JP3923818B2 - Power transmission belt - Google Patents

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JP3923818B2
JP3923818B2 JP2002043562A JP2002043562A JP3923818B2 JP 3923818 B2 JP3923818 B2 JP 3923818B2 JP 2002043562 A JP2002043562 A JP 2002043562A JP 2002043562 A JP2002043562 A JP 2002043562A JP 3923818 B2 JP3923818 B2 JP 3923818B2
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隆史 木下
仁志 羽坂
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は動力伝動ベルトに係り、特に高強力、高モジュラスな性能が要求される駆動装置に好適な動力伝動ベルトに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に歯付ベルト、Vベルト、Vリブドベルトといった伝動ベルトは、ゴム組成物で構成された本体に補強用心体としてコードが埋設されている。コードは、ベルト張力の大部分を担う部材であって、その特性は構成する繊維種及び撚り数、撚り方向、繊度その他の組み合わせにより定まる。コードを構成する繊維種としては、一般に、ポリエステル、ガラス、アラミド繊維といった高モジュラス繊維で構成された撚りコードが利用されている。
【0003】
これら伝動ベルト、例えば歯付ベルトの使用レイアウトとしては、ベルトを駆動軸、従動軸に掛架するとともに、張力を一定保持すべくテンショナーを設けることが一般になされてきた。ところが近年では装置のコンパクト化に伴う設置スペースの減少化、コストダウンによる部品の減数化の要求からテンショナーを設置できず、軸間固定によるレイアウトで使用されるケースが多くなっており、経時寸法変化の少ないベルトが求められている。また装置のコンパクト化に伴ってベルトの細幅化の要求もある。
【0004】
しかし従来のベルトを検討してみると、ポリエステル繊維コードを用いた伝動ベルトは、耐屈曲疲労性が非常に良好であるものの、寸法安定性に乏しく、高い位置決め精度が得られないといった問題がある。また、アラミド繊維コードを用いた伝動ベルトは強度が高く、屈曲疲労性に優れるといった特性を有するが、吸湿による経時的な寸法変化が大きいという問題がある。
【0005】
一方、ガラス繊維コードを用いた伝動ベルトは、寸法安定性及び経時寸法安定性に優れるといった特性を有する。ところが昨今の精密機器の高機能、高性能化に伴って、強度、モジュラスについての要求が更に高まってきており、この要求に応えるべくコードの繊度を汎用値より高く設定すると、耐屈曲疲労性が低下するといった問題があった。また幅広にベルトを設計して本体中に埋設される心線本数を増加させると、エンジンルームの省スペース化に逆行するといった弊害もある。
【0006】
こういった事情を背景に、近年、従来の凡用繊維よりも高いモジュラス、強度を有するポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維(PBO繊維)が注目されている。特に強度及び弾性率においてはアラミド繊維を凌ぐことから、工業ベルト業界においては、このPBO繊維を心線として用いることで、コードの繊度やエンジンルームのスペースを増加させることなく、高強度、高モジュラスな動力伝動ベルトが提供できるとして期待されている。しかしPBO繊維はその分子骨格上、官能基をほとんど含有していないことから、従来の短繊維と比べてゴムとの接着性に乏しく、コード−ゴム複合体の実現は困難であると考えられていた。
【0007】
そこでゴムとの接着性を改善するために、PBO繊維に特殊な接着処理を施すことが提案されている。例えば、特開平9−176332号公報では、エポキシ化合物、ゴムラテックス、及び熱反応型水溶性ウレタン樹脂からなる第1処理液で処理した後、レゾルシン、ホルマリン、及びゴムラテックスからなる第2処理液で処理することにより、ゴムとの接着性を改善する技術が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような技術をPBO短繊維に適用しても、ゴム組成物との接着力は充分満足できるものではなく、実使用上問題があった。
また軸間距離を固定したレイアウトで使用するベルトは経時寸法変化が小さく、走行後の張力低下率が低いことが必要とされるが、PBO繊維で構成された従来のベルトを検討してみると耐屈曲疲労性に問題があることが判明した。
【0009】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、高強力、高モジュラスであるとともに、走行後のベルト強力低下が小さく、優れた耐屈曲疲労性を充足する動力伝動ベルトを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願請求項1記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層から構成される動力伝動ベルトにおいて、前記動力伝動ベルトは、前記ゴム層を形成するベルト本体が、ベルト長手方向に沿って設けられる複数の歯部と、補強用心線を埋設した背部から構成される歯付ベルトであり、前記心線が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維とガラス繊維で構成されるコードであって、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がコア部、ガラス繊維がスキン部となるよう構成したことを特徴とする。
【0011】
本願請求項2記載の発明は、請求項1記載の動力伝動ベルトにおいて、前記心線が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で構成される子縄と、ガラス繊維で構成される子縄を撚り合せた撚りコードであって、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で構成された子縄がコア部、ガラス繊維で構成された子縄がスキン部となるよう構成されることを特徴とする。
【0012】
本願請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の動力伝動ベルトにおいて、フライヤー撚糸機を用いて、スキン部、コア部を構成されることを特徴とする。
【0013】
本願請求項4記載の発明は、請求項記載の動力伝動ベルトにおいて、前記撚りコードの上撚りと、前記小縄の下撚りとは逆方向に撚る、諸撚りであることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に本発明に係る歯付ベルト1を示す。
歯付ベルト1はベルト長手方向に沿って複数の歯部2と、該ベルト本体のベルトピッチライン上に補強用心体である心線3をスパイラル状に埋設した背部4からなるベルト本体からなり、上記歯部2の表面には基布5が貼着されている。
【0015】
基布5は、織物、編物、不織布等から選択される基布である。基布を構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられ、それらを平織、綾織、朱子織等に織成した織物を用いることが好ましい。
