JP2013127278A - 伝動ベルト - Google Patents
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- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Abstract
【解決手段】ベルト本体と、ベルト長手方向に延びて前記ベルト本体に埋設される心線とを含む伝動ベルトにおいて、前記心線を、ポリエステル繊維を含むポリエステル系マルチフィラメント糸及びポリアミド繊維を含むポリアミド系マルチフィラメント糸を含む複数本の糸を混撚りした子縄を含む複数本の糸を上撚りした撚糸コードで構成し、この撚糸コードの上撚り係数を3〜7に調整し、かつ伝動ベルトの引張弾性率を20〜35N/(mm・%)に調整する。80回/mの撚りを掛けたポリエステル系マルチフィラメント糸の5%伸張応力は1.4〜2.2cN/dtexであってもよく、80回/mの撚りを掛けたポリアミド系マルチフィラメント糸の5%伸張応力は1.0〜1.8cN/dtexであってもよい。
【選択図】図1
Description
本発明の伝動ベルトは、ベルト本体と、このベルト本体に埋設され、かつベルト長手方向に延びる心線とを含む。図1は、本発明の動力伝動用ベルトの一例であるVリブドベルトを示す概略断面図である。
心線は、子縄(下撚り糸)を含む複数本の糸を上撚りした撚糸コードである。前記子縄は、ポリエステル繊維を含むポリエステル系マルチフィラメント糸及びポリアミド繊維を含むポリアミド系マルチフィラメント糸を含む複数本の糸を混撚りした下撚り糸(混撚子縄)を含む。
撚糸コードの撚り係数(上撚り係数及び下撚り係数)は、心線の耐屈曲疲労性を向上でき、負荷に応じてベルトの引張弾性率を調整できる点から、例えば、3〜7、好ましくは3.5〜6.5、さらに好ましくは4〜6程度である。本発明では、心線の弾性率(ベルト弾性率)と耐屈曲疲労性とをバランスよく調整するため、特に上撚り係数は3〜7(特に4〜6)である。上撚り係数が小さすぎると、心線の耐屈曲疲労性が低下する虞があり、上撚り係数が大きすぎると、ベルトの引張弾性率が過度に低くなって、高負荷レイアウトに適用できない。
圧縮層は、ベルトの種類に応じて、適宜選択でき、例えば、ゴム成分と加硫剤又は架橋剤とを含むゴム組成物やポリウレタン樹脂組成物などが利用される。
接着層にも前記圧縮層と同様のゴム組成物(エチレン−α−オレフィンエラストマーなどのゴム成分を含むゴム組成物)などが使用できる。接着層のゴム組成物において、ゴム成分としては、前記圧縮層のゴム組成物のゴム成分と同系統又は同種のゴムを使用する場合が多い。また、加硫剤又は架橋剤、共架橋剤又は架橋助剤、加硫促進剤などの添加剤の割合も、それぞれ、前記圧縮層のゴム組成物と同様の範囲から選択できる。接着層のゴム組成物は、さらに接着性改善剤(レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂など)を含んでいてもよい。
伸張層は、前記圧縮層と同様のゴム組成物(エチレン−α−オレフィンエラストマーなどのゴム成分を含むゴム組成物)で形成してもよく、帆布などの布帛(補強布)で形成してもよい。
伝動ベルトの引張弾性率は20〜35N/(mm・%)であり、好ましくは21〜32N/(mm・%)、さらに好ましくは22〜30N/(mm・%)[特に23〜28N/(mm・%)]程度である。ベルトの引張弾性率が小さすぎると、高負荷レイアウトでの張力維持性が悪く、ベルトが早期に寿命となる虞があり、逆に大きすぎると、プーリへのベルトの取付が困難となる。なお、本明細書では、詳細には、伝動ベルトの引張弾性率は、後述する実施例に記載された方法で測定できる。
本発明の伝動ベルトの製造方法としては、慣用の方法を利用できる。例えば、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を形成するためのシートと接着層を形成するためのシートとを巻き付けた後、前記接着層を形成するためのシートの上に心線を螺旋状にスピニングし、さらに接着層を形成するためのシート、圧縮層を形成するためのシートを順次巻きつけて未加硫(又は未架橋)スリーブを得た後、これを加硫(又は架橋)してスリーブを得る方法などが挙げられる。なお、この方法では、心線は、接着層中において、厚み方向の略中央部に埋設されるが、心線の上に圧縮層を直接巻きつけることにより、接着層に埋設される心線を圧縮層との界面付近に埋設させてもよい。
