JP2023001240A - 摩擦伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 耐摩耗性に優れた摩擦伝動ベルトを提供する。【解決手段】 プーリ接触部分を構成する圧縮層を有する摩擦伝動ベルトであって、前記圧縮層は、ゴム組成物からなる内層と、前記内層のプーリ接触側に設けられた繊維部材からなる外層とを備え、前記ゴム組成物は、ベルト長手方向における５０％伸長時の弾性率（Ｍ５０弾性率）に対するベルト長手方向における１０％伸長時の弾性率（Ｍ１０弾性率）の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）が、１．５以上である、摩擦伝動ベルト。【選択図】 図１

Description

本発明は、摩擦伝動ベルトに関する。

従来、エンジン、モーター等の回転動力を伝達する手段として、駆動側と従動側との回転軸にプーリ等を固定させて設けると共に、それぞれのプーリにＶリブドベルト、Ｖベルト等の伝動ベルトを掛け渡す方法が広く用いられている。
このような伝動ベルトは、プーリに巻き掛けられて使用されるとき、プーリ接触部分を低摩擦係数の状態で維持し、耐摩耗性を向上させるために、例えば、Ｖリブドベルトでは、Ｖリブ表面を補強布で被覆することが行われている（例えば、特許文献１～３参照）。

特公平２－４２３４４号公報 特開２００２－１２２１８７号公報 特開２００２－５２３８号公報

摩擦伝動ベルトにおける耐摩耗性の向上は、通常求められる特性であり、この要求は無くなることがない。
特許文献１～３に記載のＶリブドベルトでは補強布及びその周辺の構成を工夫することで耐摩耗性の向上を図っていた。

本発明者らは、摩擦伝動ベルトの耐摩耗性を向上させるべく鋭意検討を行い、特許文献１～３とは異なる新たな思想に基づき、耐摩耗性に優れた摩擦伝動ベルトを見出し、本発明を完成した。

本発明の摩擦伝動ベルトは、プーリ接触部分を構成する圧縮層を有する摩擦伝動ベルトであって、
上記圧縮層は、ゴム組成物からなる内層と、上記内層のプーリ接触側に設けられた繊維部材からなる外層とを備え、
上記ゴム組成物は、ベルト長手方向における５０％伸長時の弾性率（以下、Ｍ５０弾性率ともいう）に対するベルト長手方向における１０％伸長時の弾性率（以下、Ｍ１０弾性率ともいう）の比（以下、Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率ともいう）が、１．５以上である。
上記摩擦伝動ベルトは、圧縮層の内層を構成するゴム組成物の、Ｍ５０弾性率に対するＭ１０弾性率の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）が１．５以上と大きいため、耐摩耗性に優れる。

上記摩擦伝動ベルトにおいて、上記ゴム組成物は、上記の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）が２．０以上であることがより好ましい。
この場合、上記摩擦伝動ベルトは、耐摩耗性に優れるとともに、耐クラック性にも優れる。

上記摩擦伝動ベルトにおいて、上記ゴム組成物は、ベルト長手方向における５０％伸長時応力Ｍ５０（以下、長さ方向Ｍ５０ともいう）が１０ＭＰａ以下であることが好ましく、７ＭＰａ以下であることがより好ましい。
この場合、良好な耐摩耗性と耐クラック性との両立に特に適している。

上記摩擦伝動ベルトは、Ｖリブドベルトであることが好ましい。
上述した圧縮層を備えるＶリブドベルトは、プーリとの噛み合い時にリブ底が接触摩耗しにくく、良好な耐摩耗性を呈する。

本発明の摩擦伝動ベルトは、耐摩耗性に優れる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＶリブドベルトの一部を模式的に示す図である。 Ｖリブドベルトの圧縮ゴム層を構成するゴム組成物の特性を評価する方法を説明する図である。 Ｖリブドベルトの製造方法について示す図である。 Ｖリブドベルトの製造方法について示す図である。 耐摩耗性試験におけるベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。 耐クラック性試験におけるベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（Ｖリブドベルト）
図１は、本発明の一実施形態に係るＶリブドベルトＢの一部を模式的に示す図である。
このＶリブドベルトＢは、例えば、自動車のエンジンルーム内に設けられる補機駆動ベルト伝動装置に用いられるものであり、ベルト周長７００～３０００ｍｍ、ベルト幅１０～３６ｍｍ、及びベルト厚さ３．５～５．０ｍｍに形成されている。

このＶリブドベルトＢは、ベルト外周側の接着ゴム層１１と、ベルト内周側の圧縮ゴム層１２との二重層に構成されたベルト本体１０を備えている。ベルト本体１０のベルト外周側表面には、背面ゴム層１７が貼設されている。ベルト本体１０のリブ側の表面には、繊維部材である編布（ニット）からなるリブ側補強布１４が設けられている。また、接着ゴム層１１には、心線１６がベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように埋設されている。
このＶリブドベルトＢは、圧縮ゴム層１２とこの圧縮ゴム層１２の外側に設けられたリブ側補強布１４とで摩擦伝動ベルトの圧縮層を構成し、この圧縮層がベルト内周側のプーリ接触部分を構成する。
以下、それぞれの構成要素を説明する。

