JP5415956B2 - 伝動ベルト - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、ゴム成分としてのエチレン・α−オレフィン共重合体と、オクタデシルアミンで有機化されたモンモリロナイトと、エポキシ化合物とを含むゴム組成物を用いて、そのゴム組成物でなるゴム成形体の力学的特性を向上させることが提案されている。また、特許文献2では、エチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と、オクタデシルアミンで有機化されたモンモリロナイトとを含むゴム組成物に、さらに加硫剤および加硫促進剤を加えることにより、そのゴム組成物でなるゴム成形体の力学的特性を向上させることが提案されている。さらには、特許文献3では、極性基を有するエチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と、オクタデシルアミンで有機化されたモンモリロナイトとが配合されたゴム組成物を用いて、該ゴム組成物が架橋されてなるゴム成形体の力学的特性等を向上させることが提案されている。
2・・・背面層(帆布)
3・・・接着層
4・・・抗張体(心線)
5・・・圧縮層
6・・・リブ
なお、複数種類のエチレン・α−オレフィン共重合体を本実施形態に係るゴム組成物に配合する場合においては、それぞれのエチレン含量を加重平均した値が60〜85質量%であればよく、例えば、エチレン含量55質量%のエチレン・α−オレフィン共重合体と、エチレン含量85質量%のエチレン・α−オレフィン共重合体とを等量混合して、平均70質量%とさせる場合も本発明の意図する範囲である。
しかし、成形体の力学的特性をより確実に向上させうる点においては、含有される全てのエチレン・α−オレフィン共重合体が、エチレン含量60〜85質量%のいずれかであることが好ましい。
なお、前記エチレン・α−オレフィン共重合体は市販のものを用いることができる。
前記有機化粘土鉱物が前記ゴム組成物に配合される量は、前記ゴム成分100質量部に対して10〜30質量部であることが好ましい。前記有機化粘土鉱物の量が前記ゴム成分100質量部に対して10質量部以上であることにより、ゴムベルトなどのゴム成形体の力学的特性がより顕著に向上するという利点がある。
なお、前記有機化粘土鉱物の質量は、有機化される前の粘土鉱物の質量ではなく、有機化されたあとの有機化粘土鉱物の質量を表す。
前記層状粘土鉱物は、通常、アスペクト比の高い板状構造物である。アスペクト比の高い板状構造物を高分子組成物に分散させると、高分子組成物の耐熱性・難燃性・ガスバリア性・寸法安定性などの向上が見込まれる。
また、前記層状粘土鉱物としては,粘土鉱物の層間を大きく開いて粘土鉱物を膨潤させることができるという点で、粘土鉱物の陽イオンの交換容量が50〜200ミリ当量(meq)/100gであるものが好ましい。50ミリ当量(meq)/100g以上であることにより、アンモニウムイオンが交換されやすく、粘土鉱物を容易に膨潤させ得るという利点がある。また、200ミリ当量(meq)/100g以下であることにより、粘土鉱物の層間の結合力が強固となりにくく、粘土鉱物を容易に膨潤させ得るという利点がある。
前記有機物含量は、熱重量測定によって求められ、具体的には、有機化粘土鉱物における有機物量(ナトリウムイオンと置換された有機物)を、熱重量分析装置(商品名「TG/DTA−110」:セイコーインスツルルメンツ社製)で測定することによって求められる。測定条件は、リファレンス:アルミナ、測定温度範囲:25〜600℃、昇温速度:10℃/分とする。なお、600℃まで昇温後10分間ホールドする。
また、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系のものを用いることができ、チアゾール系加硫促進剤としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩などが例示され、前記チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、N,N’−ジメチル−N,N’−ジフェニルチウラム・ジスルフィドなどが例示され、前記スルファミド系加硫促進剤としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、N,N’−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどが例示される。
また、その他の加硫促進剤としてビスマレイミド、エチレンチオウレアなども例示される。これらの加硫促進剤は、単独であってもよく、2種類以上混合されていてもよい。
このように、前記カーボンブラックを前記ゴム組成物中に配合することは、本実施形態のゴム組成物をゴムベルトに適用する場合に有利となる。カーボンブラックの配合によって、ゴムベルトなどのゴム成形体に用途に適した適度な硬さを付与することができるためである。ただし、その配合量が多すぎるとゴムベルトなどのゴム成形体が脆くなる傾向にある。
また、このようにして製造したゴム組成物を、例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、スラッシュ成形等により成形し、必要に応じて加硫処理し、各種成形体として用いることができる。
前記心線4の太さに対する接着層3の厚さ割合の範囲としては、通常、(接着層の厚さ/心線の太さ)=0.5〜2が挙げられる。
前記心線4としては、接着剤処理液によって処理され、接着剤が担持されたものを挙げることができる。なお、必ずしも接着剤処理液によって処理され、接着剤が担持されたものである必要はないが、心線4とゴム組成物との接着力をより大きくするため、前記心線4には接着剤が担持されていることが好ましい。
前記エポキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールやポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールと、エピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物が挙げられる。また、レゾルシン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルメタン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類とハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物なども挙げられる。
