摩擦伝動ベルト
【課題】被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持することができるとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れた摩擦伝動ベルトを提供する。
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトに関する。圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されている。
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトに関する。圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝動に用いられる摩擦伝動ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に対する静粛化の要求が高くなっており、特に駆動装置においてはエンジン音以外の音は異音とされるようになっている。この異音の一つとして、雨天走行時にエンジンルーム内に水が入ってベルトとプーリの間に水が付着し、この被水時にベルトがスリップすることにより発生するスリップ音がある。
【０００３】
このスリップ音の対策の一つとして、プーリのＶ溝に嵌合する伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にタルクやシリカ等のパウダーを塗布する方法がある。このように伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にパウダーを塗布することによって、プーリに対する圧縮ゴム層の粘着を抑制して、被水時の発音を抑制することができるものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、最近ではエンジンルーム内の高温雰囲気に対して耐久性の高いエチレン・α−オレフィンエラストマーを用いて圧縮ゴム層を形成することが行なわれているが、エチレン・α−オレフィンエラストマーは親水性が低いために、被水時にスリップが発生し易く、スリップ音の発生が特に問題になる。そこで、エチレン・α−オレフィンエラストマーに、エチレン・α−オレフィンエラストマーポリマーよりも溶解度指数の高い可塑剤や軟化剤を配合し、可塑剤や軟化剤を圧縮ゴム層の表面にブリードさせることで、被水時の発音を抑制する試みがなされている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平７−３１００６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のように伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にタルクやシリカ等のパウダーを塗布する方法では、パウダー塗布の作業工数が増加するという問題があり、また伝動ベルトの走行に伴なってパウダーが飛散するため、持続的な発音の抑制効果を得ることができないという問題があった。
【０００７】
また、上記のようにエチレン・α−オレフィンエラストマーに溶解度指数の高い可塑剤や軟化剤を配合する場合、持続的な発音の抑制効果を得るには、多量の可塑剤や軟化剤を配合する必要がある。そしてこのように可塑剤や軟化剤の配合量が多いと、圧縮ゴム層の耐摩耗性が低下し、特に粘着摩耗の発生が問題となるものであり、さらに可塑剤や軟化剤の過剰なブリードによって摩擦係数が低下して、十分な伝達性能が得られ難くなるという問題を有するものであった。また表面にブリードした可塑剤や軟化剤が、伝動ベルトをエンジンに装着するときに手に付着して汚れるなど作業性が悪いという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持することができるとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れた摩擦伝動ベルトを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る摩擦伝動ベルトは、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
このように、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合することによって、シリカの親水性によって、被水時のベルト伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものであり、しかもシリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲であることによって、被水時のベルト伝達性能や耐発音性、耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持する効果を高く得ることができるものである。またポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部配合することによって、圧縮ゴム層の変形を抑制して耐摩耗性を向上することができるものである。
【００１１】
また本発明は、前記のゴム組成物に含まれる短繊維の合計量が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とするものである。
【００１２】
短繊維の総量がこの範囲であることによって、ベルトの耐久性能を低下させることなく、被水時の伝達性能を高く維持することができるものである。
【００１３】
また本発明は、前記のゴム組成物には、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シランカップリング剤が０．５〜５．０質量部配合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようにシランカップリング剤を含有することによって、ゴム組成物中のシリカの分散性を高めて、圧縮ゴム層中にシリカを均一に分散させることができ、被水時のベルトの伝達性能や耐摩耗性を維持する効果を高く得ることができるものである。
【００１５】
また本発明において、摩擦伝動ベルトはＶリブドベルトあるいはＶベルトであることを特徴とするものであり、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持することができるとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れたＶリブドベルトあるいはＶベルトを得ることができるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合するようにしたので、シリカの親水性によって、被水時のベルト伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものであり、しかもシリカは窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲であるので、被水時のベルト伝達性能や耐発音性、耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持する効果を高く得ることができるものである。またポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部配合するようにしたので、圧縮ゴム層の変形を抑制して耐摩耗性を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はＶリブドベルトの一例を示す断面図、（ｂ）はＶベルトの一例を示す断面図である。
【図２】被水時伝達性能試験に用いる装置の概略図である。
【図３】ミスアライメント発音評価試験に用いる装置の概略図である。
【図４】６％スリップ摩耗試験に用いる装置の概略図である。
【図５】逆曲げ高温低張力屈曲試験に用いる装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、摩擦伝動ベルトの一つとしてＶリブドベルトを示すものであって、心線１をベルト長手方向に沿って埋設した接着ゴム層６と、この接着ゴム層６の内周側に隣接して積層される圧縮ゴム層２と、接着ゴム層６の外周側に隣接して積層される背面ゴム層８とからなるものであり、圧縮ゴム層２には断面形状が略Ｖ字形（逆台形）に形成される複数本のリブ９がベルト長手方向に沿って設けてある。
【００２０】
また図１（ｂ）は、摩擦伝動ベルトの一つとしてＶベルトを示すものであって、ベルト下面（内周面）からベルト上面に向かって順に、下補強布５、圧縮ゴム層２、ベルト長手方向に心線１を埋入した接着ゴム層６、上補強布７を積層して構成されるものであり、全体の断面形状を略Ｖ字形（逆台形）に形成してある。
【００２１】
このように形成される摩擦伝動ベルトにあって、圧縮ゴム層２は短繊維１０を含有するゴム組成物によって形成されるものであり、この圧縮ゴム層２を形成するゴム組成物について説明する。
【００２２】
