WO2012132537A1 - 摩擦伝動ベルト - Google Patents

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WO2012132537A1
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rubber
viscosity elastomer
transmission belt
friction transmission
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古川聡
山本数磨
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ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a friction transmission belt such as a V-ribbed belt used in a high tension / high load environment.
  • a friction transmission belt such as a V-ribbed belt is widely used as a belt for transmitting power to an auxiliary machine.
  • friction transmission belts have been increasingly used in high tension and high load environments due to the reduction in the number of ribs and belt widths due to the downsizing of engines and the increased burden of driving auxiliary equipment. Therefore, in the friction transmission belt, a rubber having a high modulus and a high tear resistance has been required for the adhesive rubber around the core wire, which is a tensile member.
  • Patent Document 1 in a V-ribbed belt used in a high load environment, it is known that a short fiber is mixed in at least a part of the adhesive rubber so that the adhesive rubber has a high modulus.
  • the short fiber normal nylon fiber, aramid fiber, or modified nylon microfiber obtained by bonding polyolefin to nylon fiber is used.
  • the rubber component of the adhesive rubber for example, EPDM is used in order to improve heat resistance and durability. JP 2007-198485 A
  • the present invention provides a friction transmission belt that increases the modulus and tear resistance of the adhesive rubber, makes it difficult to cause cord separation, and can appropriately knead the rubber composition of the adhesive rubber. Objective.
  • the friction transmission belt according to the present invention is a friction transmission belt formed of rubber and embedded with a core wire extending in the longitudinal direction of the belt. At least a part of the rubber surrounding the core wire is made of a high-viscosity elastomer (first Component) and a low-viscosity elastomer (second component) are vulcanized and contain modified nylon microfibers, and the high-viscosity elastomer comprises an ethylene-propylene copolymer and an ethylene-propylene diene ternary heavy It is at least one elastomer selected from the group consisting of coalescence, and the low viscosity elastomer has a lower Mooney viscosity than the high viscosity elastomer.
  • first Component high-viscosity elastomer
  • second component low-viscosity elastomer
  • the Mooney viscosity of the low-viscosity elastomer is preferably 10 or less, and the Mooney viscosity of the high-viscosity elastomer is preferably 50 or more.
  • the weight ratio of the high viscosity elastomer to the low viscosity elastomer is preferably 95: 5 to 50:50.
  • the amount of the nylon fiber of the modified nylon microfiber is preferably 10 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the elastomer.
  • the modified nylon microfiber is modified by at least a polyolefin and an elastomer, and specifically, is a nylon fiber in which at least a polyolefin and a third component elastomer are chemically bonded.
  • the modified nylon micron fiber may be a nylon fiber bonded to a matrix composed of polyolefin, elastomer, and spherical silica having an average particle diameter of 1 ⁇ m or less and a water content of 1000 ppm or less.
  • the low-viscosity elastomer should be at least one elastomer selected from the group consisting of ethylene propylene copolymer and ethylene propylene diene terpolymer.
  • the weight ratio between the high-viscosity elastomer and the low-viscosity elastomer is preferably 70:30 to 50:50.
  • the friction transmission belt may include a modified nylon microfiber and an adhesive rubber portion formed by vulcanizing the rubber composition.
  • the core wire is embedded in the adhesive rubber portion.
  • the friction transmission belt includes, for example, a compression rubber portion provided below the adhesive rubber portion.
  • the compressed rubber portion contains, for example, short fibers oriented in the belt width direction.
  • the adhesive rubber portion may be formed of an upper layer that constitutes the upper side and a lower layer that constitutes the lower side with respect to the core wire.
  • both the upper layer and the lower layer contain modified nylon microfibers and are formed by vulcanizing the rubber composition.
  • the modified nylon microfiber contained in the upper layer is preferably oriented in the belt width direction
  • the modified nylon microfiber contained in the lower layer is preferably oriented in the belt longitudinal direction.
  • the method of manufacturing a friction transmission belt according to the present invention is a method of manufacturing a friction transmission belt formed of rubber and embedded in a core wire extending in the longitudinal direction of the belt.
  • the modified nylon microfiber, the high viscosity elastomer, and the low viscosity A first step of kneading the elastomer to obtain a rubber composition, and a second step of forming the rubber composition around the core wire and vulcanizing to form a rubber adhered to the core wire,
  • the high viscosity elastomer is at least one elastomer selected from the group consisting of an ethylene propylene copolymer and an ethylene propylene diene terpolymer, and the low viscosity elastomer has a lower Mooney viscosity than the high viscosity elastomer
  • the adhesive rubber according to the present invention is an adhesive rubber provided so as to surround a core wire which is a tensile member of a belt, and at least a part thereof is obtained by vulcanizing a rubber composition containing a high viscosity elastomer and a low viscosity elastomer.
  • a modified nylon microfiber, and the high-viscosity elastomer is at least one elastomer selected from the group consisting of an ethylene-propylene copolymer and an ethylene-propylene-diene terpolymer, and a low-viscosity elastomer Is characterized by a lower Mooney viscosity than a high viscosity elastomer.
  • the rubber composition according to the present invention includes a modified nylon microfiber, a high viscosity elastomer and a low viscosity elastomer, and the high viscosity elastomer is at least selected from the group consisting of an ethylene propylene copolymer and an ethylene propylene diene terpolymer. It is a type of elastomer and is characterized in that a low viscosity elastomer has a lower Mooney viscosity than a high viscosity elastomer.
  • the present invention it is possible to prevent the cord separation from occurring while improving the modulus and tear resistance of the adhesive rubber portion, and to appropriately knead the rubber composition of the adhesive rubber.
  • V-ribbed belt (friction drive belt) 11 Core wire 12 Adhesive rubber part 12A Upper layer 12B Lower layer 14 Compression rubber part 15 Rib 21A, 21B Short fiber (modified nylon microfiber)
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a V-ribbed belt according to an embodiment of the present invention.
  • the V-ribbed belt 10 is an endless frictional power transmission belt formed of rubber, and includes an adhesive rubber portion 12, a compression rubber portion 14 formed integrally with the adhesive rubber portion 12 on the lower surface of the adhesive rubber portion 12, and an adhesive rubber. And a canvas 13 attached to the upper surface of the portion 12.
  • a core wire 11 that is a tensile member of the belt is embedded in the adhesive rubber portion 12, and the adhesive rubber portion 12 is a rubber that surrounds the core wire 11 and is bonded to the core wire 11.
  • the core wire 11 extends in the longitudinal direction of the belt in the adhesive rubber portion 12 and is wound spirally.
  • a plurality of (four in this embodiment) ribs 15 are arranged in the compressed rubber portion 14 in the width direction, extending in the longitudinal direction of the belt and having a width that decreases downward.
  • the belt 10 engages the compression rubber portion 14 with a pulley, and transmits power on the driving side to the driven side by friction transmission.
  • the canvas 13 may be subjected to various impregnation processes such as an RFL process and a rubber paste process in order to improve the adhesion with the upper layer 12A.
  • the adhesive rubber portion 12 includes an upper layer 12A that constitutes the upper side of the adhesive rubber portion 12 with the core wire 11 as a boundary, and a lower layer 12B that constitutes the lower side.
  • Innumerable short fibers 21A and 21B are mixed substantially uniformly into each of the upper layer 12A and the lower layer 12B.
  • the short fibers 21A are oriented in the width direction of the belt
  • the short fibers 21B are oriented in the longitudinal direction of the belt.
  • the short fibers 21A and 21B are modified nylon microfibers obtained by modifying nylon fibers with polyolefin and elastomer. Specifically, the modified nylon microfiber is obtained by chemically bonding at least a polyolefin and a third component elastomer to a nylon fiber, as will be described later.
  • 6-Nylon is preferably used as the nylon fiber used in the modified nylon microfiber, but 6,6-nylon or 6,10-nylon may be used.
  • polyethylene is preferably used as the polyolefin, but is not limited to polyethylene, and polypropylene or the like may be used.
