JP2015143573A - 摩擦伝動ベルト及びその製造方法 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】プーリと接して摩擦係合し、かつゴム成分を含むゴム組成物で形成された摩擦伝動部を備えた摩擦伝動ベルト1において、前記摩擦伝動部5の摩擦伝動面を含む表面にシラン化合物を含む膜状親水部5aを形成する。前記シラン化合物はシランカップリング剤(特にアミノ基を有するシランカップリング剤)であってもよい。前記膜状親水部の平均厚みは0.01〜1mm程度であってもよい。この摩擦伝動ベルトは、摩擦伝動部に液状シラン化合物を含浸させて製造される。
【選択図】図1
Description
本発明の摩擦伝動ベルトは、プーリと接して摩擦係合し、かつゴム成分を含むゴム組成物で形成された摩擦伝動部を備えている。この摩擦伝動部は、プーリと接する摩擦伝動面を含む表面に形成され、かつシラン化合物を含む膜状親水部を有している。
膜状親水部は、摩擦伝動面に形成されていればよく、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、摩擦伝動面全体の50%以上(特に80%以上)の面積で形成されているのが好ましく、略全面(100%)に形成されているのが特に好ましい。膜状親水部は、摩擦伝動ベルトの摩擦伝動面以外の表面に形成されていてもよく、非摩擦伝動面[例えば、圧縮層(摩擦伝動部)の先端面や、摩擦伝動ベルトの背面(伸張層の表面)など]に形成されていてもよい。
膜状親水部に含まれるシラン化合物としては、第1のゴム成分中で縮合体を形成でき、ベルトスリップ抑制効果の耐久性を向上できる点から、加水分解性縮合基を有するシラン化合物を利用できる。
摩擦伝動部(膜状親水部及び非親水部)を構成するゴム成分には、ジエン系ゴム、オレフィン系ゴム、アクリル系ゴム、フッ素ゴム、シリコーン系ゴム、ウレタン系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、アルキルクロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、オレフィン−ビニルエステル共重合体(例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EAM)など)などが含まれる。これらのゴム成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのゴム成分のうち、ジエン系ゴム及び/又はオレフィン系ゴムが好ましい。
摩擦伝動部を形成するゴム成分(又はゴム組成物)は、必要に応じて、慣用の各種添加剤(又は配合剤)を含んでいてもよい。
摩擦伝動部を形成するゴム成分(又はゴム組成物)は、短繊維を含んでいてもよい。短繊維としては、例えば、セルロース系繊維[セルロース繊維(植物、動物又はバクテリアなどに由来するセルロース繊維)、セルロース誘導体の繊維]、ポリオレフィン繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)、ビニルアルコール系繊維(ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体の繊維、ビニロンなど)、ポリアミド繊維(ポリアミド6繊維、ポリアミド66繊維、ポリアミド46繊維などの脂肪族ポリアミド繊維、アラミド繊維などの芳香族ポリアミド繊維)、ポリエステル繊維[例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのC2−4アルキレンC6−14アリレート系繊維など]、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維、ポリウレタン繊維、炭素繊維などの無機繊維などが例示できる。
本発明の摩擦伝動ベルトは、前記摩擦伝動部を備えていればよく、通常、摩擦伝動部は圧縮層を構成する。圧縮層を備えた摩擦伝動ベルトは、例えば、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層と、前記伸張層と前記圧縮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もよい。
圧縮層は、前記摩擦伝動部で形成されていればよく、厚みは、ベルトの種類などに応じて適宜選択できるが、例えば、1〜30mm、好ましくは1.5〜25mm、さらに好ましくは2〜20mm程度であってもよい。
伸張層は、圧縮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。
接着層は、例えば、前記圧縮層(圧縮ゴム層)と同様のゴム組成物で形成されていてもよい。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。
心線は、特に限定されず、例えば、ポリエステル繊維(ポリアルキレンアリレート系繊維)、アラミド繊維などの合成繊維、炭素繊維などの無機繊維などで構成してもよい。
本発明の摩擦伝動ベルトは、摩擦伝動部に液状シラン化合物を含浸させる含浸工程を含む製造方法により得られる。
含浸工程は、摩擦伝動部に液状シラン化合物を含浸させるが、詳しくは、摩擦伝動部の少なくとも摩擦伝動面に液状シラン化合物を接触させて含浸させる。
含浸工程に供した後は、摩擦伝動面の表面に付着した液状シラン化合物を除去する除去工程を経るのが好ましい。液状シラン化合物を除去しない場合、摩擦伝動面に残存した液状シラン化合物の反応生成物であるシロキサンやシルセスキオキサンが付着残留し、摩擦伝動ベルトの耐摩耗性などを低下させる場合があるためである。
