ПРИВОДНОЙ РЕМЕНЬ
DRIVE BELT

Область техники
Настоящее изобретение относится к приводному ремню и, в частности, к зубчатому приводному ремню, используемому в условиях высокой температуры и высокой нагрузки.
Уровень техники
Зубчатые ремни широко используются для силовой передачи в двигателях внутреннего сгорания автомобилей и т.п. В последнее время зубчатые ремни все больше используются в условиях высокой температуры и высокой нагрузки. То есть уменьшение размеров двигателей или т.п. требует, чтобы зубчатые ремни использовались в средах с более высокой температурой и чтобы они были меньше по ширине. Для увеличения долговечности зубчатого ремня в условиях высокой нагрузки в зубчатую резину обычно вводят, например, короткое волокно или т.п., а в качестве зубчатой резины используют каучук с относительно высоким модулем упругости на основе так называемой технологии предварительного формования.
Кроме того, в условиях высокой температуры увеличивается степень деформации, претерпеваемой зубьями зубчатого ремня. Следовательно, увеличивается величина внутреннего теплообразования, так что повышается вероятность термодеструкции зубчатого ремня. Кроме того, резина и ткань в участках оснований зубьев периодически подвергаются удлинению в значительной степени, и, следовательно, повышается вероятность появления трещин в зубчатом ремне. Для предотвращения трещин и т.п. ткань, короткое волокно, корд и т.п. обычно подвергаются поверхностной обработке с использованием RFL (латекса, содержащего резорцино-формальдегидную смолу), резинового клея или т.п., для того чтобы увеличить силы сцепления резины с этими элементами.
Кроме того, как описано, например, в публикации заявки на патент Японии JP 2008-261489, известен ручейковый ремень, который имеет такую структуру, в которой резорцино-формалиновая смола или меламиновая смола включена в связующую резину, чтобы увеличить силу сцепления между кордом и связующей резиной, в которую встроен корд.
Технические задачи
В последнее время на рынке требуется все более высокий уровень долговечности, и поэтому стало трудно увеличивать в достаточной степени долговечность, чтобы обеспечить требуемый уровень, посредством использования только резины с высокой прочностью и короткого волокна и посредством обработки поверхности различных элементов с использованием RFL или резинового клея. Кроме того, зубчатая резина с высоким модулем упругости склонна утрачивать сцепление с тканью или коротким волокном и терять упругость при высокой температуре. Кроме того, когда резорцино-формалиновую смолу или меламиновую смолу вводят в связующую резину, как описано в JP 2008-261489, сила сцепления может увеличиться, однако прочность на отрыв и т.п. самой резины может снижаться так, что в некоторых случаях повышается вероятность появления сдвига зуба, трещин и т.п.
В связи с этим, задачей настоящего изобретения является улучшение силы сцепления между резиной и различными элементами, при увеличении прочности самой резиной посредством улучшения прочности на отрыв и т.п. также в условиях высокой температуры, чтобы тем самым увеличить долговечности ремня, используемого в условиях высокой нагрузки и высокой температуры.
Решение технических задач
Приводной ремень в соответствии с настоящим изобретением содержит резиновую часть, которая подвергается формованию посредством вулканизации резиновой смеси, включающей в себя резину, резорцин и меламиновую композицию.
Как правило, резиновая часть склеена с кордом или тканью или включает в себя короткое волокно, встроенное в нее. При этом, предпочтительно, в резиновую часть встроено арамидное короткое волокно. Кроме того, резиновая смесь, предпочтительно, включает в себя гидрированный нитрильный каучук. Кроме того, резиновая смесь, предпочтительно, дополнительно включает в себя диоксид кремния. Кроме того, по меньшей мере одно из корда, ткани и короткого волокна, предпочтительно, подвергается RFL обработке, и включает RFL компоненты, приклеенные к его поверхности.
Приводной ремень, предпочтительно, представляет собой зубчатый ремень с зубчатой резиной. Кроме того, резиновая часть, предпочтительно, составляет по меньшей мере часть зубчатой резины. При этом в качестве меламиновой композиции используется гексаметоксиметилолмеламиновая композиция. Отмечается, что гексаметоксиметилолмеламиновая композиция представляет собой, например, гексаметоксиметилолмеламин, его частично конденсированный олигомер или их смесь.
Например, зубчатый ремень включает в себя корд, зубчатую резину, расположенную на одной стороне поверхности, опорную резину, расположенную на другой стороне поверхности, и облицовочную ткань, покрывающую упомянутую одну сторону поверхности зубчатой резины, причем упомянутая одна сторона поверхности и упомянутая другая сторона поверхности расположены через корд друг от друга. В данном случае, по меньшей мере упомянутая одна сторона поверхности рифленой резины образована посредством резиновой части, и облицовочная ткань приклеена к резиновой части.
Способ изготовления приводного ремня в соответствии с настоящим изобретением включает формование резиновой части, составляющей по меньшей мере часть приводного ремня, посредством вулканизации резиновой смеси, включающей в себя резину, резорцин и меламиновую композицию.
