WO2020230897A1 - 伝動ベルトの心線用撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルト - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a twisted cord which is used as a core wire of a transmission belt and is a mixture of lower twisted yarns to which tension is applied unevenly, a method and application thereof, and a transmission belt.
- a transmission belt with a twisted cord embedded as a core wire is widely used to transmit power.
- high modulus fibers such as aramid fibers
- aramid fibers to reduce the elongation when the belt is used.
- a V-ribbed belt manufactured by the mold molding method a relatively large elongation is required for the core wire at the time of manufacturing the belt. Therefore, a V-ribbed belt used under a high load is required to have contradictory characteristics such that the belt is greatly stretched when manufactured and the stretch is suppressed to be small when the belt is used.
- Patent Document 1 states that a high-elongation aramid fiber having an intermediate elongation of 0.8% or more under a load of 4 cN / dtex and a tensile elastic modulus of 50 to 100 GPa.
- a V-ribbed belt including a twisted cord obtained by blending a low modulus fiber having a tensile elastic modulus lower than that of the high elongation aramid fiber is disclosed.
- Patent Document 2 includes a nylon lower twisted yarn and an aramid lower twisted yarn, and the nylon lower twisted yarn and the aramid lower twisted yarn are both upper twisted, and in a hybrid tire cord having a predetermined length, the upper twisted untwisted yarn is used.
- a hybrid tire cord is disclosed in which after twisting, the length of the aramid bottom twisted yarn is 1.005 to 1.025 times the length of the nylon bottom twisted yarn. It is stated that such a configuration can prevent the problem that stress is intensively applied to the aramid bottom twisted yarn when the tire is repeatedly pulled and compressed, and the fatigue resistance of the tire cord is deteriorated. ..
- the hybrid tire cord has a stable structure in which the aramid bottom twist yarn and the nylon bottom twist yarn are twisted at substantially the same ratio, the physical property deviation and the defect rate brought about in the manufacturing process as compared with the conventional technique of the covering structure It is stated that can be minimized.
- Patent Document 1 is a configuration in which high-elongation aramid fiber is indispensable, and general-purpose aramid fiber cannot be applied, so that there is a problem in terms of availability and cost. Further, the configuration described in Patent Document 2 aims to improve the fatigue resistance characteristics of the tire cord, and does not consider problems related to the manufacture and use of the transmission belt.
- An object of the present invention is a twisted cord for a core wire of a transmission belt having a core wire elongation required at the time of manufacture, a core wire elongation at the time of use, and a high tensile strength, and a method and application thereof. It is to provide a transmission belt.
- Another object of the present invention is to provide a stranded cord for a core wire of a transmission belt that can be easily and inexpensively manufactured, a method and application thereof, and a transmission belt.
- Still another object of the present invention is to provide a twisted cord for a core wire capable of improving the durability of the transmission belt, a method and application thereof, and a transmission belt.
- the present inventors have different lengths of the lower twisted yarns in the untwisted state by upper twisting with different tensions as the twisted cord for forming the core wire of the transmission belt.
- the twisted cord has the elongation of the core wire required for manufacturing the transmission belt, and the elongation of the core wire is small during use, so that the tensile strength of the transmission belt can be improved.
- the present invention was completed.
- the twisted cord for the core wire of the present invention is a twisted cord for forming the core wire of the transmission belt, has a plurality of lower twisted yarns bundled and upper twisted, and the upper twist is untwisted by 25 cm.
- the difference in length between the longest lower twisted yarn L and the shortest lower twisted yarn S among the plurality of lower twisted yarns is 1 to 10 mm.
- the lower twisted yarn L may be formed of high modulus fibers, and the lower twisted yarn S may be formed of low modulus fibers.
- the twisting coefficient of the lower twisted yarn L may be 2 to 5 times the twisting coefficient of the lower twisted yarn S.
- the twisted cord may be a rung twisted cord.
- the twisted cord may include a plurality of lower twisted yarns in which the plurality of lower twisted yarns are formed of high modulus fibers and one lower twisted yarn formed of low modulus fibers.
- the mass ratio of the high modulus fiber to the low modulus fiber may be about 60/40 to 95/5 of the former / the latter.
- the present invention also includes a method for manufacturing a twisted cord for a core wire, in which the tension applied to the lower twisted yarn S is made larger than the tension applied to the lower twisted yarn L to upper twist the plurality of lower twisted yarns.
- the tension applied to the lower twisted yarn S may be 0.12 to 0.53 gf / dtex.
- the present invention also includes a transmission belt including a core wire formed by the twisted cord.
- This transmission belt may be a V-ribbed belt.
- the present invention also includes a method of bundling a plurality of lower twisted yarns and using an upper twisted twisted cord as a core wire of a transmission belt.
- a twisted cord for forming the core wire of the transmission belt a plurality of lower twisted yarns adjusted so that the length of the untwisted state is different by applying different tensions at the time of upper twisting are mixed and twisted.
- the twisted cord has the elongation of the core wire required for manufacturing the transmission belt, and the elongation of the core wire is small at the time of use, so that the tensile strength of the transmission belt can be improved.
- general-purpose aramid fibers can be used, twisted cords can be manufactured easily and inexpensively.
- the transmission belt provided with the core wire has excellent durability, can maintain high tensile strength for a long period of time, and can suppress breakage of the belt.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining changes in the structure of the twisted cord of the present invention before and after belt manufacturing.
- FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the twisted cord before stretching before the belt is manufactured.
- FIG. 3 is a cross-sectional photograph of the twisted cord after stretching after the belt is manufactured.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the V-ribbed belt of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic view showing the layout of the testing machine used in the belt endurance running test in the examples.
- FIG. 6 is a cross-sectional photograph of the twisted cord obtained in Example 3.
- FIG. 7 is a cross-sectional photograph of the twisted cord obtained in Example 4.
- FIG. 8 is a cross-sectional photograph of the twisted cord obtained in Comparative Example 1.
- the twisted cord of the present invention is the longest lower twisted yarn L (out of the plurality of lower twisted yarns) when a plurality of lower twisted yarns are bundled and the upper twisted cord is untwisted to a length of 25 cm (the upper twisted yarn is untwisted).
- the difference in length between the loosened first lower twisted yarn) and the shortest lower twisted yarn S (second lower twisted yarn extending linearly) is 1 to 10 mm.
- the tension applied to the plurality of lower twisted yarns at the time of the upper twisting is varied, so that after untwisting.
- Multiple bottom twisted yarns can be adjusted to different lengths. That is, "there is a difference in the length of the lower twisted yarn” in the present invention means “the lower twisted yarn is poorly aligned", and such a feature of the present invention is that the lower twisted yarn is well aligned. Therefore, it is a feature that cannot be easily predicted from the conventional technology of the transmission belt, which has been a common general technical knowledge to make the tension applied uniform.
- the elongation of the twisted cord by increasing the number of low modulus fibers or the number of twists after improving the alignment of the lower twisted yarns.
- the elongation increased not only at the time of manufacturing but also at the time of using the belt.
- the present invention due to the above-mentioned characteristics, it has succeeded in suppressing the elongation when the belt is used while ensuring the elongation required at the time of manufacturing the belt. More specifically, in the present invention, since the tension applied to the lower twisted yarn is different, the lower twisted yarn can be structurally changed in the twisted cord when a tensile force is applied during belt manufacturing, and the elongation can be increased.
- the elongation caused by the structural change of the lower twisted yarn in the twisted cord in the present invention appears only at the time of manufacturing the belt, and does not occur at the time of using the belt for which the structural change has been completed. Therefore, it is possible to obtain a remarkable effect that cannot be easily predicted by the prior art, that is, the elongation at the time of belt production is increased while the elongation at the time of using the belt is suppressed to be small.
- the difference in length between the lower twisted yarn L and the lower twisted yarn S may be in the range of 1 to 10 mm, but is preferably 2 to 8 mm, more preferably 3 to 5 mm, and most preferably about 3.3 to 4 mm. is there. If this difference is too small, the elongation may be small and the durability of the belt may be reduced. On the contrary, if the difference in length between the lower twisted yarn L and the lower twisted yarn S is too large, the tensile strength is lowered, the tensile strength of the belt is also lowered by use, and the belt is easily broken, and the belt elongation is increased. There is a risk that the size will increase and transmission failure will occur, or the heat generated by slipping will increase and the durability will decrease.
- the plurality of lower twisted yarns preferably include a lower twisted yarn formed of high modulus fibers and a lower twisted yarn formed of low modulus fibers.
- the lower twisted yarn L is formed of high modulus fibers and the lower twisted yarn S is formed of low modulus fibers.
- the reason can be estimated as follows. That is, the lower twisted yarn S formed of the low modulus fiber is likely to change its position toward the outside of the core wire while allowing elongation in the twisted cord. Therefore, structural changes can easily occur, and the elongation of the twisted cord during belt manufacturing can be increased.
- the number of the lower twisted yarn formed of the high modulus fiber may be one or more, but at the time of belt manufacturing. From the viewpoint of promoting the structural change in the above, the number is preferably a plurality of fibers, for example, 2 to 6, preferably 2 to 5, still more preferably 2 to 4, and most preferably 3.
- the number of lower twisted yarns formed of high modulus fibers is in such a range, high tensile strength can be maintained for a long period of time, and the durability of the transmission belt can be improved.
- the number of lower twisted yarns formed of low modulus fibers may be one or more, but from the viewpoint of improving the tensile strength of the belt, three or less are preferable, two or less are more preferable, and one is most preferable.
- the plurality of undertwisted yarns are preferably a combination of a plurality of undertwisted yarns formed of high modulus fibers and one undertwisted yarn formed of low modulus fibers.
- the plurality of lower twisted yarns formed of high modulus fibers preferably include the lower twisted yarn L, and from the viewpoint of productivity and the like, the lengths when untwisted are all substantially the same, and all the lower twisted yarns L are used. Is particularly preferable.
- the single lower twisted yarn formed of the low modulus fiber is preferably the lower twisted yarn S.
- the plurality of lower twisted yarns are formed of a plurality of lower twisted yarns L formed of high modulus fibers and having substantially the same length when untwisted, and one lower twisted yarn S formed of low modulus fibers. It is particularly preferable to use a combination of. With such a combination, the above-mentioned structural changes are likely to occur.
- a twisted cord in which the lower twisted yarn S of the book is mixed and twisted will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining changes in the structure of the twisted cord before and after belt manufacturing.
- FIG. 1A is a cross-sectional view of the twisted cord before a tensile force acts in the length direction of the twisted cord when the flexible jacket is expanded during belt manufacturing, and is formed of aramid fiber which is a highly modulus fiber.
- the lower twisted yarns 1a, 1b, 1c corresponding to the lower twisted yarn L do not exist near the center of the cross section, and the lower twisted yarn 1d corresponding to the lower twisted yarn S has a structure occupying the vicinity of the center of the cross section. There is. As will be described later, such a twisted cord structure can be formed by applying a stronger tension to the lower twisted yarn S than the lower twisted yarn L. When the tensile force acts on the twisted cord before manufacturing the belt, a structural change occurs in which the lower twisted yarn 1d moves to the peripheral portion.
- 1B is a cross-sectional view of the twisted cord after the tensile force is applied, and the structure is changed so that the shaded portion showing the structure of the lower twisted yarn before the action is recessed and the lower twisted yarn 1d expands in the circumferential direction. ing.
- FIG. 2 is a photograph of an actual twisted cord corresponding to FIG. 1 (a).
- FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the twisted cord before stretching before the belt is manufactured.
- the black portion shows the lower twisted yarn S, but the lower twisted yarn S has penetrated (or penetrated) to the vicinity of the center of the circular cross section. That is, the cross-sectional shape of the lower twisted yarn S is a relatively acute fan-shaped shape in which the top is located near the center of the twisted cord.
- FIG. 3 is a cross-sectional photograph of the twisted cord after stretching after the belt is manufactured. Compared with FIG. 2, the black portion showing the lower twisted yarn S is in the circumferential direction (or from the vicinity of the center of the cross-sectional shape).
- the lower twisted yarn S does not exist near the center of the circular cross-sectional shape, and the cross-sectional shape of the lower twisted yarn S also changes to a fan shape having a gentler angle than in FIG.
- FIGS. 1 (a) and 1 (a) and FIG. By manufacturing a twisted cord having a structure as shown in 2 and changing to the structures shown in FIGS.
- the twisted cord may be twisted in opposite directions of the lower twist and the upper twist, but it has excellent bending fatigue resistance, can maintain tensile strength for a long time, and enhances the durability of the transmission belt. Lang twists in which the directions of the lower twist and the upper twist are the same are preferable.
