JPH0783287A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短繊維の表面積を大幅に増加させて摩擦係数
の安定化、異音発生の低減および耐摩耗性の向上を図
る。 【構成】 ベルト構成ゴム部の少なくとも一部（リブゴ
ム層６）に混入される短繊維４をアクリル短繊維とナイ
ロン短繊維との２種類の短繊維で構成する。アクリル短
繊維およびナイロン短繊維のトータル量をマトリックス
ゴム；１００重量部に対し６〜１５重量部に設定する。
アクリル短繊維およびナイロン短繊維の混合比（アクリ
ル短繊維／ナイロン短繊維）を２０／８０〜８０／２０
に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝動ベルトに関し、特
に摩擦係数が安定し、異音発生が少なく、かつ耐摩耗性
に優れた伝動ベルトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の補機駆動に用いら
れるＶリブドベルト等の伝動ベルトにおいては、例えば
特開昭５４−３１８４９号公報に開示されているよう
に、プーリと直接接触して摺動するゴム部を補強するた
めに、アラミド繊維、ナイロン繊維および綿等からなる
短繊維を上記ゴム部を構成するマトリックスゴムに混入
することが一般に良く行われている。

【０００３】ところで、上述の如き短繊維が混入された
伝動ベルトでは、駆動時におけるゴム部とプーリとの接
触によるビビリ音等の異音発生を少なくするために、短
繊維をベルト摺動面に多く露出させてゴム部とプーリと
の接触面積を小さくすることが望ましい。

【０００４】また、伝動ベルトの摩耗量を少なくするた
めにも、短繊維の露出量が多い方がプーリから受ける単
位面積当たりの面圧が低くなって好ましい。

【０００５】さらに、短繊維の露出量が多いことは、短
繊維表面がベルト走行中にゴムで覆われたり、さらには
短繊維が圧縮・剪断力によって破壊したりベルト摺動面
から剥離する等の頻度が少なくなり、安定した摩擦係数
を得ることができる点でも好ましいことである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、耐摩耗性、異
音発生の低減には、短繊維の混入量は多い方が好ましい
が、逆に混入量が多いと耐屈曲疲労性は劣る傾向にあ
る。

【０００７】そこで、本発明者等は、鋭意研究の結果、
アクリル短繊維は高弾性率を有しており、少量の添加で
優れた補強性（耐側圧性）が得られることを見出した。
そして、これを伝動ベルトの補強繊維として用いれば、
少量の添加量で耐屈曲疲労性を向上させることができて
好ましい。また、アクリル短繊維の先端は、ベルト研削
工程後に非常に多く枝分かれしてベルト摺動面に露出す
る繊維表面積が増加する傾向にあり、ビビリ音等の異音
発生をより少なくすることができる等の利点がある。そ
の枝分かれ状態が判る顕微鏡写真を図６（１００倍）お
よび図７（３５０倍）に示す。しかし、その反面、アク
リル短繊維単体では耐摩耗性に劣る嫌いがあり、この欠
点を補うことができれば摩擦係数の安定、異音発生の低
減に加えて耐摩耗性の向上が得られて好ましい。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、マトリックスゴムに混
入する短繊維としてアクリル短繊維を採用し、かつこの
アクリル短繊維の物性を補う別の短繊維を適量混合する
ことにより、ベルト摺動面に露出する短繊維の表面積を
大幅に増加させ、摩擦係数を安定させるとともに、異音
発生を低減させ、しかも耐摩耗性を向上させんとするこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ベルト構成ゴム部の少なくとも一部に短
繊維が混入された伝動ベルトを対象とし、次のような解
決手段を講じた。

【００１０】すなわち、本発明の第１の解決手段は、上
記短繊維をアクリル短繊維とナイロン短繊維との２種類
の短繊維で構成する。さらに、アクリル短繊維およびナ
イロン短繊維のトータル量をマトリックスゴム；１００
重量部に対し６〜１５重量部に設定する。また、アクリ
ル短繊維およびナイロン短繊維の混合比（アクリル短繊
維／ナイロン短繊維）を２０／８０〜８０／２０に設定
したことを特徴とする。

【００１１】本発明の第２の解決手段は、第１の解決手
段において、マトリックスゴムをエチレン性不飽和ニト
リル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ニトリルゴ
ムにしたことを特徴とする。

【００１２】本発明の第３の解決手段は、第２の解決手
段において、不飽和カルボン酸金属塩を水素化ニトリル
ゴム；１００重量部に対し１０〜１００重量部の割合で
配合したことを特徴とする。

