JP2004316905A - 高分子量ポリアクリロニトリル短繊維を含む動力伝達用ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】優れた機械的緒性質を有する繊維充填量の少ない動力伝達用エンドレスベルトの提供。
【解決手段】（１）テンション部分、
（２）クッション部分および
（３）前記テンション部分とクッション部分の間に配置された荷重支持部分
を有する動力伝達用エンドレスベルトであって、
（ａ）架橋ゴムおよび
（ｂ）１から５０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバ
を含むエラストマー組成物からなる動力伝達用エンドレスベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は、架橋ゴムおよび１から５０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含む、遊離基または硫黄により硬化されたエラストマー組成物により特徴づけられる動力伝達用ベルトに関する。

特許文献１は、エラストマーおよび約１２ミクロンまでの小さな直径のマイクロデニールアクリル繊維を含む繊維強化材料を開示している。

特許文献２は、フィブリル化ポリアルリロニトリル短繊維がゴムに均一に分散された短繊維強化ゴム、およびその製造方法を開示している。

特許文献３は、その成分としてフィブリル化有機合成ポリマー、有機合成ポリマーのステープル、および有機合成ポリマー粒子を含む摩擦材料の調製におけるドライブレンドの製造方法を開示している。
米国特許第５，２７２，１９８号 米国特許第５，３７６，７２６号 米国特許第５，８８９，０８０号

すなわち本発明は、
（１）テンション部分、
（２）クッション部分および
（３）前記テンション部分とクッション部分の間に配置された荷重支持（ｌｏａｄ−ｃａｒｒｙｉｎｇ）部分を有する動力伝達用エンドレスベルトであって
（ａ）架橋ゴムおよび
（ｂ）１から５０ｐｈｒの短い高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバ
を含むエラストマー組成物からなる動力伝達用エンドレスベルトである。

本発明は、改良された新規な動力伝達用ベルトに関する。動力伝達用ベルトの従来タイプの２つのデザインに従って、本発明の動力伝達用ベルトを具体的に示す。第１のデザインでは、クッション部分が高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバで強化される。第２のデザインでは、荷重支持および／またはテンション部分が高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバで強化される。

ここで、動力伝達用エンドレスベルトの構造、すなわち参照番号２０により表される本発明のベルトを示す図１を参照しつつ説明する。ベルト２０は、当技術分野において知られている技術に従って、共同シーブ（綱車）で使用するのに特に適している。ベルトは、ショートセンタドライブ、運動用器具、自動車駆動機構、農機具、いわゆるトルク検出ドライブ、変動するベルトテンションの衝撃荷重がベルトに加わる用途、変化する速度でベルトが運転される用途、ベルトがそのテンションを調節するためにバネ荷重式である用途などで使用するのに特に適している。

ベルト２０はテンション部分２１、クッション部分２３、およびテンション部分２１とクッション部分２３の間に配置される荷重支持部分２５を備える。ベルト２０は、複数のリブ２９すなわちＶ部を備える駆動表面２８があってもよい。図１のベルト２０には裏打ち布３０があるが、裏打ち布の替わりに、繊維充填ゴムを用いてもよい。裏打ち布３０は、２方向性の不織布、織布または編物でもよい。布裏打ち布層３０は、擦化処理され、浸漬処理され、散布処理され、塗布またはラミネートされてもよい。

荷重支持部分２５は、当分野の技術者によく知られている技術に従ってエラストマーのクッションすなわちマトリックス３３中に適切に埋め込まれている、荷重支持コード３１またはフィラメントの形態の荷重支持手段を有する。コード３１またはフィラメントは、当技術分野において知られており用いられる任意の適切な材料からなる。このような材料の代表的な例としては、アラミド、ガラス繊維、ナイロン、ポリエステル、コットン、スチール、炭素繊維およびポリベンゾオキサゾールが挙げられる。

