| 【発明の名称】 |
歯付きベルト |
| 【発明者】 |
【氏名】一色 重洋
【氏名】徳永 勉
【氏名】佐藤 喜隆
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| 【要約】 |
【課題】歯付きベルトの歯部の強度を高め、歯付きベルトの耐久性を強化してその走行寿命を延ばす。
【解決手段】歯付きベルト１０の歯ゴム層１２の一方の面に歯部１４および歯底部を交互に形成する。歯部１４及び歯底部の外表面に帆布２０を設ける。歯ゴム層１２の他方の面に背ゴム層１６を一体的に設ける。歯ゴム層１２と背ゴム層１６の境界面に複数の心線１８を介在させる。歯ゴム層１２にはその全体にわたって多数の変成ミクロファイバー２２が混入している。変成ミクロファイバー２２はポリオレフィンとナイロン繊維との共重合体である。全体の変成ミクロファイバー２２は歯付きベルト１０の長さ方向に配向している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一方の面に交互に形成された歯部および歯底部を有する歯ゴム層と、前記歯ゴム層の他方の面に一体的に適用された背ゴム層と、前記歯ゴム層と前記背ゴム層の境界面に介在させられ、かつ歯付きベルトの長さ方向に沿って延在すると共にその幅方向に沿って配列された複数の心線とを備え、前記歯ゴム層には多数の変成ナイロンミクロファイバーがその全体にわたって混入させられて規則的に配向させられており、この変成ナイロンミクロファイバーがポリオレフィンを微細径のナイロン繊維にグラフト重合させた共重合体であることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】 前記変成ナイロンミクロファイバーの繊維長さＬF が約４０００μｍ以下であり、前記変成ナイロンミクロファイバーの繊維径ＤF が約１．５μｍ以下であり、かつ繊維径ＤF に対する繊維長さＬF の比の値（ＬF ／ＤF）が１０以上であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】 前記繊維長さＬF が好ましくは約１０００μｍ以下であり、前記繊維径ＤF が約１．０μｍ以下であり、かつ前記比の値（ＬF ／ＤF ）が５００以上１５００以下の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
【請求項４】 前記歯ゴム層の原料ゴムの１００重量部に対して約１０ないし約４０重量部のナイロン繊維が混入されていることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項５】 前記歯ゴム層の原料ゴムの１００重量部に対して約２５重量部のナイロン繊維が混入されていることを特徴とする請求項４に記載の歯付きベルト。
【請求項６】 前記歯ゴム層の原料ゴムの１００重量部に対して約３ないし約４０重量部のポリオレフィンが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項７】 前記歯ゴム層の原料ゴムの１００重量部に対して約８重量部のポリオレフィンが混入されていることを特徴とする請求項６に記載の歯付きベルト。
【請求項８】 前記ナイロン繊維が６−ナイロンであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項９】 前記ポリオレフィンがポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１０】 前記歯ゴム層および前記背ゴム層に使用される原料ゴムが水素添加率９１％以上の水素添加ニトリルゴムであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１１】 前記歯ゴム層および前記背ゴム層が原料ゴムに過酸化物系加硫剤を添加した配合ゴムから得られることを特徴とする請求項１０に記載の歯付きベルト。
【請求項１２】 前記変成ナイロンミクロファイバーが歯付きベルトの長手方向に配向させられており、さらに前記変成ナイロンミクロファイバーが前記歯ゴム層の歯部および歯底部の交互の輪郭面に接近した領域ではこの輪郭面に沿って配向させられ、前記歯ゴム層の歯部の中央領域では前記背ゴム層の面に対してほぼ直角に配向させられることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１３】 前記変成ナイロンミクロファイバーが歯付きベルトの幅方向に配向させられることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１４】 前記歯ゴム層の歯部および歯底部を覆うように帆布が設けられ、この帆布が歯付きベルトの長手方向に沿って延在する伸縮性の複合糸と、歯付きベルトの幅方向に沿って延在する非伸縮性糸とにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１５】 前記帆布がレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス溶液で処理されることを特徴とする請求項１４に記載の歯付きベルト。
【請求項１６】 前記帆布が予成形されることを特徴とする請求項１４に記載の歯付きベルト。
