JP2004270894A

JP2004270894A - 歯付ベルト

Info

Publication number: JP2004270894A
Application number: JP2003065935A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Uchiumi; 隆之内海; Keiji Ogata; 啓治緒方; Takayuki Tagawa; 孝之田川
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】高温高張力や高温高負荷のような極めて過酷な条件下での走行でも耐摩耗性、耐歯欠け性を維持し、走行寿命の長い歯付ベルトを提供することを目的とする。
【解決手段】長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２と、心線３を埋設した背部４とを有し、上記歯部２の表面に歯布５を被覆した歯付ベルト１であり、歯布５がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を含浸付着させたゴム付き帆布からなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯付ベルトに係り、高温高張力下および高温高負荷下での走行においても耐摩耗性および耐歯欠け性を改善した歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歯付ベルトは、クロロプレンを原料ゴムとするゴム配合物を歯部と背部に、ＳＢＲ系のビニルピリジンラテックスをラテックス成分とするＲＦＬ（レゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス）液にて接着処理されたガラス繊維コードもしくはアラミド繊維コードを心線に、そして捲縮加工されたナイロンを緯糸としてベルト長手方向に使用された歯布から構成され、自動車用ＯＨＣ駆動（オーバーヘッドカム駆動）用のベルトとして使用されている。
【０００３】
このＯＨＣ駆動用歯付ベルトは、エンジンルームのコンパクト化やＦＦ化によって使用する環境温度が高温となり、従来のクロロプレンを原料ゴムとする歯付ベルトでは、背部や歯元部のクラックから歯欠けに至る現象、又は高温下での屈曲によるガラス心線の劣化によってベルトが切断しやすかった。そこで、近年特に自動車用歯付ベルトの長寿命化の要求に対して、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）やアクリロニトリル−ブタジエン共重合体を水素添加して得られる水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）がゴム配合物の原料ゴムとして使用されるようになってきた。これについては、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、ゴム配合物中の原料ゴムの改善だけでなく、心線や歯布の改善も数多くなされている。そのうち、歯布の場合には、例えば経糸あるいは緯糸の一方の糸をポリエステル糸、アラミド繊維とし、他の糸を６ナイロン、６．６ナイロンとする帆布を用いて、耐熱性を向上させることが、特許文献２に開示されている。また、特許文献３には、歯布としてベルト長手方向の緯糸に少なくともアラミド繊維のウーリー加工糸とウレタン弾性糸を用いることが提示されている。
【０００５】
また、耐摩耗性および耐歯欠け性を改善することを目的として、歯布としてベルト長手方向の緯糸にアラミド繊維の紡績糸とウレタン弾性糸との混撚糸を用い、かつ経糸に脂肪族あるいはアラミド繊維のフィラメント糸を用いた帆布を使用することを提案した。これは特許文献４に開示されている。
【０００６】
更に、最近では、歯布表面にポリテトラフルオロエチレンなどの摺動剤粒子を担持させ、歯布表面の摩擦係数を低下させ、耐摩耗性を改善したものも提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１５９８２７号公報
【特許文献２】
特開昭５５−３６６４２号公報
【特許文献３】
実開昭６２−１８３１４７号
【特許文献４】
特開平４−８９４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の歯布では、ウーリー加工糸が加工温度の調節が困難で均一な仮撚りができずにランダムな太さになり、また繊維自身が高い剛性を有しているために、タオルのような凹凸表面になって平滑な帆布にならなかった。このような帆布を用いた歯付ベルトは、ＰＬＤ値（心線の中心線となるピッチラインとベルト歯底面間の距離）がばらつき、また同じモールドで成型したベルトの長さも不均一になるといった不具合が発生した。
【０００９】
また、アラミド繊維の紡績糸とウレタン弾性糸との混撚糸をベルト長手方向の緯糸に用いた歯布は、この問題点を改善した。しかし、歯付ベルトを高負荷で、かつベルト幅が狭い状態で使用する場合や、またディーゼルエンジンのように負荷変動が大きくなると、歯布表面の摩耗が大きくなって、これによりベルト歯元部の亀裂や歯欠けが発生しやすく、しかもベルト歯元部の応力集中によってベルト歯元部の亀裂や歯欠けが発生しやすかった。
【００１０】
更に、歯布表面にポリテトラフルオロエチレンなどの摺動剤粒子を担持させた場合には、歯部と歯布との接着性が低下する恐れがあり、また摺動剤粒子の欠落、歯部形状の精密性に欠けるなどの問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題点を改善するものであり、高温高張力や高温高負荷のような極めて過酷な条件下での走行でも耐摩耗性、耐歯欠け性を維持し、走行寿命の長い歯付ベルトを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願の請求項１記載の発明では、長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、前記歯布がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を含浸付着させたゴム付き帆布からなる歯付ベルトにあり、歯布にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合したゴム組成物を付着することによって歯布表面の摩擦係数を下げてプーリ表面との滑りを良好にして歯布の耐摩耗性を向上させ、そして歯布と歯部の接着性を低下させずに耐歯欠け性や走行寿命を高めることができる。このシリコーン−アクリル樹脂共重体粉体は、シリコーン部で摺動性をもたせ、アクリル部でポリマーとの相溶性をもたせた粉体であり、単成分の摺動剤を用いては発現しない摺動性とポリマーとの相互作用を両立することができる。
