JP3677080B2 - ベルト用抗張体およびこれを用いた伝動ベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の目的】
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は、歯付ベルト、Ｖベルト、平ベルト、変速ベルト等の伝動ベルトに使用されるベルト用抗張体、および該ベルト用抗張体を使用した伝動ベルトに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、歯付ベルト等の伝動ベルトは、強度、靭性あるいは寸法安定性を向上させるため、ガラスコードにて強化することが広く行われている。
【０００４】
たとえば、自動車のＯＨＣ（オーバーヘッドカム）駆動用のタイミングベルトでは、通常はＥＣＧ１５０−３／１３のガラスコードが抗張体として用いられている。これは、フィラメント径が９μｍで、大きさが１５．０００ヤード／ポンドのストランドを３本集めて下撚りして子なわとし、この子なわを１３本集めて上撚りしたものであり、上撚りと下撚りがかかっている。
【０００５】
このようなガラスコードのガラス繊維には、ゴム配合組成物との接着を良くするために、通常はレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス（以下ＲＦＬと略す）で処理されている（例えば、特公平３−４２２９０号公報、特開平４−５９６４０号公報、特開平４−５０１４４号公報参照）。
【０００６】
また、自動車用の伝動ベルトでは、近時、エンジンまわりの温度が高くなっていることを考慮し、ベルト用ゴムとして従来のクロロプレンゴムよりも耐熱性に優れる水素化ニトリルゴムが使用されるようになってきているが、この水素化ニトリルゴムは、ガラスコードとの接着性が他のゴムに比して小さい。このため、ガラスコードの上撚り糸にさらにゴム糊を塗布することによって上記水素化ニトリルゴムとの接着性を向上させる、という提案もなされている（特開平３−１７０５３４号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなガラスコードを用いたベルトを、雨天のように水のかかる条件下ないしは湿度の高い条件下で使用すると、水分がＲＦＬやゴム糊の劣化を引き起こして、ガラスコードとゴムとの接着力が低下する。このようなガラスコードの劣化の結果、ベルトの抗張力が低下し、またベルトの耐屈曲疲労性も悪くなる。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温多湿下での使用においてもベルトの強力低下を引き起こさないベルト用抗張体およびこれを用いたベルトを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその作用】
（請求項１に係る発明）
この発明は、ガラスコード製の伝動ベルト用抗張体であって、
ガラス繊維材であるガラスフィラメントを集束してなるストランドを複数本引き揃え、それをレゾルシン・ホルマリンの初期縮合物とラテックスとを主成分とする水溶液に浸漬して加熱した後に下撚りして、該水溶液への浸漬及び加熱により形成された第一被膜層で被覆された子なわとし、この子なわを複数本集めて上記下撚りと逆方向に上撚りしたガラスコードと、該ガラスコードの外表面を覆い該ガラスコードへの水の浸入を阻止する第二被膜層とを備え、
上記第二被膜層は、イソシアネート樹脂、ポリイソシアネートとポリオールとの縮合物、又は、ウレタン樹脂のプレポリマーを縮合させたもののみで形成され、その量が上記ガラス繊維材の全量１００重量部に対して５重量部以下であることを特徴とする。
【００１０】
上記第一被膜層はＲＦＬ層であり、該第一被膜層の外側に樹脂のみで形成された第二被膜層があるので、この第二被膜層によって外部から第一被膜層へ水が侵入することが阻止され、上記第一被膜層の劣化が抑制され、ひいてはガラスコードの劣化が抑制される。
【００１１】
上記ガラス繊維コードに用いるガラス繊維としては、特に限定するものではないが、Ｅガラス、その他の高強度ガラスなど、一般にいう無アルカリガラス繊維が好ましい。
【００１２】
上記第一被膜層を形成するためのラテックスとしては、特に限定するものではないが、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、クロロスルフォン化ポリエチレン、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エピクロルヒドリン、ＳＢＲ、クロロプレンゴム、塩素化ブタジエン、オレフィン−ビニルエステル共重合体及び天然ゴム等のラテックス又はそれらの混合体を用いることができる。
【００１３】
