JP7348143B2 - ゴム組成物およびその製造方法ならびに伝動ベルト - Google Patents
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Description
本発明は、伝動ベルトの伝動面を形成するためのゴム組成物およびその製造方法ならびに前記ゴム組成物の硬化物で形成された伝動面を有する伝動ベルトに関する。
従来から、自動車や自動二輪車などの分野で用いる伝動ベルトには、耐久寿命（耐久性）の向上が要求されてきた。伝動ベルトの耐久寿命の決め手となる劣化は、ゴム層の熱劣化によるクラックや、プーリとの接触面の摩耗などであり、耐熱性および耐摩耗性に優れるゴム組成物を用いるという観点で、耐久性に優れた伝動ベルトが提供されてきた。耐熱性に関しては、主鎖に二重結合を含まないゴム成分が採択され、特に、ＥＰＤＭ（エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体）を代表としたエチレン－α－オレフィンエラストマーをゴム成分として用いた伝動ベルトが増加している。
また、ゴム組成物は、ゴムの補強剤として汎用されているカーボンブラックの補強効果によっても耐摩耗性を確保できるが、カーボンブラックを用いるとゴム組成物の内部発熱が大きくなるため、伝達ロスが大きくなる（伝達効率が低下する）ことが課題であった。
近年、自動車や自動二輪車などの車両の省燃費化が進められる中で、伝動ベルトによる伝達ロスの低減が求められている。
例えば、自動車のエンジンには、オルタネータ、ウォータポンプ、パワーステアリングポンプ、エアコンなどの補機が取り付けられており、これらの補機は、エンジンのクランク軸により伝動ベルトを懸架した動力伝達機構を介して機械的に駆動される。例えば、自動車エンジンにおける補機駆動システムにおいて、エンジンの内燃機関（主機）で生成されるエネルギー（動力）は、駆動軸であるクランク軸（クランクプーリ）から各補機の従動軸（従動プーリ）に向けて、Ｖリブドベルトを介した摩擦伝動により伝達される。また、自動二輪車の無段変速装置においても、駆動軸と従動軸とを変速ベルト（ローエッジＶベルト）を介した摩擦伝動により伝達される。
このように動力を伝達する際には、エネルギー的な損失（ロス）が生じる。このエネルギー損失は、エンジンの分野ではフリクションロスと呼ばれており、例えば、ベルトを構成するゴム組成物の自己発熱（内部発熱）による内部損失や、ベルトの曲げ変形に起因する屈曲損失などが挙げられる。このようなエネルギー損失の指標としては、通常、駆動軸における駆動トルク値と、従動軸における従動トルク値との差で算出される「トルクロス」値が用いられるため、「フリクションロス」と「トルクロス」とは同義に用いられる。
そのため、車両エンジンの燃費の向上にはフリクションロスの低減が有効であり、動力伝達機構におけるトルクロス（駆動軸における駆動トルクと、従動軸における従動トルクとの差）を低減することが望まれている。通常、トルクロス値が、エネルギー損失の指標として用いられ、トルクロスの値が小さいほど伝達効率がよい（伝達ロスが少ない）と判断でき、車両の省燃費性の指標としても活用されている。
伝達ロスの改善による省燃費性を向上させた伝動ベルトとして、特開２０１０－２７６１２７号公報（特許文献１）には、ｔａｎδ（損失正接）が小さいゴム組成物を用い、内部損失（自己発熱）を低減する手段でトルクロスを低減するＶリブドベルトが提案されている。この文献では、圧縮層を形成するゴム組成物がエチレン－α－オレフィンエラストマーを主成分とし、初期歪０．１％、周波数１０Ｈｚ、歪０．５％の条件で動的粘弾性を測定したとき、４０℃におけるｔａｎδが０．１５０未満の圧縮層を有するＶリブドベルトにおいて、エチレン－α－オレフィンエラストマーの含有比率が４５質量％以上、カーボンブラック含有比率が３５質量％未満のゴム組成物を用いて圧縮層を形成することにより、４０℃でのｔａｎδを低くして内部損失を低減し、省燃費性を向上できる。
特開２０１４－１６７３４７号公報（特許文献２）には、圧縮層を構成するゴム組成物に、吸水性繊維の短繊維と界面活性剤とを含有させることで、界面活性剤の効果で、短繊維の凝集（塊）を少なくしてゴム組成物中の内部発熱を抑制でき、局所的な内部発熱のバラツキを抑制して省燃費性を向上できる摩擦伝動ベルトが開示されている。実施例では、圧縮層のゴム組成物として、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）１００質量部に対してカーボンブラック６０質量部が配合されている。
