JP4989556B2 - Ｖリブドベルト - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置などの動力伝動に用いられるＶリブドベルトに関するものである。

ゴム工業分野のなかでも、特に自動車用部品においては高機能、高性能化が望まれている。このような自動車用部品に用いられるゴム製品のなかに動力伝動ベルトがあり、例えば自動車のエアーコンプレッサーやオルタネータ等の補助駆動の動力伝動に広く用いられている。

そして近年、静粛化の厳しい要求があり、特に自動車の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、ベルトの発音対策が要請されている。ベルトにおける発音としては、回転速度の大きな変動や高負荷条件下で発生するスリップ音があり、またリブをベルト長手方向に沿って設けたＶリブドベルトでは、粘着磨耗を起した粘着ゴムがリブ間の溝底に付着することによって発生する騒音なども指摘されている。さらにプーリが一平面上に正確に配置されない、プーリレイアウトのミスアライメントにより、ベルトが偏倚走行し、この際の偏荷重に基づく異音の発生によって、自動車に乗っている人に不快感を与えることも問題となっている。

また通常の走行時に限らず、注水時においても高い動力伝達性能を有する伝動ベルトが求められている。例えば、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、ベルトのスリップ率が高くなって伝達性能が低下したり、騒音が発生したりするなどの問題がある。

このような注水時のスリップ対策として、Ｖリブドベルトでは、各リブの部分に、綿短繊維と、リブを構成する主体ゴムの弾性率及び綿短繊維の弾性率の中間の弾性率を有するナイロン短繊維を含有させることが提案されている（特許文献１）。そしてこのものでは、Ｖリブドベルトのリブに含有される綿短繊維やナイロン短繊維の作用で、注水後の急激なスリップ現象を抑制し、また異音の発生を抑えるようにしている。
特開２００３−２０２０５５号公報

しかし上記の特許文献１のものにあって、綿短繊維やナイロン短繊維の作用でスリップ現象や異音の発生を抑制する効果を発揮させるためには、これらの短繊維をＶリブドベルトのリブの表面に露出させる必要がある。そしてこのように短繊維をリブの表面に露出させるためには、これらの短繊維を含有するゴム組成物でリブゴム層を成形する際に短繊維をリブの幅方向に配向させ、さらにリブゴム層を成形した後に、リブゴム層を切削加工してリブを形成したりリブの表面を切削したりする必要があり、Ｖリブドベルトの製造コストが増加することになると共に、切削によって発生するゴム材料のロスが問題になる。

またリブ内に含有される短繊維の大部分はリブの内部に埋設されているため、短繊維の配合量の割にはリブの表面への露出量が少なく、スリップや発音の抑制の効果を十分に得ることができないものであった。短繊維の露出量を多くしようとすると、リブに短繊維を多量に含有させたゴム組成物を用いる必要があるが、この場合にはベルトの屈曲性が低下するなどの問題がある。この問題に対して、研磨の際にリブの表面に突出する短繊維の突出部分を変形させることによって、短繊維の露出量を大きくすることが考えられるが、研磨による短繊維の変形は僅かであるか殆どないものであり、短繊維の配合量を増加させる以外に、短繊維の露出量を大きくすることは現状では事実上不可能である。

しかし短繊維の配合量を増加したゴム組成物でリブを形成すると、上記のようにベルトの屈曲性の低下などベルト性能に問題が生じるばかりでなく、短繊維はゴムに均一に分散させることが困難であることから、短繊維の配合量の増加によるベルト寿命の低下も顕著になる。従って、短繊維の配合による手法以外の手段でスリップや異音の発生を抑制することが強く求められている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、スリップや異音の発生を抑制して動力伝動性や静音性を向上することができ、さらに優れた耐熱屈曲性を兼ね備えたＶリブドベルトを提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係るＶリブドベルトは、接着ゴム層１とその内側のリブゴム層２を備えると共にベルト長手方向に沿って心線４が埋設され、前記リブゴム層２に前記ベルト長手方向に沿うリブ５が形成されたＶリブドベルトであって、前記リブ５は、前記リブゴム層２を加圧して成形される溝６の間に形成されると共に、前記リブ５の表面のプーリに接触する摩擦伝動面に短繊維７を固着した植毛層８が設けられ、前記リブゴム層２は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤を５〜２５質量部、固体潤滑剤を５〜５０質量部配合し、短繊維を配合しないゴム組成物で構成され、前記接着ゴム層１は、前記リブゴム層２に含有される前記可塑剤を配合しないエチレン・α−オレフィンエラストマーを用いたゴム組成物で構成されて成ることを特徴とするものである。

