(57)【要約】【課題】歯付ベルトの少なくとも背部に摩擦係数低減作用のあるゴム層を設けることにより、ベルト最外側が走行時に接触するアイドラープーリ、テンショナープーリとの摩擦係数を低減し、ベルト側面の摩耗及び損傷を防止する歯付ベルトを提供することを目的とする。【解決手段】長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２と、心線３を埋設した背部４とを有し、上記歯部２の表面に歯布５を被覆した歯付ベルト１において、少なくとも背部４を構成するゴム層に、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物を用いることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、
少なくとも背部を構成するゴム層に、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物を用いたことを特徴とする歯付ベルト。
【請求項２】
背部を構成するゴム層は、原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を５〜２０質量部含有している請求項１記載の歯付ベルト。
【請求項３】
背部のゴム組成物に使用する原料ゴムが、水素化ニトリルゴムである請求項１または２記載の歯付ベルト。
【請求項４】
歯布のベルト長手方向の緯糸がパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を含む請求項１記載の歯付ベルト。
【請求項５】
歯布の緯糸がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸とメタ系アラミド繊維とを含んでいる請求項４記載の歯付ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯付ベルトに係り、耐摩耗性及び耐歯欠け性を維持しつつ、特にベルト側面の耐摩耗性及び耐損傷性が向上した高負荷用ベルトとして用いられる歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンのカム軸、インジェクションポンプ、オイルポンプ、ウォーターポンプ等の駆動する歯付ベルトは、エンジンの高出力化に伴うベルト負荷の増大及びエンジンルームのコンパクト化に伴い使用条件がより一層厳しくなり、更なる耐久性の向上が要求されている。また、一般産業用機械の同期伝動を必要とする動力伝達用歯付ベルト、小型機械に用いられる正確な位置決め精度を要求される搬送用歯付ベルトにおいては、ベルトの取り替え周期の延長が要求されるようになっている。
【０００３】
このような歯付ベルトの故障形態は、心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足による亀裂発生からのベルト切断と過負荷や歯布及び歯ゴムの耐熱性不足、歯布の摩耗による歯欠けに大別される。心線の屈曲疲労及びゴムの耐熱性不足によるベルト切断に対しては、アラミド心線や高強度ガラスの細径心線の使用、耐熱性に優れる水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）組成物の使用などにより切断故障の発生は減少している。
【０００４】
このベルトの側面摩耗及び歯欠け等の損傷に対し、プーリ歯と噛み合う歯付ベルト表面の歯布材料に摩擦係数低減作用のあるフッ素樹脂や層状のグラファイト等を添加した処理を施すことが実施されている。（例えば、特許文献１を開示されている。）
【０００５】
更には、特許文献２には、歯部に短繊維を配列させることで、歯部の強度を高める方法等も実施されている。
【０００６】
【特許文献１】
ＥＰ０６６２５７１Ｂ１
【特許文献２】
特開平２−１１３０４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベルトに高負荷が掛かるエンジン又は産業用駆動装置を駆動する歯付ベルトについては、高負荷のためプーリ軸が撓み、ベルトの片寄り走行が発生し、プーリフランジ等との摩擦によるベルト側面の異常摩耗及び側面の損傷による切断、歯欠けが発生し易い。
【０００８】
このベルトの側面摩耗及び歯欠け等の損傷に対し、プーリ歯と噛み合う歯付ベルト表面の歯布材料に摩擦係数低減作用のあるフッ素樹脂や層状のグラファイト等を添加した処理を施した場合でも、歯部と歯布との接着性が低下する恐れがあり、摺動剤粒子の欠落、歯部形状の精密性に欠けるなどの問題があった。また、歯部に短繊維を配列させることで、歯部の強度を高めとともにベルト背面の摩擦係数を低下するが、やはり背面ゴムとプーリにスラスト力が働き、ベルト側面が破損することがあり、未だに充分な改良策が見出されていない。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、歯付ベルトの少なくとも背部に摩擦係数低減作用のあるゴム層を設けることにより、ベルト最外側が走行時に接触するアイドラープーリ、テンショナープーリとの摩擦係数を低減し、ベルト側面の摩耗及び損傷を防止する歯付ベルトを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、歯付ベルトの少なくとも背部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム層を設けることにより、ベルトレイアウト上でベルト背面と接触するアイドラー又はテンショナープーリ表面との摩擦係数を低減させてスラスト力を低下し、ベルト側面と走行中接触するプーリフランジとの摩擦時の応力を緩和させ、ベルト側面の摩耗、損傷を防ぐことができるという知見を得て完成されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の請求項１に記載の歯付ベルトは、長さ方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の表面に歯布を被覆した歯付ベルトにおいて、少なくとも背部を構成するゴム層に、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物を用いた歯付ベルトにある。
