摩擦伝動ベルト及びその製造方法
【課題】 乾燥走行時、湿潤走行時ともに動力伝動性及び静音性に優れると共に、長期に渡ってその効果を持続可能な摩擦伝動ベルト、および摩擦伝動ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線２を埋設したゴム層を含む弾性体層からなるＶリブドベルト１において、摩擦伝動面となるリブ部６が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成される。
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線２を埋設したゴム層を含む弾性体層からなるＶリブドベルト１において、摩擦伝動面となるリブ部６が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動装置等に用いられる摩擦伝動ベルト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動装置に用いられる摩擦伝動ベルトに要求される特性として、動力を高伝達することに加え、使用中に異音が発生しないこと、並びに耐久性、特に耐摩耗性に優れることが挙げられる。これらの特性を満たすため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維を配合したゴム組成物で構成し、それらで摩擦伝動面を覆うことで耐発音性、耐摩耗性及び耐粘着摩耗性の向上を図ることが一般的になされている。
【０００３】
尚、自動車の使用環境を考えると、伝動ベルトは乾燥状態のみで使用されるわけではなく、湿潤状態で使用されることも多い。例えば、エンジンルーム内に雨水、泥水が浸入した湿潤状態で走行することがあるが、この際、ベルト表面、プーリ表面に水膜が発生し、ベルトがスリップして発音したり、伝達性が低下したりするなどの不具合が問題視されている。即ち、近年では、乾燥状態のみならず湿潤状態においても、静音性、動力伝達性に優れることが要求されている。
【０００４】
一方で、近年、省エネルギー化及びコンパクト化の社会的要請を背景に、自動車のエンジンルーム内の部品が密集して配置される傾向があり、それに起因してエンジンルーム内の雰囲気温度は従来に比べて上昇してきている。このような高温雰囲気下において、伝動ベルトを構成するゴムが硬化し、早期にクラックが生じるという問題が指摘されていた。また省エネルギー化に伴ってエンジンの回転変動が大きくなり、その影響を受けて伝動ベルトの張力変動が増大し、早期摩耗や発音などの問題が発生している。更に、クロロプレンなどのハロゲンを含んだゴムはダイオキシンの発生につながることから、環境負荷物質であるハロゲンを含有しないゴムで製造されたベルトが近年求められている。
【０００５】
この要求に対して、エチレン・プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）あるいはエチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン・α−オレフィンゴムが、優れた耐熱性を有しているとともに比較的に安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることからも有望視されている。しかしながら、エチレン・α−オレフィンエラストマーは、クロロプレンゴムなどに比べて水との濡れ性が悪く水をはじきやすいため、被水時の伝達性、静音性の低下が著しくなり、乾燥状態の性能と湿潤状態の性能との差が大きいという問題があった。
【０００６】
これらの諸問題に対処するため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維に加えて、親水性に優れた有機短繊維、具体的には綿短繊維を併用したゴム組成物で構成する試みがなされている。例えば、Ｖリブドベルトのリブ部に、綿短繊維と、リブ部を構成する主体ゴムの弾性率及び上記綿短繊維の弾性率の中間の弾性率を有する中間短繊維とを含有させることで、回転変動や負荷の大きいエンジンの補機駆動系等に装着した場合であっても、その注水時の異音を小さくすることが可能なＶリブドベルトが知られている。（例えば特許文献１参照）
【０００７】
また注水時の発音対策として、心線のベルト底面側に圧縮ゴム層が配設された伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層に、ＲＦＬ処理したゲル化可能なポリビニルアルコール繊維からなる短繊維が圧縮ゴム層表面に露出するように配設されていることを特徴とした伝動ベルトであって、注水時のスリップによるベルトの伝動能力の低下と異音の発生とを抑制した伝動ベルトも知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０２０５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように綿短繊維を配合することによって対処した場合、綿短繊維はゴムへの分散が悪く、加工性に悪影響があることが問題となっていた。具体的には、ゴムシートの圧延工程において、シート表面にササクレ立ちが生じて平滑なゴムシートが得られなかったり、ゴムシートの積層において、シート間の接着性に乏しく予備成形不良となったりする不具合があった。また特許文献２のように、ポリビニルアルコール短繊維を配合した場合、湿潤走行時には効果が見られるものの、乾燥走行時での摺動性の向上は少なく、結果、発音抑制効果が高い伝動ベルトとは言えなかった。更に、特許文献１，２の伝動ベルトは、特定の短繊維の存在により諸効果を奏しているが、この短繊維が走行によって脱落、摩滅し、効果が経時的に持続しないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、乾燥走行時、湿潤走行時ともに動力伝動性及び静音性に優れると共に、長期に渡ってその効果を持続可能な伝動ベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は摩擦伝動ベルトであって、少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルトである。
【００１１】
本発明はまた前記摩擦伝動ベルトにおいて、前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする；水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである；水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである；摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とした発明である。
【００１２】
また本発明は摩擦伝動ベルトの製造方法であって、少なくとも摩擦伝動面の一部を、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部配合したゴム組成物を加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【００１３】
本発明は更に前記摩擦伝動ベルトにおいて、前記ゴム組成物は、ゴムと水溶性高分子を前記融点又は軟化点以上で混練してなる；前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする；水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである；水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである；摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子が潤滑剤として作用することで適切な摩擦係数を確保できるとともに、走行時の耐発音性、耐熱耐久性を向上させることができる。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上するため、被水時においてもベルトのプーリへの密着性を高めて、静音性及び伝達性の向上を図ることができる。またこれにより、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能の差が小さくなるといった効果がある。更にこれらの効果は、長期間に渡って持続させることができる。
【００１５】
本願請求項２記載の摩擦伝動ベルトは、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性高分子を摩擦伝動面へブリードさせる効果を高めることができる。
【００１６】
本願請求項３記載の摩擦伝動ベルトは、室温下での水溶性高分子がブリードしないため、保管時、静置時などにおける水溶性高分子の散逸を抑制できるといった効果がある。
【００１７】
本願請求項４記載の摩擦伝動ベルトは、特定の水溶性高分子（ポリエチレンオキサイド）を選択することで、静置時のブリードを抑制しつつ、走行時のブリードを適切なものとすることができる。
【００１８】
本願請求項５記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能、耐発音性能の差が少なく、被水時におけるスティックスリップなどによる発音を長期間に渡り低減できると共に、リブのクラックを抑制してベルトを長寿命化することができる。
【００１９】
そして、請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成した摩擦伝動ベルトを製造することが可能である。この摩擦伝動ベルトは、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子が潤滑剤として作用することで適切な摩擦係数を確保できるとともに、走行時の耐発音性、耐熱耐久性を向上させることができる。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上するため、被水時においてもベルトのプーリへの密着性を高めて、静音性及び伝達性の向上を図ることができる。またこれにより、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能の差が小さくなるといった効果がある。またこれらの効果は、長期間に渡って持続させることができる。