図１のベルト２０の駆動表面２８は、マルチＶ溝である。他の実施形態によれば、本発明のベルトには、ベルトの駆動表面が平坦なもの、単一Ｖ溝のものおよび歯付きのベルトも含まれることが想定されている。歯付きの代表例には、台形または曲線の歯をもつベルトがある。歯のデザインは、米国特許第５，２０９，７０５号および５，４２１，７８９号に示されるようなヘリカルオフセット歯の形であってもよい。

図１のベルト２０は１つの駆動表面２８をもつ。しかし、ベルトは、両面ベルトのように、２つの駆動表面（示されていない）をもちうることが、本発明では想定されている。好ましくは、ベルト２０は１つの駆動表面をもつ。

テンション部分２１、クッション部分２２および荷重支持部分２３に用いられるエラストマー組成物は、同じであっても異なっていてもよい。

テンション部分２１、荷重支持部分２３および／またはクッション部分２２に用いられるエラストマー組成物は、架橋されたエラストマーまたはゴムを含有する。このようなゴムは、エチレンα−オレフィンゴム、シリコーンゴム、ポリクロロプレン、ポリブタジエン、エピクロルヒドリン、アクリロニトリルゴム、水素化アクリロニトリルゴム、不飽和カルボン酸エステル亜鉛塩グラフト水素化ニトリルブタジエンエラストマー、天然ゴム、合成シス−１，４−ポリイソプレン、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマーおよびターポリマー、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、トランス−ポリオクテナマー、ポリアクリルゴム（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ｒｕｂｂｅｒ）、非アルキル化ｃｉｓ−１，４−ポリブタジエン、およびこれらの混合物からなる群から選択することができる。他の実施形態では、前記のゴムはＥＰＤＭ、水素化アクリロニトリルゴム、天然ゴム、ポリブタジエンまたはスチレン−ブタジエンゴムである。もっと別の実施形態では、エラストマー組成物は、スチレン−ブタジエンゴムと天然ゴム、またはポリブタジエンと天然ゴムを含有する。

エチレンα−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとプロピレンの単位（ＥＰＭ）、エチレンとブテンの単位、エチレンとペンテンの単位もしくはエチレンとオクテンの単位（ＥＯＭ）からなるコポリマー、ならびにエチレンとプロピレンの単位および不飽和成分（ＥＰＤＭ）、エチエンとブテンの単位および不飽和成分、エチレンとペンテンの単位および不飽和成分、エチレンとオクテンの単位および不飽和成分からなるターポリマー、さらにこれらの混合物が挙げられる。ターポリマーの不飽和成分としては、適当な非共役ジエンを用いることができ、例えば１，４−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンまたはエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）が挙げられる。本発明において好ましいエチレンα−オレフィンエラストマーは、約３５重量パーセントから約９０重量パーセントのエチレン単位、約６５重量パーセントから約５重量パーセントのプロピレンもしくはオクテン単位、および０から１０重量パーセントの不飽和成分を含む。より好ましい実施形態では、エチレンα−オレフィンエラストマーは、約５０重量パーセントから約７０重量パーセントのエチレン単位を含み、また最も好ましい実施形態では、エチレンα−オレフィンエラストマーは、約５５重量パーセントから約７５重量パーセントのエチレン単位を含む。最も好ましいエチレンα−オレフィンエラストマーはＥＰＤＭである。

架橋エラストマー組成物は、１から５０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリル短繊維を含有する。別の実施形態では、１から２０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリル繊維が存在する。別の実施形態では、１から１０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリル繊維が存在する。高分子量ポリアクリロニトリル繊維を含む架橋エラストマーは、テンション部分、荷重支持部分および／またはクッション部分に使用しうる。

エラストマー組成物は高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含有する。「高分子量」とは、少なくとも約１５０，０００の重量平均分子量を意味する。「ステープル」とは、繊維がフィブリル化されておらず、実質的に円形または非円形でもよいほぼ一定の断面をもつことを意味する。好ましくは、ステープルファイバは、１）熱安定性を向上させるための添加剤を含むか、または２）最小モジュラスが５．５ＧＰａ、最小重量平均分子量が１５０，０００の高モジュラス／高分子量であるアクリルのステープルファイバである。

