JP2007232205A - 摩擦伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】注水時の動力伝動性及び静音性に優れ、且つ、屈曲疲労性、耐熱性、耐摩耗性に優れた高耐久性の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、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合したゴム組成物で構成される。また前記ゴム組成物に、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を更に配合することもできる。
【選択図】図１

Description

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。

従来より、自動車用エンジン等に使用される動力伝動ベルトとしては、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム等のゴムが一般的に使用されていた。しかし、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、動力伝動ベルトを構成する前記ゴムが硬化し、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、その影響を受けて動力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きた。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。

このような要求に対して、最近ではエチレン・プロピレン系ゴム（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。具体的には、α−β−不飽和有機酸の金属塩で補強されたエチレン・α−オレフィンエラストマーを使用した動力伝動用ベルトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表平９−５００９３０号公報

しかし、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、被水時にベルトとプーリとの間の水の浸入状態が均一でない。そして、水が浸入していない箇所においては、摩擦係数が低下せずベルトがプーリに密着した状態であるが、水が浸入した箇所においては、部分的に摩擦係数が低下してベルトとプーリとの間でスリップが生じるため、スティック−スリップ音が生じやすいという問題があった。

一方で、ベルト表面の摩擦係数が高いため、通常走行時においても異音が発生することが指摘されている。これに対して、摩擦係数をある程度低く維持することが求められたが、例えば潤滑剤を多く添加して摩擦係数を低下させると、粘着摩耗が発生するといった弊害が生じた。

本発明の目的は、注水時の動力伝動性及び静音性に優れ、且つ、屈曲疲労性、耐熱性、耐摩耗性に優れた高耐久性の動力伝動用ベルトを提供することである。

本願請求項１記載の発明は、少なくとも摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合したゴム組成物で構成されていることを特徴とする摩擦伝動ベルトである。

本願請求項２記載の発明は、請求項１記載の摩擦伝動ベルトであって、無機充填剤が、カーボンブラックであることを特徴とする。

本願請求項３記載の発明は、請求項１記載の摩擦伝動ベルトであって、無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び／又は金属珪酸塩を含有することを特徴とする。

本願請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の摩擦伝動ベルトであって、カーボンブラックが、窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が９０〜１２５ｃｍ^３／１００ｇであることを特徴とする。

本願請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、前記ゴム組成物に溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤が更に配合されていることを特徴とする。

本願請求項６記載の発明は、請求項５記載の摩擦伝動ベルトであって、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤が石油系可塑剤であることを特徴とする。

本願請求項７記載の発明は、請求項６記載の摩擦伝動ベルトであって、石油系可塑剤がパラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤であることを特徴とする。

本願請求項８記載の発明は、請求項７記載の摩擦伝動ベルトであって、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対してパラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤を３〜２０重量部配合したゴム組成物で構成されていることを特徴とする。

本願請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤がエーテルエステル系可塑剤であることを特徴とする。

本願請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動面の摩擦係数が０．３〜０．６であることを特徴とする。

本願請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトであることを特徴とする。

本願請求項１記載の発明では、摩擦伝動面を溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部配合したゴム組成物で構成することで、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の向上を図ることができる。そして無機充填剤を６０〜１１０重量部配合することで、前記可塑剤のブリードを適度に促進し、潤滑剤として作用させることで適切な摩擦係数を確保できるとともに、走行時の耐発音性を向上させることができる。また摩擦伝動面のクラックや粘着磨耗を抑制し、ベルト耐久性を向上させることができる。更にエチレン・α−オレフィンゴムはハロゲンを含有しないため環境に負荷を与えない。

本願請求項２記載の発明では、無機充填剤が、カーボンブラックであることで強度が高く、良好な耐摩耗性を確保できるといった効果がある。

本願請求項３記載の発明では、無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び／又は金属珪酸塩を含有させることで、強度が高く、良好な耐摩耗性を維持できると共に、振動による発音を抑制する効果が得られる。

本願請求項４記載の発明では、窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が９０〜１２５ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを選択することで、耐摩耗性を向上させることができる。

本願請求項５記載の発明では、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を更に配合することで、ベルトの亀裂を防止して耐久性を高めることができる。

