JP6887061B1 - ローエッジvベルト - Google Patents

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Abstract

ローエッジVベルト(B)は、ゴム組成物で形成されたベルト内周側の圧縮ゴム層(111)を含む。前記ゴム組成物は、ゴム成分と、セルロース系微細繊維と、短繊維とを含有する。前記短繊維は、前記ゴム組成物における含有量が前記ゴム成分100質量部に対して25質量部以上45質量部以下であり、且つ前記ゴム組成物における体積分率が12.5体積%以上である。

Description

本発明は、ローエッジVベルトに関する。
セルロース系微細繊維と短繊維との両方を含有するゴム組成物を伝動ベルトに用いることが知られている(例えば、特許文献1)
特許第6427302号公報
本発明は、ゴム組成物で形成されたベルト内周側の圧縮ゴム層を含むローエッジVベルトであって、前記ゴム組成物は、ゴム成分と、セルロース系微細繊維と、パラ系アラミド短繊維と、カーボンブラックとを含有し、前記パラ系アラミド短繊維は、前記ゴム組成物における含有量が前記ゴム成分100質量部に対して27質量部以上40質量部以下であり、且つ前記ゴム組成物における体積分率が12.5体積%以上であり、前記ゴム組成物における前記カーボンブラック及び前記パラ系アラミド短繊維の含有量の和が、前記ゴム成分100質量部に対して68質量部以上77質量部以下である。
実施形態に係るダブルコグドVベルトの一片の斜視図である。 実施形態に係るダブルコグドVベルトのベルト幅方向に沿った断面図である。 実施形態に係るダブルコグドVベルトのベルト長さ方向に沿った断面図である。 ベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。
以下、実施形態について詳細に説明する。
図1A〜Cは、実施形態に係るダブルコグドVベルトB(ローエッジVベルト)を示す。実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、例えば2輪車の変速装置における変速ベルトとして用いられる動力伝達部材である。実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、例えば、ベルト長さが700mm以上1400mm以下、ベルト最大幅が16mm以上40mm以下、及びベルト最大厚さが8.0mm以上18.0mm以下である。
実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、エンドレスのゴム製のベルト本体11を備える。ベルト本体11は、ベルト幅方向に沿った断面形状が、ベルト内周側の等脚台形とベルト外周側の横長矩形とが積層されるように組み合わされた形状に形成されている。ベルト本体11の両側の傾斜面は、プーリ接触部に構成されている。ベルト本体11は、ベルト内周側の圧縮ゴム層111と、ベルト厚さ方向の中間部の接着ゴム層112と、ベルト外周側の伸張ゴム層113との3層で構成されている。ベルト本体11の両側の傾斜面のプーリ接触部は、圧縮ゴム層111及び接着ゴム層112の両側面並びに伸張ゴム層113の両側面のベルト内周側の一部分で構成されている。
実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、圧縮ゴム層111のベルト内周側の表面を被覆するように設けられた被覆布12を備える。圧縮ゴム層111の内周には、ベルト長さ方向に沿った断面形状がサインカーブ状に形成された下コグ形成部111aが一定ピッチで配設されている。そして、この下コグ形成部111aが被覆布12で被覆されて下コグ13が構成されている。実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、接着ゴム層112のベルト厚さ方向の中間部に埋設された心線14を備える。心線14は、周方向に沿ってベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成して延びるように設けられている。伸張ゴム層113の外周には、ベルト長さ方向に沿った断面形状が矩形状に形成された上コグ15が一定ピッチで配設されている。
圧縮ゴム層111は、ゴム組成物Aで形成されている。圧縮ゴム層111を形成するゴム組成物Aは、ゴム成分と、セルロース系微細繊維と、短繊維とを含有する。ゴム組成物Aは、ゴム成分に、セルロース系微細繊維及び短繊維に加えて、各種のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴム組成物が加熱及び加圧されて架橋したものである。ゴム組成物Aは、後述するように優れた高負荷耐久性を得る観点から、短繊維がベルト幅方向に配向するように、列理方向がベルト幅方向及び反列理方向がベルト長さ方向にそれぞれ対応するように配置されていることが好ましい。