本発明において用いるゴム組成物は、ゴム成分として、エチレン・α−オレフィンエラストマーを使用するものである。このエチレン・α−オレフィンゴムとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテンなど）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を用いることができる。この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。具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムを代表例として挙げることができる。
【００２３】
そしてこのゴム組成物にはシリカがフィラーとして配合してある。シリカは特定の種類のものに限定されるものではなく、従来から提供されている各種のシリカを使用することができる。例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、表面処理したシリカ等を例示することができる。シリカは通常、その一次粒径が１０〜５０ｎｍの微細珪酸または珪酸塩であって、超微細な嵩高い白色粉末である。シリカを製法で分類すると、例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられるが、これらの中でも、含水珪酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが特に好ましい。これらのシリカは、それぞれ単独で用いる他、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２４】
ここで、エチレン・α−オレフィンエラストマーは無極性ポリマーであり、クロロプレンゴムなど極性ポリマーのゴムに比べて水との親水性が劣る。このため、摩擦伝動ベルトの圧縮ゴム層２をエチレン・α−オレフィンエラストマーで形成すると、圧縮ゴム層２の表面は水に濡れ難いので、プーリと圧縮ゴム層２の側面との間に水が膜として介在し易くなる。そしてこの水の膜によってプーリの回転に摩擦伝動ベルトの回転が追従することができなくなって、スリップが発生し易くなるものであり、このような現象をスティックスリップといい、これによりスリップの異音が発生し易いものである。
【００２５】
一方、シリカは表面に反応性官能基としてシラノール基が多数存在しており、このシラノール基によりゴムとの化学的接着が可能となっている。また、シラノール基は親水性の特性を有しており、シリカは親水性が高い。このため、シリカを親水性に乏しいエチレン・α−オレフィンエラストマーに配合することによって、圧縮ゴム層２の親水性を改善することができるものである。従って、シリカを配合したエチレン・α−オレフィンエラストマーで圧縮ゴム層２を形成することによって、ベルト走行時に注水があったとしても、プーリと圧縮ゴム層２の間に水が膜として介在することを抑制して、スリップの発生を低減し、伝達性能を高度に維持することができるものであり、これによりスティックスリップによる発音を抑制することができるものである。
【００２６】
このようにシリカを配合するにあたって、シリカの配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲に設定されるものである。シリカの配合量が１０質量部未満では、被水時の伝達性能や、耐発音性を向上する効果は小さい。逆にシリカの配合量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２がシリカによって過度に補強されることになって耐屈曲疲労性が低下し、さらには圧縮ゴム層２中でのシリカの分散不良が発生して、圧縮ゴム層２の耐摩耗性が却って低下するおそれがある。従って、シリカの配合量を１０〜５０質量部の範囲に設定することによって、被水時の摩擦伝動ベルトの伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものである。
【００２７】
またシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のものが使用されるものである。シリカは窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きい程、シラノール基による親水性が高くなるので、圧縮ゴム層２の親水性を高めることができ、被水時の伝達性能や耐発音性を向上することができるものであり、またゴムとの接着性が高くなって、シリカによる補強効果を高く得ることができるものである。そしてシリカの窒素吸着比表面積が１００ｍ２／ｇ未満であると、被水時の伝達性能や耐発音性を向上する効果が不十分であり、また圧縮ゴム層２の補強性が不十分で耐摩耗性が低下するおそれがある。しかし、シリカの窒素吸着比表面積が３００ｍ２／ｇを超えると、シリカによって圧縮ゴム層２が過度に補強される結果になって耐屈曲疲労性が低下し、さらには圧縮ゴム層２中でのシリカの分散不良が発生して、圧縮ゴム層２の耐摩耗性が却って低下するおそれがある。従って、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いることによって、被水時の伝達性能、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を高度に維持することが可能になるものである。
【００２８】
ここで、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）は、粉体粒子の表面に占有面積の分かった分子（Ｎ２ガス）を吸着させ、その量から求められた粉体粒子の比表面積である。測定はＢＥＴ法（ベット）と呼ばれる広く知られた方法で行なうことができるものであり、圧力ｐと吸着量ｖの関係からＢＥＴ式（Brunauer,Emmet and Teller's equation）によって、単分子吸着量ｖｍを測定し、比表面積を求めることができる。
【００２９】
またゴム組成物には短繊維１０が配合してある。この短繊維としては、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を用いるものである。このようにゴム組成物にポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を配合して、圧縮ゴム層２中にポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維を含有させることによって、圧縮ゴム層２をポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維で補強することができ、圧縮ゴム層２の耐摩耗性を高めることができるものである。
【００３０】
ポリアミドやパラアラミドの具体的な種類は特に限定されるものではないが、ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２などを挙げることができ、パラアラミドとしてはコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタルアミド（例えば帝人（株）の「テクノーラ」）、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド（例えば帝人（株）の「トワロン」、東レ・デュポン（株）のケブラー）などを挙げることができる。
【００３１】
ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して５〜５０質量部の範囲に設定されるものである。ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量が５質量部未満であると、これらの短繊維による圧縮ゴム層２の補強効果が不十分であり、摩擦伝動ベルトがプーリから受ける側圧に耐え切れずに圧縮ゴム層２が大きく変形して、耐摩耗性が低下するおそれがある。逆にポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２中でのポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の分散不良が発生し、ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維が偏在する部分を起点として圧縮ゴム層２に亀裂が生じて、摩擦伝動ベルトの耐屈曲疲労性が低下するおそれがある。
【００３２】
ここで、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維はいずれか一方を選択して配合する必要がある。ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維を併用すると、被水時の耐発音性を高く得ることが難しい。これは、リブ形成のための研磨後において、ポリアミド短繊維の断面は大きく広がるような形状でリブ表面層を局所的に覆い、これにより被水時におけるリブ表面層とプーリとの間に介在する水を外に吐き出す効果があるが、パラアラミド短繊維を併用するとポリアミド短繊維の上記形状が少なくなり、ポリアミド短繊維による排水効果が低下するためと考えられる。
