JP2004293754A

JP2004293754A - 歯付ベルト

Info

Publication number: JP2004293754A
Application number: JP2003090455A
Authority: JP
Inventors: Masakuni Yoshida; 正邦吉田
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】高雰囲気温度下での耐屈曲疲労性を飛躍的に向上させる方法を提供するものである。
【解決手段】長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２表面を歯布５で被覆し、背部４に心線３を埋設した歯付ベルトであり、上記心線３がガラス繊維を撚糸したコードを、フェノール樹脂と水素化ニトリルゴムラテックスおよびビニルピリジンゴムラテックスを含むレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス液にて処理し、その上よりクロロスルホン化ポリエチレンゴム配合物を溶液で溶かしたゴム糊で処理したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用エンジンのカム軸又はカム軸とインジェクションポンプの駆動用あるいは、一般産業用機械の同期伝動用等に使用される歯布被覆の歯付ベルトに係るものであり、高温、高負荷に適するベルトであって、特に耐熱性を改善し、高雰囲気温度下での耐屈曲疲労性を改善したガラス心線を用いた歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンのカム軸、インジェクションポンプ、オイルポンプ、ウォータポンプ等を駆動する歯付ベルトは、エンジンの高出力化に伴い、ベルトへの負荷の増大及びエンジンルームのコンパクト化に伴う雰囲気温度の上昇など歯付ベルトの使用環境は近年特に厳しくなってきている為、さらなる耐久性の向上が要求されている。さらに、長寿命、静粛性に優れたサイレントチェーンの登場により、歯付ベルトに求められる性能は、年々厳しくなってきている。また、一般産業用に使用される歯付ベルトについても、射出成形機等の高負荷駆動用等取替え周期の延長を要求されている。
【０００３】
歯付ベルトの故障形態は、心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足による亀裂発生からのベルト切断と過負荷や歯布及び歯ゴムの耐熱性不足、歯布の摩耗による歯欠けに大別される。心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足によるベルト切断に対しては、心線材質、心線構成の太径化等の改良、心線処理剤の耐熱性改良が実施されている。また、ゴムの耐熱性改良についても水素添加ニトリルゴムの使用等により故障は減少している。
【０００４】
このため耐熱性ポリマーとして開発された水素化ニトリルゴムが最近では歯付ベルトに利用されている。また加硫系に過酸化物を用いたゴムや、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を使用したゴム配合も歯付ベルトのマトリックスとして使用されている。これに応じて、過酸化物加硫系に対する繊維コードの処理方法も改善されつつある。
【０００５】
例えば、繊維コードと水素化ニトリルゴム組成物の処理方法において、特許文献１には、ニトリルゴム変性エポキシ樹脂とフェノール樹脂を含む前処理液で処理し、続いてニトリルゴム配合物もしくは水素化ニトリルゴムラテックスからなるＲＦＬ液で処理する方法、特許文献２には、カルボキシル基含有アクリロニトリル・ブタジエンゴムラテックスからなるＲＦＬ液で処理する方法が開示されている。
【０００６】
また、繊維コードと水素化ニトリルゴム組成物の接着方法において、ビニルピリジンゴムラッテクス、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラッテクス、スチレン・ブタジエンゴムラッテクスからなるＲＦＬ液にて処理する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２１２８７８公報
【特許文献２】
特公昭６０−２４１３１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来に比べてガラス繊維コードと水素化ニトリルゴムとの耐熱性は、十分改善された。しかし、これらの処理コードを心線に用いた歯付ベルトを高い雰囲気温度下で耐熱屈曲走行させた場合には、早期にＲＦＬ層が劣化して心線が屈曲疲労することが分かっている。更に、水素化ニトリルゴムの加硫系に硫黄を用いた場合には、過酸化物のそれに比べ早期に背ゴムクラックが発生し、ベルト寿命に至ることが指摘されている。
