JP5039838B2 - Rubber toothed belt - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム製歯付ベルトに関する。 The present invention relates to a rubber toothed belt.
従来から、高負荷がかかるエンジンや駆動装置に使用されるゴム製歯付ベルトとして、ベルト長手方向に所定間隔で配置された歯部と、心線を埋設した背部と、歯部の表面を被覆する歯布とを有するものが一般的に知られている。 Conventionally, as a toothed belt made of rubber used in engines and driving devices that are subject to high loads, the teeth are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the belt, the back part in which the core wire is embedded, and the surface of the tooth part is covered. It is generally known to have a tooth cloth.
その中でも、特許文献１には、歯布として、経糸がナイロン繊維、緯糸がフッ素系繊維（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）及びポリウレタン弾性糸であるものを使用した歯付ベルトが開示されている。 Among them, Patent Document 1 discloses a toothed belt in which a warp is a nylon fiber and a weft is a fluorine-based fiber (polytetrafluoroethylene: PTFE) and a polyurethane elastic yarn.
しかし、上記特許文献１のように、歯布にフッ素系繊維を使用した場合には、歯布表面に生じる衝撃や摩耗によってフッ素系繊維が切断・飛散する虞があった。 However, as in Patent Document 1, in the case where a fluorine-based fiber is used for a tooth cloth, there is a possibility that the fluorine-based fiber may be cut or scattered due to impact or wear generated on the tooth cloth surface.
本発明の目的は、歯布を構成するフッ素系繊維の切断・飛散を抑制し、ベルトの高寿命化を図ることである。 An object of the present invention is to suppress the cutting and scattering of the fluorine-based fibers constituting the tooth cloth and to extend the life of the belt.
第１の発明のゴム製歯付ベルトは、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数
の歯部、及び、心線が埋設された背部を含む、ゴムを基材としたベルト本体と、前記複数
の歯部の表面を被覆する歯布とを有する歯付ベルトであって、
前記歯布が、経糸と少なくとも２種類の緯糸とが織成された多重織構造を有し、前記経
糸がナイロン繊維であり、前記２種類の緯糸のうちの前記歯布の表面側に位置する緯糸が
フッ素系繊維であり、前記フッ素系繊維の周囲に、前記ベルト本体の加硫温度で軟化又は
融解する、低融点繊維が配され、前記低融点繊維が、前記歯布を構成する繊維間に介在していることを特徴とするものである。
A rubber toothed belt according to a first aspect of the present invention includes a belt main body made of rubber, including a plurality of tooth portions arranged at predetermined intervals along the belt longitudinal direction, and a back portion in which a core wire is embedded. A toothed belt having a tooth cloth covering a surface of the plurality of tooth portions,
The tooth cloth has a multiple woven structure in which warp yarns and at least two kinds of weft yarns are woven, and the warp yarns are nylon fibers and are located on the surface side of the tooth cloth of the two kinds of weft yarns. The weft is a fluorine-based fiber, and a low-melting fiber that is softened or melted at the vulcanization temperature of the belt main body is disposed around the fluorine-based fiber, and the low-melting fiber is between the fibers constituting the tooth cloth. It is characterized by being interposed in .
歯布を織成する緯糸のうち、歯布の表面側に位置する緯糸をフッ素系繊維とすることによって、歯布と歯付プーリとの間の摩擦を低減することができる。また、歯布の歯部との接着側に位置する緯糸にはフッ素系繊維以外の繊維を使用することで、歯布と歯部のゴムとの接着力を高めることが可能となる。 Of the wefts that weave the tooth cloth, the wefts located on the surface side of the tooth cloth are made of fluorinated fibers, whereby the friction between the tooth cloth and the toothed pulley can be reduced. Further, by using fibers other than the fluorine-based fibers for the wefts located on the side of the tooth cloth that is bonded to the tooth part, it is possible to increase the adhesive force between the tooth cloth and the rubber of the tooth part.
また、ベルト本体のゴムを高温で硬化（加硫）させるときに、低融点繊維が軟化又は融解し、歯布を構成する繊維間に流れ込んだ後、低融点繊維が結晶化する。そのため、歯付プーリへの噛み込み時、あるいは、歯付プーリからの噛み抜け時に、歯布表面に生じる衝撃や摩耗によってフッ素系繊維が切断・飛散するのが抑制される。これにより、ベルト本体をより長期間保護して、ベルトの歯欠けを防止することができ、高負荷走行時の高寿命化が可能となる。 Further, when the rubber of the belt body is cured (vulcanized) at a high temperature, the low melting point fibers soften or melt and flow between the fibers constituting the tooth cloth, and then the low melting point fibers crystallize. Therefore, when the toothed pulley is bitten or when the toothed pulley is bitten, it is possible to prevent the fluorine-based fibers from being cut or scattered due to impact or wear generated on the surface of the tooth cloth. As a result, the belt body can be protected for a longer period of time, and the teeth of the belt can be prevented from becoming chipped. This makes it possible to extend the service life during high-load running.
ここで、前記低融点繊維としては、少なくともポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、又は、オレフィン系繊維を使用することができる（第２の発明）。 Here, at least a polyamide fiber, a polyester fiber, or an olefin fiber can be used as the low-melting fiber (second invention).
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る歯付ベルトの断面斜視図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a toothed belt according to the present embodiment.
図１に示すように、本実施形態の歯付ベルト１は、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部２、及び、複数の心線３が埋設された背部４とを有するベルト本体と、複数の歯部２の表面を被覆する歯布５とを有する。 As shown in FIG. 1, the toothed belt 1 of the present embodiment includes a plurality of tooth portions 2 arranged at predetermined intervals along the belt longitudinal direction, and a back portion 4 in which a plurality of core wires 3 are embedded. And a tooth cloth 5 covering the surfaces of the plurality of tooth portions 2.