前記イソシアネート化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン2,4−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート等が挙げられる。また、上記イソシアネートにフェノール類、第3級アルコール類、第2級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも挙げられる。
また、他の実施形態としては、例えば、前記圧縮層5、前記接着層3、前記背面層2の区別なく単一の前記ゴム組成物で一体化された層の中に前記心線4が配列されているVリブドベルトが挙げられる。
また、例えば、心線2ではなく帆布が前記接着層3に埋設されたVリブドベルトの実施形態も挙げられる。
なお、ここでは詳述しないが、Vリブドベルトや、Vベルト、平ベルトなどといったゴムベルトにおける従来公知の技術事項を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において、本発明のゴムベルトにも採用することができる。
(ゴム組成物の製造)
<エチレン・α−オレフィン共重合体>
エチレン・α−オレフィン共重合体としては、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(以下、EPDMともいう)を用いた。なお、ジエンとしてエチリデンノルボルネン(以下、ENBともいう)を用いているEPDMを用いた。用いたエチレン・α−オレフィン共重合体の詳細を以下に示す。
・EPDM(ダウケミカル社製、商品名「NORDEL IP 4725P」)
:100質量部
エチレン含量70質量%、ENB含量5質量%、
ムーニー粘度ML1+4(125℃)25
<有機化粘土鉱物>
・有機化モンモリロナイト:10質量部
ジメチルジオクタデシルアンモニウム処理モンモリロナイト
(ホージュン社製 商品名「エスベンNX」)、有機物含量41.8質量%
<ゴム組成物中のその他の成分>
・カーボンブラック(東海カーボン社製、商品名「シースト3」):30質量部
HAF、算術平均粒子径28nm
・オイル(サンオイル社製、商品名「サンパー2280」):5質量部
・酸化亜鉛(堺化学工業社製、商品名「亜鉛華3種」):5質量部
・ステアリン酸(日本油脂社製、商品名「ビーズステアリン酸椿」):1質量部
・加硫促進剤(ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛):1質量部
(大内新興化学社製、商品名「ノクセラーPZ」)
・硫黄(鶴見化学工業社製、商品名「オイル硫黄」):2質量部
上記のEPDMと、有機化粘土鉱物とを二軸押出機で混練合し、ロールによりシート出しした後、再び二軸押出機で混練りを行った。得られた混合物とその他の成分とをバンバリーミキサーを用いて混練して実施例1のゴム組成物を製造した。
<圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートの作製>
上記のようにして得られたゴム組成物をカレンダーロールによりシート成形し、厚さ0.8mmの圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
下記の配合でバンバリーミキサーを用いて混練して接着層用ゴム組成物を作製し、さらに作製したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形し、厚さ0.4mmの接着層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
・EPDM(三井化学社製、商品名「3085」、エチレン含量62質量%
プロピレン含量33.5質量%、ジエン含量4.5質量%):100質量部
・カーボンブラック(昭和キャボット社製、商品名「IP600」):50質量部
・シリカ(トクヤマ社製、商品名「トクシールGu」):20質量部
・パラフィンオイル(日本サン社製、商品名「サンフレックス2280」):10質量部
・加硫剤(日本油脂社製DCP、商品名「パークミルD」):2.5質量部
・加硫助剤(花王社製ステアリン酸):1質量部
・加硫助剤(堺化学工業社製 酸化亜鉛):5質量部
・粘着付与剤(日本ゼオン社製石油樹脂、商品名「クイントンA−100」):5質量部
・短繊維(綿粉):2質量部
レゾルシン7.31質量部とホルマリン(37質量%)10.77質量部とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液(固形分0.33質量%)を加えて攪拌し、その後、水160.91質量部加え、5時間熟成して、レゾルシン−ホルマリン樹脂(レゾルシン−ホルマリン初期縮合物、以下「RF」という、レゾルシン/ホルマリン比=0.5)水溶液を作製した。
次いで、RF水溶液にクロロスルホン化ポリエチレンラテックス(固形分40%)をRF/ラテックス比=0.25(固形分量45.2質量部)となるよう混合し、さらに、水を加えて固形分濃度20%となるよう調整した後、12時間熟成しつつ攪拌を行いRFL接着組成物の調製を行った。
帝人社製のポリエステルコード(1000デニール/2×3、上撚り9.5T/10cm(Z)、下撚り2.19T/10cm)を4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのトルエン溶液(イソシアネート固形分20質量%)に浸漬後、240℃×40秒で熱風乾燥し、前処理を行った。この前処理後の心線を上記RFL接着組成物に浸漬した後、200℃×80秒の熱風乾燥し、さらに、EPDM(三井化学社製、商品名「3085」、エチレン含量62質量%、プロピレン含量33.5質量%、ジエン含量4.5質量%)のトルエン溶液に浸漬し、60℃×40秒の熱風乾燥を行った。
