JP2012197857A - Toothed belt made of rubber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の内燃機関内やオイルポンプ駆動用などに使用されるゴム製歯付ベルトに関するものである。 The present invention relates to a rubber toothed belt used in an internal combustion engine of an automobile or for driving an oil pump.
自動車のエンジン等において動力伝動ベルトは、機関の外部において使用されるのが通常であるが、近年、内燃機関の軽量化等のために、内燃機関の内部などにおいて動力伝動ベルトが使用されることがある。このように内燃機関の内部で使用される動力伝動ベルトは、内燃機関内部の潤滑油に接する環境下で使用されることになる。 The power transmission belt is usually used outside the engine in an automobile engine or the like. However, in recent years, the power transmission belt is used inside the internal combustion engine to reduce the weight of the internal combustion engine. There is. Thus, the power transmission belt used inside the internal combustion engine is used in an environment in contact with the lubricating oil inside the internal combustion engine.
ここで、上記のような動力伝動ベルトとしては、心線が埋設されたベルト背部にベルト長手方向に沿って所定間隔で歯部を設けると共に歯部の表面を歯布で被覆して形成されるゴム製歯付ベルトを用いるのが一般的である。そして潤滑油に接する環境下で使用する場合、このゴム製歯付ベルトには耐油性が必要とされる。そこで例えば特許文献１では、ベルト背部や歯部を形成するゴム、特に歯部を形成するゴムとして、耐油性に優れるニトリルゴムや水素化ニトリルゴムを使用し、さらに長寿命化のために心線や歯布をニトリルゴムからなる処理剤で処理することが提案されている。 Here, the power transmission belt as described above is formed by providing teeth at predetermined intervals along the longitudinal direction of the belt on the back of the belt in which the core wire is embedded and covering the surface of the teeth with a tooth cloth. It is common to use a rubber toothed belt. When used in an environment in contact with lubricating oil, the rubber toothed belt needs to have oil resistance. Therefore, for example, in Patent Document 1, nitrile rubber or hydrogenated nitrile rubber having excellent oil resistance is used as the rubber forming the belt back portion and the tooth portion, particularly as the rubber forming the tooth portion. It has been proposed to treat toothpaste and toothpaste with a treatment agent made of nitrile rubber.
一方、上記のようなゴム製歯付ベルトにあって、歯部やベルト背部のゴム中には補強のために短繊維を含有させることがあるが、ゴム中にこのように短繊維が含有されていると、短繊維との界面からゴムに潤滑油が浸透して膨潤が発生し易くなる。このゴムの膨潤はベルト走行において温度の上昇や走行時間の増大につれて大きくなり、特に歯部のゴムが潤滑油で大きく膨潤すると、歯付プーリとの噛み合いにずれが発生して、伝達効率が低下するばかりでなく、ベルト破断によってエンジン停止に至るおそれがある。 On the other hand, in the rubber toothed belt as described above, there are cases where short fibers are contained in the rubber of the tooth part or the back part of the belt for reinforcement, but such short fibers are contained in the rubber. If so, the lubricating oil penetrates into the rubber from the interface with the short fibers, and swelling easily occurs. This swelling of the rubber increases as the temperature of the belt increases and the running time increases. In particular, if the tooth rubber swells greatly with the lubricating oil, the meshing with the toothed pulley will shift, reducing the transmission efficiency. In addition, the engine may be stopped due to the belt breakage.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、耐油性に優れ、しかも膨潤の発生を抑制しつつ短繊維による補強効果を高く得ることができるゴム製歯付ベルトを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rubber toothed belt that is excellent in oil resistance and can obtain a high reinforcing effect by short fibers while suppressing the occurrence of swelling. It is what.
本発明に係るゴム製歯付ベルトは、ベルト長手方向に心線３が埋設されたベルト背部１と、ベルト背部１にベルト長手方向に沿って所定間隔で設けられ、表面に歯布４が被覆された複数の歯部２とを備えて形成されるゴム製の歯付ベルトであって、歯部２とベルト背部１のうち少なくとも歯部２は、ヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下の水素化ニトリルゴムを含有するゴム成分と、ゴム成分に配合される短繊維５とを含むゴム層により形成されていると共に、この短繊維５はニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で表面処理されていることを特徴とするものである。
The rubber toothed belt according to the present invention is provided with a belt back portion 1 in which a
歯部２とベルト背部１のうち少なくとも歯部２を、ヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下の水素化ニトリルゴムで形成することによって、耐油性を高めることができるものであり、またニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で表面処理した短繊維５をゴム成分に配合することによって、ゴムとの接着性を確保した状態で短繊維５をゴム層に含有させることができるものであり、膨潤の発生を抑制しつつ短繊維５による補強効果を高く得ることができるものである。
Oil resistance can be improved by forming at least the
また本発明において、上記の接着処理剤のニトリル基を含む共重合体は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムから選ばれた一種以上のものであることを特徴とするものである。 In the present invention, the copolymer containing a nitrile group of the adhesive treatment agent is one or more selected from nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber.
短繊維５を表面処理する接着処理剤がこのように耐油性の高いニトリルゴムや水素化ニトリルゴムであることによって、膨潤の発生をより抑制することができるものである。
Since the adhesive treatment agent for surface-treating the
また本発明において、上記の水素化ニトリルゴムを含有するゴム成分は、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩とを質量比３０：７０〜７０：３０で配合した複合ポリマー体と、水素化ニトリルゴムとを質量比０：１００〜６０：４０となるように配合したものであることを特徴とするものである。 In the present invention, the rubber component containing the hydrogenated nitrile rubber includes a composite polymer obtained by mixing a hydrogenated nitrile rubber and an unsaturated carboxylic acid metal salt in a mass ratio of 30:70 to 70:30, and hydrogenation. Nitrile rubber is blended so as to have a mass ratio of 0: 100 to 60:40.