Полезные эффекты изобретения
В настоящем изобретении в резиновую смесь включены специальные внутренние связующие реагенты. Таким образом, долговечность ремня может быть улучшена за счет увеличения прочности самой резины при повышении прочности сцепления резины с кордом, тканью, коротким волокном и т.п.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в разрезе зубчатого ремня в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид в разрезе, показывающий способ изготовления зубчатого ремня в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 - вид в разрезе зубчатого ремня в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 - схема испытаний на долговечность при высокой нагрузке; и
Фиг. 5 - график, показывающий результаты испытаний на долговечность при высокой нагрузке.
Перечень ссылочных позиций
10 - зубчатый ремень (приводной ремень)
11 - зубчатая резина
12 - опорная резина
13 - основание ремня
14 - корд и
20 - облицовочная ткань (ткань)
Описание вариантов осуществления изобретения
Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показан зубчатый ремень первого варианта осуществления настоящего изобретения. Зубчатый ремень 10 образован в бесконечной форме и используется посредством оборачивания вокруг ведомого и ведущего шкивов (не показанных), например, в двигателе внутреннего сгорания или т.п. Зубчатый ремень 10 представляет собой синхронный ремень, который передает крутящий момент (движущую силу) от ведущего шкива ведомому шкиву посредством синхронной силовой передачи.
Зубчатый ремень 10 включает в себя основание 13 ремня и корд 14. Основание 13 ремня образовано целиком посредством зубчатой резины 11, предусмотренной на одной стороне его поверхности, и опорной резины 12, предусмотренной на другой стороне поверхности. Корд 14 спирально скручен и встроен в граничный участок между зубчатой резиной 11 и опорной резиной 12 и продолжается в продольном направлении ремня. Корд 14 приклеен к зубчатой резине 11 и опорной резине 12.
В зубчатой резине 11, зуб 15 и основание 16 зуба образованы поочередно на одной стороне поверхности основания 13 ремня в продольном направлении ремня. Облицовочная ткань (ткань) 20, покрывающая зубчатую резину 11 (зуб 15 и основание 16 зуба), приклеена к поверхности зубчатой резины 11 (т.е. к одной поверхности основания 13 ремня).
В зубчатую резину 11 вводят короткое волокно 25, изготовленное из нейлонового волокна, модифицированного нейлонового волокна, полученного посредством модификации нейлона, арамидного волокна или т.п., и имеющее длину волокна примерно от 0,5 до 10 мм. Предпочтительно, в зубчатую резину вводят арамидное короткое волокно, чтобы дополнительно повысить модуль упругости зубчатой резины 11. Кроме того, когда вводят арамидное волокно, две внутренние связующие реагенты, описанные ниже, более вероятно улучшают физические свойства резины, такие как прочность на отрыв и прочность сцепления резины с коротким волокном 25 и т.п. Короткое волокно 25 загружают в зубчатую резину 11, например, в количестве примерно от 4 до 36 частей по весу, предпочтительно примерно от 10 до 25 частей по весу, и особенно предпочтительно, примерно от 12 до 16 частей по весу на 100 частей по весу матрицы, описанной ниже.
Короткое волокно 25, предпочтительно, подвергается обработке средством обработки, включающим полимерный компонент, способный вступать в реакцию с внутренними связующими реагентами, описанными ниже, и предпочтительно подвергается, например, обработке смесью RFL. RFL обработка осуществляется посредством пропитывания, при котором короткое волокно погружают в жидкость для RFL обработки и затем высушивают в процессе нагревания. Жидкость для RFL обработки включает в себя латекс и резорцинформальдегидный конденсат, который разбавляют, например, водой или т.п. Кроме того, полимерный компонент может представлять собой уретановую смолу или эпоксидную смолу.
В центральном участке зуба 15 короткое волокно 25 ориентировано по существу в направлении толщины ремня. По мере того как короткое волокно 25 приближается к поверхности зуба от центрального участка, ориентация короткого волокна 25 отклоняется от направления толщины так, чтобы продолжаться вдоль поверхности зуба. Вблизи верхней части зуба 15 и основания 16 зуба короткое волокно 25 ориентировано по существу в продольном направлении ремня.
Зубчатая резина 11 получается посредством вулканизации и формования резиновой смеси, включающей в себя резину и различные добавки. Резиновая смесь включает в себя гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (HNBR) в качестве основного компонента резины и может включать другие компоненты резины, такие как гидрированный карбоксил-нитрильный каучук (HXNBR) и бутадиен-нитрильный каучук (NBR).
Резиновая смесь, используемая для формования зубчатой резины 11, помимо резины, предпочтительно, включает в себя α,β-этиленненасыщенный карбоксилат металла в качестве матрицы. Однако включение α,β-этиленненасыщенного карбоксилата металла необязательно. α,β-Этиленненасыщенный карбоксилат металла содержится, например, в количестве примерно от 0,2 до 0,4 относительно матрицы (общий вес резины и α,β-этиленненасыщенного карбоксилата металла).
