传动带

本发明涉及具有良好耐热性、耐低温性和高可靠性的传动带。

传动带广泛用于汽车和一般工业用途，其中有摩擦传动带(如包布模制V 形带、切边式V形胶带等V形带和V形瓦楞带)以及啮合带(如同步带)。

这种传动带一般由埋有芯线的粘合橡胶层、用上述粘合橡胶层覆盖的底橡 胶层以及(如有必要)粘合在各层上的上帆布层和/或下帆布层构成。

据认为延长传动带寿命的最有效办法是改善它在能明显加速橡胶降解的高 温气氛中的寿命。为了适应使用环境条件，需要在低温下有良好柔韧性的橡胶 物质。

至今，天然橡胶(NR)、苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶(SBR)、氯丁二烯橡胶 (CR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)和烷基化氯磺化聚乙烯(ACSM)已广泛用作构成这 种传动带的粘合层和底橡胶层的橡胶。

在这些橡胶中，天然橡胶和苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶具有良好的耐低温 性，但耐热性比氯丁二烯橡胶差。另一方面，氢化丁腈橡胶和烷基化氯磺化聚 乙烯具有良好的耐热性，但耐低温性比氯丁二烯橡胶差。因此，氯丁二烯橡胶 的耐热性和耐低温性都比上述其它橡胶好，所以它一般用作传动带的橡胶。

对于耐热性和耐低温性都比氯丁二烯橡胶好的橡胶，可以提及表氯醇橡 胶。然而，当这种橡胶用于传动带时，会产生问题；即在传动带轮上打滑，而 这种打滑会使橡胶软化，结果形成大量粘性物质。

同时，日本专利公开Hei-09-500930揭示了一种传动带。这种传动带的橡 胶组分是含有乙烯/丙烯共聚物橡胶(EPM)和/或乙烯/丙烯/二烯三元共聚物 (EPDM)、α，β-不饱和羧酸盐、有机过氧化物和其它添加剂的固化组合物。

这种乙烯/丙烯/二烯三元共聚物的耐热性和耐低温性优于氯丁二烯橡胶。 另外，它的特点是即使发生打滑，橡胶本身也不会软化；因此，这种胶带的寿 命长。

因此，用乙烯/丙烯/二烯三元共聚物制成的常规传动带在橡胶的降解控制 传动带寿命的高温范围内具有优良的耐热性，同时甚至在橡胶的弯曲疲劳决定 传动带寿命的20-80℃温度范围内具有与氯丁二烯橡胶几乎相同的寿命。除异 常恶劣的条件外，按通常的使用方式，传动带一般在20-80℃温度范围内使用， 这时含有上述三元共聚物的传动带的寿命与氯丁二烯橡胶带的寿命没有不 同。

然而，乙烯/丙烯/二烯三元共聚物带也有问题；一旦在生产过程中出现微 小的裂纹，例如在输送过程或安装步骤中，裂纹会马上扩大，导致传动带损坏。 因此，经常出现早期的损坏。

在使用过程中，当对上述的传动带受到冲击时(例如在传动带和传动轮之间 夹入杂质，或传动轮生锈)，可能产生裂纹。裂纹一旦生成，会迅速增长，从 而使传动带损坏。因此上述的传动带与氯丁二烯橡胶相比缺乏可靠性。氯丁二 烯橡胶的裂纹增长较慢。

考虑到上述的问题，本发明的目的是提供一种具有良好耐热性和耐低温性 的传动带。这种传动带由于慢的龟裂增长而在使用过程中仅稍有变化，且显示 高的可靠性。

本发明传动带中的主要组分橡胶组合物按总的聚合物组分计含有不少于50 ％重量用硫作为硫化剂的乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物。

图1是本发明的一种传动带-V形瓦楞带的部分截面示意透视图。

图2是下述实施例中所用的传动带运转试验装置的示意图。

图3是实施例1和对比例1和2中所得结果的示意图。

在附图中，各个标记表示如下含义：1-驱动轮，2-被动轮，3和4-惰轮， 5-V形传动带，11-帆布，12-瓦楞橡胶，13-芯线。

在本发明的传动带中，将按总的聚合物组分计含有不少于50％重量的乙烯 /α-烯烃/二烯三元共聚物的橡胶组合物用作构成传动带的主橡胶。

当按总的聚合物计所述乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物的含量低于50％时， 耐热性和耐低温性是不够的，使得在裂开前传动带的寿命明显缩短。上述的范 围是关键的。

