動力伝達ベルト
動力伝達ベルト（２０）は、弾性部材を含むとともに長手方向に沿った抗張部材（１０）を有する本体（１１）を含む。本体は、所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域（１２）を有しており、プーリ係合領域は、繊維による不織布部材（１５）であって、その不織布部材の繊維がアクリル繊維を含むことにより特徴付けられるものを含む。アクリル繊維は、好ましくは約１．５dpfよりも細い超極細糸であり、１３．５ミクロンあるいはそれよりも小さい平均直径と約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さを有する。不織布部材は、プーリ係合領域において弾性体部材と混合されていても良い。不織布部材の繊維の約７５重量パーセントまでは、他の合成繊維、天然繊維、あるいはセルロース繊維などの非アクリル繊維を含んでも良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理面を備えた動力伝達ベルトに関し、特に、アクリル繊維を含む不織布部材を有する領域を含む被処理面を備えた動力伝達ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設された抗張部材を有する弾性材料から、動力伝達ベルトを作ることが知られている。そのベルトは、マルチリブ、歯付、ｖベルト、あるいは平坦な輪郭形状を示しても良い。そのベルトは、係合面を有するプーリに掛け回される。
【０００３】
背面、側面、プーリ係合面、および／またはリブの側面を含むベルトの表面を、耐摩耗性、摩擦特性、耐クラック性、硬さ、表面および／または弾性領域の下における強度特性を修正するための様々な織物部材または繊維で覆うことが知られている。輪郭を形成するためには、特別な帆布特性および／または工程が必要とされ得る。例えば、帆布は、成型の前に所定の輪郭形状に前もって形づくられるという長い工程を経る。より一般的には、予成型工程を避けるために、歯付きの金型上における流動工程（flow through process）により製造される帆布で覆われた歯付きベルトは、広げられる帆布、例えばとても低いモジュラスを有し、少なくとも一方向に延びやすいといったものを必要とする。形付けられた外側金型により平らなマンドレル上で押圧されて反転された、帆布で覆われたｖ字型（notched）ベルト、または歯付きｖベルト、またはマルチｖリブドベルトも同様に、輪郭配置を引き裂いたり、あるいは制限することなしに、初期の平坦形状から最終的な輪郭形状まで延ばすために、高い延び（通常４０から１００パーセント）と低いモジュラスを有する帆布を必要とする。このような適用のために、様々な繊維物質を含み、満足できるように織られた、および編まれた帆布が知られている。従来技術の代表は、ウェスホフ（Westhoff）に付与された米国特許第５，６４５，５０４号であり、そこでは、アラミド、木綿、レーヨン、およびアクリル糸が、ベルトを保護したり、あるいはクラッチへの適用における補強のための、緯編みされた伸張帆布（stretch fabric）に有用たり得ることが示されている。それは、これらの材料が、このような適用物における摩擦熱に耐えるのに十分なほど高い融点を有するからである。唯一、与えられた代表例は、アラミド−レーヨン混合の編み物を有するベルトである。ベルトに適した高い伸張性を有する、編み物、および織られた帆布は比較的高価である。
【０００４】
フロッキングプロセス（flocking process）はベルト表面の繊維の量と配向とが非常に制御されたベルトの製造方法として知られている。従来技術の代表は、ウィーゲル（Wegele）に付与された米国特許第６，５６１，９３７号であり、そこでは、ベルトの駆動面の帆布が、接着剤の手法により垂直方向に配向された短繊維の一群によって覆われている。アクリル繊維を含む、繊維物質の長いリストにあるものが表向きその一群として使用され得る。しかし、繊維の種類を選択することを助ける合理的なものは提供されておらず、アクリルの例も与えられていない。フロッキング（flocking）は、ベルト製造工程にさらなる工程を加え、そして特別な装置を必要とする。
【０００５】
織られていない帆布（しばしば不織布とよばれる）は、輪郭が形成されたベルトの表面を覆うものとして提案される。従来技術の代表は、パターソン（Patterson）らに付与された米国特許第６，７９３，５９９号、エドワーズ（Edwards）らに付与された米国特許第６，８２４，４８５号、およびコパング（Kopang）に付与された米国特許第６，６０９，９９０号である。織られていない帆布は、成型の間に弾性体に容易に浸透される開構造（open structure）、または表面の繊維濃度を高く残すより閉じられた構造（closed structure）を与え、様々な帆布物質が、望ましい摩擦、熱、および機械的特性をベルトにおいて達成するために用いられ得る。不織布は、通常のベルト製造の装置により加工され得るとともに、編み物、および織られた帆布に比べてコストの節減をもたらし得る。
【０００６】
しかしながら、実際には、セルロース繊維およびセルロースと合成繊維の混合体に基づいた従来技術の帆布は、一つの、あるいはそれよりも多い望ましくない特性を有する。第一に、セルロース物質は、特に湿った動作環境における耐久性に比較的乏しい。第二に、従来の不織布は、とても限られた収縮性または伸長性を有する。典型的には、引張試験において、不織布は２から１０パーセントのみ伸び、そして降伏し、または引き裂かれ、引き続いての拡張は引き裂かれた領域に非常に局地化される。同様に、不織布が成型時に延ばされていると、不規則に配置された繊維は、もし使用されていれば接着剤の結合剤によって繊維間に形成されたいかなる結合をも壊しつつ、単に互いにずれて分離される。織られた、または編まれた帆布とは異なり、不織布の拡張は制御が困難であり、分離される繊維によってしばしば穴や亀裂が形成される。穴と亀裂は、結果として乏しい耐摩耗性、ノイズ、および／または乏しい摩擦抑制を生じる、不規則なベルト表面、過剰なゴムの裏抜け、および／または露出した弾性体のパッチ（patch）を導く。第三に、ゴムの不織布への浸透を、特に亀裂の問題に関する状態において望ましい表面特性を達成するように、制御することは困難である。知られている帆布の変数、例えば多孔度、浸透性、厚さ、および引張強度、あるいは不織布の複合層を用いることなどの工程変数の操作についての広範な調査の後であっても、加工および性能における改良は必要である。
【０００７】
多くの数の合成、天然、および混合不織布部材を調査して、前述の欠点から完全に解放されているベルトを生産ものはなかったものの、発明者は、ここに示される発明において、解決策を最終的に見出した。必要とされるのは、下に配置されているベルト本体の弾性体の上にあり、あるいはそれと混合されている不織布の表面部材を含むプーリ係合領域を有する動力伝達ベルトであって、不織布部材が、セルロース繊維などの非アクリル繊維が約７５パーセントまで選択的に混合されたアクリル繊維を含むものである。必要とされるのは、マルチリブ形状を有し、不織布のプーリ係合表面層と圧縮層とを有し、約７５パーセントまで選択的に非アクリル繊維が混合されたアクリル繊維または超極細糸を含む不織層を有する動力伝達ベルトである。本発明は、これらの条件を満たしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の目的は、弾性体部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、本体が、所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有しており、プーリ係合領域が、不織布部材の繊維がアクリル繊維を含むことを特徴とする繊維の不織布部材を有する動力伝達ベルトを供給することである。
【０００９】
本発明の他の面においては、不織布部材の繊維が少なくとも２５重量パーセントのアクリル繊維を含む。
【００１０】
本発明の他の面においては、不織布部材は、プーリ係合領域における本体の弾性体部材に混合されている。
【００１１】
本発明の他の面においては、アクリル繊維は、約１．５デニール／フィラメント（dpf）またはそれ未満の繊維径を有するアクリル超極細糸であり、好ましくは約１．０dpfまたはそれ未満であり、あるいは繊維は約１３．５ミクロンまたはそれ未満の平均径を有していても良く、好ましくは約１１ミクロンまたはそれ未満である。アクリル繊維は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さ、好ましくは約１ｍｍから約６ｍｍまで、もしくは約２ｍｍから約５ｍｍまでの平均長さを有しても良い。
【００１２】
本発明の他の面においては、不織布部材の繊維の約７５パーセントまでは、他の合成繊維、天然繊維、あるいはセルロース繊維などの非アクリル繊維を含んでも良い。
【００１３】
本発明の他の目的は、マルチリブ形状を有し、不織布のプーリ係合表面層と圧縮層とを有し、約７５パーセントまで選択的にセルロース繊維が混合されたアクリル繊維または超極細糸を含む不織層を有する動力伝達ベルトを供給することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、ベルトの改良された製造方法であって、マンドレルの上に組み上げられた、ベルト形成体の第１の弾性体層および／または織物層を横たえる工程と、第１の層の上に抗張コードを横たえる工程と、抗張コード層の上に第２の弾性体層を横たえる工程と、第２の弾性体層の上に繊維の不織布領域を横たえる工程と、成型金型において組まれたベルト形成体を硬化する工程と、不織布領域のためにアクリル不織布を選択する工程とを備える製造方法を供給することである。
【００１５】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と添付の図面とにより、指摘あるいは明確にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態のベルト２０の横断面図である。ベルト２０は、本体１１と、長手方向に設けられたプーリ係合リブ１２とを含む。ベルト２０はまた、動力を伝達し、ベルトの長手軸に平行に設けられた抗張部材１０を含む。抗張部材１０は、例えば、アラミド、ポリエステル、ナイロン、ガラス、カーボン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、鋼鉄ワイヤ、レーヨン、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６ベンゾビスオキサゾール・ＰＢＯ）、液晶ポリエステル（liquid crystal polyester）(ベクトラン（Vectran）の商標名で販売されている）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリケトン（ＰＯＫ）および様々な天然繊維を含む従来技術において知られている、あらゆる有機、あるいは無機の繊維抗張コード物質であっても良い。ポリエステル繊維は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含んでも良い。
【００１７】
リブ１２は、リブ１２ａにより示されているように、ゴム単体で形成されても良い弾性リブ物質を含む。その代わりに、リブ１２は、リブ１２ｂにより示されるように、弾性リブ物質中に分散された繊維１８をさらに含んでも良い。弾性物質は、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、ＥＯＭ、ＥＢＭ、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＮＲ、ＮＨＢＲ、ポリクロロプレン、ミラブル（millable）ＰＵ、またはこれらの、およびこれらの等価物の２つあるいはそれよりも多くの混合物を含んでも良い。ベルト２０は、背面側において、ジャケット６および／またはオーバーコート７もまた選択的に含んでも良い。ジャケット６は、ナイロン、ポリエステル、綿、または、混合帆布を含む他の適当な同等の帆布を含んでも良い。ジャケット６は、ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレン、およびそれらの等価物などの熱可塑性、または熱硬化性の物質を含んでも良い。心線上部７は、いかなる適当な弾性物質であっても良い。ベルトの背面は、例えば、成型、研削、切断により、または織りが施された帆布の使用により、織りが施されていても良い。