ゴム組成物Aのゴム成分としては、例えば、クロロプレンゴム(CR);エチレン・プロピレンコポリマー(EPR)、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン・オクテンコポリマー、エチレン・ブテンコポリマーなどのエチレン−α−オレフィンエラストマー;クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM);水素添加アクリロニトリルゴム(H−NBR)等が挙げられる。ゴム成分は、これらのうちの1種のゴム又は2種以上のブレンドゴムであることが好ましく、優れた高負荷耐久性を得る観点から、クロロプレンゴム(CR)を含むことがより好ましく、硫黄変性クロロプレンゴム(硫黄変性CR)を含むことが更に好ましい。
セルロース系微細繊維は、ゴム成分に分散して含有されている。セルロース系微細繊維は、植物繊維を細かくほぐすことで得られる植物細胞壁の骨格成分で構成されたセルロース微細繊維を由来とする繊維材料である。セルロース系微細繊維の原料植物としては、例えば、木、竹、稲(稲わら)、じゃがいも、サトウキビ(バガス)、水草、海藻等が挙げられる。これらのうち木が好ましい。
セルロース系微細繊維としては、セルロース微細繊維自体及びそれを疎水化処理した疎水化セルロース微細繊維が挙げられる。セルロース系微細繊維は、これらのうちの一方又は両方を含むことが好ましい。
セルロース系微細繊維としては、機械的解繊手段によって製造された高アスペクト比のもの及び化学的解繊手段によって製造された針状結晶のものが挙げられる。セルロース系微細繊維は、これらのうちの一方又は両方を含むことが好ましく、優れた高負荷耐久性を得る観点から、機械的解繊手段によって製造されたセルロース系微細繊維を含むことがより好ましい。
セルロース系微細繊維の平均繊維径は、例えば10nm以上1000nm以下である。セルロース系微細繊維の平均繊維長は、例えば0.1μm以上1000μm以下である。ゴム組成物Aにおけるセルロース系微細繊維の含有量は、優れた高負荷耐久性を得る観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下、より好ましくは1.5質量部以上10質量部以下、更に好ましくは2質量部以上5質量部以下である。
短繊維は、ゴム成分に分散して含有されており、優れた高負荷耐久性を得る観点から、ベルト幅方向に配向していることが好ましい。短繊維には、ベルト本体11の圧縮ゴム層111に対する接着性を付与するためのRFL処理等の接着処理が施されていることが好ましい。
短繊維としては、例えば、パラ系アラミド短繊維(ポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維)、メタ系アラミド短繊維、ナイロン66短繊維、ポリエステル短繊維、超高分子量ポリオレフィン短繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維、ポリアリレート短繊維、綿、ガラス短繊維、炭素短繊維等が挙げられる。短繊維は、これらのうちの1種又は2種以上を含むことが好ましく、優れた高負荷耐久性を得る観点から、パラ系アラミド短繊維を含むことが好ましく、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維を含むことがより好ましい。
短繊維の繊維長は、優れた高負荷耐久性を得る観点から、好ましくは1mm以上5mm以下、より好ましくは2mm以上4mm以下である。短繊維の繊維径は、同様の観点から、好ましくは5μm以上30μm以下、より好ましくは10μm以上15μm以下である。
ゴム組成物Aにおける短繊維の含有量は、ゴム成分100質量部に対して25質量部以上45質量部以下であって、優れた高負荷耐久性を得る観点から、好ましくは27質量部以上43質量部以下、より好ましくは30質量部以上40質量部以下、更に好ましくは32質量部以上38質量部以下である。ゴム組成物Aにおける短繊維の含有量は、同様の観点から、セルロース系微細繊維の含有量よりも多いことが好ましい。ゴム組成物Aにおける短繊維の含有量のセルロース系微細繊維の含有量に対する比(短繊維の含有量/セルロース系微細繊維の含有量)は、同様の観点から、好ましくは7.0以上16.0以下、より好ましくは9.0以上13.0以下である。
ゴム組成物Aにおける短繊維の体積分率は、12.5体積%以上であって、優れた高負荷耐久性を得る観点から、好ましくは12.5体積%以上25.0体積%以下、より好ましくは13.5体積%以上21.0体積%以下、更に好ましくは17.0体積%以上20.0体積%以下である。この体積分率は、短繊維の含有質量部をその比重で除した数値を、ゴム組成物Aの総質量部をその比重で除した数値で除し、それを100倍した値である。
ゴム組成物Aは、ゴム成分に分散したカーボンブラックを含有していてもよい。カーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック;SAF、ISAF、N−339、HAF、N−351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N−234などのファーネスブラック;FT、MTなどのサーマルブラック;アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、これらのうちの1種又は2種以上を含むことが好ましく、優れた高負荷耐久性を得る観点から、算術平均粒子径が50μm以下のカーボンブラックを含むことがより好ましく、FEFを含むことが更に好ましい。