複数の歯部２と背部４とを有するベルト本体１０は、ゴムを基材とする。このベルト本体１０に使用される原料ゴムは、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を始めとして、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）、クロロプレンゴムなどの耐熱老化性の改善されたものが好適である。
The
特に、少なくとも歯部２を構成するゴムの硬度が、ＪＩＳ−Ａ硬度で８９度〜９７度であることが好ましい。また、５０％伸張時のモジュラスが少なくとも５ＭＰａ以上であることが好ましい。このような高モジュラスなゴムとして、例えば、ＨＮＢＲと、ＨＮＢＲにポリメタクリル酸亜鉛を高度に微分散させたもの（例えば、日本ゼオン製、商品名「ＺＳＣ」等）をブレンドしたものに、シリカ、カーボン、及び、短繊維を配合して補強したものが好適に用いられる。これにより、ベルト本体１０のモジュラスが高まり、高負荷走行時においても歯部２の歯付ベルト１との噛み合いが維持される。
In particular, the hardness of the rubber constituting at least the tooth portion 2 is preferably 89 to 97 degrees in terms of JIS-A hardness. The modulus at 50% elongation is preferably at least 5 MPa. As such a high modulus rubber, for example, HNBR and a blend of HNBR with highly finely dispersed poly (zinc methacrylate) (for example, product name “ZSC” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), silica, A material reinforced by blending carbon and short fibers is preferably used. As a result, the modulus of the
ベルト本体１０の背部４には、それぞれベルト長手方向に延在する複数の心線３が、ベルト幅方向に並べて背部４に埋設されている。この心線３は、化学繊維からなる下撚りコードを多数本撚り合わせた太径撚糸心線である。また、心線３を構成する化学繊維としては、例えば、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール）繊維、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、炭素繊維等を好適に使用できる。
A plurality of core wires 3 extending in the longitudinal direction of the belt are embedded in the back portion 4 side by side in the belt width direction on the back portion 4 of the
また、心線３として、歯付ベルト１の１ｍｍ幅当たりの心線断面積が、１．１０〜１．７０ｍｍ２の範囲内のものが使用される。より好ましくは、心線断面積が１．１０〜１．６６ｍｍ２の範囲のものが好ましいが、製造上のバラツキや心線断面積測定上の誤差が発生する可能性があり、上限値は１．７０ｍｍ２となってもよい。心線３の断面積を上記範囲内に設定することにより、屈曲疲労性の悪化、及び、心線３の撚り締まりによる初期伸びの増大に起因するベルト故障を抑制でき、高負荷走行時の耐久性に優れた歯付ベルト１が得られる。さらに、撚り数をＴ（回／ｍ）、太さをＤ（ｔｅｘ）としたときに、Ｋ＝Ｔ×Ｄ１／２／９６０の式で算出される撚係数Ｋが、１．５≦Ｋ≦２．５の範囲内にあるコードが使用されることが好ましい。心線３の撚係数を上記範囲内に設定することにより、屈曲疲労性の悪化、及び、心線３の撚り締まりによる初期伸びの増大に起因するベルト故障を一層抑制でき、高負荷走行時の耐久性がさらに優れた歯付ベルト１が得られる。 Further, as the core wire 3, one having a core wire cross-sectional area per 1 mm width of the toothed belt 1 of 1.10 to 1.70 mm 2 is used. More preferably, the core wire cross-sectional area is preferably in the range of 1.10 to 1.66 mm 2 , but manufacturing variations and errors in measuring the core wire cross-sectional area may occur, and the upper limit value is 1. It may be 70 mm 2 . By setting the cross-sectional area of the core wire 3 within the above range, deterioration of bending fatigue and belt failure due to an increase in initial elongation due to the tightening of the core wire 3 can be suppressed. A toothed belt 1 having excellent properties can be obtained. Furthermore, when the number of twists is T (times / m) and the thickness is D (tex), the twist coefficient K calculated by the formula K = T × D 1/2 / 960 is 1.5 ≦ K It is preferred that a cord in the range of ≦ 2.5 is used. By setting the twisting coefficient of the core wire 3 within the above range, it is possible to further suppress the belt failure caused by the deterioration of the bending fatigue and the increase in initial elongation due to the tightening of the core wire 3, and at the time of high load traveling The toothed belt 1 having further excellent durability can be obtained.
尚、ベルト１の幅方向に心線３が密に配置されていると、ベルト１のモジュラスが高くなる。具体的には、歯付ベルト１の幅方向に並ぶ心線３の本数をｎ、心線径をＤｃ（ｍｍ）、ベルト幅（背部４の幅）をＢ（ｍｍ）としたときに、Ｒ＝ｎ×Ｄｃ／Ｂ×１００で求められる、ベルト１の心線占有率Ｒが、７５％以上であることが好ましい。尚、ここでの「心線径」とは、ベルト本体１０内に埋設された状態での心線３の径である。このように、心線占有率を７５％以上に設定することにより、高負荷時においても歯付プーリとの噛み合いを維持できる、モジュラスの高い歯付ベルトが得られる。
If the core wires 3 are densely arranged in the width direction of the belt 1, the modulus of the belt 1 becomes high. Specifically, when the number of the core wires 3 arranged in the width direction of the toothed belt 1 is n, the core wire diameter is Dc (mm), and the belt width (width of the back portion 4) is B (mm), R It is preferable that the core wire occupation ratio R of the belt 1 obtained by = n × Dc / B × 100 is 75% or more. Here, the “core wire diameter” is the diameter of the core wire 3 in a state of being embedded in the
さらに、ベルト幅方向の心線間距離（ピッチ）は、無張力状態における心線径以下であることが好ましい。尚、「無張力状態」とは、背部４に埋設される前の、心線３に張力がほとんど作用していない状態（より具体的には、張力４．９Ｎ（０．５ｋｇｆ）以下の状態）を示す。このように、心線間距離を無張力状態における心線径以下とすることで、ベルト幅方向に関して心線３が密に配置され、モジュラスの高い歯付ベルト１が得られる。 Further, the distance (pitch) between the core wires in the belt width direction is preferably equal to or less than the core wire diameter in the tension-free state. The “no tension state” means a state in which almost no tension is applied to the core wire 3 before being embedded in the back portion 4 (more specifically, a state where the tension is 4.9 N (0.5 kgf) or less. ). In this way, by setting the distance between the cords to be equal to or less than the cord diameter in the tensionless state, the cords 3 are densely arranged in the belt width direction, and the toothed belt 1 having a high modulus is obtained.
