具有多功能涂层的机织电梯带
背景
本文公开的主题涉及电梯系统中用于悬挂和/或驱动电梯轿厢和/或配重的带。
传统的电梯系统使用由钢线形成的绳作为起重张力承重构件。其它系统利用由若干钢帘线形成的带，所述钢帘线由钢线形成，保持在例如由热塑性聚氨酯形成的聚合物外壳中。帘线充当负载支承张力构件，而外壳将帘线相对于彼此保持在一个稳定的位置，并提供摩擦负载路径，从而提供驱动带的牵引力。
用于包住张力构件的单件外壳材料可能会造成制造难题。此外，例如通过添加填料来改变组成以获得如耐火性、耐腐蚀性、耐磨性、牵引力和/或机械性能的性能增强可以有许多挑战。添加填料或以其它方式改变材料组成，可以使加工所得材料更具挑战性且与填料/聚合物相容性的问题经常发生。必须解决所有这些问题，而不牺牲牵引力、耐久性和其它关键性能指标。一种缓解这些挑战的方法是采取分离某些关键性能性质的复合方法。这可以通过使用复合织物和涂层系统更换单件聚合物外壳来实现。织物主要起复合外壳的结构部件的作用同时保持灵活性，且涂层或其集合主要起提供牵引力和其它性能性质的作用。
复合织物通常包括纱线或其它非金属纤维，其与钢帘线机织在一起或以其它方式用于设置帘线。机织带也饱和有或涂有弹性体粘结剂。这样做是为了在带和驱动带的牵引滑轮之间产生选定量的牵引力，同时减少由于使用弹性带而有时产生的噪音。机织带中的钢帘线是主要的承重张力构件，纱线和粘结剂材料的作用是保持帘线处于合适位置并提供牵引面。纱线材料的使用也扩大了结构的物理性质，超出了热塑性或可挤压弹性体外壳材料的可能达到的范围。
概要
在一个实施方案中，一种用于悬挂和/或驱动电梯轿厢的带，包括：沿带的长度纵向延伸的多个张力元件，以及与多个张力元件交错从而形成复合带结构的多个纤维。涂层至少部分封装了复合带结构，以提高带的两个或更多个操作特性。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，向带的张力元件施加涂层。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，涂层安置在张力元件和多个纤维之间。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，向多个纤维施加涂层。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，涂层增强了张力元件保护、纤维保护或电梯带的牵引性能中的一个或多个。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，涂层包括基材和一种或多种添加剂。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，基材包括聚氨酯、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、SBS/SEBS塑料、(聚)硅氧烷、其它可固化二烯基橡胶、EPDM橡胶或氯丁橡胶。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，一种或多种添加剂包括锌或锡材料，以提高多个张力元件的耐腐蚀性。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，一种或多种添加剂包括氮化硼、石墨、MoS2、磷酸锌、磷酸锰或(聚)硅氧烷材料中的一个或多个，以减少所述多个张力元件的摩擦。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，一种或多种添加剂包括硅石、橡胶、(聚)硅氧烷或滑石中的一个或多个，以增强带的牵引性能。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，一种或多种添加剂包括有机纳米纤维或微纤维，如芳族聚酰胺、凯夫拉(Kevlar)、尼龙或聚酯中的一个或多个，以增强带的牵引性能或耐割裂性。
在另一个实施方案中，一种形成用于悬挂和/或驱动电梯轿厢的带的方法，包括：形成多个张力元件，并沿带纵向排列多个张力元件。多个纤维与多个张力元件交错，以形成复合带结构。施加涂层以至少部分封装复合带结构，以提高带的至少两个操作特性。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，在将多个纤维与多个张力元件交错之前，将涂层施加到多个张力元件。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，涂层增强了多个张力元件的耐腐蚀性。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，在将多个纤维与多个张力元件交错之后，将涂层施加到带。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，涂层增强了带的磨损性能和牵引性能中至少一个。
