JP2005126642A - 伝動ベルト用ゴム組成物及び伝動ベルト - Google Patents

伝動ベルト用ゴム組成物及び伝動ベルト Download PDF

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Abstract

【課題】水素化ニトリルゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを組み合わせて、摩擦伝動ベルト又は歯付ベルト用を製作するにあたり、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性及び加工性をバランス良く改善する。
【解決手段】エチレン-α-オレフィンエラストマーによる海相に水素化ニトリルゴムが島相となって分散した海島構造を採用するとともに、不飽和カルボン酸金属塩を上記海相と島相とに高い分散度をもって存在させるようにした。
【選択図】 図１０

Description

本発明は伝動ベルト用ゴム組成物、該ゴム組成物の製造方法、及び該ゴム組成物を用いた伝動ベルトに関する。
伝動ベルトは、プーリとの摩擦力を利用して伝動する摩擦伝動ベルトと、プーリとの物理的な噛合いを利用して伝動する歯付ベルトとに大別される。
摩擦伝動ベルトには、伝統的な平ベルトをはじめ、自動車用エンジンの補機駆動用のポリＶベルト、２輪車等の変速用に用いられているシングルコグドＶベルトやダブルコグドＶベルトに代表されるローエッジＶベルト、自動車用乾式ＣＶＴ（無段変速機）ユニットに用いられているハイブリッドＶベルト（左右一対の張力帯に複数のブロックがベルト長さ方向に所定ピッチで且つ所定間隔をあけて係止されている。）等、多種多様なタイプのものが存在する。
いずれのタイプの摩擦伝動ベルトにおいても近年は、省スペースの要求からベルトの小幅化が進み、ベルト単位幅あたりに伝動できる負荷に対する要求が益々高まる一方、使用温度の上昇等、使用環境が厳しくなる中での耐久性の向上が求められている。そのため、摩擦伝動に用いるゴム材料には、耐熱老化性、耐クラック性、低永久歪性、高弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性、良加工性等の特性バランスが要求される。特に、基本機能である高負荷伝動能力を達成する為には、ゴム組成物には架橋後に高弾性率を有することが要求される。
このような要求に対して、従来、ジメタクリル酸亜鉛やジアクリル酸亜鉛に代表される不飽和カルボン酸の金属塩モノマーで補強されたパーオキサイド架橋系の水素化ニトリルゴムが用いられてきた（特許文献１参照）。この水素化ニトリルゴムの場合、上記金属塩モノマーの量が多くなる程、ゴム材料の弾性率は高くなり、高負荷を伝動するのには有利になるが、ゴムの耐熱老化性、耐クラック性が悪化し、永久歪が大きくなる傾向がある。従って、伝動ベルトの用途に応じて、要求される伝動能力や耐熱性、耐クラック性、低永久歪性を考慮して不飽和金属塩モノマーの添加量の最適点を見つけ実用化が図られている。
また、近年は、上記の要求特性に加え、特に北米や北欧のような寒冷地でのベルト耐久性を満足した全世界で使用可能な伝動ベルトが望まれている。これに対して、耐熱性と耐寒性の特性を兼ね備えた伝動ベルト用のゴム材料として、エチレン-プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン-プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、エチレン-オクテンコポリマー等のエチレン-α-オレフィンエラストマーが注目されている。
例えば、エチレン含量が約７０モル％以下のエチレン-α-オレフィンエラストマーに不飽和カルボン酸の金属塩モノマーを配合し、或いはエチレン含量が７５モル％以上のエチレン-α-オレフィンエラストマーに不飽和カルボン酸の金属塩モノマーを配合して、弾性率を高めたゴム組成物が知られている（特許文献２参照）。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマー１００重量部あたり不飽和カルボン酸の金属塩を３２〜１００重量部配合してゴム弾性率を高めることも知られている（特許文献３参照）。
また、ジエン系ゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを組み合わせることも知られている（特許文献４参照）。この文献には、エチレン-α-オレフィンエラストマー１００重量部あたり約２５〜８５重量部のジメタクリル酸亜鉛と過酸化物とを配合することにより、耐寒性と高弾性率とを付与し、さらに天然ゴム、SBR、NBR, CRといったジエン系ゴムを配合することが記載されている。
また、水素化ニトリルゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを組み合わせることも知られている（特許文献５参照）。この文献には、水素化ニトリルゴムなどのエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和共重合ゴム１０〜４０重量％とポリエチレン系ポリマー９０〜６０重量％からなるポリマー成分１００重量部に対してジメタクリル酸亜鉛などのエチレン系不飽和カルボン酸金属塩１０〜８０重量部、有機過酸化物０．２〜１０重量部からなるゴム組成物の加硫物が低永久伸びで耐オゾン性、耐寒性、強度特性に優れていることが記載されている。ポリエチレン系ポリマーとしては、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、エチレン-オクテンコポリマーの群よりなるエチレン-α-オレフィンエラストマーが開示されている。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマー１００重量部あたり約１〜３０重量部の不飽和カルボン酸金属塩を配合してゴムを補強すること、さらに、水素化ニトリルゴムを２５重量部までブレンドすることも知られている（特許文献６参照）。
また、４１〜４９重量部のエチレン-α-オレフィンエラストマーと５９〜６１重量部の水素化ニトリルゴムからなるベース配合に５〜８０．５重量部の不飽和カルボン酸金属塩を配合することも知られている（特許文献７参照）。
一方、歯付ベルトは、コピー機やプリンター等の事務機器に使用されるものから、射出成形機等の一般産業用機器に使用されるものや、自動車用エンジンのオーバヘッドカム、燃料噴射ポンプ、ウォータポンプ、オイルポンプ等を駆動するのに使用されるもの等、多種多用なタイプのものが存在するが、一つの方向性としては、高温下で高負荷伝動をするタイプのものが望まれている。
例えば、前述のオーバヘッドカム、燃料噴射ポンプ、ウォータポンプ、オイルポンプ等を駆動する歯付ベルトには、エンジンの高出力化、雰囲気温度の上昇等、使用環境が年々厳しくなってきていることを背景として、優れた高負荷伝動能力が要求され、且つ摩擦伝動ベルトと同様、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性等の特性が要求されている。自動車用のみならず、射出成形機等に一般産業用に使用される歯付ベルトも、近年は高負荷での伝動能力が要求されている。
歯付ベルトに加わる負荷が大きくなると、歯部にかかるせん断応力が大きくなるため、歯ゴムのクラックやセパレーションにより歯欠け寿命が短くなる問題がある。これに対し、ベルト歯部の剛性を向上させればその耐久性が高まることはわかっているが、ベルト歯部の剛性を向上させる為には歯部を構成するゴムの弾性率を上げる必要がある。
そこで従来より高負荷伝動用歯付ベルト用ゴム材料として、高弾性率、耐熱性、高強度、耐摩耗性等の特性を兼ね備えた、水素化ニトリルゴムを不飽和カルボン酸金属塩で補強したゴム組成物が多く提案されている（特許文献８参照）。
また、不飽和カルボン酸金属塩で補強した水素化ニトリルゴムとして市販されているものには、例えば日本ゼオン社製のゼオフォルテZSC（商品名）やバイエル社製のTherban ART（商品名）がある。このような不飽和カルボン酸金属塩で補強された水素化ニトリルゴムは、高弾性率、耐熱性、耐油性を兼ね備えており、歯ゴムのゴム組成物に用いることにより、歯の耐久性は著しく向上する。
その反面、以下の問題点が指摘される。
１）極性の高いゴムである為、低温下での耐クラック性が不充分である。
２）不飽和カルボン酸金属塩の持つ、イオン結合的な性質から、ゴムの圧縮永久歪が大きく、歯部の永久変形による、ベルトの見かけ伸びが大きくなる。
これに対して、水素化ニトリルゴムのアクリロニトリル結合量を１０〜３０％に低下させたり、可塑剤を増量することで、ガラス転移点温度を低下させることが提案されている（特許文献９参照）。
また、伝動ベルト用のゴム組成物には、上述の如き特性のバランスに加えて、混練加工性やロール加工性といったゴム加工性も良好であることが要求される。すなわち、伝動ベルトを構成するゴムには動的な変形時の自己発熱が小さいことが要求されるため、そのゴム組成物中のカーボンブラックやシリカ、炭酸カルシウム等の無機充填材の配合量は原料ゴム１００重量部あたり、５０重量部以下という低充填配合とする必要がある。しかし、低充填配合では、ゴム組成物をロールミルでシートに加工したとき、シート表面の平滑性が良くないという問題がある。さらに、短繊維状の有機充填材も一般に使用されており、その場合、ゴム組成物の流動性が極端に悪くなって混練時のゴム組成物のまとまりが悪くなり、その結果、ロールミルでの加工性も極端に悪くなる。
