JP4668677B2

JP4668677B2 - 伝動ベルト

Info

Publication number: JP4668677B2
Application number: JP2005137180A
Authority: JP
Inventors: 寛之尻池
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: JP2006316812A

Description

本発明は、伝動ベルトに関し、より詳しくは、カーボンブラックが配合されているゴム組成物により圧縮ゴム層が形成された伝動ベルトに関する。

従来、エンジンやモーターなどの回転動力を伝達する手段として、駆動側と被駆動側との回転軸にプーリーなどを固定し、これらのプーリーに伝動ベルトを掛け渡す方法などが広く用いられている。
この伝動ベルトは、プーリーなどへの優れた追従性が要求され、また、エンジンやモーターの近傍で用いられたり、プーリーなどとの摩擦により熱が発生したりすることから耐熱性も要求される。そのため、プーリーと接する伝動面となる圧縮ゴム層には、通常、ゴム組成物が用いられている。
さらに、伝動ベルトは、その用途などに応じて種々の形態に形成され、伝動面に配されるゴム組成物も種々のものが用いられている。例えば、ゴム組成物のベースとなるゴムの種類や、該ゴムに分散される無機粉体、カーボンブラック、短繊維の種類や配合量などによりその特性を用途に応じ変化させて用いられたりしている。

ところで、近年の自動車にはその快適性が高いレベルで求められるようになってきており、エンジンの振動や騒音も極力低減されるようになっている。そのため、エンジンルームに配される伝動ベルトなどにもその運転時の騒音抑制が求められるようになってきている。この伝動ベルトの騒音の抑制方法については、伝動ベルトがプーリーと接触する実質の接触面積を低減させる方法が知られており、短繊維が配合されたゴム組成物により圧縮ゴム層を形成して、該ゴム組成物の表面を研削するなどしてその表面から短繊維を突出させることで騒音の抑制が可能となることが知られている。
しかし、このような短繊維としては、通常、アラミド繊維やポリエステル繊維などゴムとは弾性率が大きく異なるものが用いられている。しかも短繊維は、ゴムに配合される無機フィラーやカーボンブラックなどのその他の充填剤に比べて、通常、そのサイズが大きく、長さ数ｍｍのものが用いられている。したがって、伝動ベルトの圧縮ゴム層を形成するゴム組成物にこの短繊維をより多く配合させることによりプーリーとの実質接触面積をさらに低減させて騒音抑制効果を向上させようとすると、短繊維とゴムとの界面を起点とする亀裂が発生し易くなり、伝動ベルトの寿命を低下させるおそれを有する。

このことに対し、特許文献１には、伝動ベルトの圧縮ゴム層に接着剤を用いて短繊維を接着させることで騒音を抑制することが記載されている。この方法では、騒音の抑制のための短繊維をゴム組成物中に配合する必要がないので、ゴム組成物に配合される短繊維の配合量を増加させることなく騒音の抑制効果を高めることができる。すなわち、伝動ベルトの寿命低下を抑制しつつ騒音抑制効果を高めることができる。しかしこの場合、短繊維は、単に伝動ベルトの表面に接着されているだけであるので伝動ベルトの使用時に、プーリーなどの表面と擦れ合って脱落してしまうおそれを有する。したがって、向上させた騒音抑制効果が時間と共に低下してしまうおそれを有している。
このように、従来の伝動ベルトにおいては、寿命低下を抑制しつつ、向上させた騒音抑制効果を長期にわたり維持させることが困難であるという問題を有している。
なお、このような問題は、自動車のエンジンルームに用いられる伝動ベルトのみならず騒音の抑制が求められる伝動ベルト全てに共通する問題である。

特開２００４−２３０６７９号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、寿命低下を抑制しつつ、騒音抑制効果を長期にわたり維持させ得る伝動ベルトの提供を課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、伝動ベルトの圧縮ゴム層を形成するゴム組成物について、その配合を鋭意検討した結果、特定のカーボンブラックが騒音の抑制に効果的であること、より具体的には、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下の大粒子カーボンブラックを所定量配合することで騒音の抑制が可能となることを見出し本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、カーボンブラックが配合されているゴム組成物により圧縮ゴム層が形成された伝動ベルトであって、ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、該ベースゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０重量部以上含まれており、且つ該カーボンブラックにはヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下の大粒子カーボンブラックがゴム１００重量部に対して３０重量部以上含まれていることを特徴とする伝動ベルトを提供する。
なお、ベースゴムにエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられているとは、配合されるゴムの内、５０質量％以上のゴムがエチレン−α−オレフィン共重合ゴムであることを意図している。