【００１２】
本願の請求項２記載の発明では、背部を構成するゴム層が原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を５〜２０質量部含有している歯付ベルトにある。
【００１３】
本願の請求項３記載の発明では、背部のゴム組成物に使用する原料ゴムが、水素化ニトリルゴムである歯付ベルトにある。
【００１４】
本願の請求項４記載の発明では、歯布のベルト長手方向の緯糸がパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を含む歯付ベルトにあり、歯布の構成糸にパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使用しているため、上記高張力下あるいは高負荷走行下でもベルト歯底部の歯布の摩耗が阻止され、これによってベルト歯元部を長時間補強するために、耐歯欠け性に優れる。
【００１５】
本願の請求項５記載の発明では、歯布の緯糸がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸とメタ系アラミド繊維とを含んでいる歯付ベルトにある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施形態に係る歯付ベルトの部分正面図であり、歯付ベルト１は長手方向に沿って所定間隔で配置した複数の歯部２と、該歯部２と連続する背部４と、背部４に埋設された心線３と、歯部２の表面に被覆された歯布５を有している。歯布５はベルトの長手方向に延在する緯糸と、ベルトの幅方向に延在する経糸とを織成して成る繊維材料を基材として構成される。
【００１７】
前記背部４と歯部２に使用される原料ゴムは、水素化ニトリルゴムを始めとして、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、クロロプレンゴムなどの耐熱老化性の改善されたゴムが好ましい。尚、水素化ニトリルゴムは水素添加率が８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。
【００１８】
上記背部４と歯部２には、前述の原料ゴムにシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物が使用され、原料ゴム１００質量部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を５〜３０質量部、より好ましくは５〜２０質量部混合し、これにカーボンブラック、シリカなどの補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄もしくはパーオキサイドからなる加硫剤、共加硫剤を添加したものである。
【００１９】
シリコーン−アクリル樹脂共重合体の添加量が５質量部未満の場合には、ベルト背面と接触するアイドラー又はテンショナープーリ表面との摩擦係数の低下が期待できず、また一方３０質量部を超えると、１００％モジュラス、切断時の伸び等のゴム物性が低下し、またベルト耐久性も低下する。
【００２０】
シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体は、シリコーン樹脂の優れた表面摺動性の効果とアクリル部でポリマーとの相溶性をもたせた平均粒径３０〜２５０μｍの粉体であり、例えば市販品として日信化学工業社製のシャリーヌＲが知られている。
【００２１】
負荷とともに張力の大きい条件下で歯付ベルト１を使用すると、従来の歯付ベルトの歯布が異常に摩耗を起こし、比較的早く歯元部にクラックが生じ、やがて歯欠けによる寿命となるため、１００〜１４０°Ｃの高温度で高負荷、また高温度で高張力の条件下ではさらに歯部２の補強が必要である。本発明では、歯布５として下記帆布を使用することにより耐摩耗性及び耐歯欠け性が向上する。
【００２２】
上記歯布５はＲＦＬ液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液によって処理される。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルムアルデヒドとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはスチレン．ブタジエン．ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどのラテックスである。
【００２３】