【0016】
繊維の形態としては、紡績糸、マルチフィラメント糸、モノフィラメント糸等限定するものではないが、構成糸にモノフィラメント糸を用いて経糸と緯糸の交差による凹凸を大きくし、表面摩擦係数を低下させると、良好な耐摩耗性、耐歯欠け性を示す。それ以外にも、織密度を低くしたり、径が太い繊維を用いるのも表面摩擦係数を低下させるのには有効な手段である。
また、公知技術として用いられている圧入方式による成形の際には、基布の緯糸方向に収縮性が要求されるため、ベルト本体の長手方向に沿う緯糸には捲縮加工された6ナイロン又は66ナイロン、またウレタン系弾性糸と撚り合わせた複合糸を用いることが好ましい。また基布5にモノフィラメント糸を使用する場合は、緯糸方向の収縮性に影響を与えない為にも経糸に用いることが望ましい。
【0017】
基布5は、公知技術に従ってレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液(RFL液)に浸漬後、未加硫ゴムを基布5に擦り込むフリクションを行ったり、またRFL液に浸漬後、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理する。またRFL液のみで接着処理を行なってもよい。
【0018】
RFL液はレゾルシンとホルマリンの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものであり、レゾルシンとホルマリンのモル比は1:0.5〜3にすることが接着力を高める上で好適である。また、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物は、これをラテックスのゴム分100重量部に対してその樹脂分が10〜100重量部になるようにラテックスと混合した上、全固形分濃度が5〜40%濃度になるように調節される。尚、RFL液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を0.1〜5.0重量%加えてもよい。
また、上記ラテックスとしては、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、エピクロルヒドリン、天然ゴム、SBR、クロロプレンゴム、オレフィン−ビニルエステル共重合体、EPDM等のラテックスが挙げられる。
【0019】
背部4と歯部2で構成されるベルト本体は、ゴム層で形成されるものであり、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を配合したもの、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ブチルゴム(IIR)などから選ばれるゴムを単独で或いはブレンドして用いることができる。或いはこれらのゴムの他にポリウレタンゴムを用いて形成することも可能である。なかでも、歯付ベルトの場合は、耐熱老化性の改善されたゴムを用いることが望ましく、水素化ニトリルゴムの場合は水素添加率が80%以上、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには更に好ましくは90%以上が良い。水素添加率80%未満の水素化ニトリルゴムは耐熱性や耐オゾン性が極度に低下する。
【0020】
そして、上記ゴムには、カーボンブラックのような補強剤、充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫助剤、硫黄あるいは有機過酸化物のような加硫剤等が添加混合される。架橋剤として有機化酸化物を配合した場合、所定のモジュラス(引張弾性率)や切断伸度を確保するためには、ポリマー成分100質量部に対して有機過酸化物を0.2〜10質量部配合して架橋することが必要である。有機過酸化物は特に制限されるものではないが、具体的には、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、1,1−t−ブチルペロキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(t−ブチルペロキシ)ヘキサン、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(t−ブチルペロキシ)ヘキサン−3、ビス(t−ブチルペロキシジ−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(ベンゾイルペロキシ)ヘキサン、t−ブチルペロキシベンゾアート、t−ブチルペロキシ−2−エチル−ヘキシルカーボネート等を使用することができる。またこのような有機過酸化物の他に、金属酸化物、硫黄化合物、オキシムニトロソ化合物や、モノマー類、ポリマー類で共架橋剤として一般に使用されるものを適量添加してもよい。
【0021】
心線3としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維(PBO繊維)とガラス繊維で構成されるコードであって、PBO繊維がコア部7、ガラス繊維がスキン部6となるよう構成したコードが用いられる。ガラス心線の組成はEガラス、Sガラス(高強度ガラス)何れでも良く、フィラメントの太さ及びフィラメントの収束本数及びストランド本数に制限されない。また、接着処理剤及び屈曲時のガラスフィラメントの保護材として使用されるサイジング剤、RFL、オーバーコート剤等にも制限されない。
PBO繊維は、ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸をポリリン酸溶媒中で縮重合したポリマーを紡糸することで得られる。従来の凡用繊維よりも高い物性値を有し、例えば機械的物性においてはアラミド繊維以上の強度及び弾性率を示す。しかしその分子骨格上、官能基をほとんど含有していないことから従来の繊維と比べてゴムとの接着が困難であといった問題がある。そこでコード表面層つまりスキン部6にガラス繊維を配置することでコード−ゴム間の接着力を改善し、コード芯部つまりコア部7にPBO繊維を配置することで高強力、高モジュラス化を可能とする。
【0022】
具体的には、心線3は図2に示すようにPBO繊維で構成される子縄8と、ガラス繊維で構成される子縄9を撚り合せた撚りコードであって、PBO繊維で構成された子縄8がコア部7、ガラス繊維で構成された子縄9がスキン部6となるよう構成されたものが用いられる。前記心線は例えばフライヤー撚糸機を用いて作製される。
【0023】
尚、前記コードは、PBO繊維子縄の繊度が200〜1,700dtex、ガラス繊維子縄の繊度が400〜3,500dtex、総繊度数が4,000〜12,000dtexとなるよう設定することが、ベルト寿命を延長させるために好ましい。コードの上撚り数としては50〜120回/mが好ましく、また下撚り数としてはPBO繊維で構成された子縄が50〜200回/m、ガラス繊維で構成された子縄が50〜200回/mとなるよう設定することが望ましい。尚、上撚りと下撚りの間に中撚りを設けることも可能である。また上撚りは、下撚りと逆方向に撚る、つまり諸撚りすることが好ましい。
【0024】
尚、心線3にはゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス(RFL)液に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着層を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行なった後に、RFL液で処理する方法等もある。
