JP3847205B2 - Treated fiber fabric for toothed belt - Google Patents
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- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯付ベルト用処理繊維織物に係り、繊維織物の摩擦抵抗を長期にわたって低減させてベルト寿命の向上に寄与する歯付ベルトの歯部表面を被覆する歯付ベルト用処理繊維織物に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用エンジンのカム軸及びインジェクションポンプやオイルポンプ、水ポンプ等の補機類を同時に駆動する歯付ベルトにおいては、エンジンの高出力化やエンジンルームのコンパクト化に伴い使用条件が一層厳しくなり、更なる耐久性の向上が要求されてきている。また、一般産業用機械に使用される歯付ベルトも同様でベルトの取り替え周期の延長を要求されている。
【0003】
このような歯付ベルトの故障形態は、心線の疲労によるベルトの切断と過負荷や歯布摩耗による歯欠けに大別される。心線の疲労による切断に対しては、アラミド心線や高強度ガラスの細径心線の使用や耐熱性に優れる水素化ニトリルゴム(H−NBR)配合物の使用、エンジン側の改良としてベルト張力を始動時及び走行時共一定に保つオートテンショナーの使用等により改良され、切断故障の発生は減少している。
【0004】
しかし、歯欠けの発生については、高強力タイプのナイロン6−6、アラミド繊維を使用した歯布の使用などの対策が施されているものの、未だ十分ではない。そこで、歯布を被覆した歯付ベルトの耐歯欠け性を更に向上させるために、歯布表面の低摩擦係数化を図ることが有力視されている。EP0662571B1には、歯布の織物層の外側にフッ素樹脂を含むポリマーマトリックス層を吹き付け又は塗布によりコーティングする歯付ベルトが提案されている。このフッ素樹脂は、特殊なポリマーマトリックス内に境界層無しに結合されている。そして、このポリマーマトリックスを歯布に結合させる。しかしながら、フッ素樹脂がポリマーマトリックスに強固に結合されているため、フッ素樹脂がマトリックスに囲われたままになって、フッ素樹脂による摩擦係数低減作用が十分発揮できなくなるという問題点があった。また、ポリマーマトリックスの材質的制限から、含有できるフッ素樹脂量が少なく、ポリマーマトリックス層の厚みも薄くなり、フッ素樹脂による耐歯欠け性の向上が十分ではないという問題点があった。
【0005】
また、特開平7−151190号には、歯布の表面及び内部に繊維化したフッ素樹脂を含むゴム混合物を含浸させ、歯布の裏面を接着層を介してベルト本体のゴム層に結合する歯付ベルトが提案されている。ゴム混合物中のフッ素樹脂を混練工程等により繊維化するのは、ゴム混合物中のフッ素樹脂が異物化してゴム混合物の強度を低下させないためである。しかし、ゴム混合物中で繊維化したフッ素樹脂は、摩擦面に露出する機会が少なく、フッ素樹脂による摩擦係数低減作用が十分ではなくなるという問題点があった。また、フッ素樹脂を繊維化して異物化させずに強度を維持するために、歯布に含浸させるゴム100重量部に対して1〜30重量部程度のフッ素樹脂しか含有させることができず、耐歯欠け性の向上が十分ではないという問題点があった。
【0006】
また、一般産業用及び自動車用の動力伝達用途のVベルト、Vリブドベルトにおいては、ベルト背面とプーリとの摩耗及び異音の発生を防止するために、ベルト背面に繊維材料からなる織物が貼り付けられた構造になっている。この場合も、歯付ベルトと同様に繊維織物の摩擦係数を低減させることによって、耐磨耗性を向上させ、異音を低下させることが要望されているが、有効な対策が提案されていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、繊維織物の摩擦抵抗を長期にわたって低減させてベルト寿命の向上に寄与する歯付ベルトの歯部表面を被覆する歯付ベルト用処理繊維織物を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は歯付ベルトの歯部表面に被覆される繊維織物に、少なくともフッ素樹脂粉末を含む粉末状減摩材を前記繊維材料の表裏面及び繊維間に集束させて、繊維材料を保護するとができ、多量に含有したフッ素樹脂粉末が摩擦面に対して露出する機会が増大し、摩擦係数低減作用を確実に発揮できる、という知見を得て完成されたものである。
【0009】
すなわち、本願請求項1記載の発明は、歯付ベルトの歯部表面を被覆する歯付ベルト用処理繊維織物であり、
未処理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に少なくともフッ素樹脂粉末を含む粉末状減摩材を分散した第1処理液に含浸し、乾燥して該減摩材を繊維織物の表裏面及び繊維間に集束させた後、
イソシアネート化合物もしくはエポキシ化合物を含むゴム糊からなる第2処理液に含浸し、乾燥して未加硫のゴム層を付着し、
更にゴム糊からなる第3処理液に含浸し、乾燥させて未加硫の最外ゴム層を付着した歯付ベルト用処理繊維織物であり、多量のフッ素樹脂粉末をレゾルシン−ホルマリンの初期縮合物である樹脂分とゴムラテックスの固形分を介して繊維織物の表面もしくは付近に集束させることができ、金属製プーリと常時接触する歯付ベルト用処理繊維織物の摩耗を保護し、低い摩擦係数を長期に維持することができる。更に最外ゴム層が処理繊維織物を保護し、低い摩擦係数を長期に維持する。
【0010】
本願請求項2記載の発明は、前記フッ素樹脂粉末がレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液のゴムラテックス固形分100重量部に対して30〜200重量部添加され、その粒子径が100μm以下である歯付ベルト用処理繊維織物にある。
【0011】
本願請求項3記載の発明は、フッ素樹脂粉末が水分散物である歯付ベルト用処理繊維織物にあり、これによりフッ素樹脂粉末をレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス処理液に均一に添加させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の歯付ベルト用処理繊維織物を図面に基づいて説明する。図1は歯付ベルトの歯面に被覆された処理繊維織物の拡大断面図であり、図2は歯付ベルトの構造を示す斜視図である。
【0013】
