JP2002168297A - 歯付ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温高張力や高温高負荷のような極めて過酷
な条件下での走行でも耐摩耗性、耐歯欠け性を長時間維
持して走行寿命の長い歯付ベルトを提供することを目的
とする。 【解決手段】 長さ方向に沿って所定間隔で配置した複
数の歯部２と、心線３を埋設した背部４とを有し、上記
歯部２の表面に歯布を被覆した歯付ベルト１に関するも
のであり、歯部２として水素化ニトリルゴムをベースに
しこれに水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂とのポリマー
アロイを配合するとともに、水素化ニトリルゴムとフッ
素樹脂との重量比率を９７：３〜８０：２０にしたゴム
組成物を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯付ベルトに係り、
詳しくは歯部を補強して高温高張力下および高温高負荷
下での走行においても耐歯欠け性、耐摩耗性を維持しつ
つ耐久性を向上した歯付ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の歯付ベルトは、クロロプレンを原
料ゴムとするゴム配合物を歯部と背部に、ＳＢＲ系のビ
ニルピリジンラテックスをラテックス成分とするＲＦＬ
（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）液にて接着処
理されたガラス繊維コードもしくはアラミド繊維コード
を心線に、そして捲縮加工されたナイロンを緯糸として
ベルト長手方向に使用された歯布から構成され、自動車
用ＯＨＣ駆動（オーバーヘッドカム駆動）用のベルトと
して使用されている。

【０００３】このＯＨＣ駆動用歯付ベルトは、エンジン
ルームのコンパクト化やＦＦ化によって使用する環境温
度が高温となり、従来のクロロプレンを原料ゴムとする
歯付ベルトでは、背部や歯元部のクラックから歯欠けに
至る現象、又は高温下での屈曲によるガラス心線の劣化
によってベルトが切断しやすかった。そこで、近年特に
自動車用歯付ベルトの長寿命化の要求に対して、クロロ
スルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）やアクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体を水素添加して得られる水素化
ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）がゴム配合物の原料ゴムと
して使用されるようになってきた。

【０００４】また、耐摩耗性および耐歯欠け性を改善す
るために、歯布にベルト長手方向の緯糸にアラミド繊維
の紡績糸とウレタン弾性糸との混撚糸を用い、かつ経糸
に脂肪族あるいはアラミド繊維のフィラメント糸を用い
た帆布を使用することも提案されている。

【０００５】更に、最近では、歯布表面にテフロン（登
録商標）などの摺動剤粒子を付着担持させ、歯布表面の
摩擦係数を低下させ、耐摩耗性を改善したものも提案さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の歯布で
は、ウーリー加工糸が加工温度の調節が困難で均一な仮
撚りができずにランダムな太さになり、また繊維自身が
高い剛性を有しているために、タオルのような凹凸表面
になって平滑な帆布にならなかった。このような帆布を
用いた歯付ベルトは、ＰＬＤ値（心線の中心線となるピ
ッチラインとベルト歯底面間の距離）がばらつき、また
同じモールドで成型したベルトの長さも不均一になると
いった不具合が発生した。

【０００７】また、アラミド繊維の紡績糸とウレタン弾
性糸との混撚糸をベルト長手方向の緯糸に用いた歯布
は、この問題点を改善した。しかし、歯付ベルトを高負
荷でかつ狭いベルト幅で使用する場合や、またディーゼ
ルエンジンのように負荷変動が大きくなると、歯布表面
の摩耗が大きくなって、ベルト歯元部の亀裂や歯欠けが
起こり、またベルト歯元部の応力集中によってベルト歯
元部の亀裂や歯欠けが発生しやすかった。

【０００８】更に、歯布表面にテフロンなどの摺動剤粒
子を担持させた場合には、歯部と歯布との接着性が低下
することがあり、また摺動剤粒子の欠落、歯部形状の精
密性に欠けるなどの問題があり、耐摩耗性、耐歯欠け性
を長時間維持することが困難であった。

