CN118140072A - 齿形带及其制造方法 - Google Patents

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CN118140072A
CN118140072A CN202280064292.8A CN202280064292A CN118140072A CN 118140072 A CN118140072 A CN 118140072A CN 202280064292 A CN202280064292 A CN 202280064292A CN 118140072 A CN118140072 A CN 118140072A
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大崎侑
逸见祐介
水本匠
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Mitsuboshi Belting Ltd
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Abstract

本发明涉及一种齿形带,具备埋设了沿着带周向延伸的芯线的背部和沿带周向隔开间隔地形成于所述背部的内周面的多个齿部,包括相对于所述芯线而形成于带外周侧的背橡胶层和相对于所述芯线而形成于带内周侧的第一橡胶层以及第二橡胶层,其中,所述背部包括所述背橡胶层,所述第一橡胶层的弹性率比所述第二橡胶层的弹性率大,所述第一橡胶层由包含第一橡胶成分以及第一短纤维的第一交联橡胶组成物形成,所述第一短纤维的比例为相对于100质量份的所述第一橡胶成分而占5~60质量份,所述第一短纤维沿着所述齿部的轮廓而定向于带长度方向,所述齿部包括所述第一橡胶层和介于该第一橡胶层与所述芯线之间的所述第二橡胶层。

Description

齿形带及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于与齿形带轮啮合并在高负荷条件下在一般工业用机械等中同步地传递动力的橡胶制齿形带(或齿布包覆的橡胶制齿形带)及其制造方法。
背景技术
传递动力的传动带大致分为摩擦传动带和啮合传动带。作为摩擦传动带,列举平带、V带、V肋形带等,作为啮合传动带,列举齿形带。齿形带具有将芯线与带周向大致平行地埋设的背部、沿带周向以预定间隔配设的齿部、将齿部的表面包覆的齿布。齿形带的齿部通过与具有和齿部相对的槽的带轮嵌合来进行动力的传递。齿形带在与带轮之间不发生打滑,即便是高负荷也能够可靠地传动。近年来,作为工业用机械、汽车的内燃机、自动两轮车的后轮驱动用而使用的例子不断增加,尤其伴随于机械的小型化,要求与小型化对应的齿形带(与小径带轮的对应、宽窄化)。在与以往的大型的齿形带相同的环境下,使用小型化的齿形带时,更高的负荷作用于齿形带。因此,需要一方面与小型化对应,另一方面还能够承受更高的负荷进行作用的条件下的使用的耐久性高的齿形带。
齿形带的作为耐久性而重要的因素有齿部的刚性(抗变形性)。在与齿形带轮啮合的过程中,由于与齿形带轮的接触而齿部反复变形时,导致由跳齿(跳动)引起的啮合不良和由齿根部分的龟裂引起的缺齿这样的故障。缺齿可认为是在齿部从带主体脱落的故障形态下由于齿部反复变形而应力集中地作用于齿部的根部的过程中首先齿根产生微小的龟裂、接着该龟裂成长这样的机理。尤其,在较高的负荷进行作用的条件下使用齿形带的情况下,集中于齿根部分的应力变得特别大,容易以齿根为起点产生龟裂并导致缺齿。详细而言,主要在齿根部分的齿部表面或表面附近产生的微小龟裂大多情况下朝向形成齿部的齿橡胶内部而龟裂恶化(成长)并导致缺齿。
因此,为了抑制齿部的变形,需要提高刚性。另一方面,在提高齿部的刚性时,带的弯曲刚性也变高,弯曲性下降。伴随于机械的小型化,齿形带轮小型化(小径化)时,还需要能够卷绕于小径带轮并具有良好的啮合性的高弯曲性(柔软度)。为了提高弯曲性,提高齿部的刚性的处理方法不适合。另一方面,即便在产生了微小的龟裂的情况下,只要能够抑制微小的龟裂成长并成为缺齿,则也能够防止缺齿。
即,在齿形带中,齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度)处于背反关系并难以兼顾,因此需要用于实现该兼顾的取得平衡的处理方法,并且在由于长期的使用等而产生了微小的龟裂的情况下,需要抑制龟裂的成长。
日本特开2011-85160号公报(专利文献1)中公开了一种在一个面上沿着长度方向交替地设有齿部和齿底部的带主体的内部埋设了带宽度方向的弹性率为100GPa以上的中间帆布的齿形带,作为所述齿部,记载了一种由芯橡胶层和齿橡胶层形成的齿部,该芯橡胶层构成齿部内部,该齿橡胶层沿着齿部外周配置并且层叠于所述芯橡胶层的所述一个面侧,且所述芯橡胶层的模量比所述齿橡胶层的模量高。
并且,国际公开第2011/045984号(专利文献2)中公开了一种具备在一个面上沿着长度方向交替地设有齿部和齿底部的带主体的齿形带,作为所述带主体部,记载了一种具有齿橡胶层和芯橡胶层的带主体部,该齿橡胶层以沿着所述齿部外周的方式配置,该芯橡胶层构成所述齿部的内部,所述芯橡胶层与所述齿橡胶层相比模量较高。
而且,日本特开2008-115938号公报(专利文献3)中公开了一种齿形带,具备在一个面上沿着长度方向交替地形成有齿部和齿底部的齿橡胶层、在带另一个面上形成的背橡胶层、在所述齿橡胶层与所述背橡胶层之间形成的粘接橡胶层、在所述粘接橡胶层的内部埋设的芯线,并且在所述齿橡胶层中混入了沿着齿橡胶层的表面定向的短纤维,在所述粘接橡胶层中混入了沿带的厚度方向定向的短纤维。在该文献中记载了在所述短纤维为芳纶纤维的情况下,短纤维的比例为,相对于100质量份的基体橡胶,短纤维为例如1~10质量份,优选为1~5质量份,在实施例中,齿橡胶层、粘接橡胶层均相对于基体橡胶100质量份而为4质量份。并且,在实施例中,齿橡胶层的橡胶组成物和粘接橡胶层的橡胶组成物为相同组成。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-85160号公报
专利文献2:国际公开第2011/045984号
专利文献3:日本特开2008-115938号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在专利文献1~3的齿形带中,也难以兼顾齿形带的齿部的刚性和弯曲性,容易产生龟裂。而且,在这些齿形带中,抗缺齿性也不充分,即便产生的龟裂是微小的龟裂,也会以微小的龟裂为起点而龟裂马上恶化并产生缺齿,因此耐久性也较低。
因此,本发明的目的在于提供一种能够兼顾齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度)且抗缺齿性(耐久性)也优异的齿形带及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明者等为了达成所述课题而着眼于构成齿部的橡胶层中的层构造(机械性物性的分配),专心研究了确保也能够承受更高的负荷进行作用的条件下的使用的齿部的刚性并且能够兼顾处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度)的取得平衡的方案,并且为了也使抗缺齿性提高而研究了橡胶层的配合成分。其结果是,发现了通过用第一橡胶层和在该第一橡胶层与芯线之间形成的第二橡胶层来形成齿形带的齿部,将所述第一橡胶层的弹性率调整成比所述第二橡胶层的弹性率大,并且使短纤维沿着齿部的轮廓而定向于带长度方向并与所述第一橡胶层配合,能够兼顾齿部的刚性和弯曲性,并且还能够提高抗缺齿性,完成了本发明。
即,作为本发明的方案[1]的齿形带具备:背部,埋设有沿着带周向延伸的芯线;以及多个齿部,沿带周向隔开间隔地形成于所述背部的内周面,所述齿形带包括相对于所述芯线而形成于带外周侧的背橡胶层和相对于所述芯线而形成于带内周侧的第一橡胶层以及第二橡胶层,其中,所述背部包括所述背橡胶层,所述第一橡胶层的弹性率比所述第二橡胶层的弹性率大,所述第一橡胶层由包含第一橡胶成分以及第一短纤维的第一交联橡胶组成物形成,所述第一短纤维的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一短纤维为5~60质量份,所述第一短纤维沿着所述齿部的轮廓而定向于带长度方向,所述齿部包括所述第一橡胶层和介于该第一橡胶层与所述芯线之间的所述第二橡胶层。
本发明的方案[2]为如下方案:所述第一橡胶层的面积比例为,在带周向的剖视观察下,相对于所述第一橡胶层以及所述第二橡胶层的总面积而为10~80面积%。
本发明的方案[3]为如下方案:在所述方案[1]或[2]的基础上,所述第一橡胶层的带周向的拉伸强度为40~90MPa,所述第一橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为4~25MPa,所述第二橡胶层的带周向的拉伸强度为10~50MPa,所述第二橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为1~10MPa。
本发明的方案[4]为如下方案:在所述方案[1]~[3]中的任一个方案的基础上,所述第一橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为所述第二橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率的1.1~10倍。
本发明的方案[5]为如下方案:在所述方案[1]~[4]中的任一个方案的基础上,所述第一短纤维为聚酰胺纤维。
本发明的方案[6]为如下方案:在所述方案[1]~[5]中的任一个方案的基础上,所述第一交联橡胶组成物还包含第一交联剂以及第一共交联剂,所述第二橡胶层由包含第二橡胶成分、第二交联剂以及第二共交联剂的第二交联橡胶组成物形成,所述第一橡胶成分包括第一复合聚合物,该第一复合聚合物包含氢化丁腈橡胶和不饱和羧酸金属盐,所述第二橡胶成分包括第二复合聚合物,该第二复合聚合物包含氢化丁腈橡胶和不饱和羧酸金属盐,所述第一共交联剂的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一共交联剂为1~40质量份,所述第二共交联剂的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二共交联剂为0.2~25质量份。
本发明的方案[7]为如下方案:在所述方案[6]的基础上,所述第二交联橡胶组成物还包含第二短纤维,在所述第二交联橡胶组成物中,所述第二短纤维的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二短纤维为5质量份以下。
本发明的方案[8]为如下方案:在所述方案[6]或[7]的基础上,所述第一交联橡胶组成物还包含第一增强性无机填充剂,所述第二交联橡胶组成物还包含第二增强性无机填充剂,所述第一复合聚合物的比例在所述第一橡胶成分中为80质量%以上,所述第二复合聚合物的比例为,在所述第二橡胶成分中为30质量%以上,所述第一交联剂包含第一有机过氧化物,所述第一有机过氧化物的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一有机过氧化物为1~20质量份,所述第二交联剂包含第二有机过氧化物,所述第二有机过氧化物的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二有机过氧化物为0.5~5质量份,所述第一增强性无机填充剂的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一增强性无机填充剂为10质量份以下,所述第二增强性无机填充剂的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二增强性无机填充剂为10质量份以下。
作为方案[9],本发明还包括一种齿形带的制造方法,是所述方案[1]~[8]中的任一个方案的齿形带的制造方法,包括:第一橡胶层前驱体调制工序,调制使第一短纤维沿片材面的一方向定向的未交联橡胶片,来作为用于形成第一橡胶层的第一橡胶层前驱体;以及预备成形工序,将所述第一橡胶层前驱体和用于形成第二橡胶层的作为未交联橡胶片的第二橡胶层前驱体以所述第一短纤维沿带长度方向而定向的配置方式进行层叠,来制作半交联状态的预备成形体。
发明效果
在本发明中,齿形带的齿部由第一橡胶层和在该第一橡胶层与芯线之间形成的第二橡胶层形成,被调整成所述第一橡胶层的弹性率比所述第二橡胶层的弹性率大,并且所述第一橡胶层由包含第一橡胶成分100质量份以及第一短纤维5~60质量份的第一交联橡胶组成物形成,所述第一短纤维沿着齿部的轮廓(第一橡胶层的轮廓或齿布面)而定向于带长度方向,因此确保也能够承受更高的负荷进行作用的条件下的使用的齿部的刚性,并且能够兼顾处于背反关系的齿部的刚性和弯曲性,还能够提高抗缺齿性。因此,在本发明中,可提供一种能够抑制带运转中的跳动(跳齿)并且还能够提高带耐久性的齿形带。在该齿形带中,还能够抑制由运转中产生的微小龟裂的成长引起的齿部的缺损(缺齿),能够实现高负荷运转时的长寿命化。
附图说明
图1是示出本发明的齿形带的一例的局部截面立体图。
图2是图1的齿形带的概略截面图。
图3是用于说明图1的齿形带的齿部的功能的概略截面图。
图4是用于说明图1的齿形带的短纤维的定向状态的概略截面图。
图5是用于说明齿形带中产生了龟裂的状态的概略截面图。
图6是用于说明实施例的齿刚性试验的测定方法的概略示意图。
图7是示出用于说明实施例的齿刚性试验的测定方法的测定数据的一例的坐标图。
图8是实施例中获得的齿形带的齿部的概略截面图。
具体实施方式
<齿形带>
以下,根据需要来参照附图并详细地说明本发明的齿形带的一例。
图1是示出本发明的齿形带的一例的局部截面立体图,图2是图1的齿形带的概略截面图。该例的齿形带1是环状的啮合传动带,具备埋设了沿带周向(长度方向)延伸的芯线5的背部1c和以预定间隔设于背部1c的内周面且沿带宽度方向延伸的多个齿部1a,齿部侧的带表面(内周面)由齿布2构成。所述背部1c具有在芯线5的带外周面侧配设的背橡胶层6,该背橡胶层6形成了带外周面。而且,本发明的齿形带1在芯线5的带内周面侧在所述齿布2与所述芯线5之间具有第一橡胶层(表面部橡胶层)3以及第二橡胶层(内部橡胶层)4。所述第一橡胶层3沿着所述齿布2的轮廓配设于带内周面(与所述齿布2接触),所述第二橡胶层4介于或配设于所述第一橡胶层3与所述芯线5之间(与所述芯线5接触)。所述第一橡胶层3具有比所述第二橡胶层4高的弹性率(尤其拉伸弹性率)。
在相邻的齿部1a与齿部1a之间存在平坦的齿底部1b,所述齿部1a和所述齿底部1b在带内周面中沿着周向(带长度方向)交替地形成。即,所述齿部1a的表面以及所述背部1c的内周面(即齿底部1b的表面)由连续的一张齿布2构成。
需要说明的是,在图1所示的实施方式中,构成齿部的表面的齿布是齿部的构成要件,另一方面构成齿底部的表面的齿布是背部的构成要件。并且,构成齿部的各齿布是连续的齿布的一部分(图2中的齿布2的一部分)。