特開２０１３－１７７９６７号公報（特許文献３）には、ベルトの圧縮層を曲げるのに要する応力（圧縮応力）の低減に着目して屈曲損失を低減する（心線の位置を内周側に配置して、心線の曲げ応力を低減する）手段でトルクロスを低減できるＶリブドベルトが開示されている。実施例では、伸張層および圧縮層のゴム組成物として、ＥＰＤＭ１００質量部に対してカーボンブラック５０質量部が配合され、接着層のゴム組成物として、ＥＰＤＭ１００質量部に対してカーボンブラック３５質量部が配合されている。
一方、低発熱化による車両の省燃費化を実現するためのタイヤ用ゴム組成物として、ＷＯ２０１８／２１１９３２（特許文献４）には、硫黄架橋系のジエン系ゴム、カーボンブラック、カーボンブラック分散剤、シリカ、ハンセン溶解度パラメータが２７以上の化合物を含むゴム組成物が示されている。この文献には、前記タイヤ用ゴム組成物でタイヤを形成すると、低発熱性および耐摩耗性に優れたタイヤを提供できることが記載されている。実施例では、前記ジエン系ゴムとして天然ゴムが使用されている。
特開２０１８－８０２８９号公報（特許文献５）および特開２０１８－８０２９０号公報（特許文献６）には、硫黄架橋系のジエン系ゴム、アミノ基および不飽和カルボン酸残基を有する化合物（カーボンカップリング剤）、シリカまたはシリカおよびカーボンブラックの組み合わせを含む充填剤を混練して得られるタイヤ用ゴム組成物が開示されている。実施例では、天然ゴム、シリカ、シランカップリング剤、カーボンカップリング剤などを含むゴム組成物を硫黄加硫している。
特開２０１８－１２３２７２号公報（特許文献７）には、ジエン系ゴム１００質量部に、補強性充填剤３０～１６０質量部、再生ゴム５～１００質量部、カーボンカップリング剤０．１～１５質量部が配合されたタイヤ用ゴム組成物が開示されている。実施例では、天然ゴム、シリカ、再生ゴム、シランカップリング剤、カーボンカップリング剤からなるゴム組成物を硫黄で加硫している。
また、防振ゴムの分野において、特開２０１４－７７０２８号公報（特許文献８）には、引張強さに優れた防振材ゴムの製造方法として、エチレン－α－オレフィン－非共役ポリエン共重合体ゴム１００質量部に対して、補強剤１～１５０質量部、軟化剤１～１５０質量部、カーボンカップリング剤０．０１質量部を混練して混練物を製造する工程、得られた混練物１００質量部に対して、加硫剤０．１～１０質量部を混合してゴム組成物を製造する工程を含む加硫ゴム組成物の製造方法が開示されている。実施例では、ＥＰＤＭ、カーボンブラックを含むゴム組成物を硫黄で加硫している。
しかし、特許文献１～３のゴム組成物はカーボンブラックを含むため、ゴム組成物の内部発熱が大きくなり、伝達効率が低下する。一方、特許文献４～８には、伝動ベルトについて記載されていない。また、特許文献４～８のゴム組成物を伝動ベルトに適用した場合でも、硫黄架橋ゴムであるため、耐熱性が十分でない。
本発明の目的は、耐熱性に優れ、伝動ベルトの伝達効率も向上できるゴム組成物およびその製造方法ならびに前記ゴム組成物の硬化物で形成された伝動面を有する伝動ベルトを提供することにある。
本発明の他の目的は、加工性に優れ、伝動ベルトの耐摩耗性および耐久性も向上できるゴム組成物およびその製造方法ならびに前記ゴム組成物の硬化物で形成された伝動面を有する伝動ベルトを提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）と、カーボンブラック（Ｂ）と、カーボンカップリング剤（またはカップリング剤）（Ｃ）と、ラジカル開始剤（Ｄ）とを組み合わせることにより、耐熱性に優れ、伝動ベルトの伝達効率も向上できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を含む。前記ラジカル開始剤（Ｄ）は有機過酸化物であってもよい。前記カーボンカップリング剤（Ｃ）は、アミノ基およびエチレン性不飽和結合を有する化合物であってもよい。前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）のジエン含量が７質量％以下であってもよい。前記カーボンブラック（Ｂ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して２５～１００質量部であってもよい。前記カーボンカップリング剤（Ｃ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．５～５質量部であってもよい。前記ゴム組成物は、前記架橋剤（Ｅ）を含まない第１のゴム組成物であり、前記ラジカル開始剤（Ｄ）の割合は、前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．１質量部以上１質量部未満であってもよい。前記ゴム組成物は、前記第１のゴム組成物および架橋剤（Ｅ）を含む第２のゴム組成物であり、前記架橋剤（Ｅ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．５～１０質量部であってもよい。前記ゴム組成物は、伝動ベルトの伝動面を形成するために用いてもよい。
