JPH11132292A

JPH11132292A - ポリウレタン製歯付ベルト

Info

Publication number: JPH11132292A
Application number: JP31582197A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Fujita; 昌久藤田; Kazumasa Harada; 和政原田; Hiroshi Okawa; 博司大川
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリウレタン製歯付ベルトにおいて、紫外線
にさらされた状況下において使用または保管しても変色
が極めて少なく抑えられ、外観的に経時変化が少なく、
プーリとのかみ合い時において発音を抑える事務所等の
静粛な環境下で使用されるポリウレタン製歯付ベルトを
提供する。【解決手段】内側に一定ピッチで歯部５と溝部６を交
互に形成し、ピッチライン位置に抗張体３を埋設せし
め、ポリウレタン弾性体にはベンゾトリアゾール系の紫
外線吸収剤とヒンダードアミン系紫外線安定剤及びヒン
ダードフェノール系の酸化防止剤をブレンドした耐光安
定剤を添加したポリウレタン製歯付ベルト１において、
滑剤としてラードを添加したポリウレタン製歯付ベルト
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明はポリウレタン製歯付
ベルトに係り、詳しくはポリウレタン製歯付ベルトの耐
光性を改善し、音の発生を防ぐものに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より歯付ベルトの素材としては、ゴ
ムやポリウレタンが使用されてきた。ゴムは外観性に劣
るという問題があった。それに対してポリウレタン製の
ベルトはゴムに比べて外観性に優れ、ゴムベルトのとき
のゴム落ちのような周囲に摩耗屑を落としてしまうとい
う欠点がないという理由で、その範囲は広範囲に渡って
いる。

【０００３】ところが、ポリウレタンの欠点として紫外
線による変色が挙げられる。ポリウレタンは紫外線に長
期に渡ってさらされると変色してしまい、外観的な質が
落ちてしまう。そのためにポリウレタン製の歯付ベルト
は、屋外は勿論屋内において保管した場合も、窓からの
採光および蛍光燈などの照明中の紫外線によって変色し
てしまい、使用しているあいだに変色してしまうという
ことがあったり、ベルトとして製造したあとに長期間保
管することができないという問題があった。そこで、
ポリウレタンにベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤と
ヒンダードフェノール系の酸化防止剤を添加することに
より耐光性を向上させたウレタンベルトが提案されてい
た。

【０００４】ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒ
ンダードフェノール系の酸化防止剤を添加したポリウレ
タンを用いたポリウレタン製歯付ベルトは紫外線にさら
されたときの変色が若干少なくなったものの、まだ充分
といえるものではなく、更なる改良が望まれていた。

【０００５】そこで、ポリウレタンにベンゾトリアゾー
ル系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定
剤とヒンダードフェノール系の酸化防止剤を添加するこ
とによって、紫外線吸収剤と紫外線安定剤の相乗効果が
大きく、紫外線による変色を大きく抑えることができ、
ベルトの外観の経時変化を極力少なくすることができ
た。（特公平８−１６５０４）さらに、ポリウレタン製歯付ベルトにおいては、例えば
静粛さを要求される事務所等の場所で、プリンターのキ
ャリッジベルトに使用された場合やファクシミリの用紙
送りに使用された場合、プーリとのかみ合い状況下で
「ピチピチ」という音、あるいは「ギシギシ」という音
が発生した場合、問題となることがあった。

【０００６】ここで本発明の目的とするところはポリウ
レタン製の歯付ベルトにおいて、紫外線にさらされた状
況下において使用または保管しても変色が極めて少なく
抑えられ、外観的に経時変化の少なく、プーリとのかみ
合い時において発音を抑えるポリウレタン製歯付ベルト
を提供するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために請求項１としては内側に一定ピッチ
で歯部と溝部を交互に形成し、ピッチライン位置に抗張
体を埋設せしめたポリウレタン製歯付ベルトにおいて、
ポリウレタン弾性体にはベンゾトリアゾール系の紫外線
吸収剤とヒンダードアミン系紫外線安定剤及びヒンダー
ドフェノール系の酸化防止剤をブレンドした耐光安定
剤、そして滑剤を添加した組成物を用いたことを特徴と
するポリウレタン製歯付ベルトにある。請求項１記載の
ポリウレタン製歯付ベルトを使用すれば、紫外線吸収剤
と紫外線安定剤の相乗効果が大きく、紫外線による変色
を大きく抑えることができ、ベルトの外観の経時変化を
極力少なくすることができる。さらに、ポリウレタンに
滑剤を添加することによってベルトとプーリとのかみ合
い時において発音を抑えることができる。