図2において、歯付ベルトAは長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部3と、歯部3と連続する背部2と、背部2に埋設された心線1と、歯部2の表面に被覆された歯布4とを有する構造である。背部2と歯部3は、ゴム配合物9で形成されたベルト本体を構成する。また、歯布4である繊維材料はベルトの長手方向に延在する緯糸7と、ベルトの幅方向に延在する経糸8とを織成して成る繊維織物を基材として構成される。
【0014】
しかして、本実施例では、まず歯布4を構成している繊維織物をレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス(RFL)処理液に少なくともフッ素樹脂粉末を添加し分散した第1処理液に含浸した後、一対の加圧ロール間を通して第1処理液の付着量を調節する。その後、150〜200°Cで1〜3分間加熱乾燥する。
【0015】
得られた処理歯布4は、緯糸7と経糸8とを織成してなる繊維織物の表面と裏面と繊維間にフッ素樹脂粉末が集束するように、ゴム成分21と、樹脂系接着成分22とからなる混合物24が含浸形成される。
【0016】
ゴム成分21はゴムラテックスを加熱し乾燥して得られたゴム固形物であり、樹脂系接着成分22はレゾルシンとホルマリンの初期縮合物である。前記ゴム成分21と樹脂系接着成分22は、RFL処理液を乾燥、加熱した後に残る固形分である。
【0017】
樹脂系接着成分22は緯糸7及び経糸8の繊維に接着している。また、ゴム成分21と樹脂系接着成分22とで構成されるマトリックス中にはフッ素樹脂粉末23が分散して混合されている。そして、フッ素樹脂粉末23はゴム成分21及び樹脂系接着成分22とは結合されていない。
【0018】
前記RFL処理液は、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、この場合レゾルシンとホルマリンのモル比は3/1〜1/3にすることが接着力を高めるうえで好適である。また、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物は、これをゴムラテックスのゴム分100重量部に対してその樹脂分が5〜50重量部になるようにゴムラテックスと混合したうえ、フッ素樹脂粉末を含む全固形濃度を10〜40%濃度に調節する。
【0019】
ゴム成分21を形成するゴム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(VP)、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、クロロプレン(CR)、アクリロニトリルブタジエン共重合体(NBR)、水素添加NBR(H−NBR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、天然ゴム等の一種又は二種以上のブレンド物が使用される。
【0020】
前述したゴム成分21や樹脂系接着成分22とも結合しないフッ素樹脂粉末23は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パ−フルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体の一種以上である。フッ素樹脂粉末23中のフッ素原子数の割合が多い程、摩擦係数低減効果は大きい。そのため、同量の繊維織物への付着量を前提とした場合、上記フッ素樹脂粉末23の中ではポリテトラフルオロエチレンが最も摩擦係数低減の効果が大きく歯欠け寿命が長い。しかし、他のフッ素樹脂も分子内のフッ素原子数の割合にほぼ比例してその効果がある。
【0021】
このようなフッ素樹脂粉末23は、前記RFL処理液中のゴム成分100重量部に対して30〜200重量部(より好ましくは50〜200重量部)添加し、均一に分散させた処理液とする必要がある。また、処理液に繊維織物を浸漬し乾燥させ、浸漬前の繊維織物の重量に対して、フッ素樹脂粉末を含む固形の混合物24が5〜40%の付着量となるように調整することが好ましい。30重量部未満又は5%未満のフッ素樹脂粉末であると、繊維織物に絡むフッ素樹脂粉末の総量が少なく、摩擦係数低減効果が認められにくくなる。300重量部を越える又は40%を越えるフッ素樹脂粉末であると、繊維織物に絡むフッ素樹脂粉末の総量が多すぎ、繊維織物のベルト本体等への接着性が低下し、ベルト性能の低下を来す。
【0022】
また同時に使用できるフッ素樹脂粉末以外の粉末状減摩材としては、層状構造のグラファイト、二硫化モリブデン、ガラスビーズ、セラミック粉末、球状フェノール樹脂粉末及びアラミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール、繊維のカット糸又は粉末の一種以上が例示できる。特にグラファイトはゴム成分との馴染みもよく、ベルトの耐久性をより向上させる。
粉末状減摩材は前記RFL処理液中のゴム成分100重量部に対して30〜200重量部であり、フッ素樹脂粉末の添加量を多くすることが好ましい。しかし、フッ素樹脂粉末と粉末状減摩材の混合比率には、特に制限はない。
【0023】
前記混合物の繊維材料への付着量を測定する方法は、浸漬処理前の繊維織物の質量を秤量し質量(W1)を計り、次にフッ素樹脂粉末を分散させたRFL処理液に繊維織物を浸漬し、その後繊維織物をオーブンに入れ質量が一定になる迄乾燥を続け、最終質量(W2)を計り、式((W2−W1)/W1)×100(%)で算出する方法である。
【0024】
繊維織物の内部まで大量のフッ素樹脂粉末23を絡ませるためには、粉砕又は造粒により粉粒状となったものであり、その平均粒子径が100μm以下(より好ましくは10μm以下)になったものを用いる。100μmを越えると、RFL処理液中にフッ素樹脂粉末が沈降して均一に分散しにくくなり、更に混合物内におけるフッ素樹脂粉末の表面積が減少して摩擦係数低減効果が少なくなるからである。このような観点から、フッ素樹脂粉末は出来るだけ小さい粒径のもの例えば10μm以下のものが好ましい。
【0025】
フッ素樹脂粉末を付着処理した繊維織物に対して、更にゴム糊を付着させることができる。図1の例では、上記繊維織物をイソシアネート化合物もしくはエポキシ化合物とベルト本体と同種のゴム配合物をメチルエチルケトン(MEK)、トルエン等の溶剤に溶解し、混合した第1ゴム糊に含浸付着させた後、一対の加圧ロール間を通して第1ゴム糊の付着量を調節する。その後、150〜180°Cで1〜3分間加熱乾燥して第1ゴム層5を形成する。
【0026】
