(57)【要約】【課題】本発明は、少ない繊維量で耐摩耗性に優れた繊維質層を有する伝動ベルトを提供することにある。【解決手段】動力伝動に用いられるベルトの動力伝達部表面に、パラ型全芳香族ポリアミド短繊維と、該短繊維を接着したり絡み合わせたりするバインダー効果のあるパラ型全芳香族ポリアミドパルプからなる繊維紙を含む層を設けたベルトとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトの動力伝達部表面に、繊維紙を含む層が設けられている動力伝動用ベルトにおいて、該繊維がパラ型全芳香族ポリアミド短繊維とパラ型全芳香族ポリアミドパルプを含む繊維であり、両者の重量比率が９０／１０〜５０／５０であることを特徴とする動力伝動用ベルト。
【請求項２】
パラ型全芳香族ポリアミドパルプがポリパラフェニレンテレフタルアミドパルプである請求項１記載の動力伝動用ベルト。
【請求項３】
パラ型全芳香族ポリアミド短繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる短繊維である請求項１〜２いずれか一項記載の動力伝動用ベルト。
【請求項４】
繊維紙が、湿式抄造法により形成された繊維紙である請求項１項記載の動力伝動用ベルト。
【請求項５】
繊維紙を含む層が繊維紙に樹脂が含浸されたものである請求項１〜４いずれか一項記載の動力伝動用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラ型全芳香族ポリアミド繊維からなる繊維紙を含む層を有する、走行時の異音の発生が少なく、耐摩耗性に優れた伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動ベルトをはじめとする動力伝動用部材においては、低騒音性、動的負荷容量の向上、及び耐摩耗性等の高度の要求が課せられている。従来から、こうした特性を満足するベルトとして、ベルトの動力伝達部接触表面に繊維を含む層を存在させることが検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には特定のアスペクト比のケブラーパイルを静電植毛によって、動力伝動側及び被伝動側の少なくとも一方の動力伝達表面に立毛層を設け、軽量、低騒音性、動力伝動効率に優れた動力伝動用部材とすることが記載されている。確かにこの方法により、軽量、低騒音性、動力伝動効率は向上するものの、植毛繊維は互いに絡み合っているわけではなく、実稼動中の様に立毛層表面から長期にわたって高い圧縮剪断応力がかかった場合、繊維と接着剤との接着強度はそれほど強固なものではなく、例えケブラーのような繊維自身が高耐摩耗性繊維を植毛したとしても、長期間の使用で接着剤からパイルが毛抜けしやすいという耐摩耗性の問題があった。
【０００４】
また同様の目的で、特許文献２にはベルトの動力伝達表面に繊維を起毛させた不織布を設置したものが提案されている。この方法も低騒音性、動的負荷容量の向上には効果はあるものの、表面の不織布は目付３０〜１００ｇ／ｍ２と記載されているが、このような低目付の不織布を研磨することは工業的に難しく、又研磨斑が大きく一定の起毛密度を得るのが難しい。又ニードルパンチされているものの、バインダーが用いられておらず、起毛された繊維は絡み合いや接着の少ないものであり、やはり表面から長期にわたって高い圧縮剪断応力がかかった場合、繊維が抜け落ち易いという耐摩耗性の問題があった。
【０００５】
更に特許文献３には、動力伝達部の表面部がアラミド短繊維を含むエラストマーからなり、短繊維が外部に突出しているベルトが、特許文献４には、動力伝達部の表面部最表層のみに、繊維が内部に混入されている加硫エラストマー層を設置したベルトが提案されている。これらの方法によっても繊維が存在する効果により、低騒音性や動的負荷容量の向上には効果はあるものの、やはり表面から長期にわたって高い圧縮剪断応力がかかった場合、エラストマーとともに繊維が抜け落ち易いという耐摩耗性の問題があった。こうした現状から動力伝達部の表面部に、繊維の脱落しにくい耐摩耗性のある繊維質層を有する伝動ベルトの開発が大いに望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４３６１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１４０２号公報
【特許文献３】特開平１−１６４８３９号公報
【特許文献４】特開２００５−３３７４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少ない繊維量で耐摩耗性に優れた繊維質層を有する伝動ベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