水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩とを配合した複合ポリマー体を水素化ニトリルゴムと併用することによって、加硫ゴム層の強度を高めることができるものであり、潤滑油による耐膨潤性を高めて、ベルト寿命を向上することができるものである。 By using a composite polymer containing hydrogenated nitrile rubber and unsaturated carboxylic acid metal salt in combination with hydrogenated nitrile rubber, the strength of the vulcanized rubber layer can be increased. The belt life can be improved.
また本発明において、上記の短繊維５はポリアミド繊維であり、歯部２のゴム層には水素化ニトリルゴム１００質量部に対して５〜３０質量部、ベルト背部１のゴム層には水素化ニトリルゴム１００質量部に対して５〜１５質量部含有されていることを特徴とするものである。
In the present invention, the
ポリアミド繊維は耐油性が高く、また歯部２やベルト背部１のゴム層中の短繊維５の含有量を上記のように設定することによって、亀裂の発生や耐屈曲性の劣化を抑制しつつ、補強効果を高く得ることができるものである。
The polyamide fiber has high oil resistance, and by setting the content of the
また本発明において、上記の歯布４は、水素化ニトリルゴムを含むゴム糊で表面処理されていることを特徴とするものである。
In the present invention, the
歯布４を耐油性の高い水素化ニトリルゴムで歯部２に接着することができ、歯部１の耐油性をより高めることができるものである。
The
本発明によれば、歯部２とベルト背部１のうち少なくとも歯部２を、ヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下の水素化ニトリルゴムで形成しているので、耐油性を高めてベルト寿命を向上することができるものである。またニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で表面処理した短繊維５をゴム成分に配合することによって、ゴムとの接着性を確保した状態で短繊維５をゴム層に含有させることができるものであり、潤滑油の作用で膨潤が発生することを抑制しつつ短繊維５による補強効果を高く得ることができるものである。
According to the present invention, at least the
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図１は本発明に係るゴム製歯付ベルトの一例を示すものであり、ベルト背部１の内周側の片面に、ベルト長手方向に沿って所定の一定間隔で歯部２が突設してある。ベルト背部１にはベルト長手方向に沿って複数本の心線３が埋設してあり、また歯部２の表面には歯布４が被覆してある。
FIG. 1 shows an example of a rubber toothed belt according to the present invention, in which a
ベルト背部１や歯部２はゴム成分を主体とするゴム層からなるものである。ベルト背部１や歯部２のゴム層のゴム成分は水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を含むものであることが望ましく、本発明ではベルト背部１と歯部２のゴム層のうち、少なくとも歯部２のゴム層のゴム成分は水素化ニトリルゴムであることが必要である。
The belt back portion 1 and the
水素化ニトリルゴムは、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）であるニトリルゴムを部分的にまたは完全に水素化することにより製造されたものである。即ち、水素化ニトリルゴムは、ニトリルゴムが有する不飽和結合（炭素・炭素二重結合）を化学的に水素化することによって、従来のニトリルゴムの利点である耐油性を維持しつつ、熱老化の際に硫黄の再結合反応を起こり難くし、ゴム弾性の老化を防いで耐熱性を改良したものである。水素化ニトリルゴムのアクリロニトリル結合量（アクリロニトリル含量）は３３〜４５質量％の範囲であることが好ましく、３４質量％と３７質量％との間の割合であることがより好ましい。 Hydrogenated nitrile rubber is produced by partially or completely hydrogenating nitrile rubber which is acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR). In other words, hydrogenated nitrile rubber is thermally aged while maintaining oil resistance, which is an advantage of conventional nitrile rubber, by chemically hydrogenating unsaturated bonds (carbon / carbon double bonds) of nitrile rubber. In this case, the recombination reaction of sulfur does not easily occur, and the heat resistance is improved by preventing rubber aging. The acrylonitrile bond amount (acrylonitrile content) of the hydrogenated nitrile rubber is preferably in the range of 33 to 45% by mass, more preferably between 34% and 37% by mass.
そして本発明では、水素化ニトリルゴムとしてヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下のものを用いるものである。水素化ニトリルゴムの水素化の程度はヨウ素価で示すことができる。すなわち、ヨウ素価はニトリルゴムの不飽和結合の量を表す指標であり、ヨウ素価が高いほど、不飽和結合への水素の付加量が少なく、ポリマー分子鎖中に含まれる不飽和結合の量が多いことを示す。ヨウ素価は、測定試料に対して過剰のヨウ素を加えて、不飽和結合にヨウ素を付加反応させ、残ったヨウ素の量を酸化還元滴定により定量することで求められる。 In the present invention, hydrogenated nitrile rubber having an iodine value of 11 mg / 100 mg or less is used. The degree of hydrogenation of the hydrogenated nitrile rubber can be indicated by the iodine value. That is, the iodine value is an index representing the amount of unsaturated bonds of nitrile rubber. The higher the iodine value, the less hydrogen is added to the unsaturated bonds, and the amount of unsaturated bonds contained in the polymer molecular chain is less. Indicates many. An iodine value is calculated | required by adding an excess iodine with respect to a measurement sample, making iodine react with an unsaturated bond, and quantifying the quantity of the remaining iodine by oxidation-reduction titration.