- the lower twist coefficient of the lower twist yarn L is, for example, 0.1 to 5, preferably 0.3 to 3.5 (for example, 0.3 to 3), and more preferably 0.5 to 2 (for example, 1.2 to 1. 8), most preferably about 1 to 1.5. If the lower twist coefficient of the lower twist yarn L is too small, the elongation may be small, and if it is too large, the tensile strength may decrease, the belt elongation may increase and transmission failure may occur, or heat may be generated due to slipping. There is a risk that the durability will decrease due to the increase in size and the decrease in tensile strength, which makes it easier to break.
- the bottom twist coefficient of the bottom twist yarn S is, for example, 0.1 to 3, preferably 0.2 to 1, more preferably 0.3 to 0.8, and most preferably about 0.4 to 0.6. If the lower twist coefficient of the lower twist yarn S is too small, the elongation may be small, and if it is too large, the tensile strength may decrease, the belt elongation may increase and transmission failure may occur, or heat may be generated due to slipping. It may become large and the durability may decrease.
- the twisting coefficient of the lower twisted yarn L may be 1.5 to 10 times (for example, 1.5 to 7 times) the twisting coefficient of the lower twisted yarn S, for example, 2 to 6 times (for example, 2 to 5 times), preferably. Is 2.5 to 4 times, more preferably 2.5 to 3.5 times.
- the lower twisted yarn L is formed of high modulus fibers
- the lower twisted yarn L formed of high modulus fibers tends to have low bending fatigue resistance. Therefore, it is preferable to increase the twist coefficient to improve the bending fatigue resistance.
- the upper twist coefficient of the twisted cord can be selected from the range of about 2 to 6, for example, 2.5 to 5.5, preferably 3 to 5, and more preferably 3 to 4.5 (particularly 3 to 4). If the upper twist coefficient is made too large, the tensile strength may decrease, the belt elongation may increase and transmission failure may occur, or heat generation due to slippage may increase and durability may decrease. On the other hand, if the upper twist coefficient is too small, the bending fatigue resistance may decrease and the belt durability may decrease.
- the upper twist coefficient may be 1 to 10 times the lower twist coefficient of the lower twist yarn L, for example, 1.2 to 5 times, preferably 1.3 to 3 times, and more preferably 1.5 to 2.5 times. It is about double.
- each twist coefficient of the lower twist coefficient and the upper twist coefficient can be calculated based on the following formula.
- Twist coefficient [number of twists (times / m) x ⁇ total fineness (tex)] / 960.
- the total fineness of the twisted cord can be selected from the range of, for example, about 1000 to 10000 dtex, for example, 2000 to 8000 dtex, preferably 2500 to 7000 dtex, and more preferably 3000 to 6000 dtex (particularly 3500 to 5000 dtex). If the total fineness is too small, there is a risk that the elongation will be large and the life will be shortened. If the total fineness is too large, the bending fatigue resistance may be lowered and the life may be shortened.
- the following fibers can be used as the high modulus fiber and the low modulus fiber forming the bottom twisted yarn.
- the tensile elastic modulus of the high modulus fiber may be 40 to 600 GPa, preferably 40 to 100 GPa, and more preferably about 50 to 70 GPa. If the tensile elastic modulus is too large, the elongation at the time of manufacturing may decrease, and if it is too small, the tensile strength at the time of use may decrease.
- the tensile elastic modulus can be measured by measuring the load-elongation curve by the method described in JIS L1013 (2010) and obtaining the average slope in the region of the load of 1000 MPa or less.
- high modulus fiber examples include aramid fiber (total aromatic polyamide fiber), total aromatic polyester fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fiber, carbon fiber, glass fiber and the like. These highly modulus fibers can be used alone or in combination of two or more. Of these, aramid fibers are preferred.
- the raw yarn aramid fiber is usually a para-aramid multifilament yarn containing a para-based aramid fiber.
- the para-aramid multifilament yarn may contain a monofilament yarn of a para-aramid fiber, and may contain a monofilament yarn of another fiber (polyester fiber or the like) if necessary.
- the proportion of the para-aramid fiber may be 50% by mass or more (particularly 80 to 100% by mass) with respect to the entire monofilament yarn (multifilament yarn), and usually all the monofilament yarn is composed of the para-aramid fiber. ing.
- the multifilament yarn may contain a plurality of monofilament yarns, and may include, for example, 100 to 5000 yarns, preferably 300 to 2000 yarns, and more preferably 600 to 1000 yarns.
- the average fineness of the monofilament yarn may be, for example, 0.8 to 10 dtex, preferably 0.8 to 5 dtex, and more preferably 1.1 to 1.7 dtex.
- the raw yarn aramid fiber is a single repeating unit of para-aramid fiber (for example, "Twaron (registered trademark)” manufactured by Teijin Co., Ltd., which is a polyparaphenylene terephthalamide fiber, and "Kevlar” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. (Registered trademark) ”, etc.), and is a copolymerized para-aramid fiber containing a plurality of repeating units (for example, a copolymerized aramid fiber of polyparaphenylene terephthalamide and 3,4'-oxydiphenylene terephthalamide). It may be "Technora” manufactured by a certain Teijin Co., Ltd.).
- the average fineness of the high modulus fibers (in the case of a plurality of fibers, each high modulus fiber) can be selected from the range of about 500 to 3000 dtex, for example, 600 to 2000 dtex, preferably 700 to 1700 dtex, more preferably 800 to 1500 dtex (particularly 1000 to 1200 dtex). ) May be the case. If the fineness is too small, the elongation may be large and the life may be shortened. On the contrary, if the fineness is too large, the bending fatigue resistance may be lowered and the life may be shortened.
- the range of fineness of these high modulus fibers may be the range of fineness of the bobbin yarn L.
- the tensile elastic modulus of the low modulus fiber may be 0.1 to 30 GPa, preferably 0.5 to 10 GPa, and more preferably about 1 to 5 GPa. If the tensile elastic modulus is too large, the elongation at the time of manufacturing may decrease, and if it is too small, the tensile strength at the time of use may decrease.
- low modulus fiber examples include polyolefin fiber (polyethylene fiber, polypropylene fiber, etc.), polystyrene fiber, fluorine fiber such as polytetrafluoroethylene, acrylic fiber, polyvinyl chloride fiber, polyvinylidene chloride fiber, vinylon fiber, and the like.
- Vinyl alcohol fiber such as polyvinyl alcohol, polyamide fiber (polyamide 6 fiber, polyamide 66 fiber, polyamide 46 fiber, etc.), polyester fiber (polyalkylene allylate fiber) [polyethylene terephthalate (PET) fiber, polyethylene naphthalate (PEN) fiber Poly C 2-4 alkylene-C 6-14 allylate fiber, etc.], synthetic fiber such as polyurethane fiber; natural fiber such as cotton, hemp, wool; regenerated fiber such as rayon and the like. These low modulus fibers can be used alone or in combination of two or more. Of these, aliphatic polyamide fibers such as nylon 6 and nylon 66 are preferable.
- the low modulus fiber which is the raw yarn, is also usually a multifilament yarn.
- the multifilament yarn may be formed of the same type of monofilament yarn or may be formed of different types of monofilament yarn.
- the number and average fineness of the monofilament yarn can be selected from the same range as that of the multifilament yarn of the aramid fiber (high modulus fiber).
- the average fineness of the low modulus fibers (in the case of a plurality of fibers, each low modulus fiber) can be selected from the range of about 500 to 3000 dtex, for example, 600 to 2000 dtex, preferably 700 to 1500 dtex, more preferably 800 to 1200 dtex (particularly 850 to 1000 dtex). ) May be the case. If the fineness is too small, the elongation may be large and the life may be shortened. On the contrary, if the fineness is too large, the bending fatigue resistance may be lowered and the life may be shortened.
- the range of fineness of these low modulus fibers may be the range of fineness of the bobbin yarn S.
- the twisted cord of the present invention is usually obtained by twisting a plurality of lower twisted yarns upward by making the tension applied to the lower twisted yarn S larger than the tension applied to the lower twisted yarn L.
- the length of the lower twisted yarn S at the time of untwisting can be made sufficiently shorter than the length of the lower twisted yarn L by increasing the tension applied to the lower twisted yarn S. Further, by applying a high tension to the lower twisted yarn S and twisting the lower twisted yarn S upward, the lower twisted yarn S can be arranged so as to enter near the center of the twisted cord, and the lower twisted yarn S is around in the twisted cord during belt manufacturing. Structural changes that move to the part can be facilitated.
- the tension applied to the bobbin yarn S is, for example, 0.12 to 0.53 gf / dtex, preferably 0.15 to 0.5 gf / dtex, more preferably 0.18 to 0.4 gf / dtex, and most preferably 0.2. It is about 0.3 gf / dtex.
- the tension applied to the lower twisted yarn L is, for example, 0.03 to 0.2 gf / dtex, preferably 0.05 to 0.15 gf / dtex, and more preferably 0.08 to 0.1 gf / dtex.
- the tension applied to the lower twisted yarn S (tension per 1 dtex) can be selected from the range of about 1.1 to 10 times the tension applied to the lower twisted yarn L, for example, 1.3 to 6 times, preferably 1.5 to 5 times. It is more preferably 2 to 4 times, and most preferably 2.5 to 3 times. If the tension of the lower twisted yarn S is too low, the length of the lower twisted yarn S at the time of untwisting cannot be made sufficiently shorter than the length of the lower twisted yarn L, and there is a risk that the elongation of the twisted cord at the time of manufacturing the belt will be insufficient. There is. On the contrary, if it is too high, the alignment of the lower twisted yarn becomes excessively poor, and the tensile strength may decrease.
- the twisted cord of the present invention is used to form the core wire of the transmission belt, and the twisted cord obtained by upper twisting with the above tension may be further bonded.
- an adhesive treatment include a method of immersing in a treatment liquid containing an epoxy compound or a polyisocyanate compound, a method of immersing in an RFL treatment liquid containing resorcin, formaldehyde and latex, a method of immersing in rubber glue, and a polyolefin-based adhesive.
- Examples thereof include a method of immersing the compound in an overcoat treatment solution containing the above.
- a method of spraying or applying a treatment liquid may be used, but dipping is preferable from the viewpoint that the adhesive component can easily penetrate into the core wire and the thickness of the adhesive layer can be made uniform.
- a method of treating the twisted cord by combining a method of immersing in a treatment liquid containing a polyisocyanate compound, a method of immersing in an RFL treatment liquid, and a method of immersing in an overcoat treatment liquid in this order is preferable.
- examples of the polyisocyanate compound include polyisocyanates such as aliphatic polyisocyanates or derivatives thereof (for example, HDI or trimeric thereof) and aromatic polyisocyanates (TDI, MDI, etc.). Examples thereof include isocyanates or derivatives thereof, urethane oligomers having a plurality of isocyanate groups, and the like. Derivatives include multimers (dimers, trimers, tetramers, etc.), adducts, denatured products (biuret denatured products, alohanate denatured products, urea denatured products, etc.) and the like.
- the proportion of the polyisocyanate compound attached to the twisted cord by the dipping treatment is, for example, 0.1 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, and more preferably 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the twisted cord. is there.
- the latex is preferably a diene rubber such as acrylonitrile butadiene rubber (nitrile rubber).
- the total ratio of resorcin, formaldehyde, and latex adhering to the twisted cord by the dipping treatment is, for example, 0.1 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, and more preferably 3 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the twisted cord. It is 15 parts by mass.
- examples of the polyolefin-based adhesive include an ethylene-vinyl acetate copolymer and an ethylene- (meth) acrylic acid copolymer.
- the proportion of the polyolefin-based adhesive adhering to the twisted cord by the dipping treatment is, for example, 0.1 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, and more preferably 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the twisted cord. Is.
- heat treatment may be performed for drying and curing.
- heat treatment after the treatment with the RFL treatment liquid, it is preferable to perform a heat treatment for heat stretching and fixing.
- the heat set stretching ratio during this heat treatment may be about 0 to 3%, preferably 0.1 to 2.5%, and more preferably about 0.5 to 2%.
- the rib shape can be stably formed, and the disturbance and damage of the core wire pitch can be suppressed.
- the heat set stretching ratio can be obtained from the following formula by measuring the speeds of the core wires at the inlet and outlet of the heat treatment furnace.
- Heat set elongation rate (%) ⁇ (speed of core wire at outlet of heat treatment furnace-speed of core wire at inlet of heat treatment furnace) / speed of core wire at entrance of heat treatment furnace ⁇ ⁇ 100.
- Examples of the transmission belt of the present invention include V-belts such as wrapped V-belts and low-edge V-belts, V-ribbed belts, flat belts, and toothed belts. Of these, a V-ribbed belt that is manufactured by the mold molding method and needs to be stretched during belt manufacturing is preferable.
- the form of the transmission belt (V-ribbed belt) of the present invention is not particularly limited as long as it has a plurality of V-rib portions extending in parallel with each other along the longitudinal direction of the belt, and the form shown in FIG. 4 is exemplified. Will be done.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the V-ribbed belt of the present invention.