また請求項２の発明は、前記可塑剤は、エーテルエステル系可塑剤であることを特徴とするものである。

また請求項３の発明は、前記固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレンから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、接着ゴム層１やリブゴム層２はエチレン・α−オレフィンエラストマーをゴム材質として形成されているので、耐熱性や耐寒性に優れた特性を得ることができるものである。そしてリブ５を設けたリブゴム層２は、エチレン・α−オレフィンエラストマーに溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤と固体潤滑剤を配合したゴム組成物で構成されているので、可塑剤がリブ５の表面にブリードして発揮される潤滑作用と、固体潤滑剤による潤滑作用によって、注水時（ＷＥＴ）や通常走行時（ＤＲＹ）におけるスリップや異音の発生を抑制して動力伝動性や静音性を向上することができるものである。またスリップや異音の発生を抑制するために多量の短繊維を含有させる必要がないため、ベルト耐久性に悪影響を与えることがないと共に、リブ５を切削して形成する必要がなく、リブゴム層２の加圧成形でリブ５を形成することができるものである。さらにリブ５の摩擦伝動面に短繊維７による植毛層８を設けているため、通常走行時（ＤＲＹ）における異音の発生を抑制することができると共に、摩擦伝動面の耐摩耗性を高めることができるものである。
また請求項１の発明によれば、リブゴム層２には短繊維が含有されていないため、短繊維に阻害されることなく、可塑剤がリブ５の表面にブリードし易くなり、スリップや異音の発生を抑制する効果を高く得ることができるものである。

また請求項２の発明によれば、エーテルエステル系可塑剤はリブ５の表面へのブリードが適度であって、潤滑作用が良好であり、リブ５の表面を適切な摩擦係数に保って、スリップや異音の発生を抑制する効果を高く得ることができるものである。

また請求項３の発明によれば、ベルト走行時間が長くなって可塑剤のブリード量が減少したり、短繊維７の植毛層８が摩滅したりしても、固体潤滑剤の作用によってリブ５の表面の摩擦係数を低位で安定させることができるものであり、長期に亘ってスリップや異音の発生を抑制することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明に係るＶリブドベルトの一例を示すものであり、短繊維をランダムに配向させた背面側の伸張ゴム層１１と、撚糸よりなる心線４を埋設した接着ゴム層１と、内周側のリブゴム層２とを積層して構成してある。心線４はその一部が伸張ゴム層１１に接し、残部が接着ゴム層１に接した状態となっている。そしてリブゴム層２の内周面にはベルト長手方向の全長に沿うように断面略三角形乃至略台形のリブ５が、ベルト幅方向に等間隔で複数本設けてある。このリブ５は、リブゴム層２を加圧してＶ状の溝６を成形することによって、この溝６間に形成されるものであり、リブ５の両側面がプーリに接する摩擦伝動面となるものである。またリブ５の表面には短繊維７を植毛して植毛層８が形成してある。図１の実施の形態ではリブ５の側面から底面にかけての全面に植毛層８を形成するようにしてあるが、少なくとも摩擦伝動面において植毛層８が形成されていればよい。

上記の伸張ゴム層１１、接着ゴム層１、リブゴム層２を形成するゴム組成物のゴム成分としては、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン・α−オレフィンエラストマー、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー等を、単独で、あるいは混合して用いることができる。

これらのなかでも、エチレン・α−オレフィンエラストマーは、優れた耐オゾン性、耐熱性、耐寒性を有しているとともに、比較的安価であり、しかも脱ハロゲンという要求を満たすことから、好ましく用いられる。またエチレン・α−オレフィンエラストマーは他のゴムに比べて水濡れ性に乏しいが、本発明を適用することによって、注水時の動力伝動性や静音性を著しく向上することができるものである。このエチレン・α−オレフィンエラストマーは、エチレンと、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテンなどのα−オレフィンとの共重合体、あるいはエチレンとα−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、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、エチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンを挙げることができる。このようなエチレン・α−オレフィンエラストマーとして、具体的には、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などを挙げることができるが、なかでもＥＰＤＭがよく用いられる。このＥＰＤＭはヨウ素価が３〜４０のものが好ましい。ヨウ素価が３未満であると、ゴム組成物の加硫が不十分になって磨耗や粘着の問題が発生し易く、またヨウ素価が４０を超えると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなると共に耐熱性が低下する傾向がある。

