齿形带
阅读：466发布：2020-05-11
专利汇可以提供齿形带专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 齿形带 ，其为具有沿着带长度方向以规定间隔配置的齿部、芯线和埋设有该芯线的背部的齿形带，其中，所述芯线包含顺捻的玻璃 纤维 、胶粘处理层和外涂处理层，在所述胶粘处理层的表面形成所述外涂处理层，所述背部由 橡胶 组合物构成，该橡胶组合物含有相对于橡胶成分100 质量 份为5质量份～20质量份的 增塑剂 。，下面是齿形带专利的具体信息内容。
1.一种齿形带，其为具有沿着带长度方向以规定间隔配置的齿部、芯线和埋设有该芯线的背部的齿形带，其中，
所述芯线包含顺捻的玻璃纤维、胶粘处理层和外涂处理层，在所述胶粘处理层的表面形成所述外涂处理层，
所述背部由橡胶组合物构成，该橡胶组合物含有相对于橡胶成分100质量份为5质量份～20质量份的增塑剂。
2.如权利要求1所述的齿形带，其中，所述增塑剂包含选自由醚类、酯类、醚酯类、邻苯二甲酸类和己二酸类组成的组中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的齿形带，其中，构成所述背部的橡胶组合物的在25℃下测定的橡胶硬度为70°～85°。
4.如权利要求1～3中任一项所述的齿形带，其中，构成所述背部的橡胶组合物的-30℃下的橡胶硬度与25℃下的橡胶硬度相比为+0°～+4°。
5.如权利要求1～4中任一项所述的齿形带，其中，-30℃下的起动转矩小于30cN·m。
6.如权利要求1～5中任一项所述的齿形带，其中，构成所述背部的橡胶组合物至少包含氯丁橡胶。
7.如权利要求1～6中任一项所述的齿形带，其中，所述齿部由橡胶组合物构成，该橡胶组合物至少包含氯丁橡胶。
8.如权利要求1～7中任一项所述的齿形带，其中，所述玻璃纤维为无碱玻璃。
齿形带
技术领域
[0001] 本发明涉及齿形带。
背景技术
[0002] 在汽车的顶置凸轮轴(OHC)的传动驱动、平衡器驱动、油泵驱动、滑动门的开闭驱动等汽车用途中使用的齿形带要求耐弯曲疲劳性。因此，已知有通过将顺捻芯线用于齿形带的芯线而使耐弯曲疲劳性提高的技术(参考专利文献1、2)。在此，顺捻是指将一根或两根以上的纤维并丝并加捻(初捻)、将两根以上的该加捻线并丝并在与初捻相同的方向上实施加捻(终捻)的方法。
[0003] 另一方面，汽车用途中使用的齿形带在寒冷地区的例如-20℃～-30℃的极低温状态的条件下使用，或者在多湿或淋雨的条件下使用。即，汽车用途中使用的齿形带根据使用环境而有时在确保耐弯曲疲劳性的同时需要耐水性和耐寒性。
[0004] 例如，在降雨时的汽车走行等多湿或淋雨的条件下，齿形带与水分接触，水浸入至埋设的芯线时，被水润湿的芯线发生溶胀，使得包覆芯线周围的胶粘成分(RFL固体成分)脱离。并且，水分会促进因芯线的弯曲引起的疲劳劣化，导致芯线的断开，齿形带的强度显著降低，由此，存在容易引起齿形带的断开的问题。因此，开发了如下技术：将齿形带的芯线制成合股芯线，对合股芯线通过橡胶糊、外涂层等的表面处理来提高耐水性(参考专利文献3、4)。在此，合股捻是指将一根或两根以上的纤维并丝并加捻(初捻)、将两根以上的该加捻线并丝并在与初捻相反的方向上实施加捻(终捻)的方法。合股芯线与顺捻芯线相比，具有扭结的发生少的效果。但是，对于这样的合股芯线的齿形带而言，存在耐弯曲疲劳性不充分的问题。因此，要求在确保耐弯曲疲劳性的同时耐水性优良的齿形带。
[0005] 另外，在寒冷地区、即极低温(例如-20℃～-30℃)的条件下，例如，在夜间的汽车的发动机停止的期间，齿形带在极低温状态下放置，卷挂于皮带轮上的部位在发生弯曲的状态下于低温下硬化。硬化后的齿形带在早上发动机的起动时需要大的转矩，在这种状态下使用齿形带时，有可能因急剧地被拉伸而剧烈疲劳，过早的裂纹产生、裂纹扩大而导致齿形带断开。因此，要求即使在极低温状态下放置也不会硬化、能够以小的转矩起动的耐寒性优良的齿形带。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1：日本实公昭59-15780号公报
[0009] 专利文献2：日本特公昭62-7413号公报
[0010] 专利文献3：日本特开平7-27179号公报
[0011] 专利文献4：日本特开平9-124802号公报
发明内容
[0012] 发明所要解决的问题
[0013] 本发明的目的在于解决如上所述的问题，提供在确保耐弯曲疲劳性的同时耐水性和耐寒性优良的齿形带。
[0014] 用于解决问题的方法
[0015] 为了解决上述问题，本发明的齿形带为具有沿着带长度方向以规定间隔配置的齿部、芯线和埋设有该芯线的背部的齿形带，其中，上述芯线包含顺捻的玻璃纤维、胶粘处理层和外涂处理层，在上述胶粘处理层的表面形成上述外涂处理层，上述背部由橡胶组合物构成，该橡胶组合物含有相对于橡胶成分100质量份为5质量份～20质量份的增塑剂。