本願請求項６記載の発明では、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤が石油系可塑剤であることで、より耐熱耐久性を向上させることができる。

本願請求項７記載の発明では、石油系可塑剤がパラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤であることで、耐久性を向上させると共に加工性をも向上させることができる。

本願請求項８記載の発明では、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対してパラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤を３〜２０重量部配合したゴム組成物で構成されることで、良好な加工性並びに耐発音性及び耐久性を確保できる。

本願請求項９記載の発明では、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤としてエーテルエステル系可塑剤を選択することで、可塑剤が適度にブリードして水との濡れ性を向上させる効果がある。

本願請求項１０記載の発明では、摩擦伝動面の摩擦係数を特定範囲とすることで、摩擦伝動性を確保しつつ、耐発音性に優れた摩擦伝動ベルトとすることができる。

本願請求項１１記載の発明では、注水時においても優れた伝達性、耐発音性を奏するＶリブドベルトとすることができる。摩擦伝動面となるリブのクラックを抑制し、ベルト耐久性を向上させることができる。

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。

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４の表層をいう。

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。

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ＲＦＬ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで圧縮層４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、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合したゴム組成物で構成されている

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。

可塑剤は、溶解度指数（Ｓｏｌｉｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＳＰ値）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の範囲内のものが用いられる。エチレン・α−オレフィンエラストマーより大きなＳＰ値の可塑剤を配合することでゴム表面にブリードが生じ、通常時（乾燥時）では摩擦係数を低下せしめ、また注水時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。

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。

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重量部に対し、１０〜２５重量部である。即ち、配合量が１０重量部未満では、可塑剤がベルト表面を覆う量として不十分であることから、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重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。

無機充填剤は、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などを挙げることができる。尚、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。

カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０〜１５０ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ^３／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。更に好ましくは窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が９０〜１２５ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを選択すると耐摩耗性に優れた構成とすることができる。即ち、本発明にかかるゴム組成物は溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を多く配合しているため、耐摩耗性が低く粘着摩耗が発生し易い性質を有するが、無機充填剤として窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が９０〜１２５ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを含めることで、優れた耐摩耗性を呈し、粘着摩耗を抑制する効果がある。ここで、窒素吸着比表面積は、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。

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。

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。

上記無機充填剤の含有量はエチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して６０〜１１０重量部である。６０重量部未満の場合は、可塑剤をブリードさせる効果が小さく、また耐粘着摩耗性が充分ではない。一方で、１１０重量部を超えると、耐屈曲性が低下するといった不具合がある。また無機充填剤として、カーボンブラックと金属炭酸塩及び／又は金属珪酸塩を配合する場合、強度、耐摩耗性及び耐発音性を考慮すると、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対してカーボンブラックを３０〜１００重量部、金属炭酸塩及び／又は金属珪酸塩を１０〜８０重量部とすることが望ましい。

前記ゴム組成物には、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を更に配合することで、摩擦伝動ベルトの耐久性を向上させることができる。即ち、エチレン・α−オレフィンエラストマーの溶解度指数はほぼ８．０（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2であり、このエチレン・α−オレフィンエラストマーの溶解度指数よりも大きい溶解度指数（８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2）の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合し、そしてエチレン・α−オレフィンエラストマーとほぼ同じかそれより小さい溶解度指数（６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2）を有する可塑剤を、同一エラストマーに併用することにより、摩擦伝動面の水濡れ性を改善し、注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を向上させると共に、適度のブリード性を奏し、潤滑剤として作用させることで走行時の発音を抑制することができ、且つ、摩擦伝動面の亀裂を防止してベルト耐久性を高めることができる。

溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤としては、耐熱耐久性を考慮すると石油系可塑剤が好適であり、具体的には、パラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤が好ましく用いられる。その配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対してパラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤を３〜２０重量部とすることが望ましい。３重量部未満では、耐久性の向上効果に乏しく、一方、２０重量部を超えると、耐粘着摩耗性が低下するという不具合がある。

前記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、ポリマー成分１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で好ましく使用される。

