JP2007100269A - 歯付きベルト用カバークロス及び歯付きベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ベルト長手方向に補強用芯線が埋設され、ベルト長手方向に所定のピッチで複数の歯部が配置された歯付きベルトにおいて、該歯部の表面に被覆されており、かつ以下1)、2)を共に満足することを特徴とする歯付きベルト用カバークロス。
1)カバークロスの耐熱老化性が90%以上であること、
2)カバークロスを構成する繊維がジカルボン酸成分の60モル%以上が芳香族ジカルボン酸であるジカルボン酸と、ジアミン成分の60モル%以上が炭素数6〜12の脂肪族アルキレンジアミンであるジアミンとからなる半芳香族ポリアミド繊維であること。
【選択図】なし
Description
上述のように、カバークロスはベルトの長手方向に織物の緯糸方向が一致した形で用いられ、伸縮性の捲縮糸は織物の緯糸方向に用いられるのが一般的であるが、織物の経糸方向がベルトの長手方向となる使い方を採用する場合は伸縮性のある捲縮糸は経糸として使用される。勿論カバークロスの性能によっては緯糸・経糸共に伸縮性の捲縮糸を用いることができる。
その対策として、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維等、いわゆる耐熱高機能繊維を応用することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これらの高機能繊維は耐熱性は非常に良好なるものの、伸びが少なく高機能繊維のみでは歯付きベルト用カバークロスのベルト長手方向に用いることができなかった。そのため伸度の大きいポリウレタン繊維や仮撚り加工したナイロン糸を芯糸にしてその外側に高機能繊維を巻き付けた撚り糸を作製し、撚り糸として構造的に伸度を持たせる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、これらの方法では外側に巻き付ける高機能繊維の長さに限界があり、高伸度化はするものの不十分であった。そのため高機能繊維フィラメント自体を捲縮糸とする方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかし高機能繊維フィラメント糸を捲縮糸とするには、高温かつ長時間のヒートセット工程と解撚工程が必要であり、加工工程の複雑さから工業的に実施されるまでには至らなかった。
1)カバークロスの耐熱老化性が90%以上であること、
2)カバークロスを構成する繊維がジカルボン酸成分の60モル%以上が芳香族ジカルボン酸であるジカルボン酸と、ジアミン成分の60モル%以上が炭素数6〜12の脂肪族アルキレンジアミンであるジアミンとからなる半芳香族ポリアミド繊維であること。
本発明のカバークロスの耐熱老化性は90%以上であることが必要であり、好ましくは95%以上である。本発明でいう耐熱老化性とは、カバークロスの初期強力(A)と140℃の熱風乾燥機中で500時間熱老化させた後の残存強力(B)とした時に、次式により算出した値を示す。
耐熱老化性(%)=(B/A)×100
耐熱老化性は、後述するカバークロスの製造工程の各段階(例えば生機、リラックス加工反、RFL処理反、ゴム引き反など)または歯付きベルトそのものからサンプリングして測定できる。なお、耐熱劣化性はベルトの長さ方向となる織物方向について測定した値である。
カバークロスの耐熱老化性が90%未満であると、高温雰囲気中で歯付きベルトが走行している間にカバークロスの熱劣化が進行し、耐屈曲疲労性が大幅低下するため、カバークロスによる歯ゴムの保護機能が急激に低下する。
また、本発明においてベルト走行時の雰囲気温度を120℃としたにもかかわらず、カバークロスの耐熱老化性評価温度を140℃とした理由は、上述の繊維の熱劣化による繊維の耐屈曲疲労性の大幅低下のベルト寿命に対する影響の度合いを検討し、ベルト走行温度+20℃の熱劣化が適切であるとの知見が得られたためである。
芳香族ジカルボン酸としては、歯付きベルトの高温時における耐久性(すなわちカバークロスの高温耐久性)の点からはテレフタル酸であることが好ましく、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,4−フェニレンジオキシジ酢酸、1,3−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、4,4´−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−4,4´−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−4,4´−ジカルボン酸、4,4´−ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸を1種類または2種類以上併用して使用することができる。かかる芳香族ジカルボン酸の含有量はジカルボン酸成分の60モル%以上であることが必要であり、75モル%以上であることが好ましい。