  • the nylon fiber has a fiber length L F of about 4000 ⁇ m or less, a fiber diameter D F of about 1.5 ⁇ m or less, and a value of the ratio of the fiber length L F to the fiber diameter D F (L F / D F ) is 10 or more, but preferably the fiber length L F is about 1000 ⁇ m or less, the fiber diameter DF is about 1.0 ⁇ m or less, and the ratio value (L F / D F ) Is in the range of 500 to 1000. If the fiber diameter D F and the fiber length L F are large, cracks and cord separation may occur, and the running life of the belt tends to be reduced.
  • the amount of nylon fiber of the modified nylon microfiber is 10 parts by weight or more, preferably 10 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer of each of the upper layer 12A and the lower layer 12B. 15 parts by weight.
  • the modulus of the upper layer 12A and the lower layer 12B can be increased, and the running life of the belt can be remarkably improved.
  • 15 weight part or more is mix
  • the adhesive rubber portion 12 (upper layer 12A and lower layer 12B) is composed of a high-viscosity elastomer as the first component, a low-viscosity elastomer as the second component, and a third-component elastomer (modified fiber-containing elastomer) including modified nylon microfibers. ) And a rubber composition (rubber composition for an adhesive rubber part) obtained by vulcanization.
  • the high viscosity elastomer is an elastomer having a Mooney viscosity of 50 or more
  • the low viscosity elastomer is an elastomer having a Mooney viscosity of 10 or less and a Mooney viscosity lower than that of the high viscosity elastomer.
  • the Mooney viscosity of the high viscosity elastomer is preferably 50 to 150.
  • the Mooney viscosity is a Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 125 ° C.) measured at 125 ° C. according to JIS K6300.
  • an ethylene propylene copolymer (hereinafter referred to as EPM) having a Mooney viscosity of 50 or more, an ethylene propylene diene terpolymer (hereinafter referred to as EPDM), or a mixture thereof is used.
  • EPM ethylene propylene copolymer having a Mooney viscosity of 50 or more
  • EPDM ethylene propylene diene terpolymer
  • the low-viscosity elastomer EPM or EPDM having a Mooney viscosity of 10 or less, or a mixture thereof is used, but other ethylene- ⁇ -olefin copolymers such as ethylene-1-octene copolymer are used. An elastomer other than the ethylene- ⁇ -olefin copolymer may be used.
  • EPM or EPDM when EPM or EPDM is used as the low-viscosity elastomer, the durability of the V-ribbed belt 10 becomes better.
  • the weight ratio of high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer is 95: 5 to 50:50.
  • mixing temperature can be made favorable, and the adhesive rubber part 12 can be made into a high modulus.
  • the low-viscosity elastomer is EPM, EPDM, or a mixture thereof
  • the weight ratio of high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer is preferably 70:30 to 50:50, particularly preferably 65: 35-55: 45. By setting the weight ratio in such a range, the belt life can be further improved.
  • the fiber-containing elastomer includes (a) polyolefin, (b) third component elastomer, and (c) ultrafine nylon fiber, and these (a) component and (b) component constitute a matrix.
  • Nylon fibers are dispersed therein, and the nylon fibers are chemically bonded to the component (a) and the component (b).
  • the chemical bond between the nylon fiber and the component (a) or the component (b) is made by, for example, a silane coupling agent.
  • Such fiber-filled elastomers are disclosed, for example, in JP-A-7-278360 and JP-A-9-59435.
  • the fiber-filled elastomer also includes (d) spherical silica having an average particle size of 1 ⁇ m or less and a water content of 1000 ppm or less (hereinafter referred to as small particle size spherical silica), Nylon fibers may be dispersed in a matrix constituted by the components (a), (b), and (d), and the nylon fibers may be chemically bonded to the matrix.
  • the modified nylon microfiber can be made to have higher strength by including the small particle size spherical silica in the matrix bonded to the nylon fiber.
  • the polyolefin is preferably blended in an amount of 1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer.
  • the small particle size spherical silica is preferably blended in an amount of 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer.
  • the average particle diameter means a value measured by a laser diffraction / scattering method using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-750 manufactured by Horiba, Ltd. Specifically, the sample is gradually put into a measurement tank of a measuring device, the concentration is adjusted so that the light transmittance becomes a reference value, and then measured according to automatic measurement of the measuring device.
  • the amount of water means that 10 g of a sample is weighed in a crucible, heated in a dryer adjusted to 105 ° C. for 2 hours, then cooled in a desiccator so as not to absorb moisture, and the sample is weighed after cooling. Refers to weight loss.
  • the third component elastomer contained in the fiber-containing elastomer is further less than the second component (weight), and is preferably EPM, EPDM, or a mixture thereof.
  • the third component elastomer for example, one having a Mooney viscosity lower than that of the high viscosity elastomer and higher than that of the low viscosity elastomer is used.
  • the rubber composition (rubber composition for the adhesive rubber part) of the upper layer 12A and the lower layer 12B has an average particle size other than the above-mentioned small particle size spherical silica, in addition to the high viscosity elastomer, the low viscosity elastomer and the fiber-containing elastomer.
  • Various additives such as a large large particle size silica, a filler such as carbon black, a vulcanizing agent, a vulcanization aid, an anti-aging agent, a retarder, and a metal cross-linking agent are blended.
  • the rubber composition for forming the upper layer 12A and the lower layer 12B may have the same composition, but may have different compositions.
  • innumerable short fibers 21 ⁇ / b> C are mixed in the compressed rubber portion 14 substantially uniformly.
  • the short fibers 21C are oriented in the width direction of the belt. A part of the short fiber 21C is exposed on the surface of the compressed rubber portion 14 or protrudes from the surface, thereby reducing the friction coefficient of the surface of the compressed rubber portion 14 and suppressing the generation of abnormal noise during belt running. Is possible.
  • fibers having a diameter larger than the short fibers 21A and 21B, which are modified nylon microfibers, are used in order to sufficiently reduce the friction coefficient.
  • the short fibers 21C for example, an aramid short fiber is used when the belt is used under a high load environment, and a nylon short fiber is used when it is necessary to sufficiently suppress the generation of abnormal noise during belt running. used. Further, it is preferable to use EPM, EPDM or the like as the elastomer of the compressed rubber portion 14.
  • the rubber composition for an adhesive rubber part is produced as follows. First, an elastomer containing fibers, an unvulcanized high-viscosity elastomer, and a low-viscosity elastomer are put together with a predetermined additive into a kneader and kneaded and homogenized at a predetermined heating temperature (for example, 150 ° C. or higher). (Primary training). In the primary kneading, additives such as a vulcanizing agent that vulcanizes the elastomer when heated to the heating temperature of the primary kneading are not added.
  • nylon fibers which is intended to be pre-subdivided in fiber-filled elastomer may have a fiber diameter D F and fiber length L F that is subdivided described above in the primary kneading and secondary kneading.
  • a calendar device (not shown) is used to prepare a rubber-equipped canvas 31 in which an unvulcanized rubber layer 12 ⁇ / b> A ′ is laminated on one surface of the canvas 13.
  • the rubber composition for the adhesive rubber part is rolled on the canvas 13 supplied by the roller along the direction corresponding to the rolling direction while being rolled by the roller of the calender device. Attached canvas 31 is obtained.
  • the short fibers 21A blended in the rubber composition are oriented in the rolling direction (that is, the supply direction of the canvas).
  • the rubber-equipped canvas 31 is wound around the outer circumference of the cylindrical mandrel 30 so that the canvas 13 side faces the inside and the rubber layer 12A 'side faces the outside.
  • the canvas 31 with rubber is wound so that the orientation direction of the short fibers 21 ⁇ / b> A coincides with the axial direction of the mandrel 30. That is, the canvas 13 is arranged so that the direction supplied in the calendar device is along the axial direction in the mandrel 30.
  • the core wire 11 is spirally wound on the unvulcanized rubber layer 12 ⁇ / b> A ′ of the canvas 31 with rubber, and the first rubber sheet 12 ⁇ / b> B ′ is wound on the core wire 11.
  • the first rubber sheet 12B ′ is obtained by rolling the rubber composition for the adhesive rubber part with a calender or the like and orienting the short fibers 21B (modified nylon microfibers) in the rolling direction.
