伝動ベルト
【課題】ゴム層とウレタン樹脂層とが高い接着力により接着されてなる二層構造を備えた伝動ベルトを提供することを課題とする。
【解決手段】ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルトによる。
【解決手段】ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルトによる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトに関し、より詳しくは、ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えた伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンやモーターなどの回転動力を伝達する手段として、駆動側と従動側との回転軸にプーリーなどを固定させて設け、それぞれのプーリーにＶリブドベルトやＶベルトなどの伝動ベルトを掛け渡す方法などが広く用いられている。
【０００３】
このような伝動ベルトにおいては、例えば、運転中に被水した時などにスティック−スリップなどと呼ばれる現象を引き起こし、異音を発生させる原因となることが知られており、このような伝動ベルトのスリップ音は装置の騒音の原因となることから、従来、Ｖリブドベルトのリブを表面層と内層との二層構造とし、しかも、雲母やタルクなどの滑材が混入されたゴム組成物で表面層を形成させ、短繊維で補強されたゴム組成物で内層を形成させることでリブ部の側圧強度を維持しつつベルト走行時のスリップ音を軽減させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、上記のような目的以外にも、耐摩耗性や耐久性を高める等の他の目的から、二層構造を採用した伝動ベルトが種々検討されており、該二層構造を構成する一つの層としては、ゴム組成物のみならず、ウレタン樹脂等の樹脂組成物を採用することが好ましい場合もある。
【０００５】
しかるに、ゴム組成物からなる層にウレタン樹脂層を積層する際、両者の接着性が良好でない場合がある。例えば、官能基を有さないエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムは、化学的に不活性で安定性に優れていることが知られているが、官能基を有さないためにウレタン樹脂などの他の樹脂との接着性が低く、従来、伝動ベルトにおいては、耐摩耗性に劣るという観点で採用し得ないものであった。
【０００６】
ところで、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムと、ウレタン樹脂との接着性を高める方法として、分子鎖中に水酸基、チオール基、又はアミノ基を有するオリゴマーをゴム層に添加し、該ゴム層の加硫とウレタン樹脂層の硬化とを同時に行うことにより、ゴム層とウレタン樹脂層との接着性を高める方法も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−０７６９２７号公報
【特許文献２】特開平８−１５０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、ゴム層とウレタン樹脂層との接着強度が不十分であり、このような方法を用いて構成された二層構造を伝動ベルトに採用した場合、ウレタン樹脂層とゴム層とが剥離しやすく、伝動ベルトとして耐久性に劣るという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、ゴム層とウレタン樹脂層とが高い接着力により接着されてなる二層構造を備えた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】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物をゴム組成物に添加するとともに、該ゴム組成物とウレタン樹脂とを同時に架橋させるのではなく、該ゴム組成物を加硫させた後、ウレタン樹脂を塗工しウレタン樹脂層を硬化させることにより、ゴム層とウレタン樹脂層との高い接着力が得られることを見い出し、本発明の完成に到ったのである。
【００１０】
すなわち本発明は、ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、
前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルトを提供する。
【００１１】
本発明によれば、ゴム組成物を含有して構成された第一層を加硫した後、ウレタン系樹脂を塗工及び硬化させたことにより、以下のような作用が働くものと推測される。即ち、第一層の加硫後にウレタン系樹脂を塗工及び硬化させることにより、従来のような同時架橋による場合と比較して、ウレタン系樹脂が硬化してなる第二層の厚みが均一となって伝動ベルトとしての耐磨耗性を向上させたこと、さらに、未加硫ゴム中の配合成分のうちウレタン樹脂と相溶性の高い成分のウレタン樹脂への移行を防止することによって第一層と第二層との接着力低下が防止されたこと、である。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、ゴム層とウレタン樹脂層とが高い接着力により接着されてなる二層構造を備えた伝動ベルトが提供されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１を参照しつつ説明する。