【００３３】
また同じアラミド繊維でも、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド（例えば帝人（株）の「コーネックス」）などメタアラミド短繊維を用いても、伝達性能や耐発音性を向上することはできない。これは、摩擦伝動ベルトを製造する際の研磨時に、パラアラミド短繊維は圧縮ゴム層２の表面から突出する部分がフィブリル化して微細化し、これによって被水時の伝達性能や耐発音性が向上するが、メタアラミド短繊維は微細化されないためであると考えられる。
【００３４】
また、ゴム組成物に短繊維を配合するにあたって、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方と、綿短繊維とを併用するようにしてもよい。この場合、綿短繊維の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して３０質量部以下に設定されるものである。綿短繊維の配合量が３０質量部を超えると、圧縮ゴム層２中での綿短繊維の分散不良が発生して、摩擦伝動ベルトの耐屈曲疲労性が低下するおそれがある。短繊維としてはポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方のみを用いるようにしてもよいので、綿短繊維の配合量の下限は０質量部であり、綿短繊維は必須の成分ではない。
【００３５】
ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方と、綿短繊維とを併用する場合、短繊維の合計の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲が好ましい。短繊維の配合量をこの範囲に設定することによって、摩擦伝動ベルトの耐久性能を低下させることなく、被水時の伝達性能を維持することができるものである。短繊維の総量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２のプーリと直接接触する表面に突出する繊維量が多くなり、摩擦係数が低くなって伝達性能が低下するおそれがあり、また圧縮ゴム層２中での短繊維の分散不良が発生し、短繊維が偏在する部分を起点として圧縮ゴム層２に亀裂が生じ、摩擦伝動ベルトが早期に寿命となるおそれがある。摩擦伝動ベルトの伝達性能、耐久性、耐発音性を維持するには、ポリアミド短繊維又はパラアラミド短繊維を５〜４０質量部で、且つ綿短繊維を３〜２５質量部とすることが好ましい。
【００３６】
尚、ポリアミド短繊維、パラアラミド短繊維、綿短繊維の繊維長や繊維径は、特に限定されるものではないが、繊維長は１〜１０ｍｍの範囲、繊維径は１〜４０μｍの範囲であることが好ましい。
【００３７】
また、ゴム組成物にはシランカップリング剤を配合することができる。ゴム組成物にシランカップリング剤を配合することによって、ゴム組成物中でのシリカの分散性を高めることができ、またシリカとゴムとの接着力を改善することができるものである。このため、シリカが均一に分散して含有される圧縮ゴム層２を成形することができるものであり、被水時のベルト伝達性能や耐摩耗性を向上させる効果を高く得ることができるものである。特に窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きいシリカは凝集性が高く、分散性が劣るため、シランカップリング剤の配合は必須である。
【００３８】
シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、具体的には、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−シアノプロピルジメチルクロロシラン、３−［Ｎ−アリル−Ｎ−（２−アミノエチル）］アミノプロピルトリメトキシシラン、ｐ−［Ｎ−（２−アミノエチル）アミノメチル］フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、１−（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−ペンタメチルジシロキサン、３−アミノプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−メルカプトメチル）ポリジメチルシロキサン、Ｎ，Ｎ′−ビス［（メチルジメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、３−メルカプトプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、１−トリメトキシシリル−４，７，１０−トリアザデカン、Ｎ−［（３−トリメトキシシリル）プロピル］トリエチレンテトラミン、Ｎ−３−トリメトキシシリルプロピル−ｍ−フェニレンジアミンなどを例示することができる。これらのシランカップリング剤は１種を単独で用いる他、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３９】
シランカップリング剤は、上記のゴム組成物中に０．５〜５．０質量部配合するのが好ましい。すなわち、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合したゴム組成物に、０．５〜５．０質量部の範囲で配合するのが好ましい。特に０．５〜２．０質量部の範囲がより好ましい。シランラップリング剤の配合量が０．５質量部未満であると、圧縮ゴム層２中でのシリカの分散性が悪くなり、またゴムとシリカとの結合が不十分となり、圧縮ゴム層２の耐摩耗性や、被水時のベルト伝達性能を高める効果を十分に得ることができない。一方、シランラップリング剤の配合量が５．０質量部を超えると、シリカに対してシランカップリング剤の量が過剰になり、シランカップリング剤を配合した量に見合う効果が得られず、経済的に不利になる。
【００４０】
上記のように配合したゴム組成物で圧縮ゴム層２を成形することによって、図１（ａ）のようなＶリブドベルトや、図１（ｂ）のようなＶベルトなど、摩擦伝動ベルトを作製することができるものである。そしてこれらのＶリブドベルトやＶベルトにあって、圧縮ゴム層２は上記のゴム組成物で成形されているので、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持するとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れた特性を示すものである。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４２】
表１の配合で、圧縮ゴム層形成用のゴム組成物（実施例１〜６及び比較例１〜６）を調製した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
まず、表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、１プライのゴム付綿帆布を巻き付け、この上に表２のゴム組成からなる接着ゴム層形成用のゴムシートを巻き付け、この上にさらに心線をスピニングして巻き付けた。次に表１の配合のゴム組成の圧縮ゴム層形成用のゴムシートを巻き付けた後、圧縮ゴム層形成用のゴムシートの外側に加硫用ジャケットを挿入した。そして、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫することによって円筒状の加硫スリーブを作製した。この後、加硫スリーブを成形モールドから取り出し、加硫スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーにより研削して複数のリブを形成し、さらに加硫スリーブをカッターにより輪切りして個々のベルトに切断し、Ｖリブドベルトに仕上げた。
【００４５】
【表２】
【００４６】
上記のようにして作製したＶリブドベルトについて、被水時伝達性能試験、ミスアライメント発音評価試験、６％スリップ摩耗試験、逆曲げ高温低張力屈曲試験を行なった。試験方法を次に示し、結果を表３に示す。
【００４７】
被水時伝達性能試験は、走行試験機として直径１２０ｍｍの駆動プーリ１１、直径１２０ｍｍの従動プーリ１２、直径６０ｍｍのアイドラープーリ１３、直径５０ｍｍのテンションプーリ１４、直径４５ｍｍのアイドラープーリ１５を順に配置した図２の走行試験機を用いて行なった。そして各プーリ１１〜１５にＶリブドベルトＢを掛架し、ＶリブドベルトＢの駆動プーリ１１への巻き付け角度を９０°に、従動プーリ１２への巻き付け角度を１６０°に調節した。走行条件は室温雰囲気下で、駆動プーリ１１の回転数２０００ｒｐｍ、ベルト張力を３ｋｇｆ／ｒｉｂ又は５ｋｇｆ／ｒｉｂに設定し、従動プーリ１１に負荷を与えてスリップを促した。そして、駆動プーリ１１と従動プーリ１２の間においてＶリブドベルトＢに２００ｃｃの水を注水して、ＶリブドベルトＢの被水時の伝達トルクを求めた。伝達トルクの数値は高いほどベルトの伝達性能が優れていることを示すものであり、ベルト張力３ｋｇｆ／ｒｉｂの条件で伝達トルクが３．５Ｎｍ／ｒｉｂ以上で、且つベルト張力５ｋｇｆ／ｒｉｂの条件で伝達トルクが４．０Ｎｍ／ｒｉｂ以上であれば、被水時の伝達性能は良好と判断した。