帆布としてポリエステル綿帆布[(広角に加工した時点での特性)糸の材質:ポリエステルと綿との混紡帆布;ポリエステルと綿との質量比 50:50;糸構成 経糸:20S/2(20番手を2本よりあわせたものの意味)、緯糸:20 S/2(20番手を2本よりあわせたものの意味);撚り数:経糸S撚り 59回/10cm、緯糸:59回/10cm;織り方:平織り物を、経糸と緯糸との交差角度が、120°になるように加工;糸密度 経糸:85本/5cm、緯糸:85本/5cm]を用いた。
この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第1の駆動システムに取り付けて、走行させながら、研削砥石で幅10mm当たり3本のリブを周方向に沿って形成し、この後、この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第2の駆動システムに取り付けて、走行させながら裁断し、実施例1のVリブドベルト(幅10mm、周長1000mm)を製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトの配合量を20質量部とした点以外は、実施例1と同様にして、実施例2のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトの配合量を30質量部とした点以外は、実施例1と同様にして、実施例3のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトの配合量を6質量部とした点以外は、実施例1と同様にして、実施例4のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをJSR社製、商品名「EP51」{エチレン含量67質量%、ENB含量5.8質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)23}とし、このEPDMと有機化モンモリロナイトとをバンバリーミキサーで混練りし、ロールによりシート出した後、二軸押出機で混練りした点以外は、実施例1と同様にして、実施例5のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをLANXESS社製、商品名「BUNA EP G 2470LM」{エチレン含量69質量%、ENB含量4.2質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)22}とした点以外は、実施例5と同様にして、実施例6のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをDSM社製、商品名「Kelton 1446A」{エチレン含量60質量%、ENB含量6.6質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)10}とした点以外は、実施例4と同様にして、実施例7のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをDSM社製、商品名「Kelton 5508」{エチレン含量70質量%、ENB含量4.5質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)55}とした点以外は、実施例4と同様にして、実施例8のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをダウケミカル社製、商品名「NDR 4820P」{エチレン含量85質量%、ENB含量4.9質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)21}とした点以外は、実施例1と同様にして、実施例9のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをLANXESS社製、商品名「BUNA EP G 6250」{エチレン含量62質量%、ENB含量2.3質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)55}とした点以外は、実施例4と同様にして、実施例10のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトをホージュン社製、商品名「エスベンE」{トリメチルオクタデシルアンモニウム処理モンモリロナイト、有機物含量25.6質量%}10質量部とした点以外は、実施例1と同様にして、実施例11のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のカーボンブラックの配合量を30質量部に代えて70質量部とした以外は、実施例1と同様にして、参考例12のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のカーボンブラックの配合量を30質量部に代えて100質量部とした以外は、実施例1と同様にして、参考例13のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のカーボンブラックの配合量を30質量部に代えて10質量部とした以外は、実施例1と同様にして、実施例14のゴム組成物を製造した。
圧縮層用ゴム組成物のカーボンブラックの配合量を30質量部に代えて110質量部とした以外は、実施例1と同様にして、参考例15のゴム組成物を製造した。
