JP2008275004A

JP2008275004A - 動力伝動用ベルト

Info

Publication number: JP2008275004A
Application number: JP2007116421A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishiyama; 健西山
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】ベルト製造時に発生する廃棄物をリサイクル材としてできるだけ多く試用したゴム組成物を用いて耐摩耗性を向上させ、コスト低減を図った動力伝動用ベルトを提供する。
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、可塑剤を５〜３０質量部配合されている動力伝動用ベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝動用ベルトに係り、詳しくはベルトの製造工程で発生する屑である産業廃棄物をリサイクルしたゴム組成物を圧縮ゴム層に使用しても耐摩耗性、耐屈曲性を備える動力伝動用ベルトに関する。

ローエッジＶベルトの製造方法の一例として、まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻きつけ、圧縮ゴム層、クッションゴム層複合体を巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更にクッションゴム層、カバー帆布を順次巻き付ける。これを加硫缶で加硫して加硫スリーブを得る。このようにして得られた加硫スリーブを回転させながら、２枚のカッターによって所定幅にＶ形状にカットした後、製品規格に準じた狙いの寸法を確保するために、カットしたベルトを２つのプーリに懸架して走行させながら側面を研磨するサンディング工程を必要としていた。（特許文献１に開示。）

一方、Ｖリブドベルトの製造方法の一例としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻きつけ、クッションゴム層を巻きつけた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更にクッションゴム層、圧縮ゴム層を巻きつける。これを加硫缶で加硫してスリーブを得る。このようにして得られた加硫スリーブを回転させながら、高速で回転させたＶ溝のついた砥石をゆっくりと下降させて研削しリブ溝のついたスリーブを得る。これを回転させながらカッターによって所定の幅に切断してＶリブドベルトを得る。

しかし、従来の方法では、ベルトスリーブを台形状に切断したり、台形状に切断したベルト側面をサンディングしたり、ベルトスリーブを回転させつつ砥石によりＶ型に削ったり、あるいはベルト側面を一対の切削刃によって仕上げ加工していたために、輪状のリング屑、切削屑、あるいは研磨屑のスクラップが多量に発生していた。このため、このスクラップを軽減する対策が強く望まれていた。

また、発生した屑は産業廃棄物として埋立て処理されるか燃料として用いられることが一般的であったが、土壌、海洋汚染の恐れから埋立て処理は好ましくない。また、燃料として用いる場合は二酸化炭素が発生するため温暖化現象の原因となり、圧縮ゴム層がクロロプレンゴムを原料としたゴム組成物である場合は、有毒なガスを発生し環境を汚染する恐れがあり、また炉の劣化を促進するといった問題があった。

このような問題に対し、発生した屑を再生処理した再生ゴムをリサイクル材として伝動用ベルト用配合に添加する方法や、ベルト屑を粉砕した粉末ゴムや研削紛をリサイクル材として伝動用ベルト用配合に添加する方法（特許文献２）が提案されている。
特許第３５５３３７１号特許第３２１２９２８号

しかし、再生ゴムを添加した場合には、その量が多くなるとゴム弾性率の低下が大きく、ベルト寿命が短くなるという問題があり、粉末ゴムを添加する方法では、この量が多くなると未加硫ゴムの粘度上昇やタックの低下が大きく、ベルト成形時の加工性を低下させるという問題がある。いずれの場合も再生ゴム、粉末ゴムの使用量は限られており廃棄物量の低減効果が小さいという問題があった。

本発明は、ベルト製造時に発生する廃棄物をリサイクル材としてできるだけ多く使用したゴム組成物を用いて耐摩耗性を向上させ、コスト低減を図った動力伝動用ベルトを提供することを目的とする。

本発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、可塑剤を５〜３０質量部配合されている動力伝動用ベルトである。

請求項２に記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、粘着付与剤を５〜３０質量部配合されている動力伝動用ベルトにある。

請求項３に記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、粘着付与剤及び可塑剤を５〜３０質量部配合されている動力伝動用ベルトにある。