【００１８】
ベルト２０は、ベルトの幅を横切るように抗張部材１０に隣接する心線横断層（cross-cord layer）８もまた選択的に含んでも良い。心線横断層８は、実質的に非孔性であっても良く、その場合、成型工程の間に弾性部材が本質的に心線横断層８に浸透せず、抗張部材の位置をベルトの内側に保たれる。心線横断層８は、織布または不織布の部材、例えば非孔性のタイヤコードを含んでも良い。薄いガム層９は、抗張部材１０への衝撃を和らげ、そして抗張部材が擦り減ることを防止するために、心線横断層８と抗張部材１０との間に選択的に配置されても良い。薄いガム層９は、抗張部材１０の間に延びて、抗張部材間にローブ（lobe）１７を形成しても良い。さらなるガム層（図示せず）もまた、コードの完全なカプセル化が望ましいのであれば、コードの反対側に設けられても良い。その代わりに、心線横断層８は多孔性であって、そのために心線上部７の部材が成型時に心線横断層間に浸透しても良く、かくして、ローブ１７を抗張部材間で、ガム層９を使用して、または使用せずに形成しても良い。
【００１９】
リブ１２は、いかなる数のリブを含んでも良く、ユーザにより必要とされるいかなる形状であっても良い。図１は、マルチｖリブド断面を示す。リブ１２ｂは、本発明の異なる実施形態を説明するためにリブ１２ａとは異なるように描かれているが、マルチリブドベルトにおけるリブ１２は、一般的にはすべて同じ構造であることが理解されるべきである。ベルトはまた、シングルリブｖベルト断面を含んでも良い。ベルトはまた、歯の上張りとしての帆布ジャケットを帯びた歯付き同期ベルトを含む、リブまたは歯が交互に配置された歯付き断面を含んでも良い。
【００２０】
プーリ係合領域１３は、リブ１２の部材と混合され、および内部に浸透された不織布部材の不規則な配列を含んで、不織領域１５を形成しても良い。かくして、不織領域１５は、不織布含有領域とリブ部材との間の明確な境界を有していても、また有さなくても良い。混合の程度により、不織部材と弾性体との両方がプーリ係合表面１４に存在しても良く、または、不織部材のみがプーリ係合表面１４に存在しても良い。好ましくは、非常に集中したアクリル繊維と最小限の弾性体とがプーリ係合表面に存在する。
【００２１】
リブ１２ｂは、下部表面領域１６がプーリ係合不織領域１５とリブ１２の部材との間に存在する代替的な実施形態を示す。下部表面領域１６は、本体１１とリブ１２ｂのそれとは異なるエラストマー摩擦部材を備える。下部表面領域１６の弾性部材は、不織布部材と混合し、そして不織布部材の中に浸透する。下部表面領域１６の厚さは、均一でも良く、また図１に示されたように、プーリ係合面の周辺で変化しても良い。厚さの変化は、製造方法の結果たり得る。
【００２２】
リブ１２の弾性部材、または下部表面領域１６は、選択的に摩擦調整剤を含んでも良い。限定するためではなく例を挙げると、摩擦調整剤は、ワックス、オイル、グラファイト、窒化ホウ素、モリブデン酸ジスルフィド、フッ素ポリマー、雲母、滑石、そして様々な混合物およびこれらの等価物である。グラファイトの摩擦調整剤は、粒子または繊維状であっても良い。摩擦調整剤は、ここに参考のために示される米国特許第６，８２４，４８５号に開示されているように、カルボン酸の金属塩を含んでも良い。
【００２３】
不織領域の厚さは、リブまたはベルトの硬さに対して主として貢献するものであっても良い。柔軟なベルトにとっては、不織領域をできる限り薄くし、そして下部表面領域を、少なくとも予想される摩耗量に適応するのに十分な厚さをもたせることが好ましい。硬いリブ（横方向）および柔軟なベルト（長手方向）にとっては、不織布を配置することにより好ましい繊維配向の方向がベルト長さを横切ることが望ましい。
【００２４】
不織領域１５は、弾性部材を浸透させた不織部材の単一の層または複数の重ねられた層を含んでも良い。摩擦調整剤は、不織領域の外側表面の摩擦係数（ＣＯＦ）の制御を助けるために、不織領域１５において用いられても良い。限定するためではなく例を挙げると、摩擦調整剤は、下部表面領域１６に関連して示されるように、ワックス、オイル、グラファイト、窒化ホウ素、モリブデン酸ジスルフィド、フッ素ポリマー、雲母、滑石、カルボン酸の金属塩、そして様々な混合物およびこれらの等価物である。摩擦調整剤は、湿潤または乾燥工程による形成中に、またはベルトの組立ての前の独立した処理工程において不織部材に加えられても良く、かくして、選択的な下部表面領域１６の浸透する弾性部材、またはリブ１２の部材に含まれるいかなる選択的な摩擦調整剤に加えられても良い。
【００２５】
不織部材は、アクリル繊維を含む。慣習によれば、アクリル繊維は、繊維を形成する物質が少なくとも約８５重量パーセントのアクリロニトリルモノマー単位から成るいずれかの長分子鎖の合成ポリマーである合成繊維である。繊維を形成する物質が約８５パーセントよりも少ないものの、少なくとも３５重量パーセントのアクリロニトリル単位から成るいずれかの長分子鎖の合成ポリマーである製造された繊維は、通常、アクリル系繊維と呼ばれる。アクリル、またはアクリル系のいずれも本発明に用いられる。ここでのアクリル繊維について言及すると、これは両方の種類を対象としている。すなわち、ここでのアクリルとは、少なくとも３５重量パーセントのアクリロニトリル単位とともに製造されるいかなる繊維をも対象とする。好ましいアクリルは、少なくとも８５重量パーセントのアクリロニトリル単位を有する。知られている不織布の製造工程のいずれかにおける使用に適した、麻、人絹、チョップド・ファイバー、パルプ、グラウンド（ground）および同種のものを含むいかなるアクリル繊維も、使用され得る。適当なアクリル繊維は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さ、好ましくは約１ｍｍから約６ｍｍまで、もしくは約２ｍｍから約５ｍｍまでの平均長さを有しても良い。適当なアクリル繊維は、約０．０５から約５デニール／フィラメント（dpf）、または好ましくは約０．０５から約１．５dpfの短繊維サイズを有しても良い。デニールは、繊維９０００メートルごとのグラム重量として定義される。好ましいアクリル繊維は、約１dpfよりも小さい、または約０．０５から約１dpfの短繊維サイズを有するアクリル超極細糸である。その繊維は、約１３．５ミクロンよりも小さい、または好ましくは約１１ミクロンよりも小さい、または約５ミクロンよりも小さい平均径を有しても良い。繊維の直径は、dpfと関連があることが理解されるべきである。
【００２６】
不織布は、約４グラム／平方メートルから約９０グラム／平方メートルまでの範囲の坪量を有しても良い。適当な不織布は、約１０グラム／平方メートルから約５０グラム／平方メートルまでの範囲の坪量を有しても良い。好ましい実施形態においては、坪量は、１４グラム／平方メートルから約２５グラム／平方メートルまでの範囲にあり、２つの毛（pile）または層の不織布が用いられても良い。不織部材の多孔度は、フレイジャー（Frazier Precision Instrument Company, Inc.の登録商標）の圧力差空気浸透測定器（differential pressure air permeability measuring instrument）および／またはＡＳＴＭ Ｄ７３７等の標準化された方法、またはこれと同等のものを用いて表される。不織布部材の多孔度は、約２０から約４００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２・水頭１２．７ｍｍの圧力差）の範囲（１／２インチの水において約４０から約８００ｆｔ３／（分・ｆｔ２）である。好ましくは、不織布部材の多孔度は、１２．７ｍｍの水において約３０から約２００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２）の範囲にある。好ましい不織布は、１２．７ｍｍの水において約６０から約２００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２）の範囲の多孔度を有し、そして２つの層が用いられる。もちろん、現実の多孔度は、実際には不織部材の層を１つよりも多く使用することにより、著しく減少する。好ましくは、複合層の結果的な多孔度（すなわち浸透性）は、特定の範囲にある。
【００２７】
不織布は、不規則に配向された繊維の織物を含んでも良く、あるいは、繊維は、加工の条件およびその製造に用いられる設備から生じるある程度の配向を有していても良い。結果として、不織布の引張り強度は、機械加工方向と横方向とで若干異なる。平均引張り強度は、約２００から約１５００グラム／センチまで、または約４００から約７００グラム／センチまでの範囲にある。
【００２８】
不織領域１５の厚さは、約０．０２５ミリメートルまたはそれよりも大きくても良い。不織部材の厚さは、約０．０５から約１．２ミリメートルまでの範囲内にあっても良い。好ましくは、不織部材の厚さは、約０．０５から約０．６ミリメートル、または約０．０５から約０．３ミリメートルまでの範囲内にある。もし、不織布があまりにも厚いと、弾性体に十分に不織布に浸透せず、または、弾性体の金型への流れに不織布が抵抗して適当な断面形状を設けることに失敗する。もし、不織布があまりにも薄いと、それが引き裂かれたり、またはあまりに多くの弾性体の浸透を許してしまい、ゴムの裏抜けと過剰な表面ゴムを生じる。
【００２９】
不織布は、所定量のアクリル繊維に加え、非アクリルの繊維物質を含んでも良い。アクリル繊維とは異なる非アクリルの不織布の処方に加えられる適当なアクリル繊維は、どれだけの量であっても、本発明の１つの実施形態における不織布の性能の１つの面を改良すると信じられている。不織部材のアクリル繊維成分は、不織布の合計繊維成分に対して約２５重量パーセントから１００重量パーセントまでであっても良い。好ましくは、不織部材のアクリル繊維成分は、約４０重量パーセントから１００重量パーセントまでである。不織布は、天然繊維、有機繊維、または、例えば針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、木粉、亜麻糸、黄麻の繊維、大麻、ケナフ、綿、カポック、シサル麻、羊毛、絹、またはその他のセルロース繊維、あるいはそれらの混合物を含むセルロース繊維を含んでも良い。不織布は、その他の合成繊維、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、玄武岩、あるいはナイロンを含む無機繊維を含んでも良い。不織布は、合計繊維成分の約７５重量パーセントまで前述の非アクリル繊維あるいはそれらの混合体を含んでも良く、そして合計繊維成分の少なくとも約２５パーセントのアクリル繊維を含んでも良い。好ましくは、不織布の約６０重量パーセントまでの繊維が非アクリル繊維を含む。
【００３０】
不織布は、従来技術において知られている、有益な加工特性あるいは物理特性を不織布に与える付加的な成分もまた含んでいても良い。例えば、不織布は、サイズ剤、化学結合剤、および／またはゴム接着促進剤を含む接着性レジンも含んで良い。化学結合剤は、例えば、界面活性剤、濃化剤、染料、顔料、架橋剤、酸および塩基、充填剤および同種のものとともに処方されても良く、そして結合剤は、典型的に、不織布の合計乾燥重量の約０．５から約３５パーセントまで含まれても良い。有用なゴムの接着促進剤は、例えば、ラテックス、ブロック型イソシアネート（blocked isocyanate）、トリアリルシアヌレート、アクリル、ウレタン、エポキシ、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、クロロフェノール樹脂、炭化水素樹脂、ロジンエステル、メラミン樹脂、脂肪酸の長鎖モノ、ジ、またはトリエステル、またはアルコール、およびそれらと同種のものやそれらの混合物を含む。有益な接着促進剤は、例えば、米国特許第６，８５８，６６４号に開示されている。化学結合に加えて、または化学結合の代わりに、機械的な結合、熱的な結合、紡績による結合（spun-bonding）、または溶剤による結合（solvent bonding）、または前述のものの組み合わせが採用され得る。機械的な結合の技術は、例えば、ニードルパンチ、縫合による結合（stitch bonding）、および水力交絡（hydroentanglement）を含む。結合度は、不織布の強度、多孔度、および比重を決定する重要な要素である。適当な不織布は、限定するためではなく例を挙げると、ＰＶＡＬに基づく結合成分とともに約０．５重量パーセントから約２５重量パーセントまでの化学結合剤を含む。適当な不織布は、限定するためではなく例を挙げると、化学結合成分の要素としてゴムの接着促進剤を乾燥重量で約１パーセントから約１５パーセントまで含んでも良い。
