专利名称：用于拼接包含绳芯的条带的配置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于拼接头的配置方案，该拼接头用于连接用纵向绳芯增强的条带。
背景技术：
在多个技术应用中，使用柔性带或者“条帯”。这种条带通常是由细长增强件制成的，细长增强件在下文中称为“绳芯”，它们相互平行地布置在条带的平面中。在很多情况中，条带被包封在聚合物材料或者“基体”中，虽然其它结合方法例如编织或者针织也能将绳芯保持在一起。条带具有基本上矩圆形横截面。这种条带具有各向异性的性质，即在垂直于绳芯的平面的方向上是柔性的并且在绳芯的平面上是刚性的，同时大体在纵向方向上是坚固的，这种性质使得条带特别适用于吸收静态或者动态应用中的张カ。在动态应用中，条带可用作传送带(用于传送材料)、具有平表面或者具有最佳抓
力的齿形表面的传动带(用于传递动力)(后者被称为同步带或者正时带)、提升带(用于承载电梯的轿厢)或者还可用作橡胶轨道(用于使车辆在困难地形上移动)。在静态应用中，条带可以用来加强例如管子，其中，通过螺旋形缠绕的条带来增强内部管形构件(如FR 2914040或者W02002/090812中所描述的)。每当需要一段长的条带时，必须将不同的较短段的条带连接成单ー长段。这种连接被称为“拼接头”或者“接头”。实际上，能够不间断地生产出的条带的长度有最大限度。例如对于传送带，单一段的长度是受必须保持可运输至安装地点的带卷的数量和重量的限制。在现场将不同段的带彼此连接。最后，通过把最终闭合的带在驱动鼓和托辊上拼接而使带闭合。在 Trans Tech Publications 出版的“The Best ofBulk Solids Handling1986-1991 ”中的“Belt Conveyor Technology, 1/94”中 M. Hager and H. von der Wroge 发表的“Design of Steel CordConveyor Belt Splices”中可以找到传送带领域中使用的不同拼接种类的很好概述。需要进行条带拼接的另ー种情况是希望将条带封闭成单个环，即，使其成环形。这例如是适用于以下正时带的情况，该正时带制成长段，然后切割定长并拼接。例如參见US3419449。理想的拼接头在条带中应该是不明显的。因此，拼接头必须具有(A).与条带相等的断裂強度；(B).与条带自身相等的拉伸刚度以及弯曲刚度；(C).与条带相等的尺寸(没有更厚的截面)(D).与条带相等的动态疲劳；(E).应该比较容易现场实施。原则上，当拼接头的长度不受限制时可以获得理想的拼接头。然而，这是不切实的。因此，制作切实的拼接头总是要在上述不同的要求(A)到(E)之间折衷。因此，一种拼接头会完美地适合一种应用，但是不能在另ー应用中用于连接另ー种类的条帯。已知了以下的拼接方法-借助于机械紧固件来拼接将ー排夹子夹到垂直于带长度切割的带边缘上。将连杆插入到所形成的交错孔眼中。这种拼接用于织物加强型条帯。它不能用于主要是轴向增强的条带(夹子磨损)。由于拼接头象铰链ー样，因此比条带自身更柔性。-搭接拼接将条带的端部相互搭接，并硫化或者胶合到一起。这种拼接有时用来制造环形的橡胶轨道。它在拼接区域中的弯曲刚度得以増大，因为两端的两个绳芯平面不重合并且形成刚性的双层。-联锁拼接在条带的平面中按照相互配合的突起和凹ロ的形式(类似楔榫式连接)来切割条带的端部。然后，将拼接头硫化或者胶合或者熔合到一起。例如，參见W02009/040628。在ISO 15236-4中描述了以下拼接头。 -指形拼接头是这样的拼接头，其中，将条带的端部切割成匹配的锯齿图案。然后，将所述“指”彼此硫化到一起。它主要是用于织物增强的带或条带。-交错阶式拼接头。将ー个条带的绳芯端部“交错”地布置在另ー带端部的绳芯之间，并且随后用橡胶或者聚合物覆盖或者胶合到一起。绳芯的端部通常拼接头中終止于规则的位置，因此其称为“阶式拼接头”。在“交错阶式拼接头”中，拼接头区域中绳芯的数量总是大于条带中绳芯的数量。只有在条带具有小于大约50%的填实度时才能使用交错阶式拼接头。填实度是指所有绳芯直径之和与条带总宽度的比值。在更大填实度的情况中，必须在拼接头入口处从两个条带上切去ー些绳芯，以便提供用于插入绳芯的空间。