【請求項１７】 前記心線が高強度ガラス繊維から形成され、前記心線が約０．１７ないし約０．２８ｍｍの隙間で配列されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１８】 前記心線がアラミド繊維から形成され、前記心線が約０．２５ないし約０．３６ｍｍの隙間で配列されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項１９】 前記心線がレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス溶液で処理され、さらに前記心線上にゴムのり溶液によるオーバーコート層が形成されて、好ましくはこのオーバコート層上にカシュー変性フェノール樹脂層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はタイミングベルトあるいは同期ベルトとして使用される歯付きベルトに関し、特に自動車等の乗物の原動機でクランク軸からカム軸、バランサー軸、燃料噴射ポンプの駆動軸等に回転駆動力を伝達するための動力伝達ベルトとして用いられる歯付きベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、歯付きベルトは一般的には歯ゴム層を備え、この歯ゴム層の一方の面には歯部および歯底部が交互に形成される。歯ゴム層の他方の面には背ゴム層が一体的に設けられ、歯ゴム層と背ゴム層の境界面には心線が埋設される。近年、自動車等の乗物の原動機の性能が向上するにつれてクランク軸の回転数が上がり、カム軸、インジェクションポンプ軸等の補機軸を回転駆動させるために使用される歯付きベルトには一層大きな負荷が掛かり、歯部の歯欠けが早まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】負荷の増大に伴い、歯付きベルトにおけるこの早期歯欠けを防止する方策として、特願平７−１７９００４号に記載されているように、歯ゴム層に一方向に配向させられたアラミド短繊維を混入して歯ゴム層の剛性を強化することが考えられる。しかし、アラミド短繊維を混入した場合歯ゴム層のゴム成分との接着性が十分でなく、長時間にわたって高負荷の下で歯付きベルトが使用されると、アラミド短繊維とゴム成分との境界面からの亀裂により歯部が欠損するという問題が生じる。
【０００４】本発明の目的はこのような点に鑑みてなされ、歯部の早期欠損問題を解決し得るように構成された歯付きベルトを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による歯付きベルトは歯ゴム層を備え、この歯ゴム層はその一方の面に交互に形成された歯部および歯底部を有する。歯ゴム層の他方の面に背ゴム層が一体的に適用される。歯ゴム層と背ゴム層の境界面には複数の心線が介在させられ、これら心線は歯付きベルトの長さ方向に沿って延在すると共にその幅方向に沿って配列される。本発明によれば、このような歯付きベルトにおいて、歯ゴム層には多数の変成ナイロンミクロファイバーがその全体にわたって混入させられて規則的に配向させられており、この変成ナイロンミクロファイバーがポリオレフィンとグラフト重合せしめられた微細径のナイロン繊維であることが特徴とされる。
【０００６】本発明において、変成ナイロンミクロファイバーの繊維長さＬF については約４０００μｍ以下であってよく、好ましくは約１０００μｍ以下とされる。また、変成ナイロンミクロファイバーの繊維径ＤF については約１．５μｍ以下であってよく、好ましくは約１．０μｍ以下とされる。さらに、繊維径ＤF に対する繊維長さＬF の比の値（ＬF ／ＤF ）については１０以上であってよく、好ましくは５００以上１５００以下の範囲内とされる。
【０００７】本発明において、ナイロン繊維は好ましくは６−ナイロンとされ、またポリオレフィンは好ましくはポリエチレンとされる。
【０００８】本発明において、歯ゴム層の原料ゴムの１００重量部に対して約１０ないし約４０重量部の変成ナイロンミクロファイバーが混入され得るが、好ましくは、約２５重量部の変成ナイロンミクロファイバーが混入される。
【０００９】本発明において、歯ゴム層および背ゴム層に使用される原料ゴムとしては、水素添加率９１％以上の水素添加ニトリルゴムが用いられ、その原料ゴムには過酸化物系加硫剤を添加してもよい。
【００１０】好ましくは、変成ナイロンミクロファイバーは歯付きベルトの長手方向に配向させられる。この場合、変成ナイロンミクロファイバーは、歯ゴム層の歯部および歯底部の交互の輪郭面に接近した領域ではこの輪郭面に沿って配向させられ、さらに歯ゴム層の歯部の中央領域では背ゴム層の面に対してほぼ直角に配向させられ得る。一方、変成ナイロンミクロファイバーは歯付きベルトの幅方向に配向させられてもよい。
【００１１】本発明において、好ましくは、歯ゴム層の歯部および歯底部には帆布が覆われるように設けられ、この帆布は歯付きベルトの長手方向に沿って延在する伸縮性の複合糸と、歯付きベルトの幅方向に沿って延在する非伸縮性糸とにより構成され得る。このとき帆布が伸長されて破断する際のその伸びが元の長さの約３０ないし約８０％とされる。さらに帆布はレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス溶液で処理されてもよく、また帆布は予成形されてもよい。
【００１２】本発明において、心線は高強度ガラス繊維から形成されてよく、このとき心線は約０．１７ないし約０．２８ｍｍの隙間で配列され得る。また、心線はアラミド繊維からも形成されてよく、このとき心線は約０．２５ないし約０．３６ｍｍの隙間で配列され得る。好ましくは、心線はレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス溶液で処理され、さらに心線上にゴムのり溶液によるオーバーコート層が形成されて、このオーバコート層上には好ましくはカシュー変性フェノール樹脂層が形成され得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発明による歯付きベルトの実施形態について説明する。
【００１４】図１には、本発明による歯付きベルトの第１の実施形態が参照番号１０で全体的に示され、同図には歯付きベルト１０から切り取られた一部が斜視図として図示される。
【００１５】歯付きベルト１０は歯ゴム層１２を備え、この歯ゴム層１２の一方の面には歯部１４および歯底部１５が交互に一体的に形成される。歯ゴム層１２の他方の面には背ゴム層１６が一体的に設けられる。歯付きベルト１０はさらに帆布２０を備え、この帆布２０は歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の面に密着している。歯ゴム層１２と背ゴム層１６との間の境界面には、複数の心線１８が埋設される。
