JP3099881B2 - 伝動ベルト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行の初期のみな
らず、長期間にわたる走行においても、騒音が小さく抑
制されたポリウレタンエラストマーからなるベルト本体
を備えた伝動ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工作機械や成形機等の大型加工機
の駆動手段として、従来のゴムベルトに代わって、強度
にすぐれる熱硬化型ポリウレタンエラストマーからなる
高負荷伝動用の歯付きベルトが用いられるに至ってい
る。このようなポリウレタンエラストマーからなる高負
荷伝動用の歯付きベルトは、強度や耐久性にはすぐれる
ものの、使用時の騒音が大きいことが指摘されており、
そこで、従来、その摩擦係数を低減して、騒音を小さく
抑制する方法（以下、低騒音化という。）が種々、提案
されている。

【０００３】例えば、特開平５−１３３４４０号公報に
は、炭素数１３以上の高級脂肪酸と炭素数８以上の高級
アルコールとからなる高級脂肪酸エステルを配合したポ
リウレタンエラストマーからなる伝動ベルトが記載され
ている。このようなポリウレタンエラストマーからなる
伝動ベルトによれば、走行初期の騒音は低いものの、長
期間にわたって走行させるとき、騒音が大きくなる問題
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のポリ
ウレタンエラストマーからなる伝動ベルトにおける上述
した問題を解決するためになされたものであって、走行
の初期のみならず、長期間にわたる走行においても、騒
音が小さく抑制されたポリウレタンエラストマーからな
るベルト本体を備えた伝動ベルトを提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、脂肪酸
成分が炭素数９〜３０の脂肪酸である脂肪酸グリセリド
を含むポリウレタンエラストマーからなるベルト本体を
備えた伝動ベルトが提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明によるベルト本体を備えた
伝動ベルトは、ワン・ショット法にて製造されてもよい
が、好ましくは、プレポリマー法にて製造される。即
ち、ポリオールとポリイソシアネートとを予め反応させ
て、末端イソシアネート基のプレポリマーを調製し、こ
れを用いて注入成形法にて目的とする伝動ベルトを製造
する。末端イソシアネート基のプレポリマーは、ポリオ
ールに対して、過剰のポリイソシアネートを反応させる
ことによって得ることができる。

【０００７】上記ポリイソシアネートとしては、特に、
限定されるものではないが、例えば、ジフェニルメタン
ジイソシアネート、2,４−トリレンジイソシアネート、
2,６−トリレンジイソシアネート、2,４−及び2,６−ト
リレンジイソシアネートの混合物、トルイジンジイソシ
アネート、キシリジンジイソシアネート、ナフタレンジ
イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート、ｐ−フェニレンジイソシアネート等が好ましく用
いられる。

【０００８】また、ポリオールも、特に、限定されるも
のではなく、種々のポリエステルポリオールやポリエー
テルポリオール、ラクトンポリオール等が適宜に用いら
れる。このようなポリエステルポリオールとして、例え
ば、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、コハク酸等
の炭素数２〜２０の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル
酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等を多塩基酸
成分とし、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブチレングリコール、ペンタングリコール、ヘキサ
ングリコール、ネオペンチルグリコール等の炭素数２〜
６の脂肪族グリコール、ジエチレングリコール、ジプロ
ピレングリコール等のポリアルキレングリコール等をポ
リオール成分とするポリエステルポリオールが好ましく
用いられる。

【０００９】具体的には、例えば、ポリエチレンアジペ
ートポリオール、ポリブチレンアジペートポリオール、
ポリエチレンポリプロピレンアジペートポリオール等の
アジペート系ポリオール、テレフタル酸系ポリエステル
ポリオール等が好ましく用いられる。

【００１０】ポリエーテルポリオールとしては、例え
ば、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピ
レンポリオール、ポリオキシテトラメチレンポリオール
等が好ましく用いられる。

【００１１】上記以外にも、例えば、ポリカーボネート
ポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリベンタジ
エンポリオール、ヒマシ油系ポリオール等も用いられ
る。

【００１２】このようなポリイソシアネートとポリオー
ルとからのプレポリマーは、イソシアネート基含量が１
〜２０重量％であるのが好ましい。

【００１３】本発明による伝動ベルトをプレポリマー法
にて製造するには、このようなウレタンプレポリマーに
硬化剤と共に、本発明に従って、脂肪酸グリセリドを配
合し、更に、必要に応じて、充填剤、可塑剤、安定剤等
を配合し、これを抗張体と共に型に注入し、硬化させた
後、型から取り外すことによって得ることができる。