接着ゴム層１１は、断面横長矩形の帯状に形成され、例えば、厚さ０．８～２．５ｍｍである。接着ゴム層１１は、原料ゴム成分に種々の配合剤が配合された未架橋ゴム組成物を用いて形成されている。

接着ゴム層１１を構成するゴム組成物は、原料ゴム成分として、例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン－α－オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、水素添加アクリルニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等が用いられる。これらのなかでは、耐熱性及び耐寒性の点で優れた性質を示す観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマーが好ましい。

接着ゴム層１１に用いられる配合剤としては、例えば、架橋剤（例えば、硫黄、有機過酸化物）、加硫促進剤、共架橋剤、老化防止剤、加工助剤、可塑剤、カーボンブラック等の補強材、充填材等が挙げられる。接着ゴム層１１を構成するゴム組成物には、短繊維が配合されていてもよいが、心線１６との接着性の点からは短繊維が配合されていないことが好ましい。なお、接着ゴム層１１を構成するゴム組成物は、原料ゴム成分に配合剤を配合し、混練した未架橋ゴム組成物を加熱及び加圧して架橋剤により架橋させたものである。

心線１６は、接着ゴム層１１にベルト長さ方向に伸びると共に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように埋設されている。心線１６は、ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリケトン繊維等の撚り糸１６’で構成される。心線１６は、例えば外径が０．７～１．１ｍｍである。心線１６には、ベルト本体１０に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する接着処理、及び／又は、ゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理が施されている。

圧縮ゴム層１２には、複数のＶリブ１３がベルト内周側に垂下するように設けられている。これらの複数のＶリブ１３は、各々がベルト長さ方向に延びる断面略三角形の突状に形成されていると共に、ベルト幅方向に並設されている。各Ｖリブ１３は、例えば、リブ高さが２．０～３．０ｍｍ、基端間の幅が１．０～３．６ｍｍである。また、リブ数は、例えば、３～１０個である（図１では、リブ数が６）。

圧縮ゴム層１２は、所定の引張特性を有するゴム組成物からなる。そのため、良好な耐摩耗性と耐クラック性とを両立することができる。
具体的には、圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物は、ＶリブドベルトＢの長手方向におけるＭ５０弾性率に対する上記長手方向におけるＭ１０弾性率の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）が１．５以上である。これによりＶリブドベルトＢは、良好な耐摩耗性を有する。

上記Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率は、２.０以上が好ましい。これにより、ＶリブドベルトＢの耐クラック性を損なうことなく、良好な耐摩耗性を確保することができる。ＶリブドベルトＢの耐摩耗性を向上させるだけであれば、ゴム組成物の硬度を高めれば効果が期待できる。しかしながら、上記ゴム組成物を高硬度にすると、当該ゴム組成物を用いたＶリブドベルトは、耐クラック性に劣ることがある。
これに対して、ＶリブドベルトＢでは、Ｍ１０弾性率とＭ５０弾性率との比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）に着目し、この値が２．０以上となるゴム組成物を採用することで耐クラック性を損なうことなく、良好な耐摩耗性を確保している、
上記Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率の上限は、通常、５．０程度である。

ＶリブドベルトＢを構成するゴム組成物は、Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率が上記範囲にあり、更に、ベルト長手方向における５０％伸長時応力Ｍ５０（長さ方向Ｍ５０）が１０ＭＰａ以下であることが好ましい。
ＶリブドベルトＢの良好な耐摩耗性と良好な耐クラック性とを両立するために、Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率を大きくする場合、Ｍ１０弾性率を大きくするか、Ｍ５０弾性率を小さくすることが考えられるが、耐摩耗性と耐クラック性とを高レベルで両立させるにはＭ５０弾性率を抑えたまま、Ｍ１０弾性率を大きくすることが適している。

プーリに巻き掛けられたＶリブドベルトＢは、プーリに押し付けられ摩擦力を通じて動力の伝達を行うが、Ｖリブドベルトの圧縮ゴム層のＭ１０弾性率が低い場合には当該ＶリブドベルトＢは走行時にリブ部がリブプーリの溝内に深く入り込んでしまい、ＶリブドベルトＢのリブ底がリブプーリに押し付けられ、リブプーリとリブ底との接触面圧が大きくなる。
一方、上記Ｍ１０弾性率を大きくしたＶリブドベルトＢは、走行時にリブ底におけるリブプーリと接触面圧が大きくなりすぎることを回避できる。このとき、Ｍ５０弾性率を抑えたまま、Ｍ１０弾性率を大きくすると、クラックの発生を回避しつつ、良好な耐摩耗性を確保することができる。
このような観点から、本実施形態にかかるＶリブドベルトＢにおいて、上記長さ方向Ｍ５０は１０ＭＰａ以下が好ましい。
上記長さ方向Ｍ５０は、さらなる耐摩耗性と耐クラック性との向上を図る点から、７ＭＰａ以下がより好ましい。
上記長さ方向Ｍ５０の下限は特に限定されないが、通常１．５ＭＰａ程度である。

ＶリブドベルトＢを構成するゴム組成物において、長さ方向Ｍ１０は、２．０ＭＰａ以上であることが好ましい。ＶリブドベルトＢの耐摩耗性を向上させるのに適しているからである。
上記ゴム組成物の長さ方向Ｍ１０は、更に耐摩耗性を向上させる観点から、２．５ＭＰａ以上がより好ましい。
上記長さ方向Ｍ１０の上限は特に限定されないが、通常７．０ＭＰａ程度である。

圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物の引張特性は、試験片の形状は異なるものの、ＪＩＳ Ｋ６２５１（２０１７）に準じた測定条件で評価する。具体的には下記の手法で評価する。
図２（ａ）～（ｄ）は、圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物の引張特性を評価する手法を説明する図である。

まず、複数のリブ部を有するＶリブドベルト２０から（図２（ａ）参照）、１つのリブ部２１を切り出す（図２（ｂ）参照）。この後、１つのリブ部から短冊状の試験片２２を切り出す（図２（ｃ）参照）。この場合、試験片２２は、例えば図２（ａ）の斜線部分から切り出されたものである。
試験片２２は、厚さＴが０．５～１ｍｍ、高さＨが１．５～２．０ｍｍ、長さＬが５０ｍｍで直方体の試験片である。この試験片２２は、当該試験片２２の長手方向がＶリブドベルト２０の長手方向と一致するように切り出す。
次に、この試験片２２を長手方向に引っ張る引張試験を行い、１０％伸長時の荷重（ＭＰａ）及び５０％伸長時の荷重（ＭＰａ）を測定する。

上記引張試験では、まず、試験片２２の最大面積を有する面２３（以下、主面２３ともいう）の１つに２本の標線２４をマークする。２本の標線２４は、試験片２２の主面２３の中央に標線間距離が１０ｍｍになるようにマークする。
次に、試験片２２を試験機に取り付け、実験温度：２３±２℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を行い、１０％伸長時の荷重及び５０％伸長時の荷重のそれぞれを計測する。ここで、試験機としては、万能試験機等の引張試験を行うことのできる試験機を用いればよい。

その後、計測された１０％伸長時の荷重及び５０％伸長時の荷重のそれぞれを、試験片２２の断面積（厚さＴ×高さＨ）で割り、得られた値をベルト長手方向における１０％伸長時応力（長さ方向Ｍ１０）及びベルト長手方向における５０％伸長時応力（長さ方向Ｍ５０）とする。
更に、長さ方向Ｍ１０、長さ方向Ｍ５０のそれぞれを各応力の伸び量（％）で割り、得られた値をそれぞれＭ１０弾性率、Ｍ５０弾性率とする。
更に、Ｍ５０弾性率に対するＭ１０弾性率の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）を算出する。

圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物は、下記の圧縮特性を有することが好ましい。
圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物は、ＶリブドベルトＢのベルト幅方向における１０％圧縮時応力Ｍ１０（以下、幅方向Ｍ１０ともいう）が、２．０ＭＰａ以上であることが好ましく、３．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。これらの要件を満たすことはＶリブドベルトＢの良好な耐摩耗性を確保するのに更に好適である。
上記幅方向Ｍ１０の上限は１０．０ＭＰａが好ましい。上記幅方向Ｍ１０が大きすぎると、長さ方向の柔軟性が損なわれベルトが早期に破損する場合がある。

圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物は、ＶリブドベルトＢのベルト幅方向における５％圧縮時応力Ｍ５（以下、幅方向Ｍ５ともいう）が、１．２ＭＰａ以上であることが好ましく、１．４ＭＰａ以上であることがより好ましく、１．６ＭＰａ以上であることが更に好ましく、２．０ＭＰａ以上であることが特に好ましい。これらの要件を満たすことはＶリブドベルトＢの良好な耐摩耗性を確保するのに更に好適である。
上記幅方向Ｍ５の上限は７．０ＭＰａが好ましい。上記幅方向Ｍ５が大きすぎると、長さ方向の柔軟性が損なわれベルトが早期に破損する場合がある。

圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物の圧縮特性は、下記の手法で評価する。図２（ｅ）は、圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物の圧縮特性を評価する手法を説明する図である。
まず、評価用試験片を作製する。この試験片は、上述した引張特性を評価するための試験片２２と同様にして作製するが、長さＬが１．９～２．０ｍｍで直方体の試験片１２２である（図２（ｅ）参照）。試験片１２２には標線を設ける必要はない。
次に、この試験片１２２を厚さ方向に圧縮する圧縮試験を行い、５％圧縮時の荷重（ＭＰａ）及び１０％圧縮時の荷重（ＭＰａ）を測定する。

上記圧縮試験では、試験片1２２を試験機に取り付け、実験温度：２３±２℃、圧縮速度１ｍｍ／ｍｉｎの条件で圧縮試験を行い、５％圧縮時の荷重及び１０％圧縮時の荷重のそれぞれを計測する。ここで、試験機としては、万能試験機等の圧縮試験を行うことのできる試験機を用いればよい。
その後、計測された５％圧縮時の荷重及び１０％圧縮時の荷重のそれぞれを、試験片１２２の圧縮時押圧面１２３の断面積（高さＨ×長さＬ）で割り、得られた値を５％圧縮時応力（幅方向Ｍ５）及び１０％圧縮時応力（幅方向Ｍ１０）する。

圧縮ゴム層１２は、原料ゴム成分に種々の配合剤が配合された未架橋ゴム組成物（原料組成物）を用いて形成されている。

圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物の原料ゴム成分としては、例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン－α－オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、水素添加アクリルニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）等が挙げられる。これらのうち、耐熱性及び耐寒性の点で優れた性質を示す観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマーが好ましい。

