JP2001152009A - ベルト成形用ウレタン組成物及び該組成物により形成された伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造されるウレタン製ベルトの特性を損なう
こと無く、且つＤＯＰの混合量を低減した又は使用しな
いベルト成形用ウレタン組成物を得る。 【解決手段】 ベルト成形用金型に注入し、硬化反応さ
せてウレタン製ベルトを製造するために使用されるベル
ト成形用ウレタン組成物を、ポリオールとポリイソシア
ネートとを合成して得られるウレタンプレポリマーに、
クエン酸エステル系化合物を混合したものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト成形用ウレ
タン組成物及び該組成物によって形成された伝動ベルト
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般産業用機械、ＯＡ機器等の分野にお
いて、ポリウレタン組成物によってベルト本体が形成さ
れた伝動ベルトが使用されている。かかるウレタン製ベ
ルトは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポ
リオールとトリレンジイソシアネート等のポリイソシア
ネートとを合成した液状のウレタンプレポリマーに、
３，３’−ジアミノジフェニルメタン等の硬化剤及びそ
の他の配合剤を混合したベルト成形用ウレタン組成物を
注型用金型に注入して硬化反応させることにより成形さ
れるものである。この際、上記配合剤には可塑剤が含ま
れ、それによってウレタンプレポリマーの粘度が低下し
て注型加工性が向上すると共に、ベルトを構成するポリ
ウレタン組成物の硬度や摩擦係数といった物性の調整が
図られることとなる。そして、この可塑剤として、ジ−
（２−エチルヘキシル）フタレート（以後「ＤＯＰ」と
称する）が最も一般的に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＯＰを代
表とするフタル酸エステル化合物類は、人体の生殖器異
常、神経異常並びに免疫系異常を引き起こす、いわゆる
「環境ホルモン」と称される有害化学物質として指摘さ
れ、近年問題となっている。

【０００４】上記ウレタン製ベルトの製造過程では、ウ
レタン組成物の調整段階でＤＯＰが直接取り扱われるこ
ととなる。また、ＤＯＰはウレタンプレポリマーの硬化
反応には関与しないため、製造されたウレタン製ベルト
では、ＤＯＰが化学構造が変化することなく含有され、
それがベルト表面にブリードすることがある。従って、
揮発蒸気の吸入や直接の接触等により何らかの経路でＤ
ＯＰが人体に吸収・蓄積されるおそれがあり、かかる事
情から、ウレタン製ベルトにおけるＤＯＰの使用量の低
減、好ましくは不使用が強く要望されている。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、製造されるウレタン
製ベルトの特性を損なうこと無く、且つＤＯＰの混合量
を従来よりも低減した又は使用していないベルト成形用
ウレタン組成物、及び該組成物によって形成された伝動
ベルトを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウレタン製ベ
ルトを形成するウレタン組成物として、プレポリマーに
可塑化効果を発現させるクエン酸エステル系化合物を混
合することとしたものである。

【０００７】具体的には、本出願の発明は、ベルト成形
用金型に注入し、硬化反応させてウレタン製ベルトを製
造するために使用されるベルト成形用ウレタン組成物で
あって、ポリオールとポリイソシアネートとを合成して
生成したウレタンプレポリマーに、クエン酸エステル系
化合物を混合してなることを特徴とする。

【０００８】上記構成のベルト成形用ウレタン組成物に
よれば、可塑剤としてクエン酸エステル系化合物が混合
されているので、ベルト強度等の特性を従来と比較して
落とすこと無く、人体に有害な環境ホルモンとして指摘
されている可塑剤のＤＯＰの使用量を低減した、又はＤ
ＯＰを使用していないウレタン製ベルトを得ることがで
きる。ここで、クエン酸エステル系化合物を混合した場
合と、ＤＯＰを混合した場合とでベルト強度等の特性に
大差が生じないのは、理由は明らかではないが、ＤＯＰ
及びクエン酸エステル系化合物は共にポリウレタン分子
骨格との相互作用が同程度であるため、それらがポリウ
レタン組成物の物性に与える影響にも違いが現れないた
めであると考えられる。

【０００９】また、従来のＤＯＰを使用した場合に比較
して、ウレタン組成物の粘度が低減されて注型加工性が
向上することとなる。この理由も明らかではないが、ク
エン酸エステル系化合物の方がＤＯＰに比べて、ウレタ
ンプレポリマーとの相溶性が優れるためであると考えら
れる。

