改善的用于齒動力傳動帶的織物和帶的制作方法

專利名稱：改善的用于齒動力傳動帶的織物和帶的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種齒動力傳動帶，尤其涉及一種具有用于齒支撐的耐熱耐磨織物的齒狀帶，更具體地，涉及一種具有包含聚對苯硫醚纖維的齒支撐織物的齒狀帶。現有技術描述齒動力傳動帶用于同步帶傳動中。齒狀帶通常有一個彈性主體，其具有一層提高尺寸穩定性的增強拉伸簾布。在簾布層下的主體形成為一系列齒，其籠罩在滑輪和鏈輪齒中，傳送將載荷傳動到所述拉伸簾布上。所述齒通常由增強織物覆蓋，例如尼龍-66復絲紗的機織彈性織物。齒狀增強織物可以是平紋的或斜紋的等等。織物層也可以用在齒狀帶的背面、溝型多楔帶(multi-v-ribbed belts)的背面或滑輪接觸側，或者用在三角皮帶或扁平傳動帶中。在流通帶制造過程中，為了允許所述帶在縱向上足夠的拉伸以適應所述齒，例如在美國專利No. 3，078，206中描述的，其在此以引用方式并入本文，尼龍_66 (也被稱為聚酰胺-66或PA-66)織物通常利用在一個方向上變形或卷曲的紗，例如在美國專利 No. 4, 826, 472中描述的，其在此以引用方式并入本文。其它織物利用彈性芯紗來實現縱向上的足夠拉伸，例如在美國專利No. 5，529，545中描述的，其在此以引用方式并入本文。 這些紗以下將被稱為所述帶縱向的“縱向紗”，而與縱向紗結合在一起的紗將被稱為“橫向紗”。但是，這些“縱向紗”和“橫向紗”并不一定與用來描述織物結構的術語“經線”和“緯線” 一致。在動力傳動帶的需求增加，特別是汽車發動機艙應用領域，已經導致了大量織物變化以改進動力傳動帶的性能，包括例如，使用或代用對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺(PI)或聚四氟乙烯(PTFE)紗或纖維來代替一些或全部常見的尼龍緯線紗或纖維，例如在W02006-066669中公開的。每個提出的變化都具有局限性，因此還希望有新的織物代用品。一個問題在于PEEK、芳族聚酰胺和PTFE如同尼龍一樣不容易鍵合到彈性帶主體組合物上，因此在緯線中僅作為尼龍有限量的代用是可操作的，例如在 2006-066669中公開的。另一個問題在于對芳族聚酰胺不能像尼龍一樣變形，因此必須使用其它方式來賦予一些縱向紗的拉伸，例如將芳族聚酰胺與彈性紗混紡，例如在US5，529，545 中描述的。這種混紡紗可能使性能降低。許多這類高性能紗和織物可能鑒于經濟方面的考慮在使用中受到限制。需要的是一種具有耐熱性、耐流體、耐撓曲和耐磨性的用于動力傳動帶的彈性織物，但其成本比其它提出的解決方案更加合理。需要的是一種可以像常規尼龍-66 —樣被加工的織物。需要的是一種與用在帶中的彈性材料良好粘合的織物。本發明符合這些需要的一種以上。發明簡述本發明涉及提供一種具有耐高熱、耐流體和耐磨的增強織物(例如覆蓋齒面或帶背面)的動力傳動帶的系統和方法。本發明也提供一種用于動力傳動帶的增強織物。