[0016] 根据本发明的齿形带的构成，通过使芯线为顺捻，与合股芯线相比，即使水浸入而发生溶胀，耐磨性也优良，因此，在结构上，表面不易被磨损，胶粘成分不易脱离。因此，相对地保留了芯线的保护，耐水性提高。另外，在芯线的胶粘处理层的表面进一步形成有外涂处理层，因此，不易发生因向芯线内的浸水而导致的纤维的断开等。另外，通过使芯线由玻璃纤维构成，伸长率、温度变化小，因此，尺寸稳定性优良，不仅是在常温下、而且在极低温下也能够维持耐弯曲疲劳性。此外，通过在构成背部的橡胶组合物中添加增塑剂，即使在极低温下长时间放置，齿形带也不会硬化，具有与常温时无显著差异的程度的柔软性，能够提高耐寒性。需要说明的是，在构成背部的橡胶组合物中，相对于橡胶成分100质量份的增塑剂的添加量小于5质量份时，在极低温时不能对橡胶组合物赋予与常温时无显著差异的程度的柔软性。另一方面，增塑剂的添加量超过20质量份时，齿形带变得过于柔软，因此，齿形带的齿剪切力降低。
[0018] 通过添加这些增塑剂，即使在极低温下长时间放置，齿形带也不会硬化，能够具有与常温时无显著差异的程度的柔软性。其中，最优选以少量的添加就能够在极低温时对橡胶组合物赋予与常温时无显著差异的程度的柔软性的己二酸类增塑剂。
[0019] 上述齿形带中，构成背部的橡胶组合物的在25℃下测定的橡胶硬度优选为70°～85°。
[0020] 构成背部的橡胶组合物的在25℃下测定的橡胶硬度在上述范围内时，在常温时能够确保可使用的齿形带的橡胶硬度。需要说明的是，橡胶硬度小于70°时，齿形带过于柔软，因此，产生会粘附于所卷挂的皮带轮等上的问题。另一方面，橡胶硬度超过80°时，齿形带过硬，因此，在卷挂于皮带轮等上时的弯曲性方面产生问题。在此，橡胶硬度为使用依据JIS K 6253(2012)的A型硬度计测定的硬度，利用在25℃的气氛下放置90分钟后的齿形带的背面橡胶的硬度进行判定。
[0021] 上述齿形带中，构成背部的橡胶组合物的-30℃下的橡胶硬度与25℃下的橡胶硬度相比优选为+0°～+4°。
[0022] 构成背部的橡胶组合物的在-30℃下测定的橡胶硬度在上述范围内时，具有与常温时无显著差异的程度的柔软性，因此，即使在极低温下长时间放置，齿形带也不会硬化，能够提高耐寒性。在此，橡胶硬度为使用依据JIS K 6253(2012)的A型硬度计测定的硬度，利用在-30℃和25℃各自的气氛下放置90分钟后的齿形带的背面橡胶的硬度进行判定。
[0023] 上述齿形带中，-30℃下的起动转矩优选小于30cN·m。
[0024] -30℃下的起动转矩在上述范围内时，即使在极低温下也能够抑制带起动时、进而在之后的驱动中的裂纹(龟裂)。即，即使在极低温下也能够维持耐裂纹性。在此，关于起动转矩，对在卷挂于双轴布置的皮带轮上的状态下在-30℃的气氛下放置90分钟后的齿形带测定用于使皮带轮旋转180°而起动所需的转矩。
[0025] 上述齿形带中，构成上述背部的橡胶组合物优选至少包含氯丁橡胶。另外，优选上述齿部由橡胶组合物构成、该橡胶组合物至少包含氯丁橡胶。
[0026] 能够使用廉价的氯丁橡胶来构成齿形带。
[0027] 上述齿形带中，上述玻璃纤维优选为无碱玻璃。
[0028] 能够使用廉价的无碱玻璃来构成齿形带。
[0029] 发明效果
[0031] 图1是本发明的实施方式的齿形带的截面立体图。
[0032] 图2是表示本实施例的齿形带中对注水走行试验前后的拉伸强度进行测定而得到的结果的图。
[0033] 图3是表示本实施例的齿形带中基于注水走行试验前后的拉伸强度算出的拉伸强度保持率的图。
[0034] 图4是表示本实施例的齿形带中起动转矩测定试验的结果的图。
具体实施方式
[0035] 接着，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[0036] [齿形带的构成]
[0037] 如图1所示，本实施方式的齿形带1具备具有沿着带长度方向(图中箭头)以规定间隔配置的多个齿部2、多个芯线3和埋设有多个芯线3的背部4的带主体10、以及包覆多个齿部2的表面的齿布5。
[0038] 具有多个齿部2和背部4的带主体10由橡胶组合物构成。构成该带主体10的橡胶组合物可以使用氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶(HNBR)、天然橡胶、EPT(三元乙丙橡胶)、丁苯橡胶、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等。构成带主体10的橡胶组合物优选为耐寒性良好的聚合物。特别是，从廉价的观点考虑，优选氯丁橡胶。需要说明的是，构成齿部2和背部4的橡胶组合物可以使用相同的橡胶组合物，也可以使用不同的橡胶组合物。
[0039] 在构成背部4的橡胶组合物中添加增塑剂。需要说明的是，增塑剂添加在构成背部4的橡胶组合物中即可，在构成齿部2的橡胶组合物中可以添加也可以不添加。通过添加增塑剂，即使在极低温下长时间放置，齿形带也不会硬化，能够具有与常温时无显著差异的程度的柔软性。作为增塑剂，例如可以使用醚类、酯类、醚酯类、邻苯二甲酸类、己二酸类等的增塑剂。其中，最优选以少量的添加就能够在极低温时对橡胶组合物赋予与常温时无显著差异的程度的柔软性的己二酸类增塑剂。作为己二酸类增塑剂，可以列举己二酸二辛酯(DOA)、己二酸二异壬酯(DINA)、己二酸二异癸酯(DIDA)等。在此，与常温时无显著差异的程度的柔软性具体是指，-30℃下的橡胶硬度与25℃下的橡胶硬度相比优选为+0～+4°。需要说明的是，橡胶硬度为使用依据JIS K6253(2012)的A型硬度计进行测定的硬度，利用在-30℃和25℃各自气氛下放置90分钟后的齿形带1的背面橡胶的硬度进行判定。
