JP2020176718A - Vリブドベルトとその製造方法、およびゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明では、伸張ゴム層をムーニースコーチ最低粘度が高く、短繊維が多く配合されたゴム組成物の加硫物で形成することにより、伸張ゴム層のゴム成分が心線の間から圧縮ゴム層側へ流れ出たり、心線が伸張ゴム層のゴム成分に食い込んだりするのを抑制することができ、心線の位置が安定し、Vリブドベルトの耐久性を向上できる。
ゴム成分としては、公知のゴム成分および/またはエラストマー、例えば、ジエン系ゴム[天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)、水素化ニトリルゴム(水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマーを含む)など]、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらの成分は単独または組み合わせて使用できる。
本発明では、伸長ゴム層において、前記ゴム成分に対して特定割合で短繊維を配合することにより、心線の安定性を向上できる。
ゴム組成物は、通常、加硫剤および/または架橋剤をさらに含んでいる。加硫剤としては、例えば、硫黄、オキシム類(キノンジオキシムなど)、グアニジン類(ジフェニルグアニジンなど)などが挙げられる。架橋剤としては、例えば、有機過酸化物が挙げられ,有機過酸化物としては、慣用の成分、例えば、ジアシルパーオキサイド(ジラウロイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイドなど)、パーオキシケタール(1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタンなど)、アルキルパーオキシエステル(t−ブチルパーオキシベンゾエートなど)、ジアルキルパーオキサイド(ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3−ビス(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサンなど)、パーオキシカーボネート(t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチル−ヘキシルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチル−ヘキシルカーボネートなど)などが挙げられる。これらの加硫剤および架橋剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
ゴム組成物は、補強剤(補強性充填剤)として、カーボンブラックおよび/またはシリカを含んでいてもよい。このような補強剤を添加すると、ゴム組成物のVmを高めることができ、補強剤の種類および添加量によりゴム組成物のVmを調整できる。
ゴム組成物は、必要に応じて、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、共架橋剤[エチレングリコールジメタクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリストリールテトラメタクリレートなどのアルカンポリオールポリ(メタ)アクリレート;トリアリル(イソ)シアヌレート;N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、N,N’−(4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド)などのビスマレイミドなど]、加硫助剤、加硫促進剤(チウラム系促進剤など)、加硫促進助剤(ステアリン酸など)、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、可塑剤、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤または加工助剤(ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤(芳香族アミン系老化防止剤、ベンズイミダゾール系老化防止剤など)、接着性改善剤[レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、ヘキサメトキシメチルメラミンなどのメラミン樹脂、これらの共縮合物(レゾルシン−メラミン−ホルムアルデヒド共縮合物など)など]、着色剤、粘着付与剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤など)、潤滑剤、難燃剤、帯電防止剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
