歯付きベルト
【課題】歯付きベルトの強度を低下させることなく、歯布の隙間にゴムを充填させる。
【解決手段】歯付きベルト１０は、一方の面に長手方向に沿って歯部１４と歯底部１５を交互に設け、第１のゴム組成物を加硫して形成した歯ゴム部１１と、歯ゴム部１１の一方の面に積層して、第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物を加硫して形成した歯表面ゴム層１６と、歯表面ゴム層１６を覆うように設けた歯布２０とを備える。歯表面ゴム層１６の少なくとも一部は、歯布２０の隙間に充填されて、歯布２０表面に露出する。
【解決手段】歯付きベルト１０は、一方の面に長手方向に沿って歯部１４と歯底部１５を交互に設け、第１のゴム組成物を加硫して形成した歯ゴム部１１と、歯ゴム部１１の一方の面に積層して、第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物を加硫して形成した歯表面ゴム層１６と、歯表面ゴム層１６を覆うように設けた歯布２０とを備える。歯表面ゴム層１６の少なくとも一部は、歯布２０の隙間に充填されて、歯布２０表面に露出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高負荷環境下で使用されるベルトであって、歯表面ゴムの一部を歯布の隙間に充填させた歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯部と歯底部が交互に設けられた歯表面に、歯布が被覆された歯付きベルトが広く知られている。歯付きベルトでは、ベルト本体を構成するマトリックスゴムが歯布の目に充填され、さらには歯布の目に充填されたマトリックスゴムが歯布表面に露出される場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような歯付きベルトにおいては、歯布の目に充填されたマトリックスゴムのアンカー効果によって、ベルト本体と歯布との結合力が高められ、歯布の剥がれ等が防止される。また、マトリックスゴムが歯布表面に露出される場合には、上記結合力がさらに高められるとともに、歯布と歯付きプーリの間の摩擦係数が低下して、歯付きベルトの噛み合い音を低下させることが可能になる。
【０００４】
なお、特許文献１では、歯布の伸度が高い方向が、ベルト長手方向に一致するとともに、歯布が加硫成形前に予成形されないため、歯布は、ベルト製造時、ベルト長手方向に大きく伸張されて歯形に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、マトリックスゴムを歯布の目に充填させるためには、マトリックスゴムの加硫成形時の粘度を低くするか、或いは加硫成形時に目の大きい歯布を使用することが必要とされる。しかし、粘度が低いマトリックスゴムは、一般的に強度が低いため、そのようなゴムを使用して成型した歯付きベルトは、ベルト本体の強度が低下して、十分な耐久性が得られない等の不具合が生じる。また、歯布の目を大きくした場合も同様に、歯布の強度が低下して、十分な耐久性が得られない等の不具合が生じる。
【０００７】
さらには、引用文献１において歯布は、ベルト成型時にベルト歯部においてベルト長手方向に伸長される一方、歯底部においては殆ど伸長されないので、歯布の隙間は不均一なものとなる。したがって、歯布隙間に充填され、かつ外部に露出されるゴムの量は、不均一になり、ベルト性能が低下する一因になる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、耐久性等のベルト性能を低下させることなく、歯布の目にゴムを充填させることが可能な歯付きベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る歯付きベルトは、一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられ、第１のゴム組成物が加硫されて形成された歯ゴム部と、歯ゴム部の一方の面に積層され、第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物が加硫されて形成された歯表面ゴム層と、歯表面ゴム層を覆うように設けられる歯布とを備え、歯表面ゴム層の少なくとも一部は、歯布の隙間に充填されていることを特徴とする。
【００１０】
上記第２のゴム組成物は、第１のゴム組成物よりも粘度が低いことが好ましく、例えば第２のゴム組成物の粘度は、35000Pa・s以下である。また、歯布の隙間長さは、例えば６０μｍ以下であることが好ましい。さらに、歯布の隙間に充填された歯表面ゴム層は、歯布表面に露出されたほうが良い。
【００１１】
本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、歯溝が周方向に複数並べられ、歯形に形成された歯付きモールドに、歯形に沿うように予め成形された歯布と、歯布に密着しかつ歯布に沿うように形成された歯表面ゴムシートとを、この順に配置させるように取り付ける歯布取付工程と、歯表面ゴムシートの上に心線を巻き付ける心線巻付工程と、心線の上、又は心線と歯表面ゴムシートの間に、歯表面ゴムシートとは組成が異なり、ベルトの歯部を形成するためのゴムシートをさらに取り付けるゴムシート取付工程と、歯表面ゴムシート及びゴムシートを、歯付きモールドに向けて加圧するとともに加熱し、歯布の隙間の中に歯表面ゴムシートの少なくとも一部を充填させるとともに、歯表面ゴムシート及びゴムシートを加硫させてベルトスラブを得るベルト成型工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、歯ゴム部の上に、歯表面ゴム層を設けたことにより、歯付きベルトの強度を低下させることなく、歯布の目に容易にゴムを充填させることが可能になる。また、本発明のベルト製造方法では、歯布が予成形されることにより殆ど伸ばされず、さらに歯表面ゴムシートが歯布に予め密着した状態で加硫成型されるため、歯布の隙間に比較的均一かつ容易にゴムを充填させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図２】歯布が予成形される工程を示す断面図である。
【図３】ゴム付き予成形歯布が作製される工程を示す断面図である。
【図４】歯付きモールドに各ベルト材料が取り付けられる工程を示す断面図である。
【図５】加硫成型によりベルトスラブが得られる工程を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る歯付きベルトの断面図である。
【図７】接着強度の測定方法を示すための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態における歯付きベルトを示す。歯付きベルト１０は、無端状に形成されて、従動及び原動プーリ（不図示）に掛け回されて使用されるものであって、原動プーリのトルク（駆動力）を、噛み合い伝動により従動プーリに伝動させるための動力伝達ベルトである。歯付きベルト１０は、その一方の面が歯形に形成されたベルトであって、その歯形に形成された歯表面に帆布（歯布）２０が被覆されている。歯表面は、ベルト１０がプーリに掛け回されるときに、従動及び原動プーリに接触する面（プーリ接触面）である。
【００１５】
歯付きベルト１０は、歯ゴム部１１と背ゴム部１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム部１１と背ゴム部１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に延在して埋設される心線３０とを備える。すなわち、歯ゴム部１１は、心線３０よりも歯表面側に配置された層であって、その一方の面側に長手方向に沿って歯部１４と歯底部１５が交互に形成される。歯部１４と歯底部１５とにより歯形に形成された歯ゴム部１１の表面には、その歯形に沿う薄層の歯表面ゴム層１６がさらに積層される。歯布２０は、歯表面ゴム層１６に少なくとも一部が埋設しつつ、歯表面ゴム層１６を被覆する。
