CN113939670A - 传动带 - Google Patents

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Abstract

传动带(B)具备橡胶制的带主体(10)和埋设于带主体(10)的芯线(12)。带主体(10)中的埋设有芯线(12)的部分(11)由橡胶组合物形成，所述橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量为80MPa以上，并且所述橡胶组合物的在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量相对于在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量之比为1.20以上且2.50以下。该橡胶组合物以纹理方向及反纹理方向分别与带长度方向及带宽度方向对应的方式配置。

Description

传动带
技术领域
本发明涉及一种传动带。
背景技术
已知使形成传动带的橡胶组合物中含有纤维素系微细纤维。例如在专利文献1中公开了传动带的带主体中的埋设有芯线的粘接橡胶层由含有纤维素系微细纤维的橡胶组合物形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6487037号公报
发明内容
本发明为具备橡胶制的带主体和埋设于上述带主体的芯线的传动带，上述带主体中的埋设有上述芯线的部分由橡胶组合物形成，所述橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量为80MPa以上，并且所述橡胶组合物的上述在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量相对于在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量之比为1.20以上且2.50以下。
附图说明
图1A是实施方式涉及的双齿V型带的一片的立体图。
图1B是实施方式涉及的双齿V型带的沿带宽度方向的剖视图。
图1C是实施方式涉及的双齿V型带的沿带长度方向的剖视图。
图2是带运转试验机的带轮设计图。
具体实施方式
以下，对实施方式进行详细地说明。
图1A～C表示实施方式涉及的双齿V型带B(传动带)。实施方式涉及的双齿V型带B是例如作为二轮车的变速装置中的变速用动力传达部件使用的切边V型带。例如，实施方式涉及的双齿V型带B的带长度为500mm以上且1400mm以下、带最大宽度为15mm以上且40mm以下及带最大厚度为7.0mm以上且18.0mm以下。
实施方式涉及的双齿V型带B具备环形的橡胶制的带主体11。带主体11的沿带宽度方向的截面形状形成为以使带内周侧的等腰梯形和带外周侧的横长矩形层叠的方式组合而成的形状。带主体11的两侧的倾斜面构成为带轮接触面。带主体11由带厚度方向的中间部的粘接橡胶层111、带内周侧的压缩橡胶层112和带外周侧的拉伸橡胶层113三层构成。
实施方式涉及的双齿V型带B具备芯线12，该芯线12埋设于粘接橡胶层111的带厚度方向的中间部。芯线12以沿圆周方向形成在带宽度方向具有螺距的螺旋而延伸的方式来设置。实施方式涉及的双齿V型带B具备覆盖布13，该覆盖布13以覆盖压缩橡胶层112的带内周侧的表面的方式设置。在压缩橡胶层112的内周以固定齿距配设沿带长度方向的截面形状形成为正弦曲线状的下齿形成部112a。而且，该下齿形成部112a被覆盖布13覆盖而构成下齿14。另一方面，在拉伸橡胶层113的外周以固定齿距配设沿带长度方向的截面形状形成为矩形形状的上齿15。
粘接橡胶层111构成带主体10中的埋设有芯线12的部分。粘接橡胶层111由橡胶组合物A形成。该橡胶组合物A以纹理方向及反纹理方向分别与带长度方向及带宽度方向对应的方式配置。
形成粘接橡胶层111的橡胶组合物A在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为80MPa以上，从得到优异的耐久性的观点出发，优选为100MPa以上，更优选为120MPa以上，另外，优选为150MPa以下。从得到优异的耐久性的观点出发，橡胶组合物A在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’优选为50MPa以上，更优选为60MPa以上，进一步优选为80MPa以上，另外，优选为100MPa以下。在此，这些储能纵向弹性模量E’是依据JIS K6394：2007测定得到的值。
橡胶组合物A的在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’相对于在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’之比(在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’/在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’)为1.20以上且2.50以下，从得到优异的耐久性的观点出发，优选为1.30以上且2.00以下，更优选为1.35以上且1.60以下，进一步优选为1.45以上且1.50以下。