伸張ゴム層を形成するゴム組成物(未加硫ゴム組成物)の125℃で測定したムーニースコーチ最低粘度(ムーニー粘度の最低値)は70〜130であり、好ましくは80〜125、さらに好ましくは90〜120(特に100〜110)程度である。ムーニースコーチ最低粘度が70未満では、心線の安定性が低下する虞があり、ムーニースコーチ最低粘度が130を超えると加工性が低下するとともに、ベルトに亀裂が入り易くなって耐久性が低下する虞がある。
本発明のVリブドベルトは、ベルト幅方向に所定間隔で配列して埋設されている心線を有する。この心線は、ベルト厚み方向において、安定して位置している。前記心線のベルト厚み方向のズレ量(ベルト背面からの深さ位置のバラツキ)は0.08mm以下であってもよく、例えば0.05mm以下、好ましくは0.04mm以下、さらに好ましくは0.03mm以下(例えば0.01〜0.03mm程度)であってもよい。心線のベルト厚み方向のズレ量が大きく、一部の心線のみがベルト背面側やベルト内面側に位置すると、該心線に応力が集中して屈曲疲労が促進されやすい。心線のベルト厚み方向のズレ量を小さくすることで心線の屈曲疲労が各心線で平均化され、耐久性が向上する。
圧縮ゴム層は、Vリブドベルトの圧縮ゴム層として慣用的に利用されているゴム組成物で形成でき、例えば、前記伸張ゴム層と同様のゴム組成物(例えば、エチレン−α−オレフィンエラストマーを含むゴム組成物など)で形成できる。
接着ゴム層は、Vリブドベルトの接着ゴム層として慣用的に利用されているゴム組成物で形成でき、例えば、前記伸張ゴム層と同様のゴム組成物(例えば、エチレン−α−オレフィンエラストマーを含むゴム組成物など)で形成できる。
本発明では、圧縮ゴム層の表面(内周面)を布帛で被覆してもよく、布帛で被覆することにより、Vリブドベルトの耐久性および耐発音性を向上できる。布帛としては、織物(織布)、編物(編布)、不織布などの繊維部材が利用でき、編布を使用する場合が多い。編布としては、Vリブドベルトの圧縮ゴム層の表面を被覆する編布やカバー布として慣用的に利用されている編布を利用できる。編布は、吸水性繊維及び/又は非吸水性繊維で形成でき、被水時の耐発音性と耐摩耗性とを両立できる点から、吸水性繊維と非吸水性繊維とで形成された編布(例えば、特開2016−70494号公報に記載の編布)であってもよい。
本発明のVリブドベルトの製造方法としては、慣用のVリブドベルトの製造方法を利用でき、心線を安定化できる本発明の効果が有効に発現する点から、伸張ゴム層を形成するための未加硫ゴムシート(未加硫伸張ゴム層)と心線とを含む積層体を金型に押し付ける工程を含むモールド型付工法(モールデッド製法)を好ましく利用できる。具体的には、例えば、前記製造方法は、布帛と未加硫圧縮ゴム層と、心線と、未加硫伸張ゴム層とを積層し、得られた未加硫積層体を成形型で筒状に成形し、加硫してスリーブを成形し、この加硫スリーブを所定幅にカッティングすることにより、布帛が圧縮ゴム層を被覆したVリブドベルトを製造できる。より詳細には、Vリブドベルトは、例えば、以下の方法で製造できる。
Vリブドベルトは、中空円筒状外型と、この外型内に同心円状に配置可能な円筒状内型と、前記外型と前記内型との間に配設された筒状の未加硫積層体を、外型に向けて可動または押圧可能な押圧ユニットとを備えた成形装置を用いて製造できる。すなわち、中空円筒状外型内に同心円状に配置された円筒状内型に、前記布帛を前記外型に向けた形態で、筒状の未加硫積層体を積層して配置し;前記筒状の未加硫積層体を前記外型に向かって加圧して加硫し;加硫した筒状の加硫成形体を脱型して所定の形態に加工することにより製造できる。前記筒状の未加硫積層体は、例えば、未加硫圧縮ゴム層と、この未加硫圧縮ゴム層の一方の面に積層または配された未加硫伸張ゴム層とを少なくとも含み、ベルト本体を形成するための未加硫ゴム積層シート(未加硫圧縮ゴム層および未加硫伸張ゴム層)と;この未加硫ゴム積層シートに埋設した心線と;前記未加硫圧縮ゴム層の他方の面に積層または配された布帛とを含む中空筒状またはスリーブ状の積層体であってもよく、このような積層体を、前記布帛を外型のリブ型に向けて配置し、未加硫ゴム積層シートを加圧して加硫してもよい。
第1の製造方法に関連して、例えば、特開2004−82702号公報に開示される方法[布帛および圧縮ゴム層のみを膨張させて予備成形体(半加硫状態)とし、次いで伸張ゴム層と心線とを膨張させて前記予備成形体に圧着し、加硫一体化してVリブドベルトに仕上げる方法]を採用してもよい。
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(伸張ゴム層用シート)を作製した。また、表2に示すゴム組成物を用い、伸張ゴム層用シートと同様にして、圧縮ゴム層用シートおよび接着ゴム層用シートを作製した。なお、表1および2の成分は下記の通りである。さらに、編布の接着処理用ゴム組成物の組成も表2に示す。
EPDM2:三井化学(株)製「EPT3092M」、ムーニー粘度(125℃)≒61
EPDM3:三井化学(株)製「EPT4045M」、ムーニー粘度(125℃)≒33