上記芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としてはマロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、3,3´−ジエチルコハク酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸等の脂肪族ジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロへキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸を挙げることができ、これらの酸は1種類のみならず2種類以上を用いることができる。中でも歯付きベルトの高温時における耐久性の点でジカルボン酸成分が100%の芳香族ジカルボン酸であることが好ましい。さらにトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸を、繊維化が容易な範囲内で含有させることもできる。
上記脂肪族アルキレンジアミン以外のジアミンとしてはエチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブタンジアミン等の脂肪族ジアミン;シクロへキサンジアミン、メチルシクロへキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルジアミン、トリシクロデカンジメチルジアミン等の脂環式ジアミン;p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、キシレンジアミン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミン、あるいはこれらの混合物を挙げることができ、これらは1種類のみならず2種類以上を用いることができる。
なお、本発明においてポリアミドの極限粘度は濃硫酸溶液中30℃で測定した値を示す。
末端封止剤としては、ポリアミド末端のアミノ基またはカルボキシル基と反応性を有する単官能性の化合物であれば特に制限はないが、反応性および封止末端の安定性の点からはモノカルボン酸、モノアミンが好ましく、取扱性の容易さ、反応性、封止末端の安定性、価格等の点から特にモノカルボン酸が好ましい。
モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、安息香酸などを挙げることができる。なお、末端の封止率は1H−NMRにより、各末端基に対応する特性シグナルの積分値より求めることができる。
一例を挙げると、末端封止剤、触媒、ジアミン成分およびジカルボン酸成分を一括して反応させ、ナイロン塩を製造した後、一旦280℃以下の温度において極限粘度が0.15〜0.30dl/gのプレポリマーとし、さらに固相重合するか、あるいは溶融押出機を用いて重合を行うことにより容易に製造することができる。重合の最終段階を固相重合により行う場合、減圧下または不活性ガス流通下で行うのが好ましく、重合温度が200〜250℃の範囲であれば重合速度が大きく、生産性に優れ、着色やゲル化を有効に抑制するすることができるので好ましい。重合の最終段階を溶融押出機により行う場合、重合温度が370℃以下であるとポリアミドの分解がほとんどなく、劣化のない半芳香族ポリアミドが得られるので好ましい。
歯付きベルトの長手方向に用いられるカバークロス用伸縮性の捲縮糸の構成は、合撚糸または交撚糸(カバードヤーン等)とすれば、伸縮性が高くなり好ましい。
例えば半芳香族ポリアミドをウーリー加工した仮撚り糸、該仮撚り糸とポリウレタンなどの弾性繊維との合撚糸または交撚糸がカバークロス用伸縮性の捲縮糸として使用できる。
歯付きベルトを歯数20の原動プーリーと歯数40の従動プーリーと歯付きベルト背面からのアイドリープーリーを備えた走行試験機にセットし、120℃の熱風中で原動プーリーを6000rpmで回転させる。耐久性は歯部に亀裂が入るまでの時間により表す。
(1)テレフタル酸19.7モル、1,9−ノナンジアミン17.0モル、2−メチル−1,8−オクタンジアミン3.0モル、安息香酸0.6モル、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.06モルおよび蒸留水2.2リットルを内容積20リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。その後100℃で30分間攪拌し、2時間かけて内部温度を210℃に昇温した。この時、オートクレーブは22kgf/cm2(2.2MPa)まで昇圧した。そのまま1時間反応を続けた後、230℃に昇温し、その後2時間温度を230℃に保ち、水蒸気を除々に抜いて圧力を22kgf/cm2(2.2MPa)に保ちながら反応させた。次に30分かけて圧力を10kgf/cm2(0.98MPa)まで下げ、さらに1時間反応させてプレポリマーを得た。これを100℃、減圧下で12時間乾燥し、2mm以下の大きさまで粉砕した。これを230℃、0.1mmHg(13.3Pa)下にて10時間固相重合することにより30℃の濃硫酸中の極限粘度が1.3dl/gの半芳香族ポリアミドを得た。