（請求項２に係る発明）
この発明は、上記請求項１に記載されているベルト用抗張体を有することを特徴とする伝動ベルトである。
【００１４】
当該発明においては、請求項１の発明に係る抗張体の上述の如き作用効果が実際の伝動ベルトにおいて発揮される。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第二被膜層によって水がガラスコード内部に侵入することを防いで、第一被膜層であるＲＦＬ層を水によって劣化することから保護することができ、伝動ベルトに長期間にわたって所期の抗張力を付与することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、上記請求項１に記載されているベルト用抗張体を用いているから、耐水性が高い、ひいては耐屈曲疲労性が高いベルトが得られる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１に示す本例のベルト用抗張体１において、２はガラスフィラメントを集束してなるストランド（ガラス繊維材）、３は該ストランド２の表面に形成された第一被膜層、４は複数本のストランド２によって形成されたガラスコード、５はガラスコード４の表面に形成された第二被膜層である。
【００１９】
上記抗張体１の製法は以下の通りである。
【００２０】
上記ストランド２は、直径９μｍの無アルカリガラスフィラメント（Ｅガラス）を太さ１５，０００ヤード／ポンドに集束してなるフィラメント束である。このストランド３本を引き揃えたものに濃度２０重量％のＶｐ−ＳＢＲ（ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン）系ＲＦＬをコーティングし、２４０℃で１分の熱処理後、撚り回数２．０回／ｉｎｃｈで下撚りして子なわとした。さらに、この子なわを１１本集めて上記下撚りと逆方向に撚り数２．０回／ｉｎｃｈで上撚りすることによって、上記ＲＦＬによる第一被膜層３を有するガラスコード４を得た。
【００２１】
次に上記ガラスコード４をポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート（住友バイエルウレタン社製 スミジュール４４Ｖ２０）の１０％トルエン溶液に浸漬して該イソシアネート樹脂をコーティングした後、２４０℃で１分間の熱処理を加えることによって、該イソシアネート樹脂による第二被膜層５を有する抗張体１を得た。第二被膜層の量は１．０重量部であった（ガラス繊維の全量を１００重量部としたときの値、以下同じ）。
【００２２】
そうして、図２に示す上記抗張体１を有する歯付ベルト１１を作成した。この歯付ベルト１１のカバー帆布１５としては、ベルト幅方向に延びる糸に６，６ナイロン糸を使用し、ベルト長手方向に延びる糸に工業用６，６ナイロンのウーリー加工を使用した。また、背ゴム１２と歯ゴム１４としては水素化ニトリルゴムを主原料とするゴム組成物を用いた。
【００２３】
なお、上記歯付ベルト１１は、上記各材料を用い通常の圧入法によって成形された、歯ピッチが８ｍｍのＳＴＳ歯型であり、歯数１１３、ベルト幅１９ｍｍである。
【００２４】
（実施例２）
図３に本例のベルト用抗張体２１が示されている。この抗張体２１は、実施例１の抗張体１の表面にさらに第三被膜層２６が形成されてなるものである。すなわち、同図において、２２はガラスフィラメントを集束してなるストランド、２３は第一被膜層、２４はガラスコード、２５は第二被膜層であり、この第二被膜層２５の外側にゴムを主成分とする第三被膜層２６が形成されている。
【００２５】
本例の抗張体２１は、上記実施例１と同様に、ＲＦＬコーティング、２４０℃×１分の熱処理、下撚り、上撚り、樹脂コーティング、及び２４０℃×１分間の熱処理を行なった後、これを、クロロスルフォン化ポリエチレンを主成分としたゴム糊の２０重量％溶液に浸漬し、１５０℃で１分の雰囲気下で乾燥することによって第三被膜層２６を形成したものである。第二被膜層の量は１．０重量部であった。そして、得られた抗張体２１を用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。
【００２６】
（参考例１）
実施例２における樹脂コーティング工程において、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液に代えて、ポリエステル樹脂（東洋紡社製 バイロン２０Ｓ）の２０重量％ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液を用い、これに続く熱処理を１５０℃×１分間とする他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１．６重量部であった。