根据实施方式涉及的双齿V型带B，通过使形成粘接橡胶层111(该粘接橡胶层111构成带主体11中的埋设有芯线12的部分)的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量高至80MPa以上，另外使该橡胶组合物的在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量相对于在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量之比为1.20以上且2.50以下，由此可以得到优异的耐久性。推测这是由于：通过使粘接橡胶层111的纹理方向的储能纵向弹性模量略高于反纹理方向的储能纵向弹性模量E’，从而对在粘接橡胶层111与芯线12的界面产生的剪切负荷的耐久性提高，另一方面，通过使反纹理方向的储能纵向弹性模量E’低，从而缓和在粘接橡胶层111与压缩橡胶层112之间产生的带宽度方向的弹性模量差。
形成粘接橡胶层111的橡胶组合物A如下得到，在橡胶成分中配合各种橡胶配合剂并混炼得到未交联橡胶组合物，再将未交联橡胶组合物加热及加压进行交联而得到橡胶组合物A。
作为橡胶成分，可列举例如：氯丁橡胶(CR)；乙烯-丙烯共聚物(EPR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯-α-烯烃弹性体；氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)；氢化丙烯腈橡胶(H-NBR)等。橡胶成分优选为这些成分中的1种成分的橡胶或2种以上成分的混合橡胶，从得到优异的耐久性的观点出发，更优选包含氯丁橡胶(CR)，进一步优选包含硫改性氯丁橡胶(硫改性CR)。
从在适度的各向异性下高弹性化、得到优异的耐久性的观点出发，橡胶组合物A优选含有分散于橡胶成分中的纤维素系微细纤维。纤维素系微细纤维是来源于纤维素微细纤维的纤维材料，该纤维素微细纤维由将植物纤维细细拆解得到的植物细胞壁的骨架成分构成。作为纤维素系微细纤维的原料植物，可列举例如木材、竹子、稻子(稻草)、土豆、甘蔗(蔗渣)、水草、海藻等。其中，优选木材。
作为纤维素系微细纤维，可列举纤维素微细纤维本身及将其疏水化处理而得的疏水化纤维素微细纤维。纤维素系微细纤维优选包含它们中的一者或两者。
作为纤维素系微细纤维，可列举通过机械解纤方法制造的高长径比的纤维素系微细纤维及通过化学解纤方法制造的针状结晶的纤维素系微细纤维。纤维素系微细纤维优选包含它们中的一者或两者，从得到优异的耐久性的观点出发，更优选包含通过机械解纤方法制造的纤维素系微细纤维。
纤维素系微细纤维的平均纤维直径例如为10nm以上且1000nm以下。纤维素系微细纤维的平均纤维长度例如为0.1μm以上且1000μm以下。从得到优异的耐久性的观点出发，橡胶组合物A中的纤维素系微细纤维的含量相对于橡胶成分100质量份优选为1质量份以上且20质量份以下，更优选为1.5质量份以上且10质量份以下，进一步优选为2质量份以上且5质量份以下。
橡胶组合物A可以含有分散于橡胶成分中的炭黑。作为该炭黑，可列举例如：槽法炭黑；SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉黑；FT、MT等热裂炭黑；乙炔黑等。炭黑优选包含它们中的1种或2种以上，从得到优异的耐久性的观点出发，更优选包含算术平均粒径为50μm以下的炭黑，进一步优选包含FEF。
从高弹性化、另一方面减小变形时的能量损失而抑制发热、得到优异的耐久性的观点出发，橡胶组合物A中的炭黑的含量相对于橡胶成分100质量份优选为30质量份以上且80质量份以下，更优选为50质量份以上且60质量份以下。在橡胶组合物A含有纤维素系微细纤维及炭黑两者的情况下，从同样的观点出发，橡胶组合物A中的炭黑的含量优选比纤维素系微细纤维的含量多。从同样的观点出发，橡胶组合物A中的炭黑的含量相对于纤维素系微细纤维的含量之比(炭黑的含量/纤维素系微细纤维的含量)优选为10以上且30以下，更优选为15以上且25以下，进一步优选为17以上且20以下。
橡胶组合物A可以含有增塑剂、加工助剂、抗老化剂、交联剂、共交联剂、硫化促进剂、硫化促进助剂等作为其他的橡胶配合剂。需要说明的是，橡胶组合物A优选实质上不含有纤维直径为10μm以上的短纤维。在此，“实质上不含有”是指：完全不含有上述短纤维，或者上述短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为3质量份以下。
压缩橡胶层112及拉伸橡胶层113也与粘接橡胶层111同样由如下的橡胶组合物形成，所述橡胶组合物是通过在橡胶成分中配合各种橡胶配合剂并混炼得到未交联橡胶组合物、再将未交联橡胶组合物加热及加压进行交联而得到的。形成压缩橡胶层112和/或拉伸橡胶层113的橡胶组合物可以与形成粘接橡胶层111的橡胶组合物A相同。
芯线12由聚酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、芳族聚酰胺纤维、维尼纶纤维等的加捻纱线构成。对芯线12优选实施RFL处理等粘接处理，用于赋予对带主体11的粘接橡胶层111的粘接性。
覆盖布13例如由以棉、聚酰胺纤维、聚酯纤维、芳族聚酰胺纤维等的纱线所形成的机织物、针织物、无纺织物等构成。对覆盖布13优选实施RFL处理等粘接处理，用于赋予对带主体11的压缩橡胶层112的粘接性。
实施方式涉及的双齿V型带B可以由一直以来通常所进行的公知的方法来制造。但是，此时，以纹理方向及反纹理方向分别与带长度方向及带宽度方向对应的方式配置形成粘接橡胶层111的橡胶组合物A的交联前的未交联橡胶片。通常，在由各向异性高的橡胶组合物形成粘接橡胶层的情况下，为了使带宽度方向为更高弹性来提高耐侧压性，而以使纹理方向及反纹理方向分别与带宽度方向及带长度方向对应的方式配置交联前的未交联橡胶片。然而，在实施方式涉及的双齿V型带B的制造中，使橡胶组合物A的未交联橡胶片为与其相反的配置。
需要说明的是，在上述实施方式中为双齿V型带B，但是并不特别限定于此，可以为切边V型带、包布V型带、V型多楔带、平带、齿形带等。
实施例