所述齿部1a在该例中带周向的截面形状为大致梯形形状。并且,截面大致梯形形状的齿部1a的周向的表面由所述齿布2构成,截面大致梯形形状的齿部1a由沿着该齿布2形成的第一橡胶层3和在该第一橡胶层3与所述芯线5之间形成的第二橡胶层4形成。需要说明的是,在齿底部1b中,也在齿布2与芯线5之间夹有作为表面部橡胶层的第一橡胶层和作为内部橡胶层的第二橡胶层(未图示)。齿底部中的第一橡胶层以及第二橡胶层的厚度与齿部1a中的第一橡胶层3以及第二橡胶层4的厚度相比极薄。
所述芯线5沿带长度方向(周向)延伸,且在带宽度方向上隔开间隔地排列。相邻的芯线5的间隙也可以由构成背橡胶层6以及/或者第二橡胶层的交联橡胶组成物(尤其构成背橡胶层6的交联橡胶组成物)形成。
齿形带使用于工业用机械、汽车的内燃机、自动两轮车的后轮驱动等中的高负荷传动用途。例如,齿形带在卷绕于驱动带轮(齿形带轮)与从动带轮(齿形带轮)之间的状态下通过驱动带轮的旋转而从驱动带轮侧向从动带轮侧传递动力。
需要说明的是,本发明的齿形带并不限定于图1以及2所示的方式以及构造。例如,多个齿部只要能够与齿形带轮啮合即可,齿部的截面形状(齿形带的带周向的截面形状)并不限定于大致梯形形状,例如也可以为半圆形、半椭圆形、多边形[三角形、四边形(矩形、梯形等)等]等。在这些中,从啮合传动性等的角度出发,优选梯形形状或大致梯形形状。
在本发明的齿形带(芯线的内周侧)中,第一橡胶层的面积比例为,在带周向(带长度方向)的剖视观察下,相对于第一橡胶层以及第二橡胶层的总面积,第一橡胶层为例如10~80面积%,优选为20~70面积%,还优选为30~60面积%,更优选为35~50面积%。在该面积比例过小时,齿部的刚性(抗变形性)有可能不足,相反过大时带的弯曲刚性变高,弯曲性(柔软度)有可能不足。
在本发明的齿形带中,周向上相邻的齿部的中心之间的平均距离(齿距、参照图2)可以根据齿形带轮的方式等而为例如2~25mm。齿距的数值与齿部的尺寸(齿部的带周向的长度以及齿部的齿高)的大小也对应。即,齿距越大,则类似地齿部的尺寸也变得越大。尤其,在较高的负荷进行作用的用途中,需要尺寸较大的齿部,齿距可以为5mm以上,优选为8mm以上,更优选为14mm以上。
而且,齿部的平均齿高相对于带整体的平均厚度而优选为40~70%,更优选为50~65%。
需要说明的是,在本申请中,如图2所示,齿部的平均齿高是指带内周面中突出的齿部的平均高度(从齿底部突出的齿部的平均高度)。
[齿部]
齿部包括配置于表面侧(内表面侧)的第一橡胶层和与第一橡胶层接触的配置于内部侧的第二橡胶层。第一橡胶层和第二橡胶层由不同的交联橡胶组成物形成,第一橡胶层的弹性率(模量)相对较大,第二橡胶层的弹性率(模量)相对较小。在本发明的齿形带中,形成齿部的交联橡胶组成物具有这种双层构造,由此能够兼顾齿部的刚性和弯曲性。关于该机理,参照图3并进行说明。需要说明的是,在本申请中,形成齿部的橡胶层在齿部包括齿布的情况下是指介于芯线与齿布之间的橡胶层,在齿部不包括齿布的情况下是指相对于芯线而介于内周面侧的橡胶层。并且,将形成齿部的橡胶层即第一橡胶层和第二橡胶层总称为齿橡胶层。
齿部也可以还包括构成表面的齿布。在齿部不包括齿布的情况下,第一橡胶层的表面形成带内周面,但是在齿部包括齿布的情况下,齿橡胶层的表面由齿布包覆,带内周面由齿布构成。即,在齿部包括齿布的情况下,齿部包括第一橡胶层和第二橡胶层,第一橡胶层的表面由齿布构成,第一橡胶层沿着齿部的轮廓配置于与齿布接触的表面侧,第二橡胶层配置于与第一橡胶层接触的内部侧。
本发明者等发现在齿部内部对弯曲性(柔软度)有影响的部位是相当于第二橡胶层的齿部内部、尤其位于芯线5的下部的C部。即,发现了在齿部内部尤其所述C部为高刚性(高弹性率)的橡胶层时弯曲性(柔软度)下降。因此,在本发明的齿形带中,为了确保高弯曲性,将位于齿部内部的第二橡胶层尤其内置C部的第二橡胶层4相对地调整成低刚性(低弹性率)。
而且,本发明者等发现了在齿部内部中对抗变形性有影响的部位是相当于第一橡胶层的齿布附近、尤其位于齿部的侧面的A部以及位于齿底部附近的B部。即,发现了在A部以及B部为低刚性(低弹性率)的橡胶层时抗变形性下降。详细而言,作为齿部侧面的A部是与带轮接触并承受最大负荷(冲击)的部位,因此在A部的交联橡胶组成物为高刚性(高弹性率)时是有效的。另一方面,作为齿底部附近的根部的B部是由于反复的变形而先产生微小的龟裂的部分(导致缺齿的起点部分),因此在B部的交联橡胶组成物为高刚性(高弹性率)时是有效的。因此,在本发明的齿形带中,为了确保抗变形性,将内置A部以及B部的第一橡胶层3相对地调整成高刚性(高弹性率)。
从抗变形性的角度出发,作为齿部,只要至少A部以及B部由高刚性橡胶形成即可,齿部的顶部(齿尖的部分)也可以不由高刚性橡胶形成。相对于此,在本发明的齿形带中,从生产率高且能够实现高度的抗变形性的点出发,也包括顶部在内的第一橡胶层由高刚性橡胶形成。
第一橡胶层的拉伸强度在带周向上为例如40~90MPa,优选为45~85MPa,还优选为50~83MPa,更优选为55~80MPa,最优选为60~80MPa。在拉伸强度过小时,有可能齿部的刚性下降而抗变形性下降,相反过大时有可能带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性下降。
第二橡胶层的拉伸强度在带周向上为例如10~50MPa,优选为20~45MPa,还优选为25~40MPa,更优选为25~35MPa,最优选为30~35MPa。在拉伸强度过小时,抗变形性有可能下降,相反过大时带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性有可能下降。
在带周向上,第一橡胶层的拉伸强度比第二橡胶层的拉伸强度大,第一橡胶层的拉伸强度相对于第二橡胶层的拉伸强度的比(第一橡胶层的拉伸强度/第二橡胶层的拉伸强度)可以为1.3~3.5,优选为1.5~3.3,还优选为1.8~3,更优选为2~2.7,最优选为2.2~2.5。通过使两层的拉伸强度的比处于该范围,能够取得处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度)的平衡,实现兼顾。
需要说明的是,在本申请中,作为第一橡胶层以及第二橡胶层的拉伸强度,将用依据JIS K6251(2017)的方法能够测定的各橡胶层的“拉伸强度T”的值作为拉伸强度的指标值来使用。详细而言,能够用后述的实施例所记载的方法测定。
第一橡胶层的拉伸弹性率(模量)在带宽度方向上可以从例如4~25MPa左右的范围内选择,例如为5~20MPa,优选为6~18MPa,还优选为8~16MPa,更优选为10~15MPa,最优选为12~15MPa。在拉伸弹性率过小时,有可能齿部的刚性下降而抗变形性下降,相反过大时带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性有可能下降。
第二橡胶层的拉伸弹性率(模量)在带宽度方向上为例如1~10MPa,优选为2~5MPa,还优选为3~4.5MPa,更优选为3.5~4MPa。在拉伸弹性率过小时,抗变形性有可能下降,相反过大时带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性有可能下降。
在带宽度方向上,第一橡胶层的拉伸弹性率比第二橡胶层的拉伸弹性率大,第一橡胶层的拉伸弹性率相对于第二橡胶层的拉伸弹性率的比(第一橡胶层的拉伸弹性率/第二橡胶层的拉伸弹性率)可以为1.1~10,例如为2~7,优选为2~5,还优选为2.2~5(例如2.5~5),更优选为3~4.5,最优选为3.5~4。通过使两层的拉伸弹性率的比处于该范围内,能够取得处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度)的平衡,实现兼顾。
需要说明的是,在本申请中,作为第一橡胶层以及第二橡胶层的拉伸弹性率(模量),将用依据JIS K6251(2017)的方法能够测定的各橡胶层的“伸长2%时的拉伸应力”的值作为拉伸弹性率(模量)的指标值来使用。详细而言,能够用后述的实施例所记载的方法测定。
而且,在齿部中,第一橡胶层由包含第一橡胶成分以及第一短纤维的第一交联橡胶组成物形成,所述第一短纤维沿着所述齿部的轮廓而定向于带长度方向(带周向)。在本发明的齿形带中,通过将齿部调整成前述那样的双层构造,能够兼顾刚性和弯曲性,能够抑制主要产生于齿根的微小的龟裂,即便在由于长期的使用等而产生了微小的龟裂的情况下,在第一橡胶层中第一短纤维沿所述方向定向,由此也能够抑制齿形带变成缺齿,能够提高带的抗缺齿性(耐久性)。关于抗缺齿性提高的机理,参照图4以及图5并进行说明。
图4是用于说明图1的齿形带的短纤维的定向状态的概略截面图,图5是用于说明齿形带中产生了龟裂的状态的概略截面图。
如图5所示,齿形带11由齿布12、用该齿布12包覆的齿橡胶层13、背橡胶层16、介于所述齿橡胶层13与所述背橡胶层16之间的芯线15形成,微小的龟裂在齿橡胶层13的齿根的橡胶表面和表面附近容易产生。产生的微小的龟裂朝向齿橡胶层13的内部从橡胶表面沿大致垂直方向(图5中的箭头A方向)恶化并成长成龟裂13a,导致缺齿。
相对于此,如图4所示,在本发明的齿形带1中,位于齿布2侧的第一橡胶层3包含第一短纤维3a。图4是对于第一短纤维3a为了理解定向方向而示意性地示出第一橡胶层3中的第一短纤维3a的分散状态的图,在所述第一橡胶层3的内部,所述第一短纤维3a沿着齿布2的轮廓(齿布的面方向)定向于带长度方向。即,所述第一短纤维3a在第一橡胶层3的内部定向成与齿布的面方向大致平行。这样的第一短纤维3a的定向方向是与微小的龟裂恶化的方向(图5中的箭头A方向等从齿布面向内侧延伸的方向或与齿布面大致垂直的方向)交叉的方向(尤其大致正交的方向),因此在第一橡胶层3以预定的比例包含第一短纤维3a时,在第一橡胶层3的表面或内部产生的微小龟裂的恶化方向上始终存在与该恶化方向交叉或大致正交的形态的第一短纤维3a。因此,在本发明的齿形带1的第一橡胶层3中,第一短纤维3a具有阻止(防止)微小的龟裂的恶化的功能,即便因反复的变形而产生了微小的龟裂,也能够阻止龟裂的恶化,能够提高齿形带的抗缺齿性。用于显现这种功能的第一短纤维的比例为,相对于第一橡胶成分100质量份而为5~60质量份,尤其为10~60质量份左右。相对于此,在齿橡胶层中包含短纤维的专利文献3的齿形带中,短纤维的比例较少,无法有效地阻止龟裂的恶化,不仅无法提高抗缺齿性,而且未调整齿橡胶层和粘接橡胶层的模量,微小的龟裂本身还容易产生。
需要说明的是,在本申请中,第一短纤维沿着齿部的轮廓而定向的状态不仅指第一短纤维定向成与齿部的轮廓大致平行的状态,也指第一短纤维定向成与齿布的轮廓大致平行的状态。第一短纤维沿带长度方向定向的状态也一样。
并且,在本申请中,“齿部的轮廓”可以为第一橡胶层的轮廓,在齿部包括齿布的情况下既可以为齿布面或齿布与第一橡胶层之间的界面,也可以为第一橡胶层与第二橡胶层之间的界面。尤其,第一短纤维是否沿着齿部的轮廓而定向可以以第一橡胶层与第二橡胶层之间的界面为基准,例如若第一短纤维与对应的所述界面(距第一短纤维处于最短距离的所述界面的对应部位)大致平行,则可以判断为沿着齿部的轮廓。
第一橡胶层的形状只要为沿着齿布形成的层状即可,并未特别限定,不限定于图1~3所示的具有不均匀的厚度的层形状(即在齿部的带长度方向的剖视观察下层的厚度在齿部的顶部或中央部最大且朝向齿部的底部减小的形状),也可以为具有均匀的厚度的层形状。在这些中,从生产率等的角度出发,优选具有不均匀的厚度的层形状(尤其在齿部的带长度方向的剖视观察下层的厚度在齿部的顶部或中央部最大且朝向齿部的底部减小的形状)。
在齿部中,第一橡胶层的面积比例可以从在带长度方向(周向)的剖视观察下相对于第一橡胶层以及第二橡胶层的总面积而第一橡胶层为5~85面积%左右的范围内选择,例如为10~80面积%,优选为20~70面积%,还优选为30~60面积%。在该面积比例过小时,有可能齿部的刚性(抗变形性)不足,带的运转性、耐久性也下降,相反过大时有可能带的弯曲刚性变高而弯曲性(柔软度)不足,带耐久性也下降。在带耐久性重要的用途中,所述面积比例优选为15~65面积%,还优选为20~60面积%。
第二橡胶层的形状并不限定于在第一橡胶层与芯线之间形成的大致梯形形状,也可以为沿着第一橡胶层形成的层状、在沿着第一橡胶层形成的其他的橡胶层与芯线之间形成的大致梯形形状等。在这些中,从能够提高齿部的弯曲性的点出发,优选为与芯线接触的形状即在第一橡胶层与芯线之间形成的大致梯形形状、在所述其他的橡胶层与芯线之间形成的大致梯形形状,特别优选为在第一橡胶层与芯线之间形成的大致梯形形状。
第一橡胶层(构成第一橡胶层的第一交联橡胶组成物)的橡胶硬度Hs按D型硬度为例如65~80度,优选为68~78度,更优选为70~76度,最优选为70~73度。在硬度过小时,有可能齿部的刚性下降而抗变形性下降,相反过大时带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性有可能下降。
第二橡胶层(构成第二橡胶层的第二交联橡胶组成物)的橡胶硬度Hs按D型硬度为例如60~66度,优选为62~66度,还优选为63~66度。在硬度过小时,抗变形性有可能下降,相反过大时带的弯曲性尤其向小径带轮的卷绕(啮合)性有可能下降。
需要说明的是,在本申请中,第一橡胶层以及第二橡胶层的D型硬度依据于JISK6253(2012)(硫化橡胶以及热塑性橡胶-硬度的求法-)中规定的弹簧式硬度计硬度试验,表示使用D型硬度计测定的值Hs(D型),有时简单记载为橡胶硬度。详细而言,能够用后述的实施例所记载的方法测定,能够作为使用于形成带的橡胶组成物交联反应而获得的橡胶片的硬度来测定。
通常,橡胶组成物的橡胶硬度大多使用A型硬度(使用A型硬度计测定的值),不过在使用A型硬度计测定的值超过90度的情况下优选使用D型硬度计。在本发明的齿形带中,构成齿部的橡胶层的硬度比后述的背橡胶层的硬度高,A型硬度超过90度。因此,构成齿部的橡胶层的硬度用D型硬度来评价。
作为齿橡胶层,只要是不损害本发明的效果的范围,齿部就可以除了第一橡胶层以及第二橡胶层以外还包括其他的橡胶层。作为其他的橡胶层,可列举例如介于齿布与第一橡胶层之间的粘接橡胶层、介于第一橡胶层与第二橡胶层之间的中间橡胶层等。粘接橡胶层可以是用于使齿布与第一橡胶层之间的粘接性提高的层。并且,中间橡胶层可以是具有比第一橡胶层小且比第二橡胶层大的拉伸弹性率的层。在这些中,优选粘接橡胶层(第三橡胶层)。粘接橡胶层的厚度只要是能够提高齿布与第一橡胶层之间的粘接性的程度的厚度即可。具体而言,第三橡胶层(粘接橡胶层)的厚度在齿部的顶部优选为0.5mm以下,更优选为0.3mm以下。在第三橡胶层的厚度过厚时,齿部的刚性有可能下降。
作为齿部的构造,优选齿橡胶层作为其他的层仅包括粘接橡胶层的构造,特别优选不包括其他的层的构造,即由第一橡胶层和在该第一橡胶层与所述芯线之间形成的第二橡胶层构成的构造、或者由将带周向的表面包覆的齿布、沿着该齿布形成的第一橡胶层和在该第一橡胶层与所述芯线之间形成的第二橡胶层构成的构造。
(交联橡胶组成物)