【００１０】ここで、クエン酸エステル系化合物の混合
量は、プレポリマー１００重量部に対して３〜４０重量
部であることが望ましい。混合量が３重量部より少ない
場合は、プレポリマーの粘度低減等の効果が十分に発揮
されないからであり、４０重量部より多い場合は、ベル
ト表面へのブリードが著しいものとなってベルトのスリ
ップ等の原因となるおそれがあるからである。従って、
かかる観点から混合量は１０〜３０重量部とすることが
さらに好ましい。

【００１１】また、クエン酸エステル系化合物として
は、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレー
ト、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−ｎ
−ブチルシトレート（以後「ＡＴＢＣ」という）等を挙
げるとことができるが、汎用材料で入手容易であること
からＡＴＢＣを用いることが好適である。

【００１２】そして、ウレタンプレポリマーを構成する
ポリオールとして、ポリエーテルグリコールを用いる構
成としてもよい。この場合、ポリエーテルグリコールは
結晶性が低いので、形成されるポリウレタン組成物の硬
度は混合されるクエン酸エステル系化合物の量に敏感に
影響を受けることとなる。従って、クエン酸エステル系
化合物の混合量によってポリウレタン組成物の硬度調整
が容易に行えることとなる。

【００１３】また、ウレタン組成物に硬化剤としてポリ
オールを混合し、これにより硬化反応させることでポリ
ウレタン組成物を形成させることができるが、硬化剤と
してアミン化合物を含ませ、これにより硬化反応させる
ことでポリウレタンウレア組成物を形成させることもで
きる。後者の場合、硬化反応の反応性が高いため、短時
間でベルトの成形をすることができ、生産性の向上を図
ることができる。

【００１４】そして、ベルト成形用ウレタン組成物によ
って形成される伝動ベルトとしては、平ベルト、Ｖベル
ト、Ｖリブドベルト、歯付ベルト、丸ベルト等を挙げる
ことができる。ここで、可塑剤としてクエン酸エステル
系化合物を混合しても、形成されるベルト表面へのブリ
ード量はＤＯＰと同程度となることから、摩擦伝動であ
るＶベルトやＶリブドベルトを形成することとしてもベ
ルトのスリップ性は従来レベルが確保されることとな
る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、可塑剤としてクエン酸エステル系化合物が混合さ
れているので、ベルト強度等の特性を従来と比較して落
とすこと無く、人体に有害な環境ホルモンとして指摘さ
れている可塑剤のＤＯＰの使用量を低減した、又はＤＯ
Ｐを使用していないウレタン製ベルトを得ることができ
る。また、従来のＤＯＰを使用した場合に比較して、ウ
レタン組成物の粘度が低減されて注型加工性が向上する
こととなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施形態に係るＶリブドベ
ルトＢを示す。

【００１８】ＶリブドベルトＢは、内周面にベルト長さ
方向に延びる突条により形成されたリブ部２がベルト幅
方向に所定ピッチで設けられ、外周面にベルト幅方向に
延びる背面コグ部３がベルト長さ方向に所定ピッチで設
けられたベルト本体１によって形成されている。また、
ベルト厚さ方向のの中間部には抗張体としての心線４が
略ベルト長さ方向に延び且つベルト幅方向にピッチを形
成して螺旋状に埋設されている。

【００１９】ベルト本体１は、ポリオール成分をポリテ
トラメチレンエーテルグリコール（以下「ＰＴＭＧ」と
称する）とし、ポリイソシアネート成分をトリレンジイ
ソシアネート（以下「ＴＤＩ」と称する）として両者を
合成して得られた液状のウレタンプレポリマーに、硬化
剤として１，１’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリ
ン）（以下「ＭＯＣＡ」と称する）と、反応促進剤とし
て有機酸であるオレイン酸と、可塑剤としてＡＴＢＣと
が混合されたウレタン組成物が硬化反応したポリウレタ
ンウレア組成物で形成されている。

【００２０】また、心線４は、ポリエステル繊維の撚糸
により形成されており、エポキシ樹脂溶液への浸漬及び
加熱による接着処理が施されている。

【００２１】次に、ＶリブドベルトＢの製造方法につい
て説明する。 ＜心線セット工程＞軸方向に延びる断面円弧状の溝が周
方向に所定ピッチで設けられた内金型の周面に、ポリエ
ステル繊維の撚糸からなる心線を所定ピッチで螺旋状に
巻き付ける。

