JP2006234089A - 摩擦伝動ベルト用ゴム組成物及び摩擦伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 走行時の異音を経時的に軽減可能で、かつ該効果が注水時においても高く、しかも耐久性に優れた摩擦伝動ベルト用ゴム組成物並びに摩擦伝動ベルトを提供することを目的とする。
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線２を埋設した接着部３と、圧縮部４にリブ７を有するＶリブドベルト１において、圧縮部４に、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対し（Ａ）平均一次粒径が０．５〜１０μｍの金属水酸化物を２５〜７５重量部（Ｂ）窒素吸着比表面積２５〜８５ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを１５〜５５重量部含有し、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％の条件での動的粘弾性測定で得られる損失係数ｔａｎδが−４０〜−２０°Ｃ測定温度域で０．２以上であるゴム組成物を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は伝動ベルトに係り、詳しくは発音抑制効果が高く、且つ耐久性に優れた摩擦伝動ベルト用ゴム組成物及び摩擦伝動ベルトに関する。

省エネルギー化、コンパクト化の社会的要請を背景に、自動車業界においてはエンジンルームの縮小化、複雑化が進んでいる。これに伴って、エンジンルーム周辺の雰囲気温度は従来と比べて上昇してきており、伝動ベルトを使用する環境温度も高くなっている。

一般に、伝動ベルトを構成するゴム素材としてはクロロプレンゴムが主流であったが、このような高温雰囲気下ではゴムが早期に硬化し、クラックが生じるなどの問題があった。このような早期破壊現象に対し、ある程度の改善がなされたもののクロロプレンゴムを用いる限り耐熱性に限界があり、現在のところ充分な耐熱性を得られるまでには至っていない。そこで、最近ではクロロプレンゴムに代わって耐熱性に優れるエチレン・α−オレフィンエラストマーを使用することが検討されつつある。（例えば特許文献１参照）

一方で、近年の自動車に求められる特性に静粛性が挙げられ、エンジンの静粛性の向上に伴って、補機駆動用伝動ベルトの発音対策についても厳しい要求がある。Ｖリブドベルトのような摩擦伝動ベルトは、噛合い伝動する歯付ベルトと異なり、駆動するプーリすべてが同期しているわけではなく、ある程度のすべりを起こしながら動力を伝達している。この動力伝達の過程で、ベルトがスリップとグリップが繰り返す状態、いわゆるスティックスリップ挙動を起こした場合に異音が発生するという問題があった。

近年の自動車業界の動向として、エンジンの排気量が大きくなり、装着される伝動ベルトへの負荷が増大しているため、よりスティックスリップ音が発生し易い環境となっている。また、昨今では、多数のプーリを同一平面状にレイアウトし、それらを一本のＶリブドベルトで駆動するサーペンタインドライブタイプが主流であるが、組付け時の不具合で全てのプーリが完全に同一平面状に設置されない場合もあり，この場合プーリ間に角度が生じる場合がある。通常この状態をミスアライメント状態と呼ぶが、この場合、伝動ベルトはプーリにスムーズに入りこまず一旦ベルトの一部分が接触しその後プーリ溝へ落ち込む挙動を示す。この挙動を起こす際に、プーリ径方向へのベルトすべりが生じ、異音が発生するという問題点もあった。

これらの異音は、通常走行時（乾燥時）に比べて、プーリ部分に雨水や泥水の浸入時（注水時）のほうがスリップを起こし易いため、頻繁に発生することが知られている。特に、エチレン・α−オレフィンゴムで構成した摩擦伝動ベルトは、クロロプレンゴムに比べると水濡れ性に劣ることから、注水時のスリップによる異音が発生し易いことが指摘されていた。

これらの要因による異音発生の対処策としては、ゴムに減摩剤や補強用短繊維を配合し、表面の摩擦係数を低下させてベルトの滑り挙動を抑制することが一般的であった。また注水時の異音発生に対しては、綿繊維などの親水性繊維を配合して、プーリ表面の水膜を除去するなどの試みもなされてきた。（例えば特許文献２参照）
特表平５−５００９３０号公報 特開２００３−２０２０５５号公報