另外或可替代地，在这个或其它实施方案中，将涂层施加到各个张力元件上，每个张力元件都覆盖有编织或机织织物，并将织物覆盖的张力元件组装成由涂层材料固持在一起的带。
附图简述
本说明书结尾的权利要求书中特别指出并明确要求被视为本发明公开的主题。本发明的上述和其它特点以及优点从以下结合附图进行的详细说明显而易见，在附图中：
图1A是具有1：1挂绳布置的示例电梯系统的示意图；
图1B是具有不同挂绳布置的另一示例电梯系统的示意图；
图1C是具有悬臂布置的另一示例电梯系统的示意图；
图2是电梯带的实施方案的平面图；
图3是电梯带的张力元件的实施方案的横断面视图；和
图4是复合电梯带的实施方案的示意图。
详述
图1A、1B和1C所示为示例牵引电梯系统10的示意图。本文未讨论理解本发明所不需要的电梯系统10的特征件(如导轨、安全设施等)。电梯系统10包括用一个或多个带16可操作地悬挂或支撑在井道14中的电梯轿厢12。一个或多个带16与一个或多个滑轮18相互作用，以围绕电梯系统10的不同部件运行。一个或多个带16也可以连接到一个配重22，配重22用来帮助平衡电梯系统10并在操作过程中减少牵引滑轮两侧带张力差。
滑轮18各自有直径20，直径20可能与电梯系统10中其它滑轮18的直径相同或不同。至少一个滑轮是牵引滑轮52。牵引滑轮52由机器50驱动。通过机器50进行的驱动滑轮的运动驱动、移动和/或推进(通过牵引)围绕牵引滑轮52运行的一个或多个带16。
至少一个滑轮18可以是转向器、偏转器或惰轮。转向器、偏转器或惰轮不由机器50驱动，但帮助围绕电梯系统10的各部件引导一个或多个带16。
在一些实施方案中，电梯系统10可以使用两个或更多个带16来悬挂和/或驱动电梯轿厢12。另外，电梯系统10可能有各种配置，使得一个或多个带16的两侧啮合一个或多个滑轮18(例如在图1A、1B或1C中的示例电梯系统中所示)或一个或多个带16仅一侧啮合一个或多个滑轮18。
图1A提供了1：1挂绳布置，其中一个或多个带16终止在轿厢12和配重22。图1B和1C提供不同的挂绳布置。具体地说，图1B和1C显示轿厢12和/或配重22上可以有啮合一个或多个带16的一个或多个滑轮18，且一个或多个带16可以终止在其它地方，通常在井道14内一结构处(例如用于无机房的电梯系统)或机房内(用于使用机房的电梯系统)。在该布置中使用的滑轮18的数量决定具体的挂绳比率(例如，图1B和1C中显示的2：1的挂绳比率或不同比率)。图1C还提供了所谓的背包或悬臂式电梯。本发明的实施方案还可基于除图1A、1B和1C所示的示例类型以外的电梯系统使用。
带16被建构为当通过一个或多个滑轮18时具有足够的灵活性，以提供低弯曲和剪切应力，满足带寿命要求，并有良好的运行，同时足够强劲以能够满足悬挂和/或驱动电梯轿厢12的强度要求。
图2提供了示例带16的构造或设计的示意图。带16包括沿带16纵向延伸的多个张力元件32。如图3所示，在一些实施方案中，张力元件32是由多个钢线36形成的帘线，可将钢线36布置成股38。再次参考图2，张力元件32一般布置为彼此平行并沿建立带16长度的纵向方向延伸。张力元件32与一个或多个类型的纤维以机织、针织、编织或以其它方式互相结合以形成复合带16。在图2所示的一个实施方案中，纤维包括平行于张力元件32纵向延伸的多个经纱纤维40，和在带16上横向延伸的多个纬纱纤维42，在一些实施方案中，相对于张力元件32和经纱纤维40呈90度的角度。在其它实施方案中，纬纱纤维42相对于张力元件32呈其它角度放置，如75度和105度，或60度和120度。然而，这些角度只是示例，本领域技术人员将很容易理解可利用其它角度。张力元件32、经纱纤维40和纬纱纤维42被交错成机织结构，所述机织结构在一些实施方案中还包括平行于张力元件32延伸的一个或多个边缘纤维50。而在图2中，纬纱纤维42相对于经线纤维40和张力元件32呈90度的角度并编织在一起，应理解，可使用将张力元件32与纤维40、42交错的其它角度和其它方法来形成带16。这些方法包括但不限于针织和编织。在一些实施方案中，可以使用以上方法中之一种来形成带16。
虽然上文所述的实施方案在图2中说明，但应理解，本发明的技术可以很容易地应用于其它带配置，如带16配置，其中张力元件32在纤纱纤维40和纬纱纤维42中单独交错，并且稍后被合并成带16。
参考图4，将一个或多个涂层44施加于带16，以至少部分覆盖和/或封装张力元件32、经纱纤维40和纬纱纤纤42的复合结构。涂层44包括基材46，且在一些实施方案中包括一种或多种添加剂48，以定制或增强涂层44和/或带16整体的某些性质。涂层44的基材的示例包括但不限于聚氨酯、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、SBS/SEBS塑料、(聚)硅氧烷、EPDM橡胶、其它可固化二烯基橡胶、氯丁橡胶、不可固化热塑性弹性体、可固化可挤压橡胶材料，或类似物，其中每一种都可以呈溶液、乳液、预聚物或其它流体相的形式。