他の工程は、特に制限されず、公知又は慣用の摩擦伝動ベルトの製造方法を採用でき、例えば、以下の2種類の方法で製造できる。
EPDM:ダウ・ケミカル社製「ノーデルIP4640」
CR:電気化学工業(株)製「PM−40」
H−NBR:日本ゼオン(株)製「Zetpole・2021」
NR:標準マレーシアゴム(SMR)
SBR:住友化学(株)製「SBR1502」
IIR:JSR(株)製「ブチル♯268」
酸化亜鉛:正同化学工業(株)製「酸化亜鉛3種」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シーストV」、平均粒子径55nm
可塑剤:旭電化(株)製「アデカサイザーRS700」
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製「ノクラックMB」
共架橋剤:大和化成工業(株)製「BMI−3000H」
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーDM−P」
有機過酸化物:日油(株)製「パークミルD−40」
APTMS:3−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBM−903」
APTES:3−アミノプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBE−903」
UPTES:3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBE−585」
MPTMS:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBM−803」
IPTES:3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBE−9007」
GPTMS:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBM−403」
ポリアミド短繊維:旭化成(株)製「66−ナイロン」、繊維径27μm、繊維長3mm
アラミド短繊維:帝人(株)製「コーネックス短繊維」、繊維径14μm、繊維長3mm。
表1に示すゴム組成物をバンバリーミキサーでゴム練りし、この練りゴムをカレンダーロールに通して所定厚みの未加硫圧延ゴムシート(圧縮層用シート)を作製した。圧延ゴムシートを所定の条件で加硫し、ゴムシートを成形した。ゴムの組成、加硫温度、加硫時間を表1に示す。
表1に示すゴムシートを液状シラン化合物(APTMS、APTES、UPTES、MPTMS、IPTES、GPTMS)に所定時間浸漬し、表面改質を行った。液状シラン化合物の浸漬時間は、APTMSが30、60、360分間、APTESが30分間、UPTESが60分間、MPTMSが30、60分間、IPTESが30、60分間、GPTMSが60分間とした。ゴムシートを液状シラン化合物から取り出し、表面に付着した液状シラン化合物を拭き取った後、風乾して評価した。すなわち、ゴムシート表面のSi・Kα線像を撮影し、液状シラン化合物が含浸した状態を確認し、評価した。また、このようなSi・Kα線像より、膜状親水部の厚み(シラン化合物の含浸深さ)を測定した。
表3に示すゴム組成物をバンバリーミキサーでゴム練りし、この練りゴムをカレンダーロールに通して所定厚みの未加硫圧延ゴムシート(厚み2.5mmの圧縮層用シート)を作製した。さらに、表3に示すゴム組成物を用い、同様にして、厚み0.8mmの接着層用シート及び厚み0.8mmの伸張層用シートを作製した。なお、接着層用シートは、表3に示すゴム組成物において、短繊維の代わりにシリカ20質量部を配合した。これらのシートを用いて、以下のようにしてVリブドベルトを作製した。なお、心線としては、ゴムとの接着性を向上させるため、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス液(RFL液)へ浸漬処理した後、EPDMを含むゴム組成物をトルエンに溶解した処理液でコーティング処理したポリエステル心線(1100dtex/2×3構成)を用いた。
表面が平滑な円筒状の成形モールドに装着された可撓性ジャケットの外周に、伸張層用ゴムシートと接着層用ゴムシートとを巻きつけた後、この上に心線を螺旋状にスピニングし、さらに圧縮層用ゴムシートを巻きつけて積層体を得た後、可撓性ジャケットを膨張させて、リブ刻印を施した外型に未加硫のスリーブを押圧して加硫成形した。さらに、カッターを用いて、得られた加硫ゴムスリーブをベルト長手方向に所定の幅にカットしてVリブドベルト(リブ数3個、周長1100mm)を得た。得られたVリブドベルトをAPTMS(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)に120分間浸漬し、Vリブドベルトのプーリ接触部(摩擦伝動面)の表面改質を行った。VリブドベルトをAPTMSから取り出し、表面に付着したAPTMSを拭き取った後、風乾した。
表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、伸張層用ゴムシートと接着層用ゴムシートとを巻きつけた後、この上に心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を形成するためのゴムシートを巻きつけて積層体を得た後、これを架橋して加硫スリーブを得た。加硫スリーブを成形モールドから取り出し、加硫スリーブの圧縮層をグラインダーにより研削して複数のリブを形成し、さらに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個、周長1100mm)を得た。得られたVリブドベルトを実施例1と同様の方法で表面改質した。
