JP6626226B2 - Vリブドベルトおよびその使用方法 - Google Patents
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Description
本発明では、圧縮ゴム層の摩擦伝動面が編布で被覆されているため、Vリブドベルトの耐久性および耐発音性を向上できる。編布としては、Vリブドベルトの摩擦伝動面を被覆する編布やカバー帆布として慣用的に利用されている編布を利用できるが、被水時の耐発音性を向上できる点から、吸水性繊維と非吸水性繊維とで形成された編布(例えば、特開2016−70494号公報に記載の編布)であってもよい。
圧縮ゴム層は、エチレン−α−オレフィンエラストマーおよびカーボンブラックを含むゴム組成物の硬化物で形成されている。
エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDMなど)などのエチレン−α−オレフィン系ゴムなどが挙げられる。これらのエチレン−α−オレフィンエラストマーは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、耐熱性、耐寒性、および耐久性に優れる点から、EPDMなどのエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体が好ましい。
カーボンブラックは、一般的に、一次粒子径、ヨウ素吸着量、窒素吸着比表面積などの違いにより、いくつかのグレードに分類されている。一次粒子径の小さいカーボンブラックはゴムに対する補強効果が高く、高負荷伝動用途に向いている一方で、屈曲時の発熱が大きくなり、トルクロスが増大する傾向にある。一方、一次粒子径の大きいカーボンブラックは、ゴムに対する補強効果は低いものの、屈曲時の発熱を抑制でき、トルクロスも低減できる。
本発明では、硬化性ゴム組成物は、エチレン−α−オレフィンエラストマーおよびカーボンブラックに加えて、短繊維をさらに含んでいてもよいが、トルクロス低減の観点から、多量に含まないのが好ましい。圧縮ゴム層に短繊維が含まれると、屈曲性が低下して、トルクロスが増大するためである。さらに、摩擦伝動面が編布で被覆されていないVリブドベルトでは、短繊維を少なくするとベルトの耐久性や耐発音性が低下する。しかし本発明では摩擦伝動面が編布で被覆されているため、短繊維が少量であるか、全く含まない場合であっても、ベルトの耐久性や耐発音性に優れるため、トルクロスの低減を優先して短繊維量を少なくできる。
ゴム組成物は、加硫剤および/または架橋剤をさらに含んでいてもよい。加硫剤としては、例えば、硫黄、オキシム類(キノンジオキシムなど)、グアニジン類(ジフェニルグアニジンなど)などが挙げられる。架橋剤としては、例えば、有機過酸化物(ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイドなど)が挙げられる。これらの加硫剤および架橋剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
ゴム組成物は、必要に応じて、他の成分として、他のゴム成分や慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。
圧縮ゴム層のゴム硬度Hsは、75〜100°程度の範囲から選択でき、例えば78〜90°、好ましくは79〜85°、さらに好ましくは80〜84°(特に81〜83°)程度である。ゴム硬度が小さすぎると、耐久性、耐発音性が低下する虞があり、逆に大きすぎると、トルクロスが大きくなる虞がある。
芯体としては、特に限定されないが、通常、ベルト幅方向に所定間隔で配列した心線(撚りコード)を使用できる。心線は、特に限定されず、例えば、ポリエステル繊維(ポリアルキレンアリレート系繊維など)、ポリアミド繊維(アラミド繊維など)などの合成繊維、炭素繊維などの無機繊維などを含んでいてもよい。
伸張層は、圧縮ゴム層と同様のゴム組成物で形成してもよく、帆布などの布帛(補強布)で形成してもよい。布帛(補強布)としては、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材などが挙げられる。これらのうち、平織、綾織、朱子織などの形態で製織した織布や、経糸と緯糸との交差角が90〜120°程度の広角度帆布や編布などが好ましい。補強布を構成する繊維としては、前記圧縮ゴム層の編布の項で例示した繊維(吸水性繊維、非吸水性繊維など)などを利用できる。
接着層は、前記の通り、必ずしも必要ではない。接着層(接着ゴム層)は、例えば、前記圧縮ゴム層と同様のゴム組成物(エチレン−α−オレフィンエラストマーを含むゴム組成物)で構成できる。接着層のゴム組成物は、さらに接着性改善剤(レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂など)を含んでいてもよい。
本発明のVリブドベルトは、ベルト張力が30〜120N/リブの範囲となるように調整して使用するのが好ましい。本発明では、このように、ベルト張力を低くすることにより、トルクロスをより低減できる。通常、ベルト張力を低くするとスリップが発生し易くなって発音し易くなるが、本発明のVリブドベルトは、摩擦伝動面を編布で被覆しているため、耐発音性に優れ、ベルト張力を低くしても異音の発生は抑えられる。詳細な理由は、以下の通りである。