圧縮ゴム層１２に用いる配合剤としては、例えば、架橋剤（例えば、硫黄、有機過酸化物）、加硫促進剤、共架橋剤、老化防止剤、加工助剤、可塑剤、カーボンブラック等の補強材、充填材、短繊維等が挙げられる。なお、圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物は、原料ゴム成分に配合剤を配合し、混練した未架橋ゴム組成物を加熱及び加圧して架橋剤により架橋させたものである。

圧縮ゴム層１２を形成するための原料組成物は、配合剤としての不飽和カルボン酸金属塩が含むことが好ましい。
上記不飽和カルボン酸金属塩の配合量は、上記原料ゴム成分１００質量部に対して、５～４０質量部が好ましい。圧縮ゴム層１２を構成するゴム組成物におけるＭ１０弾性率／Ｍ５０弾性率を１．５以上とするのに適している。

上記不飽和カルボン酸金属塩は、不飽和カルボン酸と金属とからなる。上記不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸、マレイン酸モノメチル、イタコン酸モノエチルなどが挙げられる。
上記金属としては、不飽和カルボン酸と塩を形成するものであれば特に制限されないが、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、錫、鉛、水銀、アンチモンなどを使用することができる。
これらのなかでは、ジアクリル酸亜鉛又はジメタクリル酸亜鉛が好ましい。

圧縮ゴム層１２を形成するための未架橋ゴム組成物は、原料ゴム材料としてのエチレン－α－オレフィンエラストマーと、架橋剤と、カーボンブラックと、不飽和カルボン酸金属塩とを少なくとも含有することが好ましい。このような組成の未架橋ゴム組成物は、上記Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率が１．５以上のゴム組成物を形成するのに特に適している。
このとき、架橋剤としては少なくとも硫黄を含有することが好ましく、上記硫黄の配合量は、上記原料ゴム成分１００質量部に対して、１～５質量部が好ましい。

接着ゴム層１１と圧縮ゴム層１２とは、異なるゴム組成物で構成されていても良いし、全く同じゴム組成物で構成されていても良い。

背面ゴム層１７は、接着ゴム層１１と同様の原料ゴム成分及び配合剤からなる原料組成物を用いて形成される。ただし、ベルト背面と平プーリとの接触により粘着が生じるのを抑制する観点から、背面ゴム層１７は、接着ゴム層１１よりもやや硬めのゴム組成物で構成されていることが好ましい。
また、背面ゴム層１７の厚さは例えば０．４ｍｍ～０．８ｍｍである。背面ゴム層１７の表面には、ベルト背面が接触する平プーリとの間で生じる音を抑制する観点から、織布の布目が転写されていてもよい。

なお、背面ゴム層１７に代えて、背面側補強布を用いることも可能である。この場合、背面側補強布は、例えば、綿、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の糸を用い、平織、綾織、朱子織等に製織した布材料、編物、不織布等により構成される。背面側補強布は、ベルト本体に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬して加熱する接着処理、及び／又は、ベルト本体１０側となる表面にゴム糊をコーティングして乾燥させる接着処理が施される。

リブ側補強布１４は、例えば、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿、ナイロン繊維等を仮撚加工（ウーリー加工）して得られるウーリー加工糸、又は、ポリウレタン弾性糸を芯糸としてカバーリング糸でカバーリングしたカバーリングヤーン等を編布としたものである。

リブ側補強布１４は、ＲＦＬ層によって繊維表面が被覆されていてもよい。ＲＦＬ被膜は、摩擦係数低下剤を分散された状態にて含有していてもよい。摩擦係数低下剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が挙げられる。これらのうち、摩擦係数低下剤としては、最も摩擦係数低下の効果が高いポリテトラフルオロエチレンの粒子が配合されていることが好ましい。

リブ側補強布１４が摩擦係数低下剤を含有したＲＦＬ被膜によって表面被覆されていると、ダストやサビが発生する環境下で使用された場合でも、リブ側補強布１４の内部にまでダストやサビが付着することがなく、低摩擦係数の状態を維持することができる。
リブ側補強布１４の厚さは、例えば０．２～１．０ｍｍである。

次に、ＶリブドベルトＢの製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
このＶリブドベルトＢの製造方法では、ベルト成形装置３０を使用する。
このベルト成形装置３０は、円筒状のゴムスリーブ型３１と、それを嵌合する円筒状外型３２と、からなるものである。

ゴムスリーブ型３１は、例えばアクリルゴム製の可撓性のものであり、円筒内側から高温の水蒸気を送りこむ等の方法によってゴムスリーブ型３１を半径方向外方に膨らませ、円筒状外型３２に圧接させることができる。ゴムスリーブ型３１の外周面は、例えば、ＶリブドベルトＢの背面側となる面を平滑に成形するための形状となっている。
ゴムスリーブ型３１は、例えば、外径が７００～２８００ｍｍ、厚さが８～２０ｍｍ、及び高さが５００～１０００ｍｍである。

円筒状外型３２は、例えば金属製のものであり、内側面に、ＶリブドベルトＢのＶリブ１３を形成するための断面略三角形の突条部３２ａが、周方向に伸びると共に高さ方向に並ぶようにして設けられている。突条部３２ａは、例えば、高さ方向に１４０本並べて設けられている。円筒状外型３２は、例えば、外径が８３０～２９３０ｍｍ、内径（突条部３２ａを含まない）が７３０～２８３０ｍｍ、高さが５００～１０００ｍｍ、突条部３２ａの高さが２．０～２．５ｍｍ、及び突条部３２ａの一つ当たりの幅が３．５～３．６ｍｍである。

