JP2009091681A - ポリエステル繊維コード及び動力伝達ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】耐疲労性に優れ、ベルトを長期間運転した場合においても張力低下が発生せず、ベルトとプーリーとのスリップが起こり難い、ベルト心線用のポリエステル繊維コードを提供する。
【解決手段】ポリエチレンテレフタレート繊維と、該ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されてなるコードであり、該コードの張力及び乾熱収縮率が、下記式（I）及び（II）を同時に満足するポリエステル繊維コード。（I）Ａ≧０．０５０（II）Ａ−Ｂ≦０．０１０ ここで、Ａ及びＢはそれぞれ、０．１Ｎ／ｔｅｘの初期張力下で、１００℃で２時間及び１００℃で４８時間保持した後の張力（Ｎ／ｔｅｘ）を表す。
【選択図】図１

Description

本発明はポリエステル繊維コード及びそれを用いてなる動力伝達ベルトに関するものであり、更に詳しく述べるならば、本発明はＶベルト、Ｖリブドベルト、平ベルトなどの摩擦伝動ベルトの心線として使用されることによりベルト走行中の伸びを可及的に小さくし、かつ高いベルト張力を維持し、動力伝達効率を高めることが可能なポリエステル繊維コードに関するものである。

一般にＶベルト、Ｖリブドベルト、平ベルト等の巻きつけ伝動によるベルトは、ベルトの摩擦力により動力を伝達するものであり、そのために走行時のベルトは駆動条件に応じた一定の張力を必要とする。もし走行時のベルト張力が低下するとプーリーとのグリップ力が低下し、スリップを起こしやすく十分に動力を伝達することができない。

このようなベルトの張力低下は心線の応力緩和特性、及び走行時のベルトとプーリーとの摩擦によって生じる熱収縮特性に強く影響される。従って、従来このようなベルトの心線としては、マルチフィラメントを数本下撚し、これを数本集めて上撚したコードが使用され、ゴム層と接着するための接着剤付与と、高弾性、小さい応力緩和、並びに高い熱収縮応力を付与するための熱延伸固定処理とが行われた後、ゴム層に一定張力で配設一体化して加硫される。

このようなベルトの伝達能力を向上させるため、例えば特許文献１には、初期引張抵抗度が５８ｇ／ｄｅ以上、１５０℃で８分間加熱した際の熱応力が０．５ｇ／ｄｅ以上、及び応力比が０．９２８以上の特性を有するポリエステル繊維コードからなる心線及び該心線を用いた動力伝動用ベルトが開示されている。

また、特許文献２には、高タフネスポリエステルマルチフィラメントを撚りあわせたポリエステルコードに接着剤を付与し、さらに延伸熱固定処理を施した動力伝動ベルト用心線及びこれらを用いた伝動ベルトが開示されている。
更に、特許文献３には、乾熱収縮率と乾熱時収縮応力との比が１２％／ｇ／ｄｅ以下である心線を用いた動力伝達用ベルトが開示されている。

しかしながら、これらのベルトにおいては、初期の心線収縮応力は一定であるものの、ベルトを長期間運転した場合の張力低下を防止することができず、長期間走行した場合には、ベルトとプーリーとのグリップ力が低下し、スリップを起こしやすく十分に動力を伝達することができないという欠点を有している。

特開昭６２−２５５６３７号公報 特公平５−２２０９１号公報 特開平３−１６３２４１号公報

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、耐疲労性に優れ、ベルトを長期間運転した場合においても張力低下が発生せず、ベルトとプーリーとのスリップが起こり難い、ベルト心線用のポリエステル繊維コードを提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、１００℃の雰囲気下で２時間保持された後の心線の張力低下を可及的に低減させるとき、所望のポリエステル繊維コードが得られることを究明した。

かくして本発明によれば、ポリエチレンテレフタレート繊維と、該ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されてなるコードであって、該コードの張力及び乾熱収縮率が、下記式（I）及び（II）を同時に満足することを特徴とするポリエステル繊維コードが提供される。
（I）Ａ≧０．０５０
（II）Ａ−Ｂ≦０．０１０
ここで、Ａ及びＢはそれぞれ、０．１Ｎ／ｔｅｘの初期張力下で、１００℃で２時間及び１００℃で４８時間保持した後の張力（Ｎ／ｔｅｘ）を表す。