【0025】
具体的な手法としては、未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた前処理液を含浸させてプレディップさせた後、160〜200℃に温度設定した乾燥炉に30〜600秒間通して乾燥し、続いてRFL液からなる接着処理を含浸させる。更にこの後、ゴム糊で後処理することも可能である。尚、処理手順は上記に限らず、例えばプレディップ処理した子縄を上撚りしてコードとし、該コードにRFL処理を施してもよい。また子縄にプレディップ処理を施す場合、PBO、ガラス繊維の各子縄に同一のプレディップ処理を施しても、各子縄に異なるプレディップ処理を施しても、また一方にのみプレディップ処理を施しても良い。尚、PBO繊維には、ニトリルゴム変性エポキシ樹脂、アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、架橋剤、そして溶剤からなる前処理液にてプレディップ処理を施すと接着力を高める上で好適である。
【0026】
エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物である。このエポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。またイソシアネート化合物としては、例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−ジイソシアネート、P−フェニルジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート等がある。このイソシアネート化合物もトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【0027】
ここでRFL液に使用するラテックスとしては、クロロプレン、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリル、NBR等である。
【0028】
上述のように処理されたコードは、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを1.0〜1.3mmにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。1.0mm未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方1.3mmを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる。
【0029】
歯付ベルトの製造方法としては、一般には圧入成形方法によって作製される。すなわち、形成される歯付ベルトの歯部に対応した溝部を外周に有する円筒状のモールドに、歯布を形成する帆布を、心線となるロープをらせん状に順に巻付け、さらにその上に歯部及び背部を形成する未加硫のゴムシートを巻き付ける。モールドを加硫缶内に移し、加熱・加圧することにより、上記ゴムシートをモールド溝部に圧入させ、歯部を形成する。得られたスリーブ状の成形体を所定の幅に従ってカッターで輪切りにすることにより個々の歯付ベルトが得られる。
【0031】
【実施例】
以下に、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明する。
実施例1
心線として、表1に示すように1束が545dtexのPBO繊維マルチフィラメント(商品名:Zylon)を準備し、表2に示すプレディップ液に浸漬した後、200°Cで1分間熱処理した。次に表3に示すRFL液に浸漬した後、更に230°Cで1分間熱処理した。この処理原糸に120回/mの下撚りを施してPBO繊維子縄とした。また、ECG−150のガラス繊維を準備し、3本引き揃えた状態で表3に示すRFL液に浸漬した後、230°Cで1分間熱処理した。この処理原糸に120回/mの下撚りを施してガラス繊維子縄とした。そして、PBO子縄4本とガラス子縄9本をフライヤー撚糸機を用いて諸撚りに撚り合わせた後、表5に示す処理液に浸漬して160°Cで3分間熱処理を施して処理コードを作製した。
【0032】
比較例1
心線として、表1に示すように1束がECG−150のガラス繊維を準備し、3本引き揃えた状態で表3に示すRFL液に浸漬した後、230°Cで1分間熱処理した。この処理原糸に120回/mの下撚りを施してガラス繊維子縄とした。そして前記子縄13本を諸撚りに撚り合せた後、表5に示す処理液に浸漬して160°Cで3分間熱処理を施して処理コードを作製した。
【0033】
比較例2
心線として、表1に示すように1束が1,090dtexのPBO繊維マルチフィラメント(商品名:Zylon)を準備し、表2に示すプレディップ液に浸漬した後、200°Cで1分間熱処理した。次に表3に示すRFL液に浸漬した後、更に230°Cで1分間熱処理した後、この処理原糸に45回/mの下撚りを施してPBO繊維子縄とした。そして前記子縄3本をラング撚りに撚り合せた後、表5に示す処理液に浸漬して160°Cで3分間熱処理を施して処理コードを作製した。
【0034】
【表1】

Figure 0003923818
【0035】
【表2】
Figure 0003923818
【0036】
【表3】
Figure 0003923818
【0037】
【表4】
Figure 0003923818
【0038】
【表5】
Figure 0003923818
【0039】
次に、上記コードを用いて歯付ベルトを作製した。
RFL処理したアラミド繊維からなる帆布を経糸がベルトの幅方向に沿うように、緯糸を周方向としたエンドレスの筒状にして金型にセットし、帆布上に上記各心線を交互に0.5mmピッチで配置するように巻き付け、さらにこの上から表4に示すゴム組成物からなる圧延シートを巻き付け、加圧・加硫することによって、スリーブ状の成形品を作製した。これを所定幅に切断することによって、ベルト幅19.1mm、歯ピッチ8mm、歯数99の歯付ベルトを得た。そして以下の性能について試験した。
【0040】
1.処理コード引張強力
JIS L1071に基づき、処理コード引張強力を測定した。
【0041】
2.処理コード剥離力
処理繊維コードを2密に並べて表4に示すゴム配合物に温度153°C、圧力2MPaで30分間加圧密着させた後、幅25mmに裁断し、長さ140mm、厚さ4mmのシート状試料を作製した。室温で引張試験機を用いて平剥離力を測定し、処理コードとゴムとの接着力を評価した。
【0042】
3.ベルト強力
ベルトを50mm/分の速度で引っ張って、ベルトが切断したときの最大荷重を求めた。
【0043】
4.ベルトモジュラス
ベルトのSS曲線を作成し、そのSS曲線の直線部分の傾きを算出した。
【0044】
5.ベルト強力保持率
図3に示すレイアウトに従い室温雰囲気下で200時間走行試験を実施した後、走行後のベルトの強力を測定した。そして、走行後のベルト強力を走行前のベルト強力で除してベルト強力保持率を求めた。
【0045】