【００２２】そして、円筒状の外金型の中心に上記内金
型を設置する。このとき、内金型と外金型との間にはウ
レタン組成物を注入するための隙間が形成されることと
なる。 ＜ウレタン組成物準備工程＞ＰＴＭＧとＴＤＩとにより
合成されたウレタンプレポリマーを８０℃に温調すると
共に、減圧して脱泡する。次いで、１００℃に温調され
た容器内でＭＯＣＡとオレイン酸とＡＴＢＣとを混ぜ合
わせて均一な溶液とし、これをウレタンプレポリマーに
注入して攪拌・混合することにより液状のウレタン組成
物を形成する。 ＜ウレタン組成物注入・硬化工程＞得られたウレタン組
成物を外金型と内金型との間の隙間に注入し、これを１
００℃雰囲気下に６０分保持する。これによって、ウレ
タン組成物の硬化反応が促進されることとなる。 ＜脱型・幅カット工程＞外金型及び内金型から円筒状の
ベルト前駆体を脱型し、そのベルト前駆体を所定幅に輪
切りにする。 ＜研削工程＞幅カットされた帯状体の外周面に、周方向
に延びる突条が幅方向に所定ピッチで形成されるように
研削する。そして、これを裏返すことによりＶリブドベ
ルトＢを得る。

【００２３】以上の構成のＶリブドベルトＢは、プレポ
リマーに可塑剤としてＡＴＢＣが混合されたウレタン組
成物によりベルト本体１が形成されているので、従来の
ＤＯＰを使用した場合と同等のベルト強度等の特性を有
するものとなっている。従って、人体に有害な環境ホル
モンとして指摘されているＤＯＰを可塑剤として使用す
る必要がない。

【００２４】また、ＡＴＢＣは、ウレタンプレポリマー
１００重量部に対して３〜４０重量部混合されているの
で、液状ウレタン組成物の粘度低減等の効果を十分に発
揮すると共に、ベルト表面へのブリードが適度なものと
なる。

【００２５】そして、ベルト製造時において、従来のＤ
ＯＰを使用した場合に比較して、ウレタン組成物の粘度
が低減されて注型加工性が向上することとなる。

【００２６】また、ウレタン組成物中のウレタンプレポ
リマーを構成するポリオールとして、結晶性の低いＰＴ
ＭＧが用いられているので、形成されるポリウレタン組
成物の硬度は混合されるＡＴＢＣの量に敏感に影響を受
けることとなり、その混合量によりベルトの硬度調整を
容易に行うことが可能となる。

【００２７】また、ウレタン組成物中に硬化剤としてア
ミン化合物であるＭＯＣＡを混合しているので、形成さ
れるベルト本体１はポリウレタンウレア組成物からなる
こととなる。この場合、硬化反応の反応性が高いため、
短時間でベルトの成形をすることができ、生産性の向上
が図られることとなる。 （その他の実施形態）上記実施形態では、ウレタン組成
物で形成される伝動ベルトをＶリブドベルトとしたが、
特にこれに限定されるものではなく、平ベルト、Ｖベル
ト、丸ベルト、歯付ベルト等であってもよい。

【００２８】また、上記実施形態では、ウレタン組成物
のウレタンプレポリマーを形成するポリオールとしてＰ
ＴＭＧを用いたが、特にこれに限定されるものではな
く、ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）等の
他のポリエーテルグリコールや、ポリエチレンアジペー
ト（ＰＥＡ）、ポリ−ε−カプロラクトングリコール
（ＰＣＬ）等のポリエステルグリコールであってもよ
い。但し、グリコール化合物の結晶性が高い場合には、
可塑剤混合による硬度調整効果が小さいものとなるの
で、ポリエーテルグリコールが好適に用いられる。

【００２９】また、上記実施形態では、ウレタン組成物
のウレタンプレポリマーを形成するポリイソシアネート
としてＴＤＩを用いたが、特にこれに限定されるもので
はなく、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）
であってもよい。

【００３０】また、上記実施形態では、可塑剤としてＡ
ＴＢＣを用いたが、特にこれに限定されるものではな
く、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレー
ト、アセチルトリエチルシトレート等の他のクエン酸エ
ステル系化合物であってもよい。

【００３１】また、上記実施形態では、ウレタン組成物
の硬化剤としてＭＯＣＡを用いたが、特にこれに限定さ
れるものではなく、その他のジアミン化合物やポリオー
ル化合物であってもよい。

【００３２】また、上記実施形態では、ウレタン組成物
の反応促進剤として有機酸であるオレイン酸を用いた
が、特にこれに限定されるものではなく、セバシン酸や
アジピン酸等の脂肪族カルボン酸化合物、安息香酸やト
ルイル酸のような芳香族カルボン酸化合物であってもよ
い。但し、配合等の加工性を考慮すると室温で液状であ
るオレイン酸が特に好ましく用いられる。