本発明において、リブゴム層２を形成するゴム組成物には、エチレン・α−オレフィンエラストマーを必須の成分として含有するものである。そしてエチレン・α−オレフィンエラストマーに可塑剤と、固体潤滑剤とを配合して用いるものである。

この可塑剤としては、溶解度指数（Ｓｏｌｉｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍａｔｅｒ：ＳＰ値）が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の範囲のものが用いられるものである。ＳＰ値が８．３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２以上の可塑剤は、エチレン・α−オレフィンエラストマーのＳＰ値よりも大きく、エチレン・α−オレフィンエラストマーにこのようなＳＰ値が８．３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２以上の可塑剤を含有させることによって、このゴム組成物で形成されるリブゴム層２のリブ５の表面に可塑剤をブリードさせることができるものである。ＳＰ値が１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２を超える場合には、エチレン・α−オレフィンエラストマーとの相溶性が大きく低下し、混練の際にゴム組成物中に均一に可塑剤を分散させることが困難となり、加工性が低下するおそれがある。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ＳＰ値が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^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有し、水との濡れ性が良いことから好ましく用いられる。

上記のエーテルエステル系可塑剤は、製造方法は特に限定されるものではないが、２−エチルヘキシル酸とエーテルグリコールとをモル比２：１で反応させることにより容易に得られるものであり、例えばペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコールあるいはヘプタエチレングリコールなどを所要量含む混合したエーテルグリコールと２−エチルヘキシル酸とを反応させて得ることができるが、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコールあるいはヘプタエチレングリコールなどをそれぞれ別々に２−エチルヘキシル酸と反応させて得られたジエステルを用いたポリエチレングリコールの平均重合度が５〜１０となるように混合することによっても製造することができる。このようなエーテルエステル系可塑剤として市販のものとしては、旭電化工業（株）の「アデカサイザーＲＳ−１０７」「同ＲＳ−７３５」「同ＲＳ−７００」などが該当する。エーテルエステル系可塑剤の平均分子量は２００〜２０００の範囲であることが好ましく、この範囲であると、適度なブリード性を有し、水との濡れ性が良い。尚、高温環境下での揮発防止を考慮すると、平均分子量は３００以上であることが好ましい。

この可塑剤の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して５〜２５質量部の範囲に設定されるものである。可塑剤の配合量が５質量部未満であると、可塑剤をブリードさせてリブ５の表面を覆わせる量として不十分であって、均一な水濡れ性を確保することが困難になり、潤滑性の効果が不十分になるものである。また可塑剤の配合量が２５質量部を超えると、可塑剤のブリードが過多になってリブ５の表面に摩擦係数の著しい低下がみられると共に、耐摩耗性が極端に低下する不具合が発生する。

また本発明において固体潤滑剤としては、グラファイト、二硫化モリブデン、雲母、タルク、三酸化アンチモン、２−セレン化モリブデン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを用いることができ、これらは一種を単独で用いる他に、二種以上を併用することもできる。これらのなかでも、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレンが、摩擦係数を低く安定させる潤滑作用に優れる点で好ましい。固体潤滑剤の配合量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して５〜５０質量部の範囲に設定されるものであり、好ましくは５〜３０質量部の範囲である。固体潤滑剤の配合量が５質量部未満であると、リブ５の表面の摩擦係数はさほど変化せず、発音抑制の効果が不十分になる。逆に固体潤滑剤の配合量が上記の範囲を超えると、ゴム物性における伸びが小さくなり、ベルト寿命が短くなるおそれがある。

ゴム組成物には、上記の可塑剤と固体潤滑剤の他に、ゴムの架橋のために硫黄や有機過酸化物が配合される。有機過酸化物としては、例えばジ−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、ゴム成分１００質量部に対して１〜８質量部の範囲で好ましく使用される。

またゴム組成物には、加硫促進剤を配合してもよい。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を例示することができる。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、ジベンゾチアジル・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、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−ベンソチアジルスルフェンアミド等がある。またビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これらの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。