本発明によれば、伝動ベルトの圧縮ゴム層を形成するゴム組成物に大粒子カーボンブラックを所定量配合することで騒音抑制効果を向上させることができ、ゴム組成物の短繊維配合量を増大させることなく騒音抑制効果を向上させることができる。したがって、ゴムと短繊維との界面を起点とした亀裂の発生頻度が増大することを抑制でき、伝動ベルトの寿命低下を抑制し得る。また、大粒子カーボンブラックは、ゴム組成物中に配合されていることから、伝動ベルトの表面に接着された短繊維のごとく使用時に脱落して騒音抑制効果が時間と共に低下してしまうおそれを低減させ得る。
すなわち、伝動ベルトの寿命低下を抑制しつつ、騒音抑制効果を長期にわたり維持させ得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１に示すＶリブドベルトを例に説明する。
本実施形態のＶリブドベルト１は、伝動面となる内面側にゴム組成物からなる圧縮ゴム層５が備えられた無端状ベルトに形成されている。このＶリブドベルト１は、外面側が平坦に形成され内面側（伝動面）に幅方向に間隔を設けて複数のリブ６が周方向に形成されている。このＶリブドベルト１には、圧縮ゴム層５の外面側に、圧縮ゴム層５と同幅の接着層３とカバー層２とが積層されて形成されている。最外層となる前記カバー層２は、ゴムコート帆布からなり、該カバー層２と前記圧縮ゴム層５との間に、ゴム組成物からなる前記接着層３が配されている。また、この接着層３には、Ｖリブドベルトの幅方向に一定の間隔を設けて複数本の抗張体４が周方向に埋設されている。
前記圧縮ゴム層を形成するゴム組成物には、ベースゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０重量部以上配合されている。また、このゴム組成物のベースゴムとしてエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、さらに、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下の大粒子カーボンブラックが用いられている。また、このゴム組成物に配合されるカーボンブラックの内、３０重量部以上は、大粒子カーボンを用いる。
さらに、この圧縮ゴム層のゴム組成物には、通常、短繊維などとともに加硫剤が配合されている。

前記ベースゴムとして用いるエチレン−α−オレフィン共重合ゴムとしては、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体やさらにこれらとジエン類との共重合体ゴムなどが単独または組み合わせて、前記ゴム組成物の全てのゴムの内５０質量％以上となるように配合される。
また、このベースゴム以外のゴムとしては、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどを単独または複数混合して用いることができる。

前記大粒子カーボンとしては、ＤＢＰ吸油量１００ｃｍ³／１００ｇ未満のものが好ましく、例えば、旭カーボン社から商品名「旭＃５５」、「旭＃５５−ＨＳ」として市販のものや、新日化カーボン社から商品名「ＨＴＣ＃ＧＡ」、「ＨＴＣ＃Ｇ」として市販のもの、東海カーボン社から商品名「シーストＶ」として市販のもの、三菱化学社から商品名「ダイヤブラックＧ」として市販のものなどの他、ＡＳＴＭ（Ｄ−１７６５−９８）によるコードがＮ６３０、Ｎ６５０、Ｎ６６０、Ｎ６８３のものを挙げることができる。

また、大粒子カーボン以外のカーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦなどと呼ばれるゴム用として一般に用いられているカーボンブラックを用いることができる。
なお、これらのカーボンブラックが、ベースゴム１００重量部に対して５０重量部以上配合されているのは、カーボンブラックの合計量が５０重量部未満の場合には、ゴム組成物の騒音抑制効果が得られないためである。
また、これらのカーボンブラックの内、大粒子カーボンの配合量がゴム１００重量部に対して３０重量部以上とされるのは、カーボンブラックが５０重量部以上配合された場合であってもその内に配合されている大粒子カーボンが３０重量部未満では、ゴム組成物の騒音抑制効果が得られないためである。
なお、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させ得る点において、この大粒子カーボンとそれ以外のカーボンブラックとの合計配合量は、ゴム１００重量部に対し１００重量部以下であることが好ましい。
なお、前記大粒子カーボンのヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下であることならびにＤＢＰ吸油量１００ｃｍ³／１００ｇ未満であることは、ＪＩＳＫ６２１７に基づき測定することができる。