【００２７】
（参考例２）
実施例２における樹脂コーティング工程において、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液に代えて、エポキシ樹脂（ナガセ化成工業社製 デナコールＥＸ−５２１）の２０重量％トルエン溶液を用いる他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は２．１重量部であった。
【００２８】
（実施例３）
実施例２における樹脂コーティング工程において、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液に代えて、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート（住友バイエルウレタン社製 スミジュール４４Ｖ２０）と、主鎖がメチレン基で両末端に水酸基を有するジオール（住友バイエルウレタン社製 ＳＢＵポリオール０７０５）とを、配合比が３：２となるように混合してなる、固形分１０重量％トルエン溶液を用いる他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１．２重量部であった。
【００２９】
（実施例４）
実施例２における樹脂コーティング工程において、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液に代えて、ウレタン樹脂のプレポリマー（住友バイエルウレタン スミジュールＥ２１−１）の１０重量％トルエン溶液を用いる他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１．３重量部であった。
【００３０】
（実施例５）
実施例２における樹脂コーティング工程のポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液を濃度５重量％トルエン溶液としたことの他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は０．３重量部であった。
【００３１】
（実施例６）
実施例２における樹脂コーティング工程のポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液を濃度２０重量％トルエン溶液としたことの他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は４．７重量部であった。
【００３２】
（参考例３）
実施例２における樹脂コーティング工程のポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液を濃度５０重量％トルエン溶液としたことの他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は７．３重量部であった。
【００３３】
（参考例４）
実施例２における樹脂コーティング工程のポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液を濃度８０重量％トルエン溶液としたことの他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１０．３重量部であった。
【００３４】
（参考例５）
実施例２におけるＲＦＬによる第一被膜層に代えて、ゴム糊による第一被膜層を形成したことの他は実施例２と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１．１重量部であった。上記ゴム糊としては水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）を主成分とする固形分１５％のＭＥＫ溶液を用いた。当該ゴム糊の配合組成は以下のとおりである。
【００３５】
Ｈ−ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ ２０２０） １００
カーボンブラック ５０
可塑剤 ７．５
老化防止剤 ２．５
加工助剤 ３．０
ＺｎＯ ５．０
ステアリン酸 ０．５
ジクミルパーオキサイド ４．０
共架橋剤 ３．０
（参考例６）
実施例１１における樹脂コーティング工程において、ポリエチレンポリフェニルポリイソシアネート溶液に代えて、ウレタン樹脂のプレポリマー（住友バイエルウレタン スミジュールＥ２１−１）の１０重量％トルエン溶液を用いる他は参考例５と同様の条件及び方法でベルト用抗張体を作成し、これを用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。第二被膜層の量は１．２重量部であった。
【００３６】
（比較例１）
