JP2010169215A - 摩擦伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】接着ゴム層の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上して、早期の心線ポップアウトの発生を防ぐことができる摩擦伝動ベルトを提供する。
【解決手段】心線２を埋設した接着ゴム層３を備える摩擦伝動ベルトに関する。エチレン−α−オレフィンエラストマーと、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して２〜２０質量部のノボラック型熱硬化性フェノール樹脂と、硬化剤を含有するゴム組成物で、接着ゴム層３を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝動用に用いられる摩擦伝動ベルトに関するものである。

摩擦伝動ベルトは、ベルトの内周側の圧縮ゴム層と、心線を埋設して圧縮ゴム層の外周に積層される接着ゴム層を備えて形成されるのが一般的である。そしてこれらの圧縮ゴム層や接着ゴム層などを形成するゴムとしては、従来よりクロロプレンゴム等が一般的である。しかし自動車のエンジンルームのように高温の雰囲気温度で摩擦伝動ベルトを使用する場合、耐熱性が低いクロロプレンゴムではクラックが発生するおそれがあり、使用に耐えないという問題がある。

これに対して、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー等のエチレン−α−オレフィンエラストマーは、優れた耐熱性や耐寒性を発揮することが知られており、そこで高温雰囲気で使用される摩擦伝動ベルトをこのようなエチレン−α−オレフィンエラストマーで作製することが行なわれている。

例えば特許文献１には、エチレン−α−オレフィンエラストマーを配合したゴム組成物で摩擦伝動ベルトの圧縮ゴム層や接着ゴム層を形成すると共に、接着ゴム層に埋設される心線をカルボキシル化ビニルピリジンラテックスを含むレゾルシン−ホルマリン−ラテックスで接着処理することが開示されている。

特開２００６−３００１０４号公報

エチレン−α−オレフィンエラストマーは上記のようにクロロプレンゴム等に比べて耐熱性が高いために、高温雰囲気で使用に耐える摩擦伝動ベルトを得ることができるが、耐引裂き性や耐屈曲亀裂性についてはクロロプレンゴム等に比べて劣るという問題がある。

このため、心線を埋設した接着ゴム層をエチレン−α−オレフィンエラストマーを配合したゴム組成物で形成すると、接着ゴム層の側端面から埋設されている心線が飛び出す、いわゆる心線ポップアウトが発生するという問題が発生するものであった。

上記の特許文献１では、心線をカルボキシル化ビニルピリジンラテックスを含むレゾルシン−ホルマリン−ラテックスで接着処理することによって、心線の接着力を高めることができ、心線ポップアウトの防止にも一定の効果があるが、まだ十分とはいえない。特に接着ゴム層そのものの耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を高めたものでないため、小径のプーリを使用して摩擦伝動ベルトを走行させる場合には、早期に心線ポップアウトが発生するおそれがあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接着ゴム層の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上して、早期の心線ポップアウトの発生を防ぐことができる摩擦伝動ベルトを提供することを目的とするものである。

本発明に係る摩擦伝動ベルトは、心線を埋設した接着ゴム層を備える摩擦伝動ベルトにおいて、エチレン−α−オレフィンエラストマーと、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して２〜２０質量部のノボラック型熱硬化性フェノール樹脂と、硬化剤を含有するゴム組成物で、接着ゴム層を形成して成ることを特徴とするものである。

このようにエチレン−α−オレフィンエラストマーにノボラック型熱硬化性フェノール樹脂を配合したゴム組成物で接着ゴム層を形成することによって、接着ゴム層のゴム硬度が上昇してゴム変形を抑制することができ、接着ゴム層の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上することができるものであり、接着ゴム層に埋設した心線が側端面から飛び出す心線ポップアウトの発生を防ぐことができるものである。

また本発明において、上記ゴム組成物には、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して０．２〜２質量部の硫黄が配合されていることを特徴とするものである。

このように硫黄を配合することによって、エチレン−α−オレフィンエラストマーの架橋密度を高めて、接着ゴム層のゴム硬度を上昇させ、心線ポップアウトの発生をより有効に防ぐことができるものである。