在本发明的齿形带中,特征在于第一橡胶层由作为必须成分包含第一短纤维的第一交联橡胶组成物形成,不过也可以第一橡胶层以及第二橡胶层均由习惯作为齿形带的橡胶组成物来利用的交联橡胶组成物形成。交联橡胶组成物也可以为包含橡胶成分的交联橡胶组成物,通过适当调整组成物的组成,能够调整构成橡胶层的各层尤其第一橡胶层以及第二橡胶层的弹性率(模量)等机械性物性。作为弹性率(模量)等的调整方法,并未特别限定,也可以通过改变构成组成物的成分的组成以及/或者种类来调整,从简便性等的角度出发,优选通过改变交联系配合剂、短纤维、填料的比例以及/或者种类来调整。
(A)橡胶成分
作为形成第一橡胶层以及第二橡胶层的交联橡胶组成物的橡胶成分(第一橡胶成分以及第二橡胶成分),可例示例如二烯系橡胶[天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(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-氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶(HNBR)等]、乙烯-α-烯烃弹性体(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶(ACSM)、表氯醇橡胶、丙烯酸系橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。这些橡胶成分也可以如羧化SBR、羧化NBR等那样被羧化。这些橡胶成分能够单独或两种以上组合使用。
特别优选的橡胶成分是氢化丁腈橡胶(HNBR),氯丁橡胶(CR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)也优选使用。尤其较高的负荷进行作用的用途中的优选的橡胶成分为耐热老化性较高的橡胶、尤其可以被羧化的氢化丁腈橡胶(HNBR)(以下,也包括羧化氢化丁腈橡胶,有时简称为氢化丁腈橡胶)。在橡胶成分中,上述优选的橡胶成分的比例优选为50质量%以上(例如80~100质量%左右),特别优选为100质量%。可以羧化的氢化丁腈橡胶既可以为局部氢化丁腈橡胶,也可以为完全氢化丁腈橡胶。可以羧化的氢化丁腈橡胶的氢化率能够从50~100%左右的范围内选择,可以为70~100%。
需要说明的是,在本申请中,HNBR是指为了维持以往的丁腈橡胶的优点即耐油性并且防止由热老化中的硫磺的复合反应引起的橡胶弹性的老化而通过使以往的丁腈橡胶具有的不饱和键(碳·碳双键)在化学上氢化来使热老化中的复合反应难以发生并改良了耐热性的橡胶。
HNBR的碘值(单位:mg/100mg)为例如5~60(例如7~50),优选为8~40(例如8~35),更优选为10~30。
需要说明的是,在本申请中,碘值是指表示不饱和键的量的指标,碘值越高,则聚合物分子链中包含的不饱和键的量越多。碘值通过向测定样本添加过量的碘并完全反应(使碘和不饱和键反应),利用氧化还原滴定法测定剩余的碘的量而求出。在HNBR的碘值较小的情况下,HNBR彼此的交联反应并不充分,交联橡胶的刚性变低,因此在带运转时抗变形性有可能下降。另一方面,在HNBR的碘值较大时,不饱和键的量变得过多,有可能交联橡胶的热劣化、氧化劣化恶化而带寿命变短。
橡胶成分优选至少包含可以羧化的氢化丁腈橡胶。这种氢化丁腈橡胶的比例在橡胶成分中可以为80~100质量%,优选为90~100质量%,更优选为100质量%。
橡胶成分优选包括包含氢化丁腈橡胶和不饱和羧酸金属盐的复合聚合物或聚合物合金(以下称为“包含不饱和羧酸金属盐的HNBR”)。需要说明的是,在本申请中,将第一橡胶成分所包括的复合聚合物称为第一复合聚合物,将第二橡胶成分所包括的复合聚合物称为第二复合聚合物。该聚合物能够提高齿部的弹性率(模量)、硬度,并且能够抑制橡胶的变形,抑制龟裂的成长。
不饱和羧酸金属盐可以为具有一个或两个以上的羧基的不饱和羧酸和金属离子键合的化合物。
作为不饱和羧酸金属盐的不饱和羧酸,可例示例如(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。这些不饱和羧酸能够单独或两种以上组合使用。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,可例示多价金属,例如元素周期表第2主族元素(镁、钙等)、元素周期表第4主族元素(钛、锆等)、元素周期表第8主族~第14主族元素(例如铁、钴、镍、铜、锌、铝、锡、铅等)等。这些金属也能够单独或两种以上组合使用。优选的金属为元素周期表第2主族元素(镁等)、元素周期表第12主族元素(锌等)等。
作为优选的不饱和羧酸金属盐,可例示(甲基)丙烯酸锌、(甲基)丙烯酸镁等。不饱和羧酸金属盐也能够单独或两种以上组合使用。
氢化丁腈橡胶与不饱和羧酸金属盐的质量比能够从前者/后者=100/80~100/180左右的范围内选择,优选为100/85~100/175,更优选为100/90~100/175。在不饱和羧酸金属盐的比例过少时,交联橡胶组成物(或齿部)的弹性率(模量)、硬度有可能下降,相反过多时带的加工性、弯曲性下降。
需要说明的是,包含所述不饱和羧酸金属盐的HNBR也可以使用市售品。例如,可以使用使作为不饱和羧酸金属盐的甲基丙烯酸锌高度地细分散于HNBR的产品(例如日本瑞翁(株)制、商品名“Zeoforte(ZSC)”等)。
并且,包含不饱和羧酸金属盐的HNBR优选作为与不包含不饱和羧酸金属盐的氢化丁腈橡胶(HNBR)的混合物来使用。氢化丁腈橡胶与不饱和羧酸金属盐的质量比可以通过将市售的包含不饱和羧酸金属盐的HNBR和市售的氢化丁腈橡胶混合来调整。弹性率(模量)、硬度的调整可以通过变更两者的混合比率来调整。
包含不饱和羧酸金属盐的HNBR的比例在橡胶成分中可以为10质量%以上,优选为30质量%以上,还优选为50质量%以上,更优选为80质量%以上,最优选为90质量%以上,也可以为100质量%。尤其,包含不饱和羧酸金属盐的HNBR的比例在第一橡胶层中优选在橡胶成分(第一橡胶成分)中为80质量%以上(尤其100质量%),在第二橡胶层中优选在橡胶成分(第二橡胶成分)中为30质量%以上(尤其100质量%)。这些比例也可以为商品“Zeoforte(ZSC)”中的比例。
作为与包含不饱和羧酸金属盐的HNBR组合的其他的橡胶成分,优选从由HNBR、EPDM以及CR构成的组选择的至少一种。其他的橡胶成分的比例在橡胶成分中为例如70质量%以下,优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下,最优选为10质量%以下。
为了确保层间的紧贴性,第一橡胶层和第二橡胶层优选包括同系列或同种类的橡胶成分,还优选为同种类的橡胶成分,更优选为相同的橡胶成分。
(B)短纤维
如前述那样,第一交联橡胶组成物作为必须成分包含第一短纤维,不过形成第二橡胶层的第二交联橡胶组成物也可以包含第二短纤维。
作为短纤维(第一短纤维以及第二短纤维),可例示例如聚烯烃系纤维(聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等)、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(尼龙纤维)、芳纶纤维等]、聚酯系纤维[聚亚烷基烯丙酯系纤维(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯(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C8-14芳基酯系纤维);聚芳酯纤维、液晶聚酯系纤维等全芳香族聚酯系纤维等]、维尼纶纤维、聚乙烯醇系纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维等合成纤维;棉、麻、羊毛等天然纤维、人造丝等再生纤维素纤维、纤维素酯纤维等;碳纤维、玻璃纤维等无机纤维等。这些短纤维能够单独或两种以上组合使用。尤其,聚酰胺纤维、PBO纤维、玻璃纤维、碳纤维等弹性率(模量)较高的纤维可优选使用,更优选脂肪族聚酰胺纤维(尼龙纤维)、芳纶纤维等聚酰胺纤维、PBO纤维,最优选脂肪族聚酰胺纤维。
短纤维的平均纤维直径为例如1~100μm(例如3~70μm),优选为5~50μm(例如7~30μm),更优选为10~25μm(尤其12~20μm)。短纤维的平均纤维长度为例如0.3~10mm(例如0.5~7mm),优选为1~5mm(尤其2~4mm)。在短纤维的平均纤维直径过小或平均纤维长度过长时,有可能变得无法使短纤维均匀地分散或者难以沿预定方向定向,在平均纤维直径过大或平均纤维长度过短时,各橡胶层的机械性特性有可能下降。
并且,优选对短纤维实施惯用的粘接处理(或表面处理),使粘接成分附着于所述短纤维的至少表面的一部分。通过这种粘接处理,短纤维与橡胶成分的粘接性提高,能够抑制以短纤维与橡胶成分之间的界面为起点的微小龟裂的产生。作为粘接处理,可例示基于环氧化合物(或环氧树脂)、聚异氰酸酯、硅烷偶联剂、间苯二酚-福尔马林-胶乳(RFL)等粘接成分进行的处理。
在第一交联橡胶组成物中,第一短纤维的比例只要如前述那样相对于第一橡胶成分100质量份而为5~60质量份(尤其10~60质量份)即可,优选为8~55质量份(例如10~50质量份),还优选为13~40质量份,更优选为15~30质量份,最优选为18~25质量份。在第一短纤维的比例过少时,抗缺齿性下降,相反过多时不仅短纤维的配合效果变小,而且第一橡胶层的机械性特性下降。
第二交联橡胶组成物也可以不包含第二短纤维,不过从能够提高第二橡胶层的机械性特性的点出发,优选包含第二短纤维。
第二短纤维相对于第二橡胶成分的比例为了提高抗缺齿性而优选比第一短纤维相对于第一橡胶成分的比例小。第二短纤维的比例为,相对于第二橡胶成分100质量份而为10质量份以下(0~10质量份),尤其可以为5质量份以下(例如3质量份以下),优选为0.1~5质量份(例如0.3~4质量份),还优选为0.5~3.5质量份,更优选为1~3质量份,最优选为1.5~2.5质量份。在第二短纤维的比例过多时,能够提高第二交联橡胶组成物的弹性率(模量)、硬度,但是另一方面第二橡胶成分与第二短纤维之间的界面变得容易产生微小的龟裂,抗缺齿性有可能下降。
在第二交联橡胶组成物包含第二短纤维的情况下,第二短纤维的定向方向并未特别限定,不过与第一短纤维一样优选配置成朝向带长度方向。而且,在第二交联橡胶组成物包含第二短纤维的情况下,优选第二短纤维靠近齿布的一侧沿着齿部的轮廓而定向,随着接近芯线而第二短纤维配置成以与芯线大致平行的方式定向。
(C)填充系配合剂
交联橡胶组成物(第一交联橡胶组成物以及第二交联橡胶组成物)也可以还包含填充系配合剂(填料)。作为填充系配合剂(第一填充系配合剂以及第二填充系配合剂),可例示增强性无机填充剂、非增强性填充剂等。
作为增强性无机填充剂(第一增强性无机填充剂以及第二增强性无机填充剂),可例示例如炭黑、二氧化硅等。这些增强性无机填充剂能够单独或两种以上组合使用。增强性无机填充剂可以为粉末状。
炭黑的平均粒径(平均一次粒径)为例如5~200nm,优选为10~150nm,还优选为20~100nm,更优选为30~80nm。炭黑的碘吸附量为例如5~200mg/g,优选为10~150mg/g,还优选为15~100mg/g,更优选为20~80mg/g。
二氧化硅包括干式二氧化硅、湿式二氧化硅、进行了表面处理的二氧化硅等。并且,二氧化硅也能够根据制法而分类成例如干式法白炭黑、湿式法白炭黑、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅等。这些二氧化硅能够单独或两种以上组合使用。在这些二氧化硅中,优选具有表面硅醇基的二氧化硅(无水硅酸、含水硅酸),表面硅醇基较多的含水硅酸与橡胶成分的化学结合力较强。
二氧化硅的平均粒径(平均一次粒径)为例如1~500nm,优选为3~300nm,还优选为5~100nm,更优选为10~50nm。
并且,基于二氧化硅的BET法的氮吸附比表面积为例如50~400m2/g、优选为100~300m2/g、还优选为150~200m2/g。
需要说明的是,在本申请中,增强性无机填充剂的平均粒径能够通过包括扫描型电子显微镜照片的电子显微镜照片的图像分析而作为适当的样品数(例如50个样品)的算术平均粒径来算出。
增强性无机填充剂的比例为,相对于橡胶成分100质量份而可以为10质量份以下,优选为5质量份以下,还优选为1质量份以下,更优选为0质量份。在根据需要而使用增强性无机填充剂的情况下,增强性无机填充剂的比例可以相对于橡胶成分100质量份而为例如0.1~8质量份,优选为0.5~5质量份,还优选为1~3质量份。在增强性无机填充剂的比例过多时,橡胶组成物的发热变大而耐热性下降,因此有可能产生由热劣化引起的龟裂、缺齿。
作为非增强性填充剂(第一非增强性填充剂以及第二非增强性填充剂),可例示例如多价金属碳酸盐类(碳酸钙、碳酸镁等)、多价金属氢氧化物(氢氧化铝等)、多价金属硫酸盐(硫酸钡等)、硅酸盐(硅酸铝、硅酸镁、硅酸铝镁等硅的一部分由多价金属原子置换的天然或合成硅酸盐;以硅酸盐为主要成分的矿物、例如包含硅酸铝的粘土、包含硅酸镁的滑石以及云母等硅酸盐矿物等)、锌钡白、硅砂等。这些非增强性填充剂能够单独或将两种以上组合来使用。
优选的非增强性填充剂为从碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝、硫酸钡、硅酸盐[硅酸铝、硅酸镁、硅酸铝镁等硅酸盐;硅酸盐矿物(滑石、粘土、云母等)]中选择的至少一种。而且,从带的加工性、配合剂的分散性的提高的效果较大且使配合剂的分散不良难以产生的角度出发,非增强性填充剂优选包括从碳酸钙、硅酸镁或包含硅酸镁的滑石、硅酸铝或包含硅酸铝的粘土中选择的至少一种,特别优选包括碳酸钙。作为非增强性填充剂,能够使用作为橡胶的填充剂来市售的粉末状的填充剂。
非增强性填充剂的平均粒径(平均一次粒径)能够从例如0.01~25μm(例如0.2~20μm)、优选0.5~17μm(例如1~15μm)左右的范围内选择。非增强性填充剂的平均粒径(平均一次粒径)可以为例如0.01~3μm(例如0.02~2μm),优选为0.05~1.5μm(尤其0.1~1μm),也可以比较大。并且,非增强性填充剂的平均粒径(平均一次粒径)也可以为例如0.2~5μm(例如0.3~3μm),优选为0.5~2.5μm(尤其1~2μm)。需要说明的是,根据非增强性填充剂的种类例如硅酸镁或其矿物等,有时在与橡胶成分等的混匀过程中将非增强性填充剂粉碎或破碎。这种具有粉碎性或破碎性的非增强性填充剂的平均粒径也可以为与橡胶成分等的混匀前的平均粒径。非增强性填充剂在各交联橡胶组成物中通常可以具有所述范围的平均粒径(例如0.1~10μm、优选0.5~5μm、还优选1~3μm)。
需要说明的是,在本申请中,非增强性填充剂的平均粒径能够利用激光衍射式粒度分布测定装置而作为体积平均粒径来测定。并且,纳米尺寸的填充剂的平均粒径能够通过包括扫描型电子显微镜照片的电子显微镜照片的图像分析而作为适当的样品数(例如50个样品)的算术平均粒径来算出。
非增强性填充剂的比例为,相对于橡胶成分100质量份而为例如70质量份以下,优选为40质量份以下,还优选为30质量份以下。在根据需要而使用非增强性填充剂的情况下,非增强性填充剂的比例可以相对于橡胶成分100质量份而为例如3~70质量份,优选为5~40质量份,还优选为10~30质量份。在非增强性填充剂的比例过多时,配合剂的分散性有可能变得不好。