EPDM4:Lanxess社製「KELTAN(登録商標)5260Q」、ジエン含量2.3質量%、ムーニー粘度(125℃)55
EPDM5:Lanxess社製「KELTAN(登録商標)2470」、ジエン含量4.2質量%、ムーニー粘度(125℃)24
酸化亜鉛:正同化学工業(株)製「酸化亜鉛2種」
ステアリン酸:日油(株)製、「ステアリン酸つばき」
カーボンブラックHAF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)3」、平均一次粒子径28nm、ヨウ素吸着量80mg/g
カーボンブラックSRF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)S」、平均一次粒子径66nm
含水シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」、BET比表面積240m2/g
短繊維1:ニシヨリ(株)製「ナイロン短繊維」、平均繊度6.7dtex、平均繊維長3mm
短繊維2:ニシヨリ(株)製「ナイロン短繊維」、平均繊度6.7dtex、平均繊維長6mm
短繊維3:橋本(株)製「綿短繊維」、平均繊度(綿番手)8番手、平均繊維長6mm
軟化剤1:出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイルNS−90」
軟化剤2:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)PW−380」(パラフィン系プロセスオイル)
老化防止剤1:精工化学(株)製「ノンフレックスOD−3」、オクチルジフェニルアミン
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製「ノクラック(登録商標)MB−O」
有機過酸化物1:日油(株)製「パークミル(登録商標)D」、ジクミルパーオキサイド
有機過酸化物2:日油(株)製「パークミル(登録商標)D−40」、ジクミルパーオキサイド、有効成分40%
加硫促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド
硫黄:美源化学社製
レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物:田岡化学工業(株)製「スミカノール620」
ヘキサメトキシメチロールメラミン:Power Plast社製「PP−1890S」
1100dtexのアラミド繊維のマルチフィラメント糸(フィラメント数1000)を下撚り糸とし、この下撚り糸を4本合わせて上撚り(諸撚り)した総繊度4400dtex(フィラメント数4000)のアラミドコードを用いた。ゴムとの接着性を向上させるため、予め心線をレゾルシン−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有機溶媒(トルエン)に溶解させた処理液でオーバーコート処理を行った。
吸水性繊維としての綿紡績糸(40番手、1本)と、非吸水性繊維としてのPTT/PETコンジュゲート複合糸(繊度84dtex)とを、吸水性繊維/非吸水性繊維=80/20の質量比で編成し、編組織が緯編(鹿の子、2層)の編布を作製した。得られた編布の厚みは0.85mmであり、編布密度(ウェール+コース)は100本/インチであった。表2に示す接着処理用ゴム組成物を固形分濃度が10質量%となるようにトルエンに溶解してゴム糊とし、このゴム糊に編布を浸漬後、100℃で3分間乾燥する接着処理を行った。
[Vリブドベルトの調製]
実施例1〜7および比較例1〜3については、外周面に可撓性ジャケットを装着した円筒状内型を用い、外周面の可撓性ジャケットに、表1に示すゴム組成物で形成された未加硫の伸張ゴム層用シートを短繊維がベルト幅方向に配向するように巻き付け、このシート上に芯体となる心線(撚りコード)を螺旋状にスピニングし、さらに表2に示すゴム組成物で形成された未加硫の圧縮ゴム層用シートと編布とを巻き付けて積層体を作製した。この筒状積層体が巻き付けられた内型を、内周面に複数のリブ型が刻設された筒状外型内に同心円状に設置し、前記可撓性ジャケットを膨張させて積層体をリブ型に圧入し、180℃で加硫した。そして、外型から内型を抜き取り、複数のリブを有する加硫ゴムスリーブを外型から脱型し、カッターを用いて、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、Vリブドベルト(リブ数:3個、周長:1100mm、ベルト形:K形、ベルト厚み:4.3mm、リブ高さ:2mm、リブピッチ:3.56mm)を作製した。
ムーニースコーチ最低粘度は、JIS K 6300−1(2013)のムーニースコーチ試験に準じて測定した。ロータはL形を用い、試験温度は125℃とした。なお、試験片(未加硫の伸張ゴム層用組成物)とダイとが接する面の間に、厚さ約0.04mmのポリエステルフィルム(東レ(株)製「ルミラー」)を配置した。ダイを閉じた後1分間予熱し、その後ロータを回転し、ムーニー粘度の推移を記録した。記録したムーニー粘度は、概ね、図2に示すような挙動を示し、ムーニー粘度が最低となった時の値をムーニースコーチ最低粘度(Vm)として採用した。測定結果を表3に示す。