【００２０】
本願請求項７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、加硫成形前にゴムと水溶性高分子を融点又は軟化点以上で混練することにより、水溶性高分子を溶融又は軟化させてゴムに練り込むことができ、ポリマーアロイにより水溶性高分子を良分散させたゴム組成物を形成することができる。これにより、均一な表面状態を確保することができ、安定した諸効果を奏することができる。尚、このようにして得られたゴム組成物は、ゴムが連続層、水溶性高分子が分散層の海島構造をとることができる。
【００２１】
本願請求項８記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性高分子を摩擦伝動面へブリードさせる効果を高めた摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【００２２】
本願請求項９記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、室温下では水溶性高分子がブリードしないため、保管時、静置時などにおける水溶性高分子の散逸を抑制させた摩擦伝動ベルトを製造することができるといった効果がある。
【００２３】
本願請求項１０記載の摩擦伝動ベルトは、特定の水溶性高分子（ポリエチレンオキサイド）を選択することで、静置時のブリードを抑制しつつ、走行時のブリードを適切なものとした摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【００２４】
本願請求項１１記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能、耐発音性能の差が少なく、被水時におけるスティックスリップなどによる発音を長期間に渡り低減できると共に、リブのクラックを抑制して長寿命化した摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、摩擦伝動ベルトとして、ベルトの長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトに本発明を適用したものである。
【００２６】
図１に示すようにＶリブドベルト１は、心線２をベルト長手方向に沿って埋設した接着層３と、この接着層３の一方の面に設けられた圧縮層４と、接着層３の他方の面を被覆するカバー帆布からなる伸張層５とを有する。そして圧縮層４には、ベルト長手方向に延びる断面略三角形状の複数のリブ部６が設けられている。ここで摩擦伝動面は圧縮層６の表層をいう。
【００２７】
本発明で使用する心線２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊維などから構成される撚糸コードが使用できる。
【００２８】
前記心線は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス溶液（ＲＦＬ溶液）からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。
【００２９】
この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３０】
また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。
【００３１】
エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３２】
ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。
【００３３】
ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。
【００３４】
また、レゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン・ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。
【００３５】
更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。
【００３６】
また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、有機過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。
【００３７】
伸張層５を構成する帆布は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻、竹等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。
【００３８】
上記帆布は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。
【００３９】
ここで圧縮層４は、ゴム１００重量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される。
【００４０】
ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン・α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー等を単独、またはこれらの混合物が使用される。なかでも、エチレン・α−オレフィンエラストマーが優れた耐オゾン性、耐熱性、耐寒性を有しているとともに比較的安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることから、これを主成分とすることが好ましい。即ち、ゴム成分としては、エチレン・α−オレフィンエラストマー単独またはその他の種類のゴムからなるゴムとエチレン・α−オレフィンエラストマーを混ぜ合わせたブレンドゴムが望ましい。更に、ブレンドする場合は、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分（ゴムの組成において最も多く含有されている成分のゴムのことを指し、例えば、５０重量％以上含有されているものであれば主成分となる）とすることが望ましい。尚、ゴエチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とした場合、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性ポリマーを摩擦伝動面にブリードさせやすくすることができる。
【００４１】
エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテン）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体などであり、具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。
【００４２】
融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子としては、具体的にはポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。尚、融点又は軟化点が８０°Ｃを超える水溶性高分子を含有させた場合、走行時における発熱においても、前記水溶性高分子が溶融／軟化せず、摩擦伝動面に充分にブリードしない恐れがあり、乾燥状態、湿潤状態の耐発音性能が不十分となる。しかし、本発明のように融点又は軟化点は８０°Ｃ以下の水溶性高分子を含有させた場合、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子がブリードして潤滑剤として作用する。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上する。これにより、伝動ベルトの耐熱耐久性が向上し、また乾燥状態、湿潤状態の耐発音性能に優れると共に、その差が小さくなるといった効果がある。より好ましくは、融点又は軟化点は５０〜８０°Ｃであり、この範囲であると、室温下での保管時、静置時などでは水溶性高分子がブリードせず、水溶性高分子が散逸することを抑制できると共に、表面がベトベトしないため取扱い性も良好であるといった利点がある。具体的には、ポリエチレンオキサイドが好ましく用いられる。
【００４３】
融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子の含有量は、ゴム１００質量部に対して、５〜５０質量部である。５質量部未満では含有による効果が殆どなく、一方で５０質量部を超えると、ゴム物性が著しく低下するといった不具合がある。
【００４４】
前記水溶性高分子の配合時の形状は、粒体状、繊維状など限定されるものではなく、加硫成形後のベルト成形体における水溶性高分子の形状も限定されるものではない。尚、加工性を考慮した場合、配合時は粒体状であることが望ましい。またベルト成形体においては、水溶性高分子は配合時の形状を保持している必要はなく、混練や加硫成形において形状が変化していてもよい。例えば、加硫成形前に、ゴムと水溶性高分子を融点又は軟化点以上で混練する工程を設けることにより、水溶性高分子をポリマーアロイ化して良分散させることができ、具体的には、ゴムが連続層、水溶性高分子が分散層の海島構造を有するゴム組成物で摩擦伝動面を構成することができる。
【００４５】
また前記ゴム組成物には、溶解度指数（Ｓｏｌｉｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＳＰ値）が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の可塑剤を配合してもよい。即ち、溶解度指数が、エチレン・α−オレフィンエラストマーの溶解度指数（８．０（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2程度）よりも大きい、即ち８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の範囲内のものを配合することで、ゴム表面にブリードが生じ、乾燥状態では摩擦係数を低下せしめ、また湿潤状態においては均一な水濡れ性を確保して摩擦係数を安定することができ、潤滑剤として作用することでスティックスリップ現象を抑制することが可能となる。尚、ＳＰ値は、ＳＰ＝ｄΣＧ／Ｍ（ｄ：密度、Ｇ：分子引力定数、Ｍ：分子量）により求められる。