【００１６】図１に示すように、歯ゴム層１２にはその全体にわたって多数の変成ナイロンミクロファイバー２２がほぼ均等に混入され、しかも変成ナイロンミクロファイバー２２は歯ゴム層１２内に規則的に分布させられる。即ち、変成ナイロンミクロファイバー２２は歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の表面に接近した領域では歯付きベルト１０の長さ方向に沿って配向され、また各歯部１４の中心領域では変成ナイロンミクロファイバー２２は背ゴム層１６の面に対して直角となるように配向させられる。いずれにしても、変成ナイロンミクロファイバー２２は歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の輪郭面を形成する母線に対して直角方向に配向される。
【００１７】歯部１４は歯付きベルト１０の走行時に最も負荷がかかる部位であるが、一方向に配向された変成ナイロンミクロファイバー２２が混入されていることにより歯部１４の剛性が強化され、歯付きベルト１０の走行寿命を伸ばすことができる。
【００１８】図２には、図１に示す歯底部１５の切断面が拡大されて図示される。同図に示すように、各歯底部１５では、心線１８は帆布２０と接触した状態で図示されているが、実際には、心線１８と帆布２０との間には歯ゴム層１２の一部となる薄いゴム層が介在する。既に述べたように、心線１８は歯ゴム層１２と背ゴム層１６との間の境界面に埋設されるが、このとき各心線１８の一部分は変成ナイロンミクロファイバー２２を含む歯ゴム層側に埋め込まれ、各心線１８の他方の部分は背ゴム層１６側に埋め込まれる。
【００１９】本実施形態では、歯ゴム層１２側に対する各心線１８の埋込み深さＪはその直径ｄのほぼ３分の１とされ、背ゴム層１６側に対する各心線１８の埋込み深さＬはその直径ｄのほぼ３分の２とされる。要するに、互いに隣接する心線１８間の隙間には歯ゴム層１２の一部、即ち変成ナイロンミクロファイバー２２を混入したゴムが部分的に侵入させられる。
【００２０】図２に示すように、複数の心線１８は互いに所定の隙間ｇを置くように配列され、その隙間ｇについては心線１８の材料に応じて適宜変えられる。例えば、心線１８が高強度ガラス繊維から形成される場合には、複数の心線１８間の隙間ｇは約０．１７ないし約０．２８ｍｍの範囲内とされ、また心線１８がアラミド繊維から形成される場合には、複数の心線１８間の隙間ｇは約０．２５ないし約０．３６ｍｍの範囲内とされる。
【００２１】ここで、説明の便宜上、以下の記載では、歯ゴム層１２内の変成ナイロンミクロファイバー２２の配向が歯付きベルト１０の長さ方向に沿う場合にはそれをベルト長さ方向配向として言及する。
【００２２】変成ナイロンミクロファイバー２２は、ナイロン繊維にポリオレフィンをグラフト重合した共重合体から成る。ナイロン繊維として微細径の６−ナイロンが好適に用いられるが、この他に６，６−ナイロンあるいは６，１０−ナイロン等を用いてもよい。また、ポリオレフィンとして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、ポリプロピレン等を用いてもよい。
【００２３】歯ゴム層１２へのナイロン繊維の混入量については、原料ゴム１００部（ｐｈｒ： parts per hundred parts rubber ）に対して約１０ないし約４０部（ｐｈｒ）の割合とされ、好ましくは約２５部（ｐｈｒ）の割合とされる。また、歯ゴム層１２へのポリオレフィンの混入量については、原料ゴム１００部に対して約３ないし約４０部（ｐｈｒ）の割合とされ、好ましくは約８部（ｐｈｒ）の割合とされる。
【００２４】変成ナイロンミクロファイバー２２において、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１５００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、亀裂発生の原因となり、また短時間で亀裂が成長するため、ベルト走行寿命が低下する。
【００２５】原料ゴムとしては、耐熱性に優れた水素添加ニトリルゴムが用いられる。水素添加ニトリルゴムと共重合体である変成ナイロンミクロファイバー２２とが化学結合することにより、歯ゴム層１２および背ゴム層１６には亀裂が生じにくく、また生じたとしても伝播しにくい。この水素添加ニトリルゴムの加硫については特に制限されないが、水素添加ニトリルゴムと変成ナイロンミクロファイバー２２との接着を良好にするために有機過酸化物による加硫が好ましい。
【００２６】一般的に、水素添加ニトリルゴムに微小径の繊維を混入して加硫した場合、その弾性が失われてその硬度が増すことが知られている。一方、水素添加ニトリルゴムにカーボンブラックを添加して加硫した場合には、その弾性が富むことが知られている。従って、歯ゴム層１２に対して所定量の変成ナイロンミクロファイバー２２を混入させた際に所望の弾性あるいは硬度を得ようとする場合には、カーボンブラックの添加量を調節すればよい。なお、歯付きベルト１０の走行時での内部発熱は歯ゴム層１２の弾性率に深く関係するので、カーボンブラックは歯付きベルト１０の走行中の内部発熱を抑える調整剤としても機能し得る。
【００２７】以上のような変成ナイロンミクロファイバー２２は、従来のアラミド短繊維等に比べて歯ゴム層１２の水素添加ニトリルゴムとの接着が良好であり、変成ナイロンミクロファイバー２２と水素添加ニトリルゴムとの境界面における滑りを生じることがない。従って、変成ナイロンミクロファイバー２２を歯ゴム層１２に混入することにより、歯ゴム層１２の剛性が強化される。
【００２８】第１および第２の実施形態では、帆布２０は歯付きベルト１０の長さ方向に沿う伸縮性のある複合糸と、歯付きベルト１０の幅方向に沿う非伸縮性糸とで綾織された織り布から形成され、帆布２０には歯付きベルト１０の長さ方向に沿う伸縮性が与えられる。なお、帆布２０はその他の織り布、例えば朱子織、平織あるいは種々の変性織により得られる織り布によって形成されてもよい。
【００２９】帆布２０の複合糸は例えば芯糸と、この芯糸の周囲に巻き付いている紡績糸と、さらにその外側に紡績糸の巻きと逆方向に巻き付いている捲縮糸とで構成され得る。芯糸としてはポリウレタン系の弾性糸を、紡績糸としては耐熱性に優れたアラミド繊維を、捲縮糸としては耐磨耗性に優れた脂肪族系合成繊維のナイロン繊維を好適に用いることができる。一方、帆布２０の非伸縮性糸は剛性および耐熱性に優れたものが好ましく、例えばナイロン繊維のフィラメント糸等が適している。
