JP2014111981A - 摩擦伝動ベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベルト背面を形成する伸張層5と、この伸張層の一方の面に形成され、かつその側面でプーリと接して摩擦係合する圧縮ゴム層2と、前記伸張層と前記圧縮ゴム層との間にベルト長手方向に沿って埋設される心線1とを備えた摩擦伝動ベルトであって、前記圧縮ゴム層のプーリと接する少なくとも一部の表面を、軟化点又は融点が加硫温度を超える耐熱性繊維と樹脂成分とが混在した繊維樹脂混合層で被覆し、かつ前記耐熱性繊維の少なくとも一部を、前記繊維樹脂混合層から前記圧縮ゴム層に亘って埋設させる。圧縮ゴム層に埋設した繊維表面の少なくとも一部には樹脂成分が付着していてもよい。圧縮ゴム層に埋設した耐熱性繊維の埋設深さは5〜150μm程度である。耐熱性繊維は、熱可塑性繊維及び軟化点又は融点が170℃以上の耐熱性繊維であってもよい。
【選択図】図1
Description
本発明の摩擦伝動ベルトは、ベルト背面を形成する伸張層と、この伸張層の一方の面に形成され、かつその側面でプーリと接して摩擦係合する圧縮ゴム層と、前記伸張層と前記圧縮ゴム層との間にベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備えた摩擦伝動ベルトであって、前記圧縮ゴム層のプーリと接する少なくとも一部の表面が、樹脂成分と加硫温度を超える軟化点又は融点を有する耐熱性繊維とが混在した繊維樹脂混合層で被覆されており、かつ前記耐熱性繊維が、前記繊維樹脂混合層から前記圧縮ゴム層[特に、圧縮ゴム層内部の表面近傍(繊維樹脂混合層との界面近傍)]に亘って埋設された繊維を含む。本発明では、圧縮ゴム層のプーリと接する少なくとも一部の表面(摩擦伝動面)は、複数本の繊維と樹脂とが混在した繊維樹脂混合層で被覆されているため、従来のゴムが露出した摩擦伝動ベルトに比べて摩擦伝動面の摩擦係数を低くすることができ、ベルト走行時のスリップやミスアライメントによる発音を抑制することができる。
繊維樹脂混合層は、圧縮ゴム層のプーリと接する摩擦伝動面の少なくとも一部に形成されていればよいが、生産性などの点から、通常、圧縮ゴム層の表面全体に形成される。繊維樹脂混合層には、加硫温度を超える軟化点又は融点を有する耐熱性繊維と樹脂成分とが混在しており、圧縮ゴム層の表面に耐熱性繊維を含有させることにより、摩擦伝動面を補強するともに、摩擦係数を低下できる。さらに、繊維樹脂混合層における耐熱性繊維のうち、少なくとも一部の繊維は、前記繊維樹脂混合層から前記圧縮ゴム層内部の表面近傍(繊維樹脂混合層との界面近傍)に亘って埋設されている。そのため、このような2層を跨いで埋設された耐熱性繊維を含むことにより、圧縮ゴム層への埋設部分がアンカー効果の役割を果たして繊維樹脂混合層と圧縮ゴム層表層との界面を強固に結合でき、繊維樹脂混合層の圧縮ゴム層からの剥がれ(剥離)を防止できる。
耐熱性繊維は、長繊維を含んでいてもよく、長繊維単独で形成された繊維であってもよいが、少なくとも短繊維を含むのが好ましい。さらに、耐熱性繊維は、種類の異なる耐熱性繊維(複数種の耐熱性繊維)を含んでいてもよい。
樹脂成分としては、加硫温度で溶融して前記繊維に対してバインダー的な役割を発現し、繊維樹脂混合層を形成するとともに、圧縮ゴム層に埋設する繊維の表面にも付着して繊維樹脂混合層と圧縮ゴム層との密着性を向上できればよく、通常、熱可塑性樹脂が使用されるが、加硫温度で溶融可能な熱硬化性樹脂であってもよい。
繊維樹脂混合層は、さらに界面活性剤を含んでいてもよい。繊維樹脂混合層が界面活性剤を含むと、界面活性剤が摩擦伝動面にブリードアウトして膜(界面活性剤層)を形成し、摩擦伝動面における水との濡れ性が向上することにより、耐熱性繊維の起毛による水の掃きだし及びリブ表面の吸水性(親水性)をさらに向上できる。特に、通常走行(乾燥)時は、界面活性剤層が潤滑層として作用し、プーリと摩擦伝動面間の摩擦係数が低下する一方で、通水走行(湿潤)時には、摩擦伝動面上に水が濡れ広がり、耐熱性繊維(特に親水性繊維)により一層効率良く水膜が除去されるため、水膜による摩擦係数の低下を抑制できる。そのため、乾燥時と湿潤時の摩擦係数の差が小さくなり、被水時におけるミスアライメントによる発音を抑制できる。
圧縮ゴム層は、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。
心線を構成する繊維としては、例えば、前記耐熱性繊維と同様の繊維が例示できる。これらのうち、高モジュラスの点から、ポリエステル繊維、アラミド繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維などが汎用され、ベルトスリップ率を低下できる点から、ポリエステル繊維、アラミド繊維が特に好ましい。ポリエステル繊維はマルチフィラメント糸であってもよい。マルチフィラメント糸で構成される心線の繊度は、例えば、2000〜10000デニール(特に4000〜8000デニール)程度であってもよい。心線は、ゴム成分との接着性を改善するため、慣用の接着処理、例えば、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス液(RFL液)による接着処理に供してもよい。
