JP2004060779A - Ｖリブドベルト - Google Patents

Abstract

【課題】雨天走行時にエンジンルーム内に水が入っても、ベルトスリップの発生を抑制し、その効果を経時的に持続させることが可能な伝動ベルトを提供することにある。
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線３を埋設した接着ゴム層２に隣接してリブを設けた圧縮ゴム層４を配置し、ベルト背面に基布５を積層したＶリブドベルト１であり、圧縮ゴム層４が、ゴム１００質量部に対して５〜９０質量部の硬質多孔性炭素材料６を配合したゴム組成物で構成されてなる。硬質多孔性炭素材料として、例えば脱脂ぬかにフェノール樹脂を含浸させた後、窒素雰囲気下で炭化焼成することにより得られた粒子が用いられる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＶリブドベルトに係り、詳しくは、走行時のスリップ音を防止し、また伝達面に水が付着しても高い伝動力を発揮することができるＶリブドベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゴム工業分野、なかでも自動車用部品の高機能、高性能化が望まれている。そのような状況の中で、通常走行時に限らず、注水時においても高い伝達性能を有するＶリブドベルトが求められている。また静粛化についても厳しい要求があり、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ため、ベルト発音対策についても要請がある。
【０００３】
Ｖリブドベルト駆動装置における異音としては、回転変動の大きな条件や高負荷条件において発生するスリップ音や、圧縮ゴム層が粘着摩耗を起こし、その結果リブ間の溝底に付着した粘着ゴムにより発生する騒音が指摘されているが、これら発音に対しては、圧縮ゴム層に綿、ナイロン、ポリエステル等の短繊維の配合したり、カーボンブラックなどの補強材を増量することによる対処が可能である。
【０００４】
しかし、雨天走行時などにおいてエンジンルーム内に水が入り、ベルトとプーリの間に水が付着した際には、該ベルトは水膜除去効果が低いためにスリップ率が高く、伝達性能が低下したり、騒音が発生するなどの問題があった。このような注水時におけるスリップ対策としては、タルク等のパウダーをベルトリブ面に塗布したり、ベルト張力を高めてスリップ率を小さくする試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、パウダー塗布に関しては作業工程増によるコストアップとなるといった問題があった。一方、初期にベルト張力を高く設定した場合、ベルトの摩耗や心線の伸び等でベルトの張力が徐々に低下していき、経時的にスリップが起こりやすくなるといった問題が指摘されている。
【０００６】
上記問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、本発明を提案するものであり、その目的とするところは、注水時においてもベルトスリップ発生を抑制し、その効果を経時的に持続させることが可能な伝動ベルトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願請求項１の発明では、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、少なくとも１つのリブ部をもつ圧縮ゴム層からなるＶリブドベルトにおいて、少なくともリブ部側表面が硬質多孔性炭素材料を配合したゴム配合物で構成されていることを特徴とするＶリブドベルトにある。
【０００８】
本願請求項２の発明では、請求項１記載のＶリブドベルトにあって、ゴム配合物は、ゴム１００質量部に対して硬質多孔性炭素材料が５〜９０質量部配合されていることを特徴とする。
【０００９】
本願請求項３の発明では、請求項１または２記載のＶリブドベルトにあって、硬質多孔性炭素材料が米ぬか由来であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１に本発明に係るＶリブドベルト１を示す。Ｖリブドベルト１は、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維を素材とする高強度で低伸度のコードよりなる心線３を接着ゴム層２中に埋設し、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層４を有している。この圧縮ゴム層４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が設けられ、またベルト表面には基布５が積層されている。
【００１１】
前記リブは、少なくともリブ側表面９が硬質多孔性炭素材料６を配合したゴム組成物で構成されている。リブ部側表面、つまりプーリとの接触部を該ゴム組成物で構成することで、注水時において除水、排水効果を呈し、スリップを抑制できる。また補強性についても高い効果がある。
【００１２】
尚、図１は具体的な一実施形態であって、圧縮ゴム層４全体を、硬質多孔性炭素材料６を配合したゴム組成物で構成しているが、少なくともリブ側表面が該ゴムで構成されていればよいので、例えば圧縮ゴム層の表面層のみ該ゴム配合物で構成しても良い。
【００１３】
硬質多孔性炭素材料６とは、多孔質構造を有する炭素燒結体であって、表面摩擦係数が小さいために、Ｖリブドベルトに配合した場合、無潤滑化が可能で、しかも走行時の騒音が少ないといった特性を示す。具体的には、脱脂ぬかにフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた後、窒素雰囲気下で炭化焼成することにより得られるＲＢセラミックス（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）とも呼ばれる米ぬか由来のものが知られている。その特徴としては、ビッカース硬さが平均で４〜６ＧＰａ、圧縮強度が７０〜８０ＭＰａ程度の多孔質構造を有するものである。
【００１４】
ゴム配合物における硬質多孔性炭素材料の配合割合は、ゴム１００質量部に対して５〜９０質量部配合されることが好ましい。５質量部未満の場合は、注水時における耐スリップ効果が十分に得られないといった問題があり、一方、９０質量部を超えると作業性に難があり、しかもゴム配合物の剛性が高くなるためにベルトの屈曲性に問題がある。また、多量に配合した場合は減摩剤として作用するために、通常時における伝達性能効果が低下する。
【００１５】