【０００８】請求項２記載の発明によると滑剤がラード
である請求項１記載のポリウレタン製歯付ベルトにあ
る。滑剤としてラードを使用することにより、ベルト表
面にラードが析出することによってベルト表面の摩擦係
数が下がり、ベルトがプーリ及びプーリのフランジと干
渉した場合でも音の発生を抑えることができる。

【０００９】請求項３記載の発明によると、ポリウレタ
ン１００重量部に対して滑剤を０．５〜１０重量部添加
する請求項１又は２に記載のポリウレタン製歯付ベルト
にある。滑剤量を制限することによってポリウレタン弾
性体の物性を低下させることなしに、十分音の発生を抑
えることができる。

【００１０】請求項４記載の発明によると、内側に一定
ピッチで歯部と溝部を交互に形成し、ピッチライン位置
に抗張体を埋設せしめ、ポリウレタン弾性体にはベンゾ
トリアゾール系の紫外線吸収剤を０．０８〜１．６重量
部、ヒンダードアミン系紫外線安定剤を０．０８〜１．
６重量部、及びヒンダードフェノール系の酸化防止剤を
０．０４〜０．８重量部ブレンドした耐光安定剤を添加
したポリウレタン製歯付ベルトにおいて、ポリウレタン
１００重量部に対して０．５〜１０重量部のラードを添
加することによって、ポリウレタン弾性体の物性の低下
を防ぎ、変色防止の効果も十分に得られ、さらには音の
発生をより一層抑えることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ説明する。図１は本発明のポリウレタン製歯付ベ
ルトであり、（ａ）は一部破断斜視図、（ｂ）は断面図
であり、ベルト長手方向に一定ピッチで歯部５と溝部６
を交互に有し、ベルトピッチライン上にガラス繊維、ポ
リエステル繊維、アラミド繊維等からなる心線３を埋設
した構成からなっている。図２は、本発明の実施の形態
の他例を示すものであり、前記心線３とベルト溝部表面
との間に心線を保護する厚み０．１〜１．０ｍｍの保護
層４が心線３に隣接して設けられている。

【００１２】ここで、ベルト本体を構成するポリウレタ
ン弾性体はイソシアネートとして、ＴＤＩおよびＭＤＩ
等が、ポリオールとしてはＰＴＭＧ、アジペート系等で
構成されている。

【００１３】また、このポリウレタン弾性体は耐光安定
性を改善した組成物であり、耐光安定剤がポリウレタン
１００重量部に対して０．２〜４．０重量部の割合で添
加されている。そして、本発明で使用される耐光安定剤
は、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダード
アミン系の紫外線安定剤および、ヒンダードフェノール
系の酸化防止剤の三つの成分からなり、ベンゾトリアゾ
ール系の紫外線吸収剤としては例えばメチル−３−〔３
−ｔ−ブチル−５−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−
イル）−４−ヒドロキシフェニル〕プロピオネートとポ
リエチレングリコールとの縮合物が挙げられる。またヒ
ンダードアミン系の紫外線安定剤としては例えばビス
（１、２、２、６、６−ペンタメチル−４−ピペリジ
ル）セバケートが挙げられる。更にヒンダードフェノー
ル系の酸化防止剤としては例えばトリエチレングリコー
ル−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒ
ドロキシフェニル）プロピオネート〕が挙げられる。

【００１４】また、三つの成分の夫々の添加量はポリウ
レタン１００重量部に対してベンゾトリアゾール系に紫
外線吸収剤が０．０８〜１．６重量部であり、ヒンダー
ドアミン系の紫外線安定剤が０．０８〜１．６重量部で
あり、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤が０．０４
〜０．８重量部の範囲内であることが好ましい。これら
の添加量のうちベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の
添加量が０．０８重量部未満であると変色に対する効果
がなくなり、１．６重量部を越えるとウレタンの物性が
低下する。

【００１５】またヒンダードアミン系の紫外線安定剤の
添加量が０．０８重量部未満であると変色に対する効果
がなくなり、１．６重量部を越えるとウレタンの物性が
低下するので好ましくない。更にヒンダードフェノール
系の酸化防止剤の添加量が０．０４重量部未満であると
日光暴露後、ウレタンの物性の維持ができないという問
題があり、０．８重量部を越えるとやはりウレタンの物
性が低下するので好ましくない。

