(57)【要約】【課題】伝動ベルトの表面に短繊維をほぼ均一な密度で付着させる。【解決手段】Ｖリブドベルト１は、ベルト長手方向に延在する複数のリブ部８が形成されている圧縮ゴム層２と、圧縮ゴム層２のリブ部８表面に設けられた短繊維５と、圧縮ゴム層２のリブ部８と反対側の面に設けられ、心線４が埋設された接着ゴム層３と、接着ゴム層３の圧縮ゴム層２と反対側の面を覆う帆布７とを備える。短繊維５は、プラズマが照射された圧縮ゴム層２の表面に付着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム層と、
前記ゴム層の表面に設けられた短繊維とを備え、
前記短繊維が、前記ゴム層のプラズマが照射された前記表面に付着されていることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
ゴムシートの表面にプラズマを照射することにより、前記表面を活性化させる表面活性化工程と、
活性化された前記表面に、水系接着剤からなる短繊維保持膜を形成する短繊維保持膜形成工程と、
前記短繊維保持膜に、短繊維を付着させる短繊維付着工程と
を備えることを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
【請求項３】
ゴムシートの表面にプラズマを照射することにより、前記表面を活性化させる表面活性化工程と、
活性化された前記表面に、水、又は、不揮発性の親水性有機溶剤からなる短繊維保持膜を形成する短繊維保持膜形成工程と、
前記短繊維保持膜に、短繊維を付着させる短繊維付着工程と
を備えることを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記ゴムシートの前記短繊維が付着している面を、型付部が形成された金型に押圧して、前記ゴムシートを型付する型付工程を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項５】
前記型付工程において、
前記金型として、ベルト長手方向に延在する複数のリブ溝が形成されたものを使用し、
前記ゴムシートの前記短繊維が付着している面に、前記複数のリブ溝に対応する複数のリブ部を形成することを特徴とする請求項４に記載の伝動ベルトの製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に短繊維が設けられている伝動ベルト及び伝動ベルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｖリブドベルト等の伝動ベルトとして、ベルトの伝動面に短繊維が一部露出して埋め込まれているものが知られている。このように短繊維が設けられることにより、ベルトの伝動面の摩擦係数が低減して、ベルト走行時の異音の発生が抑制される。
【０００３】
伝動ベルトの表面に短繊維を設ける方法としては、例えば、未加硫のベルトスリーブの外周面のゴム層に、短繊維とゴムとの接着用の接着剤を塗付した後、静電気植毛機を用いて、ゴム層の表面に短繊維を付着させてから、ベルトスリーブを加硫する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した方法の場合、短繊維とゴムとの接着用の接着剤としては、主に、ウレタンエマルジョンやアクリル系エマルジョン等の環境負荷の少ない水系接着剤が用いられる。しかしながら、ゴムは疎水性を有するため、このような水系接着剤をゴム層の表面に均一に塗付することは困難である。接着剤が均一に塗付されない場合、短繊維の付着密度がばらついて、伝動面の摩擦係数が不均一になるため、ベルト走行時に異音が発生しやすくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、伝動ベルトの表面に短繊維をほぼ均一な密度で付着させることを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
請求項１の伝動ベルトは、ゴム層と、前記ゴム層の表面に設けられた短繊維とを備え、前記短繊維が、前記ゴム層のプラズマが照射された前記表面に付着着されていることを特徴とする。
【０００８】
ゴム層の表面は、大気雰囲気下でプラズマが照射されることによって活性化され、親水性を有する官能基が生成される。これにより、ゴム層に短繊維を付着させるためにゴム層表面に塗付される、例えば水系接着剤等と、ゴム層の表面との親和性が高まる。従って、ゴム層の表面に水系接着剤等をほぼ均一な厚さに塗付することができる。そのため、水系接着剤等が塗付されたゴム層の表面に、短繊維をほぼ均一な密度で付着させることができ、その結果、伝動ベルトの表面の摩擦係数が安定し、ベルト走行時の異音の発生を防止することができる。
【０００９】