本發明涉及一種具有彈性主體、拉伸簾線增強元件和增強織物元件的動力傳動帶。本發明也涉及一種用于動力傳動帶的增強織物。在一個實施方案中，所述增強織物元件包含聚芳硫醚材料的紗、線或纖維。所述織物可以是機織織物或非機織織物。一種優選的聚芳硫醚材料是聚對苯硫醚(“PPS”)。所述PPS纖維、線或復絲可以在常規機織帶織物的縱向紗中替代一些或全部尼龍-66纖維。所述PPS纖維可以存在于織物的緯線或經線紗中，但優選至少存在于所述帶織物的縱向紗中。優選含有PPS的縱向紗是變形的以提供縱向上的拉伸。橫向紗可以是變形的。所述緯線可以是縱向，所述經線是橫向。所述帶可以是齒狀帶、平傳動帶、三角皮帶或溝型多楔帶。所述織物可以覆蓋所述帶的齒或其它滑輪接觸表面，或者所述織物可以覆蓋彈性帶主體的背面或嵌入彈性帶主體中。所述織物可以具有包括變形的尼龍-66纖維或紗的橫向紗。可以處理所述織物來促進與彈性主體的粘合。通過在根據本發明的織物中利用PPS纖維，使得所述織物比常規尼龍-66更耐熱、 耐油和耐磨。因此，本發明以合理的成本差異提供了一種更耐久、耐熱、耐流體和耐磨的帶。本發明也涉及一種具有增強織物的動力傳動帶和一種用于動力傳動帶的增強織物，其中所述增強織物包括能夠拉伸的縱向紗，優選至少約50%或至少約80%，和具有變形的復絲尼龍纖維的橫向紗。至少一部分縱向紗具有尼龍纖維和選自由對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、聚酯、聚酮、聚酰亞胺、聚丙烯腈、聚磺酰胺、丙烯酸類、氟聚合物和聚芳硫醚組成的組中的一種或多種纖維。通過在橫向紗中利用變形的尼龍纖維，可以改善織物與帶主體的粘合性和/或處理織物的穿透力。在不同的實施方案中，所述縱向拉伸的紗可以是上述材料的變形混紡紗，或者由上述材料包裹的彈性芯紗。上文已經略述了本發明的相當廣泛的特征和技術優勢，以便下述發明的詳述可以被更好地理解。本發明的其它特征和優點將在下文中描述，其形成了本發明權利要求的主題。本領域技術人員應當領會公開的概念和具體實施方案可以容易地被用作修改或設計用來完成本發明相同目的的其它結構的基礎。本領域技術人員也應當認識到這種等同結構不背離如所附權利要求闡述的本發明的精神和范圍。當結合附圖考慮時，被認為是本發明特有的新特征，關于其構造和操作方法，與其它目的和優點將從下列描述中被更好地理解。但是，需要特別理解的是，每一幅圖僅是為了說明和描述的目的提供的，并不是意在限定本發明。附圖簡要說明附圖并入說明書中并形成說明書的部分，其中類似的數字表述類似的部件，舉例說明本發明的實施方案并與說明書一起用來說明本發明的原理。在附圖中

圖1是根據本發明一個實施方案構造的齒狀帶的部分片段透視圖；圖2表示根據本發明一個實施方案構造的織物的一部分；圖3表示本發明實施方案中利用的紗的部分；圖4表示本發明實施方案中利用的拉伸紗的一部分；和圖5是利用本發明一個實施方案的帶和滑輪系統的示意圖。詳述本發明涉及一種可用于動力傳動帶的織物和所得的帶。圖1顯示了根據本發明一個實施方案構造的齒狀帶的部分片段透視圖。在圖1中，齒狀帶10具有彈性主體，其包括彈性背襯12、彈性齒16和嵌入的拉伸元件18。齒增強織物14覆蓋了齒部分17和齒刃部分19，是齒狀帶的滑輪接觸表面。根據本發明的實施方案，織物14包含聚芳硫醚(“PAS”) 聚合物纖維。優選所述PAS聚合物是聚對苯硫醚(“PPS”)。圖2顯示了根據本發明一個實施方案的2X2斜紋機織織物。機織織物20是由經線紗22和緯線紗M形成的。當用作帶10的增強織物14時，無論是經線還是緯線都可以定向在所述帶的縱向上(即通常平行于拉伸元件18)，而另一個定向在所述帶的橫向上(即通常垂直于拉伸元件18)。