WO2010134289A1 - 摩擦伝動ベルト及びその製造方法 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
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Abstract
摩擦伝動ベルト（Ｂ）は、ゴム組成物で形成されたベルト本体（１０）がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する。ベルト本体（１０）におけるプーリ接触側表面には、そのプーリ接触側表面を被覆するように粉体層（１６）が複合化して一体に設けられている。
Description
本発明は、ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルト及びその製造方法、並びにそれを用いたベルト伝動装置に関する。
Ｖリブドベルト等の摩擦伝動ベルトについて、ベルト走行時にプーリ上で生じるスリップ音その他の騒音を軽減させる技術が種々提案されている。
例えば、特許文献１には、Ｖリブドベルトの加硫成形後にＶリブ表面にタルク等の粉体を付着させることが開示されている。
特許文献２には、ＶリブドベルトのＶリブ表面に短繊維の一部が突出するように設けられ、その短繊維の突出部を埋め込むようにタルク等の粉体を付着させることが開示されている。
特許文献３には、加硫成型したベルトスリーブの表面に接着剤を塗布し、その上に短繊維を吹き付けることにより、Ｖリブ表面に短繊維が強固に付着したＶリブドベルトを製造することが開示されている。
特許文献４には、内周面にＶリブ型を刻印した外型の内周面に接着剤塗布し、その上に短繊維を吹き付けて付着させる一方、内型に未架橋ゴム組成物及び心線をセットすることにより、Ｖリブ表面に短繊維が付着したＶリブドベルトを製造することが開示されている。
本発明は、ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルトであって、
上記ベルト本体におけるプーリ接触側表面には、そのプーリ接触側表面を被覆するように粉体層が複合化して一体に設けられている。
上記ベルト本体におけるプーリ接触側表面には、そのプーリ接触側表面を被覆するように粉体層が複合化して一体に設けられている。
本発明は、ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルトであって、
ベルト成形型におけるプーリ接触側部分を形成するための成型面に予め粉体を吹き付けて粉体の層を設け、そこにベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させて架橋させることにより製造されたものである。
ベルト成形型におけるプーリ接触側部分を形成するための成型面に予め粉体を吹き付けて粉体の層を設け、そこにベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させて架橋させることにより製造されたものである。
本発明は、上記摩擦伝動ベルトが複数のプーリに巻き掛けられたベルト伝動装置である。
本発明は、ベルト成形型におけるプーリ接触側部分を形成するための成型面に、ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させて架橋させる摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させる前に予めベルト成形型の成型面に粉体を吹き付けて粉体の層を設ける。
ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させる前に予めベルト成形型の成型面に粉体を吹き付けて粉体の層を設ける。
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び２は、本実施形態に係るＶリブドベルトＢ（摩擦伝動ベルト）を示す。本実施形態に係る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等に用いられるものである。本実施形態に係るＶリブドベルトＢは、例えば、ベルト周長７００～３０００ｍｍ、ベルト幅１０～３６ｍｍ、及びベルト厚さ４．０～５．０ｍｍである。
本実施形態に係るＶリブドベルトＢは、ベルト内周側の圧縮ゴム層１１と中間の接着ゴム層１２とベルト外周側の背面ゴム層１３との三重層に構成されたＶリブドベルト本体１０を備えており、接着ゴム層１２には、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た心線１４が埋設されている。
圧縮ゴム層１１は、複数のＶリブ１５がベルト内周側に垂下するように設けられている。複数のＶリブ１５は、各々がベルト長さ方向に延びる断面略逆三角形の突条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１５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、３～６個である（図１では、リブ数が６）。圧縮ゴム層１１は、原料ゴムに種々の配合剤が配合されて混練され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ゴム組成物で形成されている。
圧縮ゴム層１１を形成するゴム組成物の原料ゴムは、例えば、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）、水素添加アクリロニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）等が挙げられる。原料ゴムは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。
