WO2017179688A1 - 摩擦伝動ベルト - Google Patents
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Abstract
本発明は、ベルト長手方向に延びる芯体の少なくとも一部と接する接着ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、前記接着ゴム層が、ゴム成分及びフィラーを含む第1の加硫ゴム組成物で形成され、前記フィラーが、実質的にシリカを含まず、ゴム成分100質量部に対して30質量部以上のカーボンブラックを含み、かつ前記芯体が、ゴム成分及びシリカを含む第2の加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層を表面に有する摩擦伝動ベルトに関する。
Description
本発明は、VベルトやVリブドベルトなどの摩擦伝動面がV字状に傾斜して形成される摩擦伝動ベルトに関し、詳しくは耐界面剥離、耐摩耗性及び低摩擦係数などの力学特性に優れる摩擦伝動ベルトに関する。
従来から、動力を伝達する伝動ベルトとして、Vベルト、Vリブドベルト、平ベルトなどの摩擦伝動ベルトが知られている。摩擦伝動面(V字状側面)がV角度で形成されるVベルトやVリブドベルトは、駆動プーリと従動プーリとの間に張力をかけて巻き掛けられ、V字状側面がプーリのV溝と接触した状態で二軸間を回転走行する。その過程において、V字状側面とプーリV溝との間の推力により発生する摩擦に伴うエネルギーを利用して動力の伝達を行う。これらの摩擦伝動ベルトは、ゴム本体中(圧縮ゴム層と伸張ゴム層との間)にベルト長手方向に沿って芯体が埋設されており、この芯体が駆動プーリからの動力を従動プーリへ伝達する役割を担っている。また、芯体とゴムとの接着性を高めるために、通常、接着ゴム層が設けられている。
Vベルトには、摩擦伝動面(V字状側面)が露出したゴム層であるローエッジ(Raw-Edge)タイプ(ローエッジVベルト)と、摩擦伝動面(V字状側面)がカバー布で覆われたラップド(Wrapped)タイプ(ラップドVベルト)とがあり、摩擦伝動面の表面性状(ゴム層とカバー布との摩擦係数)の違いから用途に応じて使い分けられている。また、ローエッジタイプのベルトには、ベルトの下面(内周面)のみ、又はベルトの下面(内周面)及び上面(外周面)の両方にコグを設けて屈曲性を改善したローエッジコグドVベルトがある。
ローエッジVベルトやローエッジコグドVベルトは、主として、一般産業機械、農業機械の駆動、自動車エンジンでの補機駆動などに用いられる。また、他の用途として自動二輪車などのベルト式無段変速装置に用いられる変速ベルトと呼ばれるローエッジコグドVベルトがある。
ベルト式無段変速装置30は、図1に示すように、駆動プーリ31と従動プーリ32に摩擦伝動ベルト1を巻き掛けて、変速比を無段階で変化させる装置である。各プーリ31,32は、軸方向に固定された固定プーリ片31a,32aと、軸方向に移動可能とされた可動プーリ片31b,32bとからなり、これらの固定プーリ片31a,32aと可動プーリ片31b,32bとで形成されるプーリ31,32のV溝の幅を連続的に変更できる構造を有している。前記伝動ベルト1は、幅方向の両端面が各プーリ31,32のV溝の対向面と傾斜が合致するテーパ面で形成され、変更されたV溝の幅に応じて、V溝の対向面における任意の上下方向の位置に嵌まり込む。例えば、駆動プーリ31のV溝の幅を狭く、従動プーリ32のV溝の幅を広くすることにより、図1の(a)に示す状態から図1の(b)に示す状態に変更すると、伝動ベルト1は、駆動プーリ31側ではV溝の上方へ、従動プーリ32側ではV溝の下方へ移動し、各プーリ31,32への巻き掛け半径が連続的に変化して、変速比を無段階で変化できる。このような用途で用いる変速ベルトは、ベルトが大きく屈曲されるとともに高負荷での過酷なレイアウトで用いられる。すなわち、駆動プーリと従動プーリとの二軸間の巻き掛け回転走行だけでなく、プーリ半径方向への移動、巻き掛け半径の連続的変化により繰り返される屈曲動作など、高負荷環境での過酷な動きに耐用すべく特異的な設計がなされている。
そのため、このような変速ベルトなどの摩擦伝動ベルトの耐久性を担う重要な因子の1つは、プーリから受ける耐側圧性である。従来から、耐側圧性を向上させる処方として、圧縮ゴム層や伸張ゴム層には短繊維などの配合により補強した力学特性の大きいゴム組成物が用いられる。その一方で、接着ゴム層の力学特性を過度に高めると耐屈曲疲労性が低下するため、接着ゴム層としては比較的力学特性の小さいゴム組成物が用いられている。
例えば、特許文献1には、伸張ゴム層及び圧縮ゴム層の少なくとも一方のゴム硬度を90~96°、接着ゴム層のゴム硬度を83~89°の範囲に設定し、伸張ゴム層及び圧縮ゴム層にはアラミド短繊維をベルト幅方向に配向させた伝動用Vベルトが開示されている。この文献では、クラックや各ゴム層及びコードのセパレーション(剥離)が早期に発生することを防止し、耐側圧性を向上させて高負荷伝動能力を向上させている。さらに、接着ゴム層としては、クロロプレンゴム100質量部と、補強性充填剤(カーボンブラック)40~60質量部と、シリカ5~30質量部とを含むゴム組成物が記載され、シリカ配合量が5質量部より少ないと、接着力増強効果が殆どなくなると記載されている。なお、実施例における接着ゴム層の詳細は不明である。
しかし、このようなゴム組成物の配合設計の観点においては、高負荷環境でのベルト走行に伴い発生し、耐久性(寿命)低下の要因となる以下の(1)~(4)の不具合が懸念される。
(1)心線と接着ゴム層との接着性が低いと、心線と接着ゴム層との間で剥離する。
(2)ベルトのプーリとの接触面(伝動面)の摩擦係数が高いとベルトがスムーズに移動しないため、ベルトが変形(特に、ディッシングと称される座屈)し易くなる。
(3)ベルトのプーリ半径方向への移動や変形(座屈)に伴って、ベルト内部にせん断応力が発生し、特に、力学特性に差がある界面(この場合、圧縮ゴム層又は伸張ゴム層と接着ゴム層との界面)にせん断応力が集中し易く界面剥離(亀裂)が生じる。
(4)ベルトのプーリとの接触面(伝動面)がプーリとの摺動により摩耗する。
(2)ベルトのプーリとの接触面(伝動面)の摩擦係数が高いとベルトがスムーズに移動しないため、ベルトが変形(特に、ディッシングと称される座屈)し易くなる。
(3)ベルトのプーリ半径方向への移動や変形(座屈)に伴って、ベルト内部にせん断応力が発生し、特に、力学特性に差がある界面(この場合、圧縮ゴム層又は伸張ゴム層と接着ゴム層との界面)にせん断応力が集中し易く界面剥離(亀裂)が生じる。
(4)ベルトのプーリとの接触面(伝動面)がプーリとの摺動により摩耗する。
すなわち、ベルトの高負荷環境での過酷な動きに耐用すべく高度な耐久性(高寿命)を得るためには、耐側圧性のみならず、これらの特性を全て満たすような特異的な設計が必要になっている。特に、接着ゴム層については、心線と接着ゴム層との接着性や、せん断応力集中による界面剥離などの課題を解決するための配合処方が検討されてきた。
心線と接着ゴム層との接着性に関しては、補強材として接着性の高いシリカを配合する先行技術がある。例えば、特許文献2には、エチレン-α-オレフィンエラストマーを含有するゴム成分100質量部に対して、シリカ20~70質量部及びカーボンブラック1~10質量部を配合したゴム組成物の有機過酸化物架橋物で構成された動力伝動ベルトが開示されている。
さらに、特許文献3には、動力伝動用ベルトの心線を構成する繊維を被覆するためのゴム組成物として、エチレン-α-オレフィン-ジエン共重合体100質量部に対して、シリカ1~100質量部、シランカップリング剤0.01~15質量部及びカーボンブラックなどの充填剤0.1~30質量部を含む第1のゴム組成物が開示されており、この第1のゴム組成物で被覆された繊維を被覆又は埋設するためのゴム組成物として、エチレン-α-オレフィン-ジエン共重合体100質量部に対して、シリカ1~100質量部及びカーボンブラックなどの充填剤1~100質量部を含む第2のゴム組成物が開示されている。この文献の実施例では、第1のゴム組成物として、EPDM100質量部に対してカーボンブラック5質量部及び含水シリカ20質量部を含む組成物が調製され、第2のゴム組成物として、EPDM100質量部に対してカーボンブラック35質量部及び含水シリカ20質量部を含む組成物が調製されている。
しかし、補強材としてシリカを配合するこれらの方法では、接着性は高まるものの、カーボンブラックなどの他の補強材に比べて、耐界面剥離、耐摩耗性、及び低摩擦係数などの力学特性に対しては不利になる。その理由は、シリカは大量に配合すると混練り等の加工が困難になるため、配合量に限度があり、接着ゴム層の力学特性を充分に向上できないためである。すなわち、圧縮ゴム層又は伸張ゴム層と、接着ゴム層との力学特性の差を小さくして界面剥離を防止できるレベルにまで、接着ゴム層の力学特性を向上できない。また、シリカでは摩擦係数を充分に低くできるほど増量できない。また、シリカを配合したゴム組成物は他の補強材に比べ耐摩耗性が低下する。さらに、シリカを多量に配合すると、ベルト走行においてプーリが摩耗し、特にプーリがアルミニウムなどの軟質材料で形成されている場合に顕著である。
一方、特許文献4には、ゴムVベルトの接着ゴム層として、クロロプレンゴム100質量部に対して金属酸化物加硫剤1~20質量部、シリカ5~30質量部、補強性充填剤15~50質量部及びビスマレイミド2~10質量部を含むゴム組成物が開示されている。この文献の実施例では、クロロプレンゴム100質量部に対してカーボンブラック35質量部、シリカ25質量部及びビスマレイミド2~8質量部を含む接着ゴム組成物が調製され、接着ゴム層にビスマレイミドを配合することで架橋密度の増加効果によって弾性率が上昇し、圧縮永久歪みも小さく、耐疲労性に優れると記載されている。
しかし、この接着ゴム層でも、近年のさらなる高負荷環境の要求に対しては十分でない上に、ビスマレイミドの配合量を増やして過度に硬度を高くすると耐屈曲疲労性が低下する。
すなわち、従来の技術では、特許文献1~4のベルトのように、個々の課題を解決する手段については提案されているものの、変速ベルトのような高負荷環境での過酷な動きに耐用するのに必要な特性を全て充足できているとはいえない。詳しくは、従来の技術では、接着ゴム層と心線との接着性を維持しつつ、力学特性も確保(耐界面剥離(せん断応力の分散)や耐摩耗性も充足)し、更にはプーリの摩耗をも抑制できる特異的な製品設計は実現できていなかった。