  • the orientation direction of the short fibers 21 ⁇ / b> B is matched with the circumferential direction of the mandrel 30.
  • the core wire 11 is arrange
  • a second rubber sheet 14 ' is wound on the first rubber sheet 12B'.
  • the second rubber sheet 14 ′ is obtained by rolling a rubber composition for forming the compressed rubber portion 14 with a calender or the like and orienting the short fibers 21C in the rolling direction.
  • the orientation direction of the fibers 21 ⁇ / b> C is matched with the axial direction of the mandrel 30.
  • the mandrel 30 is placed in a vulcanizing pot (not shown) and heated under pressure at a predetermined temperature and pressure.
  • 'Is vulcanized and integrated to obtain a flat belt-like vulcanized sleeve.
  • the vulcanization sleeve is cut to a predetermined width and polished by a polishing machine (not shown) to obtain a V-ribbed belt 10 (see FIG. 1) in which ribs 15 are formed.
  • the rubber layer 12A ′ and the rubber sheets 12B ′ and 14 ′ are the upper layer 12A, the lower layer 12B, and the compressed rubber portion 14 in the V-ribbed belt 10, respectively. Further, by aligning the fiber orientation directions in the rubber layer 12A ′ and the rubber sheets 12B ′ and 14 ′ with the axial direction or the circumferential direction of the mandrel 30, the orientation directions of the short fibers 21A to 21C in the V-ribbed belt 10 are as described above. Thus, it coincides with the width direction or longitudinal direction of the belt.
  • the adhesive rubber can be blended even if a large amount of nylon fiber is blended.
  • the rubber composition for parts can be appropriately kneaded.
  • the adhesive rubber portion 12 (upper layer 12A, lower layer 12B) is combined with a large amount of high-viscosity elastomer, so that a large amount of modified nylon microfibers are mixed. Modulus and tear resistance can be improved and belt durability can be improved.
  • the modified nylon micron fiber is used as the short fiber, so that the short fibers 21A and 21B can be bonded to the rubber, and the cord 11 and the adhesive rubber portion 12 can be bonded to each other. Adhesion is improved. Therefore, cord separation, cracks starting from short fibers, and the like are effectively prevented, and the durability of the belt can be further improved.
  • the V-ribbed belt when used under high tension and high load, a large stress along the longitudinal direction of the belt is applied to the lower layer of the compression rubber portion or the adhesive rubber portion due to friction with the pulley. May be prematurely damaged by this stress.
  • the adhesive rubber part the core wire is shifted in the width direction, and pop-out and cord separation in which the core wire jumps out from the side surface of the belt easily occur.
  • the short fibers 21B of the lower layer 12B oriented in the belt longitudinal direction resist the stress along the belt longitudinal direction and prevent the belt from being damaged.
  • the short fiber 21A of the upper layer 12A oriented in the belt width direction suppresses the shift of the core wire 11 in the width direction, thereby preventing the core wire from popping out and cord separation. That is, the durability of the V-ribbed belt 10 according to the present embodiment is improved particularly in a high tension / high load environment due to the short fibers 21A and 21B being oriented in a predetermined direction.
  • the orientation direction of the short fibers 21A and 21B in the adhesive rubber portion 12 is not limited to the above direction.
  • the orientation direction of the short fibers 21B of the lower layer 12B may be along the width direction of the belt, similarly to the upper layer 12A.
  • the first rubber sheet 12 ⁇ / b> B ′ is wound around the mandrel 30 so that the orientation direction of the short fibers 21 ⁇ / b> B coincides with the axial direction of the mandrel 30.
  • the rubber composition for an adhesive rubber part according to the present embodiment may be used for an adhesive rubber of another friction transmission belt such as a cogged V belt.
  • Example 1 First, in a matrix composed of EPDM, high-density polyethylene and small-diameter spherical silica having the composition shown in Table 1, nylon fibers are dispersed and the nylon fibers are bonded to the matrix in the form of pellets. A fiber-filled elastomer (nylon fiber content 25% by weight) was prepared.
  • the EPDM in Table 1 was Nodel IP4640 (trade name, manufactured by Dow Chemical Company) having a Mooney viscosity of 40, an ethylene amount of 55%, and a diene amount of 4.9% (diene species: ENB).
  • the fiber-containing elastomer, high-viscosity elastomer (EPM), low-viscosity elastomer (EPM), and additives except for the peroxide vulcanizing agent and retarder shown in Table 2 were brought to around 160 ° C. with a closed mixer. These were kneaded by heating to make them uniform (primary kneading). Next, these kneaded ones were transferred to an open roll, added with a peroxide vulcanizing agent and a retarder, and kneaded at a temperature of about 120 ° C. to homogenize them to obtain a rubber composition for an adhesive rubber part.
  • the high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer (weight ratio) is 60:40
  • the nylon fiber is 11.1 with respect to 100 parts by weight of the elastomer. 25 parts by weight were blended.
  • a V-ribbed belt in which the upper layer and the lower layer of the adhesive rubber part were formed by the rubber composition for the adhesive rubber part was manufactured.
  • the V-ribbed belt was obtained by vulcanization molding under pressure at 180 ° C. for 25 minutes using a vulcanizer, and the obtained V-ribbed belt was 3PK and had a length of 1040 mm and a width of 10.7 mm.
  • the fiber orientation directions in the upper layer, the lower layer, and the compressed rubber portion were the belt width direction, the belt longitudinal direction, and the belt width direction, respectively, as shown in FIG.
  • the rubber composition which made EPDM an elastomer and mix
  • the low-viscosity elastomer was an ethylene-1-octene copolymer (trade name: Engage 8407P, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) having a melting point of 110 ° C. and a Mooney viscosity of 2.
  • the silicone-modified EPDM was SEP-1411U (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a Mooney viscosity of 28.8.
  • Example 2 In addition to the low-viscosity elastomer (EPM), the low-viscosity elastomer (EOM) is blended in the rubber composition for the adhesive rubber part so that the weight ratio of the high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer is 90:10, and various additions are made. The same procedure as in Example 1 was performed except that the blending amount of the agent was adjusted as shown in Table 2.
  • Example 3 Example 1 except that the blending amount of the high-viscosity elastomer and low-viscosity elastomer in the rubber composition for the adhesive rubber part was changed so that the weight ratio of high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer was 70:30. It carried out like.
  • Example 4 This was carried out in the same manner as in Example 2 except that the orientation direction of the short fibers (modified nylon microfibers) in the lower layer of the adhesive rubber portion was the belt width direction.
  • Example 5 By changing the blending amounts of the fiber-filled elastomer, high-viscosity elastomer and low-viscosity elastomer in the rubber composition for the adhesive rubber part, the weight ratio of high-viscosity elastomer: low-viscosity elastomer becomes 70:30, and 100 parts by weight of the elastomer This was carried out in the same manner as in Example 1 except that 5.6 parts by weight of nylon fiber was added.
  • Example 1 This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio of high viscosity elastomer: low viscosity elastomer in the rubber composition for the adhesive rubber part was 100: 0 without blending the low viscosity elastomer.
  • the compound could not be kneaded in the secondary kneading at a low kneading temperature, and a rubber composition for an adhesive rubber part could not be obtained. Therefore, in this comparative example, a V-ribbed belt could not be produced using the rubber composition for an adhesive rubber part having the composition shown in Table 2.
  • Tear strength was measured according to JIS K6252 using a vulcanized rubber sample as an “angle-shaped test piece without cutting”.
  • tear test as in the tensile test, in Examples 1 to 3, and 5, in the case where the short fibers are aligned in a line orientation and in the case where the short fibers are aligned in a reverse direction, each is in a normal temperature environment (23 ° C.). The tear strength was measured under a high temperature environment (120 ° C.).
  • the belt 50 of each of the examples and comparative examples is made up of a driving pulley 51 with a pulley diameter of 120 mm, a driven pulley 52 with a pulley diameter of 120 mm, and a tensioner pulley 53 with a pulley diameter of 45 mm arranged on the tension side of the belt. Hung around.
  • the belt 50 was reversely bent by an idler pulley 54 having a pulley diameter of 85 mm on the loose side.