歯布５は、ベルト幅方向に延在する経糸６とベルトの長手方向に延在する緯糸７とを織成してなる繊維織物を基材とする。また、この繊維織物は、平織物や綾織物、朱子織物などからなる。この繊維織物を構成する繊維材料としては、例えば、アラミド繊維、ウレタン弾性糸、脂肪族繊維糸（6ナイロン、66ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）等を使用できる。 The tooth cloth 5 is made of a fiber fabric formed by weaving warp yarns 6 extending in the belt width direction and weft yarns 7 extending in the longitudinal direction of the belt. The fiber fabric is a plain fabric, a twill fabric, a satin fabric, or the like. As the fiber material constituting this fiber fabric, for example, aramid fiber, urethane elastic yarn, aliphatic fiber yarn (6 nylon, 66 nylon, polyester, polyvinyl alcohol, etc.) and the like can be used.
さらに、前記繊維織物として、少なくとも２種類の緯糸７と１種類の経糸６とが織成された多重織（２重織）構造のものを採用することもできる。この場合、経糸６をナイロン繊維とし、緯糸７にはフッ素系繊維、ナイロン繊維、及び、ウレタン弾性糸を使用することが好ましい。また、緯糸７のうちの、少なくとも歯布５の表面側（歯付プーリとの噛み合い側）に位置する（露出する）緯糸７としては、歯布５と歯付プーリとの間の摩擦を低減するために、摩擦係数が低いフッ素系繊維（例えば、ＰＴＦＥ繊維）を使用することが好ましい。一方、歯布５の歯部２との接着側に位置する緯糸７には、フッ素系繊維以外の繊維（ナイロン繊維やウレタン弾性糸）を使用することで、歯布５と歯部２を構成するゴムとの接着力を高めることが可能となる。 Further, as the fiber woven fabric, a multi-woven (double woven) structure in which at least two types of weft yarns 7 and one type of warp yarn 6 are woven can be adopted. In this case, it is preferable that the warp 6 is made of nylon fiber, and the weft 7 is made of fluorine-based fiber, nylon fiber and urethane elastic yarn. Further, the weft 7 located (exposed) at least on the surface side of the tooth cloth 5 (on the meshing side with the toothed pulley) of the weft 7 reduces the friction between the tooth cloth 5 and the toothed pulley. Therefore, it is preferable to use a fluorine-based fiber (for example, PTFE fiber) having a low friction coefficient. On the other hand, the weft 7 positioned on the side of the tooth cloth 5 that is bonded to the tooth portion 2 is made of fibers (nylon fiber or urethane elastic yarn) other than fluorine-based fibers, thereby forming the tooth cloth 5 and the tooth portion 2. It is possible to increase the adhesive strength with the rubber to be used.
また、フッ素系繊維の周囲に、ゴムを基材とするベルト本体１０の加硫温度で融解又は軟化する性質を有する、低融点繊維が配されていることが好ましい。具体的には、例えば、フッ素系繊維と低融点繊維が混撚されている、又は、フッ素系繊維が低融点繊維によってカバーされているなどの形態が含まれる。尚、ベルト本体１０の加硫条件（加硫温度や加硫時間）は、特に限定されるものではなく、加硫剤や加硫促進剤の種類や加硫手段等を考慮して、通常、ムーニー粘度計やその他の加硫挙動測定機を用いて測定した加硫曲線を参照して決定される。このようにして決定される一般的な加硫条件は、加硫温度１００〜２００℃で、加硫時間１分〜５時間程度である。必要により二次加硫を行ってもよい。
Moreover, it is preferable that the low melting point fiber which has a property melt | dissolved or softened at the vulcanization temperature of the belt
この場合、ベルト本体１０の加硫時に低融点繊維が軟化又は融解し、歯布５を構成する繊維間に流れ込んだ後、低融点繊維が結晶化する。そのため、歯付プーリへの噛み込み時、あるいは、歯付プーリからの噛み抜け時に、歯布５の表面に生じる衝撃や摩耗によってフッ素系繊維が切断・飛散するのが抑制される。これにより、ベルト本体１０をより長期間保護して、ベルトの歯欠けを防止することができ、高負荷走行時の高寿命化が可能となる。
In this case, the low melting point fiber softens or melts during vulcanization of the
ここで、低融点繊維としては、例えば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、又は、オレフィン系繊維を使用することができる。 Here, as the low melting point fiber, for example, polyamide fiber, polyester fiber, or olefin fiber can be used.
低融点繊維として使用可能なポリアミド系繊維としては、Ｗ−アミノカルボン酸成分又はジカルボン酸成分とジアミンとの組み合わせからなる、共重合ポリアミド類のものがある。 Polyamide fibers that can be used as the low melting point fibers include copolymer polyamides composed of a combination of a W-aminocarboxylic acid component or dicarboxylic acid component and a diamine.