【００１６】さらにこのポリウレタン弾性体は滑剤を添
加した組成物であり、滑剤の種類としては油脂（高級脂
肪酸のトリグリセリド）、二硫化モリブデン、木蝋等が
挙げられる。さらに油脂として動物性固体脂としてラー
ド（豚脂）や牛脂があり、植物性固体脂としてヤシ油が
ある。ここで、二硫化モリブデンは比重が大きいために
歯部内に二硫化モリブデンを充填させるには製法が限ら
れ、さらに木蝋はコストが高く作業性も良くないという
問題がある。

【００１７】上記のことから、ここでは油脂がベルト表
面に滲み出しベルト表面の摩擦係数を下げるために好ま
しい。特にラード（飽和脂肪酸を多く含むトリグリセリ
ド）は分子量が８００程度であり、ウレタンの軟質のセ
グメント中を適度な速度で通過し、ポリウレタン表面に
析出することより、持続性のある滑剤として好ましい。
ここで、分子量が５００より小さければ早期に滑剤が消
費され、また分子量が２０００より大きくなれば、滑剤
が軟質のセグメント中をゆっくりとした速度で移動する
ので、滑剤の効果が早期に出現せず早期に音が発生する
問題がある。さらに、配合コスト、作業性の面から考慮
してもラード（飽和脂肪酸を多く含むトリグリセリド）
が最も好ましい。

【００１８】滑剤をウレタンプレポリマーに添加する方
法としては、例えばラードの場合は融点が３０〜３８°
Ｃであり、それ以上の温度をラードにかけ液体状にした
上で、ウレタンプレポリマーに添加し攪拌した後さらに
硬化剤を混合し攪拌するとすぐに注型を行い一定時間所
定の温度で架橋後脱型してベルトスリーブとし、その
後、所定幅にカットしてポリウレタン製歯付ベルトを得
る。

【００１９】上記の成形方法としては特に限定されず、
通常の注型法、あるいは内型と外型を所定の回転数で回
転させ、上記混合液を注型後、遠心力にて内型と外型の
間のキャビティ内に液体を充填して所定の温度で架橋を
行う、遠心成形法であっても良い。

【００２０】そして、滑剤の添加量としては、ポリウレ
タン１００重量部に対して０．５〜１０重量部滑剤を添
加するのが好ましい。ここで、滑剤の添加量が０．５重
量部未満であると滑剤の効果が少なく、発音を抑制する
ことができにくく、また滑剤の添加量が１０重量部を越
えるとポリウレタン弾性体の物性が低下し、歯付ベルト
としての寿命が短くなる。

【００２１】

【実施例】実施例１としてポリエーテル系ウレタンプレ
ポリマー１００重量部に硬化剤として３，３′−ジクロ
ロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンと耐光安定剤
としてポリウレタン１００重量部にベンゾトリアゾール
系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤
とヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が
２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２重
量部添加しさらに滑剤としてラードを１０重量部添加し
たものからなるＳ３Ｍタイプの歯付ベルトを用いた。実
施例２として実施例１のプレポリマー１００重量部に実
施例１の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１００
重量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダ
ードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系
の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜた
ものを耐光安定剤として０．２重量部添加しさらにラー
ドを０．５重量部添加した。

【００２２】比較例１としては耐光安定剤及び滑剤を添
加していないポリウレタンのみからなるＳ３Ｍタイプの
歯付ベルトを用いた。比較例２としてポリウレタン１０
０重量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒン
ダードフェノール系の酸化防止剤をブレンド比が１：１
で混ぜたものを耐光安定剤として２重量部添加したもの
からなるＳ３Ｍタイプの自転車用歯付ベルトを用いた。
この時、滑剤としてラードをポリウレタン１００に対し
て１０重量部添加した。比較例３としてポリウレタン１
００重量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒ
ンダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノー
ル系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混
ぜたものを耐光安定剤として０．１重量部添加したもの
からなるＳ３Ｍタイプの歯付ベルトを用いた。この時滑
剤としてラードをポリウレタン１００に対して１０重量
部添加した。比較例４としてポリウレタン１００重量部
に実施例の硬化剤と耐光安定剤としてポリウレタン１０
０重量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒン
ダードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール
系の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜ
たものを耐光安定剤として２重量部添加したものを用い
た。この時滑剤は添加しなかった。