ここで使用するイソシアネート化合物は、フッ素樹脂粉末を付着処理した繊維織物とベルト本体との接着力を向上させるものであり、その具体例としては、例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン2,4−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート(例えば商品名としてPAPIがある)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。また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第3級アルコール類、第2級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。
【0027】
また、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などである。上記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。
【0028】
更に、本発明では、第1ゴム層5を形成した繊維織物を、ベルト本体と同種のゴム配合物に配合し、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン等の溶剤に溶解し、混合した第2ゴム糊に含浸付着させた後、一対の加圧ロール間を通して第2ゴム糊の付着量を調節する。その後、80〜150°Cで1〜3分間加熱乾燥して処理繊維織物を保護する最外層の第2ゴム層6を付着させている。
【0029】
歯付ベルトの製造方法は、上記の処理した繊維織物をミシンジョントして筒状にしたものを溝条部と凸条部を交互に有するモールドに挿入した後、コードからなる心線をスピニングし、その上にベルト本体を形成する未加硫ゴムシートを巻き付ける。その後、ジャケットを被せた後、加硫工程に移される。加硫時に、未加硫ゴムシートを繊維織物とともに溝条部へ流し込み、処理繊維織物をベルト本体と一体的に加硫してベルトスリーブを作製する。
加硫したベルトスリーブをモールドから抜き取った後、これを切断機の2つの軸に取り付け、張力を与えて回転させながら、カッターによって所定幅に切断して歯付ベルトを作製する。
【0030】
歯布4の緯糸7、経糸8等を形成する繊維織物の材質としては、それぞれナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール、綿等の何れか又はこれらの組み合わせが採用できる。繊維の形態は、フィラメント糸及び紡績糸の何れでも良く、単独組成の撚糸又は混撚糸、混紡糸の何れであっても良い。混合物24のフッ素樹脂粉末23、ゴム成分21や樹脂系接着成分22が各繊維の間にまで含浸できる程度の太さのものが集まった繊維が好ましい。歯付ベルトの場合、使用環境と要求寿命により、ナイロン、アラミド等が使用される。
【0031】
また、織成構成は綾織り、繻子織り、平織り等何れでもフッ素樹脂粉末23を大量に含ませることができる。フッ素樹脂粉末23が分散した混合物24が繊維織物の表裏面及び内部に効果的に含浸付着するためには、混合物24が繊維織物の表裏面及び内部で互いに連通状態になる程度に、糸の太さや密度を選択する。
【0032】
自動車用歯付ベルトであって、使用環境が100℃以上の高温で、150,000km以上の長寿命を要求される場合、ベルト本体にH−NBRが使用されるが、歯布に含浸付着されるRFL処理液には、H−NBRとCSMのラテックスと、VPラテックスとの通常のブレンド物を使用すると、長寿命を達成できる。一方、一般産業用Vベルトであって、ベルト本体に天然ゴム及びSBRを使用している場合、ベルト背面を被覆する背布に含浸被覆されるRFL処理液には、VPラテックス、SBRラテックス及びこれらのブレンド物を使用することができる。
【0033】
なお、ベルト本体を形成するゴム配合物の材質には特に制限はなく、使用条件に応じて適切なものが適宜選択される。自動車エンジン用及び各種エンジン用歯付ベルトの場合、耐熱性と耐油性を備えたH−NBR、CR、CSM等が使用される。一般産業用機械に用いる歯付ベルトには、H−NBR、CR、CSM以外に、NBR、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、エチレンプロピレン共重合体(EPR)、SBR、イソプレンゴム(IR)、天然ゴム(NR)、フッ素ゴム、シリコンゴム等何れの場合も使用可能である。このような歯付ベルトの場合、図1で説明した歯布の使用が有効である。
【0034】
また、ベルト本体の内部に埋設される心線1に制限はなく、一般にはガラス心線及びアラミド心線が使用される。また、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンナフタレート、ポリエステル、アクリル、カーボン、スチールを組成とする撚コードの何れでも使用できる。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。一方、アラミド心線においても、材質の分子構造の違いや心線構成及びフィラメントの大きさや接着処理剤の違いによっても制限されない。他の組成からなる心線の撚コードについても同様に特別の制限はない。
【0035】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、目的を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0036】
表1に組成と構成を示す被覆用の繊維織物を、表2にゴム配合物を、表3にRFL処理液を、そして表4に調合したゴム糊を示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
実施例A
表1の繊維材料を、フッ素樹脂粉末を含むRFL処理液に浸漬し、120℃にて乾燥後、180℃にて2分間熱処理した。次に、表2のゴム配合物をMEKもしくはトルエンなどの有機溶剤に溶かした後にイソシアネート化合物であるポリアリールポリイソシアネート(商品名PAPI)を添加した処理液に、RFL処理後の繊維織物を浸漬し、乾燥して第1ゴム層を形成した。
更に、表4の処理液配合表に従って、表2のゴム配合物100重量部に対してノクラックNBC(老化防止剤)を20重量部加え、MEKもしくはトルエンなどの有機溶剤に前記ゴム配合物とノクラックNBCとが前記混合液に対して約15%となるような処理液にした。この処理液に上記第1ゴム層を形成した繊維織物を浸漬し乾燥して第2ゴム層を形成し、ベルト本体被覆用の処理繊維材料(歯布)とした。
