JP2009052736A - 高負荷伝動ベルト及び高負荷伝動ベルト用ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ブロックの摩擦係数を高く維持するとともに剛性といった機械的強度を維持しつつ、プーリとの接触面における摩耗量を低減することができ、寿命の長いベルトを提供する。
【解決手段】センターベルト３の長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロック２とからなる高負荷伝動ベルト１であり、前記ブロック２は熱可塑性樹脂に炭素繊維やアラミド繊維等からなる繊維補強材およびグラファイト等からなる摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、樹脂組成物全量に対して熱可塑性樹脂は３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％を配合してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチでブロックを固定した高負荷伝動ベルトおよび高負荷伝動ベルト用ブロックに関する。

ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えるようなベルトを用いる必要がある。

そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものがある。

ブロックとしては、アルミニウムなど金属製の心材の表面に樹脂を被覆したものが提案されている（特許文献１）。しかしながらニーズの多様化により、負荷は多少低めであるものの回転数が高く、かつプーリ径が小さいといったものがある。金属製の心材を有するブロックは心材の分が重量増となることは避けられず、ベルトを高速で走行させると、遠心張力が上がってベルトが早期に破損するといった問題があった。

そこで心材を用いない樹脂材のみからなるブロックを用いたベルトが提案されている。特許文献２には４，６−ナイロンなどの熱可塑性樹脂に対してＰＡＮ系炭素繊維とウィスカを配合することによって補強し、心材を埋設していなくとも側圧に対抗でき、しかも軽量であることからベルト走行中の遠心張力が小さくベルトの破損も防止できるといったことが記載されている。

更に、特許文献３にはポリアミド樹脂として９，Ｔ−ナイロンを用いることによって、心材を用いることなく軽量化を図っており、なおかつ強度的にも更に優れている高負荷伝動ベルトが記載されている。

また、特許文献２および３に各種のウィスカを配合することが記載されているものである。

特開平１０−７３１４９号公報 特開２００１−３１１４５３号公報 特開２００２−１９５３５１号公報

上記のような繊維やウィスカ等で補強した樹脂を用いることによって、ブロックの耐摩耗性や剛性を高めることができる。しかし、長期にわたってベルトを走行させるとブロックの摩耗は発生し、変速比に影響したりスリップが発生したりして動力伝達能力が低下するといった問題はあり、更なる耐摩耗性の改善が望まれている。

本発明は以上の事情を背景とし、ブロックのプーリとの接触面において剛性といった強度を低下させることなく、摩耗量を低減することができるベルトの提供を目的とする。

上記のような目的を達成するために本発明の請求項１においては、心体をエラストマー中に埋設したセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記ブロックは熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、該樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％の割合で配合してなることを特徴とする。

請求項２では、摩耗低減材のモース硬度が４以下である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項３では、摩擦低減材として、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、もしくはポリオレフィン系樹脂、もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものから選ばれてなる少なくとも１種を用いた請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項４では、水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体である請求項１〜３記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項５では、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上である請求項１〜４記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項６では、熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用してなる請求項５記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項７では、ポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用してなる請求項６記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項８では、繊維補強材がカーボン繊維である請求項１〜５記載の高負荷伝動ベルトとしている。

請求項９では、センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトに用いる高負荷伝動ベルト用ブロックにおいて、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、該樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％の割合で配合した樹脂組成物からなることを特徴とする。

請求項１０では、摩耗低減材のモース硬度が４以下である請求項９記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１１では、摩擦低減材として、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、もしくはポリオレフィン系樹脂、もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものから選ばれてなる少なくとも１種を用いた請求項９〜１０記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１２では、水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体である請求項９〜１１記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。

請求項１３では、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上である請求項９〜１２記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１４では、熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用してなる請求項１３記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１５では、ポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用してなる請求項１４記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１６では、繊維補強材がカーボン繊維である請求項９〜１５記載の高負荷伝動ベルト用ブロックとしている。

請求項１では、熱可塑性樹脂からなるブロックに繊維補強材と摩耗低減材を配合していることから、軽量で高回転での使用に適しているとともにブロックの強度も十分に持たせることができ、且つブロックの摩耗量を大きく低減することができる。