配合剤としては、カーボンブラックなどの補強材、加硫促進剤、架橋剤、老化防止剤、軟化剤等が挙げられる。
補強材としては、カーボンブラックでは、例えば、チャネルブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ－３３９、ＨＡＦ、Ｎ－３５１、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ、Ｎ－２３４などのファーネスブラック；ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラック；アセチレンブラックが挙げられる。補強剤としてはシリカも挙げられる。補強剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。補強材は、耐摩耗性及び耐屈曲性のバランスが良好となるという観点から、原料ゴム１００質量部に対する配合量が３０～８０質量部であることが好ましい。
加硫促進剤としては、酸化マグネシウムや酸化亜鉛（亜鉛華）などの金属酸化物、金属炭酸塩、ステアリン酸などの脂肪酸及びその誘導体等が挙げられる。加硫促進剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。加硫促進剤は、原料ゴム１００質量部に対する配合量が例えば０．５～８質量部である。
架橋剤としては、例えば、硫黄、有機過酸化物が挙げられる。架橋剤として、硫黄を用いたものでもよく、また、有機過酸化物を用いたものでもよく、さらには、それらの両方を併用したものでもよい。架橋剤は、硫黄の場合、原料ゴム１００質量部に対する配合量が０．５～４．０質量部であることが好ましく、有機過酸化物の場合、原料ゴム１００質量部に対する配合量が例えば０．５～８質量部である。
老化防止剤としては、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、フェノール系、亜リン酸エステル系のものが挙げられる。老化防止剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。老化防止剤は、原料ゴム１００質量部に対する配合量が例えば０～８質量部である。
軟化剤としては、例えば、石油系軟化剤、パラフィンワックスなどの鉱物油系軟化剤、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイルなどの植物油系軟化剤が挙げられる。軟化剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。石油系軟化剤以外の軟化剤は、原料ゴム１００質量部に対する配合量が例えば２～３０質量部である。
なお、配合剤として、スメクタイト族、バーミュライト族、カオリン族等の層状珪酸塩が含まれていてもよい。
圧縮ゴム層１１は、単一種のゴム組成物で構成されていてもよく、また、複数種のゴム組成物が積層されて構成されていてもよい。例えば、圧縮ゴム層１１は、図３に示すように、摩擦係数低減材が配合されたプーリ接触側表面層１１ａとその内側に積層された内部ゴム層１１ｂとを有していてもよい。摩擦係数低減材としては、例えば、ナイロン短繊維、ビニロン短繊維、アラミド短繊維、ポリエステル短繊維、綿短繊維などの短繊維や超高分子量ポリエチレン樹脂等が挙げられる。また、内部ゴム層１１ｂには短繊維や摩擦係数低減材が配合されていないことが好ましい。
圧縮ゴム層１１には、プーリ接触側表面であるＶリブ１５表面を被覆するように粉体層１６が複合化して一体に設けられている。Ｖリブドベルトの加硫成型後にＶリブ表面にタルク等の粉体を吹き付けて付着させた場合、ベルト走行時のプーリとの接触により短時間でＶリブ表面に付着した粉体が脱落してしまうという問題、特に、雨天時に被水すると、粉体が水で流されて極めて容易にＶリブ表面から脱落し、粉体による異音防止効果が消失してしまうという問題がある。しかしながら、本実施形態に係るＶリブドベルトＢによれば、Ｖリブドベルト本体１０における圧縮ゴム層１１のプーリ接触側表面であるＶリブ１５表面を被覆するように粉体層１６が設けられ、その粉体層１６の粉体が加硫成型時の高温及び高圧により圧縮ゴム層１１を形成するゴム組成物に複合化して一体となっているので、プーリとの間で生じるスリップ音の抑制効果を長期に亘って得ることができる。また、粉体層１６による摩擦係数の低減効果もあるので、プーリとの接触による摩耗も抑えることができ、さらに、粉体層１６表面の凹凸により被水時のハイドロプレーニングを防止（水切り）して被水によるスリップを防止することができる。
粉体層１６は、プーリ接触側表面であるＶリブ１５表面全体を被覆するように設けられていてもよく、また、例えば、ベルト半周分のＶリブ１５表面のみ、或いは、ベルト幅方向の内側又は外側のＶリブ１５表面のみのように、プーリ接触側表面であるＶリブ１５表面を部分的に被覆するように設けられていてもよい。粉体層１６を形成する粉体は、その一部分が圧縮ゴム層１１に埋まって複合化していることが好ましい。粉体層１６の厚さは、Ｖリブドベルト本体１０のゴム表面が露出する程度であることが好ましく、具体的には、０．１～２００μｍであることが好ましく、１．０～１００μｍであることがより好ましい。
粉体層１６を形成する粉体としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、層状珪酸塩等が挙げられる。粉体は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種が混合されて構成されていてもよい。粉体の粒径は０．１～１５０μｍであることが好ましく、０．５～６０μｍであることがより好ましい。ここで、粒径とは、ふるい分け法によって測定した試験用ふるいの目開きで表したもの、沈降法によるストークス相当径で表したもの、及び光散乱法による球相当径、並びに電気抵抗試験方法による球相当値で表したもののいずれかである。