【０００９】
特に、ベルトに高温、高負荷が掛かるエンジン用では、過酸化物加硫系からなる水素化ニトリルゴム配合物を用いる例が増えてきているが、水素化ニトリルゴムの過酸化物加硫系では従来のＲＦＬ液の場合には、ＲＦＬが加硫剤の過酸化物と反応して早期にデヒド・ラテックスの劣化が早くなり、心線自体の高雰囲気温度下での耐屈曲疲労性が低く要求寿命に対し満足するものが得られていないのが現状である。
【００１０】
本発明は、過酸化物加硫系の水素化ニトリルゴムを用い、歯付ベルト用ガラス繊維コードに、フェノール樹脂と水素化ニトリルゴムラテックスおよびビニルピリジンゴムラテックスを含むレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス液にて処理し、その上よりクロロスルホン化ポリエチレンゴム配合物を溶液で溶かしたゴム糊で処理した心線を用いることにより、高雰囲気温度下での耐屈曲疲労性を飛躍的に向上させる方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願請求項１記載の発明は、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部表面を歯布で被覆し、背部に心線を埋設した歯付ベルトにおいて、上記心線がガラス繊維を撚糸したコードを、フェノール樹脂と水素化ニトリルゴムラテックスおよびビニルピリジンゴムラテックスを含むレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス液にて処理し、その上よりクロロスルホン化ポリエチレンゴム配合物を溶液で溶かしたゴム糊で処理したものである歯付ベルトにある。
【００１２】
本願請求項２記載の発明は、心線の処理液においてフェノール樹脂を含むレゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとの固形分の質量比が、５／９５から４０／６０である歯付ベルトにある。
【００１３】
本願請求項３記載の発明は、心線の処理液においてラテックスとして水素化ニトリルゴムラテックスとビニルピリジンゴムラテックスを混合し、その固形分の質量比が６０／４０から９５／５である歯付ベルトにある。
【００１４】
本願請求項４記載の発明は、歯部および背部に、過酸化物加硫系からなる水素化ニトリルゴム配合物を使用した歯付ベルトにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施形態に係る歯付ベルトの部分正面図であり、歯付ベルト１は長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２と、歯部２と連続する背部４と、背部４に埋設された心線３と、歯部２の表面に被覆された歯布５を有している。歯布５はベルトの長手方向に延在する緯糸と、ベルトの幅方向に延在する経糸とを織成して成る繊維材料を基材として構成される。
【００１６】
心線３のガラス繊維の材質としては、無アルカリガラス（Ｅガラス）あるいは、Ｓｉ成分の多い高強度ガラス（Ｋ，Ｕ，Ｓガラス）のどちらを用いてもかまわない。ガラス心線の組成はＥガラス（無アルカリガラス）、Ｓガラス（高強度ガラス）あるいは、Ｓｉ成分の多い高強度ガラス（Ｋ，Ｕ，Ｓガラス）の何れでも良く、フィラメントの太さ及びフィラメントの収束本数及びストランド本数に制限されない。
【００１７】
前記ＲＦＬ処理液は、レゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は３／１〜１／３にすることが接着力を高めるうえで好適である。また、レゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物は、これをゴムラテックスのゴム分１００質量部に対して樹脂分が５〜５０質量部になるようにゴムラテックスと混合し、更にフェノール樹脂を含むレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとの固形分の質量比が５／９５〜４０／６０に調節する。５／９５未満では接着性が著しく低下し、また４０／６０を超えるとゴムラテックス分が少なくなり、耐熱性が悪くなって屈曲疲労性が低下する。
【００１８】
ＲＦＬ処理液に使用するゴムラテックスとしては、水素化ニトリルゴムラテックス（Ｈ−ＮＢＲラテックス）、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体（ＶＰラテックス）の一種又は二種以上のブレンド物が使用される。水素化ニトリルゴムラテックスとビニルピリジンゴムラテックスとは、固形分の質量比が６０／４０〜９５／５で混合される。その水素化ニトリルゴムの質量比が６０未満であれば、耐熱性が悪くなり屈曲疲労性が低下し、９５を超えると、耐水性が著しく低下する。