また前記ゴム組成物は、ポリマー成分１００重量部に対して、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重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重量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３重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。

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。

そして、それ以外に必要に応じて、短繊維、老化防止剤、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。これらの配合成分をゴム組成物に混合させる方法としては特に制限はなく、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー等を用い、適宜公知の手段、方法によって混練することができる。

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も可能である。

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。

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。

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３５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。

ここで図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。尚、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。

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。

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。

尚、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。

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。

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。

また摩擦伝動面の摩擦係数は０．３〜０．６であることが望ましい。０．３未満であると充分な摩擦伝動性を維持することが困難となり、０．６を超えると発音抑制効果が充分ではない。尚、摩擦係数は下記実施例の試験条件にて測定される値である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜５、比較例１〜７
以下の実施例１〜５、比較例１〜７のＶリブドベルトは、ポリエステル繊維のロープからなる心線を接着ゴム層内に埋設し、接着ゴム層の一方の面にゴム付綿帆布を２プライ積層し、接着ゴム層の他方の面側に設けられた圧縮ゴム層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。

ここで、圧縮層として、表１に示すゴム組成物から調整し、バンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いた。ここで、ＨＡＦカーボンブラックは、窒素吸着比表面積が８３ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が１０２ｃｍ^３／１００である。圧縮層には短繊維が含まれており、該短繊維はベルト幅方向に配向している。一方、接着層は、表１に示すゴム組成物から短繊維を除いたゴム配合となっている。ここで、表１に示す配合のゴム組成物を１６５°Ｃで３０分間プレス架橋した架橋ゴム物性を評価した。得られた架橋ゴムの硬度（ＪＩＳ−Ａ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に、切断時の伸びＥＢ（短繊維の配向方向に対して直角方向）をＪＩＳ Ｋ６２５１に従って測定した結果を表２に示す。

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、フラットな円筒状の成形モールドに２プライのゴム付綿帆布及び接着ゴム層を巻きつけ、心線をスピニングし、さらに、圧縮ゴム層を巻きつけた後、圧縮ゴム層の上に加硫用ジャケットを挿入する。ついで、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫した後、筒状の加硫スリーブを成形モールドから取り出す。そして、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部を形成してから、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。

次に、以下に述べるような、耐熱耐久試験、耐粘着摩耗試験及び摩擦試験を行った。

図４に示すように、耐熱耐久試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ１０（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ１１（直径８５ｍｍ）、従動プーリ１２（直径１２０ｍｍ）、テンションプーリ１３（直径４５ｍｍ）と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１０〜１３にＶリブドベルト１を掛架し、Ｖリブドベルト１のテンションプーリ１３への巻き付け角度を９０°に、アイドラープーリ１１への巻きつけ角度を１２０度にして雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍ、ベルト張力５７ｋｇｆ／３リブの試験条件で、駆動プーリ１０に荷重を付与してＶリブドベルト１を走行させ又、従動プーリ１２には負荷１２ＰＳを与え走行させる。走行５００時間を打ち切りとし、心線に達する亀裂が６個発生するまでの時間を調べた。

耐粘着摩耗試験では、各Ｖリブドベルトを、室温下において、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）及びアイドラープーリ（直径４５ｍｍ）に掛架し、従動プーリの負荷２馬力、アイドラープーリの取付け荷重１０２ｋｇｆ、回転数８００ｒｐｍの条件下で、２４時間走行させた後のベルト表面の粘着摩耗の有無を調べた。

