JP6487124B1 - 伝動ベルト - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分に、セルロースナノファイバ(以下、「CNF」という。)及びカーボンブラック(以下、「CB」という。)が分散して含有された未架橋ゴム組成物が加熱及び加圧されてゴム成分が架橋したものである。CNFの含有量はゴム成分100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上で且つ20質量部以下であり、より好ましくは1質量部以上で且つ10質量部以下である。また、CBの含有量はゴム成分100質量部に対して好ましくは5質量部以上で且つ80質量部以下であり、より好ましく10質量部以上で且つ40質量部以下である。
次に、本実施形態のゴム組成物を少なくとも一部に用いて形成される伝動ベルトとして、VリブトベルトBを説明する。
実施形態に係るVリブドベルトBの製造方法について、図3〜図8に基づいて説明する。
−圧縮ゴム層用、接着ゴム層用、及び背面ゴム層用の未架橋ゴムシート11’,12’,13’−
圧縮ゴム層用、接着ゴム層用、及び背面ゴム層用の未架橋ゴムシート11’,12’,13’のうち、セルロースナノファイバーを含有させるものの作製を以下のようにして行う。
心線14’に対して接着処理を施す。具体的には、心線14’に、RFL水溶液に浸漬して加熱するRFL接着処理を施す。また、RFL接着処理前に下地接着処理液に浸漬して加熱する下地接着処理を施すことが好ましい。なお、RFL接着処理前にゴム糊に浸漬して乾燥させるゴム糊接着処理を施してもよい。
図5に示すように、表面が平滑な円筒ドラム34上にゴムスリーブ35を被せ、その外周上に、背面ゴム層用の未架橋ゴムシート13’、及び接着ゴム層用の未架橋ゴムシート12’を順に巻き付けて積層し、その上から心線14’を円筒状の内型31に対して螺旋状に巻き付け、更にその上から接着ゴム層用の未架橋ゴムシート12’、及び圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシート11’を順に巻き付ける。このとき、ゴムスリーブ35上には積層成形体B’が形成される。
積層成形体B’を設けたゴムスリーブ35を円筒ドラム34から外し、図6に示すように、それを外型32の内周面側に内嵌め状態にセットした後、図7に示すように、内型31を外型32にセットされたゴムスリーブ35内に位置付けて密閉する。
内型31の内部を減圧して密閉を解き、内型31と外型32との間でゴムスリーブ35を介して成型されたベルトスラブSを取り出し、ベルトスラブSを所定幅に輪切りして表裏を裏返すことによりVリブドベルトBが製造される。
次に、本実施形態のゴム組成物を少なくとも一部に用いて形成される他の伝動ベルトとして、平ベルトを説明する。
平ベルトCの製造方法について、図10、図11及び図12に基づいて説明する。平ベルトCの製造方法は、材料準備工程、成形工程、架橋工程、及び仕上げ工程を有する。
内側ゴム層用、接着ゴム層用、及び外側ゴム層用の未架橋ゴムシート121’,122’,123’のうち、セルロースナノファイバーを含有させるものを、上記Vリブドベルトの場合と同様にして作製する。なお、セルロースナノファイバーを含有させないものの作製は、ゴム成分に各種のゴム配合剤を配合し、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機で混練し、得られた未架橋ゴム組成物をカレンダー成形等によってシート状に成形することにより行う。
図10(a)に示すように、円筒金型145の外周に内側ゴム層用の未架橋ゴムシート121’を巻き付けた後、その上に接着ゴム層用の未架橋ゴムシート122’を巻き付ける。
続いて、図11に示すように、円筒金型145上の積層成形体C’にゴムスリーブ146を被せた後、それを加硫缶にセットして密閉し、高熱の水蒸気などにより円筒金型145を加熱すると共に、高圧をかけてゴムスリーブ146を円筒金型145側の半径方向に押圧する。このとき、積層成形体C’の未架橋ゴム組成物が流動すると共にゴム成分の架橋反応が進行し、加えて、心線124’の接着反応も進行し、これにより図12に示すように円筒金型145上に筒状のベルトスラブSが形成される。
研磨・仕上げ工程では、加硫缶から円筒金型145を取り出し、円筒金型145上に形成された円筒状のベルトスラブSを脱型した後、その外周面及び/又は内周面を研磨して厚さを均一化させる。
次に、本実施形態のゴム組成物を少なくとも一部に用いて形成される更に他の伝動ベルトとして、コグドベルトを説明する。
以上にVリブドベルトB及び平ベルトCを説明したが、これらに限定されることは無く、更に他の伝動ベルトであっても良い。図14には、例として、摩擦伝動ベルトであるローエッジVベルト401及びラップドVベルト402と、噛み合い伝動ベルトである歯付ベルト403を示す。これらのベルトは、いずれもベルト本体410、心線414及び補強布415を備えている。ベルト本体410の一部又は全部が本実施形態のゴム組成物からなっていても良い。