第二被膜層を形成しないことの他は実施例１と同様の条件及び方法によってベルト用抗張体を作成した。つまり、上記ＲＦＬ処理した上撚糸をそのままベルト用抗張体とした。そして、このベルト用抗張体を用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。
【００３７】
（比較例２）
第二被膜層を形成しないことの他は実施例２と同様の条件及び方法によってベルト用抗張体を作成した。つまり、上記ＲＦＬ処理した上撚糸にクロロスルフォン化ポリエチレンを主成分とするゴム糊をコーティングしてこれをベルト用抗張体とした。そして、このベルト用抗張体を用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。
【００３８】
（比較例３）
第二被膜層を形成しないことの他は実施例１１と同様の条件及び方法によってベルト用抗張体を作成した。つまり、上記Ｈ−ＮＢＲを主成分とするゴム糊によって処理した上撚糸にクロロスルフォン化ポリエチレンを主成分とするゴム糊をコーティングしてこれをベルト用抗張体とした。そして、このベルト用抗張体を用いて実施例１と同様の構造の歯付ベルトを作成した。
【００３９】
（屈曲疲労試験）
上記実施例、参考例及び比較例の各ベルトについて屈曲疲労試験を行なった。すなわち、歯付ベルトＡを図４に示すベルト屈曲試験機を構成する４つの大プーリ３１と、相隣る大プーリ３１間に配置された４つの小プーリ３２（直径３０ｍｍ）とに巻きかけ、ウエイト３３にて上記歯付ベルトＡに４０ｋｇｆのテンションをかけた状態で、水３４を一時間に１リットルの割合で歯付ベルトＡの歯底に滴下させながら５５００ｒｐｍで切断まで走行させ、切断に至るまでのベルトの屈曲回数を調べた。試験結果は表１に示されている。
【００４０】
【表１】

【００４１】
同表から明らかなように、実施例１〜６及び参考例１〜６は、屈曲寿命において比較例１〜３よりも優れていた。
【００４２】
実施例１、２の比較から、第二被膜層（樹脂層）の外側に第三被膜層（ゴム層）がある場合には、ベルトの耐水走行性が向上することがわかる。
【００４３】
実施例２、参考例１及び２の結果から、第二被膜層としては熱硬化性樹脂が好ましく、さらにはイソシアネート樹脂とすればベルトの耐水走行性は一層向上することがわかる。
【００４４】
実施例３、４、６の結果から、第二被膜層ではイソシアネート成分にポリオール成分が入ることによりベルトの耐水屈曲性は向上することがわかる。
【００４５】
実施例２、５、６、参考例４及び５の結果から、ガラス繊維の総量を１００重量部とするときに、第二被膜層を５重量部以下とすることによりベルトの耐水走行性がさらに向上することがわかる。
【００４６】
なお、上記実施例では、歯付ベルトに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｖベルト、平ベルト、Ｖリブドベルトなど他の伝動ベルトや搬送ベルトであっても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１のベルト用抗張体を一部断面にして示す斜視図
【図２】 歯付ベルトの縦断面図
【図３】 実施例２のベルト用抗張体を一部段面にして示す斜視図
【図４】 ベルト屈曲疲労試験機の概略構成図
【符号の説明】
１ ベルト用抗張体
２ ストランド（ガラス繊維材）
３ 第一被膜層
４ ガラスコード
５ 第二被膜層
１１ 歯付ベルト
１２ 背ゴム
１４ 歯ゴム
１５ カバー帆布
２１ ベルト用抗張体
２２ ストランド
２３ 第一被膜層
２４ ガラスコード
２５ 第二被膜層
２６ 第三被膜層
３１ 大プーリ
３２ 小プーリ
３３ ウェイト
３４ 水
Ａ 歯付ベルト

Claims (2)

1. ガラスコード製の伝動ベルト用抗張体であって、
   ガラス繊維材であるガラスフィラメントを集束してなるストランドを複数本引き揃え、それをレゾルシン・ホルマリンの初期縮合物とラテックスとを主成分とする水溶液に浸漬して加熱した後に下撚りして、該水溶液への浸漬及び加熱により形成された第一被膜層で被覆された子なわとし、この子なわを複数本集めて上記下撚りと逆方向に上撚りしたガラスコードと、該ガラスコードの外表面を覆い該ガラスコードへの水の浸入を阻止する第二被膜層とを備え、
   上記第二被膜層は、イソシアネート樹脂、ポリイソシアネートとポリオールとの縮合物、又は、ウレタン樹脂のプレポリマーを縮合させたもののみで形成され、その量が上記ガラス繊維材の全量１００重量部に対して５重量部以下であることを特徴とする伝動ベルト用抗張体。
2. 請求項１に記載されている伝動ベルト用抗張体を有することを特徴とする伝動ベルト。

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