JP4132190B2

JP4132190B2 - ポリウレタン製ベルト

Info

Publication number: JP4132190B2
Application number: JP06440598A
Authority: JP
Inventors: 昌久藤田; 和政原田; 博司大川; 史郎福田
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11264447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリウレタン製ベルトに係り、詳しくはポリウレタン製ベルトの音の発生を防ぎ、耐光性を改善するものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より動力を伝える動力伝動ベルトやカード等の紙葉類を搬送する搬送用ベルトの素材としては、ゴムやポリウレタンが使用されてきた。ゴムは外観性に劣るという問題があった。それに対してポリウレタン製のベルトはゴムに比べて外観性に優れ、ゴムベルトのときのゴム落ちのような周囲に摩耗屑を落としてしまうという欠点が無いという理由で、その範囲は広範囲に渡っている。
【０００３】
ところが、ポリウレタンの欠点として紫外線による変色が挙げられる。ポリウレタンは紫外線に長期に渡ってさらされると変色してしまい、外観的な質が落ちてしまう。そのためにポリウレタン製のベルトは、屋外は勿論屋内において保管した場合も、窓からの採光及び蛍光灯などの照明中の紫外線によって変色してしまい、使用している間に変色してしまうということがあったり、ベルトとして製造した後に長期間保管することができないという問題があった。そこで、ポリウレタンにベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤を添加することにより耐光性を向上させたウレタンベルトが提案されていた。
【０００４】
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤を添加したポリウレタンを用いたポリウレタン製ベルトは紫外線にさらされたときの変色が若干少なくなったものの、未だ十分といえるものではなく、更なる改良が望まれていた。
【０００５】
そこで、ポリウレタンにベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤を添加することによって、紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤の相乗効果が大きく、紫外線による変色を大きく抑えることができ、ベルトの外観の経時変化を極力少なくすることができた。（特公平８‐１６５０４号公報に開示）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＣ旋盤等に使用されるポリウレタン製Ｖベルトについては、ベルトとプーリとの係合時にベルトがプーリから離れる場合、ベルトの摩擦係数が高すぎる場合は、ベルトがプーリに粘着するような形となり離れにくくなる為「ピチピチ」という音が発生していた。又、プーリのアライメント（平行度）が少しでも狂っていた場合でも、ポリウレタンの摩擦係数が高い為に同様に「ピチピチ」という音が発生していた。
【０００７】
ポリウレタン製Ｖリブドベルトは按摩機の揉み機を上下に移動する為のベルトとして使用されるが、按摩機を使用時に揉み機を移動中「ピチピチ」音が発生することがあり、使用者にとって耳障りとなっていた。この現象もやはり上記ポリウレタン製Ｖベルトの時と同様にベルトがプーリから離れるとき、或いはプーリのアライメントが狂っているときに発生するものであった。
【０００８】
さらに滑剤として二硫化モリブデンを添加してテストを行ったが、二硫化モリブデンは固体である為、ベルトに成形した場合ベルト表面への移行がなく、さらに二硫化モリブデンは比重が大きい為に摩擦伝動ベルトにおいては二硫化モリブデンをベルトのＶ形状部表面或いはＶリブ部表面に露出させるのは至難の技であった。
【０００９】
