JP2004003609A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】クロロプレンゴムを原料ゴムとする耐熱性及び耐摩耗性に優れた高耐久性伝動ベルトを提供することを目的とする。
【解決手段】ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層を形成するゴム配合物が、クロロプレンゴムを原料ゴムとし、原料ゴム１００質量部に対して、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維を１〜４０質量部、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックを１０〜６０質量部、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを０．５〜１０質量部含むことを特徴とする伝動ベルトである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルトに係り、詳しくは優れた耐熱性及び耐摩耗性を備えた高耐久性伝動ベルトに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＶベルトあるいはＶリブドベルト等の伝動ベルトの耐摩耗性を向上させる目的で、圧縮ゴム層に補強剤として短繊維を添加することが試みられてきた。例えば特許文献１には、圧縮ゴム層にナイロン短繊維及びビニロン短繊維を含んだＶベルトが、特許文献２には、アラミド短繊維を含んだＶベルトが、さらに特許文献３には、圧縮ゴム層にナイロン短繊維及びアラミド短繊維を含んだＶリブドベルトが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１１３５９９号
【０００４】
【特許文献２】
特公平５−６３６５６号
【０００５】
【特許文献３】
特公平７−８１６０９号
【０００６】
ゴムを補強するための短繊維としては、前記の短繊維の他に、強度及び弾性率に優れたポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維があり、特許文献４には、該繊維を含んだゴム配合物を補強ゴムに用いた自動車用タイヤが開示されている。
【０００７】
【特許文献４】
特開平１１−３４８５１２号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように各種短繊維を圧縮ゴム層に配合する他、圧縮ゴム層の原料ゴムを選択することにより、伝動ベルトにはある程度の耐熱性及び耐摩耗性が付与されてきたが、使用条件が厳しくなるに伴い、十分な耐摩耗性が発揮されず、早期破損現象を引き起こすケースが発生している。ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維を含んだゴム配合物の使用も自動車用タイヤのみにとどまっている。
【０００９】
本発明はこのような問題に対処するものであり、クロロプレンゴムを原料ゴムとする耐熱性及び耐摩耗性に優れた高耐久性伝動ベルトを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本願請求項１記載の発明は、ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層を形成するゴム配合物が、クロロプレンゴムを原料ゴムとし、原料ゴム１００質量部に対して、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維を１〜４０質量部、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックを１０〜６０質量部、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを０．５〜１０質量部含むことを特徴とする伝動ベルトである。
【００１１】
本願請求項２記載の発明は、ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層を形成するゴム配合物が、クロロプレンゴムを原料ゴムとし、原料ゴム１００質量部に対して、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維とアラミド短繊維の混合物を１〜４０質量部、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックを１０〜３５質量部、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを０．５〜１０質量部含むことを特徴とする伝動ベルトである。
【００１２】
本願請求項３記載の発明は、ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなるＶベルトである請求項１または２記載の伝動ベルトである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、圧縮ゴム層にコグ部を有する請求項３記載の伝動ベルトである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の伝動ベルトについて詳細に説明する。図１は、本発明の伝動ベルトの一形態であるカットエッジタイプのＶベルトを示す。Ｖベルト１は、接着ゴム層２内にベルト長手方向に沿って心線３が埋め込まれ、接着ゴム層２の上部下部に隣接して伸張ゴム層５と圧縮ゴム層４を有し、伸張ゴム層５はその表面に上布６を積層した構造を有する。