未加硫の伸張ゴム層用シートを温度180℃、時間20分でプレス加硫し、加硫ゴムシート(100mm×100mm×2mm厚み)を作製した。硬度はJIS K 6253(2012)に準拠し、加硫ゴムシートを3枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータA形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。測定結果を表3に示す。
心線のベルト厚み方向のズレ量を測定し、ベルト背面から心線の中心までの距離がどの程度変動しているかを評価した。具体的な測定手順を以下に示す。まず、Vリブドベルトを幅方向に平行に切断し、その断面をマイクロスコープで20倍に拡大して観察する。図3に示すように、ベルト背面から心線の直上までの距離(Lnt)と、ベルト背面から心線の直下までの距離(Lnb)とを、それぞれの心線について測定する。この際、測定の対象となる心線は、断面の全体が観察できる心線に限るものとし、断面の全体が観察できない(一部がベルト端面にかかっている)心線は測定の対象から除く。測定は、前記の測定の対象となる心線全て(n本:nは2以上の整数、本実施例では、n=9〜10)について行う。心線のベルト厚み方向のズレ量(:X)は、以下の式で計算する。計算結果を表3に示す。Xが小さい程、心線のベルト厚み方向の位置が安定していると判断できる。
X3−2=|(L3t+L3b)−(L2t+L2b)|/2
・・・
Xn−(n−1)=|(Lnt+Lnb)−(L(n−1)t+L(n−1)b)|/2
X=(X2−1+X3−2+・・・+Xn−(n−1))/(n−1)
図4に示すように、外径120mmの駆動プーリ11、外径85mmのアイドラプーリ12、外径120mmの従動プーリ13、外径45mmのテンションプーリ14を順に配した試験機を用いて耐久試験を行った。試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、アイドラプーリへのベルトの巻き付け角度が120°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度が90°、ベルト張力が395Nとなるように調節した。駆動プーリの回転数を4900rpm(回転方向は図の矢印の方向)、従動プーリの負荷を8.8kW、雰囲気温度を120℃とし、500時間を上限としてベルトを走行させた。ベルトの寿命(時間)を表3に示す。
走行時間を24時間とする以外は前記の耐久試験と同じ条件でベルトを走行させた。そして、走行前と走行後のVリブドベルトの引張強力を測定し、下記の式より24時間後強力保持率を求めた。引張強力の測定は万能試験機((株)島津製作所製「UH−200kNX」)を用いて、引張速度50mm/分の条件で行った。測定結果を表3に示す。
2…圧縮ゴム層
3…芯体
4…伸張ゴム層
5…布帛
Claims (9)
- ゴム成分および短繊維を含むゴム組成物の加硫物で形成された伸張ゴム層と心線とを備えたVリブドベルトであって、前記ゴム組成物の前記短繊維の割合が、前記ゴム成分100質量部に対して15〜50質量部であり、かつ前記ゴム組成物の125℃で測定したムーニースコーチ最低粘度が70〜130であるVリブドベルト。
- 前記加硫物の硬度(JIS−A)が80〜90度である、請求項1記載のVリブドベルト。
- 前記短繊維の配向方向がベルト幅方向である、請求項1または2記載のVリブドベルト。
- 前記短繊維の平均繊維長が1〜10mmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のVリブドベルト。
- 前記心線を形成する繊維の引張弾性率が50GPa以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のVリブドベルト。
- 前記心線と前記加硫物とが接触している、請求項1〜5のいずれか1項に記載のVリブドベルト。
- 前記心線のベルト厚み方向のズレ量が0.08mm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のVリブドベルト。
- 前記ゴム組成物のシートと心線とを含む積層体を金型に押し付ける工程を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のVリブドベルトの製造方法。
- Vリブドベルトの伸張ゴム層を形成するための未加硫ゴム組成物であって、ゴム成分および短繊維を含み、かつ前記短繊維の割合が、前記ゴム成分100質量部に対して15〜50質量部であり、かつ前記ゴム組成物の125℃で測定したムーニースコーチ最低粘度が70〜130であるゴム組成物。
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