層状珪酸塩としては、スメクタイト族、バーミュライト族、カオリン族が挙げられる。スメクタイト族としては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト等が挙げられる。バーミュライト族としては、例えば、３八面体型バーミュライト、２八面体型バーミュライト等が挙げられる。カオリン族としては、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト、リザーダイト、アメサイト、クリソタイル等が挙げられる。層状珪酸塩は、これらのうちスメクタイト族のモンモリロナイトが好ましい。
耐摩耗性を高める観点からは、圧縮ゴム層１１のプーリ接触側表面であるＶリブ１５表面を被覆するように設けられた粉体層１６から先端部が突出するように多数の短繊維１７が設けられていることが好ましい。短繊維１７は、基端部が圧縮ゴム層１１に埋まり、粉体層１６を貫通して先端部が表面から突出していることが好ましい。
短繊維１７としては、例えば、ナイロン短繊維、ビニロン短繊維、アラミド短繊維、ポリエステル短繊維、綿短繊維が挙げられる。短繊維１７は、長繊維を長さ方向に沿って所定長に切断して製造される。短繊維１７は、例えば、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス水溶液（以下「ＲＦＬ水溶液」という。）等に浸漬した後に加熱する接着処理が施されたものであってもよい。短繊維１７は、例えば、長さが０．２～５．０ｍｍ、繊維径が１０～５０μｍである。
接着ゴム層１２は、断面横長矩形の帯状に構成されており、厚さが例えば１．０～２．５ｍｍである。背面ゴム層１３も、断面横長矩形の帯状に構成されており、厚さが例えば０．４～０．８ｍｍである。背面ゴム層１３の表面は、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た形態に形成されていることが好ましい。接着ゴム層１２及び背面ゴム層１３は、原料ゴムに種々の配合剤が配合されて混練され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ゴム組成物で形成されている。背面ゴム層１３は、ベルト背面が接触する平プーリとの接触で粘着が生じるのを抑制する観点から、接着ゴム層１２よりもやや硬めのゴム組成物で形成されていることが好ましい。なお、圧縮ゴム層１１と接着ゴム層１２とでＶリブドベルト本体１０を構成し、背面ゴム層１３の代わりに、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で形成された織布、編物、不織布等で構成された補強布が設けられた構成であってもよい。
接着ゴム層１２及び背面ゴム層１３を形成するゴム組成物の原料ゴムとしては、例えば、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）、水素添加アクリロニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）等が挙げられる。接着ゴム層１２及び背面ゴム層１３の原料ゴムは圧縮ゴム層１１の原料ゴムと同一であることが好ましい。
配合剤としては、圧縮ゴム層１１と同様、例えば、カーボンブラックなどの補強材、加硫促進剤、架橋剤、老化防止剤、軟化剤等が挙げられる。
圧縮ゴム層１１、接着ゴム層１２、及び背面ゴム層１３は、別配合のゴム組成物で形成されていてもよく、また、同じ配合のゴム組成物で形成されていてもよい。
心線１４は、ポリエステル繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）、アラミド繊維、ビニロン繊維等の撚り糸で構成されている。心線１４は、Ｖリブドベルト本体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。
図４は、本実施形態に係るＶリブドベルトＢを用いた自動車の補機駆動ベルト伝動装置２０のプーリレイアウトを示す。この補機駆動ベルト伝動装置２０は、ＶリブドベルトＢが４つのリブプーリ及び２つの平プーリの６つのプーリに巻き掛けられて動力を伝達するサーペンタインドライブ方式のものである。
この補機駆動ベルト伝動装置２０は、最上位置のパワーステアリングプーリ２１、そのパワーステアリングプーリ２１の下方に配置されたＡＣジェネレータプーリ２２、パワーステアリングプーリ２１の左下方に配置された平プーリのテンショナプーリ２３と、そのテンショナプーリ２３の下方に配置された平プーリのウォーターポンププーリ２４と、テンショナプーリ２３の左下方に配置されたクランクシャフトプーリ２５と、そのクランクシャフトプーリ２５の右下方に配置されたエアコンプーリ２６と、を備えている。これらのうち、平プーリであるテンショナプーリ２３及びウォーターポンププーリ２４以外は全てリブプーリである。これらのリブプーリ及び平プーリは、例えば、金属のプレス加工品や鋳物、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂成形品で構成されており、また、プーリ径がφ５０～１５０ｍｍである。
この補機駆動ベルト伝動装置２０では、ＶリブドベルトＢは、Ｖリブ１５側が接触するようにパワーステアリングプーリ２１に巻き掛けられ、次いで、ベルト背面が接触するようにテンショナプーリ２３に巻き掛けられた後、Ｖリブ１５側が接触するようにクランクシャフトプーリ２５及びエアコンプーリ２６に順に巻き掛けられ、さらに、ベルト背面が接触するようにウォーターポンププーリ２４に巻き掛けられ、そして、Ｖリブ１５側が接触するようにＡＣジェネレータプーリ２２に巻き掛けられ、最後にパワーステアリングプーリ２１に戻るように設けられている。プーリ間で掛け渡されるＶリブドベルトＢの長さであるベルトスパン長は例えば５０～３００ｍｍである。プーリ間で生じ得るミスアライメントは０～２°である。
