JP2006266356A

JP2006266356A - 伝動ベルト

Info

Publication number: JP2006266356A
Application number: JP2005083527A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Yoshida; 裕彦吉田
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】耐摩耗性の低下を抑制しつつ、耐熱性を向上させた伝動ベルトの提供を課題としている。
【解決手段】ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０〜１００重量部配合されているゴム組成物により伝動面が形成された伝動ベルトであって、前記ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、前記カーボンブラックには、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンがゴム１００重量部に対して２０重量部以上含まれていることを特徴とする伝動ベルトを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝動ベルトに関し、より詳しくは、伝動面がゴム組成物で形成された伝動ベルトに関する。

従来、エンジンやモーターなどの回転動力を伝達する手段として、駆動側と被駆動側との回転軸にプーリーなどを固定し、これらのプーリーに伝動ベルトを掛け渡す方法などが広く用いられている。
この伝動ベルトは、プーリーなどへの優れた追従性が要求され、また、エンジンやモーターの近傍で用いられたり、プーリーなどとの摩擦により熱が発生したりすることから耐熱性も要求される。そのため、プーリーと接する伝動面には、通常、ゴム組成物が用いられている。
さらに、伝動ベルトは、その用途などに応じて種々の形態に形成され、伝動面に配されるゴム組成物も種々のものが用いられている。例えば、ゴム組成物のベースとなるゴムの種類や、該ゴムに分散される無機粉体、カーボンブラック、短繊維の種類や配合量などによりその特性を用途に応じ変化させて用いられたりしている。
近年、このような伝動ベルトの伝動面に配されるゴム組成物として、その優れた耐熱性からエチレン−α−オレフィン共重合ゴムを用いることが検討され特許文献１には、伝動ベルトの伝動面である圧縮層にエチレン−α−オレフィン共重合ゴムを用いて耐熱性を向上させることが記載されている。

ところで、このような伝動ベルトのゴム組成物が摩滅して伝動ベルトの機能が損なわれたりした場合には、単に動力の伝達が行われなくなるばかりでなく、その伝動ベルトが用いられている装置自体の故障をも引き起こす場合がある。例えば、自動車のファンベルトが破断した場合には、エンジンの冷却水が十分冷却されずエンジンがオーバーヒートを起こしてしまうなど自動車自体に故障を発生させることとなる。したがって、従来、このような伝動ベルトには、長期の使用に対しても摩滅の発生が抑制された耐久性に優れるものが要望され、特許文献２には、伝動面のゴム組成物にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維を配合し、且つその配合量を特定の範囲に規定することで耐摩耗性を高めることが記載されている。
なお、前述のエチレン−α−オレフィン共重合ゴムは、クロロプレンゴムなどに比べて耐摩耗性が低いことが知られており、先述の特許文献１でも耐摩耗性を向上させることについて記載がされている。
しかし、このような従来のエチレン−α−オレフィン共重合ゴムをベースゴムとして用いたゴム組成物においては、その耐摩耗性能の向上が十分なされてはいない。
したがって、従来の伝動ベルトにおいては、耐摩耗性の低下を抑制しつつ、耐熱性を向上させることが困難であるという問題を有している。
特開２０００−２９７８４７号公報特開２００３−１３９１９８号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、耐摩耗性の低下を抑制しつつ、耐熱性を向上させた伝動ベルトの提供を課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、伝動ベルトの伝動面を形成するゴム組成物について、その配合を鋭意検討した結果、エチレン−α−オレフィン共重合ゴムをベースゴムとするゴム組成物に、窒素比表面積４５〜８０ｍ²／ｇの中粒径で、且つ、ＤＢＰ吸油量が１２０ｃｍ³／１００ｇ以上にストラクチャーが発達した高ストラクチャーカーボンが所定量配合されることで、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させ得ることを見出し本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０〜１００重量部配合されているゴム組成物により伝動面が形成された伝動ベルトであって、前記ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、前記カーボンブラックには、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンがゴム１００重量部に対して２０重量部以上含まれていることを特徴とする伝動ベルトを提供する。
なお、ベースゴムにエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられているとは、配合されるゴムの内、５０質量％以上のゴムがエチレン−α−オレフィン共重合ゴムであることを意図している。

