包括嵌入的双部件线绳的带和用于模制能量传送带的方法
【专利摘要】一种具有嵌入在带中的拉伸线绳(12)的带，所述拉伸线绳沿纵向方向延伸并且由两个部件构成：拉伸部件(31)和牺牲部件(32’)。牺牲部件可以断裂成多个不连续区段(32’)。拉伸部件提供了大部分的带增强。前体线绳的牺牲部件在线绳加工和卷绕期间保护拉伸部件免于过度伸展，但在带模制加工期间的芯轴扩张过程中断裂、熔融或屈服，从而保留拉伸部件的伸展性。
【专利说明】
包括嵌入的双部件线绳的带和用于模制能量传送带的方法
技术领域
[0001] 本发明整体涉及一种用于能量传送环带的拉伸线绳，更特别地涉及一种在带模制 加工中使用的双部件线绳，所述带模制加工在加工期间需要很大程度的线绳延伸，并且本 发明具体涉及一种带有在带模制期间"失效"的牺牲部件的带拉伸线绳和所形成的带。
【背景技术】
[0002] 能量传送环带为众人已知。一些普通的带类型包括平带、V形带、多肋带和齿形带。 通常环带通过将多种弹性体层、拉伸构件和织物层施加到圆柱形芯轴上，然后利用热量在 径向向内的压力作用下在外壳或袋中固化或硫化来构建，例如在美国专利No. 3，078，206中 公开的那样。构建加工包括直立和倒转加工。根据所使用的加工，可能需要多种精加工步 骤，例如倒转、切割、磨削和压型。带轮廓可以通过在模制之后进行切割或磨削而形成，或者 通过在疏化期间模制而形成。其它构建加工使用扩张模具或芯轴，以将多层材料向外压入 到外壳或袋中，即，利用热量在径向向外的压力作用下固化。例如在美国专利申请公开 No · 2010/0173740A1、美国专利No · 6，609，990B2、JP2004-174772A以及JP 2004-251402A中 公开了这种加工。模制的带可以利用成型芯轴或成型外壳或袋。美国专利No.4,184,822公 开了对带体施加向内和向外的压力。这些变型方案中的每一种均具有优点和缺点。
[0003 ]在模制带有通过将带材料的板件径向向外压入到刚性的成型外壳中而形成的轮 廓的带的情况中，拉伸构件必须与板件材料层一起运动并且伸展而且还可以运动通过弹性 体层，所述弹性体层施加到扩张模具或芯轴，在拉伸构件下方。在一些情况中，特别是在需 要拉伸构件伸展的情况中，模制加工期间的扩张量可能不利于拉伸构件。在其它情况中，特 别是在拉伸构件不能伸展的情况中，扩张例如导致产生扩张板件内过多的拉伸线绳运动以 及在完成的带中线绳对齐度较低的问题。
[0004] 需要的是一种改进的拉伸构件构造和一种用于在扩张模具或芯轴上模制环带的 方法。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及一种提供改进的拉伸构件构造的系统和方法以及一种用于在扩张模 具上模制带的方法并且涉及所形成的带。
[0006] 本发明涉及一种用于增强环带的双部件拉伸线绳。前体线绳包括拉伸部件和牺牲 部件，所述牺牲部件在带加工期间被牺牲。
[0007] 本发明还涉及一种具有这种双部件线绳、即拉伸部件和牺牲部件的带。线绳的牺 牲部件由于在带加工期间断裂而可以是多个不连续区段。牺牲部件可以在多个位置处屈服 并且可以具有多个弱化区段。牺牲部件可以在带加工期间熔融。
[0008] 本发明还涉及一种方法，其中双部件线绳连同其它带材料一起被施加到可扩张芯 轴，然后径向向外扩张到圆筒形外壳中，从而导致在扩张期间一个部件丧失完整性。完整性 的丧失可以源于在扩张的拉伸应变作用下的断裂或屈服，或源于熔融，或其组合。
[0009] 前述内容已经较为宽泛地概述了本发明的特征和技术优势，以便可以更好地理解 下文对本发明的详细描述。将在下文中描述本发明的其它特征和优势，其构成本发明的权 利要求的主题。本领域技术人员应理解，所公开的理念和具体实施例可以容易地用作修改 或设计其它结构以便实施本发明的相同目的的基础。本领域技术人员还应意识到，这种等 价构造并不背离所附权利要求中阐述的本发明的范围。当结合附图考虑时，通过以下描述 将更好地理解作为本发明的特征（既涉及组织结构也涉及操作方法）的新特点及其它目的 和优势。然而，应当明确地理解，每个附图中仅出于阐释和描述的目的而提供，而不旨在作 为本发明的限制。
【附图说明】
[0010] 包含在说明书并且作为说明书一部分的附图示出了本发明的实施例并且连同描 述一起用于解释本发明的原理，在所述附图中相同的附图标记表示相同的部件。在附图中： [0011]图1是根据本发明的实施例构造的多V形肋的带的一部分的横截面图；
[0012] 图2是用于根据本发明的实施例的加工的模制设备的示意图；
[0013] 图3是根据本发明的实施例的用于制造多V形肋的带的加工的一部分的横截面图； [0014]图4是图2的加工的另一部分的横截面图；
[0015]图5是表示模制加工参数和模制的带的参数之间的典型关系的曲线图；
[0016] 图6是在根据本发明的实施例进行加工之前的根据本发明的实施例的拉伸线绳的 局部侧视图和横截面；