セルロースナノファイバーを調整した。まず、TEMPO酸化を行った。具体的に、ソフトブリーチクラフトパルプを十分量のHCl(0.1M)及びイオン交換水により洗浄した。これにより得た洗浄パルプ(固形分13%)400gを4000mlのイオン交換水に混合した。当該混合物に、0.78gの2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)(東京化成工業株式会社)と、5.0gのNaBrとを加え、1時間攪拌した。
上記のようにして得たTEMPO酸化CNFを用い、実施例1〜8及び比較例1〜11のシングルコグドVベルトを作製した。それぞれの詳細については、表1及び表2にも示す。
上記で得たTEMPO酸化CNFと、硫黄変性CRラテックス(東ソー(株)製)とを混合してビーカーに入れ、φ100の6枚パドル翼のプロペラ型の攪拌機により、600rpmにて約4時間攪拌した。攪拌後の分散液について、50℃の雰囲気にて自然乾燥させてマスターバッチを作製した。
カーボンブラックFEFの配合量を80質量部(ゴム成分100質量部に対して。以下、各実施例及び比較例において、それぞれのゴム組成物におけるゴム成分100質量部に対する質量部)とした他は、実施例1と同様にして、実施例2のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部、カーボンブラックFEFの配合量を5質量部とした他は、実施例1と同様にして、実施例3のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部、カーボンブラックFEFの配合量を10質量部とした他は、実施例1と同様にして、実施例4のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部、カーボンブラックFEFの配合量を40質量部とした他は、実施例1と同様にして、実施例5のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を20質量部、カーボンブラックFEFの配合量を5質量部とした他は、実施例1と同様にして、実施例6のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を20質量部、カーボンブラックFEFの配合量を10質量部とした他は、実施例1と同様にして、実施例7のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部とし、且つ、カーボンブラックFEFに代えてカーボンブラックISAF(シースト6、東海カーボン社製。窒素吸着比表面積120m2/g)を10質量部配合した他は、実施例1と同様にして、実施例8のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を0質量部(つまり配合しない)、カーボンブラックFEFの配合量を10質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例1のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を0質量部(つまり配合しない)、カーボンブラックFEFの配合量を40質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例2のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を0質量部(つまり配合しない)、カーボンブラックFEFの配合量を80質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例3のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を0質量部(つまり配合しない)、カーボンブラックFEFの配合量を100質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例4のシングルコグドVベルトを作製した。
カーボンブラックFEFの配合量を5質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例5のシングルコグドVベルトを作製した。
カーボンブラックFEFの配合量を10質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例6のシングルコグドVベルトを作製した。