【００１３】本発明の第４の解決手段は、第１の解決手
段において、マトリックスゴムをアルキル化クロロスル
フォン化ポリエチレンにしたことを特徴とする。

【００１４】本発明の第５の解決手段は、第１の解決手
段において、マトリックスゴムをクロロプレンゴムにし
たことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記の構成により、本発明の第１〜５の解決手
段では、ベルト研削後、ベルト摺動面に露出する２種類
の短繊維のうちアクリル短繊維の先端が多数に枝分かれ
し、アクリル短繊維の表面積が大幅に増加する。また、
別の短繊維であるナイロン短繊維の特性によって上記ア
クリル短繊維を単体で用いる場合の弱点である耐摩耗性
が補われる。

【００１６】このことから、短繊維がベルト摺動面に多
く露出してゴム部とプーリとの接触面積が小さくなり、
駆動時におけるゴム部とプーリとの接触によるビビリ音
等の異音発生が少なくなる。

【００１７】また、上述の如く短繊維の露出量が多いこ
とから、アラミド繊維に比べてベルト摺動面のプーリか
ら受ける単位面積当たりの面圧が低くなって伝動ベルト
の摩耗量が少なくなる。また、短繊維表面がゴムで覆わ
れたり、さらには短繊維が圧縮・剪断力によって破壊し
たりベルト摺動面から剥離する等の頻度が少なくなり、
安定した摩擦係数が得られる。

【００１８】特に、本発明の第２および第３の解決手段
では、マトリックスゴムである水素化ニトリルゴムとア
クリル短繊維とは同一極性基を有していることから、親
和性に優れて分散性および加工性が良いため、アクリル
短繊維を水素化ニトリルゴムに混練りする際にアクリル
短繊維が切断せず、均一な長さの短繊維入り伝動ベルト
が得られる。また、水素化ニトリルゴムは特に耐熱性が
良くかつ高強度であり、一方、アクリル短繊維は高弾性
を有していることから、少量の添加で他の短繊維の場合
に比べて弾性率が同等のレベルまで保持され、耐屈曲疲
労性が良くなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２０】図１は本発明の実施例に係る伝動ベルトと
してのＶリブドベルトＡを示す。該ＶリブドベルトＡは
接着ゴム層１を備えてなり、該接着ゴム層１は、例えば
クロロプレンゴム（ＣＲ）、アルキル化クロロスルフォ
ン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、エチレン性不飽和ニト
リル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ゴム等、一
般にベルトに用いられるクロロプレン系ゴムにて構成さ
れている。

【００２１】また、上記接着ゴム層１にはベルト長手方
向に延びる複数本の心線２，２，…が埋設され、上記接
着ゴム層１の上側には帆布３が貼り合わされているとと
もに、接着ゴム層１の下側には短繊維４，４，…が混入
された３つのリブ５，５，…からなるベルト構成ゴム部
としてのリブゴム層６が一体に成形されている。このリ
ブゴム層６も上記接着ゴム層１と同様に、クロロプレン
ゴム（ＣＲ）、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチ
レン（ＡＣＳＭ）、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジ
エン系共重合体からなる水素化ニトリルゴム等、一般に
ベルトに用いられるクロロプレン系ゴムにて構成されて
いる。

【００２２】上記接着ゴム層１およびリブゴム層６を構
成するマトリックスゴムとしてのエチレン性不飽和ニト
リル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ニトリルゴ
ムは、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のエ
チレン性不飽和ニトリルと、１，３−ブタジエン、イソ
プレン、１，３−ペンタジエン等の共役ジエンとを共重
合させたものに水素を添加し、共役ジエン単量体単位に
存在する二重結合を飽和させて得たゴムのことである。
例えばアクリロニトリルと１，３−ブタジエンとの共重
合体を水素化した水素添加アクリロニトリルブタジエン
ゴム（以下、Ｈ−ＮＢＲと略称する）が挙げられる。こ
れを例にとると、Ｈ−ＮＢＲに占めるアクリロニトリル
ゴム単量体単位の割合は１０〜６０重量％、共役ジエン
単量体単位の割合は部分水素化等の手段により３０重量
％以下とする。また、Ｈ−ＮＢＲの分子量、ガラス転移
温度および水素化率等は特に限定されないが、通常、共
役ジエン単量体単位の二重結合の水素化率としては１０
〜１００％、好ましくは８０〜１００％がよい。