請求項２では摩耗低減材としてモース硬度が４以下のものを用いており、耐摩耗性や剛性などの強度が高く良好な機械的特性をえることができ、且つベルト走行時にプーリを摩耗させる量も少なく、しかもブロックの摩耗量を小さくすることができる。

請求項３では、摩擦低減材として、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、もしくはポリオレフィン系樹脂、もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものから選ばれてなる少なくとも１種を用いており、耐摩耗性や耐衝撃性、剛性などが高く良好な機械特性および高い摩擦係数を得ることができ、かつベルト走行時にプーリを摩耗させるも少なく、しかもブロックの摩耗量も少なく抑えることができる。

請求項４では、水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体としており、耐摩耗性や剛性などの強度および摩擦係数も高く、摩耗量を抑える効果をより高いものとすることができる。

請求項５では、熱可塑性樹脂としてＴｇが１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上のものを用いるとしているが、これらの樹脂は熱可塑性樹脂の中でも曲げ剛性及び耐疲労強度に優れ、これにカーボン繊維を補強材として添加することで、その特性が一層向上するものである。特に、摩耗面が１００℃付近まで発熱したときにもＴｇが１００℃以上もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上の樹脂は剛性が維持されるため、ブロックの摩耗が少なくなる。さらに、これらの樹脂によるブロックを用いたベルトはプーリに掛架して走行させたときに、プーリに摩耗した樹脂の付着が少ないため、伝達性能低下が少ない。

請求項６では、熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用しており、ブロック自身の剛性や衝撃強度などの物性のみならず製造過程における成形性も良好なものとすることができると同時に、ブロックの耐摩耗性を高いレベルに維持することができる。

請求項７では、ポリマーアロイの中でもポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用することで、耐摩耗性をより高いものとすることができる。

請求項８においては、配合する繊維補強材をカーボン繊維としており、ブロックに十分な強度と剛性を与えることができる。

請求項９では、熱可塑性樹脂からなるブロックに繊維補強材と摩耗低減材を配合していることから、軽量で高回転での使用に適しているとともにブロックの強度も十分に持たせることができ、且つブロックの摩耗量を大きく低減することができる。

請求項１０では摩耗低減材としてモース硬度が４以下のものを用いており、耐摩耗性や剛性などの強度が高く良好な機械的特性をえることができ、且つベルト走行時にプーリを摩耗させる量も少なく、しかもブロックの摩耗量を小さくすることができる。

請求項１１では、摩擦低減材として、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、もしくはポリオレフィン系樹脂、もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものから選ばれてなる少なくとも１種を用いており、耐摩耗性や耐衝撃性、剛性などが高く良好な機械特性および高い摩擦係数を得ることができ、かつベルト走行時にプーリを摩耗させるも少なく、しかもブロックの摩耗量も少なく抑えることができる。

請求項１２では、水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体としており、耐摩耗性や剛性などの強度および摩擦係数も高く、摩耗量を抑える効果をより高いものとすることができる。

請求項１３では、熱可塑性樹脂としてＴｇが１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上のものを用いるとしているが、これらの樹脂は熱可塑性樹脂の中でも曲げ剛性及び耐疲労強度に優れ、これにカーボン繊維を補強材として添加することで、その特性が一層向上するものである。特に、摩耗面が１００℃付近まで発熱したときにもＴｇが１００℃以上もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上の樹脂は剛性が維持されるため、ブロックの摩耗が少なくなる。さらに、これらの樹脂によるブロックを用いたベルトはプーリに掛架して走行させたときに、プーリに摩耗した樹脂の付着が少ないため、伝達性能低下が少ない。

請求項１４では、熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用しており、ブロック自身の剛性や衝撃強度などの物性のみならず製造過程における成形性も良好なものとすることができると同時に、ブロックの耐摩耗性を高いレベルに維持することができる。

請求項１５では、ポリマーアロイの中でもポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用することで、耐摩耗性をより高いものとすることができる。

