CN114599897A - 摩擦传动带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种摩擦传动带,其中,压缩橡胶层的摩擦传动面被布帛被覆,上述压缩橡胶层具有与上述布帛接触的内周橡胶层和比该内周橡胶层更靠外周侧的外周橡胶层,上述内周橡胶层由含有作为亲水性增塑剂的表面活性剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物的固化物形成。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦传动面被布帛(针织布等)被覆的摩擦传动带(多楔带等)及其制造方法。
背景技术
传动带根据其传动机构的不同大致分为啮合传动带和摩擦传动带。啮合传动带通过带的齿部与带轮的槽机械嵌合来进行动力传递。在啮合传动带中,由于在带与带轮之间不发生滑动,因此适合于使驱动侧和从动侧同步传动。但是,由于在啮合传动带中不允许滑动,因此在产生过量的负荷的情况下不能释放负荷,有可能导致带损伤。
另一方面,摩擦传动带在带与带轮之间经由摩擦力进行动力传递。在摩擦传动带中,在带与带轮之间允许些许滑动,因此,即使在产生过量的负荷的情况下也能够释放负荷。但是,在摩擦传动带中,在带轮被锁死的情况下或者产生过量的负荷而带滑动的情况下,具有发热而带温度容易升高、因发热而橡胶容易劣化的倾向。因此,在摩擦传动带中,为了提高带的耐久性,要求能够抑制发热的特性(低发热性)。如此,啮合传动带和摩擦传动带根据传动原理的不同,适合的用途不同,根据目的分开使用。
作为摩擦传动带,已知有平带、V带(包布V带、切边V带等)、多楔带等。其中,多楔带能够兼顾高传动容量和耐弯曲疲劳性,因此作为汽车的辅机驱动用途而被广泛使用。在多楔带中,为了提高耐磨损性或者调整摩擦系数,考虑将压缩橡胶层的表面用布帛被覆的带。
例如,在专利文献1中公开了一种将带主体的V型肋表面用针织增强布被覆的多楔带。在该文献中记载了,优选在带主体的V型肋与肋侧针织增强布之间设置肋表面橡胶层,相对于原料橡胶100质量份优选肋表面橡胶层配合有5~100质量份的摩擦系数降低剂。另外,作为原料橡胶成分,例示了乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM),作为摩擦系数降低剂,例示了超高分子量聚乙烯。作为发明的目的,记载了通过在不损害耐热性的情况下以低摩擦系数的状态维持多楔带的带轮接触部分,在带走行时得到优良的异响产生抑制效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-242825号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1中,对干燥状态下的异响产生进行了评价,但没有对湿润状态下的异响产生抑制效果进行评价。在湿润状态(摩擦传动带上附着有水的状态)下,水容易在摩擦传动带与带轮之间形成薄的覆膜。若形成水的覆膜,则引起摩擦系数的急剧降低,产生滑动声。因此,即使在干燥状态下异响产生抑制效果优良,有时在湿润状态下也不能有效地抑制异响的产生。
另外,像超高分子量聚乙烯这样的摩擦系数降低剂具有降低摩擦系数而抑制异响产生的效果,但另一方面有可能使得裂纹的产生增加。认为这是因为,与橡胶成分的胶粘力差的摩擦系数降低剂作为异物产生作用,由此成为裂纹的起点。根据专利文献1的实施例,能够确认到通过设置含有超高分子量聚乙烯的肋表面橡胶层使得磨损试验中的磨损率降低,但即使如此有时也不充分,要求进一步提高耐磨损性。
此外,专利文献1的带的层结构复杂,而且内周橡胶在溶剂中溶解而制成橡胶糊后涂布于肋侧增强布上,因此,工时也变多,生产率也低。
本发明的目的在于提供一种抗注水噪声产生性、耐磨损性、低发热性和耐久性(特别是耐裂纹性)优良的摩擦传动带以及能够简便地制造这样的摩擦传动带的方法。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题进行了深入研究,结果发现,通过使表面(摩擦传动面)被布帛(针织布等布帛)被覆的压缩橡胶层由与上述布帛接触的特定的内周橡胶层和比该内周橡胶层更靠外周侧的外周橡胶层形成,能够提高摩擦传动带的抗注水噪声产生性、耐磨损性、低发热性和耐久性,从而完成了本发明。
即,对于本发明的摩擦传动带而言,压缩橡胶层的摩擦传动面被布帛被覆,上述压缩橡胶层具有与上述布帛接触的内周橡胶层和比该内周橡胶层更靠外周侧的外周橡胶层,上述内周橡胶层由含有作为亲水性增塑剂的表面活性剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物的固化物形成。上述布帛可以含有纤维素类纤维。上述聚烯烃粒子可以含有超高分子量聚乙烯粒子。相对于上述压缩橡胶层整体,上述内周橡胶层的厚度比例可以为1~50%。上述摩擦传动带还可以包含在带主体的长度方向上延伸的芯线,构成上述芯线的纤维的拉伸弹性模量可以为50GPa以上。上述外周橡胶层可以不含聚烯烃粒子。上述芯线可以由聚芳酰胺纤维和碳纤维中的至少一者形成。上述摩擦传动带可以是具备带主体、在该带主体的长度方向上埋设的芯线和作为上述布帛的针织布的带,所述带主体至少包含形成带背面的延伸层和层叠于上述延伸层的内周面上且形成有在长度方向上延伸的肋部的上述压缩橡胶层,所述针织布层叠于作为上述摩擦传动面的上述肋部上,特别地上述摩擦传动带可以为多楔带。
本发明中还包括一种摩擦传动带的制造方法,在配置于中空圆筒状外模内的圆筒状内模上,将包含压缩橡胶层用未硫化橡胶片和层叠于上述未硫化橡胶片上的布帛的未硫化层叠体以使上述布帛朝向上述外模的方式配置;至少朝向上述外模对上述未硫化层叠体进行加压,对上述未硫化层叠体进行硫化;将进行了硫化的橡胶片与布帛的成形体脱模,制造规定形态的摩擦传动带,在该方法中,由与上述布帛接触的内周橡胶层用未硫化橡胶片和比上述内周橡胶层用未硫化橡胶片更靠外周侧的外周橡胶层用未硫化橡胶片形成上述未硫化橡胶片,由含有作为亲水性增塑剂的表面活性剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物形成上述内周橡胶层用未硫化橡胶片。在该方法中,可以以1.2MPa以上的压力对上述未硫化层叠体进行加压并进行硫化。另外,可以利用压延辊对未硫化橡胶片进行压延,形成与布帛接触的内周橡胶层用未硫化橡胶片,在压延辊上与外周橡胶层用未硫化橡胶片层叠,制备上述压缩橡胶层用未硫化橡胶片。此外,在上述方法中,可以将中空筒状或套筒状的上述未硫化层叠体以使上述针织布朝向外模的肋模的方式配置,利用安装于上述内模上并且能够膨胀收缩的挠性套管的膨胀压力对上述未硫化层叠体进行加压并进行硫化,所述未硫化层叠体包含:用于形成带主体的未硫化橡胶层叠片,该未硫化橡胶层叠片至少包含上述压缩橡胶层用未硫化橡胶片和层叠或配置于上述压缩橡胶层用未硫化橡胶片的一个面上的延伸橡胶层用未硫化橡胶片;在上述未硫化橡胶层叠片的长度方向上埋设的芯线;以及作为上述布帛的针织布,该针织布层叠或配置于上述压缩橡胶层用未硫化橡胶片的另一个面上。
发明效果
在本发明中,摩擦传动面被布帛被覆的压缩橡胶层由与上述布帛接触的特定的内周橡胶层和比该内周橡胶层更靠外周侧的外周橡胶层形成,因此,能够提高摩擦传动带的抗注水噪声产生性、耐磨损性、低发热性和耐久性(特别是耐裂纹性)。特别是如果由纤维素类纤维等吸水性纤维形成上述布帛,则能够高度地提高上述特性。此外,该摩擦传动带由未硫化橡胶片形成外周橡胶层而并不使用胶粘橡胶层,由此,层结构简单,并且也不需要涂布工序,因此能够简便地制造带。
附图说明
图1是示出作为本发明的摩擦传动带的多楔带的一例的示意性截面图。
图2是用于说明实施例中的内周橡胶层的平均厚度的测定方法的示意性截面图。
图3是示出用于说明门尼焦烧最低粘度(Vm)的测定方法的门尼粘度的行为的曲线图。
图4是用于说明实施例中的两根芯线的剥离力的测定方法的示意性立体图。
图5是示出在实施例中的抗注水噪声产生性的评价中使用的试验机的布局的示意图。
图6是示出在实施例中的耐久性的评价中使用的试验机的布局的示意图。
图7是示出在实施例中的耐磨损性的评价中使用的试验机的布局的示意图。
图8是示出在实施例中的发热性的评价中使用的试验机的布局的示意图。
具体实施方式
以下,根据需要参考附图对本发明的实施方式的摩擦传动带详细地进行说明。
[摩擦传动带]
图1中示出多楔带作为摩擦传动带1,其具备包含形成带背面(带的外周面)的延伸层(在该例中为延伸橡胶层)2和层叠于该延伸橡胶层的内周面上的压缩橡胶层3的带主体,在上述压缩橡胶层3与延伸橡胶层2之间埋设有在带宽度方向上以规定间隔排列而在带长度方向(周长方向)上延伸的芯线4。另外,在上述压缩橡胶层3的带内周面,在宽度方向上隔开间隔地由在长度方向(周长方向)上延伸的两个以上的截面倒V字形槽形成截面V字形(倒梯形)的两个以上的肋部5,形成多楔带。在多楔带中,上述肋部5的两侧部的两个倾斜面(倾斜两侧壁)形成摩擦传动面。在作为摩擦传动面的上述肋部5的表面层叠作为布帛的针织布6,上述摩擦传动面能够经由针织布6与带轮(具备可与上述肋部5的两侧壁的针织布接触的槽部的带轮)接触。需要说明的是,在该例中,上述芯线(芯体)4由加捻绳形成,与延伸橡胶层2和压缩橡胶层3接触,夹设在两橡胶层2、3之间。
另外,在该例中,上述压缩橡胶层3具有内周橡胶层(内层或与针织布6接触胶粘的橡胶层)3a和外周橡胶层(外层或与延伸橡胶层2胶粘的橡胶层)3b的两层结构,上述内周橡胶层3a由含有亲水性增塑剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物的固化物形成。此外,在该例中,摩擦传动带1的厚度为约3mm~约6mm、压缩橡胶层3的厚度(以肋部的顶部计的厚度)为约1.5mm~约5mm,与此相对,内周橡胶层(内层)3a的厚度小于外周橡胶层(外层)3b,形成为约0.1mm~约0.5mm的厚度。即,内周橡胶层3a以相对于压缩橡胶层3的厚度(以肋部的顶部计的厚度)为约5%~约20%的厚度形成。