本発明において有用な繊維は、熱安定性を向上させるために、シアノグアニジン（ＤＩＣＹ）、金属塩、Ｎ−置換マレイミドなどの添加剤を含みうる。

アクリロニトリル含量が少なくとも約８５％（重合前混合物の全モノマー含量に対するアクリロニトリルモノマー含量の重量に基づく）のポリマーから、好適な高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを製造することができる。アクリロニトリル含量が約８９％を超えるポリマーから好適な繊維を製造することもできる。好適なコモノマーとして、約８．５重量％のレベルで存在しうるメタクリル酸メチルまたは酢酸ビニルが挙げられる。

好適な別の高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバは、アクリロニトリル／メタクリル酸メチルまたは酢酸ビニルが９０／１０のコポリマーと、アクリロニトリル／メタクリル酸メチルまたは酢酸ビニルが９３／７のコポリマーとの５０／５０混合物からなる、ランダムな２成分繊維から製造されるものである。他のコモノマーを用いることもできる。当分野の技術者は、簡単な実験により、このような他のモノマーの相溶性を容易に決めることができる。また、アクリル繊維はホモポリマーであってもよい。

好適な高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバ成分は捲縮されていても、または非捲縮であってもよい。

好適な高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバは５．５ＧＰａから１６．５ＧＰａのモジュラス、１５０，０００から５００，０００の重量平均分子量ならびに１．１から１．２の比重を有している。好適な繊維は、約５から１５ミクロンの範囲の直径、ならびに約０．５から約１５ｍｍの長さを有している。

好適な高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバの１つが、スターリングファイバース社からＣＴＦ ５２５として入手できる。ＣＴＦ ５２５の典型的な物理的性質を、以下の表に記載する。

表Ａ
典型的な物理的性質
ＣＴＦ５２５ ポリアクリロニトリルステープルファイバ

色 クリーム色
断面 ほぼ円形
密度 約１．１８ｇｍ／ｃｍ³
長さ 約０．５〜１０ｍｍ
直径 約１２ミクロン
デニール 約１．２ｄｔｅｘ（１．１デニール）
引張り強さ 約１１００ＭＰａ
モジュラス 約１３．８ＧＰａ
伸び 約１２％

ベルトのテンション部分２１、クッション部分２３および／または荷重支持部分２２に、架橋エラストマーおよび高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含むエラストマー組成物を使用することができる。好ましくは、エラストマー組成物をクッション部分２３に使用する。

硫黄、ＵＶ硬化あるいは過酸化物硬化系により、高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含むエラストマー組成物を架橋することができる。使用しうる過酸化物のよく知られた種類には、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイドおよびパーオキシケタールが含まれる。具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−アミルパーオキシ）シクロへキサン、エチル−３，３−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブチレート、エチル−３，３−ジ（ｔ−アミルパーオキシ）ブチレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、α、α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ｔ−ブチルパーベンゾアート、４−メチル−４−ｔ−ブチルパーオキシ−２−ペンタノンおよびこれらの混合物が挙げられる。好ましい過酸化物は、α、α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンである。過酸化物の典型的な量は、１から１２ｐｈｒ（過酸化物の活性部分に基づいて）の範囲である。好ましくは、過酸化物の量は２から６ｐｈｒの範囲である。

遊離基架橋反応の際には、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）が存在する。架橋助剤は、遊離基開始剤と共に用いられて加硫特性を向上させる、単官能または多官能の不飽和有機化合物である。代表例としては、有機アクリレート、有機メタクリレート、ジビニルエステル、ジビニルベンゼン、ビス−マレイミド、シアヌル酸トリアリル、ポリアルキルエーテルおよびエステル、α−β不飽和有機酸の金属塩ならびにこれらの混合物が挙げられる。架橋助剤はある範囲のレベルで存在しうる。一般的に、架橋助剤は０．１から４０ｐｈｒの範囲の量で存在する。好ましくは、架橋助剤は２から１５ｐｈｒの範囲の量で存在する。