【００４８】
ミスアライメント発音評価試験は、直径１００ｍｍの駆動プーリ１６、直径７０ｍｍのアイドラープーリ３０、直径１２０ｍｍの従動プーリ１７、直径６０ｍｍのテンションプーリ１８を配置した図３の試験機を用いて行ない、駆動プーリ１６と従動プーリ１７の軸離を２１２ｍｍに設定し、所定角度のミスアライメントに調節した。そして試験機の各プーリ１６、１７、１８、３０にＶリブドベルトＢを掛架し、室温条件下で、駆動プーリ１６の回転数が１０００ｒｐｍ、ベルト張力が５０Ｎ／リブになるように駆動プーリ１６に荷重を付与し、駆動プーリ１６と従動プーリ１７間においてＶリブドベルトＢに２００ｃｃの水を注水して、ミスアライメントで走行させた時において発音が発生するときの角度（発音限界角度）を求めた。発音限界角度の数値が大きいほど耐発音性に優れていることを示すものであり、発音限界角度が２．０°以上であれば、被水時の耐発音性は良好と判断した。
【００４９】
６％スリップ走行試験は、直径８０ｍｍの駆動プーリ２０、直径８０ｍｍの従動プーリ２１、直径１２０ｍｍのテンションプーリ２２を配置した図４の試験機を用いて行なった。そして各プーリ２０〜２２にＶリブドベルトＢを懸架してテンションプーリ２２に対するＶリブドベルトＢの巻き付け角度を９０°に設定し、駆動プーリ２０の回転数が３０００ｒｐｍ、従動プーリ２１のトルクが６．９Ｎ・ｍとなるように張力を自動調整しながら室温で２４時間走行させた。そして、走行試験前後のＶリブドベルトＢのベルト重量を測定し、重量減量から摩耗量を算出した。
【００５０】
逆曲げ高温低張力屈曲試験は、直径１２０ｍｍの駆動プーリ２４、直径８５ｍｍのアイドラープーリ２５、直径１２０ｍｍの従動プーリ２６、直径５５ｍｍのテンションプーリ２７を順に配置した図５の試験機を用いて行なった。そして各プーリ２４〜２７にＶリブドベルトＢを掛架し、ＶリブドベルトＢのテンションプーリ２７への巻き付け角度９０°、アイドラープーリ２５への巻き付け角度１２０°、雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリ２４の回転数４９００ｒｐｍ、ベルト張力５７ｋｇｆ／３ｒｉｂの試験条件でテンションプーリ２７に荷重を付与し、従動プーリ２６に負荷１２ＰＳを与えてＶリブドベルトＢを走行させた。そして、ＶリブドベルトＢのリブゴムにクラックが確認された走行時間をクラック発生時間とした。クラック発生時間が２００時間以上であれば、耐屈曲疲労性は良好と判断した。
【００５１】
【表３】
【００５２】
表３にみられるように、実施例１〜６は、被水時の伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性の何れにおいても優れているものであった。
【００５３】
一方、比較例１、比較例２は被水時の伝達トルクが低く、伝達性能に劣るものであった。これは、比較例１ではゴム組成物にシリカを配合せず、また比較例２ではシリカの配合量が少ないため、摩擦伝動面と水との馴染みが不足することによるものであると考えられる。従って、圧縮ゴム層を形成するゴム組成物にポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維と綿短繊維が適量配合されていたとしても、シリカが適量配合されていないとベルトの伝達性能が維持できないことが確認される。
【００５４】
また比較例３は、被水時の伝達トルクが高く伝達性能は良好であったが、発音限界角度は２°以下であって、耐発音性は悪いものであった。これはゴム組成物のシリカの配合量は適量であるが、短繊維としてポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維を複合して配合しているためであると考えられる。従って、耐発音性を維持するには、ゴム組成物に配合する短繊維はポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方にする必要のあることが確認される。
【００５５】
また比較例４は、伝達性能、耐発音性の何れも悪いものであった。これは、ゴム組成物にシリカや綿短繊維は適量配合されているが、パラアラミド短繊維ではなくメタアラミド短繊維を配合しているためであると考えられる。つまり、パラアラミド短繊維は研磨時にフィブリル化して微細化するが、メタアラミド短繊維は微細化されないため、この相違が伝達性能、耐発音性を低下させた原因と思われる。従って、アラミド短繊維はメタアラミド短繊維ではなくパラアラミド短繊維を用いる必要のあることが確認される。
【００５６】
また比較例５は、伝達性能には問題ないが、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性の何れもが悪いものであった。これは、ゴム組成物にシリカが過剰に配合されているため、シランカップリング剤を添加したにもかかわらず、圧縮ゴム層中でのシリカの分散不良が発生し、シリカを配合することによる効果が十分に反映されなかったためであると考えられる。
【００５７】
また比較例６は、耐屈曲疲労性が劣るものであった。これは、ゴム組成物にポリアミド短繊維が過剰に配合されているため、圧縮ゴム層中でのポリアミド短繊維の分散不良が発生し、偏在しているポリアミド短繊維を起点にして早期にクラックが発生したものであると考えられる。
【００５８】
以上の結果から、被水時のベルトの伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を維持するには、圧縮ゴム層を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維いずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を０〜３０質量部を配合したゴム組成物から形成する必要のあることが確認される。
【００５９】
次に、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）の影響を調べた。表４に示す５種類のシリカを用い、実施例１と同じ配合でゴム組成物を調製し、このゴム組成物を用いて上記と同様にしてＶリブドベルトを作製した。そしてこのＶリブドベルトについて、被水時の伝達性能試験、ミスアライメント発音評価試験、６％スリップ走行試験、逆曲げ高温低張力屈曲試験を上記と同様にして行なった。結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
表４にみられるように、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いた実施例１、７、８は何れも、被水時の伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性が良好であった。
【００６２】
一方、比較例７は、被水時の伝達性能、耐発音性、耐屈曲疲労性は良好であったが、耐摩耗性が悪いものであった。これは、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が小さいため、シリカによって圧縮ゴム層を補強する効果が不十分であるためと考えられる。
【００６３】
また、比較例８は、耐発音性や耐摩耗性は良好であるが、伝達性能は若干悪く、またクラック発生時間は２００時間以上であるものの、他のシリカに比べて耐屈曲疲労性が劣るものであった。これは、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きいため、圧縮ゴム層中でのシリカの分散不良が発生して、伝達性能や耐屈曲疲労性が低下したものと考えられる。
【００６４】
以上の結果から、被水時のベルトの伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を維持するには、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いる必要のあることが確認される。
【符号の説明】
【００６５】
１ 心線
２ 圧縮ゴム層
１０ 短繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝動に用いられる摩擦伝動ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に対する静粛化の要求が高くなっており、特に駆動装置においてはエンジン音以外の音は異音とされるようになっている。この異音の一つとして、雨天走行時にエンジンルーム内に水が入ってベルトとプーリの間に水が付着し、この被水時にベルトがスリップすることにより発生するスリップ音がある。
【０００３】
