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CN111108306A - 齿形带 - Google Patents

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CN111108306A CN201980004656.1A CN201980004656A CN111108306A CN 111108306 A CN111108306 A CN 111108306A CN 201980004656 A CN201980004656 A CN 201980004656A CN 111108306 A CN111108306 A CN 111108306A
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tooth
belt
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Bando Chemical Industries Ltd
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Abstract

在包括齿形带主体(10)及加强布(12)的齿形带(B)中，齿形带主体(10)由橡胶组合物形成，并且具有平带状的基部(11a)和多个橡胶齿部(11b)，所述多个橡胶齿部(11b)在该基部(11a)的一侧的面上沿带长方向隔开间隔而一体设置。加强布(12)以覆盖齿形带主体(10)的齿部侧表面的方式粘贴设置于该齿形带主体(10)。在橡胶齿部(11b)被加强布(12)覆盖的布覆盖齿部(52)中，加强布(12)的体积相对于该布覆盖齿部(52)的体积的比率为60％以上。

Description

齿形带
技术领域
本公开涉及一种齿形带。
背景技术
在一般产业用途、电动动力转向装置等的动力传动中使用有齿形带。以提高齿形带的齿部的耐久性等为目的，进行利用帆布覆盖齿部的工序。
例如在专利文献1中，公开了利用齿布覆盖齿部的齿形带。此外，针对该齿形带规定了各部分的尺寸，尤其是公开了当设芯线的直径为Dmm、齿布的厚度为Tmm时，满足0.65≤D/2+T≤0.85。
专利文献1：日本公开专利公报特开平10-299836号公报
发明内容
本公开的目的在于，在齿形带中，尤其是在为了降低噪音而使用的小齿距的齿形带中，提高耐久性。
在具备齿形带主体及加强布的齿形带中，齿形带主体由橡胶组合物形成，并且具有：平带状的基部；和多个橡胶齿部，所述多个橡胶齿部在该基部的一侧的面上沿带长方向隔开间隔而一体设置。加强布以覆盖齿形带主体的齿部侧表面的方式粘贴设置于该齿形带主体。在橡胶齿部被加强布覆盖的布覆盖齿部中，加强布的体积相对于该布覆盖齿部的体积的比率为60％以上。
发明效果
根据本公开的齿形带，耐久性会提高。
附图说明
图1是示意性示出本公开的示例性的齿形带的结构的立体图。
图2是示出图1的齿形带的侧面的图。
图3是对图1的齿形带的制造方法进行说明的图。
图4是接着图3而对图1的齿形带的制造方法进行说明的图。
图5是接着图4而对图1的齿形带的制造方法进行说明的图。
图6是接着图5而对图1的齿形带的制造方法进行说明的图。
图7是示出在本公开中使用的耐热走行试验机的带轮布局的图。
图8是针对本公开中的试制评价用带而示出耐久性的试验结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。图1是示意性示出本实施方式的示例性的齿形带B的立体图。