また、前記エチレン−α−オレフィン共重合ゴムをベースゴムとしたゴムに対して前記大粒子カーボンや、その他のカーボンブラックなどを配合するには、一般的な、混練ロール、ニーダー、ミキサーなどの混練手段を用いて配合させることができる。

また、前記短繊維については、伝動ベルトの用途や目的に応じて適宜そのグレード、種類を選択して、適宜の量を配合させることができる。この短繊維の配合は、上記のカーボンブラックの配合と同時もしくは別工程でカーボンブラックの配合と同様の混練手段を用いて配合させることができる。

前記加硫剤としては、イオウもしくは有機過酸化物を用いることができ、この加硫剤としてイオウが用いられる場合には、チウラム、スルフェンアミド、チアゾール、ジチオカルバミン酸塩などの加硫促進剤を単独または組み合わせて用いることが好ましく、前記イオウは、ゴム１００重量部に対して０．５〜３．０部の配合量、前記加硫促進剤は総量でゴム１００重量部に対して０．５〜５．０部の配合量とされることが好ましい。
前記有機過酸化物としては、その種類が特に限定されるものではないが、例えば、ジクミルパーオキサイド（以下「ＤＣＰ」ともいう）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、２，５ジメチル−２，５ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシクメン、ｔ−ブチルベンゾイルパーオキサイドなどを単独または組み合わせて用いることができる。この有機過酸化物は、ゴム１００重量部に対して０．２〜１０部の配合量であることが好ましい。
この、加硫剤あるいは加硫促進剤も前述のカーボンブラックの配合と同様の混練手段を用いて配合させることができる。

また、本実施形態においては、本発明の効果を損なわない範囲において、シリカなどの増強剤、炭酸カルシウム、タルクなどの充填剤、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンメタクリレートなどの共架橋剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤など一般的なゴム薬を配合させることができる。

前記カバー層のゴムコート帆布や接着層のゴムおよび抗張体は、伝動ベルトに用いられる一般的なゴムコート帆布、接着層ゴムおよび抗張体を用いることができる。

なお、本実施形態においては、Ｖリブドベルトを例に説明したが、本発明においては伝動ベルトをＶリブドベルトに限定するものではない。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜７、比較例１〜４）
（圧縮ゴム層ゴム組成物未加硫シートの作成）
表１および表２に示す配合を、バンバリーミキサーを用いて混練し圧縮ゴム層用ゴム組成物を作成し、さらに作成したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形した。

※表中の数値は、質量比率を示す。

※表中の数値は、質量比率を示す。

（接着層ゴム組成物未加硫シートの作成）
次の配合を、バンバリーミキサーを用いて混練し接着層用ゴム組成物を作成し、さらに作成したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形した。
＜接着層ゴムの配合：：ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）：１００重量部、カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名「ＩＰ６００」）：５０重量部、シリカ（トクヤマ社製、商品名「トクシールＧｕ」）：２０重量部、パラフィンオイル（日本サン社製、商品名「サンフレックス２２８０」）：１０重量部、加硫剤（日本油脂社製ＤＣＰ、商品名「パークミルＤ」）：２．５重量部、加硫助剤（花王社製ステアリン酸）：１重量部、加硫助剤（堺化学工業社製酸化亜鉛）：５重量部、粘着付与剤（日本ゼオン社製石油樹脂、商品名「クイントンＡ−１００」）：５重量部、短繊維（綿粉）：２重量部＞
（抗張体（心線）の作成）
帝人社製のポリエステルコード（１０００デニール／２×３、上撚り９．５Ｔ／１０ｃｍ（Ｚ）、下撚り２．１９Ｔ／１０ｃｍ）をイソシアネートのトルエン溶液（イソシアネート固形分２０質量％）に浸漬後、２４０℃×４０秒の熱風乾燥し、前処理を行った。
この前処理後の心線をＲＦＬ接着組成物（下記参照）に浸漬した後、２００℃×８０秒の熱風乾燥し、さらに、ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）のトルエン溶液に浸漬し、６０℃×４０秒の熱風乾燥を行った。
（ＲＦＬ接着組成物の調整）
レゾルシン７．３１重量部とホルマリン（３７質量％）１０．７７重量部とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液（固形分０．３３質量％）を加えて攪拌し、その後、水１６０．９１重量部加え、５時間熟成して、レゾルシン−ホルマリン樹脂（レゾルシン−ホルマリン初期縮合物、以下「ＲＦ」という、レゾルシン／ホルマリン比＝０．５）水溶液を作成した。
次いで、ＲＦ水溶液にクロロスルホン化ポリエチレンラテックス（固形分４０％）をＲＦ／ラテックス比＝０．２５（固形分量４５．２重量部）となるよう混合し、さらに、水を加えて固形分濃度２０％となるよう調整した後、１２時間熟成しつつ攪拌を行いＲＦＬ接着組成物の調整を行った。