このスリップ音の対策の一つとして、プーリのＶ溝に嵌合する伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にタルクやシリカ等のパウダーを塗布する方法がある。このように伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にパウダーを塗布することによって、プーリに対する圧縮ゴム層の粘着を抑制して、被水時の発音を抑制することができるものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、最近ではエンジンルーム内の高温雰囲気に対して耐久性の高いエチレン・α−オレフィンエラストマーを用いて圧縮ゴム層を形成することが行なわれているが、エチレン・α−オレフィンエラストマーは親水性が低いために、被水時にスリップが発生し易く、スリップ音の発生が特に問題になる。そこで、エチレン・α−オレフィンエラストマーに、エチレン・α−オレフィンエラストマーポリマーよりも溶解度指数の高い可塑剤や軟化剤を配合し、可塑剤や軟化剤を圧縮ゴム層の表面にブリードさせることで、被水時の発音を抑制する試みがなされている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平７−３１００６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のように伝動ベルトの圧縮ゴム層の側面にタルクやシリカ等のパウダーを塗布する方法では、パウダー塗布の作業工数が増加するという問題があり、また伝動ベルトの走行に伴なってパウダーが飛散するため、持続的な発音の抑制効果を得ることができないという問題があった。
【０００７】
また、上記のようにエチレン・α−オレフィンエラストマーに溶解度指数の高い可塑剤や軟化剤を配合する場合、持続的な発音の抑制効果を得るには、多量の可塑剤や軟化剤を配合する必要がある。そしてこのように可塑剤や軟化剤の配合量が多いと、圧縮ゴム層の耐摩耗性が低下し、特に粘着摩耗の発生が問題となるものであり、さらに可塑剤や軟化剤の過剰なブリードによって摩擦係数が低下して、十分な伝達性能が得られ難くなるという問題を有するものであった。また表面にブリードした可塑剤や軟化剤が、伝動ベルトをエンジンに装着するときに手に付着して汚れるなど作業性が悪いという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持することができるとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れた摩擦伝動ベルトを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る摩擦伝動ベルトは、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
このように、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合することによって、シリカの親水性によって、被水時のベルト伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものであり、しかもシリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲であることによって、被水時のベルト伝達性能や耐発音性、耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持する効果を高く得ることができるものである。またポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部配合することによって、圧縮ゴム層の変形を抑制して耐摩耗性を向上することができるものである。
【００１１】
また本発明は、前記のゴム組成物に含まれる短繊維の合計量が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とするものである。
【００１２】
短繊維の総量がこの範囲であることによって、ベルトの耐久性能を低下させることなく、被水時の伝達性能を高く維持することができるものである。
【００１３】
また本発明は、前記のゴム組成物には、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シランカップリング剤が０．５〜５．０質量部配合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようにシランカップリング剤を含有することによって、ゴム組成物中のシリカの分散性を高めて、圧縮ゴム層中にシリカを均一に分散させることができ、被水時のベルトの伝達性能や耐摩耗性を維持する効果を高く得ることができるものである。
【００１５】
また本発明において、摩擦伝動ベルトはＶリブドベルトあるいはＶベルトであることを特徴とするものであり、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持することができるとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れたＶリブドベルトあるいはＶベルトを得ることができるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合するようにしたので、シリカの親水性によって、被水時のベルト伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものであり、しかもシリカは窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲であるので、被水時のベルト伝達性能や耐発音性、耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持する効果を高く得ることができるものである。またポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部配合するようにしたので、圧縮ゴム層の変形を抑制して耐摩耗性を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はＶリブドベルトの一例を示す断面図、（ｂ）はＶベルトの一例を示す断面図である。
【図２】被水時伝達性能試験に用いる装置の概略図である。
【図３】ミスアライメント発音評価試験に用いる装置の概略図である。
【図４】６％スリップ摩耗試験に用いる装置の概略図である。
【図５】逆曲げ高温低張力屈曲試験に用いる装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、摩擦伝動ベルトの一つとしてＶリブドベルトを示すものであって、心線１をベルト長手方向に沿って埋設した接着ゴム層６と、この接着ゴム層６の内周側に隣接して積層される圧縮ゴム層２と、接着ゴム層６の外周側に隣接して積層される背面ゴム層８とからなるものであり、圧縮ゴム層２には断面形状が略Ｖ字形（逆台形）に形成される複数本のリブ９がベルト長手方向に沿って設けてある。
【００２０】
また図１（ｂ）は、摩擦伝動ベルトの一つとしてＶベルトを示すものであって、ベルト下面（内周面）からベルト上面に向かって順に、下補強布５、圧縮ゴム層２、ベルト長手方向に心線１を埋入した接着ゴム層６、上補強布７を積層して構成されるものであり、全体の断面形状を略Ｖ字形（逆台形）に形成してある。
【００２１】
このように形成される摩擦伝動ベルトにあって、圧縮ゴム層２は短繊維１０を含有するゴム組成物によって形成されるものであり、この圧縮ゴム層２を形成するゴム組成物について説明する。
【００２２】
本発明において用いるゴム組成物は、ゴム成分として、エチレン・α−オレフィンエラストマーを使用するものである。このエチレン・α−オレフィンゴムとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテンなど）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を用いることができる。この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。具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムを代表例として挙げることができる。
【００２３】
そしてこのゴム組成物にはシリカがフィラーとして配合してある。シリカは特定の種類のものに限定されるものではなく、従来から提供されている各種のシリカを使用することができる。例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、表面処理したシリカ等を例示することができる。シリカは通常、その一次粒径が１０〜５０ｎｍの微細珪酸または珪酸塩であって、超微細な嵩高い白色粉末である。シリカを製法で分類すると、例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられるが、これらの中でも、含水珪酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが特に好ましい。これらのシリカは、それぞれ単独で用いる他、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２４】