請求項４に記載の発明は、前記粉末ゴムがクロロプレンゴムを主成分とする架橋ゴムである請求項１から３のいずれかに記載の動力伝動用ベルトにある。

請求項５に記載の発明は、前記粉末ゴムがエチレン‐α‐オレフィンエラストマーを主成分とする架橋ゴムである請求項１から３のいずれかに記載の動力伝動用ベルトにある。

請求項６に記載の発明は、前記粉末ゴムの一次粒子径が少なくとも２．０ｍｍより小さい請求項１から５のいずれかに記載の動力伝動用ベルトにある。

請求項７に記載の発明は、前記粘着付与剤がロジン系樹脂又は脂肪族系炭化水素樹脂である請求項２から６のいずれかに記載の動力伝動用ベルトにある。

本発明によると、加工性の改善方法として可塑剤を用いることにより、粉末ゴムの添加による未加硫ゴム粘度の上昇を抑制することができるという効果がある。又、粘着付与剤を添加することによって、ゴムシートの粘着性の低下を抑制することができるという効果がある。さらに、可塑剤と粘着性付与剤を併用することによって上記両方の効果が発現する。さらに、粉末ゴム単独での添加は困難であった５０質量部以上の添加が可能になり、より多くのベルト製造工程で発生する廃棄物をリサイクル材として使用することができるという効果がある。
さらに所定の可塑剤及び粘着付与剤を配合することによって加工性及びベルト性能を維持したまま多くの粉体ゴムを配合することができる。単独では限られていた粉末ゴムの使用量は可塑剤及び粘着付与剤を併用することによって大幅に増やすことができ、配合材料コストの低減、廃棄物の埋立て処理量の低減、及びそれに伴う処理費用の低減効果が見込める。

さらに、粉末ゴムの一次粒子径を少なくとも２．０ｍｍより小さくすることにより、新ゴムと粉末の界面で亀裂が生じやすくなり短期故障の原因となることはないという効果がある。

以下、本発明のゴム組成物を用いたローエッジＶベルトについて詳細に説明する。図１に本発明のローエッジＶベルトの代表的な断面図を示すが、このローエッジＶベルト１は外観上従来のベルトと変わりなく、ベルト下面からベルト上面に向かって順に、下補強布２、圧縮ゴム層３からなる圧縮層、心線４を埋設したクッションゴム層５、及び上補強布６から構成される。本発明のローエッジＶベルトは、前記圧縮ゴム層３にコグ部を有するいわゆるローエッジコグドベルト及びベルト上面にもコグ部を有するローエッジダブルコグドベルトも含む。また、クッションゴム層の上部に伸張層を配したベルトも含む。

ローエッジＶベルト１の製造は、ベルト構成部材を金型に巻き付け加硫缶を用いて所定の温度、圧力にて加硫し、得られた加硫スリーブをカッターによって所定幅にＶ形状に輪切りすることによって得られる。具体的には、下補強布２を形成する帆布、圧縮ゴム層３を形成する未加硫ゴムシート、クッションゴム層を形成する未加硫ゴムシート、心線４を形成するコード、及び上補強布６を形成する帆布を順に円筒状金型に巻き付けた後、所定の温度と圧力で加熱、加圧することによって加硫スリーブが得られる。得られた加硫スリーブを所定の幅及びＶ角度にて輪切りすることによって個々のローエッジＶベルトが得られる。

ここで、圧縮ゴム層３を構成するゴム配合物として、新ゴム（未使用のゴム）と架橋ゴムを粉末化した粉末ゴム、及び可塑剤と粘着付与剤とを含むゴム配合物が用いられる。前記の架橋ゴムはローエッジベルトの製造工程から発生するゴム屑、あるいはＶリブドベルトの製造工程から発生するベルト屑である。

新ゴムの種類は、特に限定されないが、例えば、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲ、エチレン−α−オレフィンエラストマーが使用される。

