JP2006124484A - エチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法及び動力伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】強固に複合化されたエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法、並びに心線との接着性が高く、また優れた耐屈曲疲労性、耐熱性、耐磨耗性、そして耐引裂性を備えた動力伝動ベルトを提供する。
【解決手段】Ｖリブドベルト１Ａは、背面８が短繊維４を含有するゴム組成物で形成された伸張層５と、該伸張層５の下層には接着層２が配設され、更にその下層に短繊維４を含有するゴム組成物で形成された圧縮層６を配置した構成を有する。心線３は、エチレン・α−オレフィンゴムを配合したオーバーコート皮膜を有するコードであって、該心線３と接する層のうち少なくとも一層が、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合したゴム組成物で構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法、また自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに用いられる動力伝動ベルトに関する。

駆動装置に装着される動力伝動ベルトにおいて、オゾン雰囲気下、高温雰囲気下でのゴムの劣化が問題視されており、従来の天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどから構成されているベルトではこのゴム劣化によって早期にクラックが生じることが指摘されている。また、クロロプレンなどのハロゲンを含んだゴムはダイオキシンの発生につながることから、環境負荷物質であるハロゲンを含有しないゴムで製造されたベルトが近年求められている。

このような要求に対して、最近ではエチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等のエチレン・α−オレフィンゴムが、優れた耐オゾン性、耐熱性、耐寒性を有しているとともに比較的に安価なポリマーであり、脱ハロゲンという要求を満たしていることから有望視されている。具体的には、α，β−不飽和有機酸の金属塩で補強されたエチレン・α−オレフィンエラストマーを伝動ベルトに使用することが提案されている。（例えば特許文献１参照）
特開平９−５００９３０号公報

しかしながら、エチレン−プロピレン系ゴムをはじめとするエチレン・α−オレフィンゴムは引き裂き力が低く、パーオキサイド架橋系を用いると、更に引き裂き力が低下するという問題があった。一方、硫黄架橋系を用いたものは、加硫度を十分に上げるのが困難であるため、走行時に摩耗が多くなるという問題があった。尚、加硫度を上げるために、分子内の二重結合量の極めて多いＥＰＤＭを用いると、粘着摩耗はある程度改善できるが、耐熱性が低下するという不具合が発生した。更に、引き裂き力が弱いということと併せてエチレン・α−オレフィンゴムの接着性が低く、特に繊維との接着性に関しては問題となっていた。

その為、エチレン・α−オレフィンゴムで本体を構成した動力伝動ベルトでは、本体と心線との接着性が問題視されており、また背面を帆布でなくゴム組成物にて構成したＶリブドベルトにおいては、リブ底にて縦裂き（ベルト長手方向の亀裂）が発生し易いことが指摘されていた。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、強固に複合化されたエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法、並びに心線との接着性が高く、また優れた耐屈曲疲労性、耐熱性、耐磨耗性、そして耐引裂性を備えた動力伝動ベルトを提供することを目的とする。

本発明は、エチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法において、繊維を、エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤でオーバーコート処理した後、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合した未加硫エチレン・α−オレフィンゴム組成物と密着加硫せしめたことを特徴とする。

更に本発明は、前記エチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法であって、キノンジオキシムがベンゾキノンジオキシムである；処理剤が、エチレン・α−オレフィンゴム、イソシアネート化合物を配合した処理剤である；繊維を、イソシアネート化合物および／またはエポキシ化合物を配合した処理液で前処理した後、エチレン・α−オレフィンゴムラテックスを配合したＲＦＬ溶液でＲＦＬ処理し、その後、オーバーコート処理を行う、発明である。

また本発明は、伸張層と圧縮層を有するベルト本体に、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した動力伝動ベルトにおいて、心線がエチレン・α−オレフィンゴムを配合したオーバーコート皮膜を有するコードであって、心線と接する層のうち少なくとも一層が、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合したゴム組成物で構成されることを特徴とする。