【０００９】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、高温高張力や高温高負荷のような極めて過酷な
条件下での走行でも耐摩耗性、耐歯欠け性を長時間維持
して走行寿命の長い歯付ベルトを提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１記
載の発明では、長さ方向に沿って所定間隔で配置した複
数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の
表面に歯布を被覆した歯付ベルトであり、前記歯部とし
て水素化ニトリルゴムをベースにしこれに水素化ニトリ
ルゴムとフッ素樹脂とのポリマーアロイを配合するとと
もに、水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂との重量比率を
９７：３〜８０：２０にしたゴム組成物を使用した歯付
ベルトにあり、歯部の硬度、モジュラスを高めることに
よって歯元部の耐歯欠け性、耐摩耗性を長時間維持し
て、ベルト寿命を向上させることができる。

【００１１】本願の請求項２記載の発明では、歯部に水
素化ニトリルゴムをベースにしこれに水素化ニトリルゴ
ムとフッ素樹脂とのポリマーアロイのブレンド物１００
重量部に対して短繊維１〜１５重量部を配合した歯付ベ
ルトにあり，更に歯部の強度を高めることができる。

【００１２】本願の請求項３記載の発明では、歯布に歯
部に使用したゴム組成物を含浸付着させたゴム付き帆布
を使用する歯付ベルトにあり、歯布表面を保護して歯布
の耐摩耗性、耐歯欠け性を長時間維持して走行寿命の長
い歯付ベルトを得ることができる。

【００１３】本願の請求項４記載の発明では、歯布とし
て歯部に使用したゴム組成物を溶剤によって溶解したゴ
ム糊とし、これを帆布に含浸付着させて加硫したゴム付
き帆布を用いた歯付ベルトにある。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る歯付ベルトの
断面斜視図であり、歯付ベルト１はベルト長手方向（図
中矢印）に沿って複数の歯部２と、ガラス繊維コードあ
るいはアラミド繊維コードからなる心線３を埋設した背
部４からなり、上記歯部２の表面には歯布５が貼着され
ている。

【００１５】前記歯部２及び背部４に使用されるゴム組
成物は、水素化ニトリルゴムをベースにしこれに水素化
ニトリルゴムとフッ素樹脂とのポリマーアロイを配合す
るとともに、水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂との重量
比率を９７：３〜８０：２０にして歯部の硬度、モジュ
ラスを上昇させたものである。水素添加率が８０％以上
であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するために
は９０％以上の水素化ニトリルゴムが好ましい。水素添
加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは耐熱性や耐オゾ
ン性が極度に低下する。

【００１６】上記フッ素樹脂としては、具体的にはポリ
フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン
（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラ
フルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン／
テトラフルオロエチレン(Ｅ／ＴＦＥ)、エチレン／クロ
ロトリフルオロエチレン共重合体（Ｅ／ＣＴＦＥ）など
が挙げられる。

【００１７】水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂との重量
比率は９７：３〜８０：２０であり、フッ素樹脂の添加
量は３未満になると、硬度、モジュラスの上昇効果が少
なく、２０を越えると、歯布や心線との接着力が低下し
てベルトを走行させた場合、歯布もしくは心線との界面
での剥離が原因となりベルト寿命が短くなると言った不
具合がある。

【００１８】上記ゴム組成物中には、モジュラスを上昇
させるために短繊維を配合することでより歯付ベルトの
耐摩耗性、耐歯欠け性を改善することができる。ここで
使用する短繊維には、摩擦時に低温で溶融しにくい高融
点又は融点を持たない綿、ビニロン、メタ系アラミド繊
維、パラ系アラミド繊維、無機繊維等が好ましい。その
長さは、５ｍｍ以下であることが好ましい。繊維長が５
ｍｍを越える場合は、ゴムをカレンダー又は押し出し機
等で圧延シート状にする時に、配向し易く、ベルトにな
った場合に、屈曲により早期にクラックが発生し易い。
また、短繊維の配向方向は、ベルト幅方向が好ましい
が、ベルト長さ方向の配向であってもよい。

【００１９】上記短繊維の添加量は水素化ニトリルゴム
をベースにしこれに水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂と
のポリマーアロイのブレンド物１００重量部に対して１
〜１５重量部であり、１重量部未満の場合には硬度、モ
ジュラスの上昇効果が少なく、一方１５重量部を越える
と歯部は形成できないといった問題がある。