α,β-Этиленненасыщенный карбоксилат металла образуется посредством ионной связи α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты с металлом. В качестве α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, например, используется монокарбоновая кислота, такая как акриловая кислота или метакриловая кислота, или дикарбоновая кислота, такая как малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота или цитраконовая кислота, и предпочтительно, используется метакриловая кислота. В качестве металла используется, например, цинк, магний, кальций, барий, титан, хром, железо, кобальт, никель, алюминий, олово, свинец или т.п., и предпочтительно, используется цинк. Так, например, в качестве соли металла используется диметакрилат цинка.
Резиновая смесь, используемая для формования зубчатой резины 11, дополнительно включает в себя резорцин и меламиновую композицию в качестве внутренних связующих реагентов. В данном варианте осуществления, включение данных композиций приводит к полимеризации меламиновой композиции или резорцина, например, при нагревании во время формования посредством вулканизации, и в свою очередь во время образования сетчатой структуры. В результате увеличивается прочность на отрыв и т.п. зубчатой резины 11, а также увеличивается прочность сцепления зубчатой резины 11 с кордом 14, облицовочной тканью 20 и коротким волокном 25.
Меламиновая композиция представляет собой, например, меламиновую композицию, содержащую по меньшей мере частично метоксиметилированные аминогруппы. Конкретные примеры меламиновой композиции включают гексаметоксиметилолмеламиновые композиции, такие как гексаметоксиметилолмеламин, его частично конденсированные олигомеры и их смеси. Меламиновая композиция, предпочтительно, обладает вязкостью при 25°С (в соответствии с DIN19268) в пределах примерно от 3000 до 8000 мПа·с.
Резорцин содержится в количестве от 0,3 до 8 частей по весу, предпочтительно от 0,5 до 4,5 частей по весу, и более предпочтительно, от 1,5 до 3,0 частей по весу на 100 частей по весу матрицы резиновой смеси. Кроме того, содержащиеся части (вес) меламиновой композиции, предпочтительно, меньше, чем содержащиеся части резорцина. Меламиновая композиция содержится в количестве от 0,2 до 5 частей по весу, предпочтительно, от 0,3 до 2,7 частей по весу, и более предпочтительно, от 0,9 до 1,8 частей по весу на 100 частей по весу матрицы резиновой смеси. Если содержащееся количество любого из меламиновой композиции и резорцина превышает вышеописанный диапазон, то прочность на отрыв, прочность на разрыв и т.п. имеют тенденцию к снижению. С другой стороны, если содержащееся количество ниже, чем вышеописанный диапазон, то улучшение прочности сцепления затруднено.
Резиновая смесь, используемая для формования зубчатой резины 11, предпочтительно, включает в себя диоксид кремния. Диоксид кремния используется в виде мелкодисперсных частиц, порошка или т.п. В данном варианте осуществления, вода, содержащаяся в диоксиде кремния, вынуждает меламиновую композицию выделять формальдегид. Затем резорцин подвергается полимеризации с формальдегидом, и меламиновая композиция также подвергается полимеризации. В результате сила сцепления, прочность на отрыв и т.п. улучшаются, как описано выше. Количество диоксида кремния находится в пределах от 5 до 50 частей по весу, и предпочтительно, от 20 до 40 частей по весу на 100 частей по весу матрицы резиновой смеси.
Резиновая смесь, используемая для формования зубчатой резины 11, дополнительно включает в себя известные добавки для резины, такие как вулканизирующий реагент, пластификатор, смазку и сажу. В данном варианте осуществления, в качестве вулканизирующего реагента используется вулканизирующий реагент на основе органического пероксида.
Хотя не ограничена конкретно, облицовочная ткань 20 представляет собой, например, ткань, включающую в себя первые нити (например, уточные нити), продолжающиеся в продольном направлении ремня, и вторые нити (например, основные нити), продолжающиеся в поперечном направлении ремня, которые переплетены. В облицовочной ткани 20, например, первые нити состоят из упругих нитей, а вторые нити состоят из неупругих нитей. Таким образом, облицовочная ткань 20 является упругой в продольном направлении ремня, и более легко формуется в волнистую форму при предварительном формовании. В данном варианте осуществления по меньшей мере часть волокна, составляющего облицовочную ткань 20, предпочтительно, представляет собой арамидное волокно для улучшения прочности поверхности ремня и, например, по меньшей мере некоторые из первых нитей, предпочтительно, представляют собой арамидное волокно. Кроме того, при необходимости облицовочная ткань 20 подвергается обработке посредством пропитывания или т.п., такой как RFL обработка.