齿形带B包括由橡胶组合物形成的环形的齿形带主体10。齿形带主体10具有平带状的基部11a和多个橡胶齿部11b，上述多个橡胶齿部11b在平带状的基部11a的一侧，即在内周侧的面上，沿带长方向隔开间隔而按照固定的齿距一体设置。在齿形带主体10上，以覆盖该齿形带主体10的齿部侧表面的方式粘贴设置有齿部侧加强布12。另外，芯线13以形成在带宽方向上具有螺距的螺旋的方式埋设于齿形带主体10中的基部11a的内周侧。
第一实施方式的齿形带B例如适合作为工作机械等中的带传动装置、尤其是工作机械中的带传动装置的动力传递构件而使用。实施方式的齿形带B例如具有下述尺寸：带长为70～3000mm，带宽为6～200mm，以及带厚为1～20mm。另外，橡胶齿部11b例如具有下述尺寸：宽度为0.63～16.46mm，高度为0.37～9.6mm，以及齿距为1.0～31.75mm。
关于齿形带，期望为以下的尺寸。即，带长期望为250～400mm。带宽期望为10～40mm。带厚期望为1.3～3.0mm。橡胶齿部11b的宽度期望为1.3～2.6mm。橡胶齿部11b的高度期望为0.7～1.4mm。橡胶齿部11b的齿距期望为2.0～3.0mm。
齿形带主体10的橡胶齿部11b可以是侧视形状为梯形的梯形齿，也可以是半圆形的圆齿，还可以是其他形状。橡胶齿部11b可以形成为沿带宽方向延伸，也可以是以在相对于带宽方向倾斜的方向上延伸的方式形成的斜齿，无论是哪种都可以。
作为形成齿形带主体10的橡胶组合物的橡胶成分，例如举出氢化丁腈橡胶(H-NBR)、由不饱和羧酸金属盐强化过的氢化丁腈橡胶(H-NBR)、二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯-α-烯烃弹性体、氯丁橡胶(CR)及氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等。形成齿形带主体10的橡胶组合物的橡胶成分优选为上述橡胶成分中的一种或两种以上的混合橡胶。另外，在上述橡胶成分中，优选H-NBR。
在由不饱和羧酸金属盐强化过的H-NBR中，作为不饱和羧酸，例如举出甲基丙烯酸、丙烯酸等，另外，作为金属，例如举出锌、钙、镁、铝等。
作为橡胶配合剂，举出加强剂、加工助剂、硫化促进助剂、增塑剂、共交联剂、交联剂、硫化促进剂、抗老化剂等。
作为加强剂，在炭黑中例如举出：槽黑；SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉黑；FT、MT等热裂解炭黑；乙炔黑等。作为加强剂，还举出二氧化硅。加强剂优选为上述加强剂中的一种或两种以上。相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，加强剂的含量例如为20～60质量份。
作为加工助剂，例如举出硬脂酸、聚乙烯蜡、脂肪酸的金属盐等。加工助剂优选为上述加工助剂中的一种或两种以上。相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，加工助剂的含量例如为0.5～2质量份。
作为硫化促进助剂，例如举出氧化锌(锌白)、氧化镁等金属氧化物、金属碳酸盐、脂肪酸及其衍生物等。硫化促进助剂优选为上述硫化促进助剂中的一种或两种以上。相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，硫化促进助剂的含量例如为3～7质量份。
作为增塑剂，例如举出邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等邻苯二甲酸二烷基酯、己二酸二辛酯(DOA)等己二酸二烷基酯(Dialkyl adipate)、癸二酸二辛酯(DOS)等癸二酸二烷基酯(Dialkyl sebacate)等。增塑剂优选为上述增塑剂中的一种或两种以上。相对于橡胶成分100质量份而言，增塑剂的含量例如为0.1～40质量份。
