JP7652606B2 - 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

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、ゴム成分と、繊維径が１μｍ以下の合成繊維のナノファイバと、繊維径が１０μｍ以上のパラ系アラミド短繊維とを含有するとともに、列理方向がベルト幅方向となるように設けられた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、前記パラ系アラミド短繊維の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して２０質量部よりも多く、且つ２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数の反列理方向の貯蔵たて弾性係数に対する比が１２以上である。

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、ナノファイバとパラ系アラミド短繊維とを含有するとともに、列理方向がベルト幅方向となるように設けられ、加えて、パラ系アラミド短繊維の含有量がゴム成分１００質量部に対して２０質量部よりも多く、且つ２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数の反列理方向の貯蔵たて弾性係数に対する比が１２以上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。 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。 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。

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、ゴム成分と、ナノファイバと、パラ系アラミド短繊維とを含有する。

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、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。

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－α－オレフィンエラストマーの１２５℃におけるムーニー粘度は、パラ系アラミド短繊維の配合量が多い場合でも優れた混練加工性を得る観点から、好ましくは２０ＭＬ_１＋４（１２５℃）以上３５ＭＬ_１＋４（１２５℃）以下、より好ましくは２５ＭＬ_１＋４（１２５℃）以上３０ＭＬ_１＋４（１２５℃）以下である。ゴム成分がクロロプレンゴムを含む場合、そのクロロプレンゴムの１００℃におけるムーニー粘度は、パラ系アラミド短繊維の配合量が多い場合でも優れた混練加工性を得る観点から、好ましくは３５ＭＬ_１＋４（１００℃）以上５０ＭＬ_１＋４（１００℃）以下、より好ましくは４０ＭＬ_１＋４（１００℃）以上４５ＭＬ_１＋４（１００℃）以下である。ムーニー粘度は、ＪＩＳＫ６３００に基づいて測定される。

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、好ましくは３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以上９００ｎｍ以下である。ナノファイバの繊維長Ｌ_１は、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、好ましくは３００以上５０００以下、より好ましくは１２００以上２０００以下、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、ＰＥＴ繊維のナノファイバを含むことがより好ましい。

架橋ゴム組成物Ｘにおけるナノファイバの含有量Ａ_１は、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。架橋ゴム組成物Ｘにおけるナノファイバの体積含有率Ｂ_１は、好ましくは０．８体積％以上１．５体積％以下、より好ましくは０．９体積％以上１．１体積％以下である。

パラ系アラミド短繊維は、繊維径Ｄ_２が１０μｍ以上である。パラ系アラミド短繊維の繊維径Ｄ_２は、好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは１１μｍ以上１３μｍ以下である。パラ系アラミド短繊維の繊維径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、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。パラ系アラミド短繊維のフィラメントの繊度は、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。

パラ系アラミド短繊維の繊維長Ｌ_２は、好ましくは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。パラ系アラミド短繊維の繊維長Ｌ_２は、ナノファイバの繊維長Ｌ_１よりも長いことが好ましい。パラ系アラミド短繊維の繊維長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、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。

パラ系アラミド短繊維の繊維長Ｌ_２の繊維径Ｄ_２に対する比（Ｌ_２／Ｄ_２：アスペクト比）は、好ましくは３０以上５００以下、より好ましくは２００以上３００以下である。パラ系アラミド短繊維のアスペクト比（Ｌ_２／Ｄ_２）は、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。パラ系アラミド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、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。

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、及びケブラー１２９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。パラ系アラミド短繊維は、これらのうちの一方又は両方を含むことが好ましい。パラ系アラミド短繊維は、架橋ゴム組成物Ｘ内においてフィブリル化して補強効果を高めていることが好ましく、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より好ましい。

架橋ゴム組成物Ｘにおけるパラ系アラミド短繊維の含有量Ａ_２は、ゴム成分１００質量部に対して２０質量部よりも多く、好ましくは２３質量部以上４０質量部以下、より好ましくは２７質量部以上３０質量部以下である。パラ系アラミド短繊維の含有量Ａ_２は、ナノファイバの含有量Ａ_１よりも多いことが好ましい。パラ系アラミド短繊維の含有量Ａ_２のナノファイバの含有量Ａ_１に対する比（Ａ_２／Ａ_１）は、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。ナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維の含有量の和（Ａ_１＋Ａ_２）は、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。