【００１６】
歯布２０は、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸（例えば緯糸）と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸（例えば経糸）とが織られて構成された織物であり、例えば、平織、綾織、朱子織等により織られる。第１の糸は、伸縮性を有する複合糸であって、芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸である。第２の糸は、フィラメント糸から成る非伸縮糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、カーボン、ポリエステル、ポリエチレン等の合成繊維から構成され、好ましくはナイロンで構成される。
【００１７】
第１の糸の芯糸は弾性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成されるが、好ましくはポリウレタン弾性糸である。中間糸は、非伸縮性糸であって、例えばアラミド繊維等の高剛性繊維糸から構成される。一方、被覆糸はポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成され、例えば捲縮加工されることにより伸縮性を有する伸縮性糸であっても良いし、綿等の天然繊維から構成されても良いが、好ましくは捲縮加工されたナイロンで構成される。ただし、第１及び第２の糸はともに、アラミド繊維のフィラメント糸等から成る非伸縮糸で構成されていても良い。
【００１８】
織布において、糸間（経糸と経糸の間及び緯糸と緯糸の間）の隙間（すなわち、歯布２０の目）の長さ（すなわち、隙間長さ）は、６０μｍ以下とされ、好ましくは３０μｍ以下とされる。このように隙間長さを短くすることにより、歯布２０における糸密度を高め、歯布２０の強度を良好なものとすることができる。なお、本明細書において、歯布２０の隙間長さとは、歯表面ゴム層１６に接着される前の成型前の歯布（本実施形態では、予成形される前の歯布）における隙間長さのことを言い、糸間の隙間を光学顕微鏡で測定したものである。歯布２０は、通常、ＲＦＬ処理液等によってＲＦＬ処理等の含浸処理が施されるが、上記糸間の隙間は処理剤によって目詰まりしないように処理される必要がある。
【００１９】
歯表面ゴム層１６のゴムは、歯布２０の隙間（歯布の目）に充填されるとともに、その歯布２０の隙間に充填されたゴムは、歯布２０の表面側に浸み出して、歯布２０の表面に露出される。
【００２０】
歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６は、それぞれ互いに異なるゴム組成物で構成される歯ゴムシート１１’、背ゴムシート１２’、及び歯表面ゴムシート１６’（図４参照）が加硫されて形成されたものである。ただし、背ゴム部１２を形成するためのゴム組成物は、歯ゴム部１１を形成するためのゴム組成物と同一でも良い。歯ゴム部１１及び背ゴム部１２のゴム成分には、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、又はこれらの混合物等が使用されるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム以外のゴム成分が好ましい。
【００２１】
一方、歯表面ゴム層１６を構成するゴム成分にも、同様にこれらゴム成分が使用されるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の低摩擦性のものが好ましくは使用される。すなわち、本実施形態では、歯表面ゴム層１６を形成するゴムのプーリ（従動・原動プーリ）に対する動摩擦係数は、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２を形成するゴムよりも低くなるほうが良い。また、歯表面ゴム層１６を構成するゴム成分としては、特に好ましくはフッ素ゴムが使用される。歯表面ゴム層１６にフッ素ゴムが使用されることにより、歯表面の耐熱性が向上するからである。
【００２２】
背ゴム部１２、歯ゴム部１１、及び歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物には、ゴム成分に加えて、カーボンブラック等の充填剤、可塑剤、加硫助剤、加硫剤等の添加剤が配合されている。
【００２３】
歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物の粘度は、歯布２０の隙間に充填され、さらに、歯布表面に浸み出すことができるように、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２（ベルト本体１３）を形成するためのゴム組成物の粘度よりも低く、35000Pa・s以下、好ましくは30000Pa・s以下とされる。ゴム組成物の粘度は、例えばゴム成分の分子量、可塑剤の配合の有無ないし配合量、又は加硫助剤の配合量を変化させることで調整可能である。
【００２４】
ゴム組成物の粘度は、１００℃における粘度であって、粘度測定はフローテストで行われたものである。粘度の計算式は以下のとおりである。なお、本明細書における粘度は、ダイス長さＬが２ｍｍ、ダイス穴の直径Ｄが１ｍｍのものを使用したときの粘度である。
【００２５】
ｎ＝τ／γ ［ｎ：粘度（Ｐａ・ｓ）］
τ＝（Ｐ×Ｄ）／（４×Ｌ）
［τ：見かけの剪断応力、Ｐ：試験圧力（０．９８０６６５Ｍｐａ＝１ｋｇｆ／ｃｍ２）、Ｌ：ダイス長さ（ｍｍ）、Ｄ：ダイス穴の直径］
γ＝（３２×Ｑ）／（π×Ｄ×３）［γ：剪断速度］
Ｑ＝｛Ａ×（Ｓ２−Ｓ１）｝／（１０×ｔ）
［Ｑ：フローレート、Ａ：ピストン断面積（直径１１．２８２ｍｍ、Ｓ１：試験開始時ピストン位置、Ｓ２：試験終了時ピストン位置、ｔ：ピストン開始から終了までの経過時間］
【００２６】
歯表面ゴム層１６のゴム組成物の粘度を35000Pa・s以下とすると、例えば隙間長さが６０μｍ以下の歯布２０を使用した場合であっても、歯布２０の隙間に歯表面ゴム層１６を充填させ、またその充填したゴムを歯布２０の表面に十分に浸み出させて露出させることが可能となる。また、粘度を30000Pa・s以下とすると、上記隙間長さを３０μｍ以下とした場合でも、歯布２０の隙間に歯表面ゴム層１６を充填させ、またその充填したゴムを歯布２０の表面に十分に露出させることが可能となる。通常、歯付きベルトにおいて、歯布は、隙間長さが３０μｍ程度のものが使用されるので、上記粘度は30000Pa・s以下であることが好ましい。なお、歯表面ゴム層１６は、ゴム組成物として粘度が低いものが使用されることにより、そのモジュラスは、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２のモジュラスよりも低くなる。
【００２７】
歯ゴム部１１を形成するためのゴム組成物は、さらに、変性ナイロンミクロファイバー等のナイロン繊維、アラミド繊維等から成る短繊維を含むことが好ましい。歯ゴム部１１は短繊維が混入されることによって、そのモジュラスを向上させることができ、例えば、背ゴム部１２のモジュラスよりも高くなる。
【００２８】
各ゴム部１１、１２、ゴム層１６のモジュラスとは、未加硫ゴムシートを歯付きベルトの製造方法と同様の温度・圧力・時間条件で加硫して得られた測定用サンプルについて、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して測定した２０％モジュラスのことをいう。なお、各ゴム部１１、１２、ゴム層１６において短繊維が所定の方向に配向されている場合には、モジュラスとは、そのサンプルにおいても短繊維を一方向に配向させ、その配向方向にサンプルを引っ張って測定したときの値である。
【００２９】
