JP5052999B2 - ベルトスリーブの加硫用ジャケット - Google Patents

Description

本発明はベルトスリーブの加硫用ジャケットに係り、エチレン−α−オレフィンエラストマーをゴム層に有するＶリブドベルト、ローエッジシングルコグベルト、ローエッジダブルコグベルトのような動力伝動用ベルト、搬送用ベルトのような筒状のベルトスリーブを加硫する際に使用するもので、繰り返し使用しても破損しにくいベルトスリーブの加硫用ジャケットに関する。

近年、省エネルギー化、コンパクト化の社会的要請を背景に、自動車のエンジンルーム周辺の雰囲気温度は従来に比べて上昇し、これにともない動力伝動用ベルトの使用環境温度も高くなってきた。従来、動力伝動用ベルトは天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴムが主流であったが、高温雰囲気下では、熱により硬化した圧縮ゴム層で早期にクラックを生じるという問題が発生した。

このようなベルトの早期破壊現象に対し、従来からクロロプレンゴムの耐熱性の改善が検討されてきたが、これに代わり最近では、環境問題の重要性が増すに連れて、環境負荷物質を含まない又は、含有量が少ないポリマーとして、エチレン・α-オレフィンエラストマー注目されている。このエチレン−α−オレフィンエラストマーはエチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）等があり、優れた耐熱性、耐寒性を有し、比較的に安価なポリマーであり、伝動ベルトへの使用も検討されつつある。

しかしながら、心線をエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物からなるゴム層中に埋設した筒状体の未加硫ベルトスリーブを金型上に成形し、該未加硫ベルトスリーブの外側に、耐熱性に優れ、ガス透過性が低いブチルゴムを素材とするジャケットを挿入した後、該ベルトスリーブを加硫した場合には、加硫後にジャケットを抜き取る作業が大変な重労働であり、とりわけジャケットの離型性が悪い場合には、自動化された製造ラインでは問題の一つになっていた。
このために、ベルトスリーブ外面もしくはジャケット内面にフッ素系離型剤やシリコン系離型剤を塗付して離型性を改善していた。

しかし、ベルトスリーブの圧縮ゴム層としてエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物を使用し、この材質からなるゴム層が特に直接ブチルゴムを素材とするジャケットに密着する場合には、ジャケットが早期に老化し硬化する現象が起り、従来に比べてジャケットの使用回数が大きく減少していた。この原因は明らかでないが、エチレン−α−オレフィンエラストマー組成物の配合剤、加硫条件（温度、時間）、ジャケットの材質等に起因すると考えられている。
特に、加硫剤としてジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物を使用した場合には、この傾向が顕著であった。

しかも、加硫後、ジャケットがエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物の加硫ゴム層に粘着するために、その剥離が困難であった。

そこで、特許文献１に記載の発明のように、この対策の為に、エチレン−α−オレフィンエラストマーからなるゴム層を有するベルトスリーブを加硫するときに使用するジャケットであり、エチレン−α−オレフィンエラストマーからなるゴム層に繊維材料からなる補強材を積層したベルトスリーブの加硫用ジャケットにあり、エチレン−α−オレフィンエラストマー組成物からなるゴム層とジャケット間で離型を繰り返しても、破損しにくくすることができる。ということを見出した。

特開２００２−３２１２２８号

しかし上記のジャケットでは、離型性は改善されるものの、使用回数は十分ではなかった。

本発明は、上記の点に鑑み、離型性と、ジャケットの寿命を改善できるベルトスリーブの加硫用ジャケットに関する。

本願請求項１記載の発明は、ベルトスリーブを加硫する際に使用するジャケットであり、ブチルゴムにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム組成物を架橋した筒状体であり、該エチレン−α−オレフィンエラストマーのヨウ素価を１０以下としたベルトスリーブの加硫用ジャケットである。

請求項１記載の発明によれば、ベルトスリーブを加硫する際に使用するジャケットであり、ブチルゴムにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム組成物を架橋した筒状体であり、該エチレン−α−オレフィンエラストマーのヨウ素価を１０以下としたベルトスリーブの加硫用ジャケットであることから、ゴム層とジャケット間で離型を繰り返しても、破損しにくく、ジャケットの寿命が長いという効果が有る。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は金型面上にベルトスリーブを成形している状態を示す概略図、そして図２は本発明に係るジャケットを金型面上に成形したベルトスリーブに被せた状態の断面図である。

これによると、金型１を成形機（図示せず）に取付け、成形面２に水系離型剤を塗布し乾燥し、この上にゴム付き帆布３を巻き付けた後、心線４をスパイラルにスピニングし、エチレン−α−オレフィンエラストマー組成物からなるシート状の接着ゴム層５とエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物からなるシート状の圧縮ゴム層６を予め積層したシートを巻き付けてベルトスリーブ７を得る。