【0042】
次に、ベルト作製用金型に上記の歯布を巻き付け、表5のSZ撚一対のRFL及びイソシアネートにて接着処理された心線(ガラス繊維、1.2mm直径)を一定ピッチ(1.4mm)でスパイラルに一定張力で巻き付け、その上に表2の配合からなる2.5mmのゴムシートを貼り付けた。更に、加硫缶に投入して通常の圧入方式により歯形を形成させた後160℃にて30分加圧加硫して、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅にカットして歯付きベルトを得た。
【0043】
【表5】
【0044】
作製したベルトのサイズは、ベルト幅15mm、ベルト歯形Y(8.0mmピッチ)、歯数105であり、通常105Y15と表示される。走行試験装置として、駆動プーリ歯数19、従動プーリ歯数38にて駆動プーリ回転数7200rpm、従動プーリ負荷7.5kWとし、初張力を350N、雰囲気温度を130℃に設定した高負荷、高張力、高温条件での耐久走行試験を実施した。その耐久試験における寿命時間と故障形態をベルトの構成とともに表6〜7に示す。
【0045】
【表6】
【0046】
【表7】
【0047】
実施例1〜3と比較例1とにおいて、ナイロン織物を、フッ素樹脂粉末(商品名 フルオンAD1)を添加したRFL処理液(H−NBRラテックス)にて処理した場合、高負荷走行寿命時間が大幅に延びていることが判る。また、実施例1〜3において、繊維織物中のゴム成分100重量部に対しフッ素樹脂粉末を30〜200重量部添加した場合、効果が顕著である。
【0048】
実施例1〜5と比較例1において、RFL処理液に添加されるフッ素樹脂粉末の粒径は小さいものほど効果が大きく、実施例12のように350μmになると、何も添加しない比較例1よりも若干の効果が見られるが、RFL処理液の分散が不十分となってその効果が粒径の小さい実施例1〜5に比べると小さくなる。
【0049】
実施例9と実施例11において、フッ素樹脂粉末を含むRFL処理液の濃度を下げて含浸被覆、乾燥、熱処理後の歯布重量を処理前歯布の重量と比較して得られる付着量を6%及び4%に調整したが、6%では顕著な効果が得られるが、4%では若干の効果に留まることから、5%以上が好ましいことが判る。
【0050】
実施例6〜8はRFL処理液のゴム成分を変更したものである。歯布のゴム成分がVP、CR、CSMの何れであっても、効果が認められる。
【0051】
実施例11と比較例2については、歯布用織物の組成はアラミド、ポリアミドの何れの織物もフッ素樹脂粉末を含むRFL処理液を含浸付着させたものは効果がある。ベルト本体のゴム配合物のゴム成分もCR、CSM、EPTの何れのゴム配合物でも効果が認められる。また、歯付ベルトの心線はガラス心線の他アラミド、PBOからなる心線を使用しても効果がある。
【0052】
【発明の効果】
上記本件発明の伝動ベルト用処理繊維材料によると、未処理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に少なくともフッ素樹脂粉末を含む粉末状減摩材を分散した第1処理液に含浸し、乾燥して該減摩材を繊維織物の表裏面及び繊維間に集束させた後、イソシアネート化合物もしくはエポキシ化合物を含むゴム糊からなる第2処理液に含浸し、乾燥して未加硫のゴム層を付着し、更にゴム糊からなる第3処理液に含浸し、乾燥させて未加硫の最外ゴム層を付着した歯付ベルト用処理繊維織物であり、多量のフッ素樹脂粉末をレゾルシン−ホルマリンの初期縮合物である樹脂分とゴムラテックスの固形分を介して繊維織物の表面もしくは付近に集束させることができ、金属製プーリと常時接触する歯付ベルト用処理繊維織物の摩耗を保護し、低い摩擦係数を長期に維持することができ、更に最外ゴム層が処理繊維織物を保護し、低い摩擦係数を長期に維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法によって得られた歯付ベルトの要部の構造を示す拡大断面図である。
【図2】本発明の製造方法によって得られた歯付ベルトの全体構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 心線
2 背部
3 歯部
4 歯布
5 第1ゴム層
6 第2ゴム層
7 緯糸
8 経糸
9 ゴム配合物
11,12 境界面
21 ゴム成分
22 樹脂系接着成分
23 フッ素樹脂粉末
24 混合物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a treated fiber fabric for a toothed belt, and more particularly to a treated fiber fabric for a toothed belt that covers the tooth surface of a toothed belt that contributes to an improvement in belt life by reducing the frictional resistance of the fiber fabric over a long period of time.
[0002]
[Prior art]
In the toothed belt that simultaneously drives the camshaft of an automobile engine and auxiliary equipment such as an injection pump, an oil pump, and a water pump, the use conditions become more severe as the output of the engine increases and the engine room becomes more compact. There is a demand for further improvement in durability. The same applies to toothed belts used in general industrial machines, and it is required to extend the belt replacement cycle.
[0003]