虽然这种拼接头具有很好的静态强度(拼接头比带更坚固)，但是在拼接头区域中的刚度增加，因为拼接头区域中的绳芯比条带自身的绳芯更多。-平面阶式拼接头。拼接头内的绳芯数保持等于条带中的绳芯数。换句话说两个条带的绳芯端部相互对接。可以有不同的配置图案，例如，“风琴管式拼接头”(具有重复的01230123…图案，数字表示拼接头中一根条带的绳芯端部的步长)或者“杉树式拼接头”(具有重复的01232100123210…)图案。就弯曲刚度、轴向刚度和截面而言，这种拼接头很难从条带自身上识别开。然而，这种拼接头比“交错阶式拼接头”具有更低的強度。发明人主要关心的是找到一种在拼接头处具有均匀的弯曲性能的拼接头。其次，但是仍然非常重要的是，需要尽可能維持条带跨过拼接头的强度。由于所关心的这种条带具有相当高的填实密度(多于50%)，除了选择“平面阶式拼接头”之外没有其它可能性。虽然这种拼接头已知了相当长的时间(例如參见1926年的US 1735686和1963年的US3101290)，但是找到限定图案和配置的其它方式和更好方式是本专利申请的主題。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供ー种拼接头，其具有基本上均匀的弯曲刚度，同时保持足够的强度，且拼接头截面基本上等于条带的截面。本发明的目的是提供一种可以维持至少为条带的一半強度的拼接头。本发明的另一目的是改进除已知的“风琴管式”或者“杉树式”配置之外的平面阶式拼接头。本发明涉及ー种将第一条带连接至第二条带的拼接头(或者为同义词的“接头”)。条带包括在条带平面中相互平行布置的“M”条绳芯。M可以是大于或等于十二的任一数字。实践中，绳芯的数量小于200。“绳芯”应该被解释为任何种类的细长增强件。绳芯的横截面不是必须为圆的，还可以是不规则形、矩圆形、矩形或者正方形。例子有纤维束、捻合成纱的纤维、单丝的股、单丝本身、捻合股绳等。制造绳芯的材料是任何种类的坚固的纤维状材料，例如天然材料(棉、麻、羊毛…)，或者由化学合成制成的人造材料，例如丙烯酸、人造丝、尼龙、聚こ烯、聚丙烯、聚芳香纤维(如芳纶)，或者由矿物材料制成的人造材料，例如玻璃纤维，或者由金属材料制成的人造材料，例如钢纤维、单丝或者绳芯，或者由任何其它种类的金属合金制成的人造材料。对于本申请的目的来说，形式为钢单丝、钢单丝束、钢单丝股或者钢绳并且可以结合其它种类非金属单丝材料的钢绳芯是特别优选的。
条带中的绳芯被包封在“条带基体”中。基体的作用是将绳芯保持定位在条带中。一般来说，基体是聚合物材料。为了满足条带将要实现的目的，聚合物材料应该足够柔性。合适的聚合物材料例如是弾性体材料或者橡胶。它们被广泛使用于传送带和正时带中。其它非常合适的聚合物材料是热塑性聚合物，例如热塑性聚氨酯(也用于正时带和供食品行业使用的专用平带中)、聚こ烯、聚丙烯、聚酰胺，但不限于此。在拼接头中，绳芯嵌入到拼接头基体材料中。拼接头基体材料可以与条带基体材料相同或者不同。如下文所述，拼接头基体必须将全部作用カ从第一条带传递至第二条带。当在条带基体材料和绳芯之间存在足够的“锚固力”时，拼接头无需使用与条带基体材料不同的专门材料。在绳芯在条带基体中的“锚固力”太小的情况中，在拼接头区域中必须使用不同的“拼接头基体”材料，以便能够制造出足够短的接头。通过把共聚物和基础聚合物混合来增强拼接头基体材料的锚固力，其中，所述共聚物是经功能化以便能粘接绳芯的接枝共聚物、嵌段共聚物或者无规共聚物。优选是，基础聚合物是与条带基体材料相同的聚合物，但这不是绝对必需的。拼接头的特殊之处在于绳芯端部的配置或者“布置”。对于至少ー组(但是可以是多组)“N”条相邻(B卩，并排)的绳芯(当一般性地提及时称为“一組”，或者当指特定组时称为“所述组”)存在这种特殊的布置，在拼接头中所述“N”条相邻的绳芯可以在总共“M”条绳芯中识别出。以下将对于这样ー组“N”个对接部来阐述本发明，并且稍后限制到拼接头的总宽度。除了所述组之外的其余绳芯如何设置并不重要。识别出满足以下详述要求的至少ー个这样的组就够了。图Ia用来说明所使用的定义，但是图I中所示的拼接头布置显然不落入本发明权利要求的范围中(条带中必须存在至少12根绳芯)。一般而言，拼接头是“平面阶式拼接头”。因此，各个条带端部110、120的相应绳芯端部111、121在“对接部” 130’处相互面对。在对接部处，绳芯中断开，并且从而在对接部处绳芯没有将作用カ从第一条带传递给第二条带。所以，所有的作用力将必须借助于拼接
