JP7688501B2 - 伝動ベルト - Google Patents

Description

本発明は、伝動ベルトに関する。

繊維径が１μｍ以下のナノファイバを補強材料として用いることが知られている。例えば、特許文献１には、ＶベルトのＶ側面を構成する圧縮ゴム層を、ゴム成分と、ポリエチレンテレフタレート繊維のナノファイバと、パラ系アラミド短繊維とを含有する架橋ゴム組成物で形成することが開示されている。

特許第６１４５１７０号公報

本発明の課題は、高性能の伝動ベルトを提供する。

本発明は、ベルト本体の少なくとも一部分が架橋ゴム組成物で形成された伝動ベルトであって、前記架橋ゴム組成物は、ゴム成分と、繊維径が１μｍ以下のナノファイバと、繊維径が５μｍ以上の短繊維と、アミルフェノールジサルファイド重合物とを含有する未架橋ゴム組成物の架橋物で構成されており、前記架橋ゴム組成物では、前記ナノファイバ及び前記短繊維がベルト幅方向に配向しており、前記未架橋ゴム組成物における前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して５質量部以下である。

本発明によれば、ベルト本体の少なくとも一部分を形成する架橋ゴム組成物が、ゴム成分と、繊維径が１μｍ以下のナノファイバと、繊維径が５μｍ以上の短繊維と、アミルフェノールジサルファイド重合物とを含有する未架橋ゴム組成物の架橋物で構成されており、この架橋ゴム組成物では、ナノファイバ及び短繊維がベルト幅方向に配向しており、未架橋ゴム組成物におけるアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量がゴム成分１００質量部に対して５質量部以下であることにより高性能を得ることができる。

実施形態に係るダブルコグドＶベルトの一片の斜視図である。 実施形態に係るダブルコグドＶベルトの一部分の縦断面図である。 実施形態に係るダブルコグドＶベルトの横断面図である。 複合材料の斜視図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトを用いた変速装置の構成を示す横断面図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトを用いた変速装置の構成を示す縦断面図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第１の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第２の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第３の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第４の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第５の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第６の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第７の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における成形・架橋工程の第８の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における幅カット・Ｖ側面形成工程の第１の説明図である。 実施形態のダブルコグドＶベルトの製造方法における幅カット・Ｖ側面形成工程の第２の説明図である。 ベルト走行試験機の低速レイアウトを示す図である。 ベルト走行試験機の高速レイアウトを示す図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

図１Ａ乃至Ｃは、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢ（伝動ベルト）を示す。実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、例えば、自動二輪、自動四輪、又はその他の汎用機械の変速装置等に用いられるエンドレスの動力伝達部材である。

実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの横断面形状は、内周側部分が上底よりも下底の方が短い台形に形成されているとともに、外周側部分が横に細長い矩形に形成されている。実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢのベルト長さは例えば７００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。ベルト幅は例えば１０ｍｍ以上３６ｍｍ以下である。ベルト厚さは例えば１３ｍｍ以上１６ｍｍ以下である。

実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの内周側には、下コグＣ_Ｌがベルト長さ方向に沿って一定ピッチで配設されている。下コグＣ_Ｌの縦断面外郭は、正弦波形状に形成されている。実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの外周側には、上コグＣ_Ｕがベルト長さ方向に沿って一定ピッチで配設されている。上コグＣ_Ｕの縦断面外郭は、台形状に形成されている。

実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、ゴム部材のベルト本体１１と、繊維部材の補強布１２及び心線１３とを備える。ベルト本体１１は、内周側の圧縮ゴム層１１１と、外周側の伸張ゴム層１１２と、それらの間の接着ゴム層１１３とを有する。補強布１２は、圧縮ゴム層１１１の内周面を被覆して下コグＣ_Ｌを構成するように設けられている。心線１３は、接着ゴム層１１３のベルト厚さ方向の中間部に埋設されているとともに、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように設けられている。

圧縮ゴム層１１１の両側には、プーリ接触面となるＶ側面１１１ａが構成されている。Ｖ側面１１１ａがなす横断面におけるＶ角度は、例えば２７°以上３３°以下である。

Ｖ側面１１１ａを構成する部分である圧縮ゴム層１１１は、架橋ゴム組成物Ｘで形成されている。架橋ゴム組成物Ｘは、未架橋ゴム組成物Ｙの架橋物で構成されている。

未架橋ゴム組成物Ｙは、ゴム成分と、ナノファイバと、短繊維と、共架橋剤のアミルフェノールジサルファイド重合物とを含有する。

ゴム成分としては、例えば、エチレン－α－オレフィンエラストマー（ＥＰＤＭ，ＥＰＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、水素添加アクリロニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）等が挙げられる。ゴム成分は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐久性を得る観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマー（ＥＰＤＭ，ＥＰＲ）又はクロロプレンゴム（ＣＲ）を含むことがより好ましい。

