伝動ベルト
【課題】心線や、帆布又は短繊維に対する剥離強さを高めつつ、ゴム自体の強度も向上させることにより、ベルトの耐久性を良好にする。
【解決手段】歯付きベルト１０は、一方の面側に設けられた歯ゴム１１と、他方の面側に設けられた背ゴム１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム１１と背ゴム１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に延在して埋設される心線１４とを備える。歯ゴム１１の表面（すなわち、ベルト本体１３の一方の面）には、歯ゴム１１を被覆する歯布２０が接着される。歯ゴム１１は、ＨＮＢＲ等のゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物と、シリカ等を含むゴム組成物を加硫成形して得たものである。
【解決手段】歯付きベルト１０は、一方の面側に設けられた歯ゴム１１と、他方の面側に設けられた背ゴム１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム１１と背ゴム１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に延在して埋設される心線１４とを備える。歯ゴム１１の表面（すなわち、ベルト本体１３の一方の面）には、歯ゴム１１を被覆する歯布２０が接着される。歯ゴム１１は、ＨＮＢＲ等のゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物と、シリカ等を含むゴム組成物を加硫成形して得たものである。
【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、特に高温、高負荷環境下で使用される歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関等においては、動力伝達のために歯付きベルトが広く使用されている。近年、歯付きベルトは、エンジンのコンパクト化等により、使用環境の高温化や細幅化が進み、高温・高負荷環境下で使用されることが多くなりつつある。従来、歯付きベルトは、高負荷環境下における耐久性が良好となるように、例えば歯ゴムに短繊維等が配合され、また、いわゆる予成形技術により比較的高モジュラスのゴムが歯ゴムに使用される。
【０００３】
さらに、歯付きベルトは、高温環境下では、歯の変形量が大きくなり、内部発熱量も大きくなるため、熱劣化しやすくなるとともに、歯元部分のゴムや帆布が繰り返し大きく引き伸ばされ、クラックが入り易くなる。従来、クラック防止等を目的として、帆布、短繊維、心線等は、ＲＦＬやゴム糊等により表面処理が施され、ゴムとこれら部材との接着力が高められている。
【０００４】
また、例えば特許文献１に開示されるように、Ｖリブドベルトにおいては、心線と、心線を内部に埋設する接着ゴムとの接着力を高めるために、レゾルシンホルマリン樹脂又はメラミン樹脂が接着ゴムに配合される構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、市場の耐久性に対する要求レベルは、近年高まってきており、そのため、高強度のゴムや短繊維を使用し、また、各種部材をＲＦＬやゴム糊により表面処理したのみでは、耐久性を要求レベルまで高めることが難しくなってきている。また、歯ゴムを高モジュラスとすると、帆布や短繊維との接着性や、高温下でのゴム強度が低下しやすい傾向にある。さらに、特許文献１に開示されるように、レゾルシンホルマリン樹脂又はメラミン樹脂を接着ゴムに配合すると、接着力を向上させることはできるが、ゴム自体の引裂強度等が低くなり、歯欠けやクラック等が生じやすくなることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、高温環境下でも、引裂き強度等を向上させてゴム自体の強度を良好にしつつ、ゴムと各種部材の接着力を向上させることにより、高負荷・高温環境下で使用されるベルトの耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る伝動ベルトは、ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物が加硫されて成形されたゴム部を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記ゴム部は、通常、心線若しくは帆布に接着され、又は内部に短繊維が埋設されるものである。ここで、ゴム部は、アラミド短繊維が内部に埋設されていたほうが良い。また、ゴムは、水素添加ニトリルゴムを含んでいたほうが良い。また、ゴム組成物はシリカをさらに含むことが好ましい。さらに、心線、帆布、及び短繊維のうち少なくともいずれか１つは、ＲＦＬ処理がなされ、その表面にＲＦＬ成分が付着されていることが好ましい。
【００１０】
伝動ベルトは、歯ゴムを備える歯付きベルトであることが好ましい。そして、上記ゴム部は、歯ゴムの少なくとも一部を構成することが好ましい。また、メラミン化合物としては、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物が好ましく使用される。なお、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物は、例えば、ヘキサメトキシメチロールメラミン、その部分縮合物であるオリゴマー、又はこれらの混合物である。
【００１１】
歯付きベルトは、例えば、心線と、心線を境に一方の面側に配置される歯ゴムと、他方の面側に配置される背ゴムと、歯ゴムの上記一方の面側を被覆する歯布とを備える。この場合、歯ゴムのうち、少なくとも一方の面側の部分は、上記ゴム部で形成されるとともに歯布はそのゴム部に接着されている。
【００１２】
本発明に係る伝動ベルトの製造方法は、ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物を加硫して、伝動ベルトの少なくとも一部を構成するゴム部を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、ゴム組成物に所定の内添型接着剤を配合することにより、心線、帆布又は短繊維等に対するゴムの接着強度を高めつつ、ゴム自体の強度も向上させて、ベルトの耐久性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図４】高負荷耐久性試験におけるレイアウトを示す。
【図５】高負荷耐久性試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態における歯付きベルトを示す。歯付きベルト１０は、無端状に形成されて、例えば内燃機関等において、従動及び原動プーリ（不図示）に掛け回されて使用されるものである。歯付きベルト１０は、原動プーリのトルク（駆動力）を、噛み合い伝動により従動プーリに伝動させるタイミングベルトである。
【００１６】
歯付きベルト１０は、一方の面側に設けられた歯ゴム１１と、他方の面側に設けられた背ゴム１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム１１と背ゴム１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に沿って延在して埋設される心線１４とを備える。心線１４は、歯ゴム１１及び背ゴム１２に接着される。
【００１７】
歯ゴム１１は、ベルト本体１３の一方の面側に、ベルトの長手方向に沿って歯部１５と歯底部１６を交互に形成するものである。歯ゴム１１の表面（すなわち、ベルト本体１３の一方の面）には、歯ゴム１１（歯部１５及び歯底部１６）を被覆する歯布（帆布）２０が接着される。
【００１８】
歯ゴム１１には、ナイロン繊維、ナイロンを変性した変性ナイロン繊維、アラミド繊維等から成り、繊維長０．５〜１０ｍｍ程度の短繊維２５が混入されるが、歯ゴム１１をより高モジュラスとするために、アラミド短繊維が混入されることが好ましい。また、アラミド繊維が混入される場合には、後述する２つの内添型接着剤によって、ゴムと短繊維２５等との接着強度や引裂強さ等のゴム物性が改善されやすくなる。短繊維２５は、歯ゴム１１において、後述するマトリックス１００重量部に対して、例えば４〜３６重量部程度、好ましくは１０〜２５重量部程度、特に好ましくは１２〜１６重量部程度含有される。
【００１９】