【００１３】
本願の請求項２記載の発明では、ゴム付き帆布がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を溶剤によって溶解したゴム糊で含浸付着させた歯付ベルトにある。
【００１４】
本願の請求項３記載の発明では、ゴム付き帆布に含浸付着させる加硫可能なゴム組成物が、歯部に使用する原料ゴムと同じ原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体配合量を５〜２０質量部含有している歯付ベルトにある。
【００１５】
本願の請求項４記載の発明では、ゴム付き帆布に含浸付着させる加硫可能なゴム組成物に使用する原料ゴムが、水素化ニトリルゴムである歯付ベルトにある。
【００１６】
本願の請求項５記載の発明では、歯布のベルト長手方向の緯糸がパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を含む歯付ベルトにあり、歯布の構成糸にパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使用しているため、上記高張力下あるいは高負荷走行下でもベルト歯底部の歯布の摩耗が阻止され、これによってベルト歯元部を長時間補強するために、耐歯欠け性に優れる。
【００１７】
本願の請求項６記載の発明では、歯布の緯糸がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸とメタ系アラミド繊維とを含んでいる歯付ベルトにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る歯付ベルトの断面斜視図であり、歯付ベルト１はベルト長手方向（図中矢印）に沿って複数の歯部２とガラス繊維コードあるいはアラミド繊維コードからなる心線３を埋設した背部４とからなり、上記歯部２の表面には歯布５が貼着されている。
【００１９】
前記歯部２及び背部４に使用される原料ゴムは、水素化ニトリルゴムを始めとして、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、クロロプレンゴムなどの耐熱老化性の改善されたゴムが好ましい。尚、水素化ニトリルゴムは水素添加率が８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。
【００２０】
負荷とともに張力の大きい条件下で歯付ベルト１を使用すると、従来の歯付ベルトの歯布が異常に摩耗を起こし、比較的早く歯元部にクラックが生じ、やがて歯欠けによる寿命となるため、１００〜１４０°Ｃの高温度で高負荷、また高温度で高張力の条件下ではさらに歯部２の補強が必要である。本発明者等は歯布５として用いられる帆布を下記のものとすることにより耐摩耗性及び耐歯欠け性を向上させることを見出した。
【００２１】
上記歯布５はＲＦＬ液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液によって処理される。ＲＦＬ液は、レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用する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、水素化ニトリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどのラテックスである。
【００２２】
上記ＲＦＬ処理した歯布は、歯部に使用した原料ゴムと同種の原料ゴムにシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を含浸付着させたゴム付き帆布であり、具体的にはゴム組成物を溶剤によって溶解したゴム糊を含浸付着させて加硫したゴム付き帆布にする。このゴム組成物は水素化ニトリルゴムを始めとして、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、クロロプレンゴムなどの耐熱老化性の改善された歯部に使用する原料ゴム１００質量部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を５〜２０質量部混合し、これにカーボンブラック、シリカなどの補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄もしくはパーオキサイドからなる加硫剤、共加硫剤を添加したものである。
【００２３】
得られたシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合したゴム組成物をメチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、クロロホルムなどから選ばれた溶剤に溶解してゴム糊にした後、該ゴム糊を歯布に塗布、吹き付け等によって含浸付着させたものである。
【００２４】
シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体は、シリコーン樹脂の優れた表面摺動性の効果とアクリル部でポリマーとの相溶性をもたせた平均粒径３０〜２５０μｍの粉体であり、例えば市販品として日信化学工業社製のシャリーヌＲが知られている。
【００２５】
歯布５として用いられる帆布は、平織物、綾織物、朱子織物などからなり、少なくともベルト長手方向の緯糸６に０．３〜１．２デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸をベルト長手方向の緯糸全量の２０〜８０質量％含んでいる。即ち、緯糸６は少なくともパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸を含んだ糸であり、このパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸にメタ系アラミド繊維からなる糸とを含めることができる。具体的な緯糸の構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、メタ系アラミド繊維からなる紡績糸、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものである。