【００４６】
この溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の範囲内の可塑剤としては、例えばエーテル系、エステル系、エーテルエステル系、フタル酸誘導体系、アジピン酸誘導体系、セバシン酸誘導体系、トリメリット酸誘導体系、リン酸誘導体系の可塑剤を使用することができる。なかでも、エーテルエステル系の可塑剤が適度なブリード効果を奏し、水との濡れ性が良いことから好ましく用いられる。
【００４７】
また、前記可塑剤の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対し、１０〜２５質量部とすることが好ましい。即ち、配合量が１０質量部未満では、可塑剤がベルト表面を覆う量として十分ではなく、均一な水濡れ性を確保することが困難であり、また潤滑剤としての効果に乏しい。一方、配合量が２５質量部を超えると逆に表面摩擦係数の著しい低下が見られると共に、耐摩耗性が極端に低下するといった不具合が生じる恐れがある。尚、高温環境下での揮発防止を考慮すると、可塑剤の平均分子量は３００以上であることが好ましい。
【００４８】
そして、ゴム組成物には短繊維を含有させることができる。例えば、ポリアミド、ポリエステル、綿、アラミド、ＰＢＯなどから所望に応じて選択した短繊維を混入し、圧縮層４の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮部の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることができる。なかでも、アラミド短繊維とポリアミド短繊維の少なくとも一方を含めた場合には、低摩擦係数を長期に維持する効果が得られる。アラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等が例示できる。尚、綿短繊維は分散性に乏しいことから、多量に配合することは好ましくない。
【００４９】
前記短繊維は、繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００質量部に対して５〜５０質量部であることが望ましい。尚、短繊維の添加量が１質量部未満の場合には、圧縮層４のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方４０質量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散し難い。前記短繊維は圧縮層４のゴムとの接着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する処理液やＲＦＬ処理液などによって接着処理されることが好ましい。
【００５０】
また当該ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物を配合することができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、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、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ゴム１００質量部に対して０．５〜８質量部の範囲で好ましく使用される。勿論、有機化酸化物以外の架橋剤を用いることも可能である。
【００５１】
また前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類を好ましくは０．５〜１３質量部配合することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０．５質量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３質量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、耐摩耗性が高く、また注水時と乾燥時の伝達性能の差が少ないといった特徴がある。またキノンジオキシム類を選択した場合は、繊維基材との接着性に優れるといった特徴がある。
【００５２】
キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。
【００５３】
また前記ゴム組成物には、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などの無機充填剤を配合することができる。補強性を考慮すると、少なくともカーボンブラックが含有されることが望ましい。
【００５４】
カーボンブラックは限定されるものではないが、窒素吸着比表面積２０〜１５０ｃｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ３／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―４に従い測定される。
【００５５】
金属炭酸塩としては、炭酸カルシウムを挙げることができ、金属珪酸塩としては、珪酸カルシウム、珪酸カリウムアルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどが挙げられる。更に具体的には、珪酸アルミニウムとしてはクレイ、珪酸マグネシウムとしてはタルク、珪酸カリウムアルミニウムとしてはマイカなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができる。なかでも炭酸カルシウムは、ゴムとの相溶性が良く、強度等の機械物性に悪影響を及ぼさないことから望ましい。
【００５６】
上記無機充填剤の平均一次粒径は、０．０１〜３．００μｍのものが好ましい。３．００μｍを超えるとベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合があり、０．０１μｍ未満のものは分散性が悪くゴム物性が不均一になる恐れがある。
【００５７】
そして、それ以外に必要に応じて、グラファイト、二硫化モリブデン、超高分子量ポリエチレンなどの摺動剤、老化防止剤、可軟化剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものを配合することができる。
【００５８】
接着層３は、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独またはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いることが望ましい。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。勿論、上記と同様のゴム組成物を用いることが可能である。
【００５９】
尚、Ｖリブドベルトは、図１のような構成に限定されず、例えば接着層を配置しないＶリブドベルトや、背面に帆布を貼着せずゴムを露出させたＶリブドベルトなども本発明の技術範囲に属する。以下、これらの実施形態を図面をもとに説明する。
【００６０】
図２に示すＶリブドベルト２１は、背面２８が植毛層２４を設けたゴム組成物で形成された伸張層２５と、該伸張層２５の下層に接着層２２が配設され、更にその下層に圧縮層２６を配置した構成を有する。心線２３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層２５に接し、残部が接着層２２に接した状態となっている。そして前記圧縮層２６はベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ２７が設けられている。ここで、圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。
【００６１】
図３に示すＶリブドベルト３１は、背面３８が短繊維３４を含有するゴム組成物で形成された伸張層３５と、該伸張層３５の下層に圧縮層３６を配置した構成を有する。心線３３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層３５に接し、残部が圧縮層３６に接した状態となっている。そして、前記圧縮層３６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ３７が設けられており、該リブ表面には植毛層３９が設けられている。ここで、伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向している。
【００６２】
ここで、伸張層、圧縮層及び接着層を構成するゴム組成物、心線などは上述と同様のものが使用できる。
【００６３】
図３では、伸張層３５を帆布で構成せず、短繊維を含有するゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また短繊維としては、ポリエステル、アラミド、ナイロン、綿などを所望に応じて配合することができる。
【００６４】
そして図３では伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向しているが、ベルト幅方向に配向させるなど一方向に配向していてもかまわない。尚、ランダム方向に配向させた場合、多方向からの裂きや亀裂の発生を抑制できるといった特徴があるが、このとき短繊維として屈曲部を有する短繊維（例えばミルドファイバー）を選択すると、より多方向から作用する力に対して耐性ができるといった特徴がある。
【００６５】
また図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３３は伸張層３５と圧縮層３６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３３とベルト本体との接着性を考慮すると、伸張層３５及び圧縮層３６のどちらか一方のゴム層は、短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。
【００６６】
また図２では、伸張層２５を、短繊維を含有しないゴム組成物表面に植毛層２４を設けた構成としているが、短繊維を含有するゴム組成物表面に植毛層を設けた構成とすることも可能である。