所述PAS 或PPS纖維可以存在于所述帶的織物14的縱向、橫向或兩個方向上。根據本發明實施方案的帶通常用于帶傳動系統中，其可以包括至少一條帶、一個傳動滑輪和一個從動滑輪。圖5舉例說明了一種具有帶10、傳動滑輪56和從動滑輪58的帶傳動系統。本發明的一個實施方案是一種用于增強動力傳動帶的包含PAS纖維的織物。適用于本發明實際使用的纖維的PAS聚合物可以是均聚物、共聚物、三元共聚物等或者這些聚合物的混合物。聚芳硫醚聚合物的實例包括聚0，4_甲苯硫醚)、聚G，4'-聯苯硫醚)和聚對苯硫醚(“PPS”)。由于其可得性和合乎需要的性能，PPS纖維目前是優選的。合適的PPS 纖維包括由Testori集團以其商品名出售的磺胺纖維；Diolen工業纖維的Diofort 復絲PPS紗；和由東洋紡有限公司以其商品名出售的ftOcon PPS。市售的聚芳硫醚被認為是一種合成纖維，其中成纖材料是其中至少85%的硫醚鍵是直接連接到兩個芳環上的長鏈合成多硫化物。PPS可以由硫和二氯苯反應形成，然后通過熔融紡絲擠出制備定長短纖維或長絲纖維。PPS是一種結晶聚合物，具有重復對取代苯環和硫原子的對稱硬主鏈。在各實施方案中，所述織物可以是機織織物或非機織織物。合適的機織織物可以具有經線和緯線，并且所述經線和緯線的至少一種包括復絲的PAS纖維，或優選的PPS纖維。所述織物可以進一步包括尼龍-66纖維。在一個實施方案中，所述織物的緯線中存在 PPS纖維，并且經線包括變形的尼龍-66或基本上由尼龍-66組成。優選地，為用在帶中，所述PPS存在于縱向紗中，橫向紗包括變形的尼龍-66或基本上由尼龍-66組成。所述縱向紗可以包括尼龍-66和PPS纖維并可以是變形的。在不同的實施方案中，動力傳動帶可以是齒狀帶、平傳動帶、三角皮帶或溝型多楔帶。所述織物具有PAS纖維，或優選的PPS，可以覆蓋帶的齒或其它滑輪接觸表面，或者所述織物可以覆蓋彈性帶主體的背面或嵌入彈性帶主體中。根據本發明的實施方案引入PAS纖維可以有利地修改的帶和織物的實例可以在不是意在限定本發明的情況下被提及。美國專利No. 6，793，599，其在此以引用方式并入本文，描述了具有滑輪嚙合非機織區域的三角皮帶和溝型多楔帶，其中非機織材料可以包括合成纖維材料。美國專利No. 5，529，545,已以引用方式并入本文，描述了具有用于流通制造過程的拉伸織物的齒狀帶。本發明織物的有用的實施方案也可以包括用于在預成型制造過程中覆蓋齒狀帶的齒或用來覆蓋幾乎不需要拉伸三角皮帶或帶背面的非拉伸或半拉伸織物。針織織物和帶使用針織增強，例如美國專利No. 5，645，504和No. 6，863，761中公開的，其在此以引用方式并入本文，可以有用地根據本發明的實施方案改善。—般的汽車同步帶或齒狀帶使用具有粘合層的100%尼龍織物作為帶齒的覆蓋元件。在一個實施方案中，本發明涉及一種齒狀織物，具有由尼龍纖維和相對于尼龍具有更大的耐熱和/或耐油和/或其它高性能特性纖維的其它纖維組成的雜化結構。在本發明的某些實施方案中，其它纖維可以是一種高性能聚合物，其可能難以鍵合到彈性材料，例如帶的主體中利用的。所述耐熱和/或耐油纖維可以通過這些材料與尼龍或其它常用材料的混紡線或纖維引入所述織物的緯線紗或縱向紗的一種或多種中。經線或橫向紗可以是100%尼龍，但是不同于常規尼龍織物，所述經線或橫向紗是變形的以通過后續的RFL或其它粘合層提供更高的覆蓋度和穿透能力。