また本発明において、摩擦伝動ベルトはＶリブドベルトとして形成することができる。

本発明によれば、エチレン−α−オレフィンエラストマーにノボラック型熱硬化性フェノール樹脂を配合したゴム組成物で接着ゴム層を形成することによって、接着ゴム層のゴム硬度が上昇してゴム変形を抑制することができ、接着ゴム層の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上することができるものであり、接着ゴム層に埋設した心線に早期にポップアウトが発生することを防ぐことができるものである。

Ｖリブドベルトを示す一部破断した斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

接着ゴム層を形成するゴム組成物は、エチレン−α−オレフィンエラストマーと、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂と、硬化剤とを必須の成分として含有して調製されるものである。

上記のエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）などを用いることができるものであり、これらを単独で、あるいはこれらの混合物を使用することができる。ＥＰＤＭのジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどを挙げることができる。耐熱性や耐摩耗性を考慮すれば、エチレンとα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体であるＥＰＤＭが好ましく、中でもエチレン含量が５１〜６８質量％であって、且つ二重結合が０．２〜７．５質量％のものが好ましい。このＥＰＤＭとしてはヨウ素価が３〜４０のものを用いるのが好ましく、ヨウ素価が３未満であると、ゴム組成物の加硫が十分でなく、摩耗や粘着の問題が発生するおそれがあり、またヨウ素価が４０を超えると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなり、耐熱性が悪くなるおそれがある。

また上記のノボラック型熱硬化性フェノール樹脂としては、フェノールとホルムアルデヒドとを縮合して調製された未変性フェノール樹脂をはじめ、アルキル置換フェノール樹脂、オイル変性フェノール樹脂などを挙げることができる。ここで、アルキル置換フェノール樹脂は、フェノールの代わりにクレゾール、キシレノール、オクチルフェノール等の他のアルキルフェノールを用いた樹脂であり、オイル変性フェノール樹脂は、カシューナッツ油、トール油、ロジン油などの各種オイルで変性された樹脂である。

さらに上記の硬化剤は、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂を硬化させて三次元架橋構造にするためのものであり、例えばヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン等を用いることができる。

そして、エチレン−α−オレフィンエラストマーをゴム成分とし、これにノボラック型フェノール樹脂、硬化剤を配合して混練することによって、接着ゴム層を形成するゴム組成物を得ることができるものである。このゴム組成物には、さらに必要に応じて、硫黄等の架橋剤、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、炭酸カルシウム、タルク等の充填剤、補強剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤、短繊維等を配合するようにしてもよい。またこれらの各種配合物を混練する方法も特に限定されるものではなく、バンバリーミキサー、ニーダー等の通常用いられる手段を用いて混練りする方法などを挙げることができる。

図１は摩擦伝動ベルトの一例を示すものである。摩擦伝動ベルトとしてはＶリブドベルト、Ｖベルト、平ベルトなどがあるが、図１にはＶリブドベルト１を示す。図１において２は心線であり、ベルト長手方向全長に亘って接着ゴム層３内に埋設してある。接着ゴム層３の内側には圧縮ゴム層４が積層してあり、圧縮ゴム層４には複数本の平行なリブ部５が形成してある。リブ部５は断面略Ｖ字形（正確には台形）であって、ベルト長手方向全長に亘って設けてある。接着ゴム層２の外側には伸張層６が積層してある。

心線２としては、ポリアリレート繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などのポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などで形成された高強度・低伸度のコードを用いることができる。心線２にはゴムとの接着性を向上させる目的で接着処理を施すのが好ましい。このような接着処理としては、心線２をレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液（ＲＦＬ液）などの処理液に浸漬して加熱乾燥することによって行なうことができる。

接着ゴム層３と圧縮ゴム層４はゴムで形成されるものであり、この接着ゴム層３と圧縮ゴム層４のうち、接着ゴム層３は上記のゴム組成物で形成されるものである。圧縮ゴム層４もエチレン−α−オレフィンエラストマーをゴム成分とするゴム組成物で形成されるものであり、このゴム組成物にナイロン（登録商標）、ｐ−アラミド、ｍ−アラミドなどの短繊維を含有させることによって、圧縮ゴム層４のリブ部５の表面に短繊維を突出させるようにしてある。