填充系配合剂的比例为,相对于橡胶成分100质量份而为例如3~70质量份,优选为5~50质量份,还优选为10~40质量份,更优选为20~30质量份。
(D)交联系配合剂
橡胶组成物配合了用于使橡胶成分交联的交联剂(硫化剂),根据需要来配合共交联剂、交联助剂(硫化助剂)、交联促进剂(硫化促进剂)、交联延迟剂(硫化延迟剂)等。在这些中,交联系配合剂(第一交联系配合剂以及第二交联系配合剂)优选至少包含交联剂以及共交联剂(交联助剂),特别优选交联剂与共交联剂的组合。
作为交联剂(第一交联剂以及第二交联剂),能够根据橡胶成分的种类来使用惯用的成分,可例示例如有机过氧化物、硫磺系交联剂、金属氧化物等。
关于有机过氧化物(第一有机过氧化物以及第二有机过氧化物),可例示例如二-t-丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、t-丁基过氧化异丙苯、1,1-t-丁基过氧-3,3,5-三甲基环己烷、1,3-双(t-丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(t-丁基过氧)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(t-丁基过氧)己炔-3、1,3-双(t-丁基过氧-二-异丙基)苯、2,5-二-甲基-2,5-二(苯甲酰过氧)己烷、t-丁基过氧苯甲酸酯、t-丁基过氧-2-乙基-碳酸己酯等。这些有机过氧化物能够单独或两种以上组合使用。
作为硫磺系交联剂,可例示例如粉末硫磺、沉淀硫磺、胶体硫磺、不溶性硫磺、高分散性硫磺、氯化硫(一氯化硫、二氯化硫等)等。这些硫磺系交联剂能够单独或两种以上组合使用。
作为金属氧化物,可例示例如氧化镁、氧化锌、氧化铅等。这些金属氧化物能够单独或两种以上组合使用。
交联剂能够根据橡胶成分的种类来适当选择,优选有机过氧化物、金属氧化物,特别优选有机过氧化物。交联剂也可以为有机氧化物与金属氧化物的组合。
交联剂的比例为,相对于橡胶成分100质量份而为例如1~20质量份,优选为3~15质量份,还优选为5~10质量份。在交联剂的比例过少时,橡胶组成物的弹性率(模量)、硬度下降,相反过多时带的弯曲性下降。
有机过氧化物的比例能够从相对于橡胶成分100质量份而为0.5~20质量份(例如1~10质量份)左右的范围内选择,通常为1~5质量份(例如1.2~4.5质量份),优选为1.5~4质量份,还优选为2~3质量份。在第一橡胶层中,第一有机过氧化物的比例为,相对于第一橡胶成分100质量份而为例如1~20质量份,优选为1.5~10质量份,还优选为1.5~4质量份。在第二橡胶层中,第二有机过氧化物的比例为,相对于第二橡胶成分100质量份而为例如0.5~5质量份,优选为0.8~4质量份,还优选为1~3质量份。
作为共交联剂(交联助剂或共硫化剂co-agent(合作者)),可列举公知的交联助剂,例如多官能(异)氰脲酸酯[例如三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)等]、聚二烯(例如1,2-聚丁二烯等)、不饱和羧酸的金属盐[例如(甲基)丙烯酸锌、(甲基)丙烯酸镁等(甲基)丙烯酸多价金属盐]、肟类(例如醌二肟等)、胍类(例如二苯胍等)、多官能(甲基)丙烯酸酯[例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等烷二醇二(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)丙烯酸酯等烷烃多元醇聚(甲基)丙烯酸酯]、双马来酰亚胺类(脂肪族双马来酰亚胺、例如N,N'-1,2-乙烯二马来酰亚胺、N,N'-六亚甲基双马来酰亚胺、1,6’-双马来酰亚胺-(2,2,4-三甲基)环己烷等亚烷基双马来酰亚胺;芳烃双马来酰亚胺或芳香族双马来酰亚胺、例如N,N'-m-间苯二马来酰亚胺、4-甲基-1,3-间苯二马来酰亚胺、4,4'-二苯基甲烷二马来酰亚胺、2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-二苯醚二马来酰亚胺、4,4'-二苯砜二马来酰亚胺、1,3-双(3-马来酰亚胺苯氧基)苯等)等。这些共交联剂能够单独或两种以上组合使用。在这些共交联剂中,优选多官能(异)氰脲酸酯、多官能(甲基)丙烯酸酯、双马来酰亚胺类(N,N'-m-间苯二马来酰亚胺等芳烃双马来酰亚胺或芳香族双马来酰亚胺),特别优选双马来酰亚胺类。通过共交联剂(例如双马来酰亚胺类)的添加,能够提高交联度,提高弹性率。
双马来酰亚胺类等共交联剂(交联助剂)的比例为,在固形份换算中相对于橡胶成分100质量份而为例如0.2~40质量份,优选为0.5~30质量份,还优选为0.8~20质量份,更优选为1~15质量份。在第一橡胶层中,共交联剂(第一共交联剂)的比例为,相对于第一橡胶成分100质量份而为例如1~40质量份,优选为2~30质量份(例如5~20质量份),还优选为2.5~18质量份(例如8~15质量份),更优选为3~14质量份(例如4~12质量份),最优选为6~11质量份(例如5~7质量份)。在第二橡胶层中,共交联剂(第二共交联剂)的比例能够从相对于第二橡胶成分100质量份而为0.2~25质量份左右的范围内选择,例如为0.3~20质量份(例如0.5~10质量份),优选为0.5~7质量份(例如0.5~6质量份),还优选为0.8~5质量份,更优选为0.8~3质量份,最优选为0.8~2质量份。尤其,在第一橡胶成分中,在将第一共交联剂的比例调整成3质量份以上(尤其5质量份以上)时,通过与沿预定方向定向的第一短纤维的组合的效果,能够高度地提高齿形带的抗缺齿性。
交联系配合剂的比例在固形份换算中相对于橡胶成分100质量份而为例如0.2~50质量份,优选为0.5~40质量份,还优选为1~30质量份,更优选为2~20质量份。在第一橡胶层中,交联系配合剂(第一交联系配合剂)的比例为,相对于第一橡胶成分100质量份而为例如1~40质量份,优选为5~20质量份,还优选为10~15质量份。在第二橡胶层中,交联系配合剂(第二交联系配合剂)的比例为,相对于第二橡胶成分100质量份而为例如0.3~25质量份,优选为0.5~10质量份,还优选为1~5质量份。
(E)其他的配合剂
交联橡胶组成物也可以还包含在齿形带的橡胶组成物中使用的惯用的添加剂。作为惯用的添加剂,可列举例如金属氧化物(氧化钙、氧化钡、氧化铁、氧化铜、氧化钛、氧化铝等)、软化剂(石蜡油、环烷系油等油类等)、加工剂或加工助剂(硬脂酸或其金属盐、蜡、石蜡、脂肪酸酰胺等)、塑化剂[脂肪族羧酸系塑化剂(己二酸酯系塑化剂、癸二酸酯系塑化剂等)、芳香族羧酸酯系塑化剂(邻苯二甲酸酯系塑化剂、偏苯三酸酯系塑化剂等)、羟基酸酯系塑化剂、磷酸酯系塑化剂、醚系塑化剂、醚酯系塑化剂等]、老化防止剂(氧化防止剂、热老化防止剂、弯曲开裂防止剂、臭氧劣化防止剂等)、着色剂、增粘剂、塑化剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、稳定剂(紫外线吸收剂、热稳定剂等)、阻燃剂、带电防止剂等。并且,交联橡胶组成物也可以根据需要而包含粘接性改善剂(间苯二酚-甲醛共缩合物、氨基树脂等)。这些添加剂能够单独或两种以上组合使用。
(第一橡胶层以及第二橡胶层的优选的配合方案)
第一橡胶层以及第二橡胶层的弹性率(模量)能够通过使给橡胶层的弹性率带来影响的预定的成分和其量的比例变化来进行调整。例如,可以通过在第一橡胶层中与第二橡胶层相比使从短纤维、填充系配合剂、交联系配合剂[交联剂、共交联剂(双马来酰亚胺类等)]等中选择的至少一种的成分的含有量增加来进行调整。尤其,在本发明的齿形带中,第一橡胶层作为必须成分包含预定量的第一短纤维,因此通过对第二橡胶层的第二短纤维的比例进行调整,能够容易地调整弹性率。而且,通过使第二橡胶层的第二短纤维的比例比第一橡胶层的第一短纤维的比例小,也抑制了第二橡胶层中的微小的龟裂的产生,由此能够提高抗缺齿性。而且,除了短纤维的比例以外,还通过共交联剂(尤其双马来酰亚胺类)的含有量的调整,能够平衡地且适当地调整第一橡胶层和第二橡胶层的弹性率(拉伸弹性率),能够兼顾处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度),并且能够高度地提高抗缺齿性。
而且,在本发明的齿形带中,具有用于获得也能够承受更高的负荷进行作用的条件下的使用的齿部的刚性的较高的弹性率,且兼顾处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(柔软度),因此将以下的配合设为优选的方案。
优选的方案可以为在第一橡胶层中使第一橡胶成分包含不饱和羧酸金属盐的HNBR含有80质量%以上,相对于第一橡胶成分100质量份,第一短纤维的比例为5~60质量份,第一增强性无机填充剂的比例为10质量份以下,作为第一共交联剂的双马来酰亚胺类的比例为1~40质量份,作为第一交联剂的有机过氧化物的比例为1~20质量份,且在第二橡胶层中,使第二橡胶成分包含不饱和羧酸金属盐的HNBR含有30质量%以上,相对于第二橡胶成分100质量份,第二短纤维的比例为5质量份以下,第二增强性无机填充剂的比例为10质量份以下,作为第二共交联剂的双马来酰亚胺类的比例为0.2~25质量份,作为第二交联剂的有机过氧化物的比例为0.5~5质量份。
(齿布)
在齿部包括齿布的情况下,构成带内周面(齿部以及齿底部的表面)的齿布可以由例如机织布、针织布、无纺布等布帛等形成。通常为机织布(帆布)的情况较多,由将沿带宽度方向延伸的经纱和沿带周向延伸的纬纱织成的机织物构成。机织布的编织组织只要是经纱和纬纱规则地沿纵横方向交叉的组织即可,并未特别限制,可以为平纹织、斜纹织(或斜织)、缎纹织(缎子织、缎子)等中的任一个,也可以为将这些组织组合的编织组织。优选的机织布具有斜纹织以及缎纹织组织。
作为形成齿布的纬纱以及经纱的纤维,除了与所述短纤维相同的纤维以外,还可例示聚苯醚系纤维、聚醚醚酮系纤维、聚醚砜系纤维、聚氨酯系纤维等。这些纤维能够单独或两种以上组合使用。在这些纤维中,有机纤维被广泛使用,优选棉、人造丝等纤维素系纤维、聚酯系纤维(PET纤维等)、聚酰胺系纤维(聚酰胺66纤维等脂肪族聚酰胺纤维、芳纶纤维等)、PBO纤维、氟树脂纤维[聚四氟乙烯(PTFE)纤维等]等。并且,还优选这些纤维与具有伸缩性的弹性纱(例如由聚氨酯形成的氨纶(spandex)等具有伸缩性的聚氨酯系弹性纱、进行了伸缩加工(例如仿毛加工、卷缩加工等)的加工纱等)的复合纱。
经纱以及纬纱的形态并未特别限定,也可以为一根长纤维即单丝纱、将丝线(长纤维)聚齐或捻合的复丝纱、将短纤维捻合的纺纱(纺织纱)等。所述复丝纱或所述纺纱也可以为使用了多种纤维的混捻纱或混纺纱。纬纱优选包含具有所述伸缩性的弹性纱,经纱从织造性的点出发通常不包含弹性纱的情况较多。为了确保齿布的沿带周向的伸缩性,包含弹性纱的纬纱沿带周向延伸,经纱沿带宽度方向延伸。
纤维(或纱)的平均直径为例如1~100μm(例如3~50μm),优选为5~30μm,还优选为7~25μm。关于纱(捻纱)的平均纤维直径(粗细),纬纱可以为例如100~1000dtex(尤其300~700dtex)左右,经纱可以为例如50~500dtex(尤其100~300dtex)左右。纬纱的密度(根/cm)可以为例如5~50(尤其10~30)左右,经纱的密度(根/cm)可以为例如10~300(尤其20~100)左右。
机织布也可以具有多重编织构造(双重编织构造等),在具备经纱和纬纱的编织组织中,可以使至少一部分的纬纱由含有氟树脂的纤维(包含由PTFE等氟树脂形成的纤维的复合纱等)等低摩擦系数的纤维(或低摩擦性纤维)形成。例如,可以使所述经纱由尼龙66等聚酰胺纤维、聚酯纤维等形成,使纬纱由用所述氟树脂形成的纤维单独形成,或使纬纱由用所述氟树脂形成的纤维与聚酰胺纤维、聚氨酯纤维(弹性纱)等第二纤维的复合纱形成,或者使纬纱由该复合纱与用所述多个第二纤维形成的第二复合纱的复合纱等形成。
在该方案中,作为纬纱中的位于(露出于)齿布的表面侧(与齿形带轮的啮合侧)的纬纱,为了降低齿布与齿形带轮之间的摩擦,优选使用摩擦系数较低的氟系纤维(例如PTFE纤维)。另一方面,位于齿布的背面侧(与第一橡胶层的粘接侧)的纬纱通过使用除氟系纤维以外的纤维而能够提高齿布与构成齿部的橡胶之间的粘接力。在该方案的齿布中,能够降低齿布与齿形带轮的啮合下的摩擦,能够抑制发声。
并且,在使用氟系纤维的情况下,优选在氟系纤维的周围配置具有在以橡胶为基材的齿部以及背部的交联(硫化)温度下熔化的熔点的低熔点纤维。具体而言,包含氟系纤维的复合纱的形态包括氟系纤维和低熔点纤维混捻的形态、氟系纤维被低熔点纤维覆盖等形态。需要说明的是,齿部以及背部的交联(硫化)条件并未特别限定,一般为交联(硫化)温度100~200℃且交联(硫化)时间1分钟~5小时左右。
在氟系纤维的周围配置了低熔点纤维的方案中,在齿部以及背部的交联(硫化)时低熔点纤维熔化,流入到构成齿布的纤维之间,然后冷却至熔点以下,由此低熔点纤维晶体化。因此,在向齿形带轮啮合时或者从齿形带轮脱离时,抑制了因在齿布的表面发生的冲击、磨损而氟系纤维切断、飞散。在使用所述方案的纬纱作为齿形带的齿布时,通过所述作用而更长期地保护齿部以及背部,因此能够防止带的缺齿,能够实现高负荷运转时的长寿命化。
齿布(齿形带中的齿布)的平均厚度为例如0.1~2mm,优选为0.2~1.5mm。需要说明的是,作为原料的齿布(成形前的齿布)的平均厚度为例如0.5~3mm,优选为0.75~2.5mm。
为了提高与第一橡胶层的粘接性,也可以对形成齿布的布帛实施粘接处理。作为粘接处理,可例示例如将布帛浸渍于RFL处理液之后进行加热干燥的方法;利用环氧化合物或异氰酸酯化合物进行处理的方法;将橡胶组成物溶解于有机溶剂并形成为橡胶糊、在该橡胶糊中对布帛进行浸渍处理之后进行加热干燥的方法;将这些处理方法组合的方法等。这些方法能够单独或者组合进行,处理顺序、处理次数也不限定。例如,也可以利用环氧化合物或异氰酸酯化合物进行预处理,再浸渍于RFL处理液之后进行加热干燥。
而且,为了提高齿布与第一橡胶层的粘接性,也可以在形成齿布的布帛的背面侧(与第一橡胶层的粘接侧)表面层叠将橡胶组成物压延的未交联橡胶片。该橡胶组成物(第三交联橡胶组成物)能够从前述的作为形成第一橡胶层以及第二橡胶层的交联橡胶组成物例示的交联橡胶组成物中适当选择,可以为惯用的粘接橡胶组成物。需要说明的是,基于该橡胶组成物的未交联橡胶片也可以形成在齿形带中介于齿布与第一橡胶层之间的第三橡胶层(粘接橡胶层)。将实施了以上的粘接处理的布帛记载为齿布前驱体。
[齿底部]
在齿部包括齿布的情况下,齿布构成齿部的表面,并且也构成背部的齿部侧的表面(齿底部的表面)。
在齿部包括齿布的情况下,在相当于齿底部的背部中,在齿布与芯线之间可以夹有第一橡胶层以及第二橡胶层,不过也可以仅夹有第一橡胶层,还可以不夹有第一橡胶层以及第二橡胶层而齿布和芯线接触。在相当于齿底部的背部中,即便在夹有第一橡胶层的情况、夹有第一橡胶层以及第二橡胶层的情况下,第一橡胶层的厚度、第一橡胶层以及第二橡胶层的厚度在任一情况下都形成得比齿部薄。