ゴム成分がエチレン－α－オレフィンエラストマーを含む場合、そのエチレン含量は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは４５質量％以上５５質量％以下、より好ましくは５０質量％以上５３質量％以下である。ゴム成分がＥＰＤＭを含む場合、そのジエン成分は、優れた耐久性を得る観点から、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）であることが好ましく、そのジエン含量（ＥＮＢ含量）は、同様の観点から、好ましくは６質量％以上１２質量％以下、より好ましくは７質量％以上８質量％以下である。

ナノファイバは、繊維径ｄ_１が１μｍ以下（１０００ｎｍ以下）の微細繊維である。ナノファイバの繊維径ｄ_１は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下、更に好ましくは５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。ナノファイバの繊維長ｌ_１は、同様の観点から、好ましくは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。ナノファイバの繊維長ｌ_１の繊維径ｄ_１に対する比（ｌ_１／ｄ_１：アスペクト比）は、同様の観点から、好ましくは３００以上１０００００以下、より好ましくは１０００以上５０００以下、更に好ましくは１２００以上２０００以下、より更に好ましくは１３５０以上１５００以下である。

ナノファイバとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維（以下「ＰＥＴ繊維」という。）やポリアミド繊維（６－ナイロン繊維，６，６－ナイロン繊維）などの合成繊維のナノファイバ；セルロースナノファイバなどの天然由来繊維のナノファイバ等が挙げられる。ナノファイバは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐久性を得る観点から、ＰＥＴ繊維のナノファイバを含むことがより好ましい。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるナノファイバの含有量Ａは、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上５質量部以下、より好ましくは２質量部以上３質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙは、ナノファイバが、ゴム成分に、図２に示すような熱可塑性樹脂Ｒの海及びナノファイバＦの収束体の多数の島の海島構造を有する複合材料Ｍの形態で配合されることが好ましい。この場合、未架橋ゴム組成物Ｙは、混練により熱可塑性樹脂Ｒが溶融してゴム成分に拡散するため、ナノファイバＦを、ゴム成分に分散した状態で含有することとなる。

この複合材料Ｍは、熱可塑性樹脂Ｒの海ポリマー中に、ナノファイバＦが互いに独立し且つ並列して島状に存在したコンジュゲート繊維をロッド状に切断したものである。複合材料Ｍの外径は、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。複合材料Ｍの長さは、ナノファイバＦの繊維長ｌ_１と同一であって、好ましくは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

熱可塑性樹脂Ｒとしては、例えば、ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ナイロン系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂Ｒは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂Ｒは、混練時にゴム成分に拡散するので、ゴム成分との相溶性が高いことが好ましい。したがって、可塑性樹脂Ｒは、ゴム成分が低極性の場合には、低極性のポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂等を含むことが好ましい。特に、ゴム成分がエチレン－α－オレフィンエラストマー（ＥＰＤＭ，ＥＰＲ）を含む場合には、熱可塑性樹脂Ｒは、ポリエチレン樹脂を含むことが好ましい。また、熱可塑性樹脂Ｒは、ゴム成分がニトリルゴム（ＮＢＲ）のような高極性の場合には、高極性のポリエチレン樹脂にマレイン酸などの極性基を導入して変性したもの、ナイロン系樹脂、ウレタン系樹脂等を含むことが好ましい。

複合材料ＭにおけるナノファイバＦの含有量は、例えば３０質量％以上９５質量％以下である。複合材料ＭにおけるナノファイバＦの本数は、例えば１０本以上２０００本以下である。

短繊維としては、例えば、パラ系アラミド短繊維、メタ系アラミド短繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール短繊維、ナイロン６短繊維、ナイロン６，６短繊維、ナイロン４，６短繊維、ポリエチレンテレフタレート短繊維、ポリエチレンナフタレート短繊維等が挙げられる。短繊維は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐久性を得る観点から、パラ系アラミド短繊維を含むことがより好ましい。

パラ系アラミド短繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維及びコポリパラフェニレン-３，４’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維が挙げられる。市販のポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維としては、例えば、帝人社製のトワロン、並びにデュポン社製のケブラー２９、ケブラー４９、ケブラー１１９が挙げられる。市販のコポリパラフェニレン-３，４’-オキシジフェニレンテレフタルアミド短繊維としては、帝人社製のテクノーラが挙げられる。短繊維は、フィブリル化して高い補強効果を発現することが好ましく、かかる観点から、フィブリル化が容易なポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維を含むことが更に好ましい。

短繊維の繊維径ｄ_２は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは１１μｍ以上１３μｍ以下である。短繊維の繊維径ｄ_２のナノファイバの繊維径ｄ_１に対する比（ｄ_２／ｄ_１）は、同様の観点から、好ましくは１０以上７０以下、より好ましくは１５以上２０以下である。短繊維のフィラメントの繊度は、同様の観点から、好ましくは１ｄｔｅｘ以上５ｄｔｅｘ以下、より好ましくは１．４ｄｔｅｘ以上１．６ｄｔｅｘ以下である。