水素化ニトリルゴムのヨウ素価（中心値）が１１ｍｇ／１００ｍｇを超えて大きいと、
不飽和結合の量が過剰に多いので、耐熱性が低下して酸化による劣化が進行し、例えば高温下での歯部２の摩耗量が大きくなり、ベルト寿命が短くなるおそれがある。ヨウ素価の下限は特に限定されないが、水素化ニトリルゴムのヨウ素価が７ｍｇ／１００ｍｇ未満であると、水素化ニトリルゴム同士の架橋反応が十分でなくなって、ゴム層の剛性が低くなり、ベルト走行時に歯部２に歯欠け等の不具合が発生するおそれがある。従って、水素化ニトリルゴムのヨウ素価は７〜１１ｍｇ／１００ｍｇの範囲が好ましいものであり、ヨウ素価がこの範囲内であり、またアクリロニトリル結合量が上記の範囲内のものから、所望の特性に応じて、水素化ニトリルゴムを選択して使用するのが好ましい。このような水素化ニトリルゴムの具体例としては、日本ゼオン（株）製の「ゼットポールシリーズ」のものを用いることができる。
When the iodine value (center value) of hydrogenated nitrile rubber is larger than 11 mg / 100 mg,
Since the amount of the unsaturated bond is excessively large, the heat resistance is lowered and the deterioration due to oxidation proceeds. For example, the wear amount of the
また本発明では、水素化ニトリルゴムとして、水素化ニトリルゴムを不飽和カルボン酸金属塩で補強した複合ポリマーを使用することもできる。この複合ポリマーは、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸塩を高度に分散したポリマーアロイであり、高強度で高い破断性能を有するゴム弾性体を形成することができる。ここで、不飽和カルボン酸金属塩は、カルボキシル基を有する不飽和カルボン酸と金属とがイオン結合した化合物である。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸、マレイン酸モノメチル、イタコン酸モノメチル等が挙げられる。また金属としては、不飽和カルボン酸と塩を形成するものであればよく、通常はベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、錫、鉛、水銀、アンチモンなどを使用することができる。 Moreover, in this invention, the composite polymer which reinforced hydrogenated nitrile rubber with the unsaturated carboxylic acid metal salt can also be used as hydrogenated nitrile rubber. This composite polymer is a polymer alloy in which an unsaturated carboxylate is highly dispersed in a hydrogenated nitrile rubber, and can form a rubber elastic body having high strength and high breaking performance. Here, the unsaturated carboxylic acid metal salt is a compound in which an unsaturated carboxylic acid having a carboxyl group and a metal are ionically bonded. Examples of the unsaturated carboxylic acid include monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid, dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, monomethyl maleate and monomethyl itaconate. The metal may be any salt that forms a salt with an unsaturated carboxylic acid, usually beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, titanium, chromium, molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, Zinc, cadmium, aluminum, tin, lead, mercury, antimony, etc. can be used.
水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩の質量比は３０：７０〜７０：３０の範囲が好ましい。不飽和カルボン酸金属塩の比率がこの範囲より少ないと、ゴムの剛性を高めて強度を向上する効果を十分に得ることができず、逆に不飽和カルボン酸金属塩の比率がこの範囲を超えて多くなると、歯布４との密着力が低くなって、歯布４が歯部２から剥離するおそれがある。また不飽和カルボン酸金属塩としては、上記のなかでもジメタクリル酸亜鉛やジアクリル酸亜鉛が好適に使用される。この２種の不飽和カルボン酸金属塩を用いることによって、加硫ゴムの強度が特に高くなり、潤滑油に対する膨潤抑制の効果も高くなるため、油中走行時の寿命を向上させることができるものである。このような複合ポリマーとしては、日本ゼオン（株）製の「ＺＳＣシリーズ」のものを用いることができる。
The mass ratio between the hydrogenated nitrile rubber and the unsaturated carboxylic acid metal salt is preferably in the range of 30:70 to 70:30. If the ratio of the unsaturated carboxylic acid metal salt is less than this range, the effect of increasing the rigidity of the rubber and improving the strength cannot be obtained sufficiently. Conversely, the ratio of the unsaturated carboxylic acid metal salt exceeds this range. If it increases, the adhesive force with the
そして本発明では、水素化ニトリルゴムを不飽和カルボン酸金属塩で補強した複合ポリマーを単独で使用するものではなく、水素化ニトリルゴム（不飽和カルボン酸金属塩を含有しない）とこの複合ポリマーとを併用して用いるものである。この複合ポリマーと水素化ニトリルゴムとの混合比率は、０：１００〜６０：４０の質量比の範囲が好ましい。複合ポリマーの比率が６０質量％を超えて大きいと、ゴム層の剛性が高くなるため、特にベルト背部１ではベルトの屈曲による変形に耐えることができずに、亀裂が発生してしまうおそれがある。このように本発明において複合ポリマーは必須の成分ではないが、複合ポリマーを水素化ニトリルゴムと併用することによる効果を十分に得るには、複合ポリマーは２０質量％以上含有していることが好ましい。すなわち複合ポリマーと水素化ニトリルゴムとの混合比率は２０：８０〜６０：４０の質量比率の範囲であることが好ましい。 In the present invention, a composite polymer obtained by reinforcing a hydrogenated nitrile rubber with an unsaturated carboxylic acid metal salt is not used alone, but a hydrogenated nitrile rubber (containing no unsaturated carboxylic acid metal salt) and this composite polymer Are used in combination. The mixing ratio of the composite polymer and the hydrogenated nitrile rubber is preferably in a mass ratio range of 0: 100 to 60:40. If the ratio of the composite polymer is larger than 60% by mass, the rigidity of the rubber layer is increased. Therefore, the belt back portion 1 cannot withstand deformation due to the bending of the belt and may cause cracks. . Thus, in the present invention, the composite polymer is not an essential component, but in order to sufficiently obtain the effect of using the composite polymer in combination with the hydrogenated nitrile rubber, the composite polymer is preferably contained in an amount of 20% by mass or more. . That is, the mixing ratio of the composite polymer and the hydrogenated nitrile rubber is preferably in the range of 20:80 to 60:40 mass ratio.