また、伸張層６は帆布などの補強布によって形成されるものである。この補強布としては、綿、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維等を平織り、綾織り、朱子織りした布を用いることができるものであり、補強布にＲＦＬ処理を行なった後に、ゴムをコーティングしたゴム付き帆布として使用するのが好ましい。

次に、上記のようなＶリブドベルト１の製造方法の一例を説明する。まず円筒状の成形ドラムの外周に、伸張層６を形成する補強布を巻き、またその上に接着ゴム層３を形成するゴム組成物のシートを巻き付けた後、この上に心線２をスピニングして螺旋状に巻き付け、さらにこの上に圧縮ゴム層４を形成するゴム組成物のシートを巻き付けることによって、未加硫スリーブを作製する。次に成形ドラムに巻き付けたこの未加硫スリーブを加硫ドラム入れて加硫することによって、円筒状の加硫スリーブを得る。この後に、この加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールの間に懸架して走行回転させながら、加硫スリーブの外周の圧縮ゴム層４に回転させた切削ホイールを接触させて多数のＶ溝を切削・研磨加工することによって、摩擦伝動面となるリブ部５を形成する。そしてこの加硫スリーブを輪切りするように所定幅寸法で切断し、さらに内周と外周を裏返すことによって、図１のようなＶリブドベルト１として仕上げることができるものである。

上記のように作製される摩擦伝動ベルトにあって、心線２を埋設した接着ゴム層３は、エチレン−α−オレフィンエラストマーにノボラック型熱硬化性フェノール樹脂を配合したゴム組成物で形成されており、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂は架橋の際の加熱によって、硬化剤により硬化されて三次元架橋構造を形成している。このため、接着ゴム層３はゴム硬度が適度に上昇してゴムの変形が抑制されるものであり、接着ゴム層３の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を高めることができるものである。従って、小径のプーリを使用して摩擦伝動ベルトを走行させる場合にあっても、接着ゴム層３に引裂きや亀裂が発生することを抑制して、早期に心線ポップアウトが発生することを防ぐことができるものである。ここで、カーボンブラックを増量することによってもゴム硬度を高めることは可能であるが、この場合には心線２とゴムとの接着性が低下するため、心線ポップアウトの発生を防ぐことはできないものであり、またカーボンブラックの多量配合によって動的発熱が顕著になって、ベルトの耐久性が低下するおそれがある。

ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の配合量は、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して２〜２０質量部の範囲に設定されるものである。ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の配合量が２質量部未満であると、接着ゴム層３のゴム硬度を十分に高めることができず、接着ゴム層３の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上する効果が不十分になる。逆にノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の配合量が２０質量部を超えると、接着ゴム層３の柔軟性が失われ、この場合も接着ゴム層３の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上することができない。

また硬化剤の配合量は特に限定されるものではないが、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂１００質量部に対して０．２〜２質量部の範囲が好ましい。ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂を適度に硬化させて、接着ゴム層３のゴム硬度を適度に上昇させるために、硬化剤の配合量をこの範囲に設定するのが好ましいものである。尚、硬化剤は、ゴム組成物にノボラック型熱硬化性フェノール樹脂と別途配合するようにしてもよいが、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂に硬化剤が内添されたものを用いるようにしてもよく、この場合は硬化剤を別途配合する必要はない。

また、ゴム組成物に硫黄を配合していると、エチレン−α−オレフィンエラストマーの架橋密度を高めて、接着ゴム層３のゴム硬度を上昇させ、心線ポップアウトの発生をより有効に防ぐことができるものである。硫黄の配合量は、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して０．２〜２質量部の範囲が好ましい。硫黄の配合量が０．２質量部未満であると、接着ゴム層３のゴム硬度を十分に高めることができず、接着ゴム層３の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上する効果が不十分になり、逆に硫黄の配合量が２質量部を超えると接着ゴム層３の柔軟性が失われ、この場合も接着ゴム層３の耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上することができない。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

