JP7614005B2 - 歯付ベルト - Google Patents
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Description
本発明は、歯付ベルトに関する。
従来、歯付ベルトとしては、ゴムベルトや注型ウレタンベルトが知られている。これらのベルトは、いずれも背ゴム部と、この背ゴム部にベルト長手方向に所定のピッチで一体に設けられた多数の歯ゴム部と、上記背ゴム部と歯ゴム部との間にベルト長手方向に延びるようにかつベルト幅方向に所定のピッチで埋設された心線とを備えている。両者は、背ゴム部と歯ゴム部とを加硫ゴムで成形するか、注型ウレタンで成形するかの点で相違する。
これらのベルトは、製造過程に加硫工程や後加硫工程が必要であるため、生産性が低い。また、これらのベルトは、加硫ゴムや注型ウレタンの性質上、ベルト成形後の形状付与等の後処理が難しく、更にはリサイクルも難しいという課題もある。
このような課題を解消しえる歯付ベルトとして、背ゴム部及び歯ゴム部を熱可塑性エラストマーで形成した歯付ベルトも提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
背ゴム部及び歯ゴム部の形成に熱可塑性エラストマーが用いられた歯付ベルトは、ベルトに掛る負荷が大きくなると、ベルト歯が変形しやすい、という課題があった。更に、ベルトをかけたプーリの回転速度が上がると、ベルトが発熱し、この場合もベルト歯が変形しやすい、という課題があった。
また、背ゴム部及び歯ゴム部の形成に熱可塑性エラストマーが用いられた歯付ベルトは、歯部被覆材がないと摩耗しやすく、歯部被覆材を備えていてもその種類によっては摩耗しやすい、という課題もあった。
そして、歯ゴム部の変形や摩耗は、ベルト歯の欠けを引き起こし、歯飛びの原因になることがあった。
また、背ゴム部及び歯ゴム部の形成に熱可塑性エラストマーが用いられた歯付ベルトは、歯部被覆材がないと摩耗しやすく、歯部被覆材を備えていてもその種類によっては摩耗しやすい、という課題もあった。
そして、歯ゴム部の変形や摩耗は、ベルト歯の欠けを引き起こし、歯飛びの原因になることがあった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、プーリの回転速度を上げても、ベルト歯に摩耗や変形が生じにくく、高負荷伝動が可能な歯付ベルトを提供することを目的とする。
（１）本発明の歯付ベルトは、平帯状の背ゴム部と、上記背ゴム部の内周側に配設されて各々が上記背ゴム部に一体に設けられて歯部を構成する複数の歯ゴム部とを有し、上記背ゴム部及び上記歯ゴム部がともに熱可塑性エラストマー組成物からなるベルト本体と、
上記背ゴム部の内周側の部分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配されて埋設された、カーボンフィラメントを含む心線と、
上記ベルト本体の内周側に設けられた、上記複数の歯ゴム部を被覆する歯部被覆材と、
を備え、
上記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分がポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）であり、
上記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが２５～７０であり、
上記歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが４０～７０であり、かつ上記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さ以上であり、
上記歯部被覆材は、
（ａ）バインダーで処理された織物であって、上記バインダーが、上記織物の内部に充填されるとともに、ベルト表面を構成する上記織物の表面も被覆している織物、又は、
（ｂ）ポリアミドフィルム、
である。
上記背ゴム部の内周側の部分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配されて埋設された、カーボンフィラメントを含む心線と、
上記ベルト本体の内周側に設けられた、上記複数の歯ゴム部を被覆する歯部被覆材と、
を備え、
上記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分がポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）であり、
上記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが２５～７０であり、
上記歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが４０～７０であり、かつ上記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さ以上であり、
上記歯部被覆材は、
（ａ）バインダーで処理された織物であって、上記バインダーが、上記織物の内部に充填されるとともに、ベルト表面を構成する上記織物の表面も被覆している織物、又は、
（ｂ）ポリアミドフィルム、
である。
上記歯付ベルトは、背ゴム部及び歯ゴム部が、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）をエラストマー成分とする組成物で構成されている。そのため、製造過程において、加硫工程や後加硫工程が必要無く、生産性に優れる。また、上記エラストマー成分は熱に強く、ベルトを高負荷や高回転速度で駆動させた際の発熱温度でも弾性率の低下が小さい。そのため、ベルト駆動時に変形が生じにくく、歯ゴム部が変形することによって生じる歯飛び等の不具合が発生しにくい。
また、上記歯付ベルトは、背ゴム部及び歯ゴム部を構成する熱可塑エラストマー組成物が、それぞれ特定の硬さを有している。そのため、ベルトが柔らかすぎて動力を受けた際に変形して歯が欠けたり、ベルトが硬すぎてプーリに巻き付けた際に破損したり、駆動時にベルト背面にクラックが発生したり、することを抑制できる。よって、上記歯付ベルトは、ベルト寿命が長い。
また、上記歯付ベルトは心線として、カーボンフィラメントを含む心線を備えている。
カーボンフィラメントを含む心線は、弾性率が高いため、歯付ベルトに高負荷をかけても変形しにくく、プーリとの噛合いがずれにくい。そのため、ベルトとプーリとの噛合いがずれてベルトがプーリに乗り上げたり、ベルトに局所的な力が掛ってベルト歯が欠けてしまったりすることを回避することができる。加えて、カーボンフィラメントを含む心線は、有機繊維のようなクリープ特性が無いため、非常に伸びにくく、ベルトの張力低下が発生しにくい。
カーボンフィラメントを含む心線は、弾性率が高いため、歯付ベルトに高負荷をかけても変形しにくく、プーリとの噛合いがずれにくい。そのため、ベルトとプーリとの噛合いがずれてベルトがプーリに乗り上げたり、ベルトに局所的な力が掛ってベルト歯が欠けてしまったりすることを回避することができる。加えて、カーボンフィラメントを含む心線は、有機繊維のようなクリープ特性が無いため、非常に伸びにくく、ベルトの張力低下が発生しにくい。
更に、上記歯付ベルトは、バインダーで処理された織物、又はポリアミドフィルムからなる歯部被覆材を備えている。このような歯部被覆材によって、歯ゴム部を構成する熱可塑エラストマー組成物を拘束してベルト歯の剛性を高めることができる。そのため、高負荷伝動であってもベルト歯が変形しにくく、動力伝達を行うことができる。
また、上記歯部被覆材は、熱可塑性エラストマー組成物に比べて摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れるため、高負荷伝動時に歯の表面に高い面圧や滑りが生じても、急激な摩耗が生じることを回避することができる。
また、上記歯部被覆材は、熱可塑性エラストマー組成物に比べて摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れるため、高負荷伝動時に歯の表面に高い面圧や滑りが生じても、急激な摩耗が生じることを回避することができる。
（２）上記歯付ベルトにおいて、上記エラストマー成分は、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）である、ことが好ましい。
ＴＰＡＥは、動的な変形に対するエネルギー損失が小さく、屈曲による発熱が少ない点、耐薬品性に優れる点で、他の熱可塑性エラストマーよりも歯付ベルトの歯ゴム部及び背ゴム部を構成する材料として適している。
ＴＰＡＥは、動的な変形に対するエネルギー損失が小さく、屈曲による発熱が少ない点、耐薬品性に優れる点で、他の熱可塑性エラストマーよりも歯付ベルトの歯ゴム部及び背ゴム部を構成する材料として適している。
（３）上記歯付ベルトにおいて、上記歯部被覆材は、上記（ａ）の織物であり、上記織物は、平織り、綾織り、又は朱子織であることが好ましい。
これらの織物は、摩擦係数が小さく、摩耗紛に潤滑性があるため摩耗しにくい。また、衝撃を吸収しやすいため静音性を有する。そのため、これらの織物は、本発明の歯付ベルトが備える歯部被覆材として好適である。
これらの織物は、摩擦係数が小さく、摩耗紛に潤滑性があるため摩耗しにくい。また、衝撃を吸収しやすいため静音性を有する。そのため、これらの織物は、本発明の歯付ベルトが備える歯部被覆材として好適である。
（４）上記歯付ベルトにおいて、上記織物は、少なくともベルトの長手方向の糸として、伸縮性を有する糸又は捲縮加工が施された糸が用いられていることが好ましい。
この場合、歯付ベルトの内周面の形状に沿った歯部被覆材を設けるのに適している。
この場合、歯付ベルトの内周面の形状に沿った歯部被覆材を設けるのに適している。
（５）上記歯付ベルトにおいて、上記歯部被覆材は、上記（ａ）の織物であり、上記バインダーは、粒状の摩耗改質剤を含有していることが好ましい。
この場合、粒状の摩耗改質剤により、ベルト歯の表面の摩擦係数が低くなり、ベルト駆動時にベルト歯の表面に受ける摩擦エネルギーを小さくすることができる。そのため、上記歯付ベルトは、摩耗速度が低減されるとともに、摩擦による発熱を低減することができ、ベルトの発熱を抑えることができるため、ベルト歯の剛性の低下を抑制することができる。従って、上記歯付ベルトは、ベルト歯に欠けが生じることを回避するのにより適している。
この場合、粒状の摩耗改質剤により、ベルト歯の表面の摩擦係数が低くなり、ベルト駆動時にベルト歯の表面に受ける摩擦エネルギーを小さくすることができる。そのため、上記歯付ベルトは、摩耗速度が低減されるとともに、摩擦による発熱を低減することができ、ベルトの発熱を抑えることができるため、ベルト歯の剛性の低下を抑制することができる。従って、上記歯付ベルトは、ベルト歯に欠けが生じることを回避するのにより適している。
（６）上記歯付ベルトにおいて、上記粒状の摩耗改質剤は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの粒状の摩耗改質剤は、本発明の歯付ベルトにおいて、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする粒子として、特に好適である。
これらの粒状の摩耗改質剤は、本発明の歯付ベルトにおいて、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする粒子として、特に好適である。
（７）上記粒状の摩耗改質剤は、ベルト表面を構成する上記織物の表面に合計１～１５％露出している、ことが好ましい。
この場合、ベルト歯の摩耗低減効果を確保しつつ、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着を阻害しない構成として、より好適である。
この場合、ベルト歯の摩耗低減効果を確保しつつ、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着を阻害しない構成として、より好適である。
（８）上記歯付ベルトにおいて、上記歯部被覆材は、上記（ｂ）のポリアミドフィルムであり、ベルト表面を構成する上記ポリアミドフィルムの表面、又は当該表面を含む内部に粒状の摩耗改質剤を含有していることが好ましい。