ポリエステル系繊維としては芯鞘型複合繊維が好ましい。融点がベルト本体１０の加硫温度よりも高い芯成分のポリエステル系ポリマーは、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、それらの共重合体であり、加硫温度よりも融点の低い鞘成分の共重合ポリエステルは、二塩基酸とジオールの重縮合反応で得られ、その例としては、テレフタル酸とジエチレングリコールをベースに共重合成分として、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられ、その組み合わせ及び共重合比率により融点を調整可能である。
As the polyester fiber, a core-sheath type composite fiber is preferable. The core polymer polyester polymer having a melting point higher than the vulcanization temperature of the
オレフィン系繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維（例えば、高密度ポリエチレン繊維、中密度ポリエチレン繊維、低密度ポリエチレン繊維、直鎖状低密度ポリエチレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維）などが挙げられる。 Examples of the olefin fibers include polypropylene fibers and polyethylene fibers (for example, high density polyethylene fibers, medium density polyethylene fibers, low density polyethylene fibers, linear low density polyethylene fibers, and ultrahigh molecular weight polyethylene fibers).
また、これらを共重合させたものでも良く、さらには、ベルト加硫温度で軟化又は融解する繊維であれば、その撚糸方法や構成について特に限定されるものではない。さらに、これら低融点繊維の表面に、接着処理剤との親和性を上げることを目的として、プラズマ処理等がなされてもよい。 Moreover, those obtained by copolymerization may be used, and further, the twisting method and configuration are not particularly limited as long as the fibers are softened or melted at the belt vulcanization temperature. Furthermore, plasma treatment or the like may be performed on the surface of these low-melting fibers for the purpose of increasing the affinity with the adhesive treatment agent.
この歯布５は、以下のような工程を含む一連の接着処理を経て、歯部２を構成するゴムに接着される。 The tooth cloth 5 is bonded to the rubber constituting the tooth portion 2 through a series of bonding processes including the following steps.
（１）歯布５を構成する繊維織物を、レゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液（以下、ＲＦＬ処理液という）に含浸し、乾燥させる。 (1) The textile fabric constituting the tooth cloth 5 is impregnated with a resorcin-formalin-rubber latex treatment liquid (hereinafter referred to as RFL treatment liquid) and dried.
ここで、前記ＲＦＬ処理液には、硫黄化合物の水分散物、キノンオキシム系化合物、メタアクリレート系化合物、マレイミド系化合物、のうち少なくとも１つの加硫助剤、又は、これらの加硫助剤を水に分散させたものを添加することが好ましい。 Here, in the RFL treatment liquid, at least one vulcanization aid among an aqueous dispersion of a sulfur compound, a quinone oxime compound, a methacrylate compound, and a maleimide compound, or these vulcanization aids are contained. What is dispersed in water is preferably added.
硫黄化合物の水分散物としては、例えば、硫黄の水分散物やテトラメチルチウラムジスルフィドなどが採用され得る。キノンオキシム系化合物としては、例えば、p-キノンジオキシムなどが採用され得る。メタアクリレート系化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレートやトリメチロールプロパントリメタクリレートなどが採用され得る。マレイミド系化合物としては、例えば、N,N’-m-フェニレンビスマレイミドやN,N’-(4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド)などが採用され得る。 As an aqueous dispersion of a sulfur compound, for example, an aqueous dispersion of sulfur or tetramethylthiuram disulfide can be employed. As the quinone oxime compound, for example, p-quinone dioxime may be employed. As the methacrylate compound, for example, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, or the like may be employed. As the maleimide compound, for example, N, N′-m-phenylenebismaleimide, N, N ′-(4,4′-diphenylmethane bismaleimide) and the like can be employed.
尚、上述した「当該加硫助剤を水に分散させたもの」における「水」は、例えばアルコールなどのメタノールを若干程度含むものであってもよい。これによれば、「当該加硫助剤」が水に対して不溶性の場合であっても、「当該加硫助剤」の水に対する親和性が向上して「当該加硫助剤」が分散し易くなる。 In addition, “water” in “the vulcanization aid dispersed in water” described above may contain, for example, a slight amount of methanol such as alcohol. According to this, even when “the vulcanization aid” is insoluble in water, the affinity of “the vulcanization aid” for water is improved, and “the vulcanization aid” is dispersed. It becomes easy to do.
このように、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加することで以下の効果が期待される。即ち、ＲＦＬ処理液中に含まれるゴムラテックス成分と外層ゴム（後記（２）のゴム糊処理や（３）のCoat処理で形成されるゴム糊又は圧延ゴムを意味する。Coat処理が省略される場合は歯部２を構成するゴムを意味する。）との層間の化学的結合力が強化されることで、接着性が向上し、歯布５の剥離が抑制される。更に期待される効果として、ＲＦＬ処理液中に含まれるゴムラテックス成分自身の化学的結合力（架橋の力）が強化され、その結果、接着層の凝集破壊による剥離（即ち、層間剥離）よりも、接着対象である上記外層ゴムの破壊による剥離が先行すると考えられる。 Thus, the following effects are expected by adding the vulcanization aid to the RFL treatment liquid. That is, the rubber latex component and the outer layer rubber contained in the RFL treatment liquid (meaning rubber paste or rolled rubber formed by the rubber paste treatment (2) and the coat treatment (3) described later. The Coat treatment is omitted. In the case, it means a rubber constituting the tooth portion 2), and the adhesive strength is improved and peeling of the tooth cloth 5 is suppressed. Furthermore, as an expected effect, the chemical bonding force (crosslinking force) of the rubber latex component itself contained in the RFL treatment liquid is strengthened, and as a result, the peeling due to cohesive failure of the adhesive layer (that is, delamination). It is considered that peeling due to destruction of the outer layer rubber to be bonded precedes.
