JP5470201B2 - 積層体及びその製造方法並びに動力伝動用ベルト - Google Patents
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Description
本発明の積層体は、繊維層とゴム層とで構成されており、繊維層が、アルカリを保持するとともに、無機顔料、フェノール類、アルデヒド類及びゴムを含む液状組成物が含浸された布帛で形成されているという特徴を有している。本発明では、アルカリを保持する布帛を前記液状組成物で処理することにより、例えば、前記液状組成物で布帛を含浸する前に、アルカリ性溶液で布帛を処理することにより、良好な色相(黒色)の維持と、ゴム層との接着性とを両立できる。この理由は、布帛をアルカリで処理することにより、布帛の表面が粗くなり、液状組成物との濡れ性が向上するため、液状組成物の布帛への浸透性が向上し、布帛に無機顔料が付着し易くなるとともに、布帛に担持されたアルカリがフェノール類とアルデヒド類との架橋反応を促進するためであると推定できる。そのため、従来のように、界面活性剤を大量に添加したり、無機顔料の濃度を高くする処方を採用せずに、無機顔料の色相と層間の接着性とを両立できる。また、ゴムのフリクションやソーキングも不要であるため、ゴム粕の発生による問題も回避できる。
繊維層を構成する布帛としては、不織布であってもよいが、強度などの点から、織布や編布が好ましく、例えば、平織、綾織、朱子織などの織布(特に平織)が汎用される。
ゴム層を構成するゴムとしても、前記繊維層で例示されたゴムが挙げられる。これらのゴムは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのゴムのうち、ジエン系ゴム(例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム、SBRなど)、クロロスルホン化ポリエチレン(例えば、CSM、ACSMなど)、オレフィン系ゴム(例えば、EPR、EPDMなど)などが汎用され、積層体を動力伝動用ベルトなどのベルトに利用する場合、耐油性及び耐寒性を有する点から、エチレン−α−オレフィン系エラストマーが特に好ましい。
本発明の積層体は、前記方法により液状組成物を含浸させた繊維層とゴム層とを積層して一体化することにより積層できる。両層を一体化する方法は、特に限定されないが、例えば、積層して加熱することにより一体化する方法であってもよい。本発明では、両層を積層させた状態で、両層の少なくとも一方の層を架橋又は加硫することにより製造されるが、少なくともゴム層を架橋又は加硫するのが好ましく、ゴム層及び繊維層の両層を架橋又は加硫するのが特に好ましい。そのため、加熱温度も、繊維層及び/又はゴム層を架橋又は加硫可能な温度が好ましく、例えば、80〜250℃、好ましくは100〜230℃、さらに好ましくは120〜200℃(特に150〜180℃)程度である。加熱時間は、例えば、5分〜3時間、好ましくは10分〜2時間、さらに好ましくは15分〜1時間(特に20〜40分)程度である。さらに、本発明では、加熱処理に加えて、加圧処理してもよく、ゴム層と繊維層との積層体に対して、例えば、0.1〜100MPa、好ましくは0.3〜10MPa、さらに好ましくは0.5〜5MPa(特に0.8〜2MPa)程度の圧力を作用させてもよい。
本発明の積層体は、動力伝動用ベルトに利用してもよい。図1は、本発明の動力伝動用ベルトの一例であるVリブドベルトを示す概略断面図である。
動力伝動用ベルトの製造方法としては、慣用の方法を利用できる。例えば、円筒状の成形ドラムの周面に布帛と接着ゴム層とを巻き付けた後、前記接着ゴム層の上に心線を螺旋状にスピニングし、さらに接着ゴム層、圧縮ゴム層を順次巻きつけて未加硫(又は未架橋)スリーブを得た後、これを加硫(又は架橋)してスリーブを得る方法などが挙げられる。なお、この方法では、心線は、接着ゴム層中において、厚み方向の略中央部に埋設されるが、心線の上に圧縮ゴム層を直接巻きつけることにより、接着ゴム層に埋設される心線を圧縮ゴム層との界面付近に埋設させてもよい。
アルカリ性溶液で処理した帆布又は未処理の帆布の上に、各実施例又は比較例のカーボンブラック分散液及びRFL液(ラテックス、レゾルシン及びホルマリン)を含む混合液(黒染め液)を滴下し、接触角計(協和界面科学(株)製「CA−W」)を用いて接触角を測定した。
アルカリ性溶液で処理された帆布、又は未処理帆布の色の均一性と、1、2、3カ月後の色の経時変化とを目視で観察し、以下の基準で評価した。
△:色相が均一であるが、処理帆布がやや赤みがかり、経時変化により色が微妙に変化していく
×:色相が不均一であり、処理帆布が赤みがかり、経時変化により色が変化していく。
得られた帆布とゴムとの積層体について、JIS K6256に準拠して平剥離試験を行って、接着力を評価した。
得られたVリブドベルトについて、駆動側に配設された直径70mmのフラットプーリと、従動側に配設された直径70mmのフラットプーリにVリブドベルトの背面を懸架し、ベルト背面で回転走行させ、ベルト背面の外観状態を1分、3分、5分、7分、9分ごとに観察し、ゴム粕の発生有無を以下の基準で評価した。尚、駆動側の回転数は3500rpmで、従動側の負荷は4.1kWであり、5本のベルトを走行させた。
△:ゴム粕はあったものと、なかったものとが混在し、数字はゴム粕が発生したベルト本数を示す