ゴム組成物Aにおけるカーボンブラックの含有量は、優れた高負荷耐久性を得る観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30質量部以上80質量部以下、より好ましくは50質量部以上60質量部以下である。
ゴム組成物Aがカーボンブラックを含有する場合、ゴム組成物Aにおけるカーボンブラックの含有量は、優れた高負荷耐久性を得る観点から、セルロース系微細繊維の含有量よりも多いことが好ましい。ゴム組成物Aにおけるカーボンブラックの含有量のセルロース系微細繊維の含有量に対する比(カーボンブラックの含有量/セルロース系微細繊維の含有量)は、同様の観点から、好ましくは5.0以上19.0以下、より好ましくは10.0以上16.0以下である。
ゴム組成物Aがカーボンブラックを含有する場合、ゴム組成物Aにおけるカーボンブラックの含有量は、短繊維の含有量よりも多くても、少なくても、同一であっても、いずれでもよいが、優れた高負荷耐久性を得る観点から、短繊維の含有量と同一又は短繊維の含有量よりも多いことが好ましい。ゴム組成物Aにおけるカーボンブラックの含有量の短繊維の含有量に対する比(カーボンブラックの含有量/短繊維の含有量)は、好ましくは0.30以上2.8以下、より好ましくは0.80以上1.9以下である。ゴム組成物Aにおけるカーボンブラック及び短繊維の含有量の和は、同様の観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは64質量部以上77質量部以下、より好ましくは69質量部以上74質量部以下である。
ゴム組成物Aは、その他のゴム配合剤として、可塑剤、加工助剤、老化防止剤、架橋剤、共架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等を含有していてもよい。
接着ゴム層112及び伸張ゴム層113も、圧縮ゴム層111と同様に、ゴム成分に各種のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴム組成物が加熱及び加圧されて架橋したゴム組成物で形成されている。接着ゴム層112及び/又は伸張ゴム層113を形成するゴム組成物は、圧縮ゴム層111を形成するゴム組成物Aと同一であってもよい。
被覆布12は、例えば、綿、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の糸で形成された織布、編物、不織布等で構成されている。被覆布12には、ベルト本体11の圧縮ゴム層111に対する接着性を付与するためのRFL処理等の接着処理が施されていることが好ましい。
心線14は、ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の撚糸で構成されている。心線14には、ベルト本体11の接着ゴム層112に対する接着性を付与するためのRFL処理等の接着処理が施されていることが好ましい。
以上の構成の実施形態に係るダブルコグドVベルトBによれば、両側面がプーリ接触部の主要部を構成する圧縮ゴム層111を形成するゴム組成物Aがセルロース系微細繊維と短繊維とを含有し、短繊維のゴム組成物における含有量がゴム成分100質量部に対して25質量部以上45質量部以下であり、且つ短繊維のゴム組成物における体積分率が12.5体積%以上であることにより、優れた高負荷耐久性を得ることができる。これは、圧縮ゴム層111がゴム組成物Aで形成されていることにより、プーリ接触部の摩擦係数が下げられるので、高負荷でのベルト走行において、ダブルコグドVベルトBがプーリから抜けるときの摩擦抵抗が小さいためにエネルギーロスが少なく、その結果、発熱が抑制されるためであると推測される。このような作用効果は、例えばベルトのプーリへの最小巻き付け径が70mm以上である大型2輪車の変速装置のようなベルトに高トルク及び高負荷がかかる用途において特に有効である。
実施形態に係るダブルコグドVベルトBは、従来から一般的に行われている公知の方法で製造することができる。
なお、上記実施形態では、ダブルコグドVベルトBとしたが、特にこれに限定されるものではなく、ベルト内周側のみに下コグが設けられたシングルコグドVベルトであってもよく、また、コグが設けられていないローエッジVベルトであってもよい。
上記実施形態では、ベルト内周側の表面を被覆する被覆布12を備えた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、ベルト内周側の表面を被覆する被覆布12に加えて、又は、ベルト内周側の表面を被覆する被覆布12に代えて、ベルト外周側の表面を被覆する被覆布を備えた構成であってもよく、また、ベルト内周側及びベルト外周側の表面を被覆する被覆布を有さない構成であってもよい。
(ダブルコグドVベルト)
以下の実施例1〜5及び比較例1〜2のダブルコグドVベルトを作製した。それぞれの圧縮ゴム層を形成するゴム組成物の構成は表1にも示す。
