传动带

文档序号:491779 发布日期:2022-01-04 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 传动带 (Transmission belt ) 是由 小林正吾 于 2020-05-01 设计创作,主要内容包括:传动带(B)包含由橡胶组合物形成的带轮非接触部分(11)。橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素系微细纤维和非炭黑的亲水性无机填料,并且不含有炭黑、或者含有相对于橡胶成分100质量份为小于20质量份的炭黑。(The transmission belt (B) comprises a pulley non-contact portion (11) formed of a rubber composition. The rubber composition contains a rubber component, cellulosic microfine fibers, and a hydrophilic inorganic filler other than carbon black, and does not contain carbon black or contains less than 20 parts by mass of carbon black per 100 parts by mass of the rubber component.)

传动带

技术领域

本发明涉及一种传动带。

背景技术

已知使形成传动带的带主体的橡胶组合物中含有纤维素系微细纤维来进行加强。例如在专利文献1中公开了一种齿形带,其用含有纤维素系微细纤维的橡胶组合物形成带主体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-205555号公报

发明内容

本发明为一种传动带,其包含由橡胶组合物形成的带轮非接触部分,上述橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素系微细纤维和非炭黑的亲水性无机填料,并且不含有炭黑、或者含有相对于上述橡胶成分100质量份为小于20质量份的炭黑。

附图说明

图1是实施方式1涉及的包布V形带(wrapped V-belt)的一片的立体图。

图2是实施方式2涉及的齿形带的一片的立体图。

图3是带运转试验机的带轮设计图。

具体实施方式

以下,对实施方式进行详细地说明。

(实施方式1)

图1表示实施方式1涉及的包布V形带B(传动带)。该实施方式1涉及的包布V形带B是例如作为农业机械、产业机械等的动力传达部件使用的摩擦传动带。

实施方式1涉及的包布V形带B具备环形的橡胶制的带主体11。带主体11的横截面形状形成为随着从带内周侧向带外周侧行进而宽度变宽的梯形形状。带主体11由带内周侧的压缩橡胶层111、带厚度方向的中间部的粘接橡胶层112和带外周侧的拉伸橡胶层113三层构成。实施方式1涉及的包布V形带B具备埋设于粘接橡胶层112的带厚度方向的中间部的芯线12。芯线12以沿圆周方向形成在带宽度方向具有螺距的螺旋而延伸的方式来设置。实施方式1涉及的包布V形带B具备以覆盖带主体11整体的方式设置的覆盖布13。

压缩橡胶层111、粘接橡胶层112及拉伸橡胶层113均由交联的橡胶组合物形成。该橡胶组合物是通过片状的未交联橡胶组合物发生交联而得到的组合物,优选以其纹理方向及非纹理方向分别与带宽度方向和带长度方向对应的方式配置。实施方式1涉及的包布V形带B被嵌入带轮的V形槽来使用,因此其两侧面的覆盖布13构成带轮接触部分。因此,带主体11的压缩橡胶层111、粘接橡胶层112及拉伸橡胶层113分别构成由实施方式1涉及的包布V形带B所包含的橡胶组合物形成的带轮非接触部分。

压缩橡胶层111、粘接橡胶层112及拉伸橡胶层113中的至少一者由橡胶组合物(以下称作“橡胶组合物A”。)形成,该橡胶组合物A含有橡胶成分、纤维素系微细纤维和非炭黑的亲水性无机填料,并且不含有炭黑、或者含有相对于上述橡胶成分100质量份为小于20质量份的炭黑。

通常含有纤维素系微细纤维的橡胶组合物不能期待高耐摩耗性。然而,根据实施方式1涉及的包布V形带B,通过使不要求耐摩耗性的带轮非接触部分由橡胶组合物A(含有橡胶成分、纤维素系微细纤维和非炭黑的亲水性无机填料,并且不含有炭黑、或者含有相对于橡胶成分100质量份为小于20质量份的炭黑)形成,由此可以得到优异的耐久性。推测这是由于:在不要求耐摩耗性的带轮非接触部分中,通过纤维素系微细纤维和与其亲和性高的亲水性无机填料的相互作用,可提高纤维素系微细纤维的增强效果,并且通过不含有炭黑、或者使炭黑的含量少,可降低发热,因此可有效地发挥纤维素系微细纤维所具有的潜能(potential)。

压缩橡胶层111、粘接橡胶层112及拉伸橡胶层113可以是它们中的任一者由橡胶组合物A形成,也可以是全部由橡胶组合物A形成。从得到优异的耐久性的观点出发,优选至少压缩橡胶层111由橡胶组合物A形成。