接着層にも前記圧縮ゴム層と同様の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、前記圧縮ゴム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、前記圧縮ゴム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、前記圧縮ゴム層と同様の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。
摩擦伝動ベルトは、円筒状ドラムに、伸張層を形成するためのシート(伸張層用シート)と、心線と、圧縮ゴム層を形成するための未加硫ゴムシート(圧縮ゴム層用シート)と、繊維樹脂混合層を形成するためのシート(繊維樹脂混合層用シート)とを順次巻き付ける巻付工程、巻き付けられた積層シートを金型に押し付けて、前記未加硫ゴムシートを加硫成形する加硫成形工程を経て製造される。
摩擦係数測定試験は、直径121.6mmの駆動プーリ(Dr.)、直径76.2mmのアイドラープーリ(IDL.1)、直径61.0mmのアイドラープーリ(IDL.2)、直径76.2mmのアイドラープーリ(IDL.3)、直径77.0mmのアイドラープーリ(IDL.4)、直径121.6mmの従動プーリ(Dn.)を順に配置した図3にレイアウトを示す試験機を用いて行なった。そして、試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、通常走行時(DRY)においては室温条件下で、駆動プーリの回転数を400rpm、従動プーリへのベルト巻き付け角度を20°とし、一定荷重(180N/6Rib)を付与してベルトを走行させ、従動プーリのトルクを0〜最大20Nmまで上げていき、従動プーリに対するベルトの滑り速度が最大(100%スリップ)となったときの従動プーリのトルク値より、以下の式を用いて摩擦係数μを求めた。
ここで、T1は張り側張力、T2は緩み側張力、αは従動プーリへのベルト巻き付け角度であり、それぞれ以下の式で求めることができる。
T2=180(N/6Rib)
α=π/9(rad)(式中、radはラジアンを意味する)
注水走行時(WET)は、図4にレイアウトを示すように、駆動プーリの回転数を800rpm、従動プーリへのベルト巻き付け角度を45°(α=π/4)、従動プーリの入口付近に1分間で300mlの水を注水し続ける以外は通常走行時と同じであり、摩擦係数μも上記式を用いて同様に求めた。
ミスアライメント発音評価試験(発音限界角度)は、直径90mmの駆動プーリ(Dr.)、直径70mmのアイドラープーリ(IDL.1)、直径120mmのミスアライメントプーリ(W/P)、直径80mmのテンションプーリ(Ten.)、直径70mmのアイドラープーリ(IDL.2)、直径80mmのアイドラープーリ(IDL.3)を順に配置した図5にレイアウトを示す試験機を用いて行ない、アイドラープーリ(IDL.1)とミスアライメントプーリの軸離(スパン長)を135mmに設定し、全てのプーリが同一平面上(ミスアライメントの角度0°)に位置するように調整した。そして、試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、室温条件下で、駆動プーリの回転数が1000rpm、ベルト張力が300N/6Ribとなるように張力を付与し、駆動プーリの出口付近においてVリブドベルトの摩擦伝動面に定期的(約30秒間隔)に5ccの水を注水して、ミスアライメント(ミスアライメントプーリを各プーリに対し手前側にずらす)でベルトを走行させた時の発音(ミスアライメントプーリの入口付近)が発生するときの角度(発音限界角度)を求めた。また、通常走行時(注水しない以外は注水走行時と同じレイアウト、走行条件)においても同様に発音限界角度を求めた。発音限界角度の数値が大きいほど耐発音性に優れていることを示し、被水時及び通常走行時の発音限界角度が2.0°以上であれば、耐発音性は良好と判断した。
摩耗試験は、直径120mmの駆動プーリ(Dr.)、直径85mmのアイドラープーリ(IDL.)、直径120mmの従動プーリ(Dn.)、直径60mmのテンションプーリ(Ten.)を順に配置した図6にレイアウトを示す試験機を用いて行なった。そして、試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を4900rpm、アイドラープーリ及びテンションプーリへのベルト巻き付け角度を90°、従動プーリ負荷を10.4kWとし、一定荷重(91kg/6Rib)を付与してベルトを雰囲気温度120℃で24時間走行させた。摩耗率は、摩耗量(=走行前のベルト質量−走行後のベルト質量)を走行前のベルト質量で除して求めた。摩耗率の数値が低いほど耐摩耗性に優れており、この数値が1.4%以下であれば、耐摩耗性は良好と判断した。
Vリブドベルトをベルト幅方向と平行方向に切断し、この切断面(特に、リブ側部)を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製「JSM5900LV」)を用いて、拡大観察(倍率は50倍)して、圧縮ゴム層内部における繊維樹脂混合層との界面近傍に埋設した耐熱性繊維の埋設深さを、以下のようにして測定した。
