层的厚度可以在模制带上变化，并且因此，层的厚度可以作为成品带的平均厚度，或者更简单地，作为膜的初始厚度和/或带生产过程中在形成主体的材料上沉积的至少部分热塑性材料的初始厚度。材料沉积到至少部分热塑性材料上，主要由纤维或细丝或纱线构成，优选地由选自由无纺织物、纺织织物或针织织物构成的组的材料构成。纤维材料可以利用第二弹性材料在一面或两面上进行处理，或者甚至完全埋置到第二弹性材料中。第二弹性材料更优选的是先前表明的用作第一弹性材料的弹性材料中的一种。第二弹性材料可以与第一弹性材料相同或不同。其中埋置了织物的弹性材料优选地是EPDM，而HNBR、氯丁二烯BR、天然橡胶和SBR在替选方案中可以有益地使用。可以调整第二弹性材料层的成分从而使其在使用时适应poly-V型带的应用的类型。第二弹性材料层优选地具有50微米与400微米之间的厚度，更有益地在100微米与300微米之间，例如200微米。织物优选地从由纺织织物、无纺织物和针织织物构成的组选出。优选地，织物利用弹性材料处理。优选地，织物是针织织物。针织织物已经过证实在具有“联锁”构造时尤其优选。织物的重量优选地在25g/m2与200g/m2之间，更优选地在50g/m2与100g/m2之间，例如85g/m2。通常用于工业织物中的聚合材料，例如脂肪族或芳香族聚酰胺，或例如聚酯，或甚至基于天然的织物(例如棉花)，可能是复合结构或与许多相互交织的化学性质的纱线混合，其可以有利地用作织物的材料。特别优选使用包含聚酰胺纱线(优选脂肪族聚酰胺，如尼龙6/6)的织物。优选地，在经纱和纬纱中都使用dtex在25和100dtex之间，更优选在30和50dtex之间的纱线。本发明的传动带优选地是根据众所周知且称为“压缩成型”的工艺形成的。例如，为了生产根据本发明的poly-V型带1，可以首先形成弹性材料的环形坯料，并将其围绕筒体放置，能够增大其直径，直至坯料完全地附着到筒体上，然后在使筒体旋转的同时施加条而形成耐用的嵌入件。如果有必要，新的弹性材料层随后施加并且坯料随后在筒体直径减小后从筒体中取出，最后，半成品的零件在硫化筒体中硫化而形成肋件。为了生产本发明的带1，还需要执行将至少部分热塑性材料施加到形成主体2的耦合部的第一弹性材料层上的步骤。然后，施加纤维材料层，尤其是优选的无纺织物。然后，需要在压力下执行硫化步骤来将带成型且形成肋件。通过对根据本发明生产的带1的特性进行考察，所能获得的优点是显然的。利用根据本发明的poly-V型带获得了显著的改进，尤其是，能够克服上述问题。特别地，至少部分热塑性层8(以及尤其是在以80kGy与120kGy之间的剂量照射时实现的最优结果下)使得能够防止主体化合物穿透织物10，尤其是防止其在肋件5的硫化和成形步骤中穿透针织织物，这使得最终会埋置到主体2中的织物10的使用不会出现。此外，由于至少部分热塑性材料的照射，主体的耦合部与纤维覆盖材料之间的附着力得以改善。另外，由于尤其使用了针织织物10作为纤维覆盖材料，所以可以具有最优地适应肋件5的轮廓的低成本弹性织物。下文将参考示例来描述带1，但是不限于这些。示例1-3模制三个poly-V型带，称为A，B和C，它们全都具有EPDM制的主体。过去使用并实验过包含在肋件表面上的针织织物或热塑性材料层或由埋置到弹性材料中的针织织物覆盖的热塑性层的模制带。然而，这些带显露出附着力问题。这三种带都是如果带在由具有联锁构造的聚酰胺6/6纱线制成的肋件的表面上具有针织织物的带。纱线具有一股(ply)和13根长丝，44dtex，s捻度和z捻度，韧度为47cN/tex。在带A的情况下，热塑性材料层是聚乙烯，尤其是m-LLDPE，以50kGy的剂量进行电子照射。在带B的情况下，热塑性材料层是聚乙烯，尤其是m-LLDPE，以100kGy的剂量进行电子照射。在带C的情况下，热塑性材料层是聚乙烯，尤其是m-LLDPE，以150kGy的剂量进行电子照射。