作为橡胶组合物A中的橡胶成分,可列举例如:氯丁橡胶(CR);乙烯-丙烯共聚物(EPR)、乙烯-丙烯-二烯三聚物(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯-α-烯烃弹性体;氯磺化聚乙烯橡胶(CSM);氢化丙烯腈橡胶(H-NBR)等。橡胶成分优选为它们中的1种橡胶或2种以上的混合橡胶,从得到优异的耐久性的观点出发,更优选包含氯丁橡胶(CR),进一步优选包含硫改性氯丁橡胶(硫改性CR)。

橡胶组合物A中的纤维素系微细纤维分散地含有于橡胶成分。纤维素系微细纤维是来源于下述纤维素微细纤维的纤维材料,该纤维素微细纤维由将植物纤维细细拆解得到的植物细胞壁的骨架成分构成。作为纤维素系微细纤维的原料植物,可列举例如木材、竹子、稻子(稻草)、土豆、甘蔗(蔗渣)、水草、海藻等。其中,优选木材。

作为纤维素系微细纤维,可列举纤维素微细纤维本身及将其疏水化处理而得的疏水化纤维素微细纤维。纤维素系微细纤维优选包含它们中的一者或两者。

作为纤维素系微细纤维,可列举通过机械解纤方法制造的高长径比的纤维素系微细纤维及通过化学解纤方法制造的针状结晶的纤维素系微细纤维。纤维素系微细纤维优选包含它们中的一者或两者,从得到优异的耐久性的观点出发,更优选包含通过机械解纤方法制造的纤维素系微细纤维。

纤维素系微细纤维的平均纤维直径例如为10nm以上且1000nm以下。纤维素系微细纤维的平均纤维长度例如为0.1μm以上且1000μm以下。从得到优异的耐久性的观点出发,橡胶组合物A中的纤维素系微细纤维的含量相对于橡胶成分100质量份优选为1质量份以上且20质量份以下,更优选为1.5质量份以上且10质量份以下,进一步优选为2质量份以上且5质量份以下。

橡胶组合物A中的亲水性无机填料分散地含有于橡胶成分中。作为亲水性无机填料,可列举二氧化硅、层状硅酸盐、碳酸钙、粘土等。亲水性无机填料优选包含它们中的1种或2种以上,从得到优异的耐久性的观点出发,更优选包含二氧化硅。从得到优异的耐久性的观点出发,橡胶组合物A中的亲水性无机填料的含量相对于橡胶成分100质量份优选为3质量份以上且50质量份以下,更优选为15质量份以上且35质量份以下。

橡胶组合物A中的亲水性无机填料的含量优选比纤维素系微细纤维的含量多。从得到优异的耐久性的观点出发,橡胶组合物A中的亲水性无机填料的含量相对于纤维素系微细纤维的含量之比(亲水性无机填料的含量/纤维素系微细纤维的含量)优选为1.0以上且15以下,更优选为7以上且12以下。

从得到优异的耐久性的观点出发,橡胶组合物A优选不含有炭黑。但是,在橡胶组合物A含有炭黑的情况下,作为该炭黑,可列举例如:槽法炭黑;SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉黑;FT、MT等热裂炭黑;乙炔黑等。炭黑优选包含它们中的1种或2种以上,从得到优异的耐久性的观点出发,更优选包含算术平均粒径为50μm以下的炭黑,进一步优选包含FEF。需要说明的是,炭黑也分散地含有于橡胶成分中。

橡胶组合物A中的炭黑的含量相对于橡胶成分100质量份为小于20质量份,从得到优异的耐久性的观点出发,优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下。从得到优异的耐久性的观点出发,橡胶组合物A中的亲水性无机填料及炭黑的含量之和相对于橡胶成分100质量份优选为20质量份以上且40质量份以下,更优选为29质量份以上且35质量份以下。

橡胶组合物A可以含有增塑剂、加工助剂、抗老化剂、交联剂、硫化促进剂、硫化促进助剂等作为其他的橡胶配合剂。

芯线12由聚酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、芳族聚酰胺纤维、维尼纶纤维等的加捻纱线构成。对芯线12优选实施RFL处理等粘接处理,用于赋予对带主体11的粘接橡胶层112的粘接性。

覆盖布13例如由以棉、聚酰胺纤维、聚酯纤维、芳族聚酰胺纤维等的纱线所形成的机织物、针织物、无纺织物等构成。对覆盖布13优选实施RFL处理等粘接处理,用于赋予对带主体11的粘接性。

实施方式1涉及的包布V形带B可以由一直以来通常所进行的公知的方法来制造。

(实施方式2)