【００１５】
圧縮ゴム層４の原料ゴムにはクロロプレンゴム（ＣＲ）が用いられ、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）短繊維が配合される。ＰＢＯ繊維は、従来の汎用繊維よりもはるかに高い物性値を有し、例えば機械的物性においてはアラミド繊維以上の強度及び弾性率を示す。ＰＢＯ繊維の製造方法は、例えば、特開平０８−３２５８４０号にその詳細が開示されている。
【００１６】
ＰＢＯ繊維には、ゴムとの接着のための接着処理が施される。接着処理は、フィラメント状のＰＢＯ繊維を、例えばニトリルゴム変性エポキシ樹脂及びアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を含む接着処理液で処理した後、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス（ＲＦＬ）液で処理する方法が用いられる。この接着処理方法は、例えば特開２００１−３２２１８４号にその詳細が開示されている。
【００１７】
前記の如く接着処理を施した繊維を所望の長さにカットし、短繊維を得る。本発明で使用するＰＢＯ短繊維は、繊維長１〜２０ｍｍ、繊維径が１〜３デニールのものが好ましい。
【００１８】
ＰＢＯ短繊維は、原料ゴム１００質量部に対して１〜４０質量部配合することが好ましい。ＰＢＯ短繊維の添加量が１質量部未満の場合には、ＰＢＯ短繊維の特徴をゴム配合物に付与することが難しく、圧縮ゴム層４に用いた場合、耐摩耗の向上はあまり期待できない。また一方４０質量部を超えるとＰＢＯ短繊維がゴム中に均一に分散しなくなり、加工が難しくなる。
【００１９】
本発明の伝動ベルトに用いられる短繊維は、ＰＢＯ短繊維単独の他、ＰＢＯ短繊維とアラミド短繊維との混合物であってもよい。ここでアラミド短繊維は、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等であり、ＲＦＬ液を用いた公知の方法で接着処理を施される。ＰＢＯ短繊維とアラミド短繊維との混合物を用いる場合は、前記のＰＢＯ短繊維単独の場合と同様の理由で、原料ゴム１００質量部に対して該混合物が１〜４０質量部配合される。
【００２０】
ゴム配合物にはカーボンブラックが配合される。ここで使用されるカーボンブラックの種類は、ＪＩＳＫ６２２１に準拠して測定されるヨウ素吸着量で規定され、具体的にはヨウ素吸着量が４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックが用いられる。ヨウ素吸着量が４０ｍｇ／ｇ未満のカーボンブラックでは、粒子径が大き過ぎ、十分な耐摩耗性が発揮されない。また１６０ｍｇ／ｇ未満のカーボンブラックでは粒子径が小さ過ぎ、ゴムが発熱しやすくなり、その結果耐疲労性が低下する。なお、ここで用いられるカーボンブラックは、品種記号としてはＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦとして表されるものである。
【００２１】
ゴム配合物へのカーボンブラックの配合量は、原料ゴム１００質量部に対して１０〜６０質量部であることが好ましい。１０質量部未満では、十分な耐摩耗性が発揮されず、また６０質量部を越えると、加硫ゴムの伸びの低下が大きく、耐屈曲性が低下する。
【００２２】
ゴム配合物にはさらにＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドが配合される。Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドは、加硫促進剤であって、その配合量は、原料ゴム１００質量部に対して０．５〜１０質量部であることが好ましい。０．５質量部未満の場合には、架橋密度が小さくなり耐摩耗性の改善効果が小さく、一方１０質量部を越えると加硫ゴムの伸びの低下が著しく、耐屈曲性が低下する。
【００２３】
加硫剤は、硫黄、有機含硫黄化合物、有機過酸化物、金属酸化物等が、原料ゴムの種類に応じて適宜選択される。
【００２４】
ゴム配合物には、原料ゴム、前記ＰＢＯ短繊維、カーボンブラック、加硫剤、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドの他、充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫助剤等が添加混合される。
【００２５】
ＰＢＯ短繊維含有ゴム配合物を作製する方法としては、まず第１ステップのマスターバッチ練りとして、バンバリミキサーのような密閉式混練機に、ゴム１００質量部に１〜４０質量部の短繊維と適量の加工助剤を投入して混練りした後、混練りしたマスターバッチをいったん放出し、これを２０〜５０℃まで冷却する。これはゴムのスコーチを防止するためである。次いで、得られたマスターバッチに所定量の補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等をバンバリミキサー、オープンロールを用いて仕上げ練りする。また、ゴム種によっては混練りしたマスターバッチをいったん放出し、冷却する必要はなく、連続して仕上げ練りを行うことも可能である。なお、混練り方法としては、前記方法に限るものでなく、また混練り手段も例えばバンバリーミキサー、ロール、ニーダー、そして押出機等限定するものでなく、適宜公知の手段、方法によって混練りすることができる。また加硫方法も限定されるものでなく、モールド加熱、熱空気加熱、回転ドラム式加硫機、射出成形機等の加硫装置を用いた公知の手段で加硫される。