架橋ゴム組成物Ｘにおけるパラ系アラミド短繊維の体積含有率Ｂ_２は、好ましくは１０体積％以上１３体積％以下、より好ましくは１１体積％以上１２．４体積％以下である。パラ系アラミド短繊維の体積含有率Ｂ_２は、ナノファイバの体積含有率Ｂ_１よりも大きいことが好ましい。パラ系アラミド短繊維の体積含有率Ｂ_２のナノファイバの体積含有率Ｂ_１に対する比（Ｂ_２／Ｂ_１）は、好ましくは８以上１５以下、より好ましくは９以上１０以下である。ナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維の体積含有率の和（Ｂ_１＋Ｂ_２）は、好ましくは１０体積％以上１５体積％以下、より好ましくは１２．５体積％以上１３．５体積％以下である。

架橋ゴム組成物Ｘでは、ナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維が、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は、そのナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維の配向方向である列理方向がベルト幅方向となるように設けられている。

架橋ゴム組成物Ｘは、その他、後述の複合材料におけるナノファイバ以外の部分を構成する熱可塑性樹脂、カーボンブラックなどの補強材、可塑剤、加工助剤等を含有していてもよい。

架橋ゴム組成物Ｘは、架橋剤として有機過酸化物が用いられてゴム成分が架橋していてもよく、また、架橋剤として硫黄が用いられてゴム成分が架橋していてもよく、さらに、架橋剤として有機過酸化物及び硫黄が併用されてゴム成分が架橋していてもよい。ゴム成分がＣＲを含む場合、架橋剤として酸化マグネシウム等の金属酸化物が用いられてゴム成分が架橋していてもよい。

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’_１の反列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_２に対する比（Ｅ’_１／Ｅ’_２）は、１２以上であって、好ましくは１５以上２０以下、より好ましくは１７以上１８以下である。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’_１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。反列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_２は、平均歪み５％、歪み振幅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。

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’_１は、好ましくは９００ＭＰａ以上１２５０ＭＰａ以下、より好ましくは１０００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下である。２５℃における反列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_２は、好ましくは５０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下、より好ましくは５５ＭＰａ以上６５ＭＰａ以下である。

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では、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、ナノファイバとパラ系アラミド短繊維とを含有するとともに、列理方向がベルト幅方向となるように設けられている。そして、架橋ゴム組成物Ｘは、パラ系アラミド短繊維の含有量Ａ_２がゴム成分１００質量部に対して２０質量部よりも多く、且つ２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数の反列理方向の貯蔵たて弾性係数に対する比が１２以上である。これにより、実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢによれば、高性能を得ることができる。具体的には、ベルト幅方向に相対的に高剛性であることからプーリからの側圧への対抗性が優れるとともに、ベルト長さ方向に相対的に低剛性であることから耐屈曲性が優れ、それによって高効率を得ることができる。

図２Ａ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３及び４Ａ乃至Ｊ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、ゴム成分と、図３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と、パラ系アラミド短繊維と、その他のゴム配合剤とを混練することにより、ゴム成分にナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維が分散した塊状の未架橋ゴム組成物の混練物を調製する。

次いで、その塊状の未架橋ゴム組成物の混練物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及びパラ系アラミド短繊維が配向したものとなる。

ここで、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１０００本以下である。

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ドベルトＢを得る。

なお、上記実施形態では、ダブルコグドＶドベルト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、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となるように設けられ、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）
以下の実施例１乃至３及び比較例１乃至４の架橋ゴム組成物を作製した。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％、ムーニー粘度：２７ＭＬ_１＋４（１２５℃））を投入するとともに、このゴム成分１００質量部に対して、ＦＥＦカーボンブラック（シーストＳＯ 東海カーボン社製）５０質量部、炭化水素系可塑剤（サンパー２２８０ サン石油社製）５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）１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、共架橋剤のトリメチロールプロパントリメタクリレート（ハイクロスＭ 精工化学社製）２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）３質量部を投入して混練した後、ゴム成分１００質量部に対して複合材料（ポリエチレン樹脂-ＰＥＴナノファイバ（ナノフロント）複合材料 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更に混練した。