圧縮ゴム層４に使用されるポリマーとしては、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲ、エチレン−α−オレフィンエラストマーが使用され、水素化ニトリルゴムは水素添加率８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するために、好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。耐油性及び耐寒性を考慮すると、結合アクリロニトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。中でも、耐油性と耐寒性を有するエチレン−α−オレフィンエラストマーが好ましい。
【００１６】
上記エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、その代表的なものとしてＥＰＤＭがあり、これはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーをいう。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
【００１７】
上記ゴムの架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常エチレン−α−オレフィンエラストマー１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される。
【００１８】
また加流促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−　Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。
【００１９】
また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ‘−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。
【００２０】
そして、それ以外に必要に応じてシリカ、カーボンブラックのような補強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、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が使用される。
【００２１】
また、圧縮ゴム層４には、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維を混入して圧縮ゴム層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ゴム層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮ゴム層４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てもよい。これらの短繊維のうち、剛直で強度を有し、しかも耐摩耗性を有するアラミド短繊維が最も効果がある。
【００２２】
上記アラミド短繊維が前述の効果を十分に発揮するためには、アラミド繊維の繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はエチレン−α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して１〜３０重量部である。このアラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつアラミド、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、トワロン等である。
【００２３】
アラミド短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、圧縮ゴム層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３０重量部を超えると短繊維がゴム中に均一に分散しなくなる。ただし、このアラミド短繊維の添加は必須ではなく、他の素材からなる短繊維を添加したものでも良い。
【００２４】
基布５は、織物、編物、不織布から選択される帆布である。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。
【００２５】
上記基布５は、公知技術に従ってレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬後、未加硫ゴムを基布５に擦り込むフリクションを行ったり、またＲＦＬ液に浸漬後にゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理する。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。
【００２６】
心線３としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用され、中でもエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが、ベルトスリップ率を低くできてベルト寿命を延長させるために好ましい。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００２７】
エチレン−２，６−ナフタレートは、通常ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下に適当な条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることによって合成させる。このとき、エチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体ポリエステルが合成される。
【００２８】
心線３にはゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）液に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着層を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行なった後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。
【００２９】
接着処理されたコードは、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを１．０〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。１．０ｍｍ未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる
【００３０】
一方、接着ゴム層２には耐熱性を有し、圧縮ゴム層４と同種のゴムが使用される。ただし、短繊維は混入されないが、必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合に用いるものが使用される。
【００３１】
Ｖリブドベルトの代表的な製造方法は以下の通りである。まず、円筒状の成形ドラムの周面に帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に接着ゴム層、圧縮ゴム層を順次巻きつけて積層体を得た後、これを架橋してスリーブを得る。
【００３２】
次に、架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架して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架橋スリーブに当接するように移動して架橋スリーブの圧縮ゴム層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨する。
【００３３】
このようにして得られた架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該架橋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の幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜５、比較例１
夫々表１に示す配合でバンバリーミキサーにて混練りし、ロールにて圧延して厚み１ｍｍのＥＰＤＭゴムシートを得た。このゴムシートを型に入れて１５３°Ｃで２０分加硫し、得られたゴム組成物の物性を測定した。測定結果を表２に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
また上記で得られたゴムシートを圧縮ゴム層に用いたＶリブドベルトを作製した。円筒状モールドに経糸と緯糸とが綿糸からなる平織物にゴムをフリクションしたゴム付帆布を１プライ巻き付けた後、接着ゴムシートを巻き、更にその上に上記コードをスピニングし、そして圧縮ゴム層として表１配合のＥＰＤＭゴムシートを順次巻き付け成形を終えた。これを公知の方法で１６０°Ｃ、３０分で加硫して円筒状の加硫ゴムスリーブを得た。
【００３８】
上記各加硫ゴムスリーブを研磨機の駆動ロールと従動ロールに装着して、張力を付与した後に回転させた。１５０メッシュのダイヤモンドを表面に装着した研磨ホイールを１，６００ｒｐｍで回転させ、これを加硫スリーブに当接させてリブ部を研磨した。研磨機から取り出したスリーブを切断機に設置した後、回転しながら切断した。
【００３９】
作製したＶリブドベルトは、心線が接着ゴム層内に埋設され、その上側にゴム付綿帆布を１プライ積層し、他方接着ゴム層の下側にはゴム圧縮部があって複数個のリブがベルト長手方向に設けられている。このＶリブドベルトはＲＭＡ規格による長さ１，１００ｍｍのＫ型３ＰＫ１１００であった。
【００４０】
これら作製した各Ｖリブドベルトについて、注水走行及びドライ時走行におけるベルトの伝達性能について試験した。上記Ｖリブドベルトを駆動プーリ（直径８０ｍｍ）と従動プーリ（直径１１０ｍｍ）に巻き付けてベルト張力１５ｋｇｆ／３リブを一定に調節し、雰囲気温度２３℃、駆動プーリの回転数２，０００ｒｐｍで、駆注水（注水量１２０ｍｌ／分）条件下で負荷を上昇させながら、ベルトのスリップ率が２％になったときの負荷を求めた。
【００４１】
また注水時における発音性能試験として、各ベルトの発音限界張力を試験した。上記Ｖリブドベルトを駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）と従動プーリ（直径１２０ｍｍ）に巻き付けて負荷を０．９２ｋｇｆ・ｍに一定した後、雰囲気温度２３℃、ベルト張力を下げていきながら走行させ、発音した時のベルト張力を発音限界張力とした。更に、各ベルトを図２のレイアウトにて走行試験し、リブゴム部に心線まで達するクラックが発生するまでの時間を測定した。これら結果を表２に併記する。
【００４２】
この結果、硬質多孔性炭素材料を配合したゴム組成物で構成した実施例は、比較例に比べて注水時における伝達性能が向上していることが判る。特に、適量の硬質多孔性炭素材料を配合した実施例２〜４については発音限界張力も低く、騒音低減効果も奏することが判明した。しかし、硬質多孔性炭素材料を少量配合した実施例１では注水時における伝達性能は比較例に比べて高いものの、発音限界張力が高く、発音抑制効果が低いことが判る。また発音硬質多孔性炭素材料を多量に配合した実施例５では、注水時における伝達性能は良好なものの、通常時における伝達性能が低下するとともに、圧縮ゴム層の剛性が高くなるために寿命が低下するといった不具合があった。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の発明によれば、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、少なくとも１つのリブ部をもつ圧縮ゴム層からなるＶリブドベルトにおいて、少なくともリブ部側表面が硬質多孔性炭素材料を配合したゴム配合物で構成されていることを特徴とするＶリブドベルトであって、注水時における伝達性能が高いベルトを提供することができた。また硬質多孔性炭素材料の配合量を特定量にすることで、通常走行時および注水時ともに高い伝達性能が得られると共に、スリップ音の発生を改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】ベルト走行寿命試験に係るレイアウトである。
【符号の説明】
１　　Ｖリブドベルト
２　　接着ゴム層
３　　心線
４　　圧縮ゴム層
５　　基布
６　　硬質多孔性炭素材料
９　　リブ側面

Claims (3)

1. ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、少なくとも１つのリブ部をもつ圧縮ゴム層からなるＶリブドベルトにおいて、少なくともリブ部側表面が硬質多孔性炭素材料を配合したゴム配合物で構成されていることを特徴とするＶリブドベルト。
2. ゴム配合物は、ゴム１００質量部に対して硬質多孔性炭素材料が５〜９０質量部配合されている請求項１記載のＶリブドベルト。
3. 硬質多孔性炭素材料が米ぬか由来である請求項１または２記載のＶリブドベルト。

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