- the compressed rubber layer 2 (first rubber layer) and the core wire 1 are embedded in the longitudinal direction of the belt in this order from the lower surface (inner peripheral surface) of the belt to the upper surface (back surface) of the belt.
- the compressed rubber layer 2 is formed with a plurality of V-shaped grooves extending in the longitudinal direction of the belt, and a plurality of V-rib portions 3 having a V-shaped cross section (inverted trapezoidal shape) are formed between the grooves (example shown in FIG. 4). 4) are formed, and the two inclined surfaces (surfaces) of each V-rib portion 3 form a friction transmission surface, which is in contact with the pulley to transmit power (friction transmission).
- the V-ribbed belt of the present invention is not limited to this form, and it is sufficient that at least a part thereof has a compressed rubber layer having a transmission surface that can contact the V-rib groove portion (V-groove portion) of the pulley, and typically stretches. It suffices to include a layer, a compressed rubber layer, and a core wire embedded between them along the longitudinal direction of the belt.
- the core wire 1 may be embedded between the extension layer 5 and the compression rubber layer 2 without providing the adhesive rubber layer 4.
- the adhesive rubber layer 4 is provided on either the compressed rubber layer 2 or the stretchable layer 5, and the core wire 1 is provided between the adhesive rubber layer 4 (compressed rubber layer 2 side) and the stretchable layer 5, or the adhesive rubber layer 4. It may be embedded between (extension layer 5 side) and the compression rubber layer 2.
- the compressed rubber layer 2 is formed of the rubber composition described in detail below, and the adhesive rubber layer 4 is formed of a conventional rubber composition used as the adhesive rubber layer.
- the stretch layer 5 may be formed of a conventional cover sail cloth or a rubber composition used as the stretch layer, and may not be formed of the same rubber composition as the compressed rubber layer 2.
- the V-ribbed belt of the present invention is preferably a V-ribbed belt that is widely used in applications with high dynamic tension because it is excellent in sound resistance and durability even in applications where high dynamic tension is generated.
- Examples of such a V-ribbed belt include a V-ribbed belt in which at least a part of the surface (inner peripheral surface) of the compressed rubber layer is covered with a cloth.
- the fabric may cover at least a part of the surface of the compressed rubber layer, but usually covers the entire surface of the compressed rubber layer.
- the plurality of core wires may be embedded in the rubber layer of the transmission belt.
- the plurality of core wires 1 extend in the longitudinal direction of the belt in the adhesive rubber layer 4, and the belt. They are arranged apart from each other at a predetermined pitch in the width direction.
- the average pitch of the core wires (the average distance between the centers of the adjacent core wires) can be appropriately selected according to the core wire diameter and the target belt tensile strength, for example, 0.6 to 2 mm, preferably 0.8 to 1. It is about 5 mm, more preferably about 0.9 to 1.05 mm. If the average pitch of the core wires is too small, the core wires may ride on each other in the belt manufacturing process, and if it is too large, the tensile strength and tensile elastic modulus of the belt may decrease.
- the average pitch of the core wires is a value obtained by measuring the distances between the centers of the adjacent core wires at 10 points in the cross section of the V-ribbed belt in the width direction and averaging them. The distance between the centers of the core wires can be measured using a known device such as a scanning electron microscope (SEM) or a projector.
- SEM scanning electron microscope
- the core wire may be either S-twisted or Z-twisted, but it is preferable to arrange S-twisted and Z-twisted alternately in order to improve the straightness of the belt.
- the core wire may be coated with a rubber composition containing a rubber component constituting the adhesive rubber layer.
- the compressed rubber layer 2, the adhesive rubber layer 4, and the stretchable layer 5 may be formed of a rubber composition containing a rubber component.
- vulverable or crosslinkable rubber may be used, for example, diene rubber (natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (nitrile rubber), (Hydrolhide nitrile rubber, etc.), ethylene- ⁇ -olefin elastomer, chlorosulfonized polyethylene rubber, alkylated chlorosulphonized polyethylene rubber, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, and the like.
- rubber components can be used alone or in combination of two or more.
- Preferred rubber components are ethylene- ⁇ -olefin elastomers (ethylene-propylene copolymer (EPM), ethylene-propylene-diene ternary copolymer (EPDM), etc.) and chloroprene rubber. Furthermore, it has ozone resistance, heat resistance, cold resistance, and weather resistance, and the weight of the belt can be reduced. Therefore, ethylene- ⁇ -olefin elastomer (ethylene-propylene copolymer (EPM), ethylene-propylene-diene ternary). Copolymers (EPDM) and the like) are particularly preferred.
- the proportion of the ethylene- ⁇ -olefin elastomer in the rubber component may be 50% by mass or more (particularly about 80 to 100% by mass), and 100% by mass (ethylene).
- - ⁇ -olefin elastomer only is particularly preferable.
- the rubber composition may further contain short fibers.
- short fibers include polyolefin fibers (polyethylene fiber, polypropylene fiber, etc.), polyamide fibers (polyamide 6 fiber, polyamide 66 fiber, polyamide 46 fiber, aramid fiber, etc.), and polyalkylene allylate fiber (for example, polyethylene terephthalate (for example, polyethylene terephthalate).
- PET polytrimethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- vinylon fiber polyvinyl alcohol fiber
- synthetic fibers such as fibers and polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fibers
- natural fibers such as cotton, hemp and wool
- inorganic fibers such as carbon fibers.
- These short fibers can be used alone or in combination of two or more.
- the short fibers may be subjected to a conventional adhesive treatment (or surface treatment) in the same manner as the core wire.
- the rubber composition may further contain conventional additives.
- Conventional additives include, for example, vulcanization agents or cross-linking agents (or cross-linking agents) (sulcanization-based vulcanization agents, etc.), co-cross-linking agents (bismaleimides, etc.), vulcanization aids or vulcanization accelerators (vulcanization accelerators, etc.) Thiuram-based accelerators, etc.), vulcanization retarders, metal oxides (zinc oxide, magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, iron oxide, copper oxide, titanium oxide, aluminum oxide, etc.), reinforcing agents (for example, carbon black) , Silicon oxide such as hydrous silica), fillers (clay, calcium carbonate, talc, mica, etc.), softeners (eg, paraffin oil, oils such as naphthenic oil, etc.), processing agents or processing aids (stearic acid, etc.) Acids, metal stearic acid salts, waxes, paraffins, fatty acid amides,
- the metal oxide may act as a cross-linking agent.
- the rubber composition constituting the adhesive rubber layer 4 may contain an adhesiveness improving agent (resorcin-formaldehyde copolymer, amino resin, etc.).
- the rubber compositions constituting the compressed rubber layer 2, the adhesive rubber layer 4 and the stretchable layer 5 may be the same as each other or may be different from each other.
- the short fibers contained in the compressed rubber layer 2, the adhesive rubber layer 4 and the stretchable layer 5 may be the same as each other or may be different from each other.
- the stretch layer 5 may be formed of a cover canvas.
- the cover canvas can be formed of, for example, a woven fabric, a wide-angle canvas, a knitted fabric, a cloth material such as a non-woven fabric (preferably a woven fabric), and if necessary, an adhesive treatment, for example, a treatment with an RFL treatment liquid (immersion treatment). Etc.), friction by rubbing the adhesive rubber into the cloth material, or laminating (coating) the adhesive rubber and the cloth material, and then laminating on the compressed rubber layer and / or the adhesive rubber layer in the above-mentioned form. Good.
- the cloth material exemplified by the cover canvas can be used, and the cloth may be bonded in the same manner as the cover canvas.
- a knitted cloth is preferable as the cloth covering the friction transmission surface from the viewpoint of excellent durability and extensibility.
- the material of the knitted fabric is not particularly limited, and examples thereof include low modulus fibers and fibers exemplified as short fibers blended in a belt.
- the knitted fabric may be a knitted fabric of cellulosic fibers (for example, cotton yarn) and polyester fibers (PTT / PET conjugated fibers, etc.).
- the twisted cord for the core wire obtained by the above method may be used, and a conventional method for manufacturing the transmission belt can be used.
- the V-ribbed belt may be manufactured by, for example, the following manufacturing method.
- an unvulcanized stretched rubber sheet, a twisted cord for a core wire, and an unvulcanized compressed rubber sheet are arranged in this order from the inner peripheral side in an inner mold equipped with a flexible jacket.
- An example is a method of obtaining a sleeve.
- the process of forming a pre-molded body with a rib shape engraved on the surface by pressing the first unvulcanized sleeve from the inner peripheral side against the outer mold to be held, and releasing the expansion of the flexible jacket to bring the pre-molded body into close contact.
- the unvulcanized stretched rubber sheet and the core wire are sequentially arranged in the inner mold with the flexible jacket to form the second unvulcanized sleeve.
- the step of forming, and the step of expanding the flexible jacket again and pressing the second unvulcanized sleeve from the inner peripheral side against the outer mold to which the pre-molded body is in close contact to vulcanize integrally with the pre-molded body A method of obtaining a vulcanization sleeve having a ribbed surface on the surface can be exemplified.
- the cloth When the surface (inner peripheral surface) of the compressed rubber layer is covered with a cloth, the cloth may be provided on the outermost layer (outer peripheral side) of the unvulcanized sleeve that comes into contact with the outer mold. Further, an adhesive rubber sheet may be provided between the core wire and the stretched rubber sheet and / or between the core wire and the compressed rubber sheet.
- the first manufacturing method has a simple process and is excellent in productivity
- the second manufacturing method can reduce the expansion rate of the core wire by reducing the distance between the inner mold and the outer mold. Therefore, damage to the core wire can be suppressed, and deterioration of the durability of the belt can be suppressed.
- the manufacturing method can be selected according to the priority item among productivity and durability, but it is preferable to apply the first manufacturing method for the purpose of the present invention.
- the length of the lower twisted yarn L is measured by cutting the other lower twisted yarn including the lower twisted yarn S and stretching it linearly from the loosened state, leaving the lower twisted yarn L.
- V-ribbed belt (3 ribs) is pulled using a universal testing machine (“UH-200kNX” manufactured by Shimadzu Corporation) under the conditions of a tensile speed of 50 mm / min and a test temperature of 23 ° C., and the strength of the V-ribbed belt when it breaks. was measured. The measured strength of the V-ribbed belt at break was divided by 3 and converted to a value per rib to obtain the tensile strength of the belt.
- UH-200kNX manufactured by Shimadzu Corporation
- a V-ribbed belt is hung on each pulley of the testing machine, the rotation speed of the drive pulley is 4900 rpm, the winding angle of the belt around the idler pulley is 90 °, the winding angle of the belt around the tension pulley is 90 °, and the driven pulley load is 8. It was set to .8 kW, a constant load (about 560 N) was applied so that the belt tension was 395 N, and the belt was run at an atmospheric temperature of 100 ° C. for a maximum of 400 hours. The tensile strength (residual strength) of the belt after this endurance running test was measured, and the tensile strength holding ratio of the belt was calculated from the value of the tensile strength of the belt before the endurance running test measured in advance.
- Belt tensile strength retention rate (%) (belt tensile strength after endurance running test / belt tensile strength before endurance running test) x 100.
- Example 1 (Making a twisted cord) As shown in Table 5, a bundle of 1100 dtex aramid 1 fibers is twisted down in the Z direction with a twist coefficient of 1.5, and three L3 undertwisted yarns and a bundle of 940 dtex aliphatic polyamide fibers are twisted with a twist coefficient of 0.5. Collect one lower twisted yarn S that is twisted in the same Z direction as the aramid fiber, apply tensions of 100 gf and 125 gf to the lower twisted yarns L and S, respectively, and move up in the same Z direction as the lower twist with a twist coefficient of 3. Twisted to produce a rung-twisted twisted cord.
- the twisted cord after the RFL treatment is immersed in a treatment liquid (solid content concentration 7%, 25 ° C.) containing the adhesive component shown in Table 3 for 5 seconds, and then dried at 160 ° C. for 4 minutes (overcoat treatment step). ), An adhesive treatment code was obtained.
- a vulcanized sleeve having a rib shape on the surface was obtained through a step of pressing from the inner peripheral side to vulcanize integrally with the preformed body.
- This vulcanization sleeve was cut in parallel in the circumferential direction with a cutter to obtain a V-ribbed belt (belt size: 3PK1100, rib shape K shape, number of ribs 3, circumference length 1100 mm).
- Example 2 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the tension applied to the lower twisted yarn S formed of the aliphatic polyamide by the upper twist was changed to 200 gf.
- Example 3 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the tension applied to the lower twisted yarn S formed of the aliphatic polyamide by the upper twist was changed to 250 gf.
- Example 4 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the tension applied to the lower twisted yarn S formed of the aliphatic polyamide by the upper twist was changed to 400 gf.
- Example 5 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 3 except that aramid 2 was used as the lower twisted yarn L.
