CN113994122B - 切边v型带 - Google Patents

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Abstract

切边V型带(B)包含由橡胶组合物形成的带内周侧的压缩橡胶层(111)。所述橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素类微细纤维和短纤维。所述短纤维在所述橡胶组合物中的含量相对于所述橡胶成分100质量份为25质量份以上且45质量份以下，且所述短纤维在所述橡胶组合物中的体积分率为12.5体积％以上。

Description

切边V型带
技术领域
本发明涉及一种切边V型带。
背景技术
已知有将含有纤维素类微细纤维和短纤维两者的橡胶组合物用于传动带的情况(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6427302号公报
发明内容
本发明是包含由橡胶组合物形成的带内周侧的压缩橡胶层的切边V型带，所述橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素类微细纤维和短纤维，所述短纤维在所述橡胶组合物中的含量相对于所述橡胶成分100质量份为25质量份以上且45质量份以下，且所述短纤维在所述橡胶组合物中的体积分率为12.5体积％以上。
附图说明
图1A是实施方式的双齿V型带的一片的立体图。
图1B是实施方式的双齿V型带的沿着带宽度方向的截面图。
图1C是实施方式的双齿V型带的沿着带长度方向的截面图。
图2是示出带运转试验机的滑轮布局的图。
具体实施方式
下面，对实施方式详细地进行说明。
图1A～图1C示出实施方式的双齿V型带B(切边V型带)。实施方式的双齿V型带B是用作例如两轮车的变速装置中的变速带的动力传递部件。实施方式的双齿V型带B例如带长度为700mm以上且1400mm以下、带最大宽度为16mm以上且40mm以下、以及带最大厚度为8.0mm以上且18.0mm以下。
实施方式的双齿V型带B包括环形的橡胶制的带主体11。关于带主体11，其沿着带宽度方向的截面形状形成为以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滑轮接触部。带主体11由带内周侧的压缩橡胶层111、带厚度方向的中间部的粘合橡胶层112和带外周侧的拉伸橡胶层113这三层构成。带主体11的两侧的倾斜面的滑轮接触部由压缩橡胶层111的两侧面和粘合橡胶层112的两侧面、以及拉伸橡胶层113的两侧面的带内周侧的一部分构成。
实施方式的双齿V型带B包括覆盖布12，该覆盖布12以覆盖压缩橡胶层111的带内周侧的表面的方式设置。在压缩橡胶层111的内周，以恒定间距配设有沿着带长度方向的截面形状形成为正弦曲线状的下齿形成部111a。并且，该下齿形成部111a被覆盖布12覆盖而构成下齿13。实施方式的双齿V型带B包括埋设于粘合橡胶层112的带厚度方向的中间部的芯线14。芯线14设为沿着周向形成在带宽度方向上具有间距的螺旋且延伸。在拉伸橡胶层113的外周，以恒定间距配设有沿着带长度方向的截面形状形成为矩形的上齿15。
压缩橡胶层111由橡胶组合物A形成。形成压缩橡胶层111的橡胶组合物A含有橡胶成分、纤维素类微细纤维和短纤维。橡胶组合物A是对未交联橡胶组合物进行加热和加压并交联而成的橡胶组合物，该未交联橡胶组合物是在橡胶成分中除了纤维素类微细纤维和短纤维、还配合各种橡胶配合剂进行混炼而得到的。如下文所述，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，橡胶组合物A优选配置为纹理方向对应于带宽度方向且逆纹理方向对应于带长度方向，以使短纤维沿带宽度方向取向。
作为橡胶组合物A的橡胶成分，例如可举出：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。优选橡胶成分为其中的一种橡胶或两种以上的共混橡胶，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，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)。
橡胶成分中分散地含有纤维素类微细纤维。纤维素类微细纤维是源自纤维素微细纤维的纤维材料，所述纤维素微细纤维由通过使植物纤维细致分解而获得的植物细胞壁的骨架成分构成。作为纤维素类微细纤维的原料植物，例如可举出：木材、竹子、水稻(稻草)、马铃薯、甘蔗(甘蔗渣)、水草、海藻等。这些原料植物中优选木材。
作为纤维素类微细纤维，可举出纤维素微细纤维本身和对其进行了疏水化处理的疏水化纤维素微细纤维。纤维素类微细纤维优选包含其中的一者或两者。
作为纤维素类微细纤维，可举出通过机械解纤方法制造的高长径比的纤维素类微细纤维和通过化学解纤方法制造的针状结晶的纤维素类微细纤维。优选纤维素类微细纤维包含其中的一者或两者，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，更优选包含通过机械解纤方法制造的纤维素类微细纤维。
纤维素类微细纤维的平均纤维直径例如为10nm以上且1000nm以下。纤维素类微细纤维的平均纤维长度例如为0.1μm以上且1000μm以下。从获得优异的高负载耐久性的观点出发，橡胶组合物A中的纤维素类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。