本実施形態の伝動ベルトは、無端状に形成されたＶリブドベルトとして構成されており、図１は、該Ｖリブドベルトの長手方向に直交する平面による断面図を表したものである。該図１に示されているように、本実施形態のＶリブドベルトは、ベルト内周面側から外周面側に向かって、圧縮ゴム層５、抗張体４が埋設されてなる接着ゴム層３、カバーゴム層２の三層の積層構造として形成されている。
【００１４】
前記圧縮ゴム層５には、ベルト長手方向に連続する断面略Ｖ字状の溝が二条形成されており、該溝により互いに分離された三条のリブ６がベルト長手方向に延在された状態で形成されている。
このリブ６は、内周側ほど狭幅となるように形成されており、断面形状が略等脚台形となるように形成されている。
この圧縮ゴム層５は、表面（内周面）全体を覆うような表面層７が積層された二層構造として形成されている。
前記表面層７は、圧縮ゴム層５の内周側の表面形状に沿って略均一なる厚みで圧縮ゴム層５を覆うように形成されている。
即ち、本実施形態では、ゴム組成物を含有して構成された第一層が圧縮ゴム層５として構成され、該圧縮ゴム層５に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層が表面層７として構成されている。
【００１５】
前記圧縮ゴム層５のゴム組成物に用いるゴムとしては、伝動ベルトの圧縮層に一般的に用いられるゴム、例えば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−α−オレフィンエラストマー、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどを単独であるいは複数混合して用いることができる。
なかでも、エチレン−α−オレフィンエラストマーは、耐熱性、耐寒性に優れ、比較的安価であることから好適である。
このエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、例えば、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、エチレン−オクテンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマーを用いることができ、中でも、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーが低コストでしかも加工性に優れ、架橋効率が高い点において好適である。
また、ウレタン樹脂を含有してなる第二層との接着性を高めるという観点では、上記ゴム組成物に、ウレタン接着剤との相溶性のよい材料を添加するか、若しくはウレタンと反応しうる（即ち、化学的結合又は物理的結合が可能な）材料を添加してもよい。
【００１６】
前記ゴム組成物には、ゴムを加硫する前に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物が添加される。このような活性水素化合物をゴム組成物に添加することにより、ウレタン樹脂との接着性を高めることができる。
【００１７】
前記活性水素化合物としては、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの活性水素基を有する分子量５００〜６０００の高分子化合物を使用することができ、特に、分子中に該活性水素基を１〜３個有するものを好適に使用し得る。
分子中に前記活性水素基を１〜３個有する活性水素化合物であれば、ＮＣＯ基と活性水素化合物との反応により化学結合が形成されやすく、接着性がより一層高まるという効果がある。
【００１８】
また、該活性水素化合物としては、分子量が５００〜６０００であるものを使用することができるが、中でも、取扱い性が比較的良好であり、且つ、ゴム物性が変化しにくいという観点から、分子量が５００〜３０００であるものが好ましく、分子量が１０００〜２０００であるものがより好ましい。
【００１９】
さらに、該活性水素化合物としては、エーテル、エステル、カーボネート、オレフィン等の分子骨格を有する高分子化合物を使用できるが、中でも、オレフィン系の分子骨格を有する高分子化合物が好ましい。
オレフィン系の分子骨格を有する活性水素化合物であれば、ゴムとの相溶性が良好であるために、接着力がより一層高くなるという効果がある。
【００２０】
さらに、前記ゴム組成物には、本発明の効果を損ねない範囲において、伝動ベルトのゴム組成物に通常用いられるカーボンブラック、可塑剤、老化防止剤、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤、架橋助剤、充填材などを含有させることができる。
【００２１】
前記加硫剤としては、硫黄や有機過酸化物を用いることができ、この有機過酸化物としては、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、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−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを用いることができる。
【００２２】
前記加硫促進剤としては、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を例示することができ、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・ジスルフィドなどを例示することができ、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を例示することができる。
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用いることができる。