【００６７】
また図２では圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているが、短繊維が幅方向に配向した構成としてもかまわない。
【００６８】
圧縮層は、複数層のゴム層から構成されていてもよい。圧縮層全体の物性のバランスを考慮すると、圧縮層全体を水溶性高分子を含有するゴム組成物で構成するのではなく、圧縮層の表層のみ当該ゴム組成物で構成し、内層は水溶性高分子を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。この場合、表層の厚みとしては、ベルトが寿命となる程度まで走行させた場合に磨耗によって損なわれると想定される厚み以上であることが望ましい。
【００６９】
尚、Ｖリブドベルトが背面伝動を行う場合は、伸張層の表面も摩擦伝動面となりうる。よって、伸張層を本発明のゴム組成物で構成してもかまわない。即ち、背面伝動を行うＶリブドベルトに本発明を適用する場合、少なくとも圧縮層の表層及び／又は伸張層の表層の一部が、特定のゴム組成物で構成されていればよい。
【００７０】
次に、これらＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。
【００７１】
第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００７２】
第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７３】
第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７４】
第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７５】
尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、表層と内層の２層からなるＶリブドベルトは、第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。
【００７６】
また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。更に図２のように圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているＶリブドベルトは、例えば第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することで得られる。そして、圧縮層に含有される短繊維が幅方向に配向したＶリブドベルトは、例えば第１の方法で製造することで得られる。
【００７７】
ここで、圧縮ゴムシートを構成するゴム組成物（摩擦伝動面を構成するゴム組成物）を以下のようにして調製することができる。具体的には、バンバリーミキサー、ニーダー等の混練機を用いて、各配合剤とゴムをブレンドして混練を行う。このときの混練温度は、水溶性高分子の融点または軟化点以上の温度で実施することが好ましい。これにより、水溶性高分子が溶融／軟化し、ゴムとポリマーアロイ化して良分散させることができる。尚、本混練を複数回に分けて実施することも可能である。そして、このようにして調製されたゴム組成物を圧延することにより圧縮ゴムシートを作製することができる。
【００７８】
尚、本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用した一例であるが、Ｖリブドベルトに限らず、他の種類の摩擦伝動ベルトにも本発明を適用することは可能である。
【実施例】
【００７９】
以下、具体的な実施例を伴って説明する。
【００８０】
実施例１〜３、比較例１〜４
表１の配合に従いゴム組成物を調製した。バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに各配合剤を混合して１２０°Ｃの温度で混練を行なった。得られたゴム組成物をカレンダーロールにて圧延して圧縮ゴムシートとした。ここで加工性の評価として、圧延後のゴムシートを目視で観察し、シーティング状態を確認した。○がゴムシートに裂けや穴あきなどの不具合が発生しない状態であり、△はゴムシートに裂けや穴あきが見られた状態であり、×はシーティングが不可能な状態をいう。これらの結果を表１に併記する。また伸張ゴムシートも圧縮ゴムシートと同様の方法にて作成した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
次にこれらゴムシートを用いてＶリブドベルトを作製した。Ｖリブドベルトは、ベルト本体にポリエステル繊維のロープからなる心線を埋設し、背面（伸張層）をゴム層で形成し、他方の面側に設けられた圧縮層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。前記圧縮層、伸張層には短繊維が含有されてなり、該短繊維はベルト幅方向に配向している。
【００８３】
ベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張ゴムシートを巻きつけ、ポリエステル繊維コードをスピニングし、さらに、圧縮ゴムシート巻きつけて未加硫ベルトスリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形し、得られた加硫ベルトスリーブをカッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルトを得た。これら各Ｖリブドベルトを用いて、耐発音性、耐熱耐久性の評価を行った。尚、実施例１〜３及び比較例１，２のＶリブドベルトの圧縮層表面、伸張層表面を確認したところ、水溶性高分子がポリマーアロイ化により良分散したゴム組成物で構成されていることが確認できた。
【００８４】
耐熱耐久性評価（耐熱耐久走行試験）
耐熱耐久試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ（直径８５ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）を順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、アイドラープーリへの巻き付け角度を９０°にして、雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍ、ベルト張力５５９Ｎ／３リブの試験条件で、駆動プーリに荷重を付与してＶリブドベルトを５００時間走行させ、圧縮層に発生したクラック数を調べた。
【００８５】
耐発音性評価（発音限界張力試験）
発音限界張力試験では、得られたＶリブドベルトを直径１３５ｍｍの駆動プーリ、直径１１２ｍｍの第１従動プーリ、クラッチ機構を有する直径６０ｍｍする第２従動プーリの間に所定のベルト張力で懸架して、室温で駆動プーリを５，０００ｒｐｍで回転させながら６０ｃｃ／ｍｉｎで注水し、第２従動プーリを回転始動させた時に発生した鳴き音と、この時のベルトの最低張力である発音限界張力を測定した。尚、本試験は、耐熱耐久試験前のベルト（新品）と前記耐熱耐久試験後のベルト（ならし走行品）について実施した。結果を表１に併記する。
【００８６】
結果、実施例では新品、ならし走行品共に注水時の発音限界張力が低く、また新品とならし走行品の発音限界張力の差が小さいことから、長期に渡って発音抑制効果を奏することが知見できた。更に、高い耐熱耐久性を有することも確認できた。一方、比較例１は水溶性高分子の配合による効果が見られず、比較例２では注水時の耐発音性には効果あるものの、耐熱耐久性、加工性の低下が見られた。また比較例３では耐熱性、加工性が極端に低下しており、実使用上問題があることが確認された。更に、比較例４では、新品とならし走行品共に注水時の発音限界張力が高く、且つ、その差が大きいことから、耐発音性は充分ではなく、しかもその効果の持続性に乏しいことが判った。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明にかかる摩擦伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】本発明に係る摩擦伝動ベルトである別のＶリブドベルトの断面図である。
【図３】本発明に係る摩擦伝動ベルトである更に別のＶリブドベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着層
４ 圧縮層
５ 伸張層
６ リブ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動装置等に用いられる摩擦伝動ベルト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動装置に用いられる摩擦伝動ベルトに要求される特性として、動力を高伝達することに加え、使用中に異音が発生しないこと、並びに耐久性、特に耐摩耗性に優れることが挙げられる。これらの特性を満たすため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維を配合したゴム組成物で構成し、それらで摩擦伝動面を覆うことで耐発音性、耐摩耗性及び耐粘着摩耗性の向上を図ることが一般的になされている。
【０００３】
尚、自動車の使用環境を考えると、伝動ベルトは乾燥状態のみで使用されるわけではなく、湿潤状態で使用されることも多い。例えば、エンジンルーム内に雨水、泥水が浸入した湿潤状態で走行することがあるが、この際、ベルト表面、プーリ表面に水膜が発生し、ベルトがスリップして発音したり、伝達性が低下したりするなどの不具合が問題視されている。即ち、近年では、乾燥状態のみならず湿潤状態においても、静音性、動力伝達性に優れることが要求されている。
【０００４】
一方で、近年、省エネルギー化及びコンパクト化の社会的要請を背景に、自動車のエンジンルーム内の部品が密集して配置される傾向があり、それに起因してエンジンルーム内の雰囲気温度は従来に比べて上昇してきている。このような高温雰囲気下において、伝動ベルトを構成するゴムが硬化し、早期にクラックが生じるという問題が指摘されていた。また省エネルギー化に伴ってエンジンの回転変動が大きくなり、その影響を受けて伝動ベルトの張力変動が増大し、早期摩耗や発音などの問題が発生している。更に、クロロプレンなどのハロゲンを含んだゴムはダイオキシンの発生につながることから、環境負荷物質であるハロゲンを含有しないゴムで製造されたベルトが近年求められている。
