(57)【要約】【課題】歯ゴム部表面を繊維織物で被覆した歯付ベルトにおいて、歯ゴム部表面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層を配し、摩擦抵抗を長期にわたって低減させてベルト寿命の向上に寄与する歯付ベルトとこれに使用する歯部補強材を提供することを目的とする。【解決手段】心線３が埋設された背ゴム部４と、背ゴム部４にベルト長手方向に所定のピッチで配設された複数の歯ゴム部２とを備え、歯ゴム部２の表面に歯部補強材５を貼着した歯付ベルト１であり、上記歯部補強材５が織物からなる基布７の一方の面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層８を、そして他面にコートゴム層９を付着形成し、上記短繊維結合層８が歯ゴム部２の最外面に露出した状態で位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心線が埋設された背ゴム部と、背ゴム部にベルト長手方向に所定のピッチで配設された複数の歯ゴム部とを備え、歯ゴム部の表面に歯部補強材を貼着した歯付ベルトにおいて、上記歯部補強材が織物からなる基布の一方の面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層を、そして他面にコートゴム層を付着形成し、上記短繊維結合層が歯ゴム部の最外面に露出した状態で位置していることを特徴する歯付ベルト。
【請求項２】
短繊維結合層は、オレフィン系短繊維群として少なくとも超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでいる請求項１記載の歯付ベルト。
【請求項３】
短繊維結合層は、オレフィン系短繊維群として超高分子量ポリエチレン短繊維とこれより低融点の短繊維を含んでいる請求項１または２記載の歯部ベルト。
【請求項４】
低融点短繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種の繊維である請求項３記載の歯付ベルト。
【請求項５】
基布には接着層が含浸付着している請求項１乃至４記載の歯付ベルト。
【請求項６】
歯付ベルトの歯ゴム部の表面に貼着する歯部補強材であり、織物からなる基布の一方の面に加硫温度で溶融可能なオレフィン系短繊維群を含む短繊維集合層を、そして他面にコートゴム層を付着形成したことを特徴とする歯部補強材。
【請求項７】
短繊維集合層は、オレフィン系短繊維群として少なくとも超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでいる請求項６記載の歯部補強材。
【請求項８】
短繊維集合層は、オレフィン系短繊維群として超高分子量ポリエチレン短繊維とこれより低融点の短繊維を含んでいる請求項６または７記載の歯部補強材。
【請求項９】
低融点短繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種の繊維である請求項８記載の歯部補強材。
【請求項１０】
短繊維集合層が不織布である請求項６乃至９記載の歯部補強材。
【請求項１１】
基布には接着層が含浸付着している請求項６乃至１０記載の歯部補強材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯付ベルトおよびこれに用いる歯部補強材に係り、特に耐歯欠け性を改善した歯付ベルトおよびこれに用いる歯部補強材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ウォータポンプ等を駆動する歯付ベルトは、エンジンの高出力化に伴い、ベルトへの負荷の増大及びエンジンルームのコンパクト化に伴う雰囲気温度の上昇など歯付ベルトの使用環境は近年特に厳しくなってきているため、更なる耐久性の向上が要求されている。また、近年大型自動２輪車の後輪駆動用にこれまでのチェーンあるいはシャフト駆動から、静粛性、メンテナンスフリー性が受けて、ベルトでの駆動方式がとられるようになってきている。更に、一般産業用に使用される歯付ベルトについても、射出成形機等の高負荷駆動用等取替え周期の延長を要求されている。
【０００３】
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、心線材質、心線構成の太径化等の改良、心線処理剤の耐熱性改良が実施されている。また、ゴムの耐熱性改良についても水素添加ニトリルゴムの使用等により故障は減少している。
【０００４】
特に、ベルトに高負荷が掛かるエンジン、２輪車の後輪駆動用又は産業用駆動装置を駆動する歯付ベルトは、高負荷の為プーリ軸が撓み、また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。更には、高負荷によりベルトが伸びて、オートテンショナーが作動しないあるいは２軸駆動のためベルト張力が低下し、ベルトに適正な負荷が掛からなくなり、エンジンの正常な動作を妨げる現象が生じる。