【００２３】以上の実施例１及び２と、比較例１〜３の
ベルトで、加速変色テスト（サンシャインテスト）を行
った。加速変色テスト（サンシャインテスト）はサンシ
ャインカーボンウェザーメーターを使用し、温度条件は
６３±３°Ｃとした。変色判定方法は、ハンター色差式
を使用し測定値は、Ｌ、ａ、ｂ、ΔＬ、Δａ、Δｂ、Δ
Ｅ（Ｈ）で基準値としてサンシャインテスト前のサンプ
ルのＬ、ａ、ｂを用い、色差ΔＥ（Ｈ）を色差ΔＥ（Ｈ）＝〔（ΔＬ）²＋（Δａ）²＋（Δｂ）
²〕^1/2 の式で算出しサンシャイン時間に対する色差ΔＥ（Ｈ）
の値をグラフにした。その結果を図３に示す。

【００２４】何も添加しなかった比較例１は、耐光安定
剤を２重量部添加した実施例１よりも１２倍以上の速度
で変色を起こしている。更に、変色の収束点で、変色程
度が比較例１は実施例１と比べて倍になっている。ま
た、比較例２及び比較例３と比べても実施例１、実施例
２はかなり変色の度合いは小さくなっている。よって、
変色を十分に防止するには耐光安定剤をポリウレタン１
００重量部に対して０．２重量部は添加する必要があ
り、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダード
アミン系の紫外線安定剤および、ヒンダードフェノール
系の酸化防止剤の三つの成分からなり、ベンゾトリアゾ
ール系の紫外線吸収剤の三成分を添加することが必須で
ある。

【００２５】次に、図４のような騒音測定試験機にて発
音試験を行った。モータとしては、実際にファクシミリ
の紙送りに使用されるハイブリッド型ステッピングモー
タを使用して音圧の評価を行った。図４において歯付ベ
ルト１を駆動プーリ８と従動プーリ９との間に懸架し、
さらに軸間距離調整用ハンドル１２とＬＭガイド１４を
用いて歯付ベルト１に張力を与え、従動側プーリ９に１
ｋｇ・ｃｍのトルクが掛かるようにした。そして、パル
ス発振器を６７０ｐ．ｐ．ｓ．の発振数に設定し、ＰＭ
ドライバーを作動させステッピングモータ１５を回転さ
せた。そして、図４（ｂ）のように駆動プーリ８からの
距離を２０ｍｍ離して普通騒音計にて発音の測定を行っ
た。このとき駆動プーリ８の歯数は１７歯、従動プーリ
の歯数は４６歯であった。そしてその結果を表１に示
す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１よりも明らかなように、ラードをポリ
ウレタン１００重量部に対して１０重量部添加した実施
例１のベルトは、比較例１及び比較例４に比べると７ｄ
Ｂ程音圧が下がっており、比較例と比べて十分静粛にな
ると考えられる。ラードをポリウレタン１００重量部に
対して０．５重量部添加した実施例２のベルトは、比較
例１及び比較例４に比べて音圧は低くなっているが、実
施例１と比べると、比較例１及び比較例４に近づいてお
り、これよりラードの添加量を少なくするとほぼラード
を添加しない状態と変わらなくなることがわかる。

【００２８】前述の実施例１の歯付ベルトと同じ配合で
あるポリウレタン１００重量部にベンゾトリアゾール系
の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤と
ヒンダードフェノール系の酸化防止剤のブレンド比が
２：２：１の割合で混ぜたものを耐光安定剤として２重
量部添加し、滑剤としてラードを０．５重量部混ぜたポ
リウレタン組成物を用い、シートを作成したものを実施
例３とし、実施例４としてポリウレタン１００重量部に
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミ
ン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化防
止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを耐
光安定剤として３重量部添加し、滑剤としてラードを１
０重量部添加したものを用い、実施例３と同様に作製し
たシートを用意し、比較例５としてポリウレタン１００
重量部にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダ
ードアミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系
の酸化防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜた
ものを耐光安定剤として５重量部添加したものを用い、
さらに滑剤としてラードを１０重量部添加したものを用
いた。また、比較例６としてポリウレタン１００重量部
にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードア
ミン系の紫外線安定剤とヒンダードフェノール系の酸化
防止剤のブレンド比が２：２：１の割合で混ぜたものを
耐光安定剤として３重量部添加し、さらに滑剤としてラ
ードを１５重量部添加したものを用いた。

【００２９】これらの実施例３と実施例４と比較例５の
シートを使って静的物性の評価を行った。シート作製条
件は次の通りである。原料温度：６０°Ｃキュアー条件：１１０°Ｃ×３ｈｒｓ＋６０°Ｃ×２４
ｈｒｓ