先ず、外周面に可撓性ジャケットを装着した円筒状内型を用い、外周面の可撓性ジャケットに未加硫の伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体を形成する心線(撚りコード)を螺旋状にスピニングし、さらに未加硫の圧縮ゴム層用シートと編布とを巻き付けて積層体を作製する。次に、前記内型に装着可能な外型として、内周面に複数のリブ型が刻設された筒状外型を用い、この外型内に、前記積層体が巻き付けられた内型を、同心円状に設置する。その後、可撓性ジャケットを外型の内周面(リブ型)に向かって膨張させて積層体(圧縮ゴム層)をリブ型に圧入し、加硫する。そして、外型から内型を抜き取り、複数のリブを有する加硫ゴムスリーブを外型から脱型することによりスリーブ状のVリブドベルトを作製できる。なお、スリーブ状のVリブドベルトは、必要により、カッターを用いて、加硫ゴムスリーブをベルト長手方向に所定の幅にカットし、Vリブドベルトを作製してもよい。この第1の製造方法では、伸張層、芯体、圧縮ゴム層を備えた積層体を一度に膨張させて複数のリブを有するスリーブ(またはVリブドベルト)に仕上げることができる。
第1の製造方法に関連して、例えば、特開2004−82702号公報に開示される方法(編布および圧縮ゴム層のみを膨張させて予備成形体(半加硫状態)とし、次いで伸張層と芯体とを膨張させて前記予備成形体に圧着し、加硫一体化してVリブドベルトに仕上げる方法)を採用してもよい。
表3に示すゴム組成物をバンバリーミキサーでゴム練りし、この練りゴムをカレンダーロールに通して所定厚みの未加硫圧延ゴムシート(圧縮ゴム層用シート)を作製した。また、表2に示すゴム組成物を用い、圧縮ゴム層用シートと同様にして、伸張層用シートを作製した。なお、表2および3の成分は下記の通りである。さらに、編布の接着処理用ゴム組成物の組成も表2に示す。
EPDM2:Lanxess社製「KELTAN(登録商標)2470」、ジエン含量4.2質量%、ムーニー粘度24
酸化亜鉛:正同化学工業(株)製「酸化亜鉛2種」
ステアリン酸:日油(株)製「ステアリン酸つばき」
カーボンブラックSRF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)S」、平均一次粒子径66nm
カーボンブラックGPF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)V」、平均一次粒子径62nm
カーボンブラックHAF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)3」、平均一次粒子径28nm
カーボンブラックISAF:東海カーボン(株)製「シースト(登録商標)6」、平均一次粒子径22nm
軟化剤:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)PW−380」(パラフィン系プロセスオイル)
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製「ノクラック(登録商標)MB−O」
有機過酸化物:日油(株)製「パークミル(登録商標)D−40」、有効成分40%
ナイロンフロック:ニシヨリ(株)製「ナイロンカット糸」繊維長約0.5mm。
1100dtex/1×4構成のアラミドコードを用いた。ゴムとの接着性を向上させるため、予め心線をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液(RFL液)へ浸漬処理した後、EPDMを含むゴム組成物を有機溶媒(トルエン)に溶解させた処理液でオーバーコート処理を行った。
吸水性繊維としての綿紡績糸(40番手、1本)と、非吸水性繊維としてのPTT/PETコンジュゲート複合糸(繊度84dtex)とを、吸水性繊維/非吸水性繊維=80/20の質量比で編成し、編組織が緯編(鹿の子、2層)の編布を作製した。得られた編布の厚みは0.85mmであり、編布密度(ウェール+コース)は100本/インチであった。表2に示す接着処理用ゴム組成物を固形分濃度が10質量%となるようにトルエンに溶解してゴム糊とし、このゴム糊に編布を浸漬後、100℃で3分間乾燥する接着処理を行った。
(Vリブドベルトの調製)
外周面に可撓性ジャケットを装着した円筒状内型を用い、外周面の可撓性ジャケットに、未加硫の伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体となる心線(撚りコード)を螺旋状にスピニングし、さらに表3に示すゴム組成物で形成された未加硫の圧縮ゴム層用シートと編布とを巻き付けて積層体を作製した。この筒状積層体が巻き付けられた内型を、内周面に複数のリブ型が刻設された筒状外型内に同心円状に設置し、前記可撓性ジャケットを膨張させて積層体をリブ型に圧入し、180℃で加硫した。そして、外型から内型を抜き取り、複数のリブを有する加硫ゴムスリーブを外型から脱型し、カッターを用いて、加硫ゴムスリーブをベルト長手方向に所定の幅にカットし、Vリブドベルト(リブ数:5個、周長:1500mm、ベルト形:K形、ベルト厚み:4.3mm、リブ高さ:2mm、リブピッチ:3.56mm)を作製した。
圧縮ゴム層用シートを温度180℃、時間20分でプレス加硫し、加硫ゴムシート(100mm×100mm×2mm厚み)を作製した。硬度はJIS K 6253(2012)に準拠し、加硫ゴムシートを3枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータA形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。測定結果を表3に示す。