短繊維２５は、後述する内添型接着剤と反応し得る樹脂成分を含む処理剤によって処理されたものであることが好ましく、例えばＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）処理されることが好ましい。ＲＦＬ処理は、短繊維がＲＦＬ処理液に浸漬された後、加熱乾燥される含浸処理により行われる。ＲＦＬ処理液は、ラテックスとレゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物とを含み、これらが例えば水等によって希釈されたものである。また、上記樹脂成分は、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などであっても良い。
【００２０】
短繊維２５は、歯部１５の中央領域では、ほぼベルトの厚さ方向に配向されると共に、その中央領域から歯面に近づくにつれて、歯面に沿うように厚さ方向に対して傾いて配向され、歯部１５の頂部近傍や歯底部１６近傍ではほぼベルトの長手方向に沿って配向される。
【００２１】
歯ゴム１１は、ゴムと、各種添加剤とを含有するゴム組成物が加硫されて成形されたものである。このゴム組成物は、ゴムとして水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を主成分として含むものであるが、水素添加カルボキシル化ニトリルゴム（ＨＸＮＢＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）等の他のゴム成分を含んでいても良い。
【００２２】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物には、マトリックスとして、上記ゴムに加えて、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩を含むことが好ましいが、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は含有されなくても良い。α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は、例えば、マトリックス（ゴム及びα，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩の合計重量）に対して、０．２〜０．４程度含有される。
【００２３】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸と金属とがイオン結合したものであり、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸としては例えばアクリル酸、メタクリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸が使用され、好ましくはメタクリル酸が使用される。金属としては例えば亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、錫、鉛等が使用され、好ましくは亜鉛が使用される。そして、例えば上記金属塩としてはジメタクリル酸亜鉛が使用される。
【００２４】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、さらに内添型接着剤として、レゾルシノールと、メラミン化合物を含有する。本実施形態では、これら化合物が含まれることにより、例えば加硫成型時の加熱により、メラミン化合物やレゾルシノールが重合されて網目構造が構築されて、歯ゴム１１自体の引裂強度等が高められるとともに、心線１４、歯布２０及び短繊維２５に対する歯ゴム１１の接着強度も高められる。
【００２５】
上記メラミン化合物としては、例えば、アミノ基の少なくとも一部がメトキシメチル化されたメラミン化合物であって、具体的には、ヘキサメトキシメチロールメラミン、その部分縮合物であるオリゴマー、又はその混合物である、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物が使用される。このようなメラミン化合物は、その２５℃における粘度（ＤＩＮ１９２６８による）が３０００〜８０００ｍＰａ・ｓ程度となるものが好ましい。
【００２６】
レゾルシノールは、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、０．３〜８重量部、好ましくは０．５〜４．５重量部、より好ましくは１．５〜３．０重量部配合される。また、メラミン化合物は、レゾルシノールよりも配合部数（重量）が少ないことが好ましく、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、０．２〜５重量部、好ましくは０．３〜２．７重量部、より好ましくは０．９〜１．８重量部配合される。メラミン化合物やレゾルシノールの配合量が、上記範囲よりも多くなると、引裂強度や破断強度等が良好になりにくくなる一方で、上記範囲より少ないと接着強度が向上しにくくなる。
【００２７】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、シリカを含むことが好ましい。シリカとしては、微粒子又は粉末状等のものが使用される。本実施形態では、シリカに含まれる水分によって、メラミン化合物からホルムアルデヒドが供与され、そのホルムアルデヒドによりレゾルシノールが重合されるとともに、メラミン化合物も重合され、上記したように接着力や引裂強度等が良好となる。シリカは、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、５〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部である。
【００２８】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、添加物として、さらに、加硫剤、可塑剤、滑剤、カーボンブラック等の公知のゴム添加剤を含む。本実施形態では、加硫剤としては、有機過酸化物系の加硫剤が使用されることが好ましい。
【００２９】
歯布２０は、特に限定されないが、例えば、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸（例えば緯糸）と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸（例えば経糸）とが織られて構成された織物である。歯布２０は、例えば、第１の糸が伸縮性糸、第２の糸が非伸縮性糸で構成され、ベルトの長手方向に伸縮性を有しており、予成形される際にコルゲート状に成形されやすくなる。本実施形態では、ベルト表面の強度を向上させるために、歯布２０を構成する少なくとも一部の繊維が、アラミド繊維であることが好ましく、例えば第１の糸の少なくとも一部がアラミド繊維であることが好ましい。また、歯布２０には、必要に応じて、ＲＦＬ処理等の含浸処理等が施される。
【００３０】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、以下のように用意される。まず、短繊維、シリカ等の加硫剤及び内添型接着剤（レゾルシノール、及びメラミン化合物）以外のゴム組成物の添加剤が、好ましくは下記一次練りより高い温度で、ゴムと共に混練される。次いで、上記内添型接着剤が加えられさらに混練（一次練り）される。この一次練りでは、混練温度は１００℃以上であることが好ましく、これにより、シリカの水分が組成物中に放出され、上記したように、メラミン化合物からホルムアルデヒドが供与されやすくなる。一次練りを終えた混合物にはさらに加硫剤が添加され、加硫剤の加硫温度未満（一次練りの混練温度未満）で混練されてゴム組成物が得られる（二次練り）。このゴム組成物は、シート状にされて、歯ゴムシート１１’（図２参照）として使用される。ただし、ゴムの混練方法は、この方法に限定されず、例えば、加硫剤以外の添加剤が一次練りや二次練りで適宜添加されても良い。
【００３１】
背ゴム１２は、従来公知の歯付きベルトの背ゴムに使用されるゴムと同様のものが使用されて良いが、短繊維が混入されていないことが好ましい。また、背ゴム１２に使用されるゴムは、歯ゴム１１と同様に、ＨＮＢＲを主成分とすることが好ましく、必要に応じてその他のゴム成分を含んでいても良い。
【００３２】
次に、図２を用いて本実施形態における歯付きベルト１０の製造方法を説明する。本実施形態では、含浸処理等が施された歯布２０が、まず、従来公知の方法により、歯部２３及び歯底部２４を交互に有するコルゲート状に予成形される。
【００３３】
