CN101460764B - 传动带用芯线和传动带 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传动带用芯线,其在用于传动带时,可以使该传动带得到使用时的充分性能,实质性地抑制噪音发生,还提供了一种传动带,其在使用时可发挥充分性能,且实质性地抑制噪音发生。
Description
技术领域
本发明涉及传动带用芯线和传动带
背景技术
现在,为了从驱动源向辅机传送动力而使用传动带。但在从驱动源向辅机传送动力时,有时因传动带而产生噪音。
例如,在汽车的辅机驱动中,大多采用蜿蜒驱动(serpentine drive)方式,该方式使用自动张紧器,通过一条多楔带来驱动各辅机侧的转矩。但在上述蜿蜒驱动方式中,有时因驱动侧的转矩与辅机侧的转矩共振,自动张紧器摇动变得非常大,在自动张紧器的张紧轮上出现带体敲击音等噪音。
对于该问题,对于多楔带(V-ribbed belt)已经提出了,通过使表观弹性率为每个楔19600~100000N,来试图使自动张紧器的摇动变小的技术(参照专利文献1)。在上述专利文献1中,公开了使用芳族聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维或聚萘二甲酸乙二醇酯纤维来代替一直以来通常使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维作为芯线材料。
但在使用聚乙烯醇纤维时,由于硫化时与蒸气接触会造成湿热劣化,因而需要研究可以完全屏蔽蒸气的制造方法,但已知目前的现状难以稳定批量生产。另外,聚萘二甲酸乙二醇酯纤维和芳族聚酰胺纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维相比,存在接合困难,且在反复受到极度弯曲的情况下芯线跳出的缺点。
如上所述,现有的传动带,存在使用时不能维持充分性能,且充分抑制噪音的缺点。
专利文献1:日本特开2001-248692号公报
发明内容
本发明是鉴于上述以往的缺点而完成的,其课题在于提供一种传动带用芯线,其实现了下述改进中的至少一种:在传动带中使用时,可以使该传动带在使用中得到充分的性能(例如耐久性等),且在作为例如多楔带等的芯线使用时,使摇动量实质性地降低;得到使用中的充分性能(例如,耐久性等),且实质性地抑制噪音发生等。另外,本发明的课题在于提供一种传动带,其可以实现下述改进中的至少一种:使用时发挥充分的性能(例如耐久性等),且在作为例如多楔带等使用时,使摇动量实质性地降低;使用中得到充分性能(例如,耐久性等),且实质性地抑制噪音发生等。本发明的其它课题,清楚记载在本说明书中。
本发明是鉴于上述课题完成的,涉及一种传动带用芯线,其特征在于,含有聚酮纤维。另外,本发明涉及一种传动带,其特征在于,埋设有上述传动带用芯线。
根据本发明的传动带用芯线在传动带中使用时,可以发挥优异效果,实现了下述改进中的至少一种:可以使该传动带在使用中得到充分的性能(例如耐久性等),且在作为例如多楔带等的芯线使用时,使摇动量实质性地降低;得到使用中的充分性能(例如,耐久性等),且实质性地抑制噪音发生等。另外,本发明的传动带可以发挥优异效果,其可以实现下述改进中的至少一种:使用时发挥充分的性能(例如耐久性等),且在作为例如多楔带等使用时,使摇动量实质性地降低;使用中得到充分性能(例如,耐久性等),且实质性地抑制噪音发生等。
附图说明
图1是作为传动带的一例的多楔带的横截面图,是表示与带体长度方向成直角的面的图。
图2表示多轴传动装置的简略图。
图3表示多轴传动装置的简略图。