在该摩擦传动带中,压缩橡胶层3以两层结构形成、且内周橡胶层由特定的橡胶组合物的固化物形成,因此,能够均衡地提高抗注水噪声产生性、耐磨损性和耐久性。另外,没有胶粘橡胶层,薄壁的内周橡胶层3a也能够由未硫化橡胶片制造,因此,能够减少带的制造工时,能够提高生产率。此外,由于摩擦传动面被针织布6被覆,因此,能够使摩擦传动特性稳定,并且即使沾水和/或劣化也能够抑制异响的产生。另外,能够降低噪声产生极限张力,即使带张力低,也能够有效地抑制噪声产生(异响),能够提高抗噪声产生性。特别地如果由纤维素类纤维形成针织布6,则能够高度地提高抗注水噪声产生性。
需要说明的是,本发明的摩擦传动带不限于上述图中所示结构的多楔带,也可以为平带、V带等。例如,摩擦传动面的肋部不是必须的。延伸层可以不由延伸橡胶层(橡胶组合物)而由布帛(由机织物、针织物、无纺布等纤维构件形成的包覆布)形成,延伸层可以在延伸橡胶层的外周面层叠布帛(帆布)。可以在压缩橡胶层与延伸层(或延伸橡胶层)之间夹设胶粘橡胶层。芯线可以埋设在该胶粘橡胶层中。另外,芯线可以埋设在压缩橡胶层与延伸层(或延伸橡胶层)之间,例如,可以埋设在压缩橡胶层中,也可以与延伸层接触且埋设在压缩橡胶层中,也可以埋设在上述胶粘橡胶层中,也可以在压缩橡胶层与胶粘橡胶层之间或胶粘橡胶层与延伸层之间埋设芯线。需要说明的是,在本发明的优选的方式中,如上所述,能够在不夹设胶粘橡胶层的情况下提高带的耐久性,因此也能够提高带的生产率。可以形成在带的宽度方向上延伸的凹凸部(例如,弯曲的凹凸状的嵌齿部)来改善摩擦传动带的弯曲性,但这样的凹凸部(嵌齿部)不是必须的。此外,在上述压缩橡胶层上可以根据需要经由橡胶层层叠布帛(帆布),通常,多数情况下在压缩橡胶层上直接层叠布帛(针织布等纤维构件)。
在优选的方式中,在上述压缩橡胶层的内周面,形成在长度方向(周长方向)上延伸的上述肋部,该肋部的表面被上述布帛直接被覆。优选的摩擦传动带为多楔带,该多楔带具备:形成带外周面的延伸层(或者可以在外周面层叠有布帛的延伸橡胶层)、层叠于该延伸层的内周面上的压缩橡胶层、在带长度方向(周长方向)上以螺旋状延伸并埋设在延伸层与压缩橡胶层之间的芯线、在该压缩橡胶层的内周面上在宽度方向上隔开间隔地形成的在长度方向(内周方向)上延伸的两个以上的肋部、和被覆包含该肋部的内周面(包含肋部的两侧壁的摩擦传动面)的布帛,上述芯线可以埋设在夹设于上述延伸层与压缩橡胶层之间的胶粘橡胶层中,但从生产率的观点出发,优选不夹设胶粘橡胶层。
需要说明的是,V带是使带的两侧壁与带轮的截面V字形内壁接触进行摩擦传动的摩擦传动带,在日本特开平9-317831号公报等中记载的变速V带(切边齿形V带)中,为了提高弯曲性,在长度方向上隔开间隔地形成在宽度方向上延伸的嵌齿部。在这样的V带(变速带)中,带的两侧壁成为摩擦传动面,配设在压缩橡胶层的下表面的底布与带轮的截面V字形内壁的接触面积极少。与此相对,在多楔带中,上述肋部的两侧壁的布帛直接接触带轮的V字形槽(通常是在宽度方向上隔开间隔地形成的两个以上的V字形槽)的两侧壁,从而传递动力。因此,在多楔带中,如果在上述肋部的两侧壁(摩擦传动面)橡胶从布帛渗出,则摩擦传动特性变得不稳定,产生噪声。如此,与带轮的V字形槽的两侧壁与底布的接触面积极少的V带不同,在多楔带中,肋部的两侧壁的布帛与带轮的V字形槽大面积地直接接触,因此,橡胶从布帛的渗出对与带的走行相伴的噪声产生性带来很大影响。
以下,对构成摩擦传动带的各构件和带的制造方法的详细进行说明。
[布帛]
通过用布帛被覆压缩橡胶层的内周面,能够提高摩擦传动带的耐久性和抗噪声产生性。特别是,能够使摩擦传动特性稳定,并且即使带张力低也能够提高抗噪声产生性。作为布帛,可以使用机织物(机织布)、针织物(针织布)、无纺布等纤维构件,多数情况下使用针织布(或帆布)。针织布可以由吸水性纤维和/或非吸水性纤维形成,从能够提高沾水时的抗噪声产生性的观点出发,可以是由吸水性纤维(或亲水性纤维)和非吸水性纤维形成的针织布(例如,日本特开2016-70494号公报中记载的针织布)。需要说明的是,纤维素类纤维虽然吸水性优良、能够提高抗注水噪声产生性,但耐磨损性低。因此,在本发明的优选的方式中,如后所述,通过与压缩橡胶层的内层中所含的不饱和羧酸金属盐的组合,能够提高耐磨损性。
作为吸水性纤维或亲水性纤维(或者含有吸水性纱的纤维),可以例示例如:乙烯醇类纤维(聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物的纤维、维纶等)、聚酰胺纤维(聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚酰胺46纤维等脂肪族聚酰胺纤维等)、纤维素类纤维[纤维素纤维(棉、麻等来自植物、动物或细菌等的纤维素纤维)、人造丝、乙酸酯等纤维素衍生物的纤维]、来自动物的纤维(羊毛、丝绸等)等。这些吸水性纤维可以单独使用或组合使用两种以上。这些吸水性纤维中,优选纤维素纤维(特别是棉纤维)。
纤维素类纤维可以为短纤纱。纤维素类纤维的粗度(支)例如为约5支~约100支、优选为约10支~约80支、进一步优选为约20支~约70支(特别是约30支~约50支)。粗度过小时,有可能针织布的机械特性降低;过大时,有可能吸水性降低。优选的纤维素类纤维为纤维素纤维。
作为非吸水性纤维,可以例示例如:聚烯烃纤维(聚乙烯纤维(包括高强力聚乙烯纤维)、聚丙烯纤维等)、非吸水性聚酰胺纤维(聚芳酰胺纤维等芳香族聚酰胺纤维等)、丙烯酸纤维、聚酯纤维[聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚对苯二甲酸1,2-丙二醇酯(PPT)纤维、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯(PTT)纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维等C2-4亚烷基C6-14芳酯类纤维、聚芳酯类纤维等]、聚对苯撑苯并双唑(PBO)纤维、聚氨酯纤维等合成纤维;碳纤维等无机纤维。这些非吸水性纤维可以单独使用或组合使用两种以上。这些非吸水性纤维中,可以为复合纤维(复合纱)、例如合成纤维彼此的复合纤维(合成纤维的复合纱),为了提高针织布的耐磨损性、并且抑制橡胶渗出到摩擦传动面(或针织布的表面),优选增大了截面体积的膨体纱或膨体复合纱(PTT/PET共轭纱等聚酯类复合纱等)。
非吸水性纤维的纤度例如可以为约20分特~约600分特、优选为约50分特~约300分特、进一步优选为约60分特~约200分特(特别是约70分特~约100分特)。
布帛(针织布等)优选至少含有吸水性纤维(特别是纤维素类纤维)。相对于吸水性纤维100质量份,非吸水性纤维的比例例如可以从200质量份以下(例如为0~200质量份)的范围选择,例如可以为约1质量份~约100质量份、优选为约3质量份~约80质量份(例如为约5质量份~约50质量份)、进一步优选为约10质量份~约40质量份(特别是约20质量份~约30质量份)。非吸水性纤维的比例过多时,有可能针织布的吸水性降低,沾水时的抗噪声产生性降低。
针织布的结构没有特别限定,可以使用惯用的结构,优选单层的纬编[例如,以平针组织(天竺编)作为编织组织的纬编]、多层针织布[例如,桂花针组织(以桂花针组织作为编织组织的纬编)等],特别优选多层针织布。在多层针织布中,针织布的层数例如可以为2~5层、优选为2~4层、进一步优选为2层或3层。
需要说明的是,针织布的纤维或纱的密度例如可以在纵行方向和横列方向上分别为30根/英寸以上(例如为32~70根/英寸、优选为34~60根/英寸、进一步优选为35~55根/英寸)。另外,可以合计为60根/英寸以上(例如为62~120根/英寸、优选为70~115根/英寸、进一步优选为80~110根/英寸、特别是90~105根/英寸)。
此外,布帛或纤维构件(例如将作为合成纤维的膨体纱等复合纱编织成的针织布)的膨松度可以在能够抑制橡胶渗出的范围内选择,例如可以为约2cm3/g~约4.5cm3/g(例如为约2.2cm3/g~约4cm3/g)、优选为约2.3cm3/g~约3.8cm3/g(例如为约2.4cm3/g~约3.5cm3/g)、进一步优选为约2.5cm3/g~约3.3cm3/g。需要说明的是,膨松度(cm3/g)可以通过用针织布的厚度(cm)除以每单位面积的质量(g/cm2)来算出。
布帛(针织布等)的基重例如可以为约50g/m2~约500g/m2、优选为约80g/m2~约400g/m2、进一步优选为约100g/m2~约350g/m2。
布帛(针织布等)的厚度(平均厚度)可以从约0.1mm~约5mm的范围选择,例如可以为约0.3mm~约3mm(例如为约0.4mm~约2mm)、优选为约0.5mm~约1.5mm(例如为约0.7mm~约1.2mm)。
为了提高对摩擦传动面的胶粘性,可以根据需要对布帛(针织布等)实施胶粘处理。通过胶粘处理,也能够提高摩擦传动面(动力传递面)的耐磨损性。作为胶粘处理,可以列举例如:在使胶粘性成分[例如,环氧化合物、异氰酸酯化合物]溶解在有机溶剂(甲苯、二甲苯、甲基乙基酮等)中而成的处理液中浸渍后进行加热干燥的方法;在间苯二酚-甲醛-胶乳液(RFL处理液)中浸渍后进行加热干燥的方法等。这些方法可以单独或组合进行,处理顺序、处理次数也没有限定。
需要说明的是,布帛(针织布等)可以在纤维表面或纤维内部含有惯用的添加剂、例如表面活性剂、分散剂、填料、着色剂、稳定剂、表面处理剂、流平剂等。需要说明的是,作为表面活性剂,例如可以使用后述的亲水性增塑剂(亲水化处理剂)等。这些添加剂也可以单独或组合两种以上使用。相对于布帛(针织布等)整体,添加剂的比例为10质量%以下,例如可以为约0.01质量%~约5质量%、优选为约0.1质量%~约3质量%、进一步优选为约0.5质量%~约2质量%。另外,表面活性剂的处理量(含量)每1m2布帛可以为约0.1g~约200g(例如为约1g~约150g)、优选为约3g~约100g(例如为约5g~约60g)。
[压缩橡胶层的内层]