摩擦試験は、図５に示すように、Ｖリブドベルトを３リブ幅にカットしたものを準備し、ステンレス製案内ローラ（直径６０ｍｍ，プーリ溝角度３６°，プーリ溝先端部ピッチ３．５６ｍｍ）にＶリブドベルト１の巻き付きけ角度が９０°となるように掛け、Ｖリブドベルトの片一端を固定し、他方一端に１．７５ｋｇｆ／３リブのウェイトを垂下させ、案内ローラを４２ｒｐｍで回転させたときの、ロードセルの値を検出することによって張り側の張力Ｔ１と緩み側の張力Ｔ２（１．７５ｋｇｆ）を検出し、張力比（Ｔ１／Ｔ２）から摩擦係数μ＝（１／２π）ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）を求めた。尚、測定時間はプーリ起動後５〜３０秒を記録し、Ｔ１はその最大値を用いている。またこの摩擦係数測定では、乾燥時（ＤＲＹ時）と６０ｃｃ／ｍｉｎで注水時（ＷＥＴ時）の評価を行った。
以上の耐熱耐久試験、粘着摩耗試験及び摩擦試験の結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例１は、ＳＰ値の大きい可塑剤を配合しなかったため、ＤＲＹ時、ＷＥＴ時共に摩擦係数が高く、またＤＲＹ時とＷＥＴ時での差が大きくなった。比較例２、比較例７は、ＳＰ値の大きい可塑剤とＳＰ値の小さい可塑剤を併用して配合したものであるが、ＤＲＹ時とＷＥＴ時での差は依然として大きく、且つ摩擦係数も高いため、発音抑制効果が期待できなかった。
比較例３では、ＳＰ値の大きい可塑剤を適量配合したが、無機充填剤の配合量が少量であったため十分にブリードせず、ＤＲＹ時の摩擦係数の低減効果が満足できるものではなかった。また粘着摩耗試験において大きな粘着が発生した。比較例４では、ＳＰ値の大きい可塑剤が少量しか配合されていないため、ＤＲＹ時の摩擦係数の低下が充分とは言えず、またＤＲＹ時とＷＥＴ時の摩擦係数の差もあった。そして比較例５では、ＳＰ値の大きい可塑剤を多量に配合したため、ＤＲＹ時、ＷＥＴ時ともに摩擦係数が低下しすぎると共に、耐粘着摩耗性が極端に低下しているのがわかる。
比較例６は、ＳＰ値の大きい可塑剤とＳＰ値の小さい可塑剤を、比較例２，７よりも多く配合したものであるが、ＤＲＹ時とＷＥＴ時での差は小さくなっており、摩擦係数も比較的低くなっているものの充分ではなく、粘着摩耗の発生も確認された。
一方、実施例においては、何れも耐熱耐久性及び耐粘着摩耗性が損なわれておらず、さらに、ＤＲＹ時の摩擦係数を低く維持し、ＷＥＴ条件での摩擦係数もＤＲＹ条件に対してほとんど低下していない（ＤＲＹ時とＷＥＴ時の摩擦係数の差が少ない）。尚、実施例４，５は、耐熱走行試験において打切り時間まで亀裂が発生せず、耐熱耐久性がより向上していることがわかる。一方、実施例１〜３においては、耐熱走行試験における亀裂が見られるものの、その耐熱耐久性は許容範囲内であり、その他の性能は良好である。

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。

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。 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。 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。 実施例における耐熱耐久試験のレイアウトを示す図である。 実施例における摩擦試験のレイアウトを示す図である。

符号の説明

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

Claims (11)

1. 少なくとも摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤を１０〜２５重量部、無機充填剤を６０〜１１０重量部配合したゴム組成物で構成されていることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
2. 無機充填剤が、カーボンブラックである請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
3. 無機充填剤が、カーボンブラックを含有し、更に金属炭酸塩及び／又は金属珪酸塩を含有する請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
4. カーボンブラックが、窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇかつジブチルフタレート吸油量が９０〜１２５ｃｍ^３／１００ｇである請求項２又は３記載の摩擦伝動ベルト。
5. 前記ゴム組成物に、溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤が、更に配合されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
6. 溶解度指数が６．０〜８．１（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤が、石油系可塑剤である請求項５記載の摩擦伝動ベルト。
7. 石油系可塑剤が、パラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤である請求項６記載の摩擦伝動ベルト。
8. エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、パラフィン系可塑剤及び／又はナフテン系可塑剤を３〜２０重量部配合したゴム組成物で構成されている請求項７記載の摩擦伝動ベルト。
9. 溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2の可塑剤がエーテルエステル系可塑剤である請求項１〜８のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
10. 摩擦伝動面の摩擦係数が０．３〜０．６である請求項１〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
11. 摩擦伝動ベルトが、Ｖリブドベルトである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
    

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