短繊維の繊維長ｌ_２は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である。短繊維の繊維長ｌ_２は同様の観点から、ナノファイバの繊維長ｌ_１よりも長いことが好ましい。短繊維の繊維長ｌ_２のナノファイバの繊維長ｌ_１に対する比（ｌ_２／ｌ_１）は、同様の観点から、好ましくは１．１以上５以下、より好ましくは２．５以上３．５以下である。

短繊維の繊維長ｌ_２の繊維径ｄ_２に対する比（ｌ_２／ｄ_２：アスペクト比）は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは２０以上７００以下、より好ましくは２００以上３００以下である。短繊維のアスペクト比（ｌ_２／ｄ_２）は、同様の観点から、ナノファイバのアスペクト比（ｌ_１／ｄ_１）よりも小さいことが好ましい。短繊維のアスペクト比（ｌ_２／ｄ_２）のナノファイバのアスペクト比（ｌ_１／ｄ_１）に対する比（ｌ_２/ｄ_２／ｌ_１/ｄ_１）は、同様の観点から、好ましくは０．１以上０．５以下、より好ましくは０．１５以上０．２以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおける短繊維の含有量Ｂは、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上４０質量部以下、より好ましくは２５質量部以上３０質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおける短繊維の含有量Ｅは、優れた耐久性を得る観点から、ナノファイバの含有量Ａよりも多いことが好ましい。短繊維の含有量Ｂのナノファイバの含有量Ａに対する比（Ｂ／Ａ）は、同様の観点から、好ましくは１０以上１６以下、より好ましくは１１以上１２以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるナノファイバ及び短繊維の含有量の和（Ａ＋Ｂ）は、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２４質量部以上４５質量部以下、より好ましくは２９質量部以上３３質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃは、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以下であり、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは０．２質量部以上３質量部以下、より好ましくは０．５質量部以上１．５質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃは、優れた耐久性を得る観点から、ナノファイバの含有量Ａよりも少ないことが好ましい。アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃのナノファイバの含有量Ａに対する比（Ｃ／Ａ）は、同様の観点から、好ましくは０．０８以上２以下、より好ましくは０．３以上０．５以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃは、優れた耐久性を得る観点から、短繊維の含有量Ｂよりも少ないことが好ましい。アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃの短繊維の含有量Ｂに対する比（Ｃ／Ｂ）は、同様の観点から、好ましくは０．００７以上０．１８以下、より好ましくは０．０３以上０．０４以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙは、優れた耐久性を得る観点から、共架橋剤のジメタクリル酸亜鉛を含有することが好ましい。未架橋ゴム組成物Ｙにおけるジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄは、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上４０質量部以下、より好ましくは１５質量部以上２５質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄは、優れた耐久性を得る観点から、ナノファイバの含有量Ａよりも多いことが好ましい。ジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄのナノファイバの含有量Ａに対する比（Ｄ／Ａ）は、同様の観点から、好ましくは４以上１６以下、より好ましくは６以上１０以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄの短繊維の含有量Ｂに対する比（Ｄ／Ｂ）は、同様の観点から、好ましくは０．５以上１．１以下、より好ましくは０．６以上０．８以下である。ジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄは、同様の観点から、短繊維の含有量Ｂよりも少ないことが好ましい。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄは、優れた耐久性を得る観点から、アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃよりも多いことが好ましい。ジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄのアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃに対する比（Ｄ／Ｃ）は、同様の観点から、好ましくは４以上１００以下、より好ましくは１５以上２５以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるアミルフェノールジサルファイド重合物及びジメタクリル酸亜鉛の含有量の和（Ｃ＋Ｄ）は、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上４５質量部以下、より好ましくは１５質量部以上２５質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙは、優れた耐久性を得る観点から、カーボンブラックを含有することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ等のファーネスブラックが挙げられる。カーボンブラックは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐久性を得る観点から、ＩＳＡＦを含むことがより好ましい。

