JP7451831B1 - Vベルト - Google Patents
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Abstract
Description
1.ベルト長手方向に延びる心線が埋設された接着ゴム層と、
前記接着ゴム層のベルト内周側に積層された圧縮ゴム層と、を有し、
前記圧縮ゴム層を形成するゴム組成物が、ベルト幅方向に採取したゴム組成物試験片のJIS K6394に基づいて、周波数10Hz、及び試験温度25℃として引張方法により測定される動歪0.1%歪の貯蔵弾性率(E’)の値をX(MPa)、ベルト長手方向に採取したゴム組成物試験片の伸長率の値をY(%)としたとき、下記(1)、(2)をともに満足することを特徴とするVベルト。
(1)X>800
(2)Y>-42.05・ln(X)+340
2.前記ゴム組成物が、接着処理されたアラミド短繊維を含むことを特徴とする1.に記載のVベルト。
3.前記ゴム組成物が、ゴム成分としてエチレン-αオレフィンエラストマーを含むことを特徴とする1.または2.に記載のVベルト。
4.前記ゴム組成物が、不飽和カルボン酸金属塩を含むことを特徴とする1.~3.のいずれかに記載のVベルト。
5.コグドVベルトであることを特徴とする1.~4.のいずれかに記載のVベルト。
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物が、ベルト幅方向に採取したゴム組成物試験片のJIS K6394に基づいて、周波数10Hz、及び試験温度25℃として引張方法により測定される動歪0.1%歪の貯蔵弾性率(E’)の値をX(MPa)、ベルト長手方向に採取したゴム組成物試験片の伸長率の値をY(%)としたとき、下記(1)、(2)をともに満足することを特徴とする。なお、「ln」は、自然対数である。
(1)X>800
(2)Y>-42.05・ln(X)+340
一実施態様であるダブルコグドVベルト1は、略ベルト長手方向に延びる心線111が埋設された接着ゴム層11と、接着ゴム層11のベルト内周側に積層された圧縮ゴム層12と、接着ゴム層11のベルト外周側に積層された伸長ゴム層13とが積層一体化したベルト本体10を有する。圧縮ゴム層12の内周面に下コグ12a、伸長ゴム層13の外周面には上コグ13aが形成されている。圧縮ゴム層12には、そのベルト内周面を被覆するように底面補強布121が埋設されている。
なお、本発明のVベルトは、ダブルコグドVベルトに限定されず、コグドVベルト、ローエッジVベルト、ラップドVベルト、Vリブドベルト等とすることができる。
圧縮ゴム層12は、その幅方向断面が、上底が下底より長い等脚台形状であり、ベルト長手方向に沿って、長手方向断面が略正弦波形状である下コグ12aが一定ピッチで配設されている。圧縮ゴム層12は、そのベルト内周面を被覆するように底面補強布121が埋設されているが、底面補強布を設けないこともできる。
EPDMは、125℃におけるムーニー粘度が40以下であることが、未架橋ゴム組成物を均一に混練することができるため好ましく、このムーニー粘度は35以下であることがより好ましく、30以下であることがさらに好ましい。
有機過酸化物としては、ゴム成分を架橋できるものを特に制限することなく使用することができ、例えば、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、ジクミルパーオキサイド、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)-p-ジ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)ヘキサン、2,5-ジメチルジ(t-ブチル)ヘキシン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。有機過酸化物は、これらのうちの1種又は2種以上を使用することができる。有機過酸化物の含有量は、通常、ゴム成分100質量部に対して、例えば0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましく、1質量部以上7質量部以下であることがより好ましく、2.5質量部以上4質量部以下であることがさらに好ましい。
短繊維の繊維径は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、7μm以上20μm以下であることがより好ましく、11μm以上13μm以下であることがさらに好ましい。
短繊維はフィラメントの集合体であるが、短繊維を構成するフィラメントの繊度は、1dtex以上5dtex以下であることが好ましく、1.4dtex以上1.6dtex以下であることがより好ましい。
無機粒子としては、カーボンブラックを用いることが導電性付与、補強性、紫外線劣化防止性等の点から好ましい。配合するカーボンブラックは特に制限されず、例えば、チャネルブラック;SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234などのファーネスブラック;FT、MTなどのサーマルブラック;アセチレンブラック、ケッチェンブラックEC300J、ケッチェンブラックEC600JD等が挙げられ、1種又は2種以上を配合することができる。これらの中で、ISAF、HAF、FEFが好ましい。