[0017] 图7是在根据本发明的实施例进行加工之后的图5的拉伸线绳的局部侧视图；
[0018] 图8是在根据本发明的实施例进行加工之前的根据本发明的另一实施例的拉伸线 绳的局部侧视图和横截面；
[0019] 图9是在根据本发明的实施例进行加工之后的图8的拉伸线绳的局部侧视图；以及
[0020] 图10是在根据本发明的实施例进行处理之后的图8的拉伸线绳的局部侧视图。
【具体实施方式】
[0021] 用于带增强的改进的拉伸构件包括两个部件。拉伸构件优选地是具有两种材料部 件的拉伸线绳。第一部件是拉伸线绳材料和构造，其选择成具有适当的强度、模量和挠性以 便在成品带产品中使用。"线绳"指的是将两根或更多根纱线捻合在一起的产品，即合股纱 线。"纱线"指的是用于在线绳中使用的呈适当形式的一股连续的纤维、细线或材料。"线绳 材料"指的是制造拉伸线绳的纤维或细线的天然或合成的聚合物或无机化学制品。线绳或 纱线"构造"指的是线绳的纤维和材料的物理布置，例如合股、布线、加捻、纱线支数等。第一 部件还具有足够的伸展性，用于模制加工中于扩张模具上使用。"伸展性"指的是线绳、纱线 或材料可以经受而不使线绳失效或对线绳造成永久损坏的伸长量。因此，伸展性指的是基 本可逆的伸长。在本文中，术语"伸展"指的是例如在加工步骤期间线绳或其它材料经受的 伸长程度。在该背景中，线绳或线绳部件"失效"指的是线绳材料断裂、屈服或呈类似效果从 而导致完整性、强度或伸展性的损失。断裂点由"断裂伸长率"（"E b%"）限定并且是不可逆。 第二部件具有高模量，但是与第一部件相比较弱和/或具有更低的伸展性，使得其不能在带 模制加工的力和扩张下保持完整，即，第二部件在模制期间"失效"。然而，第二部件足够强 韧，以便能够经受模制加工之前的所有线绳加工步骤，例如包括加捻、处理和卷绕。因此，第 二部件使第一部件的伸展在模制步骤之前的所有加工步骤期间最小化，但是在模制步骤期 间被牺牲。那么，所形成的带可以主要或基本上仅具有第一部件的拉伸特征。因此，术语"前 体"线绳指的是在带模制加工之前、即在牺牲第二部件被牺牲之前的拉伸线绳。"带的拉伸 线绳"指的是成品带中的线绳，即，在牺牲部件在模制加工中被牺牲之后的线绳。术语"模 具"和"芯轴"通常能够互换使用，但是在一个实施例中，术语"可扩张模具"用于表示可以包 括带有可扩张橡胶垫的刚性"芯轴"的组件。然而，通常，可以在本发明的实践中使用任何类 型的可扩张模具或芯轴。
[0022]本发明的拉伸线绳可以是组合或合成纱线，这意味着两种或更多种不同的纱线类 型。拉伸线绳的两个部件可以由相同的材料形成，但是具有不同的构造以便提供所需的不 同性质。前体线绳可以是芯部插入纱线或被覆盖的纱线，其中牺牲部件作为芯部并且拉伸 部件作为覆盖件。多种其它实施例是可行的并且将在下文对其进行讨论。可以使用任何所 需的粘合、处理或本领域中已知的处理工艺而用涂料、（多种)粘合剂、（多种)保护层等处理 前体线绳。术语"捻系数"或"TM"用于描述纱线或线绳的捻度，并且定义为每英寸匝数(TPI) 与纱线支数的平方根的比。纱线支数定义为5315与每9000米克数的最终旦尼尔(denier)的 比。因此，以下方程限定了捻系数。
[0024] 图1是V形肋带的实施例在垂直于带的纵向方向的平面中的截面图。可以参照图1 描述V形肋带的结构。V形肋带10包括:形成为多肋结构的肋-橡胶层11;粘合橡胶层13,拉伸 线绳12嵌入在所述粘合橡胶层中；和底布14,所述底布结合到粘合橡胶层13的背面。另外， 可以用织物15覆盖肋-橡胶层11的表面，所述织物例如是无纺布、机织织物或针织织物。应 当理解，根据本发明的V形肋带可以根据需要具有更少或更多的橡胶层或织物层。
[0025] 可以从具有足够伸展性的（多种)材料中选择织物14和/或15。而且，考虑到肋和/ 或背面所需的性能(例如，就耐磨性、耐热性、摩擦系数的稳定性、防水性和滑移性能和噪音 性能而言），（多种)材料可以选择成赋予带足够的耐用性。与此结合，织物14和/或15可以用 橡胶处理或后加工以便增强性能，并且后加工包括用热水或化学制品冲洗、热定型、干燥、 粘合处理和层压。就粘合处理而言，可以对（多个)织物应用使用阿拉伯树胶、例如RFL的粘 合剂、橡胶和/或树脂(例如，酚树脂或氟化树脂）的额外处理，以便增强织物到橡胶材料的 粘附，或者以便获得应用所需的性能特征。然而，在一些情况中，没有应用这种额外处理。
[0026] 接下来将参照图2至图4描述制造 V形肋带10的工艺，其中应用了模制加工的实施 例。图2是示意性地示出了本实施例中用于模制V形肋带10的、带有橡胶垫22的芯轴20(内模 具)和外壳21(外模具)的透视图。
[0027] 图3和图4是沿径向方向的芯轴、橡胶垫和外壳的放大的局部截面图，其示意性地 示出了它们的布置以及带材料的放置。图3示出了在模具扩张之前带材料在外壳中于芯轴 上的布置。图4示出了在扩张之后的硫化和固化期间的布置。
