JP4624748B2 - 歯付ベルト - Google Patents

Description

本発明は動力伝動に用いられる歯付ベルトに関する。

歯付ベルトにおいて、オゾン雰囲気下でのゴムの劣化が問題視されており、従来の天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどから構成されているベルトではこのゴム劣化によって早期にクラックを生じるという問題が指摘されている。また、クロロプレンなどのハロゲンを含んだゴムはダイオキシンの発生につながることから、環境負荷物質であるハロゲンを含有しないゴムで製造されたベルトが近年求められている。

このような要求に対して、最近ではエチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＲ）あるいはエチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン・α−オレフィンゴムが、優れた耐オゾン性、耐熱性、耐寒性を有しているとともに比較的に安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることからも有望視されている。（例えば特許文献１参照）
特開平６−３４５９４８号公報

しかしながら、エチレン−プロピレン系ゴムをはじめとするエチレン・α−オレフィンゴムは引き裂き力が低く、歯欠けなどによる故障が問題となっていた。またパーオキサイド架橋系を用いると更に引き裂き力が低下し、一方、硫黄架橋系を用いたものは、加硫度を十分に上げるのが困難であるため、摩耗が多くなるという問題があった。また、加硫度を上げるために、分子内の二重結合量の極めて多いＥＰＤＭを用いると、粘着摩耗はある程度改善できるが、耐熱性が低下するという不具合が発生した。更に、エチレン・α−オレフィンゴムの接着性が低く、特に繊維部材との接着性に関して問題となっていた。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、耐歯欠け性に優れ、走行寿命の長い歯付ベルトを提供することを目的とする。

本発明は、ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部を有する歯付ベルトであって、少なくとも歯部が、ゴム成分としてビニルエステル含有量が３０〜７０重量％であるエチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で５／９５〜１００／０含有し、架橋剤として有機過酸化物が配合されると共に、ゴム成分１００重量部に対してＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類が０．５〜１３重量部配合されたゴム組成物で構成されることを特徴とした発明である。

本発明はまたゴム成分として前記エチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で１０／９０〜６０／４０含有する；エチレン−ビニルエステル共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である；キノンジオキシム類がベンゾキノンジオキシム類である発明である。

本発明では、少なくとも歯部を、特定組成を有するゴム組成物で構成することで、耐歯欠け性に優れ、走行寿命の長いベルトが得られる。またエチレン−ビニルエステル共重合体、エチレン・α−オレフィンゴムはハロゲンを含有しないため環境に負荷を与えない。

そして、エチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムの割合を特定範囲とすることで、より耐歯欠け性に優れる。またビニルエステル含有量が特定範囲にあるエチレン−ビニルエステル共重合体を選択することで、耐歯欠け性が高く、より走行寿命の長い歯付ベルトが得られる。更にキノンジオキシム類としてベンゾキノンジオキシム類を選択することで、耐歯欠け性を向上させることができる。

本発明に係る歯付ベルトの断面斜視図を図１に示す。歯付ベルト１はベルト長手方向（図中矢印）に沿って複数の歯部２と、心線３を埋設した背部４から構成されるベルト本体を有し、前記歯部２の表面には必要に応じて歯布５が貼着されている。

心線３は、一般には、ガラス繊維及びアラミド繊維が使用される。また、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンナフタレート、ポリエステル、アクリル、カーボン、スチールなどを組成とする撚コードのいずれでも使用できる。ガラス繊維の組成は、Ｅガラス、Ｓガラス（高強度ガラス）のいずれでもよく、フィラメントの太さ及びフィラメントの集束本数及びストランド本数に制限されない。

前記心線３は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。

この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。

エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール．ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン．ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。

ゴムラテックスとしては、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。

また、レゾルシン−ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。

更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。

また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。

上記ベルト本体の少なくとも歯部２は、ゴム成分としてエチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で５／９５〜１００／０、耐歯欠け性を考慮すると更に好ましくは１０／９０〜６０／４０含有するゴム組成物で構成される。前記構成とすることで耐歯欠け性に優れ、寿命の長い歯付ベルトが得られる。尚、ゴム成分としてエチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを１００／０含有するとは、エチレン−ビニルエステル共重合体を含有し、エチレン・α−オレフィンゴムを含有しない状態を示す。

エチレン・α−オレフィンゴムとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテン）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、具体的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）やエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）からなるゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。

エチレン−ビニルエステル共重合体において、エステルの炭化水素が長くなるとエステル結合の相対量が下がり、極性が低くなるため、できるだけ短い炭化水素のものを選択することが望ましい。エチレン−ビニルエステル共重合体のビニルエステルとしては、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリル酸ビニル、そしてステアリン酸ビニルなどが挙げられるが、なかでも酢酸ビニル、すなわちエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましい。またビニルエステル含有量が３０〜７０重量％であるエチレン−ビニルエステル共重合体を選択すると、耐歯欠け性がより優れ、より走行寿命の長い歯付ベルトが得られる。３０重量％未満では、耐歯欠け性が充分ではなく、走行寿命が短くなり、７０重量％を超えるとゴムとしての弾性が損なわれ、ベルト変形が大きくなり、寸法変化が大きくなり、ベルト寿命が低下する。

前記ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物が配合される。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（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（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常ゴム１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で使用されることが望ましい。

また前記ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類が０．５〜１３重量部配合される。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドやキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０．５質量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３質量部を超えると引裂き力および接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、キノンジオキシムを選択した場合は、耐引き裂き性に優れるといった特徴がある。

キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。なかでも、耐歯欠け性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。

そして、それ以外に必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。

尚、ベルト本体の少なくとも歯部２を該ゴム組成物で構成することを本発明の必須条件としてあげているが、いうまでもなくベルト本体を構成するゴム組成物全てを該ゴム組成物で構成することが可能である。また例えば、歯部２を該ゴム組成物、心線３が埋設される背部４を別のゴム組成物で構成することも可能である。

尚、心線３や歯布５といった繊維部材との接着性を考慮すると、繊維部材と接するゴム層を、ゴム成分としてエチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で５／９５〜１００／０含有し、架橋剤として有機過酸化物が配合されると共に、ゴム成分１００重量部に対してＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類が０．５〜１３重量部配合されたゴム組成物で構成することが望ましい。該ゴム組成物で構成することで、ベルト本体と繊維部材とが良接着する効果がある。例えば、歯布５と接する歯部２を該ゴム組成物で構成することで、歯布５の剥離を抑制する効果が期待できる。また心線３を埋設する背部４を該ゴム組成物で構成することで、心線との接着性が良好となる。

ベルト本体に上記ゴム組成物以外のゴム組成物を使用する場合は、例えばゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独またはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムなどが挙げられる。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。

歯付ベルトの歯部表面を被覆する歯布５としては、平織物、綾織物、朱子織物などからなる帆布が用いられる。これらの織物のベルト長手方向に配置される緯糸としては、例えば０．３〜１．２デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸をベルト長手方向の緯糸全量の２０〜８０重量％含んだものが好ましい。

即ち、緯糸はパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸を含んだ糸であり、このパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸にメタ系アラミド繊維からなる糸とを含めることができる。具体的な緯糸の構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、メタ系アラミド繊維からなる紡績糸、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものである。

また、他の具体的な緯糸の構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、脂肪族繊維糸（６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものであってもよい。

歯布５の経糸としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維からなるアラミド繊維のフィラメント糸、６ナイロン、６．６ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル等のフィラメント糸からなる。好ましくは、アラミド繊維のフィラメント糸が緯糸５にパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使用すれば、剛性のバランスが取れ、均一な厚みの歯布になる。

しかし、上記経糸と緯糸の材質はこれらに限定されるものではなく、またその他の形態としてはコード、不織布、編布などが挙げられ特に限定されるものではない。また歯布はソーキング、スプレディング、コーチングなどにより接着ゴムを付着することが望ましい。

以下本発明の歯付ベルトを、具体的な実施例を伴って説明する。

ベルト作製用の歯形付き金型にナイロン歯布を巻き付けた後、接着処理を施したガラス心線を所定のピッチにてスパイラルに所定の張力で巻き付けた。この心線の上に、表１のゴム配合からなるゴムシートを貼り付けた後、加硫缶に投入して通常の圧入方式により１６５°Ｃにて３０分加圧加硫して、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅にカットして歯付ベルトを得た。この歯付ベルトの設計は、歯型：３Ｍ、歯ピッチ：５ｍｍ、歯数；６０、ベルト幅：６．０ｍｍであり、各歯付ベルトの静物性試験および図２に示すレイアウトによって雰囲気温度２３°Ｃで走行試験を行った結果を表１に併記する。引張り強さは、オートグラフ試験機にて引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定した。また歯せん断強さは、歯形状治具を用い、オートグラフ試験機にて引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定した。

結果、共架橋剤としてＴＡＩＣを使用した比較例１は、歯せん断強さが低く、また早期に心線剥離による故障が確認された。また共架橋剤として適量以上のマレイミドを配合した比較例２では、歯せん断強さが著しく低下し、実使用上不可能であった。更にゴム成分としてエチレン・α−オレフィンであるＥＰＤＭを単独で用いた比較例３，４は、耐せん断強さに乏しく、心線剥離による故障で５００時間打ち切り時まで走行させることができなかった。一方、実施例は、歯せん断強さが高く、優れた静物性を示した。また走行試験においても、比較例に比べて実施例のほうが明らかに寿命が向上しており、ＥＶＡとＥＰＤＭを特定割合で配合することで、より歯せん断強さに優れていることが判明した。更に、エチレン含有量が特定範囲のＥＶＡを選択することで、歯せん断強さがより向上し、また走行寿命が長いことが判った。またキノンジオキシム配合系のうちベンゾキノンジオキシムを選択した実施例は、より耐せん断強さに優れることが判った。

本発明にかかる歯付ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。

本発明に係る歯付ベルトの断面斜視図である。 実施例における走行試験のレイアウト図である。

符号の説明

１ 歯付ベルト
２ 歯部
３ 心線
４ 背部
５ 歯布

Claims (4)

1. ベルト長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部を有する歯付ベルトであって、少なくとも歯部が、ゴム成分としてビニルエステル含有量が３０〜７０重量％であるエチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で５／９５〜１００／０含有し、架橋剤として有機過酸化物が配合されると共に、ゴム成分１００重量部に対してＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類が０．５〜１３重量部配合されたゴム組成物で構成されることを特徴とした歯付ベルト。
2. ゴム成分として前記エチレン−ビニルエステル共重合体とエチレン・α−オレフィンゴムを重量割合で１０／９０〜６０／４０含有する請求項１記載の歯付ベルト。
3. エチレン−ビニルエステル共重合体が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である請求項１又は２記載の歯付ベルト。
4. キノンジオキシム類がベンゾキノンジオキシム類である請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯付ベルト。

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