Резиновую смесь, используемую для формования зубчатой резины 11, приготавливают следующим образом. Сначала другие добавки, такие как короткое волокно, диоксид кремния и т.п. для резиновой смеси, помимо вулканизирующего реагента и внутренних связующих реагентов (резорцина и меламиновой композиции), смешивают с резиной, предпочтительно, при температуре выше температуры для основного перемешивания, описанного ниже. Затем добавляют внутренние связующие реагенты, и смесь дополнительно перемешивают (основное перемешивание). При данном основном перемешивании, температура перемешивания, предпочтительно, равна 100°С или выше. Перемешивание при данной температуре приводит к выходу воды из диоксида кремния в смесь и облегчает выделение формальдегида из меламиновой композиции вышеописанным способом. Затем к основной перемешанной смеси добавляют вулканизирующий реагент, и полученную в результате смесь перемешивают при температуре ниже температуры вулканизации вулканизирующего реагента (ниже температуры перемешивания для основного перемешивания). Таким образом, получается резиновая смесь (дополнительное перемешивание). Резиновую смесь формуют в лист и используют в качестве листа 11′ зубчатой резины (см. фиг. 2). Однако способ перемешивания резины не ограничен данным способом и при необходимости, например, при основном перемешивании или дополнительном перемешивании могут быть введены другие добавки, помимо вулканизирующего реагента.
В качестве опорной резины 12, может быть использована резина, используемая в качестве опорной резины для известного зубчатого приводного ремня, и опорная резина 12, предпочтительно, не нагружает короткое волокно. Кроме того, резина, используемая в качестве опорной резины 12, предпочтительно, изготовлена в основном из HNBR, как и зубчатая резина 11, и при необходимости может включать в себя другие компоненты резины.
Ниже описан способ изготовления зубчатого приводного ремня 10 данного варианта осуществления со ссылкой на фиг. 2. В данном варианте осуществления облицовочная ткань 20, обработанная посредством пропитывания или т.п., сначала подвергается предварительному формованию известным способом в волнистую форму, содержащую чередующиеся зубья 23 и основания 24 зубьев.
Затем лист 11′ зубчатой резины приклеивают под давлением к одной поверхности облицовочной ткани 20, имеющей волнистую форму. Таким образом получается резиносодержащая облицовочная ткань 26. Лист 11′ зубчатой резины прижимают к облицовочной ткани 20. В результате лист 11′ зубчатой резины, приклеенный под давлением, будет относительно толстым на зубе 23 и относительно тонким на основании 24 зуба. Кроме того, короткое волокно 25, загруженное в лист 11′ зубчатой резины, которое было введено в продольном направлении, при приклеивании под давлением будет отклоняться соответствующим образом, как очевидно из фиг. 2, и ориентироваться, по существу, таким же образом, как и короткое волокно в зубчатом ремне 10.
Полученную таким образом резиносодержащую облицовочную ткань 26 обматывают вокруг зубчатой формы 30. Зубчатая форма 30 имеет цилиндрическую форму и содержит внешнюю периферийную поверхность, на которой предусмотрены углубленные участки 31 и выпуклые участки 32, размещенные поочередно в окружном направлении. Каждый зуб 23 резиносодержащей облицовочной ткани 26 расположен внутри соответствующего углубленного участка 31. Отмечается, что обычно каждый зуб 23 резиносодержащей облицовочной ткани 26 имеет форму, которая не полностью соответствует углубленному участку 31, и между зубом 23 и углубленным участком 31 имеется промежуток.
Затем, корд 14 спирально наматывают вокруг листа 11′ зубчатой резины, и лист 12′ опорной резины дополнительно наматывают вокруг корда 14. После этого зубчатую форму 30 помещают в вулканизационную камеру (не показанную). Отмечается, что лист 11′ зубчатой резины и лист 12′ опорной резины представляют собой листы невулканизированной резины, которые должны быть преобразованы в зубчатую резину 11 и опорную резину 12 после формования посредством вулканизации.
В вулканизационной камере, резиносодержащая облицовочная ткань 26 и т.п., которые намотаны вокруг зубчатой формы 30, подвергается нагреванию, например, паром, и опрессовке от внешней стороны к внутренней стороне при помощи вулканизационной оболочки или т.п., предусмотренной в вулканизационной камере. В результате опрессовки и нагревания, пространства внутри углубленных участков 31 полностью устраняются, и облицовочная ткань 20, листы 11′ и 12′ резины и корд 14 соединяются друг с другом посредством вулканизации листов 11′ и 12′ резины и т.п. Таким образом, получается листовая заготовка для ремня. Листовую заготовку для ремня снимают с зубчатой формы 30, при необходимости подвергают шлифованию или т.п., и затем отрезают кусок заданной ширины. Таким образом получается зубчатый ремень 10 (см. фиг. 1).
В данном варианте осуществления, введение в зубчатую резину 11 вышеописанных двух внутренних связующих реагентов, как описано выше, повышает прочность, такую как прочность на отрыв самой резины, а также увеличивает силу сцепления с кордом 14, облицовочной тканью 20 и коротким волокном 25. В результате, повышается долговечность ремня даже в условиях высокой температуры и высокой нагрузки.
На фиг. 3 показан зубчатый ремень в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Второй вариант осуществления аналогичен первому варианту осуществления за исключением структуры зубчатой резины. Отличия второго варианта осуществления от первого варианта осуществления описаны ниже.