[0028] 橡胶垫22布置在圆柱形芯轴20的外周周围，从而使得其为可扩张模具，并且带材 料板件23布置在橡胶垫22的外部周围。术语"板件"指的是在固化之前的所有铺设的带材 料，其可以包括底布14、用于形成粘合橡胶层13的粘合橡胶基底、完整或前体拉伸线绳12A、 用于形成肋橡胶层11的肋橡胶基底和织物15。前体线绳12A可以螺旋地卷绕到芯轴上，并且 这通常以远小于线绳的强度的恒定卷绕张力进行，但这确实导致在卷绕期间线绳一定程度 地延伸(伸展）。可选织物15可以是管状的并且是无缝或有缝织物。然而，通过将织物15卷绕 在芯轴20周围并且使两个端部重叠或抵接在一起或非常靠近还能够使用非管状织物。芯轴 20同轴地安装在圆筒形外壳21内，在所述芯轴上提供带材料板件23。替代地，板件23能够构 建在第一芯轴上，然后转移至可扩张模具用于模制。替代地，板件23能够构建在第一芯轴 上，然后转移到外壳21中，此后可以插入可扩张模具用于模制。如图3所示，此时，在板件23 和外壳21的内周之间（即，在织物15和外壳21之间)插置有间隙C。
[0029] 外壳21在内周上具有呈V形肋结构形式的数个槽21A，其中，槽沿圆周方向对齐并 且适于形成V形肋带10的多肋结构。能够替代使用其它类型的带轮廓，例如，横向或螺旋齿、 凹口，或者甚至平坦或带纹理的表面。在固化加工中，可以在高压条件下将例如空气、氮气、 油、水或蒸汽的任何适当温控流体介质供给在橡胶垫22和芯轴20之间，使得橡胶垫22沿径 向方向向外扩张。结果，带材料23沿径向方向向外扩张，因此压抵在外壳21的内周上。在该 加工中，织物15与带材料23的肋-橡胶层11 一起变形，然后被迫进入到形成在外壳21的内周 上的槽21A中，从而使得能够形成多肋结构，如图4所示。而且，织物15在固化加工中与肋-橡 胶层11加压接触或结合到所述肋-橡胶层，使得织物15和肋-橡胶层11的表面成一体。另外， 在该加工期间，拉伸层径向向外伸展，因此线绳12纵向伸展。在图3中，用Do表示初始模具直 径、即芯轴加上橡胶垫，在图4中，用D f表示最终模具直径。因此，模具(垫）的径向扩张表示 为：Ar = l/2(Df - Do)。
[0030] 因此，可以通过以下步骤实施带模制加工：在芯轴周围提供带材料，包括拉伸线 绳;在芯轴（带材料安装到所述芯轴上)安装到外壳内的情况下，使带材料朝外壳的内周扩 张；以及使材料压抵在外壳的内侧上，同时以适当的温度和/或压力进行固化加工。然后，固 化的带板件可以被移除并且切割成具有适当宽度的成品带。外壳可以具有适于带的所需轮 廓的内轮廓。例如，外壳可以具有周向V形槽，从而制造多个V形肋带10。
[0031] 利用带制造加工的上述描述，现在可以更加详细地解释与线绳扩张有关的问题。 在上述加工中，拉伸线绳层向外径向扩张，由此使线绳沿圆柱形模具的圆周方向伸展，即沿 带纵向方向伸展。伸展量必须大于板件-外壳间隙C，以便也适应肋形成。需要间隙C以便将 带材料和/或带有材料板件的芯轴插入到外壳中。然而，间隙C可以基本为固定值而不受模 具尺寸的影响，并且理想的是使间隙C尽可能地小以便使材料在模制期间的伸展最小化。
[0032] 因扩张芯轴(或橡胶垫）导致的伸展程度被定义为垫圆周扩张百分数M%，并且计 算为M% = (Df-DtO/DoX 100% =2 Δ r/D〇X 100%。线绳12经受的实际线绳伸展程度可以小 于垫伸展，这是因为线绳阻力可以使其压缩或拉入到或通过下方粘合橡胶层13和/或底布 14的一部分。
[0033]对于模具半径非常大的非常长的带而言，M%很可能远小于线绳的断裂伸长率 Eb%。因此线绳可以以很好的形状承受模制加工。但是在制造具有较短带长度BL的带时，在 针对一些高模量、低伸长的拉伸线绳的特定情况中产生严重问题。对于短带而言，模具直径 Do远更小，但是模具间隙C基本相等并且模具的固定扩张 Ar相等。因此，模具扩张百分数 M%和所需的线绳伸展可以足以在模制期间对线绳造成显著损坏，从而导致在使用中更短 的挠曲疲劳寿命、降低的拉伸强度等。实际上，对于某些带而言，Μ%能够接近或甚至大于线 绳的断裂伸长率Eb%，从而导致显著的线绳或纤维断裂。另外，模制期间的伸展量被添加到 线绳处理伸展T%和线绳卷绕伸展W%，从而使得制造期间强加于线绳的总伸展甚至更大。 本发明有效地减小了线绳处理伸展T%和卷绕伸展W%，从而将模制加工的实际范围扩展到 在不使用本发明的情况下无法达到的远更小的带。
