JP2020190064A - 伝動ベルトの心線用撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルト - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の撚りコードは、複数の下撚り糸を束ねて上撚りした撚りコードを長さ25cmで解撚(上撚り糸を解撚)したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸L(緩んだ状態の第1の下撚り糸)と最も短い下撚り糸S(直線状に延びる第2の下撚り糸)との長さの差が1〜10mmである。
高モジュラス繊維の引張弾性率は40〜600GPaであればよく、好ましくは40〜100GPa、さらに好ましくは50〜70GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
低モジュラス繊維の引張弾性率は0.1〜30GPaであればよく、好ましくは0.5〜10GPa、さらに好ましくは1〜5GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
本発明の撚りコードは、通常、下撚り糸Lに掛ける張力よりも下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、複数の下撚り糸を上撚りすることにより得られる。
本発明の伝動ベルトとしては、ラップドVベルト、ローエッジVベルトなどのVベルト、Vリブドベルト、平ベルト、歯付ベルトなどが挙げられる。これらのうち、モールド型付工法により製造され、ベルト製造時に伸びが必要であるVリブドベルトが好ましい。
複数の心線は、伝動ベルトのゴム層内に埋設されていればよく、この例では、接着ゴム層4内には、複数の心線1が、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、かつベルト幅方向に所定のピッチで互いに離隔して配置されている。
圧縮ゴム層2、接着ゴム層4及び伸張層5は、ゴム成分を含むゴム組成物で形成されていてもよい。ゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴムを用いてよく、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等)、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、フッ素ゴムなどが挙げられる。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。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー(エチレン−プロピレン共重合体(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)等)およびクロロプレンゴムである。さらに、耐オゾン性、耐熱性、耐寒性、耐候性を有し、ベルト重量を低減できる点から、エチレン−α−オレフィンエラストマー(エチレン−プロピレン共重合体(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)等)が特に好ましい。ゴム成分がエチレン−α−オレフィンエラストマーを含む場合、ゴム成分中のエチレン−α−オレフィンエラストマーの割合は50質量%以上(特に80〜100質量%程度)であってもよく、100質量%(エチレン−α−オレフィンエラストマーのみ)が特に好ましい。
伸張層5は、カバー帆布で形成されていてもよい。カバー帆布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、接着処理、例えば、RFL処理液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、前記の形態で圧縮ゴム層および/または接着ゴム層に積層してもよい。
圧縮ゴム層の表面(内周面)の少なくとも一部を被覆する布帛としては、前記カバー帆布で例示された布材を利用でき、カバー帆布と同様に接着処理してもよい。前記布材のうち、摩擦伝動面を被覆する布帛としては、耐久性や伸張性に優れる点から、編布が好ましい。編布の材質は、特に限定されず、低モジュラス繊維やベルトに配合される短繊維として例示された繊維などが挙げられる。編布は、セルロース系繊維(例えば、綿糸)と、ポリエステル系繊維(PTT/PETコンジュゲート繊維など)との編布であってもよい。
本発明の伝動ベルトの製造方法としては、前述の方法で得られた心線用撚りコードを用いればよく、慣用の伝動ベルトの製造方法を利用できる。Vリブドベルトにおいては、例えば、以下の製造方法で製造してもよい。
(撚りコード)
アラミド1:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率60GPa
アラミド2:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率80GPa
脂肪族ポリアミド:旭化成(株)製「レオナ(登録商標)ナイロン66」、引張弾性率3.8GPa。
ポリメリックMDI:東ソー(株)製「ミリオネート(登録商標)MR−200」、NCO含量30%
NBRラテックス:日本ゼオン(株)製「Nipol(登録商標)1562」、全固形分41%、中高ニトリルタイプ
ポリオレフィン系接着剤:ロード社製「ケムロック(登録商標)233X」、全固形分27%。
EPDM:ダウ・ケミカル日本(株)製「NORDEL(登録商標)IP3640」、エチレン含有量55%、エチリデンノルボルネン含有量1.8%
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」
パラフィン系オイル:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイル」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックス(登録商標)OD3」
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス(登録商標)14RP」
ナイロン短繊維:旭化成(株)製「ナイロン66」、繊維長約0.5mm
編布:綿糸とPTT/PETコンジュゲート糸の緯編布。
以下の手順で下撚り糸の長さの差を測定した。
JIS L1017(2002)に準拠して測定した。詳しくは、心線単体(作製した接着処理コード)を、オートグラフの一対の掴み具にコードがたるまずに真っ直ぐになるようにセットした。この時の掴み間隔をL0(約250mm)とした。次に、片方の掴み具を300mm/minの速度で移動させてコードに引張荷重を与え、引張荷重と掴み間隔を記録した。引張荷重が100Nとなった時の掴み間隔をL1(mm)として、100N時伸びを下記の式より求めた。
前述の100N時伸びの測定試験において、コードが切断するまでコードに引張荷重を付与し、コードが切断する際に記録される引張荷重の最大値を引張強力とした。
Vリブドベルト(リブ数3)を万能試験機((株)島津製作所製「UH−200kNX」)を用いて、引張速度50mm/分、試験温度23℃の条件で引張り、Vリブドベルトの破断時の強力を測定した。測定したVリブドベルトの破断時の強力を3で除して1リブ当たりの値に換算し、ベルトの引張強力とした。