しかし、短繊維を含有させる方法では、短繊維の配合量に限界があると共に、ベルト走行において短繊維が徐々に摩滅したり、吹き飛んだりするなど、経時的に摩擦係数低減効果が薄れるといった問題があった。また減摩剤を配合する手法では、減摩剤がその特性上、ゴムとの相互作用に乏しいため、減摩剤とゴムとの界面で剥離が生じ、機械的物性の低下を引き起こすなどの不具合があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を抑制するとともに、耐久性が高い摩擦伝動ベルト用ゴム組成物及び摩擦伝動ベルトを提供することを目的とする。

即ち本発明は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対し（Ａ）平均一次粒径が０．５〜１０μｍの金属水酸化物を２５〜７５重量部（Ｂ）窒素吸着比表面積２５〜８５ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを１５〜５５重量部含有し、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％の条件での動的粘弾性測定で得られる損失係数ｔａｎδが−４０〜−２０°Ｃ測定温度域で０．２以上であることを特徴とする摩擦伝動ベルト用ゴム組成物である。

また本発明は、前記摩擦伝動ベルト用ゴム組成物にあって、（Ａ）金属水酸化物が、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムである；エチレン・α−オレフィンエラストマーが、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体である、発明である。

更に本発明はまた少なくとも圧縮部の表面層を請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト用ゴム組成物で構成したことを特徴とする摩擦伝動ベルトである。そして前記摩擦伝動ベルトが、リブを形成した圧縮部と伸張部とを有する本体にベルト長手方向に沿って心線を埋設したＶリブドベルトである、発明である。

本発明によれば、特定の金属水酸化物とカーボンブラックを所定量含有し、−４０℃〜−２０℃の低温域でｔａｎδ値が０．２以上という高い値を有するゴム組成物とすることで、摩擦伝動ベルトにおいて、スティックスリップなどのゴム変形により生じたエネルギーを熱として散逸させやすくなり、ひいては音の発生源として消費されるエネルギーの割合を減少させることができるため、異音の発生を抑制できるといった効果がある。またゴム表面と水分との親和性を高め、注水時のスリップ音を抑制できる効果もある。更に、ベルト耐久性に優れると共に、導電性の低い金属水酸化物を用いたときに懸念される静電気の発生をカーボンブラックと並存させることで防止できる。またゴムシート加工性も良好で、欠損のないベルト成形体を得ることができる。

また金属水酸化物として、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムを選択することで、汎用性に富み、低コストなゴム組成物とすることができる。そして、エチレン・α−オレフィンエラストマーをエチレン・プロピレン・ジエン共重合体とすることで、耐熱・耐寒性能に優れた構成とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示す摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルト１は、撚糸コードよりなる心線２を接着部３中に埋設し、その下側に圧縮部４を有している。この圧縮部４にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ７が設けられ、またベルト背面には補強布５が配置されており伸張部を形成している。

本発明においては、少なくとも動力伝動面、即ち圧縮部４の表面層を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対し（Ａ）平均一次粒径が０．５〜１０μｍの金属水酸化物を２５〜７５重量部（Ｂ）窒素吸着比表面積２５〜８５ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを１５〜５５重量部含有し、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％の条件での動的粘弾性測定で得られる損失係数ｔａｎδが−４０〜−２０°Ｃ測定温度域で０．２以上であるゴム組成物で構成することを必須条件としているが、図１では圧縮部４全体を該ゴム組成物で構成した例を示している。

エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などを挙げることができるが、耐熱・耐寒性能を考慮すると好ましくはＥＰＤＭである。ＥＰＤＭのジエンの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなど炭素原子数が５〜１５の非共役ジエンを挙げることができる。

本発明において、エチレン・α−オレフィンエラストマー中のエチレン含量は４０〜７０重量％が好ましい。４０重量％未満であると、ベルト走行時に摩耗量が多くなり粘着摩耗を引き起こしやすくなる。一方、７０重量％を超えると、ベルト走行における発音抑制効果に乏しく、また低温特性が悪くなり更に圧延時のシーティング性など加工性も悪くなる恐れがあるので好ましくない。尚、エチレン・α−オレフィンエラストマーはエチレン含量の違うものをブレンドしてもよく、ブレンドするポリマーの数は問わないが、総エチレン含量が前記の範囲を満足することが望ましい。