图2表示实施方式2涉及的齿形带C(传动带)。实施方式2涉及的齿形带C为例如作为汽车、产业机械等的动力传达部件使用的啮合传动带。

实施方式2涉及的齿形带C具备环形的橡胶制的带主体21。带主体21包含带外周侧的背橡胶部211和带内周侧的多个齿橡胶部212。背橡胶部211形成为平带状。多个齿橡胶部212沿带长度方向隔开间隔以固定齿距配设,并且各自一体地设置于背橡胶部211。齿橡胶部212形成为侧视下形状为随着从带内周侧向带外周侧行进而宽度变宽的梯形形状、并且沿带宽度方向延伸。

实施方式2涉及的齿形带C具备埋设于背橡胶部211的带内周侧的部分的芯线22。芯线22以沿圆周方向形成在带宽度方向具有螺距的螺旋而延伸的方式来设置。

实施方式2涉及的齿形带C具备覆盖布23,该覆盖布23以覆盖带主体21的设有齿橡胶部212的带内周侧的表面的方式设置。由此,在实施方式2涉及的齿形带C中,齿橡胶部212被覆盖布23覆盖而构成沿带宽度方向延伸的梯形齿的齿部24。需要说明的是,齿部24可以是沿相对于带宽度方向倾斜的方向延伸的斜齿,另外,也可以是侧视下形状为半圆形的圆齿等。

背橡胶部211及齿橡胶部212均由交联的橡胶组合物形成。实施方式2涉及的齿形带C由于使齿部24啮合于带轮的齿部间来使用,因此带内周侧的表面的覆盖布23构成带轮接触部分。因此,背橡胶部211及齿橡胶部212分别构成实施方式2涉及的齿形带C所包含的由橡胶组合物形成的带轮非接触部分。

背橡胶部211及齿橡胶部212中的至少一者由橡胶组合物A形成。因此,背橡胶部211及齿橡胶部212可以是它们中的一者由橡胶组合物A形成,另外,也可以是这两者由橡胶组合物A形成。从得到优异的耐久性的观点出发,优选背橡胶部211及齿橡胶部212两者由橡胶组合物A形成。

芯线22由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、金属纤维等的加捻纱线构成。对芯线22优选实施RFL处理等粘接处理,用于赋予对带主体21的背橡胶部211的粘接性。

覆盖布23例如由以棉、聚酰胺纤维、聚酯纤维、芳族聚酰胺纤维等的纱线所形成的机织物、针织物、无纺织物等构成。对覆盖布23优选实施RFL处理等粘接处理,用于赋予对带主体21的粘接性。

实施方式2涉及的齿形带C可以采用一直以来通常所进行的公知的方法来制造。

其他的构成及作用效果与实施方式1相同。

(其他的实施方式)

在实施方式1中形成了由橡胶组合物A形成包布V形带B的构成,并且在实施方式2中形成了由橡胶组合物A形成齿形带C的带主体11、21的至少一部分的构成,但是并不特别限定于此,也可以是在带轮接触部分设置覆盖布或橡胶层、并且其内侧的带轮非接触部分的内部橡胶部由橡胶组合物A形成的V形带、V形多楔带等。

实施例

(包布V形带)

制作了实施例1~4及比较例1~3的包布V形带。将形成各个带主体的橡胶组合物的组成示于表1中。

<实施例1>

将牛皮纸浆以使其含量为1质量%的方式加入水中,用搅拌机进行预混合后,将其投入微粒化装置(Star Burst SUGINO MACHINE公司制)中,加压至150Mpa,将使其碰撞陶瓷球的处理重复8次,由此制备成通过机械解纤方法制造的纤维素系微细纤维的水分散体。

在硫改性CR胶乳中,以使纤维素系微细纤维的含量相对于硫改性CR胶乳的橡胶成分的硫改性CR100质量份为3质量份的方式,混合纤维素系微细纤维的水分散体,将该混合液风干而使其变成固态。

将固态的CR-纤维素系微细纤维复合体投入橡胶混炼机中进行混炼,向其中投入相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为25质量份的亲水性无机填料(二氧化硅)、5质量份的炭黑(FEF算术平均粒径:43μm)、5质量份的增塑剂(DOS)、1质量份的加工助剂(硬脂酸)、3质量份的抗老化剂、5质量份的氧化镁及5质量份的氧化锌,进一步进行混炼,由此制备成未交联橡胶组合物后,通过压延机加工成片状。