結果、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で構成した子縄がコア部、ガラス繊維で構成した子縄がスキン部となるよう構成した心線を用いた実施例1の歯付ベルトは、ガラス繊維で構成した心線を用いた比較例1の歯付ベルトと比べて、同一のベルト幅であっても、引張強力、ベルトモジュラスに優れており、ほぼ同等のベルト強力保持率を有することが確認できた。つまり実施例は省スペース化の要求に適したベルトであることが判る。また、PBO繊維子縄単独で構成された比較例2はゴム−心線間の接着力が極端に低いものの、実施例は非常に優れた接着性を示すことが確認できた。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本願請求項記載の発明では、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層から構成される動力伝動ベルトにおいて、前記動力伝動ベルトは、前記ゴム層を形成するベルト本体が、ベルト長手方向に沿って設けられる複数の歯部と、補強用心線を埋設した背部から構成される歯付ベルトであり、前記心線が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維とガラス繊維で構成されるコードであって、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がコア部、ガラス繊維がスキン部となるよう構成したことを特徴とする動力伝動ベルトであり、高強力、高モジュラスであるとともに、走行後のベルト強力低下が小さく、優れた耐屈曲疲労性を充足できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る歯付ベルトの断面斜視図である。
【図2】本発明に係る動力伝動ベルトで用いられる心線の断面図である。
【図3】歯付ベルトの走行試験装置のレイアウトである。
【符号の説明】
1 歯付ベルト
2 歯部
3 心線
4 背部
5 基布
6 スキン部
7 コア部
8 子縄(PBO繊維)
9 子縄(ガラス繊維)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission belt, and more particularly to a power transmission belt suitable for a drive device that requires high strength and high modulus performance.
[0002]
[Prior art]
In general, in a transmission belt such as a toothed belt, a V belt, and a V-ribbed belt, a cord is embedded as a reinforcing core in a main body made of a rubber composition. The cord is a member that bears most of the belt tension, and its characteristics are determined by a combination of the type of fiber and the number of twists, twist direction, fineness, and the like. As a fiber type constituting the cord, a twisted cord composed of a high modulus fiber such as polyester, glass, or aramid fiber is generally used.
[0003]
As a layout for using these power transmission belts, for example, toothed belts, it has been common to hang belts on drive shafts and driven shafts and to provide tensioners to keep tension constant. However, in recent years, the tensioner cannot be installed due to the reduction of installation space due to the downsizing of the equipment and the reduction of parts due to cost reduction, and there are many cases where the tensioner is used in the layout by fixing between axes, and the dimensional change with time There is a demand for a belt with a small amount. In addition, there is a demand for narrower belts as the apparatus becomes more compact.
[0004]
However, when a conventional belt is examined, a transmission belt using a polyester fiber cord has a problem that the bending fatigue resistance is very good, but the dimensional stability is poor and high positioning accuracy cannot be obtained. . In addition, a transmission belt using an aramid fiber cord has characteristics such as high strength and excellent bending fatigue, but there is a problem that a dimensional change with time due to moisture absorption is large.
[0005]
On the other hand, a transmission belt using a glass fiber cord has characteristics such as excellent dimensional stability and temporal dimensional stability. However, the demands for strength and modulus have increased further with the recent advancement of high-performance and high-performance precision equipment. If the fineness of the cord is set higher than the general-purpose value in order to meet these demands, bending fatigue resistance will be increased. There was a problem of a drop. In addition, if the belt is designed to be wide and the number of core wires embedded in the main body is increased, there is an adverse effect such that the engine room can be saved in space.