直径120mmの駆動プーリ(Dr.)、直径55mmのテンションプーリ(Ten.)、直径120mmの従動プーリ(Dn.)、直径80mmのアイドラープーリ(IDL.)を順に配した図5にレイアウトを示す試験機を用いてベルトの耐久走行試験を行った。試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を4900rpm、アイドラープーリへのベルトの巻き付け角度を90°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を90°、従動プーリ負荷を8.8kWとし、ベルト張力が395Nとなるように一定荷重(約560N)を付与して雰囲気温度100℃で最大400時間まで走行させた。この耐久走行試験後のベルトの引張強力(残存強力)を測定し、予め測定しておいた耐久走行試験前のベルトの引張強力の値からベルトの引張強力保持率を算出した。
得られた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、心線と圧縮ゴムの間の空隙の有無を確認した。
(撚りコードの作製)
表5に示すように、1100dtexのアラミド1の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸L3本と、940dtexの脂肪族ポリアミドの繊維の束を撚り係数0.5でアラミド繊維と同一のZ方向に下撚りした下撚り糸S1本とを集めて、下撚り糸LおよびSに、それぞれ100gfおよび125gfの張力を掛けて、下撚りと同一のZ方向に撚り係数3で上撚りし、ラング撚りの撚りコードを作製した。
まず、表1に示すイソシアネート化合物を含む処理液(25℃)に、作製した撚りコードを5秒間浸漬した後、150℃で2分間乾燥させた(プレディップ処理工程)。次に、プレディップ処理を終えた撚りコードを表2に示すRFL処理液(25℃)に5秒間浸漬した後、200℃で2分間熱処理を行った(RFL処理工程)。この熱処理時には、ヒートセット延伸率0〜3%で熱延伸固定した。さらに、RFL処理を終えた撚りコードを表3に示す接着成分を含む処理液(固形分濃度7%、25℃)に5秒間浸漬した後、160℃で4分間乾燥させて(オーバーコート処理工程)、接着処理コードを得た。
可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫圧縮ゴムシートおよび編布を内周側からこの順で配置した第1未加硫スリーブを形成する工程、可撓性ジャケットを膨張させてリブ形状の刻印を有する外型に第1未加硫スリーブを内周側から押圧して、表面にリブ形状を刻設した予備成型体を形成する工程、可撓性ジャケットの膨張を解いて予備成型体を密着させた外型から可撓性ジャケットを装着した内型を離間させた後、可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫伸張ゴムシートおよび接着処理コードを順次配置して第2未加硫スリーブを形成する工程、さらに可撓性ジャケットを再び膨張させて、予備成型体を密着させた外型に第2未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する工程を経て、表面にリブ形状を有する加硫スリーブを得た。この加硫スリーブをカッターで周方向に平行にカットし、Vリブドベルト(ベルトサイズ:3PK1100、リブ形状K形、リブ数3、周長1100mm)を得た。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を200gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を250gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を400gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用いる以外は実施例3と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用い、撚り係数を2.0に変更する以外は実施例4と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を3.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を0.5に変更する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、3340dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸1本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、1670dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸2本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚りと逆方向であるS方向に上撚りし、諸撚りの撚りコードを作製する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を100gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を600gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を4.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
2…圧縮ゴム層
3…Vリブ部
4…接着ゴム層
5…伸張層
Claims (11)
- 伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードであって、束ねて上撚りされた複数の下撚り糸を有し、かつ上撚りを25cm解撚したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸Lと最も短い下撚り糸Sとの長さの差が1〜10mmである撚りコード。
- 前記下撚り糸Lが高モジュラス繊維で形成され、かつ前記下撚り糸Sが低モジュラス繊維で形成されている、請求項1記載の撚りコード。
- 前記下撚り糸Lの撚り係数が、前記下撚り糸Sの撚り係数の2〜5倍である、請求項1または2記載の撚りコード。
- ラング撚りコードである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記複数の下撚り糸は、高モジュラス繊維で形成された複数本の下撚り糸と、低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記高モジュラス繊維と前記低モジュラス繊維との質量比が、前者/後者=60/40〜95/5である、請求項2〜5のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記下撚り糸Lに掛ける張力よりも前記下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、前記複数の下撚り糸を上撚りする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の撚りコードの製造方法。
- 前記下撚り糸Sに掛ける張力が0.12〜0.53gf/dtexである、請求項7記載の撚りコードの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の撚りコードで形成された心線を含む伝動ベルト。
- Vリブドベルトである、請求項9記載の伝動ベルト。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の撚りコードを伝動ベルトの心線として使用する方法。
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