JPH08118508A - 小型歯付ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転むらを小さく抑えることができ、さらに
耐久性にもすぐれ、ＡＶ・音響機器や精密機器などにお
ける超軽負荷伝動用のベルトとして好適に使用しうる小
型歯付ベルトを提供すること。 【構成】 その内周面に一定ピッチで配された歯部を有
する本体内に、芯材が埋設された小型歯付ベルトであっ
て、前記本体が活性水素を有する官能基を少なくとも２
個有する活性水素含有化合物およびポリイソシアネート
を反応させてえられたプレポリマーと、ジエチルトリレ
ンジアミンの２，４体およびジエチルトリレンジアミン
の２，６体の混合物からなる架橋剤とを反応させてえら
れたポリウレタンエラストマーからなることを特徴とす
る小型歯付ベルト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型歯付ベルトに関す
る。さらに詳しくは、たとえばＶＴＲ、カーステレオな
どのＡＶ・音響機器や、たとえばプリンター、ロボッ
ト、計測機、カードリーダーなどの精密機器などにおい
て、回転むらの発生の抑制が要求される部位の精密回転
駆動用などの超軽負荷伝動用のベルトとして好適に使用
しうる小型歯付ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ、カーステレオなどのＡＶ
・音響機器や、プリンター、カードリーダーなどの精密
機器などにおいて、回転むらの発生の抑制を要する部位
には、小型の歯付ベルトが用いられており、なかでも、
たとえば図１に示される形状を有し、歯のピッチＰが２
ｍｍ程度以下のポリウレタン製の小型歯付ベルトが多用
されている。

【０００３】前記小型歯付ベルトは、一般に、接着処理
を施した繊維からなる芯線などが埋設されたポリウレタ
ンエラストマーの片面に、該ポリウレタンエラストマー
からなる歯部が一定ピッチで配設されて一体化されたも
のであり、前記ＡＶ・音響機器や精密機器に要求される
回転むらの発生の抑制を実現させるためには、かかるポ
リウレタンエラストマーとして、柔軟性に富み、かつ高
機械的強度を有するものが必要とされる。

【０００４】従来、小型歯付ベルトに用いられているポ
リウレタンエラストマーとしては、ポリオール成分とイ
ソシアネート成分とを反応させてえられたプレポリマー
に可塑剤を混合し、式：

【０００５】

【化３】

【０００６】で表わされるメチレンビス−ｏ−クロロア
ニリン（以下、ＭＯＣＡという）にて架橋せしめたもの
がある。

【０００７】しかしながら、ＭＯＣＡを架橋剤として用
いてえられたポリウレタンエラストマーは、その弾性を
低下させようとすると、機械的強度も同時に低下してし
まうといった欠点を有する。さらに、ＭＯＣＡは、将
来、入手が困難となるとの指摘もあり、架橋剤としてＭ
ＯＣＡに代わる化合物を用いることに関する検討が必要
とされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、将来、入手が困難とな
るとの指摘がある架橋剤を用いることなく、柔軟性に富
み、かつ高機械的強度を有するポリウレタンエラストマ
ーで本体および歯部が形成され、回転むらが小さい小型
歯付ベルトを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、そ
の内周面に一定ピッチで配された歯部を有する本体内
に、芯材が埋設された小型歯付ベルトであって、前記本
体が活性水素を有する官能基を少なくとも２個有する活
性水素含有化合物およびポリイソシアネートを反応させ
てえられたプレポリマーと、式：

【００１０】

【化４】

【００１１】で表わされるジエチルトリレンジアミンの
２，４体および式：

【００１２】

【化５】

【００１３】で表わされるジエチルトリレンジアミンの
２，６体の混合物からなる架橋剤とを反応させてえられ
たポリウレタンエラストマーからなることを特徴とする
小型歯付ベルトに関する。

【００１４】さらに、本発明は、前記芯材がポリエステ
ル繊維、ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維およびガラ
ス繊維の少なくとも１種からなる繊維糸または繊維布で
ある小型歯付ベルトに関する。