(双齿V型带)
制作以下的实施例1～3及比较例1～3的双齿V型带。形成各个粘接橡胶层的橡胶组合物的构成也示于表1中。
＜实施例1＞
将牛皮纸浆以使其含量为1质量％的方式加入水中，用搅拌机进行预混合后，将其投入微粒化装置(Star Burst SUGINO MACHINE公司制)中，加压至150Mpa，将使其碰撞陶瓷球的处理重复8次，由此制备成通过机械解纤方法制造的纤维素系微细纤维的水分散体。
在硫改性CR胶乳中，以使纤维素系微细纤维的含量相对于硫改性CR胶乳的橡胶成分的硫改性CR100质量份为3质量份的方式，混合纤维素系微细纤维的水分散体，将该混合液风干而使其变成固态。
将固态的CR-纤维素系微细纤维复合体投入橡胶混炼机中进行混炼，向其中投入相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为45质量份的炭黑(FEF算术平均粒径：43μm)、5质量份的增塑剂(DOS)、1质量份的加工助剂(硬脂酸)、4质量份的抗老化剂、6质量份的共交联剂(双马来酰亚胺)及5质量份的氧化镁，进行混炼，之后，进一步投入5质量份的氧化锌，进行混炼，由此制备未交联橡胶组合物，将其通入压延机装置而制作成未交联橡胶片1。
关于将该未交联橡胶片1加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物，依据JIS K6394：2007进行了测定，结果在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为80MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为54MPa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为1.48。
然后，由以使纹理方向及反纹理方向分别与带长度方向及带宽度方向对应的方式配置该未交联橡胶片1并使其交联得到的橡胶组合物形成粘接橡胶层，制作与上述实施方式同样构成的双齿V型带，将其设为实施例1。
需要说明的是，对于压缩橡胶层及拉伸橡胶层，由将未交联橡胶片(该未交联橡胶片在橡胶成分的硫改性CR中配合有芳族聚酰胺短纤维)以使纹理方向及反纹理方向分别与带宽度方向及带长度方向对应的方式配置并交联得到的橡胶组合物形成。芯线由实施了RFL处理及橡胶糊处理的对位型芳族聚酰胺纤维的加捻纱线构成。覆盖布由实施了RFL处理及橡胶糊处理的聚酯纤维的机织物构成。带尺寸设为带长度1200mm、带最大宽度33mm及带最大厚度16mm。
＜实施例2＞
除了使炭黑的配合量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为50质量份以外，制作与实施例1中的未交联橡胶片1相同构成的未交联橡胶片2。
将该未交联橡胶片2加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为102MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为73MPa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为1.40。
而且，除了代替未交联橡胶片1而使用该未交联橡胶片2以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，将其设为实施例2。
＜实施例3＞
除了使炭黑的配合量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为55质量份以外，制作与实施例1中的未交联橡胶片1相同构成的未交联橡胶片3。
将该未交联橡胶片3加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为128MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为86Mpa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为1.49。
而且，除了代替未交联橡胶片1而使用该未交联橡胶片3以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，将其设为实施例3。
＜比较例1＞
除了代替CR-纤维素系微细纤维复合体而使用将硫改性CR胶乳风干而使其变成固态得到的硫改性CR以外，制作与实施例1中的未交联橡胶片1相同构成的未交联橡胶片4。
将该未交联橡胶片4加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为63MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为56MPa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为1.13。
而且，除了代替未交联橡胶片1而使用该未交联橡胶片4以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，将其设为比较例1。
＜比较例2＞
代替CR-纤维素系微细纤维复合体而使用将硫改性CR胶乳风干而使其变成固态得到的硫改性CR，并且使炭黑的配合量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为60质量份，除此以外，制作与实施例1中的未交联橡胶片1相同构成的未交联橡胶片5。