またゴム組成物に共架橋剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着磨耗等の問題が生じることを防ぐことができる。共架橋剤として挙げられるものとしては、ＴＡＩＣ、ＴＡＣ、１，２−ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、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）、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、有機過酸化物架橋に用いるものがあるが、なかでもＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドやキノンジオキシム類が好ましい。共架橋剤としてＮ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミドを選択すると、架橋密度が高くなって耐摩耗性が高くなり、また注水時と乾燥時の動力伝達性能の差が小さくなるという利点があり、キノンジオキシム類を選択すると、繊維との密着性が高くなるという利点がある。共架橋剤の配合量は、ゴム１００質量部に対して０．５〜１０質量部の範囲が好ましい。０．５質量部未満では添加による効果が顕著でなく、逆に１０質量部を超えると引き裂き力や接着力が低下するといった不具合がある。

ゴム組成物には上記以外に、必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、充填剤、他の可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤など通常のゴム配合に使用されるものを用いることができる。このとき、リブゴム層２を形成するゴム組成物には短繊維など繊維を配合しないことが望ましい。リブ５を形成するリブゴム層２には短繊維を含有させることが多いが、このようにリブゴム層２に短繊維が含有されないようにすることによって、短繊維に阻害されることなく、上記の可塑剤がリブ５の表面にブリードし易くなるものである。またリブ５に多量の短繊維を含有させることによるベルト寿命の低下を防ぐこともできるものである。

また、接着ゴム層１を形成するゴム組成物としては、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンエラストマーを含有する上記のリブゴム層２形成用のゴム組成物と同様なものを用いることができるが、この接着ゴム層１を形成するゴム組成物には、リブゴム層２を形成するゴム組成物に配合した上記の溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤は配合されないものである。接着ゴム層１にこのような可塑剤を含有させても、可塑剤はリブ５の表面にまでブリードすることはないので、接着ゴム層１にこのような可塑剤を含有させることはコスト等の面で不要である。

さらに伸張ゴム層１１を形成するゴム組成物としても、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンエラストマーを含有する上記のリブゴム層２形成用のゴム組成物と同様なものを用いることができるが、伸張ゴム層１１を形成するゴム組成物には短繊維を配合するのが好ましい。伸張ゴム層１１に短繊維を含有させてランダムに配向させることによって、伸張ゴム層１１の強度を担保すると共に、ベルト背面の粘着性を抑えることができるものである。

次に、本発明に係るＶリブドベルトの製造について説明する。

図２は内型として用いる金型１４の一例を示すものであり、円柱乃至円筒状に形成してあって、上下両端面にフランジ２２ａ、２２ｂが外周に張り出して設けてある。金型１４の外周にはゴムなど伸縮自在で且つ気密性を有する材料で円筒形に形成したブラダー１５が設けてある。このブラダー１５はその開口の両端の全周を各フランジ２２ａ，２２ｂに密着させて取着してあり、金型１４の外周とブラダー１５の内周の間は上下両端で密閉されるようにしてある。また金型１４には、上端が上のフランジ２２ａから上方に突出し、下端が金型１４内を通って、ブラダー１５の内側において金型１４の外周面で開口する流体供給路２３が設けてあり、流体供給路２３を通してエアーなどの流体を金型１４の外周とブラダー１５の内周の間に供給することができるようにしてある。このように流体供給路２３を通して流体を供給すると、金型１４の外周とブラダー１５の内周の間は上下両端で密閉されているので、ブラダー１５は流体の流入に伴なって外方へ膨らんで膨張されるようになっている。またこのように流体供給路２３から流体が供給されていないときには、ブラダー１５は金型１４の外周に密接した状態になっている。

そしてまず、金型１４のブラダー１５の外周に、伸張ゴム層１１を形成するためのゴム組成物をシート状に成形した未加硫のゴムシート１６ａを巻き付け、このゴムシート１６ａの上に心線４をスパイラル状に巻き付ける。次にこの心線４の上に接着ゴム層１を形成するためのゴム組成物をシート状に成形した未加硫のゴムシート１６ｂを巻き付け、さらにその上にリブゴム層２を形成するためのゴム組成物をシート状に成形した未加硫のゴムシート１６ｃを巻き付ける。このようにして図３のように、ゴムシート１６ａ，１６ｂ，１６ｃと心線４からなる円筒状のベルトスリーブ１７を金型１４のブラダー１５の外周に巻き付けて装着する。