これに対して、上記低充填配合において短繊維を配合する伝動ベルト用ゴム組成物の加工性を改善するために、ムーニー粘度ＭＬ(1+4)１００℃が５０以下（１２５℃では約３３以下となる）いった低分子量の原料ゴム（エチレン-α-オレフィンエラストマー）を用いることが知られている（特許文献１０参照）。これによれば、未架橋ゴム組成物のゴム弾性が低下し、その流動性が高まるため、良好な混練加工性やロール加工性が得られる。また、一般には、伝動ベルト用のエチレン-α-オレフィンエラストマーのムーニー粘度ＭＬ(1+4)１２５℃は５０以下であり、加工性をさらに重視する場合はムーニー粘度ＭＬ(1+4)は４０以下とされる。
特開平５−２７２５９５号公報 特開平５−１７６３５号公報 国際公開第９７／２２６６２号パンフレット 特開昭６０−９２２３７号公報 特開平５−２７１４７５号公報 特表平９−５００９３０号公報 国際公開第９７／２２６６３号パンフレット 特開平１−３１１１５８号公報 特開２００２−１９４１４４号公報 特開２００２−８１５０６号公報
しかし、上記摩擦伝動ベルト用のゴム材に関し、水素化ニトリルゴムを不飽和カルボン酸金属塩で補強しても、−３５℃以下の低温での屈曲柔軟性を満たそうとすると、水素化ニトリルゴム中の結合アクリロニトリル量を低下させ、かつ、オイル等の可塑剤を多量に添加する必要があり、弾性率の低下や永久歪が大きくなるという弊害をもたらし、上述の伝動ベルトに要求される特性のバランスが取れなくなるという問題がある。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマーをベースとしたゴム材料に関しても、その弾性率を高める為にカーボンブラック等の充填剤を増量すると、ゴムの屈曲時の自己発熱が極端に大きくなると同時に耐クラック性が悪くなり実用に耐えないという問題がある。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマーに不飽和カルボン酸の金属塩モノマーを配合しても、高強度を得ることが難しい。これは、金属塩モノマーの分散性が悪いことが原因になっていると推定されている。また、弾性率は高くなっても、耐クラック性が極端に悪くなるという問題があり、屈曲性や低永久歪性は改善されない。耐クラック性が悪くなるのも金属塩モノマーの分散性が悪いことが起因していると考えられる。
エチレン-α-オレフィンエラストマーのエチレン含量を７５％以上にすると、高強度は得られるものの、高いエチレン含量に起因する低温での結晶化により、ベルトの低温での耐屈曲性が悪くなる。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマーに多量の不飽和カルボン酸の金属塩を配合すると、ゴムの弾性率が高くなりすぎ、耐クラック性の良好なゴムを得ることが難しい。仮に、可塑剤を多量に添加することにより耐クラック性を改良できたとしても、ゴムの圧縮永久歪が大きくなり、Ｖベルトの場合、プーリから受ける高い側圧に対して、クリープにより変形し易く、耐久性が得られない。
また、このようなエチレン-α-オレフィンエラストマーにジエン系ゴムを組み合わせても、永久歪の問題は改善されるものの、耐熱老化性が著しく悪化し、近年要求される高温での熱履歴に対して、耐えられる組成物とはなり得ない。
また、上述の如く、水素化ニトリルゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを組み合わせ、これにエチレン系不飽和カルボン酸金属塩を配合することも検討されているが、高負荷伝動用ベルトに適した、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性、加工性のバランスを得るために、当該ゴム成分とエラストマー成分との配合比、エラストマー成分の種類、結晶化度、分子量など、検討すべき条件が多く、最適条件を選定することが難しい。また、仮に最適条件を選定し得たとしても、常に安定した品質が得られるようにすることは難しい。
一方、歯付ベルトに関し、不飽和カルボン酸金属塩で補強された水素化ニトリルゴムの低温下での耐クラック性の問題を解決すべく、水素化ニトリルゴムのアクリロニトリル結合量を１０〜３０％に低下させると、圧縮永久歪が大きくなり、可塑剤を増量すると、圧縮永久歪は更に悪化するという、問題がある。
また、無機充填材を低充填配合とし且つ短繊維を混入したゴム組成物に関し、上述の如く原料ゴムのムーニー粘度ＭＬ(1+4)を低くすると、その加工性が改善されるが、架橋後の強度や耐疲労性、耐摩耗性を重視すると、エチレン-α-オレフィンエラストマーの分子量を高くする必要がある。その場合、加工性が犠牲になる。この加工性改善のためにオイルを添加すると、架橋後の弾性率を最適なものにするためにカーボンブラック等の充填材を多量に使用する必要を生じ、その結果、高充填配合となり、耐疲労性の悪化や動的変形時の自己発熱量の上昇等の弊害を招く。
すなわち、伝動ベルト用ゴム組成物のゴム原料としてエチレン-α-オレフィンエラストマーを採用した場合、架橋後のゴム物性と架橋前の加工性とを両立させることは非常に難しい問題である。
そこで、本発明は、水素化ニトリルゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを組み合わせて、摩擦伝動ベルト又は歯付ベルト用を製作するにあたり、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性及び加工性をバランス良く改善することを課題とする。
本発明は、このような課題に対して、エチレン-α-オレフィンエラストマーによる海相に水素化ニトリルゴムが島相となって分散した海島構造をとるとともに、不飽和カルボン酸金属塩を上記海相と島相とに分散させるようにした。
すなわち、本発明は、水素化ニトリルゴムと、エチレン-α-オレフィンエラストマーと、不飽和カルボン酸金属塩と、有機過酸化物とを含有する伝動ベルト用ゴム組成物であって、
上記エチレン-α-オレフィンエラストマーが海相を構成し、上記水素化ニトリルゴムが島相を構成した海島構造をとり、
上記不飽和カルボン酸金属塩は、ジメタクリル酸亜鉛又はジアクリル酸亜鉛であって、上記海相及び島相の各々において分散し、
上記水素化ニトリルゴムは、その結合アクリロニトリル量が３０質量％以下であり、
上記エチレン-α-オレフィンエラストマーは、そのエチレン含量が６０質量％以下のエチレン-プロピレンコポリマー又はエチレン-プロピレン-ジエンターポリマーであることを特徴とする。
上記構成により、伝動ベルトに要求される基本特性である、耐熱性、耐寒性及び耐クラック性と、高負荷伝動能力を発現する為の高弾性率との両立が可能となるとともに、ゴム加工性も得られる。
具体的に説明すると、本発明は、耐クラック性に優れたゴム材である水素化ニトリルゴムと、耐熱性及び耐寒性に優れたゴム材であるエチレン-α-オレフィンエラストマーとの組み合わせにより、耐熱性、耐寒性及び耐クラック性を得る一方、高弾性率を実現するためにこれらゴム材に不飽和カルボン酸金属塩を配合している。しかし、この配合の問題点は、水素化ニトリルゴム及びエチレン-α-オレフィンエラストマーのいずれも不飽和カルボン酸金属塩の配合により、弾性率は高まっても耐クラック性が低下する、ということであった。
そうして、本発明の重要な特徴は、上記問題を、上記海島構造の採用と、不飽和カルボン酸金属塩の高分散化とによって、解決した点にある。
まず、エチレン-α-オレフィンエラストマーを海相にしたのは、このエチレン-α-オレフィンエラストマーの特性を生かして耐寒性を確保するためである。また、エチレン-α-オレフィンエラストマーによって海相を構成して耐寒性を確保するようにしたから、オイル等の可塑剤を多量に添加する必要がなく、高弾性率の確保に有利になるとともに、永久歪が大きくなることが避けられる。
そして、本発明では、この海相に水素化ニトリルゴムの島相を分散させることにより、海相に微小クラックを生じたとき、そのクラックの成長を島相で阻止し、大きなクラックになることを防止するようにしている。このクラックの成長防止と上記不飽和カルボン酸金属塩の高分散化との関係は次の通りである。
すなわち、不飽和カルボン酸の金属塩が海相（エチレン-α-オレフィンエラストマー）及び島相（水素化ニトリルゴム）各々に配合された場合、それらの材質の違いから、海相の方が島相よりも硬くなり易い。従って、仮に海相に不飽和カルボン酸金属塩が過剰に配分され、該海相における該金属塩の分散度が悪くなって局部的に該金属塩の量が多くなった部分を生ずると、海相にクラックを生じ易くなり、そのクラックが海相において直ちに大きなクラックに発達し、たとえ、この海相に島相が分散されていても、そのクラック拡大を阻止することはできない。
そこで、本発明は、上記不飽和カルボン酸金属塩を上記海相及び島相の各々において分散させ、海相でのクラックを生じにくくするとともに、仮に微小クラックを生じても、島相によってそのクラックの成長を阻止することができるようにしている。従って、伝動ベルトの耐クラック性が悪化することを避けながら、その高弾性率化が図れるものである。
また、エチレン-α-オレフィンエラストマー単独では不飽和カルボン酸金属塩の配合量が多くなると、永久歪が大きくなる傾向があるが、上述の如き海島構造を採用したことにより、海相に分散した島相が海相の永久歪の抵抗となり、言わば一種の形状記憶性をゴム材に付与する働きをし、高弾性率と低永久歪との両立が図れる。
また、本発明の重要な特徴は、上述の如く、不飽和カルボン酸金属塩を上記海相及び島相の各々において高分散させることにより、エチレン-α-オレフィンエラストマーとして、ムーニー粘度ＭＬ（1+４）１２５℃が６０以上という高いものを採用することができるようにした点にある。これにより、架橋後のゴム強度の確保、耐疲労性（低永久歪、低自己発熱性）や耐摩耗性の向上を図りながら、当該ゴム組成物の加工性が低下することを防止することができる。