また、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加する場合、繊維織物の含浸処理を２回に分けて実行してもよい。この場合、まず、１回目のＲＦＬ含浸処理においては、ＲＦＬ処理液には、前述した何れの加硫助剤も添加しないこととする。これは、１回目の処理工程においては、ゴムラテックス成分の架橋よりもＲＦの熱硬化を優先するためである。 Moreover, when adding a vulcanization | cure adjuvant to a RFL process liquid, you may perform the impregnation process of a textile fabric in 2 steps. In this case, first, in the first RFL impregnation treatment, none of the vulcanization aids described above is added to the RFL treatment liquid. This is because, in the first treatment step, priority is given to RF thermal curing over crosslinking of the rubber latex component.
一方、２回目のＲＦＬ含浸処理においては、１回目のＲＦＬ処理液と比較してゴムラテックス成分を多く含み、硫黄化合物の水分散物、キノンオキシム系化合物、メタアクリレート系化合物、マレイミド系化合物、のうち少なくとも１つの加硫助剤、又は、加硫助剤を水に分散させたものを添加したＲＦＬ処理液を使用する。尚、１回目の含浸処理と２回目の含浸処理とで、ＲＦＬ処理液のゴムラテックス成分の割合に差を設けるのは、親和性の異なる繊維とゴムの両方に対する、ＲＦＬ層の接着性を高めるためである。 On the other hand, the second RFL impregnation treatment contains more rubber latex components than the first RFL treatment solution, and includes an aqueous dispersion of a sulfur compound, a quinone oxime compound, a methacrylate compound, and a maleimide compound. Of these, at least one vulcanization aid or an RFL treatment solution to which a vulcanization aid is dispersed in water is used. Note that the difference in the ratio of the rubber latex component of the RFL treatment liquid between the first impregnation treatment and the second impregnation treatment improves the adhesion of the RFL layer to both fibers and rubber having different affinity. Because.
（２）繊維織物に、ゴム組成物を溶剤に溶かしたゴム糊からなる接着処理剤を付着させた後にベーキング処理する、２種類のゴム糊処理（Ｐ１処理、Ｓ１処理）を行う。 (2) Two types of rubber paste treatment (P1 treatment and S1 treatment) are performed in which an adhesive treatment agent made of a rubber paste obtained by dissolving a rubber composition in a solvent is attached to a fiber fabric, followed by baking.
（３）繊維織物の表面に、ゴム糊と圧延ゴムとをこの順にコーティングする。本工程は、Coat処理とも称される。「この順に」とあるのは、詳細には「繊維織物から歯部２へ向かって、この順に」を意味する。ここで、ＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加した場合には、このCoat処理で使用するゴム糊と圧延ゴムにも、ＲＦＬ処理液に添加した加硫助剤と同一の加硫助剤を添加することが好ましい。これにより、(a)ＲＦＬ処理液で処理された繊維織物とゴム糊の間の接着力、(b)ＲＦＬ処理液で処理された繊維織物と圧延ゴムの間の接着力、(c)ＲＦＬ処理液で処理された繊維織物とゴム糊と圧延ゴムの間の接着力、の著しい改善が期待される。 (3) The surface of the fiber fabric is coated with rubber paste and rolled rubber in this order. This process is also referred to as a Coat process. The phrase “in this order” means “in this order from the fiber fabric to the tooth portion 2” in detail. Here, when a vulcanization aid is added to the RFL treatment liquid, the same vulcanization aid as the vulcanization aid added to the RFL treatment solution is also applied to the rubber paste and the rolled rubber used in this Coat treatment. It is preferable to add. As a result, (a) the adhesive force between the fiber fabric treated with the RFL treatment liquid and the rubber paste, (b) the adhesive force between the fiber fabric treated with the RFL treatment solution and the rolled rubber, (c) the RFL treatment A remarkable improvement in the adhesive strength between the fiber fabric treated with the liquid, the rubber paste and the rolled rubber is expected.
尚、上記（１）〜（３）の処理は、全てを行う必要はなく、必要に応じて、何れか１つ、あるいは、２以上の複数を組み合わせて行う。例えば、（１）の処理においてＲＦＬ処理液に加硫助剤を添加する場合には、この処理のみで繊維織物とゴム間の接着力がかなり高められることから、（２）のゴム糊処理を省略してもよい。 Note that the processes (1) to (3) do not have to be performed all, and are performed by any one or a combination of two or more as required. For example, when a vulcanization aid is added to the RFL processing solution in the process (1), the adhesive force between the fiber fabric and the rubber is considerably increased only by this process. It may be omitted.
（耐久試験）
次に、２軸高負荷走行試験を用いた耐久試験を行って、本発明の歯付ベルトの技術的効果を検証した。
(An endurance test)
Next, an endurance test using a biaxial high load running test was performed to verify the technical effect of the toothed belt of the present invention.