Such a failure mode of the toothed belt is roughly classified into a belt cutting due to fatigue of the core wire and a tooth chipping due to overload and tooth wear. For cutting due to fatigue of the core wire, use of aramid core wire or high-strength glass thin core wire, use of hydrogenated nitrile rubber (H-NBR) compound with excellent heat resistance, belt as engine improvement The use of an auto tensioner that keeps the tension constant during start-up and running has been improved, and the occurrence of cutting failures has been reduced.
[0004]
However, although measures such as the use of toothpaste using high-strength type nylon 6-6 and aramid fibers have been taken for the occurrence of missing teeth, it is still not sufficient. Therefore, in order to further improve the tooth chip resistance of the toothed belt coated with the tooth cloth, it is considered promising to reduce the friction coefficient of the tooth cloth surface. EP 0 625 571 B1 proposes a toothed belt in which a polymer matrix layer containing a fluororesin is coated on the outside of a fabric layer of a tooth cloth by spraying or coating. This fluororesin is bonded without a boundary layer in a special polymer matrix. This polymer matrix is then bonded to the tooth cloth. However, since the fluororesin is firmly bonded to the polymer matrix, the fluororesin remains surrounded by the matrix, and there is a problem that the effect of reducing the friction coefficient by the fluororesin cannot be sufficiently exhibited. Further, due to the material limitation of the polymer matrix, the amount of the fluororesin that can be contained is small, the thickness of the polymer matrix layer becomes thin, and there is a problem that the improvement of the tooth crack resistance by the fluororesin is not sufficient.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-151190 discloses a tooth which is impregnated with a rubber mixture containing a fluororesin fiberized on the surface and inside of the tooth cloth, and the back surface of the tooth cloth is bonded to the rubber layer of the belt body through an adhesive layer. An attached belt has been proposed. The reason why the fluororesin in the rubber mixture is fiberized by a kneading process or the like is that the fluororesin in the rubber mixture does not become a foreign substance and does not reduce the strength of the rubber mixture. However, the fluororesin fiberized in the rubber mixture has a problem that there is little opportunity to be exposed to the friction surface, and the effect of reducing the friction coefficient by the fluororesin is not sufficient. Moreover, in order to maintain the strength without making the fluororesin into a foreign material by making it into a foreign material, only about 1 to 30 parts by weight of the fluororesin can be contained with respect to 100 parts by weight of the rubber impregnated in the tooth cloth. There was a problem that the improvement of the chipping property was not sufficient.