低弾性PET原糸(低PET又は低弾性率PET):帝人ファイバー(株)製「P903B」、平均繊度1100dtex、マルチフィラメント糸、単繊維繊度5.7dtex)
高弾性PET原糸(高PET又は高弾性率PET):帝人ファイバー(株)製「P952NL」、平均繊度1100dtex、マルチフィラメント糸、単繊維繊度4.4dtex)
ポリアミド66原糸(N66):旭化成(株)製「TYPE T−5」、平均繊度940dtex、単繊維繊度6.7dtex
EPDMポリマー:デュポン・ダウエラストマージャパン(株)製「IP3640」、ムーニー粘度40(100℃)
含水シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」、比表面積240m2/g
レゾルシン・ホルマリン共重合物(レゾルシノール樹脂):レゾルシノール20%未満、ホルマリン0.1%未満のレゾルシン・ホルマリン共重合物
ポリメリックイソシアナート:MDI(メチレンビス(1,4−フェニレン)ジイソシアネート)をイソシアネートとするポリメリックイソシアナート(ポリメリックMDI)
カーボンHAF:東海カーボン(株)製「シースト3」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
加硫促進剤MBTS:2−メルカプトチアゾリン、ジベンゾチアジル・ジスルフィド
加硫促進剤CBS:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド
加硫促進剤TMTM:テトラメチルチウラム・モノスルフィド
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス14RP」
パラフィン系軟化剤:出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイル」
ポリアミド短繊維:旭化成(株)製「66ナイロン」
(1)引張試験
原糸としては、低弾性PET原糸、一般的に用いられる高弾性PET原糸、ポリアミド66原糸を用いた。これらの原糸を80回/mの撚りを掛け、この撚った原糸について、JIS L 1013(2010)に準拠して、引張試験を行い、5%伸張時応力、10%伸張時応力、切断時の強力(破断強力)と伸び(破断伸度)を測定した。引張試験はチャック間距離250mm、引張速度300mm/分の条件で行った。なお、原糸に撚りを掛けたのは、原糸は複数本のフィラメントで構成されているため引き揃えが悪く、この状態で引張試験を行なうと測定データのバラツキが大きくなるためである。
1m長に切断した原糸を150℃に設定したオーブンに30分間入れ、その後原糸を取り出して約30分間室温で自然冷却させた後、この原糸の長さを測定して収縮長さ(初期長さ1m−熱収縮後の長さ)を求め、下記式に基づいて乾熱収縮率を算出した。
(1)引張試験
チャック間距離250mmとして処理ロープを弛まない程度にチャックに固定し、引張速度300mm/分の条件で処理ロープを引っ張って100N時伸び(%)、200N時伸び(%)、切断時の強力(破断強力)と伸び(破断伸度)を測定した。
屈曲疲労試験用の試験片は以下の方法で作製した。まず、下記の未加硫のEPDMゴムシート(厚み0.5mm)を円筒状の金型に巻き付け、この上に実施例及び比較例で調製した処理ロープをスパイラル状に巻き付けた後、さらにこの上に同じ未加硫のEPDMゴムシート(厚み0.5mm)を巻き付け、これにジャケットを被せて加熱することよって加硫(温度160℃、時間30分)し、加硫ゴムスリーブを作製した。そして、処理ロープが2本埋設され、且つカットした側面に処理ロープが露出しないように加硫ゴムスリーブを周方向にカッターでカットし、幅3mm、長さ50cm、厚み1.5mmの試験片を作製した。
表1に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、厚み0.5mmの未加硫EPDEMゴムシートを作製した。
(1)引張試験
上下に配置した一対の平プーリ(直径75mm)の中心位置を予め合わせておき、この位置を原点とする。次に、ベルト背面側が平プーリと接するように、実施例及び比較例で作製したベルトを一対の平プーリに掛け、一方の平プーリを移動させてベルトが弛まない程度に張力(約0.5N/mm)を掛ける。この状態にある平プーリの位置を初期位置とし、50mm/分の速度でベルトを引張り、ベルトの応力が350N/リブ(1リブ=3.56mm)に到達後、直ちに平プーリを初期位置まで戻す。この動作を2回繰り返し、2回目の応力−歪み曲線において比較的直線関係にある領域(15〜45N/mm)の直線の傾き(平均傾斜)をベルトの弾性率として算出した。