作为形成内层(内周橡胶层)的未硫化橡胶组合物的橡胶成分,可以列举例如:二烯类橡胶(天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶(SBR)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(丁腈橡胶:NBR)、丙烯腈-氯丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶(HNBR)等)、乙烯-α-烯烃弹性体、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶(ACSM)、环氧氯丙烷橡胶、丙烯酸类橡胶、硅橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶等。这些橡胶成分可以像羧基化SBR、羧基化NBR等那样被羧基化。这些橡胶成分可以单独使用或组合使用两种以上。
优选的橡胶成分至少含有乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等乙烯-α-烯烃类弹性体(或乙烯-α-烯烃类橡胶)作为主要成分。这些乙烯-α-烯烃弹性体可以单独使用或组合使用两种以上。此外,从耐热性、耐寒性和耐久性优良的观点出发,优选EPDM等乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。
乙烯-α-烯烃弹性体的二烯含量例如为约0.5质量%~约3.5质量%、优选为约1质量%~约3质量%、进一步优选为约1.5质量%~约2.8质量%(特别是约2质量%~约2.5质量%)。二烯含量过少时,有可能交联密度降低而橡胶的强度降低,相反过多时,有可能门尼粘度降低,抗噪声产生性降低。需要说明的是,在本申请中,二烯含量可以依照ASTM D6047-17的标准试验法进行测定。
需要说明的是,橡胶成分可以只由乙烯-α-烯烃类弹性体(或乙烯-α-烯烃类橡胶)形成,也可以组合作为第一橡胶成分的乙烯-α-烯烃类弹性体(或乙烯-α-烯烃类橡胶)和其它橡胶成分(第二橡胶成分)。第二橡胶成分的比例相对于乙烯-α-烯烃弹性体(第一橡胶成分)100质量份可以为50质量份以下(例如为约1质量份~约40质量份、优选为约5质量份~约30质量份)。
未硫化橡胶成分(乙烯-α-烯烃弹性体等)的门尼粘度(ML(1+4)125℃)例如为约20~约80、优选为约30~约70、进一步优选为约40~约60(特别是约45~约50)。需要说明的是,在本申请中,门尼粘度可以通过依照JIS K6300-1(2013)的方法进行测定,试验条件如下:使用L型转子,试验温度为125℃、预热时间为1分钟、转子工作时间为4分钟。
橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)相对于内层整体(或橡胶组合物总量)的比例例如可以为约20质量%以上(例如为约25质量%~约80质量%)、优选为约35质量%~约75质量%(例如为约40质量%~约70质量%)、进一步优选为约45质量%~约65质量%(例如为约50质量%~约60质量%)。
(亲水性增塑剂)
形成内层的橡胶组合物还含有亲水性增塑剂(亲水化处理剂、表面活性剂)。如果使橡胶组合物(内层)中含有亲水性增塑剂(或亲水化剂),则随着时间的推移,逐渐渗出到摩擦传动面,因此,能够提高布帛的吸水性,能够提高抗注水噪声产生性。对于该效果的持续性,如果使后述的外层中也含有亲水性增塑剂,则特别有效。需要说明的是,在日本特开2014-209028号公报等中,使布帛附着亲水化处理剂(表面活性剂)从而提高吸水性,提高抗注水噪声产生性。但是,在这样的方法中,用于使亲水性增塑剂(亲水化处理剂、表面活性剂)附着于布帛的处理工序(喷涂、涂敷、浸渍、涂布等工序和干燥工序)增加,生产率降低,不仅如此,附着于布帛的亲水性增塑剂(亲水化处理剂)由于与水接触而比较容易流出,抗注水噪声产生性有可能在短期间内消失。与此相对,如果使橡胶组合物中含有亲水性增塑剂,则亲水性增塑剂不会在短期间内流出,能够长期地持续高的抗注水噪声产生性。此外,在橡胶组合物中配合亲水性增塑剂即可,因此无需设置新的工序,能够减少工时,提高生产率。
此外,使形成内层的橡胶组合物含有亲水性增塑剂(亲水化剂、表面活性剂)时,通过组合布帛的吸水性纤维(特别是纤维素类纤维)和在摩擦传动面渗出的亲水性增塑剂(亲水化剂、表面活性剂),由此使附着于摩擦传动面的水滴的表面张力降低,因此能够使水滴扩展而使摩擦传动面的润湿性提高(促进水与吸水性纤维的亲和性),能够改善基于吸水性纤维的吸水效率和抗注水噪声产生性。
亲水性增塑剂(或表面活性剂)含有离子性表面活性剂(阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂)、非离子表面活性剂等。非离子表面活性剂例如可以为聚乙二醇型(聚氧乙烯型)非离子表面活性剂和多元醇型非离子表面活性剂。
聚乙二醇型非离子表面活性剂为在高级醇、烷基酚、高级脂肪酸、多元醇高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、聚丙二醇等具有疏水基的疏水性基础成分上加成环氧乙烷而赋予了亲水基的非离子表面活性剂。
关于作为疏水性基础成分的高级醇,可以例示例如:月桂醇、十三烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇、芳烷基醇等C10-30饱和醇、油醇等C10-26不饱和醇等。作为烷基酚,可以例示:辛基酚、壬基酚等C4-16烷基酚等。这些高级醇可以单独或组合两种以上。
作为疏水性基础成分的高级脂肪酸,可以例示:饱和脂肪酸[例如,肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、木蜡酸、蜡酸、褐煤酸等C10-30饱和脂肪酸、优选为C12-28饱和脂肪酸、进一步优选为C14-26饱和脂肪酸、特别是C16-22饱和脂肪酸等;羟基硬脂酸等羟基羧酸等]、不饱和脂肪酸[例如,油酸、芥酸(エルカ酸)、芥酸(エルシン酸)、亚油酸、亚麻酸、桐酸等C10-30不饱和脂肪酸等]等。这些高级脂肪酸可以单独或组合两种以上。
多元醇高级脂肪酸酯是多元醇与上述高级脂肪酸的酯,具有未反应的羟基。作为多元醇,可以例示:烷烃二醇(乙二醇、丙二醇、丁二醇等C2-10烷烃二醇等)、烷烃三醇(甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等)、烷烃四醇(季戊四醇、双甘油等)、烷烃六醇(二季戊四醇、山梨糖醇(sorbitol)、山梨醇(sorbit)、三甘油等)、烷烃八醇(蔗糖等)、它们的环氧烷加成物(C2-4环氧烷加成物等)等。
以下,将“氧乙烯”、“环氧乙烷”或“乙二醇”用“EO”表示,将“氧丙烯”、“环氧丙烷”或“丙二醇”用“PO”表示时,作为聚乙二醇型非离子表面活性剂的具体例,可以列举例如:聚EO高级醇醚(聚EO月桂基醚、聚EO硬脂基醚等聚EOC10-26烷基醚)、聚EO聚PO高级醇醚(例如,聚EO聚POC10-26烷基醚);聚EO辛基苯基醚、聚EO壬基苯基醚等烷基酚-EO加成物;聚EO单月硅酸酯、聚EO单油酸酯、聚EO单硬脂酸酯等脂肪酸-EO加成物;甘油单或二高级脂肪酸酯-EO加成物(甘油单或二月硅酸酯、甘油单或二棕榈酸酯、甘油单或二硬脂酸酯、甘油单或二油酸酯等甘油单或二C10-26脂肪酸酯的EO加成物)、季戊四醇高级脂肪酸酯-EO加成物(季戊四醇二硬脂酸酯-EO加成物等季戊四醇单~三C10-26脂肪酸酯-EO加成物等)、二季戊四醇高级脂肪酸酯-EO加成物、山梨糖醇(sorbitol)高级脂肪酸酯-EO加成物、山梨醇(sorbit)高级脂肪酸酯-EO加成物、聚EO山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚EO山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚EO山梨糖醇酐三硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯-EO加成物、蔗糖高级脂肪酸酯-EO加成物等多元醇脂肪酸酯-EO加成物;聚EO月桂基氨基醚、聚EO硬脂基氨基醚等高级烷基胺-EO加成物;聚EO椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、聚EO月桂酸单乙醇酰胺、聚EO硬脂酸单乙醇酰胺、聚EO油酸单乙醇酰胺等脂肪酸酰胺-EO加成物;聚EO蓖麻油、聚EO氢化蓖麻油等油脂-EO加成物;聚PO-EO加成物(聚EO-聚PO嵌段共聚物等)等。这些聚乙二醇型非离子表面活性剂可以单独使用或组合两种以上使用。
多元醇型非离子表面活性剂是对上述多元醇(特别是甘油、二甘油、季戊四醇、蔗糖、山梨糖醇等烷烃三醇~烷烃六醇)键合高级脂肪酸等的疏水基而得到的非离子表面活性剂。作为多元醇型非离子表面活性剂,可以列举例如:甘油单硬脂酸酯、甘油单油酸酯等甘油脂肪酸酯、二甘油单硬脂酸酯等聚甘油脂肪酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二牛脂脂肪酸酯等季戊四醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯、山梨糖醇单硬脂酸酯等山梨糖醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多元醇的烷基醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺等烷醇胺类的脂肪酸酰胺、烷基聚葡糖苷等。这些多元醇型非离子表面活性剂也可以单独或组合两种以上使用,也可以与上述聚乙二醇型非离子表面活性剂组合使用。
需要说明的是,离子性表面活性剂可以是磺酸盐(烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷烃磺酸盐等)、硫酸盐(烷基硫酸盐、聚EO烷基醚硫酸酯盐等)、长链脂肪酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、磷酸酯(脂肪族磷酸酯型、芳香族磷酸酯型、烷基磷酸盐等)、磺基琥珀酸酯盐等阴离子表面活性剂、烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐等阳离子表面活性剂、烷基甜菜碱、咪唑啉衍生物等两性表面活性剂等。