【００３１】
繊維１８は、弾性体の本体１１の母材および／または心線上部７および／またはリブ１２および／または選択的な下部表面領域１６の中に含まれても良い。繊維１８は、さらに、リブ表面が剥れることや劣化、および／または異音（chatter）あるいは騒音を軽減し得る。繊維は、合成、または天然、有機、または無機であっても良く、そしてアラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、アクリル、ガラス繊維、およびナイロン、そしてそれらの混合物あるいは等価物を含んでも良い。その他の有機繊維は、羊毛、絹、大麻、綿、およびそれらの混合物や等価物を含んでも良い。リブエラストマーに用いられる繊維の量は、ゴムの１００重量部当たり（ＰＨＲ）、０から約２５重量部の範囲内であっても良い。好ましい実施形態においては、ゴムの１００重量部当たり約０．０１から約５重量部用いる。不織領域は、心線下部のリブ部材に必要とされるフロックや繊維の充填量の割合を大幅に減らすことを可能にする。この変化の結果、高められた弾力性と心線下部の構造の曲げとによりベルト性能は向上する。
【００３２】
１００パーセント木材パルプの不織布、あるいは木材パルプと合成の混合不織布を有する従来技術のベルトに比べ、不織布におけるアクリル繊維の使用は、湿った、および乾燥した試験条件のいずれの下でも、本発明のベルトのプーリ係合面の耐久性とスリップノイズ特性とを著しく改善する。不織布におけるアクリルの使用が、ベルトの摩擦特性を顕著に調整し、ベルトの使用される寿命時間を超えて、ベルトの摩擦係数の安定性を改善する。不織布におけるアクリルの使用は、ベルト製造の容易性と、得られるベルトの不織布表面層の均一性（consistency）を著しく改良する。
【００３３】
選択的な下部表面領域、ベルト本体、および心線上部の弾性部材の処方は、選択的に、ただし好ましくは、１つまたはより多くの付加的な通常のエラストマー添加剤であり、一般的なゴム処理の慣例に従ったプロセスおよびエキステンダーオイル、酸化防止剤、ワックス、顔料、可塑剤、軟化剤、粘着性付与剤、充填剤、活性剤、促進剤、スコーチ防止剤、加硫促進剤、潤滑剤、および同種のものを含む。例えば、本願発明の好ましい実施形態において、弾性部材は、カーボンブラック、可塑剤、酸化防止剤、コエージェント（coagent）、過酸化物、および硬化抑制剤も含む。
【００３４】
（製造方法）
本発明のベルトは、マンドレルにおいて一連の層として形成され、反転される。ジャケット６は、もし存在するならば、最初に装着される。ベルトにおける弾性体の心線上部７が次に次に装着される。後に続くそれぞれの弾性体の層が、先に装着された層の上に装着される。選択的な心線横断層（cross-cord layer）８が心線上部７の上に装着されても良い。抗張コード１０は、もし存在するならば心線横断層８の上に、あるいは適宜、心線上部７またはジャケット６の上に、らせん状に巻いて配置される。ガム層９は、抗張コード１０への衝撃緩和のために心線上部７と心線横断層８との間に配置されても良い。弾性体の心線下部または本体１１が、それから抗張部材１０の上に配置される。選択的な下部表面領域１６が、最後から二番目に所定量だけ配置される。下部表面領域１６、または心線下部、または本体１１の上に装着される最後の層は、領域１５を備えた不織部材である。
【００３５】
不織布領域は、１つまたはより多い不織部材の層を含んでも良い。好ましい実施形態では、二層のアクリル不織部材が用いられる。不織布の層は、成型工程の間に生じたガスを、排孔から通したり、金型の端部から逃れさせることを可能にするという付加的な利点を有することが知られている。しかしながら、心線下部の弾性部材が不織布部材に適切に浸透して領域１５を形成することは、達成が非常に困難である。発明者は、約７５パーセントまでセルロースまたは他の繊維を選択的に含んだアクリル繊維に基づく不織布部材が、成型工程の間において、均等かつ再現可能な、不織布への弾性部材の浸透を与えることを見出した。その隠された機構については解明されていないものの、アクリル不織布、好ましくはアクリル超極細糸の不織布は、この工程とベルトへの適用とに比類なく適していると見られる。
【００３６】
ベルト形成体は、それから、加硫し、ベルトを成型するのに十分な加硫圧力と加硫温度を受ける。例えば、成型工程は、金型の内側から空気を排気すること、金型の外部の蒸気圧を約２から１０分間、約１１．９から１６．０気圧（１７５から２３５psig）の範囲に高めること、それから金型の内部の蒸気圧を、約５．８から１４．３気圧（８５から２１０psig）の範囲に高めること、そして約１０から２０分間加硫させることを含んでも良い。ひとたび冷却されると、加硫されたベルト形成体は、マンドレルから取外され、適当なベルト幅に切り分けられる。最適な断面形状は、適用範囲の上限の加工圧力により達成される。油圧、あるいは他の公知技術の方法（空気圧、電気、および同種のもの）も、蒸気加硫の代わりに現在用いられている電熱加硫と共に、ベルトに圧力を加えるために用いられても良い。油圧が用いられた場合の圧力範囲は、約５．８から３４気圧（８５から５００psig）であっても良い。温度範囲は、約１２１から２６０°Ｃ（２５０から５００°Ｆ）であっても良い。加硫に伴って圧力を加えることを含むこの方法は、多くのスコーチ安全性に比較的乏しいものおよび／または比較的高い粘度のものを含むゴム素材の選択の幅を広げる。
【００３７】
圧力は、所定の形状を形成するためにベルト形成体を放射状に内側に向かって押圧する、柔軟な外部形状を有す金型に加えられても良く、かくして形成のための硬い内側マンドレルを利用する。その代わりに、内側マンドレル上の拡張する膜（expanding membrane）の上にベルトが組み上げられ、拡張する膜に加えられた圧力が、ベルトスラブを、リブまたは輪郭が形成された外側金型に押し込んでも良い。弾性部材は、それから、不織布部材を形成する個々の繊維間の隙間を占拠する。この結果として、不織布部材の領域１５は、弾性部材に混合され、浸透される。
【００３８】
木材パルプと様々な合成繊維を含む従来技術の不織布部材は、あまりにも大きい、あるいはあまりにも乏しい浸透性により、ベルトにおいて利用することが難しい。あまりにも大きい浸透性、あるいは裏抜けは、ゴム表面がベルトとして望ましいとされるよりも低い耐摩耗性、より高い摩擦係数、より大きいスリップノイズおよび／または一般的により不安定な特性を有するという結果を招く。従来技術の不織布部材があまりにも高い多孔度、あまりにも低い多孔度、あまりにも低い強度、あるいはあまりにも高い強度を有する場合、不織布においてあまりにも大きい亀裂あるいは穴が形成されている場合に裏抜けが生じ得ることが注目されており、そしておそらく、他の要素もまた同様に重要であろう。あまりにも高い強度およびあまりにも高い多孔度の不織布は、金型の形状に応じて変形せず、そして弾性部材が単に不織布を通じて流れ、弾性部材のみがプーリ係合面にあるベルトおよび／または不完全な輪郭形状の形成、または未充填のリブといった結果を招く。あまりにも低い強度の不織布は、成型の間に引き裂かれ、あるいは穴を形成し、この場合にもやはり、弾性部材または弾性部材のパッチ（patch）のみがプーリ係合面にあるという結果になる。あまりにも低い多孔度およびあまりにも高い強度の不織布は、裏抜けを妨げるが、成型における適切な輪郭の形成をも妨げる。驚くべきことに、本願発明におけるアクリル不織布の使用は、これらの問題を解決し、望ましい量だけ不織布に浸透した弾性部材と、プーリ係合面において望ましい量の繊維がある均一な成型表面とを有するベルトを提供する。
【００３９】
（実施例）
以下の実施例は、本発明の本質を説明する目的で述べられており、その範囲を限定することは意図されていない。
【００４０】
実施例の第１セットは、従来技術に対する本発明のベルトの加工における改良を説明する。テストベルトは、心線上部７、心線横断部８、ガム層９、抗張コード１０、圧縮部または本体１１、および図１に示されたマルチｖリブド輪郭上にある不織領域１５を含む。テストベルトでは、ＥＰＤＭベースの弾性部材、ポリエステルの抗張コード、ナイロンの心線横断部、および表１と２に示された様々な構成の二層の不織布を用いた。表１および２における不織布は、湿式レイドプロセス(wet-lay process)による互換処理条件（compatible processing condition）の下で、ＲＶＡＬ結合剤により製造された。記録されている各構成の百分率は、繊維成分のみに対するものであり、不織布の合計重量の約１５パーセントから約２２パーセントまで含まれる結合剤成分は無視されている。実施例４、６、および８においては、ＰＶＡＬ結合剤は、結合剤の乾燥重量の約５パーセントを占めるゴム接着促進剤であるメラミン・ホルムアルデヒド（ＭＦ）樹脂を含んでいた。不織布の厚さと多孔度と基礎重量は、単一の層についてのものが記録されている。表１の例の不織布は、直径が約３．５ミクロンであり、長さが約３ｍｍであり、そしてアクリル成分が８５％あるいはそれよりも多い約０．１dpfのアクリル超極細糸を用いた。セルロースは、約２５ミクロンから約３５ミクロンの繊維径と約２から約４ｍｍの繊維長を有する針葉樹パルプであった。ベルトへの処理工程は、単一層および二層の両方の不織布を用いて評価された。
【００４１】
処理工程の結果は、ｖリブ輪郭形状の品質、または金型への充填、裏抜けの量、そして表面における不織布繊維被覆のパッチネス（patchiness）に基づいて、定性的に評価された。表１におけるアクリル不織布は、常に、優れた輪郭形状と、表面における高度な繊維被覆という結果になった。表１のアクリル不織布においては、概して５パーセントよりも多い裏抜けはなかった。一方、表２における比較例は、使用が困難であることを照明し、そして概ね過剰な裏抜けか、または不完全な輪郭形状（金型への未充填）のいずれかを有した。表１および２から、比較例は、基礎重量、厚さ、多孔度および強度（図示せず）が本発明の実施例と同等であることが示され得る。ＰＥＴの比較例は超極細糸であり、実施例のアクリル超極細糸よりもわずかに大きい。かくして、不織布のためのアクリル繊維の選択は、これらの優れた処理工程の結果を生じさせるための最も重要な工程であると信じられる。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
実施例の第２セットは、セルロースの不織布を有する従来技術のベルトに対する、アクリル不織布のベルト性能の利点を説明する。表１の実施例３から８のアクリル不織布により構成された理想的なマルチｖリブドベルトについて、ノイズ、摩擦、耐久性試験が行われた。同様に、比較例１１の従来技術のセルロースの不織布を有する従来技術のベルトもテストした。結果は、本発明のベルトにより生じる不整合ノイズが著しく低減されることを示す。本発明のベルトは、より静かでもあり、時間が経過してもより大幅に安定した摩擦動向を示す。本発明のベルトは、耐水性でもあり、湿った試験条件の下でも安定した摩擦動向を示す。本発明のベルトは、耐久試験機上でも、より少ない摩擦を示す。
【００４５】
テストベルトは、心線上部７、心線横断部８、ガム層９、抗張コード１０、圧縮部または本体１１、および図１に示されたマルチｖリブド輪郭上にある不織領域１５を含む。テストベルトは、いずれもＥＰＤＭベースであり、ポリエステルの抗張コード、ナイロンの心線横断部、および二層の不織布を含む。テストベルトは、６つのリブを有し、２１．６ｍｍ（０．８５inch）の幅で、１２００ｍｍの長さであった。
【００４６】