請求項１６においては、配合する繊維補強材をカーボン繊維としており、ブロックに十分な強度と剛性を与えることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す斜視概略図であり、図２は側面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内に心線５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３ａ、３ｂと、このセンターベルト３ａ、３ｂに係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面２ａ、２ｂは、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。

ブロック２は、図１、図２に示すように、上ビーム１１および下ビーム１２と、上下ビーム１１、１２の中央部同士を連結したピラー１３からなっており、ブロック２の両側面２ａ、２ｂには一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝１４、１５が形成されている。また、溝１５内の溝上面１６および溝下面１７にはセンターベルト３ａ、３ｂの上面に設けた凹条部１８と下面に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１に係合するようになっている。

また本発明ではブロック２として用いられる素材として、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂は３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％の割合で配合してなる。

熱可塑性樹脂としては、ナイロン系で例えば４，６−ナイロン、６−ナイロン、６，６−ナイロン、９、Ｔ−ナイロンや、液晶ポリマー、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド、ポリイミド等を挙げることができる。これらの中でもＴｇが１００℃以上もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上のものを使用することが好ましい。これらの樹脂は熱可塑性樹脂の中でも曲げ剛性及び耐疲労強度に優れ、繊維補強材を添加することでその特性が一層向上するものである。また、射出成形が可能になることから、ブロックの成形を行うのがより簡単であるというメリットもある。特に、摩耗面が１００℃付近まで発熱した時にも樹脂は剛性が維持されるため、ブロックの摩耗が少なくなる。更に、上記の樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂からなるポリマーアロイを使用することによって、それぞれの樹脂単独における剛性や衝撃強度などの物性であったり、ブロックの製造過程の成形性であったりする諸性能の不足分を互いに補完しあうことができるので、剛性や耐衝撃性、良好な成形性を維持しながら、耐摩耗性を大幅に向上させることができるというメリットがある。そして、様々な組み合わせの中でもポリアミドイミド（ＰＡＩ）とポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）との組み合わせが耐摩耗性に優れていることから好ましいといえる。

９，Ｔ−ナイロンは、芳香環と長鎖ジアミンを有するポリアミド樹脂で、ノナンジアミンとテレフタル酸の重縮合により製造され、芳香環と高級脂肪族鎖を有していることから、耐熱性、低吸水性を有している。また、ホモポリマーで結晶化度が高いため、結晶化度の低いポリアミドと比較すると４，６−ナイロンと同様に耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性に優れている。従って、本材料を使用することにより、耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性、熱時の曲げ剛性などの物性に優れているとともに吸水性の問題も少ないブロックを得ることができる。９，Ｔ−ナイロンの商品の例としては株式会社クラレの「ジェネスタ」を挙げることができる。

また、その他の樹脂の具体例として、以下のものが挙げられる。６，６−ナイロン：旭化成ケミカルズ株式会社「レオナ」、６−ナイロン：宇部興産株式会社「ＵＢＥナイロン」、液晶ポリマー：新日本石油化学株式会社「ザイダー」、ポリアリレート：ユニチカ株式会社「Ｕ−ポリマー」、ポリフェニレンサルファイド：出光興産株式会社「出光ＰＰＳ」、大日本インキ化学工業株式会社「ＤＩＣ・ＰＰＳ」、ポリフェニレンエーテル：旭化成ケミカルズ株式会社「ザイロン」、日本ＧＥプラスチック株式会社「ノリル」、ポリエーテルサルフォン：住友化学株式会社「スミカエクセル」、ポリエーテルエーテルケトン：ビクトレックス・エムシー株式会社「ＰＥＥＫ ４５０Ｇ」、ポリエーテルイミド：日本ＧＥプラスチック株式会社「ウルテム」、ポリアミドイミド：ソルベイアドバンストポリマーズ株式会社「トーロン」、三菱ガス化学株式会社「ＡＩポリマー」、ポリイミド：三井化学株式会社「オーラム」。

繊維補強材を配合することでブロックの剛性や耐摩耗性を向上させることができるが、本発明で用いられる繊維補強材としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維等からなる短繊維を挙げることができる。ブロックの剛性をより高めるとともに耐摩耗性を向上させるという面から前記の繊維の中では炭素繊維を用いることが最も好ましく、更に好ましくはＰＡＮ系炭素繊維を用いることである。