次いで、コルゲート状にされた歯布２０の一方の面に、歯ゴムシート１１’が圧着され、ゴム付き歯布２６が得られる。歯ゴムシート１１’は、歯布２０に向けて押圧されることにより、歯部２３上に相対的に厚く圧着される一方、歯底部２４上に相対的に薄く圧着される。また、歯ゴムシート１１’に混入される短繊維２５は、長手方向に沿って配合していたものが、図２から明らかなように、圧着されるときに適宜傾き、歯付きベルト１０における短繊維と略同様に配向されることになる。
【００３４】
このように得られたゴム付き歯布２６は、歯付きモールド３０に巻き付けられる。歯付きモールド３０は、円筒形状を有し、その外周面に凹部３１と凸部３２が周方向に沿って交互に設けられたものであって、ゴム付き歯布２６の各歯部２３は、各凹部３１の内部に配置される。なお、ゴム付き歯布２６の各歯部２３は、通常、凹部３１に完全に一致した形状となっておらず、歯部２３と凹部３１の間には隙間がある。
【００３５】
次いで、歯ゴムシート１１’の上に心線１４が螺旋状に巻き付けられ、心線１４の上にさらに背ゴムシート１２’が巻き付けられる。その後、歯付きモールド３０は、加硫釜（不図示）内に収容される。なお、歯ゴムシート１１’及び背ゴムシート１２’は、加硫成型後に、歯ゴム１１、背ゴム１２となる未加硫ゴムシートである。
【００３６】
加硫釜内において、歯付きモールド３０上に巻き付けられたゴム付き歯布２６等は、例えばスチームにより加熱されるとともに、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外側から内側に向けて加圧される。この加圧・加熱により、凹部３１内部の隙間は完全になくなり、また、ゴムシート１１’、１２’等が加硫されることにより、歯布２０、ゴムシート１１’、１２’及び心線１４が一体化され、ベルトスラブが成型される。ベルトスラブは、歯付きモールド３０から取り外され、適宜研磨等された後、所定幅に裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）となる。
【００３７】
以上のように本実施形態では、歯ゴム１１は、上記した２つの内添型接着剤が配合されたことにより、引裂強度等のゴム自体の強度が高められつつ、心線１４、歯布２０及び短繊維２５に対する接着力も高められ、高温・高負荷環境下でもベルトの耐久性が向上される。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る歯付きベルトを示す。第２の実施形態は、歯ゴムの構成以外は、第１の実施形態と同様である。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態の相違点を説明する。
【００３９】
第２の実施形態では、歯ゴム１１は、歯部１５の大部分を占めるとともに背ゴム１２の上に積層され、歯部１５の形状に応じた形状を有する芯ゴム部３７と、その芯ゴム部３７の上に積層され、歯ゴム１１の表面に配置される薄厚の歯表面ゴム部３８によって構成される。そして、その歯表面ゴム部３８の外周面に、歯布２０が被覆・接着される。
【００４０】
本実施形態では、歯表面ゴム部３８は、短繊維が配合されない以外は、第１の実施形態における歯ゴム１１と同様のゴム組成物によって成形されたものである。すなわち、歯表面ゴム部３８は、シリカ、レゾルシノール、及びメラミン化合物等が配合されたゴム組成物によって成形される。一方、芯ゴム部３７は、レゾルシノール及びメラミン化合物が配合されない以外は、第１の実施形態の歯ゴム１１と同様の配合を有するゴム組成物によって成形されたものである。なお、芯ゴム部における短繊維２５の材料や配向等は、第１の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、歯表面ゴム部３８に、上記した２つの内添型接着剤が配合されたため、歯ゴム１１と歯布２０との接着強度を向上させるとともに、歯面近傍の歯ゴム１１のゴム強度を向上させることが可能になる。また、歯表面ゴム３８が、設けられたことにより、歯布２０と歯ゴム１１との接着が、短繊維によって阻害されなくなり、その接着強度をより向上させやすくなる。
【００４２】
なお、本実施形態では、芯ゴム部３７も、歯表面ゴム部３８と同様に、レゾルシノール、及びメラミン化合物等が配合されたゴム組成物によって成形されても良い。また、本実施形態における歯付きベルトの製造方法は、歯布に圧着されるゴムシートが、２層（歯表面ゴムシート及び芯ゴムシート）になる点を除いて第１の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００４３】
なお、上記各実施形態では、歯ゴム１１、背ゴム１２を構成するゴムは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）等の上記したＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＨＸＮＢＲ以外のゴム成分を含んでいてもよいし、ＨＮＢＲ以外のゴム成分を主成分としてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態では、歯布２０及び心線１４も、短繊維２５と同様に、例えば、ＲＦＬ処理等が施されることにより、その表面に内添型接着剤と反応し得る樹脂成分が付着されるものであることが好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の具体的な例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００４６】
各実施例、比較例において、表１に示す加硫剤及び内添型接着剤（レゾルシノール及びヘキサメトキシメチロールメラミン化合物）以外の添加剤を、マトリックスに加えて、１２０〜１６０℃で混練りした後、上記内添型接着剤を加えて１００〜１３０℃で混練し（一次練り）、さらに加硫剤を加えて１００℃未満で二次練りして、表１に示す配合を有するゴム組成物を得た。
【００４７】
【表１】
※１ “-”は未配合または未測定を示す。
※２ マトリックス及び短繊維等の添加剤における各数値は、重量部を示す。
※３ ジメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲは、ジメタクリル酸亜鉛とＨＮＢＲを重量比８０：２０で予め混合したものであった。また、ＨＮＢＲは水素添加率９６％のものであった。
※４ アラミド短繊維としては、繊維長が１ｍｍであるパラ型アラミド短繊維であるテクノーラ（商品名）を使用した。なお、表１において、“アラミド短繊維”は、ＲＦＬ処理（ＲＦ／Ｌ重量比＝１／５、ラテックスとしてＮＢＲラテックスを使用）したものを示し、アラミド短繊維（無処理）は、ＲＦＬ処理等の含浸処理がなされていないものを示す。
※５ ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物は、２５℃における粘度（ＤＩＮ１９２６８による）が５５００ｍＰａ・ｓであって、ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物であるオリゴマーを使用した。
※６ 表１において、*は心線としてアラミド心線を使用したことを示す。
【００４８】
［ゴム組成物の物性評価］
以下のように、上記各実施例、比較例のゴム組成物について物性評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４９】
［切断時引張応力(ＴＳｂ)］
各実施例、比較例のゴム組成物を、１６０℃、２０分間、圧力１５０ｋｇｆで加硫成形してダンベル状５号形のゴムサンプルを作製した。このゴムサンプルを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で切断時引張応力(ＴＳｂ)を測定した。なお、ゴムサンプルにおいて、短繊維は、引張方向に沿って配向させた。
【００５０】
［引裂強さ（ＴＲ）］
切断時引張応力(ＴＳｂ)と同様の加硫条件で、各実施例、比較例のゴム組成物から加硫ゴムサンプル「切り込みなしアングル形試験片」を作製した。このゴムサンプルを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠し、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で引裂強さ（ＴＲ）を測定した。
【００５１】
［歯布に対する剥離強さ（ＴＦ）］
各実施例、比較例におけるゴム組成物から成る未加硫ゴムシートを、加硫温度１６０℃、２０分間、圧力４０ｋｇｆで歯布に接着させてサンプルを得た。そのサンプル（幅２５ｍｍ）を用いて加硫ゴムの歯布に対する剥離強さ（ＴＦ）を、ＪＩＳＫ６２５６−１に準拠して、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で測定した。