更に本発明は、前記動力伝動ベルトであって、伸張層と圧縮層が心線と接し、伸張層および／または圧縮層が該ゴム組成物で構成される；伸張層と圧縮層の間に接着層が配設されてなり、接着層が心線と接し、接着層が該ゴム組成物で構成される；伸張層と圧縮層の間に接着層が配設されてなり、接着層と伸張層が心線と接し、接着層および／または伸張層が該ゴム組成物で構成される；伸張層が短繊維を含有する該ゴム組成物で構成される；キノンジオキシムがベンゾキノンジオキシムである、発明である。

本発明では、心線に特定皮膜を形成し、またベルト本体を構成する層のうち心線と接する少なくとも一層を特定ゴム組成物で構成することで、心線との接着性が高く、ベルト本体と心線が良複合化できるといった効果がある。また圧縮層や伸張層を該ゴムで構成すると、耐引裂性、耐摩耗性、耐熱性、耐屈曲性に優れた動力伝動ベルトとすることができる。またキノンジオキシムとしてベンゾキノンジオキシムを選択することで、より接着性に優れるといった特徴がある。また伸張層を短繊維を含有する該ゴム組成物で構成することで耐引裂性などが改善される。

一方、繊維に特定の接着処理を施し、特定ゴム組成を有する未加硫物と密接加硫させることで、良複合化した接着体を製造することができる。またキノンジオキシムとしてベンゾキノンジオキシムを選択することで、より接着性に優れるといった特徴がある。更に、繊維を数段階接着処理することで、より接着効果を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。ここでは、動力伝動ベルトとして図１〜４のＶリブドベルトを例示する。

第１図に示すＶリブドベルト１Ａは、背面８が短繊維４を含有するゴム組成物で形成された伸張層５と、該伸張層５の下層には接着層２が配設され、更にその下層に短繊維４を含有するゴム組成物で形成された圧縮層６を配置した構成を有する。心線３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層５に接し、残部が接着層２に接した状態となっている。そして前記圧縮層６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ７が設けられている。ここで、伸張層５、圧縮層６に含有される短繊維はベルト幅方向に配向しており、リブ７表面は研磨面である。そして、接着層２および／または伸張層５が特定のゴム組成物で構成される。

第２図に示すＶリブドベルト１Ｂは、背面８が短繊維４を含有するゴム組成物で形成された伸張層５と、該伸張層５の下層には接着層２が配設され、更にその下層に短繊維４を含有するゴム組成物で形成された圧縮層６を配置した構成を有する。心線３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層５に接し、残部が接着層２に接した状態となっている。そして前記圧縮層６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ７が設けられている。ここで、伸張層５に含有される短繊維はベルト幅方向に配向しており、また圧縮層６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。そして、接着層２および／または伸張層５が特定のゴム組成物で構成される。

第３図に示すＶリブドベルト１Ｃは、背面８が短繊維４を含有するゴム組成物で形成された伸張層５と、該伸張層５の下層には短繊維４を含有しないゴム組成物で形成された圧縮層６を配置した構成を有する。心線３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層５に接し、残部が圧縮層２に接した状態となっている。そして、前記圧縮層６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ７が設けられており、該リブ表面には短繊維９が植毛されている。ここで、伸張層５に含有される短繊維はベルト幅方向に配向している。そして、伸張層５および／または圧縮層６が特定のゴム組成物で構成される。

第４図に示すＶリブドベルト１Ｄは、背面８が帆布からなる伸張層５で形成されており、該伸張層５の下層には接着層２が配設され、更にその下層に短繊維４を含有するゴム組成物で形成された圧縮層６を配置した構成を有する。心線３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設してなり、詳しくは接着層２に埋設された状態となっている。そして前記圧縮層６にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ７が設けられている。ここで、圧縮層６に含有される短繊維はベルト幅方向に配向しており、リブ７表面は研磨面である。そして、接着層２が特定のゴム組成物で構成される。