优选的表面活性剂为非离子表面活性剂、特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂。因此,亲水性增塑剂(或表面活性剂)可以至少含有非离子表面活性剂(特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂)。
表面活性剂的HLB(亲水亲油平衡值,Hydrophile-Lipophile-Balance)值没有特别限定,可以为约5~约15、优选为约7~约15(例如为约8~约14)、进一步优选为约10~约14(例如为约11~约13)。需要说明的是,通过调整HLB值,能够调整从压缩橡胶层渗出的程度。
此外,表面活性剂没有特别限定,可以具有比橡胶的硫化温度高的沸点。表面活性剂的熔点可以为室温以下,例如为约-40℃~约20℃(例如为约-35℃~约10℃)、优选为约-35℃~约5℃(例如为约-30℃~约-5℃),通常可以为0℃以下。表面活性剂通常在室温(20~25℃)为液态。需要说明的是,通过调整熔点,也可以调整从压缩橡胶层渗出的程度。
在形成内层的橡胶组合物中,相对于橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,亲水性增塑剂的比例可以从约0.1质量份~约20质量份(例如为约1质量份~约10质量份)的范围选择,通常可以为约1.5质量份~约12质量份(例如为约2质量份~约10质量份)、优选为约2.5质量份~约8质量份(例如为约3质量份~约7质量份)、进一步优选为约4质量份~约6质量份。亲水性增塑剂的比例过少时,有可能不能大幅地改善抗注水噪声产生性;过多时,有可能带的耐裂纹性和层间的胶粘性降低。
(不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子)
形成内层的橡胶组合物中,除了亲水性增塑剂以外,还含有不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子。在本发明中发现,如果在形成内层的橡胶组合物中含有不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子两者的成分,则能够提高布帛的耐磨损性,能够长期地持续抗噪声产生性。这样的效果的机理还不清楚,乍一看认为由于压缩橡胶层的摩擦传动面被布帛被覆,因此布帛的磨损与橡胶组合物的配合配方没有关系。但是推测,实际上,可能由于橡胶组合物渗透到布帛(针织布等)的纤维间保持布帛的纤维(或与纤维结合)而牢固地固定或结合布帛,抑制布帛(针织布等)的纤维从压缩橡胶层的表面脱落,使耐磨损性提高。此外可以推测出,聚烯烃粒子使摩擦系数降低、提高耐磨损性,并且不饱和羧酸金属盐作为共交联剂发挥作用,能够牢固地保持布帛,耐磨损性提高。特别是对于含有能够提高吸水性的亲水性纤维(纤维素类纤维等)的布帛(针织布等)而言,亲水性纤维容易磨损。特别是,与很多合成纤维相比,纤维素类纤维容易磨损。但是,通过使橡胶组合物含有不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子,即使不对经编等针织布的组织、树脂向布帛的浸渗等进行探讨,也能够提高布帛(针织布等)的耐磨损性。另外,利用不饱和羧酸金属盐,也能够提高耐裂纹性。
作为不饱和羧酸金属盐的不饱和羧酸,可以例示例如:(甲基)丙烯酸、巴豆酸等单羧酸、马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸、这些二羧酸的单烷基酯等。这些不饱和羧酸可以单独使用或组合使用两种以上。优选的不饱和羧酸为(甲基)丙烯酸。作为不饱和羧酸金属盐的金属,可以例示:多价金属、例如周期表第2族元素(镁、钙等)、周期表第4族元素(钛、锆等)、周期表第8族~第14族元素(例如,铁、钴、镍、铜、锌、铝、锡、铅等)等。这些金属也可以单独或组合两种以上使用。优选的金属为周期表第2族元素(镁等)、周期表第12族元素(锌等)等。
作为优选的不饱和羧酸金属盐,可以例示:(甲基)丙烯酸锌、(甲基)丙烯酸镁等(甲基)丙烯酸多价金属盐。其中,特别优选甲基丙烯酸锌等甲基丙烯酸多价金属盐。不饱和羧酸金属盐也可以单独或组合两种以上使用。
作为形成聚烯烃粒子的烯烃类树脂,可以例示:以乙烯和/或聚丙烯作为主要单体的均聚物或共聚物、例如聚乙烯类树脂(低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等)、聚丙烯类树脂(等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯等)、乙烯-丙烯共聚物(以乙烯作为主要单体的乙烯-丙烯共聚物;以丙烯作为主要单体的丙烯-乙烯共聚物)、乙烯和/或丙烯与共聚性单体(选自丁烯等α-C4-12烯烃、甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸类单体、氯乙烯等含卤素的乙烯基类单体等中的至少一种单体)的共聚物等,聚烯烃类树脂也可以是使用了茂金属催化剂的茂金属类聚烯烃。需要说明的是,上述共聚性单体的使用量相对于单体整体可以为约0摩尔%~约20摩尔%(例如为约1摩尔%~约10摩尔%)。这些聚烯烃粒子可以单独使用或组合两种以上使用。优选的聚烯烃粒子多数情况下由耐磨损性高的聚乙烯、例如低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等形成。其中,特别优选超高分子量聚乙烯。
超高分子量聚乙烯的粘均分子量(Mv)例如可以为100万以上,从能够提高耐磨损性的观点出发,优选300万以上(例如为约300万~约3000万)。在本申请中,超高分子量聚乙烯的粘均分子量可以基于下式求出。
粘均分子量Mv=5.37×104[μ]1.49
(式中,[μ]表示特性粘度)
上式中,特性粘度(特性粘度值)可以依据JIS K7367-1(2002)在温度135℃下使用萘烷(十氢萘)作为溶剂通过乌氏粘度计进行测定。
聚烯烃粒子的形状可以为不规则形状、柱状、椭圆体状、球状等,通常多数情况下为球状。聚烯烃粒子的平均粒径例如可以为约0.1μm~约300μm(例如为约1μm~约250μm)、优选为约5μm~约200μm(例如为约10μm~约170μm)、进一步优选为约15μm~约150μm(例如为约20μm~约120μm),也可以为约50μm~约250μm(例如为约70μm~约220μm)、优选为约80μm~约200μm(例如为约100μm~约150μm)。粒径过小时,有可能耐磨损性降低,粒径过大时,有可能耐裂纹性降低。也可以组合使用平均粒径不同的聚烯烃粒子。需要说明的是,聚烯烃粒子的平均粒径可以使用激光衍射散射法以体积基准进行测定。
相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,不饱和羧酸金属盐的比例可以从约0.5质量份~约30质量份(例如为约1质量份~约20质量份)的范围选择,通常可以为约2质量份~约10质量份、优选为约3质量份~约8质量份、进一步优选为约3质量份~约7质量份(特别是约4质量份~约6质量份)。不饱和羧酸金属盐的含量过少时,有可能不能太改善布帛的耐磨损性和耐裂纹性;过多时,有可能耐裂纹性降低。
需要说明的是,作为上述橡胶成分,也可以使用含有不饱和羧酸金属盐的市售品(橡胶合金),橡胶成分与不饱和羧酸金属盐的质量比可以考虑市售品的不饱和羧酸金属盐的含量而与市售的橡胶混合制备。
相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,聚烯烃粒子的比例可以从约1质量份~约40质量份(例如为约2质量份~约35质量份)的范围选择,通常可以为约5质量份~约30质量份(例如为约7质量份~约25质量份)、优选为约7质量份~约20质量份(例如为约8质量份~约15质量份),也可以为约5质量份~约15质量份(特别是约7.5质量份~约12.5质量份)。聚烯烃粒子的含量过少时,有可能不能太改善布帛的耐磨损性;过多时,有可能带的耐裂纹性和层间的胶粘性降低。
(增强剂)
形成内层的橡胶组合物可以含有炭黑和/或二氧化硅作为增强剂(增强性填充剂)。
炭黑根据ASTM分类成“N0**”~“N9**”(基于碘吸附量的分类),以往,也基于橡胶产品的性能等分类成SAF、HAF、GPF等,有时一次粒径小的N110(SAF)、N220(ISAF)、N330(HAF)等被称为硬碳,一次粒径大的N550(FEF)、N660(GPF)、N762(SRF)等被称为软碳。
炭黑的平均粒径(平均一次粒径)例如可以为约5nm~约200nm(例如为约10nm~约150nm)、优选为约15nm~约120nm(例如为约20nm~约100nm)、进一步优选为约25nm~约100nm(例如为约30nm~约80nm)。炭黑的平均粒径过小时,有可能转矩损耗变大;过大时,有可能带主体的机械特性降低。炭黑可以单独或组合使用。
作为炭黑,多数情况下使用至少一次粒径小的炭黑(硬碳),提高对橡胶的增强性、橡胶的硬度及耐磨损性、以及带的耐久性(高负荷下的传动性)。炭黑(硬碳)的平均一次粒径例如可以为约10nm~约35nm、优选为约15nm~约33nm、进一步优选为约20nm~约32nm(特别是约25nm~约30nm)。平均一次粒径过小的硬碳有可能难以制备,平均一次粒径过大时,有可能高负荷传动的提高效果降低。
需要说明的是,为了抑制带弯曲时的发热,减少转矩损耗,炭黑可以含有一次粒径为40nm以上的软碳。软碳的平均一次粒径例如可以为300nm以下、优选为200nm以下、进一步优选为100nm以下。软碳的平均一次粒径例如可以为约45nm~约200nm、优选为约50nm~约150nm、进一步优选为约55nm~约100nm(特别是约60nm~约100nm)。软碳的平均一次粒径过小时,有可能转矩损耗的减少效果小;相反过大时,有可能增强性降低,难以高负荷传动。
炭黑的碘吸附量例如可以为约5mg/g~约200mg/g(例如为约10mg/g~约150mg/g)、优选为约12mg/g~约130mg/g(例如为约20mg/g~约100mg/g)。
需要说明的是,硬碳的碘吸附量可以为约60mg/g以上、例如为约60mg/g~约150mg/g、优选为约65mg/g~约130mg/g、进一步优选为约70mg/g~约100mg/g(特别是约75mg/g~约90mg/g)。碘吸附量过少时,有可能高负荷传动的提高效果降低;过多的硬碳有可能难以制备。