【００１５】

【作用および実施例】本発明に用いられるポリウレタン
エラストマーは、プレポリマーと架橋剤とを反応させて
えられるものである。

【００１６】前記プレポリマーをうる際に用いられる活
性水素含有化合物としては、１分子中にＯＨ基、ＮＨ₂
基などの活性水素を有する官能基を少なくとも２個、平
均２〜３個有し、重量平均分子量が５００〜５０００程
度のものが好適であり、たとえばポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレント
リオールなどのポリエーテルポリオール；ポリエチレン
アジペート、ポリプロピレンアジペート、ポリブチレン
アジペート、ポリカプロラクトンエステルなどのポリエ
ステルポリオール；ポリカーボネートポリオールなどが
あげられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用
いることができる。

【００１７】前記プレポリマーをうる際に用いられるポ
リイソシアネートとしては、たとえばトリレンジイソシ
アネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニ
レンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシア
ネートなどがあげられ、これらは単独でまたは２種以上
を混合して用いることができるが、とくにえられるプレ
ポリマーの粘度および反応性が好適で低コストである点
で、トリレンジイソシアネートが好ましく用いられる。

【００１８】前記活性水素含有化合物とポリイソシアネ
ートとの配合割合は、とくに限定がないが、えられるプ
レポリマーの粘度やポリウレタンエラストマーの物性を
考慮して、ポリイソシアネート中のＮＣＯ基と活性水素
含有化合物中の官能基との当量比（ＮＣＯ基／官能基）
の値が１．４〜１．７程度となるように調整することが
好ましい。

【００１９】前記活性水素含有化合物およびポリイソシ
アネートを、たとえば８０℃程度で３時間程度反応させ
ることによって、ＮＣＯ基含有量が２．５〜５重量％程
度のプレポリマーがえられる。

【００２０】本発明に用いられる架橋剤は、前記したよ
うに、式：

【００２１】

【化６】

【００２２】で表わされるジエチルトリレンジアミンの
２，４体（以下、ＤＥＴＤＡの２，４体という）および
式：

【００２３】

【化７】

【００２４】で表わされるジエチルトリレンジアミンの
２，６体（以下、ＤＥＴＤＡの２，６体という）の混合
物からなる。

【００２５】なお、本発明において、ＤＥＴＤＡの２，
４体とは、２，４−ジアミノ−３，５−ジエチルトルエ
ンとも表わされるものであり、またＤＥＴＤＡの２，６
体とは、２，６−ジアミノ−３，５−ジエチルトルエン
とも表わされるものである。

【００２６】前記混合物におけるＤＥＴＤＡの２，４体
とＤＥＴＤＡの２，６体との重量比（２，４体／２，６
体）は、７０／３０〜８０／２０程度であることが好ま
しい。なお、前記混合物には、調製時に必然的に生成さ
れた関連成分（残分）が、本発明の目的を阻害しない範
囲で、たとえば５重量％以下含有されていてもよい。

【００２７】前記ＤＥＴＤＡの混合物の配合量は、前記
プレポリマー中のＮＣＯ基の量によって異なり、混合物
中のＮＨ₂ 基とプレポリマー中のＮＣＯ基との当量比
（ＮＨ₂ 基／ＮＣＯ基）の値が０．８５〜１．０５とな
るように調整することが好ましい。かかる当量比の値が
０．８５よりも小さいばあいには、小型歯付ベルトを製
造する際に、芯材を埋設した成形体を金型から取り出す
ときの強度が充分でなく、破損するおそれがあり、また
かかる当量比の値が１．０５よりも大きいばあいには、
過剰のＤＥＴＤＡの混合物がえられるポリウレタンエラ
ストマー中に残存し、ポリウレタンエラストマーの強度
を低下させる傾向がある。なお、かかる当量比の値は、
０．９５程度に調整することがとくに好ましい。

【００２８】本発明に用いられるポリウレタンエラスト
マーとしては、その硬度が８０（ＪＩＳ Ａ）前後のも
のが小型歯付ベルトの歯部の機械的強度と柔軟性とのバ
ランスがよく、好適であり、かかる硬度をこの程度に調
整するために、必要に応じて、たとえばジオクチルフタ
レート、ジオクチルアジペートなどの可塑剤を、プレポ
リマー１００部（重量部、以下同様）に対して１０〜５
０部程度、たとえばプレポリマーや架橋剤に配合するこ
とが好ましい。