橡胶成分中分散地含有短纤维，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选短纤维沿带宽度方向取向。优选对短纤维实施用于对带主体11的压缩橡胶层111赋予粘合性的RFL处理等粘合处理。
作为短纤维，例如可举出：对位型芳族聚酰胺短纤维(聚对亚苯基对苯二甲酰胺短纤维、共聚对亚苯基-3,4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维)、间位型芳族聚酰胺短纤维、尼龙66短纤维、聚酯短纤维、超高分子量聚烯烃短纤维、聚对亚苯基苯并双噁唑短纤维、聚芳酯短纤维、棉、玻璃短纤维、碳短纤维等。短纤维优选包含其中的一种或两种以上，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选包含对位型芳族聚酰胺短纤维，更优选包含共聚对亚苯基-3,4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维。
从获得优异的高负载耐久性的观点出发，短纤维的纤维长度优选为1mm以上且5mm以下，更优选为2mm以上且4mm以下。从同样的观点出发，短纤维的纤维直径优选为5μm以上且30μm以下，更优选为10μm以上且15μm以下。
橡胶组合物A中的短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为25质量份以上且45质量份以下，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选为27质量份以上且43质量份以下，更优选为30质量份以上且40质量份以下，进一步优选为32质量份以上且38质量份以下。从同样的观点出发，橡胶组合物A中的短纤维的含量优选大于纤维素类微细纤维的含量。从同样的观点出发，橡胶组合物A中的短纤维的含量相对于纤维素类微细纤维的含量之比(短纤维的含量/纤维素类微细纤维的含量)优选为7.0以上且16.0以下，更优选为9.0以上且13.0以下。
橡胶组合物A中的短纤维的体积分率为12.5体积％以上，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选为12.5体积％以上且25.0体积％以下，更优选为13.5体积％以上且21.0体积％以下，进一步优选为17.0体积％以上且20.0体积％以下。该体积分率是如下所述得到的值：将用短纤维的含有质量份除以其比重得到的数值除以用橡胶组合物A的总质量份除以其比重而得到的数值，并将由此得到的商乘以100。
橡胶组合物A可以含有分散在橡胶成分中的炭黑。作为炭黑，例如可举出：槽法炭黑；SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉黑；FT、MT等热裂解炭黑；乙炔黑等。炭黑优选包含其中的一种或两种以上，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，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。
从获得优异的高负载耐久性的观点出发，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含有炭黑的情况下，从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选橡胶组合物A中的炭黑的含量大于纤维素类微细纤维的含量。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类微细纤维的含量之比(炭黑的含量/纤维素类微细纤维的含量)优选为5.0以上且19.0以下，更优选为10.0以上且16.0以下。
在橡胶组合物A含有炭黑的情况下，橡胶组合物A中的炭黑的含量可以是大于、小于或等于短纤维的含量，而从获得优异的高负载耐久性的观点出发，优选橡胶组合物A中的炭黑的含量与短纤维的含量相同或大于短纤维的含量。橡胶组合物A中的炭黑的含量相对于短纤维的含量之比(炭黑的含量/短纤维的含量)优选为0.30以上且2.8以下，更优选为0.80以上且1.9以下。从同样的观点出发，橡胶组合物A中的炭黑和短纤维的含量之和相对于橡胶成分100质量份优选为64质量份以上且77质量份以下，更优选为69质量份以上且74质量份以下。
对于橡胶组合物A而言，作为其它橡胶配合剂，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。
粘合橡胶层112和拉伸橡胶层113也与压缩橡胶层111同样地由对未交联橡胶组合物进行加热和加压并交联而成的橡胶组合物形成，该未交联橡胶组合物是在橡胶成分中配合各种橡胶配合剂进行混炼而得到的。形成粘合橡胶层112和/或拉伸橡胶层113的橡胶组合物可以与形成压缩橡胶层111的橡胶组合物A相同。
覆盖布12例如由用棉、聚酰胺纤维、聚酯纤维、芳纶纤维等织线形成的机织布、针织布、无纺布等构成。优选对覆盖布12实施RFL处理等粘合处理，用于赋予其对带主体11的压缩橡胶层111的粘合性。
芯线14由聚酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、芳纶纤维、维尼纶纤维等捻纱构成。优选对芯线14实施RFL处理等粘合处理，用于赋予其对带主体11的粘合橡胶层112的粘合性。