图4是表示芯线和单丝的示意图。图中,断续线A表示中心线,实线B表示最小加捻单位的中心线。另外,图中,竖向粗线表示芯线。
符号说明
1 上表面帆布层
2 芯线
3 接合橡胶层
4 楔橡胶层
5 楔
6 驱动轮
7 惰轮
8 空调轮(air-conditioner pulley)
9 动力转向轮
10 水泵轮
11 发动机皮带轮
12 自动张紧器
13 张紧轮
14 从动轮
具体实施方式
本发明涉及在一个侧面上含有聚酮纤维的传动带用芯线。
本发明的传动带用芯线,其一个显著特征是含有聚酮纤维。因而,本发明的传动带用芯线在作为传动带例如多楔带等的芯线使用时,能够实质上抑制因该传动带的共振所产生的噪音。
另外,本发明的传动带用芯线在作为传动带例如多楔带等的芯线使用时,发挥了对橡胶组合物的优异接合性,所以即使在该传动带反复受到极端弯曲的情况,也能够实质上抑制传动带用芯线的跳出。进而,本发明的传动带用芯线,由于含有聚酮纤维,所以能够实质上抑制对硫化时的湿热的影响,发挥优异效果。
本发明的传动带用芯线,从弯曲疲劳性的观点来看,聚酮纤维的单丝相对于聚酮纤维的长度方向的轴的倾斜角度优选为8°以上,更优选为12°以上,从带运转时的伸长率的观点来看,优选为24°以下,更优选为20°以下。在使用这样的传动带用芯线制造传动带时,能够使该传动带发挥优异的耐久性,且可以实质上抑制该传动带产生的噪音。
另外,在本发明中,上述倾斜角(α),是在芯线的带体圆周方向中心线(图4中的断续线A)与最小加捻单位的中心线(图4的实线B)的交叉的芯线的观察方向上表面的单丝所成的角度(°)(参照图4),式(1):
α=|90-|β+90-θ|| (1)
[式(1)中,β是单丝的初捻丝的直径方向的线的角度,是通过式(2)求出的角度,
[式(2)中,T1表示初捻数(次/10cm),D1表示初捻丝的总纤度(旦尼尔),S表示比重。]
即,若换算,是通过式(2’)求出的角度,
[式(2’)中,T1表示初捻次数(次/10cm),D1表示初捻丝的总纤度(dtex),S表示比重。]
θ是初捻丝相对于终捻丝直径方向线所成的角度,是通过式(3)算出的角度,
[式(3)中,T2表示终捻次数(次/10cm),D2表示终捻丝的总纤度(旦尼尔),S表示比重。]
即,若换算,是通过式(3’)算出的角度,
[式(3’)中,T2表示终捻次数(次/10cm),D2表示终捻丝的总纤度(dtex),S表示比重。]
另外,在顺捻等那样,初捻与终捻的加捻方向是同向时,在上述式(1)中,将通过式(2)算出的β值加上负号,将该值作为β使用。另外,在单向加捻等那样的,仅用一次加捻形成芯线时,设β=90,通过式(4)计算α。
α=90-θ (4)
[式(4)中,θ同上所述。]
作为在上述聚酮纤维中使用的聚酮化合物,没有特殊限定,可以列举出例如,重复单元的90重量%以上是下式(I)所示的1-氧代三亚甲基单元而构成的聚酮等。
在本发明中,在作为传动带例如传动带的芯线埋设时,从使传动带充分发挥抑制噪音的能力、与橡胶组合物的接合性和耐湿热劣化抑制能力的观点出发,优选由上述1-氧代三亚甲基单元构成聚酮。另外,“重复单元的90重量%以上是上式(I)所示的1-氧代三亚甲基单元而构成的聚酮”,换而言之,是指以聚合的1-氧代三亚甲基单体在原材料中为90重量%以上的方式进行聚合反应而得到的聚酮。
作为本发明的传动带用芯线,优选由上述聚酮纤维的长丝制成。
作为上述聚酮纤维的制造方法,具体地可以列举出包括下述工序的方法等,所述工序为:
(A)制造由聚酮化合物形成的长丝的工序,以及,
(B)对从上述工序(A)中得到的长丝加捻的工序。