Во втором варианте осуществления, зубчатая резина 11 включает в себя резину 37 внутренней части и резину 38 поверхности зуба. Резина 37 внутренней части составляет значительную часть зуба 15, наслоена на опорную резину 12 и имеет форму, соответствующую форме зуба 15. Резина 38 поверхности зуба тонкая, наслоена на резину 37 внутренней части и расположена на поверхности зубчатой резины 11. Кроме того, облицовочная ткань 20 покрывает и приклеена к внешней периферийной поверхности резины 38 поверхности зуба.
В данном варианте осуществления, резина 38 поверхности зуба получается посредством формования такой же резиновой смеси, как резиновая смесь зубчатой резины 11 в первом варианте осуществления, за исключением того, что короткое волокно не введено. Другими словами, резина 38 поверхности зуба сформована посредством использования резиновой смеси, в которую включены диоксид кремния, резорцин, меламиновая композиция и т.п. С другой стороны, резина 37 внутренней части получается посредством формования резиновой смеси, имеющей такую же структуру, как и структура зубчатой резины 11 первого варианта осуществления, за исключением того, что не включены резорцин и меламиновая композиция. Отмечается, что поскольку материал, ориентация и т.п. короткого волокна 25 в резине внутренней части такие же, как в первом варианте осуществления, их описания не приводятся.
В данном варианте осуществления, вышеописанные два внутренних связующих реагента введены в резину 38 поверхности зуба, как описано выше. Таким образом, можно повысить прочность сцепления зубчатой резины 11 с облицовочной тканью 20, а также повысить прочность зубчатой резины 11 вблизи поверхности зуба. Кроме того, поскольку предусмотрена резина 38 поверхности зуба, сцепление между облицовочной тканью 20 и зубчатой резиной 11 не затрудняется коротким волокном, и больше вероятность того, что прочность сцепления между ними будет улучшена.
Отмечается, что в данном варианте осуществления резина 37 внутренней части может быть получена посредством формования резиновой смеси, в которую включены резорцин, меламиновая композиция и т.п., как в случае резины 38 поверхности зуба. Кроме того, способ изготовления зубчатого ремня данного варианта осуществления аналогичен способу изготовления зубчатого ремня первого варианта осуществления за исключением того, что два слоя (лист резины поверхности зуба и лист резины внутренней части) приклеивают под давлением не к листу резины, а к облицовочной ткани. Поэтому их описания не приводятся.
Отмечается, что в каждом из вышеописанных вариантов осуществления, резина, составляющая каждую из зубчатой резины 11 и опорной резины 12, может включать компоненты резины, такие как другой сополимер этилена, пропилена и диена (ethylene-propylene-diene copolymer - EPDM), помимо HNBR, NBR и HXNBR, описанных выше, или может включать в себя другой компонент резины, помимо HNBR, в качестве основного компонента.
Кроме того, в каждом из вышеописанных вариантов осуществления облицовочная ткань 20 и корд 14 каждый, предпочтительно, содержит поверхности, к которым компонент резины, способный вступать в реакцию с внутренними связующими реагентами, прикрепляют посредством, например, подвергания облицовочной ткани 20 и корда 14 RFL обработке или т.п., как в случае короткого волокна 25.
Ниже показаны примеры в виде конкретных примеров настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничено приведенными ниже примерами.
В каждом из упомянутых примеров и сравнительных примеров резиновая смесь, имеющая состав, показанный в Таблице 1, была получена следующим образом, а именно в матрицу вводили другие добавки, помимо вулканизирующего реагента и внутренних связующих реагентов (резорцина и гексаметоксиметилолмеламиновой композиции), показанных в Таблице 1, и смесь перемешивали при температуре 120-160°С. Затем в нее добавляли внутренние связующие реагенты, и смесь перемешивали при температуре 100-130°С (основное перемешивание). Кроме того, в нее вводили вулканизирующий реагент, и смесь подвергали дополнительному перемешиванию при температуре ниже 100°С.