【００５２】
なお、本測定に使用した歯布は、経糸と緯糸が２／２の綾織で織られた織布を、ＲＦＬ処理（ＲＦ／Ｌ重量比＝１／５、ラテックスとしてＮＢＲラテックスを使用）したものであった。ここで、経糸は、１１０ｄｔｅｘのナイロンのフィラメント糸から構成される非伸縮性糸であるとともに、緯糸は、４７０ｄｔｅｘのウレタン弾性糸から成る芯糸の周りに、２２０ｄｔｅｘのパラアラミド繊維糸（商品名．テクノーラ）から成る中間糸を巻き回し、その中間糸の周りにさらに１１０ｄｔｅｘのナイロン繊維から成るカバー糸を巻き回した複合糸から構成される伸縮性糸であった。なお、緯糸はサンプルの長手方向に沿って延在させるとともに、短繊維の列理方向はサンプルの長手方向であった。
【００５３】
［心線に対する剥離強さ（ＴＦ）］
各実施例、比較例におけるゴム組成物から成る未加硫ゴムシートの上に、長手方向に沿って心線を並べるとともに、その心線の上に補助布を置いて、１６０℃、２０分間、圧力４０ｋｇｆでこれらを一体化させてサンプルを得た。そのサンプル（幅２５ｍｍ）を用いて、ゴムの心線に対する剥離強さ（ＴＦ）を、ＪＩＳＫ６２５６−１に準拠して、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で測定した。なお、実施例１１〜１３、比較例５、６では心線としてアラミド心線を、その他の実施例、比較例では心線としてガラス心線を用いた。
【００５４】
［ベルト性能評価］
実施例１および比較例１については、以下のように、第１の実施形態に倣って歯付きベルトを作成し性能評価を実施した。具体的には、上記接着試験で使用した歯布と同様の歯布を、同様にＲＦＬ処理した後、緯糸がベルト長手方向に沿うように、コルゲート状に予成形するとともに、表１の配合を有するゴム組成物から成る歯ゴムシートを歯布に圧着し、ゴム付き歯布を得た。次いで、歯付きモールドに、ゴム付き歯布、ガラス心線、及び背ゴムシートをこの順で巻き付けて、これらを加硫釜内で加硫成型してベルトスラブを得た。このベルトスラブを切断して、歯数９２歯、ベルト幅１９．１ｍｍのＲＵ歯形を有する歯付きベルトを得た。なお、実施例１、比較例１のいずれにおいても、背ゴムシートには、ＨＮＢＲをゴム成分とし、短繊維や内添型接着剤が配合されていない同じゴム組成物から成るものを使用した。
【００５５】
［帆布剥離強度］
実施例１、比較例１の歯付きベルトを切断して長尺状にするとともに、歯布に切り込みを入れて、引張速度５０ｍｍ／分で、歯布を、長手方向に沿って歯ゴムから引き剥がし、歯頂における引き剥がしに要する力を帆布剥離強度とした。その結果を表１に示す。
【００５６】
［高負荷耐久性試験］
実施例１、比較例１の歯付きベルトについて、それぞれ高負荷耐久性試験により、高負荷作用時における耐久性を評価した。図４は、高負荷耐久性試験に使用した走行試験装置９０を示す。走行試験装置９０は、歯数が１８歯の原動歯付きプーリ９１と、歯数が３６歯である従動歯付きプーリ９２と、プーリ径５５ｍｍのアイドラプーリ９３と、歯数が１８歯のアイドラ歯付きプーリ９４を有する。
【００５７】
本試験において、原動歯付きプーリ９１および従動歯付きプーリ９２に、歯付きベルト９５を掛け回し、１００℃の雰囲気下で歯付きベルト９５を４０００ｒｐｍで回転させた。ベルトの緩み側には、外側からアイドラプーリ９３によって、内側からアイドラ歯付きプーリ９４によってテンションを作用させた。そして、歯付きベルト９５が回転される間、ベルトの各歯には、従動歯付きプーリ９２によって、一定の荷重を繰り返し作用させた。本試験においては、ベルトが歯欠けに至るまでの繰り返し荷重回数を測定することにより耐久性を評価した。その結果を図５に示す。
【００５８】
まず、表１を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、及び実施例８と比較例３を対比すると、ゴム組成物に内添型接着剤（レゾルシノールとヘキサメトキシメチロールメラミン化合物）を配合した場合には、剥離強さのみならず、高温時の引裂強さ等のゴム物性も上昇したことが明らかである。この傾向は、実施例３と比較例４の対比からも明らかなように、ゴム成分をＨＮＢＲ単独とした場合のみならず、ＨＮＢＲとＨＸＮＢＲの混合物とした場合も同様であった。このように、引裂強さ等のゴム物性や剥離強さを向上させると、図５の高負荷耐久性試験の結果に示されるように、高負荷・高温環境下で使用されるベルトの耐久性を良好にすることができる。
【００５９】
また、実施例１、２、８、９の対比から明らかなように、切断時引張応力、引裂強さ等のゴム物性、特に、高温時のゴム物性は、短繊維量が１０重量部より多くなると良好になる一方で、剥離強さは、短繊維量が１０重量部より多くなると、僅かに低下する傾向となった。そして、ゴム物性と剥離強さの両方を考慮すると、短繊維は１２〜１６重量部程度配合するのが最も効果的と考えられる。なお、短繊維量を多くすると剥離強さが低下したのは、帆布または心線近傍のゴム中の接着剤が、短繊維のＲＦＬとの反応に多く消費されたためと推察される。
【００６０】
また、実施例２、４〜７を対比することから明らかなように、内添型接着剤の配合量を増やしていくと、剥離強さは良好になるものの、切断時引張応力（特に、熱間）は、実施例２（レゾルシノール１．５重量部、メラミン化合物０．９重量部）の配合量がピークで、それ以上接着剤量を増やすと緩やかに低下した。一方、熱間の引裂強さは実施例５の配合量（レゾルシノール３．０重量部、メラミン化合物１．８重量部）がピークであり、それ以上増やすとなだらかに低下した。そのため、本実施例では、ゴム物性を考慮すると、ゴム組成物にはメラミン化合物を０．９〜１.８重量部、レゾルシノールを１．５〜３．０重量部程度配合するのが最も効果的であると考えられる。
【００６１】
さらに、短繊維が配合されないゴム組成物では、比較例５と実施例１１の対比から明らかなように、内添型接着剤を添加することにより、ゴム物性自体はそれほど上昇しなかった。また、心線に対する剥離強さに関しては、内添型接着剤を添加することにより上昇したが、帆布に関しては、いずれも帆布とゴムとの界面で剥離せずにゴム破壊が生じ、有意差は見られなかった。そのため、その他実施例の結果と合わせて考えると、短繊維を配合する場合には、内添型接着剤を添加することにより、ゴム物性や剥離強さのより大きな向上効果を期待できることが理解できる。また、実施例２、１０、比較例２の対比から、短繊維にＲＦＬ処理がなされていたほうが、より効果的にゴム物性を上昇させることができたことが理解できる。
【００６２】
なお、実施例１２、１３、比較例６の対比から明らかなように、ゴム成分としてＥＰＤＭを使用した場合には、内添型接着剤を比較的多く配合すると、剥離強さが向上するものの、切断時引張応力や引裂強さ等は十分に改善できないことが理解できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 歯付きベルト（伝動ベルト）
１１ 歯ゴム
１２ 背ゴム
１３ ベルト本体
１４ 心線
２０ 歯布（帆布）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトに関し、特に高温、高負荷環境下で使用される歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関等においては、動力伝達のために歯付きベルトが広く使用されている。近年、歯付きベルトは、エンジンのコンパクト化等により、使用環境の高温化や細幅化が進み、高温・高負荷環境下で使用されることが多くなりつつある。従来、歯付きベルトは、高負荷環境下における耐久性が良好となるように、例えば歯ゴムに短繊維等が配合され、また、いわゆる予成形技術により比較的高モジュラスのゴムが歯ゴムに使用される。
【０００３】
さらに、歯付きベルトは、高温環境下では、歯の変形量が大きくなり、内部発熱量も大きくなるため、熱劣化しやすくなるとともに、歯元部分のゴムや帆布が繰り返し大きく引き伸ばされ、クラックが入り易くなる。従来、クラック防止等を目的として、帆布、短繊維、心線等は、ＲＦＬやゴム糊等により表面処理が施され、ゴムとこれら部材との接着力が高められている。
【０００４】