本発明において、ベルト背部１や歯部２のゴム層には短繊維５が含有されている。この短繊維５の繊維の種類は特に限定されるものではないが、補強効果を高く得るためにポリアミド繊維を用いるのが好ましい。ポリアミド繊維としては、脂肪族ポリアミド繊維（ナイロン６、ナイロン６６）、芳香族ポリアミド繊維（アラミド）のいずれでもよい。ポリアミド繊維と併用して、短繊維５として綿やポリエステルを用いることもできる。
In the present invention, the rubber layers of the belt back portion 1 and the
また短繊維５の繊維長や繊維径は特に限定されるものではないが、２〜６ｍｍの繊維長が好ましく、８〜２５μｍの繊維径が好ましい。後述のように、短繊維５はベルト背部１のゴム層内や歯部２のゴム層内で主としてベルト長手方向と平行な向きに配向し、この配向によってベルト長手方向での補強効果を高く得ることができるものであるが、短繊維５の繊維長が長いと、ベルト成型時にゴム層内での配向が乱れて、特に歯部２ではせん断力低下により耐久性が低下するおそれがある。短繊維５の繊維長が短すぎると、配向性そのものがなくなるので、短繊維５による補強効果を十分に得ることができないおそれがある。このため、短繊維５の繊維長は２〜６ｍｍの範囲が好ましい。
The fiber length and fiber diameter of the
ゴム層中の短繊維５の含有量は、歯部２のゴム層においては、ゴム成分１００質量部に対して５〜３０質量部の範囲が好ましい。短繊維５の含有量が５質量部未満であると、歯部２のゴム層を補強する効果が乏しく、歯部２に欠け等が発生し易くなり、逆に短繊維５の含有量が３０質量部を超えると、歯部２のゴム層の硬度が高くなって、歯部２に亀裂が発生するおそれがある。またベルト背部１のゴム層においては、ゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部の範囲が好ましい。短繊維５の含有量が５質量部未満であると、ベルト背部１のゴム層を補強する効果が乏しく、逆に短繊維５の含有量が１５質量部を超えると、ベルト背部１の耐屈曲性能が低下するため、走行後にベルト背部１にゴムクラックが発生し易くなって寿命が短くなるおそれがある。
The content of the
そして本発明では、短繊維５は接着処理剤で表面処理をしたものを用いるものであり、接着処理剤としてニトリル基を含む共重合体を含有するものを用いるものである。このようにニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で短繊維５の表面を処理することによって、ゴム層の水素化ニトリルゴムからなるゴム成分に対する短繊維５の密着性を高めることができ、ゴム成分と短繊維５との密着界面から潤滑油がゴム層に浸透してゴム層が膨潤することを防いで、歯部２やベルト背部１の耐油性を高めることができるものである。
And in this invention, the
接着処理剤のニトリル基を含む共重合体は、ニトリルゴムあるいは水素化ニトリルゴムであることが望ましい。ニトリルゴムや水素化ニトリルゴムは耐油性に優れるものであり、潤滑油の浸透を防ぐ効果を高く得ることができるものであって、歯部２やベルト背部１のゴム層の膨潤を防ぐ効果を高く得ることができるものである。
The copolymer containing a nitrile group of the adhesive treatment agent is preferably nitrile rubber or hydrogenated nitrile rubber. Nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber are excellent in oil resistance and can obtain a high effect of preventing the penetration of lubricating oil, and have the effect of preventing the swelling of the rubber layer of the
接着処理剤の具体例としては、レゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液（ＲＦＬ処理液）のゴムラテックスとして、ニトリルゴムラテックス、例えばアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）ラテックス、あるいは水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）ラテックスを使用したものを挙げることができる。 Specific examples of the adhesive treatment agent include a nitrile rubber latex such as an acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) latex or a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) as a rubber latex of a resorcin-formalin-rubber latex treatment liquid (RFL treatment liquid). ) Examples using latex.
接着処理剤による短繊維５の表面理処理の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、長繊維を接着処理剤の液に浸漬した後に、この長繊維を切断することによって、接着処理剤で表面処理した短繊維５を得る方法や、短繊維５に接着処理剤をスプレーして表面に付着させる方法などがある。
The method of surface treatment of the
ベルト背部１や歯部２のゴム層を形成するゴム組成物は、上記の水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩の複合ポリマー、接着処理剤で表面処理した短繊維５、さらに必要に応じて硫黄、有機過酸化物等の架橋剤、老化防止剤、加工助剤、可塑剤、充填材、カーボンブラックやシリカ等の補強材を配合し、これらを混練することによって調製することができる。
The rubber composition for forming the rubber layer of the belt back portion 1 and the
また、心線３としては、化学繊維や無機繊維など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を用いることができる。この心線３を構成する化学繊維としては、例えば、アラミド繊維、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等を、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等を好適に使用することができる。心線３はレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液（ＲＦＬ処理液）で表面処理して使用するのが好ましい。
Further, as the
さらに歯布４としては、ベルト幅方向に配置される経糸６とベルト長手方向に配置される緯糸７とを織成して作製される繊維織物を基材とするものを用いることができる。この繊維織物としては、平織物や綾織物、朱子織物などからなるものを用いることができる。また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（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）などを使用することができる。
Further, as the
また、歯布４を形成する上記の繊維織物として、少なくとも２種類の緯糸と１種類の経糸とが織成された２重織など多重織構造のものを採用することもできる。この場合、経糸をナイロン繊維とし、緯糸にはフッ素系繊維、ナイロン繊維、ウレタン弾性糸から選ばれるものを使用することが好ましい。また緯糸のうち、少なくとも歯布４の表面側（歯付プーリと噛み合う側）に位置して表面に露出する緯糸として、歯布４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。
In addition, as the above-described fiber woven fabric forming the