［試験条件］
試験機：２軸高負荷走行試験機
評価ベルトサイズ：130H14M20（ベルト歯数：１３０歯、歯型：H14M、ベルト幅：２０ｍｍ）
駆動プーリ歯数：３３歯
従動プーリ歯数：６１歯
設定張力：５５０Ｎ
回転数：１２００ｒｐｍ
負荷：従動プーリに対して６２６Ｎｍ（走行条件１）、５５４Ｎｍ（走行条件２）、４８０Ｎｍ（走行条件３）の何れか
[Test conditions]
Test machine: 2-axis high-load running test machine Evaluation belt size: 130H14M20 (number of belt teeth: 130 teeth, tooth type: H14M, belt width: 20mm)
Number of driving pulley teeth: 33 teeth Number of driven pulley teeth: 61 teeth Set tension: 550N
Rotation speed: 1200rpm
Load: Any of 626 Nm (running condition 1), 554 Nm (running condition 2), and 480 Nm (running condition 3) with respect to the driven pulley
その他、本耐久試験で使用されるベルトの、ゴム配合、心線構成、及び、歯布構成を、表１、表２、及び、表３にそれぞれ示す。また、表１には、使用されている３種類のゴム配合(R-0,R-1,R-2)のそれぞれについて、硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）とＭ５０（５０％伸張モジュラス：ＭＰａ）も併記している。 In addition, Table 1, Table 2, and Table 3 show the rubber composition, the core wire configuration, and the tooth fabric configuration of the belt used in this durability test. Table 1 also shows the hardness (JIS-A hardness) and M50 (50% elongation modulus: MPa) for each of the three types of rubber blends used (R-0, R-1, R-2). Is also written.
表３に示すように、５種類の歯布のうち、Ｆ−２の緯糸には、フッ素系繊維であるＰＴＦＥ繊維が配合されている。さらに、Ｆ−３，Ｆ−４，Ｆ−５の３種類の歯布には、緯糸に、ＰＴＦＥ繊維だけでなく、ゴム加硫温度で軟化又は融解する性質を有する低融点繊維である、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、オレフィン系繊維がそれぞれ配合されている。具体的には、本試験で使用したベルトのゴム加硫条件は、加硫温度１６５℃、加硫時間３０分である。一方で、今回使用したポリエステル系繊維（ユニチカ株式会社製「コルネッタ」）は、芯部融点が２５６℃、鞘部融点が１６０℃である。また、ポリアミド系繊維（ユニチカ株式会社製「フロールＭ」）は融点が１３５℃である。さらに、オレフィン系繊維（東洋紡績株式会社製「ダイニーマ」）は融点が１４０℃である。 As shown in Table 3, PTFE fibers, which are fluorine-based fibers, are blended in the F-2 wefts among the five types of tooth cloth. Further, the three types of tooth fabrics F-3, F-4, and F-5 include polyester, which is a low-melting fiber having a property of being softened or melted at the rubber vulcanization temperature in addition to PTFE fiber in the weft. Fiber, polyamide fiber, and olefin fiber are blended. Specifically, the rubber vulcanization conditions of the belt used in this test are a vulcanization temperature of 165 ° C. and a vulcanization time of 30 minutes. On the other hand, the polyester fiber used this time ("Cornetta" manufactured by Unitika Ltd.) has a core melting point of 256 ° C and a sheath melting point of 160 ° C. Polyamide fiber (“Flor M” manufactured by Unitika Ltd.) has a melting point of 135 ° C. Furthermore, olefin fiber (“Dyneema” manufactured by Toyobo Co., Ltd.) has a melting point of 140 ° C.
また、歯布接着処理に用いられる、ＲＦＬ処理液の配合、ゴム糊処理（Ｐ１処理及びＳ１処理）の配合、及び、Coat処理用ゴム配合を、表４、表５、及び、表６にそれぞれ示す。 In addition, Table 4, Table 5, and Table 6 show the composition of the RFL treatment solution, the composition of the rubber paste treatment (P1 treatment and S1 treatment), and the rubber treatment for the Coat treatment, which are used for the tooth cloth adhesion treatment. Show.
尚、上記表１〜表６中、特記ない限り、数字の単位は[wt%]であり、斜線は「添加なし」又は「処理なし」を意味する。 In Tables 1 to 6 above, unless otherwise specified, the numerical unit is [wt%], and the diagonal line means “no addition” or “no treatment”.
そして、表１〜表６に示す、ゴム配合、心線構成、歯布構成、及び、歯布接着処理によって製造した１４種類のベルトについて、上述した試験条件で耐久試験を行った。その結果を表７、表８に示す。また、１４種類のベルトＴＧ−１〜１４のうち、低負荷試験（走行条件３）の結果、耐久性が比較的低いと判断できる、ＴＧ−１〜５のベルトについては、より高負荷の試験（走行条件１，２）は省略している。一方、高負荷試験（走行条件１又は走行条件２）の結果、耐久性が比較的高いと判断できる、ＴＧ−８〜１４のベルトについては、より低負荷の試験（走行条件２又は走行条件３）は省略している。 And the durability test was done on the test conditions mentioned above about 14 types of belts manufactured by rubber compounding, core wire composition, tooth cloth composition, and tooth cloth adhesion processing shown in Tables 1 to 6. The results are shown in Tables 7 and 8. Further, among the 14 types of belts TG-1 to TG-14, as for the belts TG-1 to 5 that can be judged as having relatively low durability as a result of the low load test (running condition 3), the higher load test (Running conditions 1 and 2) are omitted. On the other hand, as a result of the high load test (running condition 1 or running condition 2), the belts of TG-8 to 14 that can be judged to have relatively high durability are tested with a lower load (running condition 2 or running condition 3). ) Is omitted.
尚、表７、表８に示されているように、１４種類のベルトで、心線のピッチや心線断面積、及び、心線占有率といった、心線に関する条件を異ならせてある。 As shown in Tables 7 and 8, 14 types of belts have different core-related conditions such as the core pitch, core cross-sectional area, and core occupancy.
表７、表８中のベルトの１ｍｍ幅当たりの心線断面積は、以下の式で算出される。
ベルト１ｍｍ幅当たりの心線断面積（ｍｍ２／ベルト１ｍｍ）
＝（ベルト幅（ｍｍ）／心線ピッチ（ｍｍ））×１本当たりの心線断面積（ｍｍ２／本）÷ベルト幅（ｍｍ）
＝１本当たりの心線断面積（ｍｍ２／本）／心線ピッチ（ｍｍ２）
The cord cross-sectional area per 1 mm width of the belt in Tables 7 and 8 is calculated by the following formula.