【００２３】また、マトリックスゴムとしてエチレン性
不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体からなる水素化
ニトリルゴムを用いる場合には、不飽和カルボン酸金属
塩を水素化ニトリルゴム；１００重量部に対し１０〜１
００重量部の割合で配合することが好ましい。不飽和カ
ルボン酸金属塩とは、カルボキシル基を有する不飽和カ
ルボン酸と金属とがイオン結合したものであり、例えば
アクリル酸亜鉛やメタクリル酸亜鉛等が好ましい。この
不飽和カルボン酸金属塩の含有量を水素化ニトリルゴ
ム；１００重量部に対して１０〜１００重量部に設定し
たのは、１０重量部未満および１００重量部を超えると
期待するほどの効果を得ることができなくなるからであ
る。また、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属
塩との割合は、１００／１００≧水素化ニトリルゴム／
不飽和カルボン酸金属塩≧１００／１５に設定すること
が好ましい。このような範囲に設定したのは、１００／
１５未満では強度特性が劣る一方、１００／１００を超
えると耐屈曲疲労性および反発弾性等が劣り、かつ硬度
上昇が大きくなるからである。

【００２４】上記水素化ニトリルゴムには、架橋剤とし
て有機過酸化物が用いられ、この有機過酸化物として
は、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸
化ジターシャリーブチル、過酸化アセチル、ターシャリ
ーブチルペルオキシ安息香酸、過酸化ジクミル、ペルオ
キシ安息香酸、ターシャリーブチルペルオキシピバレー
トおよびアゾビスイソブチロニトリル等のジアゾ化合物
類が好ましい。これらの有機過酸化物は単独にて用いら
れたりあるいは併用される。この有機過酸化物の含有量
は、水素化ニトリルゴム；１００重量部に対して０．２
〜１０重量部に設定することが好ましく、このような範
囲に設定したのは、０．２重量部未満では架橋が十分に
行われなくなる一方、１０重量部を超えると十分なゴム
弾性を得ることができなくなるからである。

【００２５】なお、上記各成分と共に加硫剤、補強剤
（カーボンブラック、シリカ等）、充填剤（炭酸カルシ
ウム、タルク等）、架橋助剤、加硫促進剤、可塑剤、安
定剤、加工助剤、老化防止剤および着色剤等、ゴム工業
で通常使用される種々の薬剤等が使用目的に応じて適宜
配合される。

【００２６】本発明の特徴して、上記短繊維４は、アク
リル短繊維とナイロン短繊維との２種類の短繊維で構成
されている。このように短繊維４としてアクリル短繊維
を用いたのは、ベルト研削後、ベルト摺動面に露出する
アクリル短繊維の先端が多数に枝分かれし、短繊維４の
表面積が大幅に増加するからであり（図６および図７の
顕微鏡写真参照）、これによりゴム部（各リブ５）とプ
ーリとの接触面積を小さくすることができ、駆動時にお
けるゴム部（各リブ５）とプーリとの接触によるビビリ
音等の異音発生を少なくすることができるのである。ま
た、ベルト摺動面のプーリから受ける単位面積当たりの
面圧を低くすることができて伝動ベルトの摩耗量を少な
くすることができるとともに、ベルト走行中に短繊維表
面をゴムで覆ったり、さらには短繊維４が圧縮・剪断力
によって破壊したりベルト摺動面から剥離する等の頻度
を少なくすることができ、安定した摩擦係数を得ること
ができる。

【００２７】因みに、短繊維がナイロン短繊維単体であ
る場合の枝分かれ状態が判る顕微鏡写真を図８（１００
倍）および図９（３５０倍）に、短繊維がアラミド短繊
維単体である場合の枝分かれ状態が判る顕微鏡写真を図
１０（１００倍）および図１１（３５０倍）にそれぞれ
示す。これらの顕微鏡写真によれば、両者共、ベルト研
削工程後にベルト摺動面に露出する短繊維の先端が２，
３本とそれ程枝分かれしておらず、アクリル短繊維に比
べて期待する程の繊維表面積の増加量は見込めず、上述
の如き物性面で満足のいく結果を得ることが判る。

【００２８】また、アクリル短繊維にナイロン短繊維を
併用するのは、アクリル短繊維単体では耐摩耗性に劣る
嫌いがあるが、この欠点をナイロン短繊維の優れた耐摩
耗性によって補足しようとするものである。

【００２９】さらに、アクリル短繊維およびナイロン短
繊維のトータル量は、マトリックスゴム；１００重量部
に対し６〜１５重量部に設定されている。このような範
囲に短繊維のトータル量を設定したのは、６重量部未満
ではベルト異音が大きくなる一方、１５重量部を超える
とクラックが発生し易いためベルト走行寿命が短くなる
からである。