本発明によれば、伝動ベルトの伝動面を形成するゴム組成物のベースゴムに、エチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられるため、伝動ベルトの耐熱性を向上させることができる。また、伝動面のゴム組成物に配合されるカーボンブラックに、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンがゴム１００重量部に対して２０重量部以上配合されることからゴム組成物を耐摩耗性に優れたものとすることができる。すなわち、伝動ベルトの耐摩耗性の低下を抑制しつつも耐熱性を向上させ得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１に示すＶリブドベルトを例に説明する。
本実施形態のＶリブドベルト１は、伝動面となる内面側にゴム組成物からなる圧縮層５が備えられた無端状ベルトに形成されている。この圧縮層５は、外面側が平坦に形成され内面側（伝動面）に複数のリブ６が幅方向に間隔を設けて周方向に形成されている。このＶリブドベルト１には、圧縮層５の外面側に、圧縮層５と同幅の接着層３とカバー層２とが形成され。最外層となる前記カバー層２は、ゴムコート帆布からなり、該カバー層２と前記圧縮層５との間に、ゴム組成物からなる前記接着層３が配されている。また、この接着層３には、Ｖリブドベルト１の幅方向に一定の間隔を設けて複数本の抗張体４が周方向に埋設されている。

前記圧縮層を形成するゴム組成物には、カーボンブラックがゴム１００重量部に対して、カーボンブラックが５０〜１００重量部配合されている。また、このゴム組成物のベースゴムとしてエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、さらに、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンが用いられている。また、このゴム組成物に配合されるカーボンブラックの内、２０重量部以上は、高ストラクチャーカーボンを用いる。
さらに、この圧縮層のゴム組成物には、通常、短繊維などとともに加硫剤が配合されている。

前記ベースゴムとして用いるエチレン−α−オレフィン共重合ゴムとしては、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体やさらにこれらとジエン類との共重合体ゴムなどが単独または組み合わせて、前記ゴム組成物の全てのゴムの内５０質量％以上となるように配合される。
また、このベースゴム以外のゴムとしては、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどを単独または複数混合して用いることができる。

前記高ストラクチャーカーボンとしては、例えば、昭和キャボット社から商品名「ショウブラックＩＰ６００」として市販のものや、東海カーボン社から商品名「シースト３ＨＰ」、「シースト１１６−ＨＭ」として市販のもの、新日化カーボン社から商品名「ニテロン１０Ｋ」「ニテロン２００Ｈ」として市販のものなどを挙げることができる。

また、これらの高ストラクチャーカーボンの配合量がゴム１００重量部に対して２０重量部以上とされるのは、２０重量部未満では、ゴム組成物耐摩耗性を向上させる効果が得られないためである。また、この高ストラクチャーカーボン以外に、ゴム成分に配合されるカーボンブラックとしては、一般ゴムに配合されるカーボンブラックを用いることができる。ただし、前記高ストラクチャーカーボンとこの一般ゴムに配合されるカーボンブラックとの合計量は、ゴム１００重量部に対し５０〜１００重量部の配合量とする。この合計量がゴム１００重量部に対して５０重量部未満の場合、ならびに、１００重量部を超える場合には、耐摩耗性が低下してしまうからである。

なお、前記高ストラクチャーカーボンの窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上であることは、ＪＩＳＫ６２１７に基づき測定することができる。

また、前記エチレン−α−オレフィン共重合ゴムをベースゴムとしたゴムに対して前記高ストラクチャーカーボンや、その他のカーボンブラックなどを配合するには、一般的な、混練ロール、ニーダー、ミキサーなどの混練手段を用いて配合させることができる。

また、前記短繊維については、伝動ベルトの用途や目的に応じて適宜そのグレード、種類を選択して、適宜の量を配合させることができる。この短繊維の配合は、上記のカーボンブラックの配合と同時もしくは別工程でカーボンブラックの配合と同様の混練手段を用いて配合させることができる。