(2)このポリアミドを押出機を用いて温度330℃で溶融押出しし、0.15mmφ×72ホールの丸孔ノズルから吐出し、600m/min.で巻き取った。ついで130℃のホットローラー、220℃ホットプレートを用いて4.0倍の熱延伸、5%の収縮を含む熱固定を行い220dtex/72fのマルチフィラメントヤーンを得た。得られたヤーンの性能を表1に示す。
(3)このマルチフィラメントヤーンをフリクションタイプ高速仮撚り機(Saurer Barmag社製)にて速度500m/minにて仮撚り加工を施した。その後、160t/m(S方向)の撚りをかけ、伸縮性撚り糸を得、緯糸とした。一方、上記の220dtex/72fのマルチフィラメント自体に160t/m(S方向)の撚りをかけて経糸とした。これらの経糸・緯糸を用いてレピア織機にて2/2綾織物を製織し、該織物を100℃の液流染色機にてリラックス加工を行い、さらに170℃の熱風乾燥機(株式会社ヒラノテクシード製「シュリンクサーファー」)にて乾燥した。次いでラテックスとしてH−NBRを用いたRFLによるディッピング加工を行い、RFL処理済の歯付きベルト用カバークロスを得た。なお、RFLの付着率は繊維絶乾重量に対して12.0%であった。そして該カバークロスの耐熱老化性を測定した。カバークロスの性能、耐熱老化性の結果を表1に示す。
(4)さらに歯付きベルトと同一のゴム配合物を用いたゴム糊をゴム引きした。該カバークロスの伸縮性撚り糸を用いた方向がベルト長さ方向になるようにして、常法にしたがい織物の裁断と縫い合わせを行い、外周面が歯型を形成する円筒状金型に織物をかぶせ、その上に芯線のガラスコードを巻き付けた。さらにH−NBRゴム配合物で外周を覆い、次いで圧入法にて加硫し、できた成型品を取り出して所定幅に切断して歯付きベルトを製造した。この歯付きベルトは周長が902mm、幅19mm、ベルト歯数125Tであった。このベルトの高温耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。
(1)実施例1で作製した半芳香族ポリアミド繊維の伸縮性加工糸とポリウレタン弾性糸(旭化成株式会社製「ロイカ」)44dtexを、弾性糸を3.0倍に延伸しながら160t/m(S方向)の合撚糸とし、緯糸とした以外は実施例1と同様にして歯付きベルト用カバークロスを得た。但しリラックス加工は95℃で実施し、リラックス加工後の乾燥にはピンテンター付き熱風乾燥機を用いた。また、RFL付着率は11.7%であった。カバークロスの性能と耐熱老化性を表1に示す。
(2)該カバークロスを用いて、実施例1と同様の歯付きベルトを作製し、高温耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。
(1)ポリアミドマルチフィラメント繊維として235dtex/35f(旭化成せんい株式会社製「レオナ」)を実施例1と同様のフリクションタイプ高速仮撚り機にて、速度500m/minにて仮撚り加工を施した。その後、160t/m(S方向)の撚りをかけ、伸縮性撚り糸を得、緯糸とした。一方、上記の235dtex/35fのマルチフィラメント自体に160t/m(S方向)の撚りをかけて経糸とした。
(2)これらの経糸・緯糸を用いてレピア織機にて2/2綾織物を製織した。該織物を95℃の液流染色機でリラックス加工を行い、さらに170℃の熱風乾燥機にて乾燥した。次いで実施例1と同一組成のRFLにてディッピング加工を行い、表1に示したRFL処理済みの歯付きベルト用カバークロスを得た。なお、RFLの付着率は繊維絶乾重量に対して12.3%であった。そして該カバークロスの耐熱老化性を測定した。カバークロスの性能、耐熱老化性の結果を表1に示す。
(3)該カバークロスを用いて、実施例1と同様の歯付きベルトを作製し、高温耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。
Claims (5)
- ベルト長手方向に補強用芯線が埋設され、ベルト長手方向に所定のピッチで複数の歯部が配置された歯付きベルトにおいて、該歯部の表面に被覆されており、かつ以下1)、2)を共に満足することを特徴とする歯付きベルト用カバークロス。
1)カバークロスの耐熱老化性が90%以上であること、
2)カバークロスを構成する繊維がジカルボン酸成分の60モル%以上が芳香族ジカルボン酸であるジカルボン酸と、ジアミン成分の60モル%以上が炭素数6〜12の脂肪族アルキレンジアミンであるジアミンとからなる半芳香族ポリアミド繊維であること。 - ジカルボン酸成分の60〜100モル%がテレフタル酸であり、ジアミン成分の60〜100モル%が1,9−ノナンジアミンである請求項1記載の歯付きベルト用カバークロス。
- ジカルボン酸成分の60〜100モル%がテレフタル酸であり、ジアミン成分の60〜100モル%が1,9−ノナンジアミン(A)及び2−メチル−1,8−オクタンジアミン(B)であり、(A)と(B)のモル比が40:60〜99:1である請求項1または2項記載の歯付きベルト用カバークロス。
- 少なくともベルト長手方向に使用されている繊維が仮撚り加工糸である請求項1〜3のいずれか1項記載の歯付きベルト用カバークロス。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のカバークロスを用いた歯付きベルト。
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