[0040] 作为增塑剂的添加量，相对于橡胶成分100质量份为5～20质量份。添加量小于5质量份时，不能在极低温时对橡胶组合物赋予与常温时无显著差异的程度的柔软性。另一方面，添加量超过20质量份时，齿形带1变得过于柔软，因此，齿形带1的齿剪切力降低。在此，为了即使添加增塑剂也确保耐齿缺口性，齿形带1的齿剪切力优选为800N～1500N。需要说明的是，关于齿剪切力，在以一定压力按压齿形带1的一个齿的状态下利用万能试验机(Autograph)以50±10mm/分钟的速度进行拉伸，将拉伸值的最大值作为齿剪切力。此外，为了在极低温下也维持耐裂纹性，-30℃下的起动转矩优选小于30cN·m。需要说明的是，关于起动转矩，对在卷挂于双轴布置的皮带轮上的状态下在-30℃的气氛下放置90分钟后的齿形带1判定用于使皮带轮旋转180°而起动所需的转矩。
[0041] 在带主体10的背部4，分别沿带长度方向延伸的多个芯线3在带宽度方向上并列地埋设于背部4中。该芯线3是由将一根或两根以上的玻璃纤维并丝并加捻(初捻)、将两根以上的该加捻线并丝并在与初捻相同的方向上实施加捻(终捻)而得到的顺捻线构成的芯线。通过设定为顺捻，不仅是在常温下、而且在极低温下也能够维持耐弯曲疲劳性，并且能够提高芯线3的耐水性。顺捻的芯线3即使水浸入而发生溶胀，耐磨性也优良，因此，在结构上，表面不易被磨损、胶粘成分不易脱离。因此，与合股芯线相比，相对地保留了芯线3的保护，耐水性提高。另外，作为构成芯线3的玻璃纤维，无碱玻璃(E玻璃)或者Si成分多的高强度玻璃(K、U、S玻璃)中的任一者均可，长丝的粗细和长丝的聚束根数和股线根数没有限制。这些玻璃纤维中，从“廉价”的观点出发，最优选无碱玻璃(E玻璃)。
[0042] 为了提高与构成背部4的橡胶组合物的胶粘性，对芯线3进行胶粘处理。在此，作为胶粘处理，例如，将构成芯线3的玻璃纤维在间苯二酚-福尔马林-胶乳处理液(RFL处理液)中浸渍后，进行加热干燥，在表面均匀地形成胶粘处理层。RFL处理液是将间苯二酚与福尔马林的初期缩合物混合在胶乳中而得到的处理液，作为在此使用的胶乳，可以列举氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶三元共聚物(VP胶乳)、氢化丁腈、NBR等。需要说明的是，作为胶粘处理，还有在利用环氧或异氰酸酯化合物进行预处理后利用RFL处理液进行处理的方法等。
[0043] 在此，优选在RFL处理液中添加硫化合物的水分散物、醌肟类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物、马来酰亚胺类化合物中的至少一种硫化助剂或者使这些硫化助剂分散在水中而得到的物质。作为硫化合物的水分散物，例如可以采用硫的水分散物、四甲基秋兰姆二硫化物等。作为醌肟类化合物，例如可以采用对醌二肟等。作为甲基丙烯酸酯类化合物，例如可以采用乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。作为马来酰亚胺类化合物，例如可以采用N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-(4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺)等。需要说明的是，“使该硫化助剂分散在水中而得到的物质”中的“水”例如可以包含若干程度的甲醇等醇。由此，即使在“该硫化助剂”不溶于水的情况下，也会使“该硫化助剂”相对于水的亲和性提高从而使“该硫化助剂”容易分散。
[0044] 如此，通过在RFL处理液中添加硫化助剂，可以期待下述效果。即，RFL处理液中所含的橡胶胶乳成分与外层橡胶(是指构成后述的通过外涂处理形成的外涂处理层的橡胶组合物)的层间的化学键合力得到强化，由此，胶粘性提高，芯线3的胶粘处理层的剥离被抑制，芯线3的耐水性提高。作为更期待的效果，RFL处理液中所含的橡胶胶乳成分本身的化学键合力(交联力)得到强化，认为其结果是，与胶粘层(胶粘处理层)的内聚破坏所引起的剥离(即层间剥离)相比，作为胶粘对象的上述外层橡胶的破坏所引起的剥离先进行。
[0045] 另外，在RFL处理液中添加硫化助剂的情况下，可以将构成芯线3的玻璃纤维的浸渍处理分成两次来实施。这种情况下，首先，在第一次浸渍处理中，在RFL处理液中不添加上述的任一种硫化助剂。这是因为，在第一次浸渍处理中，与橡胶胶乳成分的交联相比，使RF的热固化优先进行。另一方面，在第二次浸渍处理中，使用与第一次的RFL处理液相比含有大量橡胶胶乳成分并且添加有硫化合物的水分散物、醌肟类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物和马来酰亚胺类化合物中的至少一种硫化助剂或者使硫化助剂分散在水中而得到的物质的RFL处理液。需要说明的是，通过第一次浸渍处理和第二次浸渍处理而对RFL处理液的橡胶胶乳成分的比例设置差异是为了提高RFL层对亲和性不同的纤维与橡胶这两者的胶粘性。