[0006]
Against this background, in recent years, polyparaphenylene benzobisoxazole fibers (PBO fibers) having higher modulus and strength than conventional ordinary fibers have attracted attention. In particular, the strength and elastic modulus surpasses that of aramid fiber. In the industrial belt industry, this PBO fiber is used as a core wire, which increases the strength and modulus of the cord without increasing the fineness of the cord and the space in the engine room. It is expected that a simple power transmission belt can be provided. However, since PBO fiber contains almost no functional groups on its molecular skeleton, it has poor adhesion to rubber compared to conventional short fibers, and it is considered difficult to realize a cord-rubber composite. It was.
[0007]
Therefore, in order to improve the adhesion to rubber, it has been proposed to perform a special adhesion treatment on the PBO fiber. For example, in JP-A-9-176332, after treatment with a first treatment liquid comprising an epoxy compound, rubber latex, and a heat-reactive water-soluble urethane resin, a second treatment liquid comprising resorcin, formalin, and rubber latex is used. A technique for improving adhesion to rubber by processing is disclosed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the above-described technique is applied to the PBO short fibers, the adhesive strength with the rubber composition is not sufficiently satisfactory, and there is a problem in practical use.
In addition, the belt used in a layout with a fixed inter-axis distance needs to have a small dimensional change over time and a low rate of decrease in tension after running, but when examining a conventional belt made of PBO fibers, It was found that there was a problem with bending fatigue resistance.
[0009]
The present invention has been made in view of such various points, and provides a power transmission belt that has high strength and high modulus, has a small decrease in belt strength after traveling, and satisfies excellent bending fatigue resistance. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention according to claim 1 of the present application is a power transmission belt composed of an adhesive rubber layer having a core wire embedded along the longitudinal direction of the belt and a compression rubber layer, wherein the power transmission belt forms the rubber layer. The belt body is a toothed belt composed of a plurality of tooth portions provided along the belt longitudinal direction and a back portion in which a reinforcing core wire is embedded, and the core wire includes polyparaphenylene benzobisoxazole fiber and glass A cord composed of fibers, characterized in that the polyparaphenylene benzobisoxazole fiber is a core part and the glass fiber is a skin part.
[0011]
The invention according to claim 2 of the present application is the power transmission belt according to claim 1, wherein the core wire is formed by twisting a strand composed of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber and a strand composed of glass fiber. It is a twisted cord, and is characterized in that a strand made of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber is a core portion and a strand made of glass fiber is a skin portion.
[0012]
The invention according to claim 3 of the present application is characterized in that, in the power transmission belt according to claim 1 or 2, the skin portion and the core portion are configured using a flyer twisting machine.
[0013]
The invention according to claim 4 of the present application is the power transmission belt according to claim 2 , wherein the twisted cord is twisted in the opposite direction to the twisted cord and the twisted cord is twisted in the opposite direction. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a toothed belt 1 according to the present invention.
The toothed belt 1 is composed of a belt body including a plurality of tooth portions 2 along the belt longitudinal direction and a back portion 4 in which a reinforcing core body 3 is embedded in a spiral shape on the belt pitch line of the belt body. A base fabric 5 is attached to the surface of the tooth portion 2.
[0015]
The base fabric 5 is a base fabric selected from woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics and the like. As the fiber material constituting the base fabric, publicly known and publicly available materials can be used. For example, natural fibers such as cotton and hemp, inorganic fibers such as metal fibers and glass fibers, and polyamide, polyester, polyethylene, polyurethane, polystyrene, Examples thereof include organic fibers such as polyfluoroethylene, polyacryl, polyvinyl alcohol, wholly aromatic polyester, and aramid, and it is preferable to use a woven fabric in which these are woven into plain weave, twill weave, satin weave, or the like.
[0016]
The form of the fiber is not limited to spun yarn, multifilament yarn, monofilament yarn, etc., but when the monofilament yarn is used as the constituent yarn, the unevenness caused by the intersection of the warp and weft is increased, and the surface friction coefficient is reduced. Good wear resistance and tooth chipping resistance. In addition, it is an effective means for reducing the surface friction coefficient to lower the weave density or to use a fiber having a large diameter.
In addition, since the shrinkage is required in the weft direction of the base fabric at the time of molding by the press-fitting method used as a publicly known technique, the crimped 6 nylon or the weft yarn along the longitudinal direction of the belt body is used. It is preferable to use composite yarn twisted with 66 nylon or urethane elastic yarn. Further, when monofilament yarn is used for the base fabric 5, it is desirable to use it for warp so as not to affect the shrinkage in the weft direction.
[0017]
The base fabric 5 is immersed in a resorcin-formalin-latex solution (RFL solution) according to a known technique, and then friction is applied by rubbing unvulcanized rubber into the base fabric 5, or after being immersed in the RFL solution, the rubber is dissolved in a solvent. Soak in a soaking solution. Moreover, you may perform an adhesion | attachment process only with RFL liquid.