圧縮ゴム層側に配置され、繊維樹脂混合層の樹脂成分となる熱可塑性樹脂を表1に示す。
EPDMポリマー:デュポン・ダウエラスマージャパン(株)製「IP3640」
カーボンブラック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」
ナイロン短繊維:ナイロン66、繊維長約0.5mm
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス14RP」
心線:1,000デニールのPET繊維を2×3の撚り構成で、上撚り係数3.0、下撚り係数3.0で緒撚りしたトータルデニール6,000のコードを接着処理した繊維。
(圧縮ゴム層及び伸張層の形成)
表3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、圧縮後ゴム層又は伸張層を形成するためのゴムシートを、それぞれ、2.5mm又は0.8mmの厚みで作製した。
外周面に可撓性ジャケットを装着した内型に未加硫の伸張層用シートを巻き付け、この上に心線を螺旋状にスピニング(ピッチ1.15mm、テンション5kgf)し、更に未加硫の圧縮ゴム層用シートと、繊維樹脂混合層用シートを順次巻き付けてベルトを作製した。加硫は、可撓性ジャケットの膨張圧を1.0MPaとし、温度80℃、時間10分で維持(第一ステップ)した後、温度を170℃まで上昇させ、その温度を20分維持(第二ステップ)して行なった。加硫完了後は室温付近まで冷却し、外型から内型を抜き取った後、加硫ベルトスリーブを外型より脱型した。
2…圧縮ゴム層
3…リブ部
4…短繊維
5…伸張層
6…接着層
11,12,13,14,15,16…耐熱性繊維
Claims (13)
- ベルト背面を形成する伸張層と、この伸張層の一方の面に形成され、かつその側面でプーリと接して摩擦係合する圧縮ゴム層と、前記伸張層と前記圧縮ゴム層との間にベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備えた摩擦伝動ベルトであって、前記圧縮ゴム層のプーリと接する少なくとも一部の表面が、樹脂成分と加硫温度を超える軟化点又は融点を有する耐熱性繊維とが混在した繊維樹脂混合層で被覆され、かつ前記耐熱性繊維が、前記繊維樹脂混合層から前記圧縮ゴム層に亘って埋設された繊維を含む摩擦伝動ベルト。
- 圧縮ゴム層に埋設した耐熱性繊維表面の少なくとも一部に樹脂が付着している請求項1記載の摩擦伝動ベルト。
- 圧縮ゴム層に埋設した耐熱性繊維の埋設深さが5〜150μmである請求項1又は2記載の摩擦伝動ベルト。
- 耐熱性繊維が、繊維樹脂混合層の表面から露出している請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 耐熱性繊維が親水性繊維であり、かつ圧縮ゴム層がベルト長手方向に互いに平行して延びる複数のリブを有するVリブドベルトである請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 耐熱性繊維が長繊維及び短繊維を含む請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 樹脂成分が、軟化点又は融点が加硫温度以下の熱可塑性樹脂である請求項1〜6のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 繊維樹脂混合層が界面活性剤を含む請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 円筒状ドラムに、伸張層を形成するためのシートと、心線と、圧縮ゴム層を形成するための未加硫ゴムシートと、繊維樹脂混合層を形成するためのシートとを順次巻き付ける巻付工程、巻き付けられた積層シートを金型に押し付けて前記未加硫ゴムシートを加硫成形する加硫成形工程を含む摩擦伝動ベルトの製造方法であって、前記加硫成形工程が、前記未加硫ゴムシートを加硫温度未満の温度で予備加熱した後、加硫する請求項1記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
- 繊維樹脂混合層を形成するためのシートが、軟化点又は融点が加硫温度以下の熱可塑性樹脂を含むシート又は不織布(1)と、耐熱性繊維を含む不織布(2)とを含む請求項9記載の製造方法。
- 軟化点又は融点が加硫温度以下の熱可塑性樹脂を含むシート又は不織布(1)及び耐熱性繊維を含む不織布(2)から選択された少なくとも一方が、界面活性剤を含む請求項10記載の製造方法。
- 巻付工程において、軟化点又は融点が加硫温度以下の熱可塑性樹脂を含むシート又は不織布(1)を圧縮ゴム層側に配設し、耐熱性繊維を含む不織布(2)をプーリ側に配設する請求項9〜11のいずれかに記載の製造方法。
- 軟化点又は融点が加硫温度以下の熱可塑性樹脂を含むシート又は不織布と耐熱性繊維を含む不織布とが予め一体化された積層体を用いる請求項9〜12のいずれかに記載の製造方法。
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