头基体材料而从第一条带传递至第二条带。在下文中，将用绳芯标记p=l、2、3.....N来计
数组内的“ N”条绳芯。另一条带的匹配绳芯具有相同的标记。 在组的纵向方向上，对接部在组中的拼接头长度“Lgraup”上规则地分隔开当在组中从第一条带向第二条带延伸时该长度为第一对接部和最后的对接部之间纵向方向上的距离。对接部出现在纵向方向上相互分开数个“间隔”的位置处。该“间隔” “ Λ ”是组内的任一对对接部在纵向方向上的最小的非零距离。因此，任一对对接部之间的距离可以为“ Λ ”的O倍(对接部在同一梯级上)、I倍、2倍或更多倍。方便地，间隔“Λ”可以取为等于“LgMup/ (N-1)”。因此，在纵向方向上，对接部可以出现在位置qX Λ处，“q”为梯级标记，它是I到N之间的整数(含端点)。在实践中，不应当按数学精确性来解释这些位置一定的游隙是可以的，因为对接的绳芯端部之间存在一定距离。实际上，这些位置应当解释成有小干“ 土 Λ /2”或者甚至小干“ 土 Λ /4”或更好的允许误差。当制作拼接头时，惯例是使拼接头图案不完全垂直于条帯。引入“偏角”，使得整个拼接头区域是平行四边形而不是矩形。所述偏角的目的是防止从条带到拼接头的突然转变。例如矩形切导致在动态应用中对驱动鼓的撞击。这通过斜切来防止。所述斜切在当前的拼接头布置中也是可以的，唯一的变化是必须使用偏移基线来限定对接部的位置。那么，等于或者大于“LgMup ”的拼接头长度“ L”是平行四边形的纵向边缘的长度(而不是沿条带在第一对接部和最后对接部之间的距离)。然而，由于本发明的拼接头布置方式是固有的，因此即使当使用矩形切时也能确保平滑过渡，斜切不是必须的但是也允许。
这样，在拼接头的“组”中限定出了对接部的网格姆个对接部具有一独特的位置(P，q)。由于每条绳芯都被切割，因此必须对于“P”存在I到N的所有值(否则，绳芯中的一条将不间断地从第一条带延伸到第二条带)。此外，不会有两个“P”值出现两次，否则的话一条绳芯将中断两次。纵向方向上的位置(梯级标记)只能取I到N之间的值(含端点)，但是某些q值会出现一次以上，并且另ー些q值根本不出现。因此，每个布置是唯一且毫无疑义地由整数(q1;q2;... ;qp;...qN)的N元组来限定的，其中，每个“qp”具有I到N之间的值。这样，组中的任何种类的平面阶式拼接头可以如图Ib所示地在网格上编码和表示。相对于第一条带的端部来给这些布置编码。第二条带是第一条带的“互补”，即，如果根据( ;Q2 ;· · · ;qp ;· · · qN) X Δ，来切割第一条带的绳芯端部，贝Ij必须根据(N+l-qi ;N+l_q2 ;——；N+l-qN) X Δ来切割第二条带的绳芯端部。由于每个“qp”可以取“N”个不同的值并且存在N种可能的“ρ”值，因此对于ー组可以存在NXNXN.... XN (N次方)即Nn种平面阶式布置。可能的布置数量迅速地变为天文数字级的比例在仅具有10条绳芯的组中，已经可能有101°种可能的平面阶式拼接头布置。这些布置中的一些显然是没用的，例如(I; I; I;. .. . ;1)或者(N;N. . · . ; N)，其中，所有对接部都在一条线上，从而导致強度极弱且局部非常柔性的拼接头部分。另ー方面，计算所有这些可能的布置是不可行的，更不用说在实践中对它们进行试验。基于对不同平面阶式拼接头布置例如(1;N;1;N;. . . . 1;N)、(1;N;2;(N-1); 3. . . . ; I ;N)进行的一系列试验和许多其它实验，发明人发现当对接部在整个拼接头中“随机地”分散时获得了最佳效果。为了使得该“随机性”更有确定性，确定了以下规则-当存在位于(p，q)处的对接部时，在附近绳芯的相同位置“q”上不应该有其它对接部，也就是说，从“p-n”到“P+n”，在相同梯级“q”上应当没有其它对接部。该规则防止磨损通过拼接头蔓延。实际上，如果在同一梯级上发现相互太靠近的对接部ー即使当它们之间存在ー个或两个其它绳芯时ー它们也将形成薄弱点，磨损将在该薄弱点处开始或者蔓延。