ここで、エチレン・α−オレフィンエラストマーは無極性ポリマーであり、クロロプレンゴムなど極性ポリマーのゴムに比べて水との親水性が劣る。このため、摩擦伝動ベルトの圧縮ゴム層２をエチレン・α−オレフィンエラストマーで形成すると、圧縮ゴム層２の表面は水に濡れ難いので、プーリと圧縮ゴム層２の側面との間に水が膜として介在し易くなる。そしてこの水の膜によってプーリの回転に摩擦伝動ベルトの回転が追従することができなくなって、スリップが発生し易くなるものであり、このような現象をスティックスリップといい、これによりスリップの異音が発生し易いものである。
【００２５】
一方、シリカは表面に反応性官能基としてシラノール基が多数存在しており、このシラノール基によりゴムとの化学的接着が可能となっている。また、シラノール基は親水性の特性を有しており、シリカは親水性が高い。このため、シリカを親水性に乏しいエチレン・α−オレフィンエラストマーに配合することによって、圧縮ゴム層２の親水性を改善することができるものである。従って、シリカを配合したエチレン・α−オレフィンエラストマーで圧縮ゴム層２を形成することによって、ベルト走行時に注水があったとしても、プーリと圧縮ゴム層２の間に水が膜として介在することを抑制して、スリップの発生を低減し、伝達性能を高度に維持することができるものであり、これによりスティックスリップによる発音を抑制することができるものである。
【００２６】
このようにシリカを配合するにあたって、シリカの配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲に設定されるものである。シリカの配合量が１０質量部未満では、被水時の伝達性能や、耐発音性を向上する効果は小さい。逆にシリカの配合量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２がシリカによって過度に補強されることになって耐屈曲疲労性が低下し、さらには圧縮ゴム層２中でのシリカの分散不良が発生して、圧縮ゴム層２の耐摩耗性が却って低下するおそれがある。従って、シリカの配合量を１０〜５０質量部の範囲に設定することによって、被水時の摩擦伝動ベルトの伝達性能を高く維持することができると共に耐発音性が向上し、さらに耐摩耗性や耐屈曲疲労性を維持することができるものである。
【００２７】
またシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のものが使用されるものである。シリカは窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きい程、シラノール基による親水性が高くなるので、圧縮ゴム層２の親水性を高めることができ、被水時の伝達性能や耐発音性を向上することができるものであり、またゴムとの接着性が高くなって、シリカによる補強効果を高く得ることができるものである。そしてシリカの窒素吸着比表面積が１００ｍ２／ｇ未満であると、被水時の伝達性能や耐発音性を向上する効果が不十分であり、また圧縮ゴム層２の補強性が不十分で耐摩耗性が低下するおそれがある。しかし、シリカの窒素吸着比表面積が３００ｍ２／ｇを超えると、シリカによって圧縮ゴム層２が過度に補強される結果になって耐屈曲疲労性が低下し、さらには圧縮ゴム層２中でのシリカの分散不良が発生して、圧縮ゴム層２の耐摩耗性が却って低下するおそれがある。従って、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いることによって、被水時の伝達性能、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を高度に維持することが可能になるものである。
【００２８】
ここで、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）は、粉体粒子の表面に占有面積の分かった分子（Ｎ２ガス）を吸着させ、その量から求められた粉体粒子の比表面積である。測定はＢＥＴ法（ベット）と呼ばれる広く知られた方法で行なうことができるものであり、圧力ｐと吸着量ｖの関係からＢＥＴ式（Brunauer,Emmet and Teller's equation）によって、単分子吸着量ｖｍを測定し、比表面積を求めることができる。
【００２９】
またゴム組成物には短繊維１０が配合してある。この短繊維としては、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を用いるものである。このようにゴム組成物にポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を配合して、圧縮ゴム層２中にポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維を含有させることによって、圧縮ゴム層２をポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維で補強することができ、圧縮ゴム層２の耐摩耗性を高めることができるものである。
【００３０】
ポリアミドやパラアラミドの具体的な種類は特に限定されるものではないが、ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２などを挙げることができ、パラアラミドとしてはコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタルアミド（例えば帝人（株）の「テクノーラ」）、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド（例えば帝人（株）の「トワロン」、東レ・デュポン（株）のケブラー）などを挙げることができる。
【００３１】
ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して５〜５０質量部の範囲に設定されるものである。ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量が５質量部未満であると、これらの短繊維による圧縮ゴム層２の補強効果が不十分であり、摩擦伝動ベルトがプーリから受ける側圧に耐え切れずに圧縮ゴム層２が大きく変形して、耐摩耗性が低下するおそれがある。逆にポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の配合量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２中でのポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維の分散不良が発生し、ポリアミド短繊維やパラアラミド短繊維が偏在する部分を起点として圧縮ゴム層２に亀裂が生じて、摩擦伝動ベルトの耐屈曲疲労性が低下するおそれがある。
【００３２】
ここで、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維はいずれか一方を選択して配合する必要がある。ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維を併用すると、被水時の耐発音性を高く得ることが難しい。これは、リブ形成のための研磨後において、ポリアミド短繊維の断面は大きく広がるような形状でリブ表面層を局所的に覆い、これにより被水時におけるリブ表面層とプーリとの間に介在する水を外に吐き出す効果があるが、パラアラミド短繊維を併用するとポリアミド短繊維の上記形状が少なくなり、ポリアミド短繊維による排水効果が低下するためと考えられる。
【００３３】
また同じアラミド繊維でも、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド（例えば帝人（株）の「コーネックス」）などメタアラミド短繊維を用いても、伝達性能や耐発音性を向上することはできない。これは、摩擦伝動ベルトを製造する際の研磨時に、パラアラミド短繊維は圧縮ゴム層２の表面から突出する部分がフィブリル化して微細化し、これによって被水時の伝達性能や耐発音性が向上するが、メタアラミド短繊維は微細化されないためであると考えられる。
【００３４】
また、ゴム組成物に短繊維を配合するにあたって、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方と、綿短繊維とを併用するようにしてもよい。この場合、綿短繊維の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して３０質量部以下に設定されるものである。綿短繊維の配合量が３０質量部を超えると、圧縮ゴム層２中での綿短繊維の分散不良が発生して、摩擦伝動ベルトの耐屈曲疲労性が低下するおそれがある。短繊維としてはポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方のみを用いるようにしてもよいので、綿短繊維の配合量の下限は０質量部であり、綿短繊維は必須の成分ではない。
【００３５】
ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方と、綿短繊維とを併用する場合、短繊維の合計の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲が好ましい。短繊維の配合量をこの範囲に設定することによって、摩擦伝動ベルトの耐久性能を低下させることなく、被水時の伝達性能を維持することができるものである。短繊維の総量が５０質量部を超えると、圧縮ゴム層２のプーリと直接接触する表面に突出する繊維量が多くなり、摩擦係数が低くなって伝達性能が低下するおそれがあり、また圧縮ゴム層２中での短繊維の分散不良が発生し、短繊維が偏在する部分を起点として圧縮ゴム層２に亀裂が生じ、摩擦伝動ベルトが早期に寿命となるおそれがある。摩擦伝動ベルトの伝達性能、耐久性、耐発音性を維持するには、ポリアミド短繊維又はパラアラミド短繊維を５〜４０質量部で、且つ綿短繊維を３〜２５質量部とすることが好ましい。
【００３６】
尚、ポリアミド短繊維、パラアラミド短繊維、綿短繊維の繊維長や繊維径は、特に限定されるものではないが、繊維長は１〜１０ｍｍの範囲、繊維径は１〜４０μｍの範囲であることが好ましい。
【００３７】
また、ゴム組成物にはシランカップリング剤を配合することができる。ゴム組成物にシランカップリング剤を配合することによって、ゴム組成物中でのシリカの分散性を高めることができ、またシリカとゴムとの接着力を改善することができるものである。このため、シリカが均一に分散して含有される圧縮ゴム層２を成形することができるものであり、被水時のベルト伝達性能や耐摩耗性を向上させる効果を高く得ることができるものである。特に窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きいシリカは凝集性が高く、分散性が劣るため、シランカップリング剤の配合は必須である。
【００３８】
シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、具体的には、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−シアノプロピルジメチルクロロシラン、３−［Ｎ−アリル−Ｎ−（２−アミノエチル）］アミノプロピルトリメトキシシラン、ｐ−［Ｎ−（２−アミノエチル）アミノメチル］フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、１−（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−ペンタメチルジシロキサン、３−アミノプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−メルカプトメチル）ポリジメチルシロキサン、Ｎ，Ｎ′−ビス［（メチルジメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ，Ｎ′−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、３−メルカプトプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、１−トリメトキシシリル−４，７，１０−トリアザデカン、Ｎ−［（３−トリメトキシシリル）プロピル］トリエチレンテトラミン、Ｎ−３−トリメトキシシリルプロピル−ｍ−フェニレンジアミンなどを例示することができる。これらのシランカップリング剤は１種を単独で用いる他、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３９】
シランカップリング剤は、上記のゴム組成物中に０．５〜５．０質量部配合するのが好ましい。すなわち、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対してシリカ１０〜５０質量部を配合したゴム組成物に、０．５〜５．０質量部の範囲で配合するのが好ましい。特に０．５〜２．０質量部の範囲がより好ましい。シランラップリング剤の配合量が０．５質量部未満であると、圧縮ゴム層２中でのシリカの分散性が悪くなり、またゴムとシリカとの結合が不十分となり、圧縮ゴム層２の耐摩耗性や、被水時のベルト伝達性能を高める効果を十分に得ることができない。一方、シランラップリング剤の配合量が５．０質量部を超えると、シリカに対してシランカップリング剤の量が過剰になり、シランカップリング剤を配合した量に見合う効果が得られず、経済的に不利になる。
【００４０】
上記のように配合したゴム組成物で圧縮ゴム層２を成形することによって、図１（ａ）のようなＶリブドベルトや、図１（ｂ）のようなＶベルトなど、摩擦伝動ベルトを作製することができるものである。そしてこれらのＶリブドベルトやＶベルトにあって、圧縮ゴム層２は上記のゴム組成物で成形されているので、被水時でもベルト伝達性能や耐発音性を維持するとともに、耐摩耗性や耐屈曲疲労性にも優れた特性を示すものである。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４２】
表１の配合で、圧縮ゴム層形成用のゴム組成物（実施例１〜６及び比較例１〜６）を調製した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
まず、表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、１プライのゴム付綿帆布を巻き付け、この上に表２のゴム組成からなる接着ゴム層形成用のゴムシートを巻き付け、この上にさらに心線をスピニングして巻き付けた。次に表１の配合のゴム組成の圧縮ゴム層形成用のゴムシートを巻き付けた後、圧縮ゴム層形成用のゴムシートの外側に加硫用ジャケットを挿入した。そして、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫することによって円筒状の加硫スリーブを作製した。この後、加硫スリーブを成形モールドから取り出し、加硫スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーにより研削して複数のリブを形成し、さらに加硫スリーブをカッターにより輪切りして個々のベルトに切断し、Ｖリブドベルトに仕上げた。
【００４５】
【表２】
【００４６】
上記のようにして作製したＶリブドベルトについて、被水時伝達性能試験、ミスアライメント発音評価試験、６％スリップ摩耗試験、逆曲げ高温低張力屈曲試験を行なった。試験方法を次に示し、結果を表３に示す。
【００４７】
被水時伝達性能試験は、走行試験機として直径１２０ｍｍの駆動プーリ１１、直径１２０ｍｍの従動プーリ１２、直径６０ｍｍのアイドラープーリ１３、直径５０ｍｍのテンションプーリ１４、直径４５ｍｍのアイドラープーリ１５を順に配置した図２の走行試験機を用いて行なった。そして各プーリ１１〜１５にＶリブドベルトＢを掛架し、ＶリブドベルトＢの駆動プーリ１１への巻き付け角度を９０°に、従動プーリ１２への巻き付け角度を１６０°に調節した。走行条件は室温雰囲気下で、駆動プーリ１１の回転数２０００ｒｐｍ、ベルト張力を３ｋｇｆ／ｒｉｂ又は５ｋｇｆ／ｒｉｂに設定し、従動プーリ１１に負荷を与えてスリップを促した。そして、駆動プーリ１１と従動プーリ１２の間においてＶリブドベルトＢに２００ｃｃの水を注水して、ＶリブドベルトＢの被水時の伝達トルクを求めた。伝達トルクの数値は高いほどベルトの伝達性能が優れていることを示すものであり、ベルト張力３ｋｇｆ／ｒｉｂの条件で伝達トルクが３．５Ｎｍ／ｒｉｂ以上で、且つベルト張力５ｋｇｆ／ｒｉｂの条件で伝達トルクが４．０Ｎｍ／ｒｉｂ以上であれば、被水時の伝達性能は良好と判断した。
【００４８】
ミスアライメント発音評価試験は、直径１００ｍｍの駆動プーリ１６、直径７０ｍｍのアイドラープーリ３０、直径１２０ｍｍの従動プーリ１７、直径６０ｍｍのテンションプーリ１８を配置した図３の試験機を用いて行ない、駆動プーリ１６と従動プーリ１７の軸離を２１２ｍｍに設定し、所定角度のミスアライメントに調節した。そして試験機の各プーリ１６、１７、１８、３０にＶリブドベルトＢを掛架し、室温条件下で、駆動プーリ１６の回転数が１０００ｒｐｍ、ベルト張力が５０Ｎ／リブになるように駆動プーリ１６に荷重を付与し、駆動プーリ１６と従動プーリ１７間においてＶリブドベルトＢに２００ｃｃの水を注水して、ミスアライメントで走行させた時において発音が発生するときの角度（発音限界角度）を求めた。発音限界角度の数値が大きいほど耐発音性に優れていることを示すものであり、発音限界角度が２．０°以上であれば、被水時の耐発音性は良好と判断した。
【００４９】
６％スリップ走行試験は、直径８０ｍｍの駆動プーリ２０、直径８０ｍｍの従動プーリ２１、直径１２０ｍｍのテンションプーリ２２を配置した図４の試験機を用いて行なった。そして各プーリ２０〜２２にＶリブドベルトＢを懸架してテンションプーリ２２に対するＶリブドベルトＢの巻き付け角度を９０°に設定し、駆動プーリ２０の回転数が３０００ｒｐｍ、従動プーリ２１のトルクが６．９Ｎ・ｍとなるように張力を自動調整しながら室温で２４時間走行させた。そして、走行試験前後のＶリブドベルトＢのベルト重量を測定し、重量減量から摩耗量を算出した。
【００５０】