【００２６】
また、他の具体的な緯糸６構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、脂肪族繊維糸（６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものであってもよい。
【００２７】
上記パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸は、０．３〜１．２デニールのフィラメント原糸を複数収束したものを複数本寄せ集めたマルチフィラメント糸、あるいは０．３〜１．２デニールのフィラメント原糸を複数収束したマルチフィラメント糸であり、例えば商品名ケブラー、テクノーラ、トワロンからなっている。このフィラメント原糸の太さが０．３デニール未満であると、ベルト長手方向の歯布の引張強さが低下し、またプーリとの接触による耐摩耗性に劣ってくる。一方、フィラメント原糸の太さが１．２デニールを越えると、製織後において歯布として接着処理をする際に、その過程でパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸を打込んだ方向の糸の剛性が過大になるため、帆布としての経糸と緯糸のバランスが取れなくなって、布厚みの不均一でシワが発生した状態となり、均一なＰＬＤ値が要求される歯付ベルトには使用できない。
【００２８】
また、ベルト長手方向の緯糸全量の２０〜８０質量％がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸である。この理由として、２０質量％未満ではベルト長手方向の歯布の引張強さが低下し、高負荷でのベルト走行時に歯欠けが発生しやすくなり、また一方８０質量％を越えると、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸の打込み方向の剛性が前記理由と同じく過大になるため、均一な厚みの帆布を得ることできなくなるためである。
【００２９】
緯糸６として前記パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸と併用することができるメタ系アラミド繊維からなる糸は、例えば商品名ノーメックス、コーネックスを素材とするもので、紡績糸が好ましい。
【００３０】
ベルト長手方向のパラ系アラミド繊維はマルチフィラメント糸の使用量２０〜８０質量％に対し、メタ系アラミド繊維からなる糸を８０〜２０質量％用いる。これは、引張強さ及びモジュラスの高いパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸が高温高負荷下の走行でも、また高温高張力下の走行でも充分耐え、歯部表面の摩耗に有効である。また、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸の占める割合と、メタ系アラミド繊維からなる糸の占める割合を調節して、厚さの均一な歯布にする効果もある。
【００３１】
尚、従来の歯布には６ナイロン、６．６ナイロン糸が用いられてきたが、ベルトの高温（１００〜１４０°Ｃ）下における長時間走行では、歯布の摩耗によりナイロンの摩耗粉がプーリ表面に固着し、これがベルト歯部の摩耗を加速的に促進させ、歯欠けを発生させていた。ここで、歯布に明確な融点のないアラミド繊維を使用すると、摩耗粉がプーリ表面に固着することがないため、このような問題は起こりにくい。
【００３２】
また、歯布５の経糸７としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維からなるアラミド繊維のフィラメント糸、６ナイロン、６．６ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル等のフィラメント糸からなる。好ましくは、アラミド繊維のフィラメント糸が緯糸５にパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使用すれば、剛性のバランスが取れ、均一な厚みの歯布になる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
実施例１〜３、比較例１、２
経糸に１．５デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束した２００デニールのフィラメント糸と、そして緯糸にテクノーラ（２００Ｄ／２本、コーネックス３０番手／１本（紡績糸）、スパンデックス１４０Ｄ／１本からなる合撚糸を使用し、織時組織（経１１０本／５ｃｍ、緯１２０本／５ｃｍ）からなる２／２綾織帆布を製織した。製織後、帆布を水中にて振動を与えて製織時の幅の約１／２幅まで収縮させた後、表１のＨ−ＮＢＲゴム配合物を所定比率でメチルエチルケトン中に溶解して得たゴム糊に浸漬、乾燥した後、１６５℃で３０分間加硫して０．９ｍｍの処理帆布を得た。
【００３４】
上記帆布の表面動摩擦係数の測定では、サンプルを移動台上に固定し、サンプルの上に垂直荷重１００ｇ重のステンレスからなる重りを置き、移動台を４００ｍｍ／分で移動させた場合の摩擦力をロードセルで測定し、Ｆ＝μＷに基づきμ（動摩擦係数）を算出した。その結果を表４に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１のＨ−ＮＢＲゴム配合物を用いて所定の方法で得られた処理帆布を歯布として用いた。この場合、上記帆布は緯糸方向をベルトの長手方向に使用した。
【００３７】
また、心線として溶融紡糸され、シランカップリング剤で表面処理された素線径約９μｍのガラス繊維フィラメント約２００本を束ねてストランドとし、３本のストランドを引き揃えて表２の各ＲＦＬ液中に浸漬し、１３０℃で２分間乾燥、２５０〜３００℃で２分間ベーキング後、下撚りを約１２回／１０ｃｍにてＳ方向に撚った下撚り糸と、同回数Ｚ方向に撚った下撚り糸を準備した。
【００３８】
【表２】