さらにこのフッ素系繊維の周囲に、歯付ベルトを製造する際のゴム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を混撚したり、フッ素系繊維を低融点繊維によってカバーしたりする形態で、フッ素系繊維の周囲に低融点繊維を配することができる。尚、歯付ベルトの加硫条件（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ものである。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℃程度、加硫時間１分〜５時間程度であり、必要により二次加硫を行なってもよい。そして、歯付ベルトを製造する際の加硫時に低融点繊維が軟化又は融解し、歯布４を構成する織物の繊維間に流れ込んだ後、低融点繊維が結晶化することになる。このため、歯部２が歯付プーリに噛み込むときや、歯部２が歯付プーリから噛み抜けするときに、歯布４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・飛散することが抑制されるものであり、これにより歯付ベルトをより長期間保護して、歯部２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ものである。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、オレフィン系繊維を使用することができる。低融点繊維として使用可能なこの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繊維がある。
Further, it is preferable that a low melting point fiber having a property of melting or softening at the vulcanization temperature of rubber at the time of manufacturing the toothed belt is disposed around the fluorine-based fiber. Specifically, for example, the low-melting fiber can be disposed around the fluorine-based fiber in such a form that the fluorine-based fiber and the low-melting fiber are mixed and twisted or the fluorine-based fiber is covered with the low-melting fiber. In addition, the vulcanization conditions (vulcanization temperature and vulcanization time) of the toothed belt are not particularly limited, and usually considering the type of vulcanizing agent and vulcanization accelerator, the vulcanizing means, etc. It is determined with reference to a vulcanization curve measured using a Mooney viscometer or other vulcanization behavior measuring machine. The general vulcanization conditions determined in this manner are a vulcanization temperature of about 100 to 200 ° C., a vulcanization time of about 1 minute to 5 hours, and secondary vulcanization may be performed if necessary. Then, the low melting point fibers are softened or melted during vulcanization when the toothed belt is manufactured, and after flowing between the fibers of the fabric constituting the
一方、歯布４の裏面側に位置して歯部２の表面に接着される緯糸には、フッ素系繊維以外のナイロン繊維やウレタン弾性糸などを使用するのが好ましい。これらのナイロン繊維やウレタン弾性糸はゴムとの接着性が良好であるので、歯布４と歯部２を構成するゴム層との接着力を高めることが可能となる。
On the other hand, it is preferable to use nylon fibers other than fluorine-based fibers, urethane elastic yarns, or the like for the wefts that are located on the back side of the
上記の歯布４は、表面に接着処理を施した後に、歯部２を構成するゴム層に接着されるものである。接着処理は、例えば、まず歯布４を構成する繊維織物をＲＦＬ処理液に含浸して乾燥することによって、ＲＦＬ処理する。そして次に、必要に応じて、この歯布４を構成する繊維織物に、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。ここで使用するゴム糊の配合は、歯部２やベルト背部１のゴム層に使用する水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムを不飽和カルボン酸金属塩で補強した複合ポリマー、あるいはこれらのブレンド物をゴム成分とするゴム組成物を用いるのが好ましい。またこの場合、２種類のゴム糊処理を行なって、歯布４を構成する繊維織物の表面にゴム糊からなる接着処理剤をコーティングするのが好ましい。
The
本発明のゴム製歯付ベルトを製造する方法は特に制限されるものではないが、例えば、予め歯部２を成型してから、ベルト背部１を成型して、歯部２とベルト背部１を一体化してゴム製歯付ベルトを形成する方法がある。すなわち、まず、歯型の凹部を有する平坦な金型に歯布４と、歯部２形成用のゴム組成物から作製した未加硫ゴムシートとを重ね、これを加熱加圧することによって、歯布４と未加硫ゴムシートを歯型凹部内に充填させ、表面に歯布４が被覆された歯部２を予備成型する。次に、この歯部２の予備成型体を、歯型の凹部を外周に設けた円筒状の金型に、歯型凹部に歯部２を嵌め込むようにして巻き付け、この上に心線３をスパイラル状に巻き付けた後、さらにその上にベルト背部１形成用の未加硫ゴムシートを巻き付ける。そしてこの全体を加硫缶に入れて加硫することによって、ベルト背部１のゴム層の内周に歯部２のゴム層が一体化した筒状の加硫スリーブを成型することができ、この加硫スリーブを所定幅に輪切りするように切断することによって、本発明のゴム製歯付ベルトを得ることができるものである。
The method for producing the rubber toothed belt of the present invention is not particularly limited. For example, after the
このように歯部２を予備成型してから、ベルト背部１を成型して両者を一体化する上記の製造方法に対して、歯型凹部を外周に設けた円筒状の金型に、歯布４、歯部２形成用の未加硫ゴムシートを巻き付け、この上に心線３をスパイラルに巻き付けた後に、さらにその上にベルト背部１形成用の未加硫ゴムシートを巻き付け、これを加硫缶に入れて加硫することによって製造を行なう方法もある。しかしこの方法では、加硫の際に、ベルト背部１形成用の未加硫ゴムシートのゴムを、スパイラルに巻き付けた心線３の間から歯部２形成用の未加硫ゴムシートの側へ、すなわち内側へ流動させて、金型の歯型凹部の内周に歯布４を緊張させた状態で入り込ませる必要があり、スパイラルに巻き付けた心線３のピッチを狭くすることができない。これに対して上記のように歯部２を予備成型しておいてから、ベルト背部１を成型する方法では、スパイラルに巻き付けた心線３の間からゴムを流動させる必要がないので、心線３の巻き付けのピッチを狭くして心線３間の間隔を短くすることができるものであり、ゴム製歯付ベルトのベルト背部１に埋入させる心線３の本数を多くすることができ、抗張力の高いゴム製歯付ベルトを作製することができるものである。