カーボンブラックの算術平均粒子径は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは１８ｎｍ以上３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上２３ｎｍ以下である。カーボンブラックの算術平均粒子径は、電子顕微鏡観察により測定される１００個のカーボンブラックの粒子径の数平均として求められる。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは９５ｍ^２／ｇ以上１５０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１１５ｍ^２／ｇ以上１２５ｍ^２／ｇ以下である。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２：２０１７に基づいて測定される。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるカーボンブラックの含有量Ｅは、ゴム成分１００質量部に対して２５質量部以上７０質量部以下であり、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは３０質量部以上６０質量部以下、より好ましくは３５質量部以上４５質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるカーボンブラックの含有量Ｅは、優れた耐久性を得る観点から、ナノファイバの含有量Ａよりも多いことが好ましい。カーボンブラックの含有量Ｅのナノファイバの含有量Ａに対する比（Ｅ／Ａ）は、同様の観点から、好ましくは８以上２４以下、より好ましくは１４以上１８以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるカーボンブラックの含有量Ｅは、優れた耐久性を得る観点から、短繊維の含有量Ｂよりも多いことが好ましい。カーボンブラックの含有量Ｅの短繊維の含有量Ｂに対する比（Ｅ／Ｂ）は、同様の観点から、好ましくは１．０５以上２以下、より好ましくは１．３以上１．５以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙにおけるカーボンブラックの含有量Ｅは、優れた耐久性を得る観点から、アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃよりも多いことが好ましい。カーボンブラックの含有量Ｅのアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量Ｃに対する比（Ｅ／Ｃ）は、同様の観点から、好ましくは８以上２００以下、より好ましくは３０以上５０以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙがジメタクリル酸亜鉛及びカーボンブラックの両方を含有する場合、カーボンブラックの含有量Ｅは、優れた耐久性を得る観点から、ジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄと同一、又は、ジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄよりも多いことが好ましい。カーボンブラックの含有量Ｅのジメタクリル酸亜鉛の含有量Ｄに対する比（Ｅ／Ｄ）は、同様の観点から、好ましくは１以上３以下、より好ましくは１．５以上２．５以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙがジメタクリル酸亜鉛及びカーボンブラックの両方を含有する場合、ジメタクリル酸亜鉛及びカーボンブラックの含有量の和（Ｄ＋Ｅ）は、優れた耐久性を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上７０質量部以下、より好ましくは５０質量部以上６５量部以下、更に好ましくは５７質量部以上６３質量部以下である。

未架橋ゴム組成物Ｙは、架橋剤として、硫黄を含有していてもよく、また、有機過酸化物を含有していてもよく、さらに、硫黄及び有機過酸化物の両方を含有していてもよい。ゴム成分がＣＲを含む場合、未架橋ゴム組成物Ｙは、架橋剤として、酸化マグネシウム等の金属酸化物を含有していてもよい。

未架橋ゴム組成物Ｙは、その他、複合材料ＭにおけるナノファイバＦ以外の部分を構成する熱可塑性樹脂Ｒ、可塑剤、加工助剤等を含有していてもよい。

なお、未架橋ゴム組成物Ｙにおけるナノファイバ、カーボンブラック、及びパラ系アラミド短繊維等の含有量は、実質的には架橋ゴム組成物Ｘにおける含有量と一致する。しかしながら、共架橋剤及び架橋剤は、架橋ゴム組成物Ｘでは、架橋のためにゴム成分に取り込まれる、又は、ゴム成分の架橋のために消費される。そのため、共架橋剤及び架橋剤の含有量は、架橋前の未架橋ゴム組成物Ｙにおいてのみ特定される。

圧縮ゴム層１１１を形成する架橋ゴム組成物Ｘは、その列理方向がベルト幅方向及び反列理方向がベルト長さ方向にそれぞれ対応するように設けられている。したがって、架橋ゴム組成物Ｘでは、ナノファイバ及び短繊維が、ゴム成分に分散するとともに、列理方向に配向している。

架橋ゴム組成物Ｘの２５℃における反列理方向の切断時伸びＥＢは、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは６０％以上１００％以下、より好ましくは６５％以上９５％以下である。この切断時伸びＥＢは、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に基づいて測定される。

架橋ゴム組成物Ｘの２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’は、優れた耐久性を得る観点から、好ましくは９００ＭＰａ以上、より好ましくは９２０ＭＰａ以上である。この貯蔵たて弾性係数Ｅ’は、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に基づいて、歪み１％時の荷重の１．３倍の荷重を負荷したときの歪みを平均歪みとし、歪み振幅０．１％、周波数１０Ｈｚ、及び試験温度２５℃として引張方法により測定される。

伸張ゴム層１１２及び接着ゴム層１１３は、架橋ゴム組成物で形成されている。伸張ゴム層１１２及び接着ゴム層１１３は、圧縮ゴム層１１１と同一の架橋ゴム組成物Ｘで形成されていてもよい。

補強布１２は、例えば、合成繊維や天然繊維で形成された織布、編物、不織布等で構成されている。補強布１２は、ベルト本体１１に対する接着性を付与するための接着処理が施されていることが好ましい。なお、同様の構成の補強布が伸張ゴム層１１２の外周面も被覆するように設けられていてもよい。

心線１３は、合成繊維で形成された撚り糸等で構成されている。心線１３は、ベルト本体１１に対する接着性を付与するための接着処理が施されていることが好ましい。

以上の構成の実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢによれば、Ｖ側面１１１ａを構成する部分である圧縮ゴム層１１１を形成する架橋ゴム組成物Ｘが、ゴム成分と、ナノファイバと、短繊維と、アミルフェノールジサルファイド重合物とを含有する未架橋ゴム組成物Ｙの架橋物で構成されており、架橋ゴム組成物Ｘでは、ナノファイバ及び短繊維がベルト幅方向に配向しており、未架橋ゴム組成物Ｙにおけるアミルフェノールジサルファイド重合物の含有量がゴム成分１００質量部に対して５質量部以下であることにより高性能を得ることができる。具体的には、低速及び高速のいずれでベルト走行しても優れた耐久性を得ることができる。