在齿部不包括齿布的情况下,相当于齿底部的背部也可以由第一橡胶层以及第二橡胶层形成,不过也可以仅由第一橡胶层形成。在相当于齿底部的背部中,第一橡胶层的厚度、第一橡胶层以及第二橡胶层的厚度在任一情况下都形成得比齿部薄。
[背橡胶层]
背部在内周面中形成所述齿部以及齿底部,并且在其外周面侧具有形成带外周面的背橡胶层。而且,所述背橡胶层由交联橡胶组成物(第四交联橡胶组成物)形成。在图1~3的方案中,未形成齿部的一侧的另一个表面(带背面)没有用布帛(机织布、针织布、无纺布等)包覆,不过也可以根据需要而包覆。该布帛包括优选的方案在内能够从作为齿布例示的布帛中选择。
(第四交联橡胶组成物)
第四交联橡胶组成物的硬度从使带的弯曲刚性变小且能够确保弯曲性(与带轮的卷绕性)和耐弯曲疲劳性的角度出发,优选比构成齿部的第一交联橡胶组成物以及第二交联橡胶组成物的硬度小。
具体而言,第四交联橡胶组成物的橡胶硬度Hs按A型硬度为例如80~89度。通过将背橡胶层的A型硬度调整成所述范围,背部的弯曲刚性变低,获得优异的耐弯曲疲劳性。在第四交联橡胶组成物的A型硬度过低时,有可能因异物的碰撞等而背部产生裂纹,相反过高时有可能耐弯曲疲劳性下降,背部产生裂纹。
需要说明的是,在本申请中,A型硬度是背橡胶层表面的硬度,能够依据JIS K6253(2012)中规定的弹簧式硬度计硬度试验并使用A型硬度计来测定。
第四交联橡胶组成物只要不损害背橡胶层与齿部的紧贴性即可,并未特别限定,例如能够从作为第一橡胶层以及第二橡胶层的交联橡胶组成物例示的交联橡胶组成物中选择,能够以橡胶硬度处于所述范围的方式适当调整。
在第四交联橡胶组成物中,橡胶成分(第四橡胶成分)从能够提高背橡胶层与齿部的紧贴性的角度出发优选包含与第二橡胶层(内部橡胶层)同系列或同种类的橡胶成分,更优选为同种类的橡胶成分。
第四橡胶成分优选包括包含不饱和羧酸金属盐的HNBR。包含不饱和羧酸金属盐的HNBR的比例在第四橡胶成分中可以为5质量%以上,例如为5~50质量%,优选为10~30质量%,还优选为15~25质量%。第四橡胶成分也可以是不包含不饱和羧酸金属盐的HNBR与包含不饱和羧酸金属盐的HNBR的组合。
填充系配合剂也可以为增强性无机填充剂(第四增强性无机填充剂),优选为炭黑与二氧化硅的组合。炭黑的比例为,相对于100质量份的二氧化硅,炭黑为例如1~50质量份,优选为2~30质量份,还优选为3~10质量份。第四增强性无机填充剂的比例为,相对于100质量份的第四橡胶成分,第四增强性无机填充剂为例如10~100质量份,优选为20~80质量份,还优选为30~50质量份。
交联剂(第四交联剂)也可以为有机过氧化物(第四有机过氧化物)与金属氧化物(第四金属氧化物)的组合。第四有机过氧化物的比例为,相对于100质量份的第四橡胶成分,第四有机过氧化物为例如0.5~5质量份,优选为0.8~4质量份,还优选为1~3质量份。第四金属氧化物的比例为,相对于100质量份的第四橡胶成分,第四金属氧化物为例如1~15质量份,优选为2~10质量份,还优选为3~8质量份。
共交联剂(第四共交联剂)也可以为双马来酰亚胺类。第四共交联剂的比例为,相对于100质量份的第四橡胶成分,第四共交联剂为例如0.2~10质量份,优选为0.5~5质量份,还优选为1~3质量份。
第四交联橡胶组成物也可以包含塑化剂。作为塑化剂,能够从第一橡胶层以及第二橡胶层中例示的塑化剂中选择。所述塑化剂能够单独或两种以上组合使用。在所述塑化剂中,优选醚酯系塑化剂。
塑化剂的比例为,相对于100质量份的第四橡胶成分,塑化剂为例如1~50质量份,优选为2~30质量份,还优选为3~20质量份,更优选为5~15质量份。
背橡胶层的平均厚度为例如0.3~3mm,优选为0.5~2mm。背部的平均厚度(齿底部中的背部的平均厚度)为例如1~5mm,优选为1.5~4mm。
[芯线]
背部在所述背橡胶层的内周侧埋设有沿着带周向延伸的芯线。该芯线作为抗拉伸体起作用,能够提高齿形带的运转稳定性以及强度。而且,在背部中,通常沿着带周向延伸的捻线即芯线在带宽度方向上空开预定的间隔埋设,可以配设与长度方向平行的多根芯线,不过从生产率的角度出发,通常以螺旋状埋设。在配设成螺旋状的情况下,芯线相对于带长度方向的角度可以为例如5°以下,从带运转性的角度出发,优选接近0°的程度。
更详细而言,芯线可以如图1所示的那样从背部的带宽度方向的一端朝向另一端隔开预定的间隔(或间距)地(或等间隔地)埋设。相邻的芯线的中心之间的距离即间隔(旋压间距)只要比芯线直径大即可,根据芯线的直径,可以为例如0.5~3.5mm,优选为0.8~3mm,还优选为1~2.8mm。
芯线也可以通过将多个股线或复丝纱捻合的捻线来形成。在这些中,优选股线的捻线,一根股线可以通过将丝线(长纤维)打捆来形成。关于形成捻线的丝线的粗细、丝线的集束根数、股线的根数以及扭捻方式的扭捻结构,并未特别限制。
形成芯线的捻线可以使用单捻、合捻、顺捻的线。通过使芯线为下捻的扭捻方向和上捻的扭捻方向相同的顺捻,与合捻或单捻相比较,弯曲刚性变低,获得优异的耐弯曲疲劳性。
作为形成芯线的纤维,并未特别限制,可例示例如聚酯系纤维(聚烷基酯系纤维、聚对苯二甲酸酯系纤维)、聚苯并噁唑纤维、腈纶系纤维、聚酰胺系纤维(脂肪族聚酰胺纤维、芳纶纤维等)等合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维(钢纤维)等无机纤维等。这些纤维能够单独或两种以上组合使用。作为形成芯线的纤维,从低伸长率高强度的角度出发,广泛使用例如聚酯系纤维、聚酰胺系纤维等合成纤维、玻璃纤维、碳纤维等无机纤维等。
特别在较高的负荷进行作用的用途中,优选使用碳纤维的复丝纱。碳纤维使用例如东丽(株)制、商品名“托雷卡”等。
碳纤维的复丝纱能够从丝线数不同的6K、12K等的复丝纱中选择。6K表示丝线数为6000根的复合纱,12K表示丝线数为12000根的复丝纱。6K的复丝纱的纤度为约400tex,12K的复丝纱的纤度为约800tex。
在碳纤维的复丝纱的纤度比1000tex大时,耐弯曲疲劳性有可能下降。相反碳纤维的复丝纱的纤度比300tex小的话,材料成本上升,并且制作具有足够的拉伸强力的芯线所需要的下捻纱的根数增加,因此导致作业工时的增加。
在本发明的齿形带的一实施方式中,以将一根12K的复丝纱(纤度为约800tex)单捻的碳纤维线(12K-1/0)为芯线。或者,也可以将一根12K的复丝纱(纤度为约800tex)下捻来制作下捻纱,以将四根制作的下捻纱一起上捻的顺捻的碳纤维线(12K-1/4)为芯线。需要说明的是,“12K-1/0”表示是将一根12K的复丝纱单捻的捻线,“12K-1/4”表示是将一根12K的复丝纱下捻来制作下捻纱,将四根制作的下捻纱一起上捻的捻线。同样,例如“12K-1/3”表示是将一根12K的复丝纱下捻来制作下捻纱,将三根制作的下捻纱一起上捻的捻线,“12K-4/0”表示是将四根12K的复丝纱一起单捻的捻线。
对于芯线,为了提高与第四交联橡胶组成物的粘接性,也可以实施粘接处理。作为粘接处理的方法,例如可以为将捻线浸渍于间苯二酚-福尔马林-胶乳处理液(RFL处理液)后进行加热干燥并在捻线的表面形成均匀的粘接层的方法。RFL处理液是将间苯二酚与福尔马林的初始缩合物混合于胶乳的混合物,胶乳可以为例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶三元共聚物(VP胶乳)、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶等。而且,粘接处理的方法可以为利用环氧化合物或异氰酸酯化合物实施了预处理之后利用RFL处理液进行处理的方法。
捻线(或芯线)的平均直径(平均线径)为例如0.2~2.5mm,优选为0.5~2.3mm,还优选为0.7~2.2mm,尤其在较高的负荷进行作用的用途中优选0.8~2.1mm。在芯线直径过细时,芯线的伸长率变大,由此有可能发生缺齿(齿部的缺损)。在芯线直径过粗时,由于芯线的耐弯曲疲劳性的下降而有可能发生芯线切断。在本发明的一实施方式中,将芯线直径调整成1.1mm。
<齿形带的制造方法>
本发明的齿形带可以利用例如以下的方法(预备成形方法)来制作。
[第一橡胶层前驱体调制工序]
在齿部包括齿布的情况下,首先制作形成齿布的齿布前驱体、形成多个橡胶层的未交联橡胶片例如形成第一橡胶层(表面部橡胶层)的未交联橡胶片即第一橡胶层前驱体、形成第二橡胶层(内部橡胶层)的未交联橡胶片即第二橡胶层前驱体、形成背橡胶层的未硫化橡胶片即背橡胶层前驱体。
尤其,第一橡胶层前驱体为了使第一短纤维沿预定的方向定向而优选供给以下示出的第一橡胶层前驱体调制工序。
在第一橡胶层前驱体调制工序中,第一短纤维能够在利用辊或压延机等对用班伯里式混合机等混匀的橡胶组成物进行压延来调制未交联橡胶片的过程中沿预定的方向定向(排列)。详细而言,作为使第一短纤维沿预定的方向(片材面的一方向)定向的方法,可列举惯用的方法,例如使橡胶通过设有预定的间隙的一对压延辊之间并压延成片状而获得第一短纤维沿压延方向定向的压延片的方法等。
在第二橡胶层以及背橡胶层包含短纤维的情况(尤其第二橡胶层包含第二短纤维的情况)下,也能够用同样的方法来对短纤维进行定向。
[预备成形工序]
接着,在具有与齿形带的齿部对应的多个槽部(凹条)的圆筒状模具的外周面上卷绕形成齿布的齿布前驱体。接着,形成在其外周将用于形成第一橡胶层(表面部橡胶层)的未交联橡胶片即第一橡胶前驱体、用于形成第二橡胶层(内部橡胶层)的未交联橡胶片即第二橡胶层前驱体以使第一橡胶前驱体的第一短纤维的定向方向沿带长度方向定向的方式按顺序卷绕的层叠体,利用预定的装置加热到橡胶组成物软化的程度的温度(例如70~90℃左右),并且从外周侧对层叠体进行加压,将未交联橡胶片的橡胶组成物和齿布前驱体压入到圆筒状模具的槽部(凹条)并形成齿部,获得半交联状态的预备成形体。在进行该压入并形成齿部的过程中,形成如下层构造:齿布伸展成沿着齿部的轮廓的形态并配置于最表面,在其内部侧第一橡胶层沿着齿部的轮廓配置,并且第一短纤维也在朝向带长度方向排列的状态下在沿着齿部的轮廓的方向上排列,而且在内部侧配置第二橡胶层。需要说明的是,在齿部不包括齿布的情况下,在圆筒状模具的外周面上取代齿布前驱体而卷绕第一橡胶前驱体。
需要说明的是,获得半交联状态的预备成形体的方法也可以为取代圆筒状模具而使用具有与齿部对应的多个槽部(凹条)的平的按压用模具(平模具)按上述的步骤通过加热按压将未交联橡胶片的橡胶组成物和齿布前驱体压入到平模具的槽部(凹条)并形成齿部的方法。在该方法中,在将预备成形体从平模具脱模后,向具有与齿部对应的多个槽部(凹条)的圆筒状模具上卷绕预备成形体并进行装配(将齿部与槽部嵌合),向下一个工序转移。
[交联成形工序]
在获得的预备成形体的外周面上将构成芯线的捻线以预定的间距(以在圆筒状模具的轴向上具有预定的间距的方式)卷绕成螺旋状。再在其外周侧卷绕形成背橡胶层的未交联橡胶片即背橡胶层前驱体而形成未交联的带成形体(未交联层叠体)。
接着,在未交联的带成形体配置于圆筒状模具的外周的状态下再在其外侧覆盖作为蒸气隔断材料的橡胶制的护套。接着,将覆盖了护套的带成形体以及圆筒状模具收纳于硫化罐等交联成形装置的内部。然后,在交联成形装置的内部对带成形体进行加热加压时,形成期望的形状,并且通过带成形体中包含的未交联以及半交联的橡胶成分的交联反应而各构成部件接合并一体地硬化,形成套筒状的交联成形体(交联带套筒)。
[切断工序]
最后,通过将从圆筒状模具脱模的交联带套筒切断成预定的宽度,获得多个齿形带。
实施例
以下,基于实施例来更详细地说明本发明,不过本发明并不由这些实施例限定。
[橡胶组成物]
[橡胶组成物的使用材料]
HNBR:日本瑞翁(株)制“Zetpol2010”、碘值11mg/100mg
包含不饱和羧酸金属盐的HNBR:日本瑞翁(株)制“Zeoforte ZSC2295CX”、基础HNBR:不饱和羧酸金属盐(质量比)=100:110、基础HNBR的碘值28mg/100mg
尼龙短纤维:旭化成(株)制“雷欧娜”、聚酰胺66、平均纤维长度3mm、平均纤维直径27μm
芳纶短纤维1:帝人(株)制“康内克斯”、平均纤维长度3mm、平均纤维直径14μm
芳纶短纤维2:帝人(株)制“特瓦伦(注册商标)”、平均纤维长度3mm、平均纤维直径12μm
PBO短纤维:东洋纺(株)制“柴隆”、平均纤维长度3mm、平均纤维直径12μm
硬脂酸:日油(株)制“硬脂酸椿”
炭黑SRF:东海碳素(株)制“Seast S”、平均粒径66nm、碘吸附量26mg/g
二氧化硅:赢创·德固赛·日本(株)制“Ultrasil VN-3”、比表面积155~195m2/g
碳酸钙:丸尾钙(株)制“Super#1500”、平均粒径1.5μm
氧化锌:堺化学工业(株)制“氧化锌2类”、平均粒径0.55μm
老化防止剂:p,p'-二辛基二苯胺、精工化学(株)制“Nonflex OD3”
有机过氧化物:1,3-双(t-丁基过氧异丙基)苯、理论活性氧量9.45%
共交联剂:N,N'-m-间苯二马来酰亚胺、大内新兴化学(株)制“Vulnoc PM”
塑化剂:ADEKA(株)制“Adekacizer RS700”。
[芯线]
制作将一根12K的复丝纱[东丽(株)制“托雷卡T700SC-12000”、单纱纤度0.67dtex、总纤度800tex]单捻的碳纤维线(12K-1/0,拉伸弹性率230GPa),进行基于HNBR系外涂处理剂的粘接处理,获得芯线直径1.1mm的芯线。
[齿布以及齿布的处理]
使用RFL处理液以及橡胶糊对表3所示的机织布进行浸渍处理来制作齿布前驱体。详细而言,RFL处理使用表4所示的两种RFL处理液(RFL1、RFL2)按照RFL1、RFL2的顺序进行浸渍处理。而且,橡胶糊处理也使用表5所示的两种橡胶糊(橡胶糊1、橡胶糊2)按照橡胶糊1、橡胶糊2的顺序进行浸渍处理。
[表3]
表3:机织布结构
※1:PTFE纤维[东丽(株)制“Toyoflon 1330dtex”]
※2:聚酯纤维[尤尼吉可(株)制“科内塔”、芯部熔点256℃、鞘部熔点160℃的芯鞘型复合纤维]
[表4]
表4:RFL配合(质量份)
配合 RFL1 RFL2
氢化丁腈橡胶胶乳(40质量%) 100 100
RF缩合体分散液(20质量%) 50 25
NaOH水溶液(10质量%) 0 2
马来酰亚胺系化合物水分散物(50质量%) 0 20
110 110
[表5]
表5:橡胶糊配合(质量份)
配合 橡胶糊1 橡胶糊2
氢化丁腈橡胶糊橡胶用配合 5 15
聚合MDI 5 0
甲基乙基酮 90 85
[未交联橡胶片的制作]
作为用于形成齿部以及背部(背橡胶层)的未交联橡胶片,对于表1以及2示出的配合的各橡胶组成物,使用班伯里式混合机混匀,利用压延辊将获得的混匀橡胶压延成预定的厚度,制作未交联橡胶片。未交联橡胶片中包含的短纤维沿压延方向定向。在本申请中,将各橡胶组成物记载为R1~R28。
[硬度(D型)]
按温度165℃、时间30分钟对未交联橡胶片进行按压加热,制作交联橡胶片(100mm×100mm×2mm厚度)。以将三张交联橡胶片重叠的层叠物为样本,依据JIS K6253(2012)(硫化橡胶以及热塑性橡胶-硬度的求法-)中规定的弹簧式硬度计硬度试验,使用D型硬度计来测定交联橡胶片的硬度(D型)。