ここで本発明の目的とするところはポリウレタン製ベルトにおいて、紫外線にさらされた状況下において使用又は保管しても変色が極めて少なく抑えられ、外観的に経時変化の少なく、プーリとの係合時において発音を抑えるポリウレタン製ベルトを提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために請求項１としてはベルトがベルト周方向に伸びる少なくともひとつのＶ形状突部或いはＶリブを本体と一体に形成した摩擦伝動ベルトであって、ベルト本体内に心線を長手方向に沿って埋設したポリウレタン弾性体からなるベルトにおいて、上記ポリウレタン弾性体中にラードをポリウレタン１００質量部に対して０．５〜７質量部添加するポリウレタン製ベルトにある。ラードを使用することにより、ベルト表面にラードが析出することによってベルト表面の摩擦係数が下がり、ベルトとプーリとの係合時或いはプーリアライメントが狂った場合でもより音の発生を抑えることができる。さらにラードの量を制限することによってポリウレタン弾性体の物性を低下させることなしに、十分音の発生を抑えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、ポリウレタン１００質量部に対して少なくともベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を０．０８〜１．６質量部、ヒンダードアミン系紫外線安定剤を０．０８〜１．６質量部、及びヒンダードフェノール系の酸化防止剤を０．０４〜０．８質量部ブレンドした耐光安定剤を添加した請求項１に記載のポリウレタン製ベルトにある。請求項２に記載の発明によると、音の発生を抑えることができる上に、上記量の耐光安定剤を添加することで、紫外線による変色を大きく抑えることができ、ベルトの外観の経時変化を極力少なくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のポリウレタン製Ｖベルトの斜視図であり、図２は本発明のポリウレタン製Ｖリブドベルトの斜視図であり、図３は本発明のポリウレタン製トランケート形状Ｖリブドベルトの斜視図である。本発明の摩擦伝動ベルトは、ベルト本体内にベルト長手方向にポリエステル、アラミド ( 商品名ケプラー ) 、ナイロン、グラスファイバー等をもって構成される抗張体ロープ３が螺旋状に埋設され、又ベルト本体１の内周面には、ベルト周方向に延びる少なくとも一つのＶ形状突部がベルト本体１と一体に形成されている。
【００１３】
ここで、ベルト本体を構成するポリウレタン弾性体はイソシアネートとして、トルエンジイソシアネート及びメチレンジイソシアネート等が、ポリオールとしてはポリテトラメチレングリコール、アジペート系等で構成されている。
【００１４】
又、このポリウレタン弾性体は耐光安定性を改善した組成物であり、耐光安定剤がポリウレタン１００質量部に対して０．２〜４．０質量部の割合で添加されている。そして、本発明で使用される耐光安定剤は、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤及び、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤の三つの成分からなり、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては例えばメチル‐３− [ ３− t −ブチル−５− ( ２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル ) −４−ヒドロキシフェニル ] プロピオネートとポリエチレングリコールとの縮合物が挙げられる。又ヒンダードアミン系の紫外線安定剤としては例えばヒンダードアミン系の紫外線安定剤としては例えばビス ( １、２、２、６、６−ペンチメタル−４−ピペリジル ) セバケートが挙げられる。更にヒンダードフェノール系の酸化防止剤系としては例えばトリエチレングリコールビス [ ３− ( ３− t −ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル ) プロピオネートが挙げられる。
【００１４】
又、三つの成分の夫々の添加量はポリウレタン１００質量部に対してベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤が０．０８〜１．６質量部であり、ヒンダードアミン系の紫外線安定剤が０．０８〜１．６質量部でありヒンダードフェノール系の酸化防止剤が０．０４〜０．８質量部の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤のうちのベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の添加量が０．０８質量部未満であると変色に対する効果が無くなり、１．６質量部を越えるとウレタンの物性が低下する。
【００１５】
またヒンダードアミン系の紫外線安定剤の添加量が０．０８質量部未満であると変色に対する効果が無くなり、１．６質量部を越えるとウレタンの物性が低下するので好ましくない。更にヒンダードフェノール系の酸化防止剤の添加量が０．０４質量部未満であると日光暴露後、ウレタンの物性の維持ができないという問題があり、０．８質量部を越えるとやはりウレタンの物性が低下するので好ましくない。