カーボンブラックFEFの配合量を100質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例7のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部、カーボンブラックFEFの配合量を80質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例8のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を20質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例9のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を30質量部、カーボンブラックFEFの配合量を5質量部とした他は、実施例1と同様にして、比較例10のシングルコグドVベルトを作製した。
TEMPO酸化CNFの配合量を5質量部とし、且つ、カーボンブラックFEFに代えてカーボンブラックSAF(シースト9、東海カーボン社製。窒素吸着比表面積142m2/g)を10質量部配合した他は、実施例1と同様にして、比較例11のシングルコグドVベルトを作製した。
以下に、各ベルトの評価方法を説明する。評価結果については、表1及び表2に示している。また、表1及び表2におけるCNF×3+CBとの項目は、ゴム成分100質量部に対するセルロースナノファイバー(CNF)の配合量(質量部)の値の3倍と、ゴム成分100質量部に対するカーボンブラック(CB)の配合量(質量部)の値との合計を示す。これについては後に説明する。
図15は、耐摩耗性及び走行時のベルト温度について試験するための走行試験機40を示す。走行試験機40は、プーリ径φ40mmの駆動プーリ41とその右側方に設けられたプーリ径40mmの従動プーリ42とを備える。従動プーリ42は、軸荷重(デッドウェイトDW)を負荷してシングルコグドVベルトBに張力を付与できるように左右に可動に設けられている。
表1及び表2に、各ベルトの評価結果を示す。ここで、摩耗量については、実施例1のベルトの結果を100とする指数として示す。ベルト温度については、測定された温度(℃)を示す。
11 圧縮ゴム層
12 接着ゴム層
13 背面ゴム層
14 心線
15 Vリブ
16 セルロースナノファイバー
30 ベルト成形型
31 内型
32 外型
33 Vリブ形成溝
34 円筒ドラム
35 ゴムスリーブ
100 ゴム成分
120 平ベルト本体
121 内側ゴム層
122 接着ゴム層
123 外側ゴム層
124 心線
126 セルロースナノファイバー
145 円筒金型
146 ゴムスリーブ
301 シングルコグドVベルト
310 ベルト本体
311 圧縮ゴム層
312 伸張ゴム層
313 接着ゴム層
314 心線
315 内側補強布
316 外側補強布
317 内側コグ
401 ローエッジVベルト
402 ラップドVベルト
403 歯付ベルト
410 ベルト本体
414 心線
415 補強布
Claims (6)
- 少なくとも一部がゴム組成物からなる伝動ベルトにおいて、
前記ゴム組成物は、ゴム成分、セルロースナノファイバー、カーボンブラック、及び短繊維を含み、
ゴム成分100質量部に対する前記セルロースナノファイバーの配合量は、0.1質量部以上で且つ20質量部以下であり、
ゴム成分100質量部に対する前記カーボンブラックの配合量は、5質量部以上であり、
前記セルロースナノファイバーの前記配合量の3倍と、前記カーボンブラックの前記配合量とを合計した値は、25以上で且つ43以下であることを特徴とする伝動ベルト。 - 請求項1の伝動ベルトにおいて、
前記セルロースナノファイバーの平均繊維径は、1nm以上で且つ200nm以下であることを特徴とする伝動ベルト。 - 請求項1又は2の伝動ベルトにおいて、
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が120m2/g以下であることを特徴とする伝動ベルト。 - 請求項1〜3のいずれか1つの伝動ベルトにおいて、
前記ゴム成分は、エチレン・プロピレンコポリマー、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー、エチレン・オクテンコポリマー、エチレン・ブテンコポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム及び水素添加アクリロニトリルゴムの少なくとも一つであることを特徴とする伝動ベルト。 - 請求項1〜4のいずれか1つの伝動ベルトにおいて、
前記セルロースナノファイバーは、TEMPO酸化セルロースナノファイバーを含むことを特徴とする伝動ベルト。 - 請求項1〜5のいずれか1つの伝動ベルトにおいて、
前記短繊維の繊維径は、5.0μm以上70μm以下であることを特徴とする伝動ベルト。
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