[0034] 某些示例性数字示例用于进一步解释问题并且阐释由本发明提供的解决方案。参 照图5,示出了曲线图，所述曲线图示出了模具扩张百分数M% (假设固定的C和Ar)与带长 度BL之间的典型关系。基本上，随着带长度增加，如上所述的模制加工导致的伸展百分数减 小。因此，M%可以根据BL而在2%或3%至8%或10%的范围内，并且不受带的材料的影响。 对于典型的处理过的聚酯线绳而言，理想的是避免使线绳伸展超过E b%的约一半或伸展约 5%-6%或优选地更小，所述典型的处理过的聚酯线绳可以具有约10%至13%的断裂伸长 率E b%。参照图5发现，对于这种聚酯线绳而言，能够通过该加工制造的实际带长度可以为 约1200mm或更大。另一方面，对于典型的处理过的对位芳纶线绳而言，再次，理想的是避免 使线绳伸展超过E b%的约一半或伸展小于约2.5%或更小，所述典型的处理过的对位芳纶 线绳可以具有仅约4%至5%的断裂伸长率E b%。参照图5,发现对于这种芳纶线绳而言，能 够通过该加工制造的实际带长度将被严格地限制为2300mm或更大。
[0035] 上述加工存在第二方面，其导致所形成的带具有第二问题。处理的M%相对于线绳 的Eb%越大，并且线绳模量越大，则在扩张加工期间线绳的伸展阻力越大。线绳的伸展阻力 越大，则带更容易因线绳通过橡胶并朝底布拉回或进入到底布中而具有欠佳的线绳-线位 置。欠佳的线绳-线位置能够导致更短的带寿命，这例如是因为线绳疲劳和/或下方线绳材 料破裂。
[0036] 针对上述问题的部分解决方案可以包括通过线绳构造和/或（多种)材料的选择而 减小拉伸线绳模量和/或增加线绳Eb%。利用线绳构造选择来实现该目的的示例是增加线 绳捻度。利用材料选择来实现该目的的示例是将线绳与低模量纱线或弹性体纱线共同捻合 在一起。这些方法帮助稍微减小线绳阻力并且还能够帮助降低模制期间超过E b%的危险。 然而，线绳处理和卷绕步骤是恒定张力加工的事实意味着，在线绳处理或卷绕期间线绳的 延伸或伸展量将随着线绳的模量因加捻或材料选择降低而持续增加。那么，对于模具的随 后的扩张而言伸展性仍然不足够。
[0037] 因此，针对上述问题的更好的解决方案包括将第二部件添加到拉伸线绳中，所述 第二部件在线绳处理和线绳卷绕期间保留线绳的伸展性并且使线绳能够在随后的模制步 骤期间具有低伸展阻力。因此，拉伸线绳的第一部件是主拉伸线绳材料，从而提供成品带中 的线绳所需的所有功能性性质。添加到线绳的第二部件是前体线绳中的牺牲部件并且在成 品带中被"牺牲"（例如，通过断裂）。第二部件必须满足以下四个物理要求。
[0038] (1)第二部件的强度必须高于在带模制步骤之前施加到前体线绳的峰值张力。即， 第二部件的拉伸强度或屈服强度必须大于（多个)线绳处理步骤(施加粘结剂或粘合剂等） 期间以及当前体线绳螺旋地缠绕到芯轴上以构建带板件时的线绳卷绕步骤期间所经受的 张力。优选地，第二部件的强度至少比线绳处理和/或卷绕过程中所经受的最大力大10%。 在所涉及的加工温度下，所需部件强度应当被保持或测量。例如，线绳处理可以涉及在高达 180°C至220°C的温度下进行干燥和/或固化。优选地，第二部件还具有非常低的断裂伸长 率。由于这种要求，第二部件将在带模制之前的线绳处理和卷绕步骤期间保留第一部件的 最大伸展性。第二部件在处理/卷绕步骤期间尽可能多地承受张力。
[0039] (2)第二部件的强度和断裂伸长率必须远小于在模制温度下考虑的模制步骤期间 产生的力和扩张。由于这种要求，拉伸线绳的第二部件在模制扩张步骤期间轻易地断裂、屈 服或某种程度地失效。如果第二部件强度过高并且E b%较低（即，第二部件具有非常高的模 量），那么模具扩张可能被阻止并且肋形成可能不能完成。而且，即使模具扩张没有被阻止， 过高的扩张阻力也可能导致如上所述的线绳-线位置问题。在适当选择第二部件的强度和 伸展性的情况下，在模制扩张期间第二部件将失效、即被牺牲，并且导致线绳的延伸阻力足 够降低以避免任何线绳-线问题。优选地通过断裂使第二部件失效，但是如果模制温度高于 要求（1)中提及的线绳处理温度，并且如果熔点或软化温度介于其间，也可以替代地或还涉 及在模制温度下屈服或熔融。因此，前体线绳的第二部件是牺牲部件，这意味着其在模制加 工期间失去其强度或完整性，并且因此可以对成品带性质有最小贡献。因此，拉伸部件提供 带的大部分或全部拉伸强度。在一实施例中，第二部件的Eb%可以在2%至3%的范围内，或 者在1 %至4%的范围内，小于5%。在另一实施例中，第一或拉伸部件的Eb%是第二或牺牲 部件的Eb%的两倍以上。
[0040] (3)第二部件的断裂强度在满足上述要求(1)的同时将尽可能的低。这将使第二部 件对线绳-线位置的潜在影响最小化。由于要求(2)和(3)，第二线绳部件可以对成品带强度 有最小贡献或没有贡献并且对带模量产生较小影响。带的纵向增强、即带的拉伸性质将由 第一线绳部件主导。
[0041] (4)第二部件的直径或体积应当较小，以便对成品线绳直径有非常有限的影响。因 此，第二部件不应对线绳挠曲疲劳产生不利影响。第二部件可以在总线绳体积的10%至 20 %或更小、或小于10 %、或小于15 %、或小于20 %的范围内。已经发现，在约17 %的体积分 数或更大的情况下，第二部件可以变得更难以加捻到前体线绳中作为位于线绳中心的芯部 纱线。