本発明の目的は、変速ベルトなどの高負荷環境での過酷な状況でも、層間や芯体の剥離や亀裂を抑制でき、かつベルト及びプーリの摩耗を抑制できる摩擦伝動ベルトを提供することにある。
本発明の他の目的は、耐屈曲疲労性を向上できる摩擦伝動ベルトを提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、摩擦伝動ベルトの接着ゴム層を、ゴム成分と所定割合のカーボンブラックとを含み、実質的にシリカを含まない加硫ゴム組成物で形成し、かつ芯体の表面を、ゴム成分及びシリカを含む加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆することにより、変速ベルトなどの高負荷環境での過酷な状況でも、層間や心線の剥離や亀裂を抑制でき、かつベルト及びプーリの摩耗を抑制できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の摩擦伝動ベルトは、ベルト長手方向に延びる芯体の少なくとも一部と接する接着ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、前記接着ゴム層が、ゴム成分及びフィラーを含む第1の加硫ゴム組成物で形成され、前記フィラーが、実質的にシリカを含まず、ゴム成分100質量部に対して30質量部以上のカーボンブラックを含み、前記芯体が、ゴム成分及びシリカを含む第2の加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層を表面に有する。前記第1の加硫ゴム組成物において、前記カーボンブラックの割合は、前記ゴム成分100質量部に対して30~60質量部であってもよい。前記第2の加硫ゴム組成物のシリカの割合はゴム成分100質量部に対して10質量部以上(特に15~50質量部)であってもよい。前記オーバーコート層の平均厚みは5~30μmであってもよい。前記第1の加硫ゴム組成物及び/又は第2の加硫ゴム組成物のゴム成分はクロロプレンゴムであってもよい。前記芯体は、ポリエステル繊維及び/又はポリアミド繊維を含む撚りコードを含んでいてもよい。
本発明では、摩擦伝動ベルトの接着ゴム層が、ゴム成分と所定の割合のカーボンブラックとを含み、実質的にシリカを含まない加硫ゴム組成物で形成され、かつ芯体の表面が、ゴム成分及びシリカを含む加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆されている。そのため、接着ゴム層は高い力学特性(高弾性率化)による応力分散機能に特化され、かつ芯体のオーバーコート層は接着機能に特化されている。その結果、変速ベルトなどの高負荷環境での過酷な状況でも、層間や芯体の剥離や亀裂を抑制でき、かつベルト及びプーリの摩耗を抑制できる。さらに、接着ゴム層におけるカーボンブラックの割合をゴム成分100質量部に対して60質量部以下に調整することにより、耐屈曲疲労性も向上できる。
[摩擦伝動ベルトの構造]
本発明の摩擦伝動ベルトは、接着ゴム層が、ゴム成分と、実質的にシリカを含まずカーボンブラックを含むフィラーとを含む第1の加硫ゴム組成物で形成され、かつ芯体の表面が、ゴム成分及びシリカを含む第2の加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆されていればよい。通常、本発明の摩擦伝動ベルトは、ベルトの長手方向に延びる芯体と、この芯体を埋設した接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された圧縮ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成された伸張ゴム層とを備えている。
本発明の摩擦伝動ベルトは、接着ゴム層が、ゴム成分と、実質的にシリカを含まずカーボンブラックを含むフィラーとを含む第1の加硫ゴム組成物で形成され、かつ芯体の表面が、ゴム成分及びシリカを含む第2の加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆されていればよい。通常、本発明の摩擦伝動ベルトは、ベルトの長手方向に延びる芯体と、この芯体を埋設した接着ゴム層と、この接着ゴム層の一方の面に形成された圧縮ゴム層と、前記接着ゴム層の他方の面に形成された伸張ゴム層とを備えている。
本発明の摩擦伝動ベルトとしては、例えば、Vベルト[ラップドVベルト、ローエッジVベルト、ローエッジコグドVベルト(ローエッジVベルトの内周側にコグが形成されたローエッジコグドVベルト、ローエッジVベルトの内周側及び外周側の双方にコグが形成されたローエッジダブルコグドVベルト)]、Vリブドベルト、平ベルトなどが例示できる。これらの摩擦伝動ベルトのうち、プーリからの側圧を大きく受ける点から、摩擦伝動面がV字状に傾斜して(V角度で)形成されているVベルト又はVリブドベルトが好ましく、耐側圧性と省燃費性との高度な両立を要求されるベルト式無段変速装置に用いられる点から、ローエッジコグドVベルトが特に好ましい。
図2は、本発明の摩擦伝動ベルト(ローエッジコグドVベルト)の一例を示す概略斜視図であり、図3は、図2の摩擦伝動ベルトをベルト長手方向に切断した概略断面図である。
この例では、摩擦伝動ベルト1は、ベルト本体の内周面に、ベルトの長手方向(図中のA方向)に沿って所定の間隔をおいて形成された複数のコグ部1aを有しており、このコグ部1aの長手方向における断面形状は略半円状(湾曲状又は波形状)であり、長手方向に対して直交する方向(幅方向又は図中のB方向)における断面形状は台形状である。すなわち、各コグ部1aは、ベルト厚み方向において、コグ底部1bからA方向の断面(図3)において略半円状に突出している。摩擦伝動ベルト1は、積層構造を有しており、ベルト外周側から内周側(コグ部1aが形成された側)に向かって、補強布2、伸張ゴム層3、接着ゴム層4、圧縮ゴム層5、補強布6が順次積層されている。ベルト幅方向における断面形状は、ベルト外周側から内周側に向かってベルト幅が小さくなる台形状である。さらに、接着ゴム層4内には、芯体4aが埋設されており、前記コグ部1aは、コグ付き成形型により圧縮ゴム層5に形成されている。
[接着ゴム層]
接着ゴム層(接着層)は、芯体とベルトを形成するためのゴム材料とを接着させる目的で、芯体の少なくとも一部に接して設けられる。本発明では、この接着ゴム層は、ゴム成分及びフィラーを含む加硫ゴム組成物で形成されている。
接着ゴム層(接着層)は、芯体とベルトを形成するためのゴム材料とを接着させる目的で、芯体の少なくとも一部に接して設けられる。本発明では、この接着ゴム層は、ゴム成分及びフィラーを含む加硫ゴム組成物で形成されている。
(ゴム成分)
ゴム成分としては、公知の加硫又は架橋可能なゴム成分及び/又はエラストマー、例えば、ジエン系ゴム[例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム(CR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム);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を含む)などの前記ジエン系ゴムの水添物など]、オレフィン系ゴム[例えば、エチレン-α-オレフィン系ゴム(エチレン-α-オレフィンエラストマー)、ポリオクテニレンゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴムなど]、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。
ゴム成分としては、公知の加硫又は架橋可能なゴム成分及び/又はエラストマー、例えば、ジエン系ゴム[例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム(CR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(ニトリルゴム);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を含む)などの前記ジエン系ゴムの水添物など]、オレフィン系ゴム[例えば、エチレン-α-オレフィン系ゴム(エチレン-α-オレフィンエラストマー)、ポリオクテニレンゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴムなど]、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。これらのゴム成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。
これらのゴム成分のうち、加硫剤及び加硫促進剤が拡散し易い点から、エチレン-α-オレフィンエラストマー(エチレン-プロピレン共重合体(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体(EPDM)などのエチレン-α-オレフィン系ゴム)、クロロプレンゴムが汎用され、特に、変速ベルトなど高負荷環境で用いる場合、機械的強度、耐候性、耐熱性、耐寒性、耐油性、接着性などのバランスに優れる点から、クロロプレンゴム、EPDMが好ましい。さらに、前記特性に加えて、耐摩耗性にも優れる点から、クロロプレンゴムが特に好ましい。クロロプレンゴムは、硫黄変性タイプであってもよく、非硫黄変性タイプであってもよい。
ゴム成分がクロロプレンゴムを含む場合、ゴム成分中のクロロプレンゴムの割合は50質量%以上(特に80~100質量%)程度であってもよく、100質量%(クロロプレンゴムのみ)が特に好ましい。
(フィラー)
本発明では、耐疲労破壊性と耐摩耗性を飛躍的に向上させるために、フィラーとしてカーボンブラックを含む。カーボンブラックの平均粒径は、例えば5~200nm、好ましくは10~150nm、さらに好ましくは15~100nm程度であり、補強効果が高い点から、小粒径のカーボンブラックであってもよく、例えば5~38nm、好ましくは10~35nm、さらに好ましくは15~30nm程度であってもよい。小粒径のカーボンブラックとしては、例えば、SAF、ISAF-HM、ISAF-LM、HAF-LS、HAF、HAF-HSなどが例示できる。これらのカーボンブラックは単独又は組み合わせて使用できる。