作为共交联剂，例如举出液状NBR等液状橡胶等。共交联剂优选为一种或两种以上。相对于橡胶成分100质量份而言，共交联剂的含量例如为3～7质量份。
作为交联剂，举出硫磺及有机过氧化物。作为交联剂，可以配合硫磺，也可以配合有机过氧化物，还可以一起使用硫磺和有机过氧化物。在交联剂为硫磺的情况下，相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，交联剂的配合量例如为1～5质量份，在交联剂为有机过氧化物的情况下，相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，交联剂的配合量例如为1～5质量份。
作为硫化促进剂，例如举出秋兰姆类(例如TETD、TT、TRA等)、噻唑类(例如MBT、MBTS等)、次磺酰胺类(例如CZ等)、二硫代氨基甲酸盐类(例如BZ-P等)硫化促进剂等。硫化促进剂优选为上述硫化促进剂中的一种或两种以上。相对于橡胶组合物的橡胶成分100质量份而言，硫化促进剂的含量例如为2～5质量份。
作为抗老化剂，例如举出胺-酮类抗老化剂、二胺类抗老化剂、酚类抗老化剂等。抗老化剂优选为上述抗老化剂中的一种或两种以上。相对于橡胶成分100质量份而言，抗老化剂的含量例如为0.1～5质量份。
需要说明的是，在形成齿形带主体10的橡胶组合物中，也可以包括纤维直径为10μm以上的短纤维。
芯线13由用玻璃纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维等形成的捻线构成。优选使用玻璃纤维。芯线13的直径例如为0.2～2.5mm，剖面中互相相邻的芯线中心之间的尺寸例如为0.5～1.0mm。对芯线13实施用于赋予相对于齿形带主体10的黏合性的黏合处理。
接着，齿部侧加强布12例如由用棉、聚酰胺纤维、聚酯纤维、芳纶纤维等线形成的机织布、针织布、无纺布等布构成。优选使用聚酰胺纤维的一种即尼龙纤维的线。齿部侧加强布12优选具有伸展性。
这里，为了提高齿形带B的耐久性，期望齿部侧加强布12在齿部中占据规定的体积。参照图2对此进行说明。
图2是示意性示出从侧面观察了图1的齿形带B的情形的图。如图1中说明的那样，在齿形带主体10中的橡胶齿部11b这一侧(图中的下侧)，粘贴设置有齿部侧加强布12。
考虑由橡胶齿部11b和覆盖橡胶齿部11b的部分的齿部侧加强布12(将其称为齿部布12a，并且，将覆盖未设置有橡胶齿部11b的基部11a的部分称为基部布12b)构成的布覆盖齿部52。
在布覆盖齿部52中，通过增大齿部布12a所占据的体积的比率(以下有时称为布比率)，从而齿形带B的耐久性提高。尤其是，若齿部布12a占据布覆盖齿部52的体积的60％以上(布比率成为60％以上)，则耐久性显著提高。另外，当由于长时间使用而使齿形带B发生故障时，与带主体中产生裂纹相比，产生因齿部侧加强布12的磨损而引起的故障的可能性更高。这期望作为齿形带的故障方式。
例如能够基于齿部布12a在带的侧面所占据的面积来计算布覆盖齿部52中的布比率。在图1、图2的齿形带B中，在带宽方向的任何位置处，橡胶齿部11b及齿部布12a的形状都相同。因此，在图2中，通过求出齿部布12a(齿部侧加强布12中的虚线51所示的范围内的部分)相对于布覆盖齿部52(由虚线51包围的部分)所占据的面积的比率，能够计算布覆盖齿部52中的齿部布12a所占据的体积的比率。
在带的侧面相对于带的背面倾斜的情况等下，齿部布12a在侧面占据的面积的比率与布覆盖齿部52中的齿部布12a所占据的体积的比率也有时不一致。但是，在该情况下，也能够考虑布覆盖齿部52的形状，计算需要的布比率。
需要说明的是，在齿部侧加强布12中，覆盖橡胶齿部11b的齿部布12a与覆盖基部11a的基部布12b的边界12c垂直于基部11a的表面。另外，在橡胶齿部11b的根部，齿部布12a呈弧状弯曲，但认为边界12c位于该弧结束的点。