前記加硫剤としては、イオウもしくは有機過酸化物を用いることができ、この加硫剤としてイオウが用いられる場合には、チウラム、スルフェンアミド、チアゾール、ジチオカルバミン酸塩などの加硫促進剤を単独または組み合わせて用いることが好ましく、前記イオウは、ゴム１００重量部に対して０．５〜３．０部の配合量、前記加硫促進剤は総量でゴム１００重量部に対して０．５〜５．０部の配合量とされることが好ましい。
前記有機化酸化物としては、その種類が特に限定されるものではないが、例えば、ジクミルパーオキサイド（以下「ＤＣＰ」ともいう）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、２，５ジメチル−２，５ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシクメン、ｔ−ブチルベンゾイルパーオキサイドなどを単独または組み合わせて用いることができる。この有機化酸化物は、ゴム１００重量部に対して０．２〜１０部の配合量であることが好ましい。
この、加硫剤あるいは加硫促進剤も前述のカーボンブラックの配合と同様の混練手段を用いて配合させることができる。

また、本実施形態においては、本発明の効果を損なわない範囲において、シリカなどの増強剤、炭酸カルシウム、タルクなどの充填剤、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンメタクリレートなどの共架橋剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤など一般的なゴム薬を配合させることができる。

前記カバー層のゴムコート帆布や接着層のゴムおよび抗張体は、伝動ベルトに用いられる一般的なゴムコート帆布、接着層ゴムおよび抗張体を用いることができる。

なお、本実施形態においては、カバー層と圧縮層との間に接着層を設けたＶリブドベルトを例に説明したが、本発明においては、伝動ベルトをこのような構成や形態のものに限定するものではなく、例えば、伝動ベルトの構成として接着層が備えられていない伝動ベルトも本発明の意図する範囲であり、伝動ベルトの形態としてもＶリブドベルトに限定するものではない。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜４）
（圧縮層ゴム組成物未加硫シートの作製）
下記表１および表３に示す配合を、バンバリーミキサーを用いて混練し圧縮層用ゴム組成物を作製し、さらに作製したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形した。

※表中の数値は、質量比率を示す。
なお、上記表１に用いた各カーボンブラックの窒素吸着比表面積ならびにＤＢＰ吸油量は下記の表２の通りである。

※高ストラクチャーカーボン、※※通常カーボンブラック

※表中の数値は、質量比率を示す。
なお、上記表３に用いた各カーボンブラックの窒素吸着比表面積ならびにＤＢＰ吸油量は下記の表４の通りである。

※高ストラクチャーカーボン、※※通常カーボンブラック

（接着層ゴム組成物未加硫シートの作製）
次の配合を、バンバリーミキサーを用いて混練し圧縮層用ゴム組成物を作製し、さらに作製したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形した。
＜接着層ゴムの配合：：ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）：１００重量部、カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名「ＩＰ６００」）：５０重量部、シリカ（トクヤマ社製、商品名「トクシールＧｕ」）：２０重量部、パラフィンオイル（日本サン社製、商品名「サンフレックス２２８０」）：１０重量部、加硫剤（日本油脂社製ＤＣＰ、商品名「パークミルＤ」）：２．５重量部、加硫助剤（花王社製ステアリン酸）：１重量部、加硫助剤（堺化学工業社製酸化亜鉛）：５重量部、粘着付与剤（日本ゼオン社製石油樹脂、商品名「クイントンＡ−１００」）：５重量部、短繊維（綿粉）：２重量部＞