図２〜５は、本実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を示すための図である。歯付きベルト１０の製造においては、まず予成形ドラム５１が用いられて、歯布２０が予成形されるとともに、歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’が歯布２０に取り付けられる。
【００３０】
図２に示すように、予成形ドラム５１の外周には周方向に交互に歯溝５２及び凸部５５が設けられ、その外周の一部には歯付きローラ５３が係合される。歯付きローラ５３には予成形ドラム５１の歯溝５２と協働する歯部５４が設けられる。予成形ドラム５１及び歯付きローラ５３はそれぞれ矢印Ａ及びＢに示す方向に回転させられる。
【００３１】
歯布２０は、予成形ドラム５１の外周の一部を取り巻くように予成形ドラム５１に供給されて歯付きローラ５３との係合領域に導入される。歯布２０はベルトの長手方向に一致する方向、すなわち第１の糸が延在する方向に沿って供給される。歯布２０は凸部５５及び歯部５４の協働作用により凹部２０Ａと凸部２０Ｂが交互に形成されたコルゲート状に予成形される。
【００３２】
図３に示すように、予成形ドラム５１の外周の一部にはスチールバンド５７が適当な押圧力で予成形ドラム５１の周速度と同じ速度で走行させられる。予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間には歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’が重ねられて供給される。また、予成形後の歯布２０も、予成形ドラム５１の外周に取り巻いた状態で、スチールバンド５７の下側まで供給される。
【００３３】
予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間において、歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’は、歯布２０側からこの順で、予成形された歯布２０の上に積層一体化され、歯布２０に歯表面ゴムシート１６’及び歯ゴムシート１１’が接合されたゴム付き予成形歯布５０が得られる。
【００３４】
上記スチールバンド５７の押圧により、歯表面ゴムシート１６’は、歯布２０に密着して歯布２０に沿う形状となるとともに、歯ゴムシート１１’は歯表面ゴムシート１６’に密着して歯表面ゴムシート１６’に沿う形状となる。また、ゴムシート１６’、１１’は、歯布２０の凹凸に沿って変形し、凹部２０Ａ内部において相対的に厚く、凸部２０Ｂ上において相対的に薄くなる。これにより、予成形歯布５０には歯部１４’と歯底部１５’とが交互に形成されている。
【００３５】
歯布２０は、予成形ドラム５１に供給される際、その供給方向（すなわち、第１の糸が延在する方向）に作用される張力が制御され、供給方向には実質的に張力が作用されないか、作用される張力が比較的小さくされる。また、歯布２０ないしゴム付き予成形歯布５０は、予成形ドラム５１に沿って進行する際、および予成形ドラム５１から回収される際にも、同様に実質的に張力が作用されないか、若しくは張力が小さくされる。すなわち、歯布２０は、例えば供給方向において元の長さの１倍より長くならないように弛まされて供給かつ進行され、さらには回収される。したがって、歯布２０は、予成形されさらにゴムシートが密着される工程において、ベルト長手方向に殆ど伸ばされない。
【００３６】
ゴム付き予成形歯布５０は所定長さに順次切断された後、図４に示すように、歯布２０側が内側を向くように円筒状の歯付きモールド６０の外周に巻きつけられる。歯付きモールド６０は、その外周面に歯溝６１が、周方向に等間隔で複数並べられて歯形に形成されている。ゴム付き予成形歯布５０は、歯付きモールド６０の歯形に沿うように予成形されているので、歯付きモールド６０に巻き付けられるとき、その歯部１４’が歯溝６１内に配置されると共に、歯底部１５’が歯溝６１間の凸部６２の上に配置される。
【００３７】
次いで、ゴム付き予成形歯布５０（すなわち、歯ゴムシート１１’）の上に心線３０が、隣接する心線３０同士が所定の隙間を置くように、スパイラル状に周方向に沿って巻き付けられる。次に、心線３０の上にさらに、背ゴムシート１２’が巻き付けられる。
【００３８】
これらのゴムシート等が取り付けられた歯付きモールド６０は、加硫釜（図示せず）内に収容される。加硫釜内は、例えば蒸気により所定温度に加熱した状態に保たれるとともに、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外周側からモールド６０に向けて圧力が付勢されて、ベルトの加硫成型が行われる。加硫成型時の加硫釜内の温度は、１５０℃以上であって、好ましくは１６０℃以上であるとともに、加硫バックによる加圧は８００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上である。
【００３９】
加硫成型について詳述すると、加熱により流動性を増した状態となったゴムシート１６’、１１’、１２’は内側に押圧され、これらゴムシートに押された歯布２０がモールド６０の外周面に一致した形状となる。このとき、歯布２０はコルゲート状に予成形されているため、ベルト長手方向にあまり伸ばされない。
【００４０】
歯表面ゴムシート１６’は、粘度が相対的に低く（例えば、35000Pa・s以下）、上記加熱・加圧条件により流動性が十分に高くなり、歯布２０の隙間（すなわち、歯布の目）を通って、歯布２０の表面まで浸み出すこととなる。したがって、本実施形態では、歯表面ゴムシート１６’の一部のゴムは、歯布２０の隙間に充填され、さらに、歯布２０表面に露出することになる。また、ゴムシート１６’、１１’、１２’は加硫一体化されるとともに、ゴムシート１１’、１２’間に心線が埋設され、ベルトスラブ１０’が成型される。ベルトスラブ１０’は、歯付きモールド６０から取り外され研磨後裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、歯ゴムシート１１’は、ゴム付き予成形歯布５０に予め取り付けられずに、例えば心線３０がゴム付き予成形歯布５０上に取り付けられた後に、心線３０の上に巻きつけられても良い。ただし、歯ゴムシート１１’は、上記したようにゴム付き予成形歯布５０に取り付けられていたほうが良い。
【００４２】
図６に示すように、歯ゴム部１１と背ゴム部１２の間には、心線３０が内部に埋設される接着ゴム部１９が設けられても良い。接着ゴム部１９を形成するためのゴム組成物は、歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物と異なることが好ましい。例えば接着ゴム部１９は、そのゴム組成物が上記した短繊維を含み、歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６よりも、モジュラスが高い。また、例えば、接着ゴム部１９を形成するためのゴム組成物の粘度は、歯表面ゴム層１６のゴム組成物の粘度よりも高い。接着ゴム部１９が設けられる場合、歯付きベルトの製造方法は、心線３０の上に、接着ゴムシートが取り付けられる点を除いて上記した製造方法と同様である。
【００４３】
なお、心線３０は、接着ゴム部１９の内部に完全に埋設されておらず、例えば特開２００９−１２７８１６号公報に開示されるように、接着ゴム部１９の大部分が心線３０よりも歯表面側に配置されるとともに、その一部分が背ゴム部１２側にはみ出して形成されていても良い。この場合、歯付きベルトの製造方法は、接着ゴムシートが心線３０と歯ゴムシート１４’の間に取り付けられる点を除いて、上記した製造方法と同様となる。勿論、接着ゴム部が設けられず、歯ゴム部１１の一部が、背ゴム部１２側にはみ出して形成されていても良い。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、歯布２０に充填され、かつ歯布２０表面に一部が露出するためのゴムとして、ベルト本体１３（特に、歯ゴム部１１）を構成するゴムとは異なる組成を有する歯表面ゴム層１６が設けられる。したがって、ベルト本体１３に高強度のゴムを使用しつつ、歯表面ゴム層１６に低粘度で歯布２０に充填・浸み出しやすいゴムを使用することが可能になる。そのため、ベルト本体１３の強度を維持しつつ、歯表面の摩擦係数を低減させ、かつ歯布の接着強度を向上させることができる。また、歯表面ゴム層１６は、薄層で形成されるので、低粘度で強度が低いゴムが使用されても、ベルト強度をほとんど低下させることはない。