制作与上述实施方式1同样构成的包布V形带,其使用使该未交联橡胶组合物交联而得的橡胶组合物形成包含压缩橡胶层、粘接橡胶层及拉伸橡胶层的带主体整体,将其设为实施例1。需要说明的是,未交联橡胶组合物以其纹理方向及非纹理方向分别与带宽度方向及带长度方向对应的方式来配置。芯线使用实施了RFL处理及橡胶糊处理的聚酯纤维的加捻纱线。覆盖布使用实施了粘接处理的尼龙纤维制的机织物。带尺寸设为带长度1100mm、带宽度16.7mm及带厚度9.0mm。

<实施例2>

使形成带主体的橡胶组合物中的亲水性无机填料的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为33质量份,并且使橡胶组合物中不含有炭黑,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为实施例2。

<实施例3>

使形成带主体的橡胶组合物中的亲水性无机填料的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为18质量份,并且使炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为10质量份,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为实施例3。

<实施例4>

使形成带主体的橡胶组合物中的亲水性无机填料的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为5质量份,并且使炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为20质量份,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为实施例4。

<比较例1>

使形成带主体的橡胶组合物中不含有亲水性无机填料,并且使橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR 100质量份为30质量份,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为比较例1。

<比较例2>

代替CR-纤维素系微细纤维复合体,使用将硫改性CR胶乳风干而变成固态的硫改性CR,使形成带主体的橡胶组合物中的亲水性无机填料的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为65质量份,并且使橡胶组合物中不含有炭黑,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为比较例2。

<比较例3>

代替CR-纤维素系微细纤维复合体,使用将硫改性CR胶乳风干而变成固态的硫改性CR,使形成带主体的橡胶组合物中不含有亲水性无机填料,并且使橡胶组合物中的炭黑的含量相对于橡胶成分的硫改性CR100质量份为50质量份,除此以外,制作与实施例1相同构成的包布V形带,将其设为比较例3。

[表1]

(试验方法)

图3表示带运转试验机30的带轮设计。

该带运转试验机30具备在左右隔开间隔设置的驱动带轮31及从动带轮32、和设置在这些驱动带轮31及从动带轮32的轴间中央的大致上方的空转轮33。驱动带轮31及从动带轮32的带轮径为110mm,在外周具有V形槽。空转轮33的带轮径为60mm。

关于实施例1~4及比较例1~3的各自的包布V形带B,以嵌入驱动带轮31及从动带轮32的V形槽、并且利用空转轮33挤压带外周侧的背面的方式卷绕。而且,在环境温度80℃下对从动带轮32赋予5.15kW的旋转负荷,并且通过空转轮33以88.3N的力挤压带背面,并且在该状态下使驱动带轮31以转速3000rpm旋转,由此使带运转。

首先,在带运转初期,求出滑移率。在设为Nr0:无负荷时的驱动带轮31的转速、Nrt:负荷时的驱动带轮31的转速、Nn0:无负荷时的从动带轮32的转速及Nnt:负荷时的从动带轮32的轴转速时,基于下式算出滑移率。

滑移率=((I0-It)/I0)×100(%)

(I0=Nn0/Nr0,It=Nnt/Nrt)

从带运转开始每24小时中断带运转,目视确认在带内周侧产生的裂纹。然后,在确认到进展至芯线位置的裂纹的时间点停止带运转,将此时的带运转时间作为带运转寿命。需要说明的是,将带运转时间最长设为216小时。

切断带运转后的包布V形带B,基于JIS K6253-3:2012,使用A型硬度计,测定了压缩橡胶层的部分的橡胶硬度。

(试验结果)

将试验结果示于表2中。根据表2,可知:实施例1~4与比较例1~3相比滑移率较低,并且耐久性也优异。随着温度上升,橡胶硬度下降时,带在带宽度方向发生压缩变形,带对带轮的压接力下降,因此带在带轮上容易滑移。然而,在实施例1~4中可推定:由于炭黑的含量少,因此能抑制与温度上升相伴的橡胶硬度的下降,降低在环境温度80℃下的运转中的滑移。而且可推定:通过由降低滑移带来的发热抑制与由炭黑的含量少带来的发热抑制的协同效果,大幅提高了带运转寿命。由此认为:尤其在炭黑的含量少的实施例1及不含有炭黑的实施例2中,带运转后的橡胶硬度比其他的橡胶硬度低,固化的进行慢,因此在耐久性方面保有余力。

[表2]

产业上的可利用性

本发明对传动带的技术领域有用。

附图标记说明

B 包布V形带(传动带)

C 齿形带(传动带)

11,21 带主体

111 压缩橡胶层

112 粘接橡胶层

113 拉伸橡胶层

12,22 芯线

13,23 覆盖布

211 背橡胶部

212 齿橡胶部

24 齿部

30 带运转试验机

31 驱动带轮

32 从动带轮

33 空转轮

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