In this way, the
上記のようにゴム製歯付ベルトを製造するにあたって、ベルト背部１を形成するための未加硫ゴムシートや、歯部２を形成するための未加硫ゴムシートは、ロール成型等して作製されるため、各未加硫ゴムシート中の短繊維５は長手方向に配向している。従って、ここれらの未加硫ゴムシートを用いて成型したゴム製歯付ベルトのベルト背部１には、図２に示すように、ベルト長手方向と平行に短繊維５が配向するものであり、ベルト長手方向での補強効果を高く得ることができるものである。また歯部２については、未加硫ゴムシートは金型の歯型凹部に押し込まれて充填されるので、図２に示すように、短繊維５はベルト長手方向で、且つ歯部２の表面形状に沿う方向に配向するものであり、歯部２の全体を補強する効果が高く、歯部２に歯欠けが発生することを有効に防止することができるものである。
When manufacturing a rubber toothed belt as described above, an unvulcanized rubber sheet for forming the belt back portion 1 and an unvulcanized rubber sheet for forming the
そしてこのように製造される本発明に係るゴム製歯付ベルトは、潤滑油中など潤滑油に接する状態で使用されるものである。具体的には、自動車等の内燃機関内においてクランク軸の回転を吸排気弁の開閉駆動カム軸等に伝達する動力伝動用ベルトや、内燃機関に隣接して設けられるオイルポンプの駆動用ベルトなど、自動車等の内燃機関内やオイルポンプの駆動・伝動ベルトとして使用されるものである。 The rubber toothed belt according to the present invention manufactured as described above is used in a state of being in contact with the lubricating oil such as in the lubricating oil. Specifically, in an internal combustion engine such as an automobile, a power transmission belt that transmits rotation of a crankshaft to an intake / exhaust valve opening / closing drive camshaft, an oil pump drive belt provided adjacent to the internal combustion engine, etc. It is used in an internal combustion engine such as an automobile or as a drive / transmission belt for an oil pump.
このように本発明に係るゴム製歯付ベルトを潤滑油に接する環境下で使用するにあたって、歯部２やベルト背部１のゴム層はヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下の水素化ニトリルゴムで形成されているので耐油性が高ものであり、また歯部２やベルト背部１のゴム層に含有される補強用の短繊維５はニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で表面処理されているので、短繊維５とゴム層との接着性を確保することができ、膨潤の発生を抑制しつつ短繊維５による補強効果を高く得ることができるものである。従って、歯部２やベルト背部１のゴム層に膨潤が発生することを防ぐことができ、特に歯部２が膨潤することを防ぐことで、歯付プーリとの噛み合いにずれが発生することを抑制できるものであり、伝達効率が低下したり、ベルト破断が発生したりすることを防止することができるものである。
Thus, when the rubber toothed belt according to the present invention is used in an environment in contact with the lubricating oil, the rubber layer of the
ここで、歯部２やベルト背部１のゴム層の耐油性は、ＪＩＳ−Ｋ−６２５８に準拠して測定されたＡＳＴＭ＃１オイル中での１００℃、7日後の体積変化率が±３％の範囲内のレベルであることが望ましい。歯部２やベルト背部１のゴム層の体積変化率が±３％を外れて大きいものであると、ゴム製歯付ベルトを潤滑油に接する条件下で使用する際に膨潤が大きく発生し、伝達効率が低下したり、ベルト破断が発生したりして、寿命が著しく短くなるおそれがある。
Here, the oil resistance of the rubber layer of the
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
ゴム成分として水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩の複合ポリマーを用いた。表１の水素化ニトリルゴム１〜４のうち、水素化ニトリルゴム１，２，４はヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下、水素化ニトリルゴム３はヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇを超えて大きい。また表１の不飽和カルボン酸金属塩・ＨＮＢＲ複合ポリマー１〜３はいずれも、不飽和カルボン酸金属塩としてジメタクリル酸亜鉛を用い、ＨＮＢＲとジメタクリル酸亜鉛を５０：５０の質量比で配合したものである。そしてこれらの複合ポリマー１〜３のうち複合ポリマー１，２の水素化ニトリルゴムはヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇ以下、複合ポリマー３の水素化ニトリルゴム３はヨウ素価が１１ｍｇ／１００ｍｇを超えて大きい。従って、表１のゴム配合表のゴム組成物Ａ−５は本発明の範囲から外れる。
As the rubber component, hydrogenated nitrile rubber, a composite polymer of hydrogenated nitrile rubber and unsaturated carboxylic acid metal salt was used. Of the hydrogenated nitrile rubbers 1 to 4 in Table 1, the
短繊維として芳香族ポリアミド繊維（帝人（株）製「コーネックス短繊維」、繊維長３ｍｍ、繊維径１４μｍ）を用いた。そして表１のポリアミド短繊維１〜３のうち、短繊維１は表２の接着処理剤Ｎｏ１（ニトリルゴムラテックス系のＲＦＬ処理液）で表面処理したもの、短繊維２は表２の接着処理剤Ｎｏ２（ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス系のＲＦＬ液処理剤）で表面処理したものである。これらの接着処理剤Ｎｏ１，Ｎｏ２で表面処理した短繊維１，２は、開繊した「コーネックス短繊維」を接着処理剤に浸漬し、１００℃で５分間乾燥させた後、３ｍｍの長さにカットすることによって得た。また短繊維３は接着処理剤で表面処理をしていないものである。従って、表１のゴム配合表のゴム組成物Ａ−３，Ａ−４は本発明の範囲から外れる。
An aromatic polyamide fiber (“Conex short fiber” manufactured by Teijin Ltd.,
そして上記のゴム成分、短繊維、シリカ、アミン系老化防止剤、有機過酸化物（日油（株）製「パーブチルＰ」）を表１の配合量で配合し、これを混練することによって、Ａ−１〜Ａ−１２のゴム組成物を調製した。 And by blending the above rubber component, short fiber, silica, amine-based anti-aging agent, organic peroxide ("Perbutyl P" manufactured by NOF Corporation) in the blending amount shown in Table 1, and kneading this, Rubber compositions A-1 to A-12 were prepared.