根据以上的构成的实施方式的双齿V型带B，通过使形成压缩橡胶层111(其两侧面构成滑轮接触部的主要部分)的橡胶组合物A含有纤维素类微细纤维和短纤维，且橡胶组合物中的短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为25质量份以上且45质量份以下，且橡胶组合物中的短纤维的体积分率为12.5体积％以上，由此能够获得优异的高负载耐久性。推测其原因在于：通过由橡胶组合物A形成压缩橡胶层111，从而滑轮接触部的摩擦系数下降，因此带在高负载下运行中，双齿V型带B从滑轮中脱出时的摩擦阻力小，因此能量损失较少，其结果可抑制发热。这样的作用效果在例如带在滑轮上的最小缠绕直径为70mm以上的大型两轮车的变速装置那样的对带施加高扭矩和高负载的用途中特别有效。
实施方式的双齿V型带B可以用以往通常进行的公知的方法来制造。
需要说明的是，在上述实施方式中虽然为双齿V型带B，但并不特别限定于此，也可以是仅在带的内周侧设有下齿的单齿V型带，还可以是没有设置齿的切边V型带。
在上述实施方式中形成了具备覆盖带内周侧表面的覆盖布12的结构，但并不特别限定于此，也可以是除了覆盖带内周侧表面的覆盖布12以外还具备覆盖带外周侧的表面的覆盖布的结构，或者替代覆盖带内周侧的表面的覆盖布12而具备覆盖带外周侧的表面的覆盖布的结构，还可以是不具有覆盖带内周侧的表面和带外周侧的表面的覆盖布的结构。
实施例
(双齿V型带)
制作以下的实施例1～5和比较例1～2的双齿V型带。形成各个压缩橡胶层的橡胶组合物的构成均示于表1中。
<实施例1>
在将牛皮纸浆加入水中以使其含量为1质量％并用搅拌器进行预混合后，将其投入微粒化装置(Star Burst Sugino Machine Co.,Ltd.制造)中，加压至150MPa并重复进行8次与陶瓷球碰撞的处理，由此制备出通过机械解纤方法制造的纤维素类微细纤维的水分散体。
将纤维素类微细纤维的水分散体混合于硫改性CR胶乳中使纤维素类微细纤维的含量相对于硫改性CR乳胶的橡胶成分的硫改性CR100质量份为3质量份，并将该混合液风干而使其固化。
将固体的CR-纤维素类微细纤维复合物投入至橡胶混炼机中进行混炼，并向其中投入相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为50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)、2.3质量份的抗老化剂、5质量份切边V型带的共交联剂(双马来酰亚胺)以及5质量份的氧化镁进行混炼，然后，进一步投入5质量份的氧化锌和25质量份的实施了RFL处理的对位型芳族聚酰胺短纤维(共聚对亚苯基-3,4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维，纤维长度3mm，纤维直径12μm)并进行混炼，由此制备出未交联橡胶组合物。
然后，用将该未交联橡胶组合物配置为纹理方向对应于带宽度方向、逆纹理方向对应于带长度方向且使其交联而得到的橡胶组合物形成压缩橡胶层，制作与上述实施方式相同的结构的双齿V型带，并将其设为实施例1。
需要说明的是，粘合橡胶层和拉伸橡胶层由橡胶成分为硫改性CR的橡胶组合物形成。覆盖布由实施了RFL处理和橡胶糊处理的聚酯纤维的机织布构成。芯线由实施了RFL处理和橡胶糊处理的对位芳纶纤维的捻纱构成。带尺寸设为：带长度1200mm、带最大宽度33mm、以及带最大厚度16.0mm。
<实施例2>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为43质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为25质量份以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，并将其设为实施例2。
<实施例3>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为35质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为35质量份以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，并将其设为实施例3。
<实施例4>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为28质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为40质量份以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，并将其设为实施例4。
<实施例5>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为20质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为45质量份以外，制作与实施例1相同构成的双齿V型带，并将其设为实施例5。
<比较例1>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为58质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为20质量份以外，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>