また、例えば特許文献１に開示されるように、Ｖリブドベルトにおいては、心線と、心線を内部に埋設する接着ゴムとの接着力を高めるために、レゾルシンホルマリン樹脂又はメラミン樹脂が接着ゴムに配合される構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、市場の耐久性に対する要求レベルは、近年高まってきており、そのため、高強度のゴムや短繊維を使用し、また、各種部材をＲＦＬやゴム糊により表面処理したのみでは、耐久性を要求レベルまで高めることが難しくなってきている。また、歯ゴムを高モジュラスとすると、帆布や短繊維との接着性や、高温下でのゴム強度が低下しやすい傾向にある。さらに、特許文献１に開示されるように、レゾルシンホルマリン樹脂又はメラミン樹脂を接着ゴムに配合すると、接着力を向上させることはできるが、ゴム自体の引裂強度等が低くなり、歯欠けやクラック等が生じやすくなることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、高温環境下でも、引裂き強度等を向上させてゴム自体の強度を良好にしつつ、ゴムと各種部材の接着力を向上させることにより、高負荷・高温環境下で使用されるベルトの耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る伝動ベルトは、ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物が加硫されて成形されたゴム部を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記ゴム部は、通常、心線若しくは帆布に接着され、又は内部に短繊維が埋設されるものである。ここで、ゴム部は、アラミド短繊維が内部に埋設されていたほうが良い。また、ゴムは、水素添加ニトリルゴムを含んでいたほうが良い。また、ゴム組成物はシリカをさらに含むことが好ましい。さらに、心線、帆布、及び短繊維のうち少なくともいずれか１つは、ＲＦＬ処理がなされ、その表面にＲＦＬ成分が付着されていることが好ましい。
【００１０】
伝動ベルトは、歯ゴムを備える歯付きベルトであることが好ましい。そして、上記ゴム部は、歯ゴムの少なくとも一部を構成することが好ましい。また、メラミン化合物としては、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物が好ましく使用される。なお、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物は、例えば、ヘキサメトキシメチロールメラミン、その部分縮合物であるオリゴマー、又はこれらの混合物である。
【００１１】
歯付きベルトは、例えば、心線と、心線を境に一方の面側に配置される歯ゴムと、他方の面側に配置される背ゴムと、歯ゴムの上記一方の面側を被覆する歯布とを備える。この場合、歯ゴムのうち、少なくとも一方の面側の部分は、上記ゴム部で形成されるとともに歯布はそのゴム部に接着されている。
【００１２】
本発明に係る伝動ベルトの製造方法は、ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物を加硫して、伝動ベルトの少なくとも一部を構成するゴム部を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、ゴム組成物に所定の内添型接着剤を配合することにより、心線、帆布又は短繊維等に対するゴムの接着強度を高めつつ、ゴム自体の強度も向上させて、ベルトの耐久性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る歯付きベルトの断面図である。
【図４】高負荷耐久性試験におけるレイアウトを示す。
【図５】高負荷耐久性試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態における歯付きベルトを示す。歯付きベルト１０は、無端状に形成されて、例えば内燃機関等において、従動及び原動プーリ（不図示）に掛け回されて使用されるものである。歯付きベルト１０は、原動プーリのトルク（駆動力）を、噛み合い伝動により従動プーリに伝動させるタイミングベルトである。
【００１６】
歯付きベルト１０は、一方の面側に設けられた歯ゴム１１と、他方の面側に設けられた背ゴム１２により一体的に形成されたベルト本体１３と、歯ゴム１１と背ゴム１２との境界部分において、スパイラル状に巻かれ、ベルトの長手方向に沿って延在して埋設される心線１４とを備える。心線１４は、歯ゴム１１及び背ゴム１２に接着される。
【００１７】
歯ゴム１１は、ベルト本体１３の一方の面側に、ベルトの長手方向に沿って歯部１５と歯底部１６を交互に形成するものである。歯ゴム１１の表面（すなわち、ベルト本体１３の一方の面）には、歯ゴム１１（歯部１５及び歯底部１６）を被覆する歯布（帆布）２０が接着される。
【００１８】
歯ゴム１１には、ナイロン繊維、ナイロンを変性した変性ナイロン繊維、アラミド繊維等から成り、繊維長０．５〜１０ｍｍ程度の短繊維２５が混入されるが、歯ゴム１１をより高モジュラスとするために、アラミド短繊維が混入されることが好ましい。また、アラミド繊維が混入される場合には、後述する２つの内添型接着剤によって、ゴムと短繊維２５等との接着強度や引裂強さ等のゴム物性が改善されやすくなる。短繊維２５は、歯ゴム１１において、後述するマトリックス１００重量部に対して、例えば４〜３６重量部程度、好ましくは１０〜２５重量部程度、特に好ましくは１２〜１６重量部程度含有される。
【００１９】
短繊維２５は、後述する内添型接着剤と反応し得る樹脂成分を含む処理剤によって処理されたものであることが好ましく、例えばＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）処理されることが好ましい。ＲＦＬ処理は、短繊維がＲＦＬ処理液に浸漬された後、加熱乾燥される含浸処理により行われる。ＲＦＬ処理液は、ラテックスとレゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物とを含み、これらが例えば水等によって希釈されたものである。また、上記樹脂成分は、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などであっても良い。
【００２０】
短繊維２５は、歯部１５の中央領域では、ほぼベルトの厚さ方向に配向されると共に、その中央領域から歯面に近づくにつれて、歯面に沿うように厚さ方向に対して傾いて配向され、歯部１５の頂部近傍や歯底部１６近傍ではほぼベルトの長手方向に沿って配向される。
【００２１】
歯ゴム１１は、ゴムと、各種添加剤とを含有するゴム組成物が加硫されて成形されたものである。このゴム組成物は、ゴムとして水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を主成分として含むものであるが、水素添加カルボキシル化ニトリルゴム（ＨＸＮＢＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）等の他のゴム成分を含んでいても良い。
【００２２】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物には、マトリックスとして、上記ゴムに加えて、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩を含むことが好ましいが、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は含有されなくても良い。α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は、例えば、マトリックス（ゴム及びα，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩の合計重量）に対して、０．２〜０．４程度含有される。
【００２３】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩は、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸と金属とがイオン結合したものであり、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸としては例えばアクリル酸、メタクリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸が使用され、好ましくはメタクリル酸が使用される。金属としては例えば亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、錫、鉛等が使用され、好ましくは亜鉛が使用される。そして、例えば上記金属塩としてはジメタクリル酸亜鉛が使用される。