在上述工序(A)中,由聚酮化合物形成的长丝可以通过例如湿式纺丝法、干式纺丝法等来制造,但没有特殊限定。上述湿式纺丝法是将含有聚酮化合物的溶液通过喷丝头挤进凝固浴池中,将得到的产物干燥,进行热拉伸的方法,上述干式纺丝法是将上述含有聚酮化合物的溶液通过喷丝头挤出,在高温气氛中使挤出的产物中含有的液体成分挥发,并进行热拉伸的方法。
上述含有聚酮化合物的溶液,是将上述聚酮化合物溶解在例如含有氯化锌的水溶液、六氟异丙醇、间甲酚、间苯二酚、或锌水溶液等中而得到的溶液。
上述单丝的纤维长度,从发挥纤维具有的强度的观点来看,优选10mm以上。另外,上述单丝的直径,从纺丝的难易性的观点来看,优选3μm~40μm。
在上述工序(B)中,将由上述聚酮化合物形成的单丝,通过例如将初捻与终捻组合加捻,使倾斜角在上述范围。
另外,在本发明中,聚酮纤维的总纤度,只要是符合使用目的的范围即可。上述总纤度,从防止带体运行时张力造成断裂的观点来看,优选2000dtex以上,更优选3000dtex以上,从抑制弯曲疲劳的观点来看,优选12000dtex以下,更优选7000dtex以下。
具体地讲,例如,由上述1-氧代三亚甲基单元构成的聚酮制成的单丝,是通过将乙烯和一氧化碳在自由基引发剂的存在下在稀释溶液中进行聚合,得到重复单元的90重量%以上是1-氧代三亚甲基单元的聚酮,接着将该聚酮溶解在含有卤化锌化合物的水溶液等中,将得到的含有聚酮的溶液通过喷丝头挤进凝固浴池中,将得到的产物干燥并热拉伸(湿式纺丝法);将上述含有聚酮的溶液通过喷丝头挤出,在高温气氛中使挤出的产物中含有的液体成分挥发,并进行热拉伸(干式纺丝法)等,从而得到单丝。接着,将上述单丝以相对于长度方向的轴的倾斜角成8°~24°的方式进行加捻,得到聚酮纤维。
在上述制造方法中还可以进行下述工序,即:
工序(C),将在上述工序(B)中得到的聚酮纤维浸渍在含有异氰酸酯化合物或环氧化合物的溶液(第1处理液)中;
工序(D),将在上述工序(C)中得到的产物借助调节到180℃~280℃的烘箱干燥30秒~2分钟;
工序(E),将在上述工序(D)中得到的纤维浸渍在RFL[间苯二酚和甲醛的初始缩合物、与胶乳(例如,苯乙烯/丁二烯/乙烯基吡啶共聚物、氯丁二烯等)]溶液(第2处理液);以及,
工序(F),将在上述工序(E)中得到的产物借助调节到180℃~280℃的烘箱干燥30秒~2分钟。
通过进行这些工序,可以使得到的纤维相对于在传动带中使用的橡胶成分等发挥优异的接合性。
作为上述异氰酸酯化合物,没有特殊限定,可以列举出例如,4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、对二异氰酸酯基苯、聚二苯甲烷二异氰酸酯(polymethylene polyphenyl polyisocyanate)等。作为上述环氧化合物,可以列举出例如,多价醇(例如乙二醇、甘油、季戊四醇、山梨糖醇等)、聚烷撑二醇(例如聚乙二醇等)等与含有卤素的环氧化合物(例如表氯醇等)的反应生成物;多价酚化合物[例如,二(4-羟基苯基)二甲基乙烷、苯酚甲醛树脂、间苯二酚甲醛树脂等]与含有卤素的环氧化合物的反应生成物等。含有上述异氰酸酯化合物或环氧化合物的溶液,可以通过将上述异氰酸酯化合物或环氧化合物溶解在例如甲苯等中得到。
另外,在上述制造方法中,还可以重复进行上述工序(E)2~3次,使接合剂的付着量稳定。
另外,在上述制造方法中,从充分发挥芯线相对于传动带中使用的橡胶成分等的接合性的观点、以及提高在制造带时与橡胶的胶粘性的观点来看,还可以进一步进行(F)工序,即将在上述工序(E)中得到的产物浸渍在含有环氧化合物(环氧树脂)、酚化合物(酚树脂)等的溶液中,或浸渍在将接合橡胶组合物或与该接合橡胶组合物的组成接近的物质溶解在适当的溶剂中而成的溶液中,然后干燥。