[0046] 另外，在进行RFL处理等胶粘处理后的芯线3的胶粘处理层的表面进一步外涂处理橡胶糊等，形成外涂处理层。在RFL处理等的胶粘处理层的表面进一步形成外涂处理层，因此，芯线3的耐水性提高，不易发生因向芯线3内的浸水而导致的玻璃纤维的断开等。在此，作为外涂处理，将进行RFL处理等胶粘处理后的芯线3在使氢化丁腈橡胶(H-NBR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等橡胶组合物溶解于甲乙酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂而得到的处理液中浸渍后，进行加热干燥，在表面均匀地形成外涂处理层，由此来进行。
[0047] 齿布5由帆布形成，将在带长度方向上延伸的经纱7与在带的宽度方向上延伸的纬纱6编织而形成的纤维织物作为基材。作为形成纬纱6、经纱7等的纤维材料的材质，分别可以采用尼龙、芳族聚酰胺、聚酯、聚苯并 唑、棉等中的任一种或它们的组合。纤维的形态可以为长丝纱和短纤纱中的任一种，也可以为单独组成的加捻纱或混捻纱、混纺纱中的任一种。在齿形带的情况下，根据使用环境和要求寿命，优选使用尼龙、芳族聚酰胺等。齿布的编织构成可以为斜纹组织、缎纹组织、平纹组织等中的任一种。
[0048] 为了提高带主体10的橡胶组合物与齿布5的胶粘性，优选对齿布5经过包括下述工序的一系列胶粘处理而使其与构成齿部2的橡胶胶粘。
[0049] (1)将构成齿布5的纤维织物在RFL处理液中浸渍后，进行加热干燥，在表面均匀地形成胶粘处理层。在此，与上述同样，优选在RFL处理液中添加硫化合物的水分散物、醌肟类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物和马来酰亚胺类化合物中的至少一种硫化助剂或者使这些硫化助剂分散在水中而得到的物质。
[0050] (2)将橡胶组合物溶解在甲乙酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂中而制成橡胶糊，制备在该橡胶糊中含有环氧或者异氰酸酯化合物的处理液，将齿布5浸渍在该处理液中，进行预处理。
[0051] (3)将橡胶组合物溶解在甲乙酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂中而制成橡胶糊，将齿布5在该橡胶糊中进行浸渍处理，使橡胶组合物浸渗、附着于齿布5上，形成胶粘处理层。
[0052] 需要说明的是，上述(1)～(3)的胶粘处理无需全部进行，可以根据需要单独进行任一个处理或者组合进行两个以上的多个处理，处理顺序、处理次数没有特别限定。但是，(2)的预处理在(3)的橡胶糊处理之前进行。例如，在(1)的处理中在RFL处理液中添加硫化助剂的情况下，仅利用该处理就能够大幅提高纤维织物与橡胶间的胶粘力，因此，可以省略(2)的预处理或者(2)的预处理与(3)的橡胶糊处理。在此，在(1)的RFL处理液中添加了硫化助剂的情况下，优选在后述的涂覆处理中使用的橡胶糊和压延橡胶中也添加与添加在RFL处理液中的硫化助剂相同的物质。由此，能够期待利用RFL处理液处理后的纤维织物与橡胶糊之间的胶粘力的显著改善。
[0053] 另外，为了进一步提高胶粘处理后的齿布5与带主体10的橡胶组合物的胶粘性，可以实施使齿布5和橡胶组合物从压光辊通过而将橡胶组合物压印到齿布5上的处理、在齿布5的与齿部2的胶粘面侧层叠橡胶组合物的处理。即，可以进行在构成齿布5的纤维织物的表面涂布压延橡胶而形成胶粘处理层的处理，也可以进行从构成齿布5的纤维织物朝向齿部2依次涂布橡胶糊和压延橡胶而形成胶粘处理层的处理。这些处理也被称为涂覆处理。
[0054] [齿形带的成形方法]
[0055] 本实施方式的齿形带1例如通过下述方法制作。首先，在具有与齿形带1的齿部2相对应的多个凹条的圆筒状模具上卷绕形成齿布5的帆布。接着，在卷绕有帆布的圆筒状模具上以在圆筒状模具的长度方向上具有规定间距的方式卷绕构成芯线3的软线。接着，卷绕形成背部4和齿部2的橡胶片而形成未硫化套筒。然后，将卷绕有上述未硫化套筒的圆筒状模具移至硫化罐内，进行加热、加压，由此，使上述橡胶片压入模具槽部，形成齿部2。将所得到的套筒状的成形体按照规定的切割宽度利用切割刀具进行切割，由此得到各个齿形带1。
[0056] 或者，齿形带1可以通过预成形方法来制作。在预成形方法中，通过下述步骤来制作。首先，利用具有轮齿的模具预先成形出齿布5和齿部2，得到预成形体。接着，将所得到的预成形体卷绕于模具上，在其上以螺旋状旋压芯线3。然后，在其上卷绕构成背部4的未硫化橡胶后，将整体在硫化罐中硫化，得到齿形带1。在该预成形方法中，在硫化前预先成形出齿布5和齿部2，因此，在硫化时使构成背部4的未硫化橡胶从芯线之间向内侧(腹侧、即齿部2侧)流动，无需使齿布5张紧来形成齿部2。因此，能够使芯线间距离(间距)变窄。
[0057] 如上所述，本实施方式的齿形带1通过使芯线3为顺捻，与合股芯线相比，即使水浸入而发生溶胀，耐磨性也优良，因此，在结构上，表面不易被磨损、胶粘成分不易脱离。因此，相对地保留了芯线的保护，耐水性提高。另外，在芯线3的胶粘处理层的表面进一步形成有外涂处理层，因此，不易发生因向芯线3内的浸水而导致的纤维的断开等。另外，通过使芯线3由玻璃纤维构成，伸长率、温度变化小，因此，尺寸稳定性优良，不仅是在常温下、而且在极低温下也能够维持耐弯曲疲劳性。此外，通过在构成背部4的橡胶组合物中添加增塑剂，即使在极低温下长时间放置，齿形带1也不会硬化，具有与常温时无显著差异的程度的柔软性，能够使耐寒性提高。