加硫促進剤としては、例えば、チウラム系(例えばTETD、TT、TRAなど)、チアゾール系(例えばMBT、MBTSなど)、スルフェンアミド系(例えばCZなど)、ジチオカルバミン酸塩系(例えばBZ-Pなど)のもの等が挙げられる。加硫促進剤は、これらのうち1種又は2種以上を使用することができる。加硫促進剤の含有量は、例えば、ゴム成分100質量部に対して、2質量部以上5質量部以下である。
老化防止剤としては、例えば、アミン-ケトン系老化防止剤、ジアミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤等が挙げられる。老化防止剤は、これらのうち1種又は2種以上を使用することができる。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下である。
プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、エステル系オイル、芳香族オイル等が挙げられる。プロセスオイルは、これらのうち1種又は2種以上を使用することができる。プロセスオイルの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~40質量部、より好ましくは0.1~20質量部である。
(1)X>800
(2)Y>-42.05・ln(X)+340
なお、貯蔵弾性率は、JIS K6394:2007に基づいて、歪み1%時の荷重の1.3倍の荷重を負荷したときの歪みを平均歪みとし、歪み振幅0.1%、周波数10Hz、及び試験温度25℃として引張方法により測定される値である。また、伸長率は、JIS K6251:2017に基づいて測定される値である。
(2)ゴム組成物試験片の伸長率の値Y(%)は、特にギア比の大きな高速駆動時の優れた耐久性を得る観点から、Y>-42.05・ln(X)+342以上であることが好ましく、Y>-42.05・ln(X)+345以上であることがより好ましく、Y>-42.05・ln(X)+350以上であることがさらに好ましい。
接着ゴム層11、伸長ゴム層13は、いずれもゴム組成物から形成されている。接着ゴム層11、伸長ゴム層13を形成するゴム組成物は、それぞれ上記した圧縮ゴム層12を形成するためのゴム組成物と同様のものを使用することができ、圧縮ゴム層12を形成するゴム組成物と同一であってもよく、異なっていてもよい。
接着ゴム層11は、ベルト長手方向に延びる心線111が埋設されている。
本発明のVベルトの製造方法は特に制限されず、公知の方法により製造することができ、例えば、以下の方法が挙げられる。
各種材料を混練して未架橋の圧縮ゴム層用ゴム組成物を得て、シート状に成形して未架橋のゴムシートを得る。
外周面に周方向に連設された下コグ形成溝を備える円筒型の金型の外周面に、未架橋のゴムシートを巻き付ける。この外周に離型紙を巻き付けた後、その上からゴムスリーブを被せ、これを加硫缶内に配置して密閉するとともに、加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間だけ保持する。このとき、未架橋のゴムシートが流動して下コグ形成溝に圧入されるとともに、その架橋が半分程度進行し、内周側に下コグが形成された円筒状の下コグ複合体が成型される。この際、ゴムシートが短繊維を含む場合、その列理方向が円筒型の軸方向となるように、すなわち、ベルト幅方向となるように配することが好ましい。
次いで、下コグ複合体の外周面上に、接着ゴム層を形成するための未架橋ゴムシートを巻き付け、その上に心線を螺旋状に巻き付け、さらにその上に接着ゴム層を形成するための未架橋ゴムシートと伸長ゴム層を形成するための未架橋ゴムシートを順に巻き付けて未架橋スラブを成形する。
この未架橋スラブに、内周面に周方向に連設された上コグ形成溝を備えるゴムスリーブを被せ、次いで、未架橋スラブに第2ゴムスリーブを被せ、これを加硫缶内に配置して密閉するとともに、加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間だけ保持する。このとき、下コグ複合体の本架橋が進行するとともに、接着ゴム層と芯線とが複合一体化する。また、伸長ゴム層を形成するための未架橋ゴムシートが流動して上コグ形成溝に圧入されるとともに、その架橋が進行し、円筒状のベルトスラブが成型される。
ベルトスラブを所定幅に幅切りした後、V側面を形成するように切断して、ダブルコグドVベルトが得られる。
下記表1に示す配合で圧縮ゴム層を形成し、上記の方法により、周長1200mm、最大幅33mm、最大厚さ16mmのダブルコグドVベルトを得た。なお、ダブルコグドVベルトの伸長ゴム層及び接着ゴム層は、EPDMをゴム成分とする架橋ゴム組成物で形成した。心線は、パラアラミド繊維の撚り糸で構成した。底面補強布は、PET繊維の織布で構成した。
圧縮ゴム層を形成するゴム組成物は、短繊維と架橋剤以外の剤をバンバリーミキサーで混練、冷却した後、短繊維と架橋剤とを投入して混練した。
EPDM2:X-4010M 三井化学社製、エチレン含量:54質量%、ENB含量:7.6質量%、ML(100℃)8
EPDM3:EP123 JSR社製、エチレン含量:58質量%、ENB含量:4.5質量%、ML(125℃)19.5
EPDM4:NORDEL IP 4725P ダウ社製、エチレン含量:70質量%、ENB含量:4.9質量%、ML(125℃)25