上記ＲＦＬ処理した歯布として、歯部に使用した原料ゴムと同種の原料ゴムにシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を混合した加硫可能なゴム組成物を含浸付着させてもよい。具体的には、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物をメチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、クロロホルムなどから選ばれた溶剤に溶解してゴム糊にした後、該ゴム糊を歯布に塗布、吹き付け等によって含浸付着させたものである。
【００２４】
歯布５として用いられる帆布は、平織物、綾織物、朱子織物などからなり、少なくともベルト長手方向の緯糸に０．３〜１．２デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸をベルト長手方向の緯糸全量の２０〜８０質量％含んでいる。即ち、緯糸は少なくともパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸を含んだ糸であり、このパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸にメタ系アラミド繊維からなる糸とを含めることができる。具体的な緯糸の構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、メタ系アラミド繊維からなる紡績糸、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものである。
【００２５】
また、他の具体的な緯糸構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸、脂肪族繊維糸（６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）、そしてウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものであってもよい。
【００２６】
上記パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸は、０．３〜１．２デニールのフィラメント原糸を複数収束したものを複数本寄せ集めたマルチフィラメント糸、あるいは０．３〜１．２デニールのフィラメント原糸を複数収束したマルチフィラメント糸であり、例えば商品名ケブラー、テクノーラ、トワロンからなっている。このフィラメント原糸の太さが０．３デニール未満であると、ベルト長手方向の歯布の引張強さが低下し、またプーリとの接触による耐摩耗性に劣ってくる。一方、フィラメント原糸の太さが１．２デニールを越えると、製織後において歯布として接着処理をする際に、その過程でパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸を打込んだ方向の糸の剛性が過大になるため、帆布としての経糸と緯糸のバランスが取れなくなって、布厚みの不均一でシワが発生した状態となり、均一なＰＬＤ値が要求される歯付ベルトには使用できない。
【００２７】
また、ベルト長手方向の緯糸全量の２０〜８０質量％がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸である。この理由として、２０質量％未満ではベルト長手方向の歯布の引張強さが低下し、高負荷でのベルト走行時に歯欠けが発生しやすくなり、また一方８０質量％を越えると、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸の打込み方向の剛性が前記理由と同じく過大になるため、均一な厚みの帆布を得ることできなくなるためである。
【００２８】
緯糸として前記パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸と併用することができるメタ系アラミド繊維からなる糸は、例えば商品名ノーメックス、コーネックスを素材とするもので、紡績糸が好ましい。
【００２９】
ベルト長手方向のパラ系アラミド繊維はマルチフィラメント糸の使用量２０〜８０質量％に対し、メタ系アラミド繊維からなる糸を８０〜２０質量％用いる。これは引張強さ及びモジュラスの高いパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸が高温高負荷下の走行でも、また高温高張力下の走行でも充分耐え、歯部表面の摩耗に有効である。また、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸の占める割合と、メタ系アラミド繊維からなる糸の占める割合を調節して、厚さの均一な歯布にする効果もある。
【００３０】
尚、従来の歯布には６ナイロン、６．６ナイロン糸が用いられてきたが、ベルトの高温（１００〜１４０°Ｃ）下における長時間走行では、歯布の摩耗によりナイロンの摩耗粉がプーリ表面に固着し、これがベルト歯部の摩耗を加速的に促進させ、歯欠けを発生させていた。ここで、歯布に明確な融点のないアラミド繊維を使用すると、摩耗粉がプーリ表面に固着することがないため、このような問題は起こりにくい。
【００３１】
また、歯布５の経糸としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維からなるアラミド繊維のフィラメント糸、６ナイロン、６．６ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル等のフィラメント糸からなる。好ましくは、アラミド繊維のフィラメント糸が緯糸にパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使用すれば、剛性のバランスが取れ、均一な厚みの歯布になる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