圧縮ゴム層６に用いるエチレン−α−オレフィンエラストマーは、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるゴムをいう。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。

上記圧縮ゴム層６には、エチレン−α−オレフィンエラストマーの加硫剤としてパーオキサイドを添加する。また、共架橋剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）としＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

この中でもＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドが好ましく、これを添加することによって架橋度を上げて粘着摩耗等を防止することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドの添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して０．２〜１０質量部であり、０．２質量部未満の場合には、架橋密度が小さくなり耐摩耗性、耐粘着摩耗性の改善効果が小さく、一方１０質量部を越えると加硫ゴムの伸びの低下が著しく、耐屈曲性に問題が生じる。

更に、上記ゴム層６には、硫黄をエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して０．０１〜１質量部添加することにより、加硫ゴムの伸びの低下を制御することができる。１質量部を越えると、架橋度が期待できる程に向上しないため、加硫ゴムの未耐摩耗性、耐粘着摩耗性も向上しなくなる。

上記有機過酸化物としては、通常、ゴム、樹脂の架橋に使用されているジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアリルパーオキサイド、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、ジクミルパーオキサイド、２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン−３，１・３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン、１・１−ジ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等があり、熱分解による１分間の半減期が１５０〜２５０°Ｃのものが好ましい。

その添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して約１〜８質量部であり、好ましくは１．５〜４質量部である。

また、圧縮ゴム層６には、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維を混入して伝動ベルトの圧縮ゴム層の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮ゴム層の表面をグラインダーによって研磨加工して該短繊維を突出させる。圧縮ゴム層の表面の摩擦係数は低下して、ベルト走行時の騒音を軽減する。これらの短繊維のうち、剛直で強度を有し、しかも耐磨耗性を有するアラミド短繊維が最も効果がある。

上記アラミド短繊維が前述の効果を充分に発揮するためには、アラミド繊維の繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１〜３０質量部である。このアラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつアラミド、例えば商品名コーネックス、ノーネックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等である。

更に、圧縮ゴム層６には、必要に応じてカーボンブラック、シリカなどの補強剤、クレー、炭酸カルシウムなどの充填剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤、ＴＡＩＣなどの共架橋剤などの各種薬剤を添加してもよい。

前記接着ゴム層５にも圧縮ゴム層６と同様のエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物が使用される。しかし、心線４であるポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等と良好に接着するために、パーオキサイドを含まない硫黄加硫によるエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物や、クロロスルフォン化ポリエチレン組成物もしくは水素化ニトリルゴム組成物を使用することもできる。尚、この層５には、短繊維を含めない方がよい。

心線４にはポリエチレンテレフタレート繊維、エチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維、ポリアミド繊維からなるコードが使用され、ゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ液）に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着層を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行なった後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。

本発明で使用するエチレン−２，６−ナフタレートは、通常ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下に適当な条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることによって合成させる。このとき、エチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体ポリエステルが合成される。

成形機から金型１を取り出した後、ベルトスリーブ７のエチレン−α−オレフィンエラストマー組成物からなる圧縮ゴム層６の表面に、水素化ニトリルゴム単体もしくはこれにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム組成物を架橋した筒状体であるジャケット１０を被せる。そして、これらを加硫缶に入れて、通常の条件で加硫する。ここで使用するジャケット１０の両端縁部には、加硫時に内部を密閉するためのフランジ１１が設けられている。しかし、フランジ１１を特に設ける必要はない。

上記ジャケット１０は、ブチルゴムにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム層１３からなるものである。前記エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、圧縮ゴム層６と同様のエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなり、ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
又、上記ジャケット１０は、ブチルゴムにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム層１３に織物、編み布、そして不織布から選ばれた少なくとも１種の繊維材料からなる補強材１４を積層したものも可能である。

又、該エチレン−α−オレフィンエラストマーのヨウ素価は１０以下が好ましい。前記ヨウ素価が１０を超えると、ジエン量が多くなり、離型の回数を重ねると、ジャケットの表面が伸びにくくなり、亀裂が入り、劣化によって寿命が短くなる。

又、前記ブチルゴムとエチレン−α−オレフィンエラストマーの比率がブチルゴム:エチレン−α−オレフィンエラストマーを６５:３０〜９０:５とした請求項１に記載のベルトスリーブの加硫用ジャケットであることが好ましい。前記エチレン−α−オレフィンエラストマーが５より少なくなると、ベルトスリーブがジャケットより離型しにくくなり、ベルトの生産性が低下し、一方、エチレン−α−オレフィンエラストマーが３０より多くなると、ゴム層とジャケット間で離型を繰り返した場合、ジャケットの寿命が短くなる。

ゴム層１３には、可塑剤とカーボンブラック以外にも必要に応じて種々の添加剤を配合する。例えば、架橋剤、老化防止剤、粘着付与剤、架橋促進剤、促進助剤、その他充填剤等が挙げられる。

