JP6748152B2 - Vリブドベルト - Google Patents
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Description
[心線]
本発明のVリブドベルトは、心線としてカーボン繊維の撚りコードを含む。本発明では、心線として引張弾性率の高いカーボン繊維の撚りコードを用いることより、Vリブドベルトにおいて、少ないリブ数の適用が可能となる。また、高い動的張力が発生してもベルト伸びが小さく、耐久性を向上できる。
撚りコードを構成する原糸のカーボン繊維(炭素繊維)としては、例えば、ピッチ系カーボン繊維、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維、フェノール樹脂系カーボン繊維、セルロース系カーボン繊維、ポリビニルアルコール系カーボン繊維などが挙げられる。カーボン繊維の市販品としては、例えば、東レ(株)製「トレカ(登録商標)」、東邦テナックス(株)製「テナックス(登録商標)」、三菱ケミカル(株)製「ダイアリード(登録商標)」などを利用できる。これらのカーボン繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのカーボン繊維のうち、ピッチ系カーボン繊維、PAN系カーボン繊維が好ましく、PAN系カーボン繊維が特に好ましい。
心線の平均線径(心線径)は0.6〜1.2mmであり、好ましくは0.7〜1.2mm、さらに好ましくは0.75〜1.15mm(特に1〜1.15mm)程度である。心線径が0.6mmより小さいと、ベルトの引張弾性率が低下する虞があり、心線径が1.2mmより大きいと、ベルトの耐屈曲疲労性が低下する虞がある。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、心線の平均線径(心線径)は、ベルト幅方向の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影、又は投影機で観察して測定でき、心線のベルト幅方向の長さを任意の10カ所で測定した平均値として求められる。なお、ベルト中に含まれる心線数が少ないために10カ所測定できない場合は、測定可能な部分を全て測定した平均値とすることができる。
Vリブドベルト中(例えば、後述するように、接着ゴム層中)には、複数の心線が埋設されており、複数の心線は、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。
本発明のVリブドベルトは、前記撚りコードで形成された心線を含んでいればよい。本発明の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1に示す形態が例示される。図1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1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、ベルト長手方向に心線1を埋設した接着ゴム層4、カバー帆布(織物、編物、不織布など)又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1に示す例では4個)が形成されている。この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。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。
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。特に、圧縮ゴム層をゴム組成物で形成することにより、優れた静粛性、動力伝達性能を付与できるとともに、圧縮ゴム層や接着ゴム層をゴム組成物で形成することにより、既存の方法を用いて、心線との接着処理を行うことが可能となる。
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)などで形成できる。必要であれば、接着処理、例えば、RFL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及び/又は接着ゴム層に積層してもよい。
本発明のVリブドベルトの製造方法は特に制限されず、公知又は慣用の方法が採用できる。例えば、圧縮ゴム層2と、心線1が埋設された接着ゴム層4と、伸張層5とを、それぞれ未加硫ゴム組成物で形成して積層し、この積層体を成形型で筒状に成形し、加硫してスリーブを成形し、この加硫スリーブを所定幅にカッティングすることにより形成できる。より詳細には、例えば以下の方法でVリブドベルトを製造できる。
先ず、表面が平滑な円筒状の成形モールド(金型又は成形型)に伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体を形成する心線(撚りコード)を螺旋状にスピニングし、さらに接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シートを順次巻き付けて成形体を作製する。その後、加硫用ジャケットを成形体の上から被せた状態で成形モールドを加硫缶内に収容し、所定の加硫条件で加硫した後、成形モールドから脱型して筒状の加硫ゴムスリーブを得る。そして、この加硫ゴムスリーブの外表面(圧縮ゴム層)を研削ホイールにより研磨して複数のリブを形成した後、カッターを用いてこの加硫ゴムスリーブを所定の幅でベルト長手方向にカットしてVリブドベルトに仕上げる。なお、カットしたベルトを反転させることにより、内周面にリブ部を有する圧縮ゴム層を備えたVリブドベルトが得られる。