[0042] 图6和图7分别示出了在模制扩张加工之前和之后的本发明的拉伸线绳的一个实 施例。前体线绳12A的芯部插入实施例包括:第一部件、覆盖件，其为围绕牺牲第二部件加捻 或覆盖牺牲第二部件的三个加捻合股纱线31的束;芯部纱线32。覆盖合股31可以是用于成 品带产品的任何适当的线绳材料，例如聚酯、芳纶（包括对位芳纶、间位芳纶或芳纶共聚 物）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)、尼龙、玻璃、碳、聚乙烯醇（PVA)、聚对苯撑苯并二恶唑 (ΡΒ0)等。芯部纱线32优选地是高模量、低伸长的材料，例如芳纶、聚酯、玻璃、碳、ΡΒ0等。牺 牲芯部纱线32优选地具有较低捻转或零捻转以便使断裂伸长率最小化并且选择成具有适 当的直径以满足上述强度要求和体积要求。牺牲部件32可以呈单丝、纱线、条带、管状膜等 的形式。应当认识到，只要每个部件均满足上述要求，每个部件不必须由一种材料或一种纤 维类型制成。
[0043] 图7示出了在模制扩张加工中在伸展之后将呈现于带中的最终拉伸线绳12。现在 牺牲的芯部纱线32'最终断裂成在整个拉伸线绳中纵向分布的多个区段。这些断裂的块件 可以是略微均匀的区段或是具有基本相似的长度或略微变化的长度的区段。那么，不连续 区段可以仅对其余完整的第一部件31的强度或伸展性提供最小贡献。
[0044] 图8示出了在模制扩张加工之前的本发明的前体拉伸线绳的另一实施例。前体线 绳实施例82A包括第一部件，所述第一部件是如第一实施例（12A)的三个加捻合股纱线31的 束。然而，牺牲第二部件32没有插入到加捻合股31中，而是沿第一部件的侧部铺设和/或附 接。可以以与第一实施例相同的方式选择股31和第二部件32的材料和构造。第二部件32可 以胶接或粘附地紧固至第一部件31，或者部件32可以通过用线34包裹而附接至部件31，所 述线例如可以是非常小的棉纱。第二部件可以呈单纱、纱线、条带或管状膜的形式，其可以 包围加捻成束的第一部件。
[0045] 图9示出了在模制扩张加工中、在伸展前体线绳82A之后将呈现于带中的最终拉伸 线绳82。现在牺牲的第二部件纱线32"最终断裂成多个区段，所述多个区段可以是基本均匀 的或者具有变化的长度，但是其为其余完整的第一部件31的强度或伸展性提供最小贡献。
[0046] 图10示出了牺牲失效模式的另一种形式。在图10中，最终拉伸线绳84示出为因在 模制扩张加工中伸展如82A的前体线绳而已经在带中屈服。现在牺牲的第二部件纱线32"最 终在多个位置颈缩，从而导致产生多个显著弱化的屈服材料区段，所述区段能够是基本均 匀的或者具有变化的长度，但是其较屈服之前对完整的第一部件31的强度或伸展性提供远 更小的贡献。通过熔融失效的牺牲第二部件可以具有类似的外观，或者因熔融而更明显地 变形。在牺牲熔融释放第一部件的伸展性之后，并且在完成模制加工之后，熔融的第二部件 可以再凝固，因此熔化的材料实际上可以对成品带的拉伸性质有显著贡献。
[0047] 以下示例示出了本发明的应用、效用和益处。用缩写词"Comp.Ex"表示比较示例。 [0048] 示例系列A-聚酯线绳
[0049]用于该第一示例系列的基线绳是聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)细线。典型的 处理过的聚酯线绳具有约10%至13%的断裂伸长率。因此，所使用的加工不应超过约6%的 伸展，以便避免损坏线绳。图5暗示在扩张芯轴加工中，长于1200mm的带不是问题。然而，长 度小于1000mm的带的线绳损坏风险很高，这是因为在带模制期间的伸展能够达至1」6-8%。对 线绳的加工、包括处理线绳并将线绳卷绕到芯轴上消耗一些伸展性，从而进一步增加模制 期间线绳损坏的风险。线绳伸长能够通过加捻聚酯纱线而增加。捻度越高，伸展性和断裂伸 长率越高，但是模量越低。模量越低，在线绳加工期间伸展性损失越多。因此，增加捻转具有 有限的根本益处。因此，根据本发明的实施例，在该系列示例中，玻璃或芳纶牺牲纱线被添 加到聚酯线绳上，以便减小加工期间的伸展性损失量并且在模制期间释放聚酯的固有伸展 性。将看出，线绳中的捻度越高，能够通过牺牲部件保留的伸展性越多。
[0050] 表格1示出了在该系列A中测试的线绳构造。所有线绳均基于6600dtex的聚酯线 绳，其由三根纱线（2200-l/3dtex)构成，每根纱线以表格中表示的捻系数(TM)沿一个方向 加捻，然后所有三根纱线以相等的TM沿相反的方向捻合在一起。因此，这是带有平衡捻转的 合股线绳。在第二加捻步骤期间将牺牲第二部件包括在三个股中。第二部件作为芯部插入 纱线被包括并且三根聚酯纱线包裹在所述第二部件周围。如表格所示，包括三种牺牲部件 材料。如在表格1的脚注中指出的，Kevlar49(K49)和玻璃(G7)材料具有低E b%。在接收时， K49没有捻转并且G75具有每英寸0.7转(tpi)的轻微捻转。聚乙烯醇(PVA)具有中等Eb%。线 绳经受浸渍处理，随后在加热炉中干燥并固化。典型的线绳处理张力为20N/end至30N/end (4.5-6.7让），并且典型的处理温度高达220°(：，或180°(：至220°(：。