【０００５】
このため、ベルト側面の摩耗や損傷、ベルトの伸びに対し、プーリ歯とかみ合う歯付ベルト表面の歯布材料に摩擦係数を低減させる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や、心線材料の検討が実施されているが、未だに十分な改良策が見出されていない。
【０００６】
また、特許文献１では、経糸あるいは緯糸いずれか一方若しくは両方が超高分子量ポリエチレン繊維からなる織物を使用して、加硫時に溶融し、歯表面に超高分子量ポリエチレンの皮膜を形成し、低摩擦係数化、優れた耐摩耗性を発現することが記載されている。
【特許文献１】特公平８−３０５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように特許文献１では、経糸と緯糸のいずれか一方若しくは両方に超高分子量ポリエチレン繊維を用いた織物を歯布に使用して、加硫時に該繊維を溶融させ、歯部表面を超高分子量ポリエチレンの皮膜にして低摩擦面にし、優れた耐摩耗性を付与していた。このように歯部表面には超高分子量ポリエチレンの皮膜が形成されるが、歯布全体が溶融後に固形化した超高分子量ポリエチレンになるために剛性が高くなり、結果として歯部は耐衝撃性に優れているとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、歯ゴム部表面を繊維織物で被覆した歯付ベルトにおいて、歯ゴム部表面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層を配し、摩擦抵抗を長期にわたって低減させてベルト寿命の向上に寄与する歯付ベルトとこれに使用する歯部補強材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願請求項１記載の発明は、心線が埋設された背ゴム部と、背ゴム部にベルト長手方向に所定のピッチで配設された複数の歯ゴム部とを備え、歯ゴム部の表面に歯部補強材を貼着した歯付ベルトにおいて、上記歯部補強材が織物からなる基布の一方の面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層を、そして他面にコートゴム層を付着形成し、上記短繊維結合層が歯ゴム部の最外面に露出した状態で位置している。上記短繊維結合層が樹脂膜状になって優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させる。
【００１０】
本願請求項２記載の発明は、短繊維結合層がオレフィン系短繊維群として少なくとも超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでいる歯付ベルトである。短繊維結合層は超高分子量ポリエチレン短繊維の存在により低摩擦係数をもつ面になり、一段と優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
本願請求項３記載の発明は、短繊維結合層がオレフィン系短繊維群として超高分子量ポリエチレン短繊維とこれより低融点の短繊維を含んでいる歯付ベルトであり、また本願請求項４記載の発明は、低融点短繊維がポリエチレン、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種の繊維である歯付ベルトであり、低融点短繊維を溶融させることにより超高分子量ポリエチレン短繊維を溶融させずに短繊維結合層に固着させることができる。更に本願請求項５記載の発明は、基布には接着層が含浸付着している歯付ベルトであり、基布が歯ゴム部に良好に接着する。
【００１２】
本願請求項６記載の発明は、織物からなる基布の一方の面に加硫温度で溶融可能な短繊維を含む短繊維集合層を、そして他面にコートゴム層を付着形成した歯部補強材である。短繊維集合層の短繊維を加硫温度（１５０〜１７０℃）で溶融して皮膜を形成し、これにより優れた耐摩耗性を有する歯部補強材になる。
【００１３】
本願請求項７〜１０記載の発明は、短繊維集合層が少なくともオレフィン系短繊維群として超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでいる場合、短繊維集合層がオレフィン系短繊維群として超高分子量ポリエチレン短繊維とこれより低融点の短繊維を含んでいる場合、低融点短繊維がポリエチレン、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種の繊維である場合、短繊維集合層が不織布である場合であり、短繊維集合層が超高分子量ポリエチレン短繊維の存在により低摩擦係数をもつ短繊維結合層になり、一段と優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させる歯部補強材になる。
【００１４】