（Ｖリブドベルトの製造）
円筒形金型（周長約１０００ｍｍ）に内側から順番にゴムコート帆布、接着層ゴム、抗張体、接着層ゴムの順に積層し、最後に圧縮ゴム層用ゴムシートを積層した。
なお、このとき圧縮ゴム層用ゴムシートは、配合された短繊維が伝動ベルトの幅方向に配向するよう積層した。
この積層体を内圧６ｋｇｆ／ｃｍ²、外圧９ｋｇｆ／ｃｍ²、温度１６５℃×３５分、加硫缶中にて蒸気加硫し、予備成形体（筒状体）を作成した。
次いでこの筒状体の表面に、複数のリブを研削ホイールで作成した後、リブ数３ずつに切断し、Ｖリブドベルトを作成した。

（評価試験）
（ベルト走行試験）
ベルトの走行試験を図２に示すごとく実施した。
径１２０ｍｍの駆動プーリー１１と従動プーリー１２に掛け渡し、さらに、径７０ｍｍのアイドラープーリー１３と径５５ｍｍのアイドラープーリー１４とがともに９０度の区間で伝動ベルトと接するように巻きかけ、従動プーリーにはリブ１山あたり負荷２．５ｋＷとなるようセットし、径５５ｍｍアイドラープーリー１４のリブ１山あたりセットウェイト２７７Ｎとして、駆動プーリーを４９００ｒｐｍで回転させた。
この走行試験を室温で２４時間実施し、走行試験前の初期重量を１００％としたときの走行試験後の重量減少を測定し、その、減少分を摩耗量として測定した。結果を表３に示す。
（騒音抑制効果）
ベルト走行時に、アイドラープーリー１３にベルトが接する位置から側方約１０ｃｍの位置に、騒音計（ＲＩＯＮ社製、型名「ＮＡ−４０」）のマイクロホンを設置し、前述のベルト走行試験を実施したときに観測される騒音を測定した。
このとき観測された騒音が７０ｄＢ未満を「無」、７０ｄＢ以上８０ｄＢ未満を「小」、８０ｄＢ以上９０ｄＢ未満を「中」、９０ｄＢ以上を「大」として判定した。結果を表３に示す。

表３の結果から、カーボンブラックが配合されているゴム組成物により圧縮ゴム層が形成された伝動ベルトであって、前記ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、前記カーボンブラックには、ヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下の大粒子カーボンブラックがゴム１００重量部に対して３０重量部以上含まれていることから、伝動ベルトの寿命低下を抑制しつつ、向上させた騒音抑制効果を長期にわたり維持させ得ることがわかる。
また、表３からは、大粒子カーボンブラックとその他のカーボンブラックとの合計配合量がゴム１００重量部に対して１００重量部以下とされることで耐摩耗性が良好となることもわかる。

一実施形態の伝動ベルトを示す幅方向断面図。ベルト走行試験方法を示す概略図。

符号の説明

１：伝動ベルト、２：カバー層、３：接着層、４：抗張体、５：圧縮ゴム層、６：リブ

Claims

カーボンブラックが配合されているゴム組成物により圧縮ゴム層が形成された伝動ベルトであって、
ゴム組成物のベースゴムにはエチレン−α−オレフィン共重合ゴムが用いられ、該ベースゴム１００重量部に対してカーボンブラックが５０重量部以上含まれており、且つ該カーボンブラックにはヨウ素吸着量４０ｍｇ／ｇ以下の大粒子カーボンブラックがゴム１００重量部に対して３０重量部以上含まれていることを特徴とする伝動ベルト。
前記カーボンブラックの配合量がゴム１００重量部に対して５０〜１００重量部である請求項１に記載の伝動ベルト。
前記伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項１または２に記載の伝動ベルト。