[0018]
The RFL liquid is a mixture of resorcin and formalin initial condensate and rubber latex, and the molar ratio of resorcin and formalin is preferably 1: 0.5 to 3 in order to increase the adhesive force. The initial condensate of resorcin and formalin is mixed with the latex so that the resin content is 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the latex rubber, and the total solid concentration is 5 to 40. % Concentration is adjusted. The RFL solution may be appropriately mixed with a carbon black solution to blacken the treatment, or a known surfactant may be added in an amount of 0.1 to 5.0% by weight.
Examples of the latex include styrene-butadiene-vinylpyridine terpolymer, chlorosulfonated polyethylene, hydrogenated nitrile rubber, epichlorohydrin, natural rubber, SBR, chloroprene rubber, olefin-vinyl ester copolymer, EPDM, and the like. Latex.
[0019]
The belt body composed of the back portion 4 and the tooth portion 2 is formed of a rubber layer, and is made of natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene (CSM). ), Alkylated chlorosulfonated polyethylene (ACSM), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), hydrogenated nitrile rubber blended with unsaturated carboxylic acid metal salt, ethylene propylene diene monomer (EPDM) ), Rubber selected from butyl rubber (IIR) and the like can be used alone or in a blend. Alternatively, it is possible to use polyurethane rubber in addition to these rubbers. In particular, in the case of a toothed belt, it is desirable to use a rubber having improved heat aging resistance. In the case of a hydrogenated nitrile rubber, the hydrogenation rate is 80% or more, and the heat resistance and ozone resistance characteristics are exhibited. For that purpose, 90% or more is more preferable. Hydrogenated nitrile rubber having a hydrogenation rate of less than 80% has extremely low heat resistance and ozone resistance.
[0020]
The rubber is added and mixed with a reinforcing agent such as carbon black, a filler, a softening agent, an anti-aging agent, a vulcanization aid, a vulcanizing agent such as sulfur or an organic peroxide, and the like. When an organic oxide is blended as a crosslinking agent, 0.2 to 10 mass of organic peroxide is added to 100 mass parts of the polymer component in order to ensure a predetermined modulus (tensile modulus) and elongation at break. It is necessary to mix partly and crosslink. The organic peroxide is not particularly limited, and specifically, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, 1,1-t-butylperoxy-3,3 , 5-trimethylcyclohexane, 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-di-methyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane-3, bis ( Use t-butylperoxydi-isopropyl) benzene, 2,5-di-methyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxybenzoate, t-butylperoxy-2-ethyl-hexyl carbonate, etc. be able to. In addition to such organic peroxides, metal oxides, sulfur compounds, oxime nitroso compounds, monomers, and polymers that are commonly used as co-crosslinking agents may be added in appropriate amounts.
[0021]
As the core 3, a cord composed of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber (PBO fiber) and glass fiber, the cord configured such that the PBO fiber becomes the core portion 7 and the glass fiber becomes the skin portion 6 is used. It is done. The composition of the glass core wire may be either E glass or S glass (high strength glass), and is not limited by the thickness of the filament, the number of converged filaments and the number of strands. Further, it is not limited to a sizing agent, RFL, overcoat agent or the like used as an adhesive treatment agent or a protective material for a glass filament during bending.
The PBO fiber can be obtained by spinning a polymer obtained by condensation polymerization of diaminoresorcinol and terephthalic acid in a polyphosphoric acid solvent. It has higher physical property values than conventional ordinary fibers. For example, it exhibits strength and elastic modulus higher than aramid fiber in mechanical properties. However, there is a problem that adhesion to rubber is difficult compared to conventional fibers because it contains almost no functional groups on its molecular skeleton. Therefore, it is possible to improve the adhesive strength between the cord and rubber by placing glass fiber on the cord surface layer, that is, the skin portion 6, and high strength and high modulus can be achieved by placing PBO fiber on the cord core portion, that is, the core portion 7. And
[0022]
Specifically, the core wire 3 is a twisted cord formed by twisting a strand 8 composed of PBO fibers and a strand 9 composed of glass fibers as shown in FIG. 2, and is composed of PBO fibers. A structure in which a lasso 8 is a core portion 7 and a lasso 9 made of glass fiber is a skin portion 6 is used. The said core wire is produced using a fryer twister, for example.
[0023]
The cord may be set so that the fineness of the PBO fiber strand is 200 to 1,700 dtex, the fineness of the glass fiber strand is 400 to 3,500 dtex, and the total fineness number is 4,000 to 12,000 dtex. It is preferable for extending the belt life. The number of upper twists of the cord is preferably 50 to 120 times / m, and the number of lower twists is 50 to 200 times / m for the strands made of PBO fiber and 50 to 200 times for the strands made of glass fiber. It is desirable to set to be times / m. It is also possible to provide a medium twist between the upper twist and the lower twist. Further, it is preferable that the upper twist is twisted in the direction opposite to the lower twist, that is, twisted.
[0024]
The core wire 3 is subjected to an adhesion treatment for the purpose of improving the adhesion to rubber. As such an adhesion treatment, it is common to immerse the fiber in a resorcin-formalin-latex (RFL) solution and then heat-dry to form a uniform adhesion layer on the surface. However, the present invention is not limited to this, and there is also a method of performing a pretreatment with an epoxy or isocyanate compound and then treating with an RFL solution.