動力伝動に用いられるベルトの動力伝達部表面に、好ましくはパラ型全芳香族ポリアミド短繊維と、該短繊維を接着したり絡み合わせたりするバインダー効果のあるパラ型全芳香族ポリアミドパルプからなる繊維紙を含む層が設けられていることを特徴とする動力伝動用ベルトであり、より好ましくは伝動ベルトの動力伝達部表面に、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる短繊維とポリパラフェニレンテレフタルアミドからなるパルプが重量比率５０／５０から９０／１０で構成されるパラ型芳香族ポリアミド繊維紙を含む層が設けられている伝動ベルトとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バインダー的効果のあるパラ型全芳香族ポリアミドパルプにより、短繊維の絡み合いや接着が増加することにより、短繊維の毛抜けが防止でき、且つパラ型全芳香族ポリアミド繊維の特徴である耐摩耗性を生かすことができるので、少ない繊維量で耐摩耗性に優れた伝動ベルトを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
パラ型全芳香族ポリアミド繊維とは、アミド結合の６０％以上、好ましくは８５％以上が芳香環に直接結合し、分子骨格が全体に直線状のパラ型タイプの線状高分子化合物からなる繊維を表す。
【００１１】
本発明で用いられる繊維紙を構成するパラ型全芳香族ポリアミド短繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維等が好ましく、中でもコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維が好ましい。これらの短繊維は公知の方法でパラ型全芳香族ポリアミド樹脂を溶媒に溶解、湿式紡糸、延伸、捲縮、カットしてえられる。又その一部が機械的にフィブリル化されていてもよいが、その割合があまりに多くなり過ぎると、他のパラ型芳香族ポリアミド繊維に対して優れた耐摩耗性を有する特徴を劣化させる方向になるので好ましくない。
【００１２】
パラ型全芳香族ポリアミド短繊維の単繊維繊度としては０．３３〜６．６７ｄｔｅｘであることが好ましい。該単繊維繊度が０．３３ｄｔｅｘ未満では、製糸技術上困難な点が多く、断糸や毛羽が発生して良好な品質の繊維を安定して生産することが困難になるだけでなく、コストも高くなるため好ましくない。一方、６．６７ｄｔｅｘを超えると、繊維紙中の繊維の構成本数が少なくなり交絡が十分でなく、繊維紙の機械的強度が低下し好ましくない。好ましくは単繊維繊度が０．５〜３ｄｔｅｘである。
【００１３】
パラ型全芳香族ポリアミド短繊維の繊維長は、湿式法で紙を形成する場合においては、１〜１２ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍの範囲内にあるとよい。該繊維長が１ｍｍ未満では、得られるパラ型芳香族ポリアミド繊維紙 (繊維集合体)の機械的物性が不十分なものとなりやすく好ましくない。一方、該繊維長が１２ｍｍを超えると、抄紙時に短繊維の分散性などが悪化して得られるパラ型芳香族ポリアミド繊維紙の均一性が損なわれ、やはり機械的物性が不十分なものとなりやすい。
【００１４】
なお、本発明の繊維紙を構成する短繊維中には、他素材、例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、芳香族メタアラミド、ガラス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、セラミック、炭素繊維などからなる短繊維を混合してもよい。この場合、全構成繊維中に占めるパラ型芳香族ポリアミド短繊維の割合は、８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上である。
【００１５】
本発明で用いられる繊維紙を構成するもう一方の成分である、パラ型全芳香族ポリアミドパルプとしては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維パルプが好ましい。ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維パルプの作り方としては、ＷＯ２００４／０９９４７６の手法で作られたパルプを用いることが好ましい。該パルプは、機械的な手法でパルプ化したものよりも多くの、細かくて長いフィブリルが生じて短繊維を絡み合い易くするだけでなく、湿式法で紙を製造する際、パルプのフィブリルが自己融着を起こし、紙を抄造する際の成形性、紙の機械的強度と取り扱い性を向上させる。このようなバインダー的効果のあるパラ型全芳香族ポリアミドパルプを用いることによりパラ型全芳香族ポリアミド短繊維は強固に固定され、高い圧縮剪断応力がかかっても毛抜けすることなくパラ型全芳香族ポリアミドの特性を生かした高耐摩耗性を実現できる。