表3に示すゴムシートを用いて実施例2と同様にしてVリブドベルトを作製し、APTMSへの浸漬時間を30分間とする以外は実施例1と同様にして表面改質した。
APTMSへの浸漬時間を30分間とする以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを作製した。
APTMSへの浸漬時間を360分間とする以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを作製した。
APTMSに代えてMPTMSに60分間浸漬する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを作製した。
APTMSに代えてGPTMSに60分間浸漬する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを作製した。
表面改質しない以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを作製した。
表面改質しない以外は実施例2と同様にしてVリブドベルトを作製した。
表面改質しない以外は実施例3と同様にしてVリブドベルトを作製した。
実施例及び比較例で得られたVリブドベルト表面のSi・Kα線像を撮影し、APTMS、MPTMS、GPTMSが含浸した状態を確認した。また、このSi・Kα線像より、APTMS、MPTMS、GPTMSの含浸深さを測定した。
APTMS、MPTMS、GPTMSの含浸割合を以下のようにして測定した。
さらに、実施例2〜3及び比較例2〜3で得られたVリブドベルトについて、摩擦伝動面から突出している短繊維の突出部の平均長さを測定した。短繊維の平均長さは、SEM像の繊維10本の平均値を算出した。
乾燥時及び被水時のベルトの摩擦係数を測定した。測定方法は、長さ方向に切断したベルトを図3に示すようにプーリにかけ、チャックを介してロードセルにベルトの一方を固定し、もう一方の端には荷重をかけてプーリを回転させ、そのトルクから摩擦係数を算出した。なお、ベルトにかける荷重は1.75kgf、プーリの回転速度は43rpmとした。結果を表4に示す。
ベルトを2%スリップさせるのに必要なトルクを測定し、伝達性能を評価した。詳しくは、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.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、初張力(100、150N/ベルト1本の2水準)をVリブドベルトに付与した後、駆動プーリ回転数2000rpm、室温雰囲気の条件で従動プーリの負荷(従動トルク)を上げていき、従動プーリに対するVリブドベルトのスリップ率が2%になったときの従動トルクを測定した。従動トルクの数値が高いほどVリブドベルトの伝達性能が優れていることを意味する。また、駆動(Dr.)プーリに300mL/分の条件で3分間注水し、被水時の従動トルクを測定した。結果を表5に示す。
実施例1、4〜7及び比較例1のベルトについて、軸荷重400、600、800Nにおける負荷トルクと伝達効率の関係を評価した。詳しくは、図5に示すように、直径100mmの駆動(Dr.)プーリと、直径100mmの従動(Dn.)プーリで構成される2軸走行試験機にVリブドベルトを巻き掛け、軸荷重(400、600、800N)をVリブドベルトに付与した後、駆動プーリ回転数1800rpm、室温雰囲気の条件で従動プーリの負荷(従動トルク)を上げていき、Vリブドベルトの伝達効率を測定した。
実施例1、4〜7及び比較例1のベルトについて、軸荷重400、600、800Nにおける負荷トルクとスリップ率の関係を評価した。詳しくは、図5に示す2軸走行試験機により、Vリブドベルトのスリップ率を測定した。
2…伸張層
3…接着層
4…心線
5…圧縮層(摩擦伝動部)
5a…膜状親水部
Claims (10)
- プーリと接して摩擦係合し、かつゴム成分を含むゴム組成物で形成された摩擦伝動部を備えた摩擦伝動ベルトであって、前記摩擦伝動部が、プーリと接する摩擦伝動面を含む表面に形成された膜状親水部を有し、かつ前記膜状親水部がシラン化合物を含む摩擦伝動ベルト。
- シラン化合物がシランカップリング剤である請求項1記載の摩擦伝動ベルト。
- シランカップリング剤がアミノ基を有する請求項2記載の摩擦伝動ベルト。
- 膜状親水部の平均厚みが10〜1000μmである請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 膜状親水部中のシラン化合物の割合が3〜35質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 摩擦伝動部が短繊維を含み、この短繊維が摩擦伝動面の表面から突出し、かつ短繊維の突出部の平均長さが1mm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- ゴム成分が、ジエン系ゴム及びオレフィン系ゴムからなる群より選択された少なくとも1種である請求項1〜6のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
- 摩擦伝動部に液状シラン化合物を含浸させる含浸工程を含む請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
- さらに液状シラン化合物を含浸させた後の摩擦伝動面の表面に付着した液状シラン化合物を除去する除去工程を含む請求項8記載の製造方法。
- 請求項8又は9記載の製造方法により得られた摩擦伝動ベルト。
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