【００３３】また、上記実施形態では、ウレタン組成物
の可塑剤としてＡＴＢＣを単独で用いたが、特にこれに
限定されるものではなく、他の可塑剤を併用してもよ
い。この場合、ＡＴＢＣとＤＯＰとの併用であってもよ
く、それによりＤＯＰの使用量を従来よりも低減できる
という効果を得ることができる。

【００３４】また、上記実施形態では、ウレタンプレポ
リマーと、硬化剤と、有機酸と、可塑剤とにより構成し
たが、特にこれに限定されるものではなく、必要に応じ
て顔料や滑剤等を混合したものであってもよい。

【００３５】また、上記実施形態では、心線４としてポ
リエステル繊維の撚糸を用いたが、特にこれに限定され
るものではなく、アラミド繊維等の撚糸であってもよ
い。

【００３６】また、上記実施形態では、Ｖリブドベルト
Ｂの製造に際し、プレポリマーを８０℃に温調すると共
に硬化剤等を１００℃に温調し、金型温度を１００℃と
して加熱時間を６０分としたが、特にこれらに限定され
るものではなく、プレポリマーや硬化剤等の種類によっ
てプレポリマーの温調温度は６０〜１００℃、硬化剤等
の温調温度は１００〜１５０℃、金型温度は１００〜１
５０℃、加熱時間は１０〜９０分の各範囲で適宜選択さ
れるべきものである。

【００３７】

【実施例】（プレポリマーと可塑剤との混合物の粘度） ＜試験評価サンプル＞ −実施例１− 分子量１０００のＰＴＭＧとＴＤＩとにより合成された
イソシアネート濃度５．６％のプレポリマー１００重量
部に対し、可塑剤としてＡＴＢＣを１０重量部混合した
ウレタン組成物を実施例１とした。 −比較例１− 可塑剤としてＡＴＢＣの代わりにＤＯＰを混合した他は
実施例１と同一のウレタン組成物を比較例１とした。す
なわち、従来例に係るウレタン組成物である。 ＜試験評価方法＞上記各例に係るウレタン組成物を６０
℃及び８０℃に温調し、それぞれの温度におけるウレタ
ン組成物の粘度をＢＬ型粘度計にて計測した。 ＜試験評価結果＞試験結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】同表によれば、可塑剤を混合することによ
るウレタン組成物の粘度低減効果は、ＤＯＰを混合する
場合よりもＡＴＢＣを混合する場合の方が大きいという
ことが確認できる。この理由は明らかではないが、ＤＯ
ＰよりもＡＴＢＣの方がウレタンプレポリマーへの相溶
性が高いためではないかと考えられる。よって、可塑剤
としてＡＴＢＣを使用することにより、従来に比べて注
型加工の加工性がより良好なものとなる。 （ポリウレタン組成物の物性等） ＜試験評価サンプル＞以下の各例に係る試験評価用サン
プルを作成した。なお、配合は表２にも示す。 −実施例２− 分子量１０００のＰＴＭＧとＴＤＩとにより合成された
イソシアネート濃度５．６％のプレポリマーを耐熱性容
器に入れ、８０℃に温調しつつ減圧下で脱泡した。次
に、プレポリマー１００重量部に対し、１７重量部のＭ
ＯＣＡと、０．４重量部のオレイン酸と、２０重量部の
ＡＴＢＣとを別の耐熱性容器に入れ、１００℃に温調し
つつ攪拌して均一な溶液を作成した。そして、プレポリ
マーにＭＯＣＡ等の混合物を加え、攪拌・混合した。こ
れを１００℃に温調したオーブンに予め入れておいた金
型に注入し、さらに金型を６０分間オーブン内に保持し
てウレタン組成物を硬化反応させた。このようにしてで
きた厚さ２ｍｍのシート状ポリウレタン組成物を実施例
２とした。 −比較例２− 可塑剤としてＤＯＰを用いた他は実施例２と同一のポリ
ウレタン組成物を比較例２とした。すなわち、従来例に
係るポリウレタン組成物である。 −比較例３− 可塑剤としてジ−（２−エチルヘキシル）アゼレート
（ＤＯＺ）を用いた他は実施例２と同一のポリウレタン
組成物を比較例３とした。 −比較例４− 可塑剤としてトリメリット酸混合エステル可塑剤（アデ
カサイザーＣ７９ 旭電化工業社製）を用いた他は実施
例２と同一のポリウレタン組成物を比較例４とした。