【００２６】
心線３としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用される。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００２７】
また、心線３にはゴムとの接着性を改善する目的で、ＲＦＬ液を用いて接着処理が施される。接着処理された心線は、心線の巻き付けピッチを１．０〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。１．０ｍｍ未満になると、心線が隣接する心線に乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる。
【００２８】
上布５は、織物、編物、不織布から選択される帆布である。構成する繊維素材としては、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフルオロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が用いられる。
【００２９】
前記上布５は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを擦り込んだり、またＲＦＬ液に浸漬後にゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理する。なお、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。
【００３０】
Ｖベルトの製造方法の一例を以下に示す。
フラットな円筒モールドに１プライのゴム付き綿帆布を巻いた後、接着ゴム層、前記ゴム配合物からなるゴムシートを巻き付けて、心線をスピニングする。さらに接着ゴム層、複数プライの綿帆布を巻き、その上に加硫用ジャケットを被せ、成形モールドを加硫缶内に入れ、所定の温度・時間の条件で加硫する。筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブを所定幅にカットし、エッジを所定角度に研磨して、個々のＶベルトを得る。
【００３１】
図２は、本発明の別の実施例である、変速ベルトとして知られるＶベルト１１を示す。Ｖベルト１１は、Ｖベルト１と同様に、接着ゴム層１２内にベルト長手方向に沿って心線１３が埋め込まれ、接着ゴム層１２の上部下部に隣接して伸張ゴム層１５と圧縮ゴム層１４を有し、伸張ゴム層１５はその表面に上布１６を積層した構造を有する。さらに圧縮ゴム層１４には、下布１７が貼付されたコグ部１８が設けられる。Ｖベルト１１を製造するためには、上記Ｖベルトの製造方法に記載されたゴムシートとして、例えば特開２００２−３２３０９１号に開示されている方法に従って、あらかじめ型付けによってコグ部が形成されたゴムシートが用いられる。
【００３２】
図３は、本発明の伝動ベルトの別の一形態であるＶリブドベルトを示す。Ｖリブドベルト２１は、ポリエステル繊維、アラミド繊維あるいはガラス繊維を素材とする高強度で低伸度のコードよりなる心線２３を接着ゴム層２２中に埋設し、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層２４を有している。この圧縮ゴム層２４はベルト長手方向に延びる断面略三角形の複数のリブからなり、またベルト上面にはゴム付帆布２５が貼着されている。
【００３３】
Ｖリブドベルトの製造方法の一例を以下に示す。
フラットな円筒モールドに２プライのゴム付き綿帆布を巻いた後、接着ゴム層を巻き付けて、心線をスピニングし、前記ゴム配合物からなるゴムシートを巻きつける。その上に加硫用ジャケットを被せ、モールドを加硫缶内に入れ、所定の温度・時間の条件で加硫する。筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブのゴム層にグラインダーによって複数のリブを成形し、成形体を切断し、個々のＶリブドベルトを得る。
【００３４】
【実施例】
以下本発明の伝動ベルトを実施例を示しながらさらに詳細に説明する。
実施例１〜６、比較例１〜３
（ＰＢＯ短繊維の作製）
ＰＢＯ繊維（東洋紡社製　ＺＹＬＯＮ　ＨＭグレード）をカットし、繊維長３ｍｍ、繊維径１．７ｄｔｅｘのＰＢＯ短繊維を得た。
【００３５】
（アラミド短繊維の作製）
１，６７０ｄｔｅｘ／１，０００ｆｉｌａｍｅｎｔの構成を有するｐ−アラミド繊維（テンジン・トワロン社製　ＴＷＡＲＯＮ）を表１に示すＲＦＬ液に浸漬した後、２００℃で１分間処理した。この処理原糸をカットし、繊維長３ｍｍ、繊維径１．７ｄｔｅｘのアラミド短繊維を作製した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
（ゴムシートの作製）