【００３９】
次にＳ方向の下撚り糸を１３本引き揃え、上撚りを約８回／１０ｃｍの割合でＺ方向に撚られたガラス繊維コードとし、また同様にＺ撚り下撚り糸を同様に１３本引き揃え、Ｓ方向に８回／１０ｃｍの撚り数のガラス繊維コードとし、各ＲＦＬ液に対し、上撚り方向がＳ、Ｚの各一対のＲＦＬ処理ガラス繊維コードとした。そして、各ＲＦＬ処理ガラス繊維コードを背部、歯部そして歯布に接着させるために、更にゴム組成物を溶剤に溶解させ、イソシアネートを添加したオーバーコート液に浸漬、乾燥させて心線となるガラス繊維コードを作製した。
【００４０】
歯付ベルトの作製では、前記の歯布をモールドに巻き付け、この上に前記ガラス繊維コードをスピニングした後、更に表３のＨ−ＮＢＲゴム配合物からなるゴムシートを巻き付けた。続いて、これを加硫して、得られた加硫スリーブを所定の幅に切断して個々のベルトを得た。
【００４１】
【表３】

【００４２】
ベルトのサイズは１０５Ｓ８Ｍ１９（ベルトの歯型：ＳＴＰＤタイプ、歯数：１０５、ベルト幅：１９．１ｍｍ、歯ピッチ：８ｍｍ）であった。
【００４３】
各ベルトを高温高張力下で走行させ、歯欠けに至る走行時間を測定した。ここで使用する走行試験機は駆動プーリ８（歯数２１）と従動プーリ９（歯数４２）間に歯付ベルト１を巻き付け、この歯付ベルトの背面にテンションプーリ１０直径５２ｍｍ）を当接したものであり、該ベルトを雰囲気温度１２０℃、駆動プーリの回転数７，２００ｒｐｍ、従動プーリの負荷５馬力、ベルトの初張力３０ｋｇｆにて走行させ、歯面の摩耗による歯欠けに至る走行時間を測定した。その結果を表４に併記する。
【００４４】
また、前記各ベルトを高負荷走行での歯欠けに至る走行時間を測定した。ここで使用する走行試験機は駆動プーリ８（歯数２１）、従動プーリ９（歯数２１）、そしてアイドラープーリ１１（歯数２１）の３軸からなり、これらのプーリに歯付ベルト１巻き付け、従動プーリ９との噛み合い歯数を６歯に設定した。このようにしてベルト１を雰囲気温度１２０℃、駆動プーリの回転数６，０００ｒｐｍ、従動プーリの負荷７馬力での歯欠けに至る走行時間を測定した。その結果を表４に併記する。
【００４５】
【表４】

【００４６】
この結果より、本実施例では、処理帆布の摩擦係数が減少し、また歯付ベルトの高温高張力下での歯欠けに時間も従来の歯布を使用したベルトに比べて格段に長くなり、また高温高負荷走行での歯欠け時間も長くなっていることが判る。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の発明では、歯布がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合したゴム組成物を溶剤によって溶解したゴム糊組成物を含浸付着させ加硫したゴム付き帆布を使用した歯付ベルトにあり、歯布にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合したゴム組成物を付着することによって、歯布表面の摩擦係数を下げてプーリ表面との滑りを良好にして歯布の耐摩耗性を向上させ、そして歯布と歯部の接着性を維持して耐歯欠け性や走行寿命を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯付ベルトの斜視図である。
【符号の説明】
１歯付ベルト
２歯部
３心線
４背部
５歯布
６緯糸
７経糸

Claims

長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、前記歯布がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を含浸付着させたゴム付き帆布からなることを特徴とする歯付ベルト。
ゴム付き帆布がシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を溶剤によって溶解したゴム糊で含浸付着させたものである請求項１記載の歯付ベルト。
ゴム付き帆布に含浸付着させる加硫可能なゴム組成物が、歯部に使用する原料ゴムと同じ原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体配合量を５〜２０質量部含有している請求項１記載の歯付ベルト。
ゴム付き帆布に含浸付着させる加硫可能なゴム組成物に使用する原料ゴムが、水素化ニトリルゴムである請求項１または２記載の歯付ベルト。
歯布のベルト長手方向の緯糸がパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を含む請求項１記載の歯付ベルト。
歯布の緯糸がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸とメタ系アラミド繊維とを含んでいる請求項５記載の歯付ベルト。