本発明では、耐疲労破壊性と耐摩耗性を飛躍的に向上させるために、フィラーとしてカーボンブラックを含む。カーボンブラックの平均粒径は、例えば5~200nm、好ましくは10~150nm、さらに好ましくは15~100nm程度であり、補強効果が高い点から、小粒径のカーボンブラックであってもよく、例えば5~38nm、好ましくは10~35nm、さらに好ましくは15~30nm程度であってもよい。小粒径のカーボンブラックとしては、例えば、SAF、ISAF-HM、ISAF-LM、HAF-LS、HAF、HAF-HSなどが例示できる。これらのカーボンブラックは単独又は組み合わせて使用できる。
本発明では、前記カーボンブラックの割合は、前記ゴム成分100質量部に対して30質量部以上である。カーボンブラックは、シリカに比べ、大量に配合しても加工性の低下を抑制できる。そのため、シリカを大量に配合した従来の接着ゴム層に比べて、接着ゴム層の力学特性(弾性率)を向上できるため、接着ゴム層の摩擦係数を低減できる。さらに、カーボンブラックを比較的大量に含む接着ゴム層は、圧縮ゴム層(又は伸張ゴム層)との力学特性の差が小さくなり、高負荷環境でのベルト走行における過酷な動きでベルトがせん断応力を受けても、接着ゴム層と圧縮ゴム層(又は伸張ゴム層)との界面がせん断応力の集中点にならず、界面剥離(亀裂)が生じ難い。さらに、カーボンブラックを含むゴム組成物は、シリカに比べて耐摩耗性が優れるため、接着ゴム層の耐摩耗性を向上できる。
また、前記カーボンブラックの割合は、耐屈曲疲労性の低下を抑制できる点から、前記ゴム成分に対して100質量部以下であってもよい。さらに、カーボンブラックの割合は、ゴム成分100質量部に対して30~80質量部(特に30~60質量部)が好ましく、40~60質量部(特に45~60質量部)が特に好ましく、例えば50~70質量部(特に55~65質量部)程度であってもよい。カーボンブラックの割合が少なすぎると、弾性率が不足して耐疲労破壊性や耐摩耗性が低下する虞があり、多すぎると、弾性率が高くなりすぎて、耐屈曲疲労性が低下する虞がある。
本発明では、フィラーは、実質的にシリカを含まない。本発明では、接着ゴム層がシリカを含まなくても、オーバーコート層がシリカを含むため、接着ゴム層と芯体との接着性を維持でき、接着性との両立が困難であった接着ゴム層の力学特性を向上できる。特に、耐界面剥離性、耐摩耗性及び低摩擦係数などの力学特性を向上できるため、例えば、プーリがアルミニウムなどの軟質材料で形成され、ベルト走行においてプーリの摩耗を抑制させる必要がある用途などにおいて特に有用である。
なお、本明細書及び特許請求の範囲では、「実質的にシリカを含まない」とは、本発明の効果を損なわない範囲で不可避的な不純物として、シリカが含まれていてもよいことを意味する。このようなシリカの割合は、ゴム成分100質量部に対して0.1質量部未満であってもよく、好ましくは0.05質量部未満、さらに好ましくは0.01質量部未満である。
フィラーは、さらに慣用のフィラーを含んでいてもよい。慣用のフィラーとしては、例えば、クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなどが挙げられる。これらの慣用のフィラーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
フィラー全体に対して、カーボンブラックの割合は50質量%以上であってもよく、好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上(特に80質量%以上)であってもよく、90質量%以上(特に100質量%)であってもよい。カーボンブラックの割合が少なすぎると、接着ゴム層の力学特性が低下する虞がある。
フィラーの割合(合計割合)は、ゴム成分100質量部に対して、例えば30~100質量部、好ましくは40~80質量部、さらに好ましくは50~70質量部(特に55~65質量部)程度である。フィラーの割合が少なすぎると、弾性率の低下により耐摩耗性が低下する虞があり、逆に多すぎると、弾性率が高くなりすぎて、発熱も多く、伸張ゴム層及び圧縮ゴム層に亀裂が早期に発生する虞がある。
(添加剤)
接着ゴム層を形成するためのゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)、共架橋剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸などの脂肪酸、ステアリン酸金属塩などの脂肪酸金属塩、ステアリン酸アマイドなどの脂肪酸アマイド、ワックス、パラフィンなど)、接着性改善剤[レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物(RF縮合物)、アミノ樹脂(窒素含有環状化合物とホルムアルデヒドとの縮合物、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサアルコキシメチルメラミン(ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミンなど)などのメラミン樹脂、メチロール尿素などの尿素樹脂、メチロールベンゾグアナミン樹脂などのベンゾグアナミン樹脂など)、これらの共縮合物(レゾルシン-メラミン-ホルムアルデヒド共縮合物など)など]、短繊維(ポリエステル短繊維、アラミド短繊維など)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤など)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、滑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。また、接着性改善剤において、レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物及びアミノ樹脂は、レゾルシン及び/又はメラミンなどの窒素含有環状化合物とホルムアルデヒドとの初期縮合物(プレポリマー)であってもよい。
接着ゴム層を形成するためのゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤又は架橋剤(又は架橋剤系)、共架橋剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど)、軟化剤(パラフィンオイル、ナフテン系オイルなどのオイル類など)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸などの脂肪酸、ステアリン酸金属塩などの脂肪酸金属塩、ステアリン酸アマイドなどの脂肪酸アマイド、ワックス、パラフィンなど)、接着性改善剤[レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物(RF縮合物)、アミノ樹脂(窒素含有環状化合物とホルムアルデヒドとの縮合物、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサアルコキシメチルメラミン(ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミンなど)などのメラミン樹脂、メチロール尿素などの尿素樹脂、メチロールベンゾグアナミン樹脂などのベンゾグアナミン樹脂など)、これらの共縮合物(レゾルシン-メラミン-ホルムアルデヒド共縮合物など)など]、短繊維(ポリエステル短繊維、アラミド短繊維など)、老化防止剤(酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤など)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、滑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。また、接着性改善剤において、レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物及びアミノ樹脂は、レゾルシン及び/又はメラミンなどの窒素含有環状化合物とホルムアルデヒドとの初期縮合物(プレポリマー)であってもよい。
加硫剤又は架橋剤としては、ゴム成分の種類に応じて慣用の成分が使用でき、例えば、前記金属酸化物(酸化マグネシウム、酸化亜鉛など)、有機過酸化物(ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイドなど)、硫黄系加硫剤などが例示できる。硫黄系加硫剤としては、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、塩化硫黄(一塩化硫黄、二塩化硫黄など)などが挙げられる。これらの架橋剤又は加硫剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。ゴム成分がクロロプレンゴムである場合、加硫剤又は架橋剤として金属酸化物(酸化マグネシウム、酸化亜鉛など)を使用してもよい。なお、金属酸化物は他の加硫剤(硫黄系加硫剤など)と組合せて使用してもよく、金属酸化物及び/又は硫黄系加硫剤は単独で又は加硫促進剤と組み合わせて使用してもよい。
加硫剤の割合は、加硫剤及びゴム成分の種類に応じて、ゴム成分100質量部に対して1~20質量部程度の範囲から選択できる。例えば、加硫剤としての有機過酸化物の割合は、ゴム成分100質量部に対して1~8質量部、好ましくは1.5~5質量部、さらに好ましくは2~4.5質量部程度の範囲から選択でき、金属酸化物の割合は、ゴム成分100質量部に対して1~20質量部、好ましくは3~17質量部、さらに好ましくは5~15質量部(特に7~13質量部)程度の範囲から選択できる。