Ｖリブドベルトの加硫成型後にＶリブ表面にタルク等の粉体を吹き付けて付着させた場合、ベルト走行時のプーリとの接触により短時間でＶリブ表面に付着した粉体が脱落してしまい、また、雨天時に被水すると、粉体が水で流されて極めて容易にＶリブ表面から脱落し、粉体による異音防止効果が消失してしまう。しかしながら、この補機駆動ベルト伝動装置２０によれば、ＶリブドベルトＢのＶリブドベルト本体１０における圧縮ゴム層１１のプーリ接触側表面であるＶリブ１５表面を被覆するように粉体層１６が複合化して一体に設けられているので、パワーステアリングプーリ２１等のリブプーリとの間で生じるスリップ音の抑制効果を長期に亘って得ることができる。
次に、本実施形態に係るＶリブドベルトＢの製造方法の一例について図５～１０に基づいて説明する。
本実施形態に係るＶリブドベルトＢの製造では、図５及び６に示すように、同心状に設けられた、各々、円筒状の内型３１（ゴムスリーブ）及び外型３２からなるベルト成形型３０を用いる。
このベルト成形型３０では、内型３１は、ゴム等の可撓性材料で形成されている。内型３１の外周面は成型面に構成されており、その内型３１の外周面には、織布の布目形成模様等が設けられている。外型３２は、金属等の剛性材料で形成されている。外型３２の内周面は成型面に構成されており、その外型３２の内周面には、Ｖリブ形成溝３３が軸方向に一定ピッチで設けられている。また、外型３２には、水蒸気等の熱媒体や水等の冷媒体を流通させて温調する温調機構が設けられている。そして、このベルト成形型３０では、内型３１を内部から加圧膨張させるための加圧手段が設けられている。
本実施形態に係るＶリブドベルトＢの製造において、まず、原料ゴムに各配合物を配合し、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機で混練し、得られた未架橋ゴム組成物をカレンダー成形等によってシート状に成形して圧縮ゴム層１１用の未架橋ゴムシート１１’（ベルト形成用の未架橋ゴム組成物）を作製する。同様に、接着ゴム層１２用及び背面ゴム層１３用の未架橋ゴムシート１２’，１３’も作製する。また、心線１４となる撚り糸１４’をＲＦＬ水溶液に浸漬して加熱する接着処理を行った後、撚り糸１４’をゴム糊に浸漬して加熱乾燥する接着処理を行う。
次いで、図７に示すように、外型３２の内周面のプーリ接触側部分を形成するための成型面に粉体を吹き付けて粉体の層１６’を設ける。粉体の層１６’の厚さは０．１～２００μｍとすることが好ましく、１．０～１００μｍとすることがより好ましい。また、このとき、外型３２への付着性を高める観点から、吹き付ける粉体を例えば１０～１００ｋＶの電圧をかけて帯電させることが好ましい。なお、粉体の吹き付けは一般の粉体塗装装置を用いて行うことができる。
一方、図８に示すように、内型３１の外周面の成型面には、背面ゴム層１３用の未架橋ゴムシート１３’、及び接着ゴム層１２用の未架橋ゴムシート１２’を順に巻き付けて積層し、その上から心線１４用の撚り糸１４’を円筒状の内型３１に対して螺旋状に巻き付け、さらにその上から接着ゴム層１２用の未架橋ゴムシート１２’及び圧縮ゴム層１１用の未架橋ゴムシート１１’を順に巻き付けて積層する。なお、図３に示すような構成のＶリブドベルトＢを製造する場合には、圧縮ゴム層１１用の未架橋ゴムシート１１’として、プーリ接触側表面層１１ａ用と内部ゴム層１１ｂ用とで異なるゴム組成物を用いてもよい。
Ｖリブ１５表面に短繊維１７を露出させる場合には、最外周の圧縮ゴム層１１用の未架橋ゴムシート１１’の外周面にトルエン等の有機溶剤或いは接着剤を塗布した後、その上に短繊維１７を吹き付けて短繊維１７の層１７’を設ける。短繊維１７の層の厚さは１０～３００μｍとすることが好ましく、５０～２００μｍとすることがより好ましい。なお、短繊維の吹き付けは特許文献４にも開示されているような一般のスプレー式の短繊維吹付装置を用いて行うことができる。
次いで、図９に示すように、内型３１を外型３２の中に位置付けて密閉する。このとき、内型３１の内部が密封状態となる。
続いて、外型３２を加熱すると共に、内型３１の密封された内部に高圧空気等を注入して加圧する。このとき、図１０に示すように、内型３１が膨張し、外型３２の成型面に、ベルト形成用の未架橋ゴムシート１１，１２，１３が圧接し、また、それらの架橋が進行して一体化すると共に撚り糸１４’と複合化し、最終的に、円筒状のベルトスラブが成型される。また、予め外型３２の成型面に粉体を吹き付けて設けた粉体の層１６’はベルトスラブの外周面を被覆するように複合化して粉体層１６に構成される。このベルトスラブの成型温度は例えば１００～１８０℃、成型圧力は例えば０．５～２．０ＭＰａ、成型時間は例えば１０～６０分である。
そして、内型３１の内部を減圧して密閉を解き、内型３１と外型３２との間で成型されたベルトスラブを取り出し、それを所定幅に輪切りして表裏を裏返すことにより、ＶリブドベルトＢが得られる。
なお、本実施形態では、摩擦伝動ベルトとしてＶリブドベルトＢを示したが、特にこれに限定されるものではなく、ローエッジタイプのＶベルト等であってもよい。
また、本実施形態では、ベルト伝動装置として自動車の補機駆動ベルト伝動装置２０を示したが、特にこれに限定されるものではなく、一般産業用等のベルト伝動装置であってもよい。
（Ｖリブドベルト）
＜実施例１＞
ＥＰＤＭ組成物の圧縮ゴム層用、接着ゴム層用、及び背面ゴム層用それぞれの未架橋ゴムシート、並びに心線用の撚り糸を準備した。
＜実施例１＞
ＥＰＤＭ組成物の圧縮ゴム層用、接着ゴム層用、及び背面ゴム層用それぞれの未架橋ゴムシート、並びに心線用の撚り糸を準備した。