これらの加硫促進剤は、単独で用いてもよく、２種類以上混合して用いてもよい。
【００２３】
前記架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄などを用いることができる。
【００２４】
前記充填材としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、ハイドロタルサイトなどの無機充填材や、各種繊維質充填材を用いることができる。
【００２５】
一方、前記表面層７は、本発明における第二層に相当するものであり、少なくともウレタン樹脂を含むものである。該表面層７としては、好ましくは、ウレタン樹脂を全樹脂成分中５０重量％以上含むもの、より好ましくは、ウレタン樹脂を全樹脂成分中８０重量％以上含むものを用いることができる。
【００２６】
ウレタン樹脂としては、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエーテルポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリオレフィンポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリオレフィン系ウレタン樹脂からなる群より選ばれし１種又は２種以上を用いることができる。
【００２７】
本実施形態のように、ウレタン樹脂を含有してなる第二層がプーリに当接される表面層である場合には、低摩擦係数化によるスリップ音の低減の観点から、好ましくは、ポリエステル系ウレタン樹脂及びポリオレフィン系ウレタン樹脂の少なくとも何れか１種を用いることができる。
【００２８】
また、前記表面層１３は、母材成分（表面層１３を構成する成分）たる樹脂成分と、低摩擦化用の短繊維とを含んだものとすることもでき、例えば、短繊維が混在され且つその一部が表面から露出した状態とすることもできる。
【００２９】
該短繊維の材質としては、より優れたスリップ音低減効果を得るという観点からは、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンが好ましい。
前記ポリエチレンとしては、融点が１３０〜１３７℃のポリエチレンが好ましく、中でも、一般に所謂超高分子量ポリエチレンと称されているものが好ましい。斯かる範囲のポリエチレンによれば、ベルト使用時の摩擦熱によって高温雰囲気となった場合に於いても、十分にスリップ音が小さいものとなる。尚、その理由は明確ではないが、ベルト使用時に発生する摩擦熱による熱変形が殆どなく、低融点のポリエチレンを用いた場合の如く、熱変形によって、プーリと当接する部分が増大して摩擦が増大するということが抑制されることによるものと考えられる。
尚、ポリエチレンの融点は、ＤＳＣ法によって測定され、具体的には、測定に際して加熱速度を１０℃／分として融解ピーク温度（Ｔｐｍ）を読みとり、それ以外はＪＩＳ Ｋ ７１２１に準拠して測定されるものである。
【００３０】
また、この表面層１３は、異音ならびにクラックの発生をより顕著に抑制させ得る点から２０〜３００μｍの厚みに形成されることが好ましい。
なお、圧縮ゴム層１０は、前記台形断面の斜辺に相当する箇所が主としてプーリーに当接されることから、少なくとも、リブ１２の側面部における表面層１３の厚みが２０〜３００μｍとなるように形成されていれば、異音ならびにクラック抑制効果を顕著なものとさせ得る。
【００３１】
本実施形態のＶリブドベルトを製造する方法としては、前記内層１４のゴム組成物に含有される各種材料を、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、二軸混練機などの一般的なゴムの混練手段にて混練して未加硫ゴム組成物とし、この未加硫ゴム組成物を、カレンダーロールなどのシーティング手段によりシート化し、円筒金型上に前記カバー層のゴムシートや接着層のゴムおよび抗張体などとともに積層し、加硫缶などを用いて加熱、及び、加圧することによって架橋一体化させることにより筒型予備成形体とし、研削砥石などを用いて該筒型予備成形体に所定のリブを形成し、所定リブ数に切り出し、更に、内層１４の表面に表面層１３を形成するウレタン樹脂含有の混合液を塗布して硬化させる方法を例示することができる。
【００３２】
尚、本実施形態では、本発明における第一層が圧縮ゴム層の内層として形成され、本発明における第二層がプーリと接触する表面層として形成された場合について説明したが、本発明は、このような実施形態の伝動ベルトに限定されるのではない。
例えば、本発明における第一層を、抗張体が埋設されてなる接着ゴム層とし、本発明における第二層を、カバーゴム層として構成することも可能である。
また、本発明の伝動ベルトは、Ｖリブドベルトに限定されるものではなく、一般的なＶベルト、平ベルト、丸ベルトなどの態様であってもよい
また、ここでは詳述しないが、本発明においては、本発明の効果を損ねない範囲において、上記に例示した構成に代えて従来公知の構成を置き換え、或いは付加することも可能である。
【実施例】
【００３３】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
下記表１に示した各成分をバンバリーミキサーを用い混練することによりゴム組成物を作成し、さらに作成したゴム組成物をカレンダーロールにより厚さ２ｍｍのシート状に成形した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
尚、上記表１中、各成分については下記の材料を使用した。
・ＥＰＤＭ（エチレン-フ゜ロヒ゜レン-シ゛エンターホ゜リマー）：ダウケミカル社製、商品名「ノーデルＩＰ４６４０」、エチレン含有量５５％、ジエン種ＥＮＢ４．９％