すなわち、先に述べたように高分子量のエチレン-α-オレフィンエラストマーを用い、上記ムーニー粘度を高くすると、架橋後のゴム物性は良くなるものの、当該ゴム組成物の加工性が悪化し、特にオイル分が少ないと、ゴム組成物の練り加工性、ロール加工性、カレンダー加工性は非常に悪くなるするという問題があった。この問題を、本発明は、不飽和カルボン酸金属塩を分散させてなる水素化ニトリルゴムを、島相として、エチレン-α-オレフィンエラストマーの海相に分散させることによって解決したものである。すなわち、この構成の採用により、ゴム組成物の加工性が非常に優れたものになり、未架橋時のゴム組成物の加工性の向上と、架橋後のゴム物性の向上との両立させる、という格別の効果を得ている。
換言すれば、本発明者は、不飽和カルボン酸金属塩で補強された水素化ニトリルゴムが、高ムーニー粘度のエチレン-α-オレフィンエラストマーの加工助剤として働くことを見いだしたものである。これにより、伝動ベルト用の低充填配合で且つ短繊維を含有するゴム組成物のゴム原料として、従来は加工性の問題から使用できなかった高ムーニー粘度（ＭＬ(1+4)１２５℃で６０以上）のエチレン-α-オレフィンエラストマーを使用することができるようになり、架橋ゴムの強度や、耐疲労性、耐へたり性、耐摩耗性といった特性と、未架橋時の加工性との両立が図れたものである。
不飽和カルボン酸金属塩は、その５０質量％以上が粒径０．１μｍ以下の微粒子によって構成されていることが好ましい。また、不飽和カルボン酸金属塩の粒径は０．３μｍ以下であることが好ましい。これにより、当該不飽和カルボン酸金属塩の上記島相及び海相双方での微分散化に有利になる。
また、本発明は、有機過酸化物を架橋剤として用いたから、ゴムの耐熱老化性が優れたものとなる。
また、本発明では、水素化ニトリルゴムの結合アクリロニトリル量を３０％以下としたから、伝動ベルトの耐寒性の向上と低永久歪の確保とに有利になる。すなわち、水素化ニトリルゴムの結合アクリロニトリル量が３０質量％を越えると、低温での柔軟性を確保すべくオイル添加量を多くすることが必要となり、それによって耐永久歪性が低下し、低温での耐クラック性と耐永久歪性とのバランスをとることが難しくなる。
伝動ベルトの耐寒性を更に高める為には、上記エチレン-α-オレフィンエラストマーの主成分をアモルファスグレードとすることが好ましい。
また、本発明は、エチレン-α-オレフィンエラストマーのエチレン含量を６０質量％以下としたから、伝動ベルトの耐寒性向上にさらに有利になる。すなわち、そのエチレン含量が６０質量％を越えると、ゲーマン捻りｔ5が高くなり、低温での耐クラック性が悪化する。
上記有機過酸化物は、特に限定されるものではなく、例えば、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−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３,３,５−トリメチルシクロヘキサン、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ケタールパーオキサイドを挙げることができる。更に、必要に応じて、硫黄、メタクリル酸の高級エステル類を代表とする多官能モノマー、１，２−ポリブタジエンやトリアリルイソシアネレートやジオキシム、Ｎ,Ｎ-ｍ-フェニレンジマレイミド等の一般的な共架橋剤を用いることもできる。
さらに、シリカ、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの群より選ばれた一又は二以上の白色系の無機充填材を含有することが好ましい。これにより、伝動ベルトの弾性率や強度を高めることができる。
但し、カーボンブラックのような、ゴムとの相互作用が大きく、ストラクチャーの発展した補強剤を多量に用いると伝動ベルトが動的歪を受けたときの自己発熱が大きくなり、熱老化、永久歪、クラック発生を促進させるので、カーボンブラックの添加量は少ない方が望ましく、さらにはカーボンブラックは使用しない方が望ましい。
更に、カーボンブラックを含有せず、白色系無機充填材を充填して白色にするか、あるいは、顔料を添加することにより、着色することが好ましい。これにより、製品の装飾性が改良されるばかりでなく、熱履歴により、伝動ベルトが熱老化する過程が色の変化により判定しやすく、製品の熱履歴判定、寿命の判定が非常に容易になるという特徴がある。
更に、摩擦調整材として、超高分子量ポリエチレンの粉末又は超高分子量ポリエチレン繊維を配合することが好ましい。これにより、伝動ベルトの耐クラック性を犠牲にすることなく、耐摩耗性の改良と摩擦係数の低減化、安定化が達成され、製品の耐久性の向上、静寂性の向上につながる。
すなわち、耐摩耗性の向上と摩擦係数の低減化は、有機、無機の短繊維や、フッ素樹脂粉末やグラファイト、二硫化モリブデン、セラミック粉末、ガラスビーズ等の減摩材を用いることによっても実現可能であるが、このような充填材を混合するとゴム組成物の耐クラック性が極端に悪化する。
これに対して、上記超高分子量ポリエチレンの粉末又は超高分子量ポリエチレン繊維の場合は、それ自身は熱可塑性の樹脂であるし、有機過酸化物により、エチレン-α-オレフィンエラストマーと強固に加硫接着するので、耐クラック性を犠牲にすることなく耐摩耗性、摩擦係数の低減、安定化が可能になる。
但し、上記短繊維や減摩材であっても、耐クラック性の犠牲が大きくない範囲でこれを使用することは可能である。
上記伝動ベルト用ゴム組成物は、高負荷用途の平ベルトをはじめ、自動車用エンジンの補機駆動用のポリＶベルト、２輪車等の変速用に用いられているシングルコグドＶベルトやダブルコグドＶベルトに代表されるローエッジＶベルト、自動車用乾式ＣＶＴユニットに用いられているハイブリッドＶベルト等、多種多様なタイプの高負荷伝動用の摩擦ベルトに採用することができる。
高負荷伝動用の摩擦伝動ベルトの摩擦面を構成するゴムを、上記伝動ベルト用ゴム組成物を用いて形成する場合、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度が４０以上６０以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下となるように、当該ゴム組成物を調製することが好ましく、さらにはアセトン抽出量が９％以下となるように調製することが好ましい。
これにより、当該用途において、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性等のバランスがとれ、高負荷伝動用摩擦伝動ベルトの性能、耐久性が高められる。
すなわち、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度が４０より小さくなると、ゴムが受ける、圧縮応力や、せん断応力に対する変形が大きくなりすぎ、高負荷を伝動できなくなる。また、同ゴム硬度が６０より大きくなると大きな伝動能力が得られる反面、耐クラック性が悪化するとともに、屈曲による発熱が大きくなる。
また、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃より高くなると、ゴムの耐寒性が充分でなく、寒冷地でベルトが使用された場合、ゴムのクラックを生じてベルトの耐久性の低下を招く。
更に、アセトン抽出量が９％より多くなると、ゴム組成物の架橋体の弾性率を高めるのが困難になり、ゴムの耐摩耗性が低下するばかりでなく、ゴムの永久歪が大きくなって、ベルトの性能を維持できる形状を保持できなくなる問題がある。すなわち、可塑材等のオイル類や老化防止材など、ゴムの架橋に参加しない低分子量添加物の量を抑えることによってアセトン抽出量が９％以下になるようにすれば、ゴムの高弾性率、耐摩耗性、低永久歪のバランスをとることができ、ベルトの高負荷伝動能力と耐久性を高めることができる。
また、上記伝動ベルト用ゴム組成物は、中負荷用途の平ベルトをはじめ、自動車用エンジンの補機駆動用のポリＶベルトのような中負荷伝動ベルト用摩擦ベルトに採用することができ、その場合、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０以上９０以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、アセトン抽出量が１２％以下になるように、当該ゴム組成物を調製することが好ましい。
これにより、当該用途において、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性等のバランスがとれ、要求される伝動能力と耐久性に優れる中負荷用の摩擦伝動ベルトとなる。この中負荷用の場合は、要求される負荷が高負荷伝動用に比べて小さいことから、ゴムの弾性率（硬度）を若干低めにして、耐クラック性を優先させることが、ベルトとしての必要な性能と耐久性のバランスがとれたものとなる。
上記ゴム硬度、ｔ5及びアセトン抽出量各々が上記数値範囲から外れた場合は、上述の高負荷伝動用摩擦伝動ベルトの場合と同様の問題がある。
また、高負荷伝動用の歯付ベルトに関しては、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０以上９５以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、アセトン抽出量が１０％以下になるように、ゴム組成物を調製すればよい。これにより、当該用途において、耐熱性、耐寒性、耐クラック性、低永久歪性、弾性率、低自己発熱性、耐摩耗性等のバランスがとれ、伝動能力と耐久性に優れる高負荷伝動用の歯付ベルトとなる。