ＶリブドベルトＢの製造方法では、まず、ベルト材料、つまり、接着ゴム層１１、圧縮ゴム層１２、及び背面ゴム層１７を形成するための未架橋ゴムシートである接着ゴム材料１１’、圧縮ゴム材料１２’、及び背面ゴム材料１７’、リブ側補強布１４を形成するためのニット布１４’、並びに、心線１６となるための撚り糸１６’を準備する。

接着ゴム材料１１’は、接着ゴム層１１の原料ゴム及び配合剤を混練機にて混練することによって塊状の未架橋ゴム組成物を得、それを、カレンダーロールを用いて例えば厚さ０．４～０．８ｍｍのシート状に加工して作製する。

圧縮ゴム材料１２’は、圧縮ゴム層１２の原料ゴム及び配合剤を混練機にて混練することによって塊状の未架橋ゴム組成物を得、それを、カレンダーロールを用いて例えば厚さ０．６～１．０ｍｍのシート状に加工して作製する。

背面ゴム材料１７’は、背面ゴム層１７の原料ゴム及び配合剤を混練機にて混練することによって塊状の未架橋ゴム組成物を得、それを、カレンダーロールを用いて例えば厚さ０．４～０．８ｍｍのシート状に加工して作製する。

リブ側補強布１４を形成するためのニット布１４’としては、ＲＦＬ水溶液に含浸した後に加熱する接着処理、及び、ニット布１４’の片面にゴム糊を塗布してゴム糊層を設ける処理を行ったものを用いる。

ニット布１４’を処理するためのＲＦＬ水溶液は、レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物にラテックスを混合した混合液である。ＲＦＬ水溶液の固形分については、例えば、１０～３０質量％である。レゾルシン（Ｒ）とホルマリン（Ｆ）とのモル比については、例えば、Ｒ／Ｆ＝１／１～１／２である。ラテックスとしては、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマーゴムラテックス（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴムラテックス（ＥＰＲ）、クロロプレンゴムラテックス（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス（ＣＳＭ）、水素添加アクリロニトリルゴムラテックス（Ｘ－ＮＢＲ）等が挙げられる。レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物（ＲＦ）とラテックス（Ｌ）の質量比については、例えば、ＲＦ／Ｌ＝１／５～１／２０とする。このＲＦＬ水溶液には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の摩擦係数低下剤が、例えば、ＲＦＬ固形分１００質量部に対する配合量が１０～５０質量部配合されている。

このＲＦＬ水溶液にニット布１４’を浸漬した後、乾燥炉を用いて１２０～１７０℃で加熱乾燥することにより、ＲＦＬ水溶液の水分が飛散すると共にレゾルシンとホルマリンとの縮合反応が進行してニット布１４’の表面を被覆するようにＲＦＬ層が形成される。ＲＦＬ層は、例えば、ニット布１４’の１００質量部に対する付着量が５～３０質量部である。
このような処理を施したニット布１４’は、公知の方法によって筒状に成形すると、容易にゴムスリーブ型３１へセットすることができる。

次に、ゴムスリーブ型３１に順次ベルト材料をセットする。シート状の背面ゴム材料１７’をゴムスリーブ型３１に巻き付けた後、シート状の接着ゴム材料１１’を巻き付けると共に撚り糸１６’を周方向に伸びるように複数巻き付ける。このとき、ゴムスリーブ型３１の高さ方向にピッチを有する螺旋を形成するように撚り糸１６’を巻き付ける。次いで、撚り糸１６’の上からシート状の接着ゴム材料１１’を巻き付け、さらに、シート状の圧縮ゴム材料１２’を巻き付ける。そして、圧縮ゴム材料１２’の上から筒状のニット布１４’を嵌めこむ。このとき、図３に示すように、ゴムスリーブ型３１の方から順に、背面ゴム材料１７’、接着ゴム材料１１’、撚り糸１６’、接着ゴム材料１１’、圧縮ゴム材料１２’、及びニット布１４’が積層された状態となっている。そしてさらに、それらの外側に円筒状外型３２を取り付ける。

続いて、円筒状外型３２をゴムスリーブ型３１に取り付けた状態でゴムスリーブ型３１に、例えば高温の水蒸気を送りこんで熱及び圧力をかけ、ゴムスリーブ型３１を膨らませて円筒状外型３２に圧接させ、ゴムスリーブ型３１と円筒状外型３２とでベルト材料を挟み込む。このときベルト材料は、例えば、温度が１５０～１８０℃となっており、半径方向外方に０．５～１．０ＭＰａの圧力がかかった状態となっている。そのため、ゴム成分が流動すると共に架橋反応が進行し、ニット布１４’、及び撚り糸１６’のゴム成分への接着反応も進行し、さらに、Ｖリブ１３形成部である円筒状外型３２の内側面の突条部３２ａによってＶリブ１３の間のＶ溝が成形される。このようにしてＶリブ付ベルトスラブ（ベルト本体前駆体）が成形される。