【００２９】さらに、前記ポリウレタンエラストマーに
は、必要により、通常歯付ベルト用のポリウレタンをう
る際に用いられている各種添加剤を、本発明の目的を阻
害しない範囲内で用いることができる。

【００３０】本発明の小型歯付ベルトにおいて、芯材は
抗張体として用いられており、かかる芯材にはとくに限
定がないが、屈曲耐久性や引張強度を充分に付与せしめ
ることを考慮すると、たとえばポリエチレンテレフタレ
ートなどのポリエステル繊維、ナイロン−６、ナイロン
−６，６などのポリアミド繊維、ポリｐ−フェニレンテ
レフタラミド、ｐ−フェニレンテレフタラミド−３，
４′−ジフェニルオキシテレフタラミド共重合体などの
ポリアラミド繊維およびガラス繊維の少なくとも１種
を、たとえば繊維糸や、織布、不織布などの繊維布など
として用いることが好ましい。なお、かかる繊維糸の断
面径や繊維布の厚さは、小型歯付ベルトの本体の厚さに
よって異なり、一概には決定することができないが、通
常０．１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。

【００３１】なお、前記芯材が埋設される部分にはとく
に限定がないが、通常本体内の歯部以外の部分である。

【００３２】本発明の小型歯付ベルトを製造する方法
は、とくに限定がないが、たとえば所望の歯部の形状と
歯数の凹溝を有する金型の内型に芯材を巻き付け、該内
型と外型とを組み合わせてできる隙間に、プレポリマー
および架橋剤、必要に応じて可塑剤、各種添加剤などか
らなる粘液組成物を注入し、加熱硬化させ、芯材とポリ
ウレタンエラストマーとの複合円筒体を金型から取り出
し、熟成後に所定の幅に切断する方法などを採用するこ
とができる。

【００３３】かくしてえられる本発明の小型歯付ベルト
は、たとえば図１および図２の概略説明図に示されるよ
うに、本体１内に芯材２が埋設されており、かかる本体
１が、その内周面に一定ピッチで配された、たとえば三
角歯（図１）や台形歯（図２）の歯部３を有するもので
ある。なお、図１および図２において、４は背面を示
す。また、本発明の小型歯付ベルトにおいて、歯のピッ
チＰやベルトの幅Ｗなどにはとくに限定がなく、適用す
るＡＶ・音響機器や精密機器の部位に応じて適宜調整す
ればよいが、通常、たとえば歯のピッチＰが０．５〜６
ｍｍ程度、ベルトの幅Ｗが０．５〜１０ｍｍ程度であれ
ばよい。

【００３４】本発明の小型歯付ベルトは、歯部を含む本
体が、柔軟性に富み、かつ機械的強度が大きいポリウレ
タンエラストマーで形成されたものであるので、その歯
部がプーリ溝と噛み合うときの干渉や抵抗が少なく、し
かも、たとえばモータの固有振動や負荷変動時の振動を
吸収するので、回転むらを小さく抑えることができる。
さらに、歯部を含む本体が、架橋剤としてＤＥＴＤＡの
２，４体およびＤＥＴＤＡの２，６体の混合物を用いて
えられたポリウレタンエラストマーで形成されたもので
あるので、屈曲耐久性にすぐれ、長期にわたる走行が可
能である。

【００３５】つぎに、本発明の小型歯付ベルトを実施例
に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実
施例のみに限定されるものではない。

【００３６】実施例１ ポリテトラメチレングリコール（重量平均分子量：１０
００、以下ＰＴＭＧという）に、２，４−トリレンジイ
ソシアネート（以下、ＴＤＩという）を、ＴＤＩ中のＮ
ＣＯ基とＰＴＭＧ中のＯＨ基との当量比（ＮＣＯ基／Ｏ
Ｈ基）の値が１．６４となるように加え、８０℃で３時
間反応させてえられたＮＣＯ基含有量が４．２重量％の
プレポリマーを７０℃に予熱した（これをＡ液とい
う）。