具体的には、圧縮ゴム層のプーリ接触側表面層用の未架橋ゴムシートは、ＥＰＤＭ（ダウケミカル社製、商品名：Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ４６４０、エチレン含量５５質量％、プロピレン含量４０質量％、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）５．０質量％、ムーニー粘度４０ＭＬ１＋４（１２５℃））を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名：ショウワブラックＩＰ２００カーボン）５０質量部、パラフィンオイル（日本サン化学社製、商品名：サンフレックス２２８０）８質量部、加硫剤（細井化学社製 商品名：オイル硫黄）１．６質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＥＰ－１５０）２．８質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＳＡ）１．２質量部、加硫助剤（花王社製 ステアリン酸）１質量部、加硫助剤（堺化学社製 酸化亜鉛）５質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：２２４）２質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＢ）１質量部、及び超高分子量ポリエチレン（三井化学社製 商品名：ハイゼックスミリオン２４０Ｓ）４０質量部を配合したものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダロールで圧延したもので構成した。
圧縮ゴム層の内部ゴム層用の未架橋ゴムシートは、ＥＰＤＭ（ダウケミカル社製、商品名：Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ４６４０）を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名：ショウワブラックＩＰ２００カーボン）７０質量部、パラフィンオイル（日本サン化学社製、商品名：サンフレックス２２８０）８質量部、加硫剤（細井化学社製 商品名：オイル硫黄）１．６質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＥＰ－１５０（加硫促進剤ＤＭ（ジベンゾチアジスルフィド）とＴＴ（テトラメチルチウラムスルフィド）とＥＺ（ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛）との混合物））２．８質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＳＡ（Ｎ－オキシジエチレン－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド））１．２質量部、加硫助剤（花王社製 ステアリン酸）１質量部、加硫助剤（堺化学社製 酸化亜鉛）５質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：２２４（ＴＭＤＱ：２，２，４-トリメチル-１，２-ジヒドロキノリン））２質量部、及び老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＢ（２-メルカプトベンツイミダゾール））１質量部を配合したものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダロールで圧延したもので構成した。
圧縮ゴム層の内部ゴム層用の未架橋ゴムシートは、ＥＰＤＭ（ダウケミカル社製、商品名：Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ４６４０）を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名：ショウワブラックＩＰ２００カーボン）７０質量部、パラフィンオイル（日本サン化学社製、商品名：サンフレックス２２８０）８質量部、加硫剤（細井化学社製 商品名：オイル硫黄）１．６質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＥＰ－１５０（加硫促進剤ＤＭ（ジベンゾチアジスルフィド）とＴＴ（テトラメチルチウラムスルフィド）とＥＺ（ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛）との混合物））２．８質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＳＡ（Ｎ－オキシジエチレン－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド））１．２質量部、加硫助剤（花王社製 ステアリン酸）１質量部、加硫助剤（堺化学社製 酸化亜鉛）５質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：２２４（ＴＭＤＱ：２，２，４-トリメチル-１，２-ジヒドロキノリン））２質量部、及び老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＢ（２-メルカプトベンツイミダゾール））１質量部を配合したものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダロールで圧延したもので構成した。