【００３０】また、アクリル短繊維およびナイロン短繊
維の混合比（アクリル短繊維／ナイロン短繊維）は、２
０／８０〜８０／２０に設定されている。このような範
囲に設定したのは、図２のグラフに示すように、２０／
８０未満ではベルト屈曲疲労寿命が劣る一方、８０／２
０を超えると耐摩耗性が劣るからである。図２中、○印
は耐屈曲疲労性を、×印は耐摩耗性をそれぞれ表わす。

【００３１】なお、上記心線２および帆布３は、例えば
芳香族ポリアミド繊維にて構成されるが、これに限らな
い。

【００３２】次に、本発明の具体例を詳しく説明する。 （実験例１）表１および表２に示すように、４種類の配
合からなるゴム組成物を接着ゴム層１およびリブゴム層
６に用い、かつリブゴム層６に短繊維４を混入して、図
１に示すような短繊維入りＶリブドベルトＡを作製し、
耐屈曲疲労試験、耐摩耗試験および摩擦係数測定試験を
行った。その結果を表１に示すとともに、各試験の要領
を以下に説明する。なお、表２の配合割合は、ゴム１０
０重量部に対する重量比である。

【００３３】＜耐屈曲疲労試験の要領＞図３に示すよう
に、駆動プーリ１０（直径１２０mm、４９００rpm ）、
従動プーリ１１（直径１２０mm、負荷１１．７７Ｋ
Ｗ）、テンションプーリ１２（直径７０mm）およびテン
ションプーリ１３（直径５５mm）にＶリブドベルトＡを
巻き掛け、テンションプーリ１３にＦ1 方向に８３３Ｎ
のセットウエイトを加えた。

【００３４】＜耐摩耗試験の要領＞図４に示すように、
駆動プーリ１４（直径６０mm、３５００rpm ）と従動プ
ーリ１５（直径６０mm、負荷３．８ＫＷ）との間にＶリ
ブドベルトＡを巻き掛け、従動プーリ１５にＦ2 方向に
１．２Ｎのデッドウエイトを加え、２４時間後の重量摩
耗率を調べた。

【００３５】＜摩擦係数測定試験の要領＞図５に示すよ
うに、ＶリブドベルトＡの一端をロードセル１６に接続
し、中程を直径６０mmの駆動プーリ１７に掛け渡すとと
もに、他端に１７．２Ｎのウエイト１８を接続し、上記
駆動プーリ１６を４３rpm で回転させた。

【００３６】そして、ロードセル１６の測定値Ｔ1 を測
定し、 μ＝ｌｎ（Ｔ1 ／Ｔ2 ）／（π／２） により摩擦係数μを計算した。

【００３７】その結果、本発明例１〜６ではいずれも、
耐屈曲疲労性および耐摩耗性が優れており、摩擦係数が
低くかつ安定してベルトの異音発生が低減していた。し
かし、比較例１では耐摩耗性が劣っており、比較例２〜
４では、耐屈曲疲労性が劣るとともに、走行前後で摩擦
係数の変動が大きかった。 （実験例２）４種類の配合（表２と同じ）からなるゴム
組成物を接着ゴム層１およびリブゴム層６に用い、かつ
リブゴム層６に混入する短繊維４のトータル量を変化さ
せて、図１に示すような短繊維入りＶリブドベルトＡを
作製し、ベルト異音およびベルト走行寿命を測定した。
なお、アクリル短繊維とナイロン短繊維との混合比は
１：１である。その結果を表３に示すとともに、各試験
の要領を以下に説明する。

【００３８】＜ベルト異音試験の要領＞図３に示す耐屈
曲疲労試験に用いた試験機を用いて、駆動プーリ１０の
回転数を８９５rpm に、従動プーリ１１の負荷を零に、
テンションプーリ１３のセットウエイトを８３３Ｎにし
てＶリブドベルトＡを走行させ、騒音計にて測定した。

【００３９】＜ベルト走行寿命の試験の要領＞上記の耐
摩耗試験の要領と同様の要領にて行った。

【００４０】このテスト結果から明らかなように、アク
リル短繊維およびナイロン短繊維のトータル量がマトリ
ックスゴム；１００重量部に対し６〜１５重量部に設定
された本発明例７〜１８では、いずれもベルト異音が低
く、かつベルト走行寿命が長かった。しかし、短繊維の
トータル量がマトリックスゴム；１００重量部に対し４
重量部である比較例５，７，９，１１では、いずれもベ
ルト異音が高く、短繊維のトータル量がマトリックスゴ
ム；１００重量部に対し２０重量部である比較例６，
８，１０，１２では、いずれもベルト走行寿命が短かっ
た。