[0051] 从表格1能够看出，如果线绳在随后的带模制加工中伸展6.3%，没有第二部件的 比较示例1和4将是其最终伸长的一半或更多并且受到可能的不可逆损坏。即使比较示例4 相较于比较示例1具有更多的捻转并且因此具有更大的伸展性，其也没有更多可能承受模 具伸展而不被损坏。
[0052] PVA示例3和6得出了混合结果。PVA的断裂伸长率为约7%，因此比较示例3中的PVA 部件没有提供很多益处。然而，对于示例6而言，聚酯部件的更高捻转使两种线绳部件之间 的差异更大，使得PVA确实提供一些益处。然而显然，对于这些示例而言，玻璃和芳纶的更低 的伸展性给出远更好的结果。因此，优选的是第二部件具有2%-3%或者小于约6%的断裂 或屈服伸长率。
[0053] 随后，将表格1的线绳在如本文所述的扩张模具加工中制成为多V形肋的带 (6PK1070)。在室温下，典型的线绳卷绕张力为ΙΟΝ/end至30N/end(2 · 2-6 · 7lb)，该卷绕张力 小于表格1的脚注所示的第二部件的断裂拉伸强度Tb。线绳间隔通常基于由线绳覆盖的带 宽度的百分数，其通常从60%或70%至90%或100%的线绳充填(cord packing)。这些带具 有约80%的线绳充填。更高的充填能够更利于减小通过线绳线的橡胶流。板件中的带材料 包括用橡胶层、粘合胶、线绳、线绳下方橡胶涂覆的底布。可选地，能够包括肋表面覆盖件。 所形成的带厚度为4.4_，带长度为1070_。计算得到的模制期间的板件伸展为6.3%。
[0054] 表格 1
[0055]
[0056]
[0057] 1所有2200-1/3合股构造
[0058] 2DuPont Kevlar?49,217dtex,Tb = 45N,Eb = 2.2%
[0059] 3Kuraray Kuralon?5501,500dtex,Tb = 49N,Eb = 7.0%
[0060] 4PPG 玻璃纤维，G75/1383，680dtex，Tb = 34N，Eb = 2 · 5 %
[0061 ] 5对于所有示例，模具伸展假定为6.3 %
[0062]如图1所示的成品带中的线绳-线位置(PdB)、背侧和线绳中心线之间的距离被用 作模制期间线绳阻力的重要测量值。在每个带上的围绕带以相等间隔切开的四个不同横截 面处测量线绳-线位置。从每根线绳变量以这种方式取样一个或两个带。这些PdB测量值的 平均值体现在表格1中。示例5至7示出相对于单部件示例而言线绳线位置有很大改进。线绳 中的第二部件在线绳处理和线绳卷绕期间保留第一部件的伸展性。然后，第二部件在模制 期间断裂，从而导致第一部件现在相较于控制示例而言具有远更小的模量，在所述控制示 例中，伸展被处理和卷绕加工大幅消耗。因此，对于示例5-7而言，线绳没有向下拉入到橡胶 中很多，而示例1-4具有欠佳的PdB。本发明的该方面体现出相对于现有技术而言非常显著 的改进。还可以指出通常观察到，线绳向下拉入到橡胶中越多，线绳位置的可变性越大，其 由线绳线测量值的范围、标准偏差或协方差表示(未示出）。因此，该改进包括更少的线绳拉 动通过可以与更少的位置可变性相关。
[0063] 还测量了带模量并且在表格1中示出了测量结果。如果线绳被完全张拉以得到预 期模量水平，带模量给出指示。更多捻转的线绳预期具有更低的模量。具有最佳PdB结果(在 TM6.0下的K49&G75)的示例5和7具有预期的带模量。应当注意，第二部件相较于控制变量而 言给予带略微更高的模量，这表明高模量的第二部件即使在断裂成块件时仍然能够对模量 略有贡献，虽然大部分模量归功于第一部件。
[0064] 还测量了带拉伸强度并且在表格1中示出了测量结果。如果线绳在带模制期间因 拉伸被损坏，带拉伸强度给出指示。处理过的线绳强度与每线绳的带拉伸强度的比能够表 示损坏。更高捻转的线绳预期具有更低的带拉伸强度，但是具有更少的损坏。处理过的线绳 强度与带拉伸强度的比为〇 . 85-0.90，与控制类似。断裂的第二部件对带拉伸强度没有贡 献。
[0065]在良好的PdB变量中，K49具有相同的拉伸强度并且具有预期的带模量，而G75的拉 伸强度略低于预期。带拉伸强度的不同与带模制无关，这是因为带强度与处理过的线绳的 强度直接相关。因此，处理过的线绳与带拉伸的比都在0.85至0.90的范围内，与控制类似。
[0066] 第一系列的结果表明线绳的捻度影响结果，使得本发明相较于更低的TM在更高的 TM下更为有效。因此，K49和G75示例（示例5和7)在4.5的捻系数下重复。两个变量的带模量 均为约21kN/肋/股，略微高于2.5TM控制（比较示例1)。带强度与2.5TM控制相当。另外，带线 绳强度与处理过的线绳强度的比分别为0.87和0.89,正好处于表格1的数据范围内。针对两 个4.5TM变量的线绳线位置为0.90_，这相对于控制而言具有绝对的改进。