接着ゴム層用の未架橋ゴムシートは、ＥＰＤＭ（ダウケミカル社製、商品名：Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ４６４０）を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＨＡＦカーボン）５０質量部、シリカ（トクヤマ社製 商品名：トクシールＧｕ）２０質量部、パラフィンオイル（日本サン化学社製、商品名：サンフレックス２２８０）２０質量部、加硫剤（細井化学社製 商品名：オイル硫黄）３質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＥＰ－１５０）２．５質量部、加硫助剤（花王社製 ステアリン酸）１質量部、加硫助剤（堺化学社製 酸化亜鉛）５質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：２２４）２質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＢ）１質量部、粘着付与剤（日本ゼオン社製 商品名：石油樹脂クイントンＡ－１００）５質量部、及び短繊維（綿粉）２質量部を配合したものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダロールで圧延したもので構成した。
背面ゴム層用の未架橋ゴムシートは、ＥＰＤＭ（ダウケミカル社製、商品名：Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ４６４０）を原料ゴムとして、この原料ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＨＡＦカーボン）６０質量部、パラフィンオイル（日本サン化学社製、商品名：サンフレックス２２８０）８質量部、加硫剤（細井化学社製 商品名：オイル硫黄）１．６質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＥＰ－１５０）２．８質量部、加硫促進剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＳＡ）１．２質量部、加硫助剤（花王社製 ステアリン酸）１質量部、加硫助剤（堺化学社製 酸化亜鉛）５質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：２２４）２質量部、老化防止剤（大内新興化学社製 商品名：ＭＢ）１質量部、及び短繊維（旭化成社製 商品名：ナイロン６６、タイプＴ－５）１３質量部を配合したものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダロールで圧延したもので構成した。
心線用の撚り糸は、帝人社製のポリエステル繊維の１１００ｄｔｅｘ／２×３（上撚り数９．５Ｔ／１０ｃｍ（Ｚ）、下撚り数２．１９Ｔ／１０ｃｍ）構成のものとした。この撚り糸には、固形分濃度２０質量％であるイソシアネートのトルエン溶液に浸漬した後に２４０℃で４０秒間加熱乾燥させる処理、ＲＦＬ水溶液に浸漬した後に２００℃で８０秒間加熱乾燥させる処理、及び接着ゴム層用ゴム組成物をトルエンに溶解させたゴム糊に浸漬した後に６０℃で４０秒間加熱乾燥させる処理を順に施した。
なお、ＲＦＬ水溶液は、水に、レゾルシン、ホルマリン（３７質量％）、及び水酸化ナトリウムを加えて攪拌し、その後に水を追加して攪拌しながら５時間熟成させることにより（レゾルシン（Ｒ）のモル）／（ホルマリン（Ｆ）のモル）＝０．５のＲＦ水溶液を調製し、このＲＦ水溶液に、固形分濃度が４０質量％であるクロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）ラテックス（Ｌ）を、（ＲＦの固形分質量）／（Ｌの固形分質量）＝０．２５となるように加え、さらに固形分濃度が２０質量％となるように水を追加して攪拌しながら１２時間熟成させることにより調製した。
そして、表面が平滑な円筒ドラム上にゴムスリーブを被せ、その上に背面ゴム層用の未架橋ゴムシート、及び接着ゴム層用の未架橋ゴムシートを順に巻き付けた後、その上に接着処理を施した撚り糸を螺旋状に巻き付け、その上にさらに接着ゴム層用の未架橋ゴムシート、圧縮ゴム層のプーリ接触側表面層用の未架橋ゴムシート、及び圧縮ゴム層の内部ゴム層用の未架橋ゴムシートを順に巻き付けてゴムスリーブ上に積層体を形成し、その積層体の外周面にトルエンを塗布した後、ナイロン短繊維（ローディア社製 商品名：ローディアＳＤ、繊維長０．６ｍｍ）を吹き付けて短繊維の層を設けた。
一方、外型の内周面に１００ｋＶで帯電させたタルクの粉体（富士タルク社製 商品名：ＤＳ－３４、粒径２０μｍ）を吹き付けて粉体層を設け、そこに上記積層体をセットすると共に、その外型を内型に被せて密閉した。
次いで、外型を加熱すると共に内型の密封された内部を加圧することによりベルトスラブを加硫成型した。成型温度は１７０℃、成型圧力は１．０ＭＰａ、成型時間は３０分とした。
このベルトスラブから製造したＶリブドベルトを実施例１とした。この実施例１のＶリブドベルトとして、リブ数が３個のもの（ベルト幅１０．６８ｍｍ）と６個のもの（ベルト幅２１．３６ｍｍ）を作製した。なお、いずれも、ベルト周長が１１１５ｍｍ、ベルト厚さが４．３ｍｍ、及びＶリブ高さが２．０ｍｍである。
＜実施例２＞
短繊維の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトを実施例２とした。
短繊維の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトを実施例２とした。
＜比較例１＞
粉体の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトのＶリブ表面に加硫成型後に粉体を吹き付けたものを比較例１とした。
粉体の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトのＶリブ表面に加硫成型後に粉体を吹き付けたものを比較例１とした。
＜比較例２＞