上述乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物没有特别限定，但包括乙烯、α-烯烃和二 烯构成的三元共聚物。后二种单体选自各种类型。

上述的α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等。上述的二烯 包括1,4-己二烯、二聚环戊二烯、5-亚乙基-降冰片烯等。

其中，乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)是优选的。

在上述乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物中，二烯组分的含量较好为3-10％重 量。

当上述二烯的含量低于3％重量，就不能用硫硫化剂获得足够的交联密 度，该传动带可能磨损增大或磨损时形成的粉末会积聚。相反，当上述的二烯 组分含量超过10％重量时，不能获得足够的耐热性，该三元共聚物显示差的橡 胶特性。

上述橡胶组合物中所含的其它聚合物没有特别限定，但其中包括氯丁二 烯橡胶、表氯醇橡胶、有机硅橡胶、天然橡胶、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、丙 烯酸类橡胶、苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶(HSR)、苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶 (SBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、烷基化氯磺化聚乙烯(ACSM)、乙烯/丙烯共聚 物橡胶(EPM)、丁腈橡胶以及树脂状物质。

具体地说，优选使用软化点在60-140℃范围内的树脂状物质。这种树脂状 物质即使在出现微小裂纹的情况下也能在低于上述软化点的温度下吸收橡胶 变形时产生的应变能量，从而减少裂纹附近的应力和防止裂纹扩大。在本说明 书中，该树脂状物质是指含有树脂并用于增加该组合物表面上粘性的物质，且 可以是通常用作增粘剂的物质。

对于这种树脂状物质，可以例举苯并呋喃-茚树脂和石油树脂。

按100重量份除上述树脂状物质以外其它聚合物组分的总和计，该树脂状 物质的用量较好为1-15重量份。

当该树脂的用量低于1重量份，对裂纹扩大的预防作用就不足。当它的用 量超过15重量份，橡胶弹性体特性就会减弱。

在本发明的主要橡胶组合物中，使用加入硫作为硫化剂的橡胶组合物。

按100重量份总的聚合物组分计，硫的加入量较好为0.6-3.5重量份。

当硫的加入量低于0.6重量份时，会加速橡胶中裂纹的扩大速度，另外增 加磨损。当硫的加入量超过3.5重量份时，橡胶的耐热性减弱，因此不能获得 足够的寿命。另外在橡胶表面上会起霜，从而不能制成具有足够性能特性的传 动带。

用作传动带主橡胶的常规乙烯/丙烯/二烯三元共聚物易于产生裂纹的原因 是出现和消失的微小气泡。这些气泡一般不会扩大，当橡胶疲劳时，它们会扩 大而用作裂纹引发部位，从而加速裂纹的蔓延。这种裂纹的快速蔓延是由在交 联断裂部位产生的自由基引起的橡胶主链断裂造成的。由于与聚合物分子交联 有关的交联部位间的距离短(即短交联)，所以当橡胶分子被外力拉伸时应力集 中在所述部位处造成上述的交联断裂部位。

然而，在本发明的情况下，当将硫用作乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物的交 联剂时，可以用许多连接在一起的硫原子构成的基团(即-Sx-)进行交联。因此， 即使上述由许多硫原子构成的基团一旦被外力断裂，由这种基团的断裂而暴露 出的前端硫原子可以与另一个断裂基团的这种硫原子结合。因此，即使产生断 裂，但是在许多情况下交联部位的断裂不会导致主链的断裂。

因此，本发明的传动带可以保持预定或所需的强度特性，且高度耐开裂。 另外，由于延迟了裂纹的扩大，可以抑制或防止在传动带中形成大的裂纹。

另外在使用过程中，当传动带受到带有杂质的传动带轮或生锈的传动带轮 撞击时，通过上述的机理可延缓裂纹扩大的速度，从而延长传动带的寿命。

除上述添加剂以外，构成本发明传动带的橡胶组合物可含有一种或多种其 它的添加剂，它们选自填料，如炭黑、碳酸钙、滑石、粘土或二氧化硅；增塑 剂，如操作油；抗氧剂，蜡，颜料，软化剂等。