【００１９】
前述したフェノール樹脂は、ノボラック系及びレゾール系のいずれも用いることができる。レゾール系フェノール樹脂は多くのメチロール基を有し、ＲＦＬ液との良好な接着を有する。
【００２０】
使用するガラス繊維コードは下記方法によって処理される。まず未処理無撚りコードを、フェノール樹脂を含むレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物とゴムラテックスとの固形分の質量比が５／９５〜４０／６０になるように調節したＲＦＬ処理液で処理し、その後、２００〜２８０℃に調節したオ−ブンに通して熱処理する。
【００２１】
続いて、上記処理コードを、オーバーコート処理液としてクロロスルホン化ポリエチレン配合物をトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などの溶剤に溶かしたゴム糊に浸漬する。この後、１３０〜１８０℃前後に調節したオ−ブンに通して熱処理する。
【００２２】
歯部２と背部４を形成するゴム配合物の原料ゴムには、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）以外に、ＮＢＲ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＲ）、ＳＢＲ、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、フッ素ゴム、シリコンゴム等何れの場合も使用可能である。
【００２３】
前記ベルト背面硬度は少なくとも６７度以上、好ましくは７３度以上（ＪＩＳＡ）である。また、背面硬度を８３度以上とする為には、ゴム配合物としては、、耐熱性の観点から水素添加率が少なくとも９０％以上、好ましくは９２〜９８％の水素化ニトリルゴムを使用するか、水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を総ポリマーに対して２０〜６０質量部添加したものが好ましい。これにより、モジュラス（引張弾性率）や切断伸度、さらに高い引き裂き強度や硬度を確保することができる。不飽和カルボン酸金属塩の量が２０質量部未満であるとゴム硬度が所定の硬度にならず、一方６０質量部を越えるとゴム硬度が大きくなりすぎ、ベルト剛性が高くなり、屈曲疲労性に劣りベルト寿命が短くなる。
【００２４】
更に、耐熱性を高めるためには水素化ニトリルゴムあるいは水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を添加したものを主成分とし、過酸化物加硫系を配合することが望ましい。
【００２５】
上記有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常原料ゴム１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される
【００２６】
歯布４を構成する緯糸、経糸の材質としては、それぞれポリアミド、アラミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール繊維の何れか又は組み合わせが採用できる。繊維の形態は、フィラメント糸及び紡績糸の何れでも良く、単独組成の撚糸又は混撚糸、混紡糸の何れであっても良い。ＲＦＬ液を繊維内部にまで含浸できる程度に紡績糸又はフィラメントが集まった糸が好ましい。また、アラミド繊維又はポリベンゾオキサゾール繊維は、それ自体が低摩擦係数の繊維であるため、少なくともベルト長手方向の緯糸７に含ませることにより、耐歯欠け性を向上させる。また、織成構成は綾織り、繻子織り、平織り等何れであっても良い。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
無撚のガラス繊維（Ｋ−ガラス）を３本引き揃えたものを表１に示すＲＦＬ処理液に浸漬した後、２００〜２８０℃で熱処理した。これを撚り数８回／ｃｍでＳおよびＺ方向に片撚りコードを準備した。これを１１本引き揃え、１２回／ｃｍで上撚りした。更に、これを表１に示す２次処理液に浸漬し、１３０〜１８０℃の範囲で熱処理した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
歯部と背部用のゴムシートとして、表２に示すＨ−ＮＢＲ配合からなるゴムを通常の方法で混練してカレンダーロールによって所定の厚さに調整した。
【００３０】
【表２】