本发明涉及一种传动带,其特征在于,在另一个面上埋设了上述传动带用芯线。本发明的传动带,由于埋设了本发明的传动带用芯线,所以使用时可发挥充分的性能(例如耐久性等),且在作为例如多楔带等使用的情况中,能够实质上降低摇动程度,实质上抑制噪音的产生。
本发明的传动带,可以作为使用了自动张紧器时的多楔带等使用。
作为本发明的传动带,可以列举出V带(多楔带等)、平型带、齿型带等。
下面,作为一个实例列举出图1所示的多楔带,对本发明的传动带进行说明。另外,本发明的传动带并不限定于该例。
图1所示的多楔带具有:以橡胶组合物作为构成材料的接合橡胶层3;配置在该接合橡胶层3的上面侧的上表面帆布层1;和,配置在该接合橡胶层3的下面侧的楔橡胶层4,该上表面帆布层1、该接合橡胶层3、和该楔橡胶层4形成一体。在上述楔橡胶层4的底面侧,分别以在带体长度方向延续存在的方式设置3个楔5部,它们在带宽度方向上形成规定的间距。另外,在上述接合橡胶层3的带体厚度方向中心区域中以一定的间距埋设有多根芯线2,它们基本延带体长度方向延长,且在带宽度方向上以规定的螺距被设置成螺旋状。
接合橡胶层3是由橡胶组合物形成的层。上述橡胶组合物含有单独的例如氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烷基氯磺化聚乙烯等,或含有2种以上的上述橡胶的混合物。这样的橡胶组合物,只要不妨碍本发明的目的,还可以适当的含有后述的短纤维、无机填料等补强剂、共交联剂、增塑剂、稳定剂、加工助剂、着色剂等。这样的接合橡胶层3形成了带体的本体部,且作为固定有多根芯线2的橡胶层发挥作用。
上表面帆布层1是使用将橡胶溶解在溶剂中的橡胶糊,对尼龙、棉等织布进行接合处理,使它们粘在带体上面,在带体以上面与平的带轮接触的方式卷挂在带轮上时,上表面帆布层1成为动力传送的一端。
楔橡胶层4与上述接合橡胶层3同样地由含有氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烷基磺化聚乙烯等的橡胶组合物制成。在该楔橡胶层4中,为了提高带宽度方向的弹性模量,还可以以在带宽度方向取向的方式混入尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维、棉、维纶等短纤维。多楔带,在卷挂在带轮上时,该楔橡胶层4与带轮接触,成为动力传送的主体。
另外,关于接合橡胶层3和上表面帆布层1,还可以用具有与上述楔橡胶层4同样组成的,且具有相当厚度的层来代替。
图1所示的多楔带,例如可以如下那样制备。即,在圆筒模具上被覆用橡胶糊等进行了接合处理的帆布,在上述帆布上卷附由橡胶组合物形成的橡胶片。在该橡胶片上卷附本发明的传动带用芯线。在上述传动带用芯线上卷附由橡胶组合物形成的橡胶片,由此得到叠层体。接着,将担持了得到的圆筒状叠层体的圆筒模具导入硫化釜内。然后借助高压水蒸气从外部加压,对上述硫化釜内的叠层体进行加热,硫化使之一体化,从而得到橡胶圆筒体。将得到的橡胶圆筒体的外周面用磨石研磨,由此设置了多根突条,它们在圆周方向延续,且在圆筒轴向上形成一定节距。接着,按照3根上述突条部分的宽度,将橡胶圆筒体切割成一定宽度的圈状,由此得到传动带(多楔带)。
下面,通过实施例等对本发明进行详细说明,但本发明并不受实施例限定。
实施例
(实施例1)
(传动带用芯线的制造)