【０００５】
この要求に対して、エチレン・プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）あるいはエチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン・α−オレフィンゴムが、優れた耐熱性を有しているとともに比較的に安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることからも有望視されている。しかしながら、エチレン・α−オレフィンエラストマーは、クロロプレンゴムなどに比べて水との濡れ性が悪く水をはじきやすいため、被水時の伝達性、静音性の低下が著しくなり、乾燥状態の性能と湿潤状態の性能との差が大きいという問題があった。
【０００６】
これらの諸問題に対処するため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維に加えて、親水性に優れた有機短繊維、具体的には綿短繊維を併用したゴム組成物で構成する試みがなされている。例えば、Ｖリブドベルトのリブ部に、綿短繊維と、リブ部を構成する主体ゴムの弾性率及び上記綿短繊維の弾性率の中間の弾性率を有する中間短繊維とを含有させることで、回転変動や負荷の大きいエンジンの補機駆動系等に装着した場合であっても、その注水時の異音を小さくすることが可能なＶリブドベルトが知られている。（例えば特許文献１参照）
【０００７】
また注水時の発音対策として、心線のベルト底面側に圧縮ゴム層が配設された伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層に、ＲＦＬ処理したゲル化可能なポリビニルアルコール繊維からなる短繊維が圧縮ゴム層表面に露出するように配設されていることを特徴とした伝動ベルトであって、注水時のスリップによるベルトの伝動能力の低下と異音の発生とを抑制した伝動ベルトも知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０２０５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように綿短繊維を配合することによって対処した場合、綿短繊維はゴムへの分散が悪く、加工性に悪影響があることが問題となっていた。具体的には、ゴムシートの圧延工程において、シート表面にササクレ立ちが生じて平滑なゴムシートが得られなかったり、ゴムシートの積層において、シート間の接着性に乏しく予備成形不良となったりする不具合があった。また特許文献２のように、ポリビニルアルコール短繊維を配合した場合、湿潤走行時には効果が見られるものの、乾燥走行時での摺動性の向上は少なく、結果、発音抑制効果が高い伝動ベルトとは言えなかった。更に、特許文献１，２の伝動ベルトは、特定の短繊維の存在により諸効果を奏しているが、この短繊維が走行によって脱落、摩滅し、効果が経時的に持続しないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、乾燥走行時、湿潤走行時ともに動力伝動性及び静音性に優れると共に、長期に渡ってその効果を持続可能な伝動ベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は摩擦伝動ベルトであって、少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルトである。
【００１１】
本発明はまた前記摩擦伝動ベルトにおいて、前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする；水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである；水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである；摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とした発明である。
【００１２】
また本発明は摩擦伝動ベルトの製造方法であって、少なくとも摩擦伝動面の一部を、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部配合したゴム組成物を加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【００１３】
本発明は更に前記摩擦伝動ベルトにおいて、前記ゴム組成物は、ゴムと水溶性高分子を前記融点又は軟化点以上で混練してなる；前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする；水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである；水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである；摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子が潤滑剤として作用することで適切な摩擦係数を確保できるとともに、走行時の耐発音性、耐熱耐久性を向上させることができる。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上するため、被水時においてもベルトのプーリへの密着性を高めて、静音性及び伝達性の向上を図ることができる。またこれにより、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能の差が小さくなるといった効果がある。更にこれらの効果は、長期間に渡って持続させることができる。
【００１５】
本願請求項２記載の摩擦伝動ベルトは、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性高分子を摩擦伝動面へブリードさせる効果を高めることができる。
【００１６】
本願請求項３記載の摩擦伝動ベルトは、室温下での水溶性高分子がブリードしないため、保管時、静置時などにおける水溶性高分子の散逸を抑制できるといった効果がある。
【００１７】
本願請求項４記載の摩擦伝動ベルトは、特定の水溶性高分子（ポリエチレンオキサイド）を選択することで、静置時のブリードを抑制しつつ、走行時のブリードを適切なものとすることができる。
【００１８】
本願請求項５記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能、耐発音性能の差が少なく、被水時におけるスティックスリップなどによる発音を長期間に渡り低減できると共に、リブのクラックを抑制してベルトを長寿命化することができる。
【００１９】
そして、請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成した摩擦伝動ベルトを製造することが可能である。この摩擦伝動ベルトは、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子が潤滑剤として作用することで適切な摩擦係数を確保できるとともに、走行時の耐発音性、耐熱耐久性を向上させることができる。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上するため、被水時においてもベルトのプーリへの密着性を高めて、静音性及び伝達性の向上を図ることができる。またこれにより、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能の差が小さくなるといった効果がある。またこれらの効果は、長期間に渡って持続させることができる。
【００２０】
本願請求項７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、加硫成形前にゴムと水溶性高分子を融点又は軟化点以上で混練することにより、水溶性高分子を溶融又は軟化させてゴムに練り込むことができ、ポリマーアロイにより水溶性高分子を良分散させたゴム組成物を形成することができる。これにより、均一な表面状態を確保することができ、安定した諸効果を奏することができる。尚、このようにして得られたゴム組成物は、ゴムが連続層、水溶性高分子が分散層の海島構造をとることができる。
【００２１】
本願請求項８記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性高分子を摩擦伝動面へブリードさせる効果を高めた摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【００２２】
本願請求項９記載の摩擦伝動ベルトの製造方法は、室温下では水溶性高分子がブリードしないため、保管時、静置時などにおける水溶性高分子の散逸を抑制させた摩擦伝動ベルトを製造することができるといった効果がある。
【００２３】
本願請求項１０記載の摩擦伝動ベルトは、特定の水溶性高分子（ポリエチレンオキサイド）を選択することで、静置時のブリードを抑制しつつ、走行時のブリードを適切なものとした摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【００２４】
本願請求項１１記載の摩擦伝動ベルトは、乾燥状態と湿潤状態との伝達性能、耐発音性能の差が少なく、被水時におけるスティックスリップなどによる発音を長期間に渡り低減できると共に、リブのクラックを抑制して長寿命化した摩擦伝動ベルトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、摩擦伝動ベルトとして、ベルトの長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトに本発明を適用したものである。
【００２６】
図１に示すようにＶリブドベルト１は、心線２をベルト長手方向に沿って埋設した接着層３と、この接着層３の一方の面に設けられた圧縮層４と、接着層３の他方の面を被覆するカバー帆布からなる伸張層５とを有する。そして圧縮層４には、ベルト長手方向に延びる断面略三角形状の複数のリブ部６が設けられている。ここで摩擦伝動面は圧縮層６の表層をいう。
【００２７】
本発明で使用する心線２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊維などから構成される撚糸コードが使用できる。