Core wire cross-sectional area per mm width of belt (mm 2 / belt 1mm)
= (Belt width (mm) / core pitch (mm)) x core cross-sectional area per piece (mm 2 / piece) ÷ belt width (mm)
= Core wire cross-sectional area per wire (mm 2 / fiber) / core wire pitch (mm 2 )
ここで、１本当たりの心線断面積（ｍｍ２／本）は、各々の心線について、ベルト断面（歯山部分）のＳＥＭ画像解析から心線断面積を算出し、心線本数ｎで平均した値である。また、心線ピッチ（ｍｍ）は、ベルト断面の心線中心間距離を連続１０カ所測定し、それらを平均した値である。但し、ベルト幅が狭く、１０カ所も測定できない場合には、連続５カ所を測定し、これらを平均した値を採用している。尚、心線中心間距離は、ＳＥＭや投影機などの公知の装置を用いて測定した。 Here, for each core wire, the core wire cross-sectional area (mm 2 / line) is calculated from the SEM image analysis of the belt cross-section (toothed portion) for each core wire, and the number of core wires is n The average value. Further, the core wire pitch (mm) is a value obtained by measuring the distances between the centers of the cores of the belt section at 10 consecutive points and averaging them. However, when the belt width is narrow and 10 places cannot be measured, 5 places are measured continuously and the average value of these places is adopted. The distance between the centers of the cores was measured using a known device such as an SEM or a projector.
また、心線占有率（％）は、以下の式で算出される。
心線占有率（％）
＝心線の有効本数ｎ（本）×心線径Ｄｃ（ｍｍ）÷ベルト幅Ｂ（ｍｍ）×１００
尚、心線の有効本数ｎとは、ベルトの幅方向に並ぶ心線の数であるが、表７、表８では、ベルト幅Ｂを心線ピッチで除して、小数点以下を切り捨てた値としている。
Further, the core wire occupation ratio (%) is calculated by the following equation.
Core wire occupancy (%)
= Effective number n of cores (core) x core diameter Dc (mm) ÷ belt width B (mm) x 100
The effective number n of the cores is the number of cores arranged in the belt width direction. In Tables 7 and 8, the value obtained by dividing the belt width B by the core pitch and rounding down the decimals. It is said.
また、表７、表８において、「予成型の有無」とは、ベルト製造工程において、「予成型工法」を採用したか否かを示している。「予成型工法」とは、歯型を有する金型によって歯布と歯部とを予め成型してから、得られた予備成型体の上に心線と背部を構成する未加硫ゴムを巻いた後、全体を加硫缶で加硫する工法のことである。この予成型工法においては加硫前に歯布と歯部が成型されるため、加硫時に、背部を構成する未加硫ゴムを心線の間から内側（腹側）へ流動させ、歯布を緊張させて歯部を形成する必要がない。そのため、心線間距離（ピッチ）を狭くすることが可能となる。従って、実施形態の説明において述べたように、ベルト幅方向の心線ピッチを、無張力状態における心線径以下まで小さくした、高モジュラスのベルトを作製する場合には、この予成型工法が適している（表７のベルトＴＧ−７〜１４）。 Further, in Tables 7 and 8, “Presence / absence of preforming” indicates whether or not “Preforming method” is adopted in the belt manufacturing process. The “pre-molding method” is a method in which a tooth cloth and a tooth part are preliminarily molded by a mold having a tooth mold, and an unvulcanized rubber constituting a core wire and a back part is wound on the obtained preform. It is a method of vulcanizing the whole with a vulcanizing can. In this pre-molding method, since the tooth cloth and the tooth part are molded before vulcanization, the unvulcanized rubber constituting the back part flows from the inside of the core wire to the inside (abdominal side) during vulcanization, and the tooth cloth There is no need to strain the teeth to form teeth. Therefore, the distance (pitch) between the core wires can be reduced. Therefore, as described in the description of the embodiment, this pre-molding method is suitable for producing a high modulus belt in which the core pitch in the belt width direction is made smaller than the core wire diameter in a tensionless state. (Belts TG-7 to 14 in Table 7).
［考察］
表７、表８に示されているように、ベルト１ｍｍ当たりの心線断面積が小さい（＜１．１０）、比較例のベルトＴＧ−１は、最も負荷の低い走行条件３でも、３０時間程度でベルト故障が生じ、耐久性がかなり低い。一方、ベルトＴＧ−１よりも心線断面積が大きく、また、心線の撚係数が１．５≦Ｋ≦２．５（表２参照）の範囲内にあるベルトＴＧ−２〜５では、ベルトＴＧ−１と比べて、同じ走行条件３で４倍以上の寿命が得られており、耐久性が向上していることがわかる。
[Discussion]
As shown in Tables 7 and 8, the belt TG-1 of the comparative example has a small core cross-sectional area per 1 mm of belt (<1.10), and the belt TG-1 of the comparative example is 30 hours even under the driving condition 3 with the lowest load. A belt failure occurs at a certain level, and the durability is considerably low. On the other hand, in the belts TG-2 to TG-5 having a larger core wire cross-sectional area than the belt TG-1 and having a twist coefficient of the core wire in a range of 1.5 ≦ K ≦ 2.5 (see Table 2), Compared to the belt TG-1, it can be seen that the life is four times or longer under the same traveling condition 3 and the durability is improved.