  • the belt 50 is stretched by the tensioner pulley 53 with a force of 559 N, and the driving pulley 51 is rotated at 4900 rpm so that the maximum tension is 350 N / rib while a load of 8.8 kW is applied to the driven pulley 52.
  • the belt 50 was run.
  • the belt life was defined as the failure time when the belt 50 was damaged at an environmental temperature of 100 ° C. until it could not run. Further, the time when the belt 50 was first damaged was also measured, and this time was taken as the initial break time.
  • the failure mode when the belt 50 reached the belt life and the failure mode when the initial failure occurred were also observed.
  • Example 1 For Example 1 and Comparative Example 2, a dematcher test was performed according to JIS K6260 using a vulcanized rubber sample obtained from the rubber composition for the adhesive rubber part, and the flex crack growth durability was evaluated.
  • a cut was made in the center of each sample, and bending was repeated 25,000 times at a bending angle of 180 ° in an environment of 120 ° C., and evaluation was performed according to the following criteria.
  • bending was repeated 1 million times at a bending angle of 180 ° in a 130 ° C. environment without cutting each sample, and the durability against bending cracks was also evaluated.
  • evaluation was performed on each of the samples in which the fibers were oriented in the longitudinal direction of the sample (line arrangement) and the samples in which the fibers were aligned in the width direction (inverse arrangement).
  • Comparative Examples 2 and 3 in which the short fibers were not blended in the adhesive rubber part, the tensile strength and tear strength were not good, and the durability of the belt was not good. In Comparative Examples 2 and 3, code separation occurs, and it is considered that unexpected transmission failure is likely to occur. Further, in Example 5 in which the short fiber was blended but the blending amount was less than 10 parts by weight, the tensile strength and tear strength were relatively good, but the running life was not blended with the short fiber. The degree of cord separation was also the same as that of Comparative Example 3. From this, the reason is not clear, but it can be understood that in the present invention, when a large amount of nylon fiber is not added to the adhesive rubber, the physical properties can be improved to some extent, but the belt life can hardly be extended.

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Abstract

摩擦伝動ベルトの耐久性を向上させる。Ｖリブドベルト（１０）は、接着ゴム部（１２）と、接着ゴム部（１２）の下側に設けられた圧縮ゴム部（１４）とを備える。接着ゴム部（１２）に、ベルトの抗張部材である心線（１１）を埋設する。接着ゴム部（１２）は、心線（１１）を境に上側を構成する上部層（１２Ａ）と、下側を構成する下部層（１２Ｂ）とを備える。上部層（１２Ａ）及び下部層（１２Ｂ）は、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等の高粘度エラストマー、及び高粘度エラストマーよりムーニー粘度が低い低粘度エラストマーを含むゴム組成物を加硫したものであるとともに、短繊維（２１Ａ）、（２１Ｂ）として変成ナイロンミクロファイバーを含有する。短繊維（２１Ａ）、（２１Ｂ）は、それぞれベルト幅方向、長手方向に配向する。

Description

摩擦伝動ベルト
　本発明は、例えば、高張力・高負荷環境下で使用されるＶリブドベルト等の摩擦伝動ベルトに関する。
　例えば、自動車のエンジン等において、補機に動力を伝達するベルトとしてＶリブドベルト等の摩擦伝動ベルトが広く使用されている。近年、摩擦伝動ベルトは、エンジンの小型化でリブ数やベルト幅が減らされるとともに、補機駆動の負担増により、高張力・高負荷環境下で使用されることが多くなっている。そのため、摩擦伝動ベルトでは、抗張部材である心線周りの接着ゴムに、高モジュラスで高い耐引裂き性能を有するゴムが必要とされてきている。
　従来、特許文献１に開示されるように、高負荷環境下で使用されるＶリブドベルトにおいて、接着ゴムの少なくとも一部に短繊維が混入されて、接着ゴムが高モジュラスにされることが知られている。ここで短繊維としては、通常のナイロン繊維やアラミド繊維、あるいは、ナイロン繊維にポリオレフィンを結合させた変成ナイロンミクロファイバーが使用される。また、接着ゴムのゴム成分としては、耐熱性や耐久性を向上させるために、例えばＥＰＤＭが使用される。
特開２００７－１９８４８５号公報
　しかし、特許文献１のように、接着ゴムに、通常のナイロン繊維やアラミド繊維が混入されると、接着ゴムと心線の接着性を高めにくく、心線とゴムの界面で剥離が生じるコードセパレーションを十分に防止することができない。また、接着ゴムに、モジュラスを高めるために変成ナイロンミクロファイバーを多量に混入した場合、接着ゴムを通常のＥＰＤＭを用いた配合とすると、原料ゴムと変成ナイロンミクロファイバーの混練が十分に行えないという問題がある。
　そこで、本発明は、接着ゴムのモジュラスや耐引裂き性能を高めつつ、コードセパレーションを生じにくくし、さらに、接着ゴムのゴム組成物の混練も適切に行えるようにした摩擦伝動ベルトを提供することを目的とする。
　本発明に係る摩擦伝動ベルトは、ゴムから形成され、ベルトの長手方向に延在する心線が埋設された摩擦伝動ベルトにおいて、心線を取り巻くゴムの少なくとも一部が、高粘度エラストマー（第１成分）及び低粘度エラストマー（第２成分）を含むゴム組成物を加硫したものであるとともに、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、低粘度エラストマーが高粘度エラストマーよりもムーニー粘度が低いことを特徴とする。
　低粘度エラストマーのムーニー粘度は、１０以下であることが好ましく、高粘度エラストマーのムーニー粘度は、５０以上であることが好ましい。また、高粘度エラストマーと低粘度エラストマーの重量比率は、９５：５～５０：５０であることが好ましい。