上記粉末ゴムは、前記の架橋ゴムがローエッジベルト又はＶリブドベルトの製造工程から発生するゴム屑、あるいは（３）加硫スリーブを回転させつつ研磨ホイールによりＶ溝に削ったときに発生する粉末状の切削屑であり、平均一次粒径が２ｍｍより小さく、好ましくは３０μｍ〜１．０ｍｍである。平均一次粒径が２ｍｍより大きいと補強効果が得られず、ゴム組成物の強度、耐摩耗性を低下させるだけでなく、新ゴムと粉末状スクラップゴムの界面から亀裂が生じやすいためベルト寿命が低下して十分な機能が得られないためである。

上記粉末ゴムは新ゴム１００質量部に対して３０〜１００質量部の割合で配合される。配合量が３０重量部未満の添加では耐摩耗性が向上し、加工性についても問題はないが、１００重量部を超えて添加すると未加硫ゴムのスコーチタイムの減少、粘度の上昇やゴムシートの粘着性の低下などにより加工性に問題が生じる。また、上記粉末ゴムは新ゴムとの界面が形成されやすく、その界面を起点として亀裂が生じ、ベルト寿命の原因となるなどの問題が生じる。

上記粉末ゴムとともに、可塑剤と粘着付与剤を添加する。可塑剤としては、特に限定されなく、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を用いることができる。前記可塑剤は、新ゴム１００質量部に対して５〜３０質量部添加するのが好ましい。可塑剤が５質量部よりも少なければ未加硫ゴム粘度が高くなり加工性が悪いという問題があり、３０質量部よりも多くなるとゴム物性が低下するという問題がある。

粘着付与剤としては、クマロン樹脂、脂肪族系樹脂、ポリブテン、フェノール樹脂、等が使用でき、好ましくはクマロン樹脂又は脂肪族系炭化水素樹脂を用いる。前記粘着付与剤は新ゴム１００質量部に対して５〜３０質量部添加する。前記粘着付与剤が５質量部より少なければ粘着付与の効果が小さく加工性が悪いという問題があり、３０質量部より多い場合は、ゴム物性が低下するという問題がある。

圧縮ゴム層を形成するゴム配合物は、前記新ゴム、粉末ゴム、可塑剤、粘着付与剤の他に通常のゴム配合物に配合される配合剤、すなわち加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック、老化防止剤、補強用短繊維等が適宜配合される。

前記加硫促進剤は、新ゴムの加硫度を増大させ、再生ゴムによる物性低下を防止する目的で有効に利用される。加硫促進剤の配合量は特に限定されないが、新ゴム１００重量部に対して０．５〜３重量部が好ましい。加硫促進剤としては、Ｎ,Ｎ'-ｍ-フェニレンジマレイミド、エチレンチオウレア、ジエチルチオウレア、トリメチルチオウレア、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ジベンゾチアジルジスルフィド等があり、中でもＮ,Ｎ'-ｍ-フェニレンジマレイミドが最も好ましい。

前記カーボンブラックは、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ等の品種の中で、ローエッジＶベルト等の動力伝動用ベルトの使用環境を考慮すると、耐磨耗性に優れたＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ等を採用することが好ましい。しかし、耐磨耗性に優れたカーボンブラックは平均一次粒径が小さいため、ゴム内部での発熱が大きくなり、ゴムの早期劣化につながる問題がある。そのため、適度に大きな平均一次粒径を有するＦＥＦ、ＧＰＦ等を用いることが好ましい。カーボンブラックの添加量は、バージンゴム１００重量部に対して４０重量部以下が好ましい。添加量が４０重量部を超えると、ゴムの諸物性のバランスがくずれ、特に引裂強さが悪化する。