[0058] 实施例
[0059] [齿形带的芯线的耐水性评价试验]
[0060] 首先，对本实施例的齿形带的芯线1～3和比较例的齿形带的芯线4～6进行耐水性评价试验。
[0061] 芯线1～6分别使用对玻璃纤维实施初捻、终捻而得到的芯线。对于芯线1，将初捻数设定为16(T/10cm)、将终捻数设定为8(T/10cm)，对于芯线2、4～6，将初捻数设定为12(T/10cm)、将终捻数设定为8(T/10cm)，对于芯线3，将初捻数设定为8(T/10cm)、将终捻数设定为8(T/10cm)。在此，玻璃纤维使用E玻璃。对于玻璃纤维，原丝为ECG-150，股线的构成为3/
6，芯线径为0.9mm。芯线1～3、6通过顺捻构成，芯线4、5通过合股捻构成。
6，芯线径为0.9mm。芯线1～3、6通过顺捻构成，芯线4、5通过合股捻构成。
[0063] [表1]
[0064] 质量份
间苯二酚 1.35
福尔马林(固体成分浓度：37%) 1
乙烯基吡啶胶乳(固体成分浓度：40%) 130
水 50
间苯二酚 1.35
福尔马林(固体成分浓度：37%) 1
乙烯基吡啶胶乳(固体成分浓度：40%) 130
水 50
[0065] RFL处理后，对于芯线1～3、5，分别进行外涂处理。在外涂处理中，将RFL处理后的玻璃纤维在表2所示的处理液中浸渍后，在130℃～180℃下进行热处理。
[0066] [表2]
[0067] 质量份
H-NBR胶乳 10
甲乙酮 90
H-NBR胶乳 10
甲乙酮 90
[0068] 将以上述方式制作的芯线1～6的构成示于下述表3中。需要说明的是，如表3所示，仅在芯线6中发生了扭结。这表明：顺捻的芯线本来就存在容易发生扭结的问题，在没有进行外涂处理的顺捻的芯线6中发生了扭结，但是，顺捻的芯线1～3通过进行外涂处理而能够抑制扭结的发生。
[0069] [表3]
[0070]
[0071] 接着，分别使用上述芯线1～6，制作齿形带。齿形带的制作中所使用的橡胶组合物如表4所示。
[0072] [表4]
[0074] 另外，齿布中所使用的纤维织物的构成如下所述。关于组成，纬纱为66尼龙、斯潘德克斯弹性纤维(spandex)，经纱为66尼龙。关于纱构成，纬纱为155dtex、122dtex，经纱为155dtex。关于密度，纬纱为95±5根/3cm，经纱为116根/3cm。另外，编织构成为斜纹组织。另外，将上述构成的齿布利用表1所示的RFL处理液进行RFL处理。然后，利用将表4所示的橡胶配合物溶解在甲苯中而得到的橡胶糊进行胶粘处理，进一步，与表4所示的配合的橡胶组合物片层叠，进行涂覆处理。
[0075] 接着，将经上述处理的齿布以使齿布面为带表面的方式卷绕于带成形用的模具上，然后，将表3所示的芯线1～6分别从卷绕有齿布的模具的齿布上进行卷绕。进而，卷绕由表4所示的氯丁橡胶配合物构成的橡胶片。然后，投入到硫化罐中，通过通常的压力方式形成齿形后，在161℃下硫化25分钟，将带背面研磨一定厚度，切割成一定宽度，从而得到齿形带。关于所制作的齿形带，宽度为8mm、周长为1000mm、齿形为S5M(STPD齿形、齿间距5.0mm)、齿数为200齿。
[0076] 然后，对于芯线1～6，分别进行所制作的齿形带的注水走行试验，对芯线的耐水性进行评价。在注水走行试验中，将齿形带架设于16齿的驱动皮带轮(Dr)和16齿的从动皮带轮(Dn)上，以使从动皮带轮浸入装有水的容器中的方式进行，基于表5所示的走行条件，反复进行三次连续的耐久试验(走行时间40小时)。
[0077] [表5]
[0079] 对注水走行试验前的拉伸强度和注水走行试验后的拉伸强度进行测定，基于走行试验前后的拉伸强度的保持率，对使用芯线1～6制作的齿形带的耐水性进行评价。将其结果示于图2和图3中。图2是表示对注水走行试验前后的拉伸强度进行测定而得到的结果的图。图3是表示基于注水走行试验前后的拉伸强度算出的拉伸强度保持率的图。在图2和图3中，初始(original)表示注水走行试验前的测定结果。另外，n=1、2、3分别表示进行第一次、第二次、第三次注水走行试验后的测定结果。另外，表6是将图2和图3的结果汇总后的表，注水走行试验后的测定结果示出n=1、2、3的测定结果的平均值。在表6所示的耐水性的评价中，将拉伸强度保持率为80%以上的情况记作○、将拉伸强度保持率为40%以上且小于80%的情况记作△、将拉伸强度保持率小于40%的情况记作×。
[0080] [表6]
[0081]
[0082] 由图2和图3、表6可知，通过顺捻并且对胶粘处理层进行外涂处理而形成有外涂处理层的芯线(芯线1～3)的拉伸强度保持力高、耐水性优良。更详细而言，使用了顺捻的芯线(芯线1～3、6)的齿形带与合股捻的芯线(芯线4、5)相比，耐水性提高。认为这是因为：顺捻的芯线即使浸入水而发生溶胀，耐磨性也优良，因此，在结构上，表面不易被磨损、胶粘成分不易脱离。其结果是，与合股捻的芯线相比，顺捻的芯线相对地保留了芯线的保护，耐水性提高。此外，通过对顺捻的芯线进行外涂处理(芯线1～3)，与没有进行外涂处理的芯线(芯线6)相比，耐水性进一步提高。认为这是因为：通过进行外涂处理，在芯线形成保护层(外涂处理层)，防止与水分的接触。
[0083] [橡胶组合物的物性评价试验]