先ず、内型として外周面に可撓性ジャケットを装着した円筒状内型を用い、外周面の可撓性ジャケットに伸張層用シートを巻きつけ、このシート上に芯体を形成する心線を螺旋状にスピニングし、さらに圧縮ゴム層用シートを巻き付けて積層体を作製する。次に、前記内型に装着可能な外型として、内周面に複数のリブ型が刻設された筒状外型を用い、この外型内に、前記積層体が巻き付けられた内型を、同心円状に設置する。その後、可撓性ジャケットを外型の内周面(リブ型)に向かって膨張させて積層体(圧縮ゴム層)をリブ型に圧入し、加硫する。そして、外型より内型を抜き取り、複数のリブを有する加硫ゴムスリーブを外型から脱型した後、カッターを用いて、加硫ゴムスリーブを所定の幅でベルト長手方向にカットしてVリブドベルトに仕上げる。この第2の製造方法では、伸張層、芯体、圧縮ゴム層を備えた積層体を一度に膨張させて複数のリブを有するスリーブ(又はVリブドベルト)に仕上げることができる。
第2の製造方法に関連して、例えば、特開2004−82702号公報に開示される方法(圧縮ゴム層のみを膨張させて予備成形体(半加硫状態)とし、次いで伸張層と芯体とを膨張させて前記予備成形体に圧着し、加硫一体化してVリブドベルトに仕上げる方法)を採用してもよい。
(撚りコード)
カーボン1:カーボン繊維、東レ(株)製、「トレカ(登録商標)T400HB−6000」、引張弾性率230GPa、単糸繊度0.67dtex、フィラメント数6000、総繊度400tex
カーボン2:カーボン繊維、東レ(株)製、「トレカ(登録商標)T700SC−12000」、引張弾性率230GPa、単糸繊度0.67dtex、フィラメント数12000、総繊度800tex
カーボン3:カーボン繊維、東レ(株)製、「トレカ(登録商標)T400HB−3000」、引張弾性率230GPa、単糸繊度0.67dtex、フィラメント数3000、総繊度200tex
PET:ポリエチレンテレフタレート繊維、帝人(株)製「テトロン(登録商標)P952NL」、引張弾性率13GPa、単糸繊度4.4dtex
アラミド:パラ系アラミド繊維、帝人(株)製「テクノーラ(登録商標)T200」、引張弾性率74GPa、単糸繊度1.7dtex。
プレディップ処理液:ポリメリックイソシアネート(東ソー(株)製「ミリオネート(登録商標)MR−200」、NCO含量30%)を10質量%の割合で含むトルエン溶液
レゾルシン−ホルマリン−ラテックス(RFL)処理液:レゾルシンとホルマリンとのプレポリマー4質量部(レゾルシン2.6質量部、ホルマリン1.4質量部)、ラテックス(スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン共重合体、日本ゼオン(株)製)17.2質量部、水78.8質量部を含む混合液
オーバーコート処理液:表1に示す接着ゴム層用のゴム組成物9.3質量部、ポリメリックイソシアネート0.7質量部、トルエン90質量部を含む混合液。
EPDM:デュポン・ダウエラストマージャパン(株)製「IP3640」、ムーニー粘度40(100℃)
カーボンブラックHAF:東海カーボン(株)製「シースト3」
含水シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」、BET比表面積240m2/g
レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物:レゾルシノール20%未満、ホルマリン0.1%未満
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
加硫促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド
ポリアミド短繊維:旭化成(株)製「66ナイロン」
パラフィン系軟化剤:出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイル」
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製「パーカドックス14RP」。
得られたVリブドベルトを万能試験機((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。
上下に配置した一対の平プーリ(直径75mm)の中心位置を予め合わせておき、この位置を原点とした。次に、ベルト背面側が平プーリと接するように、ベルトを一対の平プーリに掛け、一方の平プーリを移動させてベルトが弛まない程度に張力(約14N/mm)を掛けた。この状態にある平プーリの位置を初期位置とし、50mm/分の速度でベルトを引張り、ベルトの応力が170N/mmに到達後、直ちに平プーリを初期位置まで戻した。この動作を2回繰り返し、2回目の応力−歪み曲線において比較的直線関係にある領域(85〜140N/mm)の直線の傾き(平均傾斜)をベルトの引張弾性率として算出した。
直径120mmの駆動プーリ(Dr.)、直径45mm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2にレイアウトを示す試験機を用いて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120°、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、一定荷重(810N)を付与して雰囲気温度120℃で300時間を上限としてベルトを走行させた。300時間までにベルトが故障しなかった場合は300時間以上の走行寿命を有すると判断し、300時間までにベルトが故障した場合はその時間を寿命と判断し試験を打ち切った。
耐久走行試験で300時間以上の寿命を示した実施例1〜3及び7について、耐久走行試験後のVリブドベルトの引張強力を測定した。測定方法は、耐久走行試験前の引張強力の測定と同じであり、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、走行試験後のVリブドベルトの破断時の強力を測定した。
[心線の作製]
心線として、総繊度400texカーボン繊維(カーボン1)の束を撚り数8回/10cmで片撚りして片撚りコード(S撚り、Z撚り)を作製した。こうして得られた片撚りコードを、プレディップ処理液(25℃)に10秒間浸漬した後、180℃で4分間熱処理した。次に、プレディップ処理した片撚りコードをRFL処理液(25℃)に10秒間浸漬した後、230℃で2分間熱処理した。さらに、RFL処理した片撚りコードをオーバーコート処理液(25℃)に3秒間浸漬した後、150℃で4分間熱処理することにより、接着ゴムで被覆された処理コード(心線径0.8mm)を得た。