ここで、図１〜３では、心線３は、伸張層５及び接着層２、伸張層５及び圧縮層６に接した例を挙げたが、２層に接することが必須要件ではなく、図４のように心線３全部が１層（例えば接着層２）に埋設された構成でもかまわない。そして心線３は、エチレン・α−オレフィンゴムを配合したオーバーコート皮膜を有するコードである。

また図１〜４では、圧縮層６は、短繊維を分散して含有させたり、表面に植毛したりした構成を示しているが、必ずしも短繊維を必要とするものではない。また圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とすることもできる。この場合は、表層にのみ短繊維を含有させることが望ましい。圧縮層が短繊維を含有するゴム組成物で構成される場合、短繊維は例えばベルト幅方向に配向（図１）させたり、リブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向（図２）させたりすることができる。尚、植毛の手法は、機械的植毛、静電気的植毛など限定されるものではない。

図１〜３では、伸張層をカバー帆布で構成せず、ゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また該ゴム組成物には耐摩耗性や耐引裂性等を考慮すると、短繊維を含有させることが望ましい。伸張層が短繊維を含有するゴム組成物で構成される場合、耐縦裂き性を考慮するとベルト幅方向に配向させることが望ましい。また背面を研磨面としてもよい。

尚、図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３は伸張層５と圧縮層６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３とベルト本体との接着性を考慮すると、圧縮層６の少なくとも心線３付近は短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。また図１，２，４のように接着層を配置する構成の場合、接着層２は短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが好ましい。

本発明の必須構成としては、心線と接する層のうち少なくとも一層が、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合したゴム組成物で構成される。該構成とすることで、本体と心線との接着性に優れるといった効果がある。

エチレン・α−オレフィンゴムとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテンなど）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体であり、具体的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）やエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。

また、上記ゴム組成物には、架橋剤として有機過酸化物が配合されることが望ましい。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、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、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ゴム１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で好ましく使用される。

更に、前記ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、キノンジオキシムを好ましくは０．３〜１０重量部配合することができる。オキシム類は共架橋剤として作用し、０．３重量部未満では接着性の改善が殆ど見られず、１０重量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。

キノンジオキシムとしては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシムが好ましい。

そして、それ以外に必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。

ゴム組成物にエチレン・α−オレフィンゴム成分以外のゴム成分を使用することも可能である。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）などの少なくとも一種のゴムを挙げることができる。水素化ニトリルゴムは水素添加率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、好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。耐油性及び耐寒性を考慮すると、結合アクリロニトリル量は２０〜４５％の範囲が好ましい。

尚、心線と接する層のうち少なくとも一層を上述の如きゴム組成物で構成することを本発明の必須条件としてあげているが、いうまでもなくベルト本体を構成するゴム組成物全てを該ゴム組成物で構成することが可能である。例えばプーリと接する伸張層５や圧縮層６を該ゴム組成物で形成すると、耐摩耗性、耐熱性、屈曲性、耐引裂性などに優れるといった効果がある。

圧縮層６には、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド、ポリエステル、綿、アラミドなどから選ばれる短繊維を混入して圧縮層６の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮層６の表面に該短繊維を突出させ、圧縮層の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることができる。アラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等が例示できる。

前記短繊維は、繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００質量部に対して５〜５０質量部であることが望ましい。尚、短繊維の添加量が１質量部未満の場合には、圧縮層６のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方４０質量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散し難い。上記短繊維はゴムとの接着を向上させるために、該短繊維をエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する処理液やＲＦＬ溶液によって接着処理されることが好ましい。

伸張層５にもまた上記の如き短繊維を混入することができる。また伸張層５をカバー帆布で構成する場合は、カバー帆布は例えば織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。

上記カバー帆布は、公知技術に従ってレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムをカバー帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。