【００１４】本発明によれば、ポリウレタンエラストマ
ーからなる伝動ベルトが走行の初期のみならず、長期間
にわたる走行においても、騒音が小さく抑制されている
ように、脂肪酸成分として炭素数９〜３０の脂肪酸を有
する脂肪酸グリセリドをウレタンプレポリマーに配合
し、これを注入成形法によって伝動ベルトに成形する。
注入成形法自体は、既に、よく知られている成形法の一
つである。

【００１５】ここに、上記炭素数９〜３０の脂肪酸とし
ては、例えば、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘ
ン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等を挙げる
ことができる。特に、本発明においては、脂肪酸グリセ
リドにおける脂肪酸の炭素数は１０〜２０の範囲である
ことが好ましい。

【００１６】本発明によれば、脂肪酸グリセリドは、常
温（２５℃）で固体でもよく、液体でもよい。また、モ
ノグリセリド、ジグリセリド及びトリグリセリドのいず
れでもよく、また、これらの混合物でもよいが、好まし
くは、トリグリセリドである。トリグリセリドは、単一
グリセリドでもよく、混合グリセリドでもよい。

【００１７】従って、本発明において、好ましい脂肪酸
グリセリドとして、例えば、カプリン酸グリセリンエス
テル（トリカプリン）、ラウリン酸グリセリンエステル
（トリラウリン）、ミリスチン酸グリセリンエステル
（トリミリスチン）、パルミチン酸グリセリンエステル
（トリパルミチン）、ステアリン酸グリセリンエステル
（トリステアリン）、オレイン酸グリセリンエステル
（トリオレイン）、リノレイン酸グリセリンエステル
（トリリノレイン）、ステアリン酸パルミチン酸グリセ
リンエステル（パルミトジステアリン）等を挙げること
ができるが、しかし、これらに限定されるものではな
い。

【００１８】本発明によれば、上述したような脂肪酸グ
リセリドとして、これらを主成分とする動植物油脂、特
に、動植物脂を好適に用いることができる。このような
動植物油脂としては、例えば、パーム油、パーム核油、
椰子油、カカオ脂のような植物脂、豚脂、牛脂、馬脂、
骨脂、バター脂等の動物脂を挙げることができる。

【００１９】他方、本発明によれば、炭素数９〜１２、
好ましくは、脂肪酸成分が１０〜１２の脂肪酸である脂
肪酸グリセリドも、好ましく用いることができる。この
ような脂肪酸グリセリドとして、例えば、カプリン又は
ラウリン又はこれらの混合物を挙げることができる。

【００２０】本発明によれば、このような脂肪酸グリセ
リドは、ポリウレタンエラストマー１００重量部に対し
て、通常、３〜２０重量部の範囲で配合される。脂肪酸
グリセリドの配合量がポリウレタンエラストマー１００
重量部に対して３重量部よりも少ないときは、得られる
ポリウレタンエラストマーからなる伝動ベルトの走行
時、騒音が大きい。しかし、脂肪酸グリセリドの配合量
がポリウレタンエラストマー１００重量部に対して２０
重量部を越えるときは、得られる伝動ベルトの引張強度
が低下するので好ましくない。好ましくは、脂肪酸グリ
セリドの配合量は、ポリウレタンエラストマー１００重
量部に対して、５〜１５重量部の範囲である。

【００２１】硬化剤は、架橋剤又は鎖延長剤とも呼ば
れ、本発明によれば、硬化剤としては、脂肪族又は芳香
族ジオールや、脂肪族又は芳香族ジアミン等が好ましく
用いられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレン
グリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチル
グリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリ
コール等を挙げることができる。また、芳香族ジオール
としては、例えば、（ｐ−ヒドロキシエトキシ）ベンゼ
ン、テレフタル酸ヒドロキシエチル、ビスフェノールＡ
のヒドロキシエチルエステル、ビス（ｐ−ヒドロキシエ
トキシフェニル）スルホン等を挙げることができる。

【００２２】他方、脂肪族ジアミンとしては、エチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミ
ン等を挙げることができる。芳香族ジアミンとしては、
例えば、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3,3'−ジク
ロロ−4,4'−ジアミノジフェニルメタン等を挙げること
ができる。