この場合、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０より小さくなると、歯の剛性が小さくなりすぎて、高負荷伝動時に歯と心線の間に大きなせん断歪がかかり、セパレーションによる破損を誘発する。また、同ゴム硬度が９５より大きくなると歯の耐クラック性が悪くなり、ゴムクラックからの歯飛びが発生しやすくなる。ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃より高くなると、ゴム材料の耐寒性が充分でなく、寒冷地でベルトが使用された場合、ゴムのクラックを生じ易くなってベルトの耐久性の低下を招く。
更に、アセトン抽出量が１０％より多くなると、ゴムの弾性率の低下による歯の剛性低下から上述したセパレーションによる破損を誘発するほか、ゴムの永久歪が大きくなって、歯の永久歪によりベルトの見かけ伸びが大きくなるばかりでなく、噛合い不良の原因となる。このアセトン抽出量が１０％以下になるように、可塑材等のオイル類や老化防止材等のゴムの架橋に参加しない低分子量添加物の量を抑えることによって、歯の剛性を高くし、歯の永久歪を小さくすることができるので、高い伝動能力と耐久性のバランスがとれた高負荷伝動用の歯付ベルトとなる。
次に上記伝動ベルト用ゴム組成物の製造方法を説明する。
この製造方法は、不飽和カルボン酸金属塩成分を含有する水素化ニトリルゴムと、不飽和カルボン酸金属塩成分を含まないエチレン-α-オレフィンエラストマーと、有機過酸化物を含むゴム配合剤との混練りを行なうことにより、上記エチレン-α-オレフィンエラストマーが海相を構成し、上記水素化ニトリルゴムが島相を構成した海島構造をとり、上記不飽和カルボン酸金属塩が上記海相と島相とに分散してなるゴム組成物を得ることを特徴とする。
より具体的には、不飽和カルボン酸金属塩成分を含有する水素化ニトリルゴムと、不飽和カルボン酸金属塩成分を含まないエチレン-α-オレフィンエラストマーとをミキサーに投入して予練りを行なった後に、これに有機過酸化物を含むゴム配合剤を投入して混練りを行なうことにより、もしくは不飽和カルボン酸金属塩成分を含有する水素化ニトリルゴムと、不飽和カルボン酸金属塩成分を含まないエチレン-α-オレフィンエラストマーと、有機過酸化物を含むゴム配合剤とをミキサーに投入して混練りを行なうことにより、当該ゴム組成物を得ることができる。
すなわち、伝動ベルト用ゴム組成物として要求される高弾性率と耐クラック性とを両立させるためには、不飽和カルボン酸の金属塩は水素化ニトリルゴムの島相とエチレン-α-オレフィンエラストマーの海相とに均等に分配され、各々において均一に分散されていることが望ましい。
しかし、水素化ニトリルゴムとエチレン-α-オレフィンエラストマーとを予練りした後に、不飽和カルボン酸金属塩を投入して混練りを行なった場合、或いはこれらを同時にミキサーに投入して混練りを行なった場合、不飽和カルボン酸金属塩の均一な分散を得ることが難しくなる。練り時間の延長や練り温度の上昇により、上記金属塩の均一分散化を図ることも考えられるが、大容量の混練り装置では、練りロット間でその分散状態のバラツキを生じ易く、品質を安定させることが困難である。
そこで、上記製造方法では、必要とする不飽和カルボン酸金属塩成分の全量を予め水素化ニトリルゴムに微分散しておき、これと、かかる金属塩成分を含まないエチレン-α-オレフィンエラストマーとを混合するという手法を採用することによって、不飽和カルボン酸金属塩が水素化ニトリルゴムの島相とエチレン-α-オレフィンエラストマーの海相とに均等且つ均一に分散されたゴム組成物を簡単に得ることができるようにしたものである。これにより、大容量の混練り装置を用いても、練りロット間で生ずる当該金属塩の分散状態のバラツキが小さくなり、品質が安定したものになる。
上記水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩成分を予め微分散させる方法としては、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩の微粉末とを直接混合して混練する方法を採用しても、或いは、反応物（すなわち、不飽和カルボン酸と、当該金属の酸化物、水酸化物等の金属化合物の微粒子）を水素化ニトリルゴムに混合し、混練することにより、「in situ」に水素化ニトリルゴム中に不飽和カルボン酸金属塩を生成させる方法を採用してもよい。
上述の不飽和カルボン酸金属塩の反応物を含有する水素化ニトリルゴムとしては、日本ゼオン社製のゼオフォルテZSCやバイエル社製のTherban ARTなどが好適に使用される。
エチレン-α-オレフィンエラストマーを海相とし、水素化ニトリルゴムを島相とするためには、エチレン-α-オレフィンエラストマーＥと水素化ニトリルゴムＲとの配合比Ｅ／Ｒを、５０／５０〜９０／１０にすること、さらには５５／４５〜８５／１５とすることが好ましい。
エチレン-α-オレフィンエラストマーとしては、エチレン-プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、又はエチレン-オクテンコポリマー好ましい。
上記不飽和カルボン酸金属塩を構成する不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸、或いはマレイン酸モノメチル、イタコン酸モノエチルなどが挙げられる。金属としては、不飽和カルボン酸と塩を形成するものであれば特に制限されないが、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、錫、鉛、水銀、アンチモンなどを使用することができる。なかでも、ジアクリル酸亜鉛又はジメタクリル酸亜鉛を採用すること好ましい。
以上のように、本発明によれば、エチレン-α-オレフィンエラストマーによる海相に水素化ニトリルゴムが島相となって分散した海島構造をとるとともに、不飽和カルボン酸金属塩を上記海相と島相とに高い分散度をもって存在させるようにしたから、伝動ベルトに要求される基本特性である、耐熱性、耐寒性及び耐クラック性と、高負荷伝動能力を発現する為の高弾性率との両立が可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
＜高負荷伝動ベルトの構成＞
−コグドＶベルト−
図１及び図２に示すように、コグドＶベルト１０は、ベルト背面側の上ゴム層１と、ベルト内面側の下ゴム層２と、上ゴム層１と下ゴム層２との間に設けられた接着ゴム層３と、この接着ゴム層３に埋設された心線４とを備えている。上ゴム層１の表面は、多数のコグ５がベルト長さ方向に一定ピッチで設けられて波形に形成されている。下ゴム層２の表面は、多数のコグ６がベルト長さ方向に一定ピッチで設けられて波形に形成されている。また、下ゴム層２の表面は下帆布７で被覆されている。心線４は、ベルト長さ方向に延び且つベルト幅方向に一定ピッチで並ぶようにスパイラル状に設けられている。
心線４には、パラ系アラミド繊維であるデュポン社製のケブラー（登録商標）が用いられ、下帆布７にはナイロン帆布が用いられ、上ゴム層１及び下ゴム層２には、本発明に係るゴム組成物（後述する表３に示すもの）が用いられている。このゴム層１，２には短繊維がベルト幅方向に配向して設けられている。
−高負荷伝動用ハイブリッドＶベルト−
図３に示すように、このＶベルト２０は、左右１対のエンドレスの張力帯３０，３０と、この張力帯３０，３０にベルト長手方向に一定間隔をおいて係止した多数のブロック４０，４０，…とから構成されている。
各張力帯３０は、保形ゴム層３１と、その内部にベルト長さ方向に延び且つ幅方向に一定ピッチで並ぶようにスパイラル状に設けられたアラミド繊維からなる心線３２と、上下表面を被覆するように設けられた上側及び下側帆布３５，３６とが一体となって構成されている。また、各張力帯３０の上面には各ブロック４０に対応してベルト幅方向に延びる溝状の上側凹部３３，３３，…が形成され、各張力帯３０の下面には上側凹部３３，３３，…に対応してベルト幅方向に延びる下側凹部３４，３４，…がそれぞれ一定ピッチで形成されている。
心線３２には、ゴムとの接着性を高めるために、イソシアネートやレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）溶液による接着処理が施されている。
上側及び下側帆布３５，３６は、いずれもベルト長さ方向に伸縮性を有するように加工され且つゴム引き処理されたアラミド織布によって形成されている。
一方、各ブロック４０は、左右側部に各張力帯３０を側方から着脱可能に嵌装するための嵌合溝４１，４１を有するとともに、この嵌合溝４１の上下の側面にプーリ溝面と当接する当接部４２，４２を有している。各ブロック４０の嵌合溝４１，４１にそれぞれ張力帯３０，３０が嵌合している。
各ブロック４０における各嵌合溝４１の上壁面には、張力帯３０の上面の上側凹部３３に嵌まるベルト幅方向に延びた上側凸部４３が、また嵌合溝４１の下壁面には、張力帯３０の下面の下側凹部３４に嵌まるベルト幅方向に延びた下側凸部４４が形成されている。そして、この各ブロック４０の上側及び下側凸部４３，４４をそれぞれ張力帯３０の上側及び下側凹部３３，３４に嵌めることにより、ブロック４０，４０，…を張力帯３０，３０に対してベルト長手方向にずれないように係止している。