【００３１】
歯布としては、経糸に６，６ナイロン、緯糸に６，６ナイロンとウレタン弾性糸を混撚した糸を用いて綾織し、これを表３に示すＲＦＬ処理液に浸漬し、１２０°Ｃにて乾燥後１８０°Ｃにて２分間熱処理し、更に表３に示す第１ゴム糊に浸漬して１２０°で乾燥し、更に第２ゴム糊に浸漬して１２０°で乾燥したものである。
【００３２】
【表３】

【００３３】
【表４】

【００３４】
次に、ベルト作製用のＭＹ歯形１０５歯数の金型に上記歯布を巻き付け、ＳＺ撚一対のＲＦＬ液及びクロロスルホン化ポリエチレンゴムをトルエン等の溶剤にて溶かしたゴム糊にて接着処理された心線をピッチ（１．２ｍｍ／本）にてスパイラルに所定の張力で巻き付けた。この心線の上に、表２のゴムシートを巻き付けた後、ジャケットを被せて加硫缶に投入し、通常の圧入方式により加圧加硫して歯形を形成させた。その後、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅（１９ｍｍ）にカットして走行用歯付ベルトを得た。
【００３５】
作製したベルトのサイズは、ベルト幅１９ｍｍ、ベルト歯形ＭＹ、歯数１０５歯、歯ピッチ８．００ｍｍであり、通常１０５ＭＹ１９と表示される。走行試験装置としては、２１歯のクランクプーリ１１、４２歯のカムプーリ１３、アイドラー２１からなるレイアウトの試験装置を使用する。クランクプーリ回転数７２００ｒｐｍで従動側負荷を３．６ｋＷとし、初張力を１５０Ｎにて走行試験を行った。試験終了後、取り外したベルトを２５０〜３００ｍｍの長さに切り取って短冊状にした引張試験片のベルト強力を引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで測定し、走行試験前のベルト強力で除して強力保持率を求めた。これを屈曲疲労後強力保持率とした。その結果を表５に示す。
【００３６】
【表５】

【００３７】
表５の結果から、比較例１は走行後強力の保持率が５０％を大きく割っているのに対し、Ｈ−ＮＢＲゴムラテックスを混合したＲＦＬ液にて処理を実施した実施例１，２では、ベルト走行後強力保持率が大幅に改善できていることが判る。また、実施例３では、フェノール樹脂を含むレゾルシン・ホルムアルデヒドとゴムラテックスとの固形分の質量比が０．８８と高いために、走行後強力の保持率が低下している。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、心線がガラス繊維を撚糸したコードを、フェノール樹脂と水素化ニトリルゴムラテックスおよびビニルピリジンゴムラテックスを含むレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス液にて処理し、その上よりクロロスルホン化ポリエチレンゴム配合物を溶液で溶かしたゴム糊で処理したものであり、これによって高雰囲気温度下での耐屈曲疲労性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る歯付ベルトの部分正面図である。
【符号の説明】
１歯付ベルト
２歯部
３心線
４背部
５歯布

Claims

長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部表面を歯布で被覆し、背部に心線を埋設した歯付ベルトにおいて、上記心線がガラス繊維を撚糸したコードを、フェノール樹脂と水素化ニトリルゴムラテックスおよびビニルピリジンゴムラテックスを含むレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス液にて処理し、その上よりクロロスルホン化ポリエチレンゴム配合物を溶液で溶かしたゴム糊で処理したものであることを特徴とする歯付ベルト。
心線の処理液において、フェノール樹脂を含むレゾルシン・ホルムアルデヒドとゴムラテックスとの固形分の質量比が、５／９５から４０／６０である請求項１記載の歯付ベルト。
心線の処理液においてラテックスとして水素化ニトリルゴムラテックスとビニルピリジンゴムラテックスを混合し、その固形分の質量比が固形分の質量比が６０／４０〜９５／５で混合される請求項１または２記載の歯付ベルト。
歯部および背部に、過酸化物加硫系からなる水素化ニトリルゴム配合物を使用した請求項１〜３の何れかに記載の歯付ベルト。