【００４５】
また、本実施形態では、歯布２０は、上記したように予成形されているため、ベルト製造工程においてベルト長手方向に伸びることが抑制される。したがって、歯布２０の隙間の大きさが製造工程で変化することが防止され、歯布２０全面にわたって歯布２０の隙間の大きさを略均一にすることができる。そのため、歯表面ゴムシート１６’のゴムが各隙間に均一に充填され、ゴムの歯布表面への浸み出しが歯表面全面にわたって均一に行われる。また、歯表面ゴムシート１６’は、歯布２０に密着された状態から、加圧・加熱されるので、歯布２０の各隙間内部に充填されるゴム量を制御しやすくなる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の具体的な例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００４７】
［浸み出し評価］
ゴム成分がフッ素ゴムであって、表１のゴム配合を有する、厚さ３ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍのシート状の未加硫ゴム１〜５それぞれに、隙間長さが異なる歯布１〜７それぞれを、プレス加熱によって加硫接着させることにより、歯布付き加硫ゴムを作製した。プレス条件は、温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分であった。各歯布付き加硫ゴムにおいて、歯布の隙間にゴムが充填され、かつ歯布表面にゴムが浸み出しているかどうかを以下の評価基準により評価した。その評価結果を表２に示す。
【００４８】
なお、未加硫ゴム１〜５の粘度は表１、２に示す通りであって、また歯布１〜７としては、アラミド繊維のフィラメント糸から成る経糸と、アラミド繊維のフィラメント糸から成る緯糸とが平織りによって織られた織布を用いた。歯布それぞれの糸の太さ及び密度は表３に示す通りであった。歯布１〜７は、ラテックスがＮＢＲであるＲＦＬ液に浸漬した後乾燥させることにより、ＲＦＬ処理を施した。
【００４９】
［評価基準］
○：歯布表面のほぼ全面にゴムの浸み出しが見られた。
△：歯布表面の一部にゴムの浸み出しが見られた。
×：歯布表面にゴムの浸み出しが見られなかった。
【００５０】
【表１】
※表１において、粘度以外の数値は、重量部を示す。また、“−”は未配合であることを示す。
【００５１】
【表２】
※表２において、ゴム１〜５の（）内は未加硫ゴムの粘度を表すとともに、歯布１〜７の（）内は歯布の隙間長さを表す。表２において、粘度の単位は、Ｐａ・ｓであるとともに、隙間長さの単位はμｍである。
【００５２】
【表３】
【００５３】
次に、表４に示すように、プレス時の温度及び圧力の条件を変更したこと以外は同様にして、上記未加硫ゴム２、３それぞれに、歯布３（隙間長さ３０μｍ）をプレス加熱により加硫接着させて、歯布付き加硫ゴムを作製し、上記評価基準により浸み出し評価を行った。評価結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
【００５５】
［引き裂き強度］
実施例１〜３として、未加硫ゴム５、４、３それぞれを、単独で温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分で、プレス加熱して加硫ゴムを作製した。また、比較例１、２それぞれとして、従来ゴム、ゴム１それぞれを用いて同様に加硫ゴムを作製した。なお、従来ゴムは、ゴム成分として水素添加率９６％のＨＮＢＲを使用したものであった。引裂強さは、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して行い、試験片としては「切込みなしアングル形試験片」を用いた。
【００５６】
［接着強度］
実施例１〜３として、上記シート状の未加硫ゴム５、４、３それぞれに歯布３（隙間長さ３０μｍ）を重ねてプレス加熱によりこれらを加硫接着させて、歯布付き加硫ゴムを作製した。プレス加熱の条件は、温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分であった。また、比較例１、２それぞれとして、従来ゴム、ゴム１それぞれを用い同様に作製した歯布付き加硫ゴムを作製した。これら実施例１〜３及び比較例１、２の歯布付き加硫ゴムについて、以下のように接着強度を測定した。
【００５７】
図７に示すように、歯布付き加硫ゴム１５０において、歯布１５２とゴムシート１５１を僅かに剥がし、歯布１５２の端部をチャック１６１で挟み、ゴムシート１５１の端部をチャック１６２で挟み、両者を５０ｍｍ／分の速度で引っ張りこれらを剥離した。このときの剥離に要する力を接着強度とした。
【００５８】
各実施例、比較例について、接着強度及び引裂強さの結果を表５に示す。なお、表５においては、上記したゴムの浸み出し評価の結果についても併記した。
【表５】
【００５９】
浸み出し評価試験の結果から明らかなように、歯付きベルトに通常使用される隙間長さ３０μｍの歯布３を使用した場合、ゴムの粘度を30000Pa・s以下とすることにより、歯布表面のほぼ全面にゴムを浸み出させることが可能になった。
【００６０】
また、引裂強さ及び接着強度の結果から明らかなように、実施例１〜３は、引裂強さが、比較例１、２と同等又はそれ以下であったが、歯布の隙間にゴムを充填させ、かつ歯布表面にゴムを浸み出させることによって、歯布とゴムシートの接着強度を比較例１、２に比べて顕著に向上させることができた。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 歯付きベルト
１１ 歯ゴム部
１２ 背ゴム部
１６ 歯表面ゴム層
２０ 歯布
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高負荷環境下で使用されるベルトであって、歯表面ゴムの一部を歯布の隙間に充填させた歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯部と歯底部が交互に設けられた歯表面に、歯布が被覆された歯付きベルトが広く知られている。歯付きベルトでは、ベルト本体を構成するマトリックスゴムが歯布の目に充填され、さらには歯布の目に充填されたマトリックスゴムが歯布表面に露出される場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような歯付きベルトにおいては、歯布の目に充填されたマトリックスゴムのアンカー効果によって、ベルト本体と歯布との結合力が高められ、歯布の剥がれ等が防止される。また、マトリックスゴムが歯布表面に露出される場合には、上記結合力がさらに高められるとともに、歯布と歯付きプーリの間の摩擦係数が低下して、歯付きベルトの噛み合い音を低下させることが可能になる。
【０００４】
なお、特許文献１では、歯布の伸度が高い方向が、ベルト長手方向に一致するとともに、歯布が加硫成形前に予成形されないため、歯布は、ベルト製造時、ベルト長手方向に大きく伸張されて歯形に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、マトリックスゴムを歯布の目に充填させるためには、マトリックスゴムの加硫成形時の粘度を低くするか、或いは加硫成形時に目の大きい歯布を使用することが必要とされる。しかし、粘度が低いマトリックスゴムは、一般的に強度が低いため、そのようなゴムを使用して成型した歯付きベルトは、ベルト本体の強度が低下して、十分な耐久性が得られない等の不具合が生じる。また、歯布の目を大きくした場合も同様に、歯布の強度が低下して、十分な耐久性が得られない等の不具合が生じる。