【００４０】

【表２】

【００４１】＜試験評価方法＞ −引張特性− 上記各例に係るポリウレタン組成物シートからダンベル
状テストピースを切り出し、これをＪＩＳ Ｋ６３０１
に準じて引張試験を行い、破断強度と破断伸度とのデー
タを採取した。 −引裂特性− 上記各例に係るポリウレタン組成物シートから「く」の
字状の引裂試験用テストピースを切り出し、これをＪＩ
Ｓ Ｋ６３０１に準じて引裂試験を行い、引裂強度のデ
ータを採取した。 −ブリード性− 上記各例に係るポリウレタン組成物シートを幅１０ｍｍ
の短冊状に切り、そして、長さ１００，１２０，１４
０，１６０，１８０及び２００ｍｍのテストピースを各
３本ずつ作成した。これらのテストピースの各端から１
０ｍｍのところに標線を入れ、図２に示すように、両端
部の標線同士を合わせて留め具１２で固定してリング状
とした。これらの各テストピース１１を６０℃に温調し
たオーブンに入れ、２０時間後にテストピース１１表面
への可塑剤のブリード状態を目視にて確認した。ここ
で、可塑剤のブリードは、テストピースにかかる歪みが
大きいほど顕著なものとなる。また、テストピースの長
さが短いほどリング状とした際に加わる歪みが大きなも
のとなる。そこで、ブリードが観察され始めたテストピ
ースの長さをブリードし易さの指標とした。すなわち、
ブリードが観察され始めたテストピースの長さが長いほ
どブリードし易いということになる。 ＜試験評価結果＞試験結果を表３に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】同表によれば、可塑剤としてＡＴＢＣを混
合した実施例２とＤＯＰを混合した比較例２とを比較す
ると、引張特性及び引裂特性が同等レベルであることが
確認できる。これについては理由が明らかではないが、
ＤＯＰ及びＡＴＢＣは共にポリウレタン分子骨格との相
互作用が同程度であるため、それらがポリウレタン組成
物の物性に与える影響にも違いが現れないためであると
考えられる。また、実施例２と比較例２とは同等のブリ
ード性を有することが確認できる。従って、摩擦伝動で
あるＶベルトやＶリブドベルトを形成するためのウレタ
ン組成物に混合する可塑剤としてＡＴＢＣを使用して
も、ブリードによるベルトのスリップ性は従来レベルが
確保されることとなる。

【００４４】次に、実施例２と他の可塑剤を混合した比
較例４及び５とを比較すると、比較例４及び５では引張
特性及び引裂特性が実施例２に比べて劣ることが確認で
きる。この理由も明らかではないが、比較例４のジ−
（２−エチルヘキシル）アゼレート及び比較例５のトリ
メリット酸混合エステル可塑剤は、ポリウレタン骨格と
の相溶性がＡＴＢＣやＤＯＰよりも悪い。このため、ポ
リウレタンマトリックス内での分散も悪く、ポリウレタ
ン組成物にクラックを与えやすくなり、破断強度や引裂
強度のような破壊特性の低下を招いたものと考えられ
る。また、実施例２よりも比較例４及び５の方がブリー
ドし易いという傾向が確認できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＢの斜
視図である。

【図２】ブリード性試験評価用のテストピースの正面図
である。

【符号の説明】

１ ベルト本体 ２ リブ部 ３ 背面コグ部 ４ 心線 １１ テストピース １２ 留め具 Ｂ Ｖリブドベルト

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト成形用金型に注入し、硬化反応さ
   せてウレタン製ベルトを製造するために使用されるベル
   ト成形用ウレタン組成物であって、 ポリオールとポリイソシアネートとを合成して生成した
   ウレタンプレポリマーに、クエン酸エステル系化合物を
   混合してなることを特徴とするベルト成形用ウレタン組
   成物。
2. 【請求項２】 上記クエン酸エステル系化合物の混合量
   が、上記プレポリマー１００重量部に対して３〜４０重
   量部であることを特徴とする請求項１に記載のベルト成
   形用ウレタン組成物。
3. 【請求項３】 上記クエン酸エステル系化合物がアセチ
   ルトリ−ｎ−ブチルシトレートであることを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載のベルト成形用ウレタン組
   成物。
4. 【請求項４】 上記ポリオールがポリエーテルグリコー
   ルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
   れか一に記載のベルト成形用ウレタン組成物。
5. 【請求項５】 硬化反応によりポリウレタンウレア組成
   物が形成されるように、硬化剤としてアミン化合物が混
   合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
   いずれか一に記載のベルト成形用ウレタン組成物。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一に記
   載のベルト成形用ウレタン組成物によりベルト本体が形
   成されていることを特徴とする伝動ベルト。
7. 【請求項７】 上記ベルト本体がＶベルト本体であるこ
   とを特徴とする請求項６に記載の伝動ベルト。
8. 【請求項８】 上記ベルト本体がＶリブドベルト本体で
   あることを特徴とする請求項６に記載の伝動ベルト。