[拉伸强度]
按温度165℃、时间30分钟对未交联橡胶片进行按压加热,制作交联橡胶片(100mm×100mm×2mm厚度),依照JIS K6251(2017),制作呈哑铃状(5号型)打穿的试验片。在包含短纤维的样本中,以短纤维的排列方向(柱状平行方向)为拉伸方向的方式选取哑铃状试验片。然后,用卡盘(夹具)夹住试验片的两端,将在将试验片以50mm/min的速度拉伸至切断为止时记录的最大拉伸力除以试验片的初始截面积所得的值(拉伸强度T)设为拉伸强度。表1以及2中示出各橡胶组成物的拉伸强度。
[拉伸弹性率]
利用与上述拉伸强度同样的方法,制作依照JIS K6251(2017)的哑铃状试验片(5号型)。在包含短纤维的样本中,以与短纤维的排列方向(柱状平行方向)相对的直角方向(柱状直角方向)为拉伸方向的方式选取哑铃状试验片。然后,用卡盘(夹具)夹住试验片的两端,将试验片以50mm/min的速度拉伸,将施加预定的伸长(2%)时的拉伸力除以试验片的初始截面积所得的值(伸长2%时的拉伸应力)设为拉伸弹性率(模量)。表1以及2中示出各橡胶组成物的拉伸弹性率。
[齿形带的制造]
在实施例以及比较例中,如以下所示的那样使用本实施方式中说明的预备成形方法,制作整厚5.6mm、齿型G8M、齿高(包括齿布)3.5mm、齿距8mm、齿数140、周长1120mm、宽度12mm的齿形带。
关于各实施例以及比较例中制作的齿形带,表7~11中示出齿部的结构(层构造)以及各橡胶层中使用的橡胶组成物。
(比较例1)
在具有与齿形带的齿部对应的多个槽部(凹条)的冲压模具(平模具)上按照形成齿布的齿布前驱体、形成第一橡胶层的未交联橡胶片(R3、片材厚度0.70mm)、形成第二橡胶层的未交联橡胶片(R2、片材厚度1.00mm)的顺序层叠,在温度90℃、压力机压力(面压)20.2MPa的条件下按压160秒,制作半交联状态的预备成形体。
接着,在圆筒状模具上卷绕预备成形体并进行装配(将齿部与槽部嵌合),在预备成形体的外周面上将构成芯线的捻线旋压成螺旋状(张力:150~250N/根、旋压间距:1.25mm、旋压速度:1.5m/s)。再在其外周侧卷绕形成背橡胶层的未交联橡胶片(R28、片材厚度0.90mm)并形成未交联的带成形体(未交联层叠体)。需要说明的是,未交联橡胶片以片材中包含的尼龙短纤维的定向方向为带长度方向的方式进行卷绕。
接着,使用硫化罐在加热温度179℃、蒸气压力0.83MPa的条件下进行40分钟的交联成形,制作交联成形体(交联带套筒)。
最后,通过将从圆筒状模具脱模的交联带套筒切断成宽度12mm,获得齿形带。
(比较例2~5)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在比较例2中使用R4、在比较例3中使用R5、在比较例4中使用R6、在比较例5中使用R7以外,分别用与比较例1同样的方法来制作齿形带。
(实施例1~6)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在实施例1中使用R8、在实施例2中使用R9、在实施例3中使用R10、在实施例4中使用R11、在实施例5中使用R12、在实施例6中使用R13以外,用与比较例1同样的方法来制作齿形带。
(比较例6)
除了使形成齿部的未交联橡胶片仅为R2(片材厚度1.70mm)这一种以外,用与比较例1同样的方法来制作齿形带。
(比较例7)
除了使形成齿部的未交联橡胶片仅为R10(片材厚度1.70mm)这一种以外,用与比较例1同样的方法来制作齿形带。
(比较例8)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片为R2(片材厚度0.85mm)、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片为R10(片材厚度0.85mm)以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例7)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片的厚度为0.20mm、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片的厚度为1.50mm以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例8)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片的厚度为0.35mm、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片的厚度为1.35mm以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例9)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片的厚度为1.00mm、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片的厚度为0.70mm以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例10)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片的厚度为1.35mm、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片的厚度为0.35mm以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例11~15)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在实施例11中使用R14、在实施例12中使用R15、在实施例13中使用R16、在实施例14中使用R17、在实施例15中使用R18以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例16~21)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在实施例16中使用R20、在实施例17中使用R21、在实施例18中使用R22、在实施例19中使用R23、在实施例20中使用R24、在实施例21中使用R25以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例22)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片为R14(片材厚度0.20mm)、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片为R2(片材厚度1.50mm)以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例23)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片为R17(片材厚度1.00mm)、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片为R2(片材厚度0.70mm)以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例24)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片为R17(片材厚度1.35mm)、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片为R2(片材厚度0.35mm)以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例25~27、比较例9)
除了作为形成第二橡胶层的未交联橡胶片,在实施例25中使用R1、在实施例26中使用R4、在实施例27中使用R5、在比较例9中使用R7以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例28~29)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在实施例28中使用R8、在实施例29中使用R13以外,用与实施例25同样的方法来制作齿形带。
(实施例30、比较例10)
除了作为形成第一橡胶层的未交联橡胶片,在比较例10中使用R8、在实施例30中使用R13以外,用与比较例9同样的方法来制作齿形带。
(实施例31)
除了使形成第一橡胶层的未交联橡胶片为R27、使形成第二橡胶层的未交联橡胶片为R26以外,用与实施例3同样的方法来制作齿形带。
(实施例32、33)
实施例32、33除了未使用形成齿布的齿布前驱体来制作预备成形体以外,分别用与实施例3、14同样的方法来制作齿形带。这些齿形带为在带的齿部以及齿底部的表面未设置齿布的方案,是齿高3.5mm(不包括齿布)的齿形带。
[弯曲刚性试验]
关于齿形带,按照JIS K7106(1995),通过使用了奥尔森式弯曲试验机的弯曲试验,求出齿形带的弯曲刚度Er,根据下述式(2),通过获得的Er乘以由下述式(1)算出的齿形带的截面惯性矩Ir来算出齿形带的弯曲刚性ErIr。在此,齿形带试验片的尺寸为长度:80mm、宽度:12mm、厚度:2.1mm,并且使支柱间距离S为25.4mm,使载荷刻度100%时的振动子的力矩M为0.343N·m。并且,试验在温度23±2℃、湿度65±5%的条件下进行。显示弯曲刚性的值越小则弯曲性(柔软度)越优异。以下示出弯曲刚性的判定基准。
Ir=b×h3/12 (1)
[式中,Ir:试验片的截面惯性矩(mm4)、b:试验片的宽度(mm)、h:试验片的厚度(mm)]
ErIr=[(S×M)/300]×[N/(D×0.01745)] (2)
[式中,Er:试验片的弯曲刚度(N/mm2)、Ir:试验片的截面惯性矩(mm4)、S:支点间距离(mm)、M:振动子力矩(N·m)、D:弯曲角度(度)(1度=π/180=0.01745弧度)、N:与弯曲角度(度)对应的载荷刻度板的读数(%)]
(弯曲刚性的判定基准)
a:弯曲刚性小于700MPa(合格)
b:弯曲刚性为700MPa以上且小于800MPa(合格)
c:弯曲刚性为800MPa以上(不合格)
[齿刚性试验]
如图6所示,将齿形带1的齿部钩挂于齿剪切工具(假想了齿形带轮的齿形状的刚体)21的突起部21a,在用恒定压力(紧固转矩0.98cNm/1mm宽度)按住一个齿的状态下,通过自动绘图仪将与以1mm/min的速度拉伸时的位移相对的齿载荷定义为齿部的刚性(齿刚性)并进行评价。与位移相对的齿载荷的值采用数值稳定的第三循环,如图7所示的那样通过齿载荷50~400N/12mm宽度的区间的线性近似来求出。显示出齿刚性的值越大则齿部的刚性(抗变形性)越优异。以下示出齿刚性的判定基准。
(齿刚性的判定基准)
a:齿刚性为1300N/mm以上(合格)
b:齿刚性为1100N/mm以上且小于1300N/mm(合格)
c:齿刚性小于1100N/mm(不合格)
[跳动试验]
使用双轴转矩测定试验机,在驱动带轮(齿数:22)与从动带轮(齿数:22)之间卷挂齿形带,以带张力成为230N的方式调整带轮的轴间距离。然后,一边使驱动带轮以1,800rpm旋转并使带运转,一边连续地提高向从动带轮的负荷,将跳动(跳齿)发生时的驱动带轮上施加的负荷转矩作为跳动转矩来测定。以跳动转矩的数值为跳动性的指标,可以说是跳动转矩值越大则越难以跳齿的优异的齿形带。
需要说明的是,关于该跳动转矩的值,第一橡胶层中包含的短纤维的比例为少量(2质量份),且将比较例中耐久运转性最优异的比较例2的跳动转矩值(112N·m)设为1.00,将各实施例以及比较例的跳动转矩值换算成相对值来示出。若该值为1.00以下,则表示未出现相对于比较例2的齿形带的增强效果,若超过1.00,则表示因增强效果而齿部的刚性(抗变形性)提高,可以说该值越大则越高度地发挥增强效果。
(跳动试验的判定基准)
a:跳动转矩超过1.00(合格)
b:跳动转矩为1.00(合格)
c:跳动转矩为0.95以上且小于1.00(合格)
d:跳动转矩小于0.95(不合格)
[耐久运转试验]
在具备驱动带轮(齿数:22)和从动带轮(齿数:22)的双轴运转试验机上安装齿形带,将到齿形带发生故障(齿部的缺损)为止的运转时间作为运转寿命来测定。齿形带的安装张力为230N,驱动带轮的转速为1800rpm,从动带轮的负荷为9.0kW,环境温度为25℃(室温)。
需要说明的是,关于到该故障为止的运转时间(以下为运转时间),第一橡胶层中包含的短纤维的比例为少量(2质量份),且将比较例中耐久运转性最优异的比较例2的运转时间(159小时)设为1.00,将各实施例以及比较例的运转时间换算成相对值来表示。若该值为1.00以下,则表示未出现相对于比较例2的齿形带的增强效果,若超过1.00,则表示因增强效果而耐久运转性提高,可以说该值越大则越高度地发挥增强效果。
(耐久运转试验的判定基准)
a:到故障为止的运转时间为1.25以上(有增强效果)
b:到故障为止的运转时间为1.10以上且小于1.25(有增强效果)
c:到故障为止的运转时间超过1.00且小于1.10(有增强效果)
d:到故障为止的运转时间为1.00以下(无增强效果)
[综合判定]
考虑与作为基准的比较例2相对的跳动转矩以及耐久运转性这两方面的增强效果的水准,以表6所示的判定基准来进行综合评价。
[表6]
表6
关于实施例以及比较例的齿形带,表7~11中示出试验结果。而且,图8中示出了实施例3、8、9以及比较例6~8中的齿形带的齿部的截面图。
[表8]
表8
[表10]
表10
(比较例1~5)
比较例1是使齿部为沿着齿部的轮廓配置于表面侧的第一橡胶层(表面部橡胶层)和配置于齿部的内部的第二橡胶层(内部橡胶层)的双层构造,使第一橡胶层由拉伸弹性率6.0MPa的R3(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成的齿形带的例子。第一橡胶层的拉伸弹性率相对于第二橡胶层的拉伸弹性率的比为1.6。需要说明的是,以下将该比(第一橡胶层的拉伸弹性率/第二橡胶层的拉伸弹性率)称为“两层的拉伸弹性率的比”。
比较例2~5是在比较例1的第一橡胶层中使第一共交联剂增量而使拉伸弹性率变大的例子,伴随于增量而拉伸弹性率在比较例2中增大成9.4MPa,在比较例3中增大成10.9MPa,在比较例4中增大成13.7MPa,在比较例5中增大成16.8MPa。
其结果是,弯曲刚性为602N/mm(比较例1:a判定)、652N/mm(比较例2:a判定)、660N/mm(比较例3:a判定)、676N/mm(比较例4:a判定)、724N/mm(比较例5:b判定),均处于合格水准。
并且,齿刚性为1,185MPa(比较例1:b判定)、1,362MPa(比较例2:a判定)、1,410MPa(比较例3:a判定)、1,454MPa(比较例4:a判定)、1,527MPa(比较例5:a判定),也均处于合格水准。