共架橋剤(架橋助剤、又は共加硫剤co-agent)としては、公知の架橋助剤、例えば、多官能(イソ)シアヌレート[例えば、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート(TAC)など]、ポリジエン(例えば、1,2-ポリブタジエンなど)、不飽和カルボン酸の金属塩[例えば、(メタ)アクリル酸亜鉛、(メタ)アクリル酸マグネシウムなど]、オキシム類(例えば、キノンジオキシムなど)、グアニジン類(例えば、ジフェニルグアニジンなど)、多官能(メタ)アクリレート[例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなど]、ビスマレイミド類(脂肪族ビスマレイミド、例えば、N,N’-1,2-エチレンジマレイミド、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)シクロヘキサンなど;アレーンビスマレイミド又は芳香族ビスマレイミド、例えば、N,N’-m-フェニレンジマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレジマレイミド、4,4’-ジフェニルメタンジマレイミド、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-ジフェニルエーテルジマレイミド、4,4’-ジフェニルスルフォンジマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼンなど)などが挙げられる。これらの架橋助剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの架橋助剤のうち、ビスマレイミド類(N,N’-m-フェニレンジマレイミドなどのアレーンビスマレイミド又は芳香族ビスマレイミド)が好ましい。ビスマレイミド類の添加により架橋度を高め、粘着摩耗などを防止できる。
共架橋剤(架橋助剤)の割合は、固形分換算で、ゴム成分100質量部に対して0.01~10質量部程度の範囲から選択でき、例えば0.1~10質量部(例えば0.3~8質量部)、好ましくは0.5~6質量部(特に1~5質量部)程度であってもよい。
加硫促進剤としては、例えば、チウラム系促進剤[例えば、テトラメチルチウラム・モノスルフィド(TMTM)、テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)、テトラエチルチウラム・ジスルフィド(TETD)、テトラブチルチウラム・ジスルフィド(TBTD)、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)、N,N’-ジメチル-N,N’-ジフェニルチウラム・ジスルフィドなど]、チアゾ-ル系促進剤[例えば、2-メルカプトベンゾチアゾ-ル、2-メルカプトベンゾチアゾ-ルの亜鉛塩、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-(4’-モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールなど)など]、スルフェンアミド系促進剤[例えば、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)、N,N’-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミドなど]、グアニジン類(ジフェニルグアニジン、ジo-トリルグアニジンなど)、ウレア系又はチオウレア系促進剤(例えば、エチレンチオウレアなど)、ジチオカルバミン酸塩類、キサントゲン酸塩類などが挙げられる。これらの加硫促進剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの加硫促進剤のうち、TMTD、DPTT、CBSなどが汎用される。
加硫促進剤の割合は、固形分換算で、ゴム成分100質量部に対して、例えば0.1~15質量部、好ましくは0.3~10質量部、さらに好ましくは0.5~5質量部程度であってもよい。
軟化剤(ナフテン系オイルなどのオイル類)の割合は、ゴム成分の総量100質量部に対して、例えば1~30質量部、好ましくは3~20質量部(例えば5~10質量部)程度であってもよい。また、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸など)の割合は、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以下(例えば、0~10質量部)、好ましくは0.1~5質量部、さらに好ましくは0.3~3質量部(特に0.5~2質量部)程度であってもよい。
接着性改善剤(レゾルシン-ホルムアルデヒド共縮合物、ヘキサメトキシメチルメラミンなど)の割合は、ゴム成分100質量部に対して、0.1~20質量部、好ましくは0.3~10質量部、さらに好ましくは0.5~5質量部(1~3質量部)程度であってもよい。
老化防止剤の割合は、ゴム成分の総量100質量部に対して、例えば0.5~15質量部、好ましくは1~10質量部、さらに好ましくは2.5~7.5質量部(特に3~7質量部)程度であってもよい。
(接着ゴム層の特性)
接着ゴム層の力学特性は、要求性能に応じて適宜選択でき、例えば、JIS K6253(2012)に準拠した方法で、ゴム硬度は、例えば75~90°、好ましくは80~88°、さらに好ましくは82~86°程度であってもよい。さらに、高いゴム硬度の接着ゴム層を形成してもよく、例えば、フィラーを多量に配合することにより、ゴム硬度を84~90°程度に調整してもよい。
接着ゴム層の力学特性は、要求性能に応じて適宜選択でき、例えば、JIS K6253(2012)に準拠した方法で、ゴム硬度は、例えば75~90°、好ましくは80~88°、さらに好ましくは82~86°程度であってもよい。さらに、高いゴム硬度の接着ゴム層を形成してもよく、例えば、フィラーを多量に配合することにより、ゴム硬度を84~90°程度に調整してもよい。
接着ゴム層の平均厚みは、ベルトの種類に応じて適宜選択でき、例えば0.4~3mm、好ましくは0.6~2.2mm、さらに好ましくは0.8~1.4mm程度であってもよい。
[芯体]
本発明では、芯体の表面は、前記接着ゴム層との接着性を向上できる点から、ゴム成分及びシリカを含む加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆されている。
本発明では、芯体の表面は、前記接着ゴム層との接着性を向上できる点から、ゴム成分及びシリカを含む加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層で被覆されている。
(オーバーコート層)
本発明では、芯体の最表面に積層されたオーバーコート層がシリカを含むため、接着ゴム層と芯体との接着性を向上できる。シリカは、珪酸及び/又は珪酸塩で形成された微細な嵩高い白色粉末であり、その表面には複数のシラノール基が存在するため、ゴム成分と化学的に接着できる。
本発明では、芯体の最表面に積層されたオーバーコート層がシリカを含むため、接着ゴム層と芯体との接着性を向上できる。シリカは、珪酸及び/又は珪酸塩で形成された微細な嵩高い白色粉末であり、その表面には複数のシラノール基が存在するため、ゴム成分と化学的に接着できる。
シリカには、乾式シリカ、湿式シリカ、表面処理したシリカなどが含まれる。また、シリカは、製法での分類によって、例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、沈降シリカなどにも分類できる。これらのシリカは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、表面シラノール基が多く、ゴムとの化学的結合力が強い点から、含水珪酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが好ましい。
シリカの平均粒径は、例えば1~1000nm、好ましくは3~300nm、さらに好ましくは5~100nm(特に10~50nm)程度である。シリカの粒径が大きすぎると、オーバーコート層の機械的特性が低下する虞があり、小さすぎると、均一に分散するのが困難となる虞がある。
また、シリカは、非多孔質又は多孔質のいずれであってもよいが、BET法による窒素吸着比表面積は、例えば50~400m2/g、好ましくは70~350m2/g、さらに好ましくは100~300m2/g(特に150~250m2/g)程度であってもよい。比表面積が大きすぎると、均一に分散するのが困難となる虞があり、比表面積が小さすぎると、オーバーコート層の機械的特性が低下する虞がある。
シリカの割合は、ゴム成分100質量部に対して10質量部以上(例えば10~50質量部)であってもよく、例えば15~50質量部、好ましくは25~50質量部、さらに好ましくは30~45質量部(特に35~45質量部)程度である。シリカの割合が少なすぎると、芯体と接着ゴム層との接着性を十分確保することができない虞があり、多すぎると、加工性が低下してゴム組成物への添加が困難になる虞がある。
ゴム成分としては、前記接着ゴム層のゴム成分として例示されたゴム成分を利用できる。前記ゴム成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。前記ゴム成分のうち、ジエン系ゴム(例えば、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムなど)、オレフィン系ゴム(例えば、EPM、EPDM、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴムなど)などが汎用される。なお、ゴム成分として、芯体を埋設する接着ゴム層と同一又は同系統のゴム成分(特にクロロプレンゴム)を好適に使用できる。
オーバーコート層を形成する加硫ゴム組成物は、必要に応じて、カーボンブラックをさらに含んでいてもよい。カーボンブラックとしては、前記接着ゴム層のカーボンブラックとして例示されたカーボンブラックを利用できる。前記カーボンブラックは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。カーボンブラックの好ましい種類、平均粒径についても、前記接着ゴム層のカーボンブラックと同一である。
