专利名称：一种牵引传动皮带及其制备方法
技术领域：
本发明涉及牵引传动皮带技术领域，尤其涉及一种牵引传动皮带及其制备方法。
背景技术：
目前，牵引传动皮带一般采用加捻钢丝绳，即钢缆作为主承力部件，例如用于电梯 上下运动的牵引传动部件。但是这种牵引传动钢缆普遍存在的问题是当楼层较高时，需要 的钢缆长度增加；当承载质量较大时，需要较粗的钢缆或者增加钢缆的根数来达到安全传 输，所以，最终会大幅增加传动系统的自重，从而相应增加能源消耗而不利于环保。另外钢 丝绳的弯曲半径较大，造成电梯升降系统的曳引轮直径也相应较大，系统的重量也会进一 步的增加。钢缆金属材料的疲劳和腐蚀问题也是相对突出的缺点。因此，采用新材料制造的自重小而运行效率高的牵引传动带将更能满足工业的实 际需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种牵引传动皮带及其制 备方法，该牵引传动皮带具有小自重和高运行效率等优点，从而能够降低能耗，节省运行成 本。本发明所采用的技术方案是一种牵引传动皮带，由弹性体材料组成的皮带基体 和承力部件组成，其中承力部件由碳纤维材料构成，该承力部件复合在皮带基体中并且沿 着皮带基体的长度方向延伸。作为一种优选方案，牵引传动皮带是由若干根碳纤维复合材料细杆与皮带基体复 合得到，所述的碳纤维复合材料细杆是由浸渍树脂胶液的碳纤维束在牵引力的作用下通过 拉挤模具成型、固化后制备得到；所述的树脂胶液为聚氨酯胶液、丁腈橡胶胶液或硅橡胶胶 液；所述的碳纤维复合材料细杆的横截面直径为0. 5毫米 5毫米。上述碳纤维复合材料细杆优选由4根 40根碳纤维丝束组成；碳纤维丝束的规格 优选为Ik 48k ；碳纤维丝束的拉伸模量不小于IOOGPa ；作为另一种优选方案，牵引传动皮带是由至少一层的碳纤维预浸带经层合得到， 所述的碳纤维预浸带是将碳纤维平行纱浸渍在弹性体材料的胶液中得到；所述的碳纤维预 浸带的厚度为0. 05毫米 0. 5毫米。上述两种优选方案中，组成皮带基体的弹性体材料优选是聚氨酯弹性体、丁腈橡 胶或硅橡胶中的任意一种或几种的混合体，也可以是满足皮带生产工艺的其他弹性体材 料。本发明一种牵引传动皮带的制备方法包括如下步骤步骤1 将浸渍树脂胶液的碳纤维束在牵引力的作用下通过拉挤模具成型、固化 后得到直径为0. 5毫米 5毫米的碳纤维复合材料细杆，所述的树脂胶液为聚氨酯胶液、丁 腈橡胶胶液或硅橡胶胶液；
步骤2 将若干根步骤1得到的碳纤维复合材料细杆沿皮带基体的长度方向平行 排列，然后将其引入制带机与组成皮带基体的弹性体材料复合，形成牵引传动皮带；步骤3 根据牵引传动皮带的不同用途，进行表面印制花纹等后处理。上述牵弓I传动皮带的横截面优选为长方形。本发明一种牵引传动皮带的另一种制备方法包括如下步骤步骤1 采用碳纤维预浸机，将碳纤维平行纱浸渍在弹性体材料的胶液中，得到厚 度为0. 05毫米 0. 5毫米的碳纤维预浸带；步骤2 将至少一层由步骤1得到的碳纤维预浸带层合起来，引入层合制带机制备 厚度为0. 05毫米以上的牵引传动皮带；步骤3 根据牵引传动皮带的设计要求，切割牵引传动皮带至一定宽度；步骤4 根据牵引传动皮带的不同用途，进行表面印制花纹等后处理。上述步骤2中优选将1层 40层由步骤1得到的碳纤维预浸带层合起来，引入层 合制带机制备厚度为0. 