并且,关于动态性能,跳动转矩(相对值)为0.95(比较例1:c判定)、1.00(比较例2:b判定)、1.03(比较例3:a判定)、1.06(比较例4:a判定)、1.07(比较例5:a判定),均处于合格水准,在与齿刚性相同的趋势下随着第一橡胶层的拉伸弹性率变大而增加。
但是,耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为0.53(比较例1:d判定)、1.00(比较例2:d判定)、0.80(比较例3:d判定)、0.86(比较例4:d判定)、0.69(比较例5:d判定),综合判定不合格(D级)。在这些例子中,可推定出因长期运转而已产生的微小的龟裂成长并发生缺齿。
(实施例1~6)
实施例1是在比较例1的第一橡胶层中共交联剂的含有量少至1质量份(与第二橡胶层相同量)、但是使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率5.3MPa的R8(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为1.4。
关于动态性能,跳动转矩(相对值)为与0.95(c判定)的比较例1相同的水准,不过耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))与0.53(c判定)的比较例1相比提高为1.43(a判定),综合判定中为合格(C级)。
实施例2是在比较例1的第一橡胶层中在使共交联剂的含有量为相同量(3质量份)的状态下使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率9.0MPa的R9(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为2.4。
实施例3是在比较例2的第一橡胶层中在使共交联剂的含有量为相同量(6质量份)的状态下使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率14MPa的R10(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为3.7。
实施例4是在比较例3的第一橡胶层中在使共交联剂的含有量为相同量(8质量份)的状态下使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率14.3MPa的R11(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为3.8。
实施例5是在比较例4的第一橡胶层中在使共交联剂的含有量为相同量(11质量份)的状态下使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率19.2MPa的R12(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为5.1。
实施例6是在比较例5的第一橡胶层中在使第一共交联剂的含有量为相同量(14质量份)的状态下使第一短纤维增量为20质量份的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率23.5MPa的R13(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为6.2。
关于实施例2~6,与对应的比较例对比(第一共交联剂的含有量为相同量且使第一短纤维增量的对比)的话,在任一对比中跳动转矩(相对值)都为与比较例同等程度以上,且为a判定,在耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))方面与不合格水准的比较例相比提高为1.64(实施例2;a判定)、2.08(实施例3;a判定)、1.50(实施例4;a判定)、1.55(实施例5;a判定)、1.54(实施例6;a判定),综合判定中为合格(A级)。
尤其,实施例3(R10、第一共交联剂6质量份)在跳动转矩以及耐久运转这两方面都是优异的结果,可以看出即便使第一共交联剂再进一步增量,运转寿命也不提高。根据以上的结果,可确认到第一短纤维的增量对耐久性的提高(长寿命化)有效果。
(比较例6~8)
比较例6是使形成齿部的橡胶层整体仅由形成实施例1~6的第二橡胶层的拉伸弹性率3.8MPa(相对为低弹性率)的R2(交联橡胶)形成的齿形带的例子。弯曲刚性为553MPa(a判定),与实施例相比为良好,不过齿刚性为1,092N/mm(c判定),不合格。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为0.90(d判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为0.33(d判定),综合判定不合格(D级)。
比较例7是使形成齿部的橡胶层整体仅由形成实施例3的第一橡胶层的拉伸弹性率14MPa(相对为高弹性率)的R10(交联橡胶)形成的齿形带的例子。齿刚性为1,750N/mm(a判定),与实施例相比良好,不过弯曲刚性为825MPa(c判定),不合格。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.35(a判定),不过耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为0.43(d判定),综合判定不合格(D级)。
比较例8是与实施例一样齿部为第一橡胶层和第二橡胶层的双层构造、但是使第一橡胶层和第二橡胶层的弹性率的大小反过来的例子。即,第一橡胶层使用拉伸弹性率3.8MPa(相对为低弹性率)的R2(交联橡胶),第二橡胶层使用拉伸弹性率14MPa(相对为高弹性率)的R10(交联橡胶)。需要说明的是,在齿部的剖视观察下,第一橡胶层相对于构成齿部的全部橡胶层所占的面积的比例为50%。其结果是,齿刚性为1,275N/mm(b判定),是合格水准,不过弯曲刚性为820MPa(c判定),不合格。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.07(a判定),不过耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为0.75(d判定),综合判定不合格(D级)。
如比较例6那样使齿部整体由低弹性率的橡胶层形成时,齿部的刚性(抗变形性)不足,如比较例7那样使齿部整体由高弹性率的橡胶层形成时,弯曲性(较低的弯曲刚性)不足。而且,如比较例8那样使齿部为两层但是与表面部相比使内部由高弹性率的橡胶层形成时,不仅弯曲性(较低的弯曲刚性)不足,而且齿部的刚性(抗变形性)的水准也下降。而且,不具有预定量的短纤维定向的第一橡胶层,因此耐久性较低。
相对于此,本实施例的方案不仅是具有能够承受更高的负荷进行作用的条件下的使用的齿部的刚性(较高的弹性率)且能够兼顾处于背反关系的齿部的刚性(抗变形性)和弯曲性(较低的弯曲刚性:柔软度)的取得平衡的方案,而且耐久性也优异。
(实施例7~10)
相对于使第一橡胶层由拉伸弹性率14MPa的R10(交联橡胶)形成并使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成的实施例3的齿形带,实施例7~10是使齿部的剖视观察下第一橡胶层相对于构成齿部的全部橡胶层所占的面积的比例变量的齿形带的例子。
在实施例7~10以及实施例3中,在齿部的剖视观察下,第一橡胶层相对于构成齿部的全部橡胶层所占的面积的比例为10%(实施例7)、20%(实施例8)、40%(实施例3)、60%(实施例9)、80%(实施例10)。
其结果是,齿刚性为1,275N/mm(实施例7:b判定)、1,347N/mm(实施例8:a判定)、1,442N/mm(实施例3:a判定)、1,527N/mm(实施例9:a判定)、1,561N/mm(实施例10:a判定),均处于合格水准,随着第一橡胶层的面积的比例变大而提高。
另一方面,弯曲刚性为601MPa(实施例7:a判定)、633MPa(实施例8:a判定)、671MPa(实施例3:a判定)、692MPa(实施例9:a判定)、743MPa(实施例10:b判定),均处于合格水准,随着第一橡胶层的面积的比例变大而增加。
并且,关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.00(实施例7:b判定)、1.10(实施例8:a判定)、1.11(实施例3:a判定)、1.26(实施例9:a判定)、1.31(实施例10:a判定),均处于合格水准,在与齿刚性相同的趋势下随着第一橡胶层的面积的比例变大而增加。
而且,耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.41(实施例7:a判定)、1.82(实施例8:a判定)、2.08(实施例3:a判定)、1.69(实施例9:a判定)、1.07(实施例10:c判定),均处于合格水准,在第一橡胶层的面积的比例为20~60%的范围内尤其增加。
在以上的综合判定中,实施例7~10的齿形带为合格水准(A~C级)。
(实施例11~15)
相对于实施例1~6中耐久运转性最优异的实施例3(第一短纤维20质量份、第一共交联剂6质量份、齿部的剖视观察下第一橡胶层相对于构成齿部的全部橡胶层所占的面积的比例为40%)的结构,实施例11~15是使用了使第一橡胶层中含有的第一短纤维变量的橡胶组成物的齿形带的例子。在实施例11中使用R14(短纤维5质量份、拉伸弹性率10.8MPa)来形成第一橡胶层,在实施例12中使用R15(短纤维10质量份、拉伸弹性率12.6MPa)来形成第一橡胶层,在实施例3中使用R10(短纤维20质量份、拉伸弹性率14MPa)来形成第一橡胶层,在实施例13中使用R16(短纤维30质量份、拉伸弹性率13.7MPa)来形成第一橡胶层,在实施例14中使用R17(短纤维50质量份、拉伸弹性率14.0MPa)来形成第一橡胶层,在实施例15中使用R18(短纤维60质量份、拉伸弹性率13.9MPa)来形成第一橡胶层。需要说明的是,R19(短纤维65质量份)的橡胶组成物不能够混匀加工,因此无法制作齿形带。
其结果是,齿刚性为1,271N/mm(实施例11:b判定)、1,367N/mm(实施例12:a判定)、1,442N/mm(实施例3:a判定)、1,430N/mm(实施例13:a判定)、1,432N/mm(实施例14:a判定)、1,425N/mm(实施例15:a判定),均处于合格水准。
另一方面,弯曲刚性为648MPa(实施例11:a判定)、662MPa(实施例12:a判定)、671MPa(实施例3:a判定)、687MPa(实施例13:a判定)、706MPa(实施例14:b判定)、713MPa(实施例15:b判定),随着第一橡胶层的弹性率变大而增加。
并且,关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.03(实施例11:a判定)、1.05(实施例12:a判定)、1.11(实施例3:a判定)、1.07(实施例13:a判定)、1.07(实施例14:a判定)、1.06(实施例15:a判定),均处于合格水准,是与齿刚性相同的趋势。
另一方面,耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.24(实施例11:b判定)、1.86(实施例12:a判定)、2.08(实施例3:a判定)、1.30(实施例13:a判定)、1.25(实施例14:a判定)、1.21(实施例15:b判定),均处于合格水准。
在以上的综合判定中,实施例3、11~15的齿形带在显露了跳动转矩、耐久运转性这两方面上的增强效果这样的点上为高度的合格水准(A或B级)。尤其,在实施例12(短纤维10质量份、拉伸弹性率12.6MPa)以及实施例3(短纤维20质量份、拉伸弹性率14.0MPa)中,跳动转矩优异,且较大地显露了耐久运转性(长寿命化)的效果。尤其,在实施例3中,可以说是橡胶组成物(R10)的拉伸强度显著较大且增强效果较大的方案。另一方面,在使第一短纤维进一步增量的实施例13~15中,未出现实施例12、实施例3程度的长寿命化的效果,因此作为基于第一短纤维的增强效果,以20质量份程度为峰值的10~30质量份程度的含有量可以说是特别优选的范围。
根据以上的结果,第一橡胶层的物性值按拉伸弹性率在带宽(反柱状)方向上4~25MPa(尤其10~15MPa)可以说是优选的范围。并且,关于第一橡胶层中包含的短纤维的比例,5~60质量份(尤其10~30质量份)可以说是优选的范围。
(实施例16)
相对于实施例1(R8:第一短纤维20质量份、第一共交联剂1质量份)的结构,实施例16是使第一橡胶层中含有的第一短纤维减量为10质量份的齿形带的例子。是针对对第一橡胶层的弹性率(增强)有影响的第一短纤维以及第一共交联剂的含有量而按增强效果的下限附近的水准进行了验证的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率4.3MPa的R20(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为1.1。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为与0.95(c判定)的比较例1相同的水准,耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了1.24(b判定)的合格水准,综合判定中为合格(C级),确认了增强效果。
(实施例17、18)
相对于实施例1(R8:第一短纤维20质量份、第一共交联剂1质量份)的结构,实施例17是使第一橡胶层中含有的第一短纤维增量为50质量份的齿形带的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率9.5MPa的R21(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为2.5。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.00(b判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了1.30(a判定)的合格水准,综合判定中为合格(B级)。
并且,实施例18是将实施例17的第一短纤维的种类变更成间位系芳纶纤维的齿形带的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率10MPa的R22(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为2.6。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.00(b判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了1.51(a判定)的合格水准,综合判定中为合格(B级)。可以说虽然改变了短纤维的种类,但是增强效果没有大的不同。