カーボンブラックの割合は、ゴム成分100質量部に対して50質量部以下であってもよく、例えば35質量部以下(例えば5~35質量部)、好ましくは30質量部以下(例えば20質量部以下)、さらに好ましくは10質量部以下(特に5質量部以下)である。また、加硫ゴム組成物は、カーボンブラックを含んでいなくてもよい。カーボンブラックの割合が多すぎると、加工性が低下する上に、シリカを高濃度で配合するのが困難となる虞がある。
オーバーコート層を形成する加硫ゴム組成物は、硬化剤として、イソシアネート化合物及び/又はエポキシ化合物をさらに含んでいてもよい。
イソシアネート化合物としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン2,4-ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート、(例えば、商品名「PAPI」)などが挙げられる。これらのイソシアネート化合物は、フェノール類、第3級アルコール類、第2級アルコール類などのブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートであってもよい。
エポキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールやポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコールと、エピクロルヒドリンなどのハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物、レゾルシン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジメチルメタン、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン-ホルムアルデヒド樹脂などの多価フェノール類とハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などが挙げられる。
これらの硬化剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、イソシアネート化合物が好ましい。
硬化剤の割合は、前記ゴム成分100質量部に対して、例えば10~200質量部、好ましくは30~150質量部、さらに好ましくは50~100質量部程度である。
オーバーコート層を形成する加硫ゴム組成物には、必要に応じて、接着ゴム層のフィラー(シリカ及びカーボンブラック以外のフィラー)として例示されたフィラー、添加剤として例示された添加剤を利用できる。前記添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。前記添加剤の割合については、接着ゴム層の添加剤と同一である。これらのうち、フィラー、加硫剤、共加硫剤、加硫促進剤、接着性改善剤、老化防止剤、滑剤などが汎用される。代表的な組成物は、ゴム成分、シリカ、RF縮合物、及び添加剤(例えば、加硫剤、共加硫剤、加硫促進剤、接着性改善剤、フィラー、老化防止剤、滑剤)との組み合わせである。
オーバーコート層の平均厚みは、例えば5~30μm、好ましくは8~25μm、さらに好ましくは10~20μm程度である。本発明では、オーバーコート層がこのような薄肉に調整されているため、オーバーコート層を接着機能に特化してもせん断応力を分散し易くなり、力学特性の低下を抑制できたと推定できる。オーバーコート層の厚みが薄すぎると、芯体と接着ゴム層との接着性を十分確保できない虞があり、厚すぎると耐屈曲疲労性が劣る虞がある。
(アンカーコート層)
オーバーコート層と芯体との間には、オーバーコート層と芯体との接着性を向上するために、アンカーコート層がさらに介在していてもよい。
オーバーコート層と芯体との間には、オーバーコート層と芯体との接着性を向上するために、アンカーコート層がさらに介在していてもよい。
アンカーコート層は、慣用の接着成分で形成されていればよく、特に限定されず、単層であってもよく、複数の層が積層された層であってもよい。これらのうち、オーバーコート層と芯体との接着性を向上できる点から、芯体の表面を被覆する第1のアンカーコート層と、第1のアンカーコート層とオーバーコート層との間に介在する第2のアンカーコート層との組み合わせが好ましい。
第1のアンカーコート層としては、前記オーバーコート層の項で例示された硬化剤で形成された層であってもよい。硬化剤としては、前記オーバーコート層に含まれる硬化剤と同一又は同系統の硬化剤(特にイソシアネート化合物)を好適に使用できる。
第1のアンカーコート層の平均厚みは、例えば0.001~5μm、好ましくは0.01~3μm、さらに好ましくは0.05~2μm程度である。
第2のアンカーコート層としては、RFL液の硬化物で形成されていてもよい。RFL液は、レゾルシン(R)とホルムアルデヒド(F)とゴム又はラテックス(L)とを含む。レゾルシン(R)とホルムアルデヒド(F)とは、これらの縮合物(RF縮合物)の形態で含まれていてもよい。特に、第1のアンカーコート層で被覆された芯体が撚りコードである場合、第2のアンカーコート層は第1のアンカーコート層の上に被膜を形成し、撚りコードの集束性を向上する。さらに、第2のアンカーコート層は、オーバーコート層とも強固に接着して、第1のアンカーコート層からオーバーコート層を強固に一体化できる。
レゾルシンとホルムアルデヒドとの割合(使用割合)は、例えば、前者/後者(モル比)=1/0.1~1/5程度の範囲から選択でき、レゾール型とノボラック型との混合物を生成する場合、両者のモル比は、例えば、前者/後者=1/0.3~1/1、好ましくは1/0.4~1/0.95、さらに好ましくは1/0.5~1/0.9程度であってもよい。ホルムアルデヒドの割合が多すぎると、残留ホルムアルデヒドによる汚染の虞があり、逆に少なすぎると、レゾール型RF縮合物の含有量が不足して硬化物の機械的特性が低下する虞がある。
ラテックスを構成するゴム成分としては、芯体に柔軟性を付与できる限り特に制限されず、例えば、前記接着ゴム層のゴム成分として例示されたゴム成分を利用できる。前記ゴム成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。前記ゴム成分のうち、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ゴムなどが汎用される。
第2のアンカーコート層の平均厚みは、例えば1~30μm、好ましくは2~25μm、さらに好ましくは5~20μm程度である。
(芯体)
芯体としては、ゴム成分及びシリカを含むオーバーコート層を表面に有していれば、特に限定されないが、通常、ベルト幅方向に所定間隔で配列した心線(撚りコード)を使用できる。心線は、ベルトの長手方向に延びて配設され、通常、ベルトの長手方向に平行に所定のピッチで並列的に延びて配設されている。心線は、少なくともその一部が前記オーバーコート層を介して接着ゴム層と接していればよく、接着ゴム層が心線を埋設する形態、接着ゴム層と伸張ゴム層との間に心線を埋設する形態、接着ゴム層と圧縮ゴム層との間に心線を埋設する形態のいずれの形態であってもよい。これらのうち、耐久性を向上できる点から、接着ゴム層が心線を埋設する形態が好ましい。
芯体としては、ゴム成分及びシリカを含むオーバーコート層を表面に有していれば、特に限定されないが、通常、ベルト幅方向に所定間隔で配列した心線(撚りコード)を使用できる。心線は、ベルトの長手方向に延びて配設され、通常、ベルトの長手方向に平行に所定のピッチで並列的に延びて配設されている。心線は、少なくともその一部が前記オーバーコート層を介して接着ゴム層と接していればよく、接着ゴム層が心線を埋設する形態、接着ゴム層と伸張ゴム層との間に心線を埋設する形態、接着ゴム層と圧縮ゴム層との間に心線を埋設する形態のいずれの形態であってもよい。これらのうち、耐久性を向上できる点から、接着ゴム層が心線を埋設する形態が好ましい。
心線を構成する繊維としては、例えば、ポリオレフィン系繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)、ポリアミド繊維(ポリアミド6繊維、ポリアミド66繊維、ポリアミド46繊維、アラミド繊維など)、ポリアルキレンアリレート系繊維[ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのポリC2-4アルキレンC6-14アリレート系繊維など]、ビニロン繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維などの合成繊維;綿、麻、羊毛などの天然繊維;炭素繊維などの無機繊維が汎用される。これらの繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
前記繊維のうち、高モジュラスの点から、エチレンテレフタレート、エチレン-2,6-ナフタレートなどのC2-4アルキレンアリレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維(ポリアルキレンアリレート系繊維)、アラミド繊維などの合成繊維、炭素繊維などの無機繊維などが汎用され、ポリエステル繊維(特に、ポリエチレンテレフタレート系繊維、ポリエチレンナフタレート系繊維)、ポリアミド繊維(特に、アラミド繊維)が好ましい。繊維はマルチフィラメント糸であってもよい。マルチフィラメント糸の繊度は、例えば2000~10000デニール(特に4000~8000デニール)程度であってもよい。マルチフィラメント糸は、例えば100~5,000本であってもよく、好ましくは500~4,000本、さらに好ましくは1,000~3,000本程度のモノフィラメント糸を含んでいてもよい。
心線としては、通常、マルチフィラメント糸を使用した撚りコード(例えば、諸撚り、片撚り、ラング撚りなど)を使用できる。心線の平均線径(撚りコードの繊維径)は、例えば0.5~3mmであってもよく、好ましくは0.6~2mm、さらに好ましくは0.7~1.5mm程度であってもよい。
(芯体の製造方法)
芯体の製造方法は、特に限定されず、慣用の方法により、芯体を形成する未処理糸(心線本体)の表面をオーバーコート層で被覆すればよい。芯体が第1のアンカーコート層、第2のアンカーコート層及びオーバーコート層を有する場合、芯体は、心線の未処理糸を、第1のアンカーコート層を形成するための第1処理剤で処理する第1処理工程、第2のアンカーコート層を形成するための第2処理剤で処理する第2処理工程、オーバーコート層を形成するための第3処理剤で処理する第3処理工程を経て製造してもよい。