另外，关于齿形带B的侧面的各部分的面积，例如通过拍摄照片并在图像上进行测定来求出。
需要说明的是，针对齿部侧加强布12，也可以进行浸渗橡胶糊等处理。在该情况下，所浸渗的橡胶糊包含在齿部侧加强布12的体积中。
为了增大齿部布12a所占据的体积的比率，优选加厚齿部布12a(齿部侧加强布12)。为此，能够采取加粗构成齿部侧加强布12的线、增加该线的织入根数等方法。针织布的编织种类(平纹编、橡胶编等)、机织布的编织种类(平纹织、斜纹织等)的不同也会影响到布的厚度。
(齿形带B的制造方法)
参照图3～图6对第一实施方式的齿形带B的制造方法进行说明。
图3示出在第一实施方式的齿形带B的制造中使用的带成形模20。
该带成形模20呈圆筒状，在该带成形模20的外周面上形成有沿轴向延伸的齿部形成槽21，上述齿部形成槽21在周向上隔开间隔而按照固定间距而设置。
第一实施方式的齿形带的制造方法具有材料准备工序、成形工序、交联工序及精加工工序。
＜材料准备工序＞
―基部及齿部用的未交联橡胶片11’―
向塑炼的橡胶成分投入各种橡胶配合剂，继续混炼。
然后，通过压延成形等将所得到的未交联橡胶组合物成形为片状，制作基部及齿部用的未交联橡胶片11'。
―齿部侧加强布12'―
对齿部侧加强布12'实施黏合处理。具体而言，对齿部侧加强布12'实施浸渍于RFL水溶液并进行加热的RFL黏合处理。另外，根据需要，在RFL黏合处理前，实施浸渍于基础黏合处理液并进行加热的基础黏合处理。另外，根据需要，在RFL黏合处理后，实施浸渍于橡胶糊并使其干燥的浸渍橡胶糊黏合处理、和/或在成为齿形带主体10侧的面上涂覆橡胶糊并使其干燥的涂覆橡胶糊黏合处理。
接着，将实施了黏合处理的齿部侧加强布12'的两端接合，形成为筒状。
-芯线13'-
对芯线13'实施黏合处理。具体而言，对芯线13'实施浸渍于间苯二酚-甲醛-胶乳水溶液(以下称为“RFL水溶液”。)并进行加热的RFL黏合处理。另外，根据需要，在RFL黏合处理前，实施浸渍于基础黏合处理液并进行加热的基础黏合处理、和/或在RFL黏合处理后，实施浸渍于橡胶糊并使其干燥的橡胶糊黏合处理。
＜成形工序＞
如图4所示，将筒状的齿部侧加强布12'套在带成形模20的外周上，将芯线13'呈螺旋状地卷绕在该齿部侧加强布12'上，进一步将未交联橡胶片11'卷绕在该芯线13'上。此时，在带成形模20上形成有层叠成形体B'。需要说明的是，未交联橡胶片11'可以以纤维方向与带长方向对应的方式使用，也可以以纤维方向与带宽方向对应的方式使用，无论是哪种方式都可以。
＜交联工序＞
如图5所示，在将脱模纸22卷绕于层叠成形体B'的外周之后，将橡胶套筒23套在该脱模纸22上，将它们配置在硫化罐内并进行密封，并且，向硫化罐内填充高温高压的蒸气，将该状态保持规定的成型时间。此时，层叠成形体B'中的未交联橡胶片一边按压齿部侧加强布12'一边流动而流入带成形模20的齿部形成槽21，另外，该未交联橡胶片的交联进展下去，并且，该未交联橡胶片与齿部侧加强布12'及芯线13'复合成一体，最终，如图6所示，成型出圆筒状的带坯S。需要说明的是，带坯S的成型温度例如为100～180℃，成型压力例如为0.5～2.0MPa，及成型时间例如为10～60分钟。
＜精加工工序＞
对硫化罐的内部进行减压而解除密封，取出在带成形模20与橡胶套筒23之间成型出的带坯S并使其脱模，对其背面侧进行研磨而调整厚度，然后轮切割为规定宽度，由此制造出齿形带B。
实施例
(未交联橡胶组合物)
如下所述，制作出齿形带主体形成用的未交联橡胶组合物即橡胶1和齿部侧加强布的橡胶糊黏合层用的未交联橡胶组合物即橡胶2。
＜橡胶1＞
