由洋麻纤维增强的橡胶组合物制造的动力传送皮带的制作方法
【专利摘要】一种弹性体组合物和动力传送皮带基弹性体组合物，其中该组合物包括洋麻纤维。
【专利说明】由洋麻纤维增强的橡胶组合物制造的动力传送皮带
[0001]发明背景发明领域
[0002]本发明一般地涉及动力传送皮带领域，更特别地涉及适合于皮带的橡胶组合物，和具体地说，涉及在皮带中使用的用天然洋麻纤维增强的橡胶组合物。
[0003]现有技术的描述
[0004]普通的动力传送皮带包括V形皮带，平皮带，锯齿状或同步皮带和多楔皮带。普通皮带的构造包括弹性的皮带主体，在皮带主体内包埋的螺线或螺旋缠绕的拉力绳或其他纺织品元件，和常常在皮带主体内包埋或者覆盖一个或更多个皮带表面的其他纺织品增强剂。
[0005]弹性的皮带主体可包括一种或更多种硫化橡胶组合物，或者热塑性弹性体，或其他弹性组合物。所使用的弹性体组合物包括了在其内分散的各种纤维增强剂。在可获得的许多纤维当中，发现相对很少是商业成功的，因为存在各种加工和性能需求，其中包括纤维和弹性体之间优良的粘合性，可分散性，耐磨性，耐热性，抗环境性，成本，和增强效果等。
[0006]US2010/0076118A1公开了在轮胎橡胶中，例如在天然橡胶(NR)，丁二烯橡胶(BR)，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，和丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)中使用的化学改性的微纤维纤维素。教导了化学改性微纤维纤维素用以改进在橡胶内的可分散性和对橡胶的粘合性，以便使得它有用。需要通过在水介质中事先复合橡胶胶乳和化学改性的微纤维纤维素制备的母炼胶形式的化学改性的微纤维纤维素的使用方法，以便实现良好的拉伸特征和轮胎性能特征。
[0007]洋麻被建议用于可生物降解的热塑性组合物。US2006/0147695A1公开了对于诸如电子和电器设备之类的产品来说，在结晶的热塑性树脂，例如聚乳酸树脂中使用洋麻韧皮纤维。为了改进组合物的冲击强度，教导了在使用之前除去洋麻碎片或者使用软化组分或者添加高强度抗冲击纤维。还教导了可能需要处理洋麻纤维，以改进与树脂的相容性，抗冲击性，和/或阻燃性。
[0008]US2005/0250931A1公开了使用天然纤维的长长的名录，其中包括洋麻用以增加由聚乳酸树脂制造的模塑部件或者基于其循环的碎末的部件的刚度和冲击强度。
[0009]US6, 663，733公开了制造合成树脂基产品的技术，它可用于形成板状或片状产品以供在机动车中使用。教导了粉碎的植物产品，例如粉碎的洋麻芯产品，以便降低产品的比重。
[0010]因此，现有技术没有公开或启示基于用洋麻纤维增强的合成橡胶在皮带中使用的实用的橡胶组合物。
[0011]发明概述
[0012]本发明涉及提供用于动力传送皮带的弹性组合物的体系与方法。本发明的优点包括下述优势:使用环境友好的增强填料，和提供高价值的橡胶胶料，从而利用低成本的纤维实现相对高的胶料模量。[0013]本发明涉及具有弹性皮带主体，具有含洋麻纤维的弹性组合物的动力传送皮带。优选地，洋麻纤维是韧皮纤维。洋麻纤维在弹性组合物内可以以1-50份/100份基础弹性体的水平存在。洋麻纤维可以是平均纤维长度为1-3_的短切韧皮纤维。该组合物也可包括相容剂或偶联剂，以改进橡胶弹性体和这些天然纤维之间的相容性。洋麻纤维可用粘合剂处理或者在母炼胶配制中提供。
[0014]前面相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解随后本发明的详细说明。下文将描述形成本发明权利要求主题的本发明的额外的特征和优点。本领域技术人员应当理解，可基于改性或设计实施本发明相同目的的其他结构，容易地实现所公开的概念和具体实施方案。本领域技术人员还应当意识到这些等价的结构没有脱离所附权利要求列出的本发明的范围。当结合附图考虑时，根据下述说明，将更好地理解就其组织和操作方法二者来说，认为属于本发明特性的新型特征，以及进一步的目的和优点。然而，要清楚地理解，仅仅为了阐述和说明的目的，提供每一附图，且不打算作为限制本发明的定义。
[0015]附图简述
[0016]引入说明书并形成说明书一部分的附图(其中相同的数字表示相同的部件)阐述了本发明的实施方案，并和说明书一起起到解释本发明原理的作用。在附图中:
[0017]图1是根据本发明一个实施方案构造的同步带的截面一部分的片段透视图；
[0018]图2是根据本发明一个实施方案构造的V形带的截面一部分的片段透视图；
[0019]图3是根据本发明一个实施方案构造的多-V-楔形带的截面一部分的片段透视图；
[0020]图4是对于一些实施例和对比胶料来说的动态模量/频率的图表；
[0021]图5是对于一些实施例和对比胶料来说的tg δ /频率的图表；
[0022]图6是对于一些实施例和对比胶料来说的纹裂生长/循环的图表；和