【００２４】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、さらに内添型接着剤として、レゾルシノールと、メラミン化合物を含有する。本実施形態では、これら化合物が含まれることにより、例えば加硫成型時の加熱により、メラミン化合物やレゾルシノールが重合されて網目構造が構築されて、歯ゴム１１自体の引裂強度等が高められるとともに、心線１４、歯布２０及び短繊維２５に対する歯ゴム１１の接着強度も高められる。
【００２５】
上記メラミン化合物としては、例えば、アミノ基の少なくとも一部がメトキシメチル化されたメラミン化合物であって、具体的には、ヘキサメトキシメチロールメラミン、その部分縮合物であるオリゴマー、又はその混合物である、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物が使用される。このようなメラミン化合物は、その２５℃における粘度（ＤＩＮ１９２６８による）が３０００〜８０００ｍＰａ・ｓ程度となるものが好ましい。
【００２６】
レゾルシノールは、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、０．３〜８重量部、好ましくは０．５〜４．５重量部、より好ましくは１．５〜３．０重量部配合される。また、メラミン化合物は、レゾルシノールよりも配合部数（重量）が少ないことが好ましく、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、０．２〜５重量部、好ましくは０．３〜２．７重量部、より好ましくは０．９〜１．８重量部配合される。メラミン化合物やレゾルシノールの配合量が、上記範囲よりも多くなると、引裂強度や破断強度等が良好になりにくくなる一方で、上記範囲より少ないと接着強度が向上しにくくなる。
【００２７】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、シリカを含むことが好ましい。シリカとしては、微粒子又は粉末状等のものが使用される。本実施形態では、シリカに含まれる水分によって、メラミン化合物からホルムアルデヒドが供与され、そのホルムアルデヒドによりレゾルシノールが重合されるとともに、メラミン化合物も重合され、上記したように接着力や引裂強度等が良好となる。シリカは、ゴム組成物のマトリックス１００重量部に対して、５〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部である。
【００２８】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、添加物として、さらに、加硫剤、可塑剤、滑剤、カーボンブラック等の公知のゴム添加剤を含む。本実施形態では、加硫剤としては、有機過酸化物系の加硫剤が使用されることが好ましい。
【００２９】
歯布２０は、特に限定されないが、例えば、ベルトの長手方向に沿って延びる第１の糸（例えば緯糸）と、ベルトの幅方向に沿って延びる第２の糸（例えば経糸）とが織られて構成された織物である。歯布２０は、例えば、第１の糸が伸縮性糸、第２の糸が非伸縮性糸で構成され、ベルトの長手方向に伸縮性を有しており、予成形される際にコルゲート状に成形されやすくなる。本実施形態では、ベルト表面の強度を向上させるために、歯布２０を構成する少なくとも一部の繊維が、アラミド繊維であることが好ましく、例えば第１の糸の少なくとも一部がアラミド繊維であることが好ましい。また、歯布２０には、必要に応じて、ＲＦＬ処理等の含浸処理等が施される。
【００３０】
歯ゴム１１を成形するためのゴム組成物は、以下のように用意される。まず、短繊維、シリカ等の加硫剤及び内添型接着剤（レゾルシノール、及びメラミン化合物）以外のゴム組成物の添加剤が、好ましくは下記一次練りより高い温度で、ゴムと共に混練される。次いで、上記内添型接着剤が加えられさらに混練（一次練り）される。この一次練りでは、混練温度は１００℃以上であることが好ましく、これにより、シリカの水分が組成物中に放出され、上記したように、メラミン化合物からホルムアルデヒドが供与されやすくなる。一次練りを終えた混合物にはさらに加硫剤が添加され、加硫剤の加硫温度未満（一次練りの混練温度未満）で混練されてゴム組成物が得られる（二次練り）。このゴム組成物は、シート状にされて、歯ゴムシート１１’（図２参照）として使用される。ただし、ゴムの混練方法は、この方法に限定されず、例えば、加硫剤以外の添加剤が一次練りや二次練りで適宜添加されても良い。
【００３１】
背ゴム１２は、従来公知の歯付きベルトの背ゴムに使用されるゴムと同様のものが使用されて良いが、短繊維が混入されていないことが好ましい。また、背ゴム１２に使用されるゴムは、歯ゴム１１と同様に、ＨＮＢＲを主成分とすることが好ましく、必要に応じてその他のゴム成分を含んでいても良い。
【００３２】
次に、図２を用いて本実施形態における歯付きベルト１０の製造方法を説明する。本実施形態では、含浸処理等が施された歯布２０が、まず、従来公知の方法により、歯部２３及び歯底部２４を交互に有するコルゲート状に予成形される。
【００３３】
次いで、コルゲート状にされた歯布２０の一方の面に、歯ゴムシート１１’が圧着され、ゴム付き歯布２６が得られる。歯ゴムシート１１’は、歯布２０に向けて押圧されることにより、歯部２３上に相対的に厚く圧着される一方、歯底部２４上に相対的に薄く圧着される。また、歯ゴムシート１１’に混入される短繊維２５は、長手方向に沿って配合していたものが、図２から明らかなように、圧着されるときに適宜傾き、歯付きベルト１０における短繊維と略同様に配向されることになる。
【００３４】
このように得られたゴム付き歯布２６は、歯付きモールド３０に巻き付けられる。歯付きモールド３０は、円筒形状を有し、その外周面に凹部３１と凸部３２が周方向に沿って交互に設けられたものであって、ゴム付き歯布２６の各歯部２３は、各凹部３１の内部に配置される。なお、ゴム付き歯布２６の各歯部２３は、通常、凹部３１に完全に一致した形状となっておらず、歯部２３と凹部３１の間には隙間がある。
【００３５】
次いで、歯ゴムシート１１’の上に心線１４が螺旋状に巻き付けられ、心線１４の上にさらに背ゴムシート１２’が巻き付けられる。その後、歯付きモールド３０は、加硫釜（不図示）内に収容される。なお、歯ゴムシート１１’及び背ゴムシート１２’は、加硫成型後に、歯ゴム１１、背ゴム１２となる未加硫ゴムシートである。
【００３６】
加硫釜内において、歯付きモールド３０上に巻き付けられたゴム付き歯布２６等は、例えばスチームにより加熱されるとともに、加硫釜内に設けられた加硫バッグ等によって外側から内側に向けて加圧される。この加圧・加熱により、凹部３１内部の隙間は完全になくなり、また、ゴムシート１１’、１２’等が加硫されることにより、歯布２０、ゴムシート１１’、１２’及び心線１４が一体化され、ベルトスラブが成型される。ベルトスラブは、歯付きモールド３０から取り外され、適宜研磨等された後、所定幅に裁断されることにより、歯付きベルト１０（図１参照）となる。
【００３７】
以上のように本実施形態では、歯ゴム１１は、上記した２つの内添型接着剤が配合されたことにより、引裂強度等のゴム自体の強度が高められつつ、心線１４、歯布２０及び短繊維２５に対する接着力も高められ、高温・高負荷環境下でもベルトの耐久性が向上される。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る歯付きベルトを示す。第２の実施形態は、歯ゴムの構成以外は、第１の実施形態と同様である。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態の相違点を説明する。
【００３９】
第２の実施形態では、歯ゴム１１は、歯部１５の大部分を占めるとともに背ゴム１２の上に積層され、歯部１５の形状に応じた形状を有する芯ゴム部３７と、その芯ゴム部３７の上に積層され、歯ゴム１１の表面に配置される薄厚の歯表面ゴム部３８によって構成される。そして、その歯表面ゴム部３８の外周面に、歯布２０が被覆・接着される。
【００４０】