[0067] 可以注意到，断裂区段的长度分布至少取决于第二部件的材料类型和线绳捻转。 对于示例而言，从带移除断裂的线绳。在给定捻度的情况下，K49和G75的区段长度彼此类似 并且均远大于K5501的区段长度。对于给定的材料，来自TM2.5线绳的区段长度远大于来自 TM6.0线绳的区段长度。
[0068] 示例系列B-芳纶线绳
[0069]用于该第二示例系列的基线绳是对位替代聚芳酰胺(对位芳纶或简写成芳纶）。典 型的处理过的芳纶线绳具有约4-5%的断裂伸长率。因此，所使用的加工不应超过约2-3% 的伸展，以便避免损坏线绳。图5暗示在扩张芯轴加工中长于2300mm的带不是问题。然而，长 度小于2000mm的带的线绳损坏风险很高，这是因为在带模制期间拉伸能够达到超过3%。在 该示例系列中，玻璃或芳纶牺牲纱线被添加到加捻的芳纶线绳中，以便减小在加工和卷绕 期间的伸展性损失量并且在模制期间释放芳纶的固有伸展性。
[0070]表格2示出了在该系列B中测试的线绳构造。所有线绳均基于4400dtex的芳纶线 绳，其由4根纱线（1100-1 /4dt ex)构成，每根纱线以表格中示出的第一 TM沿一个方向加捻， 然后所有四根纱线以表格中示出的第二TM沿相反的方向捻合在一起。因此这是合股线绳， 但一些带有不平衡捻转。在第二加捻步骤期间牺牲第二部件被包括在四个股中。第二部件 作为芯部插入纱线被包括并且四跟芳纶纱线围绕所述第二部件加捻或包裹。如表格所示， 研究了三种牺牲部件材料。除了K49和G75玻璃之外，包括更大的玻璃纤维G37，尽管其Tb高 于其它两个选项。所有材料均具有如表格2的脚注中所示的低E b%。线绳受到如第一系列中 的处理。然后，长度为1543mm的多V形肋的带(6PK1543)以与第一系列相同的方式模制，其中 具有80%的线绳充填。带厚度也为4.4_，但是计算出的模制期间的板件伸展为2.6%。应当 注意，在该加工中控制线绳在模制期间失效。用于参考，聚酯控制带的理想PdB为约1.3mm。
[0071]参照表格2,相较于TM4X4控制（比较示例8)，更多加捻的线绳(原坯和处理后的线 绳)具有远更高的Eb%。另外，所有双部件变量(示例9至13)均具有低的M%/Eb%比（远小于 0.5，为0.4或更小），这表明它们应当能够应对具有2.6 %的伸展的扩张芯轴来制造长度约 为1500mm的带。注意到，控制具有0.54的比，这表明在模制期间具有较大损坏风险。实际上， 控制线绳（比较示例8)在模制期间失效，因此由于缺乏伸展性而不能用于通过该加工制造 带。
[0072] 示例9-13的所有带均呈现非常好的线绳线位置，其中，PdB在1.0至1.3mm的范围 内。相较于甚至不能被加工的控制变量，这意味着具有清楚且显著的改进。示例还呈现了良 好的模量和拉伸强度。
[0073] 然而，作为第二部件的G37因其更大的尺寸和线绳的更大的体积分数而没有很好 地定位在线绳的中心处（即，芯部处）。因此，对于本文描述的具有两个部件的芯部插入类线 绳构造而言，V f=17%可以是分界线。正如系列A的PET线绳那样，模制的带中的系列B的对 位芳纶线绳使芯部第二部件断裂成区段。例如，TM4X 8线绳(示例13)中的K49芯部具有约 6.4mm的平均区段长度。
[0074] 表格 2
[0075]
[0076]
[0077] 1所有1100-1/4合股构造
[0078] 2PPG 玻璃纤维，G37/1383，1360dtex，Tb = 68N，Eb = 2.5%
[0079] 3基于聚酯带，目标值为1.3mm
[0080] 4对于所有示例，模具拉伸假定为2.6 %
[0081] 第二系列的结果也表明线绳的捻度影响结果，使得本发明相较于更低的TM而言在 更高的TM条件下更为有效。因此，利用相同的基芳纶线绳和作为第二部件的K49或G75检测 包括平衡捻转的数个额外捻度。在5.0和6.0ΤΜ的平衡捻转情况下，在芳纶线绳中带有G75或 K49均获得非常好的结果，并且在TM4X7的不平衡线绳中带有K49的情况获得非常好的结 果。在许多情况中观察到，本发明的加工和线绳导致带相较于在刚性(非扩张)芯轴上模制 (随后进行轮廓磨削）的比较带而言具有更高的模量和强度，同时保持有利的线绳线位置。 因此，本发明允许增加已知线绳的捻度以便增加伸展性(和挠性)同时保持最优的带模量和 强度。这通过包括第二线绳部件来完成，所述第二线绳部件在扩张模制加工期间被牺牲。这 保留了第一线绳部件的伸展性并且优化了成品带中的第一部件的拉伸性质。
[0082]尽管已经详细描述了本发明及其优势，但是应当理解，能够在不背离所附权利要 求限定的发明范围的前提下实施多种变形方案、替换方案和替代方案。而且，本申请的范围 并不旨在局限于说明书中描述的处理、机器、制造、组合物、部件、方法和步骤的特定实施 例。正如本领域普通技术人员中的一名将从本发明的公开容易地理解的，可以根据本发明 使用实现与本文描述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的现有或以后 研发的处理、机器、制造、组合物、部件、方法或步骤。因此，所附权利要求在其范围内包括这 种处理、机器、制造、组合物、部件、方法或步骤。可以在没有未在本文具体公开的任何元件 的情况下适当地实践本文公开的发明。