[0023]图7是对于一些实施例和对比胶料来说的裂纹粒生长/循环的图表。
[0024]详细说明
[0025]本发明涉及洋麻纤维在可用于挠性动力传送皮带的弹性体组合物中的用途。洋麻(Hibiscus cannabinus L.)是源自于非洲的一种一年生草本植物。它是美国较新的农作物。洋麻主要在下述南部气候温和的区域中栽培！Mississippi, Texas, California,Louisiana, New Mexico和Georgia。它的生长时间段为90-150天，且可生长到2.4_6m的高度。它的单一直茎由外部纤维树皮和内部木材芯组成，它分别得到两种不同类型的纤维:树皮纤维和芯纤维。韧皮纤维占其茎的约26-35wt% (重量百分比)，并且已经开发了得到大于或等于35wt%韧皮部分的遗传品系。收割的洋麻茎通常首先被剥皮，将树皮与芯分离，从而产生洋麻韧皮纤维的带状物。这些带状物可被怄麻成纤维束或单一纤维。优选一旦纤维空干，则收割洋麻农作物(约10%含湿量)。通过将农作物留下静置在田野中，实现干燥。
[0026]一般地，洋麻韧皮纤维是非常类似于软木物种的平均长度为2.6mm，直径为21 μ m且平均长度与直径的长径比为124的中空管道。平均长度为0.5mm的芯纤维非常匹配硬木的那些纤维。
[0027]洋麻韧皮纤维束(KBFB)的主要成分是纤维素，半纤维素和木质素。每一种成分的含量因栽培环境，地理起源，年龄段，植物内的位置(从根到尖端)，和怄麻与分离技术而可显著地变化。Lloyd E.H.和 D.Seber, 〃Bast fiber applications forcomposites, "(1996)，获自 http://www.hempology.0rg/CURRENT % 20HIST0RY/1996 %20HEMP% 20C0MP0SIT ES.html报道了重量百分比为60.8的纤维素，20.3半纤维素，11.0木质素，3.2 浸出物和 4.7 灰分。Mohanty 等人，〃Biofibres, biodegradable polymers andbiocomposites:an overview, " Macromolecular materials and engineering, 276-277(I):1-24(2000)报道了较低纤维素(31-39wt% )和较高木质素(15_19wt% )的含量。Rowell等人，"Characterization and factors effecting fiber properties, 〃 在 FrolliniE, Ι,Λ?ΙΟ AL, Mattoso LHC, editors."Natural polymers and agrofibers based composites:preparation, properties and applications, 〃San Carlos, Brazil:L.H.C., Embrapa.pp.115-134(2000)中报道了 44_57wt%纤维素，和 15_19￥七％木质素。
[0028]洋麻是具有生态和经济优势，丰富，显示出低密度，加工过程中防磨损，高的比机械性能，可生物降解和价格便宜的纤维素源。历史上，洋麻纤维首先用作绳索。工业上正利用洋麻用于造纸和非织造纺织品。洋麻产品的潜在应用包括纸浆，绳索，草侵蚀垫，动物垫料，吸油剂，陶器制造介质，家畜褥草，绝缘板，塑料和纺织品用填料。
[0029]表1比较了洋麻纤维和来自文献的其他纤维的机械性能。洋麻纤维的突出特征是它的杨氏模量，接近于E-玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维。它的拉伸强度对于皮带拉伸绳索应用来说不是足够高，但根据本发明的实施方案，它适合于用作填料，增强橡胶皮带胶料，提供皮带形状稳定或加强和/或绳索支持。
[0030]表1
[0031]
【权利要求】
1.一种含弹性皮带主体的动力传送皮带，所述弹性皮带主体包括含洋麻纤维的弹性体组合物。
2.权利要求1的皮带，其中所述洋麻纤维包括韧皮纤维。
3.权利要求1的方法，其中所述洋麻纤维以每100份基础弹性体1-50份的水平存在于弹性体组合物内。
4.权利要求1的皮带，其中所述洋麻纤维是具有l_3mm的平均纤维长度的短切韧皮纤维。
5.权利要求3的皮带，其中所述组合物进一步包括相容剂，所述相容剂辅助洋麻纤维在基础弹性体内分散或粘合。
6.权利要求1的皮带，其中弹性体组合物进一步包括第二类短纤维。
7.权利要求6的皮带，其中第二类短纤维是芳族聚酰胺纤维。
【文档编号】F16G1/08GK103987989SQ201280060965
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月12日
【发明者】冯雨丁 申请人:盖茨公司