この場合、粒状の摩耗改質剤によってベルト歯の表面の摩擦係数が低くなり、ベルト駆動時にベルト歯の表面に受ける摩擦エネルギーを小さくすることができる。そのため、上記歯付ベルトは、摩耗速度が低減されるとともに、摩擦による発熱を低減することができ、ベルトの発熱を抑えることができるため、ベルト歯の剛性の低下を抑制することができる。従って、上記歯付ベルトは、ベルト歯に欠けが生じることを回避するのにより適している。
この場合、粒状の摩耗改質剤によってベルト歯の表面の摩擦係数が低くなり、ベルト駆動時にベルト歯の表面に受ける摩擦エネルギーを小さくすることができる。そのため、上記歯付ベルトは、摩耗速度が低減されるとともに、摩擦による発熱を低減することができ、ベルトの発熱を抑えることができるため、ベルト歯の剛性の低下を抑制することができる。従って、上記歯付ベルトは、ベルト歯に欠けが生じることを回避するのにより適している。
（９）上記歯付ベルトにおいて、上記粒状の摩耗改質剤は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの粒状の摩耗改質剤は、本発明の歯付ベルトにおいて、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする粒子として、特に好適である。
これらの粒状の摩耗改質剤は、本発明の歯付ベルトにおいて、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする粒子として、特に好適である。
（１０）上記歯付ベルトにおいて、上記粒状の摩耗改質剤は、ベルト表面を構成する上記ポリアミドフィルムの表面に合計１～１５％露出している、ことが好ましい。
この場合、ベルト歯の摩耗低減効果を確保しつつ、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着を阻害しない構成として、より好適である。
この場合、ベルト歯の摩耗低減効果を確保しつつ、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着を阻害しない構成として、より好適である。
本発明によれば、ベルト歯に摩耗や変形が生じにくく、高負荷伝動が可能な歯付ベルトを提供することができる。
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。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る歯付ベルト１０の一部を示す斜視図である。図２は、図１における矢視Ｘの正面図である。図３は、図１のＡ－Ａ線端面図である。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る歯付ベルト１０の一部を示す斜視図である。図２は、図１における矢視Ｘの正面図である。図３は、図１のＡ－Ａ線端面図である。
＜歯付ベルト＞
歯付ベルト１０は、エンドレスの噛み合い伝動ベルトである。
図１には、歯付ベルト１０の一部のみを示す。
歯付ベルト１０は、図１に示すように、ベルト本体１１、心線１３、及び歯部被覆材としての補強布１４を備えている。
歯付ベルト１０は、エンドレスの噛み合い伝動ベルトである。
図１には、歯付ベルト１０の一部のみを示す。
歯付ベルト１０は、図１に示すように、ベルト本体１１、心線１３、及び歯部被覆材としての補強布１４を備えている。
歯付ベルト１０の寸法は特に限定されず、設計に応じて選択することができる。
歯付ベルト１０の寸法は、例えば、ベルト周長（ベルトピッチラインＢＬにおけるベルト長さ）を５４ｍｍ以上６６００ｍｍ以下、ベルト幅を３ｍｍ以上３４０ｍｍ以下、ベルト最大厚さを１．３ｍｍ以上１３．２ｍｍ以下とすることができる。
歯付ベルト１０の寸法は、例えば、ベルト周長（ベルトピッチラインＢＬにおけるベルト長さ）を５４ｍｍ以上６６００ｍｍ以下、ベルト幅を３ｍｍ以上３４０ｍｍ以下、ベルト最大厚さを１．３ｍｍ以上１３．２ｍｍ以下とすることができる。
歯付ベルト１０は、内周側に所定ピッチで間隔をおいて複数のベルト歯１２が配設されている。ベルト歯１２の歯形は、Ｓ歯形である。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２の歯形はＳ歯形に限定されるわけではなく、Ｓ歯形以外の円弧歯形であってもよいし、台形歯形であってもよいし、その他の歯形であってもよい。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２の歯形はＳ歯形に限定されるわけではなく、Ｓ歯形以外の円弧歯形であってもよいし、台形歯形であってもよいし、その他の歯形であってもよい。
歯付ベルト１０において、ベルト歯１２は、ベルト幅方向に対して平行に延びる直歯である。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２は、ベルト幅方向に対して傾斜する方向に延びるハス歯であってもよい。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２は、ベルト幅方向に対して傾斜する方向に延びるハス歯であってもよい。
歯付ベルト１０において、ベルト歯１２の歯ピッチＰ（図３中、Ｐ参照）は、例えば２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
ベルト歯１２の歯高さは、ベルト長さ方向に相互に隣接する一対のベルト歯１２間の歯底部１５からベルト歯１２の先端までの寸法（図３中、Ｈ参照）で規定され、例えば０．７６ｍｍ以上８．４ｍｍ以下である。
また、歯付ベルト１０は、歯数が、例えば２７以上５６０以下、歯幅（ベルト長さ方向の寸法）が、例えば１．３ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下、ＰＬＤが、例えば０．２５４ｍｍ以上２．１５９ｍｍ以下である。
これらのベルト歯の寸法は例示であり、これらの範囲に限定されるわけではない。
ベルト歯１２の歯高さは、ベルト長さ方向に相互に隣接する一対のベルト歯１２間の歯底部１５からベルト歯１２の先端までの寸法（図３中、Ｈ参照）で規定され、例えば０．７６ｍｍ以上８．４ｍｍ以下である。
また、歯付ベルト１０は、歯数が、例えば２７以上５６０以下、歯幅（ベルト長さ方向の寸法）が、例えば１．３ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下、ＰＬＤが、例えば０．２５４ｍｍ以上２．１５９ｍｍ以下である。
これらのベルト歯の寸法は例示であり、これらの範囲に限定されるわけではない。
＜ベルト本体＞
ベルト本体１１は、エンドレスの平帯状の背ゴム部１１ａと複数の歯ゴム部１１ｂとを有する。複数の歯ゴム部１１ｂは、背ゴム部１１ａの一方側である内周側にベルト長さ方向に間隔をおいて一体に設けられている。ベルト本体１１は、背ゴム部１１ａ及び歯ゴム部１１ｂのそれぞれが熱可塑性エラストマー組成物で構成されている。
背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物と、歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑エラストマー組成物とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
ベルト本体１１は、エンドレスの平帯状の背ゴム部１１ａと複数の歯ゴム部１１ｂとを有する。複数の歯ゴム部１１ｂは、背ゴム部１１ａの一方側である内周側にベルト長さ方向に間隔をおいて一体に設けられている。ベルト本体１１は、背ゴム部１１ａ及び歯ゴム部１１ｂのそれぞれが熱可塑性エラストマー組成物で構成されている。
背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物と、歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑エラストマー組成物とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
本発明において、熱可塑性エラストマー組成物とは、熱可塑性のエラストマー成分を必須成分とし、上記エラストマー成分以外の各種添加剤を必要に応じて含有可能な任意成分とする組成物をいう。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分のみを含有していてよい。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分のみを含有していてよい。
ベルト本体１１を構成する熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分がポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）である。
ＴＰＡＥ及びＴＰＣは、オレフィン系、スチレン系、ウレタン系などの他の熱可塑性エラストマーに比べて、熱に強く、高負荷駆動時や高速回転駆動時のベルト温度でも弾性率の低下が小さい。そのため、高負荷駆動時や高速回転駆動時にベルトの発熱による歯ゴム部の変形が発生しにくい。
ＴＰＡＥ及びＴＰＣは、オレフィン系、スチレン系、ウレタン系などの他の熱可塑性エラストマーに比べて、熱に強く、高負荷駆動時や高速回転駆動時のベルト温度でも弾性率の低下が小さい。そのため、高負荷駆動時や高速回転駆動時にベルトの発熱による歯ゴム部の変形が発生しにくい。
上記エラストマー成分としては、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）が好ましい。
ＴＰＡＥは、ＴＰＣに比べて、動的な変形に対するエネルギー損失が小さく、屈曲による発熱が少ない。そのため、駆動時のベルト温度が相対的に低く、高負荷や高速での動力伝達に適している。
また、ＴＰＡＥは、耐薬品性にも優れる。そのため、薬品との接触が想定される用途、例えば、油圧装置を備えた産業用機械、二輪自動車の駆動部、乗用車の電動シートで使用する歯付ベルトとして好適である。
ＴＰＡＥは、ＴＰＣに比べて、動的な変形に対するエネルギー損失が小さく、屈曲による発熱が少ない。そのため、駆動時のベルト温度が相対的に低く、高負荷や高速での動力伝達に適している。
また、ＴＰＡＥは、耐薬品性にも優れる。そのため、薬品との接触が想定される用途、例えば、油圧装置を備えた産業用機械、二輪自動車の駆動部、乗用車の電動シートで使用する歯付ベルトとして好適である。
上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）は、ハードセグメントとしてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル構造を採用し、ソフトセグメントとしてポリエーテル、ポリエステル、又はポリカーボネートを採用したブロック共重合体である。
上記ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）は、ポリアミド（ナイロン）をハードセグメントとし、ポリオールをソフトセグメントとするブロック共重合体である。
上記ポリアミド（ナイロン）としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１２１２等が挙げられる。
これらのなかでは、アミド結合の含有量が少なく、寸法変化を起こしにくい点から、ナイロン１１及びナイロン１２が好ましい。
上記ポリアミド（ナイロン）としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１２１２等が挙げられる。
これらのなかでは、アミド結合の含有量が少なく、寸法変化を起こしにくい点から、ナイロン１１及びナイロン１２が好ましい。
上記ポリオールとしては、ポリエステルポリオ―ル及びポリエーテルポリオ―ルの、一方又は両方が採用できる。
ポリエステルポリオ―ルとポリエーテルポリオ―ルとを比較すると、可塑剤を配合しなくても常温でゴム弾性を呈しやすく、ベルトを屈曲させて際にクラックを発生しにくい点から、ポリエーテルポリオ―ルの方が好ましい。
また、ＴＰＡＥのポリオール成分として、ポリエーテルポリオ―ルを採用した場合には、可塑剤を配合しなくてもよく、可塑剤を含有しない熱可塑性エラストマー組成物で歯ゴム部や背ゴム部が構成された歯付ベルトは、可塑剤が揮発し、設備や製品に付着することがない。よって、このような歯付ベルトは、クリーンルームで好適に使用することができる。
