(57)【要約】【課題】  従来の架橋剤や補強剤に依存する場合のようにベルトの耐久寿命を低下させることなく耐磨耗性及び耐発音性を向上させ、さらに製造時の廃棄物の低減を可能にする伝動ベルトを提供する。【解決手段】  ベルト長手方向に延在する心線が埋設された接着ゴム層とそれに隣接する圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉体ゴムが４０質量部以下の配合量で配合されたゴム組成物から形成されたことを特徴とする伝動ベルトである。前記粉体ゴムは伝動ベルト製造時に発生する廃棄物である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト長手方向に延在する心線が埋設された接着ゴム層とそれに隣接する圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉体ゴムが４０質量部以下の配合量で配合されたゴム組成物から形成されたことを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記粉体ゴムの平均粒径が１０μｍ〜５００μｍである請求項１記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記架橋ゴムがエチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、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から選ばれる少なくとも一種を主成分とする架橋ゴムである請求項１または２記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記粉体ゴムが伝動ベルト製造時に発生する廃棄物である請求項１乃至３のいずれかに記載の伝動ベルト。
【請求項５】
伝動ベルトが圧縮ゴム層にベルト長手方向に延在する複数のリブ部を有するＶリブドベルトである請求項１乃至４のいずれかに記載の伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝動ベルトに関し、詳しくはその製造工程における廃棄物量を低減することができ、かつ耐磨耗性及び耐屈曲性を備えた伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦伝動ベルトの一種であるローエッジＶベルトの製造方法として下記のような一例が挙げられる。まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻き付け、圧縮ゴム層、接着ゴム層複合体を巻き付けた後、この上にロープからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に接着ゴム層、カバー帆布を順次巻き付ける。これを加硫缶で加硫して加硫スリーブを得る。得られた加硫スリーブを回転させながら２枚のカッターによって所定の幅に切断してローエッジＶベルトに仕上げる。
【０００３】
また、別の摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの製造方法として下記のような一例が挙げられる。まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻き付け、接着ゴム層を巻き付けた後、この上にロープからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に接着ゴム層、圧縮ゴム層を巻き付ける。これを加硫缶で加硫して加硫スリーブを得る。このようにして得られた加硫スリーブを回転させながら、高速で回転させたＶ溝の付いた砥石をゆっくりと下降させて研削し、溝の付いたスリーブを得る。これを回転させながらカッターによって所定の幅に切断してＶリブドベルトを得る。
【０００４】
上記のローエッジＶベルトの製造方法においては、ローエッジＶベルト間にカッターで切り取られた不用な屑が多量に発生し、また上記のＶリブドベルトの製造方法においても多量の研削屑が発生する。
【０００５】
発生した屑は、産業廃棄物として埋立処理されるか燃料として用いられることが一般的であるが、土壌、海洋汚染のおそれから埋立処理は好ましくない。また、燃料として用いられる場合は二酸化炭素が発生するため温暖化現象の原因となるといった問題がある。
【０００６】
このような問題に対し、発生した屑を再生処理した再生ゴムをリサイクル材として伝動ベルト用配合に添加する方法が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特許第３５５３３７１号
【０００７】
しかし、再生ゴムを添加すると、ゴム弾性率が低下し、耐磨耗性が低下してベルト寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
一方、伝動ベルトを構成するゴム素材として、主としてクロロプレンゴムが使用されてきたが、高温雰囲気下ではゴムが早期に硬化してしまい、例えばＶリブドベルトにおいてリブ部にクラックが生じるという問題が発生した。
【０００９】
このようなベルトの早期破壊現象に対し、ある程度の改善がなされたもののクロロプレンを用いる限り耐熱性に限界があり、現在のところ充分な耐熱性を得られるまでには至っていない。このため、最近ではクロロプレンゴムに代わって耐熱性に優れるエチレン−α−オレフィンエラストマーを用いることが一般的となっている。
【００１０】
最近のエンジンでは燃費向上と排出ガス低減を行うため希薄燃焼になっており、エンジンの回転変動、振動が従来に比べて大きくなり、また補機ベルトもサーペンタイン化によって小プーリ、屈折角の大きなレイアウトになり、ベルトへの負荷が一層大きくなっている。