【００２８】
前記心線は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス溶液（ＲＦＬ溶液）からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。
【００２９】
この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３０】
また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。
【００３１】
エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３２】
ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。
【００３３】
ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。
【００３４】
また、レゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン・ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。
【００３５】
更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。
【００３６】
また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、有機過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。
【００３７】
伸張層５を構成する帆布は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻、竹等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。
【００３８】
上記帆布は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。
【００３９】
ここで圧縮層４は、ゴム１００重量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される。
【００４０】
ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン・α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー等を単独、またはこれらの混合物が使用される。なかでも、エチレン・α−オレフィンエラストマーが優れた耐オゾン性、耐熱性、耐寒性を有しているとともに比較的安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることから、これを主成分とすることが好ましい。即ち、ゴム成分としては、エチレン・α−オレフィンエラストマー単独またはその他の種類のゴムからなるゴムとエチレン・α−オレフィンエラストマーを混ぜ合わせたブレンドゴムが望ましい。更に、ブレンドする場合は、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分（ゴムの組成において最も多く含有されている成分のゴムのことを指し、例えば、５０重量％以上含有されているものであれば主成分となる）とすることが望ましい。尚、ゴエチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とした場合、エチレン・α−オレフィンエラストマーと水溶性高分子の極性の違いを利用して、水溶性ポリマーを摩擦伝動面にブリードさせやすくすることができる。
【００４１】
エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテン）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体などであり、具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。
【００４２】
融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子としては、具体的にはポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。尚、融点又は軟化点が８０°Ｃを超える水溶性高分子を含有させた場合、走行時における発熱においても、前記水溶性高分子が溶融／軟化せず、摩擦伝動面に充分にブリードしない恐れがあり、乾燥状態、湿潤状態の耐発音性能が不十分となる。しかし、本発明のように融点又は軟化点は８０°Ｃ以下の水溶性高分子を含有させた場合、乾燥状態での走行では、溶融／軟化した水溶性高分子がブリードして潤滑剤として作用する。一方、湿潤状態での走行においては、摩擦伝動面の水溶性高分子が吸水／溶解することにより、摩擦伝動面の水濡れ性が向上する。これにより、伝動ベルトの耐熱耐久性が向上し、また乾燥状態、湿潤状態の耐発音性能に優れると共に、その差が小さくなるといった効果がある。より好ましくは、融点又は軟化点は５０〜８０°Ｃであり、この範囲であると、室温下での保管時、静置時などでは水溶性高分子がブリードせず、水溶性高分子が散逸することを抑制できると共に、表面がベトベトしないため取扱い性も良好であるといった利点がある。具体的には、ポリエチレンオキサイドが好ましく用いられる。
【００４３】
融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子の含有量は、ゴム１００質量部に対して、５〜５０質量部である。５質量部未満では含有による効果が殆どなく、一方で５０質量部を超えると、ゴム物性が著しく低下するといった不具合がある。
【００４４】
前記水溶性高分子の配合時の形状は、粒体状、繊維状など限定されるものではなく、加硫成形後のベルト成形体における水溶性高分子の形状も限定されるものではない。尚、加工性を考慮した場合、配合時は粒体状であることが望ましい。またベルト成形体においては、水溶性高分子は配合時の形状を保持している必要はなく、混練や加硫成形において形状が変化していてもよい。例えば、加硫成形前に、ゴムと水溶性高分子を融点又は軟化点以上で混練する工程を設けることにより、水溶性高分子をポリマーアロイ化して良分散させることができ、具体的には、ゴムが連続層、水溶性高分子が分散層の海島構造を有するゴム組成物で摩擦伝動面を構成することができる。
【００４５】
また前記ゴム組成物には、溶解度指数（Ｓｏｌｉｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＳＰ値）が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の可塑剤を配合してもよい。即ち、溶解度指数が、エチレン・α−オレフィンエラストマーの溶解度指数（８．０（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2程度）よりも大きい、即ち８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の範囲内のものを配合することで、ゴム表面にブリードが生じ、乾燥状態では摩擦係数を低下せしめ、また湿潤状態においては均一な水濡れ性を確保して摩擦係数を安定することができ、潤滑剤として作用することでスティックスリップ現象を抑制することが可能となる。尚、ＳＰ値は、ＳＰ＝ｄΣＧ／Ｍ（ｄ：密度、Ｇ：分子引力定数、Ｍ：分子量）により求められる。
【００４６】
この溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2の範囲内の可塑剤としては、例えばエーテル系、エステル系、エーテルエステル系、フタル酸誘導体系、アジピン酸誘導体系、セバシン酸誘導体系、トリメリット酸誘導体系、リン酸誘導体系の可塑剤を使用することができる。なかでも、エーテルエステル系の可塑剤が適度なブリード効果を奏し、水との濡れ性が良いことから好ましく用いられる。
【００４７】
また、前記可塑剤の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対し、１０〜２５質量部とすることが好ましい。即ち、配合量が１０質量部未満では、可塑剤がベルト表面を覆う量として十分ではなく、均一な水濡れ性を確保することが困難であり、また潤滑剤としての効果に乏しい。一方、配合量が２５質量部を超えると逆に表面摩擦係数の著しい低下が見られると共に、耐摩耗性が極端に低下するといった不具合が生じる恐れがある。尚、高温環境下での揮発防止を考慮すると、可塑剤の平均分子量は３００以上であることが好ましい。
【００４８】
そして、ゴム組成物には短繊維を含有させることができる。例えば、ポリアミド、ポリエステル、綿、アラミド、ＰＢＯなどから所望に応じて選択した短繊維を混入し、圧縮層４の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮部の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることができる。なかでも、アラミド短繊維とポリアミド短繊維の少なくとも一方を含めた場合には、低摩擦係数を長期に維持する効果が得られる。アラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等が例示できる。尚、綿短繊維は分散性に乏しいことから、多量に配合することは好ましくない。
【００４９】
前記短繊維は、繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００質量部に対して５〜５０質量部であることが望ましい。尚、短繊維の添加量が１質量部未満の場合には、圧縮層４のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方４０質量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散し難い。前記短繊維は圧縮層４のゴムとの接着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する処理液やＲＦＬ処理液などによって接着処理されることが好ましい。