エチレン−α−オレフィンエラストマーとしてＥＰＤＭポリマー、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを用いた表１の配合のゴム組成物を、バンバリーミキサーで混練した後、カレンダーロールで圧延することによって、実施例１〜７及び比較例１〜３の接着ゴム層用のシートを調製した。

また表２の配合のゴム組成物を、バンバリーミキサーで混練した後、カレンダーロールで圧延することによって、圧縮ゴム層用のシートを調製した。

そして表１の配合の実施例１〜７及び比較例１〜３の接着ゴム層用のシート及び表２の配合の圧縮ゴム層用のシートを用い、また心線としてポリエステル繊維のロープを用い、既述した方法で図１に示す構成のＶリブドベルト１を作製した。このＶリブドベルト１は、心線２を埋設した接着ゴム層３の片面にゴム付帆布を２プライ積層して伸張層６を形成し、接着ゴム層３の他方の片面に積層した圧縮ゴム層４に３本のリブ部５をベルト長手方向に形成したものである。

（引裂き試験）
表１の配合の実施例１〜７及び比較例１〜３の接着ゴム層用のシートを１６５℃で３０分間プレスして架橋し、ＪＩＳ Ｋ６２５２に規定されるクレセント形サンプルを作製した。そしてＪＩＳ Ｋ６２５２に準じて、引裂抵抗力を測定した。

（デマッチャ屈曲亀裂試験）
表１の配合の実施例１〜７及び比較例１〜３の接着ゴム層用のシートを１６５℃で３０分間プレスして架橋し、ＪＩＳ Ｋ６２６０に規定される試験片を作製した。そしてＪＩＳ Ｋ６２６０に準じて試験を行ない、亀裂が１０ｍｍに達するまでの屈曲回数を測定した。

（高温屈曲疲労試験）
駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ（直径８５ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）を順に配置した走行試験機を用い、上記のように作製した実施例１〜７及び比較例１〜３のＶリブドベルトを、各プーリに架け渡した。このときＶリブドベルトのテンションプーリへの巻き付け角度を９０°に、アイドラープーリへの巻き付け角度を１２０°に設定した。そして、従動プーリに８．８ｋＷの負荷を、テンションプーリにベルト荷重８０ｋｇｆ／３リブをかけた状態で、雰囲気温度１２０℃、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍの条件で走行させ、走行２００時間を打ち切りとして、心線ポップアウト発生までの時間を測定した。

表３にみられるように、実施例１〜７のものは、比較例と比較して、引裂抵抗力が大きく耐引裂き性が向上し、また亀裂１０ｍｍ達成屈曲回数が増大して耐屈曲亀裂性が向上することが確認され、さらに高温屈曲疲労試験において２００時間、心線ポップアウトが発生しないものであった。

一方、比較例１では、硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンが含有されていないため、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の硬化反応が起こらず、耐引裂き性や耐屈曲亀裂性を向上させることができない結果、早期に心線ポップアウトが発生するものであった。

また比較例２では、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の配合量が少な過ぎるため、耐引裂き性や耐屈曲亀裂性の向上が不十分であり、早期に心線ポップアウトが発生するものであった。

また比較例３では、ノボラック型熱硬化性フェノール樹脂の配合量が多過ぎるため、ゴム組成物の柔軟性が失われる結果、耐引き裂きや耐屈曲亀裂性の向上が不十分であり、早期に心線ポップアウトが発生するものであった。

１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着ゴム層

Claims (3)

1. 心線を埋設した接着ゴム層を備える摩擦伝動ベルトにおいて、エチレン−α−オレフィンエラストマーと、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して２〜２０質量部のノボラック型熱硬化性フェノール樹脂と、硬化剤を含有するゴム組成物で、接着ゴム層を形成して成ることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
2. 上記ゴム組成物には、エチレン−α−オレフィンエラストマー１００質量部に対して０．２〜２質量部の硫黄が配合されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
3. Ｖリブドベルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦伝動ベルト。

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