提高的覆蓋涂層進入織物的穿透力可以提供改善的防屈撓龜裂和/或腐蝕。因此，本發明的另一個實施方案是一種用于增強動力傳動帶的機織織物，其具有縱向紗，優選能夠拉伸至少約80%，和具有變形復絲尼龍紗的橫向紗，優選在2此拉伸下能夠拉伸約至約20%，至少一部分縱向紗包括尼龍纖維和一種或多種高性能材料纖維， 其可能相對難以鍵合到彈性體上，例如對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、聚酯、聚酮、氟聚合物、聚酰亞胺、聚磺酰胺、聚芳硫醚、丙烯酸等等。所述機織織物的拉伸能力可以由縱向紗的變形提供。變形對于熱塑性纖維來說通常是可能的，例如聚酯、聚酮、聚芳硫醚等等，無論是單獨地還是與尼龍纖維一起的。變形可以用任何已知的變形方法實現，例如假捻、卷曲、填塞箱、假編、噴氣等等。變形紗的伸長率是表征變形程度的一種方式。特別地，在規定載荷下的伸長率，例如2此，可以有效地測量紗的變形程度。齒狀帶的齒覆蓋織物的變形縱向紗優選在2kg拉伸下能夠伸長至少約 50%，或者在2此拉伸下伸長至少約80%。另外，所述機織織物的拉伸能力可以使用尼龍和一種或多種所選擇的高性能纖維包裹彈性芯線作為縱向紗來提供。例如，所選擇的高性能纖維可以用于至少一種在彈性芯周圍的第一包裹中，尼龍-66用在至少一種第二包裹中。第二包裹與第一包裹的包裹方向相反可能是有利的。這種拉伸紗結構的實例提供在美國專利No. 5，529，M5、歐洲專利 No. 637，704和歐洲專利No. 1，436，450中，其在此全部以引用方式并入本文。圖4舉例說明了這樣一種拉伸紗。關于圖4中的拉伸紗45，彈性芯46在第一方向上用可以有利地包括 PAS或PPS的紗47進行第一包裹，在相反方向上用可以由尼龍組成的紗48進行第二包裹。橫向紗的變形可以以上述縱向紗相同的方式實現。在本發明的一個實施方案中， 橫向紗的變形程度可以基本上小于縱向紗的變形程度。例如，縱向紗在2此下的伸長率可以大于約50%，或者大于約80%。橫向紗在2kg下的伸長率可以在約到約15%的范圍內，或者從約2%到約10%。在縱向方向上的更高的拉伸對通過流通法制造齒狀帶是有用的，在其過程中所述織物按照拉伸元件線拉伸形成所述齒的整個輪廓。在橫向方向上更少的拉伸紗足以提供上述在那個方向上變形的好處。在本發明的一個實施方案中，所述橫向紗可以基本上由變形的復絲尼龍紗組成，優選尼龍-66。上述織物也可以用于動力傳動帶。例如，圖3顯示了本發明的一個實施方案中使用的代表性的縱向高度變形紗、橫向輕微變形紗和無變形紗的代表性長度。參見圖3，高度變形紗34在2此拉伸下表現出約 88%的伸長率。輕微變形橫向紗32在2此拉伸下表現出約3%的伸長率。無變形紗30在約IOOkg下的斷裂伸長率是約25%，輕微變形紗32在104kg下是約30%。高度變形紗34 在323kg的斷裂伸長率是約180%。抗斷強度更高是因為紗34比紗30或32多約三倍的長絲。各高性能紗或纖維可以在紗或線制造工藝的任何步驟與常用紗或纖維摻混、共膠合或共捻，常用紗或纖維可以優選由尼龍組成，或可以由丙烯酸、聚酯、棉等組成。也應當注意可能有第三種高性能或耐熱紗與第一高性能紗和尼龍以任意比率混紡。也可以使用定長短纖維或含有包括PEEK、PPS和/或其它纖維的混紡定長短纖維紗。