【００３０】次に、図３ないし図６を参照して、歯付きベルト１０の製造方法について説明する。
【００３１】先ず、図３に示すように、予成形歯付きドラム２４が用意され、その周囲には歯部２６が設けられる。また、予成形歯付きドラム２４には歯付きローラ２８が係合させられ、この歯付きローラ２８には予成形歯付きドラム２４の歯部２６と協働する歯部３０が設けられる。予成形歯付きドラム２４および歯付きローラ２８はそれぞれ矢印ＡおよびＢに示す方向に回転させられる。
【００３２】帆布材料２０′は予成形ドラム２４の周囲の一部を取り巻くように該予成形ドラム２４に供給されて歯付きローラ２８との係合領域に導入され、このとき帆布材料２０′は双方の歯部２６および３０の協働作用によりコルゲート状に予成形される。帆布材料２０′は上述した帆布２０と同じ織り布組織を有し、最終的には歯付きベルト１０の帆布２０となるものである。予成形歯付きドラム２４への帆布材料２０′の供給についてはその伸縮性複合糸が予成形歯付きドラム２４の回転軸線に対して直角方向となるように行われる。
【００３３】図４に示すように、予成形歯付きドラム２４の周囲の一部にはスチールベルト３２が適当な押圧力で適用されて予成形歯付きドラム２４の周速度と同じ速度で走行させられる。予成形歯付きドラム２４とスチールベルト３２との間には配合ゴムシート１２′が供給され、これにより予成形後の帆布材料２０′と配合ゴムシート１２′が一体化される。即ち、配合ゴムシート１２′はスチールベルト３２によって押圧されて予成形後の帆布材料２０′の形状に応じて予成形される。要するに、予成形された帆布材料２０′とその予成形に応じて予成形された配合ゴムシート１２′とが一体化された中間製品が得られることになる。
【００３４】予成形された配合ゴムシート１２′には歯部１４′と歯底部１５′とが交互に形成され、これら歯部１４′および歯底部１５′は仕上げ歯付きベルト１０の歯部１４および歯底部１５から成る歯ゴム層１２となるものである。予成形前の配合ゴムシート１２′には多数のナイロンミクロファイバーが全体的に混入させられて分布させられ、しかもナイロンミクロファイバーの全体は実質的に一方向に配向させられる。
【００３５】予成形歯付きドラム２４に対して配合ゴムシート１２′が導入される際に、配合ゴムシート１２′内の変成ナイロンミクロファイバーは予成形歯付きドラム２４の回転軸線に対してほぼ９０度の角度を成している。このようにして得られた中間製品から、図１および図２に示すような歯付きベルト１０、即ち変成ナイロンミクロファイバー２２の配向がベルト長さ方向配向である歯付きベルト１０が製造される。
【００３６】上述した中間製品は所定長さに順次切断された後、その切断中間製品は図５に示すように歯付きベルト成形ドラム３４の周囲に巻き付けられ、このとき切断縁辺が互いに当接させられる。歯付きベルト成形ドラム３４には歯部３６および歯底部３８が交互に形成され、歯部３６の輪郭形状は仕上げ歯付きベルト１０の歯底部１５の輪郭形状に一致し、また歯底部３８の輪郭形状は仕上げ歯付きベルト１０の歯部１４の輪郭形状に一致する。
【００３７】続いて、一対の心線コード１８′が図５に示すように歯付きベルト成形ドラム３４に巻き付けられた切断中間製品に対して螺旋状に巻き付けられる。このとき一対の心線コード１８′長さ方向に沿って螺旋状に巻回することにより得られ、その一方はＳ撚り心線コードとされ、その他方の心線コードはＺ撚り心線コードとされる。なお、一対の心線コード１８′は最終的には仕上げ歯付きベルト１０における複数の心線１８となる。
【００３８】一対の心線コード１８′は所定の隙間を置くように配列され、その隙間は心線コード１８′の材料に応じて適宜変えられる。例えば、心線コード１８′が高強度ガラス繊維から形成される場合には、心線コード１８′は約０．１７ないし約０．２８ｍｍの隙間を置くように巻き付けられ、また心線コード１８′がアラミド繊維から形成される場合には、心線コード１８′は約０．２５ないし約０．３６ｍｍの範囲の隙間を置くように巻き付けられる。
【００３９】一対の心線コード１８′の巻付けの後、配合ゴムシート１６′がさらにこの心線コード１８′上に巻き付けられる。この配合ゴムシート１６′は最終的には仕上げ歯付きベルト１０の背ゴム層１６となるものである。
【００４０】その後、ベルト構成部品１２′、１６′、１８′および２０′を持つ歯付きベルト成形ドラム３４は図示されない加硫オーブンに入れられ、そこで所定の温度および圧力下で加硫処理を受ける。図５に示すように、ベルト構成部品１２′、１６′、１８′および２０′間には多数の隙間があるが、それら隙間は加硫処理により除去される。
【００４１】加硫処理後、図６に示すように、歯付きベルト成形ドラム３４の周囲には円筒形となった歯付きベルトスラブ１０′が加硫成形される。その後、歯付きベルト成形ドラム３４は加硫オーブンから取り出されて、そこから歯付きベルトスラブ１０′が抜き出される。
【００４２】歯付きベルトスラブ１０′をグラインダ等で研磨処理した後、適当な幅に輪切り状に切断することにより、所望のベルト幅の歯付きベルト１０が得られることになる。なお、図６では、歯付きベルトスラブ１０′のそれぞれの構成部品については、仕上げ歯付きベルト１０のそれぞれの構成部品と同じ参照番号が付されている。
【００４３】上述の記載から明らかなように、仕上げ歯付きベルト１０においては、帆布２０の伸縮性の複合糸は歯付きベルト１０の長さ方向に沿って延在し、また帆布２０の非伸縮性の糸は歯付きベルト１０の幅方向に沿って延在することになる。
【００４４】換言すれば、図３ないし図６に示すような歯付きベルト１０の製造方法によれば、帆布材料２０′には予成形歯付きドラム２４の周囲方向に沿ってのみ伸縮性が与えられて仕上げ歯付きベルト１０の歯形に沿った形状に予成形されるので、帆布材料２０′に必要以上の伸縮性を与える必要はなく、例えば、帆布材料２０′には帆布が伸長されて破断する際の伸びが元の長さの３０ないし８０％になるように低伸縮性が与えられる。なお、従来では帆布材料は予成形されずに歯付きベルト形成ドラム３４に巻き付けられるので、この帆布材料には大きな伸縮性が必要とされる。