前記のように、架橋助剤の１つの種類はアクリレートおよびメタクリレートである。このような架橋助剤の代表例としては、２、３、４および５官能のアクリレート、２、３、４および５官能のメタクリレートならびにこれらの混合物が挙げられる。このような架橋助剤の具体例には、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、アルコキシ化ジアクリレート、アルコキシ化ノニルフェノールアクリレート、アリルメタクリレート、カプロラクトンアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノール、メタクリレートジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、エトキシ化テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、高プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、オクチルデシルアクリレート、ペンタアクリレートエステル、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシ化アリルメタクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、トリデシルアクリレート、トリデシルメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、３官能アクリレートエステル、３官能メタクリレートエステル、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、およびトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリメタクリレートが挙げられる。

前記α、β−不飽和有機酸の金属塩としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、エタクリル酸、ビニルアクリル酸、イタコン酸、メチルイタコン酸、アコニット酸、メチルアコニット酸、クロトン酸、α−メチルクロトン酸、ケイ皮酸および２，４−ジヒドロキシケイ皮酸を含む酸の金属塩が挙げられる。金属としては、亜鉛、カドミニウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムまたはアルミニウムが用いられる。ジアクリル酸亜鉛およびジメタクリル酸亜鉛が好ましい。

コーティング層に使用するエラストマー組成物は硫黄加硫剤を用いて硬化させることができる。適切な硫黄加硫剤の例としては、単体の硫黄（遊離硫黄）または硫黄供与（ｓｕｌｆｕｒ−ｄｏｎａｔｉｎｇ）加硫剤、例えば、アミンジスルフィド、高分子量ポリスルフィドまたは硫黄オレフィン付加物が挙げられる。好ましくは、硫黄加硫剤は単体の硫黄である。硫黄加硫剤の量は、コーティングの残りの成分と用いられる硫黄加硫剤の具体的な種類により決まる。一般に、硫黄加硫剤の量は、約０．１から約８ｐｈｒの範囲であり、約１．０から約３の範囲が好ましい。

コーティングの加硫に必要な時間および／または温度を調節するために、促進剤を用いることができる。当分野の技術者に知られているように、約０．２から約３．０ｐｈｒの範囲の量で存在する単一の促進剤を用いることができる。別法として、通常大量（０．３から約３．０ｐｈｒ）に用いられる主促進剤、ならびに、ゴム原料の性質を活性化し向上させるための通常少量（０．０５から約１．５０ｐｈｒ）用いられる副促進剤からなる、２種以上の促進剤の組合せを用いてもよい。これらの促進剤の組合せは、最終的な性質に相乗的な効果を生じさせることが知られており、どちらかの促進剤を単独で使用して作り出されるものより幾分か優れている。通常の加工の温度では変化しないが普通の加硫温度で十分な硬化を生じさせる遅延作用促進剤も用いられることが知られている。好適なタイプの促進剤としては、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカルバメートおよびザンテートが挙げられる。好適な具体的化合物の例としては、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、４，４’−ジチオジモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジ−メチル−Ｓ−ｔｅｒｔ−ブチルスルフェニルジチオカルバメート、テトラメチルチウラムジスルフィド、２，２’−ジベンゾチアジルジスルフィド、ブチルアルデヒドアニリン、メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドが挙げられる。好ましくは、促進剤はスルフェンアミドである。

スコーチ防止剤として知られる配合材料が一般に用いられる。無水フタル酸、サリチル酸、酢酸ナトリウムおよびＮ−シクロヘキシルチオフタルイミドが知られている防止剤である。防止剤は一般に約０．１から０．５ｐｈｒの範囲の量で用いられる。