粉体の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例２とした。
粉体の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例２とした。
＜比較例３＞
内型に設けた最外周の圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートの外周面への短繊維の吹き付ける代わりに、外型の内周面にウレタン系の接着剤を塗布した後、その上に短繊維を吹き付けて短繊維の層を設けたことを除いて比較例２と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例３とした。
内型に設けた最外周の圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートの外周面への短繊維の吹き付ける代わりに、外型の内周面にウレタン系の接着剤を塗布した後、その上に短繊維を吹き付けて短繊維の層を設けたことを除いて比較例２と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例３とした。
＜比較例４＞
内型に設けた最外周の圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートの外周面にウレタン系の接着剤を塗布した後、その上に短繊維を吹き付けて短繊維の層を設けたことを除いて比較例２と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例４とした。
内型に設けた最外周の圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートの外周面にウレタン系の接着剤を塗布した後、その上に短繊維を吹き付けて短繊維の層を設けたことを除いて比較例２と同一の方法により製造したＶリブドベルトを比較例４とした。
＜比較例５＞
粉体及び短繊維の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトのＶリブ表面に接着剤を塗布した後、短繊維を吹き付けたものを比較例５とした。
粉体及び短繊維の吹き付けを行わなかったことを除いて実施例１と同一の方法により製造したＶリブドベルトのＶリブ表面に接着剤を塗布した後、短繊維を吹き付けたものを比較例５とした。
（試験評価方法）
＜ベルト耐久性試験＞
図１１は、ベルト耐久試験用のベルト試験走行機４０のプーリレイアウトを示す。
＜ベルト耐久性試験＞
図１１は、ベルト耐久試験用のベルト試験走行機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、各々、プーリ径が１２０ｍｍのリブプーリである大径従動プーリ４１及び駆動プーリ４２が上下に間隔をおいて設けられ、また、それらの上下方向中間にプーリ径が７０ｍｍの平プーリであるアイドラプーリ４３が設けられ、さらに、アイドラプーリ４３の右方にプーリ径が４５ｍｍのリブプーリである小径従動プーリ４４が設けられている。そして、このベルト走行試験機４０は、ＶリブドベルトＢのＶリブ側がリブプーリである大径従動プーリ４１、駆動プーリ４２、及び小径従動プーリ４４に接触すると共に背面側が平プーリであるアイドラプーリ４３に接触して巻き掛けられるように構成されている。なお、アイドラプーリ４３及び小径従動プーリ４４のそれぞれはＶリブドベルトＢの巻き掛け角度が９０°となるように位置付けられている。また、小径従動プーリ４４は、ＶリブドベルトＢにベルト張力を負荷できるように横方向に可動に構成されている。
実施例１～２及び比較例１～５のそれぞれのリブ数が３個のものについて、上記ベルト走行試験機４０にセットし、大径従動プーリ４１に１１．８ｋＷの回転負荷を与え、また、ベルト張力が負荷されるように小径従動プーリ４４に側方に６８６Ｎのデッドウェイトを負荷し、雰囲気温度１２０℃の下、駆動プーリ４２を４９００ｒｐｍの回転数で回転させてベルト走行させた。そして、ＶリブドベルトＢの圧縮ゴム層にクラックが発生して、それが心線に達するまでの走行時間を測定し、それを耐久走行時間とした。
＜ベルト走行時音試験＞
図１２は、ベルト走行時音試験用のベルト試験走行機５０のプーリレイアウトを示す。
図１２は、ベルト走行時音試験用のベルト試験走行機５０のプーリレイアウトを示す。
このベルト走行試験機５０は、左下位置にプーリ径が８０ｍｍのリブプーリである駆動プーリ５１が設けられ、その右側方にプーリ径が１３０ｍｍのフェノール樹脂製のリブプーリである第１従動プーリ５２が設けられ、また、それらの間にプーリ径が８０ｍｍである平プーリである第２従動プーリ５３が設けられ、さらに、その上方にプーリ径が６０ｍｍのリブプーリである第３従動プーリ５４が設けられている。そして、このベルト走行試験機５０は、ＶリブドベルトＢのＶリブ側がリブプーリである駆動プーリ５１、第１従動プーリ５２、及び第３従動プーリ５４に接触すると共に背面側が平プーリである第２従動プーリ５３に接触して巻き掛けられるように構成されている。なお、第３従動プーリ５４は、ＶリブドベルトＢにベルト張力を負荷できるように上下方向に可動に構成されている。また、第１従動プーリ５２と第２従動プーリ５３との間には３°のミスアライメントが設けられている。
実施例１～２及び比較例１～５のそれぞれのリブ数が６個のものについて、上記ベルト走行試験機５０にセットし、ベルト張力が負荷されるように第３従動プーリ５４に上方に３８０Ｎのデッドウェイトを負荷し、雰囲気温度５℃の下、駆動プーリ４２を７５０ｒｐｍの回転数で回転させてベルト走行させた。そして、特定の異音が発生するまでのベルト走行時間を測定し、それを音発生走行時間とした。なお、試験は最長５００時間で打ち切った。
（試験評価結果）
表１に試験結果を示す。