また、本発明によれば、上記ポリエステル繊維コードを心線として配してなることを特徴とする動力伝達ベルトが提供される。

本発明によれば、ベルトを長期間運転した場合においても張力低下が発生し難いベルト心線用ポリエステル繊維コードが提供されるので、ベルトとプーリーとのスリップが起こり難い動力伝達ベルトを得ることができる。

本発明において使用するポリエチレンテレフタレート繊維とは、ポリエチレンテレフタレートからなるポリマーを常法により紡糸、延伸することにより得られる繊維である。
上記ポリエチレンテレフタレート繊維は、その単繊維繊度、フィラメント数、断面形状、繊維物性、微細構造などには特に限定を受けるものではなく、目的に応じて適宜選択設定すればよい。また、上記ポリエチレンテレフタレート繊維には撚糸が施されていても良い。

また、本発明において使用するポリエチレンナフタレート繊維とは、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）に代表されるポリエチレンナフタレートポリマーを通常の紡糸延伸法に供することにより得られた繊維であり、該ポリエチレンナフタレートは、エチレン−２，６−ナフタレート単位を９０モル％以上含んでいればよく、１０モル％以下の割合で適当な第３成分を含む重合体であっても差し支えない。

一般にポリエチレン−２，６−ナフタレートは、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下適当な反応条件のもとにエチレングリコールと縮重合せしめることにより合成することができる。この際、ポリエチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に、１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体が合成される。

適当な第３成分としては、（ａ）２個のエステル形成性官能基を有する化合物；例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸；ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環族ジカルボン酸；フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３，５−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのジカルボン酸；グリコール酸、ｐ−オキシ安息香酸ｐ―オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸；トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ｐ，ｐ’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，２−ビス（ｐ−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどが挙げられる。
上記ポリエチレンナフタレート中には、二酸化チタンなどの艶消剤やリン酸、亜リン酸およびそれらのエステルなどの安定剤が含まれていてよいことはいうまでもない。

また、ポリエチレンナフタレートの固有粘度は、０．６５以上、特に０．７〜１．０の範囲であることが好ましい。ここでいう固有粘度は、ポリマーあるいは延伸前の未延伸糸をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒に（容量比６：４）に溶解し、３５℃で測定した粘度から求めた値である。固有粘度が０．６５未満では、補強用繊維として要求される高強度、高タフネスな糸質の繊維を得難くなる。一方、１．０を超える場合には、紡糸工程が不良となりやすく、実用上望ましくない。

上記ポリエチレンナフタレート繊維は、その単繊維繊度、フィラメント数、断面形状、繊維物性、微細構造などには特に限定を受けるものではなく、目的に応じて適宜選択設定すればよい。また、上記ポリエチレンナフタレート繊維には撚糸が施されていても良い。
本発明においては、上記ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されてコードが形成され、該コードの張力及び乾熱収縮率が、下記式（I）及び（II）を同時に満足することが肝要である。
（I）Ａ≧０．０５０
（II）Ａ−Ｂ≦０．０１０
ここで、Ａ及びＢはそれぞれ、０．１Ｎ／ｔｅｘの初期張力下で、１００℃で２時間及び１００℃で４８時間保持した後の張力（Ｎ／ｔｅｘ）を表し、を表す。

上記式（I）におけるＡが０．０５０未満の場合は、上記コードを心線として使用した場合、初期に急激な張力低下が見られ、運転開始後短時間でベルト張力が低下してしまう。Ａは、０．０６０〜０．０９０がより好ましく、０．０６〜０．０８が更に好ましい。

また、上記式（II）におけるА−Ｂが０．０１０を超える場合は、運転中の張力低下により長期の運転ができなくなるので、途中ベルトの張替えなどを実施し、再度張力を付与することが必要となる。Ａ−Ｂは、０．００２〜０．００５が好ましく、０．００２〜０．００４が好ましい。

さらに、本発明においては、１５０℃で３０分保持した際の乾熱収縮率（％）。Ｃが３．５を超える場合は、ベルトの寸法変化が大きくなる傾向にあり、好ましくない。
また、コード長さの１％モジュラスＤを９０〜１５０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることにより、走行中のベルト寸法変化が小さくなる傾向にあり、好ましい。