本実施形態では、歯表面ゴム部３８は、短繊維が配合されない以外は、第１の実施形態における歯ゴム１１と同様のゴム組成物によって成形されたものである。すなわち、歯表面ゴム部３８は、シリカ、レゾルシノール、及びメラミン化合物等が配合されたゴム組成物によって成形される。一方、芯ゴム部３７は、レゾルシノール及びメラミン化合物が配合されない以外は、第１の実施形態の歯ゴム１１と同様の配合を有するゴム組成物によって成形されたものである。なお、芯ゴム部における短繊維２５の材料や配向等は、第１の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、歯表面ゴム部３８に、上記した２つの内添型接着剤が配合されたため、歯ゴム１１と歯布２０との接着強度を向上させるとともに、歯面近傍の歯ゴム１１のゴム強度を向上させることが可能になる。また、歯表面ゴム３８が、設けられたことにより、歯布２０と歯ゴム１１との接着が、短繊維によって阻害されなくなり、その接着強度をより向上させやすくなる。
【００４２】
なお、本実施形態では、芯ゴム部３７も、歯表面ゴム部３８と同様に、レゾルシノール、及びメラミン化合物等が配合されたゴム組成物によって成形されても良い。また、本実施形態における歯付きベルトの製造方法は、歯布に圧着されるゴムシートが、２層（歯表面ゴムシート及び芯ゴムシート）になる点を除いて第１の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００４３】
なお、上記各実施形態では、歯ゴム１１、背ゴム１２を構成するゴムは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）等の上記したＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＨＸＮＢＲ以外のゴム成分を含んでいてもよいし、ＨＮＢＲ以外のゴム成分を主成分としてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態では、歯布２０及び心線１４も、短繊維２５と同様に、例えば、ＲＦＬ処理等が施されることにより、その表面に内添型接着剤と反応し得る樹脂成分が付着されるものであることが好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の具体的な例として実施例を示すが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００４６】
各実施例、比較例において、表１に示す加硫剤及び内添型接着剤（レゾルシノール及びヘキサメトキシメチロールメラミン化合物）以外の添加剤を、マトリックスに加えて、１２０〜１６０℃で混練りした後、上記内添型接着剤を加えて１００〜１３０℃で混練し（一次練り）、さらに加硫剤を加えて１００℃未満で二次練りして、表１に示す配合を有するゴム組成物を得た。
【００４７】
【表１】
※１ “-”は未配合または未測定を示す。
※２ マトリックス及び短繊維等の添加剤における各数値は、重量部を示す。
※３ ジメタクリル酸亜鉛含有ＨＮＢＲは、ジメタクリル酸亜鉛とＨＮＢＲを重量比８０：２０で予め混合したものであった。また、ＨＮＢＲは水素添加率９６％のものであった。
※４ アラミド短繊維としては、繊維長が１ｍｍであるパラ型アラミド短繊維であるテクノーラ（商品名）を使用した。なお、表１において、“アラミド短繊維”は、ＲＦＬ処理（ＲＦ／Ｌ重量比＝１／５、ラテックスとしてＮＢＲラテックスを使用）したものを示し、アラミド短繊維（無処理）は、ＲＦＬ処理等の含浸処理がなされていないものを示す。
※５ ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物は、２５℃における粘度（ＤＩＮ１９２６８による）が５５００ｍＰａ・ｓであって、ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物であるオリゴマーを使用した。
※６ 表１において、*は心線としてアラミド心線を使用したことを示す。
【００４８】
［ゴム組成物の物性評価］
以下のように、上記各実施例、比較例のゴム組成物について物性評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４９】
［切断時引張応力(ＴＳｂ)］
各実施例、比較例のゴム組成物を、１６０℃、２０分間、圧力１５０ｋｇｆで加硫成形してダンベル状５号形のゴムサンプルを作製した。このゴムサンプルを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で切断時引張応力(ＴＳｂ)を測定した。なお、ゴムサンプルにおいて、短繊維は、引張方向に沿って配向させた。
【００５０】
［引裂強さ（ＴＲ）］
切断時引張応力(ＴＳｂ)と同様の加硫条件で、各実施例、比較例のゴム組成物から加硫ゴムサンプル「切り込みなしアングル形試験片」を作製した。このゴムサンプルを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠し、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で引裂強さ（ＴＲ）を測定した。
【００５１】
［歯布に対する剥離強さ（ＴＦ）］
各実施例、比較例におけるゴム組成物から成る未加硫ゴムシートを、加硫温度１６０℃、２０分間、圧力４０ｋｇｆで歯布に接着させてサンプルを得た。そのサンプル（幅２５ｍｍ）を用いて加硫ゴムの歯布に対する剥離強さ（ＴＦ）を、ＪＩＳＫ６２５６−１に準拠して、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で測定した。
【００５２】
なお、本測定に使用した歯布は、経糸と緯糸が２／２の綾織で織られた織布を、ＲＦＬ処理（ＲＦ／Ｌ重量比＝１／５、ラテックスとしてＮＢＲラテックスを使用）したものであった。ここで、経糸は、１１０ｄｔｅｘのナイロンのフィラメント糸から構成される非伸縮性糸であるとともに、緯糸は、４７０ｄｔｅｘのウレタン弾性糸から成る芯糸の周りに、２２０ｄｔｅｘのパラアラミド繊維糸（商品名．テクノーラ）から成る中間糸を巻き回し、その中間糸の周りにさらに１１０ｄｔｅｘのナイロン繊維から成るカバー糸を巻き回した複合糸から構成される伸縮性糸であった。なお、緯糸はサンプルの長手方向に沿って延在させるとともに、短繊維の列理方向はサンプルの長手方向であった。
【００５３】
［心線に対する剥離強さ（ＴＦ）］
各実施例、比較例におけるゴム組成物から成る未加硫ゴムシートの上に、長手方向に沿って心線を並べるとともに、その心線の上に補助布を置いて、１６０℃、２０分間、圧力４０ｋｇｆでこれらを一体化させてサンプルを得た。そのサンプル（幅２５ｍｍ）を用いて、ゴムの心線に対する剥離強さ（ＴＦ）を、ＪＩＳＫ６２５６−１に準拠して、常態環境下（２３℃）、熱間環境下（１２０℃）で測定した。なお、実施例１１〜１３、比較例５、６では心線としてアラミド心線を、その他の実施例、比較例では心線としてガラス心線を用いた。
【００５４】
［ベルト性能評価］
実施例１および比較例１については、以下のように、第１の実施形態に倣って歯付きベルトを作成し性能評価を実施した。具体的には、上記接着試験で使用した歯布と同様の歯布を、同様にＲＦＬ処理した後、緯糸がベルト長手方向に沿うように、コルゲート状に予成形するとともに、表１の配合を有するゴム組成物から成る歯ゴムシートを歯布に圧着し、ゴム付き歯布を得た。次いで、歯付きモールドに、ゴム付き歯布、ガラス心線、及び背ゴムシートをこの順で巻き付けて、これらを加硫釜内で加硫成型してベルトスラブを得た。このベルトスラブを切断して、歯数９２歯、ベルト幅１９．１ｍｍのＲＵ歯形を有する歯付きベルトを得た。なお、実施例１、比較例１のいずれにおいても、背ゴムシートには、ＨＮＢＲをゴム成分とし、短繊維や内添型接着剤が配合されていない同じゴム組成物から成るものを使用した。
【００５５】
［帆布剥離強度］
実施例１、比較例１の歯付きベルトを切断して長尺状にするとともに、歯布に切り込みを入れて、引張速度５０ｍｍ／分で、歯布を、長手方向に沿って歯ゴムから引き剥がし、歯頂における引き剥がしに要する力を帆布剥離強度とした。その結果を表１に示す。
【００５６】
［高負荷耐久性試験］
実施例１、比較例１の歯付きベルトについて、それぞれ高負荷耐久性試験により、高負荷作用時における耐久性を評価した。図４は、高負荷耐久性試験に使用した走行試験装置９０を示す。走行試験装置９０は、歯数が１８歯の原動歯付きプーリ９１と、歯数が３６歯である従動歯付きプーリ９２と、プーリ径５５ｍｍのアイドラプーリ９３と、歯数が１８歯のアイドラ歯付きプーリ９４を有する。
【００５７】
本試験において、原動歯付きプーリ９１および従動歯付きプーリ９２に、歯付きベルト９５を掛け回し、１００℃の雰囲気下で歯付きベルト９５を４０００ｒｐｍで回転させた。ベルトの緩み側には、外側からアイドラプーリ９３によって、内側からアイドラ歯付きプーリ９４によってテンションを作用させた。そして、歯付きベルト９５が回転される間、ベルトの各歯には、従動歯付きプーリ９２によって、一定の荷重を繰り返し作用させた。本試験においては、ベルトが歯欠けに至るまでの繰り返し荷重回数を測定することにより耐久性を評価した。その結果を図５に示す。