まず、表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、1プライ(1枚重ね)のゴム付綿帆布を巻き付け、この綿帆布の外側に、表1に示すゴム組成物で形成された未加硫の接着ゴム層用シートを巻き付けた。次に、接着ゴム層用シートの上からS撚りの処理コードとZ撚りの処理コードとをピッチ1.0mmで並列した状態で、2本の処理コード(S撚り、Z撚り)をらせん状にスピニングして巻き付け、さらにこの上に、前記ゴム組成物で形成された未加硫の接着ゴム層用シート及び表2に示すゴム組成物で形成された未加硫の圧縮ゴム層用シートを順に巻き付けた。圧縮ゴム層用シートの外側に加硫用ジャケットを配置した状態で、成形モールドを加硫缶に入れて加硫した。加硫して得られた筒状の加硫ゴムスリーブを成形モールドから取り出し、加硫ゴムスリーブの圧縮ゴム層をグラインダーにより複数のV字状溝を同時に研削した後、加硫ゴムスリーブを輪切りするようにカッターで周方向に切断することによって、3つのリブを形成した周長1100mm、平均幅10.7mmのVリブドベルトを得た。得られたベルトは、図1に示す方向の断面図では、S撚りの処理コードとZ撚りの処理コードとは交互に並列していた。
心線の作製において、心線として、総繊度800texカーボン繊維(カーボン2)の束を撚り数6回/10cmで片撚りして片撚りコードを作製する以外は実施例1と同様の方法で処理コード(心線径1.1mm)を作製し、Vリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを1.5mmに変更する以外は実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
Vリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを1.3mmに変更する以外は実施例2と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、撚り数を10回/10cmに変更する以外は実施例1と同様の方法で処理コードを作製し、実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、撚り数を12回/10cmに変更する以外は実施例1と同様の方法で処理コードを作製し、実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、撚り数を4回/10cmに変更する以外は実施例3と同様の方法で処理コードを作製し、実施例3と同様の方法でVリブドベルトを得た。
Vリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを0.8mmに変更する以外は実施例4と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、心線として、122texのポリエステル繊維(PET)の束を2本集めて撚り数21回/10cmで下撚りし、この下撚り糸を3本集めて撚り数11回/10cmで諸撚りして総繊度730texの諸撚りコードを作製する以外は実施例1と同様の方法で処理コード(心線径1.0mm)を作製し、Vリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを1.1mmに変更する以外は実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、心線として、167texのパラ系アラミド繊維(アラミド)の束を撚り数4回/10cmで下撚りし、この下撚り糸を2本集めて撚り数13回/10cmでラング撚りした総繊度330texのラング撚りコードを作製する以外は実施例1と同様の方法で処理コード(心線径0.7mm)を作製し、Vリブドベルトの作製において、処理コードのピッチを0.9mmに変更する以外は実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
心線の作製において、心線として、総繊度200texカーボン繊維(カーボン3)の束を用いて片撚りコードを作製する以外は実施例1と同様の方法で処理コード(心線径0.5mm)を作製し、実施例1と同様の方法でVリブドベルトを得た。
2…圧縮ゴム層
3…Vリブ部
4…接着ゴム層
5…伸張層
Claims (9)
- 心線としてカーボン繊維の撚りコードを含むVリブドベルトであって、240〜500N/(mm・%)の引張弾性率を有し、前記心線の心線径が0.6〜1.2mmであり、かつ心線ピッチが前記心線径よりも0.1〜0.5mm大きいVリブドベルト。
- 1mm幅当たりの引張強力が620N/mm以上である請求項1記載のVリブドベルト。
- 心線の総繊度が300〜900texである請求項1又は2記載のVリブドベルト。
- 心線が、複数のカーボン繊維フィラメントを引き揃えた後、一方向に撚った片撚糸であり、撚り数が5〜10回/10cmである請求項1〜3のいずれかに記載のVリブドベルト。
- 表面から短繊維が突出している圧縮ゴム層を含む請求項1〜4のいずれかに記載のVリブドベルト。
- リブ数が3〜5である請求項1〜5のいずれかに記載のVリブドベルト。
- 平均幅が7〜22mmである請求項1〜6のいずれかに記載のVリブドベルト。
- ベルトの1mm幅当たりの動的張力が85N/mmを超えるベルト式ISG駆動を搭載したエンジンに装着される請求項1〜7のいずれかに記載のVリブドベルト。
- ベルト背面にテンショナーを備えたベルト式ISG駆動を搭載したエンジンに装着されるVリブドベルトであって、表面が布帛で被覆された伸張層、短繊維を含む伸張層及び表面が布帛で被覆され、かつ短繊維を含む伸張層から選択されるいずれかの伸張層を含む請求項1〜8のいずれかに記載のVリブドベルト。
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