またＥＰＤＭ中のジエン含量は０．１〜３．５重量％、より好ましくは０．１〜３．０重量％であることが望ましい。０．１重量％未満であるとベルトを走行させることによりゴムが軟化して劣化してしまいやすく、騒音の発生などの問題につながる恐れがある。また３．５重量％を超えるとジエン成分がポリマー主鎖であるエチレン−プロピレン鎖の屈曲の妨げに大きく関与し、ベルト屈曲走行時に圧縮部に亀裂が発生しやすくなるので好ましくない。尚、ＥＰＤＭはジエン含量の違うものをブレンドしてもよく、ブレンドするポリマーの数は問わないが、総ジエン含量は前記の範囲を満足することが望ましい。また、ブレンドはジエン成分を含有するＥＰＤＭとジエン成分を含有しないＥＰＭなどの間で行われても構わない。

一般的に、エチレン・α−オレフィンエラストマー（例えばＥＰＤＭ）のＳＰ値は、約８．０[ｃａｌ^１／２・ｃｍ^−３／２]と他の高分子材料と比較して低い。そのため圧縮部４の表層、即ちプーリ接触面をエチレン・α−オレフィンゴム組成物で構成すると、水濡れ性が低くなり、注水時にスリップや発音が発生し易いという問題があった。そこで、注水時の発音抑制を図るためには、水との親和性を向上せしめる必要がある。鋭意研究の結果、エチレン・α−オレフィンエラストマーに（Ａ）金属水酸化物を所定量含有させることで、耐久性、加工性を維持しつつ水濡れ性が高まることを知見した。尚、ＳＰ値は、凝集エネルギー密度ＣＥＤ（１ｃｃのものを蒸発させるのに要するエネルギー量）の平方根で定義される溶解性パラメーターである。

また、高分子材料の粘弾性特性については、時間温度換算則が成り立つため、低温での測定値は高周波数変形時に得られる測定値に等しくなることが判っている。摩擦伝動ベルトにおいて様々な検討を行った結果、異音発生時におけるゴム変形の周波数での粘弾性特性値は、−４０°Ｃ〜−２０°Ｃの低温域での値に等しいことが明らかとなった。更に研究をすすめたところ、異音発生時のゴム変形の周波数に対応する損失係数ｔａｎδの値が０．２以上、即ち−４０°Ｃ〜−２０°Ｃの低温域でのｔａｎδが０．２以上とすれば、スティックスリップ時のゴム変形により生じたエネルギーが熱として散逸されやすくなり、ひいては音の発生源として消費されるエネルギーの割合を減少させることができ、その結果、異音の発生を抑制できることが判明した。本発明では、（Ａ）金属水酸化物，（Ｂ）カーボンブラックを所定量配合することにより、ゴム組成物のｔａｎδを前記値に制御するものである。

ここでｔａｎδは、加硫ゴムの動的性質試験（ＪＩＳ Ｋ ６３９４）等によって測定されるもので、ゴム組成物に加えられる機械的エネルギーの熱としての散逸され易さ、換言すればゴム組成物に加えられる機械的エネルギーの貯蔵され難さを表わすものである。本発明においては、ｔａｎδは、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％の条件での測定値をいう。

尚、このｔａｎδのピーク値、即ち、変曲点の温度、本発明でいうところのｔａｎδピーク温度の低いものほど、低温で使用できるゴムであり、耐寒性に優れるといえる。ｔａｎδピーク温度は、ゴム組成物の特性の大きく変わる点を表し、その温度は、ゴムのガラス転移温度Ｔｇと相関関係がある。一般に、ゴムの粘弾性は、ゴム製品の性能に大きな影響を与え、粘弾性に最も影響を与えるのはゴムのガラス転移温度Ｔｇである。このガラス転移温度Ｔｇを境にゴムは弾性率、誘電率、熱膨張等の特性値が急激に変化する。このガラス転移温度Ｔｇ以下の温度では、主鎖セグメントの運動は凍結され、架橋ゴムはガラス状となり弾性を失う。以上のことを考慮すると、ゴム組成物のｔａｎδピーク温度は−２０°Ｃ以下であることが望ましい。

本発明で使用する（Ａ）金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができるが、なかでも入手容易性やコストなどを考慮すると、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムが好ましい。

ここで（Ａ）金属水酸化物は、平均一次粒径が０．５〜１０μｍである。０．５μｍ未満の金属水酸化物は実使用上存在せず、１０μｍを超えるとゴム組成物の力学物性が低下し、ベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合がある。