[0006]
For V belts and V-ribbed belts for general industrial and automotive power transmission applications, a fabric made of fiber material is pasted on the back of the belt to prevent abrasion and abnormal noise between the back of the belt and the pulley. It has a structured. In this case as well, there is a demand for improving the abrasion resistance and reducing the abnormal noise by reducing the coefficient of friction of the fiber fabric as in the case of the toothed belt, but no effective countermeasure has been proposed. It was.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and is a treated fiber for a toothed belt that covers the tooth surface of a toothed belt that reduces the frictional resistance of the fiber fabric over a long period of time and contributes to the improvement of the belt life. The object is to provide a woven fabric.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention protects the fiber material by converging a powdered antifriction material containing at least fluororesin powder between the front and back surfaces of the fiber material and between the fibers on the fiber fabric coated on the tooth surface of the toothed belt. It was completed by obtaining the knowledge that the fluororesin powder contained in a large amount can be exposed to the friction surface and the effect of reducing the friction coefficient can be surely exhibited.
[0009]
That is, the invention of claim 1 of the present application is a treated fiber fabric for a toothed belt that covers the tooth surface of the toothed belt,
An untreated fiber woven fabric is impregnated with a first treatment liquid in which a powdered anti-friction material containing at least a fluororesin powder is dispersed in a resorcin-formalin-rubber latex treatment liquid, and dried to apply the anti-friction material to the front and back surfaces of the fiber woven fabric. After focusing between the fibers,
Impregnated in a second treatment liquid composed of a rubber paste containing an isocyanate compound or an epoxy compound, dried and attached an unvulcanized rubber layer;
Furthermore, it is a treated fiber fabric for a toothed belt impregnated with a third treatment liquid composed of rubber paste, dried and attached with an unvulcanized outermost rubber layer, and a large amount of fluororesin powder is pre-resorcin-formalin condensate Can be focused on or near the surface of the fiber fabric through the solid content of the resin and rubber latex, protecting the wear of the treated fiber fabric for toothed belt that is always in contact with the metal pulley, and lowering the coefficient of friction. Can be maintained for a long time. Furthermore, the outermost rubber layer protects the treated fiber fabric and maintains a low coefficient of friction for a long time.
[0010]
In the invention according to
[0011]
The invention according to claim 3 of the present invention is in a treated fiber fabric for a toothed belt in which the fluororesin powder is an aqueous dispersion, whereby the fluororesin powder can be uniformly added to the resorcin-formalin-rubber latex treatment solution. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the treated fiber fabric for a toothed belt of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a treated fiber fabric coated on the tooth surface of a toothed belt, and FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the toothed belt.
[0013]
In FIG. 2, the toothed belt A includes a plurality of teeth 3 arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction, a
[0014]
In the present embodiment, first, after impregnating the fiber fabric constituting the tooth cloth 4 with the first treatment liquid in which at least the fluororesin powder is added and dispersed in the resorcin-formalin-rubber latex (RFL) treatment liquid, The adhesion amount of the first treatment liquid is adjusted between the pair of pressure rolls. Then, it heat-drys for 1-3 minutes at 150-200 degreeC.
[0015]
The obtained treated tooth cloth 4 is composed of a
[0016]
The
[0017]
The resin-based
[0018]
The RFL treatment liquid is a mixture of an initial condensate of resorcin and formalin and a rubber latex. In this case, the molar ratio of resorcin and formalin is 3/1 to 1/3 in order to increase the adhesive force. Is preferred. In addition, the initial condensate of resorcin and formalin is mixed with rubber latex so that the resin content is 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber latex, and all the fluororesin powder is contained. Adjust solid concentration to 10-40% concentration.
[0019]
Examples of the rubber latex forming the
[0020]
The
[0021]
Such a
[0022]
In addition to the fluororesin powder that can be used at the same time, layered graphite, molybdenum disulfide, glass beads, ceramic powder, spherical phenol resin powder and aramid, polyamide, polyester, polybenzoxazole, fiber cut One or more types of yarn or powder can be exemplified. In particular, graphite is familiar with the rubber component and further improves the durability of the belt.
The powder-like antifriction material is 30 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the RFL treatment liquid, and it is preferable to increase the amount of the fluororesin powder added. However, the mixing ratio of the fluororesin powder and the powdered antifriction material is not particularly limited.
[0023]
The method of measuring the amount of the mixture adhering to the fiber material is to weigh the mass of the fiber fabric before the immersion treatment, measure the mass (W1), and then immerse the fiber fabric in the RFL treatment liquid in which the fluororesin powder is dispersed. Then, the fiber fabric is put into an oven and dried until the mass becomes constant, the final mass (W2) is measured, and the formula ((W2−W1) / W1) × 100 (%) is calculated.
[0024]
In order to entangle a large amount of the
[0025]
A rubber paste can be further adhered to the fiber fabric subjected to the adhesion treatment of the fluororesin powder. In the example of FIG. 1, after the fiber fabric is dissolved in a solvent compound such as methyl ethyl ketone (MEK) and toluene in the same kind of rubber compound as the isocyanate compound or epoxy compound and the belt main body, and impregnated and adhered to the mixed first rubber paste. The adhesion amount of the first rubber paste is adjusted between the pair of pressure rolls. Thereafter, the
[0026]
The isocyanate compound used here is to improve the adhesive force between the fiber woven fabric with the fluororesin powder adhered thereto and the belt body. Specific examples thereof include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and
[0027]
Examples of the epoxy compound include polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin and pentaerythritol, reaction products of polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and halogen-containing epoxy compounds such as epichlorohydrin, resorcin, bis (4 -Hydroxyphenyl) dimethylmethane, phenol. Formaldehyde resin, resorcin. Reaction products with polyhydric phenols such as formaldehyde resins and halogen-containing epoxy compounds. The epoxy compound is used by mixing with an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone.