进行如下测试：1、摩擦系数测量测试2、带轮错位噪声测试3、织物附着力测试1、摩擦系数测量测试所测试的带是具有商业上称为poly-VK的轮廓的poly-V型带，即，适合用于车辆中，具有6个肋件以及400mm长度的带部分用于测量。用于测试的传动件图显示在图4中，其中附图标记51指示驱动带轮，52指代自重，F指示以测力传感器测得的力。被提供了槽或肋件的驱动带轮是用不锈钢制的并且具有测量为DOB(跨球直径)的60mm的直径。带轮的最大粗糙度是3.2微米。在以下条件下执行测试：腔室温度＝27℃驱动带轮速度＝100RPM自重＝90N(6个肋件)70N(有5个肋件的带)执行测试的程序如下：将带安装到夹具上然后，负载自重随后，以100rpm起动设备或者装具20分钟然后，检查带背面的温度(>35℃)最后，开始记录F，带上的力。对于摩擦系数COF的测试结果是用以下公式计算的：COF＝(Ln(F/自重)xsineb/2)/θ其中：COF＝摩擦系数CoF*＝总摩擦系数＝COF/(sineb/2)＝Ln(F/自重)/θb＝肋件角＝40°θ＝转角＝90°。2、带轮错位噪声测试对于该测试使用具有6肋件PVK轮廓以及1200mm的有效长度的带。图5示出了用于带轮错位噪声测试的传动系统。在图1中，显示出具有如下附图标记的各项：100麦克风101从动带轮102自重张紧器103带的工作方向104驱动带轮106惰轮各种带轮和传动系统的特性表示如下：驱动带轮104，配备有槽或肋件，具有71.0mmDOB的直径并且是不锈钢制的。张紧器102，配备有槽或肋件，具有61.0mmDOB的直径并且是不锈钢制的。从动带轮101，配备有槽或肋件，具有156.0mmDOB的直径并且是不锈钢制的。(平)惰轮具有65.0mm的直径并且是不锈钢制的。测试的规格如下：腔室温度＝27℃相对湿度＝60％错位：0÷5.0度，在从动带轮上的度数增量以0.25°变化。驱动带轮的速度是3000RPM从动带轮的抗扭力：无带张力＝300N(50N/rib)。测试程序：设定带轮错位为0°在3000rpm下起动设备30秒检查带背面的温度(<＝35℃)对于全部的错位和速度组合运行测试(每个变化10秒)测试失败标准是噪声超过86db。3、织物附着力测试该测试用于确定在齿和基底表面上带的织物与主体化合物之间的附着力值。该程序包括取长度为200至300mm的带件。该件还能够从张紧带获得。需要将肋件上的织物与化合物分离，直至获得了用于将其锚定在夹具的钳夹中的足够的长度。开始以50mm/min的速度施加张力。该测试在已经张紧了足以确定附着力值的织物长度后终止。最终结果是由在张紧的测试件上取得的值的平均值给出的，如果段不均匀，则排除测试的初始部分。测试结果：上述的三个测试已经对之前所述的三种带A，B和C进行，结果列于表1中。表1测试单位A(50kGy)B(100kGy)C(150kGy)1摩擦1.40.9-1.4<0.92.噪声°错位<33-4.54-53.附着力>72.5-70.5-2.5从表的分析显然可知，根据本发明的全部三个带都能够实现最优的结果。特别地，随着照射增加，记录了越来越小且因此总是更佳的摩擦系数，发生噪声的错位越来越大以及因此总是更佳，并且附着力反而下降并且因此劣化。尽管如此，所有值都是好的，与仅使用一层热塑性材料、仅使用一层织物材料或者仅使用一层埋置到弹性材料中的织物材料层覆盖的热塑性材料的情况下所发生的不同。然而，带A具有极低的错位并且因此有噪声，而带C在附着力方面具有非最优结果。反之亦然，在辐射剂量为60与140之间且尤其在80与120之间例如为100的带B的情况下，在摩擦系数测试、噪声测试和附着力测试中获得值之间可能实现最优的平衡，并且因此已经发现，辐射剂量显著地影响最终的带的性能，其功能仅在窄范围的辐射剂量内才是尤其良好的。当前第1页1 2 3