請求項２の伝動ベルトの製造方法は、ゴムシートの表面にプラズマを照射することにより、前記表面を活性化させる表面活性化工程と、活性化された前記表面に、水系接着剤からなる短繊維保持膜を形成する短繊維保持膜形成工程と、前記短繊維保持膜に、短繊維を付着させる短繊維付着工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
ゴムシートの表面に大気雰囲気下でプラズマを照射すると、ゴムシートの表面は活性化され、大気中の酸素及び窒素と反応することにより、親水性を有する含酸素官能基及び含窒素官能基が生成される。これにより、ゴムシートの表面と、短繊維保持膜との親和性が高くなるため、短繊維保持膜形成工程において、短繊維保持膜をゴムシートの表面にほぼ均一な厚さに形成することができる。そのため、短繊維付着工程において、短繊維保持膜に、短繊維をほぼ均一な密度で付着させることが可能となる。その結果、伝動ベルトの表面の摩擦係数が安定し、ベルト走行時の異音の発生を防止できる伝動ベルトを製造することができる。また、短繊維付着工程において、短繊維保持膜は水系接着剤の接着力によって短繊維を確実に保持することができる。
【００１１】
請求項３の伝動ベルトの製造方法は、ゴムシートの表面にプラズマを照射することにより、前記表面を活性化させる表面活性化工程と、活性化された前記表面に、水、又は、不揮発性の親水性有機溶剤からなる短繊維保持膜を形成する短繊維保持膜形成工程と、前記短繊維保持膜に、短繊維を付着させる短繊維付着工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
ゴムシートの表面に大気雰囲気下でプラズマを照射すると、ゴムシートの表面は活性化され、大気中の酸素及び窒素と反応することにより、親水性を有する含酸素官能基及び含窒素官能基が生成される。これにより、ゴムシートの表面と、短繊維保持膜との親和性が高くなるため、短繊維保持膜形成工程において、短繊維保持膜をゴムシートの表面にほぼ均一な厚さに形成することができる。そのため、短繊維付着工程において、短繊維保持膜に、短繊維をほぼ均一な密度で付着させることが可能となる。その結果、伝動ベルトの表面の摩擦係数が安定し、ベルト走行時の異音の発生を防止できる伝動ベルトを製造することができる。また、短繊維保持膜が水、又は、不揮発性の親水性有機溶剤からなるため、短繊維保持膜が水系接着剤からなる場合に比べて、製造コストを下げることができる。さらに、伝動ベルトの表面に接着剤が残存した場合には、ベルト走行時に異音が生じることがあるが、短繊維保持膜を水又は不揮発性の親水性有機溶剤で形成することによって、このようなベルト走行時の異音の発生を防止することができる。
【００１３】
請求項４の伝動ベルトの製造方法は、請求項２又は３において、前記ゴムシートの前記短繊維が付着している面を、型付部が形成された金型に押圧して、前記ゴムシートを型付する型付工程を備えることを特徴とする。
【００１４】
ゴムシートの表面を金型に押圧して型付することにより、ゴムシートの表面に例えばリブ部や歯部などを形成する。これにより、ゴムシートの表面を研削して同様の形状を形成する場合に比べて、研削される分の材料が無駄にならないため、製造コストを低減することができる。
【００１５】
請求項５の伝動ベルトの製造方法は、請求項４において、前記型付工程において、前記金型として、ベルト長手方向に延在する複数のリブ溝が形成されたものを使用し、前記ゴムシートの前記短繊維が付着している面に、前記複数のリブ溝に対応する複数のリブ部を形成することを特徴とする。これにより、ベルト長手方向に延在する複数のリブ部を有するＶリブドベルトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態では、Ｖリブドベルトに本発明を適用した例を挙げて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のＶリブドベルト１は、ベルト長手方向に延在する複数のリブ部８が形成されている圧縮ゴム層２と、圧縮ゴム層２のリブ部８表面に設けられた短繊維５と、圧縮ゴム層２のリブ部８と反対側の面に設けられ、心線４が埋設された接着ゴム層３と、接着ゴム層３の圧縮ゴム層２と反対側の面を覆う帆布７とを備える。尚、帆布７は設けなくてもよい。また、Ｖリブドベルト１の伝動面は、圧縮ゴム層２のリブ部８側の表面である。
【００１８】
圧縮ゴム層２は、ゴム組成物で構成されており、ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、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、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム等の単独又は混合したものが用いられる。上記ゴム組成物には、軟化剤、カーボンブラック等の補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００１９】