図３Ａ及びＢは、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢを用いた自動二輪車等の変速装置２０を示す。

この変速装置２０は、回転軸が平行になるように配置された駆動プーリ２１及び従動プーリ２２を備える。そして、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、それら駆動プーリ２１及び従動プーリ２２の間に巻き掛けられている。

駆動プーリ２１及び従動プーリ２２は、それぞれ軸方向に移動不能な固定シーブ２１１，２２１と、軸方向に移動可能な可動シーブ２１２，２２２とを有する。そして、これらの駆動プーリ２１及び従動プーリ２２のそれぞれにおける固定シーブ２１１，２２１と、可動シーブ２１２，２２２との間に、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢが嵌まるＶ溝２３が構成されている。

Ｖ溝２３は、固定シーブ２１１，２２１に対して可動シーブ２１２，２２２が近づく方向に移動すると、溝幅が狭くなる。このとき、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、Ｖ溝２３内を外周側に押し上げられてベルトピッチラインＬ１，Ｌ２の巻き掛かり径、つまり、プーリ径が大きくなる。一方、Ｖ溝２３は、固定シーブ２１１，２２１に対して可動シーブ２１２，２２２が離れる方向に移動すると、溝幅が広くなる。このとき、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、Ｖ溝２３内を内周側に沈み込んでプーリ径が小さくなる。

以上の構成により、この変速装置２０では、駆動プーリ２１のプーリ径が小さく且つ従動プーリ２２のプーリ径が大きい低速モードと、駆動プーリ２１のプーリ径が大きく且つ従動プーリ２２のプーリ径が小さい高速モードとの間で、駆動プーリ２１及び従動プーリ２２のプーリ径の比を変化させ、それによりダブルコグドＶベルトＢを介して、駆動プーリ２１の回転速度を、従動プーリ２２に連続的に変速して伝達する。

次に、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの製造方法について図４Ａ乃至Ｈ及び図５Ａ乃至Ｂに基づいて説明する。

＜部材準備工程＞
部材準備工程では、まず、ゴム成分に、図２に示す熱可塑性樹脂Ｒの海及びナノファイバＦの収束体の多数の島の海島構造を有する複合材料Ｍを配合して混練する。このとき、複合材料Ｍの熱可塑性樹脂Ｒが溶融してゴム成分に拡散するとともに、ナノファイバＦがゴム成分に分散する。その後、カーボンブラックと、ジメタクリル酸亜鉛と、その他のゴム配合剤とを更に配合して混練することにより、塊状の未架橋ゴム組成物Ｙを調製する。

次いで、その塊状の未架橋ゴム組成物Ｙを圧延することにより、圧縮ゴム層１１１を形成するための未架橋ゴムシートを作製する。なお、未架橋ゴムシートは、圧延方向である列理方向にナノファイバが配向したものとなる。

同様に、伸張ゴム層１１２を形成するための未架橋ゴムシート、及び接着ゴム層１１３を形成するための未架橋ゴムシートも作製する。また、補強布１２及び心線１３にそれぞれ所定の接着処理を行う。

＜成形・架橋工程＞
成形・架橋工程では、まず、図４Ａに示すように、第１円筒型３１１の外周面上に、補強布１２及び圧縮ゴム層１１１を形成するための未架橋ゴムシート１１１’を順に巻き付けて下コグ成形体４０’を成形する。このとき、補強布１２を、第１円筒型３１１の外周の周方向に連設された下コグ形成溝３１１ａに沿うように設ける。また、未架橋ゴムシート１１１’を、その列理方向が第１円筒型３１１の軸方向、したがって、ベルト幅方向となるように設ける。

次いで、図４Ｂに示すように、第１円筒型３１１上の下コグ成形体４０’に、内周面が平滑な第１ゴムスリーブ３１２を被せ、それを加硫缶内に配置して密閉するとともに、加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間だけ保持する。このとき、未架橋ゴムシート１１１’が流動して下コグ形成溝３１１ａに圧入されるとともに、その架橋が半分程度進行し、且つ補強布１２と複合化し、図４Ｃに示すような内周側に下コグＣ_Ｌが形成された円筒状の下コグ複合体４０が成型される。

次いで、加硫缶内から蒸気を排出して密閉を解き、第１円筒型３１１を取り出すとともに第１ゴムスリーブ３１２を外して冷却した後、図４Ｄに示すように、第１円筒型３１１上に成型された下コグ複合体４０の外周部を刃物で削って厚みを調整する。

次いで、第１円筒型３１１から下コグ複合体４０を脱型した後、４Ｅに示すように、それを第２円筒型３２１に外嵌めする。このとき、下コグ複合体４０を、その下コグＣ_Ｌが第２円筒型３２１の外周の周方向に連設された下コグ嵌合溝３２１ａに嵌まるように設ける。