通常のカーボンブラックもまた組成物に含有させることができる。このようなカーボンブラックは、５から２５０ｐｈｒの範囲の通常の量で用いられる。好ましくは、カーボンブラックは２０から１００ｐｈｒの範囲の量で用いられる。使用しうるカーボンブラックの代表例としては、それらのＡＳＴＭの呼称、Ｎ１１０、Ｎ１２１、Ｎ２４２、Ｎ２９３、Ｎ２９９、Ｎ３１５、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｍ３３２、Ｎ３３９、Ｎ３４３，Ｎ３４７、Ｎ３５１、Ｎ３５８、Ｎ３７５、Ｎ５５０、Ｎ５８２、Ｎ６３０、Ｎ６２４、Ｎ６５０、Ｎ６６０、Ｎ６８３、Ｎ７５４、Ｎ７６２、Ｎ９０７、Ｎ９０８、Ｎ９９０、Ｎ９９１により知られているもの、およびこれらの混合物が挙げられる。

前記ゴム組成物は、様々な成分ゴムと、例えば、硬化助剤、オイル、粘着付与樹脂を含む樹脂および可塑剤などの加工添加剤、フィラー、顔料、脂肪酸、ワックス、抗酸化剤ならびに抗オゾン剤などの様々な通常使用される添加材料とのミキシングのような、ゴムのコンパウンディング技術において広く知られている方法によりコンパウンド化されるであろうということが、当業者により容易に理解される。前記の添加剤が適宜選択され、一般に通常の量で使用される。

粘着付与樹脂が用いられる場合の典型的な量は、約０．５から約１０ｐｈｒ、通常約１から約５ｐｈｒである。加工助剤の典型的な量は、約１から約５０ｐｈｒである。このような加工助剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ナフテンおよび／またはパラフィンプロセスオイルが挙げられる。抗酸化剤の典型的な量は約１から約５ｐｈｒである。代表的な抗酸化剤はトリメチル−ジヒドロキノリンである。脂肪酸が用いられる場合の代表的な量は、約０．５から約３ｐｈｒであり、その例としてステアリン酸が挙げられる。ワックスの典型的な量は約１から約５ｐｈｒである。マイクロクリスタリンおよびカルナバワックスが用いられることが多い。可塑剤が用いられる場合の典型的な量は１から１００ｐｈｒである。このような可塑剤の典型的な例としては、セバシン酸ジオクチル、塩素化パラフィンなどが挙げられる。

本発明の動力伝達用ベルトを製造するためのゴム組成物の強度および一体性を向上させるために、様々なカーボンブラック以外のフィラーおよび／または強化剤（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を添加することができる。強化剤の例はシリカである。本組成物ではシリカを、ゴム１００重量部に対して約０から８０部、好ましくは約１０から２０部の量で用いることができる。他のカーボンブラック以外のフィラーを用いることもでき、これらに限定されないが、クレー、薄片状クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、デンプン、および木粉が挙げられる。

短く切断された高分子量ポリアクリロニトリルのステープルファイバ以外に、エラストマー組成物は、他の繊維またはフロックも含みうる。エラストマー混合物全体に分散させる、使用してもよい他の繊維またはフロックは、何らかの適切な材料であってよく、好ましくは、コットンまたは、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ＰＴＦＥ等の適当な合成物質からなる繊維、ガラス繊維などの非金属繊維である。各繊維は、０．００１インチから０．０５０インチ（０．０２５ｍｍから１．３ｍｍ）の間の範囲の直径と、０．００１インチから０．５インチ（０．０２５ｍｍから１２．５ｍｍ）の間の範囲の長さを有する。１から５０ｐｈｒの範囲の量で繊維を用いることができる。

前記のもの以外に、エラストマー組成物には固体無機潤滑剤が使用できる。このような潤滑剤の代表的な例としては、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ、二セレン化モリブデン、グラファイト、三酸化アンチモン、二硫化タングステン、タルク、マイカ、二セレン化タングステンおよびこれらの混合物が挙げられる。このような固体無機潤滑剤を使用する場合の量は通常、１から２５ｐｈｒの範囲である。