そして（Ａ）金属水酸化物の含有量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して２５〜７５重量部であり、これによりｔａｎδピーク値を殆ど低下させることなく、ベルト表面の水親和性を高めることができ、また適度な補強性を与えることができる。２５重量部未満の場合は水濡れ性が殆ど変化せず、注水時の発音抑制効果が小さい。一方で、７５重量部を超えると、耐久性や加工性が低下するといった不具合がある。

（Ｂ）カーボンブラックは、窒素吸着比表面積２５〜８５ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ^３／１００ｇの特性を有するものを使用することで、適度な補強性を有しつつ、ｔａｎδを大きな値に維持し、耐発音性を向上させることができると考えられる。また（Ａ）金属水酸化物は導電性が低いことから、ゴム組成物に（Ａ）金属水酸化物を含有させた場合に静電気の発生が懸念されるが、（Ｂ）カーボンブラックを並存させることで帯電防止効果が得られるといった利点もある。尚、ｔａｎδの大小は、ＤＢＰ吸油量とＮ_２ＳＡの値に影響されるが、ＤＢＰ吸油量のほうが影響力が強い。

そして（Ｂ）カーボンブラックの含有量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して１５〜５５重量部であり、１５重量部未満であれば、耐発音性の向上が顕著ではなく、５５重量部を超えると、加工性が悪くなると共に充分な発音低減効果を奏することができなくなる。

ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―４に従い測定される。

上記エチレン・α−オレフィンエラストマーの架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられることができ、熱分解による１分間の半減期が１５０〜２５０°Ｃのものが好ましい。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して好ましくは１〜８重量部であり、更に好ましくは１．５〜４重量部である。

また加硫促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。

また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

そして、この圧縮部４を構成するゴム組成物中には短繊維を混入してもよい。この短繊維としては、ポリエステル、綿、アラミド、ポリアミドなどの短繊維を用いることができる。なかでも６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン等のポリアミド短繊維が好ましい。ポリアミド短繊維は１〜８ｍｍ程度の範囲のものが好ましく、またその太さは５〜１０デニールのものが好ましい。この圧縮部４には、上記ポリアミド短繊維に加えて綿、レーヨン、アラミド繊維を用いることもできるが、ポリアミド短繊維単独で使用するほうがより効果的にスティックスリップ音を軽減することができる。

そして、圧縮部４のエチレン・α−オレフィンエラストマーに対する全短繊維の含有量は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して５〜３０重量部とすることが望ましい。全短繊維の含有量を５重量部以上とすることによって、摩擦伝動ベルトの乾燥時と注水時の伝達力の差を小さくすることができ、スティックスリップ音の発生を低減して異音発生を減少させることができるものである。全短繊維の含有量が３０重量部を超えると、原料ゴム中での短繊維の分散が悪くなってゴム物性が低下するので、全短繊維は３０重量部以下の含有量に設定するのが好ましい。

更に、圧縮部４のゴム組成物には、必要に応じて、シリカなどの補強剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤等の各種薬剤を添加してもよい。

接着部３の原料ゴムとしては、上記圧縮部４に用いるものと同種のゴムを用いることができる。この接着部３には上記のような短繊維を混入しても、していなくともいずれでもよいが、接着性を考慮すると混入しないほうが望ましい。

また、接着部３に埋設される心線２としては、例えばポリアリレート繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などのポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの高強度・低伸度のコードを用いることができる。

心線２にはゴムとの接着性を向上させるべく接着処理を施すのが好ましい。例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する前処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦＬ溶液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２５０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理機に３０〜６００秒間通して−１〜３％延伸して延伸処理コードとし、（５）更にゴム糊を入れたタンクに浸漬し、（６）１３０〜１７０°Ｃに温度設定した乾燥炉に１２０〜３００秒間通して乾燥する、方法などがある。尚、（１）〜（６）の全工程を行う必要はなく、所望に応じて（１）〜（４）のみ行うことなども可能である。

この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。

エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール．ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン．ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。

ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。またゴムラテックスとしては、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。

尚、レゾルシン−ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。

更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。

また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。

補強布５は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。

上記補強布５は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを補強布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。