- Example 6 In the production of the twisted cord, an aramid 2 was used as the lower twisted yarn L, and a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 4 except that the twisting coefficient was changed to 2.0.
- Example 7 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 6 except that the twisting coefficient of the lower twisted yarn L was changed to 3.0.
- Example 8 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 5 except that the twisting coefficient of the lower twisted yarn L was changed to 0.5.
- Example 9 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt is used as the lower twisted yarn L in the same manner as in Example 5 except that one lower twisted yarn obtained by twisting a bundle of 3340 dtex aramid 2 fibers in the Z direction with a twisting coefficient of 1.5 is used. Manufactured.
- Example 10 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt is used as the lower twisted yarn L in the same manner as in Example 5 except that two lower twisted yarns in which a bundle of fibers of 1670 dtex aramid 2 is downward twisted in the Z direction with a twisting coefficient of 1.5 are used. Manufactured.
- Example 11 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was produced in the same manner as in Example 5 except that the twisted cord was twisted upward in the S direction opposite to the lower twist to produce a twisted cord having various twists.
- Comparative Example 1 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the tension applied to the aliphatic polyamide which is the lower twisted yarn S by the upper twist was changed to 100 gf.
- Comparative Example 2 In the production of the twisted cord, a V-ribbed belt was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the tension applied to the aliphatic polyamide which is the lower twisted yarn S by the upper twist was changed to 600 gf.
- Tables 5 to 6 show the evaluation results of the adhesive treatment cords and V-ribbed belts obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3.
- the elongation of the adhesive treatment cord at 100 N was as high as 1% or more, and the tensile strength was also high, which was a good result.
- the tensile strength of the belt is high, the durability is excellent, and no voids are generated.
- Example 1 by increasing the tension applied to the lower twisted yarn S formed of the aliphatic polyamide by the upper twist, the elongation at 100 N of the adhesive treatment cord is increased, but the tensile strength is decreased. Although there was a tendency to do so, the characteristics of the belts were the same in all cases. Among these, Example 3 was excellent in the balance of various characteristics.
- Example 5 is an example in which the type of aramid of Example 3 is changed, but the elongation of the adhesive treatment cord at 100 N is slightly reduced.
- Example 6 to 7 and Comparative Example 3 the twisting coefficient of the lower twisted yarn L formed of the aramid 2 of Example 5 is increased, but the elongation at 100 N of the adhesive treatment cord is increased, but the tensile strength is increased. There was a tendency for it to decline.
- Example 5 to 7 the durability of the belt was excellent, whereas in Comparative Example 3 in which the twist coefficient was 4.0, the belt broke in the durability running test.
- Example 8 is an example in which the twist coefficient of the lower twist yarn L of Example 5 is changed to 0.5 to be the same as the lower twist coefficient of the lower twist yarn S.
- the adhesive treatment cord The tensile strength decreased, and the tensile strength and the tensile strength retention coefficient of the belt also decreased, but they were at a level where there was no problem in practical use. From the comparison between Example 5 and Example 8, it was found that the lower twist coefficient of the lower twist yarn formed of aramid is preferably larger than the lower twist coefficient of the lower twist yarn formed of the aliphatic polyamide.
- Examples 9 and 10 are examples in which the number of the lower twisted yarns L of Example 5 is changed to one or two without changing the total fineness, but from the results of Examples 5 and 9 to 10, the number is lower.
- the number of twisted yarns L increased, the tensile strength of the adhesive treatment cord increased, and the elongation at 100 N tended to decrease. It is considered that the positional relationship between the lower twisted yarn L and the lower twisted yarn S changed due to the change in the number of the lower twisted yarn L, and the tensile characteristics changed.
- the tensile strength retention rate of the belt was highest in Example 5 in which the number of aramid-formed under-twisted yarns was large, and it was found that it was preferable that the number of aramid-formed under-twisted yarns was large.
- Example 11 is the same as that of Example 5 except that the twisting structure is various twists, but the tensile strength of the belt is increased, but the tensile strength retention rate is decreased probably because the bending fatigue resistance is decreased. did. From this result, it was found that a rung twist is preferable as the twist structure.
- Comparative Example 1 since the tension of the lower twisted yarn S at the time of the upper twist was the same as that of the lower twisted yarn L, the elongation at 100 N of the adhesive treatment cord was small, and a gap was generated in the belt. It is probable that the voids were generated because the core wire was not sufficiently stretched and the force for pressing the compression layer was insufficient to allow air to escape. Further, from the results of Comparative Example 1, it is shown that when the elongation at 100 N of the adhesive treatment cord is 0.95% or less, voids are likely to be generated in the belt. Although the tensile strength of the belt is also reduced, it can be estimated that when a gap is generated, the adhesive force between the core wire and the compression layer is reduced, and the durability of the belt is reduced.
- FIGS. 6 to 8 cross-sectional photographs of the twisted cords obtained in Examples 3 and 4 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 6 to 8, respectively, and as is clear from these photographs, the tension at the time of upper twist of the lower twisted yarn S is As it becomes stronger, it can be observed that the lower twisted yarn S in the black portion occupies the vicinity of the center of the cross section and is extruded to the circumferential portion in Comparative Example 1.
- the twisted cord for core wire of the present invention can be used as various transmission belts, for example, friction transmission belts such as V-belts and V-ribbed belts, meshing transmission belts such as toothed belts and double-sided toothed belts, but is required during manufacturing. It is suitable as a core wire of a V-ribbed belt used for driving auxiliary machinery of an automobile engine because it has an elongation of the core wire, which is said to be, and has a small elongation of the core wire when used and has a high tensile strength. It can be particularly preferably used as a core wire of a V-ribbed belt for driving an ISG-equipped engine in which
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Abstract
本発明は、伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードであって、束ねて上撚りされた複数の下撚り糸を有し、かつ上撚りを25cm解撚したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸Lと最も短い下撚り糸Sとの長さの差が1~10mmである撚りコードに関する。
Description
本発明は、伝動ベルトの心線として用いられ、不均一に張力を掛けた下撚り糸を混撚りした撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルトに関する。