软碳的碘吸附量可以为小于约60mg/g,例如为约10mg/g以上且小于约60mg/g、优选为约15mg/g~约50mg/g、进一步优选为约18mg/g~约40mg/g(特别是约20mg/g~约30mg/g)。碘吸附量过少时,有可能炭黑的增强性降低,难以高负荷传动;相反过多时,有可能转矩损耗的减少效果小。
硬碳与软碳的质量比例如可以从前者/后者=约100/0~约10/90(例如为约70/30~约20/80)的范围选择,可以为约90/10~约30/70、优选为约80/20~约40/60。
二氧化硅包括干式二氧化硅、湿式二氧化硅、经表面处理的二氧化硅等。另外,二氧化硅也可以根据制法分类为例如干式法白炭黑、湿式法白炭黑、胶体二氧化硅、沉降二氧化硅等。这些二氧化硅可以单独使用或组合使用两种以上。这些二氧化硅中,优选具有表面硅烷醇基的二氧化硅(无水硅酸、含水硅酸),表面硅烷醇基多的含水硅酸与橡胶成分的化学结合力强。
二氧化硅的平均粒径(平均一次粒径)例如可以为约1nm~约500nm(例如为约3nm~约300nm)、优选为约5nm~约100nm(例如为约10nm~约50nm)。二氧化硅的粒径过大时,有可能带主体的增强性降低;过小时,有可能难以均匀地分散。
另外,二氧化硅的利用BET法得到的氮吸附比表面积例如可以为约50m2/g~约400m2/g(例如为约70m2/g~约300m2/g)、优选为约100m2/g~约250m2/g(例如为约150m2/g~约200m2/g)。比表面积过大时,有可能容易产生转矩损耗,并且难以均匀地分散;比表面积过小时,有可能对橡胶的增强性降低。
作为这些增强剂,可以使用作为橡胶的增强剂市售的填充剂。
相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,增强剂(增强性填充剂)的比例可以为约30质量份以上(例如为约30质量份~约170质量份)、优选为约35质量份~约150质量份(例如为约40质量份~约120质量份)、进一步优选为约45质量份~约100质量份(例如为约50质量份~约100质量份)。增强剂的比例过少时,有可能橡胶的增强性降低;相反过多时,有可能转矩损耗变大。
更具体而言,炭黑的比例相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份可以为20质量份以上(例如为20~150质量份),例如可以为约25质量份~约100质量份、优选为约30质量份~约80质量份(例如为约35质量份~约75质量份)、进一步优选为约40质量份~约70质量份(特别是约50质量份~约60质量份)。炭黑的比例过少时,有可能带的机械强度降低;相反过多时,有可能难以均匀地分散。
另外,相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,二氧化硅的比例可以为约0质量份~约50质量份(例如为约1质量份~约30质量份)、优选为约3质量份~约25质量份、进一步优选为约5质量份~约15质量份(例如为约5质量份~约10质量份)。
需要说明的是,在本申请中,上述增强性填充剂(炭黑和二氧化硅)的平均一次粒径例如可以通过包括透射型电子显微镜、扫描型电子显微镜的电子显微镜照片的图像解析以适当的样品数(例如为50个样品)的算术平均粒径的形式算出。另外,炭黑的碘吸附量可以依照ASTM D1510-19a的标准试验法进行测定。需要说明的是,碘吸附量与一次粒径存在紧密关系,一次粒径越小,示出碘吸附量变大的倾向。
(短纤维)
形成内层的橡胶组合物还可以含有短纤维。作为短纤维,可以列举在上述布帛(针织布等)中例示的纤维(吸水性纤维和/或非吸水性纤维)的短纤维[例如,棉或人造丝等纤维素类短纤维、聚酯类短纤维(PET短纤维等)、聚酰胺短纤维(聚酰胺6等脂肪族聚酰胺短纤维、聚芳酰胺短纤维等)等]。短纤维可以单独或组合两种以上。短纤维的平均纤维长度例如可以为约0.1mm~约30mm(例如为约0.2mm~约20mm)、优选为约0.3mm~约15mm、进一步优选为约0.5mm~约5mm。
这些短纤维可以根据需要用表面活性剂、硅烷偶联剂、环氧化合物(或环氧树脂)、异氰酸酯化合物(多异氰酸酯)、间苯二酚-甲醛-胶乳液(RFL液)等进行表面处理。
需要说明的是,短纤维可以在将用班伯里混炼机等混炼后的橡胶组合物利用辊或压延机等进行压延而制备未硫化橡胶片的过程中在规定的方向上取向。
需要说明的是,如果内层含有短纤维,则弯曲性降低,转矩损耗容易增大。因此,优选短纤维的含量少。相对于形成内层的橡胶成分100质量份,短纤维的比例可以为少量、例如为约10质量份以下(例如为约0.1质量份~约10质量份),内层也可以不含短纤维。需要说明的是,对于摩擦传动面未被布帛被覆的摩擦传动带(多楔带等)而言,如果短纤维的含量少,则有时带的耐久性、抗噪声产生性降低,但是,在本发明中,由于摩擦传动面被布帛(针织布等)被覆,因此,即使短纤维的含量为少量或不含短纤维,耐久性、抗噪声产生性也优良。
(硫化剂和交联剂)
形成内层的橡胶组合物通常还含有硫化剂和/或交联剂。作为硫化剂,可以列举例如:硫、肟类(醌二肟等)、胍类(二苯基胍等)等。作为交联剂,可以列举例如有机过氧化物,作为有机过氧化物,可以列举惯用的成分、例如二酰基过氧化物(二月桂酰基过氧化物、二苯甲酰基过氧化物等)、过氧化缩酮(1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-二(叔丁基过氧基)丁烷等)、烷基过氧化酯(过氧化苯甲酸叔丁酯等)、二烷基过氧化物(二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3、1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,3-双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷等)、过氧化碳酸酯(叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基-己基碳酸酯、叔戊基过氧化-2-乙基-己基碳酸酯等)等。这些硫化剂和交联剂可以单独或组合两种以上使用。
从能够提高耐久性的观点出发,相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,硫化剂和交联剂的合计比例可以从例如约0.2质量份~约10质量份(例如为约0.5质量份~约7质量份)的范围选择,通常可以为约1质量份~约5质量份(例如为约1.5质量份~约4质量份)、优选为约1.5质量份~约3质量份(特别是约1.5质量份~约2.5质量份)。硫化剂和交联剂的比例过多时,有可能橡胶硬度过度升高而耐久性降低;过少时,有可能交联不能充分地进行,橡胶的强度、模量不足而难以高负荷传动。
(其它成分)
形成内层的橡胶组合物还可以根据需要含有惯用的添加剂。
作为惯用的添加剂,可以列举例如:共交联剂(乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基四醇等烷烃多元醇聚(甲基)丙烯酸酯;三烯丙基(异)氰脲酸酯;N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-(4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺)等双马来酰亚胺等)、硫化助剂、硫化促进剂(秋兰姆类促进剂等)、硫化促进助剂(硬脂酸等)、硫化延迟剂、金属氧化物(例如,氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化铁、氧化铜、氧化钛、氧化铝等)、填充剂(粘土、碳酸钙、滑石、云母等)、非亲水性增塑剂或软化剂(石蜡油、环烷烃类油等油类等)、加工剂或加工助剂(硬脂酸金属盐、蜡、石蜡等)、抗老化剂(芳香族胺类抗老化剂、苯并咪唑类抗老化剂等)、胶粘性改善剂[间苯二酚-甲醛共缩合物、六甲氧基甲基三聚氰胺等三聚氰胺树脂、它们的共缩合物(间苯二酚-三聚氰胺-甲醛共缩合物等)等]、着色剂、增粘剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、稳定剂(抗氧化剂、紫外线吸收剂、热稳定剂等)、润滑剂、阻燃剂、抗静电剂等。这些添加剂可以单独或组合使用。
添加剂可以根据添加剂的种类来选择,相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体等)100质量份,添加剂的合计比例例如可以为约0.1质量份~约30质量份(例如为约0.5质量份~约20质量份)、优选为约1质量份~约15质量份(特别是约1.5质量份~约10质量份)。
形成内层的橡胶组合物的特征在于,含有亲水性增塑剂和不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的组合,还可以含有非亲水性增塑剂,但是,在含有非亲水性增塑剂的情况下,优选为少量。相对于形成内层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体等)100质量份,非亲水性增塑剂的比例可以为10质量份以下,优选为8质量份以下(例如为1~8质量份)进一步优选为2~6质量份。非亲水性增塑剂的比例过多时,有可能抗注水噪声产生性和耐磨损性降低。
(内层的特性)
内层由门尼焦烧最低粘度Vm(在温度125℃测定的未硫化橡胶组合物的Vm)被调整为规定范围的橡胶组合物。具体而言,形成内层的橡胶组合物的Vm可以从50~130(例如为55~120)的范围选择,例如可以为约57~约115(例如为约60~约110)、优选为约65~约100、进一步优选为约70~约90。如果由这样的橡胶组合物形成内层,则能够抑制橡胶透过布帛的组织而渗出到摩擦传动面,能够提高抗噪声产生性。橡胶组合物的Vm过高时,有可能橡胶组合物的流动性降低,向布帛的渗透性降低而耐磨损性降低,并且内层的成形性降低,Vm过低时,有可能橡胶组合物的流动性高,因此橡胶组合物容易透过布帛(针织布等)的组织而渗出到摩擦传动面,不能充分地抑制向摩擦传动面的渗出,抗噪声产生性降低。