-当存在位于位置(P，q)处的对接部时，在邻近绳芯P的绳芯中不应该有在纵向方向上靠近该对接部的另ー对接部。换句话说，在绳芯p-Ι和P+1上从q_ (n-1)到q+ (n-1)的位置中，不应该有其它对接部。该规则确保了カ传递最大，因为在邻近绳芯“P”的绳芯之间的公共搭接部为最大。可以使用曼哈顿度量法来把这两个要求精细地结合。假设组中的任何一对对接部A、X具有坐标(pA，qA)和(px, qx)，则曼哈顿距离d (A, X)定义为d (A, X)=|pA-px| + |qA-qx替代地，该曼哈顿距离可以表示为“(1+1)+デ的和+在A和X之间的绳芯数“ i”加上I。因此，如果绳芯彼此相邻，则该项合计为I(在它们之间没有绳芯)。+从A到X时沿拼接头的纵向方向计得的间隔数为“ j”。如果qA和qB两者相等，贝ij“j”为O (因为无间隔)。 例如，在图Ib中，找到以下的曼哈顿距离(N=6)d (A, B) =| 2-11 + | 1-2 I =2d (A, C) = | 2-5 I+ I 1-2 I =4d (A, D) = I 2—4 I +1 4—11 =5现在，为了使对接部X的存在不会对对接部A处的强度有不利影响，需要使d(A，X)>n。因此，为了将对接部的相互影响减到最小，组中的本发明拼接头布置的特征在于，任何两个对接部相互离开至少最短距离“η”。根据发明人的实践经验，该“η”应该至少为四，但是越大越好，所以也可以是5、6、7、8、9、10…。换句话说对于拼接头的组中的任何对接部Α，最邻近的对接部B必须处在距离“η+1”或者更大距离处。用其它方式来表达但仍是等同的以半径“η”围绕对接部“ Α”的“圆盘”不包含任何其它对接部。该度量方式中的圆盘是d (A，XX η的所有点X。在该度量方式中，圆盘变为菱形，其中，A在中心且对角线为2η+1。当然，该菱形是在拼接头网格的边缘处剪裁的。当“η”等于四时(S卩，在曼哈顿距离5处找到最邻近的对接部)，则仅从N等于12和更大存在解决方案。同样不言自明的是，最邻近的对接部之间的距离“n+1”是有限制的，因为围绕对接部的每个菱形保留有在其周围不能被其它对接部占据的一定数量的点(即，2n (n+1))。所以，对于任何一对对接部之间距离大于“nmax”的布置来说存在最大值“nmax”。该最大值取决于“N”。可以表示出“nmax”和“N”是相关的(对于“nmax ”大于I)；INT [ (nmax2/2)+nmax]=N其中，INT函数取其幅角的整数部分。例如，对于N=12，nmax等于4。因此，一组必须包括至少12条绳芯，否则不能满足距离要求。因此，本发明的拼接头必须至少包括12条绳芯(即，M必须为12或更大)。对于N等于12的条带来说，不存在最邻近对接部所分隔的曼哈顿距离为6、7或更大的那样布置。所述“nmax”的布置将把不同对接部之间的相互作用减小到最低的程度，并且从而是特别优选的。因此，对于给定“η”的可能布置的集合将形成一系列嵌套集合。这里，把任何两对对接部之间距离至少为“η”的所有可能布置的集合表示为Sn。显然，S。是具有Nn种可能布置的最大集合(到最邻近的对接部的距离为I或更大)。因此，S1. S。的子集。的子集，因为如果对与对分开2或更大(即，属于S2)的距离，那么它们彼此分开的距离当然也大于距离I (即，也属于S1X反之则不然。RS4、S5、…中的布置是本发明的一部分。最小的子集是SnmaP Snmart是空集(不存在布置)。因此，不同的集合形成了子集链Slimax C Snmax^l C …C S5 C S4通过选择具有最大“公共长度” (CL)的布置来进行进一歩的改进。组中的公共长度是相邻绳芯之间公共间隔的和，相邻绳芯是指第一条带的一条绳芯，第二条带的另ー绳芯。图Ia中以140表示的虚线示出了不同的公共间隔。在公式中，这可以按照以下来计算CL = d_qt换句话说公共长度是组中条带两部分之间的分隔线长度减去组中条带的宽度。公共长度増大的布置将比公共长度较短的布置具有更大的锚固表面。由于 qi+1-qi|彡n，因此公共长度始终大于或等于nLgMup。因此，増大“η”将引起公共长度増大，