最後に、Ｖリブ付ベルトスラブを冷却してからそれをベルト成形装置３０から取り外す。そして、取り外したＶリブ付ベルトスラブを例えば１０．６８～２８．４８ｍｍの幅に輪切りしてから、それぞれの表裏を裏返す。これによってＶリブドベルトＢが得られる。

以上の製造方法によれば、ＶリブドベルトＢの未架橋ゴム成分の架橋反応、ゴム成分と繊維成分との接着反応、及び、Ｖリブ１３の成形を同時に行うことができ、容易に製造することができる。

なお、本実施形態ではニット布１４’を円筒状にしたものをゴムスリーブ型３１に嵌めてセットしたが、所定の接着処理を施したニット布１４’をシート状のままゴムスリーブ型３１に巻き付けるようにしてもよい。
また、シート状の背面ゴム材料１７’、接着ゴム材料１１’及び圧縮ゴム材料１２’をゴムスリーブ型３１に巻き付けてセットしたが、予め円筒状に成形したものをゴムスリーブ型３１に嵌めてセットしてもよい。

またベルト成形装置３０は、円筒状外型３２の内側面にＶリブドベルトＢのＶリブ１３を形成するためのＶ溝が設けられたものとして説明したが、特にこれに限られるものではない。例えば、ゴムスリーブ型の外周側面にＶリブドベルトＢのＶリブ１３を形成するための突条部が設けられると共に円筒状外型３２の内周面はＶリブドベルトＢの背面を成形するために平滑に設けられたものであってもよい。この場合、ニット布１４’、圧縮ゴム材料１２’、接着ゴム材料１１’、撚り糸１６’、接着ゴム材料１１’、背面ゴム材料１７’の順にゴムスリーブ型３１への巻き付けを行う。

ここまで、本発明の実施形態にかかる摩擦伝動ベルトとしてＶリブドベルトの実施形態を説明したが、本発明の実施形態にかかる摩擦伝動ベルトは、これに限られず、Ｖベルト等であっても良い。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１～４及び比較例１、２のＶリブドベルトを作製し、評価した。
接着ゴム層の原料組成は表1にも示した。圧縮ゴム層の原料組成及び評価結果は表２に示した。

（評価用ベルト）
＜接着ゴム材料＞
接着ゴム層を形成するための接着ゴム材料として、ＥＰＤＭ（ＪＳＲ社製、商品名：ＪＳＲ ＥＰ１２３）を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対して、カーボンブラック（旭カーボン社製、商品名：旭＃６０）５０質量部、可塑剤（日本サン石油社製、商品名：サンフレックス２２８０）８質量部、ステアリン酸（花王社製、商品名：ステアリン酸）１質量部、酸化亜鉛（堺化学工業社製、商品名：酸化亜鉛２種）５質量部、メタクリル酸亜鉛（川口化学工業社製、アクターＺＭＡ）３０質量部、加硫促進剤（１）（大内新興化学社製、ノクセラーＭＳＡ－Ｇ）１質量部、加硫促進剤（２）（三新化学工業社製、サンセラーＥＭ２）３質量部、硫黄（細井化学工業社製、オイルサルファ）１．５質量部を配合して混練した未加硫ゴム組成物を調製した。この未架橋ゴム組成物を、ロールを用いて厚さ０．４５ｍｍのシート状に加工した。接着ゴム材料の組成は表１にも示した。

＜圧縮ゴム材料＞
圧縮ゴム層を形成するための圧縮ゴム材料として、接着ゴム材料と同様の配合原料を表２に示した配合量で配合して混練した未加硫ゴム組成物を調製した。この未架橋ゴム組成物を、ロールを用いて厚さ０．７ｍｍのシート状に加工した。

＜背面ゴム材料＞
圧縮ゴム材料の作製と同様にして、背面ゴム層を形成するための未架橋ゴム組成物からなるシートを作製した。

＜撚り糸＞
心線を形成するための撚り糸としては、ポリエステル繊維の撚り糸を準備し、これをＲＦＬ水溶液に浸漬し、その後、加熱乾燥する処理を行ったものを用意した。

＜ニット布＞
使用したニット布は、ウレタン弾性糸を６－ナイロン糸にてカバーリングした糸を用いた平編（天竺編）の編布である。ウレタン弾性糸の繊度は２２デニール（２４．４ｄｔｅｘ）であり、６－ナイロン糸は繊度が７８デニール（８６．７ｄｔｅｘ）で且つフィラメント数が５２本である。また、ニット布の編みの密度は、ウェールが６６本／２．５４ｃｍ、コースが７０本／２．５４ｃｍである。ニット布の厚さは０．５２ｍｍである。

このようなニット布にＲＦＬ接着処理を行うためのＰＴＦＥ含有ＲＦＬ水溶液を調製した。具体的には、レゾルシン（Ｒ）とホルマリン（Ｆ）とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液を加えて攪拌し、ＲＦ初期縮合物（Ｒ／Ｆモル比＝１／１．５）を得た。そして、ＲＦ初期縮合物にＶＰラテックス（Ｌ）をＲＦ／Ｌ質量比＝１／８となるよう混合し、更に、水を加えて固形分濃度２０％となるよう調整した後、さらに、ＲＦＬ固形分１００質量部に対してＰＴＦＥ（ＡＧＣ社製、商品名：フルオンＰＴＦＥＡＤ９１１、ＰＴＦＥ平均粒子径０．２５μｍ、ＰＴＦＥ６０質量％含有）３０質量部を配合し、２４時間攪拌を行ってＰＴＦＥ含有ＲＦＬ水溶液を調製した。このＰＴＦＥ含有ＲＦＬ水溶液にニット布を浸漬して加熱乾燥する処理を行うことにより、ニット布の表面にＲＦＬ被膜を形成した。