　上記ゴムの少なくとも一部（ゴム組成物）において、変成ナイロンミクロファイバーのナイロン繊維量は、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上であることが好ましい。例えば、変成ナイロンミクロファイバーは、少なくともポリオレフィン及びエラストマーによって変成されたものであって、具体的には、ナイロン繊維に少なくともポリオレフィンと第３成分のエラストマーが化学結合されたものである。
　さらに、変成ナイロンミクロンファイバーは、ポリオレフィン、エラストマー、及び、平均粒径１μｍ以下で水分量１０００ｐｐｍ以下の球状シリカによって構成されたマトリックスにナイロン繊維が結合したものであっても良い。
　低粘度エラストマーは、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであったほうが良い。この場合、高粘度エラストマーと低粘度エラストマーの重量比率は、７０：３０～５０：５０であることが好ましい。
　摩擦伝動ベルトは、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、かつ、上記ゴム組成物が加硫されて形成された接着ゴム部を備えていても良く、この場合、心線は接着ゴム部に埋設されていたほうが良い。また、摩擦伝動ベルトは、例えば、接着ゴム部の下側に設けられた圧縮ゴム部を備える。圧縮ゴム部は例えば、ベルト幅方向に配向された短繊維を含有する。
　接着ゴム部は、心線を境に上側を構成する上部層と、下側を構成する下部層から形成されていても良い。この場合、上部層及び下部層のいずれも、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、かつ上記ゴム組成物が加硫されて形成されたものであったほうが良い。そして、上部層に含有される変成ナイロンミクロファイバーは、ベルト幅方向に配向されるとともに、下部層に含有される前記変成ナイロンミクロファイバーは、ベルト長手方向に配向されることが好ましい。
　本発明に係る摩擦伝動ベルトの製造方法は、ゴムから形成され、ベルトの長手方向に延在する心線が埋設された摩擦伝動ベルトの製造方法において、変成ナイロンミクロファイバー、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを混練してゴム組成物を得る第１工程と、ゴム組成物を、心線周りに配置して加硫することにより、心線に接着されるゴムとして成形する第２工程とを備え、高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、低粘度エラストマーが高粘度エラストマーよりもムーニー粘度が低いことを特徴とする。
　本発明に係る接着ゴムは、ベルトの抗張部材である心線を取り巻くように設けられる接着ゴムにおいて、少なくとも一部が、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを含むゴム組成物を加硫したものであるとともに、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、さらに、高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、低粘度エラストマーが高粘度エラストマーよりもムーニー粘度が低いことを特徴とする。
　本発明に係るゴム組成物は、変成ナイロンミクロファイバー、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを含み、高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、低粘度エラストマーが高粘度エラストマーよりもムーニー粘度が低いことを特徴とする。
　本発明では、接着ゴム部のモジュラスや耐引裂き性能を高めつつコードセパレーションを生じにくくし、さらには、接着ゴムのゴム組成物の混練も適切に行うことができる。
本実施形態におけるＶリブドベルトの断面図である。 本実施形態におけるＶリブドベルトの製造方法を示す断面図である。 走行試験のレイアウトを示す。
　１０　Ｖリブドベルト（摩擦伝動ベルト）
　１１　心線
　１２　接着ゴム部
　１２Ａ　上部層
　１２Ｂ　下部層
　１４　圧縮ゴム部
　１５　リブ
　２１Ａ、２１Ｂ　短繊維（変成ナイロンミクロファイバー）
　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係るＶリブドベルトを示す断面図である。Ｖリブドベルト１０はゴムから形成された無端状の摩擦伝動ベルトであって、接着ゴム部１２と、接着ゴム部１２の下面に接着ゴム部１２と一体に形成された圧縮ゴム部１４と、接着ゴム部１２の上面に貼付された帆布１３とを備える。
　接着ゴム部１２には、ベルトの抗張部材である心線１１が埋設され、接着ゴム部１２は、心線１１を取り巻き、かつ心線１１に接着されるゴムである。心線１１は、接着ゴム部１２において、ベルトの長手方向に延在し、かつ螺旋状に巻きつけられたものである。圧縮ゴム部１４には、ベルトの長手方向に延び、かつ下方に向かうに従って幅が小さくなるリブ１５が、複数（本実施形態では４つ）幅方向に並べられる。ベルト１０は、圧縮ゴム部１４をプーリに係合させて、摩擦伝動により原動側の動力を従動側に伝達させるものである。また、帆布１３には、上部層１２Ａとの接着性を良好にするために、ＲＦＬ処理、ゴム糊処理等の各種含浸処理が施されても良い。
　接着ゴム部１２は、心線１１を境に接着ゴム部１２の上側を構成する上部層１２Ａと、下側を構成する下部層１２Ｂから構成される。上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂそれぞれには、無数の短繊維２１Ａ、２１Ｂが略均一に混入される。上部層１２Ａでは短繊維２１Ａがベルトの幅方向に配向されるとともに、下部層１２Ｂでは短繊維２１Ｂがベルトの長手方向に配向される。短繊維２１Ａ、２１Ｂは、ナイロン繊維をポリオレフィン及びエラストマーで変成した変成ナイロンミクロファイバーである。具体的には、変成ナイロンミクロファイバーは、後述するように、ナイロン繊維に少なくともポリオレフィン及び第３成分のエラストマーが化学結合されたものである。
　変成ナイロンミクロファイバーに使用されるナイロン繊維としては６－ナイロンが好適に用いられるが、６，６－ナイロンあるいは６，１０－ナイロン等が用いられてもよい。また、ポリオレフィンとしてはポリエチレンが好適に用いられるが、ポリエチレンに限定されず、ポリプロピレン等が用いられてもよい。
　接着ゴム部１２においてナイロン繊維は、その繊維長さＬＦは約４０００μｍ以下、繊維径ＤＦは約１．５μｍ以下とされ、かつ繊維径ＤＦに対する繊維長さＬＦの比の値（ＬF ／ＤF ）は１０以上とされるが、好ましくは繊維長さＬF が約１０００μｍ以下、繊維径ＤＦが約１．０μｍ以下であって、かつ比の値（ＬＦ／ＤＦ）が５００以上１０００以下の範囲内とされる。繊維径ＤＦおよび繊維長さＬＦが大きいと、亀裂やコードセパレーションの発生の原因となり、ベルトの走行寿命が低下しやすくなる。
　また、上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂそれぞれにおいて、変成ナイロンミクロファイバーのナイロン繊維量は、上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂそれぞれのエラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上であり、好ましくは１０～１５重量部である。ナイロン繊維を１０重量部以上配合することにより、上部層１２Ａ、下部層１２Ｂのモジュラスを高めて、ベルトの走行寿命を顕著に良好にすることができる。また、１５重量部以上配合されると、分散不良が発生するおそれがある。
　接着ゴム部１２（上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂ）は、第１成分である高粘度エラストマーと、第２成分である低粘度エラストマーと、変成ナイロンミクロファイバーを含む第３成分のエラストマー（繊維入りエラストマー）とを含有するゴム組成物（接着ゴム部用ゴム組成物）が加硫されて得られたものである。高粘度エラストマーは、ムーニー粘度が５０以上のエラストマーであるとともに、低粘度エラストマーは、ムーニー粘度が１０以下で、高粘度エラストマーよりムーニー粘度が低いエラストマーである。なお、高粘度エラストマーのムーニー粘度は好ましくは５０～１５０である。また、本明細においてムーニー粘度とは、ＪＩＳ Ｋ６３００に従って１２５℃で測定されたムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１２５℃）である。
　上記高粘度エラストマーとしては、ムーニー粘度５０以上のエチレンプロピレン共重合体（以下、ＥＰＭという）若しくはエチレンプロピレンジエン三元共重合体（以下、ＥＰＤＭという）、又はこれらの混合物が使用される。
　一方、低粘度エラストマーとしては、ムーニー粘度が１０以下であるＥＰＭ若しくはＥＰＤＭ、又はこれらの混合物が使用されるが、エチレン－１－オクテン共重合体等の他のエチレン－α－オレフィン共重合体が使用されても良いし、エチレン－α－オレフィン共重合体以外のエラストマーが使用されても良い。本実施形態では、低粘度エラストマーとしてＥＰＭやＥＰＤＭが使用されると、Ｖリブドベルト１０の耐久性がより良好なものとなる。