【００４５】また、心線コード１８’は配合ゴムシート１２’および配合ゴムシート１６’の間において巻回されるので、仕上げ歯付きベルト１０における隣り合う心線１８の隙間ｇ（図２）には、歯ゴム層１２および背ゴム層１６の一部が容易に入り込むことができる。従って、心線１８と歯ゴム層１２および背ゴム層１６との接着性が良く、歯付きベルト１０の耐久性を向上させることができる。
【００４６】従来、歯付きベルト形成ドラムに予成形しない帆布材料を巻付け、その上に心線コードを巻付け、さらにその上に歯ゴム層および背ゴム層となるべき配合ゴムシートを巻き付けた後、加硫処理が行われ、加硫処理時に心線コード同士の間隙から帆布側へ配合ゴムシートの一部が進入し、歯ゴム層が形成される。
【００４７】このような従来の製造方法を用いる場合、配合ゴムシートにナイロンミクロファイバーを混入させると、心線コード同士の間隙から帆布側へ配合ゴムシートが進入し難く、仕上げ歯付きベルトにおいて歯部の成形が不十分である恐れがある。しかし、本実施形態では歯ゴム層１２となるべきナイロンミクロファイバー入りの配合ゴムシート１２’を帆布材料２０’と共に予成形しているので、歯部１４の良好な成形性が得られる。
【００４８】図７には本発明による歯付きベルトの第２の実施形態が示され、同図では図１に示した歯付きベルトの構成要素に対応する構成要素については同じ参照番号を用いて示される。
【００４９】第２の実施形態では、歯ゴム層１２内の変成ナイロンミクロファイバー２２が第１の実施形態とは異なった向きに配向されている点を除けば、第２の実施形態は第１の実施形態と実質的に同じものである。要するに、第２の実施形態にあっては、変成ナイロンミクロファイバー２２は歯付きベルト１０の幅方向に沿って配向させられ、このため変成ナイロンミクロファイバー２２の配向は歯ゴム層１２の歯部１４および歯底部１５の輪郭面を形成する母線に対して平行となる。
【００５０】第２実施形態のように、歯ゴム層１２内の変成ナイロンミクロファイバー２２の配向が歯付きベルト１０の幅方向に沿う場合には、それをベルト幅方向配向として以下の記載において言及する。
【００５１】なお、第２実施形態に示す歯付きベルト１０の製造方法は第１実施形態の場合と同様であるが、予成形歯付きドラム２４に対して配合ゴムシート１２′が導入される際に、配合ゴムシート１２′内の変成ナイロンミクロファイバー２２’は予成形歯付きドラム２４の回転軸線に対してほぼ平行となる点のみが異なっている。これにより図７に示すような歯付きベルト１０、即ち変成ナイロンミクロファイバー２２の配向がベルト幅方向配向である歯付きベルト１０が製造される。
【００５２】第２実施形態の歯付きベルト１０においても、変成ナイロンミクロファイバー２２が一方向に配向されて歯ゴム層１２に混入され、変成ナイロンミクロファイバー２２は歯ゴム層１２のゴム成分と接着している。これにより、歯ゴム層１２の剛性が強化され、歯付きベルト１０の走行寿命を長くすることができる。
【００５３】なお、上述の実施形態では歯付きベルトは片面だけに歯部が形成されているが、両面に歯部を形成した両歯ベルトにも本発明を適用し得る。
【００５４】
【実施例】以下、実施例をおよび比較例をあげて本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００５５】〔配合ゴムの配合、および試料片の作成方法〕以下の表１に示すように、歯付きベルトの製造に使用されるべき４種類の配合ゴムＡないしＤが調製された。
【表１】
【００５６】上記表１において、※１ないし※６は以下の事項を表す。
※１：水素添加率は百分率（％）
※２：ヨウ素価は無名数※３：配合材料の種類およびゴム原料１００重量部に対する配合材料の重量部（単位はphr ）
※４：４，４’−（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン（これはユニロイヤル化学からＮＡＵＧＡＲＤ４４５として入手可能）
※５：ジクミルペルオキシドと１，３−ビス（ｔ−ブチルペロキシ−イソプロピル）ベンゼンとから成る過酸化物系加硫剤（前者はハーキュリーズ社からダイカップ４０Ｃとして入手可能であり、後者は日本油脂株式会社からペロキシモンＦ４０として入手可能）
※６：トリメチロールプロパン・トリメタクリレートの略なお、表中、“＊＊＊”は未配合を示す。
【００５７】表１から明らかなように、配合ゴムＡはゴム原料として水素添加率９６％、ヨウ素価１１でしかもムーニー粘度１２０以上の水素添加ニトリルゴムの１００重量部に対して、２０重量部のカーボンブラックと、１０重量部のトリメリテートイソノリルと、１．０重量部のステアリン酸と、１．５重量部のＮＡＵＧＡＲＤ４４５と、２５重量部のメタクリル酸亜鉛と、１０重量部の亜鉛華と、１８重量部の過酸化物系加硫剤（ダイカップ４０Ｃ＋ペロキシモンＦ４０）と、６重量部のＴＭＰとを加えたものである。
【００５８】この配合ゴムＡから配合ゴムシート（Ａ）を押出成形により得た。次いで、配合ゴムシート（Ａ）から低伸長域モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片を作成した後、それら試料片を加硫した。
【００５９】配合ゴムＢは、配合ゴムＡにさらに２５重量部の６−ナイロンと８．３重量部のポリエチレンとを混入したものである。詳述すると、４１．７重量部の水素添加ニトリルゴムに２５重量部の６−ナイロンと８．３重量部のポリエチレンとを混入させ、ポリエチレンの融点以上の温度環境下で攪拌することによりポリエチレンを６−ナイロンにグラフト重合させた。このようにしてポリエチレンと６−ナイロンとのグラフト共重合体が混入され水素添加ニトリルゴム７５重量部が得られた。
【００６０】さらに５８．３重量部の水素添加ニトリルゴムに、上述の７５重量部のグラフト共重合体入りの水素添加ニトリルゴムと、２０重量部のカーボンブラックと、１０重量部のトリメリテートイソノリルと、１．０重量部のステアリン酸と、１．５重量部のＮＡＵＧＡＲＤ４４５と、２５重量部のメタクリル酸亜鉛と、１０重量部の亜鉛華と、１８重量部の過酸化物系加硫剤（ダイカップ４０Ｃ＋ペロキシモンＦ４０）と、６重量部のＴＭＰとが加えられ、練り合わせられた。