芯体の製造方法は、特に限定されず、慣用の方法により、芯体を形成する未処理糸(心線本体)の表面をオーバーコート層で被覆すればよい。芯体が第1のアンカーコート層、第2のアンカーコート層及びオーバーコート層を有する場合、芯体は、心線の未処理糸を、第1のアンカーコート層を形成するための第1処理剤で処理する第1処理工程、第2のアンカーコート層を形成するための第2処理剤で処理する第2処理工程、オーバーコート層を形成するための第3処理剤で処理する第3処理工程を経て製造してもよい。
第1処理工程において、第1処理剤の調製方法は、特に限定されず、通常、硬化剤をトルエンやメチルエチルケトンなどの溶媒に溶解させる。
未処理糸に第1処理剤を処理する方法としては、特に制限されず、例えば、噴霧、塗布、浸漬などが例示できる。これらの処理方法のうち、浸漬が汎用される。浸漬時間は、例えば1~20秒、好ましくは2~15秒程度であってもよい。
未処理糸を第1処理剤で処理した後、必要に応じて乾燥してもよい。乾燥温度は、例えば100~250℃、好ましくは110~220℃、さらに好ましくは120~200℃(特に150~190℃)程度であってもよい。乾燥時間は、例えば10秒~30分、好ましくは30秒~10分、さらに好ましくは1~5分程度であってもよい。
第2処理工程において、第2処理剤は、通常、水を含んでいる場合が多い。第2処理剤による処理方法は、第1処理剤による処理方法と同様である。好ましい乾燥温度は150~250℃(特に200~240℃)程度であってもよい。
第3処理工程において、第3処理剤の調製方法は、特に限定されず、通常、未加硫ゴム組成物をトルエンやメチルエチルケトンなどの溶媒に溶解し、全固形分濃度を、例えば1~20質量%、好ましくは2~15質量%、さらに好ましくは3~10質量%程度に調整する。第3処理剤による処理方法も、第1処理剤による処理方法と同様である。好ましい乾燥温度は120~200℃(特に150~180℃)程度であってもよい。
[圧縮ゴム層及び伸張ゴム層]
圧縮ゴム層(内面ゴム層又は内部層)及び伸張ゴム層(背面ゴム層又は背面層)を形成するための加硫ゴム組成物は、前記接着ゴム層の加硫ゴム組成物と同様に、ゴム成分(クロロプレンゴムなど)、加硫剤又は架橋剤(酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、硫黄などの硫黄系加硫剤など)、共架橋剤又は架橋助剤(N,N’-m-フェニレンジマレイミドなどのマレイミド系架橋剤など)、加硫促進剤(TMTD、DPTT、CBSなど)、フィラー(カーボンブラック、シリカなど)、軟化剤(ナフテン系オイルなどのオイル類)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤、接着性改善剤、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。
圧縮ゴム層(内面ゴム層又は内部層)及び伸張ゴム層(背面ゴム層又は背面層)を形成するための加硫ゴム組成物は、前記接着ゴム層の加硫ゴム組成物と同様に、ゴム成分(クロロプレンゴムなど)、加硫剤又は架橋剤(酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、硫黄などの硫黄系加硫剤など)、共架橋剤又は架橋助剤(N,N’-m-フェニレンジマレイミドなどのマレイミド系架橋剤など)、加硫促進剤(TMTD、DPTT、CBSなど)、フィラー(カーボンブラック、シリカなど)、軟化剤(ナフテン系オイルなどのオイル類)、加工剤又は加工助剤(ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィンなど)、老化防止剤、接着性改善剤、充填剤(クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなど)、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤(シランカップリング剤など)、安定剤(紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。
さらに、圧縮ゴム層及び伸張ゴム層を形成するための加硫ゴム組成物は、短繊維を含んでいてもよい。
短繊維としては、前記芯体を構成する繊維として例示された繊維を利用できる。前記繊維で形成された短繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの短繊維のうち、合成繊維や天然繊維、特に合成繊維(ポリアミド繊維、ポリアルキレンアリレート系繊維など)、中でも剛直で高い強度及びモジュラスを有し、圧縮ゴム層表面で突出し易い点から、少なくともアラミド繊維を含む短繊維が好ましい。アラミド短繊維は、高い耐摩耗性をも有している。アラミド繊維は、例えば、商品名「コーネックス」、「ノーメックス」、「ケブラー」、「テクノーラ」、「トワロン」などとして市販されている。
短繊維の平均繊維径は2μm以上であり、例えば2~100μm、好ましくは3~50μm(例えば5~50μm)、さらに好ましくは7~40μm(特に10~30μm)程度である。短繊維の平均長さは、例えば1~20mm(例えば1.2~20mm)、好ましくは1.3~15mm(例えば1.5~10mm)、さらに好ましくは2~5mm(特に2.5~4mm)程度である。
短繊維は、プーリからの押圧に対するベルトの圧縮変形を抑制するため、ベルト幅方向に配向して接着ゴム層中に埋設されてもよい。
ゴム組成物中の短繊維の分散性や接着性の観点から、短繊維は、慣用の方法で接着処理(又は表面処理)されてもよい。
さらに、表面(摩擦伝動面)を研磨することにより、短繊維を表面から突出させてもよい。短繊維の平均突出高さは50μm以上(例えば50~200μm)程度であってもよい。
なお、このゴム組成物において、ゴム成分としては、前記接着ゴム層のゴム組成物のゴム成分と同系統(ジエン系ゴムなど)又は同種(クロロプレンゴムなど)のゴムを使用する場合が多い。
加硫剤又は架橋剤、共架橋剤又は架橋助剤、加硫促進剤、軟化剤、加工剤又は加工助剤、老化防止剤の割合は、それぞれ、前記接着ゴム層のゴム組成物と同様の範囲から選択できる。また、短繊維の割合は、ゴム成分100質量部に対して5~50質量部程度の範囲から選択でき、通常10~40質量部、好ましくは15~35質量部、さらに好ましくは20~30質量部程度であってもよい。さらに、フィラーの割合は、ゴム成分100質量部に対して1~100質量部、好ましくは3~50質量部、さらに好ましくは5~40質量部程度である。
圧縮ゴム層の平均厚みは、ベルトの種類に応じて適宜選択でき、例えば2~25mm、好ましくは3~16mm、さらに好ましくは4~12mm程度である。伸張ゴム層の厚みもベルトの種類に応じて適宜選択でき、例えば0.8~10.0mm、好ましくは1.2~6.5mm、さらに好ましくは1.6~5.2mm程度である。
[補強布]
摩擦伝動ベルトにおいて、補強布を使用する場合、圧縮ゴム層の表面に補強布を積層する形態に限定されず、例えば、伸張ゴム層の表面(接着ゴム層と反対側の面)に補強布を積層してもよく、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層に補強層を埋設する形態(例えば、日本国特開2010-230146号公報に記載の形態など)であってもよい。補強布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、接着処理、例えば、RFL液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
摩擦伝動ベルトにおいて、補強布を使用する場合、圧縮ゴム層の表面に補強布を積層する形態に限定されず、例えば、伸張ゴム層の表面(接着ゴム層と反対側の面)に補強布を積層してもよく、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層に補強層を埋設する形態(例えば、日本国特開2010-230146号公報に記載の形態など)であってもよい。補強布は、例えば、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材(好ましくは織布)などで形成でき、必要であれば、接着処理、例えば、RFL液で処理(浸漬処理など)したり、接着ゴムを前記布材にすり込むフリクションや、前記接着ゴムと前記布材とを積層(コーティング)した後、圧縮ゴム層及び/又は伸張ゴム層の表面に積層してもよい。
[摩擦伝動ベルトの製造方法]
本発明の摩擦伝動ベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
本発明の摩擦伝動ベルトの製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程(ベルトスリーブの製造方法)に関しては、慣用の方法を利用できる。
例えば、コグドVべルトの場合、補強布(下布)と圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴム)からなる積層体を、前記補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、温度60~100℃(特に70~80℃)程度でプレス加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッド(完全には加硫しておらず、半加硫状態にあるパッド)を作製した後、このコグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断してもよい。さらに、円筒状の金型に歯部と溝部とを交互に配した内母型を被せ、この歯部と溝部に係合させてコグパッドを巻き付けてコグ山部の頂部でジョイントし、この巻き付けたコグパッドの上に第1の接着ゴム層用シート(下接着ゴム:未加硫ゴム)を積層した後、芯体を螺旋状にスピニングし、この上に第2の接着ゴム層用シート(上接着ゴム:前記接着ゴム層用シートと同じ)、伸張ゴム層用シート(未加硫ゴム)、補強布(上布)を順次巻き付けて成形体を作製してもよい。その後、ジャケットを被せて金型を加硫缶に設置し、温度120~200℃(特に150~180℃)程度で加硫してベルトスリーブを調製した後、カッターなどを用いて、V状に切断加工してもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の例において、実施例に用いた原料、各物性における測定方法又は評価方法を以下に示す。なお、特にことわりのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