【００２０】上記ゴム組成物には、その他にカーボンブ
ラック、シリカなどの補強剤、硫黄あるいは有機過酸化
物から選ばれる加硫剤、加硫促進剤などを配合する。

【００２１】負荷とともに張力の大きい条件下で歯付ベ
ルト１を使用すると、従来の歯付ベルトの歯布が異常に
摩耗を起こし、比較的早く歯元部にクラックが生じて歯
欠けによる寿命となるため、１００〜１４０°Ｃの高温
度で高負荷、また高温度で高張力の条件下ではさらに歯
部２の補強が必要である。

【００２２】ここで使用する歯布５はＲＦＬ液、イソシ
アネート溶液あるいはエポキシ溶液によって処理され
る。ＲＦＬ液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物
をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラ
テックスとしてはスチレン．ブタジエン．ビニルピリジ
ン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロスルフォ
ン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどから選ばれ
る。

【００２３】上記ＲＦＬ処理した歯布は、歯部に用いた
ゴム組成物を含浸付着させ加硫したゴム付き帆布であ
る。具体的には歯部に使用したポリマーアロイにカーボ
ンブラック、シリカなどの補強剤、硫黄あるいは有機過
酸化物から選ばれる加硫剤、加硫促進剤などを配合した
ゴム組成物を溶剤によって溶解したゴム糊を作製した
後、これを含浸付着させ、そして乾燥させた後に加硫し
てゴム付き帆布にする。また、必要に応じてニッケルジ
ブチル−ジチオカルバメイト（ＮｉＤＢＣ）を添加する
こともできる。

【００２４】上記有機過酸化物としては、通常、ゴム、
樹脂の架橋に使用されているジアシルパーオキサイド、
パーオキシエステル、ジアリルパーオキサイド、ジ−ｔ
−ブジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミル
パーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチル
クミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２・
５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−
ヘキサン−３，１・３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−
イソプロピル）ベンゼン、１・１−ジ−ブチルパーオキ
シ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等があり、
熱分解による１分間の半減期が１５０〜２５０°Ｃのも
のが好ましい。その添加量はポリマーアロイ１００重量
部に対して約１〜８重量部であり、好ましくは１．５〜
４重量部である。

【００２５】むろん、歯部に用いたゴム組成物にカーボ
ンブラック、シリカなどの補強剤、硫黄あるいは有機過
酸化物から選ばれる加硫剤、加硫促進剤などを同時に混
合配合したゴム組成物とを溶剤によって溶解したゴム糊
を使用することもできる。

【００２６】得られたゴム組成物はメチルエチルケト
ン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ク
ロロホルムなどから選ばれた溶剤に溶解してゴム糊にし
た後、該ゴム糊を歯布に塗布、吹き付け等によって含浸
付着させ加硫したものである。

【００２７】歯布５として用いられる帆布は平織物、綾
織物、朱子織物などからなる。これらの織物のベルト長
手方向に配置される緯糸６としては、例えば少なくとも
０．３〜１．２デニールのパラ系アラミド繊維のフィラ
メント原糸を収束したマルチフィラメント糸をベルト長
手方向の緯糸全量の２０〜８０重量％含んだものが好ま
しい。

【００２８】即ち、緯糸６は少なくともパラ系アラミド
繊維のマルチフィラメント糸を含んだ糸であり、このパ
ラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸にメタ系アラ
ミド繊維からなる糸とを含めることができる。具体的な
緯糸の構成は、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメン
ト糸、メタ系アラミド繊維からなる紡績糸、そしてウレ
タン弾性糸の３種の糸を合撚したものである。また、他
の具体的な緯糸６構成は、パラ系アラミド繊維のマルチ
フィラメント糸、脂肪族繊維糸（６ナイロン、６６ナイ
ロン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等）、そし
てウレタン弾性糸の３種の糸を合撚したものであっても
よい。