【００５０】
また当該ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物を配合することができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、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、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ゴム１００質量部に対して０．５〜８質量部の範囲で好ましく使用される。勿論、有機化酸化物以外の架橋剤を用いることも可能である。
【００５１】
また前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類を好ましくは０．５〜１３質量部配合することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０．５質量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３質量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、耐摩耗性が高く、また注水時と乾燥時の伝達性能の差が少ないといった特徴がある。またキノンジオキシム類を選択した場合は、繊維基材との接着性に優れるといった特徴がある。
【００５２】
キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。
【００５３】
また前記ゴム組成物には、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などの無機充填剤を配合することができる。補強性を考慮すると、少なくともカーボンブラックが含有されることが望ましい。
【００５４】
カーボンブラックは限定されるものではないが、窒素吸着比表面積２０〜１５０ｃｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ３／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―４に従い測定される。
【００５５】
金属炭酸塩としては、炭酸カルシウムを挙げることができ、金属珪酸塩としては、珪酸カルシウム、珪酸カリウムアルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどが挙げられる。更に具体的には、珪酸アルミニウムとしてはクレイ、珪酸マグネシウムとしてはタルク、珪酸カリウムアルミニウムとしてはマイカなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができる。なかでも炭酸カルシウムは、ゴムとの相溶性が良く、強度等の機械物性に悪影響を及ぼさないことから望ましい。
【００５６】
上記無機充填剤の平均一次粒径は、０．０１〜３．００μｍのものが好ましい。３．００μｍを超えるとベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合があり、０．０１μｍ未満のものは分散性が悪くゴム物性が不均一になる恐れがある。
【００５７】
そして、それ以外に必要に応じて、グラファイト、二硫化モリブデン、超高分子量ポリエチレンなどの摺動剤、老化防止剤、可軟化剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものを配合することができる。
【００５８】
接着層３は、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独またはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いることが望ましい。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。勿論、上記と同様のゴム組成物を用いることが可能である。
【００５９】
尚、Ｖリブドベルトは、図１のような構成に限定されず、例えば接着層を配置しないＶリブドベルトや、背面に帆布を貼着せずゴムを露出させたＶリブドベルトなども本発明の技術範囲に属する。以下、これらの実施形態を図面をもとに説明する。
【００６０】
図２に示すＶリブドベルト２１は、背面２８が植毛層２４を設けたゴム組成物で形成された伸張層２５と、該伸張層２５の下層に接着層２２が配設され、更にその下層に圧縮層２６を配置した構成を有する。心線２３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層２５に接し、残部が接着層２２に接した状態となっている。そして前記圧縮層２６はベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ２７が設けられている。ここで、圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。
【００６１】
図３に示すＶリブドベルト３１は、背面３８が短繊維３４を含有するゴム組成物で形成された伸張層３５と、該伸張層３５の下層に圧縮層３６を配置した構成を有する。心線３３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層３５に接し、残部が圧縮層３６に接した状態となっている。そして、前記圧縮層３６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ３７が設けられており、該リブ表面には植毛層３９が設けられている。ここで、伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向している。
【００６２】
ここで、伸張層、圧縮層及び接着層を構成するゴム組成物、心線などは上述と同様のものが使用できる。
【００６３】
図３では、伸張層３５を帆布で構成せず、短繊維を含有するゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また短繊維としては、ポリエステル、アラミド、ナイロン、綿などを所望に応じて配合することができる。
【００６４】
そして図３では伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向しているが、ベルト幅方向に配向させるなど一方向に配向していてもかまわない。尚、ランダム方向に配向させた場合、多方向からの裂きや亀裂の発生を抑制できるといった特徴があるが、このとき短繊維として屈曲部を有する短繊維（例えばミルドファイバー）を選択すると、より多方向から作用する力に対して耐性ができるといった特徴がある。
【００６５】
また図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３３は伸張層３５と圧縮層３６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３３とベルト本体との接着性を考慮すると、伸張層３５及び圧縮層３６のどちらか一方のゴム層は、短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。
【００６６】
また図２では、伸張層２５を、短繊維を含有しないゴム組成物表面に植毛層２４を設けた構成としているが、短繊維を含有するゴム組成物表面に植毛層を設けた構成とすることも可能である。
【００６７】
また図２では圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているが、短繊維が幅方向に配向した構成としてもかまわない。
【００６８】
圧縮層は、複数層のゴム層から構成されていてもよい。圧縮層全体の物性のバランスを考慮すると、圧縮層全体を水溶性高分子を含有するゴム組成物で構成するのではなく、圧縮層の表層のみ当該ゴム組成物で構成し、内層は水溶性高分子を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。この場合、表層の厚みとしては、ベルトが寿命となる程度まで走行させた場合に磨耗によって損なわれると想定される厚み以上であることが望ましい。
【００６９】
尚、Ｖリブドベルトが背面伝動を行う場合は、伸張層の表面も摩擦伝動面となりうる。よって、伸張層を本発明のゴム組成物で構成してもかまわない。即ち、背面伝動を行うＶリブドベルトに本発明を適用する場合、少なくとも圧縮層の表層及び／又は伸張層の表層の一部が、特定のゴム組成物で構成されていればよい。
【００７０】
次に、これらＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。
【００７１】
第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００７２】
第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７３】
第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７４】
第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７５】
尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、表層と内層の２層からなるＶリブドベルトは、第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。
【００７６】
また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。更に図２のように圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているＶリブドベルトは、例えば第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することで得られる。そして、圧縮層に含有される短繊維が幅方向に配向したＶリブドベルトは、例えば第１の方法で製造することで得られる。
【００７７】
