JP2005249102A - ウレタンｖリブドベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト磨耗等により伸びが発生した場合も、張力が急激に低下する事がなく、経時的な寸法安定性に優れたウレタンＶリブドベルトを提供する。
【解決手段】 ウレタンＶリブドベルト１は、内周面にベルト長手方向に延びる複数のリブ２を、そして外周面にはベルト幅方向に延びる複数のコグ４を設けた本体に、繊維コードからなる心線３が埋設された構成を有する。心線３としてポリトリメチレンテレフタレート繊維フィラメント群を撚り合わせた撚糸コードが用いられる。またウレタンＶリブドベルト１を５％伸張させるのに必要な引張力が２０〜５０Ｎ／リブである。
【選択図】 図１

Description

本発明は一般産業用機器、ＯＡ機器等に装着されるウレタンＶリブドベルトに関する。

ウレタンＶリブドベルトは、ポリウレタン組成物により形成された本体に補強用心体として繊維コードが埋設されており、内周面には複数のリブが設けられている。この繊維コードとしてはポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維などで構成された撚糸コードが汎用的に利用されている。そして、これらウレタンＶリブドベルトの使用レイアウトとしては、ベルトを駆動軸、従動軸に掛架するとともに、張力を一定保持すべくテンショナーを設けることが一般になされている。（例えば特許文献１参照）
特開２００１−１５２００９号公報

ところが近年では装置のコンパクト化に伴う設置スペースの減少化、コストダウンによる部品の減数化の要求からテンショナーを設置できず、軸間固定によるレイアウトで使用されるケースが多くなっている。このようなレイアウトではベルトの寸法安定性がなにより求められるが、経時寸法変化が小さくともベルトのモジュラスが高い場合、リブ磨耗などによりベルト伸びが発生した際に、ベルトがプーリに落ち込んで張力が急激に低下することがあった。従来装置においてはテンショナーにより張力を維持できたが、テンショナーが設置されないレイアウトではこの急激な張力低下に対応できないことが問題となっていた。

従来のベルトを検討してみると、ポリエチレンテレフタレート繊維コードやアラミド繊維コードを用いた伝動ベルトは、寸法安定性に乏しく、モジュラスが高いといった問題がある。またポリアミド繊維コードを用いた伝動ベルトは、低モジュラスで急激な張力低下を抑制できるものの、吸湿による経時的な寸法変化が大きいという問題があり、何れも未だ充分満足される状態に至っていないのが現状である。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、経時的な寸法安定性に優れ、リブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、張力が急激に低下することがなく安定した張力を維持できるウレタンＶリブドベルトを提供することを目的とする。

即ち、本願請求項１記載の発明は、ポリウレタン組成物により形成され、ベルト長手方向に延びる複数のリブを有する本体部に、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したウレタンＶリブドベルトであって、前記心線がポリトリメチレンテレフタレート繊維で構成されていることを特徴とするウレタンＶリブドベルトである。

本願請求項２記載の発明は、請求項１記載のウレタンＶリブドベルトであって、ウレタンＶリブドベルトを５％伸張させるのに必要な引張力が２０〜５０Ｎ／リブであることを特徴とする。

ポリトリメチレンテレフタレート繊維コードを心線に用いたウレタンＶリブドベルトは、経時寸法変化が少なく、しかもモジュラスが低くエラスティックであるため、リブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、張力が急激に低下することがなく安定した張力を維持でき、オートテンショナーが設置されない駆動装置においても使用可能である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を説明する。図１は本発明に係るウレタンＶリブドベルトを示す断面斜視図である。

ウレタンＶリブドベルト１は、内周面にベルト長手方向に延びる複数のリブ２を、そして外周面にはベルト幅方向に延びる複数のコグ４を設けた本体に、繊維コードからなる心線３が埋設された構成を有する。

心線３は、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維で構成される。ＰＴＴはテレフタール酸と１，３−プロパンジオールが重縮合したポリエステルであって、アルキレン鎖のメチレン基が奇数（３個）であるために屈曲した結晶構造を有する。即ち、ＰＴＴ繊維は分子が変形しやすいために結晶弾性率が小さく、しかも分子が伸び縮みすることから伸縮特性に優れるといった特性を示す。このＰＴＴ繊維で構成された心線を用いたベルトは低モジュラスで、エラスティックであるといった特徴がある。これに対してアルキレン鎖が偶数（２個）のＰＥＴ繊維は、結晶弾性率が高く、伸縮性に乏しいため、ＰＥＴ繊維コードを用いた伝動ベルトはモジュラスが高くなる。