【００２９】また、ベルト長手方向に配置する緯糸全量
の２０〜８０重量％がパラ系アラミド繊維のマルチフィ
ラメント糸である。この理由として、２０重量％未満で
はベルト長手方向の歯布の引張強さが低下し、高負荷で
のベルト走行時に歯欠けが発生しやすくなり、また一方
８０重量％を越えると、パラ系アラミド繊維のマルチフ
ィラメント糸の打込み方向の剛性が前記理由と同じく過
大になるため、均一な厚みの帆布を得ることできなくな
るためである。

【００３０】歯布５の経糸７としては、パラ系アラミド
繊維、メタ系アラミド繊維からなるアラミド繊維のフィ
ラメント糸、６ナイロン、６．６ナイロン、１２ナイロ
ン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステ
ル等のフィラメント糸からなる。好ましくは、アラミド
繊維のフィラメント糸が緯糸５にパラ系アラミド繊維の
フィラメント原糸を収束したマルチフィラメント糸を使
用すれば、剛性のバランスが取れ、均一な厚みの歯布に
なる。しかし、上記経糸と緯糸の材質はこれらに限定さ
れるものではない。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例１〜４、比較例１〜４ 歯部に用いるゴム組成物として表１に示す配合を使用し
て混練し、その後カレンダーロールで厚さ３ｍｍのゴム
シートに圧延した。

【００３２】

【表１】

【００３３】経糸に１．５デニールのパラ系アラミド繊
維のフィラメント原糸を収束した２００デニールのフィ
ラメント糸と、そして緯糸にテクノーラ（２００Ｄ／２
本、コーネックス３０番手／１本（紡績糸）、スパンデ
ックス１４０Ｄ／１本からなる合撚糸を使用し、織時組
織（経１１０本／５ｃｍ、緯１２０本／５ｃｍ）からな
る２／２綾織帆布を製織した。製織後、帆布を水中にて
振動を与えて製織時の幅の約１／２幅まで収縮させた
後、表１のポリマーアロイを用いたゴム組成物を所定比
率でメチルエチルケトン中に溶解して得たゴム糊に浸
漬、乾燥した後、１５３°Cで３０分間加硫して０．９
ｍｍの処理帆布を歯布として用いた。この場合、上記帆
布は緯糸方向をベルトの長手方向に使用した。

【００３４】また、心線として溶融紡糸され、シランカ
ップリング剤で表面処理された素線径約９μｍのガラス
繊維フィラメント約２００本を束ねてストランドとし、
３本のストランドを引き揃えて表２の各ＲＦＬ液中に浸
漬し、１３０℃で２分間乾燥、２５０〜３００℃で２分
間ベーキング後、下撚りを約１２回／１０ｃｍにてＳ方
向に撚った下撚り糸と、同回数Ｚ方向に撚った下撚り糸
を準備した。

【００３５】

【表２】

【００３６】次にＳ方向の下撚り糸を１３本引き揃え、
上撚りを約８回／１０ｃｍの割合でＺ方向に撚られたガ
ラス繊維コードとし、また同様にＺ撚り下撚り糸を同様
に１３本引き揃え、Ｓ方向に８回／１０ｃｍの撚り数の
ガラス繊維コードとし、各ＲＦＬ液に対し、上撚り方向
がＳ、Ｚの各一対のＲＦＬ処理ガラス繊維コードとし
た。そして、各ＲＦＬ処理ガラス繊維コードを背部、歯
部そして歯布に接着させるために、更にゴム組成物を溶
剤に溶解させ、イソシアネートを添加したオーバーコー
ト液に浸漬、乾燥させて心線となるガラス繊維コードを
作製した。

【００３７】次に、歯付ベルトの作製では、Ｓ８Ｍ歯型
１６０歯数の金型に上記の歯布を巻き付け、ＳＺ撚一対
のＲＦＬ及びイシアネートにて接着処理された心線（ガ
ラス繊維、ＥＣＧ１５０−３／１１）を一定ピッチ
（２．６ｍｍ）でスパイラルに一定張力（１００Ｎ／
本）で巻き付けた。この心線の上に、内側ゴム層、外側
ゴム層の順となるように表１のゴムシートを貼り付け
た。更に、加硫缶に投入して通常の圧入方式により歯形
を形成させた後１６０℃にて３０分加圧加硫して、ベル
ト背面を一定厚さに研磨し一定幅（２５ｍｍ）にカット
して走行用歯付きベルトを得たベルトのサイズは１６０
Ｓ８Ｈ２５（ベルトの歯型：ＳＴＰＤタイプ、歯数：１
６０、ベルト幅：２５ｍｍ、歯ピッチ：８ｍｍ）であっ
た。