次に、図１のようなＶリブドベルトを製造する方法の一例を説明する。まず円筒状のドラムの外周に補強布５を巻き付け、この上に接着部３用のゴムシートを巻き付けた後、この上に心線２を螺旋状に巻き付ける。さらにこの上に圧縮部４用のゴムシートを巻き付ける。次にこの円筒状ドラムを加硫ドラムに入れて加硫を行なうことによって、筒状の加硫スリーブを得る。この後に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールの間に懸架して走行回転させながら、加硫スリーブの外周の圧縮部４に切削ホイールを接触させてＶ溝を切削・研磨加工することによって、リブ７を形成する。そしてこの加硫スリーブを輪切りするように所定幅寸法で切断すると共に、内周と外周を裏返すことによって、Ｖリブドベルトとして仕上げることができるものである。

ここでは例えばＶリブドベルトとして、心線２を接着部３中に埋設し、その下側に圧縮部４を配設し、ベルト背面に補強布５を貼着した構成を例示したが、これに限られるものではない。例えば接着部３を配置しない構成としたＶリブドベルトや、補強布５の代りに背面ゴム層を配設し、ベルト背面にゴムが露出した構成としたＶリブドベルトなども本発明の技術範疇に属する。またリブ表面に短繊維が植毛されていてもよい。

尚、図１では圧縮部４全体を該ゴム組成物で構成した一実施形態を示したが、本発明では、摩擦伝動ベルト本体の少なくとも圧縮部表面を上述の如きゴム組成物で構成することを必須条件としてあげており、いうまでもなくベルト本体を構成するゴム組成物全てを該ゴム組成物で構成することもできる。また摩擦伝動ベルトを構成する圧縮部を、内層と表層の２層で構成し、表層を該ゴム組成物で形成してもよい。このとき表層は１．０ｍｍ以上の厚みを有することが望ましい。

他の摩擦伝動ベルトとしてカットエッジタイプのＶベルト２１がある。このベルト２１は、図２に示すように心線２２を埋設した接着部２３と圧縮部２４とから構成され、更に上記接着部２３及び圧縮部２４の各表面層に補強布２５を積層している。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
実施例１〜５、比較例１〜５
表１に示す配合にてゴム組成物を調製し、バンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールによって厚さ２．２ｍｍの未加硫ゴムシートを作製し、１６５°Ｃで３０分間加硫した。得られた加硫ゴムのｔａｎδを、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準じ、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％、温度範囲−７５〜１５０°Ｃで測定し、−４０，−２０°Ｃにおけるｔａｎδ値、並びにｔａｎδピーク温度を求めた。尚、ｔａｎδピーク温度とはｔａｎδの値が最も大きくなる温度である。結果を表１に示す。

結果、温度範囲−４０〜−２０°Ｃでのｔａｎδピーク値を確認したところ、−２０°Ｃにおけるｔａｎδ値が最低値、−４０°Ｃにおけるｔａｎδ値が最大値であった。

次に、圧縮部を該ゴム組成物で構成したＶリブドベルトを作製した。Ｖリブドベルトの製造方法は公知の方法であり、まずフラットな円筒モールドに２プライのゴム付綿帆布を巻いた後、接着部を構成する接着ゴムシートを巻き付けて心線をスピニングした。そして圧縮部を構成する圧縮ゴムシートを配置した後、該圧縮ゴムシートの上に加硫用ジャケットを挿入した。次いで、成形モールドを加硫缶内に入れ、加硫した後、筒状の加硫スリーブをモールドから取り出し、該スリーブの圧縮部をグラインダーによってリブに成形し、成形体から個々のベルトに切断してＶリブドベルトを得た。

ここで、圧縮ゴムシートは、表１に示す配合に従ってゴム組成物を調製し、バンバリーミキサーにて混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いた。また接着ゴムシートは、表１に示す配合から短繊維を除いたゴム組成物を調製し、バンバリーミキサーにて混練後、カレンダーロールで圧延したものを用いた。

得られたＶリブドベルトは、ポリエステル繊維のロープからなる心線を接着層内に埋設し、その上側に伸張部としてゴム付綿帆布を２プライ積層し、他方接着層の下側に設けた圧縮部に３個のリブをベルト長手方向に配したものであった。また圧縮部には短繊維が含まれており、ベルト幅方向に配向していた。

このようにして得られたＶリブドベルトの耐熱走行試験、発音限界張力試験を実施した。また圧縮ゴムシートの加工性について評価を行った。これらの結果を表１に併記する。

耐熱走行試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）、従動プーリ（直径１２０ｍｍ）、アイドラープーリ（直径８５ｍｍ）、テンションプーリ（直径４５ｍｍ）を順に配置したものである。試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、雰囲気温度１２０°Ｃ、駆動プーリの回転数が４９００ｒｐｍ、ベルト張力が５５９Ｎ／３リブになるように駆動プーリに荷重を付与した後、走行させ、５００時間後の圧縮部のクラック数を調べた。