【００４１】なお、上記実施例では、伝動ベルトがＶリ
ブドベルトＡである場合を示したが、Ｖベルト等他のベ
ルトにも適用することができるものであり、また、短繊
維４を混入する部位もベルト構成ゴム部の一部に限ら
ず、ベルトの種類によってはベルト構成ゴム部の全体で
あってもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５に係
る本発明によれば、マトリックスゴムに混入される短繊
維としてアクリル短繊維とナイロン短繊維とを用いてい
るので、ベルト研削後に数多く枝分かれしたアクリル短
繊維がベルト摺動面に露出して短繊維の表面積が大幅に
増加し、ゴム部とプーリとの接触面積を小さくし得て駆
動時におけるゴム部とプーリとの接触によるビビリ音等
の異音発生を少なくすることができる。さらに、アクリ
ル短繊維の耐摩耗性に劣る欠点をナイロン短繊維の特性
によって補い、十分に耐摩耗性を付与することができ
る。また、ベルト摺動面のプーリから受ける単位面積当
たりの面圧の低下によって伝動ベルトの摩耗量を少なく
することができるとともに、短繊維表面がゴムで覆われ
たり、さらには短繊維が圧縮・剪断力によって破壊した
りベルト摺動面から剥離する等の頻度を少なくし得て安
定した摩擦係数を得ることができる。

【００４３】特に、請求項２および３の本発明によれ
ば、マトリックスゴムである水素化ニトリルゴムとアク
リル短繊維との有する同一極性基により、分散性および
加工性を良くすることができ、切断のない均一な長さの
短繊維入り伝動ベルトを得ることができる。また、水素
化ニトリルゴムの耐熱性および高強度という特性と、ア
クリル短繊維の高弾性という特性とによって、少量の添
加で他の短繊維の場合に比べて弾性率を同等のレベルま
で保持できて優れた耐屈曲疲労性を付与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｖリブドベルトの断面図である。

【図２】アクリル短繊維およびナイロン短繊維の混合比
に対するベルト屈曲疲労寿命および損失摩耗重量変化率
の関係を示すデータである。

【図３】耐屈曲疲労試験の要領を説明する説明図であ
る。

【図４】耐摩耗試験の要領を説明する説明図である。

【図５】摩擦係数測定試験の要領を説明する説明図であ
る。

【図６】ベルト摺動面に露出するアクリル短繊維を１０
０倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【図７】ベルト摺動面に露出するアクリル短繊維を３５
０倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【図８】ベルト摺動面に露出するナイロン短繊維を１０
０倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【図９】ベルト摺動面に露出するナイロン短繊維を３５
０倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【図１０】ベルト摺動面に露出するアラミド短繊維を１
００倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【図１１】ベルト摺動面に露出するアラミド短繊維を３
５０倍に拡大して示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】

４ 短繊維 ６ リブゴム層（ベルト構成ゴム部の少なくとも一部） Ａ Ｖリブドベルト（伝動ベルト）

【表１】

【表２】

【表３】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト構成ゴム部の少なくとも一部に短
   繊維が混入された伝動ベルトであって、 上記短繊維は、アクリル短繊維とナイロン短繊維との２
   種類の短繊維で構成され、 アクリル短繊維およびナイロン短繊維のトータル量は、
   マトリックスゴム；１００重量部に対し６〜１５重量部
   に設定され、 かつアクリル短繊維およびナイロン短繊維の混合比（ア
   クリル短繊維／ナイロン短繊維）は、２０／８０〜８０
   ／２０に設定されていることを特徴とする伝動ベルト。
2. 【請求項２】 マトリックスゴムが、エチレン性不飽和
   ニトリル−共役ジエン系共重合体からなる水素化ニトリ
   ルゴムであることを特徴とする請求項１記載の伝動ベル
   ト。
3. 【請求項３】 不飽和カルボン酸金属塩が水素化ニトリ
   ルゴム；１００重量部に対し１０〜１００重量部の割合
   で配合されていることを特徴とする請求項２記載の伝動
   ベルト。
4. 【請求項４】 マトリックスゴムが、アルキル化クロロ
   スルフォン化ポリエチレンであることを特徴とする請求
   項１記載の伝動ベルト。
5. 【請求項５】 マトリックスゴムが、クロロプレンゴム
   であることを特徴とする請求項１記載の伝動ベルト。