从而产生更好的锚固并且从而产生更好的拼接。进ー步的改进是仅选择这样的布置，其中，在组内在第一间隔开始处仅存在ー个对接部并且在每个所述间隔结束处仅存在一个对接部。这相当于说，对于该布置的N元组(q1；q2；... ;qP；... ; qN)来说，从I到N的每个整数只出现一次既没有相同值的两个qp，也没有缺少1、2· · ·和N之间的数字。也相当于说，N元组是数字1、2、...到N的排列。当然，也必须满足距离要求，即，最接近的两对对接部要分隔开曼哈顿距离“η+1”，η大于4。这表明ー对于试验的所有可行数字ー总是能找到这样的排列。所以对于每个集合Sn来说，存在非空的交集Sn H P，其中，P是N个数字的所有可能的排列布置(合计为N !)。所述排列布置是特别优选的，因为在拼接头的组中的任何横截面处，存在至少“Ν-1”条绳芯。仅在对接部处，強度存在局部微降，但是仍然存在N-I条绳芯。因此，在这些对接部处，组的相对局部拼接头強度降低到(N-l)/N。组的相对局部拼接头強度(“rST”)是横截面中的绳芯数乘以绳芯断裂载荷Fb再除以条带的理论强度NXFb所得之比值。这在图Ic中图示出当在同一梯级处出现两个对接部(B和C)时，相对强度局部地降低至(N-2)/N。因此，拼接头中最薄弱的位置将是相对局部拼接头強度最小(以“min (rST)”来表示)的梯级处。因此，平面阶式拼接头能实现的最大相对拼接头强度为(N-l)/N。它不可能为I或者更大(但这对于交错阶式拼接头是可能的)。具有最大公共长度的组的布置不是必须为排列式布置。一般，非排列式布置具有比排列式布置更大或相等的最大公共长度。当然，拼接头強度主要是由绳芯在拼接头基体中的“锚固”所确定的。该锚固力可以具有机械性质，或者可以具有化学性质，或者两者的混合。化学锚固被称为粘附。在W02005/103545中描述了钢绳芯的外表面如何对纯机械性锚固有影响的实例，通过引用把该文中的钢绳芯结构包含在本文中。如已经提到的，可以通过将接枝共聚物添加到拼接头基体材料的基础聚合物中来影响化学锚固或者粘附。选择接枝共聚物，以便增强对金属基底例如钢绳芯的粘附。在本申请人于与本申请同一申请日同时提交的共同申请中给出了聚合物和接枝共聚物的实例，具体參见该共同申请中的第到段。通过在试验长度“ I”上将一条钢绳芯从拼接头基体材料的条带中拔出来确定锚固力。这是按照以下方式进行的取一段条带(在其中包封有相互平行的N条绳芯)，在长度“ I ”上覆盖条带的中部，选择不位于边缘的绳芯(即，中心绳芯，仅位于边缘的绳芯被从ー侧保持)，并且在除了长度“I”的中部之外将该绳芯从条带中脱离。然后，在覆层的ー侧切断所选的绳芯，而在另ー侧切断除所选绳芯外的所有剩余绳芯。在移除掉覆层后，沿轴向从条带中拔出所选绳芯，同时测量因此所需的最大作用力Fmax。将Fmax除以“I”得出了用牛顿每晕米(N/mm)来表不的锚固カ“fa”。这样，拼接头在组中的那部分的总锚固力估算为“Fa=CLXfノ2”。除数“2”考虑到了以下情况在粘附试验中公共长度为“2X1”，因为绳芯的两侧被相邻侧保持。长度L。(在该处，嵌入绳芯的锚固カ等于该绳芯断裂载荷Fb)被称为临界长度。它可以由Lc=F1Zfa来估 算出。现在，当拼接头长度L大于“2ΧΙ^ΧΝ/η”吋，拼接头的总锚固力将大于条带的強度。然而，这不是必须的，因为拼接头的机械强度至多为带强度的(1-1/Ν)倍。因此，组的长度“Lg_P”至少为临界长度し。的N/n倍就被认为足够了。因此，拼接头的总长度“L”必须大于或等于“LgMup”。这被认为在拼接头的长度和条带的残留強度之间达到了合理平衡。更长的长度是可以的，但大于2N/n倍L。不是必须的。通过调整组的长度LgMup，因此可以根据需要调节拼接头强度。当组长度Lgraup大于临界长度L。的N/n倍时，可以预期组中的拼接头的那部分的断裂载荷超过组中条带那部分的強度的一半。因此，可以在最短的可能长度内形成具有“η”等于“nmax”的组的拼接头。换句话说对于给定的Lsmup，具有最大“η”的组布置对拼接头总强度的贡献最大。通过增大拼接头长度一但是不需要大于(2N/n) XL。一可以实现拼接头强度大于条带断裂载荷的50%、或者大于55%、60%、70%、80%或90%，这对于该类拼接头是令人惊讶的高。该拼接头可以被容易地结合到条带中，并且与条带自身相比在弯曲行为方面几乎没有差异。