05毫米以上的牵引传动皮带。上述两种制备方法中，所述的弹性体材料优选为聚氨酯弹性体、丁腈橡胶和硅橡 胶中的任意一种或几种的混合体。与现有技术相比，本发明一种牵引传动皮带采用碳纤维材料替代现有的钢缆金属 材料作为承力部件材料，充分发挥了碳纤维具有的重量轻以及力学性能优异等特点，使牵 引传动皮带实现小自重、高运行效率，从而降低能耗、节省运行成本。作为优选，本发明提供 了碳纤维复合材料细杆作为承力部件的牵引传动皮带，具有承力部件纤维体积含量高、柔 韧性好以及重量轻的优点，其抗拉强度是普通钢材的2倍 5倍以上，重量却仅为普通钢材 的1/5 ；其次，承力部件具有优异的抗蠕变性能、耐腐蚀性和抗震性。作为另一种优选，本发 明提供了由至少一层的碳纤维预浸带经层合得到的牵引传动皮带，该牵引传动皮带同样具 有承力部件力学性能高、重量轻以及韧性好等优点。另外，本发明的牵引传动皮带还具有成 本低、可连续生产等特点，因此更能满足工业的实际需求。
图1是实施例1中碳纤维复合材料细杆作为承力部件的牵引传动带横截面结构 图；图2是实施例2中由碳纤维预浸带经层合得到的牵引传动皮带的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。附图标记为碳纤维复合材料细杆1、皮带基体2、碳纤维预浸带3。图1所示的实施例1 本实施例中，牵引传动皮带由皮带基体2和承力部件组成， 皮带基体2由聚氨酯弹性体构成，承力部件是直径为2毫米的碳纤维复合材料细杆1，碳纤 维复合材料细杆1复合在皮带基体2中并且沿着皮带基体2的长度方向延伸。上述牵引传动皮带具体的制备步骤如下步骤1 将浸渍聚氨酯弹性体胶液的碳纤维束在牵引力的作用下通过拉挤模具成 型、固化后得到直径为0. 5毫米 5毫米的碳纤维复合材料细杆1 ；
步骤2 由聚氨酯弹性体构成皮带基体2，将12根步骤1得到的碳纤维复合材料细 杆1按3毫米周期沿皮带基体2的长度方向平行排列，即相邻两根碳纤维复合材料细杆1的 间隙为1毫米，经制带机与聚氨酯弹性体复合得到承力部件为碳纤维复合材料细杆1的牵 引传动皮带。如图1所示，与该牵引传动皮带长度方向相垂直的横截面形状为4毫米X38 毫米的长方形；步骤3 根据牵引传动皮带的不同用途，进行表面印制花纹等后处理。图2所示的实施例2 本实施例中，牵引传动皮带由皮带基体2和承力部件组成， 皮带基体2由丁腈橡胶构成，在工艺处理中，皮带基体2和承力部件形成了碳纤维预浸带， 该碳纤维预浸带是将碳纤维平行纱浸渍在丁腈橡胶的胶液中得到，将5层的碳纤维预浸带 经层合得到本实施例的牵引传动皮带。上述牵引传动皮带具体的制备步骤如下步骤1 采用碳纤维预浸机将碳纤维平行纱浸渍丁腈橡胶生胶液制备厚度为0. 2 毫米碳纤维预浸带；步骤2 将5层由步骤1制备的预浸带层合起来引入层合制带机制备厚度为1毫 米的牵引传动皮带；步骤3 将步骤2得到的牵引传动皮带根据设计要求切割至设计宽度，得到承力部 件为碳纤维预浸带的牵引传动皮带；步骤4 根据牵引传动皮带的不同用途，进行表面印制花纹等后处理。
权利要求
一种牵引传动皮带，由弹性体材料组成的皮带基体和承力部件组成，其特征是所述的承力部件由碳纤维材料构成，所述的承力部件复合在皮带基体中并且沿着皮带基体的长度方向延伸。