熱収縮応力測定用の試験片は以下の方法で作製した。実施例及び比較例で作製したベルトの圧縮層と伸張層をスライサーにてスライスして取り除き、心線を埋設した残りの接着層を得る。この接着層に埋設される心線が5本となるように試験片両端部の不要部分を心線間に沿って心線が端面より露出しないようにカッターで切り取り、これを熱収縮応力を測定するための試験片とした。この試験片をチャック間距離200mmとして室温雰囲気下で弛まない程度にチャックに固定し、初荷重150Nを掛けた後、100℃に設定したオーブンに入れ、オーブンに入れてから30分後の応力を熱収縮応力として求めた。
上下に配置した一対の溝付きプーリ(直径100mm)に、ベルトのリブが嵌合するように、実施例及び比較例で作製したベルトを掛け、3kg/リブの荷重を付与したときのベルト長さを測定する。次に、このベルトを120℃に設定したオーブン内に60分間入れ、その後ベルトを取り出して室温雰囲気下に約30分間自然冷却する。冷却したベルトについて同様にベルト長さを測定し、ベルトの収縮長さ(収縮前のベルト長さ−収縮後のベルト長さ)を求め、下記式に基づいて乾熱収縮率を算出した。
この走行試験はベルトの張力維持性を評価する試験である。図4に示すように、直径120mmの駆動(Dr.)プーリと、直径120mmの従動(Dn.)プーリとからなる2軸走行試験機を用いて行なった。次に、各プーリに、実施例及び比較例で作製したVリブドベルトを掛架し、初張力が70N/リブとなるようにプーリの軸間距離を調整した後、駆動プーリの回転数4900rpm、従動プーリに3kWの負荷を付与し、雰囲気温度100℃の条件でベルトを500時間走行させた。張力保持率は、100時間走行後のベルト張力と500時間走行後のベルト張力を測定し、下記式に基づいて張力保持率を算出した。
(1)原糸の評価
原糸の5%伸張時応力、10%伸張時応力、破断強力、破断伸度、乾熱収縮率を測定した結果を表2に示す。また、応力−歪み曲線を図5に示す。
低弾性PET原糸、高弾性PET原糸、ポリアミド66原糸のうち、2種類又は1種類の2本を下撚りし、この下撚り糸を少なくとも1本含む3本を上撚りして、緒撚りの撚りコード(構成は2×3)を作製した。実施例1は、低弾性PET原糸とポリアミド66原糸とを1:1の本数割合(マルチフィラメント糸の本数割合)で構成し、上下撚り係数を3.0とした心線である。実施例2は、上下撚り係数を6.0とした以外は実施例1と同様である。実施例3は、低弾性PET原糸とポリアミド66原糸とを1:2の本数割合で構成し、上下撚り係数を4.0とした心線である。実施例4は、低弾性PET原糸とポリアミド66原糸とを1:5の本数割合で構成し、上下撚り係数を3.0とした心線である。比較例1は、高弾性PET原糸とポリアミド66原糸とを1:1の本数割合で構成し、上下撚り係数を3.0とした心線である。比較例2はポリアミド原糸66のみで構成され、上下撚り係数を3.0とした心線である。比較例3は高弾性PET原糸のみで構成する以外は比較例2と同様である。
撚りコードを、プレディップ(P/D)処理液(ポリメリックイソシアナートを10質量%の割合で含むトルエン溶液)に浸漬した後、180℃で4分間熱処理した。
次に、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス(RFL)処理液[レゾルシンとホルマリンとのプレポリマー4質量部(レゾルシン2.6質量部、ホルマリン1.4質量部)、ラテックス(スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン共重合体、日本ゼオン(株)製)17.2質量部、水78.8質量部を含む混合液]に浸漬し、230℃で2分間熱処理した。
表3に示すゴム組成物(練りゴム)を、カレンダーロールにとおして圧延ゴムシートを作製したゴムシートをトルエンに溶解させてゴム糊(ゴムシート由来成分の割合10質量%)とし、さらに、このゴム糊とポリメリックイソシアネートとをトルエンに溶解して作製したオーバーコート(O/C)処理液(ゴム糊50質量部、ポリメリックイソシアネート1質量部、トルエン94質量部を含む混合液)に、RFL処理した心線を浸漬し、150℃で4分間熱処理した。
Vリブドベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、表面がフラットな円筒状の成形モールドに、下記の伸張層用シート(EPDM未加硫ゴムシート)を巻きつけ、この上に処理ロープを螺旋状にスピニングし、さらに下記の接着層用シート(EPDM未加硫ゴムシート)、下記の圧縮層用シート(EPDM未加硫ゴムシート)を順次巻き付けて成形体を作製した。その後、加硫用ジャケットを成形体の上から被せて金型を加硫缶に設置し、温度160℃、時間30分の条件で加硫した後、成形モールドから脱型して筒状の加硫ゴムスリーブを得た。そして、この加硫ゴムスリーブの外表面(圧縮層)を研削ホイールにより研磨して複数のリブを形成した後、カッターにより個々のベルトに切断して、Vリブドベルト(リブ数3、周長1100mm)に仕上げた。得られたベルトの弾性率、熱収縮応力、乾熱収縮率、張力保持率を測定した結果を表7に示す。
表4に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、伸張層を形成するためのゴムシートを1.0mmの厚みで作製した。
表5に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、接着層を形成するためのゴムシートを0.5mmの厚みで作製した。
表6に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、圧縮層を形成するためのゴムシートを3.0mmの厚みで作製した。
表7の結果から明らかなように、低弾性PET原糸を用いた実施例1〜4は延伸率を6.0%と高くして処理したが、高弾性PET原糸を用いた比較例1(延伸率2.0%)に比べると、100N時伸びと200N時伸びは高く、弾性率が低いことが分かる。
表7の結果から明らかなように、実施例1〜4のベルト弾性率は比較例1に比べて低かった。また、実施例1〜4を比較すると、ベルト弾性率は実施例2、実施例4、実施例3、実施例1の順に高くなっており、処理ロープと同様の傾向を示した。ベルト弾性率は比較例2が最も低く、比較例3が最も高くなっており、この傾向も処理ロープと同様であった。
2…圧縮層
6…接着層
8…伸張層
9…リブ部
10…短繊維
Claims (7)
- ベルト本体と、ベルト長手方向に延びて前記ベルト本体に埋設される心線とを含む伝動ベルトであって、
前記心線が、子縄を含む複数本の糸を上撚りした撚糸コードであり、
前記子縄が、ポリエステル繊維を含むポリエステル系マルチフィラメント糸及びポリアミド繊維を含むポリアミド系マルチフィラメント糸を含む複数本の糸を混撚りした下撚り糸を含み、
前記撚糸コードの上撚り係数が3〜7であり、かつ
伝動ベルトの引張弾性率が20〜35N/(mm・%)である伝動ベルト。 - 80回/mの撚りを掛けたポリエステル系マルチフィラメント糸の5%伸張応力と、80回/mの撚りを掛けたポリアミド系マルチフィラメント糸の5%伸張応力との比率が、前者/後者=1/2〜2/1である請求項1記載の伝動ベルト。
- 80回/mの撚りを掛けたポリエステル系マルチフィラメント糸の5%伸張応力が1.4〜2.2cN/dtexであり、80回/mの撚りを掛けたポリアミド系マルチフィラメント糸の5%伸張応力が1.0〜1.8cN/dtexである請求項1又は2記載の伝動ベルト。
- 80回/mの撚りを掛けたポリエステル系マルチフィラメント糸の10%伸張応力と、80回/mの撚りを掛けたポリアミド系マルチフィラメント糸の10%伸張応力との比率が、前者/後者=1/3〜1.2/1である請求項1〜3のいずれかに記載の伝動ベルト。
- 80回/mの撚りを掛けたポリエステル系マルチフィラメント糸の10%伸張応力が3.3〜4.1cN/dtexであり、80回/mの撚りを掛けたポリアミド系マルチフィラメント糸の10%伸張応力が3.5〜4.3cN/dtexである請求項1〜4のいずれかに記載の伝動ベルト。
- ポリエステル系マルチフィラメント糸の150℃で30分間処理後の乾熱収縮率が3%以下である請求項1〜5のいずれかに記載の伝動ベルト。
- ポリエステル系マルチフィラメント糸がポリアルキレンアリレート系繊維を含み、ポリアミド系マルチフィラメント糸が脂肪族ポリアミド系繊維を含む請求項1〜6のいずれかに記載の伝動ベルト。
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