对H-NBR(日本zeon公司制商品名：Zetpol 2020)进行塑炼，并且，相对于H-NBR100质量份而言，向H-NBR分别投入40质量份的加强剂即FEF炭黑(东海碳素公司制商品名：Seast SO)、1质量份的加工助剂即硬脂酸(日油公司制商品名：STEARIC ACID CAMELLIA)、5质量份的硫化促进助剂即氧化锌(堺化学工业公司制商品名：氧化锌2种)、10质量份的增塑剂、5质量份的共交联剂即液状NBR(日本zeon公司制，商品名：Nipol 1312)、0.5质量份的交联剂即硫磺(日本乾溜工业公司制商品名：Oil sulfur)、2质量份的秋兰姆类硫化促进剂(大内新兴化学公司制，商品名：Nocceler TET-G)，以及2质量份的胺-酮类抗老化剂(大内新兴株式会社制，商品名：Nocrac 224)并进行混炼，由此制作出未交联橡胶组合物。将该未交联橡胶组合物用作橡胶1。
<橡胶2>
将甲基丙烯酸锌强化H-NBR(日本zeon公司制商品名：Zeoforte ZSC2295)及H-NBR(日本zeon公司制商品名：Zetpole 2020)以前者及后者的混合质量比为50：50的形式进行塑炼，并且，相对于它们的橡胶成分100质量份而言，向它们分别投入20质量份的加强剂即FEF炭黑(东海碳素公司制商品名：Seast SO)、10质量份的摩擦系数降低材料即超高分子量聚乙烯粉末(三井化学公司制商品名：Mipelon XM-220)、0.5质量份的交联剂即硫磺(日本乾溜工业公司制商品名：Oil sulfur)、2质量份的秋兰姆类硫化促进剂(大内新兴化学公司制，商品名：Nocceler TET-G)、以及2质量份的胺-酮类抗老化剂(大内新兴株式会社制，商品名：Nocrac224)并进行混炼，由此制作出未交联橡胶组合物。将该未交联橡胶组合物用作橡胶2。
(齿部侧加强布)
作为用于构成齿部侧加强布12的布，使用了斜纹织布。在斜纹织布中，通过设定经线及纬线的纤度及织入根数，制作出厚度不同的四种布a、b、c及d。也如后所述，使用这些布a～d，依次制作试制评价用带A～D。
表1中针对布a～d而示出线的纤度及织入根数。
布a的经线为纤度44dt(分特)且织入根数428根/5cm，布a的纬线为纤度78dt且织入根数170根/5cm。
布b的经线为纤度44dt且织入根数392根/5cm，布b的纬线为纤度156dt且织入根数174根/5cm。
布c的经线为纤度44dt且织入根数370根/5cm，布c的纬线为纤度312dt且织入根数130根/5cm。
布d的经线为纤度210dt且织入根数177根/5cm，布d的纬线为纤度155dt且织入根数191根/5cm。
针对这样的斜纹织布a～d，分别实施了浸渍于RFL水溶液之后进行加热的RFL黏合处理。进而，针对实施RFL黏合处理后的斜纹织布a～d，实施了浸渍于橡胶糊并使其干燥的浸渍橡胶糊黏合处理。作为橡胶糊，使用了将橡胶1溶解到溶剂即甲苯中而得到的固体成分浓度为10质量％的橡胶糊。橡胶糊的液体温度为25℃。浸渍到橡胶糊中的浸渍时间为5秒。浸渍到橡胶糊后的干燥温度为100℃，干燥时间为40秒。
[表1]
Figure BDA0002421077830000091
(芯线)
作为芯线，使用了玻璃纤维制的芯线。
(试制评价用齿形带)
作为形成齿形带主体的未交联橡胶组合物而使用橡胶1，作为齿部加强布而使用上述的斜纹织布a、b、c及d，制作出齿部侧加强布12的厚度不同的四个试制评价用齿形带A、B、C及D。带宽为6mm，带长为330mm。
针对制作出的试制评价用齿形带，拍摄侧面的照片，根据图像来计算出齿部布12a相对于布覆盖齿部52所占据的体积的比率(布比率)。针对A～D这四个试制评价用齿形带，布比率依次为37％、46％、55％及61％。这部分也记载在表1中。
(试验评价方法)
图7示出耐热走行试验机的带轮布局。在试验机中，沿水平方向并排地配置有驱动带轮61及从动带轮62，驱动带轮61及从动带轮62均为S2M型、41齿的同步带轮。针对从动带轮62向与驱动带轮61相反的一侧施加160N的载荷，以转矩0.1Nm、转速1800rpm的条件使带行驶。气氛温度为125℃。