【００３７】一方、ＤＥＴＤＡの２，４体とＤＥＴＤＡ
の２，６体とその他残分との混合物（２，４体／２，６
体／その他残分（重量比）：７５／２０／５）からなる
架橋剤を、該架橋剤中のＮＨ₂ 基と前記プレポリマー中
のＮＣＯ基との当量比（ＮＨ₂ 基／ＮＣＯ基）の値が
０．９５となる量に計量し、かかる架橋剤に、可塑剤と
してジオクチルフタレート（以下、ＤＯＰという）を、
前記プレポリマー１００部に対して３０部添加した混合
物を３０℃に予熱した（これをＢ液という）。

【００３８】前記Ａ液およびＢ液を室温で約１分間混合
した液を、１００℃に予熱されたシート作製用金型内に
注入し、１００℃で約３時間硬化させたのち、金型から
取り出したポリウレタンエラストマーシート（厚さ：２
ｍｍ）を室温で約１週間熟成させ、物性測定用シートを
えた。

【００３９】また、図１に示されるような歯のピッチＰ
が１ｍｍの小型歯付ベルトの歯部の形状に対応した１８
０本の凹溝が形成された円筒状内型の外周に、ポリエス
テル繊維からなる繊維糸（断面径：０．１５ｍｍ）を
０．２ｍｍずつずらしてスパイラル状に巻き、その外側
に円筒状の外型を内型と同心に組み立て、１００℃に予
熱した。つぎに、内型と外型とで形成される隙間に、前
記Ａ液およびＢ液を注型機のミキシングヘッドで混合し
つつ注入し、１００℃で３時間型内で硬化させたのち型
から取り出すことにより、内周面に歯部を有し、本体内
にポリエステル繊維糸がスパイラル状に埋設された薄肉
円筒体をえた。この薄肉円筒体を１００℃で２４時間熟
成して冷却したのち、旋盤にて３ｍｍずつずらして切断
することにより、三角歯を有し、歯のピッチＰが１．０
ｍｍ、ベルトの幅Ｗが３ｍｍ、ベルトの周長が１８０ｍ
ｍのワウ・フラッター測定用小型歯付ベルトをえた。

【００４０】さらに、図２に示されるような歯のピッチ
Ｐが５．０８ｍｍ、歯数が８０の小型歯付ベルトの歯部
の形状に対応した内型を用い、ポリアミド繊維からなる
繊維糸（断面径：０．４ｍｍ）を０．７ｍｍずつずらし
てスパイラル状に巻いたほかは前記と同様にして、台形
歯を有し、歯のピッチＰが５．０８ｍｍ、ベルトの幅Ｗ
が９．４ｍｍ、ベルトの周長が４０６．４ｍｍの負荷耐
久テスト用小型歯付ベルトをえた。

【００４１】比較例１ 架橋剤としてＭＯＣＡを単独で用いたほかは、実施例１
と同様にして物性測定用シート、ワウ・フラッター測定
用小型歯付ベルトおよび負荷耐久テスト用小型歯付ベル
トをえた。

【００４２】比較例２ 架橋剤としてＭＯＣＡとトリイソプロパノールアミン
（以下、ＴＩＰＡという）との混合物（ＭＯＣＡ／ＴＩ
ＰＡ（重量比）：７１／２４）を用いたほかは、実施例
１と同様にして物性測定用シート、ワウ・フラッター測
定用小型歯付ベルトおよび負荷耐久テスト用小型歯付ベ
ルトをえた。

【００４３】つぎに、前記物性測定用シートを用い、硬
度（Ｈｓ）、引張り強度（ＴＢ）、伸び（ＥＢ）、引裂
き強度（ＴＲ）および貯蔵弾性率（Ｅ′）をＪＩＳ Ｋ
６３０１の方法に準拠して測定した。その結果を表１に
示す。

【００４４】なお、ＴＢおよびＥＢは、ダンベル状３号
試験片を、ＴＲは、Ｂ型試験片を用い、引張り速度は５
００ｍｍ／分とした。また物性測定用シートをゴム用動
的粘弾性測定装置にかけ、振動数１０Ｈｚ、伸張率５％
の条件下で動的粘弾性におけるＥ′を測定した。