【００１１】
一般的に、架橋剤を増量して架橋密度を上げたり、カーボンブラックなどの補強剤を増量することで耐磨耗性などのベルト性能を向上させることが可能であるが、架橋密度を上げる方法ではゴムが脆くなり、カーボンブラックを増量する方法ではゴムの発熱が大きくなるため耐久寿命が低下する問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するものであり、ベルトの耐久寿命を低下させることなく耐磨耗性を向上させ、さらに製造時の廃棄物の低減を可能にする伝動ベルト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】
【００１３】
本願請求項１記載の発明は、ベルト長手方向に延在する心線が埋設された接着ゴム層とそれに隣接する圧縮ゴム層からなる伝動ベルトにおいて、前記圧縮ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉体ゴムが４０質量部以下の配合量で配合されたゴム組成物から形成されたことを特徴とする伝動ベルトである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記粉体ゴムの平均粒径が１０μｍ〜５００μｍである請求項１記載の伝動ベルトである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記架橋ゴムがエチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、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から選ばれる少なくとも一種を主成分とする架橋ゴムである請求項１または２記載の伝動ベルトである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記粉体ゴムが伝動ベルト製造時に発生する廃棄物である請求項１乃至３のいずれかに記載の伝動ベルトである。
【００１７】
請求項５記載の発明は、伝動ベルトが圧縮ゴム層にベルト長手方向に延在する複数のリブ部を有するＶリブドベルトである請求項１乃至４のいずれかに記載の伝動ベルトである。
【発明の効果】
【００１８】
本願各請求項記載の発明によれば、ベルトの耐久寿命を低下させることなく耐磨耗性及び耐発音性を向上させ、さらに製造時の廃棄物の低減を可能にする伝動ベルトを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に本発明に係る伝動ベルトの一例としてＶリブドベルトを示す。Ｖリブドベルト１は、繊維コードよりなる心線２を接着ゴム層３中に埋設し、その下側に圧縮ゴム層４を有する。この圧縮ゴム層４にはベルト長手方向に伸びる断面略台形の複数のリブが設けられ、またベルト表面にはカバー帆布５が積層される。
【００２０】
圧縮ゴム層４は、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、架橋ゴムを粉末化した粉体ゴムが４０質量部以下の配合量で配合されたゴム組成物からなる。エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテンなど）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、具体的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）やエチレン−プロピレン−ジエン・ターポリマー（ＥＰＤＭ）などのゴムが挙げられる。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。
【００２１】
架橋ゴムを粉末化した粉体ゴム（以下、単に粉体ゴムという。）とは、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、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から選ばれる少なくとも一種を主成分とする架橋ゴムからなり、Ｖリブドベルトの製造工程で発生する、従来不要物として廃棄されていた研削屑をそのまま用いることができる。研削屑以外の不要物、例えば後述するローエッジＶベルトの製造において発生するリング状屑の場合は、常温または冷凍粉砕によって粉体ゴムを得ることができる。
【００２２】
架橋ゴムの種類は、上記の中でもエチレン−α−オレフィンエラストマーまたはクロロプレンゴムを主成分とする架橋ゴムが好ましく、廃棄物として両者の研削屑が混合された状態で得られる場合など、分別が困難な場合は両者の混合物を用いてもよい。なお、クロロプレンゴムを主成分とする架橋ゴムは親水性に優れるため、水濡れ時の伝達性能及び耐発音性を改善する効果がある。
【００２３】
粉体ゴムは、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して４０質量部以下の配合量で配合される。配合量が４０質量部を超えると、圧縮ゴム層を構成するゴムシートの粘着性が低下したり表面状態が悪化するなど加工性に関する問題が発生する。耐磨耗性の改善の効果を得るためには、粉体ゴムの配合量は少なくとも５質量部は必要となるが、廃棄物の低減を考慮すれば、粉体ゴムの配合量は４０質量部以下においてできるだけ多いことが望ましい。粉体ゴムは微粉化されているために、未加硫ゴムとの界面で結合が起こりやすくなり、これによって補強効果がもたらされ、伝動ベルトの耐摩耗性が改善される。
【００２４】