【０００７】
さらには、引用文献１において歯布は、ベルト成型時にベルト歯部においてベルト長手方向に伸長される一方、歯底部においては殆ど伸長されないので、歯布の隙間は不均一なものとなる。したがって、歯布隙間に充填され、かつ外部に露出されるゴムの量は、不均一になり、ベルト性能が低下する一因になる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、耐久性等のベルト性能を低下させることなく、歯布の目にゴムを充填させることが可能な歯付きベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る歯付きベルトは、一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられ、第１のゴム組成物が加硫されて形成された歯ゴム部と、歯ゴム部の一方の面に積層され、第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物が加硫されて形成された歯表面ゴム層と、歯表面ゴム層を覆うように設けられる歯布とを備え、歯表面ゴム層の少なくとも一部は、歯布の隙間に充填されていることを特徴とする。
【００１０】
上記第２のゴム組成物は、第１のゴム組成物よりも粘度が低いことが好ましく、例えば第２のゴム組成物の粘度は、35000Pa・s以下である。また、歯布の隙間長さは、例えば６０μｍ以下であることが好ましい。さらに、歯布の隙間に充填された歯表面ゴム層は、歯布表面に露出されたほうが良い。
【００１１】
本発明に係る歯付きベルトの製造方法は、歯溝が周方向に複数並べられ、歯形に形成された歯付きモールドに、歯形に沿うように予め成形された歯布と、歯布に密着しかつ歯布に沿うように形成された歯表面ゴムシートとを、この順に配置させるように取り付ける歯布取付工程と、歯表面ゴムシートの上に心線を巻き付ける心線巻付工程と、心線の上、又は心線と歯表面ゴムシートの間に、歯表面ゴムシートとは組成が異なり、ベルトの歯部を形成するためのゴムシートをさらに取り付けるゴムシート取付工程と、歯表面ゴムシート及びゴムシートを、歯付きモールドに向けて加圧するとともに加熱し、歯布の隙間の中に歯表面ゴムシートの少なくとも一部を充填させるとともに、歯表面ゴムシート及びゴムシートを加硫させてベルトスラブを得るベルト成型工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、歯ゴム部の上に、歯表面ゴム層を設けたことにより、歯付きベルトの強度を低下させることなく、歯布の目に容易にゴムを充填させることが可能になる。また、本発明のベルト製造方法では、歯布が予成形されることにより殆ど伸ばされず、さらに歯表面ゴムシートが歯布に予め密着した状態で加硫成型されるため、歯布の隙間に比較的均一かつ容易にゴムを充填させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図２】歯布が予成形される工程を示す断面図である。
【図３】ゴム付き予成形歯布が作製される工程を示す断面図である。
【図４】歯付きモールドに各ベルト材料が取り付けられる工程を示す断面図である。
【図５】加硫成型によりベルトスラブが得られる工程を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る歯付きベルトの断面図である。
【図７】接着強度の測定方法を示すための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態における歯付きベルトを示す。歯付きベルト１０は、無端状に形成されて、従動及び原動プーリ（不図示）に掛け回されて使用されるものであって、原動プーリのトルク（駆動力）を、噛み合い伝動により従動プーリに伝動させるための動力伝達ベルトである。歯付きベルト１０は、その一方の面が歯形に形成されたベルトであって、その歯形に形成された歯表面に帆布（歯布）２０が被覆されている。歯表面は、ベルト１０がプーリに掛け回されるときに、従動及び原動プーリに接触する面（プーリ接触面）である。
【００１５】
歯付きベルト１０は、歯ゴム部１１と背ゴム部１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム部１１と背ゴム部１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に延在して埋設される心線３０とを備える。すなわち、歯ゴム部１１は、心線３０よりも歯表面側に配置された層であって、その一方の面側に長手方向に沿って歯部１４と歯底部１５が交互に形成される。歯部１４と歯底部１５とにより歯形に形成された歯ゴム部１１の表面には、その歯形に沿う薄層の歯表面ゴム層１６がさらに積層される。歯布２０は、歯表面ゴム層１６に少なくとも一部が埋設しつつ、歯表面ゴム層１６を被覆する。
【００１６】
歯布２０は、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸（例えば緯糸）と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸（例えば経糸）とが織られて構成された織物であり、例えば、平織、綾織、朱子織等により織られる。第１の糸は、伸縮性を有する複合糸であって、芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている中間糸と、この中間糸のさらに外側に巻き付いている被覆糸から成る複合糸である。第２の糸は、フィラメント糸から成る非伸縮糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、カーボン、ポリエステル、ポリエチレン等の合成繊維から構成され、好ましくはナイロンで構成される。
【００１７】
第１の糸の芯糸は弾性糸であって、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成されるが、好ましくはポリウレタン弾性糸である。中間糸は、非伸縮性糸であって、例えばアラミド繊維等の高剛性繊維糸から構成される。一方、被覆糸はポリウレタン、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維から構成され、例えば捲縮加工されることにより伸縮性を有する伸縮性糸であっても良いし、綿等の天然繊維から構成されても良いが、好ましくは捲縮加工されたナイロンで構成される。ただし、第１及び第２の糸はともに、アラミド繊維のフィラメント糸等から成る非伸縮糸で構成されていても良い。
【００１８】
織布において、糸間（経糸と経糸の間及び緯糸と緯糸の間）の隙間（すなわち、歯布２０の目）の長さ（すなわち、隙間長さ）は、６０μｍ以下とされ、好ましくは３０μｍ以下とされる。このように隙間長さを短くすることにより、歯布２０における糸密度を高め、歯布２０の強度を良好なものとすることができる。なお、本明細書において、歯布２０の隙間長さとは、歯表面ゴム層１６に接着される前の成型前の歯布（本実施形態では、予成形される前の歯布）における隙間長さのことを言い、糸間の隙間を光学顕微鏡で測定したものである。歯布２０は、通常、ＲＦＬ処理液等によってＲＦＬ処理等の含浸処理が施されるが、上記糸間の隙間は処理剤によって目詰まりしないように処理される必要がある。
【００１９】
歯表面ゴム層１６のゴムは、歯布２０の隙間（歯布の目）に充填されるとともに、その歯布２０の隙間に充填されたゴムは、歯布２０の表面側に浸み出して、歯布２０の表面に露出される。
【００２０】
歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６は、それぞれ互いに異なるゴム組成物で構成される歯ゴムシート１１’、背ゴムシート１２’、及び歯表面ゴムシート１６’（図４参照）が加硫されて形成されたものである。ただし、背ゴム部１２を形成するためのゴム組成物は、歯ゴム部１１を形成するためのゴム組成物と同一でも良い。歯ゴム部１１及び背ゴム部１２のゴム成分には、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、又はこれらの混合物等が使用されるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム以外のゴム成分が好ましい。
【００２１】
一方、歯表面ゴム層１６を構成するゴム成分にも、同様にこれらゴム成分が使用されるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の低摩擦性のものが好ましくは使用される。すなわち、本実施形態では、歯表面ゴム層１６を形成するゴムのプーリ（従動・原動プーリ）に対する動摩擦係数は、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２を形成するゴムよりも低くなるほうが良い。また、歯表面ゴム層１６を構成するゴム成分としては、特に好ましくはフッ素ゴムが使用される。歯表面ゴム層１６にフッ素ゴムが使用されることにより、歯表面の耐熱性が向上するからである。
【００２２】
背ゴム部１２、歯ゴム部１１、及び歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物には、ゴム成分に加えて、カーボンブラック等の充填剤、可塑剤、加硫助剤、加硫剤等の添加剤が配合されている。
【００２３】
歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物の粘度は、歯布２０の隙間に充填され、さらに、歯布表面に浸み出すことができるように、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２（ベルト本体１３）を形成するためのゴム組成物の粘度よりも低く、35000Pa・s以下、好ましくは30000Pa・s以下とされる。ゴム組成物の粘度は、例えばゴム成分の分子量、可塑剤の配合の有無ないし配合量、又は加硫助剤の配合量を変化させることで調整可能である。
【００２４】
ゴム組成物の粘度は、１００℃における粘度であって、粘度測定はフローテストで行われたものである。粘度の計算式は以下のとおりである。なお、本明細書における粘度は、ダイス長さＬが２ｍｍ、ダイス穴の直径Ｄが１ｍｍのものを使用したときの粘度である。
【００２５】
ｎ＝τ／γ ［ｎ：粘度（Ｐａ・ｓ）］
τ＝（Ｐ×Ｄ）／（４×Ｌ）
［τ：見かけの剪断応力、Ｐ：試験圧力（０．９８０６６５Ｍｐａ＝１ｋｇｆ／ｃｍ２）、Ｌ：ダイス長さ（ｍｍ）、Ｄ：ダイス穴の直径］
γ＝（３２×Ｑ）／（π×Ｄ×３）［γ：剪断速度］
Ｑ＝｛Ａ×（Ｓ２−Ｓ１）｝／（１０×ｔ）
［Ｑ：フローレート、Ａ：ピストン断面積（直径１１．２８２ｍｍ、Ｓ１：試験開始時ピストン位置、Ｓ２：試験終了時ピストン位置、ｔ：ピストン開始から終了までの経過時間］
【００２６】
歯表面ゴム層１６のゴム組成物の粘度を35000Pa・s以下とすると、例えば隙間長さが６０μｍ以下の歯布２０を使用した場合であっても、歯布２０の隙間に歯表面ゴム層１６を充填させ、またその充填したゴムを歯布２０の表面に十分に浸み出させて露出させることが可能となる。また、粘度を30000Pa・s以下とすると、上記隙間長さを３０μｍ以下とした場合でも、歯布２０の隙間に歯表面ゴム層１６を充填させ、またその充填したゴムを歯布２０の表面に十分に露出させることが可能となる。通常、歯付きベルトにおいて、歯布は、隙間長さが３０μｍ程度のものが使用されるので、上記粘度は30000Pa・s以下であることが好ましい。なお、歯表面ゴム層１６は、ゴム組成物として粘度が低いものが使用されることにより、そのモジュラスは、歯ゴム部１１及び背ゴム部１２のモジュラスよりも低くなる。
【００２７】
歯ゴム部１１を形成するためのゴム組成物は、さらに、変性ナイロンミクロファイバー等のナイロン繊維、アラミド繊維等から成る短繊維を含むことが好ましい。歯ゴム部１１は短繊維が混入されることによって、そのモジュラスを向上させることができ、例えば、背ゴム部１２のモジュラスよりも高くなる。
【００２８】
各ゴム部１１、１２、ゴム層１６のモジュラスとは、未加硫ゴムシートを歯付きベルトの製造方法と同様の温度・圧力・時間条件で加硫して得られた測定用サンプルについて、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して測定した２０％モジュラスのことをいう。なお、各ゴム部１１、１２、ゴム層１６において短繊維が所定の方向に配向されている場合には、モジュラスとは、そのサンプルにおいても短繊維を一方向に配向させ、その配向方向にサンプルを引っ張って測定したときの値である。
【００２９】
図２〜５は、本実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を示すための図である。歯付きベルト１０の製造においては、まず予成形ドラム５１が用いられて、歯布２０が予成形されるとともに、歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’が歯布２０に取り付けられる。
【００３０】
図２に示すように、予成形ドラム５１の外周には周方向に交互に歯溝５２及び凸部５５が設けられ、その外周の一部には歯付きローラ５３が係合される。歯付きローラ５３には予成形ドラム５１の歯溝５２と協働する歯部５４が設けられる。予成形ドラム５１及び歯付きローラ５３はそれぞれ矢印Ａ及びＢに示す方向に回転させられる。
【００３１】
歯布２０は、予成形ドラム５１の外周の一部を取り巻くように予成形ドラム５１に供給されて歯付きローラ５３との係合領域に導入される。歯布２０はベルトの長手方向に一致する方向、すなわち第１の糸が延在する方向に沿って供給される。歯布２０は凸部５５及び歯部５４の協働作用により凹部２０Ａと凸部２０Ｂが交互に形成されたコルゲート状に予成形される。
【００３２】
図３に示すように、予成形ドラム５１の外周の一部にはスチールバンド５７が適当な押圧力で予成形ドラム５１の周速度と同じ速度で走行させられる。予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間には歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’が重ねられて供給される。また、予成形後の歯布２０も、予成形ドラム５１の外周に取り巻いた状態で、スチールバンド５７の下側まで供給される。
【００３３】
予成形ドラム５１とスチールバンド５７との間において、歯表面ゴムシート１６’、歯ゴムシート１１’は、歯布２０側からこの順で、予成形された歯布２０の上に積層一体化され、歯布２０に歯表面ゴムシート１６’及び歯ゴムシート１１’が接合されたゴム付き予成形歯布５０が得られる。
【００３４】
上記スチールバンド５７の押圧により、歯表面ゴムシート１６’は、歯布２０に密着して歯布２０に沿う形状となるとともに、歯ゴムシート１１’は歯表面ゴムシート１６’に密着して歯表面ゴムシート１６’に沿う形状となる。また、ゴムシート１６’、１１’は、歯布２０の凹凸に沿って変形し、凹部２０Ａ内部において相対的に厚く、凸部２０Ｂ上において相対的に薄くなる。これにより、予成形歯布５０には歯部１４’と歯底部１５’とが交互に形成されている。
【００３５】
歯布２０は、予成形ドラム５１に供給される際、その供給方向（すなわち、第１の糸が延在する方向）に作用される張力が制御され、供給方向には実質的に張力が作用されないか、作用される張力が比較的小さくされる。また、歯布２０ないしゴム付き予成形歯布５０は、予成形ドラム５１に沿って進行する際、および予成形ドラム５１から回収される際にも、同様に実質的に張力が作用されないか、若しくは張力が小さくされる。すなわち、歯布２０は、例えば供給方向において元の長さの１倍より長くならないように弛まされて供給かつ進行され、さらには回収される。したがって、歯布２０は、予成形されさらにゴムシートが密着される工程において、ベルト長手方向に殆ど伸ばされない。