表１に試験結果を示す。
耐久走行時間は、実施例１が７９４時間、及び実施例２が８１７時間、並びに比較例１が８８２時間、比較例２が７５２時間、比較例３が３６７時間、比較例４が２１４時間、及び比較例５が９８時間であった。比較例４及び５では接着剤の割れも観察された。
音発生走行時間は、実施例１が５００時間打ち切り、及び実施例２が４８８時間、並びに比較例１が３時間、比較例２が０時間（走行初期より発音）、比較例３が１０４時間、比較例４が１５４時間、及び比較例５が２３７時間であった。音発生時において、比較例１では粉体が、比較例４及び５では短繊維が、それぞれＶリブ表面に観察されなかった。
本発明は、ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルト及びその製造方法、並びにそれを用いたベルト伝動装置について有用である。
Ｂ Ｖリブドベルト（摩擦伝動ベルト）
１０ Ｖリブドベルト本体
１１ 圧縮ゴム層
１１ａ プーリ接触側表面層
１１ｂ 内部ゴム層
１１’ 圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシート（ベルト形成用の未架橋ゴム組成物）
１６ 粉体層
１６’ 粉体の層
１７ 短繊維
１７’ 短繊維の層
３０ ベルト成形型
１０ Ｖリブドベルト本体
１１ 圧縮ゴム層
１１ａ プーリ接触側表面層
１１ｂ 内部ゴム層
１１’ 圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシート（ベルト形成用の未架橋ゴム組成物）
１６ 粉体層
１６’ 粉体の層
１７ 短繊維
１７’ 短繊維の層
３０ ベルト成形型
Claims (15)
- ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルトであって、
上記ベルト本体におけるプーリ接触側表面には、そのプーリ接触側表面を被覆するように粉体層が複合化して一体に設けられている摩擦伝動ベルト。 - ゴム組成物で形成されたベルト本体がプーリに巻き掛けられて動力を伝達する摩擦伝動ベルトであって、
ベルト成形型におけるプーリ接触側部分を形成するための成型面に予め粉体を吹き付けて粉体の層を設け、そこにベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させて架橋させることにより製造された摩擦伝動ベルト。 - 請求項１又は２に記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層は、プーリ接触側表面全体を被覆するように設けられている摩擦伝動ベルト。 - 請求項１又は２に記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層は、プーリ接触側表面を部分的に被覆するように設けられている摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層を形成する粉体は、その一部分が上記ベルト本体を形成するゴム組成物に埋まっている摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層の厚さが０．１～２００μｍである摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層を形成する粉体は、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、及び層状珪酸塩のうち少なくとも一種を含む摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至７のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記粉体層を形成する粉体の粒径が０．１～１５０μｍである摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至８のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記プーリ接触側表面を被覆するように設けられた上記粉体層から先端部が突出するように多数の短繊維が設けられている摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至９のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトにおいて、
上記ベルト本体は、摩擦係数低減材が配合されたプーリ接触側表面層とその内側に積層された内部ゴム層とを有する摩擦伝動ベルト。 - 請求項１乃至１０のいずれかに記載された摩擦伝動ベルトが複数のプーリに巻き掛けられたベルト伝動装置。
- 請求項１１に記載されたベルト伝動装置において、
自動車の補機駆動用であるベルト伝動装置。 - ベルト成形型におけるプーリ接触側部分を形成するための成型面に、ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させて架橋させる摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させる前に予めベルト成形型の成型面に粉体を吹き付けて粉体の層を設ける摩擦伝動ベルトの製造方法。 - 請求項１３に記載された摩擦伝動ベルトの製造方法において、
ベルト成形型の成型面に吹き付ける粉体を帯電させる摩擦伝動ベルトの製造方法。 - 請求項１３又は１４に記載された摩擦伝動ベルトの製造方法において、
ベルト形成用の未架橋ゴム組成物を圧接させる前に予め未架橋ゴム組成物の表面に短繊維を吹き付けて短繊維の層を設ける摩擦伝動ベルトの製造方法。
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