【００５８】
まず、表１を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、及び実施例８と比較例３を対比すると、ゴム組成物に内添型接着剤（レゾルシノールとヘキサメトキシメチロールメラミン化合物）を配合した場合には、剥離強さのみならず、高温時の引裂強さ等のゴム物性も上昇したことが明らかである。この傾向は、実施例３と比較例４の対比からも明らかなように、ゴム成分をＨＮＢＲ単独とした場合のみならず、ＨＮＢＲとＨＸＮＢＲの混合物とした場合も同様であった。このように、引裂強さ等のゴム物性や剥離強さを向上させると、図５の高負荷耐久性試験の結果に示されるように、高負荷・高温環境下で使用されるベルトの耐久性を良好にすることができる。
【００５９】
また、実施例１、２、８、９の対比から明らかなように、切断時引張応力、引裂強さ等のゴム物性、特に、高温時のゴム物性は、短繊維量が１０重量部より多くなると良好になる一方で、剥離強さは、短繊維量が１０重量部より多くなると、僅かに低下する傾向となった。そして、ゴム物性と剥離強さの両方を考慮すると、短繊維は１２〜１６重量部程度配合するのが最も効果的と考えられる。なお、短繊維量を多くすると剥離強さが低下したのは、帆布または心線近傍のゴム中の接着剤が、短繊維のＲＦＬとの反応に多く消費されたためと推察される。
【００６０】
また、実施例２、４〜７を対比することから明らかなように、内添型接着剤の配合量を増やしていくと、剥離強さは良好になるものの、切断時引張応力（特に、熱間）は、実施例２（レゾルシノール１．５重量部、メラミン化合物０．９重量部）の配合量がピークで、それ以上接着剤量を増やすと緩やかに低下した。一方、熱間の引裂強さは実施例５の配合量（レゾルシノール３．０重量部、メラミン化合物１．８重量部）がピークであり、それ以上増やすとなだらかに低下した。そのため、本実施例では、ゴム物性を考慮すると、ゴム組成物にはメラミン化合物を０．９〜１.８重量部、レゾルシノールを１．５〜３．０重量部程度配合するのが最も効果的であると考えられる。
【００６１】
さらに、短繊維が配合されないゴム組成物では、比較例５と実施例１１の対比から明らかなように、内添型接着剤を添加することにより、ゴム物性自体はそれほど上昇しなかった。また、心線に対する剥離強さに関しては、内添型接着剤を添加することにより上昇したが、帆布に関しては、いずれも帆布とゴムとの界面で剥離せずにゴム破壊が生じ、有意差は見られなかった。そのため、その他実施例の結果と合わせて考えると、短繊維を配合する場合には、内添型接着剤を添加することにより、ゴム物性や剥離強さのより大きな向上効果を期待できることが理解できる。また、実施例２、１０、比較例２の対比から、短繊維にＲＦＬ処理がなされていたほうが、より効果的にゴム物性を上昇させることができたことが理解できる。
【００６２】
なお、実施例１２、１３、比較例６の対比から明らかなように、ゴム成分としてＥＰＤＭを使用した場合には、内添型接着剤を比較的多く配合すると、剥離強さが向上するものの、切断時引張応力や引裂強さ等は十分に改善できないことが理解できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 歯付きベルト（伝動ベルト）
１１ 歯ゴム
１２ 背ゴム
１３ ベルト本体
１４ 心線
２０ 歯布（帆布）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物が加硫されて成形されたゴム部を備えることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記メラミン化合物は、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記ゴム部は、心線若しくは帆布に接着され、又は内部に短繊維が埋設されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記心線、帆布、及び短繊維のうち少なくともいずれか１つはＲＦＬ処理がなされていることを特徴とする請求項３に記載の伝動ベルト。
【請求項５】
前記ゴム部は、アラミド短繊維が内部に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項６】
前記ゴムは、水素添加ニトリルゴムを含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項７】
前記ゴム組成物がシリカをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項８】
歯ゴムを備える歯付きベルトであるとともに、前記ゴム部は、前記歯ゴムの少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項９】
心線と、前記心線を境に一方の面側に配置される歯ゴムと、他方の面側に配置される背ゴムと、前記歯ゴムの一方の面側を被覆する歯布とを備える歯付きベルトであり、
前記歯ゴムのうち、少なくとも一方の面側の部分は前記ゴム部で形成され、前記歯布は、前記ゴム部に接着されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項１０】
ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物を加硫して、伝動ベルトの少なくとも一部を構成するゴム部を成形することを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
【請求項１】
ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物が加硫されて成形されたゴム部を備えることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記メラミン化合物は、ヘキサメトキシメチロールメラミン化合物であることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記ゴム部は、心線若しくは帆布に接着され、又は内部に短繊維が埋設されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記心線、帆布、及び短繊維のうち少なくともいずれか１つはＲＦＬ処理がなされていることを特徴とする請求項３に記載の伝動ベルト。
【請求項５】
前記ゴム部は、アラミド短繊維が内部に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項６】
前記ゴムは、水素添加ニトリルゴムを含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項７】
前記ゴム組成物がシリカをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項８】
歯ゴムを備える歯付きベルトであるとともに、前記ゴム部は、前記歯ゴムの少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項９】
心線と、前記心線を境に一方の面側に配置される歯ゴムと、他方の面側に配置される背ゴムと、前記歯ゴムの一方の面側を被覆する歯布とを備える歯付きベルトであり、
前記歯ゴムのうち、少なくとも一方の面側の部分は前記ゴム部で形成され、前記歯布は、前記ゴム部に接着されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項１０】
ゴムと、レゾルシノールと、メラミン化合物とを含むゴム組成物を加硫して、伝動ベルトの少なくとも一部を構成するゴム部を成形することを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０８５６４（Ｐ２０１３−１０８５６４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３９５８（Ｐ２０１１−２５３９５８）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００１１５２４５）ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
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