需要说明的是,形成内层的橡胶组合物的Vm过高时,也有可能与形成摩擦传动面的布帛的胶粘性降低,但即使使用高Vm的橡胶组合物,也可以通过在硫化工序中进行预加压后加热而进行硫化成形的方法、提高硫化成形温度的方法、对布帛进行处理的方法等来确保内层与布帛的高胶粘性。
内层的厚度(平均厚度)可以从约0.03mm~约0.5mm的范围选择,例如可以为约0.05mm~约0.3mm、优选为约0.1mm~约0.25mm、进一步优选为约0.12mm~约0.2mm(特别是约0.13mm~约0.18mm)。内层的厚度(平均厚度)相对于压缩橡胶层整体的平均厚度(以肋部的顶部计的平均厚度)可以从约1~约50%的范围选择,例如可以为约2%~约40%、优选为约3%~约30%(例如为约4%~约20%)、进一步优选为约5%~约15%(特别是约6%~约10%)。内层的厚度过薄时,有可能抗注水噪声产生性和耐磨损性没太改善;相反过厚时,有可能耐裂纹性降低。
[压缩橡胶层的外层]
压缩橡胶层除了上述内层以外还具备比上述内层更靠外周侧的外层(外周橡胶层)。外层可以由两个以上的层形成,从生产率等观点出发,优选为单层(单一层)。
对于形成外层的未硫化橡胶组合物的橡胶成分而言,包括优选的方式和比例在内,与内层的橡胶成分同样。
从成形性等观点出发,形成外层的橡胶组合物优选含有增塑剂,从能够提高与芯线(特别是由聚芳酰胺纤维形成的芯线)的胶粘性的观点出发,优选调整为特定的比例。作为增塑剂,可以列举在上述内层的项中例示的亲水性增塑剂、非亲水性增塑剂等。上述增塑剂可以单独使用或组合使用两种以上。上述增塑剂中,从以少量能够提高成形性的观点出发,优选石蜡油等非亲水性增塑剂。
在形成外层的橡胶组合物中,相对于橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,增塑剂的比例例如可以为约0.1质量份~约10质量份、优选为约0.5质量份~约8质量份、进一步优选为约1质量份~约5质量份(特别是约2质量份~约4质量份)。增塑剂的比例过少时,有可能成形性降低;相反过多时,有可能与芯线的胶粘性降低。
形成外层的橡胶组合物与内层不同,从能够提高与芯线(特别是由聚芳酰胺纤维形成的芯线)的胶粘性的观点出发,优选聚烯烃粒子的比例少。相对于形成外层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,聚烯烃粒子的比例可以为低于1质量份,优选为0.5质量份以下、进一步优选为0.1质量份以下、更优选为0.01质量份以下。其中,优选实质上不含聚烯烃粒子,特别优选不含聚烯烃粒子。
形成外层的橡胶组合物还可以含有不饱和羧酸金属盐,从耐久性的观点出发,与内层不同,优选不饱和羧酸金属盐的比例也少。相对于形成外层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,不饱和羧酸金属盐的比例可以为低于0.5质量份,优选为0.3质量份以下、进一步优选为0.1质量份以下、更优选为0.01质量份以下。其中,优选实质上不含不饱和羧酸金属盐,特别优选不含不饱和羧酸金属盐。
形成外层的橡胶组合物还可以含有增强剂(增强性填充剂)。也包括优选的方式在内,增强剂与内层的增强剂同样。从能够提高耐久性的观点出发,炭黑的比例可以多于内层。相对于形成外层的橡胶成分(特别是乙烯-α-烯烃弹性体)100质量份,炭黑的比例可以为30质量份以上(例如为30~200质量份),例如可以为约40质量份~约200质量份、优选为约50质量份~约150质量份、进一步优选为约60质量份~约100质量份(特别是约70质量份~约90质量份)。
形成外层的橡胶组合物还可以含有短纤维、硫化剂和交联剂、其它成分。也包括优选的方式和比例在内,这些的成分与内层的短纤维、硫化剂和交联剂、其它成分同样。
形成外层的橡胶组合物的门尼焦烧最低粘度Vm没有特别限定,从能够提高带的耐久性的观点出发,优选与形成内层的橡胶组合物的Vm不同,可以为形成内层的橡胶组合物的Vm以下,但优选比形成内层的橡胶组合物的Vm高。形成外层的橡胶组合物的Vm例如可以为约50~约150、优选为约70~约130、更优选为约80~约120、进一步优选为约90~约110。关于两Vm之差,形成内层的橡胶组合物的Vm可以比形成外层的橡胶组合物的Vm低例如5~40、优选10~30、进一步优选15~25的Vm。如此,如果使用Vm在厚度方向上分布的方式的未硫化压缩橡胶层(未硫化橡胶片),则能够提高外层的Vm而提高带的强度,并且能够使内层的Vm降低(至橡胶不会完全透过布帛的程度)。因此,能够在不使带的耐久性降低的情况下橡胶组合物容易渗透到布帛的组织内,能够提高布帛与压缩橡胶层的胶粘力和布帛的耐磨损性。橡胶组合物的Vm过低时,有可能带强度降低;相反过高时,有可能产生肋形状不良。
[压缩橡胶层的特性]
压缩橡胶层的厚度(平均厚度)根据摩擦传动带的种类等例如可以为约1mm~约30mm、优选为约1.5mm~约25mm、进一步优选为约2mm~约20mm。例如,V带的压缩橡胶层的厚度(对于形成有嵌齿部的带而言为以嵌齿部的顶部计的厚度)例如可以为约5mm~约30mm(例如为约7mm~约25mm)。另外,多楔带的压缩橡胶层的厚度(以肋部的顶部计的厚度)比V带的压缩橡胶层的厚度薄,例如可以为约1mm~约10mm、优选为约1.5mm~约8mm、进一步优选为约2mm~约6mm(特别是约2.5mm~约6mm),也可以为约1.5mm~约5mm(例如为约2mm~约4mm)。
需要说明的是,在多楔带中,肋部的间距例如可以从约1mm~约10mm(例如为约1.2mm~约8mm)的范围选择,也可以为约1.5mm~约5mm(例如为约1.6mm~约4mm)。
[芯线(或芯体)]
作为形成芯线(或芯体)的纤维,可以例示弹性模量高的纤维、例如高强力聚乙烯纤维、PBO纤维、聚芳酯纤维、PET纤维、PEN纤维等聚酯纤维、聚芳酰胺纤维等聚酰胺纤维、碳纤维等。这些纤维可以单独使用或组合两种以上使用。
需要说明的是,在日本特开2014-209028号公报等中记载了,为了使用弹性模量高的纤维,需要将成形工序中的挠性套管的膨胀率设定得较低,因此使用PET纤维等弹性模量低的聚酯纤维的芯线。即使使用这样的芯线也能够在广泛的用途中利用摩擦传动带,但是,在近年来的汽车业界等中,由于省空间化、辅机的增加等,要求传动容量的增大。因此,虽然使用由拉伸弹性模量高的纤维形成的芯线很重要,但是,如果使用这样的芯线,则在成形和硫化工序中即使利用挠性套管的膨胀力也不能使包含未硫化橡胶层的层叠体相对于具有肋模的外模充分地按压,带的肋部的精度降低。另一方面,如果增大层叠体(包含未硫化橡胶层的层叠体)相对于成形模具的压力(例如朝向外模按压成形体的膨胀压力),则橡胶组合物容易透过布帛的组织而渗出到摩擦传动面。因此,需要用于即使将层叠体以高压相对于外模进行加压也可抑制橡胶组合物渗出到摩擦传动面的对策。
本发明即使在成形工序中以高压力对层叠体进行加压,进而即使是埋设有由拉伸弹性模量高的纤维形成的芯线的带,通过使用特定的压缩橡胶层,也能够有效地防止橡胶组合物渗出到摩擦传动面。因此,本发明不仅适合于含有由拉伸弹性模量低的纤维形成的芯线的摩擦传动带,也适合于含有由拉伸弹性模量高的纤维形成的芯线的摩擦传动带。
形成芯线的纤维的拉伸弹性模量例如可以为约1GPa~约500GPa(例如为约5GPa~约400GPa)、优选为约10GPa~约300GPa(例如为约25GPa~约250GPa),但本发明能够有效地应用于含有由拉伸弹性模量可以为约50GPa以上(例如为约60GPa~约500GPa、优选为约70GPa~约400GPa、进一步优选为约100GPa~约300GPa)、约60GPa~约150GPa(例如为约65GPa~约120GPa)的高弹性模量纤维形成的芯线的摩擦传动带。在这样的高弹性模量纤维中,例如含有聚芳酰胺纤维、碳纤维等。
纤维(单丝纱)的平均纤度例如可以为约0.1分特~约5分特、优选为约0.3分特~约3分特、进一步优选为约0.5分特~约1分特。纤维可以以作为原纱的复丝纱(例如含有约1000根~约50000根、优选为约5000根~约20000根的单丝纱的复丝纱)的方式使用。
为了提高抗张力和耐弯曲疲劳性,芯线(或芯体)通常以使用复丝纱的加捻绳(例如,合股加捻、单向加捻、顺捻等等)等方式使用。芯线多数情况下使用绳、例如将这些复丝纱作为初捻纱并在规定的方向(例如,与初捻纱相同的方向或相反的方向)上进行终捻而成的加捻绳(捻纱)。初捻纱的平均直径(平均线径)例如可以为约0.2mm~约1mm、优选为约0.3mm~约0.8mm、进一步优选为约0.4mm~约0.7mm,绳(或芯线)的平均直径(平均线径)例如可以为约0.3mm~约1.5mm、优选为约0.5mm~约1.3mm、进一步优选为约0.7mm~约1.2mm。
初捻和终捻的捻系数可以从约0.1~约10的范围选择。需要说明的是,在本申请中,下捻系数和上捻系数的各捻系数可以基于下式来计算。
捻系数=[捻度(次/m)×√总纤度(tex)]/960
为了改善与橡胶成分的胶粘性,可以与上述摩擦传动面的布帛、短纤维同样地用环氧化合物、异氰酸酯化合物、RFL处理液、硅烷偶联剂等对芯线实施胶粘处理。
芯线通常可以沿带主体的长度方向上埋设,可以在长度方向上配设平行的多根芯线,从生产率的观点出发,通常在带的长度方向上近似平行地以规定的间距并列延伸地配设成螺旋状。在配设成螺旋状的情况下,芯线相对于带长度方向的角度例如可以为5°以下,从带移动性的观点出发,优选接近0°。芯线间距根据芯线直径大于芯线直径即可,例如可以为约0.5mm~约2mm、优选为约0.7mm~约1.7mm、进一步优选为约0.8mm~约1.5mm。
[延伸层]
延伸层可以由与压缩橡胶层同样的橡胶组合物形成,也可以由帆布等布帛(增强布)形成。作为布帛(增强布),可以列举例如:机织布、广角帆布、针织布、无纺布等布材等。其中,优选以平织、斜织、缎织等方式织制的机织布、经纱与纬纱的交叉角为约90°~约120°的广角帆布、针织布等。作为构成增强布的纤维,可以利用在上述压缩橡胶层的布帛(针织布等)的项中例示的纤维(吸水性纤维、非吸水性纤维等)等。