前記各種配合剤を混練する方法は特に限定されず、バンバリーミキサー、ロール、ニーダーを用いて行われ、混練される。

また、本発明では、動力伝動用ベルトとしてＶリブドベルトであってもよい。このＶリブドベルト１１は、通常のものであり、カバー帆布からなる伸張ゴム層１５と、コードよりなる心線１２を埋設した接着層１３、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層１４からなっている。この圧縮ゴム層１４は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ部１７を有している。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
天然ゴム５０質量部とスチレンブタジエンゴム５０質量部を合わせた新ゴムに対して粉末状スクラップゴム、可塑剤としてアロマチックオイル、粘着性付与剤としてロジン系粘着付与剤（商品名：ガムロジン、ＭＡＲＵＹＡＫＡＲＹＡＳＡＲＩ社製）、クマロン樹脂（神戸油化学工業社製）、脂肪族炭化水素樹脂（商品名：エスコレッツ、エクソンモービル社製）を変量して配合し、密閉式混練機で混練を行った。混練ゴムのムーニー粘度をＪＩＳＫ６３００−１に準じて測定した。又、混練ゴムをカレンダーロールによって所定厚みのシートとし１５３°Ｃで２０分間加硫した。得られた加硫ゴムの硬度（ＪＩＳ−Ａ）をＪＩＳＫ６２５３に、切断時の伸びＥＢをＪＩＳＫ６２５１、３００％伸張時の応力Ｍ３００をＪＩＳＫ６２５１に準じて測定した。又、デマッチャ屈曲試験における屈曲回数はＪＩＳＫ６２６０に準じて測定した。又、得られた未加硫ゴムシートを圧縮ゴム層に用いて周長１０１２ｍｍのラップドＶベルトを作製し、ニ軸走行試験による耐久性の評価を行った。加工性の評価は未加硫ゴムシートの表面状態、粘着性、及びベルト成形時の加工性を評価した。評価結果を表１に示す。

二軸走行試験では駆動プーリ（直径６０ｍｍ）、従動プーリ（直径６０ｍｍ）を配置した試験機の各プーリにラップドＶベルトを懸架し４０ｋｇｆの荷重で室温で走行させた。

加工性の評価では、「良」がシーティングしたゴムシートの表面状態が良好で、シートの粘着性も良好である場合、「やや不良」がゴムシートの表面状態が悪く、粘着性が低い場合である。

比較例１は未加硫ゴムの粘度が高く、ゴムシート粘着性、表面状態共に悪く、加工性に問題があった。比較例２では可塑剤を増量したことで未加硫ゴムの粘度は低下したがシート粘着性は悪く加工性の改善は不十分であった。比較例３ではシート粘着性は改善されたが加工性は不十分であり、伸びの低下も大きく耐久走行試験で短期寿命となった。比較例４ではシート粘着性の改善は不十分で加工性は悪かった。

本発明は、ベルトの製造工程で発生する屑をリサイクルしたゴム組成物を用いて耐摩耗性、耐屈曲性の物性を備えた低コストの動力伝動用ベルトに適用することができる。

本発明に係るローエッジＶベルトの断面図である。本発明に係るＶリブドベルトの断面図である。

符号の説明

１ローエッジＶベルト
２下補強布
３圧縮ゴム層
４心線
５クッションゴム層
６上補強布

Claims

ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、可塑剤を５〜３０質量部配合されていることを特徴とする動力伝動用ベルト。
ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、粘着付与剤を５〜３０質量部配合されていることを特徴とする動力伝動用ベルト。
ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉末ゴムを３０〜１００質量部と、粘着付与剤及び可塑剤を５〜３０質量部配合されていることを特徴とする動力伝動用ベルト。
前記粉末ゴムがクロロプレンゴムを主成分とする架橋ゴムである請求項１から３のいずれかに記載の動力伝動用ベルト。
前記粉末ゴムがエチレン‐α‐オレフィンエラストマーを主成分とする架橋ゴムである請求項１から３のいずれかに記載の動力伝動用ベルト。
前記粉末ゴムの一次粒子径が少なくとも２．０ｍｍより小さい請求項１から５のいずれかに記載の動力伝動用ベルト。
前記粘着付与剤がロジン系樹脂又は脂肪族系炭化水素樹脂である請求項２から６のいずれかに記載の動力伝動用ベルト。