【００３６】
ゴム付き予成形歯布５０は所定長さに順次切断された後、図４に示すように、歯布２０側が内側を向くように円筒状の歯付きモールド６０の外周に巻きつけられる。歯付きモールド６０は、その外周面に歯溝６１が、周方向に等間隔で複数並べられて歯形に形成されている。ゴム付き予成形歯布５０は、歯付きモールド６０の歯形に沿うように予成形されているので、歯付きモールド６０に巻き付けられるとき、その歯部１４’が歯溝６１内に配置されると共に、歯底部１５’が歯溝６１間の凸部６２の上に配置される。
【００３７】
次いで、ゴム付き予成形歯布５０（すなわち、歯ゴムシート１１’）の上に心線３０が、隣接する心線３０同士が所定の隙間を置くように、スパイラル状に周方向に沿って巻き付けられる。次に、心線３０の上にさらに、背ゴムシート１２’が巻き付けられる。
【００３８】
これらのゴムシート等が取り付けられた歯付きモールド６０は、加硫釜（図示せず）内に収容される。加硫釜内は、例えば蒸気により所定温度に加熱した状態に保たれるとともに、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外周側からモールド６０に向けて圧力が付勢されて、ベルトの加硫成型が行われる。加硫成型時の加硫釜内の温度は、１５０℃以上であって、好ましくは１６０℃以上であるとともに、加硫バックによる加圧は８００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上である。
【００３９】
加硫成型について詳述すると、加熱により流動性を増した状態となったゴムシート１６’、１１’、１２’は内側に押圧され、これらゴムシートに押された歯布２０がモールド６０の外周面に一致した形状となる。このとき、歯布２０はコルゲート状に予成形されているため、ベルト長手方向にあまり伸ばされない。
【００４０】
歯表面ゴムシート１６’は、粘度が相対的に低く（例えば、35000Pa・s以下）、上記加熱・加圧条件により流動性が十分に高くなり、歯布２０の隙間（すなわち、歯布の目）を通って、歯布２０の表面まで浸み出すこととなる。したがって、本実施形態では、歯表面ゴムシート１６’の一部のゴムは、歯布２０の隙間に充填され、さらに、歯布２０表面に露出することになる。また、ゴムシート１６’、１１’、１２’は加硫一体化されるとともに、ゴムシート１１’、１２’間に心線が埋設され、ベルトスラブ１０’が成型される。ベルトスラブ１０’は、歯付きモールド６０から取り外され研磨後裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、歯ゴムシート１１’は、ゴム付き予成形歯布５０に予め取り付けられずに、例えば心線３０がゴム付き予成形歯布５０上に取り付けられた後に、心線３０の上に巻きつけられても良い。ただし、歯ゴムシート１１’は、上記したようにゴム付き予成形歯布５０に取り付けられていたほうが良い。
【００４２】
図６に示すように、歯ゴム部１１と背ゴム部１２の間には、心線３０が内部に埋設される接着ゴム部１９が設けられても良い。接着ゴム部１９を形成するためのゴム組成物は、歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６を形成するためのゴム組成物と異なることが好ましい。例えば接着ゴム部１９は、そのゴム組成物が上記した短繊維を含み、歯ゴム部１１、背ゴム部１２、及び歯表面ゴム層１６よりも、モジュラスが高い。また、例えば、接着ゴム部１９を形成するためのゴム組成物の粘度は、歯表面ゴム層１６のゴム組成物の粘度よりも高い。接着ゴム部１９が設けられる場合、歯付きベルトの製造方法は、心線３０の上に、接着ゴムシートが取り付けられる点を除いて上記した製造方法と同様である。
【００４３】
なお、心線３０は、接着ゴム部１９の内部に完全に埋設されておらず、例えば特開２００９−１２７８１６号公報に開示されるように、接着ゴム部１９の大部分が心線３０よりも歯表面側に配置されるとともに、その一部分が背ゴム部１２側にはみ出して形成されていても良い。この場合、歯付きベルトの製造方法は、接着ゴムシートが心線３０と歯ゴムシート１４’の間に取り付けられる点を除いて、上記した製造方法と同様となる。勿論、接着ゴム部が設けられず、歯ゴム部１１の一部が、背ゴム部１２側にはみ出して形成されていても良い。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、歯布２０に充填され、かつ歯布２０表面に一部が露出するためのゴムとして、ベルト本体１３（特に、歯ゴム部１１）を構成するゴムとは異なる組成を有する歯表面ゴム層１６が設けられる。したがって、ベルト本体１３に高強度のゴムを使用しつつ、歯表面ゴム層１６に低粘度で歯布２０に充填・浸み出しやすいゴムを使用することが可能になる。そのため、ベルト本体１３の強度を維持しつつ、歯表面の摩擦係数を低減させ、かつ歯布の接着強度を向上させることができる。また、歯表面ゴム層１６は、薄層で形成されるので、低粘度で強度が低いゴムが使用されても、ベルト強度をほとんど低下させることはない。
【００４５】
また、本実施形態では、歯布２０は、上記したように予成形されているため、ベルト製造工程においてベルト長手方向に伸びることが抑制される。したがって、歯布２０の隙間の大きさが製造工程で変化することが防止され、歯布２０全面にわたって歯布２０の隙間の大きさを略均一にすることができる。そのため、歯表面ゴムシート１６’のゴムが各隙間に均一に充填され、ゴムの歯布表面への浸み出しが歯表面全面にわたって均一に行われる。また、歯表面ゴムシート１６’は、歯布２０に密着された状態から、加圧・加熱されるので、歯布２０の各隙間内部に充填されるゴム量を制御しやすくなる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の具体的な例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００４７】
［浸み出し評価］
ゴム成分がフッ素ゴムであって、表１のゴム配合を有する、厚さ３ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍのシート状の未加硫ゴム１〜５それぞれに、隙間長さが異なる歯布１〜７それぞれを、プレス加熱によって加硫接着させることにより、歯布付き加硫ゴムを作製した。プレス条件は、温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分であった。各歯布付き加硫ゴムにおいて、歯布の隙間にゴムが充填され、かつ歯布表面にゴムが浸み出しているかどうかを以下の評価基準により評価した。その評価結果を表２に示す。
【００４８】
なお、未加硫ゴム１〜５の粘度は表１、２に示す通りであって、また歯布１〜７としては、アラミド繊維のフィラメント糸から成る経糸と、アラミド繊維のフィラメント糸から成る緯糸とが平織りによって織られた織布を用いた。歯布それぞれの糸の太さ及び密度は表３に示す通りであった。歯布１〜７は、ラテックスがＮＢＲであるＲＦＬ液に浸漬した後乾燥させることにより、ＲＦＬ処理を施した。
【００４９】
［評価基準］
○：歯布表面のほぼ全面にゴムの浸み出しが見られた。
△：歯布表面の一部にゴムの浸み出しが見られた。
×：歯布表面にゴムの浸み出しが見られなかった。
【００５０】
【表１】
※表１において、粘度以外の数値は、重量部を示す。また、“−”は未配合であることを示す。
【００５１】
【表２】
※表２において、ゴム１〜５の（）内は未加硫ゴムの粘度を表すとともに、歯布１〜７の（）内は歯布の隙間長さを表す。表２において、粘度の単位は、Ｐａ・ｓであるとともに、隙間長さの単位はμｍである。