上記各ブロック４０は、アラミド短繊維やミルドカーボンファイバ等が混合された硬質の熱硬化性フェノール樹脂材料から形成され、その内部には図４及び図５に示すように、ブロック４０の厚さ方向の略中央に位置するように軽量アルミニウム合金等からなる高強度、高弾性率の補強部材４５が埋設されている。
補強部材４５は、ベルト幅方向（左右方向）に延びる上側及び下側ビーム４５ａ，４５ｂと、これら両ビーム４５ａ，４５ｂの左右中央部同士を上下に接続するセンターピラー４５ｃとからなっていて、略Ｈ字状に形成されている。
さらに、図６に示す張力帯３０の上側凹部３３の底面（詳しくは上側帆布３５の上表面）と上側凹部３３に対応する下側凹部３４の底面（同下側帆布３６の下表面）との間の距離ｔ２は、図５に示す各ブロック４０の上側凸部４３下端と下側凸部４４上端との間の距離ｔ１よりも例えば０．０３〜０．１５ｍｍ程度だけ若干大きく（ｔ２＞ｔ１）設定されている。このため、張力帯３０への各ブロック４０の組付時に張力帯３０がブロック４０により厚さ方向に圧縮されて組み付けられるようになっている。
また、図４に示すように、張力帯側面３０ａは、各ブロック４０の樹脂からなる当接部４２，４２の面よりもベルト幅方向の外側へ若干（例えば０．０３〜０．１５ｍｍ）突出している（出代Δｄ）。従って、この張力帯側面３０ａがブロック４０の側面の当接部４２と共にプーリ溝面と接触してプーリからの側圧をブロック４０と張力帯３０とが分担して受けることとなり、各ブロック４０がプーリ溝に突入する際の衝撃が張力帯３０の側部３０ａにより緩和される。
保形ゴム層３１には本発明に係るゴム組成物（後述する表３に示すもの）が用いられている。この保形ゴム層３１には短繊維がベルト幅方向に配向して設けられている。
−Ｖリブドベルト−
図７（横断面図）に示すように、Ｖリブドベルト５０は、接着ゴム層５１と、ベルト内面側のリブゴム層５２とによりベルト本体５３が形成されており、接着ゴム層５１のベルト背面側には背面帆布５４が貼付され、また、リブゴム層５２底面側にはそれぞれベルト長さ方向に延びるように複数条のリブ５２ａ，５２ａ，５２ａがベルト幅方向に所定ピッチで設けられている。そして、接着ゴム層５１のベルト厚み方向中心には、略ベルト長さ方向に延びる心線５５がベルト幅方向にピッチを形成してスパイラル状に設けられている。
上記リブゴム層５２に本発明に係るゴム組成物（後述する表４に示すもの）が用いられており、このリブゴム層５２には、ベルト幅方向の弾性率を向上させるべくベルト幅方向に配向したナイロン繊維、アラミド繊維等の短繊維５２ｂ，５２ｂ，…が混入されている。また、背面帆布５４は、ナイロン繊維製のものが用いられている。心線５５は、ポリエステル繊維製のものが用いられている。
−歯付ベルト−
図８に示すように、歯付ベルト６０は、ベルト長さ方向に所定ピッチでベルト内面側に突設されたベルト歯を形成する歯ゴム６１と、ベルト背面部を構成する背ゴム６２と、ベルト長さ方向に延び且つベルト幅方向にピッチを形成して螺旋状に設けられた心線６３と、ベルト歯側の表面を被覆する歯布６４とを備えてなる。
歯ゴム６１には本発明に係るゴム組成物（後述する表５のもの）が用いられている。また、歯ゴム６１には短繊維が混入されており、その配向方向はベルトの長さ方向になるようにした。心線６３には高弾性率を有するガラスコードが用いられている。
＜ゴム組成物配合薬品＞
表１は、上記コグドＶベルトのゴム層１，２、ハイブリッドＶベルトの張力帯３０の保形ゴム層３１、Ｖリブドベルトのリブゴム層５２、歯付ベルトの歯ゴム６１、その他の実施例及び比較例に用いたゴム組成物の配合薬品の詳細を示す。同表中、ＥＰＤＭは、そのエチレン含量が５４％であり、ムーニー粘度ＭＬ(1+4)１２５℃は７４である。また、ジメタクリル酸金属塩補強水素化ニトリルゴム(1)及び(2)に含有されているジメタクリル酸亜鉛は「in situ」法で生成させたものであり、これらのゴム(1)，(2)では、ジメタクリル酸亜鉛が質量比で約５割を占めている。なお、以下では、ジメタクリル酸金属塩補強水素化ニトリルゴム(1)、ジメタクリル酸金属塩補強水素化ニトリルゴム(2)を、単に水素化ニトリルゴム(1)、水素化ニトリルゴム(2)という。
Figure 2005126642
＜ゴム組成物の調製＞
ゴム組成物の調製方法は、原料ゴム、すなわち、ＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム(1)、水素化ニトリルゴム(2)又は水素添加ニトリルゴムをそれぞれ単独で又は組み合わせてミキサーに投入して予練りを行ない、次いで老化防止剤、酸化亜鉛、充填材、オイル、架橋剤、短繊維の順にこれらを上記ミキサーに投入して混練りを行なう、というものである。なお、以下で説明する実施例及び比較例には、オイルは添加する例と添加しない例とがある。
＜実施例１〜８，比較例１〜７のゴム組成物＞
表２に示す実施例及び比較例について、各々のゴム配合（表のゴム配合欄の数値は重量部による。この点は他の表の配合欄も同じである。）によりゴム組成物を調製し、それぞれ、ゴム組成物を架橋してなるゴムの物性、並びにゴム組成物の加工性を以下の方法によって測定した。
Figure 2005126642
−ゴム硬度の測定−
ゴム組成物をロールミルにて約２．２ｍｍ厚のシ−トとし、１７０℃で２０分間のプレス成形をすることにより２ｍｍ厚の架橋シートを作製した。このゴムシートを３枚重ねた状態で、JIS K6253に順じて、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度を測定した。また、必要に応じて、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度も測定した。更に、各ゴムシートをオーブン中で１５０℃、１６８時間加熱する熱老化処理を行なった後、同様の方法でデュロメータ タイプＤでのゴム硬度を測定した。
−動的粘弾性測定−
下記方法により上記架橋シートのｔａｎδを求めた。
測定機器：Rheometrics社製 RSAII
測定条件：引張モード、静荷重３Kgｆ/ｃｍ2、動歪１％、温度１００℃、周波数１０Hz、
引張方向はポリマー鎖の配向方向と直角をなす方向（反列理方向）である。
−摩擦摩耗特性の測定−
ピンオンディスク摩擦摩耗試験にて架橋コ゛ムの摩擦摩耗特性の評価を行った。
測定条件：面圧１．２５Ｍｐａ、摺動速度０．１５ｍ/ｓ、温度１００℃
相手材：ＦＣ材（表面粗度Ｒａ＝０．３μｍ）
測定時間：２４時間
耐摩耗性は測定前後のサンプル高さの差を求め、摩耗変位により評価した。また、摩擦係数は測定時間１０時間から２４時間の間の測定値の平均値として求めた。更に、摩擦係数の安定性として、２４時間での摩擦係数の最大値と最小値の差と上で求めた摩擦係数の比の百分率として摩擦係数の変化（％）を計算した。
−耐寒性の評価−
ＪＩＳ Ｋ6261に準じて、ゲーマン捻り試験によるｔ5（捻り剛性が２３℃での値の５倍になる温度）を測定した。その際、サンプルは３ｍｍ幅の短冊状とし、短繊維の配向方向と短冊の長さ方向とが直角になるように試料を打ち抜いて作成した。
−アセトン抽出量の測定−
架橋ゴムシートを厚さ０．５ｍｍ以下にスライスし、ＪＩＳ Ｋ6229のＡ法に準じて、タイプＩの抽出装置を用いてアセトン抽出量を測定した。
−ゴム組成物の加工性判定−
ゴム組成物の混練加工性は以下のように判定した。
Good：混練時にせん断応力が容易にかかり、混練後、ゴム組成物は塊状にまとまる。
Fair：混練時にせん断応力がかかり、混練は可能であるが、混練後、ゴム組成物のまとまりは悪く、小さい塊状のものが多数できる。
Poor：混練時にせん断応力がかからず、混練が不可能である。
ゴム組成物のロール加工性は以下のように判定した。
Good：ロールへの巻きつき性が良く、ロール粘着性も小さく、２．２ｍｍ厚のシ−トの表面の平滑性が優れる。
Fair：ロールへの巻きつき性が悪く、バギングが発生する。２．２ｍｍ厚シートの表面はでこぼこ状態である 。
Poor：ロールへの巻きつき性が悪く、バギングが発生する。２．２ｍｍ厚シートの表面はでこぼこしており、多数穴があいた状態である。
−ゴムの耐クラック性の評価−
ゴム部材の伸張、圧縮の繰りかえしによる、耐クラック性を評価する為、エンドレスの平ベルトを作製した。平ベルトは、ベルト背面側から内面側に向かって、帆布層、心線、ゴム層の順番で構成されたおり、ゴム層に供試ゴム組成物を用い、短繊維の配向方向がベルトの幅方向になるように成形加工した。ベルト幅は１５ｍｍとし、ゴム層の厚みは、心線の中心線よりゴムの最外部分までの距離が２．５ｍｍになるように設定した。ベルト長さは９００ｍｍとし、図９に示すレイアウトのベルト走行試験機で耐クラック性を評価した。
すなわち、このベルト走行試験機は、４つのプーリ７１，７１，…と４つのアイドラプーリ７２，７２，…とにベルトＢを巻き掛けて走行させるというものであり、ベルトＢは１周するごとに４回逆曲げ屈曲されることとなる。下部プーリ（駆動プーリ）７１の回転数を５５００ｒｐｍとし、他のプーリ７１，７２は無負荷状態とした。さらに、ベルトＢに４９０Ｎの荷重がかかるように上部プーリ７１にデッドウェイトを加えた。また、ゴム層側のベルト表面温度が１３０℃になるように雰囲気温度を調節した。プーリ７１の直径は６０ｍｍ、アイドラプーリ７２の直径は２８ｍｍとした。そうして、ゴム層表面にクラックを発生するまでの時間をもって耐クラック性を評価した。
−ゴムの圧縮永久歪測定−
ＪＩＳ Ｋ6262に準ずる大形試験片を用い、圧縮する割合は１０％、温度は１３０℃とし、２４時間後の圧縮永久歪を測定した。
−物性測定結果−