心線３は、例えばポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、ポリトリメチレンテレフタレート繊維（ＰＴＴ繊維）、ポリブチレンテレフタレート繊維（ＰＢＴ繊維）、ガラス繊維、アラミド繊維などを材料とし、撚糸したコードが使用できる。ガラス繊維の組成は、Ｅガラス、Ｓガラス（高強度ガラス）のいずれでもよく、フィラメントの太さ及びフィラメントの集束本数及びストランド本数に制限されない。

前記コードは、エチレン・α−オレフィンゴムを配合したオーバーコート皮膜を有する。例えば以下のような接着処理を施すことによって該皮膜を形成したコードを得ることができる。
（イ）未処理コードを、ＲＦＬ溶液でＲＦＬ処理した後、エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤でオーバーコート処理する。
（ロ）未処理コードを、イソシアネート化合物および／またはエポキシ化合物を配合した処理液で前処理した後、ＲＦＬ溶液でＲＦＬ処理し、その後、エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤でオーバーコート処理する。

前処理は、例えば（１）未処理コードをイソシアネート化合物および／またはエポキシ化合物を配合した処理液を入れたタンクに含浸させた後、（２）１６０〜２００°Ｃ温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥する、ことにより行われる。

イソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。また、上記イソシアネートにフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。

エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール．ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン．ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

これらイソシアネート化合物および／またはエポキシ化合物を、例えばトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合したものが、前処理液として使用される。

ＲＦＬ処理は、同時に延伸熱固定処理を行うことができ、例えば（３）ＲＦＬ溶液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸固定する、ことにより行われる。

ＲＦＬ溶液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する恐れがある。

ゴム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、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン・α−オレフィンゴムなどのラテックスがあげられるが、好ましくはエチレン・α−オレフィンゴムラテックスである。合成ゴムラテックスの製造方法としては、例えば以下の２種類があり、一つは、固形ポリマーを溶剤に溶かした後、相変化させて水に乳化分散させ、ラテックスとする方法で、もう一つは、乳化させたモノマーを重合してそのままラテックスとする方法である。後述の実施例では前者の方法で製造したＥＰＦＭラテックスを用いているが、いずれの方法で製造したものでも構わない。

また、レゾルシン−ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。

更に、上記ＲＦＬ溶液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。

また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。

オーバーコート処理は、例えば（５）エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤を入れたタンクに浸漬し、（６）１３０〜１７０°Ｃに温度設定した乾燥炉に１２０〜３００秒間通して乾燥する、ことにより行われる。

オーバーコート処理に用いる処理剤は、エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤であり、具体的にはエチレン・α−オレフィンゴム組成物をトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に溶解した溶液や、エチレン・α−オレフィンゴムラテックス溶液などがオーバーコート処理剤として用いられる。

該処理剤に使用するエチレン・α−オレフィンゴムはジエン含量が８〜２０％ものを用いることが接着性を高める上で好適である。処理剤に使用する固形分中のエチレン・α−オレフィンゴム分は６０〜９０重量％である。６０重量％未満では、繊維への浸透性が劣り、接着力が低下し、他方９０重量％を超えると、処理繊維の経時接着力の低下が大きくなる。

該処理剤には所望に応じて配合剤を配合することができる。例えば、硫黄や有機過酸化物などの架橋剤、加硫促進剤、シリカやカーボンブラックといった補強剤、脂肪酸や脂肪酸誘導体などの加工助剤、他にポリ−ｐ−ジニトロソベンゼン、イソシアネート化合物、レゾルシン−ホルムアルデヒドの初期縮合物などを挙げることができる。これらは単独または併用して配合することができる。

シリカは、乾式シリカ、湿式シリカ、またこれらを表面処理したシリカなど限定されるものではなく、粒子径、ＰＨ等も限定されない。その添加量はエチレン・α−オレフィンゴム１００質量部に対して、５〜４０質量部である。５質量部未満では、接着性の改善効果に乏しく、一方４０質量部を超えると、ゴムの粘度が上昇して繊維への浸透性が劣り、接着力が低下するといった不具合がある。