　本実施形態において、高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率は、９５：５～５０：５０とされる。このような重量比率とすることにより、後述する混練工程、特に混練温度が低い２次練りにおける混合性を良好にし、かつ接着ゴム部１２を高モジュラスとすることができる。また、低粘度エラストマーがＥＰＭ、ＥＰＤＭ、又はこれらの混合物である場合には、高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が、７０：３０～５０：５０であることが好ましく、特に好ましくは６５：３５～５５：４５である。重量比率をこのような範囲とすることにより、ベルト寿命をさらに向上させることができる。
　繊維入りエラストマーは、（ａ）ポリオレフィン、（ｂ）第３成分のエラストマー、（ｃ）極細のナイロン繊維とを含み、これら（ａ）成分と（ｂ）成分がマトリックスを構成しており、このマトリックス中にナイロン繊維が分散し、かつ、ナイロン繊維が（ａ）成分及び（ｂ）成分に化学結合しているものである。ここで、ナイロン繊維と（ａ）成分や（ｂ）成分との化学結合は、例えばシランカップリング剤によってなされるものである。このような繊維入りエラストマーは、例えば、特開平７－２７８３６０号公報、特開平９－５９４３５号公報に開示される。
　また、繊維入りエラストマーは、上記(ａ)～（ｃ）成分に加えて、（ｄ）平均粒径１μｍ以下で水分量１０００ｐｐｍ以下の球状シリカ（以下、小粒径球状シリカとする）も含み、（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）成分によって構成されるマトリックス中にナイロン繊維が分散し、かつ、ナイロン繊維が当該マトリックスに化学結合しているものであっても良い。このように、ナイロン繊維に結合されるマトリックスに、小粒径球状シリカが含まれることにより、変成ナイロンミクロファイバーをより高強度とすることが可能である。
　接着ゴム部用ゴム組成物において、ポリオレフィンは、エラストマー１００重量部に対して１～４０重量部配合されることが好ましい。また、小粒径球状シリカは、エラストマー１００重量部に対して１～５０重量部配合されることが好ましい。
　本明細書において、平均粒径とは、堀場製作所社製のレーザー回折／散乱式粒度分布測定器ＬＡ－７５０により、レーザー回折・散乱法によって測定したものをいう。具体的には、サンプルを測定器の測定槽に徐々に入れ、光透過度が基準値になるように濃度を調整し、その後測定器の自動計測に従って測定したものである。また、水分量とは、試料１０ｇを坩堝に量り取り、１０５℃に調整された乾燥機にて２時間加熱し、次いで、吸湿しないようにデシケータ中で冷却し、冷却後に試料を秤量したときの重量減少分をいう。
　繊維入りエラストマーに含まれる第３成分のエラストマーは、第２成分よりもさらに配合量（重量）が少なく、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、又はこれらの混合物であることが好ましい。第３成分のエラストマーとしては、例えば、ムーニー粘度が、高粘度エラストマーより低く、かつ低粘度エラストマーより高いものが使用される。
　上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂのゴム組成物（接着ゴム部用ゴム組成物）には、高粘度エラストマー、低粘度エラストマー及び繊維入りエラストマー以外にも、上記小粒径球状シリカよりも平均粒径が大きい大粒径シリカや、カーボンブラック等の充填剤、加硫剤、加硫助剤、老化防止剤、遅延剤、金属架橋剤等の各種添加剤が配合される。また、上部層１２Ａ及び下部層１２Ｂを形成するためのゴム組成物は、互いに同一の配合であっても良いが、異なる配合であっても良い。
　圧縮ゴム部１４には、圧縮ゴム部１４を補強するために、無数の短繊維２１Ｃが略均一に混入される。短繊維２１Ｃは、ベルトの幅方向に配向する。短繊維２１Ｃの一部は、圧縮ゴム部１４の表面に露出し又は表面から突出し、これにより、圧縮ゴム部１４表面の摩擦係数を低減させ、ベルト走行時の異音の発生等を抑制することが可能である。短繊維２１Ｃとしては、摩擦係数を十分に低減させるために、変成ナイロンミクロファイバーである短繊維２１Ａ、２１Ｂより径が大きい繊維が使用される。また、短繊維２１Ｃとしては、例えば、ベルトが高負荷環境下で使用される場合にはアラミド短繊維が、ベルト走行時の異音発生を十分に抑制させる必要がある場合にはナイロン短繊維が使用される。また、圧縮ゴム部１４のエラストマーとしてはＥＰＭ、ＥＰＤＭ等が使用されることが好ましい。
　本実施形態に係る接着ゴム部用ゴム組成物は、以下のように作製される。まず、繊維入りエラストマー、並びに未加硫の高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーが、所定の添加剤とともに、混練機に投入されて所定の加熱温度（例えば、１５０℃以上）で混練され均一化される（一次練り）。なお、一次練りでは、一次練りの加熱温度まで加熱するとエラストマーを加硫させる加硫剤等の添加剤は投入されない。一次練りで混練された混合物は、次いで、加硫剤の加硫温度未満（例えば、１３０℃以下）まで下げられた後、一次練りで添加されなかった加硫剤等の添加剤が添加され、さらに混練されて均一化され（二次練り）、接着ゴム部用ゴム組成物が得られる。なお、ナイロン繊維は、繊維入りエラストマーにおいて予め細分化されるものであるが、一次練りや二次練りにおいて細分化されて上記した繊維径ＤＦ及び繊維長さＬＦを有しても良い。
　次に、図２を用いて、Ｖリブドベルトの製造方法を説明する。本製造方法においては、まず、不図示のカレンダー装置が用いられて、未加硫ゴム層１２Ａ’が、帆布１３の一方の面に積層されたゴム付き帆布３１が用意される。具体的には、接着ゴム部用ゴム組成物が、カレンダー装置のローラによって圧延されつつ、その圧延方向に一致する方向に沿ってローラによって供給された帆布１３の上にトッピングされ、これにより、ゴム付き帆布３１が得られる。ここで、接着ゴム部用ゴム組成物が圧延されるとき、ゴム組成物に配合された短繊維２１Ａは、圧延方向（すなわち、帆布の供給方向）に配向される。
　次に、円筒状のマンドレル３０の外周に、帆布１３側が内側、ゴム層１２Ａ’側が外側を向くように、ゴム付き帆布３１が巻き付けられる。このとき、ゴム付き帆布３１は、短繊維２１Ａの配向方向が、マンドレル３０の軸方向に一致するように巻きつけられる。すなわち、帆布１３は、カレンダー装置において供給されていた方向が、マンドレル３０において軸方向に沿うように配置される。
　ゴム付き帆布３１の未加硫ゴム層１２Ａ’上には、心線１１が螺旋状に巻かれ、その心線１１の上に、第１のゴムシート１２Ｂ’が巻き付けられる。第１のゴムシート１２Ｂ’は、接着ゴム部用ゴム組成物がカレンダー等によって圧延されて、短繊維２１Ｂ（変成ナイロンミクロファイバー）が圧延方向に配向されたものであって、マンドレル３０上では、短繊維２１Ｂの配向方向がマンドレル３０の周方向に一致させられる。これにより、心線１１は、接着ゴム部用ゴム組成物によって挟み込まれるように配置される。
　第１のゴムシート１２Ｂ’の上には、さらに第２のゴムシート１４’が、巻き付けられる。第２のゴムシート１４’は、圧縮ゴム部１４を形成するためのゴム組成物がカレンダー等によって圧延されて、短繊維２１Ｃが圧延方向に配向されたものであって、マンドレル３０上では、短繊維２１Ｃの配向方向が、マンドレル３０の軸方向に一致させられる。
　次いで、マンドレル３０は、加硫釜（図示せず）内に入れられ、所定の温度・圧力で加圧加熱される。加圧加熱により、心線１１が、一体化されたゴム層１２Ａ’及びゴムシート１２Ｂ’の間で埋設されるように、帆布１３、ゴム層１２Ａ’、心線１１、ゴムシート１２Ｂ’、１４’は加硫成型されて一体化され、平ベルト状の加硫スリーブが得られる。加硫スリーブは所定幅に切断されるとともに、不図示の研磨機により研磨されて、リブ１５が形成されたＶリブドベルト１０（図１参照）が得られる。
　なお、ゴム層１２Ａ’、ゴムシート１２Ｂ’、１４’それぞれは、Ｖリブドベルト１０において、上部層１２Ａ、下部層１２Ｂ及び圧縮ゴム部１４となる。また、ゴム層１２Ａ’及びゴムシート１２Ｂ’、１４’における繊維の配向方向をマンドレル３０の軸方向又は周方向に一致させたことにより、Ｖリブドベルト１０における短繊維２１Ａ～２１Ｃの配向方向は、上記したようにベルトの幅方向又は長手方向に一致することになる。
　以上のように、本実施形態では、接着ゴム部用ゴム組成物に、高粘度エラストマーに加えて、ムーニー粘度が低い低粘度エラストマーが配合されたため、ナイロン繊維を多量に配合しても、接着ゴム部用ゴム組成物を適切に混練させることができる。そして、接着ゴム部１２（上部層１２Ａ、下部層１２Ｂ）は、高粘度エラストマーが多く配合されたことにより、変成ナイロンミクロファイバーが多量に混入されたことと相俟って、接着ゴム部１２のモジュラスや耐引裂き性能を高め、ベルトの耐久性を向上させることができる。