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）３７質量部、及び架橋剤の有機過酸化物（パーヘキサ２５Ｂ-４０ 日本油脂社製、純度４０質量％）７．４質量部（有効成分３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。このシート状の架橋ゴム組成物を実施例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Ａ_１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。

実施例１の架橋ゴム組成物におけるナノファイバの体積分率Ｂ_１は０．８７体積％及びパラ系アラミド短繊維の体積分率Ｂ_２は１２．５体積％である。

＜実施例２＞
バンバリーミキサーに、ゴム成分のＥＰＤＭを投入するとともに、このゴム成分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）４０質量部、プロセスオイル１０質量部、加工助剤のステアリン酸０．２５質量部、加硫促進助剤の酸化亜鉛５質量部、共架橋剤のＮ，Ｎ’－ｍ－フェニレンビスマレイミド４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、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質量部を投入して混練した後、ゴム成分１００質量部に対して複合材料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更に混練した。

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２８質量部、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。このシート状の架橋ゴム組成物を実施例２とした。

実施例２の架橋ゴム組成物におけるナノファイバの体積分率Ｂ_１は１．０６体積％及びパラ系アラミド短繊維の体積分率Ｂ_２は１０．１１体積％である。

＜実施例３＞
バンバリーミキサーに、ゴム成分のＣＲ（スカイプレン５０５ 東ソー社製、ムーニー粘度４２ＭＬ_１＋４（１００℃））を投入するとともに、このゴム成分１００質量部に対して、ＦＥＦカーボンブラック５０質量部、エステル系可塑剤のＤＯＳ５．４質量部、加工助剤のステアリン酸０．６質量部、共架橋剤のＮ，Ｎ’－ｍ－フェニレンビスマレイミド６質量部、及び加硫促進剤のテトラメチルチウラムジスルフィド（ノクセラーＴＴ 大内新興化学工業社製）２質量部を投入して混練した後、ゴム成分１００質量部に対して複合材料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更に混練した。

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（テクノーラ 帝人社製）２６質量部、及び架橋剤の酸化マグネシウム（キョウワマグ１５０ 協和化学工業社製）５．４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。このシート状の架橋ゴム組成物を実施例３とした。

パラ系アラミド短繊維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の繊維径Ｄ_２は１２μｍである。繊維長Ｌ_２は３ｍｍである。

実施例３の架橋ゴム組成物におけるナノファイバの体積分率Ｂ_１は１．３９体積％及びパラ系アラミド短繊維の体積分率Ｂ_２は１２．４体積％である。

＜比較例１＞
パラ系アラミド短繊維として、ポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維に代えて、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を用いるとともに、その含有量を、ゴム成分１００質量部に対して２１．４質量部とし、且つ複合材料を用いなかったことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製した。このシート状の架橋ゴム組成物を比較例１とした。

＜比較例２＞
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含有量を、ゴム成分１００質量部に対して２２．１質量部とし、且つ複合材料を用いなかったことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製した。このシート状の架橋ゴム組成物を比較例２とした。

＜比較例３＞
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含有量を、ゴム成分１００質量部に対して４０質量部とし、且つ複合材料を用いなかったことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製した。このシート状の架橋ゴム組成物を比較例３とした。

＜比較例４＞
複合材料を用いなかったことを除いて実施例３と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製した。このシート状の架橋ゴム組成物を比較例４とした。

（試験方法）
実施例１乃至３及び比較例１乃至４のそれぞれの架橋ゴム組成物について、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列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_１を測定した。また、平均歪み５％、歪み振幅１％、周波数１０Ｈｚ、及び試験温度２５℃として引張方法により反列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_２を測定した。そして、列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_１の反列理方向の貯蔵たて弾性係数Ｅ’_２に対する比（Ｅ’_１／Ｅ’_２）を求めた。測定には、ＲＨＥＯＬＯＧＹ社の粘弾性試験機を用いた。