心線３の具体的な構成は、ＰＴＴ繊維フィラメント群を撚り合わせた総繊度が１，５００〜３，５００ｄｔｅｘのコードが好適に使用される。このコードの上撚り数は３５〜５５／１０ｃｍであり、また下撚り数は３５〜５５／１０ｃｍであることが望ましい。総繊度が１，５００ｄｔｅｘ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３，５００ｄｔｅｘ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。

上記心線３は接着処理を施さなくともポリウレタン本体と良複合化するが、所望に応じて公知の接着処理を施すこともできる。また延伸熱固定処理を施すことも可能である。具体的には１６０〜２２０℃に温度設定した延伸熱固定処理機に３０〜６００秒間通して−１〜６％延伸して用いることが望ましい。

心線３は、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを０．６〜１．２ｍｍにすることが望ましい。０．６ｍｍ未満となると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方、１．２ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低下するといった不具合がある。

ここで、ベルト本体はポリウレタン組成物で構成される。ポリウレタン組成物は液状のウレタン原料を注型、加熱することによって得られるが、一般に成形方法としては、ポリオール、触媒、鎖延長剤、顔料等を混合したプレミックス液と、イソシアネート成分を含有する溶液とを混合し、これを注型して硬化反応させるワンショット法と、予めイソシアネートとポリオールを反応させて、イソシアネートの一部をポリオールで変性したプレポリマーと硬化剤を混合して注型し、架橋反応させるプレポリマー法があるが、本発明ではプレポリマー法が好ましく用いられる。

イソシアネートとしては限定されるものではないが、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、またそれらの変性体が使用可能である。具体的には、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）そしてイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）などが例示できるが、中でもＴＤＩ及びＭＤＩが好ましく用いられる。

ポリオールとしては、エステル系ポリオール、エーテル系ポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、及びこれらの混合ポリオール等が挙げられる。エーテル系ポリオールとしては、ポリエチレンエーテルグリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）などがあり、またエステル系ポリオールとしては、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキサメチレンアジペート（ＰＨＡ）、ポリ−ε−カプロラクトン（ＰＣＬ）などが例示できる。

硬化剤としては、１級アミン、２級アミン、３級アミンであるアミン化合物が用いられ、具体的には１，４−フェニレンジアミン、２，６−ジアミノトルエン、１，５−ナフタレンジアミン、４，４´−ジアミノジフェニルメタン、３，３´−ジクロロ−４，４´−ジアミノジフェニルメタン（以下ＭＯＣＡと記す）、３，３´−ジメチル−４，４´−ジアミノジフェニルメタン、１−メチル−３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−ジアミノベンゼン、１−メチル３，５´−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、４−４´−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，４´−メチレン−ビス−（オルト−クロロアニリン）、４，４´−メチレン−ビス―（２，３−ジクロロアニリン）、トリメチレングリコールジ−パラ−アミノベンゾエート、４，４´−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）、４，４´−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）、４，４´−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、４，４´−ジアミノジフェニルスルホンなどが利用できる。

上記各成分以外の他に、可塑剤、顔料、消泡剤、充填材、触媒、安定剤等の添加剤を配合することができる。可塑剤としては、一般にはフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、塩素系パラフィン、フタル酸ジアルキルなどが利用できる。

また触媒としては、酸触媒である有機カルボン酸化合物が利用され、具体的にはアゼライン酸、オレイン酸、セバシン酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸、安息香酸、トルイル酸などの芳香族カルボン酸が用いられる。その他に、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミンに代表されるアミン化合物、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンマーカプチドに代表される有機金属化合物が適宜用いられる。

次に、ウレタン原料の準備工程を記す。
前記イソシアネートとポリオールと予め反応させたウレタンプレポリマーに必要に応じて消泡剤、可塑剤などを配合したＡ液を調整し、５０〜８５℃にて保管する。また、硬化剤を１２０°Ｃ以上の雰囲気温度下にて完全に溶解させたＢ液を準備する。尚、触媒をウレタン原料に配合する場合はＢ液に予め攪拌混合しておくことが好ましい。