[原料]
クロロプレンゴム:東ソー(株)製「R22」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
シリカ:エボニック・デグサ・ジャパン(株)製「ウルトラジルVN-3」、比表面積155~195m2/g
ナフテン系オイル:出光興産(株)製「NS-900」
レゾルシン・ホルマリン共重合物(レゾルシノール樹脂):レゾルシノール20%未満、ホルマリン0.1%未満のレゾルシン・ホルマリン共重合物
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
加硫促進剤TMTD:テトラメチルチウラム・ジスルフィド
アラミド短繊維:帝人テクノプロダクツ(株)製「コーネックス短繊維」、平均繊維長3mm、平均繊維径14μm、RFL液(レゾルシン2.6部、37%ホルマリン1.4部、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(日本ゼオン(株)製)17.2部、水78.8部)で接着処理した固形分の付着率6質量%の短繊維
ポリメリックMDI:ポリイソシアネート、東ソー(株)製「MR-200」
VPラテックス:ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス、日本ゼオン(株)製
心線:1,000デニールのPET繊維を2×3の撚り構成で、上撚り係数3.0、下撚り係数3.0で諸撚りしたトータルデニール6,000の撚りコード。
クロロプレンゴム:東ソー(株)製「R22」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
シリカ:エボニック・デグサ・ジャパン(株)製「ウルトラジルVN-3」、比表面積155~195m2/g
ナフテン系オイル:出光興産(株)製「NS-900」
レゾルシン・ホルマリン共重合物(レゾルシノール樹脂):レゾルシノール20%未満、ホルマリン0.1%未満のレゾルシン・ホルマリン共重合物
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
加硫促進剤TMTD:テトラメチルチウラム・ジスルフィド
アラミド短繊維:帝人テクノプロダクツ(株)製「コーネックス短繊維」、平均繊維長3mm、平均繊維径14μm、RFL液(レゾルシン2.6部、37%ホルマリン1.4部、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(日本ゼオン(株)製)17.2部、水78.8部)で接着処理した固形分の付着率6質量%の短繊維
ポリメリックMDI:ポリイソシアネート、東ソー(株)製「MR-200」
VPラテックス:ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス、日本ゼオン(株)製
心線:1,000デニールのPET繊維を2×3の撚り構成で、上撚り係数3.0、下撚り係数3.0で諸撚りしたトータルデニール6,000の撚りコード。
[加硫ゴム物性の測定]
(1)硬度
接着ゴム層用シートを温度160℃、時間30分でプレス加硫し、加硫ゴムシート(100mm×100mm×2mm厚み)を作製した。硬度はJIS K6253(2012)に準じ、加硫ゴムシートを3枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータA形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。
(1)硬度
接着ゴム層用シートを温度160℃、時間30分でプレス加硫し、加硫ゴムシート(100mm×100mm×2mm厚み)を作製した。硬度はJIS K6253(2012)に準じ、加硫ゴムシートを3枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータA形硬さ試験機を用いて硬度を測定した。
(2)摩耗量
接着ゴム層用シートを温度160℃、時間30分でプレス加硫して作製した加硫ゴムシート(50mm×50mm×8mm厚)より、内径16.2±0.05mmの中空ドリルで切り抜いて、直径16.2±0.2mm、厚さ6~8mmの円筒状の試料を作製した。JIS K6264(2005)に準じ、研磨布を巻きつけた回転円筒ドラム装置(DIN摩耗試験機)を用いて加硫ゴムの摩耗量を測定した。
接着ゴム層用シートを温度160℃、時間30分でプレス加硫して作製した加硫ゴムシート(50mm×50mm×8mm厚)より、内径16.2±0.05mmの中空ドリルで切り抜いて、直径16.2±0.2mm、厚さ6~8mmの円筒状の試料を作製した。JIS K6264(2005)に準じ、研磨布を巻きつけた回転円筒ドラム装置(DIN摩耗試験機)を用いて加硫ゴムの摩耗量を測定した。
(3)剥離力(心線との接着力)
厚み4mmの未加硫の接着ゴム層用シートの一方の面に幅が25mmとなるように複数本の心線を平行に並べ、他方の面に帆布を積層し、この積層体(心線、接着ゴム層用シート、帆布)をプレス加硫(温度160℃、時間30分、圧力2.0MPa)して剥離試験用の短冊試料(25mm×150mm×4mm厚)を作製した。そして、JIS K6256(2013)に従い、引張速度50mm/分で剥離試験を行い、心線と接着ゴム層用シート間の剥離力(加硫接着力)を室温雰囲気下で測定した。この剥離試験の接着ゴム層用シートには、表1の配合X(シリカを含有しない配合)を用いた。さらに、剥離の状態について、目視観察し、以下の基準で評価した。
厚み4mmの未加硫の接着ゴム層用シートの一方の面に幅が25mmとなるように複数本の心線を平行に並べ、他方の面に帆布を積層し、この積層体(心線、接着ゴム層用シート、帆布)をプレス加硫(温度160℃、時間30分、圧力2.0MPa)して剥離試験用の短冊試料(25mm×150mm×4mm厚)を作製した。そして、JIS K6256(2013)に従い、引張速度50mm/分で剥離試験を行い、心線と接着ゴム層用シート間の剥離力(加硫接着力)を室温雰囲気下で測定した。この剥離試験の接着ゴム層用シートには、表1の配合X(シリカを含有しない配合)を用いた。さらに、剥離の状態について、目視観察し、以下の基準で評価した。
A:接着ゴム層と心線との界面が接合したままゴム層が破壊した。
B:接着ゴム層と心線との界面で部分的な剥離が生じた。
C:接着ゴム層と心線との界面で完全に剥離が生じた。
B:接着ゴム層と心線との界面で部分的な剥離が生じた。
C:接着ゴム層と心線との界面で完全に剥離が生じた。
[ベルトの耐久走行試験]
耐久走行試験は、図4に示すように、直径50mmの駆動(Dr.)プーリ22と、直径125mmの従動(Dn.)プーリ23とからなる2軸走行試験機を用いて行なった。各プーリ22,23にローエッジコグドVベルト21を掛架し、駆動プーリ22の回転数5000rpm、従動プーリ23に10N・mの負荷を付与し、雰囲気温度80℃にてベルト21を最大24時間走行させた。このとき、駆動プーリと従動プーリとの間で0.5°のミスアライメントを設定した。ベルト21が24時間走行すれば耐久性は問題ないと判断した。また、走行後のベルト側面(プーリと接する面)をマイクロスコープで観察して心線の剥離の有無を調べ、以下の基準で評価した。
耐久走行試験は、図4に示すように、直径50mmの駆動(Dr.)プーリ22と、直径125mmの従動(Dn.)プーリ23とからなる2軸走行試験機を用いて行なった。各プーリ22,23にローエッジコグドVベルト21を掛架し、駆動プーリ22の回転数5000rpm、従動プーリ23に10N・mの負荷を付与し、雰囲気温度80℃にてベルト21を最大24時間走行させた。このとき、駆動プーリと従動プーリとの間で0.5°のミスアライメントを設定した。ベルト21が24時間走行すれば耐久性は問題ないと判断した。また、走行後のベルト側面(プーリと接する面)をマイクロスコープで観察して心線の剥離の有無を調べ、以下の基準で評価した。
A:心線の剥離が全く見られない。
B:心線の剥離が見られたが実用的には問題ない程度である。
C:実用できない程度に心線が剥離していた。
B:心線の剥離が見られたが実用的には問題ない程度である。
C:実用できない程度に心線が剥離していた。
また、走行前のベルト重量と、走行後のベルト重量をそれぞれ電子天秤で測定し、その重量差を耐久走行におけるベルトの摩耗量として算出した。さらに、走行後のプーリを目視で観察してプーリ摩耗の有無を調べた。最後に、耐久走行試験の総合評価を以下の基準で判定した。
A:プーリの摩耗、心線の剥離がともに見られない。
B:プーリの摩耗、又は心線の剥離が生じるが、実用的には問題ない。
C:プーリの摩耗、心線の剥離のどちらかが、実用できない程度に生じる。
B:プーリの摩耗、又は心線の剥離が生じるが、実用的には問題ない。
C:プーリの摩耗、心線の剥離のどちらかが、実用できない程度に生じる。
実施例1~6及び比較例1~4
(ゴム層の形成)
表1(接着ゴム層)及び表2(圧縮ゴム層及び伸張ゴム層)のゴム組成物は、それぞれ、バンバリーミキサーなどの公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールに通して圧延ゴムシート(接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シート、伸張ゴム層用シート)を作製した。また、接着ゴム層に用いるゴム組成物については、表1に加硫ゴム物性を示した。
(ゴム層の形成)
表1(接着ゴム層)及び表2(圧縮ゴム層及び伸張ゴム層)のゴム組成物は、それぞれ、バンバリーミキサーなどの公知の方法を用いてゴム練りを行い、この練りゴムをカレンダーロールに通して圧延ゴムシート(接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シート、伸張ゴム層用シート)を作製した。また、接着ゴム層に用いるゴム組成物については、表1に加硫ゴム物性を示した。