[0084] 接着，对构成本实施例的齿形带的齿部和背部的橡胶组合物进行物性评价试验。
[0085] 如表7所示，橡胶组合物的配合为配合1～7这七种。在此，在配合2～7的橡胶组合物中添加了增塑剂。在配合1的橡胶组合物中没有添加增塑剂。需要说明的是，在配合2～6的橡胶组合物中添加了己二酸类增塑剂。另外，在配合7的橡胶组合物中添加了醚酯类增塑剂。在表7所示的橡胶组合物的配合中，示出了相对于橡胶成分100质量份的增塑剂等的质量份。
[0086] 对于配合1～7的橡胶组合物，在橡胶混炼后在161℃下硫化25分钟，制作橡胶组合物的物性评价试验(后述的橡胶硬度测定试验、低温冲击脆化试验、吉曼扭转试验的各试验)的试验片。然后，对配合1～7的橡胶组合物分别进行橡胶硬度测定试验、低温冲击脆化试验、吉曼扭转试验作为橡胶组合物的物性评价试验。
[0087] 在此，橡胶硬度测定试验依据JIS K 6253(2012)进行，利用JIS A型硬度计进行测定。另外，低温冲击脆化试验依据JIS K 6261(2006)进行，测定低温冲击脆化温度。需要说明的是，低温冲击脆化温度的值越小，则表示越能够在更低温下维持柔软性，耐寒性(低温柔软性)越提高。低温冲击脆化试验的样品(试验片)设定为40.0mm×6.0mm×2.0mm的条状。另外，在吉曼扭转试验中，依据JIS K 6261(2006)进行，测定吉曼扭转试验的T10、即扭转刚度达到23℃下的值的10倍的温度。吉曼扭转试验T10的温度的值越小，则表示越能够在更低温下维持柔软性，耐寒性(低温柔软性)越提高。
[0088] 将对配合1～7的橡胶组合物分别进行的、橡胶硬度测定试验、低温冲击脆化试验、吉曼扭转试验的结果示于表7中。
[0089]
[0090] 由表7的结果可知下述内容。如果参考配合1～6的橡胶组合物的橡胶硬度的结果，橡胶硬度根据增塑剂的添加量而降低。如果参考配合4和配合7的橡胶组合物的橡胶硬度的结果，基本没有观察到因增塑剂的种类引起的橡胶硬度的差异。如果参考配合1～6的橡胶组合物的低温冲击脆化温度和吉曼扭转试验温度的结果，己二酸类增塑剂的添加量越多，则越观察到低温冲击脆化温度、吉曼扭转试验温度的降低。由此可知，通过添加己二酸类增塑剂，橡胶组合物的耐寒性提高。另外，如果参考配合1、4、7的橡胶组合物的低温冲击脆化温度和吉曼扭转试验温度的结果，对于醚酯类增塑剂而言，虽然没有得到像己二酸类增塑剂那样的效果，但通过添加醚酯类增塑剂，观察到耐寒性的提高。由上可知，通过在橡胶组合物中添加增塑剂，形成即使在极低温下也不会硬化、具有与常温无显著差异的程度的柔软性的构成。
[0091] [齿形带的物性评价试验]
[0092] 接着，对本实施例的齿形带进行物性评价试验。
[0093] 使用表7所示的配合1～7的橡胶组合物和表6所示的芯线2和芯线5，制作实施例1～4和比较例1～4的八种齿形带。需要说明的是，齿形带中使用的齿布与上述齿形带的芯线的耐水性试验相同。另外，关于橡胶组合物的硫化条件，与上述本实施例的齿形带的橡胶组合物的物性评价试验相同，为161℃×25分钟。此外，关于齿形带的成形方法，除了带宽度为10mm以外，与上述本实施例的齿形带的芯线的耐水性试验相同。
[0094] 然后，作为实施例1～4和比较例1～4的八种齿形带的物性评价试验，进行后述的齿剪切力测定试验、橡胶硬度测定试验、耐寒耐久走行试验和起动转矩测定试验。
[0095] 在此，齿形带的齿剪切力测定试验中，在以一定压力按压一个齿的状态下，利用万能试验机以50±10mm/分钟的速度进行拉伸，将拉伸值的最大值作为齿剪切力。将对实施例1～4和比较例1～4的齿形带分别进行的齿剪切力测定试验的结果示于表10中。在表10中，将齿剪切力为1200N以上的齿形带评价为◎、将齿剪切力为800N以上且小于1200N的齿形带评价为○、将齿剪切力小于800N的齿形带评价为×。
[0096] 齿形带的橡胶硬度测定试验中，使用依据JIS K 6253(2012)的A型硬度计，关于橡胶硬度，将齿形带在气氛温度(25℃、-30℃)下放置90分钟后，测定齿形带的背面橡胶硬度。将对实施例1～4和比较例1～4的齿形带分别进行的橡胶硬度测定试验的结果示于表10中。
在表10中，将25℃与-30℃的橡胶硬度的差为4°以下的带评价为○、将25℃与-30℃的橡胶硬度的差大于4°的带评价为×。
在表10中，将25℃与-30℃的橡胶硬度的差为4°以下的带评价为○、将25℃与-30℃的橡胶硬度的差大于4°的带评价为×。
[0097] 另外，在齿形带的橡胶硬度测定试验中，通过在25℃下测定的橡胶硬度是否为70°～85°来评价在常温时是否能够确保可使用的齿形带的橡胶硬度。在此，橡胶硬度小于70°时，齿形带过于柔软，因此，产生会粘附于所卷挂的皮带轮等上的问题。另一方面，橡胶硬度超过80°时，齿形带过硬，因此，在卷挂于皮带轮等上时的弯曲性方面产生问题。
[0098] 关于齿形带的耐寒耐久走行试验，在将齿形带架设于16齿的驱动皮带轮(Dr)和16齿的从动皮带轮(Dn)上的状态下，在-30℃的气氛下放置15小时后，在表8所示的耐寒耐久走行条件下，对直到在带背面产生裂纹为止的走行时间进行测定。将对实施例1～4和比较例1～4的齿形带分别进行的耐寒耐久走行试验的结果示于表10中。在表10中，将直到产生裂纹为止的时间为50小时以上的带评价为◎、将直到产生裂纹为止的时间为30小时以上且小于50小时的带评价为○、将直到产生裂纹为止的时间小于30小时的带评价为×。