【００１６】
さらにこのポリウレタン弾性体はラードを添加した組成物であり、ベルト表面に滲み出しベルト表面の摩擦係数を下げる。特にラード ( 飽和脂肪酸を多く含むトリグリセリド ) は分子量が８００程度であり、ウレタンの軟質のセグメント中を適度な速度で通過し、ポリウレタン表面に析出することより、持続性のある滑剤として好ましい。さらに、配合コスト、作業性の面から考慮してもラードが最も好ましい。
【００１７】
ラードをウレタンプレポリマーに添加する方法としては、例えばラードは融点が３０〜３８°Ｃであり、それ以上の温度をラードにかけ液体状にした上で、ウレタンプレポリマーに添加し攪拌した後さらに硬化剤を混合し攪拌するとすぐに注型を行い一定時間所定の温度で架橋後脱型してベルトスリーブとし、その後、所定幅にカットしてポリウレタン製摩擦伝動ベルトを得る。
【００１８】
上記の成形方法としては特に限定されず、通常の注型法、或いは内型と外型を所定の回転数で回転させ、上記混合液を注型後、遠心力にて内型と外型の間のキャビティ内に液体を充填して所定の温度で架橋を行う、遠心成形法であっても良い。そして上記ポリウレタン製摩擦伝動ベルトに使用される金型は、少なくとも外型と内型を使用し、外型の内周面には製品となったときにＶ形状或いはＶトランケート形状となる溝を刻設したものか或いは内周面がフラットであるものを用いる。また内型は、外周面がフラットである円筒あるいは円柱状のものか、又は外周面に矩形状の突起が長手方向に複数個均等に列設された円筒或いは円柱状の内型を使用しても良い。
【００１９】
内周面がフラットである外型を使用した場合は、架橋を行いスリーブを成形後研磨あるいはＶリブ部を形成する。
【００２０】
ポリウレタン製摩擦伝動ベルトにあっては、ポリウレタン１００質量部に対して０．５〜７質量部ラードを添加するのが好ましい。ここで、ラードの添加量が０．５質量部未満であるとラードの効果が少なく、発音を抑制することができにくく、又ラードの添加量が７質量部を越えると高伝達力を要求される摩擦伝動ベルトにあっては、スリップが発生し所定の動力を伝達できない。
【００２１】
【実施例】
実施例１としてポリエーテル系ウレタンプレポリマー１００質量部に硬化剤として３．３´−ジクロロ−４，４´ジアミノジフェニルメタンと耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２質量部添加しさらにラードを７質量部添加したものからなるポリウレタン製のＶリブドベルトを使用した。このとき、ポリウレタン製のＶリブドベルトとしてはベルトサイズとして２００‐Ｊ‐４のベルトを用いた。このベルトは、ベルト長さが２０インチ、ベルト形がＪ形、リブ数が４リブのベルトであった。ベルト形のＪ形とは図１に示すように、断面寸法としてリブピッチＰが２．３４ｍｍ、リブ角度θが４０度、厚さＨが２．３ｍｍ、リブ底厚みＴが１．７ｍｍ、総厚Ｈ＋Ｔが４．０ｍｍの寸法をしたベルトである。実施例２として実施例１のプレポリマー１００質量部に実施例１の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として０．２質量部添加しさらにラードを０．５質量部添加した。
【００２２】
比較例１としては耐光安定剤及びラードを添加していないポリウレタンのみからなる図１の断面形状をしたポリウレタン製のＶリブドベルト２００‐Ｊ‐４のベルトを用いた。比較例２としてポリウレタン１００質量部に実施例の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２質量部添加したものを用いた。このときラードを添加しなかった。参考例１としてはポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤をブレンド比が１：１で混ぜたものを耐光安定剤として２質量部添加したものからなるポリウレタン製のＶリブドベルト２００‐Ｊ‐４を用いた。このとき、ラードをポリウレタン１００質量部に対して７質量部添加した。参考例２としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として０．１質量部添加したものからなるポリウレタン製のＶリブドベルト２００‐Ｊ‐４のベルトを用いた。このときラードをポリウレタン１００質量部に対して７質量部添加した。
【００２３】
以上の実施例１及び２と、比較例１及び２、参考例１及び２のベルトで、加速変色テスト ( サンシャインテスト ) をいった。加速変色テスト ( サンシャインテスト ) はサンシャインカーボンウェザーメーターを使用し、温度条件は６３±３°Ｃとした。変色判定方法は、ハンター色差式を使用し測定値は、Ｌ、ａ、ｂ、ΔＬ、Δａ、Δｂ、ΔＥ（Ｈ）で基準値としてサンシャインテスト前のサンプルのＬ、ａ、ｂを用い、色差ΔＥ（Ｈ）の値をグラフにした。その結果を図２に示す。