逆曲げ高温低張力屈曲試験は、直径１２０ｍｍの駆動プーリ２４、直径８５ｍｍのアイドラープーリ２５、直径１２０ｍｍの従動プーリ２６、直径５５ｍｍのテンションプーリ２７を順に配置した図５の試験機を用いて行なった。そして各プーリ２４〜２７にＶリブドベルトＢを掛架し、ＶリブドベルトＢのテンションプーリ２７への巻き付け角度９０°、アイドラープーリ２５への巻き付け角度１２０°、雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリ２４の回転数４９００ｒｐｍ、ベルト張力５７ｋｇｆ／３ｒｉｂの試験条件でテンションプーリ２７に荷重を付与し、従動プーリ２６に負荷１２ＰＳを与えてＶリブドベルトＢを走行させた。そして、ＶリブドベルトＢのリブゴムにクラックが確認された走行時間をクラック発生時間とした。クラック発生時間が２００時間以上であれば、耐屈曲疲労性は良好と判断した。
【００５１】
【表３】
【００５２】
表３にみられるように、実施例１〜６は、被水時の伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性の何れにおいても優れているものであった。
【００５３】
一方、比較例１、比較例２は被水時の伝達トルクが低く、伝達性能に劣るものであった。これは、比較例１ではゴム組成物にシリカを配合せず、また比較例２ではシリカの配合量が少ないため、摩擦伝動面と水との馴染みが不足することによるものであると考えられる。従って、圧縮ゴム層を形成するゴム組成物にポリアミド短繊維あるいはパラアラミド短繊維と綿短繊維が適量配合されていたとしても、シリカが適量配合されていないとベルトの伝達性能が維持できないことが確認される。
【００５４】
また比較例３は、被水時の伝達トルクが高く伝達性能は良好であったが、発音限界角度は２°以下であって、耐発音性は悪いものであった。これはゴム組成物のシリカの配合量は適量であるが、短繊維としてポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維を複合して配合しているためであると考えられる。従って、耐発音性を維持するには、ゴム組成物に配合する短繊維はポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方にする必要のあることが確認される。
【００５５】
また比較例４は、伝達性能、耐発音性の何れも悪いものであった。これは、ゴム組成物にシリカや綿短繊維は適量配合されているが、パラアラミド短繊維ではなくメタアラミド短繊維を配合しているためであると考えられる。つまり、パラアラミド短繊維は研磨時にフィブリル化して微細化するが、メタアラミド短繊維は微細化されないため、この相違が伝達性能、耐発音性を低下させた原因と思われる。従って、アラミド短繊維はメタアラミド短繊維ではなくパラアラミド短繊維を用いる必要のあることが確認される。
【００５６】
また比較例５は、伝達性能には問題ないが、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性の何れもが悪いものであった。これは、ゴム組成物にシリカが過剰に配合されているため、シランカップリング剤を添加したにもかかわらず、圧縮ゴム層中でのシリカの分散不良が発生し、シリカを配合することによる効果が十分に反映されなかったためであると考えられる。
【００５７】
また比較例６は、耐屈曲疲労性が劣るものであった。これは、ゴム組成物にポリアミド短繊維が過剰に配合されているため、圧縮ゴム層中でのポリアミド短繊維の分散不良が発生し、偏在しているポリアミド短繊維を起点にして早期にクラックが発生したものであると考えられる。
【００５８】
以上の結果から、被水時のベルトの伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を維持するには、圧縮ゴム層を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維いずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を０〜３０質量部を配合したゴム組成物から形成する必要のあることが確認される。
【００５９】
次に、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）の影響を調べた。表４に示す５種類のシリカを用い、実施例１と同じ配合でゴム組成物を調製し、このゴム組成物を用いて上記と同様にしてＶリブドベルトを作製した。そしてこのＶリブドベルトについて、被水時の伝達性能試験、ミスアライメント発音評価試験、６％スリップ走行試験、逆曲げ高温低張力屈曲試験を上記と同様にして行なった。結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
表４にみられるように、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いた実施例１、７、８は何れも、被水時の伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性が良好であった。
【００６２】
一方、比較例７は、被水時の伝達性能、耐発音性、耐屈曲疲労性は良好であったが、耐摩耗性が悪いものであった。これは、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が小さいため、シリカによって圧縮ゴム層を補強する効果が不十分であるためと考えられる。
【００６３】
また、比較例８は、耐発音性や耐摩耗性は良好であるが、伝達性能は若干悪く、またクラック発生時間は２００時間以上であるものの、他のシリカに比べて耐屈曲疲労性が劣るものであった。これは、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が大きいため、圧縮ゴム層中でのシリカの分散不良が発生して、伝達性能や耐屈曲疲労性が低下したものと考えられる。
【００６４】
以上の結果から、被水時のベルトの伝達性能、耐発音性、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を維持するには、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲のシリカを用いる必要のあることが確認される。
【符号の説明】
【００６５】
１ 心線
２ 圧縮ゴム層
１０ 短繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
前記のゴム組成物に含まれる短繊維の合計量が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
前記のゴム組成物には、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シランカップリング剤が０．５〜５．０質量部配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
ＶリブドベルトあるいはＶベルトであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項１】
ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、圧縮ゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇの範囲にあるシリカを１０〜５０質量部、ポリアミド短繊維とパラアラミド短繊維のいずれか一方を５〜５０質量部、綿短繊維を３０質量部以下、配合したゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
前記のゴム組成物に含まれる短繊維の合計量が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
前記のゴム組成物には、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、シランカップリング剤が０．５〜５．０質量部配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
ＶリブドベルトあるいはＶベルトであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５２５１０（Ｐ２０１１−２５２５１０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４７２０（Ｐ２０１０−１２４７２０）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【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２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【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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