ポリエステルポリオ―ルとポリエーテルポリオ―ルとを比較すると、可塑剤を配合しなくても常温でゴム弾性を呈しやすく、ベルトを屈曲させて際にクラックを発生しにくい点から、ポリエーテルポリオ―ルの方が好ましい。
また、ＴＰＡＥのポリオール成分として、ポリエーテルポリオ―ルを採用した場合には、可塑剤を配合しなくてもよく、可塑剤を含有しない熱可塑性エラストマー組成物で歯ゴム部や背ゴム部が構成された歯付ベルトは、可塑剤が揮発し、設備や製品に付着することがない。よって、このような歯付ベルトは、クリーンルームで好適に使用することができる。
上記ポリエステルポリオ―ルとしては、例えば、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート等が挙げられる。
上記ポリエーテルポリオ―ルとしては、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシプロピレングリコール等が挙げられる。
上記ポリエーテルポリオ―ルとしては、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシプロピレングリコール等が挙げられる。
上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー及び上記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、それぞれ市販品を使用することもできる。
上記ポリエステル系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、東レ・デュポン社製のハイトレル（登録商標）シリーズが例示できる。
上記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標）シリーズ、ダイセル・エボニック社製のベスタミド（登録商標）シリーズ及びダイアミド（登録商標）シリーズ、並びに、ＥＭＳ社製のグリルフレックス（登録商標）シリーズが例示できる。
上記ポリエステル系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、東レ・デュポン社製のハイトレル（登録商標）シリーズが例示できる。
上記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標）シリーズ、ダイセル・エボニック社製のベスタミド（登録商標）シリーズ及びダイアミド（登録商標）シリーズ、並びに、ＥＭＳ社製のグリルフレックス（登録商標）シリーズが例示できる。
背ゴム部１１ａ及び歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑性エラストマー組成物には、ＴＰＡＥやＴＰＣのエラストマー成分以外に、必要に応じて、短繊維、ウィスカー、充填剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、加水分解防止剤、可塑剤、滑剤、防腐剤、防かび剤、固体潤滑剤、潤滑油、及びグリース等の添加剤が含まれていてもよい。
一方、これらの添加剤を含有する場合、これらの添加剤は、背ゴム部１１ａや歯ゴム部１１ｂから離脱して使用環境を汚染することがある。そのため、歯付ベルト１０が、例えばクリーンルームで使用される歯付ベルトの場合は、上記熱可塑性エラストマー組成物は、上記添加剤を含有せず、エラストマー成分のみで構成されていることが好ましい。
ベルト本体１１において、背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さは２５～７０である。歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４０～７０である。また、背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さは、歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さ以下である。
以下、本明細書においては、背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さを、単に「背ゴム部硬さ」ともいい、歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さを、単に「歯ゴム部硬さ」ともいう）。
このような構成を有する歯付ベルトでは、背ゴム部硬さが上記範囲にあり、かつ歯ゴム部硬さ以下であるため、プーリに巻き付けた際に破損したり、駆動時にベルト背面にクラックが発生したりすることが抑制される。また、歯ゴム部硬さが背ゴム部硬さ以上で、かつ上記範囲にあるため、使用時にベルト歯の摩耗しにくく、ベルト歯の変形が発生しにくい。
背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さは、歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さより小さくてもよい。
背ゴム部１１ａを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さは、歯ゴム部１１ｂを構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さより小さくてもよい。
上記熱可塑性エラストマー組成物の硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３の規定に準拠してタイプＤデュロメータを用いて２３℃で測定する。この硬さは、ショアＤ硬さともいう。
上記背ゴム部硬さと歯ゴム部硬さとの差は、５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。背面クラックの発生を抑制するのに、より好適である。
上記背ゴム部硬さは、背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物に含まれるエラストマー成分の分子量、ハードセグメントとソフトセグメントとの比率、熱可塑性エラストマー組成物に含まれるエラストマー成分以外の添加剤の種類や量などを調整することで制御することができる。
上記歯ゴム部硬さも同様に、歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物に含まれるエラストマー成分やエラストマー成分以外の添加剤によって制御することができる。
上記歯ゴム部硬さも同様に、歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物に含まれるエラストマー成分やエラストマー成分以外の添加剤によって制御することができる。
＜心線＞
心線１３は、ベルト本体１１の背ゴム部１１ａの内周側の部分に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配されて埋設されている。
心線１３の外径は、例えば０．４５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。
心線１３のピッチ（ベルト幅方向の配設ピッチ）は、例えば０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。
心線１３は、ベルト本体１１の背ゴム部１１ａの内周側の部分に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配されて埋設されている。
心線１３の外径は、例えば０．４５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。
心線１３のピッチ（ベルト幅方向の配設ピッチ）は、例えば０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。
心線１３は、多数のフィラメントを含み、当該フィラメントが撚られたものである。
心線１３の撚り方は特に限定されず、１つの撚り階層で構成される片撚りでもよいし、２つの撚り階層を有する諸撚りやラング撚りでもよいし、３つの撚り階層を有するものでもよい。
心線１３の撚り方は特に限定されず、１つの撚り階層で構成される片撚りでもよいし、２つの撚り階層を有する諸撚りやラング撚りでもよいし、３つの撚り階層を有するものでもよい。
心線１３に含まれるフィラメントの全て又は一部がカーボン繊維からなるカーボンフィラメントである。
上記カーボンフィラメントのフィラメント径は、例えば５μｍ以上７μｍ以下である。心線１３に含まれるカーボンフィラメントの本数は、例えば３０００本以上である。上記フィラメントの本数の上限は特に限定されず、例えば９６０００本である。
上記カーボンフィラメントのフィラメント径は、例えば５μｍ以上７μｍ以下である。心線１３に含まれるカーボンフィラメントの本数は、例えば３０００本以上である。上記フィラメントの本数の上限は特に限定されず、例えば９６０００本である。
カーボンフィラメントとしては、例えば、ＰＡＮ系のカーボンフィラメントと、ピッチ系のカーボンフィラメントが挙げられる。柔軟である点から、カーボンフィラメントとしては、ＰＡＮ系のカーボンフィラメントが好ましい。
歯付ベルト１０において、心線１３はカーボンフィラメント以外に他の繊維からなるフィラメントを含むことができる。他の繊維としては、例えば、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ＰＢＯ繊維、ナイロン繊維、ポリケトン繊維などの有機繊維等が挙げられる。
心線１３が構成材料として、カーボンフィラメントと他の繊維からなるフィラメントとを含有する場合、全フィラメントに対してカーボンフィラメントが占める割合は、５０質量％以上である。上記カーボンフィラメントの占める割合は、多いほど（例えば、９０質量％以上）好ましい。
心線１３が構成材料として、カーボンフィラメントと他の繊維からなるフィラメントとを含有する場合、全フィラメントに対してカーボンフィラメントが占める割合は、５０質量％以上である。上記カーボンフィラメントの占める割合は、多いほど（例えば、９０質量％以上）好ましい。
上述したように、心線１３はカーボンフィラメントを含む。カーボンフィラメントの弾性率は高いので、心線１３を有する歯付ベルト１０は、高い負荷をかけても変形が生じにくく、プーリとの噛み合いがずれにくい。そのため、歯付ベルト１０とプーリとの噛み合いがずれて歯付ベルト１０がプーリに乗り上げたり、歯付ベルト１０に局所的な力が掛ってベルト歯１２が欠けてしまったりすることを回避することができる。加えて、カーボンフィラメントには、有機繊維からなるフィラメントのようなクリープ特性が無いため、歯付ベルト１０は非常に伸びにくく、この歯付ベルト１０には張力低下が発生しにくい。
歯付ベルト１０において、心線１３は、心線１３に含まれる各フィラメントが収束剤からなる収束被覆層で被覆されてもよいし、複数のフィラメントが撚られたものが接着剤からなる接着被覆層で被覆されてもよい。
収束剤及び接着剤としては、例えば、エポキシ基含有化合物及び硬化剤を水に分散させたエマルジョン、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物を含む水溶液（ＲＦ液とも称される。）、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物と、ラテックスとを含む水溶液（ＲＦＬ液とも称される。）等が挙げられる。
収束剤及び接着剤としては、例えば、エポキシ基含有化合物及び硬化剤を水に分散させたエマルジョン、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物を含む水溶液（ＲＦ液とも称される。）、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物と、ラテックスとを含む水溶液（ＲＦＬ液とも称される。）等が挙げられる。
歯付ベルト１０において、心線１３は、Ｓ撚り糸及びＺ撚り糸の２種を用い、ベルト幅方向にそれらが交互に並ぶように二重螺旋状に設けられていてもよい。この場合、歯付ベルト１０の走行時の片寄りを抑制するのに適している。
心線１３は、Ｓ撚り糸のみ又はＺ撚り糸のみで構成されていてもよい。