ベルトの耐久性能は、強制スリップ試験（forced-slip test）によりテストされた。テスト前と、強制スリップ試験の間に４５０キロサイクル（kc）の間隔で、ベルトは摩擦係数試験機と不整合ノイズ試験機との上に置かれた。強制スリップ試験は、図３に示された３つのプーリのシステム上で行われた。図３を参照すると、プーリ３１、３２、３３のそれぞれが、６０ｍｍの直径と６０度のベルト巻き角度（belt wrap）αを有する。駆動プーリ３１は約２０００ＲＰＭで右回りに回転し、駆動プーリ３２は駆動プーリ３１よりも約４パーセント低い速度で回転する。周囲の温度は２３℃である。リブあたり１８０ニュートンの垂直荷重Ｗ’が従動プーリ３３に加えられる。
【００４７】
摩擦係数（ＣＯＦ）試験は、図４に示されたテストシステム（layout）で行われた。図４を参照すると、テストプーリ４３と駆動プーリ４１とは、いずれもマルチｖリブ輪郭形状と１４１．５ｍｍの直径を有する。プーリ４２、４５、４７はアイドラである。乾式の摩擦係数試験においては、プーリ４４が、プーリ４３上の巻き角度が３０度を保つように位置決めされ、駆動プーリ４１は４００ｒｐｍで回転される。湿式の摩擦係数試験においては、プーリ４２の近くで毎分３００ミリリットルの水が吹きつけられる間、プーリ４４が、プーリ４３上の巻き角度が４０度を保つように位置決めされ、駆動プーリ４１は８００ｒｐｍで回転される。１８０ニュートンのベルト張力Ｔを与えるために、３６０ニュートンの重量Ｗ’’がプーリ４６に加えられる。ゼロトルクからプーリが回転を止めるまで増加するように、テストプーリ４３にはトルクが加えられる。摩擦係数は、観測された最大トルクから算出された。テストは、ＳＡＥ Ｊ２４３２−２０００に準じて設計されている。
【００４８】
不整合ノイズ試験は、図２に概略的に示されるように、４点駆動（four-point drive）で行われた。図２を参照すると、プーリ２１、２３、および２４はマルチｖリブ輪郭と、それぞれ１５１、１０１、および６１ｍｍの直径を有する。プーリ２３は駆動用であり、１０００ｒｐｍで右回りに回転する。プーリ２２は直径８０ｍｍのアイドラである。プーリ２２は、間隔Ｌに渡って不整合角度（ＭＡ）が生じるように、テストシステムの平面に対して垂直に移動させることが可能である。４８９ニュートンの死重Ｗの手法により、およそ２６７ニュートンの張力がテストベルトに加えられた。それからプーリ２２は、ある量までオフセットされ、マイクＭによってノイズが測定された。湿式の不整合ノイズ試験においては、水が、ノイズを計測する直前に、不整合角度の設定ごとに３つの噴出部からベルト表面に向かって吹き付けられた。
【００４９】
表３および４は、強制スリップ耐久試験（forced slip durability test）の間における乾式および湿式の摩擦係数測定の結果をそれぞれ示す。比較例のベルトが、テストの間を通じて、徐々にかつ大きな摩擦係数の増加を示したことがわかる。以下に示されるように、不整合ノイズは、４５０キロサイクルで聞かれ、そしてその後に続く不整合ノイズ試験の時間中ずっと聞かれた。対照的に、本発明のベルトの実施例３から８は、耐久試験の進行時に摩擦係数のわずかな変動のみを示し、そしてそれらは耐久試験のいかなる段階においても不整合ノイズ試験において静かに走行した。実施例３から８は、耐久試験の間を通じてアクリル繊維の実質的に全ての表面を保持した。比較例１１のセルロースの不織布層は、強制スリップ試験の間に徐々に摩耗し、試験の終了時までには実質的に擦り減ってしまい、その下に配置されたベルト本体の弾性部材のかなりの量が露出した。湿式試験における不織布の摩耗は、比較例のベルトにおいては特に速やかだった。これらの摩擦係数試験の結果は、耐久性に優れ、摩擦係数が制御された繊維のリブ表面を与えることによる、本発明のベルトの低ノイズ特性の長寿化を改善することにおける、アクリル不織布の効能を証明した。
【００５０】
実施例３から８の本発明のベルトは、周期的な不整合ノイズ試験において、本質的に同じように作用し（１から３デシベル以内）、単純化のために、平均あるいは典型的なノイズ値のみがデシベルで表５に記録され、比較例１１と比較されている。表５から明らかであるように、本発明のベルトは、テストの間、終始一定して静かに走行したのに対し、比較例のベルトは、徐々にかつ非常に騒々しくなった。いくつかのベルトについては、１８００キロサイクルにおける最終的な測定は終了しなかったが、その傾向は明らかである。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
【表５】
【００５４】
本発明のベルトの他の利点は、アクリル不織布のセルロース成分の選択により摩擦係数を選択できることである。表３および４は、摩擦係数におけるセルロース成分の影響を説明する。再び表１を参照すると、実施例３および４は１００パーセントアクリル繊維であり、実施例５および６は７０パーセントがアクリルで３０パーセントがセルロースであり、そして実施例７および８は５０対５０の混合である。かくして、セルロース成分の増加の効果は、ベルトの良好な耐久性と低ノイズ特性を維持する一方で、摩擦係数を大きくすることである。より高い摩擦係数は、ベルトの許容荷重を増し、またはスリップを低減するために望まれ得る。その代わりとなる等価な利点とは、不織布のアクリル成分の選択により摩擦係数が調整できることであると理解されるべきである。不織布の非アクリル成分に対するアクリル成分の調整は、プーリ係合面の摩擦係数に対し、有益な、または望ましい影響を与え得る。
【００５５】
当業者は、本発明の他の有用な実施形態を認識し得る。例えば、ここで開示されたアクリル不織布は、ベルトの背面に望ましい摩擦特性を付与すべく、図１における選択的なジャケット６のために利用されても良い。他の例では、ここで開示されたアクリル不織布は、図１における選択的な心線横断部８のために利用されても良い。他の例では、ここで開示されたアクリル不織布は、集合対面層（flocked surface layer）を有するベルトにおいて、米国特許第６，５６１，９３７号にて開示された不織布の帆布に直接、集合体を接着させる手法により、短繊維の集合体によって覆われた内側帆布層としてのアクリル不織布の帆布を用いることにより、有利に利用される。他の例では、アクリル不織布は、ラバーセメント、またはＲＦＬ、またはカレンダー工程によるゴム処理により前処理されても良い。この場合、表面が覆われたアクリル不織布は、ベルト本体またはリブの下層ゴムによって浸透され、あるいは下層ゴムと混合される代わりに、米国特許第６，５６１，９３７号、あるいは米国特許第４，８９２，５１０号にて開示されたように、ベルトの輪郭面に接着される。最後の例としては、ここで開示されたアクリル不織布は、米国特許第５，９７１，８７９号、あるいは米国特許第４，８９５，５５５号にて開示されたような注型ウレタンのポリマー本体を有する注型タイプの動力伝達ベルトに利用されても良い。
【００５６】
ここでは、本発明のある形態についてのみ説明がなされたが、ここで説明された本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、その構造と部材相互の関係において様々な変形がなされ得ることは当業者にとって明らかである。ここに開示された発明は、ここに特別に開示されてはいないいずれかの要素の欠落によって適宜、実施されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のベルトの実施形態における横断面図である。
【図２】不整合ノイズ試験のプーリ配置を示す。
【図３】強制スリップ耐久試験のプーリ配置を示す。
【図４】摩擦係数試験のプーリ配置を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理面を備えた動力伝達ベルトに関し、特に、アクリル繊維を含む不織布部材を有する領域を含む被処理面を備えた動力伝達ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設された抗張部材を有する弾性材料から、動力伝達ベルトを作ることが知られている。そのベルトは、マルチリブ、歯付、ｖベルト、あるいは平坦な輪郭形状を示しても良い。そのベルトは、係合面を有するプーリに掛け回される。
【０００３】
背面、側面、プーリ係合面、および／またはリブの側面を含むベルトの表面を、耐摩耗性、摩擦特性、耐クラック性、硬さ、表面および／または弾性領域の下における強度特性を修正するための様々な織物部材または繊維で覆うことが知られている。輪郭を形成するためには、特別な帆布特性および／または工程が必要とされ得る。例えば、帆布は、成型の前に所定の輪郭形状に前もって形づくられるという長い工程を経る。より一般的には、予成型工程を避けるために、歯付きの金型上における流動工程（flow through process）により製造される帆布で覆われた歯付きベルトは、広げられる帆布、例えばとても低いモジュラスを有し、少なくとも一方向に延びやすいといったものを必要とする。形付けられた外側金型により平らなマンドレル上で押圧されて反転された、帆布で覆われたｖ字型（notched）ベルト、または歯付きｖベルト、またはマルチｖリブドベルトも同様に、輪郭配置を引き裂いたり、あるいは制限することなしに、初期の平坦形状から最終的な輪郭形状まで延ばすために、高い延び（通常４０から１００パーセント）と低いモジュラスを有する帆布を必要とする。このような適用のために、様々な繊維物質を含み、満足できるように織られた、および編まれた帆布が知られている。従来技術の代表は、ウェスホフ（Westhoff）に付与された米国特許第５，６４５，５０４号であり、そこでは、アラミド、木綿、レーヨン、およびアクリル糸が、ベルトを保護したり、あるいはクラッチへの適用における補強のための、緯編みされた伸張帆布（stretch fabric）に有用たり得ることが示されている。それは、これらの材料が、このような適用物における摩擦熱に耐えるのに十分なほど高い融点を有するからである。唯一、与えられた代表例は、アラミド−レーヨン混合の編み物を有するベルトである。ベルトに適した高い伸張性を有する、編み物、および織られた帆布は比較的高価である。
【０００４】
フロッキングプロセス（flocking process）はベルト表面の繊維の量と配向とが非常に制御されたベルトの製造方法として知られている。従来技術の代表は、ウィーゲル（Wegele）に付与された米国特許第６，５６１，９３７号であり、そこでは、ベルトの駆動面の帆布が、接着剤の手法により垂直方向に配向された短繊維の一群によって覆われている。アクリル繊維を含む、繊維物質の長いリストにあるものが表向きその一群として使用され得る。しかし、繊維の種類を選択することを助ける合理的なものは提供されておらず、アクリルの例も与えられていない。フロッキング（flocking）は、ベルト製造工程にさらなる工程を加え、そして特別な装置を必要とする。
【０００５】
織られていない帆布（しばしば不織布とよばれる）は、輪郭が形成されたベルトの表面を覆うものとして提案される。従来技術の代表は、パターソン（Patterson）らに付与された米国特許第６，７９３，５９９号、エドワーズ（Edwards）らに付与された米国特許第６，８２４，４８５号、およびコパング（Kopang）に付与された米国特許第６，６０９，９９０号である。織られていない帆布は、成型の間に弾性体に容易に浸透される開構造（open structure）、または表面の繊維濃度を高く残すより閉じられた構造（closed structure）を与え、様々な帆布物質が、望ましい摩擦、熱、および機械的特性をベルトにおいて達成するために用いられ得る。不織布は、通常のベルト製造の装置により加工され得るとともに、編み物、および織られた帆布に比べてコストの節減をもたらし得る。
【０００６】