動力を伝達するために、心線として撚りコードを埋設した伝動ベルトが広く用いられている。伝動ベルトの伝達動力を高めるためには、アラミド繊維などの高モジュラス繊維を用いて、ベルト使用時の伸びを小さくする必要がある。一方で、モールド型付工法により製造されるVリブドベルトにおいては、ベルトの製造時に心線に比較的大きな伸びが要求される。従って、高負荷で使用されるVリブドベルトにおいては、ベルトの製造時には大きく伸び、ベルトの使用時には伸びを小さく抑えるという、相反する特性が求められている。
このような要求に対して、例えば、特許文献1には、4cN/dtex荷重時における中間伸度が0.8%以上であり、かつ引張弾性率が50~100GPaである高伸度アラミド繊維と、この高伸度アラミド繊維よりも引張弾性率が低い低モジュラス繊維とを混撚りした撚りコードを含むVリブドベルトが開示されている。このような構成とすることで、モールド型付工法での製造時に心線のピッチの乱れや損傷を抑制でき、かつ動的張力の高い用途にベルトを使用しても耐発音性や耐久性も維持できると記載されている。
また、特許文献2には、ナイロン下撚り糸およびアラミド下撚り糸を含み、前記ナイロン下撚り糸と前記アラミド下撚り糸とは共に上撚りされており、所定長さのハイブリッドタイヤコードにおいて、前記上撚りのアンツイスト後、前記アラミド下撚り糸の長さは前記ナイロン下撚り糸の長さの1.005倍~1.025倍である、ハイブリッドタイヤコードが開示されている。このような構成とすることで、タイヤの引張および圧縮が繰り返されるときにアラミド下撚り糸にストレスが集中的に印加され、タイヤコードの耐疲労特性が低下するという問題を防止できると記載されている。また、ハイブリッドタイヤコードがアラミド下撚り糸とナイロン下撚り糸が実質的に同一の比率で撚られた安定した構造を有するので、カバーリング構造の従来技術に比べて製造過程でもたらされる物性偏差および不良率を最小化することができると記載されている。
特許文献1に記載の構成は、高伸度アラミド繊維が必須の構成であり、汎用のアラミド繊維は適用できないために、入手性やコストの面で問題がある。また、特許文献2に記載の構成はタイヤコードの耐疲労特性を改善することを目的としており、伝動ベルトの製造や使用に係る問題は考慮されていない。
本発明の目的は、製造時に必要とされる心線の伸びを有するとともに、使用時には心線の伸びが小さく、高い引張強力を有する伝動ベルトの心線用撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルトを提供することにある。
本発明の他の目的は、簡便かつ安価に製造できる伝動ベルトの心線用撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルトを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、伝動ベルトの耐久性を向上できる心線用撚りコードとその製造方法および用途、ならびに伝動ベルトを提供することにある。
本発明者等は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードとして、異なる張力で上撚りすることにより解撚状態の下撚り糸の長さが異なる複数の下撚り糸で撚りコードを形成することにより、撚りコードが伝動ベルトの製造時に必要とされる心線の伸びを有するとともに、使用時には心線の伸びが小さく、伝動ベルトの引張強力を向上できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の心線用撚りコードは、伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードであって、束ねて上撚りされた複数の下撚り糸を有し、かつ上撚りを25cm解撚したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸Lと最も短い下撚り糸Sとの長さの差が1~10mmである。前記下撚り糸Lは高モジュラス繊維で形成され、かつ前記下撚り糸Sは低モジュラス繊維で形成されていてもよい。前記下撚り糸Lの撚り係数は、前記下撚り糸Sの撚り係数の2~5倍であってもよい。前記撚りコードはラング撚りコードであってもよい。前記撚りコードは、前記複数の下撚り糸が、高モジュラス繊維で形成された複数本の下撚り糸と、低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸とを含んでいてもよい。前記高モジュラス繊維と前記低モジュラス繊維との質量比は、前者/後者=60/40~95/5程度であってもよい。
本発明には、前記下撚り糸Lに掛ける張力よりも前記下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、前記複数の下撚り糸を上撚りする、前記心線用撚りコードの製造方法も含まれる。前記製造方法において、前記下撚り糸Sに掛ける張力が0.12~0.53gf/dtexであってもよい。
本発明には、前記撚りコードで形成された心線を含む伝動ベルトも含まれる。この伝動ベルトは、Vリブドベルトであってもよい。
本発明には、複数の下撚り糸を束ねて上撚りした撚りコードを伝動ベルトの心線として使用する方法も含まれる。
本発明では、伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードとして、上撚り時に異なる張力を掛けることにより解撚状態の長さが異なるように調整した複数の下撚り糸を混撚りしているため、撚りコードが伝動ベルトの製造時に必要とされる心線の伸びを有するとともに、使用時には心線の伸びが小さく、伝動ベルトの引張強力を向上できる。さらに、汎用のアラミド繊維を用いることができるため、簡便かつ安価に撚りコードを製造できる。また、前記心線を備えた伝動ベルトは、耐久性に優れており、長時間に亘って高い引張強力を保持でき、ベルトの破断も抑制できる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態の一例を説明する。
[撚りコード]
本発明の撚りコードは、複数の下撚り糸を束ねて上撚りした撚りコードを長さ25cmで解撚(上撚り糸を解撚)したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸L(緩んだ状態の第1の下撚り糸)と最も短い下撚り糸S(直線状に延びる第2の下撚り糸)との長さの差が1~10mmである。
本発明の撚りコードは、複数の下撚り糸を束ねて上撚りした撚りコードを長さ25cmで解撚(上撚り糸を解撚)したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸L(緩んだ状態の第1の下撚り糸)と最も短い下撚り糸S(直線状に延びる第2の下撚り糸)との長さの差が1~10mmである。
本発明では、強く張力を掛けて上撚りした下撚り糸ほど解撚すると収縮が大きくなる性質を利用して、上撚りの際に複数の下撚り糸に掛ける張力を変量することにより、解撚後の複数の下撚り糸を異なる長さに調整できる。すなわち、本発明における「下撚り糸の長さに差がある」ということは「下撚り糸の引き揃えが悪い」ことを意味するが、このような本発明の特徴は、下撚り糸の引き揃えを良くするために、掛ける張力を均一にすることが技術常識であった伝動ベルトの従来技術からは容易に予測できない特徴である。従来の技術では、下撚り糸の引き揃えを良くした上で、低モジュラス繊維を多くしたり、撚り数を多くすることによって撚りコードの伸びを大きくすることは可能であったが、その場合はベルト製造時のみならず、ベルト使用時まで伸びが増大するという不都合があった。これに対して、本発明では、前記特徴によって、ベルト製造時には必要な伸びを担保しつつ、ベルト使用時の伸びを抑制することに成功した。詳しくは、本発明では、下撚り糸に掛けられている張力が異なるため、ベルト製造時に引張力が作用した際に撚りコード中で下撚り糸が構造的に変化することができ、伸びを大きくできる。さらに、本発明における撚りコード中の下撚り糸の構造の変化に起因する伸びは、ベルトの製造時のみ発現し、構造的な変化が完了しているベルトの使用時には発現しない。そのため、ベルトの使用時の伸びを小さく抑えながら、ベルト製造時の伸びを大きくするという、従来技術では容易に予測できない顕著な効果を得ることができる。
前記下撚り糸Lと前記下撚り糸Sとの長さの差は1~10mmの範囲であればよいが、好ましくは2~8mm、さらに好ましくは3~5mm、最も好ましくは3.3~4mm程度である。この差が小さすぎると、伸びが小さくなり、ベルトの耐久性が低下する虞がある。逆に、前記下撚り糸Lと前記下撚り糸Sとの長さの差が大きすぎると、引張強力が低下したり、使用によってベルトの引張強力も低下して破断し易くなる上に、ベルト伸びが大きくなって伝動不良が発生したり、スリップによる発熱が大きくなり耐久性が低下する虞がある。
前記複数の下撚り糸は、高モジュラス繊維で形成された下撚り糸および低モジュラス繊維で形成された下撚り糸を含むのが好ましい。特に、前記下撚り糸Lは高モジュラス繊維で形成され、かつ前記下撚り糸Sは低モジュラス繊維で形成されているのが好ましい。その理由は、以下のように推定できる。すなわち、低モジュラス繊維で形成された下撚り糸Sは撚りコード中で伸びを許容しながら、心線の外側に向かってその位置を変化させ易い。そのため、構造的な変化が容易に起こり、ベルト製造時の撚りコードの伸びを大きくすることができる。一方、高モジュラス繊維で形成された下撚り糸Lはベルト製造時に引張力が作用すると、撚りコードの中心方向に向かって移動しようとする力が働くので、低モジュラス繊維で形成された下撚り糸Sを外側に向かって移動させ易くなる。
撚りコードが高モジュラス繊維で形成された下撚り糸および低モジュラス繊維で形成された下撚り糸を含む場合、高モジュラス繊維で形成された下撚り糸の本数は1本以上であればよいが、ベルト製造時における構造変化を促進できる点から、複数本であるのが好ましく、例えば2~6本、好ましくは2~5本、さらに好ましくは2~4本、最も好ましくは3本である。高モジュラス繊維で形成された下撚り糸の本数がこのような範囲にあると、長時間に亘って高い引張強力を保持でき、伝動ベルトの耐久性を向上できる。低モジュラス繊維で形成された下撚り糸の本数も1本以上であればよいが、ベルトの引張強力を向上できる点から、3本以下が好ましく、2本以下がさらに好ましく、1本が最も好ましい。
そのため、前記複数の下撚り糸は、高モジュラス繊維で形成された複数本の下撚り糸と、低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸との組み合わせであるのが好ましい。高モジュラス繊維で形成された前記複数本の下撚り糸は、下撚り糸Lを含むのが好ましく、生産性などの点から、解撚した際の長さが全て略同一であり、かつ全て下撚り糸Lであるのが特に好ましい。低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸は、下撚り糸Sであるのが好ましい。
すなわち、前記複数の下撚り糸は、高モジュラス繊維で形成され、解撚した際の長さが略同一である複数本の下撚り糸Lと、低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸Sとの組み合わせであるのが特に好ましい。このような組み合わせであると、前述の構造的な変化が起こり易くなる。例えば、高モジュラス繊維であるアラミド繊維で形成され、同一の張力を掛けた3本の下撚り糸Lと、低モジュラス繊維であるナイロン繊維で形成され、前記下撚り糸Lよりも大きい張力を掛けた1本の下撚り糸Sとを混撚りした撚りコードについて、図1~3を用いて説明する。図1は、ベルト製造前後における前記撚りコードの構造の変化を説明するための概略断面図である。図1(a)は、ベルト製造時において、可撓性ジャケット拡張時に撚りコードの長さ方向に引張力が作用する前の撚りコードの断面図であり、高モジュラス繊維であるアラミド繊維で形成され、同一の張力を掛けた3本の下撚り糸1a,1b,1cと、低モジュラス繊維であるナイロン繊維で形成され、前記下撚り糸(1a,1b,1c)よりも大きい張力を掛けた1本の下撚り糸1dとで形成されている。伸張前は、断面の中心付近には下撚り糸Lに相当する下撚り糸1a,1b,1cは存在せず、下撚り糸Sに相当する下撚り糸1dが断面の中心付近を占有した構造を有している。このような撚りコードの構造は、後述するように、下撚り糸Sに下撚り糸Lよりも強い張力を付与することにより形成できる。このようなベルト製造前の撚りコードには、長さ方向に前記引張力が作用すると、下撚り糸1dが周辺部分に移動するという構造的な変化が発生する。図1(b)は、前記引張力が作用した後の撚りコードの断面図であり、作用前の下撚り糸の構造を示す斜線部分が凹んで下撚り糸1dが円周方向に拡がる構造に変化している。
図2は、前記図1(a)に対応する実物の撚りコードの写真である。図2はベルト製造前における伸張前の撚りコードの断面写真であり、黒色部分が下撚り糸Sを示すが、断面円形状の中心付近まで下撚り糸Sが入り込んで(または侵入して)いる。すなわち、下撚り糸Sの断面形状は、撚りコードの中心付近に頂部が位置する比較的鋭角な扇形形状である。これに対して、図3は、ベルト製造後の伸張後の撚りコードの断面写真であり、図2に比べて、下撚り糸Sを示す黒色部分は、断面形状の中心付近から円周方向(または半径方向)に追いやられて(または押し出されて)いる。すなわち、下撚り糸Sは断面円形状の中心付近には存在せず、下撚り糸Sの断面形状も、図2よりも緩やかな角度の扇形形状に変化している。
すなわち、後述する実施例からも明らかなように、従来技術のように、下撚り糸Lと下撚り糸Sに同程度の張力を掛けて混撚り(上撚り)すると、下撚り糸Lの剛直性が高いためか、下撚り糸Lが中心付近に偏りがちで、下撚り糸Sは周辺部分に偏りがちになるのを、本発明では、下撚り糸Sに高い張力を掛けることにより、図1(a)および図2のような構造を有する撚りコードを製造し、ベルト製造時に伴う伸張によって図1(b)および図3の構造に変化することにより、ベルト製造時に必要な伸び性を担保している。そして、ベルト製造時において、このような構造の変化を起こすことにより、ベルト使用時には、最早構造の変化が殆ど起こらないため、使用時における伸びを小さくして引張強力を向上できる。
撚りコードは、下撚りと上撚りの方向が反対の諸撚りであってもよいが、耐屈曲疲労性に優れ、長時間に亘って引張強力も保持でき、伝動ベルトの耐久性を高めることができる点から、下撚りと上撚りの方向が同一のラング撚りが好ましい。
下撚り糸Lの下撚り係数は、例えば0.1~5、好ましくは0.3~3.5(例えば0.3~3)、さらに好ましくは0.5~2(例えば1.2~1.8)、最も好ましくは1~1.5程度である。下撚り糸Lの下撚り係数が小さすぎると、伸びが小さくなる虞があり、逆に大きすぎると、引張強力が低下したり、ベルト伸びが大きくなって伝動不良が発生したり、スリップによる発熱が大きくなったり、引張強力も低下して破断し易くなり、耐久性が低下する虞がある。
下撚り糸Sの下撚り係数は、例えば0.1~3、好ましくは0.2~1、さらに好ましくは0.3~0.8、最も好ましくは0.4~0.6程度である。下撚り糸Sの下撚り係数が小さすぎると、伸びが小さくなる虞があり、逆に大きすぎると、引張強力が低下したり、ベルト伸びが大きくなって伝動不良が発生したり、スリップによる発熱が大きくなり耐久性が低下する虞がある。
下撚り糸Lの撚り係数は、下撚り糸Sの撚り係数の1.5~10倍(例えば1.5~7倍)であってもよく、例えば2~6倍(例えば2~5倍)、好ましくは2.5~4倍、さらに好ましくは2.5~3.5倍程度である。下撚り糸Lが高モジュラス繊維で形成されている場合、高モジュラス繊維で形成された下撚り糸Lは、耐屈曲疲労性が低くなる傾向にある。そのため、撚り係数を大きくして耐屈曲疲労性を向上するのが好ましい。下撚り糸Sの撚り係数に対する下撚り糸Lの撚り係数の比が小さすぎると、耐屈曲疲労性を向上させる効果が十分ではなく、逆に大きすぎると、ベルト使用時の伸びが大きくなり、引張強力も低下してベルト耐久性が低下する虞がある。
撚りコードの上撚り係数は2~6程度の範囲から選択でき、例えば2.5~5.5、好ましくは3~5、さらに好ましくは3~4.5(特に3~4)程度である。上撚り係数を大きくし過ぎると、引張強力が低下したり、ベルト伸びが大きくなって伝動不良が発生したり、スリップによる発熱が大きくなり耐久性が低下する虞がある。一方、上撚り係数が小さすぎると、耐屈曲疲労性が低下してベルト耐久性が低下する虞がある。
上撚り係数は、下撚り糸Lの下撚り係数の1~10倍であってもよく、例えば1.2~5倍、好ましくは1.3~3倍、さらに好ましくは1.5~2.5倍程度である。下撚り係数に対して、上撚り係数を大きくすることで耐屈曲疲労性が向上し、耐久性を向上できる。
なお、本願において、下撚り係数および上撚り係数の各撚り係数は、以下の式に基づいて、算出できる。
撚り係数=[撚り数(回/m)×√トータル繊度(tex)]/960。
撚りコード(上撚り糸)の総繊度は、例えば1000~10000dtex程度の範囲から選択でき、例えば2000~8000dtex、好ましくは2500~7000dtex、さらに好ましくは3000~6000dtex(特に3500~5000dtex)程度である。総繊度が小さすぎると、伸びが大きくなったり、寿命が低下する虞がある。総繊度が大きすぎると、耐屈曲疲労性が低下することにより寿命が低下する虞がある。
複数の下撚り糸において、高モジュラス繊維と低モジュラス繊維との質量比は、(高モジュラス繊維/低モジュラス繊維)=50/50~99/1程度であってもよく、例えば60/40~95/5、好ましくは60/40~90/10、さらに好ましくは70/30~90/10(特に75/25~85/15)程度である。高モジュラス繊維の割合が少なすぎると、ベルト使用時の引張強力が低下する虞があり、逆に多すぎると、ベルト製造時の伸びが低下し、心線のピッチの乱れや損傷が発生する虞がある。