【００２４】
何も添加しなかった比較例１は、耐光安定剤を２質量部添加した実施例１よりも１２倍以上の速度で変色を起こしている。さらに、変色の収束点で、変速程度が比較例１は実施例１と比べて倍になっている。又、参考例１及び参考例２と比べても実施例１、実施例２はかなり変色の度合いは小さくなっている。よって、変色を十分に防止するには耐光安定剤をポリウレタン１００質量部に対して０．２質量部は添加する必要があり、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤及びヒンダードフェノール系の紫外線吸収剤の三つの成分からなり、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の三成分を添加することが必須である。
【００２５】
次に、実施例３としてポリウレタン製Ｖベルトの配合として、ポリエーテル系ウレタンプレポリマー１００質量部に硬化剤として３，３´−ジクロロ−４，４´−ジアミノジフェニルメタンと耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の紫外線吸収剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２質量部添加しさらにラードを７質量部添加したものからなるポリウレタン製のＶベルトを使用した。このときポリウレタン製のＶベルトとしてはポリマックスベルト５Ｍ‐９００を用いた。このベルトは、ベルト長さが９００ｍｍ、ベルト形が５Ｍのポリマックスベルトであった。ポリマックスベルト５Ｍとは図３に示すように、断面寸法としてベルト幅ａが５ｍｍ、ベルト厚みｂが３ｍｍの寸法をしたベルトである。実施例４として実施例３のプレポリマー１００質量部に実施例２の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾート系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として０．２質量部添加しさらにラードを０．５質量部添加した。
【００２６】
比較例３としては耐光安定剤及びラードを添加していないポリウレタンのみからなるポリマックスベルト５Ｍ‐９００を用いた。比較例４としてポリウレタン１００質量部に実施例の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１００質量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２質量部添加したものを用いた。このときラードは添加しなかった。
【００２７】
そして、台上試験機にて発音テストを行った。試験条件として、プーリが５Ｍ形のＶ溝が形成されたプーリで、駆動側プーリ径２５．６ｍｍ、従動側プーリ径１２８ｍｍ、ベルトに掛かる負荷１７０Ｗ、ベルト初期張力２５ポンドで行った。駆動側プーリの回転数は１７９７ｒｐｍであった。そして、駆動プーリからの距離を２０ｍｍ離して普通騒音計にて発音の測定を行った。その結果を表１及び図４に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１及び図４からも明らかなように、ラードをポリウレタン１００質量部に対して７質量部添加したベルトは比較例４に比べると９ｄＢ、比較例３に比べると１３ｄＢ程度下がっており、人間の耳では音の強さの変化の判別は音圧レベルが７０ｄＢ以上の場合には音圧が１０％変化すると変化が認められる。実施例３は比較例４及び比較例３に比べると９ｄＢ以上低くなる為明確にその差が認識される。従って、実施例３は比較例と比べて十分静粛になると考えられる。ラードがポリウレタン１００質量部に対して０．５質量部添加した実施例４のベルトは、比較例３及び比較例４に比べて音圧は低くなっているが、実施例３と比べると、比較例３及び比較例４に近づいており、これよりラードの添加量を少なくするとほぼラードを添加しない状態と変わらなくなることがわかる。
【００３０】
さらに同じ試験機で音圧を測定したのと同じ条件で耐摩耗性のテストを行った。その結果を図５に示す。これによると、１００時間走行後で、実施例３のベルトは摩耗量が０．４％に対し耐光安定剤とラードのどちらも添加していない比較例３のベルトは０．７％となっており、耐摩耗性に関してもラードを添加すると向上することがわかる。
【００３１】