このように金型１４のベルトスリーブ１７に未加硫のベルトスリーブ１７を装着した後、ベルトスリーブ１７の外周のゴムシート１６ａの外周面の全面に図４のように短繊維７を植毛して植毛層８を形成する。短繊維７としては、特に限定されるものではなく、レーヨン、綿、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、炭素繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維等を用いることができるが、これらのなかでもポリアミド繊維が好ましい。ポリアミド短繊維で植毛層８を形成することによって、リブ５の摩擦伝動面での摩擦係数を低下させることができ、耐摩耗性が向上すると共に、乾燥時のミスアライメントによる発音を抑制する効果を高く得ることができるものである。また短繊維７の繊維長は０．０５〜２．５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．１〜２．０ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。短繊維７の繊維径は３〜８０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５〜７０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。短繊維７のアスペクト比（長さ／太さ）は３０〜３００の範囲であることが好ましい。さらに短繊維７の植毛密度は１〜５万本／ｃｍ^２程度が好ましい。勿論これらの範囲に限定されるものではない。

ベルトスリーブ１７のゴムシート１６ａ外周面に短繊維７を植毛するにあたっては、公知の静電気植毛装置を用いて行なうことができる。具体的には、ベルトスリーブ１７を装着した金型１４を回転台（図示省略）に設置し、金型１４の軸方向（縦方向）に移動可能にしたスプレーノズル（図示省略）をベルトスリーブ１７の外周面に向けて配置する。そして回転台によって金型１４を軸回りに周方向へ回転させながら、スプレーノズルからベルトスリーブ１７の外周面に水系接着剤を塗布し、ベルトスリーブ１７の外周面に接着膜を形成する。水系接着剤としては、例えば、ウレタン系エマルジョン、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、スチレン系エマルジョンなどを用いることができる。次に、同様に金型１４を回転させながら、金型１４の軸方向に移動可能にした短繊維塗布器（図示省略）によってベルトスリーブ１７の外周面に短繊維７を付着させる。すなわち、金型１４をアースし、短繊維塗布器に設けられた電極板に電圧を印加することによって電界を形成させ、短繊維塗布器の電極板に電着処理を施した短繊維７を供給すると、短繊維７は帯電して、電界から静電力を受けて飛翔し、ベルトスリーブ１７の外周面に衝突して接着膜に付着する。ここで電着処理とは、短繊維７の漏洩抵抗値や水分を調整して短繊維７の飛翔性を向上させる処理のことである。そしてこのように短繊維７をベルトスリーブ１７外周面に接着膜によって付着させた後、水系接着剤を自然乾燥もしくは加熱乾燥することによって、短繊維７を接着膜でベルトスリーブ１７のゴムシート１６ｃの外周面に固着させて植毛層８を形成することができるものである。

尚、本実施形態では、ベルトスリーブ１７を金型１４の外周に装着した状態で短繊維７を植毛するようにしたが、ベルトスリーブ１７の外周側の圧縮ゴム層形成用のゴムシート１６ｃの表面に予め短繊維７を植毛しておいてもよい。この場合にはこのゴムシート１６ｃを金型１４に巻き付けることによって、外周面に短繊維７が植毛されたベルトスリーブ１７を形成することができるものである。

次に、外周に植毛層８を形成したベルトスリーブ１７を、加硫型１８を外型として用いて加硫する。図５は加硫型１８を示すものであって、上面が開口する円筒状に形成してあり、加硫型１８の側壁１８ａの内部は全周に亘って密閉された中空にして、加熱・冷却ジャケット３５が形成されるようにしてある。この加熱・冷却ジャケット３５には、蒸気などの加熱媒体を供給する熱媒供給路３６と、冷却水などの冷却媒体を供給する冷媒供給路３７が接続してあり、加硫型１８を加熱及び冷却することができるようにしてある。また加硫型１８の成形面となる内周面には成形用凸部４１が設けてある。この成形用凸部４１は加硫型１８の内周の全周に亘るように突設されるものであり、加硫型１８の内周の周方向と直交する方向に所定の一定間隔で平行に多数本設けるようにしてある。