下撚り糸を形成する高モジュラス繊維および低モジュラス繊維としては、以下の繊維を利用できる。
(高モジュラス繊維)
高モジュラス繊維の引張弾性率は40~600GPaであればよく、好ましくは40~100GPa、さらに好ましくは50~70GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
高モジュラス繊維の引張弾性率は40~600GPaであればよく、好ましくは40~100GPa、さらに好ましくは50~70GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
なお、本願において、引張弾性率は、JIS L1013(2010)に記載の方法で荷重-伸び曲線を測定し、荷重1000MPa以下の領域の平均傾斜を求める方法で測定できる。
高モジュラス繊維としては、例えば、アラミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維)、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維、炭素繊維、ガラス繊維などが挙げられる。これらの高モジュラス繊維は、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、アラミド繊維が好ましい。
原糸であるアラミド繊維は、通常、パラ系アラミド繊維を含むパラ系アラミドマルチフィラメント糸である。さらに、パラ系アラミドマルチフィラメント糸は、パラ系アラミド繊維のモノフィラメント糸を含んでいればよく、必要であれば、他の繊維(ポリエステル繊維など)のモノフィラメント糸を含んでいてもよい。パラ系アラミド繊維の割合は、モノフィラメント糸全体(マルチフィラメント糸)に対して50質量%以上(特に80~100質量%)であってもよく、通常、全モノフィラメント糸がパラ系アラミド繊維で構成されている。
マルチフィラメント糸は、複数のモノフィラメント糸を含んでいればよく、例えば100~5000本、好ましくは300~2000本、さらに好ましくは600~1000本程度のモノフィラメント糸を含んでいてもよい。モノフィラメント糸の平均繊度は、例えば0.8~10dtex、好ましくは0.8~5dtex、さらに好ましくは1.1~1.7dtex程度であってもよい。
原糸であるアラミド繊維は、単独繰り返し単位のパラ系アラミド繊維(例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維である帝人(株)製「トワロン(登録商標)」や東レ・デュポン(株)製「ケブラー(登録商標)」など)であってもよく、複数の繰り返し単位を含む共重合パラ系アラミド繊維(例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミドと3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミドとの共重合アラミド繊維である帝人(株)製「テクノーラ」など)であってもよい。
高モジュラス繊維(複数本の場合、各高モジュラス繊維)の平均繊度は500~3000dtex程度の範囲から選択でき、例えば600~2000dtex、好ましくは700~1700dtex、さらに好ましくは800~1500dtex(特に1000~1200dtex)程度であってもよい。繊度が小さすぎると、伸びが大きくなったり寿命が低下する虞があり、逆に大きすぎると、耐屈曲疲労性が低下することにより寿命が低下する虞がある。これらの高モジュラス繊維の繊度における範囲は、下撚り糸Lの繊度における範囲であってもよい。
(低モジュラス繊維)
低モジュラス繊維の引張弾性率は0.1~30GPaであればよく、好ましくは0.5~10GPa、さらに好ましくは1~5GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
低モジュラス繊維の引張弾性率は0.1~30GPaであればよく、好ましくは0.5~10GPa、さらに好ましくは1~5GPa程度である。引張弾性率が大きすぎると、製造時の伸びが低下する虞があり、逆に小さすぎると、使用時の引張強力が低下する虞がある。
低モジュラス繊維としては、例えば、ポリオレフィン系繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)、ポリスチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系繊維、アクリル系繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ビニロン繊維、ポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系繊維、ポリアミド繊維(ポリアミド6繊維、ポリアミド66繊維、ポリアミド46繊維など)、ポリエステル繊維(ポリアルキレンアリレート系繊維)[ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのポリC2-4アルキレン-C6-14アリレート系繊維など]、ポリウレタン繊維などの合成繊維;綿、麻、羊毛などの天然繊維;レーヨンなどの再生繊維などが挙げられる。これらの低モジュラス繊維は、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、ナイロン6、ナイロン66などの脂肪族ポリアミド繊維が好ましい。
原糸である低モジュラス繊維も、通常、マルチフィラメント糸である。マルチフィラメント糸は、同種のモノフィラメント糸で形成されていてもよく、異種のモノフィラメント糸で形成されていてもよい。モノフィラメント糸の本数および平均繊度は、前記アラミド繊維(高モジュラス繊維)のマルチフィラメント糸と同様の範囲から選択できる。
低モジュラス繊維(複数本の場合、各低モジュラス繊維)の平均繊度は500~3000dtex程度の範囲から選択でき、例えば600~2000dtex、好ましくは700~1500dtex、さらに好ましくは800~1200dtex(特に850~1000dtex)程度であってもよい。繊度が小さすぎると、伸びが大きくなったり、寿命が低下する虞があり、逆に大きすぎると、耐屈曲疲労性が低下することにより寿命が低下する虞がある。これらの低モジュラス繊維の繊度における範囲は、下撚り糸Sの繊度における範囲であってもよい。
[撚りコードの製造方法]
本発明の撚りコードは、通常、下撚り糸Lに掛ける張力よりも下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、複数の下撚り糸を上撚りすることにより得られる。
本発明の撚りコードは、通常、下撚り糸Lに掛ける張力よりも下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、複数の下撚り糸を上撚りすることにより得られる。
この製造方法では、下撚り糸Sに掛ける張力を高くすることで、解撚時の下撚り糸Sの長さを下撚り糸Lの長さよりも十分に短くすることができる。また、下撚り糸Sに高い張力を掛けて上撚りすることで、下撚り糸Sを撚りコードの中心付近にまで入り込むように配置することができ、ベルトの製造時に撚りコード中で下撚り糸Sが周辺部分へ移動する構造的変化を起こり易くすることができる。
下撚り糸Sに掛ける張力は、例えば0.12~0.53gf/dtex、好ましくは0.15~0.5gf/dtex、さらに好ましくは0.18~0.4gf/dtex、最も好ましくは0.2~0.3gf/dtex程度である。
下撚り糸Lにかける張力は、例えば0.03~0.2gf/dtex、好ましくは0.05~0.15gf/dtex、さらに好ましくは0.08~0.1gf/dtex程度である。
下撚り糸Sに掛ける張力(1dtex当たりの張力)は、下撚り糸Lに掛ける張力の1.1~10倍程度の範囲から選択でき、例えば1.3~6倍、好ましくは1.5~5倍、さらに好ましくは2~4倍、最も好ましくは2.5~3倍程度である。下撚り糸Sの張力が低すぎると、解撚時の下撚り糸Sの長さを下撚り糸Lの長さよりも十分に短くすることができずに、ベルト製造時の撚りコードの伸びが不足する虞がある。逆に高すぎると、下撚り糸の引き揃えが過剰に悪くなって、引張強力が低下する虞がある。
本発明の撚りコードは、伝動ベルトの心線を形成するために用いられ、前記張力で上撚りして得られた撚りコードをさらに接着処理してもよい。このような接着処理としては、エポキシ化合物またはポリイソシアネート化合物を含む処理液に浸漬する方法、レゾルシンとホルムアルデヒドとラテックスとを含むRFL処理液に浸漬する方法、ゴム糊に浸漬する方法、ポリオレフィン系接着剤を含むオーバーコート処理液に浸漬する方法などが挙げられる。これらの処理は単独で適用してもよく、2種以上を組み合わせて適用してもよい。また、浸漬する以外に処理液を噴霧や塗布する方法であってもよいが、接着成分を心線の内部まで浸透させやすい点や接着層の厚みを均一にしやすい点から浸漬が好ましい。これらのうち、ポリイソシアネート化合物を含む処理液に浸漬する方法と、RFL処理液に浸漬する方法と、オーバーコート処理液に浸漬する方法とをこの順序で組み合わせて撚りコードを処理する方法が好ましい。
ポリイソシアネート化合物を含む処理液に浸漬する方法において、ポリイソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネートまたはその誘導体(例えば、HDIまたはその三量体など)、芳香族ポリイソシアネート(TDI、MDIなど)などポリイソシアネートまたはその誘導体、複数のイソシアネート基を有するウレタンオリゴマーなどが挙げられる。誘導体としては、多量体(二量体や三量体、四量体など)、アダクト体、変性体(ビウレット変性体、アロハネート変性体、ウレア変性体など)などが挙げられる。浸漬処理によって撚りコードに付着したポリイソシアネート化合物の割合は、撚りコード100質量部に対して、例えば0.1~30質量部、好ましくは1~20質量部、さらに好ましくは3~15質量部である。
RFL処理液に浸漬する方法において、ラテックスとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)などのジエン系ゴムが好ましい。浸漬処理によって撚りコードに付着したレゾルシンとホルムアルデヒドとラテックスとの合計割合は、撚りコード100質量部に対して、例えば0.1~30質量部、好ましくは1~20質量部、さらに好ましくは3~15質量部である。
ポリオレフィン系接着剤を含むオーバーコート処理液に浸漬する方法において、ポリオレフィン系接着剤としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体などが挙げられる。浸漬処理によって撚りコードに付着したポリオレフィン系接着剤の割合は、撚りコード100質量部に対して、例えば0.1~30質量部、好ましくは1~20質量部、さらに好ましくは3~15質量部である。
特に、接着処理では、各種の接着成分を付着させた後、乾燥や硬化のために熱処理を行ってもよい。特に、RFL処理液で処理した後には熱延伸固定するために熱処理を行うのが好ましい。この熱処理時のヒートセット延伸率は0~3%程度であってもよく、好ましくは0.1~2.5%、さらに好ましくは0.5~2%程度であってもよい。本発明では、ヒートセット延伸率を小さくすることで加硫時の伸び代を確保できるため、リブ形状を安定して形成することができ、心線のピッチの乱れや損傷も抑えることができる。
本願において、ヒートセット延伸率は、熱処理炉の入口と出口の心線の速度を測定することにより、以下の式から求めることができる。
ヒートセット延伸率(%)={(熱処理炉の出口での心線の速度-熱処理炉の入口での心線の速度)/熱処理炉の入口での心線の速度}×100。
[伝動ベルト]
本発明の伝動ベルトとしては、ラップドVベルト、ローエッジVベルトなどのVベルト、Vリブドベルト、平ベルト、歯付ベルトなどが挙げられる。これらのうち、モールド型付工法により製造され、ベルト製造時に伸びが必要であるVリブドベルトが好ましい。
本発明の伝動ベルトとしては、ラップドVベルト、ローエッジVベルトなどのVベルト、Vリブドベルト、平ベルト、歯付ベルトなどが挙げられる。これらのうち、モールド型付工法により製造され、ベルト製造時に伸びが必要であるVリブドベルトが好ましい。
本発明の伝動ベルト(Vリブドベルト)の形態は、ベルト長手方向に沿って互いに平行して延びる複数のVリブ部を有していれば、特に制限されず、例えば、図4に示す形態が例示される。図4は本発明のVリブドベルトの一例を示す概略断面図である。図4に示されるVリブドベルトは、ベルト下面(内周面)からベルト上面(背面)に向かって順に、圧縮ゴム層2(第1のゴム層)、ベルト長手方向に心線1を埋設した接着ゴム層4(第2のゴム層)、カバー帆布(織物、編物、不織布など)またはゴム組成物で構成された伸張層5を積層した形態を有している。圧縮ゴム層2には、ベルト長手方向に伸びる複数の断面V字状の溝が形成され、この溝の間には断面V字形(逆台形)の複数のVリブ部3(図4に示す例では4個)が形成されており、この各Vリブ部3の二つの傾斜面(表面)が摩擦伝動面を形成し、プーリと接して動力を伝達(摩擦伝動)する。
本発明のVリブドベルトはこの形態に限定されず、少なくとも一部がプーリのVリブ溝部(V溝部)と接触可能な伝動面を有する圧縮ゴム層を備えていればよく、典型的には、伸張層と圧縮ゴム層と、その間にベルト長手方向に沿って埋設される心線とを備えていればよい。本発明のVリブドベルトにおいて、例えば、接着ゴム層4を設けることなく伸張層5と圧縮ゴム層2との間に心線1を埋設してもよい。さらに、接着ゴム層4を圧縮ゴム層2又は伸張層5のいずれか一方に設け、心線1を接着ゴム層4(圧縮ゴム層2側)と伸張層5との間、もしくは接着ゴム層4(伸張層5側)と圧縮ゴム層2との間に埋設する形態であってもよい。
なお、少なくとも前記圧縮ゴム層2が以下に詳細に説明するゴム組成物で形成されていればよく、前記接着ゴム層4は接着ゴム層として利用される慣用のゴム組成物で形成されていればよく、前記伸張層5は伸張層として利用される慣用のカバー帆布またはゴム組成物で形成されていればよく、前記圧縮ゴム層2と同一のゴム組成物で形成されていなくてもよい。
特に、本発明のVリブドベルトは、高い動的張力が発生する用途においても耐発音性や耐久性に優れるため、動的張力の高い用途で汎用されるVリブドベルトであることが好ましい。このようなVリブドベルトとしては、圧縮ゴム層の表面(内周面)の少なくとも一部が布帛で被覆されているVリブドベルトが挙げられる。布帛は、圧縮ゴム層の表面の少なくとも一部を被覆していればよいが、通常、圧縮ゴム層の表面全体を被覆している。
(心線)
複数の心線は、伝動ベルトのゴム層内に埋設されていればよく、この例では、接着ゴム層4内には、複数の心線1が、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、かつベルト幅方向に所定のピッチで互いに離隔して配置されている。
複数の心線は、伝動ベルトのゴム層内に埋設されていればよく、この例では、接着ゴム層4内には、複数の心線1が、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、かつベルト幅方向に所定のピッチで互いに離隔して配置されている。
心線の平均ピッチ(隣接する心線の中心間の平均距離)は、心線径や目的のベルト引張強度に合わせて適宜選択でき、例えば0.6~2mm、好ましくは0.8~1.5mm、さらに好ましくは0.9~1.05mm程度である。心線の平均ピッチが小さすぎると、ベルト製造工程において心線同士の乗り上げが発生する虞があり、逆に大きすぎると、ベルトの引張強度および引張弾性率が低下する虞がある。心線の平均ピッチは、Vリブドベルトの幅方向の断面において隣接する心線の中心間の距離を10ヶ所測定し、それらを平均した値である。なお、心線の中心間の距離は走査型電子顕微鏡(SEM)や投影機などの公知の装置を用いて測定できる。
心線は、S撚り、Z撚りのいずれであってもよいが、ベルトの直進性を高めるためにS撚りとZ撚りとを交互に配設するのが好ましい。心線は、前述の接着処理に加えて、接着ゴム層を構成するゴム成分を含むゴム組成物で被覆されていてもよい。
(ゴム組成物)
圧縮ゴム層2、接着ゴム層4及び伸張層5は、ゴム成分を含むゴム組成物で形成されていてもよい。ゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴムを用いてよく、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)、水素化ニトリルゴム等)、エチレン-α-オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらのゴム成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましいゴム成分は、エチレン-α-オレフィンエラストマー(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)等)およびクロロプレンゴムである。さらに、耐オゾン性、耐熱性、耐寒性、耐候性を有し、ベルト重量を低減できる点から、エチレン-α-オレフィンエラストマー(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)等)が特に好ましい。ゴム成分がエチレン-α-オレフィンエラストマーを含む場合、ゴム成分中のエチレン-α-オレフィンエラストマーの割合は50質量%以上(特に80~100質量%程度)であってもよく、100質量%(エチレン-α-オレフィンエラストマーのみ)が特に好ましい。