本願請求項１１記載の発明は、基布には接着層が含浸付着している歯部補強材であり、基布とゴム部材（コートゴム層あるいは歯ゴム層）との接着力が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明の歯付ベルトは、短繊維結合層が優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させ、更に短繊維結合層が少なくとも超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでいるとより低摩擦係数をもつ面になり、一段と優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させる。また、歯部補強材も短繊維集合層の短繊維を加硫温度（１５０〜１７０℃）で溶融して短繊維結合層を形成し、より優れた耐摩耗性を有するものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の歯付ベルトを図面に基づいて説明する。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、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、そして図３は歯部補強材の断面図を示す。
【００１７】
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ゴム部２と、歯ゴム部２と連続する背ゴム部４と、背ゴム部４に埋設された心線３と、歯ゴム部２の表面に被覆された歯部補強材５を有している。
【００１８】
上記歯部補強材５は、図２に示すように接着層６を含浸させた織物からなる基布７の一方の面にオレフィン系短繊維群を溶融固化して形成した短繊維結合層８を、そして他面にコートゴム層９を付着形成し、上記短繊維結合層８が歯ゴム部２の最外面に露出した状態で位置している。これにより、上記短繊維結合層８が優れた耐摩耗性を有し、歯ゴム部の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
上記歯部補強材５においては、上記基布７がベルトの長手方向に延在する緯糸１０と、ベルトの幅方向に延在する経糸１１とを織成して成る織物であり、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ゴムラテックス処理液（ＲＦＬ処理液）の固形物あるいはこの固形物とゴム糊の固形物を積層した接着層６が含浸付着している。そして、基布７の一方の面には、短繊維結合層８がカットしたオレフィン系短繊維群をニードルパンチ等による物理的な手段、あるいは化学的方法によって付着したものが、加硫時の温度（１５０〜１７０℃）より溶融して形成された短繊維を部分的に溶融固化して短繊維同士を結合したマット状の短繊維結合層８になっている。
【００２０】
マット状の短繊維結合層８は少なくともオレフィン系短繊維群である超高分子量ポリエチレン短繊維を含んでおり、このポリマーは融点１４０℃以上に加熱しても冷却後は元の状態に戻り、また耐摩耗性、摩擦係数の低さにおいて特長がある。また、該ポリマーの分子量は粘度法で表現すると１０万〜１５０万、好ましくは３０万〜１２０万が望ましい。１０万以下であると加硫時粘度が極端に落ち流れてしまう。一方１５０万以上であると樹脂の製造ができない。
【００２１】
短繊維結合層８は該超高分子量ポリエチレン短繊維の他にこれより低い融点をもつ低融点短繊維であるポリエチレン、ポリプロピレン等が含まれており、加硫時の温度により各短繊維が部分的もしくは全体に溶融して薄膜になって基布７に付着している。超高分子量ポリエチレン短繊維の添加量としては、体積比率が５０％以上、好ましくは７５％以上が望ましい。
【００２２】
上記歯部補強材５は、具体的に超高分子量ポリエチレン短繊維から構成された短繊維集合層１２（不織布）をニードルパンチ等の物理的方法で基布７に一体化したものである。例えば、超高分子量ポリエチレン短繊維から構成された短繊維集合層１２（不織布）とナイロン繊維あるいはアラミド繊維からなる基布の接着はニードルパンチにより物理的に行なう。更に、ベルト作製の加硫時に超高分子量ポリエチレン短繊維が溶融することにより、基布７へ流れ込むことでアンカー効果が発生し、より強固に基布７と接着する。
【００２３】
上記歯部補強材５の具体的な製造方法は、緯糸１０、経糸１１で形成する繊維織物である基布７をＲＦＬ処理液に含浸した後、一対の加圧ロール間を通して第１処理液の付着量を調節する。その後、１５０〜２００℃で１〜３分間加熱乾燥する。ＲＦＬ層からなる接着層６はゴムラテックスを加熱し乾燥して得られたゴム固形物のゴム成分と、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物の樹脂系接着成分である。
【００２４】