本发明的传动带包括一般用作传动带的那些带，没有任何特别的限制，例 如V形带、V形瓦楞带、同步带、平带等。

具体地说，上述加入硫硫化剂的乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物的橡胶组合 物至少用作上述V形带的底橡胶、上述V形瓦楞带的瓦楞橡胶、上述同步带 的齿橡胶、上述平带的表面层橡胶等。

具有上述结构的本发明传动带具有良好的耐热性和耐低温性，而且由于延 迟了裂纹的扩大而在使用期间变化很小。它的可靠性也很高。

                         实施例

如下的实施例更详细地说明本发明。然而，它们并不用于限制本发明的范 围。

                         实施例1

根据表1中所示的配方，制备用于V形瓦楞带的瓦楞橡胶，然后将上述的 瓦楞橡胶用作构成材料制备V形瓦楞带。

图1是上述V形瓦楞带的部分截面示意透视图。它由包含尼龙66芯线13 的瓦楞橡胶12以及覆盖在或粘接在上述瓦楞橡胶上的帆布11构成。

                            表1    实施例1    对比例1    对比例2 EPDM      100       -      100 氯丁二烯       -      100       - 硬脂酸       1       1       1 氧化锌       5       5       5 氧化镁       -       4       - 抗氧剂1 抗氧剂2 抗氧剂3      0.5       2       -       -       -       2      0.5       -       - HAF炭黑      55       45      55 软化剂      10       -      10 硫(硫化剂)      1.5       -       -  Percumyl D       -       -       3 癸二酸二辛酯(DOS)       -       5       - 促进剂1 促进剂2 促进剂3 促进剂4 促进剂5      0.4      0.5      0.5      0.5      0.3       -       -       -       -       -       -       -       -       -       - 尼龙66      25      25      25

注：

EPDM：日本合成橡胶的EP51

氯丁二烯橡胶：Du Pont′s Neoprene GRT

抗氧剂1：Ouchi Shinko Chemical′s Nocrac 2244

抗氧剂2：Ouchi Shinko Chemical′s Nocrac MB

抗氧剂3：Ouchi Shinko Chemical′s Nocrac PA

促进剂1：Ouchi Shinko Chemical′s Nocceler TET

促进剂2：Ouchi Shinko Chemical′s Nocceler M-G

促进剂3：Ouchi Shinko Chemical′s Nocceler DM-G

促进剂4：Ouchi Shinko Chemical′s Nocceler CZ-G

促进剂5：Sanshin Chemical′s Sanceler 22C

软化剂：Idemitsu Kosan′s Diana Process PW-90

尼龙66：1.5旦尼尔×3毫米

在图2所示的传动带运转试验装置上对V形瓦楞带进行加速评价。上述的 试验装置包括一个驱动轮1、一个被动轮2和惰轮3和4。使V形带与这些轮 接触。驱动轮1和被动轮2的直径都为120毫米。惰轮3的直径为70毫米， 惰轮4的直径为55毫米。惰轮4以85千克力的负载拉向箭头方向，而对被动 轮2施加16PS的负载，使其在保持在85℃的气氛中以4900转/分钟的转速运 转。

图3表示结果。运转时间表示在横坐标上，分级的寿命表示在纵坐标上。 纵坐标上的寿命等级分为如下几级：(1)A：瓦楞末端出现微小的裂纹；(2)B： 裂纹扩大到瓦楞中部附近；(3)C：裂纹扩大到瓦楞根部；(4)D：裂纹扩大到瓦 楞的芯线；(5)E：瓦楞断裂或带断裂。

由图3中所示的结果可知，实施例1中制得的V形瓦楞带(用含有EPDM 和硫(硫化剂)的橡胶组合物制备瓦楞橡胶)的寿命约为对比例1中制得的V形瓦 楞带(氯丁二烯橡胶用作瓦楞橡胶)寿命的3倍。实施例1中制得的两根V形瓦 楞带(用相同的橡胶组合物制备各瓦楞橡胶)的寿命相差很少，使用期限没有明 显的不同。

相反，对比例2中制得的V形瓦楞带(其中用含有EPDM和有机过氧化物(硫 化剂，PercumylD)的橡胶组合物制备瓦楞橡胶)的寿命与实施例1中制得的带 相似，但出现裂纹后，在很短的时间内就不能用作传动带。由于明显的分散， 产品与产品的寿命相差很大。

由于延迟了裂纹的扩大和可靠性高，具有上述结构的本发明传动带具有良 好的耐热性和耐低温性，且寿命变化很小。