・活性水素化合物Ａ：出光石油化学社製、商品名「エポール」、分子量２５００、分子中の官能基数ｆ＝２．３０、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｂ：三菱化学社製、商品名「ポリテールＨ」、分子量２７００、分子中の官能基数ｆ＝２．１７、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｃ：出光石油化学社製、商品名「poly ip」、分子量２５００、分子中の官能基数ｆ＝２．０８、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｄ：出光石油化学社製、商品名「poly bd 45HT」、分子量２８００、分子中の官能基数ｆ＝２．３２、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｅ：イハラケミカル社製、商品名「エラストマー1000」、分子量１２３８、分子中の官能基数ｆ＝２．０、活性水素基＝ＮＨ2
・カーボンブラック：三菱化学社製、商品名「ダイヤブラックＨ」
・パラフィンオイル：日本サン化学社製、商品名「サンフレックス２２８０」
・ステアリン酸：花王社製
・酸化亜鉛：堺化学工業社製、商品名「酸化亜鉛３種」
・老化防止剤：大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック２２４」
・加硫剤（シ゛クミルハ゜ーオキサイト゛）：日本油脂社製、商品名「パークミルＤ」
【００３６】
実施例１〜７及び比較例１では、得られたゴムシートを、加硫缶内で温度１６０℃で２０分保持することにより蒸気加硫し、さらに、その表面をバフ処理した後、トルエンに浸漬して脱脂した。そして、該ゴムシートの表面にウレタン系樹脂溶液（旭電化社製、商品名「ボンタイターＦ１２００」、固形分５０％）を５０μｍの厚みで塗布し、乾燥させることによって樹脂を硬化させ、ウレタン樹脂層を形成した。
【００３７】
一方、比較例２及び３では、得られたゴムシートの表面をバフ処理した後、トルエンに浸漬して脱脂し、該ゴムシートの表面にウレタン系接着剤（同上）を５０μｍの厚みで塗布した後、加硫缶内で温度１６０℃で２０分保持することにより蒸気加硫するとともにウレタン接着剤を硬化させてウレタン樹脂層を形成した。
【００３８】
（シート状態での剥離試験）
得られた二層構造のシートを２枚用い、ウレタン樹脂層同士が対向するように該ウレタン樹脂層同士をエポキシ系接着剤で貼り合わせ、１日放置した後、幅１０ｍｍの短冊状の切断し、試験片を作製した。
貼り合わされた２枚のシートのゴムの端部をそれぞれ別々に把持し、両者を互いに離間させる方向へ引っ張ることによって該試験片について剥離試験を行い、接着力を測定した。結果を下記表２に示す。
【００３９】
（ベルト状態での剥離試験）
次に、上記実施例及び比較例の材料を用いて図１に示したようなＶリブドベルト（ウレタン樹脂層の厚さ：６０〜１００μｍ、植毛無し）を作製し、駆動プーリと従動プーリとが一対となって構成されたリブプーリ（プーリ径は何れも６０ｍｍ）に作製したＶリブドベルトを巻きつけ、デッドウェイトにより１１７７Ｎで駆動プーリを外側へ引っ張るとともに、従動プーリには７Ｗの回転負荷をかけ、室温下において駆動プーリを３５００ｒｐｍで２４時間回転させた。その後、ベルトの表面を目視により観察し、ウレタン樹脂層が剥離してゴム面が露出しているものを×、ウレタン樹脂層が剥離せずゴム面が露出していないものを○として評価した。結果を併せて下記表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２に示すように、シート状態での剥離試験においては、実施例１〜７のシートは、何れもゴム層とウレタン樹脂層との界面で剥離せず、比較例１〜３のシートと比較して３倍以上の高い接着力が得られていることが認められる。
【００４２】
また、ベルト状態での剥離試験においては、比較例のベルトは何れもウレタン樹脂層が剥離しているのに対し、実施例のベルトではウレタン樹脂層が剥離しておらず、伝動ベルトとして使用された場合でもゴム層とウレタン樹脂層との剥離が有効に防止されうることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る伝動ベルトの一実施形態であるＶリブドベルトの断面図。
【符号の説明】
【００４４】
２ カバーゴム層
３ 接着ゴム層
４ 抗張体
５ 圧縮ゴム層
６ リブ
７ 表面層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトに関し、より詳しくは、ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えた伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンやモーターなどの回転動力を伝達する手段として、駆動側と従動側との回転軸にプーリーなどを固定させて設け、それぞれのプーリーにＶリブドベルトやＶベルトなどの伝動ベルトを掛け渡す方法などが広く用いられている。
【０００３】
このような伝動ベルトにおいては、例えば、運転中に被水した時などにスティック−スリップなどと呼ばれる現象を引き起こし、異音を発生させる原因となることが知られており、このような伝動ベルトのスリップ音は装置の騒音の原因となることから、従来、Ｖリブドベルトのリブを表面層と内層との二層構造とし、しかも、雲母やタルクなどの滑材が混入されたゴム組成物で表面層を形成させ、短繊維で補強されたゴム組成物で内層を形成させることでリブ部の側圧強度を維持しつつベルト走行時のスリップ音を軽減させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、上記のような目的以外にも、耐摩耗性や耐久性を高める等の他の目的から、二層構造を採用した伝動ベルトが種々検討されており、該二層構造を構成する一つの層としては、ゴム組成物のみならず、ウレタン樹脂等の樹脂組成物を採用することが好ましい場合もある。