続いて、ＲＦＬ接着処理済みのニット布の端部（ジョイント部）同士を、超音波振動（振動数約８０ＫＨｚ）を与えながら熱圧着することにより、ニット布を筒状に成形した。

（実施例１）
ベルトの背面を所定形状に成形するためのゴムスリーブ型３１と、ベルトの内側を所定形状に成形するための円筒状外型３２と、からなるベルト成形装置３０を用いて、Ｖリブドベルトを作製した。円筒状外型３２は、ベルトにＶリブを形成するための突条部３２ａが円筒状外型３２の内側に周方向に設けられたものであった。

まず、Ｖリブドベルトを構成する材料として、接着ゴム材料、圧縮ゴム材料、背面ゴム材料、ニット布、及び撚り糸を上述した通り準備した。
ベルト成形装置３０のゴムスリーブ型３１に、背面ゴム層１７を形成するための未架橋ゴム材料、接着ゴム層を形成するための未架橋ゴム材料、撚り糸、を順に巻き付けた。次いで、接着ゴム層を形成するための未架橋ゴム材料、及び、圧縮ゴム層を形成するための未架橋ゴム材料を巻き付けた。その後、上記の接着処理を行った筒状のニット布を嵌め込んだ。

次いで、Ｖ溝が設けられた円筒状外型３２をベルト材料の上からゴムスリーブ型に嵌め合わせた。その後、ゴムスリーブ型３１を膨張させて円筒状外型３２側に押圧するとともに、ゴムスリーブ型３１を高熱の水蒸気等により加熱した。このとき、ゴム成分が流動すると共に架橋反応が進行し、加えて、撚り糸、ニット布のゴムへの接着反応も進行した。これにより、筒状のベルト前駆体が得られた。

最後に、このベルト前駆体をベルト成形装置３０から取り外し、長さ方向に、幅１０．６８ｍｍ（３ＰＫ：リブ数が３）となるように幅切りし、表裏を裏返すことによってＶリブドベルトを得た。ベルトの周長は１２１０ｍｍである。

（実施例２～４、及び比較例１、２）
圧縮ゴム材料を変更した（表２参照）以外は、実施例１と同様にして、幅１０．６８ｍｍ（３ＰＫ：リブ数が３）、周長１２１０ｍｍのＶリブドベルトを得た。

実施例及び比較例で作製したＶリブドベルトについて、下記の物性評価及び性能評価を行った。結果を表３に示した。

（物性評価）
実施例及び比較例で作製したＶリブドベルトのそれぞれについて、Ｖリブドベルトの圧縮ゴム層から既に説明した方法を用いて、厚さＴ:０．５～１ｍｍ、高さＨ:１．９～２．０ｍｍ、長さＬ:５０ｍｍの直方体の評価サンプル（試験片）２２を切り出した。
この試験片２２の主面２３の１つに２本の標線２４をマークした。標線間距離は１０ｍｍとした。
この試験片２２を長手方向に引っ張る引張試験を行い、１０％伸長時の荷重（ＭＰａ）及び５０％伸長時の荷重（ＭＰａ）を測定した（図２（ａ）～（ｄ）参照）。

ここでは、試験機として万能試験機（インストロン ５９６９型)を使用し、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に沿った測定条件（実験温度：２３±２℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎ）で測定を行った。試験片２２の両端を掴んだ際のチャック間距離は、３０ｍｍとした。評価した試験片の数は５個とした。
計測された１０％伸長時の荷重及び５０％伸長時の荷重のそれぞれを、試験片２２の断面積（厚さＴ×高さＨ）で割り、得られた値を１０％伸長時応力（長さ方向Ｍ１０）及び５０％伸長時応力（長さ方向Ｍ５０）とした。
更に、１０％伸長時応力（長さ方向Ｍ１０）、５０％伸長時応力（長さ方向Ｍ５０）のそれぞれを各応力の伸び量（％）で割り、得られた値をそれぞれＭ１０弾性率、Ｍ５０弾性率とした。更に、Ｍ５０弾性率に対するＭ１０弾性率の比（Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率）を算出した。
「長さ方向Ｍ５０」、「Ｍ１０弾性率」、「Ｍ５０弾性率」、及び「Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率」を表３に示した。

（性能評価）
＜耐摩耗性評価＞
図５は、Ｖリブドベルトの耐摩耗性評価用のベルト走行試験機４０のプーリレイアウトを示す。
このベルト走行試験機４０は、左右に配されたプーリ径６０ｍｍの一対の駆動リブプーリ４１及び従動リブプーリ４２からなる。