因此，通过本发明的拼接头连接的两根条带可以被认为是单根条带，并且落入到同一发明构思的范围中。识别组存在的程序是简单的，并且因此检测本发明构思的存在是简单的。当识别拼接头时，检测第一组12条绳芯(例如，拼接头左侧的绳芯I到12)的对接部，并且确定组的长度。可以确定曼哈顿距离。如果所有的对具有大于四的距离(或者等同地，如果最邻近的对接部相隔距离为五或者更大)，则识别出满足定义的组。如果识别出更靠近的一对对接部，则组不满足定义，并且对绳芯2到13重复上述程序。同样，如果该组满足定义，则拼接头属于本发明的构思。如果不满足，则对于绳芯3到14 (依此类推)重复上述程序，直到达到拼接头的右側。如果找到ー个或多个组，则拼接头属于本发明构思。如果没有找到，则超出本发明构思的范围。在整个拼接头区域的X射线照片上能够最简单地确立上述程序。可以容易地识别出对接部和距离。计算机算法有助于实施上述程序。对于更高梯级的组可以重复上述程序，例如，间隔距离“η”大于5，但是就必须考虑17个位置，并且因此拼接头中必须至少有17条绳芯。同样，可以在将本发明构思限制在条带的整个宽度中来考虑拼接头。在该情况中，组和拼接头是一致的并且“N”等于“Μ”。不用说，“Μ”必须大于或等于十二。所述拼接头没有一对分开距离为四或更小的对接部。如果“Μ”为17或者更大，对接部相互离开的距离至多比5大(最邻近的对接部的距离为6)。如果M为24或者更大，则对接部相互分开的距离至多为6。表III中的列“ nmax ”和“N”中的序列适用于更大的M数。
图Ia显示了将第一条带连接到第二条带上的平面阶式拼接头的示意图。图Ib显示了如何在网格上表示拼接头布置的配置图案。图Ic显示了图Ia的拼接头导致的在强度rST (%)上的相对降低。
具体实施例方式在用于实施本发明的第一歩中，必须找到满足对接部之间曼哈顿距离大于四或者五或者六或可能达!!.的要求的那些布置。现在，如何在N"种不同布置的宽范围中找到最佳布置？显然，列举全部Nn种可能的布置并且试验布置中的每对对接部以确定是否满足距离要求并不是可行的方法。每次试验要进行NX (N-l)/2种比较。这种程序仅对于非常小的N可能。 可选地，可以采用试错法来尝试以便找到符合要求的布置。这例如可以通过蒙特卡罗(Monte-Carlo)式程序来进行在I到N的集合中产生N个随机数，并且核对它们是否满足要求。这可以通过引入“随机冷却”算法来进ー步改进，该算法接受在各对对接部之间距离增大的布置中的变化并允许在各对对接部之间距离仅偶然减小的布置中的变化。參见“Numerical Recipes，The Art of Scientific Computing”，W.H. Press、S. A. TeukolskyΛW. Τ· Vetterling 和 Β· P. Flannery，第 10 章“Simulated annealing methods，，。但是，不能确保是否能找到所有可能性。也不能找到对于给定的“η”和“N”并对于公共长度的最大可能值。然而，这是当考虑很大的“ N”例如N大于100时所考虑的方法。—种可进行的方式是利用这样ー种算法，该算法的工作原理是逐步向前地排除位置，并且当不能满足距离要求时通过恢复来回溯。这种算法包括以下步骤(A).初始化变量(例如网格矩阵和解向量)，并将第一绳芯上的第一对接部位置设定为当前位置。(B).在网格上标记出为了从当前位置起即将来临的对接部位置而被排除的位置；(C).识别出下一绳芯上的后续可能位置a.如果向前步进地找到下一可能的位置，则将该位置作为当前位置，并且转到步骤(B)。b.如果没有下一可能位置，则除去位置的标记，并且除去当前位置的标记，退回到前ー绳芯位置，把该绳芯位置上的下一可能位置作为当前位置，并且转到步骤(B)(D).如果找到了ー个布置，则输出该布置，除去当前位置的标记，退回到前ー绳芯位置，把该绳芯位置上的下一可能位置作为当前位置，并转到步骤(B)，以找到下ー个布置。(E).如果已经找到所有的解(即使没有解)，则终止程序。如果已经试验了第一绳芯上的所有最初可能位置，则已经找到了所有的解(包括“无解”的情況)。用计算机语言(例如，用于应用程序的Visual Basic)来执行上述程序。上述程序总是产生解(如果有的话)，并且能迅速地识别出无解的情況。