そして上記のように植毛層８を設けた未加硫のベルトスリーブ１７を装着した金型１４を、加硫型１８内に上面の開口から差し込んで図５のようにセットする。次に、熱媒供給路３６から加熱媒体を加熱・冷却ジャケット３５に供給して加硫型１８を加熱しながら、流体供給路２３を通してエアーなどの流体を金型１４の外周とブラダー１５の内周の間に供給することによって、図６のようにエアーの圧力でブラダー１５を外方へ膨らませるように膨張させる。このようにブラダー１５が外方へ膨張すると、ブラダー１５の外周に巻き付けて装着されているベルトスリーブ１７が加硫型１８の内周面に押し付けられ、ベルトスリーブ１７は内側から加圧される。このようにして加熱・冷却ジャケット３５で加熱しながら、膨張したブラダー１５と加硫型１８の間でベルトスリーブ１７を加圧することによって、ベルトスリーブ１７を加硫することができるものである。この加熱・加圧による加硫成形は、１２０〜１７０℃程度の温度、０．５〜１．５ＭＰａ程度の圧力で、１５〜３０分間程度の条件で行なうのが好ましい。またこのようにベルトスリーブ１７を加硫型１８の内周面に押し付けて加圧することによって、加硫型１８の成形用凸部４１がベルトスリーブ１７に外周から食い込み、ベルトスリーブ１７の外周に溝６を成形することができるものである。

このように加硫を行なった後、流体供給路２３からの流体の供給を停止することによって、ブラダー１５を収縮させて元の状態に戻し、また冷媒供給路３７から加熱・冷却ジャケット３５に冷媒を供給して加硫型１８を冷却する。ブラダー１５がこのように元の状態にまで収縮すると、ブラダー１５は外径が小さくなって、加硫されたベルトスリーブ１７Ａの内径よりも小さくなるので、図７のように、加硫されたベルトスリーブ１７Ａを加硫型１８の内周に残したまま金型１４を抜き出すことができる。この後、冷却されている加硫型１８で加硫されたベルトスリーブ１７Ａの温度を脱型可能な温度まで低下させた後に、図８のように加硫型１８から加硫済みのベルトスリーブ１７Ａを取り出すことができるものである。

そして、加硫ベルトスリーブ１７Ａを輪切りするように切断加工することによって、図１のようなＶリブドベルトを得ることができるものであり、伸張ゴム層１１はゴムシート１６ａの加硫によって、接着ゴム層１はゴムシート１６ｂの加硫によって、リブゴム層２はゴムシート１６ｃの加硫によって、それぞれ形成されるものである。またリブゴム層２には、加硫型１８の成形用凸部４１による加圧によってベルト長手方向に沿う複数のＶ型溝６が成形されており、この溝６間にベルト長手方向に沿ってリブ５が形成されるものである。さらに、ゴムシート１６ｃの外周面には既述のように短繊維７の植毛層８が形成してあるので、このゴムシート１６ｃを加硫成形することによって形成されるリブ５の表面を植毛層８で被覆することができるものである。

このようにリブ５を形成するために成形用凸部４１で加圧して溝６を形成することによって、図１にみられるようにリブ５に対応する箇所において、リブゴム層２に接着ゴム層１が食い込むように、接着ゴム層１とリブゴム層２の境界が波型に蛇行することになる。そしてこのようにリブ５は、加硫の際にリブゴム層２に溝６を成形することによって形成されるので、リブ５を形成するために加硫成形をした後に切削加工を行なうような必要がなくなり、切削加工の工数を低減することができると共に、切削屑が発生することによる材料ロスや廃棄処分の問題などがなくなるものである。

上記のように作製されるＶリブドベルトにあって、リブ５を設けたリブゴム層２は、上記のようにエチレン・α−オレフィンエラストマーに溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤と固体潤滑剤を配合したゴム組成物で形成してあり、溶解度指数がエチレン・α−オレフィンエラストマーより高い可塑剤はリブ５の表面に常時ブリードしている。このためＶリブドベルトをプーリに懸架して走行駆動するにあたって、通常走行の乾燥時においては、リブ５の表面はこの可塑剤の作用によって摩擦係数が低くなり、異音の発生を低減して静音性を向上することができるものであり、また注水時においては、リブ５の表面の均一な水濡れ性を確保して摩擦係数を安定化することができ、スリップを抑制して動力伝動性を向上することができるものである。このときエチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して可塑剤の配合量が５質量部未満であると、上記のように可塑剤をブリードさせてリブ５の表面を覆わせる量として不十分であり、均一な水濡れ性を確保することが困難になり、可塑剤による潤滑性の効果が不十分になって、このような効果を十分に期待することができない。また可塑剤の配合量が２５質量部を超えると、上記のように可塑剤のブリードが過多になってリブ５の表面の摩擦係数の著しい低下がみられ、また耐摩耗性が極端に低下する不具合が発生するものである。