尼龍是指任何熱塑性聚酰胺纖維，包括尼龍-6、尼龍-66、尼龍-46等。尼龍-66 是優選的聚酰胺。而且尼龍-66可以由高韌性或中韌性或正常韌性的品種組成。芳族聚酰胺是指長鏈的合成聚酰胺，其酰胺鍵直接連接到兩個芳環的對位或間位。在本發明中，例如可以使用PPD-T、聚對苯甲酰胺、共聚對苯撐/3，4'-氧代二苯撐對苯二甲酰胺等等。PPD-T是指由對苯二胺和對苯二酰氯摩爾對摩爾(mole-for-mole)聚合產生的均聚物，也是指由對苯二胺與少量其它二胺摻混以及對苯二酰氯與少量其它二酰氯摻混產生的共聚物。市售的適于實施本發明的芳族聚酰胺纖維包括由Teijin Limited以商品名 TEIJINC0NEX、TECHN0RA和 TWAR0N，以及由 E. I.DuPont de Nemours and Company 以商品名NOMEX和KEVLAR出售的那些。合適的市售LCP纖維是由Celanese Acetate LLC和Kuraray有限公司以商品名 VECTRAN出售的液晶聚酯-聚芳酯纖維。PBO是由東洋紡有限公司以商品名ZYLON出售的。 聚酯纖維包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。PEN是由霍尼韋爾國際公司以商品名PENTEX出售的。PEN也由iTeijin Limited、INVISTA和Hyosung公
司出售。合適的氟聚合物可以包括例如但不限于聚四氟乙烯聚合物(PTFE)、聚三氟氯乙烯聚合物(PTFCE)、聚偏二氟乙烯聚合物(PVDF)、氟化乙烯聚合物(FEP)和全氟烷氧基聚合物 (PFA)。可以使用聚酰亞胺和/或聚酰胺-酰亞胺纖維(“PI”)，特別是高溫聚酰亞胺。合適的PI纖維可以是P84，由hspec纖維、Degussa公司以該商品名出售。聚丙烯腈(“PAN”) 纖維由例如東洋紡有限公司出售。PAN纖維包括含有大量丙烯結構的纖維，通常是至少 85%的丙烯腈和各種共聚單體，例如甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等等。聚磺酰胺(“PSA” )纖維是一種具有對位連接有基團和酰胺鍵的苯環主鏈的芳族聚酰胺纖維。PSA纖維目前以定長短纖維形式以商品名出售。由上海Tanlon纖維有限公司以Tanlon出售。PSA的特點包括耐高溫、阻燃性優異、高溫尺寸穩定性和化學穩定性尚ο聚酮纖維是由主鏈中具有酮鍵或酮基的聚合物形成的。例如美國專利 No. 5，130，408中描述了多種類型或芳族聚酮，包括聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和聚芳醚酮(PAEK)，其可以有利地用于本發明。市售的PEEK材料的一個實例具有氧基-1，4-亞苯基氧基-1，4-亞苯基-羰基-1，4-亞苯基的重復單元，其形成了線性芳族半結晶聚合物，具有很高的耐熱性。合適的PEEK纖維是由Zyex有限公司以商品名Zyex 出售的。另一種可用的聚酮纖維可以由具有約5. 9dl/g特性粘度的聚酮聚合物形成，其中由常規程序制備的乙烯全部與一氧化碳和聚(ι-氧代三甲烷)共聚。通常，可用的聚烯烴酮(POK)纖維可以通過熔融紡絲和濕法紡絲得到，如美國專利No. 6，763，867及其中列舉的文獻中公開的。