【００４５】また、前記小型歯付ベルトを用い、回転む
らの尺度となるワウ・フラッター測定および負荷耐久テ
ストを以下の条件にて行なった。その結果を表１に示
す。

【００４６】（イ）ワウ・フラッター測定 図３の概略説明図に示される装置にて、ワウ・フラッタ
ー測定用小型歯付ベルト５を２個の同一プーリ６、６
（歯数：３０、ピッチ径：９．５５ｍｍ）に掛け、矢印
Ａの方向に２．９Ｎおよび５．８Ｎの張力（軸荷重）を
かけて駆動モータ７を６００ｒｐｍで回転させ、ワウ・
フラッター（Ｗ／Ｆ）を測定した。えられた結果をＲＭ
Ｓ，ＷＩＤＥ（全成分測定における実効値）で表わし
た。

【００４７】なお、図３中において、８はエンコーダ、
９はフラッターメータ、１０は周波数分析器、１１はＸ
−Ｙレコーダを示す。

【００４８】（ロ）負荷耐久テスト 負荷耐久テスト用小型歯付ベルトを２個のプーリ（歯
数：１６、ピッチ径：２５．８７ｍｍ）に掛け、１４７
Ｎの軸荷重でベルトを張り、回転数５０００ｒｐｍ、負
荷９００ワットの条件で強制走行させて、破損するまで
の時間（負荷耐久時間）を測定した。

【００４９】なお、表１中には、架橋剤の種類、可塑剤
の配合量および架橋剤中のＮＨ₂ 基またはＯＨ基とプレ
ポリマー中のＮＣＯ基との当量比（ＮＨ₂ 基／ＮＣＯ基
またはＯＨ基／ＮＣＯ基）の値（表１中、当量比の値と
示す）をあわせて示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１に示された結果から、ＤＥＴＤＡの
２，４体およびＤＥＴＤＡの２，６体の混合物が架橋剤
として用いられたポリウレタンエラストマーにて歯部を
含む本体が形成された実施例１の小型歯付ベルトは、架
橋剤として従来のＭＯＣＡが単独で用いられた比較例１
のベルトと比較して歯部の機械的強度が大きく、しかも
貯蔵弾性率が低く、柔軟性に富んだものであり、これら
の特性により、回転むら（ワウ・フラッター）を小さく
することができ、さらに耐久性にもすぐれたものである
ことがわかる。

【００５２】また、架橋剤としてＭＯＣＡおよびＴＩＰ
Ａの混合物が用いられた比較例２のベルトは、歯部およ
び本体が柔軟であり、回転むら（ワウ・フラッター）を
小さくすることはできるが、機械的強度が小さいため、
耐久性におとることがわかる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の小型歯付ベルトは、将来にわた
って安定して入手することができる架橋剤が用いられて
おり、しかも歯部を有する本体を形成するポリウレタン
エラストマーが高機械的強度を有し、柔軟性に富み、振
動吸収性にすぐれているので、ワウ・フラッターなどの
回転むらを小さく抑えることができ、さらに耐久性にも
すぐれたものであることから、たとえばＶＴＲ、カース
テレオなどのＡＶ・音響機器や、たえばプリンター、ロ
ボット、計測機、カードリーダーなどの精密機器などに
おける精密回転駆動用などの超軽負荷伝動用のベルトと
して好適に使用しうるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の小型歯付ベルトの一実施態様を示す概
略説明図である。

【図２】本発明の小型歯付ベルトの一実施態様を示す概
略説明図である。

【図３】小型歯付ベルトのワウ・フラッター測定に用い
た装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 芯材 ３ 歯部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その内周面に一定ピッチで配された歯部
   を有する本体内に、芯材が埋設された小型歯付ベルトで
   あって、前記本体が活性水素を有する官能基を少なくと
   も２個有する活性水素含有化合物およびポリイソシアネ
   ートを反応させてえられたプレポリマーと、式： 【化１】 で表わされるジエチルトリレンジアミンの２，４体およ
   び式： 【化２】 で表わされるジエチルトリレンジアミンの２，６体の混
   合物からなる架橋剤とを反応させてえられたポリウレタ
   ンエラストマーからなることを特徴とする小型歯付ベル
   ト。
2. 【請求項２】 芯材がポリエステル繊維、ポリアミド繊
   維、ポリアラミド繊維およびガラス繊維の少なくとも１
   種からなる繊維糸または繊維布である請求項１記載の小
   型歯付ベルト。