【００１６】
パラ型全芳香族ポリアミド短繊維とパラ型全芳香族ポリアミドパルプの混合割合は、両者の重量比率が５０／５０〜９０／１０であることが好ましい。ポリパラフェニレンテレフタルアミドパルプの重量比が５０／５０よりも多くなると、繊維紙の耐摩耗性が悪くなり、また、ポリパラフェニレンテレフタルアミドパルプの重量比率が９０／１０よりも低くなると、繊維紙の機械的強度が低くなり、取り扱いが困難となる。
【００１７】
繊維紙を作成する手法は湿式法であれば特に限定されるものではなく、従来公知の方法により製造することができる。例えば、上記パラ型全芳香族ポリアミド短繊維と上記パラ型全芳香族ポリアミドパルプとを所定の比率になるように秤量し、繊維濃度が約０．１５〜０．４０重量％となる様に水中に投入して均一分散させた水性スラリー中に、必要に応じて、分散剤や粘度調製剤を加えた後、長網式や丸網式等の抄紙機による湿式抄造法で湿紙を形成し、この湿紙にもし必要ならば、有機系のバインダー樹脂をスプレー方式等により所定の固形分比率になるように付与した後、乾燥、加熱加圧加工してパラ型全芳香族ポリアミド繊維紙を得ることができる。
【００１８】
パラ型全芳香族ポリアミド繊維紙層としては、坪量１０ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２が好ましく、紙状物、不織布状物もしくはシート状物であってもかまわない。本発明のパラ型全芳香族ポリアミド繊維紙の坪量が１００ｇ／ｍ２以上である場合には、繊維量が多くなってしまい、ベルトのコストが高くなる。一方、坪量が１０ｇ／ｍ２未満では、構成する繊維の本数が少なすぎるので、十分な耐摩耗性を得られなくなり、好ましくない。当該坪量は、好ましくは１２〜８０ｇ／ｍ２である。得られた繊維紙を加熱プレスして厚さや密度を調整することが好ましい。
【００１９】
前述の方法で得られたパラ型全芳香族ポリアミド繊維紙又はこれに樹脂を含浸したものをベルトの動力伝達部接触表面に設置することで耐摩耗性に優れたベルトを提供することが出来る。
【００２０】
パラ型全芳香族ポリアミド繊維紙をベルトの伝達部接触表面に設置する手法は特に限定されるものではないが、伝動ベルトの使用用途や使用期間によって繊維が脱落しない手法である必要がある。その方法として例示されるものを幾つか述べる。一つ目は未加硫ゴムにパラ型芳香族ポリアミド繊維紙を貼り付け、プレスしながら加硫することである。こうすることで紙とゴムとがアンカー効果によって接着する。二つ目は繊維紙またはゴム、または双方にウレタンやアクリル系接着剤を塗布して貼り合わせる方法である。三つ目は繊維紙にゴムと共加硫または共架橋しうる接着剤や、マトリックゴムと同じポリマーのゴム糊を塗布または含浸し、ゴムに貼り合わせる方法。四つ目は繊維紙にゴムと直接接着しうる樹脂、例えばＥＰＤＭゴムと直接接着できるポリフェニレンエーテル樹脂や、マトリックスゴムとＳＰ値を合わせた樹脂を含浸させプリプレグにして貼り合わせる方法である。これらの方法は単独で用いても組み合わせて用いることが出来る。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各評価項目の測定値は下記の測定方法にしたがって求めた。
（１）パルプの繊維長
カヤーニ繊維長測定器ＦＳ−２００型（バルメット・オートメーション社製）を用いて、レーザー投影法により測定した。
（２）紙の目付け（坪量）
ＪＩＳ Ｐ ８１２４に準じて測定した。
（３）紙の厚さ
ＪＩＳ Ｃ ２１１１に準じて測定した。
（４）紙の引張強力
ＪＩＳ Ｐ ８１１３に準じて測定した。
（５）耐摩耗性
摩耗量を繊維紙層のないゴム板との対比でインデックス表示し耐摩耗性を判断した。ここではオリエンテック株式会社の摩擦摩耗試験機を用い荷重５Ｋｇを負荷した状態で周速５０ｃｍ／分の速度でスチールリングをゴム板表面で回転摩耗させ２４時間後の摩耗量を重量変化から求め比較する方法を用いた。ゴム板を１００とし、発明品の摩耗量が半分であると５０とする。
【００２２】
［実施例１〜３］
コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる単糸繊度１．６８ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍの短繊維（帝人テクノプロダクツ（株）製「テクノーラ」）と、ポリパラフェニレンテレフタルアミドからなるＷＯ２００４／０９９４７６の手法で作られた、１．６８ｄｔｅｘ、繊維長１.７ｍｍのパルプ（テイジントワロン（株）製「トワロン」）を、表１に示す割合で混合し、パルパーにより水中に離解分散させ、これに０．０３％濃度になるように分散剤（松本油脂（株）製）を添加して繊維濃度が０．２５％の抄紙用スラリー液を作成した。
【００２３】
タッピー式角型手抄機を用いて該抄紙用スラリー液を抄紙し、軽く加圧脱水後、温度１６０℃の熱風乾燥機中で約１５分間乾燥して、パラ型芳香族ポリアミド繊維紙状物を得た。
【００２４】
ついで、該パラ型芳香族ポリアミド繊維紙状物を、直径：約２５０ｍｍの一対の硬質表面金属ロールからなるカレンダー機を用いて、温度：２３０℃、線圧：１５６８Ｎ（１６０ｋｇ）／ｃｍの条件で加熱、加圧した後、さらに、直径：約３００ｍｍの一対の硬質表面金属ロールからなるカレンダー機を用い、温度：３２０℃、線圧：１９６０Ｎ（２００ｋｇ）／ｃｍの条件で加熱、加圧して、実質的にパラ型芳香族ポリアミド繊維からなる繊維紙を得た。得られたパラ型芳香族ポリアミド繊維紙の特性を表１に示す。
【００２５】
該パラ型芳香族ポリアミド繊維紙を、ＥＰＤＭポリマーのトルエン分散体に含浸させて１５０℃×２分間乾燥させ、ＥＰＤＭポリマー／パラ型芳香族ポリアミド維紙の複合シートを得た。得られた複合シートを未加硫のＥＰＤＭゴムブロックの上に重ね合わせ、１７０℃、１５分でプレス加硫した。
【００２６】
ゴム／パラ型芳香族ポリアミド繊維紙複合体の繊維紙側を（５）の方法で摩耗させた。結果を表１に示す。実施例１、２、３とも比較例１のゴム板の摩耗量に比して大幅に摩耗量が減少し良好な耐摩耗性を示した。
【００２７】
［実施例４］
実施例２と同様の配合割合、方法で、パラ型芳香族ポリアミド繊維紙を作成した。該パラ型芳香族ポリアミド繊維紙に樹脂を含浸することなく、未加硫のＥＰＤＭゴムブロックの上に重ね合わせ、１７０℃、１５分でプレス加硫した。繊維紙はＥＰＤＭブロックと強固に接着していた。該ゴム／パラ型芳香族ポリアミド繊維紙複合体の繊維紙側を（５）の方法で摩耗させた。結果を表１に示す。実施例１，２，３と同様に比較例１に比して摩耗量が減少した。又樹脂を含浸しないにもかかわらず繊維の脱落は極僅かで実用的に問題ない耐摩耗性であった。  
【００２８】
［比較例１］
パラ型芳香族ポリアミド短繊維とパラ型芳香族ポリアミドパルプの比率を３０／７０とした以外は実施例４と同様の方法で行った。摩耗性テストの結果は繊維の脱落が見られ良好なものではなかった。この結果からパラ型芳香族ポリアミド短繊維とパラ型芳香族ポリアミドパルプの適切な配合割合が耐摩耗性に有効であることを示している。
【００２９】
［比較例２］
パラ型芳香族ポリアミド繊維紙複合体を貼り合わせないＥＰＤＭゴムブロックを加硫した。摩耗試験を行った結果摩耗量が大であった。
【００３０】
［比較例３］
実施例１〜４、比較例１と同様のコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維とポリパラフェニレンテレフタルアミドパルプを７０／３０で未加硫のＥＰＤＭコンパウンドに直接混ぜ５分間ニーダーで混ぜ合わせた後、１７０℃、１５分でプレス加硫して、ゴム板を作成し、（５）の方法で磨耗させた。結果を表１に示す。繊維をゴムに添加するだけでは摩耗性の向上は見られなった。
【００３１】
［比較例４］
実施例１〜４、比較例１と同様のコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維とポリパラフェニレンテレフタルアミドパルプを９５／５で混ぜ、繊維濃度が０．２５％の抄紙用スラリー液を作成した。タッピー式角型手抄機を用いて該抄紙用スラリー液を抄紙し、軽く加圧脱水後、温度１６０℃の熱風乾燥機中で約１５分間乾燥して、これを取り出そうとしたとき、紙が破れ、取り扱い可能な芳香族パラアラミド繊維紙状物を得ることが出来なかった。
【００３２】
【表１】
2008032073.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３３】
動力伝動に用いられるベルトの動力伝達部表面にパラ系全芳香族ポリアミド短繊維とパラ系全芳香族ポリアミドパルプからなる繊維紙含む層を設けることにより、耐摩耗性、低騒音性、動的負荷容量の向上、等の特性を満足する動力伝動用ベルトを提供することができる。