心線１３は、Ｓ撚り糸のみ又はＺ撚り糸のみで構成されていてもよい。
＜補強布＞
補強布１４は、ベルト本体１１の複数の歯ゴム部１１ｂが設けられた内周側の表面を被覆するように貼設されている。従って、各ベルト歯１２は、歯ゴム部１１ｂが補強布１４で被覆されている。
これにより、歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物と、プーリとが直接接触することを防止することができる。
補強布１４は、ベルト本体１１の複数の歯ゴム部１１ｂが設けられた内周側の表面を被覆するように貼設されている。従って、各ベルト歯１２は、歯ゴム部１１ｂが補強布１４で被覆されている。
これにより、歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物と、プーリとが直接接触することを防止することができる。
補強布１４は、バインダーで処理された織物である。上記織物の織り方（組織）は、例えば、平織り、綾織り、朱子織等である。
上記織物は、ベルトの長手方向に沿った糸を有し、少なくともベルトの長手方向の糸として、伸縮性を有する糸、又は捲縮加工が施された糸が用いられていることが好ましい。
この場合、歯付ベルト内周面の歯ゴム部の形状に歯部被覆材を沿わせるのに適している。
補強布１４の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。
上記織物は、ベルトの長手方向に沿った糸を有し、少なくともベルトの長手方向の糸として、伸縮性を有する糸、又は捲縮加工が施された糸が用いられていることが好ましい。
この場合、歯付ベルト内周面の歯ゴム部の形状に歯部被覆材を沿わせるのに適している。
補強布１４の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。
上記伸縮性を有する糸としては、例えば、ポリウレタン弾性糸や、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糸等が挙げられる。
上記捲縮加工が施された糸としては、例えば、ポリアミド繊維（ナイロン繊維）、ポリエステル繊維等を仮撚加工（ウーリー加工）して得られる糸等が挙げられる。
上記捲縮加工が施された糸としては、例えば、ポリアミド繊維（ナイロン繊維）、ポリエステル繊維等を仮撚加工（ウーリー加工）して得られる糸等が挙げられる。
上記バインダーは、補強布１４と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着性を高めるための処理剤である。上記バインダーとしては、例えば、ＲＦ水溶液、ＲＦＬ水溶液、エポキシ基含有化合物及び硬化剤を水に分散させたエマルジョン、ゴム用接着剤等が挙げられる。上記ゴム用接着剤としては、例えば、ロード社製、ケムロック（登録商標）等が挙げられる。
上記ＲＦ水溶液は、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物の水溶液である。ＲＦ水溶液中のレゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）について、レゾルシン（Ｒ）のホルマリン（Ｆ）に対するモル比（Ｒ／Ｆ）は、例えば１／３～１／０．５である。
上記ＲＦＬ水溶液は、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物と、ラテックスとを混合した水溶液である。
上記ラテックスとしては、例えば、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス（ＶＰ・ＳＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）、天然ゴムラテックス（ＮＲ）、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）、２，３－ジクロロブタジエンゴムラテックス（２，３－ＤＣＢ）、水素化ニトリルゴムラテックス（Ｈ－ＮＢＲ）、カルボキシル化水素化ニトリルゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス（ＢＲ）、ニトリルゴムラテックス（ＮＢＲ）等が挙げられる。上記ラテックスは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。
上記ラテックスとしては、例えば、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス（ＶＰ・ＳＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）、天然ゴムラテックス（ＮＲ）、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）、２，３－ジクロロブタジエンゴムラテックス（２，３－ＤＣＢ）、水素化ニトリルゴムラテックス（Ｈ－ＮＢＲ）、カルボキシル化水素化ニトリルゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス（ＢＲ）、ニトリルゴムラテックス（ＮＢＲ）等が挙げられる。上記ラテックスは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。
ＲＦＬ水溶液におけるレゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物の含有量と、ラテックス由来固形分の含有量とを合わせた固形分濃度は、例えば１０質量％以上３０質量％以下である。
ＲＦＬ水溶液中のレゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）について、レゾルシン（Ｒ）のホルマリン（Ｆ）に対するモル比（Ｒ／Ｆ）は、例えば１／３～１／０．５である。ＲＦＬ水溶液中のレゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）のラテックス由来固形分（Ｌ）に対する質量比（ＲＦ／Ｌ）は、例えば１／２０～１／０であり、好ましくは１／１５前後である。
ＲＦＬ水溶液中のレゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）について、レゾルシン（Ｒ）のホルマリン（Ｆ）に対するモル比（Ｒ／Ｆ）は、例えば１／３～１／０．５である。ＲＦＬ水溶液中のレゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）のラテックス由来固形分（Ｌ）に対する質量比（ＲＦ／Ｌ）は、例えば１／２０～１／０であり、好ましくは１／１５前後である。
上記バインダーがＲＦ水溶液、又はＲＦＬ水溶液の場合、当該バインダーによる処理は、織物をＲＦ水溶液やＲＦＬ水溶液に浸漬し、その後加熱すればよい。
上記織物は、ＲＦ水溶液やＲＦＬ水溶液による処理の前に、エポキシ溶液又はイソシアネート溶液に浸漬した後に加熱する下地処理が施されていてもよい。
上記バインダーで処理された織物は、当該バインダーが、上記織物の内部に充填されるとともに、上記織物の表面も被覆している。
上記織物は、ＲＦ水溶液やＲＦＬ水溶液による処理の前に、エポキシ溶液又はイソシアネート溶液に浸漬した後に加熱する下地処理が施されていてもよい。
上記バインダーで処理された織物は、当該バインダーが、上記織物の内部に充填されるとともに、上記織物の表面も被覆している。
上記バインダーが上記織物の内部に充填されるとともに、ベルト表面を構成する上記織物の表面も被覆している補強布１４は、例えば、上記織物を上記ＲＦ水溶液や上記ＲＦＬ水溶液に浸漬することにより形成することができる。
上記バインダーは、粒状の摩耗改質剤を含有していることが好ましい。上記粒状の摩耗改質剤を含有させることにより、補強布１４の摩擦係数をより低くする。
上記粒状の摩耗改質剤の材質としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素樹脂、重量平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）等が挙げられる。
これらの材質からなる粒状の摩耗改質剤は、１種類のみを使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
上記粒状の摩耗改質剤の材質としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素樹脂、重量平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）等が挙げられる。
これらの材質からなる粒状の摩耗改質剤は、１種類のみを使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
上記バインダーは、上記粒状の摩耗改質剤として、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子のうちの少なくとも一方を含有していることがより好ましい。これらの粒子は、摩耗改質剤として機能し、補強布１４の摩擦係数をより低くする。
これらの粒子を含有させ、補強布１４の摩擦係数を低減することで、上述した効果を享受できる。
これらの粒子を含有させ、補強布１４の摩擦係数を低減することで、上述した効果を享受できる。
上記超高分子量ポリエチレン粒子を構成するＵＨＭＷＰＥの重量平均分子量は、１１０万～３３０万が好ましい。上記ＵＨＭＷＰＥの重量平均分子量が１１０万未満の場合、使用時にＵＨＭＷＰＥ粒子が歯ゴム部とプーリとの摩擦熱で溶融し、消失してしまうことある。一方、上記ＵＨＭＷＰＥの重量平均分子量が３３０万を超えると、使用時に衝撃で割れてしまうＵＨＭＷＰＥ粒子があり、充分な摩擦係数低減効果が得られないことがある。
上記ＵＨＭＷＰＥ粒子の平均粒子径は、１０～６５μｍが好ましい。
上記平均粒子径が１０μｍ未満では、上記ＵＨＭＷＰＥ粒子のベルト歯表面への露出量が少なく、バインダーを織物の表面に付着させる効果が乏しくなることがある。一方、上記平均粒子径が６５μｍを超えると、使用時にベルトの表面から脱落してしまうことがある。
上記ＵＨＭＷＰＥ粒子の平均粒子径は、レーザ回折式の粒子径分布測定装置で測定した値である。
上記ＵＨＭＷＰＥ粒子としては、市販品を使用してもよい。
上記平均粒子径が１０μｍ未満では、上記ＵＨＭＷＰＥ粒子のベルト歯表面への露出量が少なく、バインダーを織物の表面に付着させる効果が乏しくなることがある。一方、上記平均粒子径が６５μｍを超えると、使用時にベルトの表面から脱落してしまうことがある。
上記ＵＨＭＷＰＥ粒子の平均粒子径は、レーザ回折式の粒子径分布測定装置で測定した値である。
上記ＵＨＭＷＰＥ粒子としては、市販品を使用してもよい。
上記ＰＴＦＥ粒子の平均粒子径は、１０～３０μｍが好ましい。
上記平均粒子径が１０μｍ未満では、上記ＰＴＦＥ粒子のベルト歯表面への露出量が少なく、バインダーを織物の表面に付着させる効果に乏しくなることがある。一方、上記平均粒子径が３０μｍを超えると、使用時にベルトの表面から脱落してしまうことがある。
上記ＰＴＦＥ粒子の平均粒子径は、レーザ回折式の粒子径分布測定装置で測定した値である。
上記ＰＴＦＥ粒子としては、市販品を使用してもよい。上記市販品としては、例えば、ＡＧＣ社製のＦｌｕｏｎ（登録商標）ＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ、ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１６９Ｊ、Ｓｏｌｖｅｙ社製、アルゴフロン（登録商標） Ｌ１００等が挙げられる。
上記平均粒子径が１０μｍ未満では、上記ＰＴＦＥ粒子のベルト歯表面への露出量が少なく、バインダーを織物の表面に付着させる効果に乏しくなることがある。一方、上記平均粒子径が３０μｍを超えると、使用時にベルトの表面から脱落してしまうことがある。
上記ＰＴＦＥ粒子の平均粒子径は、レーザ回折式の粒子径分布測定装置で測定した値である。
上記ＰＴＦＥ粒子としては、市販品を使用してもよい。上記市販品としては、例えば、ＡＧＣ社製のＦｌｕｏｎ（登録商標）ＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ、ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１６９Ｊ、Ｓｏｌｖｅｙ社製、アルゴフロン（登録商標） Ｌ１００等が挙げられる。