（試験結果）
試験結果を表１に示す。これによれば、ＥＰＤＭをゴム成分としてナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維を含有する実施例１及び２では、Ｅ’_１／Ｅ’_２が非常に高いことが分かる。このことから、これらを用いて、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、ＶベルトにおけるＶ側面を構成する部分を形成すれば、ベルト幅方向が相対的に高剛性であることからプーリからの側圧への対抗性が優れるとともに、ベルト長さ方向が相対的に低剛性であることから耐屈曲性が優れ、それによって高効率を期待することができる。一方、ナノファイバを含有しない比較例１乃至３では、実施例１及び２よりもＥ’_１／Ｅ’_２が低いことが分かる。

ＣＲをゴム成分とした場合でも、ナノファイバ及びパラ系アラミド短繊維を含有する実施例３では、Ｅ’_１／Ｅ’_２が非常に高いことが分かる。一方、ナノファイバを含有しない比較例４では、実施例３よりもＥ’_１／Ｅ’_２が低いことが分かる。

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

Claims (24)

1. ベルト本体の少なくとも一部分が、ゴム成分と、繊維径が１μｍ以下の合成繊維のナノファイバと、繊維径が１０μｍ以上のパラ系アラミド短繊維と、を含有するとともに、列理方向がベルト幅方向となるように設けられた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、前記パラ系アラミド短繊維の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して２０質量部よりも多く、且つ２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数の反列理方向の貯蔵たて弾性係数に対する比が１２以上である伝動ベルト。
2. 請求項１に記載された伝動ベルトにおいて、
   前記ナノファイバの繊維長の繊維径に対するアスペクト比が３００以上５０００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、
   前記パラ系アラミド短繊維の繊維長の繊維径に対するアスペクト比が３０以上５００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。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
   前記架橋ゴム組成物の２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数が９００ＭＰａ以上である伝動ベルト。
6. 請求項１乃至５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。
7. 請求項１乃至５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。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
   前記ゴム成分が、エチレン含量が４５質量部以上５５質量部以下であるとともに、ジエン成分がエチリデンノルボルネンであり、且つそのジエン含量が６質量％以上１２質量％以下であるＥＰＤＭを含む伝動ベルト。
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、
   前記ナノファイバの繊維径が３００ｎｍ以上である伝動ベルト。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記ナノファイバの繊維長が０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である伝動ベルト。
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。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維の繊維径が２０μｍ以下である伝動ベルト。
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、
    前記パラ系アラミド短繊維の繊維長が１ｍｍ以上１０ｍｍ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、
    前記パラ系アラミド短繊維の繊維長が前記ナノファイバの繊維長よりも長い伝動ベルト。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維の繊維径の前記ナノファイバの繊維径に対する比が１０以上７０以下である伝動ベルト。
16. 請求項１乃至１５のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維の繊維長の前記ナノファイバの繊維長に対する比が１．１以上５以下である伝動ベルト。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維のアスペクト比の前記ナノファイバのアスペクト比に対する比が０．１以上０．５以下である伝動ベルト。
18. 請求項１乃至１７のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維がポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維を含む伝動ベルト。
19. 請求項１乃至１８のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記架橋ゴム組成物における前記パラ系アラミド短繊維の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以下である伝動ベルト。
20. 請求項１乃至１９のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記パラ系アラミド短繊維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１０以上１６以下である伝動ベルト。
21. 請求項１乃至２０のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記架橋ゴム組成物における前記ナノファイバ及び前記パラ系アラミド短繊維の含有量の和が、前記ゴム成分１００質量部に対して２４質量部以上４５質量部以下である伝動ベルト。
22. 請求項１乃至２１のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記架橋ゴム組成物の２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数の反列理方向の貯蔵たて弾性係数に対する比が２０以下である伝動ベルト。
23. 請求項１乃至２２のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記架橋ゴム組成物の２５℃における列理方向の貯蔵たて弾性係数が１２５０ＭＰａ以下である伝動ベルト。
24. 請求項１乃至２３のいずれかに記載された伝動ベルトにおいて、
    前記架橋ゴム組成物の２５℃における反列理方向の貯蔵たて弾性係数が５０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下である伝動ベルト。

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