作为形成延伸层的橡胶(橡胶组合物),可以使用与形成上述压缩橡胶层(特别是不含亲水性增塑剂的外层)的橡胶组合物同样的橡胶组合物。在这样的橡胶组合物中,增强剂或增强性填充剂(炭黑等)的含量相对于橡胶成分100质量份可以为约30质量份~约150质量份(例如为约40质量份~约120质量份)、优选为约50质量份~约100质量份、进一步优选为约70质量份~约90质量份。为了抑制在背面驱动时因背面橡胶的粘附而产生的异响,在延伸橡胶层中可以含有上述短纤维,相对于橡胶成分100质量份,短纤维的比例例如可以为约5质量份~约30质量份(优选为约10质量份~约25质量份、进一步优选为约15质量份~约25质量份)。短纤维可以在橡胶组合物中无规则地取向。
另外,可以对形成延伸层的布帛(增强布)实施与上述摩擦传动面的布帛、短纤维同样的胶粘处理。此外,也可以代替惯用的胶粘处理或者在实施胶粘处理后,实施使增强布和橡胶组合物在压延辊通过而在增强布上印入橡胶组合物的摩擦处理、在增强布上涂布橡胶糊的涂胶处理、在增强布上层叠橡胶组合物的涂敷处理等。
此外,为了在背面驱动时抑制异响,也可以在延伸层的表面(带的背面)设置凹凸图案(针织布图案、机织布图案、帘织布图案、压花图案等)。
延伸层的厚度(平均厚度)例如可以为约0.5mm~约10mm、优选为约0.7mm~约8mm、进一步优选为约1mm~约5mm。
[胶粘橡胶层]
在压缩橡胶层与延伸层之间无需一定夹设胶粘橡胶层。在本发明的优选的方式中,能够不夹设胶粘橡胶层的情况下制造摩擦传动带,因此生产率高。胶粘橡胶层例如可以由与上述压缩橡胶层同样的橡胶组合物(例如,含有乙烯-α-烯烃弹性体的橡胶组合物)形成。形成胶粘橡胶层的橡胶组合物还可以含有胶粘性改善剂(间苯二酚-甲醛共缩合物、氨基树脂等)等。
胶粘橡胶层的厚度(平均厚度)例如可以为约0.2mm~约5mm、优选为约0.3mm~约3mm、进一步优选为约0.5mm~约2mm。
需要说明的是,在上述延伸橡胶层和胶粘橡胶层的橡胶组合物中,作为橡胶成分,多数情况下使用与上述压缩橡胶层的橡胶组合物的橡胶成分同一系统或同一种类的橡胶。硫化剂或交联剂、共交联剂或交联助剂、硫化促进剂等添加剂的比例也可以分别从与上述压缩橡胶层的橡胶组合物同样的范围选择。
[摩擦传动带的制造方法]
本发明的摩擦传动带(多楔带等)可以通过惯用的方法来制造。例如,可以通过将至少含有布帛(针织布等)和两个以上的由橡胶组合物构成的未硫化压缩橡胶层的筒状的未硫化层叠体的布帛(针织布等)向成形模具进行加压,并且进行硫化而成形出套筒(筒状硫化成形体),将该硫化套筒切割成规定宽度,由此能够制造摩擦传动带。在优选的方式中,使用将延伸层(或未硫化延伸橡胶层)、芯线(芯体)、两个以上的由橡胶组合物构成的未硫化压缩橡胶层和布帛(针织布等)依次层叠为筒状而成的筒状的未硫化层叠体。另外,如上所述,根据需要,筒状的未硫化层叠体也可以为在未硫化压缩橡胶层与延伸层(或未硫化延伸橡胶层)之间夹设未硫化胶粘橡胶层的层叠体,在这样的层叠体中,芯线(芯体)可以埋设在规定的部位、例如未硫化胶粘橡胶层中。更详细而言,例如可以通过下述方法来制造。
(第一制造方法)
摩擦传动带(多楔带等)可以使用具备中空圆筒状外模、在该外模内能够以同心圆状配置的圆筒状内模和能够配设在上述外模与上述内模之间的筒状的未硫化层叠体朝向外模活动或按压的按压单元的成形装置来制造。即,通过在中空圆筒状外模内以同心圆状配置的圆筒状内模上,以使上述布帛朝向上述外模的方式,层叠配置筒状的未硫化层叠体;朝向上述外模对上述筒状的未硫化层叠体进行加压并进行硫化;将进行了硫化的筒状的硫化成形体脱模后加工成规定的方式来制造。上述筒状的未硫化层叠体例如可以是包含至少含有两个以上的压缩橡胶层用未硫化橡胶片和层叠或配置于该未硫化橡胶片的一个面上的延伸橡胶层用未硫化橡胶片的用于形成带主体的未硫化橡胶层叠片;在该未硫化橡胶层叠片的长度方向上埋设的芯线;以及层叠或配置于上述压缩橡胶层用未硫化橡胶片的另一个面上的针织布的中空筒状或套筒状的层叠体,可以使上述针织布朝向外模的肋模地配置这样的层叠体,对未硫化橡胶片进行加压并进行硫化。
更具体而言,在圆筒状内模的外周面上安装能够膨胀收缩的挠性套管,在该挠性套管上卷绕未硫化的延伸层用片,在该片上以螺旋状缠绕芯线(加捻绳),进一步卷绕未硫化的压缩橡胶层用片和布帛(针织布等),从而制作筒状的层叠体。作为可安装于上述内模的外模,使用在内周面刻有两个以上的肋模的中空筒状外模,在该外模内以同心圆状设置卷绕了上述层叠体的内模。然后,使上述挠性套管朝向外模的内周面(肋模)膨胀而将层叠体(压缩橡胶层)压入肋模,进行硫化。然后,从外模中拔出内模,将具有两个以上的肋部的硫化成形体套筒从外模中脱模,由此可以制作套筒状的摩擦传动带(多楔带)。需要说明的是,可以根据需要使用切割器将套筒状的摩擦传动带(多楔带)在带长度方向上以规定的宽度切割,由此制作摩擦传动带(多楔带)。
(第二制造方法)
与第一制造方法相关,例如可以采用日本特开2004-82702号公报中公开的方法,例如如下方法:仅使布帛和压缩橡胶层膨胀而形成预成形体(半硫化状态),接着使延伸层和芯线膨胀并压接于上述预成形体,进行硫化一体化而加工成摩擦传动带(多楔带)。
在这样的方法(特别是上述第一制造方法)中,未硫化橡胶片(或筒状的未硫化层叠体)对外模的压力没有特别限制,在使用拉伸弹性模量高的纤维的芯线的情况下,可以用1.2MPa以上(例如为约1.3MPa~约2MPa、优选为约1.3MPa~约1.7MPa)的压力(例如由上述挠性套管引起的膨胀压力)进行加压。通过利用这样的压力进行加压,即使使用拉伸弹性模量高的纤维的芯线,也能够高精度地成形出肋部的形状。此外,通过在带的至少内周面侧使用具有规定的门尼焦烧最低粘度Vm的橡胶组合物,即使利用挠性套管的膨胀力以高压进行加压,也能够抑制橡胶组合物向摩擦传动面的渗出,抗噪声产生性不降低。
需要说明的是,在由两个以上的未硫化橡胶层形成的压缩橡胶层用未硫化橡胶片中,形成上述内周橡胶层的未硫化橡胶层的厚度可以较薄,对于含有这样的未硫化橡胶层的未硫化橡胶片,例如可以通过利用压延辊对未硫化橡胶片进行压延而形成至少形成上述内周橡胶层的未硫化橡胶层(内周橡胶层用未硫化橡胶层或橡胶片),并在压延辊上与外周橡胶层用未硫化橡胶片层叠从而制备压缩橡胶层用未硫化橡胶片。形成上述内周橡胶层的未硫化橡胶层单独的厚度薄,因此操作性差,片容易产生褶皱等,但是,如果利用这样的方法,则能够将利用压延辊进行了压延的薄膜未硫化橡胶片在压延辊上与形成外周面的未硫化橡胶片层叠并一体化,因此,能够均匀地层叠形成内周橡胶层的未硫化橡胶层,能够大幅地提高操作性和生产率。
实施例
以下,基于实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明不受这些实施例限定。需要说明的是,以下示出使用材料、未硫化橡胶片和带的制备方法、各物性的测定方法或评价方法。
[使用材料]
(橡胶组合物)
EPDM:三井化学株式会社制造的“EPT3070”、门尼粘度(125℃)≈47
氧化锌:堺化学工业株式会社制造的“氧化锌2种”
硬脂酸:日油株式会社制造的“ビーズステアリン酸つばき”
炭黑HAF:东海碳素株式会社制造的“シースト3”、平均一次粒径28nm,碘吸附量80mg/g
亲水性增塑剂:花王株式会社制造的“エマルゲンLS-106”、聚氧亚烷基烷基醚、HLB=12.5、熔点-10℃
增塑剂(非亲水性):出光兴产株式会社制造的“ダイアナプロセスオイルPW-90”、石蜡类操作油
不饱和羧酸金属盐:三新化学工业株式会社制造的“サンエステルSK-30”、甲基丙烯酸锌
聚烯烃粒子:Ticona公司制造的“GUR4150”、粘均分子量920万的超高分子量聚乙烯、平均粒径120μm
抗老化剂:精工化学株式会社制造的“ノンフレックスOD-3”、辛基二苯胺
有机过氧化物:日油株式会社制造的“パークミルD”、二枯基过氧化物
短纤维:尼龙绒、平均纤维长度约0.5mm。
(芯线)
对两根1100分特的聚芳酰胺纤维(拉伸弹性模量70GPa)的束进行合丝,以3.0的捻系数进行初捻,制作初捻纱。接着,将3根初捻纱合丝,在与初捻相反的方向上以3.0的捻系数进行终捻,制作总纤度6600分特的多捻绳。将多捻绳浸渍在下述RFL处理液中后,进行干燥,制作处理绳。
(针织布(布帛))
将作为吸水性纤维的棉短纤纱(40支、1根)和作为非吸水性纤维的PTT/PET共轭纱(纤度84分特)进行编织,制作了编织组织为纬编(桂花针、2层)的针织布。将针织布浸渍在下述RFL处理液中后,进行干燥,制作处理针织布。
(RFL处理液)
含有间苯二酚2.6质量份、37质量%甲醛1.4质量份、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳17.2质量份和水78.8质量份的溶液。
[延伸层和压缩橡胶层用片]
将表1所示配合的橡胶组合物R1用班伯里混炼机进行橡胶混炼,将该混炼橡胶在压延辊通过,制成规定厚度的未硫化压延橡胶片,制作延伸层用片。另外,将表1所示的橡胶组合物R2~R14用班伯里混炼机进行橡胶混炼,将这些混炼橡胶在压延辊通过,制成规定厚度的未硫化压延橡胶片,制作压缩橡胶层用片,测定门尼焦烧最低粘度(Vm)。
[门尼焦烧最低粘度(Vm)]
门尼焦烧最低粘度依照JIS K6300-1(2013)的门尼焦烧试验进行测定。转子使用L型,试验温度设为125℃。需要说明的是,在试验片(未硫化橡胶组合物)与模具接触的面之间,配置厚度约0.04mm的聚酯膜(东丽株式会社制造的“ルミラー”)。将模具关闭后预热1分钟,然后使转子旋转,记录门尼粘度的推移。记录的门尼粘度大致示出图3所示的行为,采用门尼粘度最低时的值作为门尼焦烧最低粘度(Vm)。
[带的制造]