上記粒状の摩耗改質剤は、ベルト表面を構成する上記織物の表面に合計１～１５％露出している、ことが好ましい。
ベルト表面における露出量が１％未満では、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする効果が乏しい。一方、上記露出量が１５％を超えると、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着が、両者の間に介在する粒状の摩耗改質剤によって阻害されることがある。
ベルト表面における露出量が１％未満では、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする効果が乏しい。一方、上記露出量が１５％を超えると、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着が、両者の間に介在する粒状の摩耗改質剤によって阻害されることがある。
ベルト表面における粒状の摩耗改質剤の露出量（％）は、上記織物の表面を光学顕微鏡で観察し、上記織物の表面の面積に対する上記粒状の摩耗改質剤が占める面積の割合を算出したものである。
ベルト表面における粒状の摩耗改質剤の露出量の調整は、バインダーに含まれる粒状の摩耗改質剤の濃度、織物を処理する際のバインダーの粘度を変更すること等で行うことができる。また、バインダーで処理した後、ベルト表面を構成する上記織物の表面を研磨することで調整することもできる。
（第２実施形態）
本実施形態に係る歯付ベルトは、補強布の構成が第１実施形態の歯付ベルトとは異なる。
本実施形態の歯付ベルトが備える補強布は、ポリアミドフィルム（ナイロンフィルム）である。
ポリアミドフィルムからなる補強布も、摩擦係数が低いため、摩擦エネルギーが小さく、ベルト歯を摩耗させにくい。
また、ポリアミドフィルムは、融点が高いので、プーリとの接触部の温度が上がっても、ポリアミドフィルムが溶融することによる急激な摩耗を生じにくい。
本実施形態に係る歯付ベルトは、補強布の構成が第１実施形態の歯付ベルトとは異なる。
本実施形態の歯付ベルトが備える補強布は、ポリアミドフィルム（ナイロンフィルム）である。
ポリアミドフィルムからなる補強布も、摩擦係数が低いため、摩擦エネルギーが小さく、ベルト歯を摩耗させにくい。
また、ポリアミドフィルムは、融点が高いので、プーリとの接触部の温度が上がっても、ポリアミドフィルムが溶融することによる急激な摩耗を生じにくい。
上記ポリアミドフィルムを構成するポリアミド（ナイロン）としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１２１２、ナイロン６Ｔ等が挙げられる。
上記ポリアミドフィルムは、ポリアミドのみで構成されていてもよいが、他の成分を含んでいてもよい。
特に、他の成分として、粒状の摩耗改質剤を含有していることが好ましい。上記粒状の摩耗改質剤を含有させることにより、上記補強布の摩擦係数をより低くすることができる。
上記粒状の摩耗改質剤の材質の具体例は、第１実施形態の説明で例示した通りである。上記粒状の摩耗改質剤は、１種類のみを使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
特に、他の成分として、粒状の摩耗改質剤を含有していることが好ましい。上記粒状の摩耗改質剤を含有させることにより、上記補強布の摩擦係数をより低くすることができる。
上記粒状の摩耗改質剤の材質の具体例は、第１実施形態の説明で例示した通りである。上記粒状の摩耗改質剤は、１種類のみを使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
上記ポリアミドフィルムは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子のうちの少なくとも一方を含有していることが好ましい。これらの粒子は、ポリアミドフィルムの摩擦係数を低くするのに特に好適である。
これらの粒子を含有させ、上記補強布の摩擦係数（ベルト歯の表面の摩擦係数）を低減することで、上述した効果を享受できる。
これらの粒子を含有させ、上記補強布の摩擦係数（ベルト歯の表面の摩擦係数）を低減することで、上述した効果を享受できる。
上記補強布としてのポリアミドフィルムがＵＨＭＷＰＥ粒子を含有する場合、この粒子の好適例（重量平均分子量及び平均粒子径）としては、第１実施形態の歯付ベルトにおいて、バインダーに含有されうるＵＨＭＷＰＥ粒子と同様のものが挙げられる。
上記補強布としてのポリアミドフィルムがＰＴＦＥ粒子を含有する場合、この粒子の好適例（平均粒子径）としては、第１実施形態の歯付ベルトにおいて、バインダーに含有されうるＰＴＦＥ粒子と同様のものが挙げられる。
上記ポリアミドフィルムが粒状の摩耗改質剤を含有する場合、上記粒状の摩耗改質剤は上記ポリアミドフィルム全体に分散しているか、又はポリアミドフィルムの表面に粒状の摩耗改質剤の層が形成されていることが好ましい。後者の場合、当該粒状の摩耗改質剤の層は、例えば、粒状の摩耗改質剤を含む分散液をスプレー塗布し、その後分散媒を除去することで形成すればよい。また、金型表面に予め粒状の摩耗改質剤を塗布しておき、ベルト成型時に転写することで上記粒状の摩耗改質剤の層を形成してもよい。
更に、上記ポリアミドフィルムが含有する上記粒状の摩耗改質剤の量は、ベルト表面を構成する上記ポリアミドフィルムの表面に、上記粒状の摩耗改質剤が合計１～１５％露出する量であることが好ましい。
ベルト表面における露出量が１％未満では、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする効果が乏しい。一方、上記露出量が１５％を超えると、上記粒状の摩耗改質剤が上記ポリアミドフィルム全体に分散している場合に、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着が両者の間に介在する粒状の摩耗改質剤によって阻害されることがある。
ベルト表面における露出量が１％未満では、ベルト歯の表面の摩擦係数を低くする効果が乏しい。一方、上記露出量が１５％を超えると、上記粒状の摩耗改質剤が上記ポリアミドフィルム全体に分散している場合に、歯部被覆材と歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物との接着が両者の間に介在する粒状の摩耗改質剤によって阻害されることがある。
ベルト表面における粒状の摩耗改質剤の露出量の算出方法は、補強布が織物からなる場合と同様である。
上記ポリアミドフィルムの表面における粒状の摩耗改質剤の露出量の調整は、粒状の摩耗改質剤の濃度や分散状態を変更すること等で行うことができる。また、上記樹脂フィルムの表面を研磨することで調整することもできる。
上記ポリアミドフィルムは、粒状の摩耗改質剤以外の他の添加剤を含有していてもよい。他の添加剤としては、例えば、充填剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、加水分解防止剤、可塑剤、滑剤、防腐剤、防かび剤等が挙げられる。
次に、本実施形態に係る歯付ベルトの製造方法の一例について説明する。第１実施形態の歯付ベルト及び第２実施形態の歯付ベルトは、使用する補強布が異なる以外は、同様の方法で製造できる。
ここでは、製造方法の一例について図４～図７を参照しながら説明する。
図４は、歯付ベルトの製造方法で使用するベルト成形型の部分断面図である。図５～図７は、製造方法の製造工程を説明する図である。
製造方法は、材料準備工程、積層工程、成形工程、及び仕上げ工程を有する。
図４は、歯付ベルトの製造方法で使用するベルト成形型の部分断面図である。図５～図７は、製造方法の製造工程を説明する図である。
製造方法は、材料準備工程、積層工程、成形工程、及び仕上げ工程を有する。
＜材料準備工程＞
≪エラストマーシート≫
背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとを用意する。各エラストマーシートは、例えば、エラストマー成分であるＴＰＡＥ又はＴＰＣと、必要な添加剤とを含む熱可塑性エラストマー組成物を調製し、これを押出成形等でシート状に成形することで得られる。
また、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとは、共押出で成形してもよい。この場合、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとの積層体が得られる。
本工程で成形したエラストマーシートは、一旦、巻取ってもよいし、そのまま次工程に供給してもよい。
≪エラストマーシート≫
背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとを用意する。各エラストマーシートは、例えば、エラストマー成分であるＴＰＡＥ又はＴＰＣと、必要な添加剤とを含む熱可塑性エラストマー組成物を調製し、これを押出成形等でシート状に成形することで得られる。
また、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとは、共押出で成形してもよい。この場合、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートと、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシートとの積層体が得られる。
本工程で成形したエラストマーシートは、一旦、巻取ってもよいし、そのまま次工程に供給してもよい。
≪補強布≫
ベルト歯の形状に対応した歯形を有する補強布（歯部被覆材）を準備する。
（１）補強布１４が、バインダーで処理された織物の場合
まず、織物にバインダー処理を施し、バインダーを織物の内部に充填させるとともに、ベルト表面を構成する織物の表面もバインダーで被覆する。
次に、バインダーで処理された織物を、ベルトの歯形と同形状の凹部を有し、加熱された型に沿わせ、当該型と反対側から軟らかい弾性体を押付けることで、織物を歯形が付いた形状に成形する。
その後、歯形の付いた織物は筒状に成形してもよい。
ベルト歯の形状に対応した歯形を有する補強布（歯部被覆材）を準備する。
（１）補強布１４が、バインダーで処理された織物の場合
まず、織物にバインダー処理を施し、バインダーを織物の内部に充填させるとともに、ベルト表面を構成する織物の表面もバインダーで被覆する。
次に、バインダーで処理された織物を、ベルトの歯形と同形状の凹部を有し、加熱された型に沿わせ、当該型と反対側から軟らかい弾性体を押付けることで、織物を歯形が付いた形状に成形する。
その後、歯形の付いた織物は筒状に成形してもよい。
（２）補強布１４が、ポリアミドフィルムの場合
ポリアミドフィルムを、ベルトの歯形と同形状の凹部を有し、加熱された型に沿わせ、当該型と反対側から軟らかい弾性体を押付けることで、ポリアミドフィルムを歯形が付いた形状に成形する。
または、押出成形でポリアミドフィルムを押出した後、ベルトの歯形と同形状の歯形を有する２つのロールに通すことで、ポリアミドフィルムに歯形状を形成しながら冷却を行うことで、歯形が付いたポリアミドフィルムを作製する。
または、ポリアミドフィルムを、加熱した歯形を有する２つのロールに通すことで歯形が付いたポリアミドフィルムを作製する。
その後、歯形の付いたポリアミドフィルムは筒状に成形してもよい。
ポリアミドフィルムを、ベルトの歯形と同形状の凹部を有し、加熱された型に沿わせ、当該型と反対側から軟らかい弾性体を押付けることで、ポリアミドフィルムを歯形が付いた形状に成形する。
または、押出成形でポリアミドフィルムを押出した後、ベルトの歯形と同形状の歯形を有する２つのロールに通すことで、ポリアミドフィルムに歯形状を形成しながら冷却を行うことで、歯形が付いたポリアミドフィルムを作製する。
または、ポリアミドフィルムを、加熱した歯形を有する２つのロールに通すことで歯形が付いたポリアミドフィルムを作製する。
その後、歯形の付いたポリアミドフィルムは筒状に成形してもよい。
≪心線≫
カーボンフィラメントに所定の撚りや、接着処理等を加えて心線１３を用意する。ここでは、Ｓ撚りの心線とＺ撚りの心線とを一対の心線として用意することが好ましい。