(心線の接着処理)
心線を表3に示す第1処理剤(前処理液)に浸漬した後、180℃で4分間熱処理した。次に、表4に示す第2処理剤(RFL液)に浸漬し、230℃で2分間熱処理した。さらに表5に示すゴム組成物A~Eを含む第3処理剤を用い、表6に示す第3処理(オーバーコート処理)を行った。これらの処理により、第1処理剤、第2処理剤、第3処理剤に含まれた固形分がそれぞれ第1のアンカーコート層、第2のアンカーコート層、オーバーコート層の被膜(3層の被膜)として付着した心線を製造した。すなわち、接着処理後の心線では、第3処理剤に含まれた固形分が最外層(オーバーコート層)の被膜として配置されている。オーバーコート層の被膜の厚みは10~20μmであった。
心線を表3に示す第1処理剤(前処理液)に浸漬した後、180℃で4分間熱処理した。次に、表4に示す第2処理剤(RFL液)に浸漬し、230℃で2分間熱処理した。さらに表5に示すゴム組成物A~Eを含む第3処理剤を用い、表6に示す第3処理(オーバーコート処理)を行った。これらの処理により、第1処理剤、第2処理剤、第3処理剤に含まれた固形分がそれぞれ第1のアンカーコート層、第2のアンカーコート層、オーバーコート層の被膜(3層の被膜)として付着した心線を製造した。すなわち、接着処理後の心線では、第3処理剤に含まれた固形分が最外層(オーバーコート層)の被膜として配置されている。オーバーコート層の被膜の厚みは10~20μmであった。
また、表5には、これらの接着処理により被膜が付着した心線について、接着ゴム層用ゴム組成物との剥離試験の結果として、剥離力(加硫接着力)の測定値と、剥離の状態も示した。
(摩擦伝動ベルトの製造)
下布となる補強布と、圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴム)との積層体を、補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、75℃でプレス加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッド(完全には加硫しておらず、半加硫状態にある)を作製した。次に、このコグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。
下布となる補強布と、圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴム)との積層体を、補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、75℃でプレス加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッド(完全には加硫しておらず、半加硫状態にある)を作製した。次に、このコグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。
円筒状の金型に歯部と溝部とを交互に配した内母型を被せ、この歯部と溝部に係合させて前記コグパッドを巻き付けてコグ山部の頂部でジョイントし、この巻き付けたコグパッドの上に接着ゴム層用シート(下接着ゴム:未加硫ゴム)を積層した後、心線を螺旋状にスピニングし、この上に接着ゴム層用シート(上接着ゴム:前記接着ゴム層用シートと同じ)、伸張ゴム層用シート(未加硫ゴム)、上布となる補強布を順次巻き付けて成形体を作製した。その後、ジャケットを被せて金型を加硫缶に設置し、温度160℃、時間20分で加硫してベルトスリーブを得た。このスリーブをカッターでベルト長手方向に所定幅でV状断面形状に切断して、図2に示す構造のベルト、すなわちベルト内周側にコグを有した変速ベルトであるローエッジコグドVベルト(サイズ:上幅22.0mm、厚み11.0mm、外周長800mm)に仕上げた。
実施例及び比較例で得られた摩擦伝動ベルト(ローエッジコグドVベルト)における接着ゴム層用ゴム組成物と、心線の第3処理剤(オーバーコート層)用のゴム組成物との組み合わせを表7に示した。さらに、表7にはベルト耐久走行試験の結果も示した。
表1における接着ゴム用ゴム組成物の加硫ゴム物性の結果から、シリカを含まないゴム組成物Xに対して、シリカを20質量部含むゴム組成物(ゴム組成物Z)では、シリカの含有量とともに加硫ゴムの摩耗量が増加することがわかる。また、カーボンブラックを60質量部含むゴム組成物Xに対して、カーボンブラックを20~30質量部に減量したゴム組成物(ゴム組成物V及びU)では、摩耗量が増加することがわかる。
表5における接着処理を施した心線と、シリカを含まない接着ゴム層用ゴム組成物Xとの剥離試験の結果から、第3処理剤(オーバーコート層)用ゴム組成物にシリカを40質量部(ゴム組成物A)、30質量部(ゴム組成物B)、20質量部(ゴム組成物C)含む場合には、接着ゴム層と心線との接着力が良好で、それらの界面が接合したままゴム層が破壊した。シリカの含有量が10質量部のゴム組成物Dでは、接着力が若干不足(接着ゴム層と心線との界面で部分的な剥離が生じた場合)した。シリカを含まないゴム組成物Eでは、接着ゴム層と心線との界面で完全に剥離が生じた。
これらの接着ゴム用ゴム組成物と、第3処理剤用ゴム組成物(オーバーコート層)とを組み合わせて製造した摩擦伝動ベルトの耐久走行試験の結果(表7)から、接着ゴム層にシリカを含まない摩擦伝動ベルト(実施例1~3)であっても、シリカが20~40質量部含まれるオーバーコート層(被膜)と組み合わせると、24時間走行した後でも、心線と接着ゴム層との接着が良好で剥離は見られなかった。さらに、ベルトの摩耗量は少なく、プーリの摩耗も見られなかった。一方、実施例4は、接着ゴム層にシリカを含まない摩擦伝動ベルトであり、オーバーコート層(被膜)に含むシリカが10質量部の例であるが、24時間走行後のベルト側面にて心線の剥離が若干見られた(実用的には問題ない程度)。実施例5は、接着ゴム層のカーボンブラック量が30質量部と少ない摩擦伝動ベルトであるが、実施例1~3と同様に良好であった。実施例6は、接着ゴム層のカーボンブラック量が70質量部と多い摩擦伝動ベルトであるが、24時間走行後のベルト側面にて心線の剥離が若干見られた(実用的には問題ない程度)。
比較例1は接着ゴム層にシリカを20質量部含む摩擦伝動ベルトであるが、24時間走行におけるベルトの摩耗量が多く、さらにはプーリの摩耗も見られた。比較例2は、接着ゴム層、オーバーコート層(被膜)のいずれにもシリカを含まない摩擦伝動ベルトであり、24時間走行後のベルト側面にて心線が剥離していた(実用的に問題となる程度)。比較例3は、接着ゴム層にはシリカを10質量部含み、オーバーコート層(被膜)にはシリカを含まない摩擦伝動ベルトであるが、24時間走行後のベルト側面にて心線が剥離していた(実用的に問題となる程度)。比較例4は、接着ゴム層のカーボンブラック量が20質量部と少ない摩擦伝動ベルトであるが、24時間走行におけるベルトの摩耗量が多かった。
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2016年4月15日出願の日本特許出願2016-082464、および2017年4月11日出願の日本特許出願2017-078433に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、2016年4月15日出願の日本特許出願2016-082464、および2017年4月11日出願の日本特許出願2017-078433に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の摩擦伝動ベルトは、例えば、Vベルト(ラップドVベルト、ローエッジVベルト、ローエッジコグドVベルト)、Vリブドベルト、平ベルトなどに適用できる。特に、ベルト走行中に変速比が無段階で変わる変速機(無段変速装置)に使用されるVベルト(変速ベルト)、例えば、自動二輪車やATV(四輪バギー)、スノーモービルなどの無段変速装置に使用されるローエッジコグドVベルト、ローエッジダブルコグドVベルトに適用するのが好ましい。
1…摩擦伝動ベルト
2,6…補強布
3…伸張ゴム層
4…接着ゴム層
4a…芯体
5…圧縮ゴム層
2,6…補強布
3…伸張ゴム層
4…接着ゴム層
4a…芯体
5…圧縮ゴム層
Claims (8)
- ベルト長手方向に延びる芯体の少なくとも一部と接する接着ゴム層を備えた摩擦伝動ベルトであって、
前記接着ゴム層が、ゴム成分及びフィラーを含む第1の加硫ゴム組成物で形成され、
前記フィラーが、実質的にシリカを含まず、ゴム成分100質量部に対して30質量部以上のカーボンブラックを含み、かつ
前記芯体が、ゴム成分及びシリカを含む第2の加硫ゴム組成物で形成されたオーバーコート層を表面に有する摩擦伝動ベルト。 - 第1の加硫ゴム組成物のカーボンブラックの割合が、ゴム成分100質量部に対して30~60質量部である請求項1記載の摩擦伝動ベルト。
- 第2の加硫ゴム組成物のシリカの割合がゴム成分100質量部に対して10質量部以上である請求項1又は2記載の摩擦伝動ベルト。
- 第2の加硫ゴム組成物のシリカの割合がゴム成分100質量部に対して15~50質量部である請求項3記載の摩擦伝動ベルト。
- オーバーコート層の平均厚みが5~30μmである請求項1~4のいずれか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 第1の加硫ゴム組成物のゴム成分がクロロプレンゴムである請求項1~5のいずれか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 第2の加硫ゴム組成物のゴム成分がクロロプレンゴムである請求項1~6のいずれか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 芯体が、ポリエステル繊維及び/又はポリアミド繊維を含む撚りコードを含む請求項1~7のいずれか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
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