将该未交联橡胶片5加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为91MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为79MPa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为1.15。
而且，除了代替未交联橡胶片1而使用该未交联橡胶片5以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，将其设为比较例2。
＜比较例3＞
代替CR-纤维素系微细纤维复合体而使用将硫改性CR胶乳风干而使其变成固态得到的硫改性CR，并且配合相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为1质量份的纤维长度1mm的实施了RFL处理的对位系芳族聚酰胺短纤维，除此以外，制作与实施例1中的未交联橡胶片1相同构成的未交联橡胶片6。
将该未交联橡胶片6加热及加压而使其交联得到的片状的橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量E’为155MPa。在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为60MPa。纹理方向的储能纵向弹性模量E’/反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为2.58。
而且，除了代替未交联橡胶片1而使用该未交联橡胶片6以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，将其设为比较例3。
[表1]
Figure BDA0003392346470000091
(试验方法)
图2表示带运转试验机20的带轮设计。
该带运转试验机20具备在左右隔开间隔设置的驱动带轮21及从动带轮22。驱动带轮21的带轮径为80mm，在外周具有V型槽。从动带轮22的带轮径为200mm，在外周具有V型槽。
关于实施例1～3及比较例1～3的各自的双齿V型带B，以嵌入驱动带轮21及从动带轮22的V型槽的方式卷绕。然后，在环境温度80℃下使驱动带轮21以转速6000rpm旋转，在该状态下对从动带轮22赋予使驱动带轮21的输入转矩为80N·m的旋转转矩负荷，使带运转至切断为止。然后，测定从带运转开始到切断为止的运转时间作为耐久寿命。
(试验结果)
将试验结果示于表2中。根据该表2，可知：实施例1～3与比较例1～3相比，耐久性显著优异。需要说明的是，比较例3由于含有短纤维，因此提前发生了破损。
[表2]
Figure BDA0003392346470000101
产业上的可利用性
本发明对传动带的技术领域有用。
附图标记说明
B 双齿V型带(传动带)
S 带板
S’ 未交联板
11 带主体
111 粘接橡胶层
111’，112’，113’ 未交联橡胶片
112 压缩橡胶层
112a 下齿形成部
113 拉伸橡胶层。

Claims (11)

1.一种传动带，其是具备橡胶制的带主体和埋设于所述带主体的芯线的传动带，
所述带主体中的埋设有所述芯线的部分由橡胶组合物形成，所述橡胶组合物在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量为80MPa以上，并且所述橡胶组合物的所述在25℃下的纹理方向的储能纵向弹性模量相对于在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量之比为1.20以上且2.50以下，
所述橡胶组合物以纹理方向及反纹理方向分别与带长度方向及带宽度方向对应的方式配置。
2.根据权利要求1所述的传动带，其中，所述橡胶组合物的橡胶成分包含氯丁橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的传动带，其中，所述橡胶组合物含有纤维素系微细纤维。
4.根据权利要求3所述的传动带，其中，所述纤维素系微细纤维包含通过机械解纤方法制造的纤维素系微细纤维。
5.根据权利要求3或4所述的传动带，其中，所述橡胶组合物中的所述纤维素系微细纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为1质量份以上且20质量份以下。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的传动带，其中，所述橡胶组合物含有炭黑，并且所述炭黑包含FEF。
7.根据权利要求6所述的传动带，其中，所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量相对于橡胶成分100质量份为30质量份以上且80质量份以下。
8.根据权利要求6或7所述的传动带，其中，所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量比所述纤维素系微细纤维的含量多。
9.根据权利要求8所述的传动带，其中，所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量相对于所述纤维素系微细纤维的含量之比为10以上且30以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的传动带，其中，所述橡胶组合物实质上不含有短纤维。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的传动带，其中，所述橡胶组合物在25℃下的反纹理方向的储能纵向弹性模量E’为50MPa以上且100MPa以下。
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