【００３８】加硫後における歯部の成形程度の状態を肉
眼で観測し完全に歯部が成形されている場合を「○」、
また歯部が成形されていない場合を「×」で表示し、ま
たゴムシートの硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて測定
した。更に、表１に示す配合物から得られたゴムシート
の硬度、ゴムシートの短繊維に配向方向と直角方向（列
理直角方向）の１００％モジュラス、引張強さ、伸び、
歯布との接着力をそれぞれＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて
測定した。その結果を表３に示す。

【００３９】また、前記各ベルトを高負荷走行での歯欠
けに至る走行時間を測定した。ここで使用する走行試験
機は駆動プーリ歯数２１、従動プーリ歯数４２にて駆動
プーリ回転数４０００ｒｐｍでベルトにかかる有効張力
を２０００Ｎとし、初張力を３００Ｎ、雰囲気温度を１
００℃に設定した高負荷、高張力、高温条件での耐久走
行試験を実施した。その耐久試験における寿命時間と故
障形態をベルトの構成と共に表３に示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】この結果より、本実施例では比較例に比べ
て高負荷条件の走行における歯欠けに至る時間も格段に
長くなっていることが判る。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本願請求項記載の発明で
は、歯部として水素化ニトリルゴムをベースにしこれに
水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂とのポリマーアロイを
配合するとともに、水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂と
の重量比率を９７：３〜８０：２０にしたゴム組成物を
使用した歯付ベルトにあり、歯部の硬度、モジュラスを
高めることによって歯元部の耐歯欠け性、耐摩耗性を長
時間維持して、ベルト寿命を向上させることができる効
果がある。

【００４３】また、歯部に水素化ニトリルゴムをベース
にしこれに水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂とのポリマ
ーアロイのブレンド物１００重量部に対して短繊維１〜
１５重量部を配合した歯付ベルトにあり，更に歯部の強
度を高めることができる効果がある。

【００４４】更には、歯布に歯部に使用したゴム組成物
を含浸付着させたゴム付き帆布を使用することにより、
歯布表面を保護して歯布の耐摩耗性、耐歯欠け性を長時
間維持して走行寿命の長い歯付ベルトを得ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯付ベルトの斜視図である。

【符号の説明】 １ 歯付ベルト ２ 歯部 ３ 心線 ４ 背部 ５ 歯布 ６ 緯糸 ７ 経糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 27:12） Ｃ０８Ｌ 27:12） (Ｃ０８Ｌ 15/00 (Ｃ０８Ｌ 15/00 27:12 27:12 101:00） 101:00）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長さ方向に沿って所定間隔で配置した複
   数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、上記歯部の
   表面に歯布を被覆した歯付ベルトであり、前記歯部とし
   て水素化ニトリルゴムをベースにしこれに水素化ニトリ
   ルゴムとフッ素樹脂とのポリマーアロイを配合するとと
   もに、水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂との重量比率を
   ９７：３〜８０：２０にしたゴム組成物を使用すること
   を特徴とする歯付ベルト。
2. 【請求項２】 歯部に水素化ニトリルゴムをベースにし
   これに水素化ニトリルゴムとフッ素樹脂とのポリマーア
   ロイをブレンドした物１００重量部に対して短繊維１〜
   １５重量部を配合した請求項１記載の歯付ベルト。
3. 【請求項３】 歯布に歯部に使用したゴム組成物を含浸
   付着させたゴム付き帆布を使用する請求項１または２記
   載の歯付ベルト。
4. 【請求項４】 歯布として、歯部に使用したゴム組成物
   を溶剤によって溶解したゴム糊とし、これを帆布に含浸
   付着させて加硫したゴム付き帆布を用いる請求項３記載
   の歯付ベルト。