カーボンブラックは、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等があり、特に規定しない。その添加量はエチレン・α−オレフィンゴム１００質量部に対して、５〜５０質量部である。５質量部未満では、経時接着力の低下抑制効果に乏しく、また５０質量部を超えると、ゴムの粘度が上昇して繊維への浸透性が劣り、接着力が低下するといった不具合がある。

脂肪酸、脂肪酸誘導体として具体的には、ラウリル酸、パルチミン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸などの高級脂肪酸、ならびにこれら脂肪酸の金属塩、エステル、アマイドなどが挙げられ、これらは単独に限らず併用することができる。なかでもステアリン酸、およびステアリン酸誘導体が汎用的である。また脂肪酸金属塩に加えて、パラフィン類、多価カルボン酸エステルを混合した加工助剤（具体的には、Ｒ・Ｔ・ＶＡＮＤＥＲＢＩＬＴ社のバンフリーＡＰ−２がある。）などを用いることも接着性を高める上で好適である。該加工助剤は、配合剤の分散性並びにゴム組成物の作業性を向上させるとともに、接着性の改善に効果がある。その配合量はエチレン・α−オレフィンゴム１００質量部に対して２〜２０質量部添加することが好ましい。２質量部未満では、未加硫ゴムとの接着が不十分であり、一方２０質量部を超えると、逆に接着力の低下を招く。

ポリ−ｐ−ジニトロソベンゼンは、接着性の改善に効果があり、加硫剤として硫黄を配合する場合は、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤の活性化剤として作用する。その配合量はエチレン・α−オレフィンゴム１００質量部に対して０．０５〜１．５質量部添加することが好ましい。０．０５質量部未満では、未加硫ゴムとの接着が不十分であり、一方１．５質量部を超えると、接着体の物性の低下などを招く。

次に、上記のようなＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。

第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。

第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。

ここで、伸張層を構成する部材とは、例えば帆布や伸張ゴムシートである。尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、圧縮層が２層構成を有するＶリブドベルトは、第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。

上記心線３を用いたＶリブドベルトは、Ｖリブドベルトを２％伸張させるのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブ、更に好ましくは１３０〜２１０Ｎ／リブとすると、たとえリブゴム磨耗等によりベルト伸びが発生した場合でも、急激な張力低下を引き起こすことなく、安定した張力が維持できる。２５０Ｎ／リブを超えるとベルト伸び時に急激な張力低下が見られ、１００Ｎ／リブ未満であると心線伸びによるベルト張力低下が大きくなる。

またベルトに１４７Ｎ／５本コードの初荷重をかけ、１００℃雰囲気下３０分放置した後に発生したベルト乾熱時収縮力が５０〜１５０Ｎ／５本コードである特性を付与すると、ベルト伸びが発生しても張力を自己調整可能であり、オートテンショナーを設置しなくともベルトスリップ率が小さくてベルト寿命が長いものを得ることができる。ベルト乾熱時収縮力が５０Ｎ未満の場合には、ベルト張力を調整する性能に乏しく、スリップ率が高くなる傾向がある。また、ベルト乾熱時収縮力が１５０Ｎを越える場合には、ベルト長さの経時収縮が大きくなる傾向がある上に、スリップ率が小さくなる効果は小さい。

尚、動力伝動ベルトは上述したＶリブドベルトに限定されるものではなく、Ｖベルト、平ベルト、歯付ベルトなども本発明の技術範囲に属するものである。またエチレン・α−オレフィンゴムと繊維との接着体の製造方法として、繊維として心線を例示したがこれに限るものではなく、例えば短繊維、帆布などの繊維にも同様に適用できるものである。

以下本発明を具体的な実施例を伴って説明する。

本実施例で製造したＶリブドベルトは、図１に示す構成を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維のコードからなる心線がベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層５に接し、残部が接着層２に接した状態となっている。他方、接着層の下側に設けた圧縮層にはリブが設けられている。本実施例では２〜６個のリブを設けたＶリブドベルトを作製した。ここで、圧縮層、伸張層に含有される短繊維はベルト幅方向に配向していた。