次いで、図４Ｆに示すように、第２円筒型３２１上の下コグ複合体４０上に、接着ゴム層１１３を形成するための未架橋ゴムシート１１３’を巻き付け、その上から心線１３を螺旋状に巻き付け、その上から更に接着ゴム層１１３を形成するための未架橋ゴムシート１１３’及び伸張ゴム層１１２を形成するための未架橋ゴムシート１１２’を順に巻き付けて未架橋スラブＳ’を成形する。

次いで、図４Ｇに示すように、未架橋スラブＳ’に第２ゴムスリーブ３２２を被せ、それを加硫缶内に配置して密閉するとともに、加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間だけ保持する。このとき、下コグ複合体４０の本架橋が進行する。それと同時に、接着ゴム層１１３を形成するための未架橋ゴムシート１１３’も架橋が進行して心線１３と複合化する。また、伸張ゴム層１１２を形成するための未架橋ゴムシート１１２’が流動して第２ゴムスリーブ３２２の内周の周方向に連設された上コグ形成溝３２２ａに圧入されるとともに、その架橋が進行する。そして、図４Ｈに示すように、全体が一体化されて円筒状のベルトスラブＳが成型される。

＜幅カット・Ｖ側面形成工程＞
加硫缶内から蒸気を排出して密閉を解き、第２円筒型３２１を取り出すとともに第２ゴムスリーブ３２２を外して冷却した後、第２円筒型３２１からベルトスラブＳを脱型する。

そして、図５Ａに示すように、ベルトスラブＳを所定幅に幅切りした後、図５Ｂに示すように、両側面を刃物で切断してＶ側面１１１ａを形成することにより実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢを得る。

なお、上記実施形態では、ダブルコグドＶベルトＢを示したが、特にこれに限定されるものではなく、下コグだけを有するシングルコグドＶベルトであってもよく、また、コグを有さないローエッジＶベルトであってもよい。また、ＶリブのＶ側面を構成する部分が架橋ゴム組成物Ｘで形成されたＶリブドベルトであってもよく、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、ベルト本体の少なくとも一部分が架橋ゴム組成物Ｘで形成された歯付ベルトや平ベルトであってもよく、高性能を得ることができる。具体的には、これらの場合、架橋ゴム組成物Ｘは、ナノファイバ及び短繊維がベルト幅方向に配向し、ベルト幅方向に相対的に高剛性であることからベルト幅方向における反りを抑制することができるとともに、ベルト長さ方向に相対的に低剛性であることから小さな力で屈曲させてプーリに巻き掛けることができ、その結果、長時間に渡って安定したベルト走行性能を得ることができる。

（架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルト）
以下の実施例１乃至５及び比較例１乃至６の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製した。それぞれの構成については表１及び２にも示す。

＜実施例１＞
バンバリーミキサーに、ゴム成分のＥＰＤＭ（Ｔ７２４１ ＪＳＲ社製、エチレン含量：５２質量％、ＥＮＢ含量：７．７質量％）を投入するとともに、このゴム成分１００質量部に対してポリエチレン樹脂-ＰＥＴナノファイバの複合材料（ナノフロント 帝人フロンティア社製）３．６質量部を投入し、それらを複合材料に含まれるポリエチレン樹脂の融点よりも高い温度で混練した。その後、ゴム成分１００質量部に対して、ＩＳＡＦカーボンブラック（シースト６ 東海カーボン社製、算術平均粒子径：２２ｎｍ、窒素吸着比表面積：１１９ｍ^２／ｇ）４０質量部、プロセスオイル（サンパー２２８０ サン石油社製）１０質量部、加工助剤のステアリン酸（ステアリン酸Ｓ５０ 新日本理化社製）０．２５質量部、加硫促進助剤の酸化亜鉛（酸化亜鉛３種 堺化学社製）５質量部、共架橋剤のジメタクリル酸亜鉛（アクターＺＭＡ 川口化学工業社製）２０質量部、共架橋剤のアミルフェノールジサルファイド重合物（サンセラーＡＰ 三新化学工業社製）１質量部、及び共架橋剤のＮ，Ｎ’－ｍ－フェニレンビスマレイミド（バルノックＰＭ 大内新興化学工業社製）４質量部を更に投入して混練した。

次いで、バンバリーミキサーから塊状の未架橋ゴム組成物の混練物を排出して一旦冷却した後、それを、ゴム成分１００質量部に対して、パラ系アラミド短繊維のポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維（ケブラー１１９ デュポン社製）２８質量部、並びに架橋剤の硫黄（セイミＯＴ 日本乾溜工業社製）０．５質量部及び架橋剤の有機過酸化物（ペロキシモンＦ－４０ 日本油脂社製、純度４０質量％）７質量部（有効成分２．８質量部）とともに再びバンバリーミキサーに投入して混練した。