【００６１】配合ゴムＢの全成分が練り合わせられた際に、グラフト共重合体は細分化されて、繊維長さＬF が約１０００μｍ以下、繊維径ＤF が約１．０μｍ以下の変成ナイロンミクロファイバーとして配合ゴムＢ内に分布させられる。この配合ゴムＢから配合ゴムシート（Ｂ）が押出成形により得られたが、このとき配合ゴムＢに混入されている変成ナイロンミクロファイバーは押出方向に配向されていた。
【００６２】次いで、配合ゴムシート（Ｂ）からも低伸長域モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片を作成した後、それら試料片を加硫した。配合ゴムシート（Ｂ）の場合には、低伸長モジュラス試験用の試料片については、２種類のものが用意され、一方の種類の試料片では、その引張り方向に対して変成ナイロンミクロファイバーが平行に配向され、他方の種類の試料片では、その引張り方向に対して変成ナイロンミクロファイバーが直角方向に配向されていた。
【００６３】また、配合ゴムシート（Ｂ）の圧縮応力試験用の試料片についても、２種類のものが用意され、一方の種類の試料片では、その圧縮方向に対して変成ナイロンミクロファイバーが平行に配向され、他方の種類の試料片では、その圧縮方向に対して変成ナイロンミクロファイバーが直角方向に配向されていた。
【００６４】配合ゴムＣは、６−ナイロンおよびポリエチレンの混入量が異なる点を除けば、配合ゴムＢと実質的に同一のものである。配合ゴムＣにおいて、６−ナイロンは２０重量部、ポリエチレンは６．７重量部だけ混入される。この配合ゴムＣからも配合ゴムシート（Ｃ）が押出成形により得たが、このとき配合ゴムＣに混入された変成ナイロンミクロファイバーは押出方向に配向されている。配合ゴムシート（Ｃ）からも低伸長域モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片を作成した後、それら試料片を加硫した。
【００６５】配合ゴムシート（Ｃ）の場合においても、配合ゴムシート（Ｂ）の場合と同様に、低伸長モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片のそれぞれについて、２種類のものが用意された。
【００６６】配合ゴムＤは、配合ゴムＡにさらに繊維長さＬF が３ｍｍのメタ系アラミド短繊維を６．５重量部だけ混入したものである。この配合ゴムＤからも配合ゴムシート（Ｄ）が押出成形により得たが、このとき配合ゴムＤに混入された変成ナイロンミクロファイバーは押出方向に配向されている。配合ゴムシート（Ｄ）からも低伸長域モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片を作成した後、それら試料片を加硫した。
【００６７】配合ゴムシート（Ｄ）の場合においても、配合ゴムシート（Ｂ）の場合と同様に、低伸長モジュラス試験用の試料片および圧縮応力試験用の試料片のそれぞれについて、２種類のものが用意された。
【００６８】〔低伸張域モジュラス試験および圧縮応力試験の評価〕次に、上述した配合ゴムシート（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）から得られたそれぞの試料片を用いて、低伸張域モジュラス試験および圧縮応力試験が行われた。低伸張域モジュラス試験の試験結果については図８および図９のグラフに示される。また圧縮応力試験の試験結果については図１０および図１１に示される。
【００６９】低伸張域モジュラス試験においては、各試料片に２００ｍｍ／分で引張り応力が加えられ、各試料片の２０ｍｍの標線間の伸びが測定された。
【００７０】図８のグラフにおいて、参照符号Ａは配合ゴムシート（Ａ）から得られた試料片の引張り特性を示す。参照符号Ｂ、ＣおよびＤは配合ゴムシート（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）からそれぞれ得られた試料片であって、その変成ナイロンミクロファイバーの配向が引張り方向に対して平行となっている試料片の引張り特性をそれぞれ示す。
【００７１】また、図９のグラフにおいて、参照符号Ａは配合ゴムシート（Ａ）から得られた試料片の引張り特性を示す。参照符号Ｂ、ＣおよびＤは配合ゴムシート（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）からそれぞれ得られた試料片であって、その変成ナイロンミクロファイバーの配向が引張り方向に対して直角となっている試料片の引張り特性をそれぞれ示す。
【００７２】図８および図９のグラフから明らかなように、配合ゴムＡから得られた試料片即ち変成ナイロンミクロファイバーを含まない試料片に比べて、配合ゴムＢ、Ｃから得られた試料片即ち変成ナイロンミクロファイバーを含む試料片、および配合ゴムＤから得られた試料片即ちメタ系アラミド短繊維を含む試料片が高いモジュラス値を示し、それら試料片の伸び率が小さいことがわかる。
【００７３】特に、図８のグラフにより、メタ系アラミド短繊維を配合させた配合ゴムＤの試料片については、伸びの増加に伴いモジュラスが一定の値に収束し、配合ゴムＢおよびＣの試料片については、伸びの増加に伴いモジュラスが増加することがわかる。また、図９のグラフにより、引っ張り方向に対して直角に配向された変成ナイロンミクロファイバーを配合させた配合ゴムＢおよびＣの試料片については、メタ系アラミド短繊維を配合させた配合ゴムＤの試料片に比べてモジュラスが大きいことがわかる。
【００７４】圧縮応力試験においては、各試料片は２５．４ｍｍの長さを持つ円柱状の形態を有し、その両端面間に押圧力を及ぼして各試料片が圧縮され、その圧縮時の長さが測定された。
【００７５】図１０のグラフにおいて、参照符号Ａは配合ゴムシート（Ａ）から得られた試料片の圧縮特性を示す。参照符号Ｂ、ＣおよびＤは配合ゴムシート（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）からそれぞれ得られた試料片であって、その変成ナイロンミクロファイバーの配向が引張り方向に対して平行となっている試料片の圧縮特性をそれぞれ示す。