このＡ−１〜Ａ−１２の配合のゴム組成物について、後述の歯付ベルトを成型する際の加硫条件で加硫して試験片を作製した。そしてこの試験片を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−６２５８に準拠して、ＡＳＴＭ＃１オイル中に１００℃で7日間浸漬する耐油性試験を行ない、７日後の体積変化率を求めた。またホンダ純正エンジンオイル「Ｕｌｔｒａ Ｇ１」に１５０℃で７日間浸漬する耐油性試験を行ない、７日後の体積変化率を求めた。これらの結果を表１に示す。 About the rubber composition of the mixing | blending of this A-1 to A-12, it vulcanized on the vulcanization conditions at the time of shape | molding the below-mentioned toothed belt, and produced the test piece. And using this test piece, based on JIS-K-6258, the oil resistance test immersed in ASTM # 1 oil at 100 degreeC for 7 days was done, and the volume change rate after 7 days was calculated | required. In addition, an oil resistance test was conducted by immersing in genuine engine oil “Ultra G1” at 150 ° C. for 7 days, and the volume change rate after 7 days was determined. These results are shown in Table 1.
表１みられるように、本発明から外れるＡ−３〜Ａ−５の配合のゴム組成物は、ＡＳＴＭ＃１オイル中での１００℃、7日後の体積変化率が±３％の範囲から外れて大きく、また「Ｕｌｔｒａ Ｇ」オイル中の１５０℃、7日後の体積変化率が大きく、耐油性が劣るものであった。その他の本発明の範囲内であるＡ−１〜Ａ−２及びＡ−６〜Ａ−１２の配合のゴム組成物は、いずれもこれらの体積変化率が小さく、耐油性が良好なものであった。 As can be seen from Table 1, the rubber composition having the composition of A-3 to A-5, which departs from the present invention, is outside the range of ± 3% in volume change rate at 100 ° C. and 7 days in ASTM # 1 oil. In addition, the volume change rate after 7 days at 150 ° C. in “Ultra G” oil was large, and the oil resistance was poor. Other rubber compositions containing A-1 to A-2 and A-6 to A-12, which are within the scope of the present invention, all have a small volume change rate and good oil resistance. It was.
また歯布として、表側が１／３綾織となり裏側が２／２綾織となった２色２重の綾織物を用いた。この２色２重の綾織物において、経糸は６６ナイロン糸、表側の緯糸はＰＴＦＥ繊維（東レ（株）製「トヨフロン：。１３３０ｄｔｅｘ）とウレタン弾性糸の混撚糸、裏側の緯糸は６６ナイロンとウレタン弾性糸の混撚糸である。そしてこの歯布を表３のＲＦＬ処理液に浸漬して乾燥することによってＲＦＬ処理をし、次いで表４のゴム糊１を歯布の表面にコーティングした後、表４のゴム糊２をコーティングすることによって、表面処理した。
As the tooth cloth, a two-color double twill weave having a 1/3 twill weave on the front side and a 2/2 twill weave on the back side was used. In this two-color double twill fabric, the warp is 66 nylon yarn, the front weft is PTFE fiber (Toyoflon: 1330 dtex manufactured by Toray Industries, Inc.) and urethane elastic yarn, and the back weft is 66 nylon and urethane. The tooth cloth is subjected to RFL treatment by dipping in an RFL treatment solution shown in Table 3 and drying, and then the rubber paste 1 shown in Table 4 is coated on the surface of the tooth cloth. Surface treatment was carried out by coating 4
また心線として、ゴム皮膜付処理コードを用いた。すなわち、１束がＥＣＧ−１５０のガラス繊維を準備し、これを３本引き揃えた状態で表５のＲＦＬ処理液に浸漬した後、２３０℃で１分間熱処理した。そしてこの熱処理原糸に１２０回／ｍの下撚りを施してガラス繊維子縄とし、この子縄１１本を諸撚りに撚り合せた後、上記表４のゴム糊１に浸漬して１６０℃で３分間熱処理することによって、心線として用いるゴム皮膜付処理コードを得た。 Further, a treatment cord with a rubber film was used as the core wire. That is, a glass fiber having one bundle of ECG-150 was prepared, and three glass fibers were aligned and immersed in the RFL treatment liquid shown in Table 5, followed by heat treatment at 230 ° C. for 1 minute. Then, the heat-treated raw yarn was subjected to a preliminary twist of 120 times / m to form a glass fiber strand, and after 11 strands were twisted into various strands, the yarn was immersed in the rubber paste 1 in Table 4 above at 160 ° C. By heat-treating for 3 minutes, a treated cord with a rubber film used as a core wire was obtained.