しかしながら、実際には、セルロース繊維およびセルロースと合成繊維の混合体に基づいた従来技術の帆布は、一つの、あるいはそれよりも多い望ましくない特性を有する。第一に、セルロース物質は、特に湿った動作環境における耐久性に比較的乏しい。第二に、従来の不織布は、とても限られた収縮性または伸長性を有する。典型的には、引張試験において、不織布は２から１０パーセントのみ伸び、そして降伏し、または引き裂かれ、引き続いての拡張は引き裂かれた領域に非常に局地化される。同様に、不織布が成型時に延ばされていると、不規則に配置された繊維は、もし使用されていれば接着剤の結合剤によって繊維間に形成されたいかなる結合をも壊しつつ、単に互いにずれて分離される。織られた、または編まれた帆布とは異なり、不織布の拡張は制御が困難であり、分離される繊維によってしばしば穴や亀裂が形成される。穴と亀裂は、結果として乏しい耐摩耗性、ノイズ、および／または乏しい摩擦抑制を生じる、不規則なベルト表面、過剰なゴムの裏抜け、および／または露出した弾性体のパッチ（patch）を導く。第三に、ゴムの不織布への浸透を、特に亀裂の問題に関する状態において望ましい表面特性を達成するように、制御することは困難である。知られている帆布の変数、例えば多孔度、浸透性、厚さ、および引張強度、あるいは不織布の複合層を用いることなどの工程変数の操作についての広範な調査の後であっても、加工および性能における改良は必要である。
【０００７】
多くの数の合成、天然、および混合不織布部材を調査して、前述の欠点から完全に解放されているベルトを生産ものはなかったものの、発明者は、ここに示される発明において、解決策を最終的に見出した。必要とされるのは、下に配置されているベルト本体の弾性体の上にあり、あるいはそれと混合されている不織布の表面部材を含むプーリ係合領域を有する動力伝達ベルトであって、不織布部材が、セルロース繊維などの非アクリル繊維が約７５パーセントまで選択的に混合されたアクリル繊維を含むものである。必要とされるのは、マルチリブ形状を有し、不織布のプーリ係合表面層と圧縮層とを有し、約７５パーセントまで選択的に非アクリル繊維が混合されたアクリル繊維または超極細糸を含む不織層を有する動力伝達ベルトである。本発明は、これらの条件を満たしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の目的は、弾性体部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、本体が、所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有しており、プーリ係合領域が、不織布部材の繊維がアクリル繊維を含むことを特徴とする繊維の不織布部材を有する動力伝達ベルトを供給することである。
【０００９】
本発明の他の面においては、不織布部材の繊維が少なくとも２５重量パーセントのアクリル繊維を含む。
【００１０】
本発明の他の面においては、不織布部材は、プーリ係合領域における本体の弾性体部材に混合されている。
【００１１】
本発明の他の面においては、アクリル繊維は、約１．５デニール／フィラメント（dpf）またはそれ未満の繊維径を有するアクリル超極細糸であり、好ましくは約１．０dpfまたはそれ未満であり、あるいは繊維は約１３．５ミクロンまたはそれ未満の平均径を有していても良く、好ましくは約１１ミクロンまたはそれ未満である。アクリル繊維は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さ、好ましくは約１ｍｍから約６ｍｍまで、もしくは約２ｍｍから約５ｍｍまでの平均長さを有しても良い。
【００１２】
本発明の他の面においては、不織布部材の繊維の約７５パーセントまでは、他の合成繊維、天然繊維、あるいはセルロース繊維などの非アクリル繊維を含んでも良い。
【００１３】
本発明の他の目的は、マルチリブ形状を有し、不織布のプーリ係合表面層と圧縮層とを有し、約７５パーセントまで選択的にセルロース繊維が混合されたアクリル繊維または超極細糸を含む不織層を有する動力伝達ベルトを供給することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、ベルトの改良された製造方法であって、マンドレルの上に組み上げられた、ベルト形成体の第１の弾性体層および／または織物層を横たえる工程と、第１の層の上に抗張コードを横たえる工程と、抗張コード層の上に第２の弾性体層を横たえる工程と、第２の弾性体層の上に繊維の不織布領域を横たえる工程と、成型金型において組まれたベルト形成体を硬化する工程と、不織布領域のためにアクリル不織布を選択する工程とを備える製造方法を供給することである。
【００１５】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と添付の図面とにより、指摘あるいは明確にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態のベルト２０の横断面図である。ベルト２０は、本体１１と、長手方向に設けられたプーリ係合リブ１２とを含む。ベルト２０はまた、動力を伝達し、ベルトの長手軸に平行に設けられた抗張部材１０を含む。抗張部材１０は、例えば、アラミド、ポリエステル、ナイロン、ガラス、カーボン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、鋼鉄ワイヤ、レーヨン、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６ベンゾビスオキサゾール・ＰＢＯ）、液晶ポリエステル（liquid crystal polyester）(ベクトラン（Vectran）の商標名で販売されている）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリケトン（ＰＯＫ）および様々な天然繊維を含む従来技術において知られている、あらゆる有機、あるいは無機の繊維抗張コード物質であっても良い。ポリエステル繊維は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含んでも良い。
【００１７】
リブ１２は、リブ１２ａにより示されているように、ゴム単体で形成されても良い弾性リブ物質を含む。その代わりに、リブ１２は、リブ１２ｂにより示されるように、弾性リブ物質中に分散された繊維１８をさらに含んでも良い。弾性物質は、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、ＥＯＭ、ＥＢＭ、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＮＲ、ＮＨＢＲ、ポリクロロプレン、ミラブル（millable）ＰＵ、またはこれらの、およびこれらの等価物の２つあるいはそれよりも多くの混合物を含んでも良い。ベルト２０は、背面側において、ジャケット６および／またはオーバーコート７もまた選択的に含んでも良い。ジャケット６は、ナイロン、ポリエステル、綿、または、混合帆布を含む他の適当な同等の帆布を含んでも良い。ジャケット６は、ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレン、およびそれらの等価物などの熱可塑性、または熱硬化性の物質を含んでも良い。心線上部７は、いかなる適当な弾性物質であっても良い。ベルトの背面は、例えば、成型、研削、切断により、または織りが施された帆布の使用により、織りが施されていても良い。
【００１８】
ベルト２０は、ベルトの幅を横切るように抗張部材１０に隣接する心線横断層（cross-cord layer）８もまた選択的に含んでも良い。心線横断層８は、実質的に非孔性であっても良く、その場合、成型工程の間に弾性部材が本質的に心線横断層８に浸透せず、抗張部材の位置をベルトの内側に保たれる。心線横断層８は、織布または不織布の部材、例えば非孔性のタイヤコードを含んでも良い。薄いガム層９は、抗張部材１０への衝撃を和らげ、そして抗張部材が擦り減ることを防止するために、心線横断層８と抗張部材１０との間に選択的に配置されても良い。薄いガム層９は、抗張部材１０の間に延びて、抗張部材間にローブ（lobe）１７を形成しても良い。さらなるガム層（図示せず）もまた、コードの完全なカプセル化が望ましいのであれば、コードの反対側に設けられても良い。その代わりに、心線横断層８は多孔性であって、そのために心線上部７の部材が成型時に心線横断層間に浸透しても良く、かくして、ローブ１７を抗張部材間で、ガム層９を使用して、または使用せずに形成しても良い。
【００１９】
リブ１２は、いかなる数のリブを含んでも良く、ユーザにより必要とされるいかなる形状であっても良い。図１は、マルチｖリブド断面を示す。リブ１２ｂは、本発明の異なる実施形態を説明するためにリブ１２ａとは異なるように描かれているが、マルチリブドベルトにおけるリブ１２は、一般的にはすべて同じ構造であることが理解されるべきである。ベルトはまた、シングルリブｖベルト断面を含んでも良い。ベルトはまた、歯の上張りとしての帆布ジャケットを帯びた歯付き同期ベルトを含む、リブまたは歯が交互に配置された歯付き断面を含んでも良い。
【００２０】
プーリ係合領域１３は、リブ１２の部材と混合され、および内部に浸透された不織布部材の不規則な配列を含んで、不織領域１５を形成しても良い。かくして、不織領域１５は、不織布含有領域とリブ部材との間の明確な境界を有していても、また有さなくても良い。混合の程度により、不織部材と弾性体との両方がプーリ係合表面１４に存在しても良く、または、不織部材のみがプーリ係合表面１４に存在しても良い。好ましくは、非常に集中したアクリル繊維と最小限の弾性体とがプーリ係合表面に存在する。
【００２１】
リブ１２ｂは、下部表面領域１６がプーリ係合不織領域１５とリブ１２の部材との間に存在する代替的な実施形態を示す。下部表面領域１６は、本体１１とリブ１２ｂのそれとは異なるエラストマー摩擦部材を備える。下部表面領域１６の弾性部材は、不織布部材と混合し、そして不織布部材の中に浸透する。下部表面領域１６の厚さは、均一でも良く、また図１に示されたように、プーリ係合面の周辺で変化しても良い。厚さの変化は、製造方法の結果たり得る。
【００２２】
リブ１２の弾性部材、または下部表面領域１６は、選択的に摩擦調整剤を含んでも良い。限定するためではなく例を挙げると、摩擦調整剤は、ワックス、オイル、グラファイト、窒化ホウ素、モリブデン酸ジスルフィド、フッ素ポリマー、雲母、滑石、そして様々な混合物およびこれらの等価物である。グラファイトの摩擦調整剤は、粒子または繊維状であっても良い。摩擦調整剤は、ここに参考のために示される米国特許第６，８２４，４８５号に開示されているように、カルボン酸の金属塩を含んでも良い。
【００２３】
不織領域の厚さは、リブまたはベルトの硬さに対して主として貢献するものであっても良い。柔軟なベルトにとっては、不織領域をできる限り薄くし、そして下部表面領域を、少なくとも予想される摩耗量に適応するのに十分な厚さをもたせることが好ましい。硬いリブ（横方向）および柔軟なベルト（長手方向）にとっては、不織布を配置することにより好ましい繊維配向の方向がベルト長さを横切ることが望ましい。
【００２４】
不織領域１５は、弾性部材を浸透させた不織部材の単一の層または複数の重ねられた層を含んでも良い。摩擦調整剤は、不織領域の外側表面の摩擦係数（ＣＯＦ）の制御を助けるために、不織領域１５において用いられても良い。限定するためではなく例を挙げると、摩擦調整剤は、下部表面領域１６に関連して示されるように、ワックス、オイル、グラファイト、窒化ホウ素、モリブデン酸ジスルフィド、フッ素ポリマー、雲母、滑石、カルボン酸の金属塩、そして様々な混合物およびこれらの等価物である。摩擦調整剤は、湿潤または乾燥工程による形成中に、またはベルトの組立ての前の独立した処理工程において不織部材に加えられても良く、かくして、選択的な下部表面領域１６の浸透する弾性部材、またはリブ１２の部材に含まれるいかなる選択的な摩擦調整剤に加えられても良い。
【００２５】