実施例及び比較例で作製したＶリブドベルトのそれぞれについて、まず、初期のベルト質量（走行試験前のベルト質量）を計測した。次に、Ｖリブ側が接触するように駆動リブプーリ４１と従動リブプーリ４２とにＶリブドベルトＢを巻き掛け、１１７７Ｎ（１２０ｋｇｆ）のデッドウェイト（ＤＷ）が負荷されるように駆動リブプーリ４１を側方に引っ張るとともに、３．８ｋＷ（５．２ＰＳ）の回転負荷を従動リブプーリ４２にかけた。
室温環境下（２３±５℃）で駆動リブプーリ４１を３５００ｒｐｍの回転速度で９６時間回転させるベルト走行試験を実施した後、ＶリブドベルトＢの走行後質量を測定した。

測定質量から下記計算式（１）に基づいて質量減少率を算出し、耐摩耗性の評価指標とした。
質量減少率（質量％）＝［（初期質量－走行後質量）／初期質量］×１００・・・（１）
本評価では、質量減少率が１．６質量％以下のものを「ＡＡ」、２．０質量％以下のものを「Ａ」、２．４質量％以下のものを「Ｂ」、２．４質量％を超えるものを「Ｃ」と判定した。

＜耐クラック性評価＞
図６は、Ｖリブドベルトの耐クラック性評価用のベルト走行試験機５０のプーリレイアウトを示す。

この耐クラック性評価用のベルト走行試験機５０は、各々、プーリ径が４５ｍｍのリブプーリである駆動リブプーリ５１及び第１従動リブプーリ５２が上下に間隔をおいて設けられている（下側が駆動リブプーリ５１及び上側が第１従動リブプーリ５２）。駆動リブプーリ５１及び第１従動リブプーリ５２の上下方向中間付近の右側には、各々のプーリ径が４０ｍｍの平プーリからなる一対のアイドラプーリ５３が上下に間隔をおいて設けられている。これらの一対のアイドラプーリ５３の右方には、プーリ径が４５ｍｍのリブプーリの第２従動リブプーリ５４が設けられている。
そして、この耐クラック性評価用ベルト走行試験機５０は、ＶリブドベルトＢのＶリブ側が駆動リブプーリ５１、第１及び第２従動リブプーリ５２，５４に接触し、且つ背面側が一対のアイドラプーリ５３に接触して巻き掛けられるように構成されている。

実施例及び比較例で作製したＶリブドベルトのそれぞれについて、上記耐クラック性評価用ベルト走行試験機５０にセットし、ベルト張力が負荷されるように第１従動リブプーリ５２に、上方に５８８Ｎ（６０ｋｇｆ）のデッドウェイト（ＤＷ）を負荷し、無荷重条件にて、駆動リブプーリ５１を５１００ｒｐｍの回転数で回転させてベルト走行させた。ベルト走行は、室温環境下（２３±５℃）で行った。

本評価では、定期的にベルト走行を停止すると共に、ＶリブドベルトＢにおけるリブ底までのクラックの発生の有無を観察し、リブ底までのクラックが３箇所発生するまでの時間を測定した。この時間をクラック発生時間とし、リブ底までのクラックが３箇所発生した時点でベルト走行を終了した。
本評価では、クラック発生時間が２００時間を超えるものを「ＡＡ」、クラック発生時間が１００時間を超えるものを「Ａ」、クラック発生時間が５０時間を超えるものを「Ｂ」、クラック発生時間が５０時間以下のものを「Ｃ」と判定した。

表３に示した通り、本発明の実施形態に係るＶリブドベルトによれば、良好な耐摩耗性確保することができる。更には、Ｍ１０弾性率／Ｍ５０弾性率を高めることにより、良好な耐クラック性との両立を図ることができる。

本開示の摩擦伝動ベルトは、例えば、自動車の補機構駆動ベルト伝動装置等に有用である。

１０ ベルト本体
１１ 接着ゴム層
１１' 接着ゴム材料
１１ａ'、１１ｂ' 接着ゴム材料
１２ 圧縮ゴム層
１２' 圧縮ゴム材料
１３ Ｖリブ
１４ リブ側補強布
１４' ニット布
１６ 心線
１６' 撚り糸
１７ 背面ゴム層
１７' 背面ゴム材料
２０、Ｂ Ｖリブドベルト
２１ リブ部
２２、１２２ 試験片
３０ ベルト成形装置
３１ ゴムスリーブ型
３２ 円筒状外型
３２ａ 突条部
４０、５０ ベルト走行試験機
４１、５１ 駆動リブプーリ
４２ 従動リブプーリ
５２ 第１従動リブプーリ
５３ 一対のアイドラプーリ
５４ 第２従動リブプーリ

Claims (5)

1. プーリ接触部分を構成する圧縮層を有する摩擦伝動ベルトであって、
   前記圧縮層は、ゴム組成物からなる内層と、前記内層のプーリ接触側に設けられた繊維部材からなる外層とを備え、
   前記ゴム組成物は、ベルト長手方向における５０％伸長時の弾性率に対するベルト長手方向における１０％伸長時の弾性率の比が、１．５以上である、摩擦伝動ベルト。
2. 前記ゴム組成物は、前記比が２．０以上である請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
3. 前記ゴム組成物は、ベルト長手方向における５０％伸長時応力Ｍ５０が１０ＭＰａ以下である請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。
4. 前記ベルト長手方向における５０％伸長時応力Ｍ５０が、７ＭＰａ以下である請求項３に記載の摩擦伝動ベルト。
5. Ｖリブドベルトである、請求項１～４のいずれかに記載の摩擦伝動ベルト。
   

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