[0028]
Furthermore, in the present invention, the fiber woven fabric on which the
[0029]
The toothed belt is manufactured by sewing a fiber fabric processed as described above into a cylindrical shape and inserting it into a mold having alternating grooves and ridges, and then spinning a cord consisting of cords. Then, an unvulcanized rubber sheet forming a belt body is wound thereon. Then, after covering a jacket, it is transferred to a vulcanization process. At the time of vulcanization, the unvulcanized rubber sheet is poured into the groove along with the fiber fabric, and the treated fiber fabric is vulcanized integrally with the belt body to produce a belt sleeve.
After the vulcanized belt sleeve is removed from the mold, the belt sleeve is attached to two shafts of a cutting machine, and while being rotated by applying tension, it is cut into a predetermined width by a cutter to produce a toothed belt.
[0030]
As the material of the fiber fabric forming the weft 7 and the
[0031]
In addition, the weave structure can contain a large amount of the
[0032]
If it is a toothed belt for automobiles, and the usage environment is high temperature of 100 ° C or higher and a long life of 150,000 km or more is required, H-NBR is used for the belt body, but it is impregnated to the tooth cloth. For the RFL processing solution, a long life can be achieved by using a normal blend of H-NBR and CSM latex and VP latex. On the other hand, in the case of a general industrial V-belt using natural rubber and SBR for the belt body, the RFL treatment liquid impregnated on the back cloth covering the back of the belt includes VP latex, SBR latex and these Can be used.
[0033]
In addition, there is no restriction | limiting in particular in the material of the rubber compound which forms a belt main body, A suitable thing is suitably selected according to use conditions. In the case of toothed belts for automobile engines and various engines, H-NBR, CR, CSM, etc. having heat resistance and oil resistance are used. In addition to H-NBR, CR, and CSM, toothed belts used for general industrial machinery include NBR, ethylene propylene diene monomer (EPDM), ethylene propylene copolymer (EPR), SBR, isoprene rubber (IR), natural Any of rubber (NR), fluorine rubber, silicon rubber and the like can be used. In the case of such a toothed belt, the use of the tooth cloth described in FIG. 1 is effective.
[0034]
Moreover, there is no restriction | limiting in the core wire 1 embed | buried inside a belt main body, Generally a glass core wire and an aramid core wire are used. Further, any twisted cord composed of polybenzoxazole, polyparaphenylene naphthalate, polyester, acrylic, carbon, and steel can be used. 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. On the other hand, the aramid core is not limited by the difference in the molecular structure of the material, the configuration of the core, the size of the filament, or the difference in the adhesive treatment agent. Similarly, there are no special restrictions on the twisted cords of the cords made of other compositions.
[0035]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this Example, It can change suitably in the range which does not deviate from the objective.
[0036]
Table 1 shows coating fiber fabrics having compositions and configurations, Table 2 shows rubber blends, Table 3 shows RFL treatment solutions, and Table 4 shows rubber pastes prepared.
[0037]
[Table 1]
[0038]
[Table 2]
[0039]
[Table 3]
[0040]
[Table 4]
[0041]
Example A
The fiber material shown in Table 1 was immersed in an RFL treatment solution containing fluororesin powder, dried at 120 ° C., and then heat treated at 180 ° C. for 2 minutes. Next, after dissolving the rubber compound in Table 2 in an organic solvent such as MEK or toluene, the fiber fabric after the RFL treatment is immersed in a treatment liquid to which polyaryl polyisocyanate (trade name PAPI) as an isocyanate compound is added. And dried to form a first rubber layer.
Furthermore, in accordance with the treatment liquid composition table of Table 4, 20 parts by weight of NOCRACK NBC (anti-aging agent) is added to 100 parts by weight of the rubber composition of Table 2, and the rubber compound and NOCLE are added to an organic solvent such as MEK or toluene. NBC was used as a treatment solution that was about 15% of the mixed solution. The fiber fabric on which the first rubber layer was formed was immersed in this treatment liquid and dried to form a second rubber layer, which was used as a treated fiber material (tooth cloth) for covering the belt body.
[0042]
Next, the above-mentioned tooth cloth is wound around the belt mold, and the core wire (glass fiber, 1.2 mm diameter) subjected to adhesion treatment with a pair of RFZ and isocyanate in Table 5 is fixed pitch (1.4 mm). ) Was wound around the spiral at a constant tension, and a 2.5 mm rubber sheet having the composition shown in Table 2 was attached thereon. Furthermore, after putting into a vulcanizing can and forming a tooth profile by a normal press-fitting method, pressure vulcanization is performed at 160 ° C. for 30 minutes, the back of the belt is polished to a certain thickness, cut to a certain width and toothed. I got a belt.