また、ベルトＴＧ−１やＴＧ−３〜５とは異なる歯布（経糸と２種類の緯糸とが織成された多重織構造の歯布（Ｆ−２〜Ｆ−５））が用いられた、ベルトＴＧ−２及びＴＧ−６〜１４では、より高負荷の走行条件１又は走行条件２で、２００時間以上の寿命が得られており、ＴＧ−１及びＴＧ−３〜５よりも耐久性に優れていることがわかる。 Also, a tooth cloth different from belts TG-1 and TG-3 to 5 (a tooth cloth having a multi-woven structure (F-2 to F-5) in which warp and two types of wefts are woven) was used. The belts TG-2 and TG-6 to 14 have a life of 200 hours or longer under the higher load running conditions 1 or 2 and more durable than TG-1 and TG-3 to 5. It turns out that it is excellent in.
また、ＴＧ−９〜１１は、ＴＧ−８と歯布の条件以外はほとんど同じであるが、高負荷の走行条件１において１．６倍以上の寿命が得られている。これは、ＴＧ−８では緯糸に低融点繊維が使用されていない歯布Ｆ−２を用いているのに対し、ＴＧ−９〜１１では、緯糸に、低融点繊維であるポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、オレフィン系繊維とを使用している（表２参照）ことが要因である。即ち、緯糸のフッ素系繊維（ＰＴＦＥ繊維）の周りに低融点繊維が配されることによって、フッ素系繊維の切断・飛散が抑制され、ベルト本体のゴムが長期間にわたって保護されるからであると考えられる。 Further, TG-9 to 11 are almost the same as TG-8 except for the condition of the tooth cloth, but a life of 1.6 times or more is obtained in the high load traveling condition 1. This is because TG-8 uses a tooth cloth F-2 in which a low-melting fiber is not used for the weft, whereas TG-9 to 11 use a polyester fiber or polyamide that is a low-melting fiber for the weft. The main factor is the use of fiber and olefin fiber (see Table 2). That is, the low melting point fibers are arranged around the fluorine-based fibers (PTFE fibers) of the wefts, so that the cutting and scattering of the fluorine-based fibers are suppressed, and the rubber of the belt body is protected for a long time. Conceivable.
また、ベルトＴＧ−８〜１４は、歯布接着時のＲＦＬ処理を２回に分けて実施し、且つ、２回目のＲＦＬ処理液には、加硫助剤が配合されている。これにより、歯布の接着力が高まり、このような処理を行っていないベルトＴＧ−６，７よりも耐久性が向上していると考えられる。 In addition, the belts TG-8 to 14 carry out the RFL treatment at the time of adhering the tooth cloth in two portions, and a vulcanization aid is blended in the second RFL treatment solution. Thereby, the adhesive force of the tooth cloth is increased, and it is considered that the durability is improved as compared with the belts TG-6 and 7 that are not subjected to such treatment.
さらに、ベルトＴＧ−７〜１４は、ベルト製造工程において、「予成型工法」が採用されることにより、心線ピッチが、無張力状態における心線径よりも小さくなっている。このように、ベルトＴＧ−１〜６と比べてベルト幅方向に関して心線が密に配置されて、心線占有率が大きくなり（７５％以上）、モジュラスが高くなっていることによって、耐久性が高くなっていると考えられる。 Further, the belt TG-7 to 14 has a cord pitch smaller than the cord diameter in a non-tensioned state by adopting a “pre-molding method” in the belt manufacturing process. Thus, the core wires are densely arranged in the belt width direction as compared with the belts TG-1 to TG-6, the core wire occupancy is increased (75% or more), and the modulus is increased. Seems to be higher.
さらに、心線構成としてＡ−５を採用しているＴＧ−１３は、Ａ−４を採用しているＴＧ−１２と比べて、走行条件１での走行寿命が伸びている。これは、Ａ−５の心線構成では、張力維持性が良好で、心線の処理時に張力が上がるため、撚り締まりによる初期伸びを抑えて、ベルトの伸びによる歯欠けを抑制することができるためである。 Furthermore, TG-13, which employs A-5 as the core configuration, has a longer traveling life under traveling condition 1 than TG-12, which employs A-4. This is because, in the configuration of the core wire of A-5, the tension maintaining property is good and the tension increases during the processing of the core wire, so that the initial elongation due to the tightening can be suppressed and the tooth chipping due to the belt elongation can be suppressed. Because.
１ 歯付ベルト
２ 歯部
３ 心線
４ 背部
５ 歯布
６ 経糸
７ 緯糸
１０ ベルト本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toothed belt 2 Tooth part 3 Core wire 4 Back part 5 Tooth cloth 6 Warp 7
Claims (2)
前記歯布が、経糸と少なくとも２種類の緯糸とが織成された多重織構造を有し、
前記経糸がナイロン繊維であり、前記２種類の緯糸のうちの前記歯布の表面側に位置する緯糸がフッ素系繊維であり、
前記フッ素系繊維の周囲に、前記ベルト本体の加硫温度で軟化又は融解する、低融点繊維が配され、前記低融点繊維が、前記歯布を構成する繊維間に介在していることを特徴とするゴム製歯付ベルト。 A belt main body made of rubber, including a plurality of tooth portions arranged at predetermined intervals along the belt longitudinal direction and a back portion in which a core wire is embedded, and teeth covering the surfaces of the plurality of tooth portions A toothed belt having a cloth,
The tooth cloth has a multiple woven structure in which warp yarns and at least two types of weft yarns are woven,
The warp is a nylon fiber, and the weft located on the surface side of the tooth cloth of the two types of wefts is a fluorine-based fiber,
A low melting point fiber that softens or melts at the vulcanization temperature of the belt main body is disposed around the fluorine fiber, and the low melting point fiber is interposed between fibers constituting the tooth cloth. Rubber toothed belt.
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