圧縮ゴム層2、接着ゴム層4及び伸張層5は、ゴム成分を含むゴム組成物で形成されていてもよい。ゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴムを用いてよく、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム)、水素化ニトリルゴム等)、エチレン-α-オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらのゴム成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましいゴム成分は、エチレン-α-オレフィンエラストマー(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)等)およびクロロプレンゴムである。さらに、耐オゾン性、耐熱性、耐寒性、耐候性を有し、ベルト重量を低減できる点から、エチレン-α-オレフィンエラストマー(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)等)が特に好ましい。ゴム成分がエチレン-α-オレフィンエラストマーを含む場合、ゴム成分中のエチレン-α-オレフィンエラストマーの割合は50質量%以上(特に80~100質量%程度)であってもよく、100質量%(エチレン-α-オレフィンエラストマーのみ)が特に好ましい。
ゴム組成物は、短繊維をさらに含んでいてもよい。短繊維としては、例えば、ポリオレフィン系繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等)、ポリアミド繊維(ポリアミド6繊維、ポリアミド66繊維、ポリアミド46繊維、アラミド繊維等)、ポリアルキレンアリレート系繊維(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維、ポリブチレンテレフタレート(PBT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維等のC2-4アルキレンC8-14アリレート系繊維)、ビニロン繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維等の合成繊維;綿、麻、羊毛等の天然繊維;炭素繊維等の無機繊維等が挙げられる。これらの短繊維は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。ゴム組成物中での分散性や接着性を向上させるため、短繊維には、心線と同様に、慣用の接着処理(または表面処理)を施してもよい。
ゴム組成物は、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、加硫剤又は架橋剤(または架橋剤系)(硫黄系加硫剤等)、共架橋剤(ビスマレイミド類等)、加硫助剤又は加硫促進剤(チウラム系促進剤等)、加硫遅延剤、金属酸化物(酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウム等)、補強剤(例えば、カーボンブラックや、含水シリカ等の酸化ケイ素)、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等)、軟化剤(例えば、パラフィンオイルや、ナフテン系オイル等のオイル類等)、加工剤または加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィン、脂肪酸アマイド等)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤等)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤等)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤等)、難燃剤、帯電防止剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。また、特に接着ゴム層4を構成するゴム組成物は、接着性改善剤(レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂等)を含んでいてもよい。
圧縮ゴム層2、接着ゴム層4および伸張層5を構成するゴム組成物は、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。同様に、圧縮ゴム層2、接着ゴム層4および伸張層5に含まれる短繊維も、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。
(カバー帆布)
伸張層5は、カバー帆布で形成されていてもよい。カバー帆布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、接着処理、例えば、RFL処理液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、前記の形態で圧縮ゴム層および/または接着ゴム層に積層してもよい。
伸張層5は、カバー帆布で形成されていてもよい。カバー帆布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、接着処理、例えば、RFL処理液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、前記の形態で圧縮ゴム層および/または接着ゴム層に積層してもよい。
(圧縮ゴム層の表面を被覆する布帛)
圧縮ゴム層の表面(内周面)の少なくとも一部を被覆する布帛としては、前記カバー帆布で例示された布材を利用でき、カバー帆布と同様に接着処理してもよい。前記布材のうち、摩擦伝動面を被覆する布帛としては、耐久性や伸張性に優れる点から、編布が好ましい。編布の材質は、特に限定されず、低モジュラス繊維やベルトに配合される短繊維として例示された繊維などが挙げられる。編布は、セルロース系繊維(例えば、綿糸)と、ポリエステル系繊維(PTT/PETコンジュゲート繊維など)との編布であってもよい。
圧縮ゴム層の表面(内周面)の少なくとも一部を被覆する布帛としては、前記カバー帆布で例示された布材を利用でき、カバー帆布と同様に接着処理してもよい。前記布材のうち、摩擦伝動面を被覆する布帛としては、耐久性や伸張性に優れる点から、編布が好ましい。編布の材質は、特に限定されず、低モジュラス繊維やベルトに配合される短繊維として例示された繊維などが挙げられる。編布は、セルロース系繊維(例えば、綿糸)と、ポリエステル系繊維(PTT/PETコンジュゲート繊維など)との編布であってもよい。
[伝動ベルトの製造方法]
本発明の伝動ベルトの製造方法としては、前述の方法で得られた心線用撚りコードを用いればよく、慣用の伝動ベルトの製造方法を利用できる。Vリブドベルトにおいては、例えば、以下の製造方法で製造してもよい。
本発明の伝動ベルトの製造方法としては、前述の方法で得られた心線用撚りコードを用いればよく、慣用の伝動ベルトの製造方法を利用できる。Vリブドベルトにおいては、例えば、以下の製造方法で製造してもよい。
第1の製造方法として、可撓性ジャケットを装着した内型に未加硫伸張ゴムシート、心線用撚りコード、および未加硫圧縮ゴムシートを内周側からこの順で配置した未加硫スリーブを形成する工程、可撓性ジャケットを膨張させてリブ形状の刻印を有する外型に未加硫スリーブを内周側から押圧して加硫する工程を経て、表面にリブ形状を有する加硫スリーブを得る方法が例示できる。
第2の製造方法として、可撓性ジャケットを装着した内型に未加硫圧縮ゴムシートを配置した第1未加硫スリーブを形成する工程、可撓性ジャケットを膨張させてリブ形状の刻印を有する外型に第1未加硫スリーブを内周側から押圧して、表面にリブ形状を刻設した予備成型体を形成する工程、可撓性ジャケットの膨張を解いて予備成型体を密着させた外型から可撓性ジャケットを装着した内型を離間させた後、可撓性ジャケットを装着した内型に未加硫伸張ゴムシート及び心線を順次配置して第2未加硫スリーブを形成する工程、さらに可撓性ジャケットを再び膨張させて、予備成型体を密着させた外型に第2未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する工程を経て、表面にリブ形状を有する加硫スリーブを得る方法が例示できる。
なお、圧縮ゴム層の表面(内周面)を布帛で被覆する場合、外型と当接する未加硫スリーブの最外層(外周側)には、布帛を設けてもよい。また、心線と伸張ゴムシートの間および/または心線と圧縮ゴムシートの間に接着ゴムシートを設けてもよい。
これらの方法のうち、第1の製造方法は、工程が簡素であり生産性に優れ、第2の製造方法は、内型と外型の間隔を小さくすることにより心線の拡張率を小さくできるため、心線へのダメージを抑制することができ、ベルトの耐久性の低下を抑制できる。生産性と耐久性のうち、優先する項目により製造方法を選択することができるが、本発明の目的からは第1の製造方法を適用するのが好ましい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例で使用した原料の詳細と、測定した評価項目の評価方法を以下に示す。
[原料]
(撚りコード)
アラミド1:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率60GPa
アラミド2:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率80GPa
脂肪族ポリアミド:旭化成(株)製「レオナ(登録商標)ナイロン66」、引張弾性率3.8GPa。
(撚りコード)
アラミド1:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率60GPa
アラミド2:帝人(株)製「トワロン(登録商標)」、引張弾性率80GPa
脂肪族ポリアミド:旭化成(株)製「レオナ(登録商標)ナイロン66」、引張弾性率3.8GPa。
(接着処理液)
ポリメリックMDI:東ソー(株)製「ミリオネート(登録商標)MR-200」、NCO含量30%
NBRラテックス:日本ゼオン(株)製「Nipol(登録商標)1562」、全固形分41%、中高ニトリルタイプ
ポリオレフィン系接着剤:ロード社製「ケムロック(登録商標)233X」、全固形分27%。
ポリメリックMDI:東ソー(株)製「ミリオネート(登録商標)MR-200」、NCO含量30%
NBRラテックス:日本ゼオン(株)製「Nipol(登録商標)1562」、全固形分41%、中高ニトリルタイプ
ポリオレフィン系接着剤:ロード社製「ケムロック(登録商標)233X」、全固形分27%。
(ベルト)
EPDM:ダウ・ケミカル日本(株)製「NORDEL(登録商標)IP3640」、エチレン含有量55%、エチリデンノルボルネン含有量1.8%
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」
パラフィン系オイル:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイル」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックス(登録商標)OD3」
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス(登録商標)14RP」
ナイロン短繊維:旭化成(株)製「ナイロン66」、繊維長約0.5mm
編布:綿糸とPTT/PETコンジュゲート糸の緯編布。
EPDM:ダウ・ケミカル日本(株)製「NORDEL(登録商標)IP3640」、エチレン含有量55%、エチリデンノルボルネン含有量1.8%
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」
パラフィン系オイル:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイル」
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックス(登録商標)OD3」
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス(登録商標)14RP」
ナイロン短繊維:旭化成(株)製「ナイロン66」、繊維長約0.5mm
編布:綿糸とPTT/PETコンジュゲート糸の緯編布。
[下撚り糸の長さの差の測定]
以下の手順で下撚り糸の長さの差を測定した。
以下の手順で下撚り糸の長さの差を測定した。
1)検撚機のチャック間距離を25cmとし、撚りコードをチャック止めする。
2)上撚りを解撚し、その時の下撚り糸S(直線状に延びる糸)の長さを測定する(この時、下撚り糸Lは緩んだ状態になっている)。
3)下撚り糸Lを残して、下撚り糸Sを含む他の下撚り糸を切断して、緩んだ状態から直線状に引き伸ばして下撚り糸Lの長さを測定する。
4)下撚り糸Lの長さから下撚り糸Sの長さを差し引く。
[100N時伸び]
JIS L1017(2002)に準拠して測定した。詳しくは、心線単体(作製した接着処理コード)を、オートグラフの一対の掴み具にコードがたるまずに真っ直ぐになるようにセットした。この時の掴み間隔をL0(約250mm)とした。次に、片方の掴み具を300mm/minの速度で移動させてコードに引張荷重を与え、引張荷重と掴み間隔を記録した。引張荷重が100Nとなった時の掴み間隔をL1(mm)として、100N時伸びを下記の式より求めた。
JIS L1017(2002)に準拠して測定した。詳しくは、心線単体(作製した接着処理コード)を、オートグラフの一対の掴み具にコードがたるまずに真っ直ぐになるようにセットした。この時の掴み間隔をL0(約250mm)とした。次に、片方の掴み具を300mm/minの速度で移動させてコードに引張荷重を与え、引張荷重と掴み間隔を記録した。引張荷重が100Nとなった時の掴み間隔をL1(mm)として、100N時伸びを下記の式より求めた。
100N時伸び(%)=((L1-L0)/L0)×100
[接着処理コードの引張強力]
前述の100N時伸びの測定試験において、コードが切断するまでコードに引張荷重を付与し、コードが切断する際に記録される引張荷重の最大値を引張強力とした。
前述の100N時伸びの測定試験において、コードが切断するまでコードに引張荷重を付与し、コードが切断する際に記録される引張荷重の最大値を引張強力とした。
[ベルトの引張強力]
Vリブドベルト(リブ数3)を万能試験機((株)島津製作所製「UH-200kNX」)を用いて、引張速度50mm/分、試験温度23℃の条件で引張り、Vリブドベルトの破断時の強力を測定した。測定したVリブドベルトの破断時の強力を3で除して1リブ当たりの値に換算し、ベルトの引張強力とした。
Vリブドベルト(リブ数3)を万能試験機((株)島津製作所製「UH-200kNX」)を用いて、引張速度50mm/分、試験温度23℃の条件で引張り、Vリブドベルトの破断時の強力を測定した。測定したVリブドベルトの破断時の強力を3で除して1リブ当たりの値に換算し、ベルトの引張強力とした。
[ベルトの耐久走行試験(引張強力保持率)]
直径120mmの駆動プーリ(Dr.)、直径55mmのテンションプーリ(Ten.)、直径120mmの従動プーリ(Dn.)、直径80mmのアイドラープーリ(IDL.)を順に配した図5にレイアウトを示す試験機を用いてベルトの耐久走行試験を行った。試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を4900rpm、アイドラープーリへのベルトの巻き付け角度を90°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を90°、従動プーリ負荷を8.8kWとし、ベルト張力が395Nとなるように一定荷重(約560N)を付与して雰囲気温度100℃で最大400時間まで走行させた。この耐久走行試験後のベルトの引張強力(残存強力)を測定し、予め測定しておいた耐久走行試験前のベルトの引張強力の値からベルトの引張強力保持率を算出した。
直径120mmの駆動プーリ(Dr.)、直径55mmのテンションプーリ(Ten.)、直径120mmの従動プーリ(Dn.)、直径80mmのアイドラープーリ(IDL.)を順に配した図5にレイアウトを示す試験機を用いてベルトの耐久走行試験を行った。試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を4900rpm、アイドラープーリへのベルトの巻き付け角度を90°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を90°、従動プーリ負荷を8.8kWとし、ベルト張力が395Nとなるように一定荷重(約560N)を付与して雰囲気温度100℃で最大400時間まで走行させた。この耐久走行試験後のベルトの引張強力(残存強力)を測定し、予め測定しておいた耐久走行試験前のベルトの引張強力の値からベルトの引張強力保持率を算出した。