<実施例1>
クラフトパルプを、その含有量が1質量%となるように水に加えて攪拌機で予備混合した後、それを微粒化装置(スターバースト スギノマシン社製)に投入し、150MPaに加圧してセラミックスボールに衝突させる処理を8回繰り返すことにより、機械的解繊手段によって製造されたセルロース系微細繊維の水分散体を調製した。
セルロース系微細繊維の水分散体を、硫黄変性CRラテックスに、セルロース系微細繊維の含有量が硫黄変性CRラテックスのゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して3質量部となるように混合し、その混合液を風乾して固形化させた。
固体のCR-セルロース系微細繊維複合体をゴム混練機に投入して混練し、そこに、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して、50質量部のカーボンブラック(FEF 算術平均粒子径:43μm)、5質量部の可塑剤(DOS)、1質量部の加工助剤(ステアリン酸)、2.3質量部の老化防止剤、5質量部の共架橋剤(ビスマレイミド)、及び5質量部の酸化マグネシウムを投入して混練し、その後、更に5質量部の酸化亜鉛及び25質量部のRFL処理を施したパラ系アラミド短繊維(コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維、繊維長3mm、繊維径12μm)を投入して混練することにより未架橋ゴム組成物を調製した。
そして、この未架橋ゴム組成物を、列理方向が幅方向及び反列理方向がベルト長さ方向にそれぞれ対応するように配置して架橋させたゴム組成物で圧縮ゴム層を形成した上記実施形態と同様の構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを実施例1とした。
なお、接着ゴム層及び伸張ゴム層は、ゴム成分が硫黄変性CRのゴム組成物で形成した。被覆布は、RFL処理及びゴム糊処理を施したポリエステル繊維の織布で構成した。心線は、RFL処理及びゴム糊処理を施したパラ系アラミド繊維の撚糸で構成した。ベルトサイズは、ベルト長さが1200mm、ベルト最大幅が33mm、及びベルト最大厚さが16.0mmとした。
<実施例2>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して43質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して25質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを実施例2とした。
<実施例3>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して35質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して35質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを実施例3とした。
<実施例4>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して28質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して40質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを実施例4とした。
<実施例5>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して20質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して45質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを実施例5とした。
<比較例1>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して58質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して20質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを比較例1とした。
<比較例2>
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して13質量部とし、パラ系アラミド短繊維の含有量を、ゴム成分の硫黄変性CR100質量部に対して50質量部としたことを除いて実施例1と同一構成のダブルコグドVベルトを作製し、それを比較例2とした。
Figure 0006887061
(試験方法)
図2は、ベルト走行試験機20のプーリレイアウトを示す。
このベルト走行試験機20は、左右に間隔をおいて設けられた駆動プーリ21及び従動プーリ22を備える。駆動プーリ21は、プーリ径が75mmであり、外周にV溝を有する。従動プーリ22は、プーリ径が210mmであり、外周にV溝を有する。