【００２３】本発明による伝動ベルトは、好ましくは、
ベルト内に抗張体（芯体）が埋設されている。この抗張
体としては、スチールコード、ガラス繊維コード、ポリ
エステル繊維コード、芳香族ポリアミド繊維コード等が
好ましく用いられるが、これらに限定されるものではな
い。

【００２４】更に、伝動ベルトの製造に際して、必要に
応じて、ウレタンプレポリマーには、可塑剤、難燃剤、
充填剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等の添加剤を配合
してもよい。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオク
チル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、リン
酸トリクレジル、塩素化パラフィン等を挙げることがで
きる。難燃剤としては、例えば、トリス（β−クロロプ
ロピルホスフェート）、トリスクロロエチルホスフェー
ト等のリン酸エステル類、ジブロムネオペンチルグリコ
ール、トリブロムネオペンチルアルコール等の臭素化合
物を挙げることができる。

【００２５】充填剤としては、例えば、ガラス繊維、カ
ーボンブラツク、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、
ゼオライト、珪藻土、パーライト、バーミキュライト等
を挙げることができる。安定剤としては、従来より知ら
れている酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、加水分
解防止剤等を配合することができる。更に、必要に応じ
て、触媒を配合してもよい。

【００２６】このようにして、ウレタンプレポリマーに
脂肪酸グリセリドと硬化剤を配合して配合物を調製し、
更に、必要に応じて、この配合物にその他の添加剤を配
合した後、これを抗張体を取付けた型内に注入し、加熱
硬化させて、抗張体を埋設した伝動ベルトを得る。

【００２７】例えば、歯付きベルトの製造について説明
すれば、好ましくは、歯付きベルトの歯型に対応して、
軸方向に延びる溝部を外周面に備えた円筒状の内金型を
用意し、この内金型の外周面に沿って、好ましくは接着
処理を施した抗張体を巻き付けた後、これを円筒状の外
金型内に挿入する。用いる抗張体や、又は採用するベル
ト本体の構造によっては、内金型の上記溝部の間のそれ
ぞれの突起部には、更に、上記内金型の外周面に接触し
ないように上記コードを支えるための突条が突起部に沿
って軸方向に設けられている。次いで、これら内金型と
外金型を予熱した後、この内金型と外金型の間の空間に
前記ウレタンプレポリマー配合物を注入充填し、ウレタ
ンプレポリマーを加熱して硬化させる。所定時間、加熱
硬化させた後、型から成形物を取り外し、必要に応じ
て、加熱下に二次硬化させ、所定幅に裁断すれば、本発
明によるベルト本体を備えた歯付きベルトを得ることが
できる。

【００２８】ウレタンプレポリマーの加熱温度と時間
は、特に、限定されるものではなく、実際、用いるプレ
ポリマーの化学構造や硬化剤等にもよるが、加熱温度
は、通常、室温乃至２００℃、好ましくは、５０〜１５
０℃の範囲であり、最も好ましくは、１００〜１２０℃
程度であり、加熱時間は、通常、１０分から１８０分、
好ましくは、２０分から１２０分程度である。

【００２９】このようにして得られる歯付きベルトの一
例を図１に示す。即ち、この歯付きベルト１は、上述し
たようなポリウレタンエラストマーからなるベルト本体
２を備えており、このベルト本体２はその内表面に一定
間隔のピッチをおいて歯部３を有する。通常、ベルト本
体２は、ベルト１の長手方向に沿ってベルト本体２に埋
設された複数の抗張体４を有する。更に、必要に応じ
て、ベルト本体２には、繊維補強材５が分散されていて
もよく、また、ベルト本体の外表面又は内表面又はこれ
ら内外の表面に耐摩耗性の帆布補強材（図示せず）が接
着されていてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明による伝動ベルトは、そのベルト
本体が脂肪酸グリセリドを配合したポリウレタンエラス
トマーからなり、ベルトの走行初期のみならず、長期間
にわたる走行においても、騒音が小さく抑制されてい
る。

【００３１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００３２】実施例１ 歯付きベルトの歯型に対応して、外周面に軸方向に延び
る溝部を備えると共に、溝部の間のそれぞれの突起部の
表面に軸方向に延びる突条を備えた円筒状の内金型を用
意し、上記外周面の上記突条にて支えながら、接着処理
を施した芳香族ポリアミド繊維からなるコードを内金型
の外周面に沿って巻き付けた後、この内金型を円筒状の
外金型内に挿入し、これら内金型と外金型とを８０℃に
予熱した。