【００７６】また、図１１のグラフにおいて、参照符号Ａは配合ゴムシート（Ａ）から得られた試料片の圧縮特性を示す。参照符号Ｂ、ＣおよびＤは配合ゴムシート（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）からそれぞれ得られた試料片であって、その変成ナイロンミクロファイバーの配向が引張り方向に対して直角となっている試料片の圧縮特性をそれぞれ示す。
【００７７】図１１および図１２のグラフから明らかなように、配合ゴムＡから得られた試料片即ち変成ナイロンミクロファイバーを含まない試料片に比べて、配合ゴムのＢ、Ｃから得られた試料片即ち変成ナイロンミクロファイバーを含む試料片および配合ゴムＤから得られた試料片即ちメタ系アラミド短繊維を含む試料片が高い圧縮応力値を示し、それら試料片の圧縮率については小さいことが分かる。特に変成ナイロンミクロファイバーを配合させた配合ゴムＢおよびＣの試料片は、配向方向が平行および直角の双方において、メタ系アラミド短繊維を配合させた配合ゴムＤの試料片に比べ、高い圧縮応力を示す。
【００７８】以上の低伸長域モジュラス試験および圧縮応力試験の結果により、変成ナイロンミクロファイバーを配合させた配合ゴムＢおよびＣが、変成ナイロンミクロファイバーを配合させていない配合ゴムＡおよびＤに比べて、モジュラスおよび圧縮応力が共に高く、高負荷がかかる歯ゴム層の配合ゴムに好適であることが示された。
【００７９】〔実施例ベルトおよび比較例ベルト〕上述の４種類の配合ゴムシート（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）を用いることにより、本発明による歯付きベルトの実施例として、３つのタイプのものが製造され、これら３つのタイプの歯付きベルトはそれぞれ実施例ベルト１、２および３として以下に言及される。
【００８０】また、上述の２種類の配合ゴムシート（Ａ）および（Ｄ）を用いることにより、本発明による歯付きベルトの比較例として２つのタイプのものが製造され、これら２つのタイプの歯付きベルトはそれぞれ比較例ベルト１および２として以下に言及される。
【００８１】実施例べルト１ないし３と、比較例ベルト１および２との構成については以下の表２に示す通りである。
【００８２】
【表２】
【００８３】実施例ベルト１：表２から明らかなように、実施例ベルト１では、背ゴム層１６として配合ゴムシート（Ａ）が用いられ、歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｂ）が用いられた。歯ゴム層１２の変成ナイロンミクロファイバーの配向についてはベルト長さ方向配向とされた。なお実施例ベルト１は、図１および図２に示す第１実施形態に対応している。
【００８４】また、実施例ベルト１では、帆布２０として、上述したような織り布組織のものが使用された。具体的に述べると、帆布２０は２／２綾織り布とされ、その伸縮性の複合糸が縦糸とされ、その密度は１５０本／５０ｍｍである。各複合糸には芯糸としてウレタン弾性糸（４２０ｄ）が使用され、その芯糸にはアラミド繊維紡績糸（２００ｄ）が巻き付けられ、さらにその外側には捲縮糸として６，６−ナイロンウーリー糸（１００ｄ）がアラミド繊維紡績糸とは逆方向に巻き付けられた。一方、帆布２０の非伸縮性横糸として６，６−ナイロンウーリー糸（１００ｄ）が用いられ、その密度は１７０本／５０ｍｍとされた。
【００８５】帆布２０はレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックス（ＲＦＬ）溶液で予め処理され、これにより歯ゴム層１２に対する接着性が高められた。なお、ＲＦＬ溶液はラテックス成分としてのカルボキシル化ニトリルゴムに、クロロフェノールホルムアルデヒド縮合物である２，６−ビス−４−クロロフェノール誘導体のアンモニア溶液を加えたものから成る。
【００８６】心線１８としては、Ｓ撚り心線コードおよびＺ撚り心線コードから成る一対のものが使用された。各心線コードには高強度ガラス繊維が用いられた。具体的に述べると、先ず、直径７ミクロンの高強度ガラス繊維がブタジエン−スチレン−ビニルピリジンおよびクロロスルホン化ポリエチレンラテックスが重量比で７：３に配合されたラテックス溶液即ちＲＦＬ溶液に浸漬した後に乾燥させられ、各高強度ガラス繊維に対してＲＦＬ層が形成された。
【００８７】次いで、それら高強度ガラス繊維を２００本ずつ収束したストランドがそれぞれ３本集められて下撚りがかけられて子縄とされ、さらにこの子縄が１１本集められて下撚りとは反対方向に上撚りがかけられて心線コード１８’とされた。
【００８８】各心線コード１８’はゴムのり溶液に浸漬された後に乾燥させられ、オーバーコート層が形成された。オーバーコート層の形成後、さらにカシュー変性フェノール樹脂のメチルエチルケトンの２５％溶液に浸漬された後に乾燥させられ、これにより最外層にカシュー変性フェノール樹脂層が形成された（表２参照）。
【００８９】このようにして得られたＳ撚りおよびＺ撚りの心線コード１８’はその長手方向に互いに螺旋状に巻回され、歯付きベルト成形ドラム３４（図５）に巻き付けられた中間製品２０′および１２′に対して０．２６ｍｍのコード間隙（図２の“ｇ”）で螺旋状に巻き付けられた（表２参照）。
【００９０】実施例ベルト２：表２に示すように、実施例ベルト２においては、実施例ベルト１の場合と同様に、背ゴム層１６）として配合ゴムシート（Ａ）が用いられ、歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｂ）が用いられた。実施例ベルト２は歯ゴム層１２の変成ナイロンミクロファイバーの配向がベルト幅方向配向とされる点を除けば実施例ベルト１と実質的に同じものであり、図７に示す第２実施形態に対応している。