上記物性の測定結果は表２の下段に示されている。実施例１〜４のゴム組成物はＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(1)の配合比を変量した例である。水素化ニトリルゴム(1)の約半量が水素化ニトリルゴム成分であるから、実施例1〜４の配合比では、ＥＰＤＭの容積比が水素化ニトリルゴムの容積比より大きくＥＰＤＭが海相となり、水素化ニトリルゴムが島相となる。一例として、実施例２の架橋ゴムシートのＴＥＭ（透過電子顕微鏡）写真を図１０に示す。ＴＥＭの条件は次の通りである。
ＴＥＭ条件
サンプル作製
クライオウルトラミクロトームにて切片作製（試料：−１２０℃，ナイフ：−１２０℃）
ルテニウム染色（ＲｕＯ4結晶を使用）３０秒
観察
加速電圧８０ｋＶ，撮影倍率１６０００倍。
同図の白っぽく写っている部分が海相を構成するＥＰＤＭであり、数μｍレベルのサイズで灰色の斑になって写っている部分が島相を構成する水素化ニトリルゴムである。また、粒径０．５μｍ前後の黒く写っているものは充填材であり、０．１μｍ前後の小さな黒っぽい粒になって多数微分散しているものがジメタクリル酸亜鉛である。同図によれば、当該ゴム組成物は、水素化ニトリルゴムの島相が数μｍレベルのサイズでＥＰＤＭの海相に微分散した構造となっていることがわかる。また、ジメタクリル酸亜鉛は、０．１μｍ前後の微粒子となってゴム組成物全体に略均一に分散していること、すなわち、海相及び島相の双方に存在し、且つ各相において微分散していることがわかる。ジメタクリル酸亜鉛の５０％以上はその粒径が０．１μｍ以下であり、粒径が３μｍを越えるものは見あたらない。
実施例１〜４のいずれにおいても、熱老化によるゴム硬度変化が５と小さく、良好な耐熱性を示している。これは、構成ゴムであるＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム共に耐熱性の優れたゴムであり、架橋剤として有機過酸化物（パーオキサイド）を用いていることと、アセトン抽出量が約４％と低いことから、熱老化によって揮発する低分子量成分が少ない為に達成できたと考えられる。
また、ｔａｎδも低いことから、動的変形時のゴムの自己発熱が非常に小さく、伝動ベルトのような動的な用途に適していることがわかる。その他、摩擦摩耗特性、加工性、耐寒性（ゲーマンねじりｔ5）、耐へたり性（圧縮永久歪）、耐クラック性も良好であることがわかる。なかでも耐寒性が優れているのは図１０のように、ゴム組成物が耐寒性に優れるＥＰＤＭを海相とする構造になっている為である。また、耐へたり性が優れるのはアセトン抽出量が約４％と少ない為、ゴムのクリープを促進させないことに起因する。
また、良好な耐クラック性は、図１０のように、ジメタクリル酸亜鉛が微粒子となってＥＰＤＭの海相において分散しているため、クラックを生じにくいこと、そして、微小クラックを生じても、水素化ニトリルゴムの島相が数μｍ程度の大きさまで微分散しており、その微小クラックの成長が当該海相と水素化ニトリルゴムの島相との界面で阻止される為と考えられる。
また、上記ＥＰＤＭは、ムーニー粘度ＭＬ(1+4)１２５℃が７４と高く、平均分子量が高いため、圧縮永久歪が小さくなっている。すなわち、そのムーニー粘度が６０未満のＥＰＤＭを用いると、圧縮永久歪が５％以上大きくなる。また、上記ＥＰＤＭのエチレン含量は５４％であって、エチレン結晶性が低いことから、優れた低温柔軟性を与える。すなわち、ＥＰＤＭののエチレン含量が６５質量％以上になると、ゲーマン捻りｔ5が５℃以上も上昇することがわかっており、低温での耐クラック性を得ることに不利になる。また、上記水素化ニトリルゴム(1)は、結合アクリロニトリル量が１８．８質量％と低く、オイルを添加しなくても、低温での優れた耐クラック性を与える。このため、低温での耐クラック性と耐永久歪性とのバランスをとることが容易になる。
実施例５は、実施例２の配合においてさらに超高分子量ポリエチレン粉末を添加した例である。これにより、ゴムの耐摩耗性が改良され、摩擦係数の低減化と安定性も同時に改良されていることから、実施例５のゴム組成物によれば、静寂性に優れた摩擦伝動ベルトが得られることがわかる。また、超高分子量ポリエチレンは、有機過酸化物によってゴムと強固に架橋接着する為、ゴムとの界面での剥離を生じにくく、耐クラック性に有利に働く。超高分子量ポリエチレン粉末の代わりに三井化学社製の超高分子量ポリエチレン繊維（商品名テクミロン）を短繊維化したものを用いても同様の効果が確認できた。
実施例６，７では、実施例５の超高分子量ポリエチレンの代わりに、グラファイト粉末やテフロン（Ｒ）粉末を減摩材として使用した例である。このような減摩材は摩擦係数の低減には効果があるものの、原料ゴムとの界面での接着性があまりよくない為、摺動中に減摩材が離脱し易くなる。従って、実施例５に比較すると摩耗量が少し多く、摩擦係数の変化も大きくなっている。また、これらの減摩材を用いることによって、ゴムの耐クラック性も悪化している。
従って、グラファイト粉末やテフロン（Ｒ）粉末を減摩材として使用する場合は、上記背反事項が問題が大きくならない範囲でその使用量を調節することが好ましい。また、これら減摩材を超高分子量ポリエチレンと併用するようにすればよい。
実施例８は、シリカや炭酸カルシウムのような白色系の充填材の一部を補強性の高い、カーボンブラックに置き換えたものである。カーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物のｔａｎδは大きくなり、ゴムの自己発熱が大きく、又、耐クラック性も悪化している。従って、カーボンブラックのような補強性充填材の使用は少量に抑えるか、あるいは、使用しない方が望ましいことがわかる。
すなわち、ゴム組成物のｔａｎδを低く抑え、かつ、ゴム組成物の弾性率を高める充填剤としては、シリカや炭酸カルシウムが好ましいということができ、その他にマイカや酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の白色充填材も優れている。また、これらの白色充填材を用いることによって、ゴム組成物を白色にすることができ、更に、顔料を使用することによて任意の色に着色することにより、製品の装飾性を改良することができるばかりでなく、ゴム組成物が熱老化による劣化度合を、色により外観で判定できるという利点がある。
一方、比較例１のように、水素化ニトリルゴム(1)の比率を高めると、海相が水素化ニトリルゴムとなって、耐寒性（ゲーマン捻りｔ5）が極端に悪化することがわかる。
比較例２〜４は原料ゴムにジメタクリル酸亜鉛粉末を直接混合したものであり、実施例６〜８のようなグラファイト粉末やテフロン（Ｒ）粉末、或いはカーボンブラックを使用していないにも拘わらず、実施例１〜５に比べて、ゴム組成物の耐クラック性が大きく低下している。これは、ジメタクリル酸亜鉛粉末を原料ゴムに直接混合した為にジメタクリル酸亜鉛の分散が悪くなった為と考えられる。
比較例２〜４の配合においても、混練時間を長くし、ジメタクリル酸亜鉛粉末の分散を改善すると、耐クラック性を実施例１〜５と同等レベルまで向上させることができる可能性はある。しかし、生産性向上のために大容量の混練り装置を用いると、上記分散状態の再現性が悪くなり、品質の安定性に問題を生ずる。
比較例５，６は、ゴム組成物中に水素化ニトリルゴムが含まれていないケースであり、ジメタクリル酸亜鉛の有無に拘わらず、ゴム組成物の加工性が非常に悪いことがわかる。このため、平ベルトを作製することができず、耐クラック性の評価を行なうことができなかった。すなわち、本実施例のように、高ムーニー粘度のＥＰＤＭを用いた低充填配合の場合、ゴム組成物中に水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩とを含有することによって、ゴム組成物の加工性が大幅に改善されることがわかる。
別の言い方をすれば、不飽和カルボン酸金属塩で補強された水素化ニトリルゴムは、高ムーニー粘度のエチレン-α-オレフィンエラストマーの加工助剤として働く、ということである。従って、伝動ベルト用の低充填配合で且つ短繊維を含有するゴム組成物のゴム原料として、従来は加工性の問題から使用できなかった高ムーニー粘度（ＭＬ(1+4)１２５℃で６０以上）のエチレン-α-オレフィンエラストマーを使用することができるようになり、架橋ゴムの強度や、耐疲労性、耐へたり性、耐摩耗性といった特性と、未架橋時の加工性との両立が図れることになる。
比較例７のように、ＥＰＤＭを使用せず、ジメタクリル酸亜鉛補強の水素化ニトリルゴム(1)と水素添加ニトリルゴムとをベースゴムとした場合、耐寒性を満足する為にオイルを１０重量部程度添加する必要があり、結果として、熱老化によるゴム硬度変化が大きくなり、ｔａｎδが大きくなり（ゴムの自己発熱性が増大する）、耐へたり性（圧縮永久歪）も悪化する為、伝動ベルト用ゴム組成物としては、物性のバランスをとることが難しくなる。
＜コグドＶベルトでのゴム組成物の評価＞
図１，２に示すコグドＶベルトを作成した。その上ゴム層１及び下ゴム層２は、表３に示す各例のゴム配合に係るゴム組成物を用いて形成した。そうして、以下の試験を行うことにより、それらゴム組成物の評価を行なった。
Figure 2005126642
−高温耐久試験−
２軸レイアウト（オープン掛け）にて高温耐久試験を行なった。駆動プーリ及び従動プーリのプーリ径はそれぞれ１２８ｍｍ、１０５ｍｍであり、従動プーリには１１７６Ｎ（１２０Ｋｇ）の軸荷重（デッドウェイト）を加えた。従動プーリに４４Ｎｍの負荷を加えた状態で駆動プーリを６０００ｒｐｍで回転させた。走行中の雰囲気温度は１１０℃とし、ベルトが破損するまでの走行時間を耐久性の指標とした。このときの破損モードを以下のように分類した。
破損モードＡ：底ゴム層から発生したクラックによりベルトが切断する。