表１の配合のＡ−１〜Ａ−１２のゴム組成物をロールに通して、未加硫ゴムシートを作製した。そしてまず、歯型の凹部を有する平坦な金型に、歯布と、歯部形成用の未加硫ゴムシートを重ね、これを加熱加圧することによって、歯布と未加硫ゴムシートを歯型凹部内に充填させ、表面に歯布が被覆された歯部を予備成型した。次に、この歯部の予備成型体を、歯型の凹部を外周に設けた円筒状の金型に、歯型凹部に歯部を嵌め込むようにして巻き付けた。この後、この上に心線をスパイラル状に巻き付け、さらにその上にベルト背部形成用の未加硫ゴムシートを巻き付けた。そしてこの全体を加硫缶に入れて、１７０℃、０．８ＭＰａの条件で加硫することによって、ベルト背部のゴム層の内周に歯部のゴム層が一体化した筒状の加硫スリーブを成型した。この後、この加硫スリーブを１０ｍｍ幅に輪切りするように切断することによって、ベルトサイズ１０６ＭＹ（歯数１０６、歯型ＭＹ、ベルト幅１０ｍｍ）のゴム製歯付ベルトを作製した。 The rubber composition of A-1 to A-12 having the composition shown in Table 1 was passed through a roll to produce an unvulcanized rubber sheet. First, the tooth cloth and the unvulcanized rubber sheet for forming the tooth part are stacked on a flat mold having a tooth-shaped recess, and the tooth cloth and the unvulcanized rubber sheet are toothed by heating and pressurizing the tooth cloth. A tooth part having a surface covered with a tooth cloth was preformed by filling in a mold recess. Next, the preform of the tooth portion was wound around a cylindrical mold having a tooth mold recess provided on the outer periphery so that the tooth portion was fitted into the tooth mold recess. Thereafter, a core wire was wound in a spiral shape on this, and an unvulcanized rubber sheet for forming a belt back portion was further wound thereon. Then, the whole is put in a vulcanizing can and vulcanized under the conditions of 170 ° C. and 0.8 MPa, thereby a cylindrical vulcanizing sleeve in which the rubber layer of the tooth part is integrated with the inner periphery of the rubber layer of the belt back part. Was molded. Thereafter, this vulcanized sleeve was cut so as to be cut into a 10 mm width, thereby producing a rubber toothed belt having a belt size of 106 MY (number of teeth: 106, tooth type MY, belt width: 10 mm).
このように作製したゴム製歯付ベルトについて、３軸注油走行試験機を用いた耐久試験を行ない、ベルト走行寿命を測定した。すなわち、ゴム製歯付ベルトＡを、歯数２２の歯付プーリからなる駆動プーリ１０、歯数４４の歯付プーリからなる従動プーリ１１、フラットプーリからなるテンションプーリ１２に懸架し、設定張力：４９Ｎ、回転数：３６００ｒｐｍ、負荷：無負荷、雰囲気温度：室温の条件で走行させた。そして図３のように駆動プーリ１０と従動プーリ１１の間に架け渡したゴム製歯付ベルトＡにノズルから１５０℃のホンダ純正オイル「Ｕｌｔｒａ Ｇ１」を常時１００ｃｃ／分の量で注入した。このように３軸注油走行試験を行ない、歯部やベルト背部のゴム層にクラックが入った時点、歯部に欠けが発生した時点、歯布が剥離した時点、ベルトが切断した時点の、いずれか最も早い時点をベルト走行寿命と判定した。結果を表６に示す。
The rubber toothed belt thus produced was subjected to an endurance test using a triaxial lubrication running tester, and the belt running life was measured. That is, the rubber toothed belt A is suspended on a
実施例１〜１０では、歯部及びベルト背部のゴム層を、ヨウ素価が１１ｍｇ/１００ｍｇ以下の水素化ニトリルゴムと、ラテックスにニトリルゴムを用いたＲＦＬ処理液を接着処理剤として表面処理したポリアミド短繊維を含有するゴム配合のゴム組成物で形成している。このため、歯部及びベルト背部のゴム層の潤滑油に対する耐膨潤性が抑制されており、ベルト注油走行時の寸法変化が小さくなって、長寿命化を達成できるものであった。またこれらは、ベルト背部のゴム層を、短繊維の量が１５重量部以下の配合のゴム組成物で形成している。このため、耐油性を維持しつつ、ベルト屈曲による亀裂の発生を抑制することができるものであった。
一方、比較例１では、ニトリル基を含まない共重合体ラテックスを用いたＲＦＬ処理液を接着処理剤として表面処理した短繊維を含有するゴム組成物Ａ−３で歯部のゴム層を形成し、比較例２では、接着処理をしていない短繊維を含有するゴム組成物Ａ−４で歯部のゴム層を形成している。このため、上記の各実施例に比べて耐油性能が劣り、油中走行での耐久性が低下するものであった。また比較例３では、ヨウ素価が１１ｍｇ/１００ｍｇを超える水素化ニトリルゴムを含有するゴム組成物Ａ−５で歯部のゴム層を形成しているため、耐油性ならびに耐熱性が低下するものであり、高温油中時の耐久性が劣るものであった。
In Examples 1 to 10, the rubber layer on the teeth and the back of the belt was subjected to surface treatment using a hydrogenated nitrile rubber having an iodine value of 11 mg / 100 mg or less and an RFL treatment solution using nitrile rubber as a latex as an adhesive treatment agent. It is formed of a rubber composition containing rubber containing rubber. For this reason, the swelling resistance with respect to the lubricating oil of the rubber layer of a tooth | gear part and a belt back part was suppressed, the dimensional change at the time of belt oiling driving | running | working became small, and it could achieve long life. In these, the rubber layer on the back of the belt is formed of a rubber composition containing 15 parts by weight or less of short fibers. For this reason, generation | occurrence | production of the crack by belt bending was able to be suppressed, maintaining oil resistance.
On the other hand, in Comparative Example 1, the rubber layer of the tooth portion was formed with the rubber composition A-3 containing short fibers that were surface-treated with an RFL treatment liquid using a copolymer latex containing no nitrile group as an adhesive treatment agent. In Comparative Example 2, the rubber layer of the tooth portion is formed of the rubber composition A-4 containing short fibers not subjected to the adhesion treatment. For this reason, oil resistance performance was inferior to each of the above-mentioned examples, and durability during running in oil was reduced. Further, in Comparative Example 3, the rubber layer of the tooth portion is formed of the rubber composition A-5 containing a hydrogenated nitrile rubber having an iodine value exceeding 11 mg / 100 mg, so that oil resistance and heat resistance are reduced. In addition, the durability in high temperature oil was poor.
１ ベルト背部
２ 歯部
３ 心線
４ 歯布
５ 短繊維
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