更に、上記基布７はゴム系接着剤に含浸付着させた後、一対の加圧ロール間を通してこのゴム糊の付着量を調節して接着層６を形成する。その後、短繊維集合層１２（不織布）を積層する。この積層工程では、上記基布７の一方の面に短繊維を使用した短繊維集合層１２（不織布）をニードルパンチ等による物理的な手段によって積層一体化する。そして、上記短繊維集合層１２（不織布）を付着した基布７を一対の加圧ロールに通して、基布の他面に厚さ０．２〜１．０ｍｍの未加硫ゴムをコートし、これを１５０〜１８０℃で１〜３分間加熱乾燥してコートゴム層９を短繊維集合層１２（不織布）とは逆面側に形成する。
【００２５】
また、短繊維集合層１２を形成する方法としては、例えば接着層６の上に、短繊維を落下または吹き付けなどにより、接着層６表面に短繊維を付着させ、その後、自然または加熱乾燥を行う。また他の方法として、接着層６を形成したゴムシートを配置した金型をアースとし、静電植毛機の電極に電圧を印加することにより電界を形成し、この電界内に表面を電着処理した短繊維を供給し、飛翔させて接着層６表面に向けて突き刺すことにより短繊維を付着させ、その後、自然または加熱乾燥を行う。尚、密度や均一性を考慮すると、静電植毛が望ましい。
【００２６】
前記ＲＦＬ処理液は、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものであり、この場合レゾルシンとホルマリンのモル比は３／１〜１／３にすることが接着力を高めるうえで好適である。また、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物は、これをゴムラテックスのゴム分１００重量部に対してその樹脂分が５〜５０重量部になるようにゴムラテックスと混合したものである。
【００２７】
ＲＦＬ処理液を形成するゴム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（ＶＰ）、スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、クロロプレン（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、天然ゴム等の一種又は二種以上のブレンド物が使用される。
【００２８】
基布７の緯糸１０、経糸１１で形成する繊維織物の材質としては、それぞれナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール、綿等の何れか又はこれらの組み合わせが採用できる。繊維の形態は、フィラメント糸及び紡績糸の何れでも良く、単独組成の撚糸又は混撚糸、混紡糸の何れであっても良く、また織成構成は綾織り、朱子織り、平織り等何れでもよい。
【００２９】
また、短繊維集合層１２である不織布を形成する繊維の材質としては、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール、綿等の何れか又はこれらの組み合わせが採用できる。また、繊維はＲＦＬ処理を行なってもよい。
【００３０】
自動車用歯付ベルトであって、使用環境が１００℃以上の高温で、１５０，０００ｋｍ以上の長寿命を要求される場合、ベルト本体にＨ−ＮＢＲが使用されるが、歯部補強材５の短繊維集合層１２に含浸付着されるＲＦＬ処理液には、Ｈ−ＮＢＲとＣＳＭのラテックスと、ＶＰラテックスとの通常のブレンド物を使用すると、長寿命を達成できる。一方、一般産業用歯付ベルトであって、ベルト本体に天然ゴム及びＳＢＲを使用している場合、短繊維集合層１２に含浸付着されるＲＦＬ処理液には、ＶＰラテックス、ＳＢＲラテックス及びこれらのブレンド物を使用することができる。
【００３１】
尚、ベルト本体を形成するゴム配合物の材質には特に制限はなく、使用条件に応じて適切なものが適宜選択される。自動車エンジン用及び各種エンジン用歯付ベルトの場合、耐熱性と耐油性を備えたＨ−ＮＢＲ、ＣＲ、ＣＳＭ等が使用される。一般産業用機械に用いる歯付ベルトには、Ｈ−ＮＢＲ、ＣＲ、ＣＳＭ以外に、ＮＢＲ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＲ）、ＳＢＲ、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、フッ素ゴム、シリコンゴム等何れの場合も使用可能である。このような歯付ベルトの場合、図１で説明した歯布の使用が有効である。
【００３２】
また、ベルト本体の内部に埋設される心線３に制限はなく、一般にはガラス心線、アラミド心線及びカーボン繊維心線が使用される。また、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンナフタレート、ポリエステル、アクリル、カーボン、スチールを組成とする撚コードの何れでも使用できる。ガラス心線の組成はＥガラス、Ｓガラス（高強度ガラス）何れでも良く、フィラメントの太さ及びフィラメントの収束本数及びストランド本数に制限されない。また、接着処理剤及び屈曲時のガラスフィラメントの保護材として使用されるサイジング剤、ＲＦＬ、オーバーコート剤等にも制限されない。一方、アラミド心線においても、材質の分子構造の違いや心線構成及びフィラメントの大きさや接着処理剤の違いによっても制限されない。他の組成からなる心線の撚コードについても同様に特別の制限はない。