カーボンフィラメントに所定の撚りや、接着処理等を加えて心線１３を用意する。ここでは、Ｓ撚りの心線とＺ撚りの心線とを一対の心線として用意することが好ましい。
＜積層工程＞
図４は、ベルト成形型３０の一部を示す部分断面図である。
ベルト成形型３０は、円筒状であって、各々、軸方向に延びるように形成された複数の歯部形成溝３１が周方向に間隔をおいて配設された外周面を有する。
図４は、ベルト成形型３０の一部を示す部分断面図である。
ベルト成形型３０は、円筒状であって、各々、軸方向に延びるように形成された複数の歯部形成溝３１が周方向に間隔をおいて配設された外周面を有する。
図５に示すように、ベルト成形型３０の外周面上に歯形を付けた筒状の補強布１４を被せ、その上から一対の心線１３を螺旋状に巻き付ける。
そして、その上に歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’と、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’とをこの順に巻き付ける。巻き付けられた各シートの層数は、作製するベルトの寸法に応じて１層でもよいし、２層以上でもよい。
更に、必要に応じて離型紙又は離型フィルム（図示せず）を巻き付ける。
これにより、ベルト成形型３０上に積層体Ｓ’を成形する。
そして、その上に歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’と、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’とをこの順に巻き付ける。巻き付けられた各シートの層数は、作製するベルトの寸法に応じて１層でもよいし、２層以上でもよい。
更に、必要に応じて離型紙又は離型フィルム（図示せず）を巻き付ける。
これにより、ベルト成形型３０上に積層体Ｓ’を成形する。
＜成形工程＞
ゴムスリーブ３２を内面に持ち、ゴムスリーブ３２と本体との間に密閉した空間をもつジャケットを、積層体Ｓ’に被せる。これにより、図６に示すように、ベルト成形型３０上の積層体Ｓ’にゴムスリーブ３２が被せられる。
積層体Ｓ’を巻いた成形型３０の内部とジャケットの空間に高圧蒸気を入れて加熱・圧縮する。これにより、熱可塑性エラストマーシート１１ａ’、１１ｂ’を構成する熱可塑性エラストマーを心線間の隙間を通過させて歯部形成溝３１にして流し込み、図７に示すように、ベルト歯１２を形成する。
このとき、高圧蒸気の温度は、熱可塑性エラストマーが流動する温度以上の温度とする。なお、熱可塑性エラストマーシートのエラストマー成分が、ＴＰＡＥの場合には、高圧蒸気の温度を１７０℃以上にする。
ゴムスリーブ３２を内面に持ち、ゴムスリーブ３２と本体との間に密閉した空間をもつジャケットを、積層体Ｓ’に被せる。これにより、図６に示すように、ベルト成形型３０上の積層体Ｓ’にゴムスリーブ３２が被せられる。
積層体Ｓ’を巻いた成形型３０の内部とジャケットの空間に高圧蒸気を入れて加熱・圧縮する。これにより、熱可塑性エラストマーシート１１ａ’、１１ｂ’を構成する熱可塑性エラストマーを心線間の隙間を通過させて歯部形成溝３１にして流し込み、図７に示すように、ベルト歯１２を形成する。
このとき、高圧蒸気の温度は、熱可塑性エラストマーが流動する温度以上の温度とする。なお、熱可塑性エラストマーシートのエラストマー成分が、ＴＰＡＥの場合には、高圧蒸気の温度を１７０℃以上にする。
ベルト歯１２を形成した後は、ジャケットや成形型３０を水などで冷却して、エラストマーの温度を１００℃以下に下げた後、ジャケットから成形型３０と成形体Ｓを取出す。さらに、成形体Ｓの温度が４０℃以上の場合は、さらに冷却し、成形体Ｓの温度が４０℃より下がったら、成形体Ｓを成形型３０から抜き取る。
＜仕上げ工程＞
取出した成形体を規定の幅に切って分離することで、歯付ベルトとなる。
このような工程を経ることにより、歯付ベルト１０を製造することができる。
取出した成形体を規定の幅に切って分離することで、歯付ベルトとなる。
このような工程を経ることにより、歯付ベルト１０を製造することができる。
＜その他＞
なお、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’と、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’との硬さが異なる場合には、ベルト成形型３０の外周面上に、補強布１４、心線１３、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’の積層を行った後、上述した高圧蒸気による加熱・圧縮を行ってベルト歯を形成し、一旦冷却した後、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’を巻き付けて、再度、高圧蒸気による加熱・圧縮を行い、その後、再度冷却し、最後に仕上げ工程を行って、歯付ベルトを製造すればよい。
なお、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’と、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’との硬さが異なる場合には、ベルト成形型３０の外周面上に、補強布１４、心線１３、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ｂ’の積層を行った後、上述した高圧蒸気による加熱・圧縮を行ってベルト歯を形成し、一旦冷却した後、背ゴム部用の熱可塑性エラストマーシート１１ａ’を巻き付けて、再度、高圧蒸気による加熱・圧縮を行い、その後、再度冷却し、最後に仕上げ工程を行って、歯付ベルトを製造すればよい。
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。
＜実施例及び比較例＞
ここでは、歯型の種類がＳ８Ｍの歯付ベルトを作製し、その性能を評価した。
各歯付ベルトは、既に説明した上述の製造方法を用いて作製した。
ベルト本体（背ゴム部及び歯ゴム部）を形成するための熱可塑性エラストマー組成物、心線、及び補強布は下記の通り準備した。
ここでは、歯型の種類がＳ８Ｍの歯付ベルトを作製し、その性能を評価した。
各歯付ベルトは、既に説明した上述の製造方法を用いて作製した。
ベルト本体（背ゴム部及び歯ゴム部）を形成するための熱可塑性エラストマー組成物、心線、及び補強布は下記の通り準備した。
（熱可塑性エラストマー組成物）
下記の熱可塑性エラストマー組成物を用意した。いずれの熱可塑性エラストマー組成物も市販品である。
下記の熱可塑性エラストマー組成物を用意した。いずれの熱可塑性エラストマー組成物も市販品である。
ＴＰＡＥ１：ポリアミド系熱可塑性エラストマー組成物
アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標） ４０３３ＳＰ－０１を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４２である。
アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標） ４０３３ＳＰ－０１を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４２である。
ＴＰＡＥ２：ポリアミド系熱可塑性エラストマー組成物
アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標） ５５３３ＳＰ－０１を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは５４である。
ＰＥＢＡＸは、ポリオールをソフトセグメントとする。
アルケマ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標） ５５３３ＳＰ－０１を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは５４である。
ＰＥＢＡＸは、ポリオールをソフトセグメントとする。
ＴＰＣ：ポリエステル系熱可塑性エラストマー
東レ・デュポン社製のハイトレル（登録商標） ５５５７を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは５３である。
ハイトレルは、ポリオールをソフトセグメントとする。
東レ・デュポン社製のハイトレル（登録商標） ５５５７を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは５３である。
ハイトレルは、ポリオールをソフトセグメントとする。
ＴＰＯ：ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー
三菱ケミカル社製のサーモラン（登録商標） ＱＴ８５ＫＢを使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは３１である。
三菱ケミカル社製のサーモラン（登録商標） ＱＴ８５ＫＢを使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは３１である。
ＴＰＳ：ポリスチレン系熱可塑性エラストマー
三菱ケミカル社製のラバロン（登録商標） ＱＥ５４８ＡＥを使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４２である。
三菱ケミカル社製のラバロン（登録商標） ＱＥ５４８ＡＥを使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４２である。
ＴＰＵ：ポリウレタン系熱可塑性エラストマー
日本ミラクトラン社製のミラクトラン（登録商標） Ｅ４９０を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４３である。
日本ミラクトラン社製のミラクトラン（登録商標） Ｅ４９０を使用した。この熱可塑性エラストマー組成物の硬さは４３である。
（心線）
カーボン心線（帝人テナックス社製 、フィラメント径７μｍ、フィラメント本数１２０００本）を使用した、Ｓ撚り糸とＺ撚り糸とを準備した。この心線は、心線径が０．９５ｍｍの片撚り糸であり、接着剤処理が施されている。
カーボン心線（帝人テナックス社製 、フィラメント径７μｍ、フィラメント本数１２０００本）を使用した、Ｓ撚り糸とＺ撚り糸とを準備した。この心線は、心線径が０．９５ｍｍの片撚り糸であり、接着剤処理が施されている。
（補強布）
歯部被覆材として、織物からなる補強布Ａ０～Ａ１１、及び樹脂フィルムからなる補強布Ｂ０～Ｂ９を用意した。詳細は下記の通りである。
歯部被覆材として、織物からなる補強布Ａ０～Ａ１１、及び樹脂フィルムからなる補強布Ｂ０～Ｂ９を用意した。詳細は下記の通りである。
補強布Ａ０：バインダー処理していない織物
経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２綾織りの織物。
経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２綾織りの織物。
補強布Ａ１：バインダー処理された織物
経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２綾織りの織物を用意した。
これとは別に、ＲＦＬ水溶液（ラテックスは、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス）を用意した。このＲＦＬ水溶液は、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物の含有量と、ラテックス由来固形分の含有量とを合わせた固形分濃度を１０質量％とした。また、上記ＲＦＬ水溶液は、レゾルシン（Ｒ）のホルマリン（Ｆ）に対するモル比（Ｒ／Ｆ）を１／１．２とし、レゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）のラテックス由来固形分（Ｌ）に対する質量比（ＲＦ／Ｌ）を１／１５とした。
上記織物を、上記ＲＦＬ水溶液に浸漬し、引き上げた後、加熱処理を施した。ここで、浸漬時間は２０秒間、加熱温度は１５０度、加熱時間は５分間とした。
経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２綾織りの織物を用意した。