また、圧縮ゴム層２は、ベルト幅方向に配向した短繊維９を有する。短繊維９としては、例えば、１〜１０ｍｍ程度のアラミド繊維やポリアミド繊維等が用いられる。短繊維９の添加量は、ゴム１００質量部に対して１０〜４０質量部である。圧縮ゴム層２の内部に短繊維９が配合されることによって、伝動ベルトの耐久性が向上する。
【００２０】
短繊維５は、圧縮ゴム層２の表面から種々の角度で起毛しつつ、その一部が圧縮ゴム層２に埋没されて、圧縮ゴム層２に固着されている。短繊維５としては、レーヨン、綿、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、炭素繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維等が用いられる。短繊維５の長さは０．１〜５．０ｍｍが好ましく、短繊維５のアスペクト比（長さ／太さ）は３０〜３００が好ましい。また、短繊維５の密度は、例えば１万〜５万本／ｃｍ２である。
【００２１】
接着ゴム層３は、圧縮ゴム層２を構成する上記ゴム組成物と同じゴム組成物で構成することが可能であるが、これに限定されるものではない。但し、接着ゴム層３には、コスト低減のため、短繊維９が配合されなくてもよい。
【００２２】
心線４としては、例えば、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる撚コードが用いられる。特に、エチレン−２，６−ナフタレートを主な構成単位とするポリエステル繊維のフィラメントを撚り合わせた、総デニール数が４０００〜８０００の撚コードが好適に用いられる。また、このような撚コードには、ゴムとの接着性を高めるための接着処理が施されている。接着処理としては、例えば、未処理の撚コードをＲＦＬ（レゾリシン−ホルムアルデド−ラテックス）液に浸漬後、加熱乾燥する方法がある。
【００２３】
帆布７としては、綿、麻、レーヨン等の天然繊維や、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリスチレン繊維や、アラミド繊維等の合成繊維で構成された織物、編物、不織布等が用いられる。帆布７にはゴムとの接着性を高めるための処理が施されている。このような処理としては、例えば、ＲＦＬ（レゾリシン−ホルムアルデド−ラテックス）液に浸漬後、未加硫ゴムを擦り込むフリクションを行なう方法や、ＲＦＬ液に浸漬後、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬する方法がある。
【００２４】
次に、Ｖリブドベルト１の製造方法について図２〜図５を用いて説明する。尚、以下のＶリブドベルト１の製造方法の説明において、図２〜図５中の上下方向を上下方向と定義して説明する。
【００２５】
図２に示すように、先ず、外周面にブラダ４２が装着された円筒状の内型４１を用意する。ブラダ４２はゴムからなる筒状体であり、その両端部が内型４１に固定されている。  そして、内型４１に装着されたブラダ４２の外周面に、帆布７、接着ゴム層３を構成する未加硫ゴムシートを順に巻き付けた後、心線４を螺旋状に巻き付け、さらにその上から、圧縮ゴム層２を構成する未加硫ゴムシートを巻き付けてベルトスリーブ２０を形成する。尚、圧縮ゴム層２を構成する未加硫ゴムシートとしては、公知の押出方法や圧延方法によりベルト幅方向に短繊維９が配向された未加硫ゴムシートを用いる。
【００２６】
次に、図３に示すように、ベルトスリーブ２０の外周面（未加硫の圧縮ゴム層２の表面）に、プラズマノズル４４からプラズマを照射して、ベルトスリーブ２０の外周面（未加硫の圧縮ゴム層２の表面）を活性化させる（表面活性化工程）。
【００２７】
具体的には、図２に示すように、内型４１を回転テーブル４３に設置するとともに、図３に示すように、上下方向に移動可能なプラズマノズル４４を、ベルトスリーブ２０の外周面に向けて配置する。
【００２８】
プラズマノズル４４の内部には、電極が設けられており、この電極に高電圧を印加して放電させることによりプラズマを発生させる。また、プラズマノズル４４は、ノズル先端４４ａから作動ガスを噴出するように構成されている。プラズマノズル４４の内部で発生したプラズマは、作動ガスの流れに導かれてノズル先端４４ａから照射される。このプラズマの照射は、大気雰囲気下で行われる。また、作動ガスは、特に限定されるものではないが、空気が用いられる。また、ヘリウムやネオンなどの不活性ガスなどを用いてもよい。
【００２９】