这样，可以容易地找到对于任ー N值的“nmax”。对于本发明的布置，找到ー个布置就足够。只有当想找到具有最大可能长度的布置时，才必须找到所有的布置。不言自明的是，对于逐渐增大的数字“η”和给定的“N”，可能的布置数将快速减小。当然，对于“η”等于四，总是找到本发明范围内的最大布置数。表I给出了仅对于第一部分的ー些“η”和“N”来说存在多少种可能布置(包括其互补)的概览。括弧中的数字是排列的子集。“Ν=12”的条带的实施例很好地用来例示本发明，但是发明人强调发明人的思想决不限于该实例。对于5的最近距离，S卩“η”为四，对于Ν=12仅有18种解(包括其互补)。对于12条绳芯且η=5来说没有解，因此4也是“nmax”。在把解编号的表II中列举了这些解，这些解是由可以用来构造拼接头的上述算法(栏A)、公共长度CL (用间隔数“ Λ ”表示，栏B)、平均距离(栏C，所有的对间距离除以对数之和)和实际布置的“编码”(栏D)转出的。注意互补的对，例如数字I和10 ;9和18、3和16。具有最长公共长度的布置为具有公共长度73的数字3和其互补数字16。然而，这些布置在梯级1、4、12和9上具有两个中断，从而将局部強度限制为条带理论强度的(10/12)。注意，公共长度始终大于ηΧ (N-I)个间隔，在该例中为44。因此，所有的布置相当地高于该下限。注意，对于任何结构都能获得的最大公共长度是对于结构(1;Ν;1;Ν;··· :1;Ν)为〃(N-I)X (N-I)"(比如(I; 12; I; 12; I; 12; I; 12; I; 12; I; 12)，CL 为 121)。然而，此结构超出了 当“η” 等于 I (最邻近的对接部为2)时要求保护的范围。有两种布置7和12，它们在第一间隔开始处仅有一个对接部并且在每个间隔的每个终点仅有ー个对接部，即排列式的布置。在12 ! =479001600种可能的排列中，仅有2种布置，其中，最邻近的对接部之间的距离为5 (η=4)。它们还具有67个间隔的最小公共长度。最后，表III给出了对于不同nmax值的N的概览。还示出了在nmax处的可能布置数和它们中的多少种是排列。在下文中，将描述出对于ー种具体类型条带的拼接。然而，该思想同样适用于任何类型的条带，例如传送带、正时带、提升带、柔性或刚性管加强条帯。在一优选实施例中，发明人拼接了两根平行挤出的高密度聚こ烯(HDPE JASolvayPolyolefins获得的Eltex Tub 172)条带，条带包含12条绳芯。如W02008080715中所述，绳芯是12LE类的钢绳芯，其中，三根O. 28毫米的单丝和9根O. 31毫米的单丝合并成单股。绳芯具有至少2400N的断裂载荷和I. 23毫米的直径。丝的平均抗拉强度为2680N/mm2。单丝被电镀的涂层量为44g/kg。条带的估计总强度为12X2400N_.28.8kN。测得的条带强度为30. 2kN。形成了六种不同的拼接头，每个被重复三次。作为拼接头聚合物，使用与条带自身相同的HDPE，但是首先将按重量计20%的接枝共聚物混合到HDPE，而其次将按重量计60%的接枝共聚物添加到HDPE中。作为用于与拼接头聚合物混合的接枝共聚物，使用从DSM获得的“Yparex ”《Yparex 是马来酐接枝聚こ烯。接枝程度估计在ο. οοι%到2%之间。形成了以下的拼接头布置-Al :(1，12，I，12，I，12，I，12，I，12，I，12)。如已经提到的，这是具有最大公共长度为121个间隔Λ的布置。它超出了本发明的范围，因为对接部彼此仅相距2步并且在位置“ I”和“ 12”处最小的局部相对强度(min (rST))仅为条带强度的50%。-A2: (Γ 4’7’ 10’2’5’8’ 11’3’6’9’ 12)。这也超出了权利要求的范围，因为最邻近的两对对接部仅相距4歩。公共长度为43个间隔Λ。每个梯级仅有ー个中断，所以最小的局部相对强度为92%。这是偏置风琴管型拼接头。-A3 (4，10，I，7，12，4，9，I，6，12’3’9)。这相当于表 II 的布置“3”(“16” 的互补)。它属于本发明，因为最邻近的对接部彼此相距5歩。公共长度为73个间隔Λ。在位置1、4、9和12处，存在两个对接部将拼接头局部削弱到可得強度的83%。-A4 (5，10’2’7’12’4’9’I’6’11’3’8)。这是表 II 的布置“7”(或者其互补“ 12”)。它属于本发明，因为最邻近的对接部彼此相距5歩。公共长度为67个Λ，并且最低局部相对强度为92%，因为在每个梯级处仅有一个对接部。在500毫米的长度上形成拼接头，使“ Λ ”等于500/11，即45. 5毫米。所获得的结果总结在表IV中