不織部材は、アクリル繊維を含む。慣習によれば、アクリル繊維は、繊維を形成する物質が少なくとも約８５重量パーセントのアクリロニトリルモノマー単位から成るいずれかの長分子鎖の合成ポリマーである合成繊維である。繊維を形成する物質が約８５パーセントよりも少ないものの、少なくとも３５重量パーセントのアクリロニトリル単位から成るいずれかの長分子鎖の合成ポリマーである製造された繊維は、通常、アクリル系繊維と呼ばれる。アクリル、またはアクリル系のいずれも本発明に用いられる。ここでのアクリル繊維について言及すると、これは両方の種類を対象としている。すなわち、ここでのアクリルとは、少なくとも３５重量パーセントのアクリロニトリル単位とともに製造されるいかなる繊維をも対象とする。好ましいアクリルは、少なくとも８５重量パーセントのアクリロニトリル単位を有する。知られている不織布の製造工程のいずれかにおける使用に適した、麻、人絹、チョップド・ファイバー、パルプ、グラウンド（ground）および同種のものを含むいかなるアクリル繊維も、使用され得る。適当なアクリル繊維は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さ、好ましくは約１ｍｍから約６ｍｍまで、もしくは約２ｍｍから約５ｍｍまでの平均長さを有しても良い。適当なアクリル繊維は、約０．０５から約５デニール／フィラメント（dpf）、または好ましくは約０．０５から約１．５dpfの短繊維サイズを有しても良い。デニールは、繊維９０００メートルごとのグラム重量として定義される。好ましいアクリル繊維は、約１dpfよりも小さい、または約０．０５から約１dpfの短繊維サイズを有するアクリル超極細糸である。その繊維は、約１３．５ミクロンよりも小さい、または好ましくは約１１ミクロンよりも小さい、または約５ミクロンよりも小さい平均径を有しても良い。繊維の直径は、dpfと関連があることが理解されるべきである。
【００２６】
不織布は、約４グラム／平方メートルから約９０グラム／平方メートルまでの範囲の坪量を有しても良い。適当な不織布は、約１０グラム／平方メートルから約５０グラム／平方メートルまでの範囲の坪量を有しても良い。好ましい実施形態においては、坪量は、１４グラム／平方メートルから約２５グラム／平方メートルまでの範囲にあり、２つの毛（pile）または層の不織布が用いられても良い。不織部材の多孔度は、フレイジャー（Frazier Precision Instrument Company, Inc.の登録商標）の圧力差空気浸透測定器（differential pressure air permeability measuring instrument）および／またはＡＳＴＭ Ｄ７３７等の標準化された方法、またはこれと同等のものを用いて表される。不織布部材の多孔度は、約２０から約４００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２・水頭１２．７ｍｍの圧力差）の範囲（１／２インチの水において約４０から約８００ｆｔ３／（分・ｆｔ２）である。好ましくは、不織布部材の多孔度は、１２．７ｍｍの水において約３０から約２００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２）の範囲にある。好ましい不織布は、１２．７ｍｍの水において約６０から約２００ｃｍ３／（秒・ｃｍ２）の範囲の多孔度を有し、そして２つの層が用いられる。もちろん、現実の多孔度は、実際には不織部材の層を１つよりも多く使用することにより、著しく減少する。好ましくは、複合層の結果的な多孔度（すなわち浸透性）は、特定の範囲にある。
【００２７】
不織布は、不規則に配向された繊維の織物を含んでも良く、あるいは、繊維は、加工の条件およびその製造に用いられる設備から生じるある程度の配向を有していても良い。結果として、不織布の引張り強度は、機械加工方向と横方向とで若干異なる。平均引張り強度は、約２００から約１５００グラム／センチまで、または約４００から約７００グラム／センチまでの範囲にある。
【００２８】
不織領域１５の厚さは、約０．０２５ミリメートルまたはそれよりも大きくても良い。不織部材の厚さは、約０．０５から約１．２ミリメートルまでの範囲内にあっても良い。好ましくは、不織部材の厚さは、約０．０５から約０．６ミリメートル、または約０．０５から約０．３ミリメートルまでの範囲内にある。もし、不織布があまりにも厚いと、弾性体に十分に不織布に浸透せず、または、弾性体の金型への流れに不織布が抵抗して適当な断面形状を設けることに失敗する。もし、不織布があまりにも薄いと、それが引き裂かれたり、またはあまりに多くの弾性体の浸透を許してしまい、ゴムの裏抜けと過剰な表面ゴムを生じる。
【００２９】
不織布は、所定量のアクリル繊維に加え、非アクリルの繊維物質を含んでも良い。アクリル繊維とは異なる非アクリルの不織布の処方に加えられる適当なアクリル繊維は、どれだけの量であっても、本発明の１つの実施形態における不織布の性能の１つの面を改良すると信じられている。不織部材のアクリル繊維成分は、不織布の合計繊維成分に対して約２５重量パーセントから１００重量パーセントまでであっても良い。好ましくは、不織部材のアクリル繊維成分は、約４０重量パーセントから１００重量パーセントまでである。不織布は、天然繊維、有機繊維、または、例えば針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、木粉、亜麻糸、黄麻の繊維、大麻、ケナフ、綿、カポック、シサル麻、羊毛、絹、またはその他のセルロース繊維、あるいはそれらの混合物を含むセルロース繊維を含んでも良い。不織布は、その他の合成繊維、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、玄武岩、あるいはナイロンを含む無機繊維を含んでも良い。不織布は、合計繊維成分の約７５重量パーセントまで前述の非アクリル繊維あるいはそれらの混合体を含んでも良く、そして合計繊維成分の少なくとも約２５パーセントのアクリル繊維を含んでも良い。好ましくは、不織布の約６０重量パーセントまでの繊維が非アクリル繊維を含む。
【００３０】
不織布は、従来技術において知られている、有益な加工特性あるいは物理特性を不織布に与える付加的な成分もまた含んでいても良い。例えば、不織布は、サイズ剤、化学結合剤、および／またはゴム接着促進剤を含む接着性レジンも含んで良い。化学結合剤は、例えば、界面活性剤、濃化剤、染料、顔料、架橋剤、酸および塩基、充填剤および同種のものとともに処方されても良く、そして結合剤は、典型的に、不織布の合計乾燥重量の約０．５から約３５パーセントまで含まれても良い。有用なゴムの接着促進剤は、例えば、ラテックス、ブロック型イソシアネート（blocked isocyanate）、トリアリルシアヌレート、アクリル、ウレタン、エポキシ、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、クロロフェノール樹脂、炭化水素樹脂、ロジンエステル、メラミン樹脂、脂肪酸の長鎖モノ、ジ、またはトリエステル、またはアルコール、およびそれらと同種のものやそれらの混合物を含む。有益な接着促進剤は、例えば、米国特許第６，８５８，６６４号に開示されている。化学結合に加えて、または化学結合の代わりに、機械的な結合、熱的な結合、紡績による結合（spun-bonding）、または溶剤による結合（solvent bonding）、または前述のものの組み合わせが採用され得る。機械的な結合の技術は、例えば、ニードルパンチ、縫合による結合（stitch bonding）、および水力交絡（hydroentanglement）を含む。結合度は、不織布の強度、多孔度、および比重を決定する重要な要素である。適当な不織布は、限定するためではなく例を挙げると、ＰＶＡＬに基づく結合成分とともに約０．５重量パーセントから約２５重量パーセントまでの化学結合剤を含む。適当な不織布は、限定するためではなく例を挙げると、化学結合成分の要素としてゴムの接着促進剤を乾燥重量で約１パーセントから約１５パーセントまで含んでも良い。
【００３１】
繊維１８は、弾性体の本体１１の母材および／または心線上部７および／またはリブ１２および／または選択的な下部表面領域１６の中に含まれても良い。繊維１８は、さらに、リブ表面が剥れることや劣化、および／または異音（chatter）あるいは騒音を軽減し得る。繊維は、合成、または天然、有機、または無機であっても良く、そしてアラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、アクリル、ガラス繊維、およびナイロン、そしてそれらの混合物あるいは等価物を含んでも良い。その他の有機繊維は、羊毛、絹、大麻、綿、およびそれらの混合物や等価物を含んでも良い。リブエラストマーに用いられる繊維の量は、ゴムの１００重量部当たり（ＰＨＲ）、０から約２５重量部の範囲内であっても良い。好ましい実施形態においては、ゴムの１００重量部当たり約０．０１から約５重量部用いる。不織領域は、心線下部のリブ部材に必要とされるフロックや繊維の充填量の割合を大幅に減らすことを可能にする。この変化の結果、高められた弾力性と心線下部の構造の曲げとによりベルト性能は向上する。
【００３２】
１００パーセント木材パルプの不織布、あるいは木材パルプと合成の混合不織布を有する従来技術のベルトに比べ、不織布におけるアクリル繊維の使用は、湿った、および乾燥した試験条件のいずれの下でも、本発明のベルトのプーリ係合面の耐久性とスリップノイズ特性とを著しく改善する。不織布におけるアクリルの使用が、ベルトの摩擦特性を顕著に調整し、ベルトの使用される寿命時間を超えて、ベルトの摩擦係数の安定性を改善する。不織布におけるアクリルの使用は、ベルト製造の容易性と、得られるベルトの不織布表面層の均一性（consistency）を著しく改良する。
【００３３】
選択的な下部表面領域、ベルト本体、および心線上部の弾性部材の処方は、選択的に、ただし好ましくは、１つまたはより多くの付加的な通常のエラストマー添加剤であり、一般的なゴム処理の慣例に従ったプロセスおよびエキステンダーオイル、酸化防止剤、ワックス、顔料、可塑剤、軟化剤、粘着性付与剤、充填剤、活性剤、促進剤、スコーチ防止剤、加硫促進剤、潤滑剤、および同種のものを含む。例えば、本願発明の好ましい実施形態において、弾性部材は、カーボンブラック、可塑剤、酸化防止剤、コエージェント（coagent）、過酸化物、および硬化抑制剤も含む。
【００３４】
（製造方法）
本発明のベルトは、マンドレルにおいて一連の層として形成され、反転される。ジャケット６は、もし存在するならば、最初に装着される。ベルトにおける弾性体の心線上部７が次に次に装着される。後に続くそれぞれの弾性体の層が、先に装着された層の上に装着される。選択的な心線横断層（cross-cord layer）８が心線上部７の上に装着されても良い。抗張コード１０は、もし存在するならば心線横断層８の上に、あるいは適宜、心線上部７またはジャケット６の上に、らせん状に巻いて配置される。ガム層９は、抗張コード１０への衝撃緩和のために心線上部７と心線横断層８との間に配置されても良い。弾性体の心線下部または本体１１が、それから抗張部材１０の上に配置される。選択的な下部表面領域１６が、最後から二番目に所定量だけ配置される。下部表面領域１６、または心線下部、または本体１１の上に装着される最後の層は、領域１５を備えた不織部材である。
【００３５】
不織布領域は、１つまたはより多い不織部材の層を含んでも良い。好ましい実施形態では、二層のアクリル不織部材が用いられる。不織布の層は、成型工程の間に生じたガスを、排孔から通したり、金型の端部から逃れさせることを可能にするという付加的な利点を有することが知られている。しかしながら、心線下部の弾性部材が不織布部材に適切に浸透して領域１５を形成することは、達成が非常に困難である。発明者は、約７５パーセントまでセルロースまたは他の繊維を選択的に含んだアクリル繊維に基づく不織布部材が、成型工程の間において、均等かつ再現可能な、不織布への弾性部材の浸透を与えることを見出した。その隠された機構については解明されていないものの、アクリル不織布、好ましくはアクリル超極細糸の不織布は、この工程とベルトへの適用とに比類なく適していると見られる。
【００３６】
ベルト形成体は、それから、加硫し、ベルトを成型するのに十分な加硫圧力と加硫温度を受ける。例えば、成型工程は、金型の内側から空気を排気すること、金型の外部の蒸気圧を約２から１０分間、約１１．９から１６．０気圧（１７５から２３５psig）の範囲に高めること、それから金型の内部の蒸気圧を、約５．８から１４．３気圧（８５から２１０psig）の範囲に高めること、そして約１０から２０分間加硫させることを含んでも良い。ひとたび冷却されると、加硫されたベルト形成体は、マンドレルから取外され、適当なベルト幅に切り分けられる。最適な断面形状は、適用範囲の上限の加工圧力により達成される。油圧、あるいは他の公知技術の方法（空気圧、電気、および同種のもの）も、蒸気加硫の代わりに現在用いられている電熱加硫と共に、ベルトに圧力を加えるために用いられても良い。油圧が用いられた場合の圧力範囲は、約５．８から３４気圧（８５から５００psig）であっても良い。温度範囲は、約１２１から２６０°Ｃ（２５０から５００°Ｆ）であっても良い。加硫に伴って圧力を加えることを含むこの方法は、多くのスコーチ安全性に比較的乏しいものおよび／または比較的高い粘度のものを含むゴム素材の選択の幅を広げる。