　また、所定の配合を有する接着ゴム部１２において、短繊維として変成ナイロンミクロンファイバーが使用されたことにより、短繊維２１Ａ、２１Ｂとゴムとの接着性や、心線１１と接着ゴム部１２との接着性が高められる。そのため、コードセパレーションや、短繊維を起点とした亀裂等が有効に防止され、ベルトの耐久性をさらに良好なものとすることができる。
　さらに、一般的にＶリブドベルトは、特に高張力・高負荷下で使用される場合、プーリと摩擦することにより、圧縮ゴム部や接着ゴム部の下部層に、ベルト長手方向に沿った大きな応力が作用され、この応力により早期に破損されることがある。一方で、接着ゴム部では、心線が幅方向にずれて、心線がベルト側面から飛び出すポップアウトや、コードセパレーションが発生しやすくなる。本実施形態では、ベルト長手方向に配向した下部層１２Ｂの短繊維２１Ｂによって、上記したベルト長手方向に沿う応力に抵抗し、もってベルト破損を防止する。また、ベルト幅方向に配向した上部層１２Ａの短繊維２１Ａによって心線１１の幅方向へのずれが抑制され、心線のポップアウトやコードセパレーションが防止される。すなわち、本実施形態に係るＶリブドベルト１０は、短繊維２１Ａ、２１Ｂが所定の方向に配向されたことにより、特に高張力・高負荷環境下でその耐久性が向上する。
　なお、Ｖリブドベルト１０は、リブ欠け等によってベルトが破損される場合、その破損前にリブに亀裂等が生じるため、ベルト破損を目視観察により事前に発見することができる。一方、コードセパレーションは、ベルト内部で起こるため、目視観察により事前に発見することが難しく、不測の伝動不良を発生させやすい。したがって、本実施形態のように、コードセパレーションによるベルト破損が防止されると、不測の伝動不良が生じにくくなる。
　なお、接着ゴム部１２における短繊維２１Ａ、２１Ｂの配向方向は、上記の方向に限定されない。例えば、下部層１２Ｂの短繊維２１Ｂの配向方向も、上部層１２Ａと同様に、ベルトの幅方向に沿うようにしても良い。この場合、上記製造方法において、第１のゴムシート１２Ｂ’は、短繊維２１Ｂの配向方向がマンドレル３０の軸方向に一致するようにマンドレル３０に巻き付けられる。
　さらに、本実施形態に係る接着ゴム部用ゴム組成物は、コグドＶベルト等の他の摩擦伝動ベルトの接着ゴムに使用されても良い。
　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よって限定されるものではない。
　［実施例１］
　まず、表１に示す配合を有し、ＥＰＤＭ、高密度ポリエチレン及び小粒径球状シリカによって構成されたマトリックス中に、ナイロン繊維が分散され、かつそのナイロン繊維がマトリックスに結合されていたペレット状の繊維入りエラストマー（ナイロン繊維含有量２５重量％）を用意した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１におけるＥＰＤＭは、ムーニー粘度４０、エチレン量５５％、ジエン量４．９％（ジエン種：ＥＮＢ）であるノーデルＩＰ４６４０（商品名．ダウケミカル社製）であった。
　次に、表２に示す繊維入りエラストマー、高粘度エラストマー（ＥＰＭ）、低粘度エラストマー（ＥＰＭ）、並びに、パーオキサイド加硫剤及び遅延剤を除く添加剤を、密閉型混合機で１６０℃前後に加熱して混練し、これらを均一化した（一次練り）。次いで、これら混練されたものをオープンロールに移して、パーオキサイド加硫剤及び遅延剤を加えて温度１２０℃前後で混練してこれらを均一化して、接着ゴム部用ゴム組成物を得た。表１、２から理解できるように、接着ゴム部用ゴム組成物において、高粘度エラストマー：低粘度エラストマー（重量比率）は６０：４０であるとともに、エラストマー１００重量部に対してナイロン繊維は１１．２５重量部配合されていた。
　次いで、実施形態の方法に従って、接着ゴム部用ゴム組成物によって、接着ゴム部の上部層及び下部層を形成したＶリブドベルトを製造した。Ｖリブドベルトは、加硫釜によって１８０℃２５分間加圧下で加硫成型することにより得られたものであり、得られたＶリブドベルトは３ＰＫで長さ１０４０ｍｍ、幅１０．７ｍｍであった。実施例１では、上部層、下部層及び圧縮ゴム部における繊維の配向方向はそれぞれ、図１に示すように、ベルト幅方向、ベルト長手方向及びベルト幅方向とした。なお、圧縮ゴム部を形成するためのゴム組成物としては、ＥＰＤＭをエラストマーとし、エラストマー１００重量部に対して６重量部のアラミド短繊維が配合されたゴム組成物を用いた。また、帆布にはナイロン繊維及び綿によって平織りされた織布を、心線としてはアラミド心線を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 ※１：表２における各数値は、ＰＨＲ（エラストマー１００重量部に対する各材料の重量部）を示す。また、“---”は未配合を示す。
※２：高粘度エラストマー（ＥＰＭ）は、ムーニー粘度６３、エチレン量６４％のＥＰＭ（商品名．Ｋｅｌｔａｎ ７４０、ＤＳＭ社製）であった。
※３：低粘度エラストマー（ＥＰＭ）は、ムーニー粘度２．５のＥＰＭ（商品名．Ｋｅｌｔａｎ １２００Ａ、ＤＳＭ社製）であった。
※４：低粘度エラストマー（ＥＯＭ）は、融点１１０℃、ムーニー粘度２のエチレン－１－オクテン共重合体（商品名．Ｅｎｇａｇｅ８４０７Ｐ、ダウケミカル社製）であった。
※５：シリコーン変性ＥＰＤＭは、ムーニー粘度２８．８のＳＥＰ－１４１１Ｕ（商品名．信越化学工業社製）であった。
　［実施例２］
　接着ゴム部用ゴム組成物に、低粘度エラストマー（ＥＰＭ）の代わりに、高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が９０：１０となるように低粘度エラストマー（ＥＯＭ）を配合するとともに、各種添加剤の配合量を表２に示すように調整した点を除いて、実施例１と同様に実施した。
　［実施例３］
　接着ゴム部用ゴム組成物における高粘度エラストマーと低粘度エラストマーの配合量を変更して、高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が７０：３０となるようにした点を除いて、実施例１と同様に実施した。
　［実施例４］
　接着ゴム部の下部層における短繊維（変成ナイロンミクロファイバー）の配向方向を、ベルト幅方向とした点を除いて実施例２と同様に実施した。
　［実施例５］
　接着ゴム部用ゴム組成物における繊維入りエラストマー、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーの配合量を変更して、高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が７０：３０となり、かつエラストマー１００重量部に対してナイロン繊維が５．６重量部配合されるようにした点を除いて実施例１と同様に実施した。
　［比較例１］
　低粘度エラストマーを配合せずに、接着ゴム部用ゴム組成物における高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が１００：０となるようにした点を除いて、実施例１と同様に実施した。本比較例では、混練温度が低い二次練りにおいて配合物を混練りできず、接着ゴム部用ゴム組成物を得ることができなかった。そのため、本比較例では、表２に示す配合の接着ゴム部用ゴム組成物を用いてＶリブドベルトを製造することができなかった。
　［比較例２］
　接着ゴム部用ゴム組成物の配合を表２に示すように変更して、接着ゴム部のエラストマー材料としてシリコーン変性ＥＰＤＭを用い、かつ、変成ナイロンミクロファイバーを配合しなかった点を除いて実施例１と同様に実施した。
　［比較例３］
　接着ゴム部用ゴム組成物に繊維入りエラストマーを配合せず、さらに高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーの配合量を変更することにより、接着ゴム部に変成ナイロンミクロファイバーが混入されず、かつ高粘度エラストマー：低粘度エラストマーの重量比率が７０：３０となるようにした点を除いて実施例１と同様に実施した。
　以下のように、各実施例、比較例の接着ゴム部用ゴム組成物について、加硫ゴムサンプルを作製して各種物性を評価するとともに、各実施例、比較例のベルトを用いて走行試験を実施した。ただし、実施例４の接着ゴム部用ゴム組成物は、実施例２と同様であるので、実施例４については物性評価を省略した。また、比較例１は、上記したように、接着ゴム部用ゴム組成物を得ることができなかったので、物性評価及び走行試験を実施しなかった。
　［引張試験］
　ＪＩＳ Ｋ６２５１に準じ、ダンベル状５号形の加硫ゴムサンプルを引っ張って、伸び率１０～２００％のときの応力（Ｍ１０～Ｍ２００）を測定した。短繊維が混入されていた実施例１～３、５では、各ゴムサンプルにおいて短繊維の配向方向を引張方向に一致させた場合（列理）と、短繊維の配向方向を引張方向の垂直方向とした場合（反列理）について実施した。また、試験は、常温環境下（２３℃）と、高温環境下（１２０℃）で行った。その測定結果を表３に示す。
　［引裂試験］
　加硫ゴムサンプルを「切り込みなしアングル形試験片」として、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して引裂強さを測定した。なお、引裂試験でも引張試験と同様に、実施例１～３、５では、短繊維が列理に配向される場合と、反列理に配向される場合それぞれについて、常温環境下（２３℃）、高温環境下（１２０℃）で引裂強度を測定した。