Таблица 1
Пр. 1
Пр. 2
Пр. 3
Пр. 4
Пр. 5
Пр. 6
Пр. 7
Пр. 8
Пр. 9
Пр. 10
Пр. 11
Пр. 12
Пр. 13
Ср. пр. 1
Ср. пр. 2
Ср. пр. 3
Ср. пр. 4
Ср. пр. 5
Ср. пр. 6
Матрица
EPDM
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100
100
-
-
-
-
-
100
HXNBR
-
-
15
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
15
-
-
HNBR, содержание диметакрилат цинка
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
-
-
100
100
100
100
100
-
ZDMA
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
14
14
-
-
-
-
-
14
Короткое волокно
Арамидное короткое волокно (необработ.)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
12
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Арамидное короткое волокно
16
12
16
12
12
12
12
8
4
-
-
-
-
16
12
8
16
-
-
Внутренний связующий реагент
Гексамето-ксиметилол-меламиновая композиция
0,9
0,9
0,9
0,45
1,8
2,7
3,6
0,9
0,9
0,9
0,9
1,7
3,4
-
-
-
-
-
-
Резорцин (А)
1,5
1,5
1,5
0,75
3
4,5
6
1,5
1,5
1,5
1,5
2,8
5,7
-
-
-
-
-
-
Другие добавки
Сажа
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
5
5
10
10
10
10
10
5
Диоксид кремния
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
40
40
30
30
30
30
30
40
Пластификатор
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
-
-
8
8
8
8
8
-
Стеариновая кислота
1,5
1,5
1,5
1,2
2,3
2,7
3,1
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
3
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
-
Сшивающий агент
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
-
0,1
0,1
4
4
4
4
-
0,1
Антиоксидант
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
1
1
3
3
3
3
3
1
Вулканизирующий реагент (на основе органического пероксида)
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
16
6
6
12
12
12
12
16
6
Всего
186,9
182,9
201,9
181,4
186,1
188,9
191,7
178,9
174,9
182,9
170,9
172,1
178,2
184,5
180,5
176,5
199,5
168,5
166,1
В/А (весовое отношение)
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0,59
0
0
0
0
0
0
Предел прочности при растяжении (TS<sub>b</sub>)
Норм. темп. Мпа
26,2
24,1
24,4
21,03
21,23
20,2
21,23
21
23,6
19,8
22,8
18,7
16,6
25,8
20,4
24,5
17,5
26,6
18,2
Повыш. темп (120°С) МПа
13.9
14,8
15,9
11,51
11,43
9,37
8,42
9,01
7,97
11,8
9,7
10,6
8,83
13,8
8,6
8,2
10,1
8,8
10
Удерж. Способность, % (повыш./норм. × 100)
53
61
65
55
54
46
40
43
34
60
43
57
53
53
42
33
58
33
55
Прочность на отрыв (TR)
Норм. темп.
90,2
83,3
88,1
86,6
88,2
90,33
89,7
85,8
73,3
65,7
69,8
56
56,2
91,4
80,3
73,3
86,5
70,9
58,4
Повыш. темп. (120°С) Н/мм
47,8
42,7
46,1
39,9
46,8
46,22
41,9
35,4
34,6
39,8
32,9
27,2
26,6
41
36,7
32,7
37,7
35,7
28,8
Удерж. способность % (повыш./норм. × 100)
53
51
52
46
53
51
47
41
47
61
47
49
47
45
46
45
44
50
49
Прочность при отслаив. относительно облицовочной ткани (T<sub>F</sub>)
Норм. темп. Н/мм
164
145
140
146
189
-
188
225
198
137
Разрыв резины
-
-
136
-
-
112
Разрыв резины
-
Повыш. темп. (120°С) Н/мм
61
62
65
60
64
-
55
70
66
54
Разрыв резины
-
-
55
-
-
48
Разрыв резины
-
Прочность при отслаивании относи-тельно кордов (T<sub>F</sub>)
Норм. темп. Н/мм
161
157
-
-
-
-
-
169
171
179
226*
98*
121*
151
-
-
-
184*
110*
Повыш. темп. Н/мм
80
81
-
-
-
-
-
93
95
83
79*
57*
57*
71
-
-
-
65*
57*
Прочность при отслаивании ткани
Верхняя часть зуба Н/19,1 мм
309,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
150
-
-
-
-
-
*1 "-" означает, что элемент не был включен, или не было определено.
*2 Числовое значение матрицы и каждой из добавок, таких как короткое волокно, означает количество в частях по весу.
*3 HNBR, содержащий диметакрилат цинка, был получен посредством предварительного смешивания диметакрилата цинка с HNBR при весовом отношении 80:20. Кроме того, HNBR имел процент гидрогенизации 96%.
*4 В качестве арамидного короткого волокна была использована Technora (название продукта), которая представляет собой параарамидное короткое волокно с длиной волокна 1 мм. Отмечается, что в Таблице 1 «арамидное короткое волокно» означает арамидное короткое волокно, подвергнутое RFL обработке (весовое отношение RF/L=1/5, в качестве латекса был использован NBR латекс), а арамидное короткое волокно (необработанное) означает арамидное короткое волокно, не подвергнутое никакой обработке посредством пропитывания, такой как RFL обработка.
*5 Используемая гексаметоксиметилолмеламиновая композиция представляла собой частичного конденсированный олигомер гексаметоксиметилолмеламина, имеющий вязкость при 25°С (в соответствии с DIN19268) 5500 мПа·с.
*6 * в Таблице 1 означает, что в качестве корда был использован арамидный корд.
Оценка физический свойств резиновых смесей
Ниже описана оценка физических свойств резиновой смеси каждого из примеров и сравнительных примеров. Результаты показаны в Таблице 1.
b
Предел прочности при растяжении (TS)
b
Образцы резины в форме гантели №5 были получены посредством вулканизации и формования резиновой смеси каждого из образцов и сравнительных образцов при 160°С в течение 20 минут под давлением 150 кгс. Используя упомянутые образцы резины, измеряли предел прочности при растяжении (TS) при нормальной температуре (23°С) и при повышенной температуре (120°С) в соответствии с JIS K6251. Отмечается, что в образцах резины короткое волокно было ориентировано вдоль направления растяжения.