【０００５】
しかるに、ゴム組成物からなる層にウレタン樹脂層を積層する際、両者の接着性が良好でない場合がある。例えば、官能基を有さないエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムは、化学的に不活性で安定性に優れていることが知られているが、官能基を有さないためにウレタン樹脂などの他の樹脂との接着性が低く、従来、伝動ベルトにおいては、耐摩耗性に劣るという観点で採用し得ないものであった。
【０００６】
ところで、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムと、ウレタン樹脂との接着性を高める方法として、分子鎖中に水酸基、チオール基、又はアミノ基を有するオリゴマーをゴム層に添加し、該ゴム層の加硫とウレタン樹脂層の硬化とを同時に行うことにより、ゴム層とウレタン樹脂層との接着性を高める方法も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−０７６９２７号公報
【特許文献２】特開平８−１５０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、ゴム層とウレタン樹脂層との接着強度が不十分であり、このような方法を用いて構成された二層構造を伝動ベルトに採用した場合、ウレタン樹脂層とゴム層とが剥離しやすく、伝動ベルトとして耐久性に劣るという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、ゴム層とウレタン樹脂層とが高い接着力により接着されてなる二層構造を備えた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】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物をゴム組成物に添加するとともに、該ゴム組成物とウレタン樹脂とを同時に架橋させるのではなく、該ゴム組成物を加硫させた後、ウレタン樹脂を塗工しウレタン樹脂層を硬化させることにより、ゴム層とウレタン樹脂層との高い接着力が得られることを見い出し、本発明の完成に到ったのである。
【００１０】
すなわち本発明は、ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、
前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルトを提供する。
【００１１】
本発明によれば、ゴム組成物を含有して構成された第一層を加硫した後、ウレタン系樹脂を塗工及び硬化させたことにより、以下のような作用が働くものと推測される。即ち、第一層の加硫後にウレタン系樹脂を塗工及び硬化させることにより、従来のような同時架橋による場合と比較して、ウレタン系樹脂が硬化してなる第二層の厚みが均一となって伝動ベルトとしての耐磨耗性を向上させたこと、さらに、未加硫ゴム中の配合成分のうちウレタン樹脂と相溶性の高い成分のウレタン樹脂への移行を防止することによって第一層と第二層との接着力低下が防止されたこと、である。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、ゴム層とウレタン樹脂層とが高い接着力により接着されてなる二層構造を備えた伝動ベルトが提供されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１を参照しつつ説明する。
本実施形態の伝動ベルトは、無端状に形成されたＶリブドベルトとして構成されており、図１は、該Ｖリブドベルトの長手方向に直交する平面による断面図を表したものである。該図１に示されているように、本実施形態のＶリブドベルトは、ベルト内周面側から外周面側に向かって、圧縮ゴム層５、抗張体４が埋設されてなる接着ゴム層３、カバーゴム層２の三層の積層構造として形成されている。
【００１４】
前記圧縮ゴム層５には、ベルト長手方向に連続する断面略Ｖ字状の溝が二条形成されており、該溝により互いに分離された三条のリブ６がベルト長手方向に延在された状態で形成されている。
このリブ６は、内周側ほど狭幅となるように形成されており、断面形状が略等脚台形となるように形成されている。
この圧縮ゴム層５は、表面（内周面）全体を覆うような表面層７が積層された二層構造として形成されている。
前記表面層７は、圧縮ゴム層５の内周側の表面形状に沿って略均一なる厚みで圧縮ゴム層５を覆うように形成されている。
即ち、本実施形態では、ゴム組成物を含有して構成された第一層が圧縮ゴム層５として構成され、該圧縮ゴム層５に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層が表面層７として構成されている。
【００１５】
前記圧縮ゴム層５のゴム組成物に用いるゴムとしては、伝動ベルトの圧縮層に一般的に用いられるゴム、例えば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−α−オレフィンエラストマー、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどを単独であるいは複数混合して用いることができる。