　［走行試験］
　図３に示すように、各実施例、比較例のベルト５０を、プーリ径１２０ｍｍの原動プーリ５１、プーリ径１２０ｍｍの従動プーリ５２、及びベルトの張り側に配置されたプーリ径４５ｍｍのテンショナプーリ５３に掛け回した。ベルト５０は、緩み側にてプーリ径８５ｍｍのアイドラプーリ５４によって逆曲げされていた。そして、テンショナプーリ５３によって５５９Ｎの力でベルト５０を張るとともに、従動プーリ５２に８．８ｋＷの荷重を負荷した状態で、最大張力が３５０Ｎ／リブとなるように、４９００ｒｐｍで原動プーリ５１を回転させ、ベルト５０を走行させた。本試験では、環境温度１００℃で、ベルト５０が走行できなくなるまで破損したときの破損時間をベルト寿命とした。また、ベルト５０に最初に破損が見られたときの時間も測定し、その時間を初期破壊時間とした。なお、各実施例、比較例では、ベルト５０がベルト寿命に達したときの破壊モード及び初期破損が発生したときの破壊モードについても観察した。
　［デマッチャ試験］
　実施例１及び比較例２については、接着ゴム部用ゴム組成物から得られた加硫ゴムサンプルを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２６０に準じて、デマッチャ試験を実施し、屈曲亀裂成長耐久性を評価した。屈曲亀裂成長耐久性評価では、各サンプルの中央に切り込みを入れて、１２０℃環境下、曲げ角度１８０°で２万５千回屈曲を繰り返して以下の基準で評価した。また、実施例１については、各サンプルに切り込みを入れずに、１３０℃環境下、曲げ角度１８０°で１００万回屈曲を繰り返し、屈曲亀裂発生耐久性についても評価した。なお、実施例１では、繊維がサンプルの長手方向に配向されたサンプル（列理）、幅方向に配向されたサンプル（反列理）それぞれについて評価した。
〈屈曲亀裂成長耐久性〉
　○：切り込みが全く又は殆ど広がらず、屈曲亀裂成長耐久性に非常に優れていた。
　△：切り込みが広がったが、端部までは広がらず、屈曲亀裂成長耐久性に優れていた。
　×：切り込みが両端まで広がり、試験を継続できず、屈曲亀裂成長耐久性が十分ではなかった。なお、括弧内は、試験を停止した回数である。
〈屈曲亀裂発生耐久性〉
　○：亀裂が全く又は殆ど発生しておらず、屈曲亀裂発生耐久性に優れていた。
　×：大きな亀裂が発生し、屈曲亀裂発生耐久性が十分ではなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３の結果から明らかなように、本発明の実施例１～４については、列理方向の引張強さ、及び引裂強さが良好で、ベルトの走行寿命も良好なものとなった。また、コードセパレーションが発生せず、不測の伝動不良が生じにくいことが理解できる。さらに、高粘度及び低粘度エラストマーをいずれもＥＰＭとするとともに、下部層の短繊維の配向方向をベルトの長手方向とし、上部層の短繊維の配向方向をベルトの幅方向とした実施例１、３では、初期破壊から最終破壊までの時間が長くなったため、伝動不良をより容易に発見しやすいことが理解できる。
　一方、接着ゴム部に短繊維を配合しなかった比較例２、３では、引張強さ及び引裂強さが良好ではなく、ベルトの耐久性も良好なものとならなかった。また、比較例２、３では、コードセパレーションが発生しており、不測の伝動不良が発生しやすいと考えられる。さらに、短繊維が配合されたもののその配合量が１０重量部未満であった実施例５では、引張強さ及び引裂強さは比較的良好となったが、走行寿命は、短繊維が配合されない比較例３と同程度で、またコードセパレーションも生じていた。このことから、理由は明らかではないが、本発明では接着ゴムにナイロン繊維を多く配合しない場合、物性はある程度改善できるが、ベルト寿命を殆ど伸ばすことができないことが理解できる。

Claims (15)

  1. 　ゴムから形成され、ベルトの長手方向に延在する心線が埋設された摩擦伝動ベルトにおいて、
    　前記心線を取り巻くゴムの少なくとも一部が、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを含むゴム組成物を加硫したものであるとともに、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、
    　前記高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、前記低粘度エラストマーが前記高粘度エラストマーよりも１２５℃におけるムーニー粘度が低いことを特徴とする摩擦伝動ベルト。
  2. 　前記低粘度エラストマーの１２５℃におけるムーニー粘度は、１０以下であ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. 　前記高粘度エラストマーの１２５℃におけるムーニー粘度は、５０以上であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  4. 　前記ゴムの少なくとも一部において、前記変成ナイロンミクロファイバーのナイロン繊維量は、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  5. 　前記高粘度エラストマーと低粘度エラストマーの重量比率は、９５：５～５０：５０であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  6. 　前記低粘度エラストマーは、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  7. 　前記高粘度エラストマーと低粘度エラストマーの重量比率は、７０：３０～５０：５０であることを特徴とする請求項６に記載の摩擦伝動ベルト。
  8. 　前記変成ナイロンミクロファイバーを含有し、かつ、前記ゴム組成物が加硫されて形成された接着ゴム部を備え、
    　前記心線が接着ゴム部に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  9. 　前記接着ゴム部の下側に設けられた圧縮ゴム部を備えることを特徴とする請求項８に記載の摩擦伝動ベルト。
  10. 　前記圧縮ゴム部は、ベルト幅方向に配向された短繊維を含むことを特徴とする請求項９に記載の摩擦伝動ベルト。
  11. 　前記接着ゴム部は、前記心線を境に上側を構成する上部層と、下側を構成する下部層から形成され、
    　前記上部層及び下部層のいずれも、前記変成ナイロンミクロファイバーを含有し、かつ前記ゴム組成物が加硫されて形成されたものであるとともに、
    　前記上部層に含有される前記変成ナイロンミクロファイバーは、ベルト幅方向に配向されるとともに、前記下部層に含有される前記変成ナイロンミクロファイバーは、ベルト長手方向に配向されることを特徴とする請求項９に記載の摩擦伝動ベルト。
  12. 　前記変成ナイロンミクロンファイバーは、ポリオレフィン、エラストマー、及び、平均粒径１μｍ以下で水分量１０００ｐｐｍ以下の球状シリカによって構成されたマトリックスにナイロン繊維が結合したものであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦伝動ベルト。
  13. 　ゴムから形成され、ベルトの長手方向に延在する心線が埋設された摩擦伝動ベルトの製造方法において、
    　変成ナイロンミクロファイバー、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを混練してゴム組成物を得る第１工程と、
    　前記ゴム組成物を、前記心線周りに配置して加硫することにより、前記心線に接着されるゴムとして成形する第２工程とを備え、
    　前記高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、前記低粘度エラストマーが前記高粘度エラストマーよりも１２５℃におけるムーニー粘度が低いことを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法。
  14. 　ベルトの抗張部材である心線を取り巻くように設けられる接着ゴムにおいて、
    　前記接着ゴムの少なくとも一部が、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを含むゴム組成物を加硫したものであるとともに、変成ナイロンミクロファイバーを含有し、
    　前記高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、前記低粘度エラストマーが前記高粘度エラストマーよりも１２５℃におけるムーニー粘度が低いことを特徴とする接着ゴム。
  15. 　変成ナイロンミクロファイバー、高粘度エラストマー及び低粘度エラストマーを含み、
    　前記高粘度エラストマーが、エチレンプロピレン共重合体及びエチレンプロピレンジエン三元重合体から成る群から選択された少なくとも１種のエラストマーであるとともに、前記低粘度エラストマーが前記高粘度エラストマーよりも１２５℃におけるムーニー粘度が低いことを特徴とするゴム組成物。
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