また固体潤滑剤によってもリブ５の表面の摩擦係数を低くすることができ、上記の可塑剤にこの固体潤滑剤の作用が相乗して、静音性や動力伝達性を向上する効果を高く得ることができるものである。特に、ベルト走行時間が長くなって上記の可塑剤のブリード量が減少しても、固体潤滑剤の作用によってリブ５の表面の摩擦係数を低位で安定させることができるものであり、長期に亘って静音性や動力伝達性を向上する効果を維持することができるものである。このとき固体潤滑剤の配合量がエチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して５質量部未満であると、既述のように、固体潤滑剤を配合することによる静音性や動力伝達性を向上する効果を十分に得ることができないものである。

またリブ５の表面には上記のように短繊維７の植毛層８が設けてあるので、プーリに対する摩擦係数を小さくすることができ、特に通常の乾燥走行時における異音の発生を抑制することができ、またリブ５の表面の耐摩耗性を高めることができるものである。

ここで、上記のようにリブ５を設けたリブゴム層２はゴムシート１６ｃを加硫成形することによって作製されるが、このゴムシート１６ｃは厚みが０．３〜２．０ｍｍのものを用いるのが好ましい。このゴムシート１６ｃの厚みが２．０ｍｍを超えてリブゴム層２が厚くなると、その分、接着ゴム層１の厚みが薄くなり、心線４の接着性が低くなってベルト耐久性が低下するおそれがある。逆にゴムシート１６ｃの厚みが０．３ｍｍより小さくなってリブゴム層２が薄くなると、リブゴム層２中の溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤の量もその分少なくなり、リブ５の表面への可塑剤のブリード量が少なくなって、静音性や動力伝達性を向上する効果を十分に得ることができなくなるものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１〜８、比較例１〜３及び比較例５）
表１に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、伸張ゴム層１１を形成するためのゴムシート１６ａを０．８ｍｍの厚みで作製した。また表２に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、接着ゴム層１を形成するためのゴムシート１６ｂを表４に示す厚みで作製した。さらに表３に示すゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールによって圧延することによって、リブゴム層２を形成するためのゴムシート１６ｃを表４に示す厚みで作製した。

そして、図３のように、金型１４のブラダー１５の外周に、ゴムシート１６ａを巻き付け、この上にポリエステル繊維コードからなる心線４をスパイラル状に巻き付けた後、さらにこの上にゴムシート１６ｂ及びゴムシート１６ｃを巻き付け、金型１４にベルトスリーブ１７を装着した。

次に、金型１４に装着したベルトスリーブ１７のゴムシート１６ｃの外周面に水系接着剤を塗布した後、ナイロン短繊維（０８８ｄｔｅｘ×０４．ｍｍ）を静電植毛して、ゴムシート１６ｃの外周全面に植毛層８を形成した。

この後、図５のように金型１４を加硫型１８内にセットし、加熱・冷却ジャケット３５で加熱しながら図６のようにブラダー１５を膨張させ、ベルトスリーブ１７を加硫型１８の内周面に押し付けて加圧することによって加硫した。加硫の条件は１５０℃、１ＭＰａ、２０分間に設定した。このとき、加硫型１８の成形用凸部４１がベルトスリーブ１７に外周から食い込む込むことによって、ベルトスリーブ１７の外周に溝６が成形された。

次に図７のように加硫型１８から金型１４を抜き出し、加硫型１８内に残る加硫ベルトスリーブ１７Ａを加熱・冷却ジャケット３５で冷却した後、図８のように加硫ベルトスリーブ１７Ａを加硫型１８から取り出した。

そしてこの加硫ベルトスリーブ１７Ａをカッターにより輪切りするように切断することによって、図１に示す構造のＶリブドベルトを得た。

（比較例４）
上記と同様にして作製した伸張ゴム層１１形成用のゴムシート１６ａと、厚み２．５ｍｍに作製したリブゴム層２形成用のゴムシート１６ｃを用い、接着ゴム層１形成用のゴムシート１６ｂを用いないようにした他は、上記と同様にしてＶリブドベルトを得た。