ここで伸張ゴムシートを表１に示すゴム組成物から調製し、バンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いた。接着ゴムシートは、表１に示すゴム組成物からカット糸を除去したゴム配合で調製したゴム組成物である。圧縮ゴムシートは、表１に示すゴム配合で短繊維を３０重量部としたゴム組成物から調整した。

ベルトの製造方法は公知の方法であり、まずフラットな円筒モールドに伸張ゴムシートを巻いた後、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けて、心線をスピニングする。そして圧縮ゴム層を構成する圧縮ゴムシートを配置した後、該圧縮ゴムシートの上に加硫用ジャケットを挿入する。次いで、成形モールドを加硫缶内に入れ、加硫した後、筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーによってリブに成形し、成形体から個々のベルトに切断する工程からなっている。

心線は、１２２０ｄｔｅｘ／１×５のＰＥＴ繊維の未処理撚糸コードを準備し、表２に示す前処理液に浸漬した後、１８０°Ｃで４分間熱処理した。次に、表３に示すＲＦＬ溶液に浸漬し、２３０°Ｃで２分間熱処理を行った。更に、表４に示すゴム組成物１００重量部、イソシアネート化合物１０重量部をトルエン９００重量部に溶解させたオーバーコート処理剤に浸漬し、１５０°Ｃで４分間熱処理し、オーバーコート皮膜を有するコードを作成した。尚、比較例３は上記処理のうちオーバーコート処理を行なわなかった。

また上記コードを表１に示す配合をもつ厚さ４ｍｍのゴムシートの上に２５ｍｍ幅に並べ、プレス板で２．０ＭＰａの圧力をかけ、１６３°Ｃで３０分間加硫し、剥離試験用の試料を作製した。そして、ＪＩＳＫ６２５６に従い平剥離力を測定した。その結果を表５に示す。

更に、各Ｖリブドベルトの縦裂抵抗力、並びに耐熱屈曲性試験、背面粘着摩耗走行試験の結果を表５に示す。尚、表中のＭＤとは列理平行を意味する。硬度は、背面ゴム硬度であり、ＪＩＳＫ６２５３（デュロメータタイプＡ）に従い測定した。

縦裂抵抗力としては、４ＰＫのＶリブドベルトを、リブを境にして引張速度５０ｍｍ/ｍｉｎの引張試験機でＶリブ部間の縦裂抵抗力を測定した。

耐熱屈曲性試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ（直径６０ｍｍ）、アイドラープーリ（直径５０ｍｍ）、従動プーリ（直径５０ｍｍ）、テンションプーリ（直径５０ｍｍ）、そしてアイドラープーリ（直径５０ｍｍ）とを順に配置したものである。試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、ベルトのアイドラープーリへの巻き付け角度を９０°にし、雰囲気温度１３０°Ｃ、駆動プーリの回転数が３３００ｒｐｍ、ベルト張力が８００Ｎ／６リブになるように駆動プーリに荷重を付与した後、４００時間打ち切り走行させ、心線に達する亀裂が６個発生するまでの時間を調べた。

背面粘着磨耗走行試験では、駆動プーリ（直径７０ｍｍ）、従動プーリ（直径７０ｍｍ）にＶリブドベルトの背面が当接するよう掛架し、室温下で従動プーリに負荷５．６ＰＳを与え、回転数３５００ｒｐｍで走行させ、走行開始から１，３，５分後のベルト外観を観察し、磨耗粉や粘着物の有無を調べた。

表５の試験結果から明らかなように、実施例では心線とゴムが良複合化し、耐粘着磨耗性に優れ、縦裂抵抗力も高く耐熱屈曲性に問題がないことが判る。一方で、比較例では接着性、耐引裂性、耐熱屈曲性のいずれかもしくは複数が不満足であり、実使用上問題があった。