【００３３】
歯付ベルトの製造方法は、上記の処理した歯部補強材５をミシンジョントして筒状にしたものを溝条部と凸条部を交互に有するモールドに挿入した後、コードからなる心線をスピニングし、その上にベルト本体を形成する未加硫ゴムシートを巻き付ける。その後、ジャケットを被せた後、加硫工程に移される。加硫時に、未加硫ゴムシートを歯部補強材５とともに溝条部へ流し込み、歯部補強材５をベルト本体と一体的に加硫してベルトスリーブを作製する。加硫したベルトスリーブをモールドから抜き取った後、これを切断機の２つの軸に取り付け、張力を与えて回転させながら、カッターによって所定幅に切断して歯付ベルトを作製する。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、目的を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３５】
歯部補強材の基布として経糸に１．６５ｄｔｅｘのパラ系アラミド繊維のフィラメント原糸を収束した２２０ｄｔｅｘのフィラメント糸と、そして緯糸にテクノーラ２２０ｄｔｅｘ／２本、コーネックス３０番手／１本（紡績糸）、スパンデックス１５４ｄｔｅｘ／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ものを使用した。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幅まで収縮させて歯部補強材とした。
【００３６】
また、表１に歯ゴム部と背ゴム部に使用するゴム配合物を、表２にＲＦＬ処理液を示す。基布の短繊維集合層としては、表３に示す目付量の超高分子量ポリエチレン短繊維を使用した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【００４０】
上記基布を、ＲＦＬ処理液に浸漬し、１２０℃にて乾燥後、１８０℃にて２分間熱処理し、ゴム糊に浸漬し、８０℃にて乾燥した。次に、基布の一方の表面に上記不織布をニードルパンチで付着し、更にこの基布をカレンダーロールに通りして不織布とは逆の面に厚さ０．５ｍｍのコートゴム層を形成し、加熱乾燥して歯部補強材にした。
【００４１】
次に、上記歯部補強材を不織布がベルト作製用のＺＢＳ歯形１２０歯数の金型に面するように巻き付け、ＳＺ撚一対のＲＦＬ液及び水素化ニトリルゴムをトルエン等の溶剤にて溶かしたゴム糊及びフェノール樹脂にて接着処理された表４に示す心線をピッチ（１．４ｍｍ／本）にてスパイラルに所定の張力で巻き付けた。
【００４２】
【表４】
2007231978.tif 000006
【００４３】
この心線の上に、表１のゴムシートを貼り付けた。更に、加硫缶に投入して通常の圧入方式により１６５℃にて３０分加圧加硫して歯形を形成させた後、ベルト背面を一定厚さに研磨し一定幅（３０ｍｍ）にカットして走行用歯付ベルトを得た。
【００４４】
作製したベルトのサイズは、ベルト幅１５ｍｍ、ベルト歯形ＺＢＳ、歯数１２０歯、歯ピッチ９．５２５ｍｍであり、通常１２０ＺＢＳ３０と表示される。走行試験装置として、２２歯のクランクプーリ、４４歯のカムプーリ、１９歯のウォータポンププーリ、偏心プーリ、アイドラーからなるレイアウトの試験装置を使用する。クランクプーリ回転数４，０００ｒｐｍでベルトに掛かる有効張力を３，７００Ｎとし、初張力を３５０Ｎにて走行試験を行った。その結果を表５に示す。
【００４５】
【表５】
2007231978.tif 000007
【００４６】
表５の結果から、比較例1は早期にベルトが破損するのに対し、基布表面に超高分子量ポリエチレン短繊維の短繊維結合層を形成する実施例1〜４では、ベルト破損時間が大幅に改善できたことが判る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の歯付ベルトは、自動車用あるいは一般産業用の駆動装置に使用できるなどに装着できるものであり、また歯部補強材が耐歯欠け性を改善した歯付ベルトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の製造方法によって得られた歯付ベルトの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】歯部補強材の断面図を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１  歯付ベルト
２  歯ゴム部
３  心線
４  背ゴム部
５  歯部補強材
６  接着層
７  基布
８  短繊維結合層
９  コートゴム層
１２  短繊維集合層
【図１】
2007231978.tif 000008
【図２】
2007231978.tif 000009
【図３】
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