可以有利地使用具有下列結構式表示的聚烯烴酮纖維一(CH2--CH2--C0) η—(R—C0)m—，其中1.05 >= (n+m) /n >= 1.00，R是具有三個以上碳原子的亞烷基，如美國專利No. 6，763，867中描述的。所述POK纖維可以有利地由一氧化碳和乙烯的交替聚合物組成，如美國專利No. 6，818，728中描述的。所有上述類型的聚酮纖維將在本文和權利要求中被稱為“PK”或聚酮。表1列出了可以有利地應用于本發明實施方案中的大量高性能纖維與一些典型性質。在表中，“_”表示差，“0”表示一般，“ + ”表示好，“++”表示優異。此外在表中，“MR” 是回潮率；“m.p. ”是熔點；“HAS”是熱老化收縮率；“Eb”是斷裂伸長率。表 權利要求
1.一種用于增強動力傳動帶的包含聚芳硫醚纖維的織物。
2.根據權利要求1的織物，包含經線和緯線紗，其中所述經線和緯線紗的至少一種包含聚對苯硫醚纖維復絲紗。
3.根據權利要求1的織物，其中所述聚對苯硫醚纖維存在于緯線中，且所述經線包含變形的聚酰胺纖維。
4.根據權利要求3的織物，其中所述聚酰胺為尼龍-66。
5.動力傳動帶，具有彈性主體，嵌入所述主體中的拉伸元件，滑輪接觸表面和背面；其在至少一個所述表面上包含含有聚芳硫醚纖維的織物。
6.根據權利要求5的帶，為齒狀帶形式，所述帶在所述滑輪接觸表面上具有齒且具有覆蓋所述齒的所述織物。
7.根據權利要求6的帶，其中用橫向紗和縱向紗機織所述織物，且其中所述橫向紗包含尼龍-66纖維，且所述縱向紗包含尼龍-66和聚對苯硫醚纖維。
8.根據權利要求7的帶，其中所述橫向紗在^^拉伸下變形達到至20%的伸長率， 且所述縱向紗在2此拉伸下至少具有50%的伸長率。
9.用于增強動力傳動帶的機織彈性織物，其包含能夠伸長至少約50%的縱向紗以及橫向紗；至少一部分縱向紗包含聚酰胺纖維和選自由對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺、聚丙烯腈、聚磺酰胺、聚酮、含氟聚合物和聚芳硫醚組成的組中的一種或多種纖維；且橫向紗包含變形復絲聚酰胺紗。
10.根據權利要求9的織物，其中縱向紗變形達到所述拉伸能力。
11.根據權利要求9的織物，其中縱向紗包含彈性芯線，以及作為聚酰胺纖維的尼龍-66，且尼龍-66和所選擇的纖維包裹所述芯。
12.根據權利要求9的織物，其中在2此拉伸下所述橫向紗變形達到約1%至約20%的拉伸能力。
13.根據權利要求9的織物，其中所述橫向紗基本由變形的復絲尼龍紗組成。
14.一種包含權利要求9-13的任意一項的織物的動力傳動帶。
15.根據權利要求9的織物，其中所述縱向紗包含聚芳硫醚，且橫向紗進一步包含一種或多種選自由熱塑性聚合物如聚酯、聚酮、聚芳硫醚、聚酰亞胺、聚丙烯腈將組成的組。
全文摘要
一種用于增強動力傳動帶的包含聚芳硫醚纖維的織物和利用所述織物的帶。所述織物可以具有在縱向方向上拉伸紗包裹的變形的或彈性的芯。縱向紗可以包括PPS，變形的橫向紗包括尼龍。紗可以包括高性能纖維和尼龍或其它纖維的混紡紗。
文檔編號F16G1/10GK102472363SQ201080029182
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月2日 優先權日2009年7月2日
發明者C·沃克爾, K·沃德, S·X·吳 申請人:蓋茨公司