前記ゴム硬度測定のために調製された加硫ゴムシート中の無作為100個のカーボンブラックの一次粒子径を測定し、一次粒子径が40nm以上のカーボンブラックの一次粒子の数と、一次粒子径が40nm未満のカーボンブラックの一次粒子の数との比を求めた。カーボンブラックの一次粒子径は、加硫ゴムシートから100nmの厚さの測定サンプルを採取し、透過型電子顕微鏡(日本電子(株)製「JEM−2100」)を用いて100,000倍に拡大し、カーボンブラックの一次粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径(面積円相当径)として測定した。測定結果を表3に示す。
直径55mmの駆動プーリ(Dr.)、直径65mmのアイドラープーリ1(Id.1)、直径55mmのアイドラープーリ2(Id.2)、直径55mmの従動プーリ(Dn.)を順に配した図2にレイアウトを示す4軸走行試験機を用いてトルクロス測定を行った。4軸走行試験機の各プーリにVリブドベルト(リブ数5、周長1500mm)を掛架し、雰囲気温度を60℃、駆動プーリの回転数を2000rpm、アイドラープーリおよび従動プーリは無負荷とし、実施例1および比較例2で得られたベルトについて、ベルト張力を変更しながらトルクロスを測定した結果を図3に示す。トルクロスは、駆動プーリおよび従動プーリそれぞれのトルクを測定し、駆動プーリで測定されたトルクから従動プーリで測定されたトルクを減算することで算出した(トルクロス=駆動プーリで測定されたトルク−従動プーリで測定されたトルク)。なお、全ての実施例および比較例で得られたベルトについて、ベルト張力を40N/リブとして測定したトルクから算出したトルクロスを表3に示す。
直径160mmの駆動プーリ(Dr.)、直径110mm従動プーリ1(Dn.1)、直径70mmのテンショナープーリ(Ten.)、直径70mmのアイドラープーリ1(Id.1)、直径50mmの従動プーリ2(Dn.2)、直径70mmのアイドラープーリ2(Id.2)を順に配した図4にレイアウトを示すエンジンを用いて駆動トルク測定を行った。エンジンの各プーリにVリブドベルト(リブ数5、周長1500mm)を掛架し、雰囲気温度を23℃、ベルト張力を40N/リブ、80N/リブ、120N/リブの3段階として、駆動プーリの回転数を1000rpm〜6000rpmの間で変更しながら、実施例1および比較例2で得られたベルトについて、駆動プーリにおける駆動トルクを測定した結果を図5〜7に示す。なお、全ての実施例および比較例で得られたベルトについて、ベルト張力を80N/リブ、駆動プーリの回転数を3000rpmとして測定したトルクから算出した駆動トルクを表3に示す。駆動トルクが小さい程、燃費向上の効果が高いと判断できる。
トルクロス測定に用いた4軸走行試験機で、従動プーリのミスアライメント角度を徐々に大きくして、発音の有無を確認した。ミスアライメント角度が3度以下で発音した場合は耐発音性が低い(×)、発音時のミスアライメント角度が3度を越える場合は耐発音性が高い(○)と判断した。なお、この耐発音性は、走行前のベルトおよび走行後のベルト(前記実機駆動トルク測定において、ベルト張力を120N/リブ、駆動プーリの回転数を6000rpmとして100時間走行したベルト)の2種類のベルトについて評価した。
編布を使用しない以外は比較例2と同様にしてVリブドベルトを作製し、実施例1および比較例2と同様の特性を評価した結果を図3および5〜7ならびに表3に示す。
2…圧縮ゴム層
3…芯体
4…伸張層
5…編布
Claims (6)
- 圧縮ゴム層の摩擦伝動面が編布で被覆されたVリブドベルトであって、前記圧縮ゴム層が、エチレン−α−オレフィンエラストマー、短繊維およびカーボンブラックを含むゴム組成物の硬化物で形成され、前記短繊維の割合が、エチレン−α−オレフィンエラストマー100質量部に対して10質量部以下であり、前記カーボンブラックの割合が、エチレン−α−オレフィンエラストマー100質量部に対して70〜150質量部であり、前記カーボンブラックが、一次粒子径40nm以上のソフトカーボンおよび一次粒子径40nm未満のハードカーボンを含み、かつ前記ソフトカーボンと前記ハードカーボンとの粒子数の比が、前者/後者=3/97〜25/75であるVリブドベルト。
- ソフトカーボンの平均一次粒子径が45〜100nmであり、かつハードカーボンの平均一次粒子径が10〜35nmである請求項1記載のVリブドベルト。
- 前記ゴム組成物が、加硫剤および/または架橋剤をさらに含み、加硫剤および架橋剤の合計割合が、エチレン−α−オレフィンエラストマー100質量部に対して1〜5質量部である請求項1または2記載のVリブドベルト。
- エチレン−α−オレフィンエラストマーのジエン含量が1〜3質量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載のVリブドベルト。
- エチレン−α−オレフィンエラストマーのムーニー粘度(ML(1+4)125℃)が30〜60である請求項1〜4のいずれか一項に記載のVリブドベルト。
- ベルト張力を30〜120N/リブの範囲に調整して請求項1〜5のいずれか一項に記載のVリブドベルトを使用する方法。
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