なかでも、エチレン−α−オレフィンエラストマーは、耐熱性、耐寒性に優れ、比較的安価であることから好適である。
このエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、例えば、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、エチレン−オクテンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマーを用いることができ、中でも、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーが低コストでしかも加工性に優れ、架橋効率が高い点において好適である。
また、ウレタン樹脂を含有してなる第二層との接着性を高めるという観点では、上記ゴム組成物に、ウレタン接着剤との相溶性のよい材料を添加するか、若しくはウレタンと反応しうる（即ち、化学的結合又は物理的結合が可能な）材料を添加してもよい。
【００１６】
前記ゴム組成物には、ゴムを加硫する前に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物が添加される。このような活性水素化合物をゴム組成物に添加することにより、ウレタン樹脂との接着性を高めることができる。
【００１７】
前記活性水素化合物としては、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの活性水素基を有する分子量５００〜６０００の高分子化合物を使用することができ、特に、分子中に該活性水素基を１〜３個有するものを好適に使用し得る。
分子中に前記活性水素基を１〜３個有する活性水素化合物であれば、ＮＣＯ基と活性水素化合物との反応により化学結合が形成されやすく、接着性がより一層高まるという効果がある。
【００１８】
また、該活性水素化合物としては、分子量が５００〜６０００であるものを使用することができるが、中でも、取扱い性が比較的良好であり、且つ、ゴム物性が変化しにくいという観点から、分子量が５００〜３０００であるものが好ましく、分子量が１０００〜２０００であるものがより好ましい。
【００１９】
さらに、該活性水素化合物としては、エーテル、エステル、カーボネート、オレフィン等の分子骨格を有する高分子化合物を使用できるが、中でも、オレフィン系の分子骨格を有する高分子化合物が好ましい。
オレフィン系の分子骨格を有する活性水素化合物であれば、ゴムとの相溶性が良好であるために、接着力がより一層高くなるという効果がある。
【００２０】
さらに、前記ゴム組成物には、本発明の効果を損ねない範囲において、伝動ベルトのゴム組成物に通常用いられるカーボンブラック、可塑剤、老化防止剤、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤、架橋助剤、充填材などを含有させることができる。
【００２１】
前記加硫剤としては、硫黄や有機過酸化物を用いることができ、この有機過酸化物としては、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、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−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを用いることができる。
【００２２】
前記加硫促進剤としては、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を例示することができ、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・ジスルフィドなどを例示することができ、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を例示することができる。
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用いることができる。
これらの加硫促進剤は、単独で用いてもよく、２種類以上混合して用いてもよい。
【００２３】
前記架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄などを用いることができる。
【００２４】
前記充填材としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、ハイドロタルサイトなどの無機充填材や、各種繊維質充填材を用いることができる。
【００２５】
一方、前記表面層７は、本発明における第二層に相当するものであり、少なくともウレタン樹脂を含むものである。該表面層７としては、好ましくは、ウレタン樹脂を全樹脂成分中５０重量％以上含むもの、より好ましくは、ウレタン樹脂を全樹脂成分中８０重量％以上含むものを用いることができる。
【００２６】
ウレタン樹脂としては、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエーテルポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリオレフィンポリオールとイソシアネートとの反応物であるポリオレフィン系ウレタン樹脂からなる群より選ばれし１種又は２種以上を用いることができる。
【００２７】
本実施形態のように、ウレタン樹脂を含有してなる第二層がプーリに当接される表面層である場合には、低摩擦係数化によるスリップ音の低減の観点から、好ましくは、ポリエステル系ウレタン樹脂及びポリオレフィン系ウレタン樹脂の少なくとも何れか１種を用いることができる。
【００２８】