【００３３】次に、ポリオキシテトラメチレングリコー
ル（平均分子量１０００）と2,４−トリレンジイソシア
ネートとからのウレタンプレポリマー（イソシアネート
基含量5.６重量％）１００重量部（Ｉ液）を脱泡し、８
０℃に加熱した。別に、硬化剤（3,3'−ジクロロ−4,4'
−ジアミノジフェニルメタン）１５重量部、下記の添加
剤ＡからＧのいずれか１０重量部及び可塑剤（ジ−２−
エチルヘキシルフタレート）１０重量部とからなる溶液
（II液）を調製し、これを１２０℃に予熱した。

【００３４】添加剤Ａ ステアリン酸ｎ−ブチル 添加剤Ｂ ステアリン酸ステアリル 添加剤Ｃ エチレングリコールジステアレート 添加剤Ｄ カプリル酸グリセリンエステル（カプリリン） 添加剤Ｅ カプリン酸グリセリンエステル（カプリン） 添加剤Ｆ パルミチン酸グリセリンエステル（パルミチン） 添加剤Ｇ ラウリンとパルミチンとの混合物（重量比１：１）

【００３５】上記Ｉ液と1I液とをミキシングヘッドに供
給し、混合攪拌しながら、上記内金型と外金型との間の
空間に注入した後、１００℃のオーブン中にて３０分間
加熱して、プレポリマーを架橋して硬化させた。得られ
た成形物を金型から取り外し、１００℃で１０時間、加
熱して、二次硬化させ、２０ｍｍ幅に裁断して、図１に
示すような歯付きベルトを得た。

【００３６】このようにして得た歯付きベルトを歯数２
４（２４Ｔ）の駆動プーリと従動プーリの間に掛けわた
し、従動プーリに８４３Ｎの張力を加え、駆動プーリを
４００ｒｐｍにて駆動し、駆動プーリの側面、垂直方向
に１００ｍｍの位置にて、ベルトの走行に伴う騒音をマ
イクロフォンにて集音し、騒音計にてその大きさを測定
した。ベルトの走行時間に対する騒音レベルを図２に示
す。ここに、騒音レベルとは、等価騒音レベルを聴感補
正（Ａ）で補正した際の騒音レベルの値であり、また、
暗騒音は１6.３ｄＢＡであった。

【００３７】図２に示すように、また、例えば、ベルト
を８時間、走行させたときの騒音レベルでみれば、添加
剤Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いた場合、それぞれ６3.０ｄＢ
Ａ、５7.０ｄＢＡ、５4.１ｄＢＡ及び５1.７ｄＢＡであ
るのに対して、添加剤Ｅ、Ｆ及びＧを用いた場合は、そ
れぞれ４6.７ｄＢＡ、４5.８ｄＢＡ及び４5.５ｄＢＡで
あり、かくして、本発明による伝動ベルトによれば、走
行の初期のみならず、長期間にわたる走行においても、
騒音の発生が低く抑制されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明による伝動ベルト（歯付きベルト）
の一例を示す長手方向に沿う部分断面図である。

【図２】は、本発明及び比較例による伝動ベルトの走行
時間と騒音レベルとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…歯付きベルト、２…ベルト本体、３…歯部、４…抗
張体、５…繊維補強材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾上 勧 神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バ ンドー化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−132292（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−264447（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−133440（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−168641（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−194946（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16G 1/00 - 5/20 C08K 3/00 - 13/08 C08L 1/00 - 101/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脂肪酸成分が炭素数１０〜１２の脂肪酸で
   ある脂肪酸グリセリドをポリウレタンエラストマー１０
   ０重量部に対して３〜２０重量部の範囲で含むポリウレ
   タンエラストマーからなるベルト本体を備えた伝動ベル
   ト。
2. 【請求項２】脂肪酸グリセリドがトリグリセリドである
   請求項１に記載の伝動ベルト。
3. 【請求項３】トリカプリン又はトリラウリンをポリウレ
   タンエラストマー１００重量部に対して３〜２０重量部
   の範囲で含むポリウレタンエラストマーからなるベルト
   本体を備えた伝動ベルト。
4. 【請求項４】ポリウレタンエラストマーが可塑剤を含む
   請求項１又は３に記載の伝動ベルト。
5. 【請求項５】ベルト本体が内表面に一定のピッチの間隔
   をおいて歯部を有すると共に、ベルト本体に埋設された
   抗張体を有する請求項１から４のいずれかに記載の伝動
   ベルト。