発音限界張力試験では、得られたＶリブドベルトを直径１３５ｍｍの駆動プーリ、直径１１２ｍｍの第１従動プーリ、クラッチ機構を有する直径６０ｍｍの第２従動プーリの間に所定のベルト張力で懸架して、室温で駆動プーリを５，０００ｒｐｍで回転させながら第２従動プーリを回転始動させた時に発生した鳴き音と、この時のベルトの最低張力である発音限界張力を測定した。この発音限界張力試験では、乾燥時の発音性及び水を６０ｃｃ／ｍｉｎ垂らした注水時の発音性の評価を行った。また図３のレイアウトにて雰囲気温度８５°Ｃの条件下で１８０時間走行させた後（慣らし走行後）のＶリブドベルトについて、上記と同様に発音限界張力試験を実施した。
この測定で得られる発音限界張力が低いほど異音抑制効果が高いことを示す。尚、表１で数値を記載していない部分は張力を高くしても発音が止まない状態を表す。

ベルト作製時の加工性の評価では、圧延後の圧縮ゴムシートを目視で観察し、シーティング状態を確認した。○がゴムシートに裂けや穴あきなどの不具合が発生しない状態であり、△はゴムシートに裂けや穴あきが見られた状態であり、×はシーティングが不可能な状態をいう。

この結果、実施例のＶリブドベルトは、耐久性が高く、新品のみならず慣らし走行後も高い発音抑制効果が見られることから、経時的な静粛性に優れることが判明した。特に、実施例４では、乾燥時，注水時とも発音抑制効果が顕著であった。一方で、金属水酸化物を含有させず、短繊維を多量に配合した比較例１，２では、新品においては短繊維の効果が見られるものの、慣らし走行後では短繊維が摩滅、もしくは脱落したため、発音抑制効果が急激に低下することがわかった。また比較例２ではゴムシートの加工性が非常に悪く、シート化に時間を要すると共に、所定の厚み精度が得られないという不具合が生じ、ひいてはベルト成形体に繊維の分散不良が発生するという不具合が生じた。そして、平均一次粒子径が大きい水酸化アルミニウムを用いた比較例３、及び窒素吸着比表面積，ＤＢＰ吸油量が範囲外のカーボンブラックを用いた比較例４では、耐熱走行試験にてクラックの発生が確認され、耐久性に問題があることが判る。また比較例５は、規定した配合量を越えた場合の結果であるが、耐久性や加工性が悪化することが判明した。

本発明の摩擦伝動ベルトは、例えば自動車などのエアーコンプレッサーやオルタネータ等の補機駆動の動力伝動に広く利用できる。

本発明に係るＶリブドベルトの縦断面図である。 本発明に係るＶカットエッジタイプのＶベルトの縦断面図である。 本発明に係るＶリブドベルトの慣らし走行のレイアウトを示す図である。

符号の説明

１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着部
４ 圧縮部
５ 補強布
７ リブ

Claims (5)

1. エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対し（Ａ）平均一次粒径が０．５〜１０μｍの金属水酸化物を２５〜７５重量部（Ｂ）窒素吸着比表面積２５〜８５ｃｍ^２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラックを１５〜５５重量部含有し、周波数１０Ｈｚ、動歪み０．２％の条件での動的粘弾性測定で得られる損失係数ｔａｎδが−４０〜−２０°Ｃ測定温度域で０．２以上であることを特徴とする摩擦伝動ベルト用ゴム組成物。
2. （Ａ）金属水酸化物が、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムである請求項１記載の摩擦伝動ベルト用ゴム組成物。
3. エチレン・α−オレフィンエラストマーが、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体である請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルト用ゴム組成物。
4. 少なくとも圧縮部の表面層を請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト用ゴム組成物で構成したことを特徴とする摩擦伝動ベルト。
5. 摩擦伝動ベルトが、リブを形成した圧縮部と伸張部とを有する本体にベルト長手方向に沿って心線を埋設したＶリブドベルトである請求項４記載の摩擦伝動ベルト。
   

Images