本発明において、上記コードは、ポリエチレンナフタレート繊維とポリエチレンテレフタレート繊維とを下撚し、これを複数本合糸して上撚したコードの方が、ポリエチレンテレフタート繊維とポリエチレンナフタレート繊維をそれぞれ別々に下撚りし、これを複数本たものを１本又は複数本引き揃えて上撚したコードよりも、応力が分散し易く、ディップ後のコード長さの収縮率を低く抑制することができ、かつベルト寸法変化も低く抑えることができる傾向にある。

このようなポリエステル繊維コードを製造するには、ポリエチレンテレフタレート繊維と、該ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％、好ましくは２０〜５０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されたコードとすることが必要である。ポリエチレンナフタレート繊維の混撚率が１０重量％未満の場合は、ベルトを長期間運転した場合に張力低下が発生し易くなり、一方、該混撚率が７０重量％を越える場合は、ベルトの耐疲労性が劣ることとなる。

また、ポリエチレンテレフタレート繊維と、該ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されたコードは、ディップ後のコード長さの収縮率も抑えることができる。そのため、該コードをベルト芯線として使用したベルトは、ベルト成型直後からベルト装着までに生じるベルトの縮みを抑えることができる。
上記コードは、公知の方法により撚糸して、下撚り糸やさらにこれを複数本引き揃えてコードを成形することができる。その際、リング撚糸機等を用いることができる。

上記コードは、Ｖベルトなどの動力伝達ベルトの心線として用いられる。図１及び図２
はその代表的な例を例示したものである。図１は得られたＶベルト１の縦断面図を示し、該Ｖベルトは天然繊維または合成繊維糸で製織されたゴム付布２がベルトの上表面、下表面のみに存在するタイプのベルトである。上記コードからなる心線３は、圧縮ゴム層５に隣接する接着ゴム層４に埋設されている。圧縮ゴム層５にはベルト幅方向に短繊維６が混入されている。

上記コードは、図１のようなタイプのＶベルトに限定されることはなく、ゴム付布２がベルトの全周を被覆したラップドタイプのＶベルトの心線として使用されても良く、また、図２に示されるように上記圧縮ゴム層５にあってベルト長手方向に複数のリブ７を有するＶリブドベルト８の心線として使用されても良い。

以下、実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は以下の方法により求めたものである。

（１）ベルト張力維持率
図３に示すように、直径１００ｍｍのプーリー９、１０にベルトを架設し、初期の取り付け張力を９００Ｎとし、走行中のプーリー回転数を３６００ｒ．ｐ．ｍ．として室温にて走行試験を行った。そして、４時間走行後ストップさせ、更に２４時間放冷させた後のベルト張力を測定して、初期の取り付け張力に対する張力維持率を測定した。

（２）ベルト寸法変化率
加硫直後のベルト外周長と、３０日経時後のベルト外周長との差を、加硫直後のベルト外周長で除してベルトの寸法変化率を算出した。

（３）耐疲労性
（１）のベルト走行試験後のベルトから心線を取り出し、その強力を測定して、ベルト走行試験前のベルトから取り出した心線の強力に対する強力維持率を算出した。

（４）コードの張力
クリープ熱収縮試験機（安田精機製作所）を使用し、１００℃雰囲気下における、コード張力の経時変化を測定した。尚、初期張力は０．１Ｎ／ｔｅｘとした。

（５）コード長さの収縮率
クリープ熱収縮試験機（安田精機製作所）を使用し、４０℃雰囲気下における、コード長さの経時変化を測定し、次式によりコード長さの収縮率を求めた。
コード長さの収縮率（％）＝（１００時間後のコード長さ−初期試長）／初期試長×１００
尚、本測定はディップ後２４時間以内に開始し、初期試長を測定する際には、繊度（ｄｔｅｘ）×０．９１／２０の荷重を加えた。

（６）コードの１％モジュラス
ＪＩＳ Ｌ １０１７に基づいて測定した。

（７）ベルトの張力維持率
図３に示すように、直径１００ｍｍのプーリー９、１０にベルトを架設し、初期の取り付け張力を９００Ｎとし、走行中のプーリー回転数を３６００ｒ.ｐ.ｍ.として、室温にて走行試験を行った。そして、４時間走行後ストップさせ、更に２４時間放冷させた後のベルト張力を測定して、初期の取り付け張力に対する張力維持率を測定した。