得られた短繊維を含む、表２に各配合量を質量部で示す配合物をバンバリーミキサーにて混練りし、ロールにて厚み１ｍｍのゴムシートを作製した。ここで、短繊維は圧延ロールによりゴムの押出し方向に配向されている。このゴムシートを型に入れて１５３℃で２０分間加硫し、得られたゴム配合物の物性を測定した。ＤＩＮ摩耗試験はＪＩＳＫ６２６４に準拠して行い、サンプルは磨耗面に対して短繊維が垂直に配向するように作製した。測定結果を表３に示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
（Ｖベルトの作製）
フラットな円筒モールドに１プライのゴム付き綿帆布を巻いた後、接着ゴム層、前記各種配合のゴム配合物からなるゴムシートを巻き付けて、心線をスピニングした。さらに接着ゴム層、３プライの綿帆布を巻き、その上に加硫用ジャケットを被せ、モールドを加硫缶内に入れ、１５３℃で２０分間加硫した。筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブを上幅１０．７ｍｍにカットし、エッジを３６°に研磨して、長さ９００ｍｍのＶベルトを得た。
【００４１】
（Ｖベルトの耐熱走行試験）
得られた各Ｖベルトを、雰囲気温度８５℃の環境下で、図３に示すレイアウトにて走行試験にかけ、ベルトが破断するまでの時間を測定し、耐熱性を評価した。結果を表３に併記する。
【００４２】
（Ｖリブドベルトの作製）
フラットな円筒モールドに２プライのゴム付き綿帆布を巻いた後、接着ゴム層を巻き付けて、心線をスピニングした。さらに前記各種配合のゴム配合物からなるゴムシートを巻き、その上に加硫用ジャケットを被せ、モールドを加硫缶内に入れ、１５３℃で２０分間加硫した。筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブの圧縮ゴム層にグラインダーによって複数のリブを成形し、成形体を切断し、Ｖリブドベルトを得た。得られたベルトは、Ｋ型３リブ、長さ１，１００ｍｍのＶリブドベルトである。
【００４３】
（Ｖリブドベルトの耐熱走行試験）
得られた各Ｖリブドベルトを、雰囲気温度８５℃の環境下で、図４に示すレイアウトにて走行試験にかけ、圧縮ゴム層に心線まで達するクラックが発生するまでの時間を測定し、耐熱性を評価した。結果を表３に併記する。
【００４４】
実施例１においては、ｐ−アラミド短繊維のみを添加した比較例１に比較して、比較例１より少ない量の添加量にもかかわらず、ＰＢＯ短繊維の作用により、耐摩耗性及び耐熱走行性が改善されていることが分かる。実施例２〜５においても、ＰＢＯ短繊維の作用により比較例１に比較してＤＩＮ摩耗量が低下し、耐摩耗性が改善されている。また、実施例６のようにｐ−アラミド短繊維とブレンドしても、ＤＩＮ摩耗量及びベルト耐久寿命の向上が可能である。マレイミドの添加量が１０質量部を越える比較例２においては、混練り時に早期加硫が発生し、混練りが不可能となった。マレイミドを添加しない比較例３においては、ＤＩＮ摩耗量が著しく大きく、耐摩耗性に問題があることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項記載の発明によれば、クロロプレンゴムを原料ゴムとする耐熱性及び耐摩耗性に優れた高耐久性伝動ベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｖベルトの断面斜視図である。
【図２】圧縮ゴム層にコグ部を有するＶベルトの断面斜視図である。
【図３】Ｖリブドベルトの断面斜視図である。
【図４】Ｖベルトの耐熱走行試験の概略図である。
【図５】Ｖリブドベルトの耐熱走行試験の概略図である。
【符号の説明】
１、１１　Ｖベルト
２、１２　接着ゴム層
３、１３　心線
４、１４　圧縮ゴム層
５、１５　伸張ゴム層
６、１６　上布
１７　下布
１８　コグ部
２１　Ｖリブドベルト

Claims (4)

1. ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層を形成するゴム配合物が、クロロプレンゴムを原料ゴムとし、原料ゴム１００質量部に対して、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維を１〜４０質量部、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックを１０〜６０質量部、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを０．５〜１０質量部含むことを特徴とする伝動ベルト。
2. ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層を形成するゴム配合物が、クロロプレンゴムを原料ゴムとし、原料ゴム１００質量部に対して、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維とアラミド短繊維の混合物を１〜４０質量部、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ〜１６０ｍｇ／ｇのカーボンブラックを１０〜３５質量部、及びＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを０．５〜１０質量部含むことを特徴とする伝動ベルト。
3. ベルト長手方向に心線を埋設した接着ゴム層と、圧縮ゴム層からなるＶベルトである請求項１または２記載の伝動ベルト。
4. 圧縮ゴム層にコグ部を有する請求項３記載の伝動ベルト。

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