破損モードＢ：底ゴム層がプーリからの動的な圧縮応力によって永久変形して、心線との界面でセパレーションが発生し、ベルトが解体される。
破損モードＣ：心線の疲労によってベルトが切れる。
−低温耐久試験−
２軸レイアウトにて低温耐久試験を行なった。駆動プーリ及び従動プーリのプーリ径はそれぞれ６８ｍｍ、１５８ｍｍであり、従動プーリには１１７６Ｎ（１２０Ｋｇ）の軸荷重を加えた。従動プーリには負荷を加えず(無負荷)、駆動プーリを１０００ｒｐｍで走行させるようにした。まず、雰囲気温度が−３０℃に保たれていることを確認し、試験機にベルトを装着した状態を１時間保つことによってベルトを冷却した後、５分間走行し、走行を止めて再びベルトを１時間冷却するというサイクルを繰り返し、底ゴム層からクラックが発生するまでのサイクル数を耐寒クラック耐久性の指標とした。
−伝動能力評価−
２軸レイアウトにて伝動能力の評価を行なった。駆動プーリ及び従動プーリは共にプーリ径が１０５．８ｍｍであり、従動プーリには６００Ｎの軸荷重（デッドウェイト）を加えた。駆動プーリは３０００ｒｐｍで回転させた。雰囲気温度は２５℃とし、伝達トルクを徐々に大きくしていき、ベルトのスリップ率が２％に達したときの伝達トルクをベルトの伝動能力の指標とした。
＜高負荷伝動用ハイブリッドＶベルトでのゴム組成物の評価＞
図３〜６に示すハイブリッドＶベルトを作成した。その保形ゴム層３１は、表３に示す各例のゴム配合に係るゴム組成物を用いて形成した。そうして、以下の試験を行うことにより、それらゴム組成物の評価を行なった。
−高温耐久試験−
２軸レイアウトにて高温耐久試験を行なった。駆動プーリ及び従動プーリのプーリ径はそれぞれ１２６ｍｍ、７１ｍｍであり、従動プーリには、１１００Ｎの軸荷重（デッドウェイト）を加えた。駆動軸トルクは６３Ｎｍとし、駆動軸プーリを５３００ｒｐｍで回転させた。走行中の雰囲気温度は１１０℃とし、ベルトが破損するまで走行を続けた。そのベルト走行時間を高温耐久性の指標とした。このときの破損モードを以下のように分類した。
破損モードＡ：保形ゴム層から発生したクラックによりベルトが切断した。
破損モードＢ：保形ゴム層の永久変形により、ブロックの固定力が低下し、ブロックの破損が発生した。
破損モードＣ：心線の疲労によってベルトが切れた。
−低温耐久試験−
２軸レイアウトにて低温耐久試験を行なった。駆動プーリ及び従動プーリのプーリ径はそれぞれ６８ｍｍ、１２９ｍｍであり、従動プーリには１１７６Ｎ（１２０Ｋｇ）の軸荷重（デッドウェイト）を加えた。駆動軸トルクは無負荷とし、駆動プーリを１０００ｒｐｍで走行させた。すなわち、まず、雰囲気温度を−３５℃に設定し、試験機にベルトを装着した状態を２時間保つことによって試験機とベルトとを冷却した後、５秒間の走行と１０秒間の停止を３回繰り返す試験を１サイクルとし、このサイクルを繰り返し、張力帯の保形ゴムにクラックが入るまでのサイクル数をベルトの耐寒クラック性の指標とした。
−伝動能力評価−
２軸レイアウトにて伝動能力の評価を行なった。駆動プーリと従動プーリは共に、プーリ径が９８．５ｍｍであり、従動プーリには３０００Ｎの軸荷重（デッドウェイト）を加えた。駆動プーリは３０００ｒｐｍで回転させた。雰囲気温度は２５℃とし、伝達トルクを徐々に大きくしていき、ベルトのスリップ率が２％に達したときの伝達トルクをベルトの伝動能力の指標とした。
−コグドＶベルト及びハイブリッドＶベルトでの評価結果−
結果は表３の下段にゴム物性と共に示されている。実施例２，９，１０はゴム原料としてＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(1)とを用い、テクノーラ短繊維の配合量を変えたものである。そのため、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度が異なり、その影響が高温耐久性にでているが、伝動特性は概ね良い。
実施例１１はシリカ量を過剰にしてデュロメータ タイプＤでのゴム硬度を高めたケースであり、そのため、ゴムの耐クラック性が悪くなり、高温耐久時間が短くなっている。すなわち、実施例２，９〜１１の結果を比較すると、当該ゴム硬度が６０よりも高くなると、コグドＶベルト及びハイブリッドＶベルトのいずれも高温耐久試験での破損モードがゴムのクラックとなり、耐久性が著しく低下している。従って、当該ゴム硬度は６０以下にすることが好ましいことがわかる。一方、実施例１２は、テクノーラ短繊維量をゼロにしてデュロメータ タイプＤでのゴム硬度を低くしたケースであり、高温耐久性が低下しているとともに、伝動能力が低くなっている。従って、当該ゴム硬度が４０以上になるようにゴム組成物を調製することが好ましいということができる。
また、実施例１３〜１５は結合アクリロニトリル量が多い水素化ニトリルゴム(2)を用いたケースであり、互いのオイル添加量を変えている。オイル添加量ゼロ（実施例１３）では、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度は高いものの、ゲーマン捻りｔ5が−３５℃よりも高くなっており、低温耐久性が悪くなっている。実施例１４，１５のようにオイル添加量が多くなる（アセトン抽出量も多くなる）と、それによってゲーマン捻りｔ5が低くなり、低温耐久性が改善されているが、ゴムのクリープによる永久歪が大きくなり易く、そのため、高温耐久性が低下する傾向がみられる。
以上のベルト評価の結果から、高負荷伝動用の摩擦ベルトに必要な高温耐久性、低温耐久性、伝動能力を達成する為には、構成されるゴム材料はデュロメータ タイプＤでのゴム硬度を４０〜６０の範囲とし、ゲーマン捻り試験によるｔ5を−３５℃以下とし、アセトン抽出量が９％以下となるようにゴム組成物を調製することが好ましいことがわかる。この点は、コグドＶベルトや高負荷ハイブリッドＶベルトに限らず、高負荷伝動用の平ベルト等の用途でも同様である。
＜Ｖリブドベルトでのゴム組成物の評価＞
図７に示すＶリブドベルトを作成した。そのリブゴム層５２は、表４に示す各例のゴム配合に係るゴム組成物を用いて形成した。そうして、以下の試験を行うことにより、それらゴム組成物の評価を行なった。
Figure 2005126642
−高温耐久試験−
図１１に示すようなレイアウトのベルト走行試験機に各ＶリブドベルトＢを巻き掛けて走行させ、走行耐久性の試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を１２０℃とした。また、プーリ７５の回転数を４９００ｒｐｍとし、プーリ７６にはベルトＢのリブ１山当たり４ｋＷの負荷がかかるようにした。さらに、ベルトＢのリブ１山当たり３５０Ｎの荷重がかかるようにプーリ７３にはセットウェイトを加えた。ここで、プーリ７３〜７６の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、プーリ７３の直径は５５ｍｍ、プーリ７４の直径は７０ｍｍ、プーリ７５及び７６の直径は１２０ｍｍ、プーリ７３及び７４の両側のベルトＢの角度は９０°とした。そして、走行開始からリブゴム層の表面にクラックが発生するまでの時間を高温耐久性の指標とした。
−低温耐久試験−
図１２に示すようなレイアウトのベルト走行試験機の大プーリ７７と小プーリ７８とにベルトＢを巻き掛けて走行させ、低温走行性に関する試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を−４０℃とした。また、大プーリ７７の回転数を２７０ｒｐｍとし、小プーリ７８は無負荷状態とした。さらに、ベルトＢのリブ１山当たり９．８Ｎの荷重がかかるように小プーリ７８にはセットウェイトを加えた。ここで、大プーリ７７及び小プーリ７８の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、大プーリ７７の直径は１４０ｍｍ、小プーリ７８の直径は４５ｍｍとした。そして、ベルト走行を５分間継続して２５分間停止するという操作を１サイクルとし、ベルトＢにクラックが発生するまでのサイクル数を求めた。
−Ｖリブドベルトでの評価結果−
結果は表４の下段にゴム物性と共に示されている。実施例１６〜１９はゴム原料としてＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(1)とを採用し、テクノーラ短繊維の量を変えてデュロメータ タイプＡでのゴム硬度を変えたものである。当該ゴム硬度が８０〜９０の範囲にある実施例１６，１７では、高温耐久性及び低温耐久性共に良好であるが、実施例１８，１９のようにそのゴム硬度が９０を越えると、耐クラック性が悪化することにより、高温耐久時間が悪くなっている。
実施例２０〜２２はゴム原料としてＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(2)とを採用し、オイル添加量を変えてデュロメータ タイプＡでのゴム硬度を変えたものである。当該ゴム硬度が８０〜９０の範囲にある実施例２０，２１では、高温耐久性及び低温耐久性共に良好であるが、実施例２２のようにそのゴム硬度が８０を下回るとゴムの変形が大きくなり、ゴムと心線とのセパレーションが発生する為、高温耐久性が低下することがわかる。
また、実施例２２ではアセトン抽出量が１２％を超えていることから、ゴムの永久歪が大きくなり、ベルトの高温耐久性が劣っていると考えられる。
また、実施例２３のように、アクリルニトリル量が３０％以上である水素化ニトリルゴムを使用し、かつ、オイル添加量をゼロにすると、ゴム硬度が高くなりすぎるとともに、ゲーマン捻りｔ5が−３５℃より高くなって、クラックを生じ易くなり、高温耐久性及び低温耐久性共に悪くなっている。