ＰＡＮ系炭素繊維はそもそも弾性率が高くて補強効果の高い繊維であるが、そのなかでも特に弾性率が２８０〜７００ＧＰａと高いものを用いることによって、本発明のような高負荷伝動ベルトのブロックとして用いる場合にも十分に耐えうる素材を提供することができる。弾性率が２８０ＧＰａ未満であるとブロックの耐側圧性はある程度得られるものの耐摩耗性に関しては不足気味になり、７００ＧＰａを超えると弾性率の高いものにしても耐側圧性や耐摩耗性の向上はあまり見られずコスト的に高いものとなるので好ましくない。

繊維補強材の長さは通常０．１〜１０ｍｍ程度のものを用いる。繊維補強材の配合量は１０〜６０質量％としており、１０質量％未満であると十分な補強効果を得ることができず、６０質量％を超えるとブロックの射出成形が困難になるので好ましくない。

摩耗低減材としては炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、超高分子量ポリエチレン、フッ素樹脂、チタン酸カリウム、グラファイト、ホウ酸アルミニウム、アルミナ、鉄粉、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、マイカ、タルク（含水ケイ酸マグネシウム）、パイロフィライト（ろう石クレー）、ポリオレフィン系樹脂、エチレン・α−オレフィン系共重合体ゴム単体もしくは複数種、また前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものから選ばれてなる少なくとも１種を使用することができる。

これら摩耗低減材は前記したものの少なくとも１種以上を１〜５０質量％の範囲で配合する。１質量％未満であれば後述する耐摩耗性を向上させる効果が少なく、５０質量％を超えると樹脂への配合が困難になるので好ましくない。

上記に挙げた摩耗低減材の中でもエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴム、ポリオレフィン系樹脂、また前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したものを用いることが、耐摩耗性を高めるとともにブロックの耐衝撃性を向上させる効果もあってブロックの破損も少なくベルトを長寿命化させることができる点で好ましい例である。

本発明にて摩耗低減材として用いるエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴムとしては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴム（以下ＥＰＤＭとする）などを挙げることができる。

またポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレンとエチレンの共重合体、プロピレンとプロピレン以外のα−オレフィン、例えばブテン等との共重合体などが挙げられる。またかかるポリオレフィン系樹脂は架橋されているものでもよい。

水添ジエン系共重合体としては、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体としており、具体例としてはブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、２，３−ジメチルブタジエンなどの炭素原子数４〜８の共役ジエンが挙げられる。

また、摩耗低減材の中でモース硬度が４以下のものを用いると、剛性などの強度が高く良好な機械的特性を得ることができ、且つブロックの摩耗量を小さくすることができる。更に、ベルト走行時にプーリを摩耗させる量も少なく、プーリの摩耗により走行を不安定にするといった問題も少なくなる。

本発明で用いるフッ素樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピルエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。

本発明で用いるグラファイトとしては、アモルファス系グラファイト、ニードル系グラファイト等を挙げることができる。実際に用いることができるグラファイトとしては、アモルファス系グラファイト ： オリエンタル産業株式会社 「アモルファス系ＡＴシリーズ」、ニードル系グラファイト ： オリエンタル産業株式会社 「グラファイト系ＡＴシリーズ」等を挙げることができる。

本発明で用いる炭酸カルシウムとしては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、球状炭酸カルシウム、炭酸カルシウムウィスカ等を挙げることができる。また、炭酸カルシウムには、樹脂との界面を親和させ物性を上げるため、表面処理されていても良い。表面処理はビニルシラン系、アミノシラン系、脂肪酸系などがある。リン酸カルシウムも同様である。実際に用いられる炭酸カルシウムとしては、炭酸カルシウムウィスカ：丸尾カルシウム 「ウィスカル」、軽質炭酸カルシウム ： 丸尾カルシウム 「ＭＳＫ」、重質炭酸カルシウム ： 丸尾カルシウム 「ナノックス」、立方体炭酸カルシウム ： 丸尾カルシウム 「ＣＵＢＥ」、球状炭酸カルシウム ： 丸尾カルシウム 「カルファイン」、リン酸カルシウム ： 丸尾カルシウム 「ＨＡＰ」等が挙げられる。

センターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材又はこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心線５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心線５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維からなる織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。

次に、本発明の高負荷伝動ベルトに用いる摩耗低減材を所定量配合したブロックと同様の配合である樹脂成形体からなる試験片と本発明から外れた配合である樹脂成形体からなる試験片とを用いて、樹脂の摩耗量の比較を行った。

（実施例１）
実施例１の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材としてアモルファス系グラファイトを１０質量％含有する９、Ｔ−ナイロン（ＰＡ９Ｔ）を使用した。

（実施例２）
実施例２では摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカを１０質量％配合した以外は実施例１と同様にして樹脂成形体を作製した。

（実施例３）
実施例３の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材としてＰＴＦＥを１０質量％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を使用した。

（実施例４）
実施例４の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材としてアモルファス系グラファイトを１０質量％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を使用した。

（実施例５）
実施例５の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカを１０質量％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を使用した。

（実施例６）
実施例６の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカを１０質量％、オレフィン系エラストマーを５質量％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を使用した。

（実施例７）
実施例７の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカを１０質量％、ポリエチレンを５質量％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を使用した。

（実施例８）
実施例８の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカを１０質量％含有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を使用した。

（実施例９）
実施例９の樹脂成形物は繊維補強材としてカーボン繊維を３０質量％含有するとともに、摩耗低減材としてアモルファス系グラファイトを１０質量％含有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を使用した。

（比較例１）
比較例１の樹脂成形物は繊維補強材として炭素繊維を３０質量％含有する９，Ｔ−ナイロン（ＰＡ９Ｔ）樹脂を使用した。

（比較例２）
比較例２の樹脂成形物は繊維補強材として炭素繊維を３０質量％含有する４，６−ナイロン（ＰＡ９Ｔ）樹脂を使用した。

以上実施例１〜９および比較例１〜２の樹脂成形体を用いて摩耗量をスラスト摩耗試験により測定した。測定条件は荷重を１．５ＭＰａとし、滑り速度は０．５ｍ／ｓとした。摩耗量はスラスト摩擦摩耗試験前後における樹脂成形体の厚みの減少量として測定した。その結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、Ｔｇが１００℃以上もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上の熱可塑性樹脂にモース硬度が４以下、またはエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴム、ポリオレフィン系樹脂からなる摩耗低減材を配合した樹脂成形材料では、摩耗量が低く抑えられている。

次に、２種類の熱可塑性樹脂からなるポリマーアロイに繊維補強材と摩耗低減材とを配合した樹脂組成物および１種類の熱可塑性樹脂に同様に繊維補強材と摩耗低減材とを配合した樹脂組成物を使用して試験片を作成し、樹脂の摩耗量を比較すると共に、耐衝撃性、成形性の評価も行った。

（実施例１０）
実施例１０の樹脂成形物としては、繊維補強材としてカーボン繊維３０質量％を含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカ１０質量％を含有するＰＡＩ／ＰＰＳのポリマーアロイを使用した。

（実施例１１）
実施例１１の樹脂成形物としては、繊維補強材としてカーボン繊維３０質量％を含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカ１０質量％、ＥＰＤＭ５質量％を含有するＰＡＩ／ＰＰＳのポリマーアロイを使用した。

（実施例１２）
実施例１２の樹脂成形物としては、繊維補強材としてカーボン繊維３０質量％を含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカ１０質量％、ＥＰＤＭ５質量％を含有するＰＡＩ／ＰＰＳのポリマーアロイを使用した。

（実施例１３）
実施例１３の樹脂成形物としては、繊維補強材としてカーボン繊維３０質量％を含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカ１０質量％を含有するＰＰＳ樹脂を使用した。