上記の実施例１〜８及び比較例１〜５で得たＶリブドベルトについて、耐発音性、摩擦性、耐熱耐久性を評価し、結果を表４に示す。

耐発音性はミスアライメント発音試験で評価した。評価に用いた試験機は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、テンションプーリ（直径７０ｍｍ）を配置して構成されるものであり、駆動プーリと従動プーリの間で１．８６°の角度でミスアライメントを設定した。そして各プーリ間にＶリブドベルトを懸架し、室温条件下で、駆動プーリの回転数１０００ｒｐｍで走行させた。このときベルト張力が６ｋｇｆ／リブになるように駆動プーリに荷重を付与し、また従動プーリに負荷２．１Ｎｍ／リブを加えた。そしてこのようにＶリブドベルトを走行させたときの発音レベルを次の５段階で評価した。「５」が最も発音レベルが低い状態を示すものであり、「３」以上を発音が気にならないレベルと判定されるものである。尚、この耐発音性の試験は、乾燥時（ＤＲＹ）と、６０ｃｃ／ｍｉｎで水を注水した注水時（ＷＥＴ）とにおいて行なった。
５：全く発音が聞こえない。
４：聴診器で発音が聞こえる。
３：僅かに発音が聞こえる。
２：発音が聞こえる。
１：発音がはっきり聞こえる。

摩擦性の試験は、Ｖリブドベルトを所定長さに切断して、案内ローラ（直径６０ｍｍ）に巻き付け角度が９０°になるようにこのＶリブドベルトを掛け、Ｖリブドベルトの一端を固定すると共に、他端に１．７５ｋｇｆ／リブのウェイトを垂下させ、案内ローラを４３ｒｐｍで回転させることによって行ない、このときのロードセルの値を検出することによって、Ｖリブドベルトの上記の一端の張り側の張力Ｔ_１と、上記の他端の緩み側の張力Ｔ_２とを測定し、張力比（Ｔ_１／Ｔ_２）から摩擦係数（μ＝（１／２π）ｌｎ（Ｔ_１／Ｔ_２））を求めた。尚、この摩擦性の試験は、乾燥時（ＤＲＹ）と、６０ｃｃ／ｍｉｎで水を注水した注水時（ＷＥＴ）とにおいて行なった。

耐熱耐久性の試験に用いた走行試験機は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ(直径８５ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）を配置して構成されるものである。そしてテンションプーリへの巻き付け角度が９０°、アイドラープーリへの巻き付け角度が１２０°になるように各プーリにＶリブドベルトを懸架し、雰囲気温度１２０℃、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍの条件でＶリブドベルトを走行させた。このときベルト張力４０ｋｇｆ／リブとなるように駆動プーリに荷重を付与し、従動プーリに負荷１２ＰＳを与えた。そしてこのようにＶリブドベルトを４００時間を打ち切りとして走行させ、心線に達する亀裂が６個発生するまでの時間を測定した。

表４にみられるように、各実施例のものは、いずれも耐熱耐久性が損なわれておらず、また摩擦係数もＤＲＹ条件、ＷＥＴ条件ともに低いものであり、さらに耐発音性も優れた結果を示すものであった。

一方、比較例１〜３では耐熱耐久性に関して問題はなかったが、摩擦係数の上昇がみられ、異音の発生も確認されるものであった。また接着ゴム層を設けずリブゴム層のみの構造とした比較例４では、摩擦係数が低く、耐発音性は向上したが、耐熱耐久性が大きく劣る結果となるものであった。

本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部の拡大した断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部の拡大した断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示す斜視図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部の拡大した断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部の拡大した断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部の拡大した断面図である。 Ｖリブドベルトの製造の一工程を示す斜視図である。

符号の説明

１ 接着ゴム層
２ リブゴム層
４ 心線
５ リブ
６ 溝
７ 短繊維
８ 植毛層

Claims (3)

1. 接着ゴム層とその内側のリブゴム層を備えると共にベルト長手方向に沿って心線が埋設され、前記リブゴム層に前記ベルト長手方向に沿うリブが形成されたＶリブドベルトであって、前記リブは、前記リブゴム層を加圧して成形される溝の間に形成されると共に、前記リブの表面のプーリに接触する摩擦伝動面に短繊維を固着した植毛層が設けられ、前記リブゴム層は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して溶解度指数が８．３〜１０．７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２の可塑剤を５〜２５質量部、固体潤滑剤を５〜５０質量部配合し、短繊維を配合しないゴム組成物で構成され、前記接着ゴム層は、前記リブゴム層に含有される前記可塑剤を配合しないエチレン・α−オレフィンエラストマーを用いたゴム組成物で構成されて成ることを特徴とするＶリブドベルト。
2. 前記可塑剤は、エーテルエステル系可塑剤であることを特徴とする請求項１に記載のＶリブドベルト。
3. 前記固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレンから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＶリブドベルト。

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