以上のベルト評価の結果から、Ｖリブドベルトのような中間的な伝動能力を必要とする摩擦ベルト用途で高温耐久性と低温耐久性を両立させる為には、構成されるゴム材料はデュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０〜９０の範囲であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、かつ、アセトン抽出量が１２％以下であることが好ましいことがわかる。この点は、Ｖリブドベルトに限らず、中〜高負荷伝動用途のローエッジＶベルトや、ラップドＶベルト、平ベルト等でも同様である。
＜歯付ベルトでのゴム組成物の評価＞
図８に示す歯付ベルトを作成した。その歯ゴム６１は、表５に示す各例のゴム配合に係るゴム組成物を用いて形成した。そうして、以下の試験を行うことにより、それらゴム組成物の評価を行なった。
Figure 2005126642
−高負荷歯飛び耐久性の評価−
図１３に示すレイアウトのベルト走行試験機により歯付ベルトＢの高負荷での歯飛び耐久性の評価を行なった。すなわち、プーリ周縁に２１箇所のプーリ溝が設けられた駆動プーリ８１と、プーリ周縁に４２箇所のプーリ溝が設けられた従動プーリ８２と、ベルト背面を押圧するためのプーリ周縁がフラットな直径３２ｍｍのアイドラープーリ８３とに、歯付ベルトＢを巻き掛け、従動プーリ８２に後方向きに荷重をかけてベルトＢに２１６Ｎの張力が負荷されるようにした。そうして、従動プーリ８２に６０Ｎｍの負荷が加えられた状態で駆動プーリを６０００ｒｐｍで回転させた。雰囲気温度は１００℃とし、ベルト歯の欠損が発生するまでの走行時間をベルト歯耐久寿命とした。
−低温下での歯飛び耐久性の評価−
高負荷歯飛び耐久性の評価と同等のレイアウトで、従動プーリは無負荷とし、雰囲気温度温度を−４０℃とし、１分間走行と３０分間冷却を1サイクルとし、歯飛びが発生するまでの走行時間をベルト歯耐久寿命とした。
−歯付ベルトでの評価結果−
結果は表５の下段にゴム物性と共に示されている。実施例１６，１７はゴム原料としてＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(1)とを採用し、テクノーラ短繊維の量を変えてデュロメータ タイプＡでのゴム硬度を変えたものである。この実施例１６，１７の当該ゴム硬度は８０〜９０の範囲にあり、共に高温耐久性及び低温耐久性が良好であるが、ゴム硬度が高い実施例１７の方が高温耐久性はさらに良い。
実施例２５，２６は実施例１６，１７よりも水素化ニトリルゴム(1)の割合を多くし、シリカ充填量を変えてデュロメータ タイプＡでのゴム硬度を変えたものである。実施例２６のように当該ゴム硬度が９５を越えると、ゴムの耐クラック性が悪化することにより、高負荷伝動時の歯とび耐久性が悪化する。
実施例２０，２１，２４はゴム原料としてＥＰＤＭと水素化ニトリルゴム(2)とを採用し、テクノーラ短繊維の添加量とオイル添加量とを変えてデュロメータ タイプＡでのゴム硬度を変えたものである。当該ゴム硬度が８０〜９０の範囲にある実施例２０，２１では、高温耐久性及び低温耐久性共に良好であるが、実施例２４のようにそのゴム硬度が８０を下回るとゴムの変形が大きくなり、高負荷伝動時に歯ゴムの変形が増大し、歯ゴムと心線のセパレーションが発生する為、歯とび耐久性が悪化することがわかった。また、実施例２４の場合は、アセトン抽出量が１０％を超えていることから、ゴムの永久歪が大きくなり、歯ゴムと心線とのセパレーションによる歯とびが促進されていると考えられる。
また、実施例２３のように、アクリルニトリル量が３０％以上である水素化ニトリルゴム(2)を使用し、かつ、オイル添加量をゼロにすると、ゲーマン捻りｔ5が−３５℃より高くなって、ゴムの低温下での耐クラック性が悪くなるため、低温での歯とび耐久が悪くなることがわかった。
以上のベルト評価の結果から、高負荷伝動用の歯付ベルト用途で高負荷伝動時と低温での歯とび耐久性を満足する為には、構成されるゴム材料はデュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０〜９５の範囲であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、かつ、アセトン抽出量が１０％以下であることが好ましいことがわかった。
本発明に係るコグドＶベルトの一部を示す斜視図である。 同コグドＶベルトの側面図である。 本発明に係るハイブリッドＶベルトの一部を示す斜視図である。 図３のII−II線拡大断面図である。 同ハイブリッドＶベルトのブロックの拡大側面図である。 同ハイブリッドＶベルトの張力帯の拡大側面図である。 本発明に係るＶリブドベルトの横断面図である。 本発明に係る歯付ベルトを一部断面にして示す斜視図である。 平ベルトの耐久走行試験機のレイアウト図である。 本発明に係るゴム組成物の透過型電子顕微鏡写真である。 Ｖリブドベルトの耐久走行試験機のレイアウト図である。 Ｖリブドベルトの低温走行試験機のレイアウト図である。 歯付ベルトの走行試験機のレイアウト図である。
符号の説明
１ 上ゴム層
２ 下ゴム層
３ 接着ゴム層
４ 心線
５ コグ
６ コグ
７ 下帆布
１０ コグドＶベルト
２０ 高負荷伝動用Ｖベルト
３０ 張力帯
３１ 保形ゴム層
３２ 心線
３３ 上側凹部
３４ 下側凹部
３５ 上側帆布
３６ 下側帆布
４０ ブロック
５０ Ｖリブドベルト
５１ 接着ゴム層
５２ リブゴム層
５２ａ リブ
５２ｂ 短繊維
５４ 背面帆布
６０ 歯付ベルト
６１ 歯ゴム
６２ 背ゴム
６３ 心線
６４ 歯布

Claims (9)

  1. 水素化ニトリルゴムと、エチレン-α-オレフィンエラストマーと、不飽和カルボン酸金属塩と、有機過酸化物とを含有する伝動ベルト用ゴム組成物であって、
    上記エチレン-α-オレフィンエラストマーが海相を構成し、上記水素化ニトリルゴムが島相を構成した海島構造をとり、
    上記不飽和カルボン酸金属塩は、ジメタクリル酸亜鉛又はジアクリル酸亜鉛であって、上記海相及び島相の各々において分散し、
    上記水素化ニトリルゴムは、その結合アクリロニトリル量が３０質量％以下であり、
    上記エチレン-α-オレフィンエラストマーは、そのエチレン含量が６０質量％以下のエチレン-プロピレンコポリマー又はエチレン-プロピレン-ジエンターポリマーであることを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物。
  2. 請求項１において、
    上記エチレン-α-オレフィンエラストマーはムーニー粘度ＭＬ(1+4)１２５℃が６０以上であることを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物。
  3. 請求項１において、
    さらに、シリカ、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの群より選ばれた一又は二以上の白色系の無機充填材を含有することを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物。
  4. 請求項１において、
    白色にされた、又は顔料の添加により着色されたことを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物。
  5. 請求項１において、
    さらに、摩擦調整材として、超高分子量ポリエチレンの粉末、又は超高分子量ポリエチレン繊維を含有することを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物。
  6. 請求項１〜５のいずれか一に記載された伝動ベルト用ゴム組成物を架橋してなるゴムによって摩擦面が形成され、
    上記ゴムは、デュロメータ タイプＤでのゴム硬度が４０以上６０以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、アセトン抽出量が９％以下であることを特徴とする高負荷伝動用の摩擦伝動ベルト。
  7. 請求項１〜５のいずれか一に記載された伝動ベルト用ゴム組成物を架橋してなるゴムによって摩擦面が形成され、
    上記ゴムは、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０以上９０以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、アセトン抽出量が１２％以下であるあることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
  8. 請求項１〜５のいずれか一に記載された伝動ベルト用ゴム組成物を架橋してなるゴムを構成要素とし、
    上記ゴムは、デュロメータ タイプＡでのゴム硬度が８０以上９５以下であり、ゲーマン捻り試験によるｔ5が−３５℃以下であり、アセトン抽出量が１０％以下であることを特徴とする歯付ベルト。
  9. 不飽和カルボン酸金属塩成分を含有する水素化ニトリルゴムと、不飽和カルボン酸金属塩成分を含まないエチレン-α-オレフィンエラストマーと、有機過酸化物を含むゴム配合剤との混練りを行なうことにより、上記エチレン-α-オレフィンエラストマーが海相を構成し、上記水素化ニトリルゴムが島相を構成した海島構造をとり、上記不飽和カルボン酸金属塩が上記海相と島相とに分散してなるゴム組成物を得ることを特徴とする伝動ベルト用ゴム組成物の製造方法。
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