粉体ゴムの平均粒径は、１０μｍ〜５００μｍに設定される。平均粒径が１０μｍ以下ではゴム中への分散が悪化する。５００μｍを超えると補強効果が得られず、ゴム組成物の強度、耐磨耗性を低下させるだけでなく、新ゴムと粉体ゴムとの界面から亀裂が生じやすくなるため、ベルト寿命が低下するという問題がある。
【００２５】
また、上記ゴム組成物には、架橋剤として有機過酸化物が配合されることが望ましい。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ゴム１００質量部に対して０．５〜８質量部の範囲で好ましく使用される。
【００２６】
更に、前記ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを好ましくは０．５〜１３質量部配合することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドは共架橋剤として作用し、０．５質量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３質量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。
【００２７】
また、圧縮ゴム層４には、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、綿、アラミドからなる短繊維を混入して圧縮ゴム層の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮ゴム層の表面をグラインダーによって研磨加工して該短繊維を突出させる。圧縮ゴム層の表面の摩擦係数は低下して、ベルト走行時の騒音を軽減する。中でも、アラミド短繊維とナイロン短繊維の少なくとも一方を含めた場合には、低摩擦係数を長期に維持できるゴム配合物を得ることができる。
【００２８】
圧縮ゴム層４には、その他必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に用いるものが配合される。
【００２９】
心線２としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用され、中でもエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが、ベルトスリップ率を低くできてベルト寿命を延長させるために好ましい。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００３０】
エチレン−２，６−ナフタレートは、通常ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下に適当な条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることによって合成させる。このとき、エチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体ポリエステルが合成される。
【００３１】
心線２にはゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス（ＲＦＬ）液に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着層を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行った後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。
【００３２】
接着処理されたコードは、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを１．０〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。１．０ｍｍ未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる
【００３３】
接着ゴム層３には耐熱性を有し、圧縮ゴム層４と同種のゴムが使用される。
【００３４】
上記カバー帆布５は綿、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、アラミド繊維からなる糸を用いて、平織、綾織、朱子織等に製織した布である。無論、カバー帆布を使用しない場合もある。
【００３５】
Ｖリブドベルトの代表的な製造方法は以下の通りである。まず、円筒状の成形ドラムの周面に帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に接着ゴム層、圧縮ゴム層を順次巻きつけて積層体を得た後、これを架橋してスリーブを得る。
【００３６】
次に、架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架して所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の架橋スリーブに当接するように移動して架橋スリーブの圧縮ゴム層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨する。
【００３７】
このようにして得られた架橋スリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該架橋スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定の幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００３８】