圧縮層用ゴム組成物にカーボンブラックを配合しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例16のゴム組成物を製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトを5質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例1のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイト50質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例2のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトを配合せず、カーボンブラックを70質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例3のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをダウケミカル社製、商品名「Nordel IP 4640」{エチレン含量55質量%、ENB含量5質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)40}100質量部とした点以外は実施例4と同様にして、比較例4のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをJSR社製、商品名「EP57c」{エチレン含量66質量%、ENB含量4.5質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)58}100質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例5のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをダウケミカル社製、商品名「Nordel IP 4520」{エチレン含量50質量%、ENB含量4.9質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)20}100質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例6のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをLANXESS社製、商品名「BUNA EP T 6861」{エチレン含量60質量%、ENB含量8.0質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)60}100質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例7のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物のEPDMをLANXESS社製、商品名「BUNA EP G 4670」{エチレン含量70質量%、ENB含量4.7質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃)59}100質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例7のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
圧縮層用ゴム組成物の有機化モンモリロナイトの配合量を10質量部に代えて35質量部とした点以外は実施例1と同様にして、比較例9のゴム組成物およびVリブドベルトを製造した。
各実施例、各参考例、各比較例で製造したゴム組成物を用いて加硫成形されたシートを作製した。
該シートを用いてJIS K6251に準じたダンベル状3号形の評価用サンプルを作製し、引張試験による破断強度(MPa)、破断伸度(%)を評価した。また、その破断強度(MPa)と破断伸度(%)との積である抗張積を算出した。試験機としては東洋精機社製「ストログラフAE」を用いた。なお、評価用サンプルの加硫条件は実施例1のVリブドベルトの製造時の加硫条件と同様とした。
また、引張試験は、JIS K6251に準じて実施し、切断時引張応力(TSb)の値を破断強度とし、切断時伸び(Eb)の値を破断伸度として評価を行った。
評価結果を表1に示す。
各実施例、各参考例、各比較例で製造したゴム組成物を用いて評価用サンプルを作製し、JIS K6260に準じて、ストローク60〜80mm、温度23℃の条件下でデマッチャ屈曲試験による破断時屈曲回数を評価した。試験機としては上島製作所社製 FT−1500seriesを用いた。なお、評価用サンプルの加硫条件は、実施例1のVリブドベルトの製造時における加硫条件と同様とした。評価結果を表1に示す。
図2はVリブドベルトの屈曲耐久性評価におけるベルト走行試験機の概略図である。このベルト走行試験機は、上下に配設されたプーリ径120mmの大径のリブプーリ(上側が従動プーリ51、下側が駆動プーリ52)と、それらの上下方向の中間右方に配されたプーリ径70mmのアイドラープーリ54と、その右方に配されたプーリ径55mmの小径のリブプーリ53とで構成されている。アイドラープーリ54は、ベルト巻き付け角度が90°となるように配置されている。
各実施例、各参考例、各比較例で製造したVリブドベルトを、リブ側が当接するように3つのリブプーリ51〜53に巻き掛け、ベルト背面が接触するようにアイドラープーリ54に巻き掛け、834Nのセットウェイトが負荷されるようにリブプーリ53を側方に引っ張り、120℃の条件下で、下側のリブプーリ52を4900rpmで回転させるベルト走行試験を行った。一定時間ごとに走行を停止し、ベルトのリブ表面を目視で観察し、割れが認められるまでの走行時間を屈曲耐久時間とした。評価結果を表1および表2に示す。
Claims (3)
- 加硫されたゴム組成物によって形成されてなる伝動ベルトであって、
前記加硫されたゴム組成物の破断強度が25〜35MPaであり、前記ゴム組成物には、エチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と有機アンモニウムイオンにより有機化された有機化粘土鉱物とが配合されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体のエチレン含量が60〜85質量%であり、前記ゴム成分の125℃におけるムーニー粘度が10〜55であり、前記ゴム成分100質量部に対して前記有機化粘土鉱物が6〜30質量部配合されていることを特徴とする伝動ベルト。 - 前記ゴム組成物には、カーボンブラックがさらに配合されており、該カーボンブラックが、前記ゴム成分100質量部に対して30〜100質量部配合されている請求項1記載の伝動ベルト。
- 前記ゴム組成物で圧縮層が形成されてなる請求項1又は2に記載の伝動ベルト。
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