プラズマノズル４４を上下に移動させながらベルトスリーブ２０の外周面に対してプラズマを照射し、さらに回転テーブル４３によりベルトスリーブ２０を回転させてプラズマを照射していくことにより、ベルトスリーブ２０の全周に亘ってプラズマを照射する。ノズル先端４４ａからベルトスリーブ２０の外周面までの距離は、１〜１０ｍｍ程度が好ましい。また、プラズマノズル４４の上下方向の移動速度は、２．５〜１０ｍ／分程度が好ましい。
【００３０】
ベルトスリーブ２０の外周面にプラズマを照射すると、未加硫の圧縮ゴム層２を構成するポリマーの分子鎖が切断され、ラジカルが発生する。つまり、圧縮ゴム層２の表面は、活性化される。
【００３１】
そして、このラジカルが大気中の酸素及び窒素と反応することにより、圧縮ゴム層２を構成するポリマーに含酸素官能基及び含窒素官能基が導入される。含酸素官能基としては、例えば、カルボニル基、カルボキシル基、カルボニルオキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。また、含窒素官能基としては、アミノ基、ニトロ基、アミド基等が挙げられる。圧縮ゴム層２の表面において、このような含酸素官能基及び含窒素官能基が生成されることにより、圧縮ゴム層２の表面の親水性（濡れ性）が向上する。
【００３２】
次に、プラズマが照射されたベルトスリーブ２０の外周面（未加硫の圧縮ゴム層２の表面）に、短繊維保持膜６（図４参照）を形成する（短繊維保持膜形成工程）。
【００３３】
具体的には、内型４１を回転テーブル４３によって回転させながら、図示しない上下方向に移動可能なスプレーノズルによって、圧縮ゴム層２の表面に、水、又は、不揮発性の親水性有機溶剤を塗布して、親水性を有する短繊維保持膜６を形成する。不揮発性の親水性有機溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールを用いることができる。
【００３４】
上述したように、圧縮ゴム層２の表面は、プラズマ照射によって活性化され、親水性を有している。従って、圧縮ゴム層２の表面と、短繊維保持膜６との親和性が高いため、短繊維保持膜６を圧縮ゴム層２の表面にほぼ均一な厚さに形成することができる。短繊維保持膜６の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００３５】
また、短繊維保持膜６を形成する前に、圧縮ゴム層２の表面にプラズマを照射しているため、圧縮ゴム層２の表面に付着している異物は、プラズマノズル４４から噴出される作動ガスによって吹き飛ばされる。また、異物が有機物の場合には、プラズマが照射されることにより化学的に分解されて圧縮ゴム層２の表面から除去される。従って、短繊維保持膜６を形成する前に、圧縮ゴム層２の表面の異物を除去するクリーニング処理等を行なう必要がないため、作業工程が簡略化される。
【００３６】
次に、図４に示すように、公知の静電気植毛装置４５を用いて、ベルトスリーブ２０の外周面に形成された短繊維保持膜６に短繊維５を付着させる（短繊維付着工程）。
【００３７】
具体的には、内型４１をアースとして、静電気植毛装置４５に設けられた電極板に電圧を印加して電界を形成する。そして、静電気植毛装置４５の電極板上に電着処理を施した短繊維５を供給する。すると、短繊維５は帯電して、電界から静電力を受けて飛翔し、ベルトスリーブ２０の外周面に衝突する。これにより、短繊維５は短繊維保持膜６に付着する。詳しくは、短繊維５は、短繊維保持膜６を構成する水等の表面張力によって保持される。短繊維保持膜６はベルトスリーブ２０の外周面全体にほぼ均一の厚さで形成されているため、短繊維５をほぼ均一な密度で付着させることができる。尚、電着処理とは、短繊維５の漏洩抵抗値や水分を調整して、短繊維５の飛翔性を向上させる処理のことである。
【００３８】
次に、図５に示すように、内周面に周方向に延在する複数のリブ溝４７が形成された外型４６を、ベルトスリーブ２０の外側に配置する。そして、内型４１に形成された連通孔４１ａから、内型４１の外周面とブラダ４２の内周面との間に、高圧空気又は高圧蒸気を注入する。すると、ブラダ４２は拡径方向に膨張してベルトスリーブ２０が内周側から押圧され、さらにブラダ４２が膨張すると、ベルトスリーブ２０の外周面が加熱された外型４６に押し付けられ、ベルトスリーブ２０が加硫される。このときの外型４６の温度は、例えば１００〜１８０℃である。
【００３９】
加硫の際、圧縮ゴム層２は、外型４６に押圧され、圧縮ゴム層数のリブ溝４７内に押し込まれる。これにより、圧縮ゴム層２には、複数のリブ溝４７に対応する複数のリブ部８が型付される（型付工程）。このように、加硫の際に外型４６を用いて圧縮ゴム層２にリブ部８を形成するため、平坦なベルトスリーブの圧縮ゴム層を研削してリブ部を形成する場合に比べて、研削される分の材料のロスがなく、製造コストを低減することができる。
【００４０】