ここで、圧縮ゴムシートを構成するゴム組成物（摩擦伝動面を構成するゴム組成物）を以下のようにして調製することができる。具体的には、バンバリーミキサー、ニーダー等の混練機を用いて、各配合剤とゴムをブレンドして混練を行う。このときの混練温度は、水溶性高分子の融点または軟化点以上の温度で実施することが好ましい。これにより、水溶性高分子が溶融／軟化し、ゴムとポリマーアロイ化して良分散させることができる。尚、本混練を複数回に分けて実施することも可能である。そして、このようにして調製されたゴム組成物を圧延することにより圧縮ゴムシートを作製することができる。
【００７８】
尚、本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用した一例であるが、Ｖリブドベルトに限らず、他の種類の摩擦伝動ベルトにも本発明を適用することは可能である。
【実施例】
【００７９】
以下、具体的な実施例を伴って説明する。
【００８０】
実施例１〜３、比較例１〜４
表１の配合に従いゴム組成物を調製した。バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに各配合剤を混合して１２０°Ｃの温度で混練を行なった。得られたゴム組成物をカレンダーロールにて圧延して圧縮ゴムシートとした。ここで加工性の評価として、圧延後のゴムシートを目視で観察し、シーティング状態を確認した。○がゴムシートに裂けや穴あきなどの不具合が発生しない状態であり、△はゴムシートに裂けや穴あきが見られた状態であり、×はシーティングが不可能な状態をいう。これらの結果を表１に併記する。また伸張ゴムシートも圧縮ゴムシートと同様の方法にて作成した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
次にこれらゴムシートを用いてＶリブドベルトを作製した。Ｖリブドベルトは、ベルト本体にポリエステル繊維のロープからなる心線を埋設し、背面（伸張層）をゴム層で形成し、他方の面側に設けられた圧縮層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。前記圧縮層、伸張層には短繊維が含有されてなり、該短繊維はベルト幅方向に配向している。
【００８３】
ベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張ゴムシートを巻きつけ、ポリエステル繊維コードをスピニングし、さらに、圧縮ゴムシート巻きつけて未加硫ベルトスリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形し、得られた加硫ベルトスリーブをカッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルトを得た。これら各Ｖリブドベルトを用いて、耐発音性、耐熱耐久性の評価を行った。尚、実施例１〜３及び比較例１，２のＶリブドベルトの圧縮層表面、伸張層表面を確認したところ、水溶性高分子がポリマーアロイ化により良分散したゴム組成物で構成されていることが確認できた。
【００８４】
耐熱耐久性評価（耐熱耐久走行試験）
耐熱耐久試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ（直径８５ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）を順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、アイドラープーリへの巻き付け角度を９０°にして、雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍ、ベルト張力５５９Ｎ／３リブの試験条件で、駆動プーリに荷重を付与してＶリブドベルトを５００時間走行させ、圧縮層に発生したクラック数を調べた。
【００８５】
耐発音性評価（発音限界張力試験）
発音限界張力試験では、得られたＶリブドベルトを直径１３５ｍｍの駆動プーリ、直径１１２ｍｍの第１従動プーリ、クラッチ機構を有する直径６０ｍｍする第２従動プーリの間に所定のベルト張力で懸架して、室温で駆動プーリを５，０００ｒｐｍで回転させながら６０ｃｃ／ｍｉｎで注水し、第２従動プーリを回転始動させた時に発生した鳴き音と、この時のベルトの最低張力である発音限界張力を測定した。尚、本試験は、耐熱耐久試験前のベルト（新品）と前記耐熱耐久試験後のベルト（ならし走行品）について実施した。結果を表１に併記する。
【００８６】
結果、実施例では新品、ならし走行品共に注水時の発音限界張力が低く、また新品とならし走行品の発音限界張力の差が小さいことから、長期に渡って発音抑制効果を奏することが知見できた。更に、高い耐熱耐久性を有することも確認できた。一方、比較例１は水溶性高分子の配合による効果が見られず、比較例２では注水時の耐発音性には効果あるものの、耐熱耐久性、加工性の低下が見られた。また比較例３では耐熱性、加工性が極端に低下しており、実使用上問題があることが確認された。更に、比較例４では、新品とならし走行品共に注水時の発音限界張力が高く、且つ、その差が大きいことから、耐発音性は充分ではなく、しかもその効果の持続性に乏しいことが判った。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明にかかる摩擦伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】本発明に係る摩擦伝動ベルトである別のＶリブドベルトの断面図である。
【図３】本発明に係る摩擦伝動ベルトである更に別のＶリブドベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着層
４ 圧縮層
５ 伸張層
６ リブ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
水溶性高分子の融点又は軟化点が、５０〜８０°Ｃである請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
水溶性高分子が、ポリエチレンオキサイドである請求項３記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項５】
摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトである請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項６】
少なくとも摩擦伝動面の一部を、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部配合したゴム組成物を加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項７】
加硫成形の前に、ゴムと水溶性高分子を前記融点又は軟化点以上で混練する工程を有する請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項８】
前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項９】
水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである請求項６〜８記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１０】
水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである請求項９記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１１】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項６〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１】
少なくとも摩擦伝動面の一部が、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
水溶性高分子の融点又は軟化点が、５０〜８０°Ｃである請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
水溶性高分子が、ポリエチレンオキサイドである請求項３記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項５】
摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトである請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項６】
少なくとも摩擦伝動面の一部を、ゴム１００質量部に対して、融点又は軟化点が８０°Ｃ以下の水溶性高分子を５〜５０質量部配合したゴム組成物を加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項７】
加硫成形の前に、ゴムと水溶性高分子を前記融点又は軟化点以上で混練する工程を有する請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項８】
前記ゴムが、エチレン・α−オレフィンエラストマーを主成分とする請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項９】
水溶性高分子の融点又は軟化点が５０〜８０°Ｃである請求項６〜８記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１０】
水溶性高分子がポリエチレンオキサイドである請求項９記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１１】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項６〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１５７４４５（Ｐ２００８−１５７４４５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３００９４２（Ｐ２００７−３００９４２）
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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