[0025]
As a specific method, after impregnating the untreated cord with a pretreatment liquid selected from an epoxy compound or an isocyanate compound and pre-dipping, the cord is passed through a drying furnace set at a temperature of 160 to 200 ° C. for 30 to 600 seconds. Dry and subsequently impregnate an adhesion treatment consisting of RFL liquid. Further, after this, it is possible to post-process with rubber glue. The processing procedure is not limited to the above, and for example, a cord that is pre-dip treated may be twisted into a cord, and the cord may be subjected to RFL processing. In addition, when pre-dip treatment is applied to the lasso, even if the same pre-dip treatment is applied to each of the PBO and glass fiber lasso, different pre-dip treatment is applied to each lasso, or pre-dip treatment is applied only to one. May be applied. PBO fibers are preferably subjected to a pre-dip treatment with a pretreatment liquid composed of a nitrile rubber-modified epoxy resin, an alkylphenol / formaldehyde resin, a cross-linking agent, and a solvent in order to increase the adhesive strength.
[0026]
Examples of the epoxy compound include reaction products of polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin and pentaerythritol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and halogen-containing epoxy compounds such as epichlorohydrin, resorcin, bis (4-hydroxy Phenyl) dimethylmethane, a reaction product with polyhydric phenols such as phenol / formaldehyde resin, resorcin / formaldehyde resin, and halogen-containing epoxy compounds. This epoxy compound is used by mixing with an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone. Examples of the isocyanate compound include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-diisocyanate, P-phenyl diisocyanate, and polyaryl polyisocyanate. This isocyanate compound is also used by mixing with an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone.
[0027]
The latex used in the RFL solution is chloroprene, styrene / butadiene / vinylpyridine terpolymer, hydrogenated nitrile, NBR, or the like.
[0028]
The cord processed as described above can be finished into a belt with a high modulus by setting the spinning pitch, that is, the winding pitch of the core wire, to 1.0 to 1.3 mm. If the length is less than 1.0 mm, the cord cannot ride on the adjacent cord and cannot be wound. On the other hand, if the length exceeds 1.3 mm, the modulus of the belt gradually decreases.
[0029]
As a manufacturing method of a toothed belt, it is generally manufactured by a press-fitting method. That is, a canvas forming a tooth cloth is wound around a cylindrical mold having a groove portion corresponding to a tooth portion of a toothed belt to be formed on the outer periphery, and a rope that becomes a core wire is wound in order in a spiral shape, and further thereon Wind an unvulcanized rubber sheet that forms the teeth and back. The mold is transferred into a vulcanizing can and heated and pressurized to press the rubber sheet into the mold groove to form a tooth portion. Individual toothed belts are obtained by cutting the obtained sleeve-shaped molded body into a ring with a cutter according to a predetermined width.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
Example 1
As a core wire, as shown in Table 1, one bundle of 545 dtex PBO fiber multifilament (trade name: Zylon) was prepared, immersed in the pre-dip solution shown in Table 2, and then heat treated at 200 ° C. for 1 minute. Next, after being immersed in the RFL solution shown in Table 3, it was further heat-treated at 230 ° C. for 1 minute. The treated yarn was subjected to a primary twist of 120 times / m to obtain a PBO fiber strand. Moreover, after preparing the glass fiber of ECG-150 and immersing it in the RFL liquid shown in Table 3 in the state where the three were aligned, it was heat-treated at 230 ° C. for 1 minute. The treated raw yarn was subjected to a preliminary twist of 120 times / m to obtain a glass fiber cord. And after twisting together 4 PBO strands and 9 glass strands into various twists using a fryer twisting machine, it is immersed in the treatment liquid shown in Table 5 and heat treated at 160 ° C. for 3 minutes, and treated cord Was made.
[0032]
Comparative Example 1
As a core wire, as shown in Table 1, one bundle of ECG-150 glass fibers was prepared, and three glass fibers were aligned and immersed in the RFL solution shown in Table 3, followed by heat treatment at 230 ° C. for 1 minute. The treated raw yarn was subjected to a preliminary twist of 120 times / m to obtain a glass fiber cord. And after twisting 13 said strands in various twists, it was immersed in the process liquid shown in Table 5, and heat-processed at 160 degreeC for 3 minute (s), and produced the process cord.
[0033]
Comparative Example 2
As a core wire, as shown in Table 1, a bundle of 1,090 dtex PBO fiber multifilament (trade name: Zylon) was prepared, immersed in the pre-dip solution shown in Table 2, and then heat treated at 200 ° C for 1 minute did. Next, after immersing in the RFL solution shown in Table 3, it was further heat-treated at 230 ° C. for 1 minute, and then subjected to 45 twists / m of twisting to give a PBO fiber rope. And after twisting three said strands in Lang twist, it was immersed in the process liquid shown in Table 5, and it heat-processed at 160 degreeC for 3 minute (s), and produced the process cord.
[0034]
[Table 1]
Figure 0003923818
[0035]
[Table 2]
Figure 0003923818
[0036]
[Table 3]
Figure 0003923818
[0037]
[Table 4]
Figure 0003923818
[0038]
[Table 5]
Figure 0003923818
[0039]
Next, a toothed belt was produced using the cord.