（抗張体（心線）の作製）
帝人社製のポリエステルコード（１０００デニール／２×３、上撚り９．５Ｔ／１０ｃｍ（Ｚ）、下撚り２．１９Ｔ／１０ｃｍ）をイソシアネートのトルエン溶液（イソシアネート固形分２０質量％）に浸漬後、２４０℃×４０秒の熱風乾燥し、前処理を行った。
この前処理後の心線をＲＦＬ接着組成物（下記参照）に浸漬した後、２００℃×８０秒の熱風乾燥し、さらに、ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）のトルエン溶液に浸漬し、６０℃×４０秒の熱風乾燥を行った。
（ＲＦＬ接着組成物の調整）
レゾルシン７．３１重量部とホルマリン（３７質量％）１０．７７重量部とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液（固形分０．３３質量％）を加えて攪拌し、その後、水１６０．９１重量部加え、５時間熟成して、レゾルシン−ホルマリン樹脂（レゾルシン−ホルマリン初期縮合物、以下「ＲＦ」という、レゾルシン／ホルマリン比＝０．５）水溶液を作製した。
次いで、ＲＦ水溶液にクロロスルホン化ポリエチレンラテックス（固形分４０％）をＲＦ／ラテックス比＝０．２５（固形分量４５．２重量部）となるよう混合し、さらに、水を加えて固形分濃度２０％となるよう調整した後、１２時間熟成しつつ攪拌を行いＲＦＬ接着組成物の調整を行った。

（Ｖリブドベルトの製造）
円筒形金型（周長約１０００ｍｍ）に内側から順番にゴムコート帆布、接着層ゴム、抗張体、接着層ゴムの順に積層し、最後に圧縮層用ゴムシートを積層した。
なお、このとき圧縮層用ゴムシートは、配合された短繊維が伝動ベルトの幅方向に配向するよう積層した。
この積層体を内圧６ｋｇｆ／ｃｍ²、外圧９ｋｇｆ／ｃｍ²、温度１６５℃×３５分加硫缶中にて蒸気加硫し、予備成形体（筒状体）を作製した。
次いでこの筒状体の表面に、複数のリブを研削ホイールで作製した後、リブ数３ずつに切断し、周長約１０００ｍｍのＶリブドベルトを作製した。

（評価試験）
（物理特性）
反列理方向（ベルト幅方向）での、硬度をＪＩＳＫ６２５３、１００％モジュラス、引張り強さ、破断伸びをＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した。結果を表５に示す。
（ベルト走行試験）
ベルトの走行試験を図２に示すごとく実施した。
径１２０ｍｍの駆動プーリー１１と従動プーリー１２に掛け渡し、さらに、径７０ｍｍのアイドラープーリー１４と径４５ｍｍのアイドラープーリー１３に巻きかけ、従動プーリー負荷１６馬力、アイドラープーリーのセットウェイト８５ｋｇｆとして、駆動プーリーを４９００ｒｐｍで回転させた。
この走行試験を８０℃雰囲気下で１００時間実施し、走行試験前の初期重量を１００％としたときの走行試験後の重量減少を測定し、その、減少分を摩耗量として測定した。なお、判定においては、３％以下の摩耗量を示したものを「○」、３％を超える摩耗量を示したものを「×」として判定した。結果を、表５に示す。

表５の結果から、伝動ベルトの伝動面を形成するゴム組成物のベースゴムに、エチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられるため、８０℃における走行試験でも問題が生じず、伝動ベルトが優れた耐熱性を有していることがわかる。また、伝動面のゴム組成物に配合されるカーボンブラックに、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンがゴム１００重量部に対して２０重量部以上配合されることからゴム組成物を耐摩耗性に優れたものとすることができることがわかる。

一実施形態の伝動ベルトを示す幅方向断面図。ベルト走行試験方法を示す概略図。

符号の説明

１：Ｖリブドベルト、２：カバー層、３：接着層、４：抗張体、５：圧縮層

Claims

ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０〜１００重量部配合されているゴム組成物により伝動面が形成された伝動ベルトであって、
前記ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、前記カーボンブラックには、窒素吸着比表面積４５〜８０ｍ²／ｇ且つＤＢＰ吸油量１２０ｃｍ³／１００ｇ以上の高ストラクチャーカーボンがゴム１００重量部に対して２０重量部以上含まれていることを特徴とする伝動ベルト。
前記伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項１に記載の伝動ベルト。