また、本発明の伝動ベルトとして、上記のＶリブドベルト以外にも、図２に示すようにベルトの上下表面のみにゴム付き帆布２２を付着したローエッジＶベルト２１がある。該ベルト２１は、心線２３を接着ゴム層２４中に埋設し、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層２６を有している。この圧縮ゴム層２６には、コグを長手方向に沿って所定間隔で設けてもよい。
【実施例】
【００３９】
（実施例１〜２）
エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して、粉体ゴムを表１に示す配合量で配合し、密閉式混練機で混練を行った。混練ゴムをカレンダーロールによって所定厚みのシートとして１６５℃で３０分間加硫した。得られた加硫ゴムの硬度（ＪＩＳ−Ａ）をＪＩＳ  Ｋ６２５３に、切断時の伸びＥＢをＪＩＳ  Ｋ６２５１、１００％伸張時の応力Ｍ１００をＪＩＳ  Ｋ６２５１に準じて測定した。また、未加硫ゴムシートの加工性評価として、その表面状態、粘着性を評価した。評価結果を表１に示す。加工性の評価は、○はシーティングしたゴムシートの表面状態が良好で、シートの粘着性も良好である場合、△はゴムシートの粘着性が低い場合、×はゴムシートの表面状態が悪く、粘着性が低い場合を示す。
【００４０】
得られた未加硫ゴムシートを圧縮ゴム層に用いて周長１１００ｍｍのＶリブドベルトを作製し、６％スリップ試験による磨耗率の評価、高温耐久走行試験による耐久性の評価、ベルト伝達性能試験による乾燥時及び水濡れ時の伝達トルクの評価、及び発音試験による乾燥時及び水濡れ時の発音特性の評価を行った。
【００４１】
（６％スリップ試験）
駆動プーリ（直径８０ｍｍ）、従動プーリ（直径８０ｍｍ）、そしてテンションプーリ（直径１２０ｍｍ）を配置し、各プーリにＶリブドベルトを掛架し、ベルトのテンションプーリへの巻き付け角度を９０度とし、室温条件下で、駆動プーリの回転数を３,３００ｒｐｍ、従動プーリのトルクを０．７ｋｇ・ｍ、ベルトスリップ率が６％となるようベルト張力を自動調整しながら２４時間走行させた。そして、走行試験前後のベルト重量を測定し、ベルト重量減量（走行前ベルト重量−走行後ベルト重量）を走行前ベルト重量で除したものを磨耗率として算出した。結果を表１に示す。
【００４２】
（高温耐久性試験）
駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、そしてテンションプーリ（直径４５ｍｍ）を配置し、各プーリにＶリブドベルトを掛架し、ベルトのテンションプーリへの巻き付け角度を９０度とし、駆動プーリの回転数を４,９００回転として雰囲気温度１２０℃で走行させ、リブゴムに亀裂が生じるまでの時間を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
（ベルト伝達性能試験）
得られたＶリブドベルトを直径８０ｍｍの駆動プーリ、直径１１０ｍｍの従動プーリに５ｋｇｆ／リブの荷重で掛架して、駆動プーリを２,０００ｒｐｍで回転させながら従動プーリ側に徐々に負荷をかけていき、ベルトのスリップ率が２％となるときの伝達力を測定した。乾燥時および１２０ｃｃ／ｍｉｎで注水時の伝達力を測定し、伝達トルクの低下率を算出した。結果を表１に示す。
【００４４】
（発音試験）
得られたＶリブドベルトを直径１３５ｍｍの駆動プーリ、直径１１２ｍｍの第１従動プーリ、クラッチ機構を有する直径６０ｍｍの第２従動プーリの間に所定のベルト張力で懸架して、室温で駆動プーリを５,０００ｒｐｍで回転させながら第２従動プーリを回転始動させた時に発生した鳴き音の有無、および１２０ｃｃ／ｍｉｎで注水時の鳴き音の有無を測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2007120759.tif 000003
【００４６】
粉体ゴムＡの配合量が２０質量部の実施例１は、粉体ゴムを配合しない参考例に比較して耐磨耗性が向上し、耐久性についても参考例と同等の良好な結果が得られた。
【００４７】
エチレン−α−オレフィンエラストマーを主成分とする架橋ゴムからなる粉体ゴムＡの配合量を４０質量部とした実施例２は、ゴムシートの粘着性が若干低下したが、加工性に大きな問題はなく、耐磨耗性は向上した。
【００４８】
クロロプレンゴムを主成分とする架橋ゴムからなる粉体ゴムＢの配合量を４０質量部とした実施例３は、ゴムシートの粘着性が若干低下したが、加工性に大きな問題はなく、耐磨耗性は向上した。また、乾燥時から水濡れ時の伝達トルク低下率が小さくなり、水濡れ時においても発音は無かった。
【００４９】
粉体ゴムの配合量が４０質量部を超えた比較例１及び比較例２においては、比較例１ではゴムシートの粘着性、表面状態ともに悪く加工性に問題があり、比較例２では加工性が悪く、ゴム物性の低下も大きく、ベルト耐久試験においても早期に亀裂が発生し寿命が短くなった。
【００５０】
カーボンブラックを増量した比較例３では、耐磨耗性が向上したが、硬度の上昇、ＥＢの低下が大きく、耐久性に問題があった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の伝動ベルトは、自動車用あるいは一般産業用の駆動装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の伝動ベルトの一実施例であるＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】本発明の伝動ベルトの他の実施例であるローエッジＶベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１        Ｖリブドベルト
２、２３  心線
３、２４  接着ゴム層
４、２６  圧縮ゴム層
２１        ローエッジＶベルト
【図１】
2007120759.tif 000004
【図２】
2007120759.tif 000005