実施例1〜5及び比較例1〜2のそれぞれのダブルコグドVベルトBについて、駆動プーリ21及び従動プーリ22のV溝に嵌め入れるように巻き掛けた。そして、雰囲気温度80℃の下、駆動プーリ21を回転数6000rpmで回転させ、その状態で駆動プーリ21の入力トルクが70N・mとなる回転トルク負荷を従動プーリ22に与え、切断するまでベルト走行させた。そして、ベルト走行開始から切断までの走行時間を高負荷耐久寿命として測定した。また、非接触型温度計を用いてベルト走行中のベルト温度を測定し、その最高値を記録した。
(試験結果)
試験結果を表2に示す。この表2によれば、実施例1〜5は、比較例1〜2に比べて、高負荷耐久性が優れることが分かる。また、実施例1〜5は、比較例1〜2に比べて、ベルト走行中のベルト温度が低いことが分かる。
Figure 0006887061
本発明は、ローエッジVベルトに関する。
B ダブルコグドVドベルト(ローエッジVベルト)
11 ベルト本体
111 圧縮ゴム層
111a 下コグ形成部
112 接着ゴム層
113 伸張ゴム層
12 被覆布
13 下コグ
14 心線
15 上コグ
20 ベルト走行試験機
21 駆動プーリ
22 従動プーリ

Claims (14)

  1. ゴム組成物で形成されたベルト内周側の圧縮ゴム層を含むローエッジVベルトであって、
    前記ゴム組成物は、ゴム成分と、セルロース系微細繊維と、パラ系アラミド短繊維と、カーボンブラックとを含有し、
    前記パラ系アラミド短繊維は、前記ゴム組成物における含有量が前記ゴム成分100質量部に対して27質量部以上40質量部以下であり、且つ前記ゴム組成物における体積分率が12.5体積%以上であり、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラック及び前記パラ系アラミド短繊維の含有量の和が、前記ゴム成分100質量部に対して68質量部以上77質量部以下であるローエッジVベルト。
  2. 請求項1に記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム成分がクロロプレンゴムを含むローエッジVベルト。
  3. 請求項1又は2に記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記セルロース系微細繊維が、機械的解繊手段によって製造されたセルロース系微細繊維を含むローエッジVベルト。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記セルロース系微細繊維の含有量が、ゴム成分100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であるローエッジVベルト。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維がコポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維を含むローエッジVベルト。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記パラ系アラミド短繊維の含有量が前記セルロース系微細繊維の含有量よりも多いローエッジVベルト。
  7. 請求項6に記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記パラ系アラミド短繊維の含有量の前記セルロース系微細繊維の含有量に対する比が7.0以上16.0以下であるローエッジVベルト。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記カーボンブラックがFEFを含むローエッジVベルト。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して30質量部以上80質量部以下であるローエッジVベルト。
  10. 請求項1乃至9のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量が前記セルロース系微細繊維の含有量よりも多いローエッジVベルト。
  11. 請求項10に記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量の前記セルロース系微細繊維の含有量に対する比が5.0以上19.0以下であるローエッジVベルト。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量の前記パラ系アラミド短繊維の含有量に対する比が0.30以上2.8以下であるローエッジVベルト。
  13. 請求項1乃至12のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量が、前記パラ系アラミド短繊維の含有量と同一又は前記パラ系アラミド短繊維の含有量よりも多いローエッジVベルト。
  14. 請求項1乃至13のいずれかに記載されたローエッジVベルトにおいて、
    前記カーボンブラックの算術平均粒子径が50μm以下であるローエッジVベルト。
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