EPDM5:NORDEL IP 4770P ダウ社製、エチレン含量:70質量%、ENB含量:4.9質量%、ML(125℃)70
なお、実施例2、5で使用した複数のEPDMの混合物であるゴム組成物のML(125℃)は、それぞれ20.7、35.2である。
ステアリン酸:ステアリン酸S50 新日本理化社製
滑剤:ストラクトールWB16 エスアンドエスジャパン社製
老化防止剤:ノクラックMB 大内新興化学工業社製
ISAFカーボンブラック:シースト6 東海カーボン社製、算術平均粒子径:22nm、窒素吸着比表面積:119m2/g
FEFカーボンブラック:シーストSO 東海カーボン社製、算術平均粒子径:43nm、窒素吸着比表面積:42m2/g
プロセスオイル:サンパー2280 サン石油社製
共架橋剤1:トリメチロールプロパントリメタクリレート(ハイクロスM 精工化学社製)
共架橋剤2:N,N’-m-フェニレンビスマレイミド(バルノックPM 大内新興化学工業社製)
共架橋剤3:メタクリル酸亜鉛(アクターZMA 川口化学工業社製)
架橋剤1:(有機過酸化物系、パーヘキサ25B-40 日油社製、純度40質量%)
架橋剤2:(有機過酸化物系、ペロキシモンF-40 日油社製、純度40質量%)
アラミド短繊維A:(RFL処理、パラ系、CFH3050 帝人社製、繊維径12.3μm、繊維長3.0mm)
アラミド短繊維B:(RFL処理、パラ系、BKD7041E 東レ・デュポン社製、繊維径17μm、繊維長3.0mm)
ナイロン短繊維:(RFL処理、6,6-ナイロン、CFN3000 旭化成社製、繊維径27.3μm、繊維長3.0mm)
アラミド短繊維A’:(アラミド短繊維AのRFL未処理)
実施例、比較例で得られたダブルコグドVベルトについて、下記評価を行った。結果を表2に示す。また、貯蔵弾性率と伸長率との関係を図2に示す。
<貯蔵弾性率E’>
ダブルコグドVベルトの圧縮ゴム層から、ベルト幅方向に30mm、ベルト長手方向に10mm、厚み1mmの大きさの試験片を切り出し、JIS K6394:2007に基づいて、引張方法により25℃における貯蔵弾性率E’を測定した。測定条件は、歪み1%時の荷重の1.3倍の荷重を負荷したときの歪みを平均歪みとし、歪み振幅0.1%、周波数10Hz、及び試験温度25℃とした。
<伸長率EB>
ダブルコグドVベルトの圧縮ゴム層から、ベルト長手方向に50mm、幅方向に10mm,厚み1mmの大きさの試験片を切り出し、JIS K6251:2017に基づいて、25℃における切断時の伸長率を測定した。
無断変速式のベルト走行試験機を用い、ベルト走行試験を行った。なお、従動プーリは、ダブルコグドVベルトに一定のベルト張力を発生させるように、定荷重DW(デッドウエイト)を負荷できるように構成されている。
・低速レイアウト
ダブルコグドVベルトを、駆動プーリの巻き掛け径が99mm、従動プーリの巻き掛け径が263mmとなるように懸装し、従動プーリに1800Nの定荷重DWを負荷してベルト張力を発生させることにより低速レイアウトを構成した。
その後、雰囲気温度30℃下で、駆動プーリを7500rpmで回転させて低速のベルト走行を開始した。そして、ダブルコグドVベルトが切断するまでベルト走行を行い、ベルト走行開始から切断までの時間を低速ベルト寿命とした。なお、ベルト走行の最長時間を200時間とした。
ダブルコグドVベルトを、駆動プーリの巻き掛け径が210mm、従動プーリの巻き掛け径が165mmとなるように懸装し、従動プーリに2300Nの定荷重DWを負荷してベルト張力を発生させることにより高速レイアウトを構成した。
その後、雰囲気温度100℃下で、駆動プーリを9400rpmで回転させて高速のベルト走行を開始した。そして、ダブルコグドVベルトが切断するまでベルト走行を行い、ベルト走行開始から切断までの時間を高速ベルト寿命とした。なお、ベルト走行の最長時間を50時間とした。
それに対し、本発明である実施例1~6で得られたダブルコグドVベルトは、低速レイアウト、高速レイアウトのどちらでもベルト寿命が長く、耐久性に優れていた。
10 ベルト本体
11 接着ゴム層
111 心線
12 圧縮ゴム層
12a 下コグ
121 底面補強布
13 伸長ゴム層
13a 上コグ
Claims (4)
- ベルト長手方向に延びる心線が埋設された接着ゴム層と、
前記接着ゴム層のベルト内周側に積層された圧縮ゴム層と、を有し、
前記圧縮ゴム層を形成するゴム組成物が、接着処理されたアラミド短繊維を含み、かつ、ベルト幅方向に採取したゴム組成物試験片のJIS K6394に基づいて、周波数10Hz、及び試験温度25℃として引張方法により測定される動歪0.1%歪の貯蔵弾性率(E’)の値をX(MPa)、ベルト長手方向に採取したゴム組成物試験片の伸長率の値をY(%)としたとき、下記(1)、(2)をともに満足することを特徴とするVベルト:
(1)X>800、
(2)Y>-42.05・ln(X)+340。 - 前記ゴム組成物が、ゴム成分としてエチレン-αオレフィンエラストマーを含むことを特徴とする請求項1に記載のVベルト。
- 前記ゴム組成物が、不飽和カルボン酸金属塩を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のVベルト。
- コグドVベルトであることを特徴とする請求項1または2に記載のVベルト。
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