ベルトの引張強力保持率(%)=(耐久走行試験後のベルトの引張強力/耐久走行試験前のベルトの引張強力)×100。
[ベルトの空隙(孔)の有無]
得られたVリブドベルトを幅方向に平行に切断し、その断面をマイクロスコープで20倍に拡大して、心線と圧縮ゴムの間の空隙の有無を確認した。
得られたVリブドベルトを幅方向に平行に切断し、その断面をマイクロスコープで20倍に拡大して、心線と圧縮ゴムの間の空隙の有無を確認した。
実施例1
(撚りコードの作製)
表5に示すように、1100dtexのアラミド1の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸L3本と、940dtexの脂肪族ポリアミドの繊維の束を撚り係数0.5でアラミド繊維と同一のZ方向に下撚りした下撚り糸S1本とを集めて、下撚り糸LおよびSに、それぞれ100gfおよび125gfの張力を掛けて、下撚りと同一のZ方向に撚り係数3で上撚りし、ラング撚りの撚りコードを作製した。
(撚りコードの作製)
表5に示すように、1100dtexのアラミド1の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸L3本と、940dtexの脂肪族ポリアミドの繊維の束を撚り係数0.5でアラミド繊維と同一のZ方向に下撚りした下撚り糸S1本とを集めて、下撚り糸LおよびSに、それぞれ100gfおよび125gfの張力を掛けて、下撚りと同一のZ方向に撚り係数3で上撚りし、ラング撚りの撚りコードを作製した。
(コードの接着処理)
まず、表1に示すイソシアネート化合物を含む処理液(25℃)に、作製した撚りコードを5秒間浸漬した後、150℃で2分間乾燥させた(プレディップ処理工程)。次に、プレディップ処理を終えた撚りコードを表2に示すRFL処理液(25℃)に5秒間浸漬した後、200℃で2分間熱処理を行った(RFL処理工程)。この熱処理時には、ヒートセット延伸率0~3%で熱延伸固定した。さらに、RFL処理を終えた撚りコードを表3に示す接着成分を含む処理液(固形分濃度7%、25℃)に5秒間浸漬した後、160℃で4分間乾燥させて(オーバーコート処理工程)、接着処理コードを得た。
まず、表1に示すイソシアネート化合物を含む処理液(25℃)に、作製した撚りコードを5秒間浸漬した後、150℃で2分間乾燥させた(プレディップ処理工程)。次に、プレディップ処理を終えた撚りコードを表2に示すRFL処理液(25℃)に5秒間浸漬した後、200℃で2分間熱処理を行った(RFL処理工程)。この熱処理時には、ヒートセット延伸率0~3%で熱延伸固定した。さらに、RFL処理を終えた撚りコードを表3に示す接着成分を含む処理液(固形分濃度7%、25℃)に5秒間浸漬した後、160℃で4分間乾燥させて(オーバーコート処理工程)、接着処理コードを得た。
(ベルトの製造)
可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫圧縮ゴムシートおよび編布を内周側からこの順で配置した第1未加硫スリーブを形成する工程、可撓性ジャケットを膨張させてリブ形状の刻印を有する外型に第1未加硫スリーブを内周側から押圧して、表面にリブ形状を刻設した予備成型体を形成する工程、可撓性ジャケットの膨張を解いて予備成型体を密着させた外型から可撓性ジャケットを装着した内型を離間させた後、可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫伸張ゴムシートおよび接着処理コードを順次配置して第2未加硫スリーブを形成する工程、さらに可撓性ジャケットを再び膨張させて、予備成型体を密着させた外型に第2未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する工程を経て、表面にリブ形状を有する加硫スリーブを得た。この加硫スリーブをカッターで周方向に平行にカットし、Vリブドベルト(ベルトサイズ:3PK1100、リブ形状K形、リブ数3、周長1100mm)を得た。
可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫圧縮ゴムシートおよび編布を内周側からこの順で配置した第1未加硫スリーブを形成する工程、可撓性ジャケットを膨張させてリブ形状の刻印を有する外型に第1未加硫スリーブを内周側から押圧して、表面にリブ形状を刻設した予備成型体を形成する工程、可撓性ジャケットの膨張を解いて予備成型体を密着させた外型から可撓性ジャケットを装着した内型を離間させた後、可撓性ジャケットを装着した内型に、表4に示す組成の未加硫伸張ゴムシートおよび接着処理コードを順次配置して第2未加硫スリーブを形成する工程、さらに可撓性ジャケットを再び膨張させて、予備成型体を密着させた外型に第2未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する工程を経て、表面にリブ形状を有する加硫スリーブを得た。この加硫スリーブをカッターで周方向に平行にカットし、Vリブドベルト(ベルトサイズ:3PK1100、リブ形状K形、リブ数3、周長1100mm)を得た。
実施例2
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を200gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を200gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例3
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を250gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を250gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例4
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を400gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を400gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例5
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用いる以外は実施例3と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用いる以外は実施例3と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例6
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用い、撚り係数を2.0に変更する以外は実施例4と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、アラミド2を用い、撚り係数を2.0に変更する以外は実施例4と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例7
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を3.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を3.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例8
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を0.5に変更する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を0.5に変更する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例9
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、3340dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸1本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、3340dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸1本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例10
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、1670dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸2本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lとして、1670dtexのアラミド2の繊維の束を撚り係数1.5でZ方向に下撚りした下撚り糸2本を用いる以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例11
撚りコードの作製において、下撚りと逆方向であるS方向に上撚りし、諸撚りの撚りコードを作製する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚りと逆方向であるS方向に上撚りし、諸撚りの撚りコードを作製する以外は実施例5と同様にしてVリブドベルトを製造した。
比較例1
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を100gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を100gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
比較例2
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を600gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Sである脂肪族ポリアミドに上撚りで掛ける張力を600gfに変更する以外は実施例1と同様にしてVリブドベルトを製造した。
比較例3
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を4.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
撚りコードの作製において、下撚り糸Lの撚り係数を4.0に変更する以外は実施例6と同様にしてVリブドベルトを製造した。
実施例1~11および比較例1~3で得られた接着処理コード及びVリブドベルトの評価結果を表5~6に示す。
実施例1~11は、接着処理コードの100N時の伸びが1%以上と高く、引張強力も高く良好な結果であった。また、ベルトの引張強度が高く、耐久性も優れる上に、空隙も発生していない。
詳細には、実施例1~4では、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸Sに上撚りで掛ける張力を増加させることにより、接着処理コードの100N時の伸びが上昇する反面、引張強力が低下する傾向が見られるものの、いずれもベルトの特性は同等であった。これらの中でも、実施例3が諸特性のバランスに優れていた。
実施例5は、実施例3のアラミドの種類を変更した例であるが、接着処理コードの100N時の伸びが若干低下した。実施例6~7および比較例3では、実施例5のアラミド2で形成された下撚り糸Lの撚り係数を増加させているが、接着処理コードの100N時の伸びは上昇する反面、引張強力が低下する傾向が見られた。実施例5~7では、ベルトの耐久性は優れていたのに対して、撚り係数が4.0である比較例3では、耐久走行試験でベルトが破断した。
実施例8は、実施例5の下撚り糸Lの撚り係数を0.5に変更し、下撚り糸Sの下撚り係数と同一にした例であるが、実施例5と比較し、接着処理コードの引張強力が低下し、ベルトの引張強力および引張強力保持率も低下したが、実用上問題のないレベルであった。実施例5と実施例8との比較から、アラミドで形成された下撚り糸の下撚り係数は、脂肪族ポリアミドで形成された下撚り糸の下撚り係数よりも大きくするのが好ましいことが分かった。
実施例9および10は、総繊度を変更することなく、実施例5の下撚り糸Lの本数を1本または2本に変更した例であるが、実施例5および9~10の結果から、下撚り糸Lの本数が増加すると、接着処理コードの引張強力は大きくなり、100N時の伸びは小さくなる傾向であった。下撚り糸Lの本数が変わることで下撚り糸Lと下撚り糸Sとの位置関係が変化し、引張特性が変化したものと思われる。ベルトの引張強力保持率は、アラミドで形成された下撚り糸の本数が多い実施例5が最も高くなっており、アラミドで形成された下撚り糸の本数が多い方が好ましいことが分かった。
実施例11は、撚り構成を諸撚りとする以外は実施例5と同じ例であるが、ベルトの引張強力は大きくなったが、耐屈曲疲労性が低下するためか、引張強力保持率は低下した。この結果から、撚り構成はラング撚りが好ましいことが分かった。
比較例1は上撚り時の下撚り糸Sの張力が下撚り糸Lと同じであったため、接着処理コードの100N時伸びが小さく、ベルトに空隙が発生した。空隙は、心線の伸びが十分ではなく圧縮層を押し付ける力が不足して、空気が抜けなかったために発生したと考えられる。また、比較例1の結果から、接着処理コードの100N時伸びが0.95%以下になると、ベルトに空隙が発生し易くなることが示されている。ベルトの引張強力も低下しているが、空隙が発生すると、心線と圧縮層との接着力が低下して、ベルトの耐久性が低下したと推定できる。
比較例2は上撚り時の下撚り糸Sの張力が高すぎたために、各下撚り糸の引き揃えが過剰に悪くなって(アラミド下撚り糸とナイロン下撚り糸との長さの差が大きくなり過ぎて)引張強力が低下した。その結果、ベルトの耐久性も低下し、耐久走行試験でベルトが破断した。
また、実施例3および4ならびに比較例1で得られた撚りコードの断面写真を、それぞれ図6~8に示すが、これらの写真から明らかなように、下撚り糸Sの上撚り時の張力が強くなるにつれて、黒色部分の下撚り糸Sが断面中心付近を占有し、比較例1では円周部分に押し出されているのが観察できる。
本発明の心線用撚りコードは、各種の伝動ベルト、例えば、Vベルト、Vリブドベルトなどの摩擦伝動ベルト、歯付ベルト、両面歯付ベルトなどの噛み合い伝動ベルトなどとして利用できるが、製造時に必要とされる心線の伸びを有するとともに、使用時には心線の伸びが小さく、高い引張強力を有するため、自動車エンジンの補機駆動に用いられるVリブドベルトの心線として好適であり、高い動的張力が発生するISG搭載エンジンを駆動するためのVリブドベルトの心線として特に好適に利用できる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。本出願は、2019年5月16日出願の日本国特許出願2019-093051号および2020年5月1日出願の日本国特許出願2020-081456号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1…心線
2…圧縮ゴム層
3…Vリブ部
4…接着ゴム層
5…伸張層
2…圧縮ゴム層
3…Vリブ部
4…接着ゴム層
5…伸張層
Claims (11)
- 伝動ベルトの心線を形成するための撚りコードであって、束ねて上撚りされた複数の下撚り糸を有し、かつ上撚りを25cm解撚したとき、前記複数の下撚り糸のうち、最も長い下撚り糸Lと最も短い下撚り糸Sとの長さの差が1~10mmである撚りコード。
- 前記下撚り糸Lが高モジュラス繊維で形成され、かつ前記下撚り糸Sが低モジュラス繊維で形成されている、請求項1記載の撚りコード。
- 前記下撚り糸Lの撚り係数が、前記下撚り糸Sの撚り係数の2~5倍である、請求項1または2記載の撚りコード。
- ラング撚りコードである、請求項1~3のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記複数の下撚り糸は、高モジュラス繊維で形成された複数本の下撚り糸と、低モジュラス繊維で形成された1本の下撚り糸を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記高モジュラス繊維と前記低モジュラス繊維との質量比が、前者/後者=60/40~95/5である、請求項2~5のいずれか1項に記載の撚りコード。
- 前記下撚り糸Lに掛ける張力よりも前記下撚り糸Sに掛ける張力を大きくして、前記複数の下撚り糸を上撚りする、請求項1~6のいずれか1項に記載の撚りコードの製造方法。
- 前記下撚り糸Sに掛ける張力が0.12~0.53gf/dtexである、請求項7記載の撚りコードの製造方法。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の撚りコードで形成された心線を含む伝動ベルト。
- Vリブドベルトである、請求項9記載の伝動ベルト。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の撚りコードを伝動ベルトの心線として使用する方法。
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