将集束成1100dtex的聚酮纤维[旭化成せんい株式会社制,商品名:サイバロンTM,强度:18cN/dtex,伸长率:6%,拉伸弹性度:335cN/dtex]的复丝2根对齐,进行一定次数的初捻,然后将3根集束在一起,进行终捻,从而得到长丝角度[倾斜角(α)]5°,合计6600dtex的芯线(1100dtex/2×3)。将得到的芯线浸渍在异氰酸酯(住化バイエルウレタン株式会社制,スミジユ—ル44V20)为20体积%的甲苯溶液中,然后在240℃加热干燥40秒来进行前处理。将上述芯线浸渍在间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)溶液[间苯二酚(住友化学株式会社制),甲醛(广荣化学工业株式会社制),胶乳(CR胶乳)(昭和电工株式会社制)]中进行接合处理,接着进行热拉伸定型处理。
另外,上述长丝角度[倾斜角(α)],是通过上述式(1)求出的角度(°)。
(实施例2)
(传动带的制造)
将已使用RFL溶液进行接合处理、上浆处理的棉和聚酯的混纺帆布以斜条状被覆在周长1000mm的圆筒模具上。在上述帆布上卷附由三元乙丙橡胶组合物(住友化学株式会社制,商品名:エスプレン30)形成的第1接合橡胶用片,在该第1接合橡胶用片上卷附在上述实施例1中得到的芯线。
进而,在上述芯线上卷附由三元乙丙橡胶组合物形成的第2接合橡胶用片。将如此得到的圆筒模具放入硫化釜中,在内压588kPa(6kgf/cm2),外压883kPa(9kgf/cm2),165℃的条件下硫化35分钟,得到橡胶圆筒体。
将得到的橡胶圆筒体的外周面用磨石研磨,由此设置了多根突条(形状:PK形),它们在圆周方向延续,且在圆筒轴向上形成一定间距。接着,按照3根上述突条部分的宽度,将橡胶圆筒体切割成圈状,由此得到传动带(多楔带)。得到的带其带体总厚度为4.3mm,楔高度为2.0mm。
(比较例1)
使用与上述实施例1同样的方法制作聚对苯二甲酸乙二醇酯的芯线(1100dtex/2×3)。使用得到的芯线,用与实施例2同样的方法得到传动带(多楔带)。
(比较例2)
使用与上述实施例1同样的方法制作聚萘二甲酸乙二醇酯的芯线(1100dtex/2×3)。使用得到的芯线,用与实施例2同样的方法得到传动带(多楔带)。
(试验例1)
分别使用上述实施例1、比较例1和比较例2的多楔带作为图2所示的多轴传动装置的传动带,在室温条件(25℃)下启动多轴传动装置,测定自动张紧器12的摇动量。设定图2的发动机皮带轮(alternator pulley)11的轮径为55mm,其负荷为1103W,设定空调轮8的轮径为95mm,其负荷为809W,另外设定动力转向轮9的轮径为115mm,其负荷为588W,进而设定水泵轮10的轮径为115mm,其负荷为37W,另外,设定惰轮7的轮径为90mm,且张紧轮13的轮径为70mm,其弧长为75mm,带体受 到的张力为147N,进而还设定驱动轮6的轮径为120mm,其转速为1000rpm,驱动轴旋转变化率为±10%。结果如表1所示。
表1
实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | |
材料 | 聚酮 | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 | 聚萘二甲酸乙二醇酯 |
构成 | 1100dtex/2×3 | 1100dtex/2×3 | 1100dtex/2×3 |
长丝角度(°) | 5 | 5 | 5 |
自动张紧器 摇动量(mm) | 12 | 28 | 22 |
该结果,从表1所示可知,埋设有由聚酮纤维形成的芯线的实施例1的多楔带,与埋设了由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的芯线、或由聚萘二甲酸乙二醇酯形成的芯线的比较例1和比较例2的各多楔带相比,自动张紧器的摇动量令人惊讶地大幅降低。
(试验例2)
(1)第1实验