【００３７】
圧力は、所定の形状を形成するためにベルト形成体を放射状に内側に向かって押圧する、柔軟な外部形状を有す金型に加えられても良く、かくして形成のための硬い内側マンドレルを利用する。その代わりに、内側マンドレル上の拡張する膜（expanding membrane）の上にベルトが組み上げられ、拡張する膜に加えられた圧力が、ベルトスラブを、リブまたは輪郭が形成された外側金型に押し込んでも良い。弾性部材は、それから、不織布部材を形成する個々の繊維間の隙間を占拠する。この結果として、不織布部材の領域１５は、弾性部材に混合され、浸透される。
【００３８】
木材パルプと様々な合成繊維を含む従来技術の不織布部材は、あまりにも大きい、あるいはあまりにも乏しい浸透性により、ベルトにおいて利用することが難しい。あまりにも大きい浸透性、あるいは裏抜けは、ゴム表面がベルトとして望ましいとされるよりも低い耐摩耗性、より高い摩擦係数、より大きいスリップノイズおよび／または一般的により不安定な特性を有するという結果を招く。従来技術の不織布部材があまりにも高い多孔度、あまりにも低い多孔度、あまりにも低い強度、あるいはあまりにも高い強度を有する場合、不織布においてあまりにも大きい亀裂あるいは穴が形成されている場合に裏抜けが生じ得ることが注目されており、そしておそらく、他の要素もまた同様に重要であろう。あまりにも高い強度およびあまりにも高い多孔度の不織布は、金型の形状に応じて変形せず、そして弾性部材が単に不織布を通じて流れ、弾性部材のみがプーリ係合面にあるベルトおよび／または不完全な輪郭形状の形成、または未充填のリブといった結果を招く。あまりにも低い強度の不織布は、成型の間に引き裂かれ、あるいは穴を形成し、この場合にもやはり、弾性部材または弾性部材のパッチ（patch）のみがプーリ係合面にあるという結果になる。あまりにも低い多孔度およびあまりにも高い強度の不織布は、裏抜けを妨げるが、成型における適切な輪郭の形成をも妨げる。驚くべきことに、本願発明におけるアクリル不織布の使用は、これらの問題を解決し、望ましい量だけ不織布に浸透した弾性部材と、プーリ係合面において望ましい量の繊維がある均一な成型表面とを有するベルトを提供する。
【００３９】
（実施例）
以下の実施例は、本発明の本質を説明する目的で述べられており、その範囲を限定することは意図されていない。
【００４０】
実施例の第１セットは、従来技術に対する本発明のベルトの加工における改良を説明する。テストベルトは、心線上部７、心線横断部８、ガム層９、抗張コード１０、圧縮部または本体１１、および図１に示されたマルチｖリブド輪郭上にある不織領域１５を含む。テストベルトでは、ＥＰＤＭベースの弾性部材、ポリエステルの抗張コード、ナイロンの心線横断部、および表１と２に示された様々な構成の二層の不織布を用いた。表１および２における不織布は、湿式レイドプロセス(wet-lay process)による互換処理条件（compatible processing condition）の下で、ＲＶＡＬ結合剤により製造された。記録されている各構成の百分率は、繊維成分のみに対するものであり、不織布の合計重量の約１５パーセントから約２２パーセントまで含まれる結合剤成分は無視されている。実施例４、６、および８においては、ＰＶＡＬ結合剤は、結合剤の乾燥重量の約５パーセントを占めるゴム接着促進剤であるメラミン・ホルムアルデヒド（ＭＦ）樹脂を含んでいた。不織布の厚さと多孔度と基礎重量は、単一の層についてのものが記録されている。表１の例の不織布は、直径が約３．５ミクロンであり、長さが約３ｍｍであり、そしてアクリル成分が８５％あるいはそれよりも多い約０．１dpfのアクリル超極細糸を用いた。セルロースは、約２５ミクロンから約３５ミクロンの繊維径と約２から約４ｍｍの繊維長を有する針葉樹パルプであった。ベルトへの処理工程は、単一層および二層の両方の不織布を用いて評価された。
【００４１】
処理工程の結果は、ｖリブ輪郭形状の品質、または金型への充填、裏抜けの量、そして表面における不織布繊維被覆のパッチネス（patchiness）に基づいて、定性的に評価された。表１におけるアクリル不織布は、常に、優れた輪郭形状と、表面における高度な繊維被覆という結果になった。表１のアクリル不織布においては、概して５パーセントよりも多い裏抜けはなかった。一方、表２における比較例は、使用が困難であることを照明し、そして概ね過剰な裏抜けか、または不完全な輪郭形状（金型への未充填）のいずれかを有した。表１および２から、比較例は、基礎重量、厚さ、多孔度および強度（図示せず）が本発明の実施例と同等であることが示され得る。ＰＥＴの比較例は超極細糸であり、実施例のアクリル超極細糸よりもわずかに大きい。かくして、不織布のためのアクリル繊維の選択は、これらの優れた処理工程の結果を生じさせるための最も重要な工程であると信じられる。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
実施例の第２セットは、セルロースの不織布を有する従来技術のベルトに対する、アクリル不織布のベルト性能の利点を説明する。表１の実施例３から８のアクリル不織布により構成された理想的なマルチｖリブドベルトについて、ノイズ、摩擦、耐久性試験が行われた。同様に、比較例１１の従来技術のセルロースの不織布を有する従来技術のベルトもテストした。結果は、本発明のベルトにより生じる不整合ノイズが著しく低減されることを示す。本発明のベルトは、より静かでもあり、時間が経過してもより大幅に安定した摩擦動向を示す。本発明のベルトは、耐水性でもあり、湿った試験条件の下でも安定した摩擦動向を示す。本発明のベルトは、耐久試験機上でも、より少ない摩擦を示す。
【００４５】
テストベルトは、心線上部７、心線横断部８、ガム層９、抗張コード１０、圧縮部または本体１１、および図１に示されたマルチｖリブド輪郭上にある不織領域１５を含む。テストベルトは、いずれもＥＰＤＭベースであり、ポリエステルの抗張コード、ナイロンの心線横断部、および二層の不織布を含む。テストベルトは、６つのリブを有し、２１．６ｍｍ（０．８５inch）の幅で、１２００ｍｍの長さであった。
【００４６】
ベルトの耐久性能は、強制スリップ試験（forced-slip test）によりテストされた。テスト前と、強制スリップ試験の間に４５０キロサイクル（kc）の間隔で、ベルトは摩擦係数試験機と不整合ノイズ試験機との上に置かれた。強制スリップ試験は、図３に示された３つのプーリのシステム上で行われた。図３を参照すると、プーリ３１、３２、３３のそれぞれが、６０ｍｍの直径と６０度のベルト巻き角度（belt wrap）αを有する。駆動プーリ３１は約２０００ＲＰＭで右回りに回転し、駆動プーリ３２は駆動プーリ３１よりも約４パーセント低い速度で回転する。周囲の温度は２３℃である。リブあたり１８０ニュートンの垂直荷重Ｗ’が従動プーリ３３に加えられる。
【００４７】
摩擦係数（ＣＯＦ）試験は、図４に示されたテストシステム（layout）で行われた。図４を参照すると、テストプーリ４３と駆動プーリ４１とは、いずれもマルチｖリブ輪郭形状と１４１．５ｍｍの直径を有する。プーリ４２、４５、４７はアイドラである。乾式の摩擦係数試験においては、プーリ４４が、プーリ４３上の巻き角度が３０度を保つように位置決めされ、駆動プーリ４１は４００ｒｐｍで回転される。湿式の摩擦係数試験においては、プーリ４２の近くで毎分３００ミリリットルの水が吹きつけられる間、プーリ４４が、プーリ４３上の巻き角度が４０度を保つように位置決めされ、駆動プーリ４１は８００ｒｐｍで回転される。１８０ニュートンのベルト張力Ｔを与えるために、３６０ニュートンの重量Ｗ’’がプーリ４６に加えられる。ゼロトルクからプーリが回転を止めるまで増加するように、テストプーリ４３にはトルクが加えられる。摩擦係数は、観測された最大トルクから算出された。テストは、ＳＡＥ Ｊ２４３２−２０００に準じて設計されている。
【００４８】
不整合ノイズ試験は、図２に概略的に示されるように、４点駆動（four-point drive）で行われた。図２を参照すると、プーリ２１、２３、および２４はマルチｖリブ輪郭と、それぞれ１５１、１０１、および６１ｍｍの直径を有する。プーリ２３は駆動用であり、１０００ｒｐｍで右回りに回転する。プーリ２２は直径８０ｍｍのアイドラである。プーリ２２は、間隔Ｌに渡って不整合角度（ＭＡ）が生じるように、テストシステムの平面に対して垂直に移動させることが可能である。４８９ニュートンの死重Ｗの手法により、およそ２６７ニュートンの張力がテストベルトに加えられた。それからプーリ２２は、ある量までオフセットされ、マイクＭによってノイズが測定された。湿式の不整合ノイズ試験においては、水が、ノイズを計測する直前に、不整合角度の設定ごとに３つの噴出部からベルト表面に向かって吹き付けられた。
【００４９】
表３および４は、強制スリップ耐久試験（forced slip durability test）の間における乾式および湿式の摩擦係数測定の結果をそれぞれ示す。比較例のベルトが、テストの間を通じて、徐々にかつ大きな摩擦係数の増加を示したことがわかる。以下に示されるように、不整合ノイズは、４５０キロサイクルで聞かれ、そしてその後に続く不整合ノイズ試験の時間中ずっと聞かれた。対照的に、本発明のベルトの実施例３から８は、耐久試験の進行時に摩擦係数のわずかな変動のみを示し、そしてそれらは耐久試験のいかなる段階においても不整合ノイズ試験において静かに走行した。実施例３から８は、耐久試験の間を通じてアクリル繊維の実質的に全ての表面を保持した。比較例１１のセルロースの不織布層は、強制スリップ試験の間に徐々に摩耗し、試験の終了時までには実質的に擦り減ってしまい、その下に配置されたベルト本体の弾性部材のかなりの量が露出した。湿式試験における不織布の摩耗は、比較例のベルトにおいては特に速やかだった。これらの摩擦係数試験の結果は、耐久性に優れ、摩擦係数が制御された繊維のリブ表面を与えることによる、本発明のベルトの低ノイズ特性の長寿化を改善することにおける、アクリル不織布の効能を証明した。
【００５０】
実施例３から８の本発明のベルトは、周期的な不整合ノイズ試験において、本質的に同じように作用し（１から３デシベル以内）、単純化のために、平均あるいは典型的なノイズ値のみがデシベルで表５に記録され、比較例１１と比較されている。表５から明らかであるように、本発明のベルトは、テストの間、終始一定して静かに走行したのに対し、比較例のベルトは、徐々にかつ非常に騒々しくなった。いくつかのベルトについては、１８００キロサイクルにおける最終的な測定は終了しなかったが、その傾向は明らかである。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
【表５】
【００５４】
本発明のベルトの他の利点は、アクリル不織布のセルロース成分の選択により摩擦係数を選択できることである。表３および４は、摩擦係数におけるセルロース成分の影響を説明する。再び表１を参照すると、実施例３および４は１００パーセントアクリル繊維であり、実施例５および６は７０パーセントがアクリルで３０パーセントがセルロースであり、そして実施例７および８は５０対５０の混合である。かくして、セルロース成分の増加の効果は、ベルトの良好な耐久性と低ノイズ特性を維持する一方で、摩擦係数を大きくすることである。より高い摩擦係数は、ベルトの許容荷重を増し、またはスリップを低減するために望まれ得る。その代わりとなる等価な利点とは、不織布のアクリル成分の選択により摩擦係数が調整できることであると理解されるべきである。不織布の非アクリル成分に対するアクリル成分の調整は、プーリ係合面の摩擦係数に対し、有益な、または望ましい影響を与え得る。
【００５５】