耐熱屈曲性試験においてクラックの発生しなかった実施例１と比較例４について、段差プーリ縦裂走行試験を実施した。

段差プーリ縦裂走行試験は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）とを順に配置した試験機を用いる。各プーリにはベルトリブに対応した凹凸が設けられているが、その中央部の一山が全周にわたって他の山より０．７５ｍｍ高くなっている。この試験機にＶリブドベルトを掛架し、ベルトのテンションプーリへの巻き付け角度を９０°とし、雰囲気温度２３°Ｃで、駆動プーリの回転数４９００ｒｐｍ、従動プーリの負荷１２ＰＳ、ベルト張力が１４９７Ｎ／６リブになるように駆動プーリに荷重を付与して走行し、４００時間を打ち切りとして縦裂発生の有無を調べた。

結果、実施例１では打ち切り時間まで縦裂きが見られなかったが、比較例４では縦裂きの発生が確認された。よって、実施例では引き裂き力の向上により、ベルトが長寿命化していることが判る。

本発明にかかる動力伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着でき、エチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法は動力伝動ベルトに限らず、ゴムと繊維が複合化したゴム製品などに適用することが可能である。

本発明に係る動力伝動ベルトの第１実施例であるＶリブドベルトの断面図である。 本発明に係る動力伝動ベルトの第２実施例であるＶリブドベルトの断面図である。 本発明に係る動力伝動ベルトの第３実施例であるＶリブドベルトの断面図である。 本発明に係る動力伝動ベルトの第４実施例であるＶリブドベルトの断面図である。

符号の説明

１Ａ Ｖリブドベルト
１Ｂ Ｖリブドベルト
１Ｃ Ｖリブドベルト
１Ｄ Ｖリブドベルト
２ 接着層
３ 心線
４ 短繊維
５ 伸張層
６ 圧縮層
７ リブ
８ 背面
１１ カバー帆布

Claims (10)

1. エチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法において、繊維を、エチレン・α−オレフィンゴムを配合した処理剤でオーバーコート処理した後、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合した未加硫エチレン・α−オレフィンゴム組成物と密着加硫せしめたことを特徴とするエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法。
2. キノンジオキシムがベンゾキノンジオキシムである請求項１記載のエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法。
3. 処理剤が、エチレン・α−オレフィンゴム、イソシアネート化合物を配合した処理剤である請求項１または２記載のエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法。
4. 繊維を、イソシアネート化合物および／またはエポキシ化合物を配合した処理液で前処理した後、エチレン・α−オレフィンゴムラテックスを配合したＲＦＬ溶液でＲＦＬ処理し、その後、オーバーコート処理を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載のエチレン・α−オレフィンゴム組成物と繊維との接着体の製造方法。
5. 伸張層と圧縮層を有するベルト本体に、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した動力伝動ベルトにおいて、
   心線がエチレン・α−オレフィンゴムを配合したオーバーコート皮膜を有するコードであって、
   心線と接する層のうち少なくとも一層が、エチレン・α−オレフィンゴム１００重量部にキノンジオキシム０．３〜１０重量部配合したゴム組成物で構成されることを特徴とする動力伝動ベルト。
6. 伸張層と圧縮層が心線と接し、伸張層および／または圧縮層が該ゴム組成物で構成される請求項５記載の動力伝動ベルト。
7. 伸張層と圧縮層の間に接着層が配設されてなり、接着層が心線と接し、接着層が該ゴム組成物で構成される請求項５記載の動力伝動ベルト。
8. 伸張層と圧縮層の間に接着層が配設されてなり、接着層と伸張層が心線と接し、接着層および／または伸張層が該ゴム組成物で構成される請求項５または６記載の動力伝動ベルト。
9. 伸張層が短繊維を含有する該ゴム組成物で構成される請求項５〜８のいずれか１項に記載の動力伝動ベルト。
10. キノンジオキシムがベンゾキノンジオキシムである請求項５〜９のいずれか１項に記載の動力伝動ベルト。
    

Images