如所述，涂层包含一种或多种添加剂48以提高带16的特性。选择添加剂48以提高带特性的组合，从而提供主要功能，如帘线加固保护、织物粘合和保护，或牵引性能中的一个。另外，选择添加剂48或添加剂48的组合以不仅提供主要功能，还提供次要功能，例如帘线加固保护、织物粘合和保护、制造期间提高的可加工性、韧性、氧化和/或UV保护、牵引性能、电气隔离或耐火性中的另一个。
如果涂层与加固件、钢或芳族聚酰胺张力元件32密切接触，那么例如张力元件32的用于增强加固保护的涂层44将是最有效的。如果在当钢线36形成为张力构件时的关闭操作与通过经纱纤维40和纬纱纤维42围绕张力构件组件形成织物之间，那么这些涂层44将是最容易施加并最受控制的，然而即使在围绕张力元件32构建(例如针织、编织、机织)织物之后仍可能被施加。适用于帘线加固增强的涂层44包括具有缓蚀添加剂(如锌或锡)或减阻组分(如氮化硼、石墨、(聚)硅氧烷、磷酸锌或磷酸锰)的薄膜涂层。也可用一定方式施加涂层44以获得添加剂48的优选对准以用于另外保护，例如逐层涂层，所述逐层涂层可提供耐腐蚀性或用于耐磨性的内部润滑，同时还提供电气隔离，以帮助进行至少钢张力元件32的健康监测。
通过经纱纤维40和纬纱纤维42围绕带16的织物构造必须能够耐受机械和环境影响。理想的情况下，施加到织物的涂层44将提高织物对于这两个影响的耐久性。从机械的角度来说，织物必须可耐受来自与牵引滑轮52相互作用的带16的牵引表面的磨损，以及来自张力元件32的加固界面的割/裂。涂层44还必须减少纤维与纤维接触，及因此产生的纤维磨损。织物的机械增强也是所需的，以提供使得可跟踪凸面滑轮上的带的面内刚度。厚的弹性体涂层44可以提供从机械角度来说良好的涂层，且可增加添加剂48(如炭黑、石墨烯、粘土等)以增大环境稳定性。一种或多种添加剂可能包括有机纳米纤维或微纤维，如芳族聚酰胺、凯夫拉、尼龙或聚酯中的一个或多个，以增强带的牵引性能或耐割裂性。此外，可施加几个涂层道以达到所需的性能，其中每个涂层道具有不同的添加剂和浓度。
用于增强带16的牵引性能的涂层44最好施加于带16的外表面，但理想情况下，将充分渗透通过织物，使得当织物磨损时，牵引涂层44仍然执行其功能。可在与张力元件32交错之前将此类涂层施加于纤维40、42，或者在其它实施方案中，可在与张力元件32交错之后施加此类涂层。牵引涂层44必须是耐用的，并且所具有的牵引性能足够高以允许解除足够的负荷，同时足够低以确保电梯系统10的安全紧急制动和其它所需功能。可采用牵引涂层44，以根据没有牵引涂层的织物带16的带牵引来增加或减少牵引。不同的填料或添加剂48用于增加(硬、粗颗粒，例如硅石，或高表面能材料)或减少(软或低表面能颗粒或添加剂，例如橡胶、(聚)硅氧烷或滑石)带16的牵引性能。
此外，还可以提供增强其它带16性质的涂层，所述性质如耐火性、降噪、阻尼性能等。涂层44可使用包括浸渍、喷雾、刮涂(blade)、树脂转移和拉挤的各种技术来施加。在一些实施方案中，涂层44是纯树脂(100％固体)或可替代的于水、溶剂或每种的混合物中的稀释涂层。理想地，一个涂层44将提供优越的张力元件32保护、织物保护，和带16牵引，但某些考虑可能使得多种不同的涂层提供某一主要功能更有吸引力。
多功能涂层44的示例包括氟聚合物基涂层和氟聚合物添加剂(于非氟聚合物树脂中)，这两者组合可提供牵引复位、环境耐受性和耐火性能。多功能涂层44的另一个示例是橡胶涂层，所述橡胶涂层包含无机填料，如提供例如牵引稳定性和耐火性的多种同时性能增强的滑石或纳米粘土。
多功能涂层44的另一个示例是掺入固化的前弹性体的热塑性材料的复合物。另一个示例是在制造过程中提供增强的流动而不会使机械性质退化的两个不同弹性体的掺混物或合金。又一个示例是掺入基质弹性体(base elastomer)中的相对低分子量粘合剂的复合物，其中粘合剂在制造期间优先地迁移到帘线和纤维表面，从而增强润湿、黏附力和保护。
虽然仅结合有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应易于了解，本公开不限于此类公开的实施方案。相反，可以修改本公开，以并入有迄今未述及但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变动、变更、替代或等效布置。此外，虽然已经描述了各种实施方案，但应理解，本公开的各个方面可能只包括所述实施方案中的一些实施方案。因此，不应将本公开视为受以上描述的限制，而仅受所附权利要求书的范围的限制。