[0099] [表8]
[0100]气氛下温度 -30℃
驱动侧转速 500rpm
张力 130N
走行时间 60小时
驱动侧转速 500rpm
张力 130N
走行时间 60小时
[0101] 关于齿形带的起动转矩测定试验，将齿形带架设于18齿的驱动皮带轮(Dr)和从动皮带轮(Dn)上，在气氛温度(25℃、-30℃)下放置90分钟后，在表9所示的条件下，利用转矩计，手动使皮带轮旋转，测定此时的起动转矩。需要说明的是，如果是耐寒性优良的齿形带，则能够将操作力(起动转矩)抑制得较低。将对实施例1～4和比较例1～4的齿形带分别进行的起动转矩测定试验的结果示于表10和图4中。在表10中，将-30℃下的起动转矩小于25cN·m的带评价为◎、将-30℃下的起动转矩为25cN·m以上且小于30cN·m的带评价为○、将-30℃下的起动转矩为30cN·m以上的带评价为×。
[0102] [表9]
[0104] 关于齿形带的带评价，将上述齿剪切力测定试验的评价为◎或〇、并且橡胶硬度测定试验的评价为〇、并且耐寒耐久走行试验的评价为◎或〇、并且起动转矩测定试验的评价为◎或〇的齿形带作为耐寒性优良的齿形带，评价为〇。另一方面，将上述齿剪切力测定试验、橡胶硬度测定试验、耐寒耐久走行试验、起动转矩测定试验中的任一个评价为×的齿形带作为不具备耐寒性的齿形带，评价为×。如表10所示，评价结果是，实施例1～4的齿形带为耐寒性优良的齿形带，比较例1～4的齿形带为不具备耐寒性的齿形带。
[0105]
[0106] 由表10和图4的结果可知下述内容。
[0107] 在齿剪切力测定试验中可知：随着增塑剂的添加量的增加，齿剪切力降低。具体而言，以增塑剂的添加量以橡胶组合物的配合为表7所示的配合1～6的顺序增加的比较例1、比较例2、实施例2、实施例1、实施例3、比较例3的顺序，齿剪切力降低。对于橡胶组合物的配合为配合6、增塑剂的添加量最多的比较例3的齿形带而言，齿剪切力小，没有达到实用水平。需要说明的是，对橡胶组合物的配合为配合4的实施例1的齿形带与橡胶组合物的配合为配合7的实施例4的齿形带进行比较，也几乎观察不到因增塑剂的种类引起的差异。对芯线使用了表6所示的芯线2的实施例1的齿形带与芯线使用了表6所示的芯线5的比较例4的齿形带进行比较，也几乎观察不到因芯线的种类引起的差异。
[0108] 在橡胶硬度测定试验中，与橡胶组合物的配合为表7所示的配合1、2的比较例1、2的齿形带相比，配合3～7的实施例1～4和比较例3、4的齿形带的25℃与-30℃的橡胶硬度的差的评价为〇，可知通过增塑剂的添加能够抑制-30℃下的橡胶硬度的升高。即，对于添加有相对于橡胶成分100质量份为5质量份以上的增塑剂的配合3～7的实施例1～4和比较例3，4的齿形带而言，在25℃和-30℃下测定的橡胶硬度的值的差小，为4°以下。需要说明的是，对橡胶组合物的配合为配合4的实施例1的齿形带与橡胶组合物的配合为配合7的实施例4的齿形带进行比较，也几乎观察不到因增塑剂的种类引起的差异。对芯线使用了表6所示的芯线2的实施例1的齿形带与芯线使用了表6所示的芯线5的比较例4的齿形带进行比较，也几乎观察不到因芯线的种类引起的差异。
[0109] 另外，对于增塑剂的添加量最多的比较例3的齿形带，25℃的橡胶硬度小于70°，可知在常温时不能确保可使用的齿形带的橡胶硬度。对于实施例1～4和比较例1、2、4的齿形带，确认了：25℃的橡胶硬度包含在70～85°的范围内，即使添加增塑剂，也能够确保常温下的可使用的齿形带的橡胶硬度。
[0110] 在耐寒耐久走行试验中，使用了芯线2并且添加有相对于橡胶成分100质量份为10质量份以上的己二酸类增塑剂的实施例1、3和比较例3的齿形带，即使走完60小时，在带背面也没有产生裂纹。在此，对于添加有相对于橡胶成分100质量份为5质量份的己二酸类增塑剂的实施例2的齿形带和添加有相对于橡胶成分100质量份为10质量份的醚酯类增塑剂的实施例4的齿形带而言，分别在36小时、34小时在带背面产生了裂纹，但由于走行了30小时以上，因此是实用上允许的范围。即可知，对于在橡胶组合物中配合有醚酯类增塑剂的实施例4的齿形带而言，虽然没有得到像在橡胶组合物中配合有己二酸类增塑剂的实施例1～3和比较例3的齿形带那样的效果，但通过添加增塑剂而使得耐寒耐久走行时间延长。另外，对于没有添加增塑剂的比较例1的齿形带和添加有相对于橡胶成分100质量份为2质量份的己二酸类增塑剂的比较例2的齿形带而言，分别在3.5小时、20小时在带背面产生了裂纹。关于比较例4的齿形带，认为：虽然添加有相对于橡胶成分100质量份为10质量份的己二酸类增塑剂，但由于芯线使用了合股芯线，因而产生了裂纹。认为这是因为：合股捻的芯线与顺捻的芯线相比，耐弯曲疲劳性差。
[0111] 在起动转矩测定试验中，在25℃的试验环境下，实施例1～4的齿形带和比较例1～4的齿形带都没有观察到大的差异。另一方面，在-30℃的试验环境下，起动转矩根据增塑剂的添加量而降低。具体而言，以增塑剂的添加量以橡胶组合物的配合为表7所示的配合1～6的顺序增加的比较例1、比较例2、实施例2、实施例1、实施例3、比较例3的顺序，起动转矩降低。对于没有添加增塑剂的比较例1的齿形带和添加有相对于橡胶成分100质量份为2质量份的己二酸类增塑剂的比较例2的齿形带而言，起动转矩大，没有达到实用的水平。对于在橡胶组合物中配合有醚酯类增塑剂的实施例4的齿形带而言，虽然没有得到像在橡胶组合物中配合有己二酸类增塑剂的实施例1～3和比较例3的齿形带那样的效果，但通过添加增塑剂，能够使-30℃下的起动转矩降低至小于30cN·m。