除了使用1650dtex/1×3,长丝角度为8°的聚酮纤维[旭化成せんい株式会社制,商品名:サイバロンTM,强度:18cN/dtex,伸长率:6%,拉伸弹性度:335cN/dtex]以外,其他与实施例1同样操作得到芯线,接着与实施例2同样操作得到多楔带。
(2)第2实验
除了使用1650dtex/1×3,长丝角度为24°的聚酮纤维[旭化成せんい株式会社,商品名:サイバロンTM,强度:18cN/dtex,伸长率:6%,拉伸弹性度:335cN/dtex]以外,其他与实施例1同样操作得到芯线,接着与实施例2同样操作得到多楔带。
(3)第3实验
除了使用1650dtex/1×3,长丝角度为5°的聚酮纤维[旭化成せんい株式会社,商品名:サイバロンTM,强度:18cN/dtex,伸长率:6%,拉伸 弹性度:335cN/dtex]以外,其他与实施例1同样操作得到芯线,接着与实施例2同样操作得到多楔带。
(4)第4实验
除了使用1650dtex/1×3,长丝角度为26°的聚酮纤维[旭化成せんい株式会社,商品名:サイバロンTM,强度:18cN/dtex,伸长率:6%,拉伸弹性度:335cN/dtex]以外,其他与实施例1同样操作得到芯线,接着与实施例2同样操作得到多楔带。
(5)第5实验
除了使用1100dtex/2×3,长丝角度为5°的聚萘二甲酸乙二醇酯(商品名:タイプQ904M,帝人テクノプロダクツ株式会社制)来制成芯线以外,其他与实施例2同样操作得到多楔带。
(6)第6实验
除了使用1650dtex/1×3,长丝角度为5°的芳族聚酰胺(商品名:テクノ—ラ,帝人テクノプロダクツ株式会社制)来制成芯线以外,其他与实施例2同样操作得到多楔带。
(7)第7实验
除了使用1100dtex/2×3,长丝角度为5°的聚乙烯醇(商品名:株式会社クラレ制,商品名:クラロン)来制成芯线以外,其他与实施例2同样操作得到多楔带。
(8)多楔带的评价
在图3所示的由驱动轮6(直径120mm)、从动轮14(直径120mm)、设置在它们之间的惰轮7(直径70mm)和张紧轮13(直径55mm)组成的带驱动体系上,分别挂装上述第1~7实验的多楔带。惰轮7与带体背面嵌合。在温度110℃的气氛温度下,使从动轮14负荷为11.9kw(16马力),使张紧轮13的初张力为833N(85kgf),以4900rpm的转数驱动驱动轮6,使带运转。另外,对运转前后的带测定拉伸强度,求出强度保持率[运转后的强度/运转前的强度]。结果如表2所示。
从该结果可知,在埋设有由聚酮纤维形成的芯线的多楔带的情况中,可抑制噪音,进而,特别是如第1实验和第2实验的多楔带那样,埋设有由长丝角度为8°~24°的聚酮纤维形成的芯线的多楔带比由长丝角度为5°或26°的聚酮纤维形成的芯线耐久性优异。
产业可利用性
根据本发明的传动带用芯线和传动带,可以提供抑制噪音,且可保持例如驱动源、辅机等的合适的使用状态的方法。
Claims (3)
1.一种传动带用芯线,其特征在于,含有聚酮纤维,该聚酮纤维的单丝相对于芯线长度方向的轴的倾斜角为8~24°,
当将所述倾斜角设为α,将聚酮纤维的单丝相对于初捻丝的直径方向线所成角度设为β,将初捻丝相对于终捻丝的直径方向线所成的角度设为θ时,满足下式(1)~(3),
α-|90-|β+90-θ|| (1),
其中,T1表示初捻次数,其单位是次/10cm,
D1表示初捻丝的总纤度,其单位是旦尼尔,
T2表示终捻次数,其单位是次/10cm,
D2表示终捻丝的总纤度,其单位是旦尼尔,
S表示比重。
2.一种传动带,其特征在于,埋设有权利要求1所述的传动带用芯线。
3.根据权利要求2所述的传动带,是多楔带。
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