权利要求
1.ー种拼接头，用于将第一条带连接到第二条带上，这两个条带包括在条带基体中的“M”条平行绳芯，其中，在拼接头布置中，所述第一条带的每个绳芯端部在对接部处分别对接所述第二条带的绳芯端部，并且其中，有至少ー组“N”条相邻绳芯，“N”等于或者大于12，其中，在所述至少ー组的第一对接部和最后对接部之间沿拼接头所取的距离为“LgMup”，并且所述组内的对接部 在所述长度“ LgMup”上有规则地分隔开数个间隔，所述间隔是所述组内任一对对接部之间的最小纵向距离，其特征在于 所述组中任一对对接部之间的曼哈顿距离大于四，所述曼哈顿距离是所述一对对接部之间的绳芯数“i”加上“ I”与所述ー对对接部之间沿所述拼接头纵向方向的间隔数“ j”之和“i+j+1”。
2.根据权利要求I所述的拼接头，其中，所述间隔为“LgMup/(N-1)”。
3.根据权利要求I或2所述的拼接头，其中，所述至少ー组“N”条相邻绳芯内的任ー对对接部之间的曼哈顿距离大于数字“η”，“η”为五或者六或者七或者达“nmax”的任一数字，“nmax ”为对于给定的“ N”值仍然有至少ー个可能的拼接头布置的最大数字。
4.根据权利要求I到3中任一项所述的拼接头，其中，对于给定的“n”，选择所述至少ー组“N”条相邻绳芯内具有最大公共长度的拼接头布置，所述公共长度是所述至少ー组“N”条相邻绳芯内的所述第一条带和第二条带的相邻绳芯之间公共间隔之和。
5.根据权利要求I到4中任一项所述的拼接头，其中，在所述至少ー组“N”条相邻绳芯内，在第一间隔的开始处仅有ー个对接部，并且在每个间隔的结束处仅有一个对接部。
6.根据权利要求I到5中任一项所述的拼接头，其中，所述长度“LgMup”等于或者大于所述条带中所述绳芯的临界长度的“N/n”倍，所述临界长度是这样的长度，以这样的长度从条带基体材料中拔出单根非边缘绳芯所需的カ等于所述绳芯的断裂载荷。
7.根据权利要求I到6中任一项所述的拼接头，其中，所述拼接头布置中的所有“M”条绳芯处于所述至少ー组“N”条相邻绳芯中。
8.根据权利要求I到7中任一项所述的拼接头，其中，所述拼接头的基体或者所述条带的基体是聚合物材料，并且所述绳芯是钢绳芯。
9.根据权利要求8所述的拼接头，其中，所述聚合物材料是弾性体材料或者橡胶材料。
10.根据权利要求8所述的拼接头，其中，所述聚合物是热塑性聚合物。
11.根据权利要求10所述的拼接头，其中，所述拼接头的基体材料包括共聚物和基础聚合物的混合物，所述共聚物为被功能化以便能粘附所述钢绳芯的接枝共聚物、嵌段共聚物或者无规共聚物。
12.根据上述权利要求中任一项所述的拼接头，其中，所述两个条带具有断裂载荷，所述拼接头的断裂载荷至少大于所述两个条带的断裂载荷的一半。
13.根据权利要求12所述的拼接头，其中，所述拼接头的断裂载荷大于所述第一和第ニ条带中任一条的较低断裂载荷的55%。
14.ー种包括根据上述权利要求中任一项所述拼接头的条带。
全文摘要
本发明涉及一种可以用来将包括纵向布置绳芯的条带相互拼接到一起的平面阶式拼接头配置方案。条带可以是传送带、传动带、正时带、提升带、橡胶轨道或者加强带的形式。拼接头被优化，以便使弯曲刚性均匀并且最大限度地保有强度。条带和拼接头的横截面是基本上相等的在拼接头处厚度或者宽度未增加。拼接头配置的特征在于对接部(130)—绳芯端部(111、121)相会的那些位置—定位成彼此相距足够远，并且优选是相互尽可能远离。给出了关于不同条带的绳芯之间的公共长度和局部强度的优选实施例。
文档编号B29C65/00GK102869493SQ201180016356
公开日2013年1月9日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年3月30日
发明者A·德斯梅特, F·韦尔瓦克 申请人:贝卡尔特公司