ゴム混合技術の分野の技術者に知られている方法によって、ゴム組成物の混合を実施することができる。例えば、成分を１段階で混合してもよいが、通常少なくとも２段階、すなわち、少なくとも１つの非生産的段階とそれに続く生産的（ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ）混合段階で混合される。加硫剤を含む最後の硬化剤は、慣習的に生産的混合段階と呼ばれる最終段階で通常混合され、そこでは先行する非生産的混合段階の混合温度より低いある温度、すなわち最高限界温度で混合が通常行われる。

ベルトに使用されるゴム組成物の硬化は一般に、約１６０℃から１９０℃の範囲の慣用的温度で実施される。好ましくは、硬化は約１７０℃から１８０℃の範囲の温度で行われる。

図２を参照しつつ説明するが、ここには、別の実施形態による動力伝達用エンドレスベルト５０が示されている。図１のベルト２０と同様に、ベルト５０は、テンション部分５１、クッション部分５３、およびテンション部分５１とクッション部分５３の間に配置される荷重支持部分５５を備える。図２のベルト５０は、複数のリブ５９すなわちＶ部と裏打ち布６０を有する。荷重支持部分５５は、エラストマーマトリックス６３に埋め込まれた荷重支持コード６１またはフィラメントの形態の荷重支持手段を有する。クッション部分５３にあるエラストマーコンパウンドは、高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含んでいるように描かれている。

当分野の技術者に知られているように、ドラム装置上で動力伝達用ベルトを製造することができる。最初に、裏打ちがシートとしてドラム上に当てられる。次に、テンション部分がシートとして付けられ、続いてドラム上にコードまたはテンシル部材が螺旋状に巻き付けられる（荷重支持部分）。その後、クッション部分が付けられ、必要であれば続いて布が付けられる。組み上げられたラミネートすなわちスラブとドラムはモールドに入れられ、硬化される。硬化後に、当分野の技術者に知られている方法で、スラブにリブが切り込まれ、スラブはベルトに切断される。

本発明は以下の非限定的な実施例によりさらに例示される。

以下の実施例では、未硬化および成形コンパウンドについて物理的試験を実施した。加硫ゴムの性質を以下の試験法に従って測定した：ＭＤＲ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｄｉｅ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）はＡＳＴＭ Ｄ５２８９−９５；硬度はＡＳＴＭＤ２２４０−９７；比重はＡＳＴＭ Ｄ２９７−９３；打抜型Ｃでの引裂強さはＡＳＴＭ Ｄ６２４−９８；引張り特性はＡＳＴＭ Ｄ４１２−９８ａ、但し、ベルトの繊維充填に合わせるためにグリップの引き離し速度を１５２ｍｍ／分に変更（米国特許第５，６１０，２１７号を参照）；また動的試験データはＡＳＴＭ Ｄ５９９２−９６。繊維の配向は、「順」方向（流れ方向）の物理的性質と、「交差」方向（流れ方向に垂直）の物理的性質の比により評価した。

表１〜３に記載した材料を含むゴム組成物を、２つの別々の添加（混合）段階、すなわち、非生産的な１つの混合段階と生産的な１つの混合段階を経て、ＢＲバンバリ（商標）ミキサで調製した。試料は表１〜３の成分以外に、通常の配合成分、例えばプロセスオイル、硫黄または過酸化物、ステアリン酸、酸化亜鉛、劣化防止剤および（複数の）促進剤も含んでいた。各実施例中の組成物は、表１〜３に示されるように、短く切断された繊維の存在以外は同じであった。

試料を適切な条件である１５１℃または１７１℃で約２０〜３０分間硬化させた。動的性質の試験試料についてはさらに１５分硬化させた。

実施例１
ＥＰＤＭでのＨＭＷ ＰＡＮとアラミドの比較
この実施例では、高分子量ポリアクリロニトリル繊維（試料３）について、過酸化物硬化ＥＰＤＭゴムコンパウンドで評価した。コントロール試料１、２、および４は様々な通常のアラミド短繊維を含んでいた。