また、前記表面層１３は、母材成分（表面層１３を構成する成分）たる樹脂成分と、低摩擦化用の短繊維とを含んだものとすることもでき、例えば、短繊維が混在され且つその一部が表面から露出した状態とすることもできる。
【００２９】
該短繊維の材質としては、より優れたスリップ音低減効果を得るという観点からは、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンが好ましい。
前記ポリエチレンとしては、融点が１３０〜１３７℃のポリエチレンが好ましく、中でも、一般に所謂超高分子量ポリエチレンと称されているものが好ましい。斯かる範囲のポリエチレンによれば、ベルト使用時の摩擦熱によって高温雰囲気となった場合に於いても、十分にスリップ音が小さいものとなる。尚、その理由は明確ではないが、ベルト使用時に発生する摩擦熱による熱変形が殆どなく、低融点のポリエチレンを用いた場合の如く、熱変形によって、プーリと当接する部分が増大して摩擦が増大するということが抑制されることによるものと考えられる。
尚、ポリエチレンの融点は、ＤＳＣ法によって測定され、具体的には、測定に際して加熱速度を１０℃／分として融解ピーク温度（Ｔｐｍ）を読みとり、それ以外はＪＩＳ Ｋ ７１２１に準拠して測定されるものである。
【００３０】
また、この表面層１３は、異音ならびにクラックの発生をより顕著に抑制させ得る点から２０〜３００μｍの厚みに形成されることが好ましい。
なお、圧縮ゴム層１０は、前記台形断面の斜辺に相当する箇所が主としてプーリーに当接されることから、少なくとも、リブ１２の側面部における表面層１３の厚みが２０〜３００μｍとなるように形成されていれば、異音ならびにクラック抑制効果を顕著なものとさせ得る。
【００３１】
本実施形態のＶリブドベルトを製造する方法としては、前記内層１４のゴム組成物に含有される各種材料を、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、二軸混練機などの一般的なゴムの混練手段にて混練して未加硫ゴム組成物とし、この未加硫ゴム組成物を、カレンダーロールなどのシーティング手段によりシート化し、円筒金型上に前記カバー層のゴムシートや接着層のゴムおよび抗張体などとともに積層し、加硫缶などを用いて加熱、及び、加圧することによって架橋一体化させることにより筒型予備成形体とし、研削砥石などを用いて該筒型予備成形体に所定のリブを形成し、所定リブ数に切り出し、更に、内層１４の表面に表面層１３を形成するウレタン樹脂含有の混合液を塗布して硬化させる方法を例示することができる。
【００３２】
尚、本実施形態では、本発明における第一層が圧縮ゴム層の内層として形成され、本発明における第二層がプーリと接触する表面層として形成された場合について説明したが、本発明は、このような実施形態の伝動ベルトに限定されるのではない。
例えば、本発明における第一層を、抗張体が埋設されてなる接着ゴム層とし、本発明における第二層を、カバーゴム層として構成することも可能である。
また、本発明の伝動ベルトは、Ｖリブドベルトに限定されるものではなく、一般的なＶベルト、平ベルト、丸ベルトなどの態様であってもよい
また、ここでは詳述しないが、本発明においては、本発明の効果を損ねない範囲において、上記に例示した構成に代えて従来公知の構成を置き換え、或いは付加することも可能である。
【実施例】
【００３３】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
下記表１に示した各成分をバンバリーミキサーを用い混練することによりゴム組成物を作成し、さらに作成したゴム組成物をカレンダーロールにより厚さ２ｍｍのシート状に成形した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
尚、上記表１中、各成分については下記の材料を使用した。
・ＥＰＤＭ（エチレン-フ゜ロヒ゜レン-シ゛エンターホ゜リマー）：ダウケミカル社製、商品名「ノーデルＩＰ４６４０」、エチレン含有量５５％、ジエン種ＥＮＢ４．９％
・活性水素化合物Ａ：出光石油化学社製、商品名「エポール」、分子量２５００、分子中の官能基数ｆ＝２．３０、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｂ：三菱化学社製、商品名「ポリテールＨ」、分子量２７００、分子中の官能基数ｆ＝２．１７、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｃ：出光石油化学社製、商品名「poly ip」、分子量２５００、分子中の官能基数ｆ＝２．０８、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｄ：出光石油化学社製、商品名「poly bd 45HT」、分子量２８００、分子中の官能基数ｆ＝２．３２、活性水素基＝ＯＨ
・活性水素化合物Ｅ：イハラケミカル社製、商品名「エラストマー1000」、分子量１２３８、分子中の官能基数ｆ＝２．０、活性水素基＝ＮＨ2
・カーボンブラック：三菱化学社製、商品名「ダイヤブラックＨ」
・パラフィンオイル：日本サン化学社製、商品名「サンフレックス２２８０」
・ステアリン酸：花王社製
・酸化亜鉛：堺化学工業社製、商品名「酸化亜鉛３種」
・老化防止剤：大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック２２４」
・加硫剤（シ゛クミルハ゜ーオキサイト゛）：日本油脂社製、商品名「パークミルＤ」
【００３６】