ベルト成形方法としては公知の製造方法と同じく、ベルトコグ形状に対応した断面台形状の溝が設けられた内金型に、上記心線を所定ピッチでスパイラルに巻き付ける。この心線を巻き付けた内金型を、ベルトリブ形状に対応した溝が刻設された外金型の中心に設置した後、上記Ａ液、Ｂ液を攪拌混合して金型内に注入し、一定条件下で加熱して架橋させることによってベルトスリーブを作製する。得られたベルトスリーブを所定幅にカットした後、それを反転させることによって本発明のウレタンＶリブドベルト１を製造することができる。尚、外金型として内周面がフラットなものを用いる場合は、得られたベルトスリーブを所定幅にカットした後、外周面にリブを研削し、それを反転させることによって本発明のウレタンＶリブドベルト１を製造する。

得られたウレタンＶリブドベルトは５％伸張させるのに必要な引張力が２０〜５０Ｎ／リブ、更に好ましくは２５〜３５Ｎ／リブであり、このような引張力であると、たとえリブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、急激な張力低下を引き起こすことなく、安定した張力が維持できる。５０Ｎ／リブを超えるとベルト伸び時に急激な張力低下が見られ、２０Ｎ／リブ未満であると心線伸びによるベルト張力低下が大きくなる。

以下に、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明する。
実施例１，２、比較例１，２
心線として、表２に示すように１，１００ｄｔｅｘのポリトリメチレンテレフタレート繊維（ＰＴＴ）を実施例１では１×２、実施例２では１×３の撚構成で、比較例では９４０ｄｔｅｘのナイロン６．６繊維（Ｎ６．６）、そして１，２２０デニールのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）を１×２の撚構成で、上撚り係数５．０、下撚り係数７．０で緒撚に撚糸した未処理コードを、ヒートセット延伸率が３．０％となるよう２００℃で２分間熱延伸固定処理し、この延伸コードを心線として用いた。

以下、具体的なウレタンＶリブドベルトの作製方法を示す。
ベルト本体を形成するウレタン組成物としては表１に示す配合を用いた。

まずＡ液として、ポリウレタンプレポリマー、Ｄ０Ｐ、シリコン系消泡剤を攪拌混合したものを６０°Ｃ温度条件下で保管した。

またＢ液として、アミン系硬化剤とアゼライン酸を攪拌混合したものを１２０°Ｃ温度条件下で保管した。

ウレタンＶリブドベルト成形する為の金型として、外周にコグ部となる溝が刻設された内金型と、内周にリブ部となる溝が刻設されている外金型を準備した。

次に、前記内金型に上記心線を所定の張力下でスピニングした後、外金型内に内金型を挿入した。そして、上記保管していたＡ液及びＢ液を混合攪拌し、前記キャビティに注型した。ここで内金型及び外金型は真空室内に載置されてなり、前記ウレタン原料の注型は真空条件下で行われた。

そして、前記金型組立て体をオーブン内に挿入し１２０°Ｃ温度条件下で３０分架橋を行い、ベルトスリーブを作製した。

このベルトスリーブを所定幅にカットした後、それを反転させて得られたウレタンＶリブドベルトは、長さ４５７．２ｍｍの４リブドベルトであり、リブピッチ２．３４ｍｍ、リブ高さ２．２９ｍｍ、リブ角度４０°であった。

次いで、前記ウレタンＶリブドベルトの評価を行った。この結果を表２に示す。尚、試験方法は、以下の通りである。

（１）ベルト５．０％伸び時引張力
各ベルトを５０ｍｍ／分の速度で引っ張って、ベルトを５．０％伸ばすのに必要な引張力を測定し、１リブ（２．３４ｍｍ）当たりの引張力に換算した。

（２）ベルト経時収縮率
各ベルトをプーリピッチ径３０．７６ｍｍの２軸検尺機に架掛し、検尺荷重３９．２Ｎ／４リブを与えて、ベルトを４０℃、湿度９０％で、１０日間放置した後のベルト外周率の変化率を調べた。

表２に示す結果より、本発明のウレタンＶリブドベルトでは、従来のウレタンＶリブドベルトに比べてモジュラスが低く、また湿熱時に保管してもベルト長さの経時収縮が小さく、経時的な寸法安定性に優れることも知見できた。

本発明のウレタンＶリブドベルトを示す断面斜視図である。

符号の説明

１ ウレタンＶリブドベルト
２ リブ
３ 心線
４ コグ

Claims (2)

1. ポリウレタン組成物により形成され、ベルト長手方向に延びる複数のリブを有する本体部に、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したウレタンＶリブドベルトであって、前記心線がポリトリメチレンテレフタレート繊維で構成されていることを特徴とするウレタンＶリブドベルト。
2. ウレタンＶリブドベルトを５％伸張させるのに必要な引張力が２０〜５０Ｎ／リブである請求項１記載のウレタンＶリブドベルト。
   

Images