在圆筒状内模的外周面安装挠性套管,在上述挠性套管上卷绕延伸层用片(延伸层用未硫化橡胶片),在上述延伸层用片上以螺旋状缠绕作为芯体的芯线(处理绳),卷绕压缩橡胶层用片(压缩橡胶层用未硫化橡胶片)和处理针织布,从而制作层叠体。需要说明的是,在不使压缩橡胶层为不同配合的两层结构的情况下,作为压缩橡胶层用片,使用组成均匀且厚度2.0mm的未硫化橡胶片。另一方面,在使压缩橡胶层为不同配合的两层结构的情况下,作为压缩橡胶层用片,使用将外周橡胶层用未硫化橡胶片和内周橡胶层用未硫化橡胶片预先层叠(重叠)的层叠片。外周橡胶层用未硫化橡胶片的厚度为1.7mm,内周橡胶层用未硫化橡胶片的厚度为0.3mm,将外周橡胶层用未硫化橡胶片与内周橡胶层用未硫化橡胶片重叠而成的压缩橡胶层用片的厚度为2.0mm。将卷绕有上述层叠体的圆筒状内模以同心圆状的方式设置于在内周面刻设有两个以上的肋模的圆筒状外模内,使上述挠性套管膨胀以1.5MPa的压力将上述层叠体压入肋模中,在温度160℃、时间30分钟的条件下进行硫化。然后,从外模拔出内模,将具有两个以上的肋的硫化橡胶套筒从外模脱模,使用切割器,将硫化橡胶套筒在带长度方向上以规定的宽度进行切割,制作出6PK980的多楔带(肋数:6个、周长:980mm、带形:K形、带厚度:4.3mm、肋高度:约2mm、肋间距:3.56mm)。在外周橡胶层和内周橡胶层使用了不同配合的多楔带中,内周橡胶层的平均厚度减少至0.15mm。另外,在上述多楔带中,压缩橡胶层整体的厚度为2.8mm,内周橡胶层的厚度相对于压缩橡胶层整体的厚度的比例为5.4%。
[内周橡胶层的平均厚度的测定]
将多楔带与带宽度方向平行地切割,用显微镜将切割面放大至20倍进行观察。测定肋前端部的带宽度方向的中央部分的内周橡胶层的厚度。如图2和下述式所示,求出全部肋中测定的内周橡胶层的厚度(t1~tn)的算术平均值,作为内周橡胶层的平均厚度。
内周橡胶层的平均厚度=(t1+t2+t3+…+tn)/n
(式中,n为肋数,本申请实施例的情况下为6)
[两根芯线的剥离力]
将多楔带的延伸层剥离后,如图4所示,在与压缩橡胶层12胶粘的芯线11中,从压缩橡胶层12拉起两根相邻的芯线11a,制作剥离试验用试样。用拉伸试验机(株式会社岛津制作所制造的“AGS-J10kN”)的上侧夹具13b把持拉起的芯线11a,用下侧夹具13a把持拉起芯线11a后的残留部分。使上侧夹具13b以50mm/分钟的速度升高,记录拉伸力。测定时间设为2分钟。试验温度(气氛温度)设为23℃,剥离试验用试样在试验温度下放置3小时以上后进行测定。拉伸力示出波状曲线,按照JIS K6274(2018)的E法求出其平均值。即,忽略试验开始时的初期上升曲线,求出波状曲线的全部峰中的最大值和最小值的平均值。
[抗注水噪声产生性]
利用在图5中示出布局的试验机使带走行,对抗注水噪声产生性进行评价。试验机具备直径140mm的驱动带轮(Dr.)、直径60mm的张紧带轮1(Ten.1)、直径50mm的从动带轮1(Dn.1)、直径60mm的张紧带轮2(Ten.2)和直径111mm的从动带轮2(Dn.2)。驱动带轮的转速在800±160rpm变动。从动带轮1的负荷设定为16N·m,从动带轮2设定为无负荷。带张力设定为200N/6肋。在驱动带轮和从动带轮2的中心的位置,从带的压缩橡胶层侧间歇地进行注水。注水每60秒进行1次(5秒钟)。注水量设定为100cc/秒(500cc/5秒)。试验温度(气氛温度)设定为25℃,试验时间设定为60分钟。通过听觉确认试验中有无产生异响。
[耐久性]
利用在图6中示出布局的试验机使带走行,对耐久性进行评价。试验机具备直径60mm的驱动带轮(Dr.)和直径50mm的惰轮1~4(Id.1~Id.4)。驱动带轮的转速设定为3300rpm。各惰轮设定为无负荷。通过对驱动带轮施加588N的轴载荷,对带施加张力。试验温度(气氛温度)设定为130℃,在带产生故障的时刻结束试验。
[耐磨损性]
利用在图7中示出布局的试验机使带走行,对耐磨损性进行评价。试验机具备直径60mm的驱动带轮(Dr.)、直径60mm的从动带轮(Dn.)和直径60mm的张紧带轮(Ten.)。对张紧带轮施加539N的轴载荷,由此对带施加张力。驱动带轮的转速设定为2000rpm、从动带轮的转速设定为1920rpm,由此在驱动带轮与从动带轮间产生4%滑动。试验温度(气氛温度)设定为25℃,试验时间设定为300小时。测定试验前后的带的质量,通过下式测定磨损率。
磨损率(%)=[(试验前的带质量-试验后的带质量)/试验前的带质量]×100
[发热性(带温度)]
利用在图8中示出布局的试验机使带走行,对发热性进行评价。试验机具备直径120mm的驱动带轮(Dr.)、直径120mm的从动带轮(Dn.)、直径80mm的惰轮1~4(Id.1~Id.4)。驱动带轮的旋转方向设定为图8的圆弧状的箭头方向(逆时针旋转)。从动带轮上的带的卷绕角度设定为80°,带张力设定为400N/6肋,试验温度(气氛温度)设定为25℃。从驱动带轮停止的状态开始试验,试验开始后用10秒钟使驱动带轮的转速升高至1000rpm,然后在1000rpm保持恒定。关于从动带轮的负荷,从试验开始到20秒设定为无负荷,然后使负荷无限大而使带轮的旋转停止(使从动带轮锁死)。使从动带轮锁死开始60秒后(从试验开始80秒后)在惰轮2的位置,用非接触式温度计(株式会社ICHINEN TASCO制造的“THI-500”)测定多楔带的内周面的温度。
将评价结果示于表2中。
由表2的结果可明确,比较例1是压缩橡胶层为1层、使用了R3的橡胶组合物的例子,两根芯线的剥离力低,在耐久试验中在72小时时发生了弹出(芯线从带侧面飞出的现象)。比较例2是压缩橡胶层为1层、使用了R2的橡胶组合物的例子,在耐久试验中在177小时时产生裂纹,耐磨损性也低。
与此相对,对于使压缩橡胶层为2层、内周橡胶层由含有亲水性增塑剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物的固化物形成的实施例1~8而言,抗注水噪声产生性、耐久性和耐磨损性均高,结果良好。其中,实施例1~7的各特性的平衡优良,但是,实施例8由于聚烯烃粒子的比例过多,与实施例1~7相比,耐久性(耐裂纹性)略降低。
与实施例1相比,比较例3是使用了非亲水性增塑剂代替亲水性增塑剂的例子,抗注水噪声产生性降低。与实施例1相比,比较例4是去除了不饱和羧酸金属盐的例子,耐久性和耐磨损性降低。与实施例1相比,比较例5是去除了聚烯烃粒子的例子,耐久性和耐磨损性降低。比较例6不含亲水性增塑剂和不饱和羧酸金属盐,因此抗注水噪声产生性、耐磨损性均低。
在发热性试验(带温度)中,使用了在内周橡胶层中不含聚烯烃粒子的R2、R13的比较例2和5的带温度特别高。由这些结果可以推断出,通过使内周橡胶层中含有聚烯烃粒子,具有抑制在带轮锁死时带温度升高的效果。可以说,在发热性试验中带温度越低,则即使在带轮锁死的情况下或者产生过量的负荷而带滑动的情况下,抑制发热的效果都高。因此,通过抑制发热能够抑制橡胶的劣化,也能够提高摩擦传动带的耐久性。
参考特定的实施方式对本发明详细地进行了说明,但对于本领域技术人员而言显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变更和修正。
本申请基于2019年10月24日提出的日本专利申请2019-193675和2020年9月17日提出的日本专利申请2020-156394,其内容以参考的方式并入与此。
产业上的可利用性
本发明的摩擦传动带与带轮组合能够用作各种领域、例如汽车、两轮摩托车、雪地车、产业机械、农业机械(包括大型农业机械)等的动力传递带。特别是即使在高负荷传动中也能够减少转矩损耗,耐久性高,因此作为汽车的辅机驱动用摩擦传动带(特别是多楔带)是有用的。
符号说明
1…摩擦传动带(多楔带)
2…延伸橡胶层
3…压缩橡胶层
3a…内周橡胶层
3b…外周橡胶层
4…芯线
5…肋部
6…针织布
Claims (12)
1.一种摩擦传动带,其中,
压缩橡胶层的摩擦传动面被布帛被覆,
所述压缩橡胶层具有与所述布帛接触的内周橡胶层和比该内周橡胶层更靠外周侧的外周橡胶层,
所述内周橡胶层由含有作为亲水性增塑剂的表面活性剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物的固化物形成。
2.如权利要求1所述的摩擦传动带,其中,所述布帛含有纤维素类纤维。
3.如权利要求1或2所述的摩擦传动带,其中,所述聚烯烃粒子含有超高分子量聚乙烯粒子。
4.如权利要求1~3中任一项所述的摩擦传动带,其中,相对于所述压缩橡胶层整体,所述内周橡胶层的厚度比例为1~50%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的摩擦传动带,其中,还包含在带主体的长度方向上延伸的芯线,构成所述芯线的纤维的拉伸弹性模量为50GPa以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的摩擦传动带,其中,所述外周橡胶层不含聚烯烃粒子。
7.如权利要求1~6中任一项所述的摩擦传动带,其中,所述芯线由聚芳酰胺纤维和碳纤维中的至少一者形成。
8.如权利要求1~7中任一项所述的摩擦传动带,其为多楔带。
9.一种摩擦传动带的制造方法,在配置于中空圆筒状外模内的圆筒状内模上,将包含压缩橡胶层用未硫化橡胶片和层叠于所述未硫化橡胶片上的布帛的未硫化层叠体以使所述布帛朝向所述外模的方式配置;至少朝向所述外模对所述未硫化层叠体进行加压,对所述未硫化层叠体进行硫化;将进行了硫化的橡胶片与布帛的成形体脱模,制造规定形态的摩擦传动带,在该方法中,
由与所述布帛接触的内周橡胶层用未硫化橡胶片和比所述内周橡胶层用未硫化橡胶片更靠外周侧的外周橡胶层用未硫化橡胶片形成所述未硫化橡胶片,由含有作为亲水性增塑剂的表面活性剂、不饱和羧酸金属盐和聚烯烃粒子的橡胶组合物形成所述内周橡胶层用未硫化橡胶片。
10.如权利要求9所述的制造方法,其中,以1.2MPa以上的压力对所述未硫化层叠体进行加压并进行硫化。
11.如权利要求9或10所述的制造方法,其中,利用压延辊对未硫化橡胶片进行压延,形成与布帛接触的内周橡胶层用未硫化橡胶片,在压延辊上与外周橡胶层用未硫化橡胶片层叠,制备所述压缩橡胶层用未硫化橡胶片。
12.如权利要求9~11中任一项所述的制造方法,其中,将中空筒状或套筒状的所述未硫化层叠体以使所述针织布朝向外模的肋模的方式配置,利用安装于所述内模上并且能够膨胀收缩的挠性套管的膨胀压力对所述未硫化层叠体进行加压并进行硫化,所述未硫化层叠体包含:用于形成带主体的未硫化橡胶层叠片,该未硫化橡胶层叠片至少包含所述压缩橡胶层用未硫化橡胶片和层叠或配置于所述压缩橡胶层用未硫化橡胶片的一个面上的延伸橡胶层用未硫化橡胶片;在所述未硫化橡胶层叠片的长度方向上埋设的芯线;以及作为所述布帛的针织布,该针织布层叠或配置于所述压缩橡胶层用未硫化橡胶片的另一个面上。
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