[0043]
[Table 5]
[0044]
The produced belt has a belt width of 15 mm, a belt tooth profile Y (8.0 mm pitch), and a number of teeth of 105, and is normally displayed as 105Y15. As a running test device, the number of drive pulley teeth is 19, the number of driven pulley teeth is 38, the drive pulley rotation speed is 7200 rpm, the driven pulley load is 7.5 kW, the initial tension is 350 N, and the ambient temperature is set to 130 ° C. A durability running test under high temperature conditions was conducted. Tables 6 to 7 show the life time and failure modes in the durability test together with the belt configuration.
[0045]
[Table 6]
[0046]
[Table 7]
[0047]
In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, when the nylon fabric was treated with an RFL treatment liquid (H-NBR latex) to which a fluororesin powder (trade name Fullon AD1) was added, the high load running life time was greatly increased. It can be seen that Moreover, in Examples 1-3, when 30-200 weight part of fluororesin powder is added with respect to 100 weight part of rubber components in a textile fabric, an effect is remarkable.
[0048]
In Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the smaller the particle size of the fluororesin powder added to the RFL treatment solution, the greater the effect. When it becomes 350 μm as in Example 12, compared to Comparative Example 1 in which nothing is added. Although a slight effect is observed, the dispersion of the RFL treatment liquid becomes insufficient, and the effect becomes smaller than those of Examples 1 to 5 having a small particle diameter.
[0049]
In Example 9 and Example 11, the concentration of the RFL treatment liquid containing fluororesin powder was lowered to reduce the concentration of the impregnated coating, dried, and heat-treated tooth cloth, and the amount of adhesion obtained was 6%. 4%, a remarkable effect is obtained at 6%, but a slight effect is obtained at 4%, so that 5% or more is preferable.
[0050]
Examples 6 to 8 are modified rubber components of the RFL treatment liquid. The effect is recognized regardless of whether the rubber component of the tooth cloth is VP, CR or CSM.
[0051]
For Example 11 and Comparative Example 2, the composition of the tooth fabric is effective when both the aramid fabric and the polyamide fabric are impregnated with an RFL treatment liquid containing fluororesin powder. The rubber component of the rubber compound of the belt body is effective for any rubber compound of CR, CSM, and EPT. In addition, the core of the toothed belt is effective even if a core made of aramid or PBO is used in addition to the glass core.
[0052]
【The invention's effect】
According to the treated fiber material for a transmission belt of the present invention, an untreated fiber fabric is impregnated with a first treatment liquid in which a powdered antifriction material containing at least a fluororesin powder is dispersed in a resorcin-formalin-rubber latex treatment liquid and dried. Then, the antifriction material is focused between the front and back surfaces of the fiber fabric and between the fibers, and then impregnated in a second treatment liquid made of a rubber paste containing an isocyanate compound or an epoxy compound, and dried to form an unvulcanized rubber layer. It is a treated textile fabric for a toothed belt that is adhered, impregnated with a third treatment liquid composed of rubber paste, dried and adhered with an unvulcanized outermost rubber layer, and a large amount of fluororesin powder is made of resorcin-formalin. It can be focused on or near the surface of the fiber fabric through the resin content of the initial condensate and the solid content of the rubber latex, and the treated fiber fabric for the toothed belt that is always in contact with the metal pulley. Protect Worn, low friction coefficient can be maintained in long-term, further outermost rubber layer to protect the treated fiber fabric, an effect that it is possible to maintain a low coefficient of friction in long-term.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a structure of a main part of a toothed belt obtained by a manufacturing method of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the overall structure of a toothed belt obtained by the manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
未処理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に少なくともフッ素樹脂粉末を含む粉末状減摩材を分散した第1処理液に含浸し、乾燥して該減摩材を繊維織物の表裏面及び繊維間に集束させた後、
イソシアネート化合物もしくはエポキシ化合物を含むゴム糊からなる第2処理液に含浸し、乾燥して未加硫のゴム層を付着し、
更にゴム糊からなる第3処理液に含浸し、乾燥させて未加硫の最外ゴム層を付着した、
ことを特徴とする歯付ベルト用処理繊維織物。It is a treated fiber fabric for a toothed belt that covers the tooth surface of the toothed belt,
An untreated fiber woven fabric is impregnated with a first treatment liquid in which a powdered anti-friction material containing at least a fluororesin powder is dispersed in a resorcin-formalin-rubber latex treatment liquid, and dried to apply the anti-friction material to the front and back surfaces of the fiber woven fabric. After focusing between the fibers,
Impregnated in a second treatment liquid composed of a rubber paste containing an isocyanate compound or an epoxy compound, dried and attached an unvulcanized rubber layer;
Furthermore, it was impregnated with a third treatment liquid made of rubber paste and dried to adhere an unvulcanized outermost rubber layer.
A treated fiber fabric for a toothed belt.
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