（８）ベルトの寸法変化率
加硫直後のベルト外周長と、３０日経時後のベルト外周長との差を、加硫直後のベルト外周長で除してベルトの寸法変化率を算出した。

（９）耐疲労性
（７）のベルト走行試験後のベルトから心線を取り出し、その強力を測定して、ベルト走行試験前のベルトから取り出した心線の強力に対する強力維持率を算出した。

［実施例１］
総繊度１１００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）（帝人ファイバー（株）製、Ｐ９５２ＮＬ）を２本まとめて下撚数２２０Ｔ／ｍで撚糸した。同じく総繊度１１００ｄｔｅｘのポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）（帝人ファイバー（株）製、Ｑ９０４Ｍ）を２本まとめて下撚数２２０Ｔ／ｍで撚糸した。前者の下撚コード２本、後者の下撚コード１本を、上撚数９５Ｔ／ｍで撚糸し、１１００／２／３のコードを得た。
該コードに、接着処理剤としてエポキシ／イソシアネートを付着せしめた後、１５０℃にて１２０秒間、２４０℃にて６０秒間熱処理を実施し、さらにＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）を付着せしめて、１７０℃にて１２０秒間、２４０℃にて６０秒間熱処理を実施した。

得られたコードを、０．１Ｎ／ｔｅｘの初期張力（６６Ｎ）下で、１００℃で２時間保持した後の張力（Ｎ／ｔｅｘ）Ａは０．０７２、１００℃で４８時間保持した後の張力から２時間保持した後の張力を引いた値Ａ−Ｂ（Ｎ／ｔｅｘ）は０．００３、１５０℃で３０分保持した際の乾熱収縮率（％）Ｃは２．３％、４０℃雰囲気下で１００時間後のコード長さの収縮率は０．８％であった。
得られたコードを心線として用いて、図１に示すＶベルト１を製造した。得られたＶベルトのベルト張力維持率、ベルト寸法変化率及び耐疲労性を表１に示す。

［実施例２〜３、比較例１〜２］
実施例１と同じポリエチレンテレフタレート繊維、及びポリエチレンナフタレート繊維を使用し、コードの構成を表１に示す如く変更した以外は実施例１と同様に実施した。
得られたコードのＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの値、並びに得られたコードを心線として用いて、図１に示すＶベルト１を製造した際の、得られたＶベルトのベルト張力維持率、ベルト寸法変化率及び耐疲労性を表１に示す。

本発明によれば、ベルトを長期間運転した場合においても張力低下が発生し難いベルト心線用ポリエステル繊維コードが提供される。また、該繊維コードからは、これを心線に用い、ベルトとプーリーとのスリップが起こり難い動力伝達ベルトを得ることができるため、本発明は産業上の利用価値が極めて高いものである。

本発明のコードを心線として用いたベルトの一実施態様を示す断面図。 本発明のコードを心線として用いたベルトの他の例を示す断面図。 ベルト張力維持率の測定方法を示す模式図。

符号の説明

１ Ｖベルト
２ ゴム付布
３ 心線
４ 接着ゴム層
５ 圧縮ゴム層
６ 短繊維
７ リブ
８ Ｖリブドベルト
９、１０ プーリー

Claims (5)

1. ポリエチレンテレフタレート繊維と、該ポリエチレンテレフタレート繊維に対し、１０〜７０重量％のポリエチレンナフタレート繊維が混撚されてなるコードであって、該コードの張力及び乾熱収縮率が、下記式（I）及び（II）を同時に満足することを特徴とするポリエステル繊維コード。
   （I）Ａ≧０．０５０
   （II）Ａ−Ｂ≦０．０１０
   ここで、Ａ及びＢはそれぞれ、０．１Ｎ／ｔｅｘの初期張力下で、１００℃で２時間及び１００℃で４８時間保持した後の張力（Ｎ／ｔｅｘ）を表す。
2. 繊維コードの１５０℃で３０分保持した乾熱収縮率が３．５％以下である請求項１記載のポリエステル繊維コード。
3. 繊維コードの１％モジュラスが９０〜１５０ｃＮ／ｄｔｅｘである請求項１記載のポリエステル繊維コード。
4. 繊維コードが、ポリエチレンテレフタレート繊維とポリエチレンナフタレート繊維とを混撚し下撚りを施し、これをさらに複数本引き揃えて上撚を施した繊維コードである請求項１記載のポリエステル繊維コード。
5. 請求項１〜４のいずれかに１項に記載のポリエステル繊維コードを心線として配してなることを特徴とする動力伝達ベルト。

Images