×:全てのベルトにおいて、ゴム粕が発生した。
得られたVリブドベルトについて、駆動プーリ(直径120mm)、従動プーリ(直径120mm)、これにアイドラープーリ(直径85mm)とテンションプーリ(直径45mm)とを組み合わせ、アイドラープーリとベルト背面との巻き付け角度120°、テンションプーリとベルトとの巻き付け角度90°で配置した走行試験機を用いて、試験を行った。この試験機の各プーリにベルトを掛架し、雰囲気温度85°C、駆動プーリの回転数4900rpm、従動プーリの負荷8.8kWとし、テンションプーリに559N/3リブの初張力をかけて走行させ、ベルトのリブ部に亀裂が発生するまでの時間を測定した。
得られたVリブドベルトについて、駆動側に配設した直径80mmのフラットプーリと、従動側に配設した直径110mmのフラットプーリに、Vリブドベルトの背面を懸架して、ベルト背面で回転走行させ、トルク1.5N・mでのスリップ率(%)を測定した。摩擦係数測定では、直径60mmのプーリに巻き掛けたVリブドベルトの一端を固定し、他端に17.2Nの荷重をかけ、プーリを43rpmで回転させながらベルト張力を測定し、次式により摩擦係数を算出した。
未処理の綿帆布(綿糸20s/2、経糸70本/5cm、緯糸70本/5cmの平織)を、1モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液(アルカリ性液、pH11)に60秒間浸漬した後、110℃の恒温槽にて180秒間熱処理を行った。熱処理後の帆布から試料1gを採取し、50ml蒸留水に1時間浸漬した水溶液のpHを測定したところ、pHは10.1でアルカリ性を示した。アルカリ性溶液で処理された帆布の接触角を測定した結果を表1に併記する。
アルカリ性溶液での処理を行わずに、未処理帆布のpHを実施例1と同様に測定したところ、pHは6.6であった。未処理帆布の接触角を測定した結果を表1に併記する。
圧縮ゴム層及び接着ゴム層を、それぞれ表2に示す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圧延した未加硫ゴムシートを用いた。圧縮ゴム層には、ゴム組成物100質量部に対して、さらに短繊維として、アラミドカット糸10質量部及びポリアミドカット糸10質量部が含まれ、各繊維はベルト幅方向に配向している。
実施例1で調製した黒染め液で処理された帆布の代わりに、実施例2で調製した黒染め液で処理された帆布を用いる以外は実施例3と同様にして、Vリブドベルトを製造し、評価した結果を表3に示す。
実施例1で調製した黒染め液で処理された帆布の代わりに、比較例1で調製した黒染め液で処理された帆布を用いる以外は実施例3と同様にして、Vリブドベルトを製造し、評価した結果を表3に示す。
11…ローエッジVベルト
2,12…心線
3,13…接着ゴム層
4,14…圧縮ゴム層
5…リブ部
6,15,16…繊維層
Claims (14)
- 繊維層とゴム層とが積層された積層体であって、前記繊維層が、アルカリ性溶液で処理した後、無機顔料、フェノール類、アルデヒド類及びゴムを含む液状組成物を含浸させた布帛で形成され、かつアルカリ性溶液で処理後の布帛のpHが8〜12である積層体。
- アルカリが、アミン化合物及び/又は無機アルカリ化合物である請求項1記載の積層体。
- アルカリの保持量が、布帛100質量部に対して、0.1〜5質量部である請求項1又は2記載の積層体。
- 液状組成物において、無機顔料と、フェノール類、アルデヒド類及びゴムの総量との割合(質量比)が、固形分換算で、前者/後者=10/90〜40/60である請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
- フェノール類とアルデヒド類とが縮合してプレポリマーを構成している請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
- 無機顔料がカーボンブラックであり、フェノール類がレゾルシンであり、アルデヒド類がホルムアルデヒドであり、かつゴムがビニルピリジン骨格を有するジエン系ゴムである請求項1〜5のいずれかに記載の積層体。
- 繊維層がさらに界面活性剤を含み、かつこの界面活性剤の割合が、無機顔料100質量部に対して5質量部以下である請求項1〜6のいずれかに記載の積層体。
- ゴム層及び/又は繊維層が架橋剤又は加硫剤を含む請求項1〜7のいずれかに記載の積層体。
- ゴム層が無機顔料を含む請求項1〜8のいずれかに記載の積層体。
- 布帛をアルカリ性溶液で処理した後、無機顔料、フェノール類、アルデヒド類及びゴムを含む液状組成物を含浸させて繊維層を形成する工程、得られた繊維層とゴム層とを積層して一体化する工程を含む請求項1記載の積層体の製造方法。
- アルカリ性溶液が、アミン化合物及び/又は無機アルカリ化合物を含み、かつpHが11以上の水溶液である請求項10記載の製造方法。
- 積層状態で繊維層及び/又はゴム層を架橋又は加硫する請求項10又は11記載の製造方法。
- 請求項1記載の積層体と、この積層体のゴム層に圧縮ゴム層が形成された動力伝動用ベルト。
- ベルト長手方向に沿って心線が埋設され、かつ圧縮ゴム層がベルト長手方向に沿って少なくとも1つのリブ部を有するVリブドベルトである請求項13記載の動力伝動用ベルト。
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