【主权项】
1. 一种带，所述带包括嵌入在带中的拉伸线绳，所述拉伸线绳沿纵向方向延伸并且包 括两个部件:拉伸部件和牺牲部件。2. 根据权利要求1所述的带，其中，所述牺牲部件基本未对带的断裂强度有显著贡献， 并且所述拉伸部件提供带的大部分纵向拉伸增强。3. 根据权利要求2所述的带，其中，所述牺牲部件由多个不连续区段构成。4. 根据权利要求3所述的带，其中，所述牺牲部件由纱线或单丝构成，其断裂成多个区 段。5. 根据权利要求4所述的带，其中，所述拉伸线绳是具有芯部和覆盖件的被覆盖的纱 线，其中所述牺牲部件作为芯部，并且所述拉伸部件作为覆盖件。6. 根据权利要求2所述的带，其中，所述牺牲部件由屈服材料构成，从而导致具有在整 个拉伸线绳上沿纵向分布的多个显著弱化区段。7. 根据权利要求2所述的带，其中，所述牺牲部件由熔融材料构成。8. 根据权利要求1所述的带，其中，所述两个部件包括纱线，拉伸部件包括一根或多根 高模量纤维的连续细线纱线，牺牲部件包括第二纱线，所述第二纱线断裂成在整个拉伸线 绳上沿纵向分布的具有基本类似长度的多个纱线区段。9. 根据权利要求1所述的带，其中，所述拉伸部件的断裂伸长率是所述牺牲部件的断裂 伸长率的至少两倍。10. 根据权利要求1所述的带，其中，所述牺牲部件的体积是总拉伸线绳体积的20%或 更小。11. 根据权利要求1所述的带，其中，在带的模制温度下，所述牺牲部件的断裂伸长率为 约5 %或更小。12. -种拉伸线绳，其包括两个部件:拉伸部件和牺牲部件。13. 根据权利要求12所述的拉伸线绳，其通过使所述拉伸部件和牺牲部件的前体线绳 伸展超过所述牺牲部件内产生的所述牺牲部件的断裂伸长率而形成。14. 根据权利要求13所述的拉伸线绳，所述拉伸线绳具有被覆盖的纱线构造，所述被覆 盖的纱线构造具有芯部和覆盖件，其中所述牺牲部件作为芯部，并且所述拉伸部件作为覆 盖件。15. 根据权利要求12所述的拉伸线绳，其中，所述拉伸部件是聚酯并且所述牺牲部件是 芳纶或玻璃。16. 根据权利要求12所述的拉伸线绳，其中，所述拉伸部件是芳纶并且所述牺牲部件是 芳纶或玻璃。17. 根据权利要求12所述的拉伸线绳，其中，所述牺牲部件由多个不连续区段构成。18. 一种方法，其包括： 将带材料放置在可扩张圆柱形模具上并且放置在刚性圆筒形外壳内； 使模具径向向外扩张，从而将所述带材料压成与所述刚性圆筒形外壳接触； 在模制温度下固化所述带材料以形成带套;和 从所述模具和外壳移除所述带套； 其中，所述带材料包括双部件拉伸线绳，所述双部件拉伸线绳包括拉伸部件和牺牲部 件，并且所述扩张和固化步骤中的至少一个包括牺牲所述拉伸线绳的所述牺牲部件。19. 根据权利要求18所述的方法，还包括： 在处理张力和处理温度下处理所述双部件拉伸线绳而不在所述放置、扩张和固化步骤 之前牺牲所述牺牲部件。20. 根据权利要求19所述的方法，其中，所述牺牲部件在所述处理温度下的拉伸强度和 屈服强度比所述处理张力至少大10%，并且在所述处理张力和温度下具有约2%或更小的 伸长率。21. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述放置包括在卷绕张力下将所述双部件拉伸 线绳螺旋地卷绕在所述模具周围而不牺牲所述牺牲部件。22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述牺牲部件的拉伸强度和屈服强度比所述卷 绕张力至少大10%，并且在所述卷绕张力下具有约2%或更小的伸长率。23. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述扩张使所述拉伸线绳应变超过所述牺牲部 件的断裂或屈服点伸长率，从而通过断裂或屈服导致所述牺牲。24. 根据权利要求18所述的方法，其中，在所述模制温度下所述牺牲部件的伸展性为约 5 %或更小。25. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述牺牲部件的熔点小于所述模制温度，从而 通过熔融导致所述牺牲。26. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述扩张使所述模具的半径在约3%至10%的 枢围内扩张。
【文档编号】B29D29/08GK105829083SQ201480068451
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】S·X·吴, C·奥乔亚, L·哈尔, T·H·臣
【申请人】盖茨公司