当業者は、本発明の他の有用な実施形態を認識し得る。例えば、ここで開示されたアクリル不織布は、ベルトの背面に望ましい摩擦特性を付与すべく、図１における選択的なジャケット６のために利用されても良い。他の例では、ここで開示されたアクリル不織布は、図１における選択的な心線横断部８のために利用されても良い。他の例では、ここで開示されたアクリル不織布は、集合対面層（flocked surface layer）を有するベルトにおいて、米国特許第６，５６１，９３７号にて開示された不織布の帆布に直接、集合体を接着させる手法により、短繊維の集合体によって覆われた内側帆布層としてのアクリル不織布の帆布を用いることにより、有利に利用される。他の例では、アクリル不織布は、ラバーセメント、またはＲＦＬ、またはカレンダー工程によるゴム処理により前処理されても良い。この場合、表面が覆われたアクリル不織布は、ベルト本体またはリブの下層ゴムによって浸透され、あるいは下層ゴムと混合される代わりに、米国特許第６，５６１，９３７号、あるいは米国特許第４，８９２，５１０号にて開示されたように、ベルトの輪郭面に接着される。最後の例としては、ここで開示されたアクリル不織布は、米国特許第５，９７１，８７９号、あるいは米国特許第４，８９５，５５５号にて開示されたような注型ウレタンのポリマー本体を有する注型タイプの動力伝達ベルトに利用されても良い。
【００５６】
ここでは、本発明のある形態についてのみ説明がなされたが、ここで説明された本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、その構造と部材相互の関係において様々な変形がなされ得ることは当業者にとって明らかである。ここに開示された発明は、ここに特別に開示されてはいないいずれかの要素の欠落によって適宜、実施されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のベルトの実施形態における横断面図である。
【図２】不整合ノイズ試験のプーリ配置を示す。
【図３】強制スリップ耐久試験のプーリ配置を示す。
【図４】摩擦係数試験のプーリ配置を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、前記本体が所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有し、前記プーリ係合領域が、繊維による不織布部材を含むとともに前記不織布部材がアクリル繊維を含むことにより特徴付けられるベルト。
【請求項２】
前記不織布部材が、前記プーリ係合領域において前記弾性部材と混合されている請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記アクリル繊維が、約１．５dpfあるいはそれ未満のサイズ、または約１３．５ミクロンあるいはそれ未満の平均径を有するアクリル超極細糸である請求項１に記載のベルト。
【請求項４】
前記アクリル超極細糸が、約１dpfあるいはそれ未満のサイズ、または約１１ミクロンあるいはそれ未満の平均径を有する請求項３に記載のベルト。
【請求項５】
前記アクリル繊維が約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さを有し、前記アクリル繊維が約５ミクロン未満の直径を有する請求項１に記載のベルト。
【請求項６】
前記不織布部材が、繊維重量の合計に対して少なくとも約２５パーセントのアクリル繊維と約７５パーセントまでの非アクリル繊維とを含み、前記非アクリル繊維が、合成繊維、天然繊維、セルロース繊維、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、玄武岩、ナイロン、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、綿、大麻、木粉、羊毛、絹、シサル麻、亜麻糸、黄麻の繊維、ケナフおよびカポックを含む一群の中から選択される請求項１に記載のベルト。
【請求項７】
前記不織布部材が、ゴム接着促進剤を含む請求項１に記載のベルト。
【請求項８】
前記ゴム接着促進剤が、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂成分である請求項７に記載のベルト。
【請求項９】
前記不織布部材の繊維の約１００パーセントがアクリル繊維である請求項１に記載のベルト。
【請求項１０】
前記弾性部材が繊維充填を含み、前記繊維充填がゴムの１００重量部当たり約０．０１から約２０重量部までの範囲にあり、前記繊維充填が、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、およびナイロン、またはこれらのうち２つ以上を含む一群の中から選択される請求項２に記載のベルト。
【請求項１１】
前記プーリ係合領域が、０．０２５ｍｍから３．０ｍｍまでの厚さを有する請求項２に記載のベルト。
【請求項１２】
不織布領域が、少なくとも二層の前記不織布部材を含む請求項２に記載のベルト。
【請求項１３】
前記ベルトが、マルチｖリブドベルト、ｖベルト、歯付きベルト、および平ベルトから選択される請求項２に記載のベルト。
【請求項１４】
弾性部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、前記本体が所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有し、前記プーリ係合領域が、前記弾性部材と混合された繊維による不織布部材であって、前記不織布部材の繊維の少なくとも約４０重量パーセントが、約１dph未満で、約１１ミクロン未満の平均径を有し、約１から約６ｍｍまでの平均長さを有し、そして少なくとも８５重量パーセントのアクリロニトリル成分を有するアクリル繊維を含み、前記不織布部材の繊維の約６０重量パーセントまでが非アクリル繊維を含むことにより特徴付けられる前記不織布部材を備えるマルチｖリブドベルト。
【請求項１５】
ベルト形成体の第１の弾性体層および／または織物層をマンドレルの上に横たえる工程と、
第１の層の上に抗張コードを横たえる工程と、
抗張コード層の上に第２の弾性体層を横たえる工程と、
第２の弾性体層の上に繊維による不織布領域を横たえる工程と、
成型金型においてベルト形成体を硬化する工程と、
不織布領域のためにアクリル不織布を選択する工程とを備えるベルトの製造方法。
【請求項１６】
前記アクリル不織布が、約１dpf以下のアクリル超極細糸の繊維成分を少なくとも約２５重量パーセント含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アクリル不織布が、合計繊維成分に対する約７５重量パーセントまでの非アクリル繊維を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
不織布領域が、二層以上の前記アクリル不織布を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
弾性部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、前記本体が所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有し、前記プーリ係合領域が、繊維による不織布部材を含むとともに前記不織布部材がアクリル繊維を含むことにより特徴付けられるベルト。
【請求項２】
前記不織布部材が、前記プーリ係合領域において前記弾性部材と混合されている請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記アクリル繊維が、約１．５dpfあるいはそれ未満のサイズ、または約１３．５ミクロンあるいはそれ未満の平均径を有するアクリル超極細糸である請求項１に記載のベルト。
【請求項４】
前記アクリル超極細糸が、約１dpfあるいはそれ未満のサイズ、または約１１ミクロンあるいはそれ未満の平均径を有する請求項３に記載のベルト。
【請求項５】
前記アクリル繊維が約１ｍｍから約１０ｍｍまでの平均長さを有し、前記アクリル繊維が約５ミクロン未満の直径を有する請求項１に記載のベルト。
【請求項６】
前記不織布部材が、繊維重量の合計に対して少なくとも約２５パーセントのアクリル繊維と約７５パーセントまでの非アクリル繊維とを含み、前記非アクリル繊維が、合成繊維、天然繊維、セルロース繊維、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、玄武岩、ナイロン、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、綿、大麻、木粉、羊毛、絹、シサル麻、亜麻糸、黄麻の繊維、ケナフおよびカポックを含む一群の中から選択される請求項１に記載のベルト。
【請求項７】
前記不織布部材が、ゴム接着促進剤を含む請求項１に記載のベルト。
【請求項８】
前記ゴム接着促進剤が、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂成分である請求項７に記載のベルト。
【請求項９】
前記不織布部材の繊維の約１００パーセントがアクリル繊維である請求項１に記載のベルト。
【請求項１０】
前記弾性部材が繊維充填を含み、前記繊維充填がゴムの１００重量部当たり約０．０１から約２０重量部までの範囲にあり、前記繊維充填が、アラミド、カーボン、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリイミド、ＰＶＡＬ、レーヨン、ガラス繊維、およびナイロン、またはこれらのうち２つ以上を含む一群の中から選択される請求項２に記載のベルト。
【請求項１１】
前記プーリ係合領域が、０．０２５ｍｍから３．０ｍｍまでの厚さを有する請求項２に記載のベルト。
【請求項１２】
不織布領域が、少なくとも二層の前記不織布部材を含む請求項２に記載のベルト。
【請求項１３】
前記ベルトが、マルチｖリブドベルト、ｖベルト、歯付きベルト、および平ベルトから選択される請求項２に記載のベルト。
【請求項１４】
弾性部材を含み、長手方向に沿った抗張部材を有する本体を備え、前記本体が所定の輪郭形状を有するプーリ係合領域を有し、前記プーリ係合領域が、前記弾性部材と混合された繊維による不織布部材であって、前記不織布部材の繊維の少なくとも約４０重量パーセントが、約１dph未満で、約１１ミクロン未満の平均径を有し、約１から約６ｍｍまでの平均長さを有し、そして少なくとも８５重量パーセントのアクリロニトリル成分を有するアクリル繊維を含み、前記不織布部材の繊維の約６０重量パーセントまでが非アクリル繊維を含むことにより特徴付けられる前記不織布部材を備えるマルチｖリブドベルト。
【請求項１５】
ベルト形成体の第１の弾性体層および／または織物層をマンドレルの上に横たえる工程と、
第１の層の上に抗張コードを横たえる工程と、
抗張コード層の上に第２の弾性体層を横たえる工程と、
第２の弾性体層の上に繊維による不織布領域を横たえる工程と、
成型金型においてベルト形成体を硬化する工程と、
不織布領域のためにアクリル不織布を選択する工程とを備えるベルトの製造方法。
【請求項１６】
前記アクリル不織布が、約１dpf以下のアクリル超極細糸の繊維成分を少なくとも約２５重量パーセント含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アクリル不織布が、合計繊維成分に対する約７５重量パーセントまでの非アクリル繊維を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
不織布領域が、二層以上の前記アクリル不織布を含む請求項１５に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００９−５３３６０９（Ｐ２００９−５３３６０９Ａ）
【公表日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０４３５１（Ｐ２００９−５０４３５１）
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００８７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１１７６９０
【国際公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００８７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１１７６９０
【国際公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
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