[0112] 将上述结果汇总可知，通过在构成背部的橡胶组合物中添加增塑剂，能够成形即使在极低温下也不会硬化、具有与常温时无显著差异的程度的柔软性的齿形带。另外可知，即使添加相对于橡胶成分100质量份小于5质量份的量的增塑剂，也不能在极低温时对橡胶组合物赋予与常温时无显著差异的程度的柔软性。另一方面可知，添加相对于橡胶成分100质量份超过20质量份的量的增塑剂时，齿形带的齿剪切力低，不会达到实用的水平。另外可知，利用醚酯类增塑剂，虽然没有得到像己二酸类增塑剂那样的效果，但通过添加增塑剂而使得耐寒性(低温柔软性)提高。可知：即使使用己二酸类增塑剂，在使用合股芯线时，也会在耐寒耐久走行试验中过早地产生裂纹。
[0113] [考察]
[0114] 通过上述试验，明确了下述内容。
[0115] 由表6的结果可知，为了阻碍与水分的接触、提高耐水性，可以将玻璃芯线形成下述构成。
[0116] 使玻璃芯线为顺捻。即，对于顺捻芯线而言，即使浸入水而发生溶胀，耐磨性也优良，因此，在结构上，表面不易被磨损、胶粘成分不易脱离。因此，与合股芯线相比，相对地保留了芯线的保护，耐水性提高。根据表6所示的注水走行试验的芯线4和芯线6的结果，通过使芯线从合股捻变为顺捻(无外涂处理)，拉伸强度保持率提高了约23%，由此也确认了顺捻的玻璃芯线的优良的耐水性。
[0117] 此外，对芯线的胶粘处理层进一步进行外涂处理，制作作为保护层的外涂处理层，防止与水分接触。根据表6所示的注水走行试验的芯线2和芯线4的结果，通过使芯线从合股捻变为顺捻并进一步进行外涂处理，拉伸强度保持率提高了约61%，由此也确认了由外涂处理带来的优良的耐水性。
[0118] 由表10的结果可知，为了即使在极低温状态下放置也不会硬化、具有与常温时无显著差异的程度的柔软性、能够以小的转矩起动，可以形成下述构成。
[0119] 通过使芯线为顺捻，不仅是在常温下、而且在-20～-30℃的极低温下也能够维持耐弯曲疲劳性。另外，为了使构成齿形带的背部的橡胶组合物为即使在极低温下也不会硬化的柔软的配合，在橡胶组合物中添加增塑剂。在此，增塑剂的添加量相对于橡胶成分100质量份设定为5～20质量份。另外，增塑剂优选己二酸类增塑剂，此外，还可以使用醚酯类增塑剂、醚类增塑剂、酯类增塑剂、邻苯二甲酸类增塑剂等。
[0120] 根据表10所示的齿剪切力测定试验的结果，对于上述构成的实施例1～4的齿形带，在以一定压力按压齿形带的一个齿的状态下，利用万能试验机以50±10mm/分钟的速度进行拉伸，作为拉伸值的最大值的齿剪切力为800N～1500N，确认到优良的齿的强度、耐齿缺口性。另外，根据表10所示的橡胶硬度测定试验的结果，对于上述构成的实施例1～4的齿形带，使用依据JIS K 6253(2012)的A型硬度计在-30℃的气氛下放置90分钟后测定的齿形带的背部橡胶的橡胶硬度相对于在25℃的气氛下放置90分钟后测定的齿形带的背部橡胶的橡胶硬度仅增大+0°～+4°，确认到优良的耐寒性。另外，根据表10所示的橡胶硬度测定试验的结果，对于上述构成的实施例1～4的齿形带，使用依据JIS K6253(2012)的A型硬度计在25℃的气氛下放置90分钟后测定的齿形带的背面橡胶的橡胶硬度包含在70°～85°的范围内，确认了能够确保常温下的可使用的齿形带的橡胶硬度。另外，根据表10所示的耐寒耐久走行试验的结果，对于上述构成的实施例1～4的齿形带，使在卷挂于双轴布置的皮带轮上的状态下在-30℃的气氛下放置15小时后的齿形带走行至产生裂纹为止的走行时间为30小时以上，确认到优良的耐寒性。此外，根据表10所示的起动转矩测定试验的结果，对于上述构成的实施例1～4的齿形带，对于在将齿形带卷挂于双轴布置的皮带轮上的状态下在-30℃的气氛下放置90分钟后的齿形带，用于使皮带轮旋转180°而起动所需的起动转矩小于
30cN·m，确认到优良的耐寒性。
30cN·m，确认到优良的耐寒性。
[0121] 由上可知，对顺捻的玻璃芯线进行胶粘处理而形成胶粘处理层后、进一步进行外涂处理而形成外涂处理层并且在构成背部的橡胶组合物中添加相对于橡胶成分100质量份为5～20质量份的增塑剂而制作的齿形带在确保耐弯曲疲劳性的同时耐水性和耐寒性优良。
[0122] 以上，基于附图对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为具体的构成不限于这些实施方式和实施例。本发明的范围不仅由上述的实施方式和实施例的说明表示，而且由权利要求书表示，进一步包括与权利要求书均等的含义和范围内的全部变更。
[0124] 产业上的可利用性
[0125] 利用本发明，能够得到在确保耐弯曲疲劳性的同时耐水性和耐寒性优良的齿形带。
[0126] 符号说明
[0127] 1 齿形带
[0128] 2 齿部
[0129] 3 芯线
[0130] 4 背部
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