（実施例１４）
実施例１４の樹脂成形物としては、繊維補強材としてカーボン繊維３０質量％を含有するとともに、摩耗低減材として炭酸カルシウムウィスカ１０質量％を含有するＰＡＩ樹脂を使用した。

以上実施例１０〜１４の樹脂成形体を用いて摩耗量をスラスト摩耗試験により測定した。測定条件は荷重を１．５ＭＰａとし、滑り速度は０．５ｍ／ｓとした。摩耗量はスラスト摩擦摩耗試験前後における樹脂成形体の厚みの減少量として測定した。更に耐衝撃性と成形性の評価も行い、○：良好、△：少し劣る、×：劣る、の三段階に分けた。その結果を表２に示す。

表２の結果からわかるように、ポリマーアロイを用いた実施例１０〜１２では耐衝撃性や成形性を良好に維持して、尚且つ摩耗量も少なく、耐摩耗性にも優れているという結果が得られたのに対して、実施例１３、１４については摩耗量がさほど大きいわけではなく十分に使用できるレベルではあるものの、実施例１３では耐衝撃性が少し劣る結果となり、実施例１４では成形性が少し劣る結果となっている。よって、ＰＡＩ／ＰＰＳポリマーアロイを用いることの効果が確認された。

ベルトに装着したブロックの複数方向の撓みを抑えて割れを防止することができ、自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトとして適用することができる。

本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。 本発明に係る高負荷伝動ベルトの側面図である。

符号の説明

１ 高負荷伝動ベルト
２ ブロック
３ａ センターベルト
３ｂ センターベルト
４ エラストマー
５ 心体
６ 上面
７ 下面
１１ 上ビーム部
１２ 下ビーム部
１３ センターピラー
１４ 嵌合溝
１５ 嵌合溝
１８ 凸条部
１９ 凸条部
２０ 溝条部
２１ 溝条部

Claims (16)

1. 心体をエラストマー中に埋設したセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記ブロックは熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、該樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％の割合で配合してなることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
2. 摩耗低減材のモース硬度が４以下である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
3. 摩擦低減材として、
   エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、
   もしくはポリオレフィン系樹脂、
   もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、ポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したもの
   から選ばれてなる少なくとも１種を用いた請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
4. 水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体である請求項１〜３記載の高負荷伝動ベルト。
5. 熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上である請求項１〜４記載の高負荷伝動ベルト。
6. 熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用してなる請求項５記載の高負荷伝動ベルト。
7. ポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用してなる請求項６記載の高負荷伝動ベルト。
8. 繊維補強材がカーボン繊維である請求項１〜７記載の高負荷伝動ベルト。
9. センターベルトの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトに用いる高負荷伝動ベルト用ブロックにおいて、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩耗低減材を配合した樹脂組成物からなり、該樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩耗低減材は１〜５０質量％の割合で配合した樹脂組成物からなることを特徴とする高負荷伝動ベルト用ブロック。
10. 摩耗低減材のモース硬度が４以下である請求項９記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
11. 摩擦低減材として、
    エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、
    もしくはポリオレフィン系樹脂、
    もしくは前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムかポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を１００質量部に対して水添ジエン系共重合体を０．１〜１５０質量部配合したもの
    から選ばれてなる少なくとも１種を用いた請求項９〜１０記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
12. 水添ジエン系共重合体が、共役ジエン共重合体であるかまたは共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体であって、前記共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体はビニル芳香族化合物単位含有量が２５質量％以下である共役ジエン−ビニル芳香族化合物ランダム共重合体の水添物でかつ水添率が７０％以上である水添ジエン系共重合体である請求項９〜１１記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
13. 熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上、もしくはＪＩＳ Ｋ７１９１に準拠した荷重１．８２ＭＰａでの熱変形温度が１２０℃以上である請求項９〜１２記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
14. 熱可塑性樹脂として、少なくとも２種類の樹脂からなるポリマーアロイを使用してなる請求項１３記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
15. ポリアミドイミドとポリフェニレンサルファイドの２種類からなるポリマーアロイを使用してなる請求項１４記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。
16. 繊維補強材がカーボン繊維である請求項９〜１５記載の高負荷伝動ベルト用ブロック。

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