実施例１〜７及び比較例１では、得られたゴムシートを、加硫缶内で温度１６０℃で２０分保持することにより蒸気加硫し、さらに、その表面をバフ処理した後、トルエンに浸漬して脱脂した。そして、該ゴムシートの表面にウレタン系樹脂溶液（旭電化社製、商品名「ボンタイターＦ１２００」、固形分５０％）を５０μｍの厚みで塗布し、乾燥させることによって樹脂を硬化させ、ウレタン樹脂層を形成した。
【００３７】
一方、比較例２及び３では、得られたゴムシートの表面をバフ処理した後、トルエンに浸漬して脱脂し、該ゴムシートの表面にウレタン系接着剤（同上）を５０μｍの厚みで塗布した後、加硫缶内で温度１６０℃で２０分保持することにより蒸気加硫するとともにウレタン接着剤を硬化させてウレタン樹脂層を形成した。
【００３８】
（シート状態での剥離試験）
得られた二層構造のシートを２枚用い、ウレタン樹脂層同士が対向するように該ウレタン樹脂層同士をエポキシ系接着剤で貼り合わせ、１日放置した後、幅１０ｍｍの短冊状の切断し、試験片を作製した。
貼り合わされた２枚のシートのゴムの端部をそれぞれ別々に把持し、両者を互いに離間させる方向へ引っ張ることによって該試験片について剥離試験を行い、接着力を測定した。結果を下記表２に示す。
【００３９】
（ベルト状態での剥離試験）
次に、上記実施例及び比較例の材料を用いて図１に示したようなＶリブドベルト（ウレタン樹脂層の厚さ：６０〜１００μｍ、植毛無し）を作製し、駆動プーリと従動プーリとが一対となって構成されたリブプーリ（プーリ径は何れも６０ｍｍ）に作製したＶリブドベルトを巻きつけ、デッドウェイトにより１１７７Ｎで駆動プーリを外側へ引っ張るとともに、従動プーリには７Ｗの回転負荷をかけ、室温下において駆動プーリを３５００ｒｐｍで２４時間回転させた。その後、ベルトの表面を目視により観察し、ウレタン樹脂層が剥離してゴム面が露出しているものを×、ウレタン樹脂層が剥離せずゴム面が露出していないものを○として評価した。結果を併せて下記表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２に示すように、シート状態での剥離試験においては、実施例１〜７のシートは、何れもゴム層とウレタン樹脂層との界面で剥離せず、比較例１〜３のシートと比較して３倍以上の高い接着力が得られていることが認められる。
【００４２】
また、ベルト状態での剥離試験においては、比較例のベルトは何れもウレタン樹脂層が剥離しているのに対し、実施例のベルトではウレタン樹脂層が剥離しておらず、伝動ベルトとして使用された場合でもゴム層とウレタン樹脂層との剥離が有効に防止されうることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る伝動ベルトの一実施形態であるＶリブドベルトの断面図。
【符号の説明】
【００４４】
２ カバーゴム層
３ 接着ゴム層
４ 抗張体
５ 圧縮ゴム層
６ リブ
７ 表面層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、
前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記活性水素化合物が、分子中に前記官能基を１〜３個有するものであることを特徴とする請求項１記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記活性水素化合物が、分子量５００〜３０００であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記活性水素化合物が、オレフィン系の分子骨格を有するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の伝動ベルト。
【請求項５】
前記活性水素化合物の添加量が、前記ゴム組成物中のゴム１００重量部に対して、１〜１５重量部であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の伝動ベルト。
【請求項１】
ゴム組成物を含有して構成された第一層と、該第一層に隣接しウレタン系樹脂を含有して構成された第二層とを備えてなり、
前記第二層は、前記ゴム組成物に、水酸基、アミノ基、又はチオール基のうち少なくとも何れか一つの官能基を有する活性水素化合物を添加し加硫することにより前記第一層を形成した後、該第一層にウレタン樹脂を塗工し硬化させてなるものであることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記活性水素化合物が、分子中に前記官能基を１〜３個有するものであることを特徴とする請求項１記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記活性水素化合物が、分子量５００〜３０００であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記活性水素化合物が、オレフィン系の分子骨格を有するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の伝動ベルト。
【請求項５】
前記活性水素化合物の添加量が、前記ゴム組成物中のゴム１００重量部に対して、１〜１５重量部であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の伝動ベルト。
【図１】
【公開番号】特開２００９−３０６８３（Ｐ２００９−３０６８３Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９３７１３（Ｐ２００７−１９３７１３）
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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