【００３０】

【表２】

【００３１】表１からわかるように、耐光安定剤の添加
量がポリウレタン１００重量部に対し２．０重量部であ
り、ラードの添加量が同じく１０重量部である実施例３
と耐光安定剤の添加量が３．０重量部であり、ラードの
添加量が１０重量部である実施例４に比べて、ラードの
添加量は同じく１０重量部であるが、耐光安定剤の量が
５．０重量部である比較例５は物性が低下しており、耐
光安定剤はポリウレタン１００重量部に対して４．０重
量部以内であることが必要となる。さらに、耐光安定剤
の量が３．０重量部の添加であってもラードを１５重量
部添加した比較例６も又物性が低下しており、ラードは
ポリウレタン１００重量部に対して１０重量部以内であ
ることが必要となる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、内側に一定ピッチで歯部と溝部を交互に形
成し、ピッチライン位置に抗張体を埋設せしめ、ポリウ
レタン弾性体にはベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤
とヒンダードアミン系紫外線安定剤及びヒンダードフェ
ノール系の酸化防止剤をブレンドした耐光安定剤を添加
したポリウレタン製歯付ベルトにおいて、滑剤を添加し
たことより、紫外線吸収剤と紫外線安定剤の相乗効果が
大きく、紫外線による変色を大きく抑えることができ、
ベルトの外観の経時変化を極力少なくすることができ、
さらにポリウレタンに滑剤を添加することによってベル
トとプーリとのかみ合い時において発音を抑える効果が
ある。

【００３３】請求項２記載の発明によると、滑剤がラー
ドであるあることにより、ベルト表面にラードが析出す
ることによってベルト表面の摩擦係数が下がり、ベルト
がプーリ及びプーリのフランジと干渉した場合でも音の
発生を抑える効果がある。

【００３４】請求項３記載の発明によると、ポリウレタ
ン１００重量部に対して滑剤を０．５〜１０重量部添加
するポリウレタン製歯付ベルトを使用することによっ
て、滑剤を適量使用することとなりポリウレタン弾性体
の物性を低下させることなしに、十分音の発生を抑える
ことができる効果がある。

【００３５】請求項４記載の発明によると、各成分の量
を限定した耐光安定剤を使用し、さらにはポリウレタン
１００重量部に対して０．５〜１０重量部のラードを添
加することによって、ポリウレタン弾性体の物性の低下
を防ぎ、変色防止の効果も十分に得られ、さらには音の
発生をより一層抑えることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）は一部破断斜視図、（ｂ）は一部の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の他例を示す一部の断面図
である。

【図３】サンシャイン時間に対し色差（ΔＥ）をプロッ
トしたグラフである。

【図４】ファクシミリの実機モータを用いた発音試験機
の概略図である。

【符号の説明】

１ポリウレタン製歯付ベルト２背面部３心線４帆布５歯部６歯底部７発音試験機８駆動プーリ９従動プーリ１０ＰＭドライバー１１パルス発振器１２軸間距離調整用ハンドル１３普通騒音計１４ＬＭガイド１５ハイブリッド型ステッピングモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 5:3495 5:17 5:13 5:10）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側に一定ピッチで歯部と溝部を交互に
形成し、ピッチライン位置に抗張体を埋設せしめポリウ
レタン弾性体にはベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤
とヒンダードアミン系紫外線安定剤及びヒンダードフェ
ノール系の酸化防止剤をブレンドした耐光安定剤を添加
したポリウレタン製歯付ベルトにおいて、滑剤を添加し
たことを特徴とするポリウレタン製歯付ベルト。
【請求項２】滑剤がラードであることを特徴とする請
求項１記載のポリウレタン製歯付ベルト。
【請求項３】ポリウレタン１００重量部に対して滑剤
を０．５〜１０重量部添加する請求項１又は２に記載の
ポリウレタン製歯付ベルト。
【請求項４】内側に一定ピッチで歯部と溝部を交互に
形成し、ピッチライン位置に抗張体を埋設せしめ、ポリ
ウレタン弾性体にはベンゾトリアゾール系の紫外線吸収
剤を０．０８〜１．６重量部、ヒンダードアミン系紫外
線安定剤を０．０８〜１．６重量部、及びヒンダードフ
ェノール系の酸化防止剤を０．０４〜０．８重量部ブレ
ンドした耐光安定剤を添加したポリウレタン製歯付ベル
トにおいて、ポリウレタン１００重量部に対して０．５
〜１０重量部のラードを添加したことを特徴とするポリ
ウレタン製歯付ベルト。【０００１】