JPWO2018235421A1 - 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」ともいう。)及び短繊維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0.5質量部以上であり、より好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下である。また、短繊維の含有量はゴム成分100質量部に対して好ましくは1質量部以上であり、より好ましくは5質量部以上であり、また、好ましくは40質量部以下であり、より好ましくは30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のうち底部ゴム部分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。
このために、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、試験評価用の種々のシングルコグドVベルトを作製した。これらベルトの共通した作成方法は次の通りである。
上記に説明した試験評価用のシングルコグドVベルトにおいて、配合するCNF及び短繊維の直径を変えて複数の評価用ベルトを作製した。つまり、CNFについて、平均直径2nm、10nm、20nm、50nm及び100nmの五種類を用いた。また、短繊維について、平均直径2μm、8μm、15μm、25μm及び50μmの五種類を用いた。これらの組合せにより、表2に示す番号1〜25の評価用ベルトを作製した。ここで、CR100質量部に対し、CNFの配合量は10質量部、短繊維の配合量は15質量部である。
表2に示す通り、CNF直径がいずれであっても、短繊維直径が8μm、15μm及び25μmの場合に、短繊維直径が2μm又は50μmの場合よりもベルト効率指数は優れている(番号2〜4、7〜9、12〜15、17〜19、22〜24)。また、CNF直径について、100nmであっても短繊維直径の違いによりベルト効率指数の向上は現れ(番号22〜24)、50nmではより顕著に短繊維直径の違いによりベルト効率指数が向上しており(番号17〜19、)、20nm、10nm及び5nmでは極めて顕著に短繊維直径の違いによりベルト効率指数が向上している(番号2〜4、7〜9、12〜15)。
上記に説明した試験評価用のシングルコグドVベルトにおいて、CNF及び短繊維の配合量を変えて複数の評価用ベルトを作製した。つまり、CNFについて、ゴム成分100質量部に対する配合量を、0質量部(つまり、配合無し)、1質量部、5質量部、20質量部及び30質量部の5通りとした。また、短繊維について、ゴム成分100質量部に対する配合量を、0質量部(配合無し)、5質量部、10質量部、30質量部及び45質量部の5通りとした。但し、両方とも0質量部(配合無し)の場合は除く。従って、番号26〜49の24種類のベルトを作製した。ここで、CNFの平均直径は10nm、短繊維の平均直径は10μmとした。
番号26〜49の試験評価用ベルトについて、走行試験機40の駆動プーリ41及び従動プーリ42間に巻き掛け、従動プーリ42に対して右側方に600Nの軸荷重を負荷してベルトに張力を与えると共に、40℃の雰囲気温度下において駆動プーリ41を3000rpmの回転数で回転させることによりベルト走行させた。
また、番号26〜49の試験評価用ベルトについて、走行試験機40の駆動プーリ41及び従動プーリ42間に巻き掛け、従動プーリ42に対して右側方に600Nの軸荷重を負荷してベルトに張力を与えると共に、100℃の雰囲気温度下において駆動プーリ41を3000rpmの回転数で回転させることによりベルト走行させた。定期的にベルト走行を停止すると共に、シングルコグドVベルトBにクラックが発生しているか否かを目視確認し、クラックの発生が確認されるまでのベルト走行時間を屈曲疲労性の評価とした。従って、数値が大きいほど耐久性に優れている。この結果についても、表3に示す。
CNFを配合しない番号26〜29は耐摩耗性が劣っており、短繊維の配合量を増やすことで改善はするが、短繊維を45質量部配合する番号29のベルトでも耐摩耗性の値は188であって不十分である。また、屈曲疲労性についても低く、短繊維の配合量が増えるほど低下する。
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
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
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 (5)
- 少なくとも底部ゴム層を備える伝動ベルトにおいて、
前記底部ゴム層を構成するゴム組成物は、ゴム成分、セルロース微細繊維及び短繊維を含み、
前記セルロース微細繊維は、平均直径が1nm以上で且つ200nm以下であり、且つ、前記ゴム成分100質量部に対して0.5質量部以上配合されており、
前記短繊維は、平均直径が5μm以上で且つ30μm以下であり、且つ、前記ゴム成分100質量部に対して1質量部以上配合されてい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、
前記セルロース微細繊維は、平均直径が2nm以上で且つ50nm以下であり、
前記短繊維は、平均直径が8μm以上で且つ25μm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、
前記セルロース微細繊維は、前記ゴム成分100質量部に対して1質量部以上で且つ20質量部以下の範囲で配合されており、
前記短繊維は、前記ゴム成分100質量部に対して5質量部以上で且つ40質量部以下の範囲で配合されてい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、
前記セルロース微細繊維は、化学的解繊手段によって製造されたもの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。
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