除了使形成压缩橡胶层的橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为13质量份、且使对位型芳族聚酰胺短纤维的含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相同构成的双齿V型带，并将其设为比较例2。
[表1]
Figure BDA0003394051350000091
(试验方法)
图2示出带运行试验机20的滑轮设计。
该带运行试验机20包括左右隔着间隔设置的驱动滑轮21和从动滑轮22。驱动滑轮21的滑轮直径为75mm，且在外圆周上具有V形槽。从动滑轮22的滑轮直径为210mm，且在外圆周上具有V形槽。
关于实施例1～5和比较例1～2的各自的双齿V型带B，卷绕为嵌进驱动滑轮21和从动滑轮22的V形槽。然后，在环境温度80℃下使驱动滑轮21以转数6000rpm旋转，并在该状态下向从动滑轮22施加使驱动滑轮21的输入扭矩为70N·m的旋转扭矩负载，使带运行直至断裂。然后，测定从带开始运行至断裂为止的运行时间作为高负载耐久寿命。另外，使用非接触型温度计测定带运行中的带温度，并记录其最高值。
(试验结果)
将试验结果示于表2中。根据该表2可知，与比较例1～2相比，实施例1～5的高负载耐久性优异。另外可知，与比较例1～2相比，实施例1～5的带运行中的带温度低。
[表2]
Figure BDA0003394051350000101
产业上的可利用性
本发明涉及一种切边V形带。
附图标记说明
B 双齿V型带(切边V型带)
11 带主体
111 压缩橡胶层
111a 下齿形成部
112 粘合橡胶层
113 拉伸橡胶层
12 覆盖布
13 下齿
14 芯线
15 上齿
20 带运行试验机
21 驱动滑轮
22 从动滑轮

Claims (14)

1.一种切边V型带，包含由橡胶组合物形成的带内周侧的压缩橡胶层，其中，
所述橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素类微细纤维、对位型芳族聚酰胺短纤维和炭黑，
所述对位型芳族聚酰胺短纤维在所述橡胶组合物中的含量相对于所述橡胶成分100质量份为27质量份以上且40质量份以下，且所述对位型芳族聚酰胺短纤维在所述橡胶组合物中的体积分率为12.5体积％以上，
所述橡胶组合物中的所述炭黑和所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量之和相对于所述橡胶成分100质量份为68质量份以上且77质量份以下。
2.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶成分包含氯丁橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的切边V型带，其中，
所述纤维素类微细纤维包含通过机械解纤方法制造的纤维素类微细纤维。
4.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述纤维素类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。
5.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述对位型芳族聚酰胺短纤维包括共聚对亚苯基-3,4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维。
6.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量大于所述纤维素类微细纤维的含量。
7.根据权利要求6所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相对于所述纤维素类微细纤维的含量之比为7.0以上且16.0以下。
8.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述炭黑包含FEF。
9.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量相对于所述橡胶成分100质量份为30质量份以上且80质量份以下。
10.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量大于所述纤维素类微细纤维的含量。
11.根据权利要求10所述的切边V型带，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类微细纤维的含量之比为5.0以上且19.0以下。
12.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量相对于所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量之比为0.30以上且2.8以下。
13.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述橡胶组合物中的所述炭黑的含量与所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量相同或大于所述对位型芳族聚酰胺短纤维的含量。
14.根据权利要求1所述的切边V型带，其中，
所述炭黑的算术平均粒径为50μm以下。
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