Прочность на разрыв (TR)
b
Образцы вулканизированной резины, а именно «не прорезанные контрольные куски», были получены из резиновой смеси каждого из примеров и сравнительных примеров при таких же условиях вулканизации, как и условия вулканизации при растягивающей нагрузке при отрыве (TS). При использовании образцов резины, прочность на растяжение (TR) измеряли при нормальных условиях (23°С) и при условиях повышенной температуры (120°С) в соответствии с JIS K6252.
F
Прочность при отслаивании относительно облицовочной ткани (T)
F
Каждый образец получен посредством приклеивания листа невулканизированной резины, изготовленного из резиновой смеси каждого из упомянутых образцов и сравнительных образцов, к облицовочной ткани при температуре вулканизации 160°С в течение 20 минут под давлением 40 кгс. Используя образцы (шириной 25 мм), измеряли прочность при отслаивании (T) вулканизированной резины относительно облицовочной ткани при нормальной (23°С) и повышенной (120°С) температурах в соответствии с JIS K6256-1.
Отмечается, что облицовочная ткань, использованная при данном измерении, представляла собой плетеную ткань, в которой основные нити и уточные нити были переплетены в саржевом переплетении 2/2, и которая была подвергнута RFL обработке (весовое отношение RF/L=1/5, в качестве латекса был использован NBR латекс). При этом основные нити представляли собой неупругие нити, составленные из нейлоновой волоконной пряжи плотностью 110 dtex. Уточные нити представляли собой упругие нити, составленные из смешанной пряжи, в которой промежуточные нитки, изготовленные из параарамидных волокнистых нитей плотностью 220 dtex (название продукта: Technora), были намотаны вокруг центральных ниток из уретановых упругих ниток плотностью 470 dtex, и покрывающие нитки, изготовленные из нейлонового волокна плотностью 110 dtex, были дополнительно намотаны вокруг промежуточных ниток. Отмечается, что уточные нитки продолжались в продольном направлении образца, и направление волокон короткого волокна было таким же, как продольное направление образца.
F
Прочность при отслаивании относительно корда (T)
F
Каждый образец получен посредством выравнивания кордов в продольном направлении листа невулканизированной резины, изготовленного из резиновой смеси каждого из упомянутых примеров и сравнительных примеров, размещения поддерживающей ткани на кордах и объединения этих материалов друг с другом при температуре 160°С в течение 20 минут под давлением 40 кгс. Используя упомянутые образцы (шириной 25 мм), измеряли прочность при отслаивании (T) резины относительно корда при нормальной температуре (23°С) и при повышенной температуре (120°С) в соответствии с JIS K6256-1. Отмечается, что в примерах 11-13 и сравнительных примерах 5 и 6 в качестве кордов были использованы арамидные корды, а в других примерах и сравнительных примерах в качестве кордов были использованы стеклянные корды.
Оценка эксплуатационных характеристик ремней
В каждом из примера 1 и сравнительного примера 1, зубчатые ремни были получены в соответствии с первым вариантом осуществления, и эксплуатационные характеристики ремней оценивали так, как описано ниже. А именно, облицовочная ткань, которую использовали при вышеописанном испытании на сцепление, была подвергнута RFL обработке упомянутым способом и затем предварительному формованию в рифленую форму так, что уточные нити продолжались в продольном направлении ремня. Кроме того, лист зубчатой резины, изготовленный из резиновой смеси, имеющей состав, показанный в Таблице 1, приклеивали под давлением к облицовочной ткани. Таким образом получали резиносодержащую облицовочную ткань. Затем резиносодержащую облицовочную ткань, стеклянный корд и лист опорной резины обматывали вокруг зубчатой формы в указанном порядке и подвергали формованию посредством вулканизации в вулканизационной камере. Таким образом получали заготовку для ремня. Заготовку для ремня разрезали и получали RU зубчатые ремни с 92 зубьями и шириной ремня 19,1 мм. Отмечается, что листы опорной резины, используемые в примере 1 и сравнительном примере 1, представляли собой листы опорной резины, изготовленные из резиновой смеси, включающей в себя HNBR в качестве компонента резины, но не содержащей короткого волокна и внутренних связующих реагентов.
Прочность при отслаивании ткани
Зубчатый ремень каждого из примера 1 и сравнительного примера 1 разрезали в форме полоски, и в облицовочной ткани делали зарубку. Затем облицовочную ткань отслаивали от зубчатой резины в продольном направлении со скоростью растягивания 50 мм/мин, при этом усилие, требующееся для отслаивания в верхней части зуба, рассматривалось как прочность при отслаивании ткани. Результаты показаны в Таблице 1.
Испытания на долговечность при высокой нагрузке
Каждый из зубчатых ремней примера 1 и сравнительного примера 1 был оценен на долговечность при высокой нагрузке посредством испытания на долговечность при высокой нагрузке. На фиг. 4 показано устройство 90 для испытания привода, использованное при испытании на долговечность при высокой нагрузке. Устройство 90 для испытания на долговечность при высокой нагрузке содержит ведущий зубчатый шкив 91 с 18 зубьями, ведомый зубчатый шкив 92 с 36 зубьями, натяжной шкив 93 диаметром 55 мм и натяжной зубчатый шкив 94 с 18 зубьями.