また実施例５として実施例３と同じ配合でポリマックスベルト１１Ｍ−８００を作製した。このベルトは、ベルト長さが８００ｍｍ、ベルト形が１１Ｍのポリマックスベルトであった。ポリマックスベルト１１Ｍは５Ｍよりも断面寸法が大きく、図３に示すベルト幅ａが１１ｍｍ、ベルト厚みｂが７ｍｍの寸法をしたベルトで５Ｍに比べると伝動容量が大きいベルトである。さらに比較例５としてポリウレタン１００質量部に耐光安定剤は入れずにラードを１０質量部添加したポリマックスベルト１１Ｍ−８００を作製した。又、比較例６として比較例４と同じ配合で、ポリマックスベルト１１Ｍ−８００を作製した。
【００３２】
上記ベルトを用いて台上試験機で走行時間とベルトのスリップ率の関係を測定した。試験条件としては、３軸の試験機で直径が６７ｍｍのプーリを３個用いた。そして上記プーリを１分間に５０００回転で回転させ負荷として５．８馬力加えた。このときベルトの初張力は５６ポンドであった。その結果を図５に示す。
【００３３】
ポリウレタン１００質量部に対してラードを７質量部添加した実施例５のベルトとラードを全く添加しなかった比較例６のベルトは走行時間が１００時間を過ぎてもスリップ率が減少傾向にありベルトの機能が落ちていないことがわかるが、ポリウレタン１００質量部に対してラードを１０質量部添加したベルトは走行時間７０時間程度でスリップ率は既に４％を越えており、さらにスリップ率は増加傾向にあり、これ以上走行すると所定の伝達力を伝えることができなくなることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によると、ベルトがベルト周方向に伸びる少なくともひとつのＶ形状突部或いはＶリブを本体と一体に形成した摩擦伝動ベルトであって、ベルト本体内に心線を長手方向に沿って埋設したポリウレタン弾性体からなるベルトにおいて、上記ポリウレタン弾性体中にラードをポリウレタン１００質量部に対して０．５〜７質量部添加するポリウレタン製ベルトとしたことから、ベルト表面にラードが析出することによってベルト表面の摩擦係数が下がり、ベルトとプーリの係合時或いはプーリアライメントが狂った場合でもより音の発生を抑えることができる。さらに、ラードを適量適用使用することから、ポリウレタン弾性体の物性を低下させること無しに十分な動力を伝達することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によると、ポリウレタン１００質量部に対して少なくともベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を０．０８〜１．６質量部、ヒンダードアミン系紫外線安定剤を０．０８〜１．６質量部、及びヒンダードフェノール系の酸化防止剤を０．０４〜０．８質量部ブレンドした耐光安定剤を添加した請求項１に記載のポリウレタン製ベルトであることから、各成分の量を限定した耐光安定剤を使用し、ポリウレタンにラードを添加することによって変色防止の効果が十分に得られ、さらに音の発生を抑える効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリウレタン製Ｖベルトの斜視図である。
【図２】本発明のポリウレタン製Ｖリブドベルトの斜視図である。
【図３】本発明のポリウレタン製トランケート状Ｖリブドベルトの斜視図である。
【図４】本発明のポリウレタン製Ｖリブドベルトの断面図である。
【図５】本発明のポリウレタン製Ｖベルトの断面図である。
【図６】本発明のＶリブドベルトにおいて、サンシャイン時間に対し色差 ( ΔＥ ) をプロットしたグラフである。
【図７】台上試験機でポリマックスベルトの発音試験を行ったときの実施例と比較例の発音状況のグラフである。
【図８】台上試験機でのポリマックスベルトの耐摩耗性テストのグラフである。
【図９】台上試験機でのポリマックスベルトの走行時間とスリップ率との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１ポリウレタン製Ｖベルト
２Ｖ形状突部
３背面コグ
４ポリウレタン製Ｖリブドベルト
５ポリウレタン製トランケート状Ｖリブドベルト

Claims

ベルトがベルト周方向に伸びる少なくともひとつのＶ形状突部或いはＶリブを本体と一体に形成した摩擦伝動ベルトであって、ベルト本体内に心線を長手方向に沿って埋設したポリウレタン弾性体からなるベルトにおいて、上記ポリウレタン弾性体中にラードをポリウレタン１００質量部に対して０．５〜７質量部添加することを特徴とするポリウレタン製ベルト。
ポリウレタン１００質量部に対して少なくともベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を０．０８〜１．６質量部、ヒンダードアミン系紫外線安定剤を０．０８〜１．６質量部、及びヒンダードフェノール系の酸化防止剤を０．０４〜０．８質量部ブレンドした耐光安定剤を添加した請求項１に記載のポリウレタン製ベルト。