これとは別に、ＲＦＬ水溶液（ラテックスは、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス）を用意した。このＲＦＬ水溶液は、レゾルシン及びホルムアルデヒドの初期縮合物の含有量と、ラテックス由来固形分の含有量とを合わせた固形分濃度を１０質量％とした。また、上記ＲＦＬ水溶液は、レゾルシン（Ｒ）のホルマリン（Ｆ）に対するモル比（Ｒ／Ｆ）を１／１．２とし、レゾルシン（Ｒ）及びホルムアルデヒド（Ｆ）の初期縮合物（ＲＦ）のラテックス由来固形分（Ｌ）に対する質量比（ＲＦ／Ｌ）を１／１５とした。
上記織物を、上記ＲＦＬ水溶液に浸漬し、引き上げた後、加熱処理を施した。ここで、浸漬時間は２０秒間、加熱温度は１５０度、加熱時間は５分間とした。
補強布Ａ２～Ａ５：バインダー処理された織物
ＲＦＬ水溶液として、所定量のＵＨＭＷＰＥ粒子（三井化学社製、ミペロンＸＭ－２２０）を含有したＲＦＬ水溶液を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ２～Ａ５を作製した。ここで、各補強布Ａ２～Ａ５を作製したＲＦＬ水溶液におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の濃度は以下の通りである。
補強布Ａ２：５質量％
補強布Ａ３：１５質量％
補強布Ａ４：６０質量％
補強布Ａ５：８０質量％
ＲＦＬ水溶液として、所定量のＵＨＭＷＰＥ粒子（三井化学社製、ミペロンＸＭ－２２０）を含有したＲＦＬ水溶液を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ２～Ａ５を作製した。ここで、各補強布Ａ２～Ａ５を作製したＲＦＬ水溶液におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の濃度は以下の通りである。
補強布Ａ２：５質量％
補強布Ａ３：１５質量％
補強布Ａ４：６０質量％
補強布Ａ５：８０質量％
補強布Ａ６～Ａ９：バインダー処理された織物
ＲＦＬ水溶液として、所定量のＰＴＦＥ粒子（ＡＧＣ社製、ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ）を含有したＲＦＬ水溶液を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ６～Ａ９を作製した。ここで、各補強布Ａ６～Ａ９を作製したＲＦＬ水溶液におけるＰＴＦＥ粒子の濃度は以下の通りである。
補強布Ａ６：５質量％
補強布Ａ７：１５質量％
補強布Ａ８：６０質量％
補強布Ａ９：８０質量％
ＲＦＬ水溶液として、所定量のＰＴＦＥ粒子（ＡＧＣ社製、ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ）を含有したＲＦＬ水溶液を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ６～Ａ９を作製した。ここで、各補強布Ａ６～Ａ９を作製したＲＦＬ水溶液におけるＰＴＦＥ粒子の濃度は以下の通りである。
補強布Ａ６：５質量％
補強布Ａ７：１５質量％
補強布Ａ８：６０質量％
補強布Ａ９：８０質量％
補強布Ａ１０：バインダー処理された織物
織物として、経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２平織りの織物を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ１０を作製した。
織物として、経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が２／２平織りの織物を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ１０を作製した。
補強布Ａ１１：バインダー処理された織物
織物として、経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が５枚朱子織の織物を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ１１を作製した。
織物として、経糸が６，６－ナイロン繊維で、緯糸が６，６－ナイロン繊維のウーリー加工糸で、組織が５枚朱子織の織物を使用した以外は、補強布Ａ１の作製と同様にして、補強布Ａ１１を作製した。
補強布Ｂ０：低密度ポリエチレンフィルム
ＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）製のフィルム（厚さ：０．７５ｍｍ）を用意した。
ＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）製のフィルム（厚さ：０．７５ｍｍ）を用意した。
補強布Ｂ１：ポリアミドフィルム
ポリアミドフィルムとして、旭化成社製、レオナ１５００からなる厚さ０．６５ｍｍのフィルムを用意した。
ポリアミドフィルムとして、旭化成社製、レオナ１５００からなる厚さ０．６５ｍｍのフィルムを用意した。
補強布Ｂ２～Ｂ５：ポリアミドフィルム
ポリアミドフィルムとして、所定量のＵＨＭＷＰＥ粒子（ミペロンＸＭ－２２０）をレオナ１５００に配合したポリアミド樹脂組成物を、押出成形でシート状に成形して厚さ０．６５ｍｍのフィルムを作製した。ここで、各補強布Ｂ２～Ｂ５の作製に使用したポリアミド樹脂組成物におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の濃度（質量％）は以下の通りである。なお、補強布Ｂ４、及び補強布Ｂ５の作製では、押出成形後、得られたシートの表面を研磨してＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量を調整した。
補強布Ｂ２：５質量％
補強布Ｂ３：１５質量％
補強布Ｂ４：２０質量％
補強布Ｂ５：３０質量％
ポリアミドフィルムとして、所定量のＵＨＭＷＰＥ粒子（ミペロンＸＭ－２２０）をレオナ１５００に配合したポリアミド樹脂組成物を、押出成形でシート状に成形して厚さ０．６５ｍｍのフィルムを作製した。ここで、各補強布Ｂ２～Ｂ５の作製に使用したポリアミド樹脂組成物におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の濃度（質量％）は以下の通りである。なお、補強布Ｂ４、及び補強布Ｂ５の作製では、押出成形後、得られたシートの表面を研磨してＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量を調整した。
補強布Ｂ２：５質量％
補強布Ｂ３：１５質量％
補強布Ｂ４：２０質量％
補強布Ｂ５：３０質量％
補強布Ｂ６～Ｂ９：ポリアミドフィルム
ポリアミドフィルムとして、所定量のＰＴＦＥ粒子（ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ）をレオナ １５００に配合したポリアミド樹脂組成物を、押出成形でシート状に成形して厚さ０．６５ｍｍのフィルムを作製した。ここで、各補強布Ｂ６～Ｂ９の作製に使用したポリアミド樹脂組成物におけるＰＴＦＥ粒子の濃度（質量％）は以下の通りである。なお、補強布Ｂ８、及び補強布Ｂ９の作製では、押出成形後、得られたシートの表面を研磨してＰＴＦＥ粒子の露出量を調整した。
補強布Ｂ６：５質量％
補強布Ｂ７：１５質量％
補強布Ｂ８：２０質量％
補強布Ｂ９：３０質量％
ポリアミドフィルムとして、所定量のＰＴＦＥ粒子（ＦｌｕｏｎＰＴＦＥ Ｌ１５０Ｊ）をレオナ １５００に配合したポリアミド樹脂組成物を、押出成形でシート状に成形して厚さ０．６５ｍｍのフィルムを作製した。ここで、各補強布Ｂ６～Ｂ９の作製に使用したポリアミド樹脂組成物におけるＰＴＦＥ粒子の濃度（質量％）は以下の通りである。なお、補強布Ｂ８、及び補強布Ｂ９の作製では、押出成形後、得られたシートの表面を研磨してＰＴＦＥ粒子の露出量を調整した。
補強布Ｂ６：５質量％
補強布Ｂ７：１５質量％
補強布Ｂ８：２０質量％
補強布Ｂ９：３０質量％
（実施例１－１）
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として上記ＴＰＡＥ１を使用し、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として上記ＴＰＡＥ２を使用し、心線として上記カーボン心線を使用し、補強布として上記補強布Ａ１を使用して、上述した製造方法（図４～図７参照）で、歯型の種類がＳ８Ｍの歯付ベルトを製造した。ベルト幅は８ｍｍ、ベルト長は１２００ｍｍとした。
ここで、補強布Ａ１は緯糸の向きがベルトの長手方向に沿うよう使用した。
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として上記ＴＰＡＥ１を使用し、歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として上記ＴＰＡＥ２を使用し、心線として上記カーボン心線を使用し、補強布として上記補強布Ａ１を使用して、上述した製造方法（図４～図７参照）で、歯型の種類がＳ８Ｍの歯付ベルトを製造した。ベルト幅は８ｍｍ、ベルト長は１２００ｍｍとした。
ここで、補強布Ａ１は緯糸の向きがベルトの長手方向に沿うよう使用した。
（実施例１－２）
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＣを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＣを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（実施例１－３）
補強布として上記補強布Ａ１０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布として上記補強布Ａ１０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（実施例１－４）
補強布として上記補強布Ａ１１を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布として上記補強布Ａ１１を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（実施例２）
補強布として上記補強布Ｂ１を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布として上記補強布Ｂ１を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例１）
補強布として上記補強布Ａ０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布として上記補強布Ａ０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例２）
補強布として上記補強布Ｂ０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布として上記補強布Ｂ０を使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例３）
補強布を使用しなかった以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
補強布を使用しなかった以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例４）
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＯを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＯを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例５）
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＳを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＳを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（比較例６）
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＵを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
背ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物、及び歯ゴム部用の熱可塑性エラストマー組成物として、上記ＴＰＵを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
（実施例３－１～３－４）
補強布として上記補強布Ａ２～Ａ５のそれぞれを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表２に示した。
補強布として上記補強布Ａ２～Ａ５のそれぞれを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表２に示した。
（実施例４－１～４－４）
補強布として上記補強布Ａ６～Ａ９のそれぞれを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＰＴＦＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表２に示した。
補強布として上記補強布Ａ６～Ａ９のそれぞれを使用した以外は、実施例１－１と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＰＴＦＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表２に示した。
（実施例５－１～５－４）
補強布として上記補強布Ｂ２～Ｂ５のそれぞれを使用した以外は、実施例２と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表３に示した。
補強布として上記補強布Ｂ２～Ｂ５のそれぞれを使用した以外は、実施例２と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＵＨＭＷＰＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表３に示した。
（実施例６－１～６－４）
補強布として上記補強布Ｂ６～Ｂ９のそれぞれを使用した以外は、実施例２と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＰＴＦＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表３に示した。
補強布として上記補強布Ｂ６～Ｂ９のそれぞれを使用した以外は、実施例２と同様にして歯付ベルトを製造した。
本実施例で作製した歯付ベルトにおいて、ベルト表面（補強布の表面）におけるＰＴＦＥ粒子の露出量は、上述した方法で測定した。結果を表３に示した。
（評価方法）
実施例及び比較例で製造した歯付ベルトについて、耐久性を評価するための耐久試験１及び２を行った。結果は表に示した。
実施例及び比較例で製造した歯付ベルトについて、耐久性を評価するための耐久試験１及び２を行った。結果は表に示した。
＜耐久試験１＞
耐久試験１は、標準的な走行条件で耐久性を評価する試験である。実施例１－１～１－４、及び実施例２、並びに比較例１～６で製造した歯付ベルトについて行った。
図８は、耐久試験１で使用したベルト走行試験機８０を示す。
ベルト走行試験機８０は、歯数２２歯、歯形８Ｍの駆動プーリ８１と、その右側方に設けられた歯数３３歯、歯形８Ｍの従動プーリ８２とを備える。従動プーリ８２は、軸荷重（デッドウェイト）を負荷できるように左右に可動に設けられている。
耐久試験１は、標準的な走行条件で耐久性を評価する試験である。実施例１－１～１－４、及び実施例２、並びに比較例１～６で製造した歯付ベルトについて行った。
図８は、耐久試験１で使用したベルト走行試験機８０を示す。
ベルト走行試験機８０は、歯数２２歯、歯形８Ｍの駆動プーリ８１と、その右側方に設けられた歯数３３歯、歯形８Ｍの従動プーリ８２とを備える。従動プーリ８２は、軸荷重（デッドウェイト）を負荷できるように左右に可動に設けられている。
特定の実施例及び比較例で製造した歯付ベルト１１０について、ベルト走行試験機８０の駆動プーリ８１及び従動プーリ８２間に巻き掛けると共に、従動プーリ８２に対して右側方に６０８Ｎの軸荷重を負荷してベルト張力を与え、且つ従動プーリ８２に３４．２Ｎ・ｍの回転負荷を与え、室温下において駆動プーリ８１を４２００ｍｉｎ－１の回転数で回転させてベルト走行させた。そして、定期的にベルト走行を停止して背ゴムの背面におけるクラックの発生の有無を目視確認し、クラックの発生が確認されるまでのベルト走行時間を測定した。なお、ベルト走行時間の最長を１０００時間とした。
また、クラックの発生に至らなくても歯欠け又は歯飛びが発生した場合には、その時点で試験を終了した。
また、クラックの発生に至らなくても歯欠け又は歯飛びが発生した場合には、その時点で試験を終了した。
＜耐久試験２＞
耐久試験２は、高負荷条件下での耐久性を評価する試験である。実施例１－１、２、３－１～３－４、４－１～４－４、５－１～５－４及び６－１～６－４で製造した歯付ベルトについて行った。
図９は、耐久試験２で使用したベルト走行試験機９０を示す。
ベルト走行試験機９０は、歯数２４歯、歯形８Ｍの駆動プーリ９１と、その右側方に設けられた歯数３６歯、歯形８Ｍの従動プーリ９２とを備える。従動プーリ９２は、軸荷重（デッドウェイト）を負荷できるように左右に可動に設けられている。
耐久試験２は、高負荷条件下での耐久性を評価する試験である。実施例１－１、２、３－１～３－４、４－１～４－４、５－１～５－４及び６－１～６－４で製造した歯付ベルトについて行った。
図９は、耐久試験２で使用したベルト走行試験機９０を示す。
ベルト走行試験機９０は、歯数２４歯、歯形８Ｍの駆動プーリ９１と、その右側方に設けられた歯数３６歯、歯形８Ｍの従動プーリ９２とを備える。従動プーリ９２は、軸荷重（デッドウェイト）を負荷できるように左右に可動に設けられている。
特定の実施例で製造した歯付ベルト１２０について、ベルト走行試験機９０の駆動プーリ９１及び従動プーリ９２間に巻き掛けると共に、従動プーリ９２に対して右側方に９８０Ｎの軸荷重を負荷してベルト張力を与え、且つ従動プーリ９２に３９．２Ｎ・ｍの回転負荷を与え、室温下において駆動プーリ８１を３０００ｍｉｎ－１の回転数で回転させてベルト走行させた。そして、定期的にベルト走行を停止して歯欠けの有無を目視確認し、歯欠けの発生が確認されるまでのベルト走行時間を測定した。
なお、この耐久試験２では、摩耗による歯欠けと、粘着による歯欠けとが観察された。前者はベルト歯の一部が摩滅して発生する歯欠けであり、後者は、ＵＨＭＷＰＥ粒子、又はＰＴＦＥ粒子が熱によって溶融した状態でベルト歯の表面に粘着し、この粘着した粒子の塊に乗り上げて発生する歯欠けである。
なお、この耐久試験２では、摩耗による歯欠けと、粘着による歯欠けとが観察された。前者はベルト歯の一部が摩滅して発生する歯欠けであり、後者は、ＵＨＭＷＰＥ粒子、又はＰＴＦＥ粒子が熱によって溶融した状態でベルト歯の表面に粘着し、この粘着した粒子の塊に乗り上げて発生する歯欠けである。
表１～３の結果から明らかな通り、本発明の実施形態に係る歯付ベルトによれば、ベルト歯に摩耗や変形が生じにくい。また、高負荷伝動での使用にも適している。
本発明は、熱可塑性エラストマー組成物を歯ゴム部及び背ゴム部の材料に用いた歯付ベルトの技術分野において有用である。
１０、１１０、１２０ 歯付ベルト
１１ ベルト本体
１１ａ 背ゴム部
１１ｂ 歯ゴム部
１２ ベルト歯
１３ 心線
１４ 補強布
１５ 歯底部
３０ ベルト成形型
３１ 歯部形成溝
３２ ゴムスリーブ
８０、９０ ベルト試験機
８１、８２ 駆動プーリ
９１、９２ 従動プーリ
１１ ベルト本体
１１ａ 背ゴム部
１１ｂ 歯ゴム部
１２ ベルト歯
１３ 心線
１４ 補強布
１５ 歯底部
３０ ベルト成形型
３１ 歯部形成溝
３２ ゴムスリーブ
８０、９０ ベルト試験機
８１、８２ 駆動プーリ
９１、９２ 従動プーリ
Claims (7)
- 平帯状の背ゴム部と、前記背ゴム部の内周側に配設されて各々が前記背ゴム部に一体に設けられて歯部を構成する複数の歯ゴム部とを有し、前記背ゴム部及び前記歯ゴム部がともに熱可塑性エラストマー組成物からなるベルト本体と、
前記背ゴム部の内周側の部分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配されて埋設された、カーボンフィラメントを含む心線と、
前記ベルト本体の内周側に設けられた、前記複数の歯ゴム部を被覆する歯部被覆材と、
を備え、
前記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分がポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）であり、
前記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが２５～７０であり、
前記歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが４０～７０であり、かつ前記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さ以上であり、
前記歯部被覆材は、
（ａ）バインダーで処理された織物であって、前記バインダーが、前記織物の内部に充填されるとともに、ベルト表面を構成する前記織物の表面も被覆している織物であり、
前記バインダーは、粒状の摩耗改質剤を含有しており、
前記粒状の摩耗改質剤は、ベルト表面を構成する前記織物の表面に合計１～１５％露出している、歯付ベルト。 - 前記織物は、平織り、綾織り、又は朱子織である請求項１に記載の歯付ベルト。
- 前記織物は、ベルトの長手方向に沿った糸を有し、少なくともベルトの長手方向の糸として、伸縮性を有する糸又は捲縮加工が施された糸が用いられている請求項１又は２に記載の歯付ベルト。
- 前記粒状の摩耗改質剤は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子のうちの少なくとも１種である請求項１～３のいずれかに記載の歯付ベルト。
- 平帯状の背ゴム部と、前記背ゴム部の内周側に配設されて各々が前記背ゴム部に一体に設けられて歯部を構成する複数の歯ゴム部とを有し、前記背ゴム部及び前記歯ゴム部がともに熱可塑性エラストマー組成物からなるベルト本体と、
前記背ゴム部の内周側の部分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配されて埋設された、カーボンフィラメントを含む心線と、
前記ベルト本体の内周側に設けられた、前記複数の歯ゴム部を被覆する歯部被覆材と、
を備え、
前記熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマー成分がポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）であり、
前記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが２５～７０であり、
前記歯ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さが４０～７０であり、かつ前記背ゴム部を構成する熱可塑性エラストマー組成物の硬さ以上であり、
前記歯部被覆材は、
（ｂ）ベルト表面を構成するフィルムの表面、又は当該表面を含む内部に粒状の摩耗改質剤を含有しているポリアミドフィルムであり、
前記粒状の摩耗改質剤は、ベルト表面を構成する前記ポリアミドフィルムの表面に合計１～１５％露出している、歯付ベルト。 - 前記粒状の摩耗改質剤は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粒子及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子のうちの少なくとも１種である請求項５に記載の歯付ベルト。
- 前記エラストマー成分は、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）である請求項１～６のいずれかに記載の歯付ベルト。
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