An RFL-treated canvas made of aramid fibers is set in an endless cylindrical shape with a weft thread in the circumferential direction so that the warp runs along the width direction of the belt. Wrapped so as to be arranged at a pitch of 5 mm, and further rolled a rolled sheet made of the rubber composition shown in Table 4 from above, and pressurized and vulcanized to produce a sleeve-shaped molded product. By cutting this into a predetermined width, a toothed belt having a belt width of 19.1 mm, a tooth pitch of 8 mm, and 99 teeth was obtained. The following performance was tested.
[0040]
1. Treatment cord tensile strength The treatment cord tensile strength was measured based on JIS L1071.
[0041]
2. Treated cord peeling force Treated fiber cords are arranged in two densely and pressure-adhered to a rubber compound shown in Table 4 at a temperature of 153 ° C. and a pressure of 2 MPa for 30 minutes, then cut to a width of 25 mm, a length of 140 mm, a thickness of 4 mm A sheet-like sample was prepared. The flat peel strength was measured using a tensile tester at room temperature, and the adhesive strength between the treated cord and rubber was evaluated.
[0042]
3. The maximum load when the belt was cut was obtained by pulling the belt strong belt at a speed of 50 mm / min.
[0043]
4). The SS curve of the belt modulus belt was created, and the slope of the straight line portion of the SS curve was calculated.
[0044]
5. Belt strength retention The belt strength after running was measured after running for 200 hours at room temperature according to the layout shown in FIG. Then, the belt strength retention rate was obtained by dividing the belt strength after traveling by the belt strength before traveling.
[0045]
As a result, the toothed belt of Example 1 using the core wire configured such that the strand formed of the polyparaphenylenebenzobisoxazole fiber becomes the core portion and the strand formed of the glass fiber becomes the skin portion is made of glass fiber. Compared to the toothed belt of Comparative Example 1 using the constructed core wire, even with the same belt width, it has excellent tensile strength and belt modulus, and it can be confirmed that it has almost the same belt strength retention rate. It was. That is, it can be seen that the embodiment is a belt suitable for the demand for space saving. Moreover, although the comparative example 2 comprised only with the PBO fiber strand has the extremely low adhesive force between rubber | gum and a core wire, it has confirmed that an Example showed the very outstanding adhesiveness.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the invention described in the claims of the present application, in the power transmission belt including the adhesive rubber layer in which the core wire is embedded along the belt longitudinal direction and the compression rubber layer, the power transmission belt is the rubber layer. Is a toothed belt composed of a plurality of tooth portions provided along the belt longitudinal direction and a back portion in which a reinforcing core wire is embedded, and the core wire is a polyparaphenylene benzobisoxazole fiber Is a power transmission belt characterized in that the polyparaphenylene benzobisoxazole fiber is the core part and the glass fiber is the skin part, and has high strength and high modulus. In addition, the belt strength decrease after running is small, and there is an effect that excellent bending fatigue resistance can be satisfied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a toothed belt according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a core wire used in the power transmission belt according to the present invention.
FIG. 3 is a layout of a running test apparatus for a toothed belt.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toothed belt 2 Tooth part 3 Core wire 4 Back part 5 Base cloth 6 Skin part 7 Core part 8 Lope (PBO fiber)
9 Lasso ( glass fiber)

Claims (4)

ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層から構成される動力伝動ベルトにおいて、
前記動力伝動ベルトは、前記ゴム層を形成するベルト本体が、ベルト長手方向に沿って設けられる複数の歯部と、補強用心線を埋設した背部から構成される歯付ベルトであり、
前記心線が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維とガラス繊維で構成されるコードであって、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がコア部、ガラス繊維がスキン部となるよう構成したことを特徴とする動力伝動ベルト。
In a power transmission belt composed of an adhesive rubber layer in which a core wire is embedded along the belt longitudinal direction, and a compression rubber layer,
The power transmission belt is a toothed belt in which a belt body forming the rubber layer is composed of a plurality of tooth portions provided along a belt longitudinal direction and a back portion in which a reinforcing core wire is embedded,
The core is a cord composed of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber and glass fiber, wherein the polyparaphenylene benzobisoxazole fiber is a core part and the glass fiber is a skin part. Power transmission belt.
前記心線が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で構成される子縄と、ガラス繊維で構成される子縄を撚り合せた撚りコードであって、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で構成された子縄がコア部、ガラス繊維で構成された子縄がスキン部となるよう構成されることを特徴とする請求項1記載の動力伝動ベルト。  The cord is a twisted cord formed by twisting a strand composed of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber and a strand composed of glass fiber, and the strand composed of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber The power transmission belt according to claim 1, wherein the rope is configured such that the core is a core portion and the cord rope formed of glass fiber is a skin portion. フライヤー撚糸機を用いて、スキン部、コア部を構成した請求項1又は2記載の動力伝動ベルト。  The power transmission belt according to claim 1 or 2, wherein the skin portion and the core portion are configured using a flyer twisting machine. 前記撚りコードの上撚りと、前記小縄の下撚りとは逆方向に撚る、諸撚りである請求項記載の動力伝動ベルトThe power transmission belt according to claim 2, wherein the twisted cord is twisted in the opposite direction to the twisted cord and the twisted cord.
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