実施例２
ネオプレンでのＨＭＷ ＰＡＮとアラミドの比較
この実施例では、短く切断された高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを、ポリクロロプレンゴムコンパウンドで評価し、通常のアラミド短繊維を含む同様のコンパウンドと比較した。

実施例３
ＳＢＲ／ＮＲでのＨＭＷ ＰＡＮとＬＭＷ ＰＡＮの比較
この実施例では、高分子量ポリアクリロニトリル繊維を、硫黄硬化のスチレン−ブタジエンおよび天然ゴムのコンパウンドで評価し、通常の低分子量ポリアクリロニトリル短繊維が含まれる同様のコンパウンドと比較した。

実施例３のデータは、高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含むゴム組成物で、より大きな動的剛性が得られることを示している。動的剛性はベルトのダレ（ｒｏｌｌ ｏｖｅｒ）に対する耐性の良い予測になる値であるため、動的剛性の大きな値は、ベルトのコンパウンドでは望ましい。さらにデータは、繊維の配向に実質的に平行な方向で、伸びが小さい時に、高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバを含むゴム組成物の場合に、モジュラスがより大きいことを示している。こうして、伸びが小さい時の同じモジュラス値を、高分子量ポリアクリロニトリル繊維を用いて製造されたベルトでは、低分子量ポリアクリロニトリルの場合に必要とされるものより少ない繊維を用いて得ることができる。別の言い方をすると、繊維の充填が等レベルでは、高分子量ポリアクリロニトリル繊維を含む試料は、低分子量ポリアクリロニトリルで同様に充填された試料より、より大きな動的剛性、モジュラス、および硬度を示す。同様に、物理的性質が等しい場合に、低分子量繊維に対して、高分子量繊維の充填の必要量はより少ない。ゴム組成物の他の成分に比較して繊維の価格が高いことを考慮すると、このことにより、かなりのコスト低減になりうる。高分子量繊維を用いて製造された試料はまた、低分子量ポリアクリロニトリル繊維のものより、耐圧縮永久ひずみ性に優れており、ミキシング、カレンダ加工、押出加工、および成形での剪断力に対してより耐性がある。さらに、高分子量繊維を用いて製造されたコンパウンドは、低分子量ポリアクリロニトリルを用いて製造されたコンパウンドより、カレンダおよび押出機などの装置により加工する際に、より容易に配向する。

本発明の動力伝達用エンドレスベルトの一実施形態を示す模式断面図である。 本発明の動力伝達用エンドレスベルトの一実施形態を示す模式断面図である。

符号の説明

２０ 本発明のベルト
２１ テンション部分
２３ クッション部分
２５ 荷重支持部分
２７ 駆動表面
２８ 駆動表面
２９ リブ
３０ 裏打ち布
３１ 荷重支持コード
３３ エラストマーのクッションすなわちマトリックス
５０ 本発明の別のベルト
５１ テンション部分
５３ クッション部分
５５ 荷重支持部分
５７ 駆動表面
５９ リブ
６０ 裏打ち布
６１ 荷重支持コード
６３ エラストマーマトリックス
６５ 高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバ

Claims (3)

1. （１）テンション部分、
   （２）クッション部分および
   （３）前記テンション部分とクッション部分の間に配置された荷重支持部分
   を有する動力伝達用エンドレスベルトであって、
   （ａ）架橋ゴムおよび
   （ｂ）１から５０ｐｈｒの高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバ
   を含むエラストマー組成物からなる動力伝達用エンドレスベルト。
2. 前記高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバが、５．５から１６．５ＧＰａのモジュラスをもつ請求項１に記載の動力伝達用エンドレスベルト。
3. 前記高分子量ポリアクリロニトリルステープルファイバの重量平均分子量が、１５０，０００から５００，０００である請求項１に記載の動力伝達用エンドレスベルト。
   

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