【００９１】実施例ベルト３：表２に示すように、実施例ベルト３においては、背ゴム層１６）として配合ゴムシート（Ａ）が用いられ、歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｃ）が用いられた。歯ゴム層１２の変成ナイロンミクロファイバーの配向については、実施例ベルト１の場合と同様に、ベルト長さ方向配向とされた。実施例ベルト３は歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｃ）が用いられる点を除けば実施例ベルト１と実質的に同じものである。
【００９２】比較例ベルト１：比較例ベルト１では、背ゴム層１６および歯ゴム層１２の双方で配合ゴムシート（Ａ）が用いられた。その他の事項については実施例ベルト１の場合と実質的に同じである。
【００９３】比較例ベルト２：比較例ベルト２では、背ゴム層１６として配合ゴムシート（Ａ）が用いられ、歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｄ）が用いられた。歯ゴム層１２のメタ系アラミド短繊維の配向については、実施例ベルト１の場合と同様に、ベルト長さ方向配向とされた。比較例ベルト２は歯ゴム層１２として配合ゴムシート（Ｄ）が用いられる点を除けば実施例ベルト１と実質的に同じものである。
【００９４】〔歯付きベルトの走行試験およびベルト寿命の評価〕上述のようにして得られた実施例ベルト１ないし３、および比較例ベルト１および２について、第１、第２および第３の走行試験が行われた。
【００９５】図１２には第１の走行試験装置の概略構成が示され、この第１の走行試験装置は４つの歯付きホィール５１、５２、５３および５４と、歯付きホィール５１および５２間に設けられたアイドラプーリ５５と、歯付きホィール５３および５４間に設けられたテンショナ５６とから成る。被試験歯付きベルト５８は図１４に示すような態様で４つの歯付きホィール５１、５２、５３および５４と、アイドラプーリ５５と、テンショナ５６とに架け渡される。歯付きホィール５２は回転数２３００ｒｐｍで回転させられる。
【００９６】図１２に示す第１の走行試験装置では、実施例ベルト１ないし３および比較例ベルト１および２のそれぞれについて、複数個の歯付きベルトが同一条件下で走行試験され、その走行試験の評価のために各歯付きベルトに対して、走行開始から歯欠けに至るまでの走行時間が測定された。第１の走行試験結果については、各歯付きベルトの走行時間の平均値が表２および図１５のグラフに示される。
【００９７】表２および図１５のグラフから明らかなように、実施例ベルト１の走行時間は３２９時間であり、実施例ベルト２の走行時間は２６５時間であり、実施例ベルト３の走行時間は２８０時間であった。これに対して、比較例ベルト１および２のそれぞれの走行時間は２８時間および１２９時間に過ぎない。
【００９８】図１３には第２の走行試験装置の概略構成が示され、この第２の走行試験装置は３つの歯付きホィール６１、６２および６３と、歯付きホィール６３および６１間に設けられたテンショナ６４とから成る。被試験歯付きベルト６８は図１３に示すような態様で３つの歯付きホィール６１、６２および６３とテンショナ６４とに架け渡され、歯付きホィール６２は回転数３５００ｒｐｍで回転させられる。
【００９９】第２の走行試験では、第１の走行試験と同様、各歯付きベルトが同一条件下で走行試験され、その評価のために各歯付きベルトにおける走行開始から歯欠けに至るまでの走行時間が測定される。第２の走行試験結果については、表２および図１６のグラフにそれぞれの走行時間の平均値が示されている。
【０１００】表２および図１６のグラフから明らかなように、実施例ベルト１の走行時間は４２８時間であり、実施例ベルト２の走行時間は３０２時間であり、実施例ベルト３の走行時間は３３８時間であった。これに対して、比較例ベルト１および２それぞれの走行時間は３４時間および２０２時間に過ぎなかった。
【０１０１】図１４には第３の走行試験装置の概略構成が示され、この第３の走行試験装置は２つの歯付きホィール７１および７２と、歯付きホィール７２および７１間に設けられたテンショナ７３とから成る。被試験歯付きベルト７８は図１４に示すような態様で２つの歯付きホィール７１および７２とテンショナ７３とに架け渡され、歯付きホィール７２は回転数５０００ｒｐｍで回転させられる。
【０１０２】第３の走行試験では、各歯付きベルトが同一条件下で走行試験され、その走行試験の評価として、各歯付きベルトにおける走行開始から歯欠けに至るまでの走行時間が測定される。第３の走行試験結果については表２および図１７のグラフに示されており、それぞれの走行時間は平均値で示される。
【０１０３】表２および図１７のグラフから明らかなように、実施例ベルト１の走行時間は１３２時間であり、実施例ベルト２の走行時間は８４時間であり、実施例ベルト３の走行時間は６４時間であった。これに対して、比較例ベルト１および２それぞれの走行時間は４時間および３８時間に過ぎなかった。
【０１０４】以上の３つの走行試験結果のいずれにおいても、歯ゴム層に変成ミクロファイバーを混入させた実施例ベルト１ないし３が、歯ゴム層に変成ミクロファイバーが混入されていない比較例ベルト１および２に比べて、耐久性が良いことが明らかである。
【０１０５】
【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明による歯付きベルトにあっては、その歯部の歯欠けが起き難く、その走行寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１５２４５
【氏名又は名称】ユニッタ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月４日（１９９８．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１６９
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７０８４５（Ｐ２０００−１７０８４５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４６０３９ |
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