2.根据权利要求1所述的一种牵引传动皮带，其特征是由若干根碳纤维复合材料细 杆与皮带基体复合得到，所述的碳纤维复合材料细杆是由浸渍树脂胶液的碳纤维束在牵引 力的作用下通过拉挤模具成型、固化后制备得到；所述的树脂胶液为聚氨酯弹性体胶液、丁 腈橡胶胶液或硅橡胶胶液；所述的碳纤维复合材料细杆的横截面直径为0. 5毫米 5毫米。
3.根据权利要求1所述的一种牵引传动皮带，其特征是由至少一层的碳纤维预浸带 经层合得到，所述的碳纤维预浸带是将碳纤维平行纱浸渍在弹性体材料的胶液中得到；所 述的碳纤维预浸带的厚度为0. 05毫米 0. 5毫米。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种牵引传动皮带，其特征是所述的弹性体材料是 聚氨酯弹性体、丁腈橡胶和硅橡胶中的任意一种或几种的混合体。
5.根据权利要求2所述的一种牵引传动皮带，其特征是所述的碳纤维复合材料细杆 由4根 40根碳纤维丝束组成；所述的碳纤维丝束的规格为Ik 48k ；所述的碳纤维丝束 的拉伸模量不小于lOOGPa。
6.如权利要求1所述的一种牵引传动皮带的制备方法，其特征包括如下步骤步骤1 将浸渍树脂胶液的碳纤维束在牵引力的作用下通过拉挤模具成型、固化后得 到直径为0. 5毫米 5毫米的碳纤维复合材料细杆，所述的树脂胶液为聚氨酯弹性体胶液、 丁腈橡胶胶液或硅橡胶胶液；步骤2 将若干根步骤1得到的碳纤维复合材料细杆沿皮带基体的长度方向平行排列， 然后将其引入制带机与组成皮带基体的弹性体材料复合，形成牵引传动皮带；步骤3 根据牵引传动皮带的用途，进行后处理。
7.根据权利要求6所述的一种牵引传动皮带，其特征是所述的弹性体材料是聚氨酯 弹性体、丁腈橡胶和硅橡胶中的任意一种或几种的混合体。
8.如权利要求1所述的一种牵引传动皮带的制备方法，其特征包括如下步骤步骤1 采用碳纤维预浸机，将碳纤维平行纱浸渍在弹性体材料的胶液中，得到厚度为 0. 05毫米 0. 5毫米的碳纤维预浸带；步骤2 将至少一层由步骤1得到的碳纤维预浸带层合起来，引入层合制带机制备厚度 为0. 05毫米以上的牵引传动皮带；步骤3 根据牵引传动皮带的设计要求，切割牵引传动皮带至一定宽度；步骤4 根据牵引传动皮带的用途，进行后处理。
9.根据权利要求8所述的一种牵引传动皮带，其特征是所述的弹性体材料是聚氨酯 弹性体、丁腈橡胶和硅橡胶中的任意一种或几种的混合体。
全文摘要
本发明公开了一种牵引传动皮带，由弹性体材料组成的皮带基体和承力部件组成，所述的承力部件由碳纤维材料构成，所述的承力部件复合在皮带基体中并且沿着皮带基体的长度方向延伸。作为优选，本发明的牵引传动皮带由若干根碳纤维复合材料细杆与皮带基体复合得到，或者由至少一层的碳纤维预浸带经层合得到；所述的弹性体材料可以是聚氨酯弹性体、丁腈橡胶和硅橡胶中的任意一种或几种的混合体。与现有技术相比，本发明用碳纤维替代现有牵引钢缆作为承力材料，充分发挥了碳纤维具有的重量轻、韧性好、耐腐蚀、耐疲劳、力学性能优良等特点，使牵引传动皮带自重更小、运行效率更高，从而降低能耗，节省运行成本。
文档编号F16G1/21GK101982672SQ20101052344
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者范欣愉 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所