実施例１〜４、比較例１〜３
経糸に１．５デニールのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束した２００デニールのフィラメント糸と、そして緯糸にテクノーラ（２００Ｄ／２本、コーネックス３０番手／１本（紡績糸）、スパンデックス１４０Ｄ／１本からなる合撚糸を使用し、織時組織（経１１０本／５ｃｍ、緯１２０本／５ｃｍ）からなる２／２綾織帆布を製織した。製織後、帆布を水中にて振動を与えて製織時の幅の約１／２幅まで収縮させた後、表１のＨ−ＮＢＲゴム配合物を所定比率でメチルエチルケトン中に溶解して得たゴム糊に浸漬、乾燥した後、１６５℃で３０分間加硫して０．９ｍｍの処理帆布を得た。
【００３３】
表１のＨ−ＮＢＲゴム配合物を用いて所定の方法で得られた処理帆布を歯布として用いた。この場合、上記帆布は緯糸方向をベルトの長手方向に使用した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
また、心線として溶融紡糸され、シランカップリング剤で表面処理された素線径約９μｍのガラス繊維フィラメント約２００本を束ねてストランドとし、３本のストランドを引き揃えて表２の各ＲＦＬ液中に浸漬し、１３０℃で２分間乾燥、２５０〜３００℃で２分間ベーキング後、下撚りを約１２回／１０ｃｍにてＳ方向に撚った下撚り糸と、同回数Ｚ方向に撚った下撚り糸を準備した。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
次にＳ方向の下撚り糸を１３本引き揃え、上撚りを約８回／１０ｃｍの割合でＺ方向に撚られたガラス繊維コードとし、また同様にＺ撚り下撚り糸を同様に１３本引き揃え、Ｓ方向に８回／１０ｃｍの撚り数のガラス繊維コードとし、各ＲＦＬ液に対し、上撚り方向がＳ、Ｚの各一対のＲＦＬ処理ガラス繊維コードとした。そして、各ＲＦＬ処理ガラス繊維コードを背部、歯部そして歯布に接着させるために、更にゴム組成物を溶剤に溶解させ、イソシアネートを添加したオーバーコート液に浸漬、乾燥させて心線となるガラス繊維コードを作製した。
【００３８】
歯付ベルトの作製では、前記の歯布をモールドに巻き付け、この上に前記ガラス繊維コードをスピニングした後、更に表３のＨ−ＮＢＲゴム配合物からなるゴムシートを巻き付けた。続いて、これを加硫して、得られた加硫スリーブを所定の幅に切断して個々のベルトを得た。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
ベルトのサイズは１０５Ｓ８Ｍ１９（ベルトの歯型：ＳＴＰＤタイプ、歯数：１０５、ベルト幅：１９．１ｍｍ、歯ピッチ：８ｍｍ）であった。
【００４１】
上記ベルトの背面動摩擦係数の測定では、室温において一端をロードセルに固定したベルトサンプルをフラットプーリ（直径６０ｍｍ）に角度９０度で巻き掛け、他端に荷重Ｗ（１．７５ｋｇｆ）をかけ、該フラットプーリを４３ｒｐｍで回転してロードセルにかかる荷重Ｆを測定し、Ｆ＝μＷに基づきμ（動摩擦係数）を算出した。その結果を表４に示す。
【００４２】
表３に示すゴム組成物を１５３℃で３０分プレス加硫したゴムの１００％モジュラス、切断時の伸びはＪＩＳ  Ｋ６２５１に、またＤＩＮ磨耗試験はＪＩＳ  Ｋ６２６４に準じた、
【００４３】
ベルト走行評価で使用する走行試験機は、駆動プーリ（歯数２１）と従動プーリ（歯数４２）間に歯付ベルトを巻き付け、この歯付ベルトの背面にテンションプーリ（直径５２ｍｍ）を当接したものであり、該ベルトを雰囲気温度１２０℃、駆動プーリの回転数７，２００ｒｐｍ、ベルトの初張力３００ｋｇｆにて８００時間走行させ、歯面の摩耗による歯欠けに至る走行時間を測定した。その結果を表４に併記する。
【００４４】
【表４】
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【００４５】
この結果より、実施例では、シリコーン−アクリル樹脂共重合体を添加することで、ベルトの端面部損傷が見られず耐久性の向上が見られ、また摩擦係数が低下している。実施例４のようにシリコーン−アクリル樹脂共重合体の配合量が３０質量部になると、摩擦係数は低下するが、１００％モジュラス、切断時の伸び等の物性は低下している。
一方、比較例２の黒鉛粉、比較例３の短繊維を添加すると、摩擦係数低下が起こるが、等量のシリコーン−アクリル樹脂共重合体と比較して摩擦係数低下の度合いは小さく、物性低下も起こっていることが判る。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の発明では、歯付ベルトの背部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を配合したゴム組成物を使用することにより、ベルトレイアウト上でベルト背面と接触するアイドラー又はテンショナープーリ表面との摩擦係数を低減させてスラスト力を低下させ、ベルト側面と走行中接触するプーリフランジとの摩擦時の応力を緩和させ、ベルト側面の摩耗、損傷を防ぐことができて耐久性が向上するという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯付ベルトの斜視図である。
【符号の説明】
１  歯付ベルト
２  歯部
３  心線
４  背部
５  歯布
【図１】
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