【００５２】
【表３】
【００５３】
次に、表４に示すように、プレス時の温度及び圧力の条件を変更したこと以外は同様にして、上記未加硫ゴム２、３それぞれに、歯布３（隙間長さ３０μｍ）をプレス加熱により加硫接着させて、歯布付き加硫ゴムを作製し、上記評価基準により浸み出し評価を行った。評価結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
【００５５】
［引き裂き強度］
実施例１〜３として、未加硫ゴム５、４、３それぞれを、単独で温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分で、プレス加熱して加硫ゴムを作製した。また、比較例１、２それぞれとして、従来ゴム、ゴム１それぞれを用いて同様に加硫ゴムを作製した。なお、従来ゴムは、ゴム成分として水素添加率９６％のＨＮＢＲを使用したものであった。引裂強さは、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して行い、試験片としては「切込みなしアングル形試験片」を用いた。
【００５６】
［接着強度］
実施例１〜３として、上記シート状の未加硫ゴム５、４、３それぞれに歯布３（隙間長さ３０μｍ）を重ねてプレス加熱によりこれらを加硫接着させて、歯布付き加硫ゴムを作製した。プレス加熱の条件は、温度１６０℃、圧力１０００ｋＰａ、プレス時間２０分であった。また、比較例１、２それぞれとして、従来ゴム、ゴム１それぞれを用い同様に作製した歯布付き加硫ゴムを作製した。これら実施例１〜３及び比較例１、２の歯布付き加硫ゴムについて、以下のように接着強度を測定した。
【００５７】
図７に示すように、歯布付き加硫ゴム１５０において、歯布１５２とゴムシート１５１を僅かに剥がし、歯布１５２の端部をチャック１６１で挟み、ゴムシート１５１の端部をチャック１６２で挟み、両者を５０ｍｍ／分の速度で引っ張りこれらを剥離した。このときの剥離に要する力を接着強度とした。
【００５８】
各実施例、比較例について、接着強度及び引裂強さの結果を表５に示す。なお、表５においては、上記したゴムの浸み出し評価の結果についても併記した。
【表５】
【００５９】
浸み出し評価試験の結果から明らかなように、歯付きベルトに通常使用される隙間長さ３０μｍの歯布３を使用した場合、ゴムの粘度を30000Pa・s以下とすることにより、歯布表面のほぼ全面にゴムを浸み出させることが可能になった。
【００６０】
また、引裂強さ及び接着強度の結果から明らかなように、実施例１〜３は、引裂強さが、比較例１、２と同等又はそれ以下であったが、歯布の隙間にゴムを充填させ、かつ歯布表面にゴムを浸み出させることによって、歯布とゴムシートの接着強度を比較例１、２に比べて顕著に向上させることができた。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 歯付きベルト
１１ 歯ゴム部
１２ 背ゴム部
１６ 歯表面ゴム層
２０ 歯布
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられ、第１のゴム組成物が加硫されて形成された歯ゴム部と、
前記歯ゴム部の一方の面に積層され、前記第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物が加硫されて形成された歯表面ゴム層と、
前記歯表面ゴム層を覆うように設けられる歯布とを備え、
前記歯表面ゴム層の少なくとも一部は、前記歯布の隙間に充填されていることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記第２のゴム組成物は、前記第１のゴム組成物よりも粘度が低いことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記第２のゴム組成物の粘度は、35000Pa・s以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記歯布の隙間に充填された前記歯表面ゴム層は、前記歯布表面に露出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記歯布の隙間長さが、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
歯溝が周方向に複数並べられ、歯形に形成された歯付きモールドに、前記歯形に沿うように予め成形された歯布と、前記歯布に密着しかつ前記歯布に沿うように形成された歯表面ゴムシートとを、この順に配置させるように取り付ける歯布取付工程と、
前記歯表面ゴムシートの上に心線を巻き付ける心線巻付工程と、
前記心線の上、又は前記心線と歯表面ゴムシートの間に、前記歯表面ゴムシートとは組成が異なり、ベルトの歯部を形成するためのゴムシートをさらに取り付けるゴムシート取付工程と、
前記歯表面ゴムシート及び前記ゴムシートを、前記歯付きモールドに向けて加圧するとともに加熱し、前記歯布の隙間の中に前記歯表面ゴムシートの少なくとも一部を充填させるとともに、前記歯表面ゴムシート及び前記ゴムシートを加硫させてベルトスラブを得るベルト成型工程と
を備えることを特徴とする歯付きベルトの製造方法。
【請求項１】
一方の面に長手方向に沿って歯部と歯底部が交互に設けられ、第１のゴム組成物が加硫されて形成された歯ゴム部と、
前記歯ゴム部の一方の面に積層され、前記第１のゴム組成物とは組成が異なる第２のゴム組成物が加硫されて形成された歯表面ゴム層と、
前記歯表面ゴム層を覆うように設けられる歯布とを備え、
前記歯表面ゴム層の少なくとも一部は、前記歯布の隙間に充填されていることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】
前記第２のゴム組成物は、前記第１のゴム組成物よりも粘度が低いことを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記第２のゴム組成物の粘度は、35000Pa・s以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記歯布の隙間に充填された前記歯表面ゴム層は、前記歯布表面に露出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記歯布の隙間長さが、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の歯付きベルト。
【請求項６】
歯溝が周方向に複数並べられ、歯形に形成された歯付きモールドに、前記歯形に沿うように予め成形された歯布と、前記歯布に密着しかつ前記歯布に沿うように形成された歯表面ゴムシートとを、この順に配置させるように取り付ける歯布取付工程と、
前記歯表面ゴムシートの上に心線を巻き付ける心線巻付工程と、
前記心線の上、又は前記心線と歯表面ゴムシートの間に、前記歯表面ゴムシートとは組成が異なり、ベルトの歯部を形成するためのゴムシートをさらに取り付けるゴムシート取付工程と、
前記歯表面ゴムシート及び前記ゴムシートを、前記歯付きモールドに向けて加圧するとともに加熱し、前記歯布の隙間の中に前記歯表面ゴムシートの少なくとも一部を充填させるとともに、前記歯表面ゴムシート及び前記ゴムシートを加硫させてベルトスラブを得るベルト成型工程と
を備えることを特徴とする歯付きベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７４５９３（Ｐ２０１１−１７４５９３Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０８３３（Ｐ２０１０−４０８３３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
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