カーボンブラックは、硬度やモジュラスといった物性を高く保つために配合するものであり、その配合量は特に制限がないが、３０〜１００質量部、好ましくは４０〜８０質量部配合される。カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、可塑剤のブリードが顕在化すると共に硬度やモジュラスなどの物性が低下する。

ゴム層１３に積層した補強材１４としては、綿、ポリエステル繊維、ナイロン等を素材とした平織、綾織、朱子織等に製織した織布で、経糸と緯糸との交差角が９０〜１２０°程度の広角度帆布、あるいは編み布でもよい。織布はＲＦＬ処理した後、ゴム組成物をフィリクション・コーチングしてゴム付帆布とする。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはクロロプレン、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（Ｈ−ＮＢＲ）、ＮＢＲなどである。

また、他の繊維材料である不織布としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの素材からなる長繊維、あるいは短繊維からなっている。

上記ジャケット１０の製造方法としては、円筒状ドラムに所定厚みの未加硫のゴム層１３間に補強材料１４を介在させるように、未加硫のゴム層１３と補強材１４を順次複数層巻き付け、あるいは未加硫のゴム層１３と補強材１４を積層し、補強材１４が外側に位置するような成形体とし、そしてフランジ１１をこの成形体の両端縁部の外方へ延びるように付着し、円筒状の他のジャケットを嵌入してこれを加硫缶に入れて加硫した後、円筒状ドラムから成形体を抜き取り得ることができる。

以下、具体的な実施例を伴って説明する。
（実施例）
（ジャケットの作製）
表１に示すゴム配合物をそれぞれバンバリーによって練り、これをカレンダーで厚さ０．５ｍｍの圧延シートにした。この圧延シートを複数枚重ねて所定厚みした後、ＲＦＬ処理した編み布（７５ｄのウーリーポリエステル製）を積層し、これを外径１，２８０ｍｍの円筒状ドラムに複数回巻き付けて、厚さ５ｍｍの未加硫成形体とし、この成形体の両端縁部の外方へ延びた同ゴム配合物のフランジを付着した後、円筒状の他のジャケットを嵌入してこれを加硫缶に入れて加硫した後、円筒状ドラムから加硫成形体を抜き取りジャケットを作製した。加硫条件は１７０°Ｃ×２０分、圧力１．０ＭＰａであった。

又、作製したジャケットの物性を測定した。測定方法としては硬度はＪＩＳＫ６２５３、引張強さはＪＩＳＫ６２５１、熱老化試験に関しては、ＪＩＳＫ６２５７に基づいて測定を行った。その結果を表１に示す。

（ベルトスリーブの作製）
金型の成形面に、ＲＦＬ液（スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体１００質量部、レゾルシン１４．６質量部、ホルマリン９．２質量部、苛性ソーダ１．５質量部、水２６２．５質量部）のみで処理した綿帆布を１プライ積層し、ポリエステル繊維のロープからなる心線を巻付け、表２に示すＥＰＤＭのゴム組成物から調製し、バンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで厚さ１ｍｍに圧延した圧縮ゴム層用シートを３プライ、また表２に示す厚さ０．５ｍｍに圧延した接着ゴム層用シートとの積層物を巻き付けてベルトスリーブを作製した。そして、ジャケットを使用して、１０回使用後、１００回使用後の離型性を評価した。又、寿命回数も評価した。その結果を表１に示す。

得られたベルトスリーブの外表面に離型剤（カリ石鹸、脂肪酸グリコール）を塗付した場合と離型剤を使用しない場合において、上記種々のジャケットを嵌め込んで加硫（１７０°Ｃ×４０分、圧力１．０ＭＰａ）した後のジャケットの離型性を評価した。その結果を表１に併記する。

この結果、実施例では、ジャケットを少なくとも２００回以上使用しても異常が発生しなかったが、比較例１のジャケットでは、寿命は２００回迄使用可能であったが、抜け難い状態であり、また比較例２及び３は寿命は１００回ももたなかった。比較例４も寿命は１２０回と短かった。

金型面上にベルトスリーブを成形している状態を示す概略図である。 本発明に係るジャケットを金型面上に成形したベルトスリーブに被せた状態の断面図である。

符号の説明

１ 金型
３ ゴム付き帆布
４ 心線
５ 接着ゴム層
６ 圧縮ゴム層
７ ベルトスリーブ
１０ ジャケット
１３ ゴム層
１４ 補強材

Claims (1)

1. ベルトスリーブを加硫する際に使用するジャケットであり、ブチルゴムにエチレン−α−オレフィンエラストマーを混合したゴム組成物を架橋した筒状体であり、該エチレン−α−オレフィンエラストマーのヨウ素価を１０以下としたことを特徴とするベルトスリーブの加硫用ジャケット。

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