続いて、バンバリーミキサーから塊状の未架橋ゴム組成物の混練物を排出し、それをカレンダーロールにより圧延して未架橋ゴムシートを得た。

そして、得られた未架橋ゴムシートをプレス成型することによりシート状の架橋ゴム組成物を作製した。また、得られた未架橋ゴムシートを用いて圧縮ゴム層を形成した上記実施形態と同様の構成のダブルコグドＶベルトを作製した。これらのシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを実施例１とした。

ここで、上記で用いた複合材料は、ポリエチレン樹脂の海と、１２００本のＰＥＴ繊維のナノファイバの島との海島構造を有する。

複合材料におけるポリエチレン樹脂の含有量は３０質量％及びナノファイバの含有量は７０質量％である。したがって、ゴム成分１００質量部に対するポリエチレン樹脂の含有量は１．１質量部及びナノファイバの含有量は２．５質量部である。

複合材料の外径は３０μｍ及び長さは１ｍｍである。したがって、ＰＥＴ繊維のナノファイバの繊維長ｌ_１は１ｍｍである。繊維径ｄ_１は７００ｎｍである。パラ系アラミド短繊維のポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維の繊維径ｄ_２は１２μｍである。繊維長ｌ_２は３ｍｍである。

また、ダブルコグドＶベルトの伸張ゴム層及び接着ゴム層は、ＥＰＤＭをゴム成分とする架橋ゴム組成物で形成した。心線は、ＰＥＴ繊維の撚り糸で構成した。補強布は、ＰＥＴ繊維の織布で構成した。

＜実施例２＞
Ｎ，Ｎ’－ｍ－フェニレンビスマレイミドを用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを実施例２とした。

＜実施例３＞
ＩＳＡＦカーボンブラックの含有量をゴム成分１００質量部に対して３０質量部とするとともに、共架橋剤のジメタクリル酸亜鉛の含有量もゴム成分１００質量部に対して３０質量部としたことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを実施例３とした。

＜実施例４＞
アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量をゴム成分１００質量部に対して０．２質量部としたことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを実施例４とした。

＜実施例５＞
アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量をゴム成分１００質量部に対して５質量部としたことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを実施例５とした。

＜比較例１＞
アミルフェノールジサルファイド重合物及び硫黄を用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例１とした。

＜比較例２＞
ポリエチレン樹脂-ＰＥＴナノファイバの複合材料、アミルフェノールジサルファイド重合物、及び硫黄を用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例２とした。

＜比較例３＞
ポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維を用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例３とした。

＜比較例４＞
ジメタクリル酸亜鉛の含有量をゴム成分１００質量部に対して４０質量部とし、アミルフェノールジサルファイド重合物及び硫黄を用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例４とした。

＜比較例５＞
ＩＳＡＦカーボンブラックの含有量をゴム成分１００質量部に対して２０質量部とするとともに、ジメタクリル酸亜鉛の含有量をゴム成分１００質量部に対して４０質量部とし、且つアミルフェノールジサルファイド重合物及び硫黄を用いなかったことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例５とした。

＜比較例６＞
アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量をゴム成分１００質量部に対して１０質量部としたことを除いて実施例１と同様にシート状の架橋ゴム組成物及びダブルコグドＶベルトを作製し、それらを比較例６とした。

（試験方法）
＜切断時伸びＥＢ＞
実施例１乃至５及び比較例１乃至６のそれぞれのシート状の架橋ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に基づいて、２５℃における反列理方向の切断時伸びＥＢを測定した。

＜貯蔵たて弾性係数Ｅ’＞
実施例１乃至５及び比較例１乃至６のそれぞれのシート状の架橋ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に基づいて、引張方法により２５℃における貯蔵たて弾性係数Ｅ’を測定した。測定条件は、歪み１％時の荷重の１．３倍の荷重を負荷したときの歪みを平均歪みとし、歪み振幅０．１％、周波数１０Ｈｚ、及び試験温度２５℃とした。

＜ベルト走行試験＞
図６Ａ及びＢは、ベルト走行試験機５０を示す。ベルト走行試験機５０は、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２を備える。駆動プーリ５１及び従動プーリ５２のそれぞれは、試験対象のダブルコグドＶベルトＢの心線中心位置での巻き掛け径が可変となるように構成されている。また、従動プーリ５２は、ダブルコグドＶベルトＢに一定のベルト張力を発生させるように、定荷重ＤＷ（デッドウエイト）を負荷できるように構成されている。

実施例１乃至５及び比較例１乃至６のそれぞれのダブルコグドＶベルトについて、まず、図６Ａに示すように、ダブルコグドＶベルトＢを、その心線中心位置での巻き掛け径が９９ｍｍとなるように駆動プーリ５１に巻き掛けるとともに、その心線中心位置での巻き掛け径が２６３ｍｍとなるように従動プーリ５２に巻き掛け、且つ従動プーリ５２に１８００Ｎの定荷重ＤＷを負荷してベルト張力を発生させることにより低速レイアウトを構成し、その後、雰囲気温度３０℃下で、駆動プーリ５１を７５００ｒｐｍで回転させて低速のベルト走行を開始した。そして、ダブルコグドＶベルトが切断するまでベルト走行を行い、ベルト走行開始から切断までの時間を低速ベルト寿命とした。なお、ベルト走行の最長時間を２００時間とした。