(实施例19~21)
相对于耐久运转性最优异的实施例3(R10:尼龙短纤维20质量份、第一共交联剂6质量份)的结构,实施例19是将第一短纤维的种类变更成间位系芳纶纤维的齿形带的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率14MPa的R23(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为3.7。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.12(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了2.11(a判定)的合格水准,综合判定中为与实施例3相同的水准,是合格(A级)的。
实施例20是将第一短纤维的种类变更成对位系芳纶纤维的齿形带的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率14.8MPa的R24(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为3.9。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.15(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了1.39(a判定)的合格水准,综合判定中为合格(A级)。
实施例21是将第一短纤维的种类变更成PBO纤维的齿形带的例子。即,使第一橡胶层由拉伸弹性率13MPa的R25(交联橡胶)形成,使第二橡胶层由拉伸弹性率3.8MPa的R2(交联橡胶)形成,两层的拉伸弹性率的比为3.4。关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.12(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))到达了1.85(a判定)的合格水准,综合判定中为合格(A级)。
可确认到虽然改变了短纤维的种类,但是也能获得跳动转矩和耐久运转性(长寿命化)这两方面的增强效果。
(实施例22~24)
是对齿部的剖视观察下第一橡胶层相对于构成齿部的全部橡胶层所占的面积的比例(以下为面积比例)与第一橡胶层的弹性率(第一橡胶层中包含的第一短纤维的比例)之间的关联进行验证的例子。实施例22是增强效果的下限附近(面积比例较小且第一短纤维的比例也较小的情况)的例子,设为面积比例10%、第一短纤维5质量份(拉伸弹性率10.8MPa)。相反,实施例23、24是增强效果的上限附近(面积比例较大且第一短纤维的比例也较大的情况)的例子,在实施例23中,设为面积比例60%、第一短纤维50质量份(拉伸弹性率14MPa),在实施例24中,设为面积比例80%、第一短纤维50质量份(拉伸弹性率14MPa)。
关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.00(实施例22:b判定)、1.28(实施例23:a判定)、1.35(实施例24:a判定),均处于合格水准。
另一方面,耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.13(实施例22:b判定)、1.28(实施例23:a判定)、1.05(实施例24:c判定),均处于合格水准,可以说有增强效果。
在以上的综合判定中,实施例22~24的齿形带为合格水准(A~C级)。
(实施例25~27、比较例9)
相对于实施例1~6中耐久运转性最优异的实施例3的结构,是第二橡胶层使用了拉伸弹性率不同的橡胶组成物的齿形带的例子。即,相对于在实施例3中使用R2(拉伸弹性率3.8MPa、两层的拉伸弹性率的比3.7),在实施例25中使用R1(拉伸弹性率2.4MPa、两层的拉伸弹性率的比5.8)来形成第二橡胶层,在实施例26中使用R4(拉伸弹性率9.4MPa、两层的拉伸弹性率的比1.5)来形成第二橡胶层,在实施例27中使用R5(拉伸弹性率10.9MPa、两层的拉伸弹性率的比1.3)来形成第二橡胶层,在比较例9中使用R7(拉伸弹性率16.8MPa、两层的拉伸弹性率的比0.8)来形成第二橡胶层。
关于动态性能,跳动转矩(相对值)为1.09(实施例25:a判定)、1.14(实施例26:a判定)、1.14(实施例27:a判定)、1.37(比较例9:a判定),均处于合格水准,可以说有增强效果。
耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.88(实施例25:a判定)、1.14(实施例26:b判定)、1.08(实施例27:c判定)、0.42(比较例9:d判定),实施例25~27处于合格水准,可以说有增强效果。另一方面,比较例9不合格。
在以上的综合判定中,实施例25~27的齿形带在显露了跳动转矩、耐久运转性这两方面上的增强效果这样的点上为合格水准(A~C级)。尤其,在第二橡胶层的拉伸弹性率比较小的实施例25(拉伸弹性率2.4MPa)以及实施例26(拉伸弹性率9.4MPa)中为高度的合格水准(A或B级)。在第二橡胶层的拉伸弹性率比较大的实施例27(拉伸弹性率10.9MPa)中,对长寿命化的效果较小,为C级。在进一步使第二橡胶层的拉伸弹性率变大并变得比第一橡胶层的拉伸弹性率大的比较例9中,运转寿命较短,是不合格(D级)的。
(实施例28、29)
实施例28、29是相对于第二橡胶层的拉伸弹性率比较小的实施例25(R1:拉伸弹性率2.4MPa)而改变了组合的第一橡胶层的橡胶组成物的齿形带的例子。实施例28是使第一橡胶层由拉伸弹性率5.3MPa的R8(交联橡胶)形成的两层的拉伸弹性率的比为2.2的齿形带。跳动转矩(相对值)为1.02(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))达到了1.23(b判定)的合格水准,综合判定中为合格水准(B级)。
并且,实施例29是使第一橡胶层由拉伸弹性率23.5MPa的R13(交联橡胶)形成的两层的拉伸弹性率的比为9.8的齿形带。跳动转矩(相对值)为1.16(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.24(b判定),综合判定中为合格水准(B级)。
(实施例30、比较例10)
实施例30、比较例10是相对于第二橡胶层的拉伸弹性率比较大的比较例9(R7:拉伸弹性率16.8MPa、两层的拉伸弹性率的比0.8)而改变了组合的第一橡胶层的橡胶组成物的齿形带的例子。比较例10是使第一橡胶层由拉伸弹性率5.3MPa的R8(交联橡胶)形成的两层的拉伸弹性率的比为0.3的齿形带。跳动转矩(相对值)为1.19(a判定),不过耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为0.74(d判定),是不合格的。与比较例9一样是第二橡胶层的拉伸弹性率比第一橡胶层的拉伸弹性率大的方案,综合判定中不合格(D级)。
另一方面,实施例30是使第一橡胶层由拉伸弹性率23.5MPa的R13(交联橡胶)形成的两层的拉伸弹性率的比为1.4的齿形带。跳动转矩(相对值)为1.59(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))也为1.01(c判定),达到了合格水准,综合判定中为合格水准(C级)。
(实施例31)
实施例31是相对于实施例1~30中耐久运转性最优异的实施例3的结构(第一橡胶层为R10、第二橡胶层为R2)而未使用增强性无机填充剂(炭黑)的齿形带的例子。即,是第一橡胶层由从R10中除去了炭黑的组成即R27(拉伸弹性率13.9MPa)的交联橡胶组成物形成且第二橡胶层由从R2中除去了炭黑的组成即R26(拉伸弹性率3.8MPa)的交联橡胶组成物形成的齿形带的例子。跳动转矩(相对值)为1.10(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为2.07(a判定),在综合判定中与实施例3同等程度,为合格水准(A级)。
(实施例32、33)
实施例32、33分别是相对于实施例3(第一短纤维20质量份)、实施例14(第一短纤维50质量份)而在带的齿部以及齿底部的表面未设置齿布的齿形带的例子。实施例32的跳动转矩(相对值)为1.15(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为2.03(a判定),综合判定中为与实施例3同等的合格水准(A级)。并且,实施例33的跳动转矩(相对值)为1.10(a判定),耐久运转(到故障为止的运转时间(相对值))为1.29(a判定),综合判定中为与实施例14同等的合格水准(A级)。
根据以上的结果,可确认到通过由沿着齿布形成的第一橡胶层和在该第一橡胶层与芯线之间形成的第二橡胶层形成并以第一橡胶层的弹性率比第二橡胶层的弹性率大的方式调整,并且使短纤维沿着齿部的轮廓而定向于带长度方向并与第一橡胶层配合,能够兼顾处于背反关系的齿部的刚性和弯曲性,抑制带运转中的跳动(跳齿),并且抑制齿部的缺损(缺齿),能够适应高负荷运转时的长寿命化。
工业实用性
本发明的齿形带(啮合传动带或齿形传动带)能够与齿形带轮组合并利用于要求输入和输出的同步性的各种各样的领域,例如汽车、自动两轮车等车辆中的动力传递机构、工业机械的电动机、泵类等动力传递机构、自动门、自动化机械等机械类、复印机、印刷机等。尤其,能够作为高负荷(高马力)用途的工业用机械、自动两轮车的后轮驱动的动力传递带(同步带、带齿带)来利用。
还参照特定的实施方案来详细地说明了本发明,不过对于本领域技术人员而言,明确的是能够不脱离本发明的精神和范围而施加各种各样的修改和变更。
本申请基于2021年9月29日提出申请的日本专利申请2021-159743、2022年5月26日提出申请的日本专利申请2022-086291以及2022年9月9日提出申请的日本专利申请2022-143790,其内容作为参照而援引于此。
附图标记说明
1…齿形带
1a…齿部
1b…齿底部
1c…背部
2…齿布
3…第一橡胶层
3a…第一短纤维
4…第二橡胶层
5…芯线
6…背橡胶层

Claims (9)

1.一种齿形带,具备:
背部,埋设有沿着带周向延伸的芯线;以及
多个齿部,沿带周向隔开间隔地形成于所述背部的内周面,
所述齿形带包括相对于所述芯线而形成于带外周侧的背橡胶层和相对于所述芯线而形成于带内周侧的第一橡胶层以及第二橡胶层,
其中,
所述背部包括所述背橡胶层,
所述第一橡胶层的弹性率比所述第二橡胶层的弹性率大,
所述第一橡胶层由包含第一橡胶成分以及第一短纤维的第一交联橡胶组成物形成,
所述第一短纤维的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一短纤维为5~60质量份,
所述第一短纤维沿着所述齿部的轮廓而定向于带长度方向,
所述齿部包括所述第一橡胶层和介于该第一橡胶层与所述芯线之间的所述第二橡胶层。
2.根据权利要求1所述的齿形带,其中,
所述第一橡胶层的面积比例为,在带周向的剖视观察下,相对于所述第一橡胶层以及所述第二橡胶层的总面积,所述第一橡胶层为10~80面积%。
3.根据权利要求1或2所述的齿形带,其中,
所述第一橡胶层的带周向的拉伸强度为40~90MPa,
所述第一橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为4~25MPa,
所述第二橡胶层的带周向的拉伸强度为10~50MPa,
且所述第二橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为1~10MPa。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的齿形带,其中,
所述第一橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率为所述第二橡胶层的带宽度方向的拉伸弹性率的1.1~10倍。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的齿形带,其中,
所述第一短纤维为聚酰胺纤维。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的齿形带,其中,
所述第一交联橡胶组成物还包含第一交联剂以及第一共交联剂,
所述第二橡胶层由包含第二橡胶成分、第二交联剂以及第二共交联剂的第二交联橡胶组成物形成,
所述第一橡胶成分包括第一复合聚合物,该第一复合聚合物包含氢化丁腈橡胶和不饱和羧酸金属盐,
所述第二橡胶成分包括第二复合聚合物,该第二复合聚合物包含氢化丁腈橡胶和不饱和羧酸金属盐,
所述第一共交联剂的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一共交联剂为1~40质量份,
且所述第二共交联剂的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二共交联剂为0.2~25质量份。
7.根据权利要求6所述的齿形带,其中,
所述第二交联橡胶组成物还包含第二短纤维,
在所述第二交联橡胶组成物中,所述第二短纤维的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二短纤维为5质量份以下。
8.根据权利要求6或7所述的齿形带,其中,
所述第一交联橡胶组成物还包含第一增强性无机填充剂,
所述第二交联橡胶组成物还包含第二增强性无机填充剂,
所述第一复合聚合物的比例为,在所述第一橡胶成分中为80质量%以上,
所述第二复合聚合物的比例为,在所述第二橡胶成分中为30质量%以上,
所述第一交联剂包含第一有机过氧化物,所述第一有机过氧化物的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一有机过氧化物为1~20质量份,
所述第二交联剂包含第二有机过氧化物,所述第二有机过氧化物的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二有机过氧化物为0.5~5质量份,
所述第一增强性无机填充剂的比例为,相对于100质量份的所述第一橡胶成分,所述第一增强性无机填充剂为10质量份以下,
且所述第二增强性无机填充剂的比例为,相对于100质量份的所述第二橡胶成分,所述第二增强性无机填充剂为10质量份以下。
9.一种齿形带的制造方法,是权利要求1~8中任一项所述的齿形带的制造方法,所述齿形带的制造方法包括:
第一橡胶层前驱体调制工序,调制使第一短纤维沿片材面的一方向定向的未交联橡胶片,来作为用于形成第一橡胶层的第一橡胶层前驱体;以及
预备成形工序,将所述第一橡胶层前驱体和用于形成第二橡胶层的作为未交联橡胶片的第二橡胶层前驱体以所述第一短纤维沿带长度方向而定向的配置方式进行层叠,来制作半交联状态的预备成形体。
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