また、加硫の際、短繊維保持膜６は、水の場合には加熱により完全に消失し、不揮発性の有機溶剤の場合にも加熱によりほぼ消失する。また、圧縮ゴム層２が外型４６に押圧される際、短繊維保持膜６に保持された短繊維５は、その一部が圧縮ゴム層２中に埋没される。尚、図５では、短繊維５を省略して表示している。
【００４１】
また、加硫の際、接着ゴム層３を構成するゴムは、心線４側に押圧され心線４の隙間に流れ込む。これにより、心線４を埋設する接着ゴム層３が形成される。
【００４２】
加硫が終了した後、内型４１の外周面とブラダ４２の内周面との間に充填されている高圧空気または高圧蒸気を連通孔４１ａから排出し、ブラダ４２を縮径させる。そして、内型４１を外型４６から抜き取った後、加硫済みのベルトスリーブ２０を外型４６から取り外す。次に、加硫済みのベルトスリーブ２０を２つのロールに懸架して走行させながら、所定の幅に切断することにより、個々のＶリブドベルト１に仕上げる。
【００４３】
以上説明したＶリブドベルトの製造方法によると、上述したように短繊維５は、圧縮ゴム層２の表面にほぼ均一な密度で付着されている。そのため、製造されたＶリブドベルト１の伝動面（圧縮ゴム層２の表面）の摩擦係数が安定し、ベルト走行時の異音の発生を防止することができる。
【００４４】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００４５】
１］短繊維保持膜６を形成する材料として、前記実施形態では、水、又は、不揮発性の親水性有機溶剤を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、水系接着剤を用いてもよい。水系接着剤としては、例えば、ウレタン系エマルジョン、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、スチレン系エマルジョン等が用いられる。短繊維保持膜の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍ程度が好ましい。この場合、短繊維付着工程において、短繊維５は、水系接着剤の接着力によって短繊維保持膜に確実に保持される。この点においては、前記実施形態よりも本変更形態の方が好ましい。また、短繊維５を短繊維保持膜に付着させた後は、水系接着剤を自然乾燥もしくは加熱乾燥させることにより、短繊維５を短繊維保持膜に固着させる。また、前記実施形態と同様に、型付け工程において、圧縮ゴム層２が外型４６に押圧される際、短繊維保持膜に保持された短繊維５は、その一部が圧縮ゴム層２中に埋没される。但し、短繊維保持膜を水系接着剤で形成する場合、水や有機溶剤で形成するよりもコストが高くなる。また、水系接着剤は、圧縮ゴム層２の表面に残存するため、この残存した接着剤に起因して、ベルト走行時に異音が生じる場合がある。前記実施形態のように、短繊維保持膜を水や有機溶剤で形成した場合には、このような走行時の異音を防止することができる。これらの点においては、本変更形態よりも前記実施形態の方が好ましい。
【００４６】
２］圧縮ゴム層２は、前記実施形態ではベルト幅方向に配向した短繊維９を有しているが、この短繊維９を有しなくてもよい。また、短繊維９の代わりにグラファイトや二流化モリブデンなどの固体潤滑材を有していてもよい。
【００４７】
３］ベルトスリーブを内周面から押圧する手段として、前記実施形態ではブラダを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、機械的な径拡縮機構を用いてもよい。
【００４８】
４］前記実施形態では、本発明をＶリブドベルトに適用しているが、Ｖリブドベルトに限らず、Ｖベルト、歯付ベルト、平ベルトなど他の種類の伝動ベルトにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係るＶリブドベルトの断面図である。
【図２】内型にベルトスリーブが巻き付けられた状態を示す図である。
【図３】ベルトスリーブの外周面にプラズマを照射している状態を示す図である。
【図４】ベルトスリーブに短繊維を付着させている状態を示す図である。
【図５】ベルトスリーブを加硫している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    Ｖリブドベルト
２    圧縮ゴム層
３    接着ゴム層
４    心線
５    短繊維
６    短繊維保持膜
７    帆布
８    リブ部
２０    ベルトスリーブ
４１    内型
４２    ブラダ
４４    プラズマノズル
４５    静電気植毛装置
４６    外型（金型）
４７    リブ溝
【図１】
2009092234.tif 000003
【図２】
2009092234.tif 000004
【図３】
2009092234.tif 000005
【図４】
2009092234.tif 000006
【図５】
2009092234.tif 000007