また、図６Ｂに示すように、ダブルコグドＶベルトＢを、その心線中心位置での巻き掛け径が２１０ｍｍとなるように駆動プーリ５１に巻き掛けるとともに、その心線中心位置での巻き掛け径が１６５ｍｍとなるように従動プーリ５２に巻き掛け、且つ従動プーリ５２に２３００Ｎの定荷重ＤＷを負荷してベルト張力を発生させることにより高速レイアウトを構成し、その後、雰囲気温度１００℃下で、駆動プーリ５１を９４００ｒｐｍで回転させて高速のベルト走行を開始した。そして、ダブルコグドＶベルトが切断するまでベルト走行を行い、ベルト走行開始から切断までの時間を高速ベルト寿命とした。なお、ベルト走行の最長時間を５０時間とした。

（試験結果）
試験結果を表３に示す。表３によれば、実施例１乃至５によれば、低速及び高速のいずれのベルト走行でも優れた耐久性が得られることが分かる。一方、比較例１乃至６では、低速及び高速のいずれのベルト走行でも、優れた耐久性が得られていないことが分かる。

本発明は、伝動ベルトの技術分野について有用である。

Ｂ ダブルコグドＶベルト（伝動ベルト）
Ｃ_Ｌ 下コグ
Ｃ_Ｕ 上コグ
Ｍ 複合材料
Ｒ 熱可塑性樹脂
Ｆ ナノファイバ
Ｓ’ 未架橋スラブ
Ｓ ベルトスラブ
１１ ベルト本体
１１１ 圧縮ゴム層
１１１’，１１２’，１１３’ 未架橋ゴムシート
１１１ａ Ｖ側面
１１２ 伸張ゴム層
１１３ 接着ゴム層
１２ 補強布
１３ 心線
２０ 変速装置
２１ 駆動プーリ
２１１，２２１ 固定シーブ
２１２，２２２ 可動シーブ
２２ 従動プーリ
２３ Ｖ溝
３１１ 第１円筒型
３１１ａ 下コグ形成溝
３１２ 第１ゴムスリーブ
３２１ 第２円筒型
３２１ａ 下コグ嵌合溝
３２２ 第２ゴムスリーブ
３２２ａ 上コグ形成溝
４０’ 下コグ成形体
４０ 下コグ複合体
５０ ベルト走行試験機
５１ 駆動プーリ
５２ 従動プーリ

Claims (14)

1. ベルト本体の少なくとも一部分が架橋ゴム組成物で形成された伝動ベルトであって、
   前記架橋ゴム組成物は、ゴム成分と、繊維径が１μｍ以下のナノファイバと、繊維径が５μｍ以上の短繊維と、アミルフェノールジサルファイド重合物と、を含有する未架橋ゴム組成物の架橋物で構成されており、
   前記架橋ゴム組成物では、前記ナノファイバ及び前記短繊維がベルト幅方向に配向しており、
   前記未架橋ゴム組成物における前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して５質量部以下である伝動ベルト。
2. 請求項１に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物における前記ナノファイバの含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上５質量部以下である伝動ベルト。
3. 請求項１又は２に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物における前記短繊維の含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して２０質量部以上４０質量部以下である伝動ベルト。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物がジメタクリル酸亜鉛を含有する伝動ベルト。
5. 請求項４に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物における前記ジメタクリル酸亜鉛の含有量の前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量に対する質量比が４以上１００以下である伝動ベルト。
6. 請求項４又は５に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物における前記アミルフェノールジサルファイド重合物及び前記ジメタクリル酸亜鉛の含有量の和が、前記ゴム成分１００質量部に対して１０質量部以上４５質量部以下である伝動ベルト。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物がカーボンブラックを含有する伝動ベルト。
8. 請求項７に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記未架橋ゴム組成物における前記カーボンブラックの含有量の前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量に対する質量比が８以上２００以下である伝動ベルト。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
   前記伝動ベルトがＶベルト又はＶリブドベルトである伝動ベルト。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記伝動ベルトが歯付ベルト又は平ベルトである伝動ベルト。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記ナノファイバが合成繊維のナノファイバである伝動ベルト。
12. 請求項１１に記載された伝動ベルトにおいて、
    前記合成繊維のナノファイバがポリエチレンテレフタレート繊維のナノファイバである伝動ベルト。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記未架橋ゴム組成物における前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量の前記ナノファイバの含有量に対する質量比が０．０８以上２以下である伝動ベルト。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記未架橋ゴム組成物における前記アミルフェノールジサルファイド重合物の含有量の前記短繊維の含有量に対する質量比が０．００７以上０．１８以下である伝動ベルト。

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