测定齿形带的产生故障为止的时间，作为耐久时间。关于四个试制评价用齿形带，图8的图表中示出结果。
如图8所示，关于试制评价用齿形带A、B及C(布比率37％、46％及55％)，相对于布比率的耐久时间大致在直线L上并排。相对于此，关于布比率为61％的试制评价用齿形带D，脱离直线L，耐久时间大幅提高。具体而言，若位于直线L上，则在布比率为61％时预想为耐久时间为950小时左右，而在试制评价用齿形带D的试验结果中，超过1400小时。
通过增厚加强布而使齿形带的耐久性提高，尤其是在包括橡胶齿部11b及齿部布12a的布覆盖齿部52中，通过将齿部布12a所占据的体积的比率(布比率)设为规定值以上，可看出显著且非连续的提高。为此，优选布比率为60％以上。
另外，在试制评价用齿形带A～C的情况下，带的故障是由裂纹引起的。即，在这些齿形带中，在齿部侧加强布12发生磨损之前，在齿形带主体10产生了裂纹。相对于此，在试制评价用齿形带D的情况下，带的故障是由齿部侧加强布12的磨损引起的。即，在试制评价用齿形带D中，在齿形带主体10产生裂纹之前，齿部侧加强布12发生了磨损。
在具备齿部侧加强布12的齿形带的情况下，相比由裂纹引起的故障，更期望发生由齿部侧加强布12的磨损引起的故障。在布比率小于60％的情况下(试制评价用齿形带A～C)，若施加高负载，则不会因橡胶的劣化而产生裂纹，而是齿部侧加强布12的线断开而破裂，其结果是，应力集中于齿形带主体10而产生裂纹。在该情况下，未有效地利用齿部侧加强布12的耐磨损性功能。相对于此，若布比率为60％以上(试制评价用带D)，则齿部侧加强布12发挥耐磨损性的功能，其结果是，齿部侧加强布12磨损而发生故障。这样，由于齿部侧加强布12的磨损而发生故障的情况表示齿部侧加强布12发挥功能。因此，在这一方面，也优选布比率为60％以上的试制评价用齿形带D。
产业实用性
本公开的齿形带的耐久性高，并且，在发生故障时，容易成为因齿部的磨损引起的故障，因此，在各种动力传递中是有用的。
符号说明
10 齿形带主体
11 未交联橡胶片
11’ 未交联橡胶片
11a 基部
11b 橡胶齿部
12 齿部侧加强布
12a 齿部布
12b 基部布
13 芯线
20 带成形模
21 齿部形成槽
22 脱模纸
23 橡胶套筒
37 布比率
51 虚线
52 布覆盖齿部
61 驱动带轮
62 从动带轮。

Claims (4)

1.一种齿形带，包括齿形带主体及加强布，所述齿形带的特征在于，
所述齿形带主体由橡胶组合物形成，并且具有：平带状的基部；和多个橡胶齿部，所述多个橡胶齿部在所述基部的一侧的面上沿带长方向隔开间隔而一体设置，
所述加强布以覆盖所述齿形带主体的齿部侧表面的方式粘贴设置于所述齿形带主体，
在所述橡胶齿部被所述加强布覆盖的布覆盖齿部中，所述加强布的体积相对于该布覆盖齿部的体积的比率为60％以上。
2.根据权利要求1所述的齿形带，其特征在于，
所述加强布经由黏合层而粘贴设置于所述齿形带主体，
所述黏合层含有H-NBR橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的齿形带，其特征在于，
该齿形带具备由玻璃纤维构成的芯线，该芯线以沿所述齿形带主体的长度方向延伸的方式埋设于所述齿形带主体，
构成所述齿形带主体的所述橡胶组合物包含H-NBR作为橡胶成分，
所述加强布包含尼龙。
4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的齿形带，其特征在于，
多个所述布覆盖齿部以2mm以上且3mm以下的齿距设置。
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