В данном испытании, зубчатый ремень 95 наматывали вокруг ведущего зубчатого шкива 91 и ведомого зубчатого ремня 92, и зубчатый ремень 95 вращали со скоростью 4000 об/мин при температуре окружающего воздуха 100°С. На сбегающей стороне ремня прикладывали натяжение к ремню с внешней стороны при помощи натяжного шкива 93, а с внутренней стороны при помощи натяжного зубчатого шкива 94. Кроме того, при вращении зубчатого ремня 95 периодически прикладывали некоторую нагрузку к каждому зубу ремня посредством ведомого зубчатого шкива 92. В данном испытании долговечность ремня оценивали посредством подсчета количества повторений приложенной нагрузки до тех пор, пока в ремне не происходило срезание зуба. Результаты показаны на фиг. 5.
Сначала проводили сравнения между примером 1 и сравнительным примером 1, между примером 2 и сравнительным примером 2, и между примером 8 и сравнительным примером 3 со ссылкой на Таблицу 1. Эти сравнения наглядно показали, что не только прочность при отслаивании, но и физические свойства резины, такие как прочность на отрыв при высокой температуре, улучшались в каждом из случаев, когда в резиновую смесь вводили внутренние связующие реагенты (резорцин и гексаметоксиметилолмеламиновую композицию). Как очевидно из сравнения между примером 3 и сравнительным примером 4, эта тенденция одинаково наблюдалась не только в тех случаях, когда в качестве компонента резины использовали только NHBR, но также и в тех случаях, когда в качестве компонента резины использовали смесь HNBR и HXNBR. Когда прочность при отслаивании и физические свойства резины, такие как прочность на отрыв, улучшаются, как описано выше, долговечность ремня, используемого в условиях высокой нагрузки и высокой температуры, может быть увеличена, как показано в результатах испытаний на долговечность при высокой нагрузке на фиг. 5.
Кроме того, из сравнения примеров 1, 2, 8 и 9 очевидно, что физические свойства резины - особенно физические свойства при высокой температуре - такие как предел прочности на растяжение и прочность на отрыв, увеличивались, когда количество короткого волокна было больше чем 10 частей по весу, в то время как прочность при отслаивании немного уменьшалась, когда количество короткого волокна было больше чем 10 частей по весу. Предположительно, учитывая как физические свойства, так и прочность при отслаивании резины, наиболее эффективно было бы введение короткого волокна в количестве примерно от 12 до 16 частей по весу. Отмечается, что, по-видимому, уменьшение прочности при отслаивании с увеличением количества короткого волокна было вызвано тем, что значительные количества связующих реагентов в резине около ткани или корда были израсходованы на реакцию короткого волокна с RFL.
Кроме того, как очевидно из сравнения примеров 2 и 4-7, прочность при отслаивании повышалась с увеличением включенных количеств внутреннего связующего реагента; однако пределы прочности при растяжении (в частности, при повышенной температуре) имели максимальные значения при включенных количествах примера 2 (резорцин: 1,5 частей по весу и меламиновая композиция: 0,9 частей по весу) и уменьшались с увеличением количества связующих реагентов. При этом прочность при отрыве при повышенной температуре имела максимальное значение при включенных количествах примера 5 (резорцин: 3,0 частей по весу и меламиновая композиция: 1,8 частей по весу) и постепенно уменьшалась при дополнительном увеличении количеств. По этим причинам, что касается приведенных примеров, учитывая физические свойства резины, по-видимому, наиболее эффективным было бы включение в резиновую смесь меламиновой композиции в количестве примерно 0,9-1,8 частей по весу и резорцина в количестве примерно 1,5-3,0 частей по весу.
Кроме того, что касается резиновых смесей, в которые не вводили короткое волокно, то добавление внутренних связующих реагентов не улучшало существенно физических свойств самой резины, как очевидно из сравнения между сравнительным примером 5 и примером 11. При этом прочность при отслаивании относительно корда повышалась посредством ведения внутренних связующих реагентов. Что касается ткани, то в любом случае не происходило отслаивания на границе между тканью и резиной, но происходил разрыв резины, и никакого значительного различия не наблюдалось. По этим причинам, если данные результаты рассматривать в сочетании с результатами других примеров, то можно понять, что когда короткое волокно введено, то можно ожидать более значительных улучшений прочности при отслаивании и физических свойств резины при введении внутренних связующих реагентов. Кроме того, из сравнения примеров 2 и 10 и сравнительного примера 2 можно понять, что короткое волокно, подвергнутое RFL обработке, более эффективно улучшает физические свойства резины.
Отмечается, как очевидно из сравнения примеров 12 и 13 и сравнительного примера 6, когда внутренние связующие реагенты вводили в относительно больших количествах в случае, если в качестве компонента резины использовали этилен-пропилен-диен-мономер (EPDM), то предел прочности при растяжении, прочность на отрыв и т.п. улучшались в достаточной степени, хотя и прочность при отслаивании улучшалась.