本発明には、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練して前記ゴム組成物を製造する製造方法も含まれる。この製造方法は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練して第１のゴム組成物を得る第１の混練工程、第１の混練工程で得られた第１のゴム組成物に、架橋剤（Ｅ）を添加して加熱下で混練して第２のゴム組成物を得る第２の混練工程をさらに含んでいてもよい。この製造方法において、第１の混練工程の加熱温度が１５０℃以上であり、かつ第２の混練工程の加熱温度が１２０℃以下であってもよい。
本発明には、前記ゴム組成物の硬化物で伝動面が形成された伝動ベルトも含まれる。
なお、本願において、ゴム組成物のムーニースコーチ最低粘度を「Ｖｍ」で示す場合があり、特に言及しない限り、ムーニースコーチ最低粘度「Ｖｍ」は、温度１２５℃での値を示す。
また、本願において、用語「ゴム組成物」は、目的の成形体を得るための最終的な架橋が完了していないゴム組成物（未架橋または半架橋組成物）を意味する。
本発明では、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）と、カーボンブラック（Ｂ）と、カーボンカップリング剤（Ｃ）と、ラジカル開始剤（Ｄ）とを組み合わせているため、このゴム組成物の硬化物は耐熱性に優れ、このゴム組成物の硬化物で伝動ベルトの伝動面を形成すると、伝動ベルトの伝達効率も向上できる。さらに、加工性に優れ、ベルトの耐摩耗性および耐久性も向上できる。
［（Ａ）エチレン－α－オレフィンエラストマー］
本発明のゴム組成物（硬化性ゴム組成物または未架橋ゴム組成物）は、ゴム成分として、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）を含む。エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）は、主鎖に二重結合（エチレン性不飽和結合）を含まないため、耐熱性に優れる。
本発明のゴム組成物（硬化性ゴム組成物または未架橋ゴム組成物）は、ゴム成分として、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）を含む。エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）は、主鎖に二重結合（エチレン性不飽和結合）を含まないため、耐熱性に優れる。
エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）は、構成単位として、エチレン単位、α－オレフィン単位を含んでいればよく、ジエン単位をさらに含んでいてもよい。そのため、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）には、エチレン－α－オレフィン共重合体ゴム、エチレン－α－オレフィン－ジエン三元共重合体ゴムなどが含まれる。
α－オレフィン単位を形成するためのα－オレフィンとしては、例えば、プロピレン、ブテン、ペンテン、メチルペンテン、ヘキセン、オクテンなどの鎖状α－Ｃ３－１２オレフィンなどが挙げられる。これらのα－オレフィンのうち、プロピレンなどのα－Ｃ３－４オレフィン（特にプロピレン）が好ましい。
ジエン単位を形成するためのジエンモノマーとしては、通常、非共役ジエン系単量体が利用される。非共役ジエン系単量体としては、例えば、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が例示できる。これらのジエンモノマーのうち、エチリデンノルボルネン、１，４－ヘキサジエン（特に、エチリデンノルボルネン）が好ましい。
代表的なエチレン－α－オレフィンエラストマーとしては、例えば、エチレン－プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）などが挙げられる。
これらのエチレン－α－オレフィンエラストマーは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ジエン単位による架橋効率に優れる点から、エチレン－α－オレフィン－ジエン三元共重合体ゴムが好ましく、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）が特に好ましい。
エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体において、エチレンとプロピレンとの割合（質量比）は、前者／後者＝３５／６５～９０／１０、好ましくは４０／６０～８０／２０、さらに好ましくは４５／５５～７０／３０、最も好ましくは５０／５０～６０／４０であってもよい。
エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）（特に、ＥＰＤＭなどのエチレン－α－オレフィン－ジエン三元共重合体ゴム）のジエン含量は１０質量％以下（例えば０．１～１０質量％）であってもよく、カーボンカップリング剤（Ｃ）とラジカル開始剤（Ｄ）との組み合わせによる本願発明の効果が発現し易い点から、好ましくは７質量％以下（例えば０．３～７質量％）、さらに好ましくは５質量％以下（例えば０．５～５質量％）、最も好ましくは３質量％以下（例えば１～３質量％）である。本発明では、主鎖に二重結合を有していないゴム成分を用いることにより耐熱性を向上させているが、側鎖として導入するジエン単位による二重結合も少量に抑制することにより、高度な耐熱性を担保できる。ジエン含量が多すぎると、高度な耐熱性が担保できない虞がある。
なお、本願において、ジエン含量は、エチレン－α－オレフィンエラストマーを構成する全単位中のジエンモノマー単位の質量割合を意味し、慣用の方法により測定できるが、モノマー比であってもよい。
未加硫のエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）のムーニー粘度［ＭＬ（１＋４）１２５℃］は８０以下であってもよく、ゴム組成物のＶｍを調整し、カーボンブラックの分散性を向上できる点から、例えば１０～８０、好ましくは２０～７０、さらに好ましくは３０～５０、最も好ましくは３５～４５である。ムーニー粘度が高すぎると、ゴム組成物の流動性が低下して、混練りにおける加工性が低下するとともに、カーボンブラックの分散性が低下する虞がある。
なお、本願において、ムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ ６３００－１（２０１３）に準じた方法で測定でき、試験条件は、Ｌ形ロータを使用し、試験温度１２５℃、予熱１分、ロータ作動時間４分である。
ゴム成分中のエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）の割合は５０質量％以上であればよく、好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましくは１００質量％（エチレン－α－オレフィンエラストマーのみ）である。ゴム成分中のエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）の割合が少なすぎると、耐熱性および耐寒性が低下する虞がある。
［（Ｂ）カーボンブラック］
本発明のゴム組成物（硬化性ゴム組成物）は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）に加えて、カーボンブラック（Ｂ）をさらに含む。本発明のゴム組成物は、カーボンブラック（Ｂ）を含むため、耐摩耗性を向上できる。
本発明のゴム組成物（硬化性ゴム組成物）は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）に加えて、カーボンブラック（Ｂ）をさらに含む。本発明のゴム組成物は、カーボンブラック（Ｂ）を含むため、耐摩耗性を向上できる。
カーボンブラックは、一次粒子径、ヨウ素吸着量、窒素吸着比表面積などの違いにより、いくつかのグレードに分類されている。例えば、ＡＳＴＭにより「Ｎ０＊＊」～「Ｎ９＊＊」に分類（ヨウ素吸着量に基づき分類）され、従来、ゴム製品の性能などに基づいてもＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＧＰＦなどに分類されており、一次粒子径の小さいＮ１１０（ＳＡＦ）、Ｎ２２０（ＩＳＡＦ）、Ｎ３３０（ＨＡＦ）などはハードカーボンと称され、一次粒子径の大きいＮ５５０（ＦＥＦ）、Ｎ６６０（ＧＰＦ）、Ｎ７６２（ＳＲＦ）などはソフトカーボンと称されることもある。これらのカーボンブラックは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
このようなカーボンブラックの一次粒子径と、全比表面積の指標となるヨウ素吸着量とには緊密な関係があり、一次粒子径が小さいほど、ヨウ素吸着量（全比表面積）が大きくなる。一次粒子径の小さいものはゴムに対する補強効果が高く、高負荷伝動用途に向いている一方で、屈曲時の内部発熱が大きくなり、トルクロスが増大する傾向にある。一方、一次粒子径の大きいものはゴムに対する補強効果は低いものの、屈曲時の内部発熱を抑えることができ、トルクロスを低減できる傾向にある。通常、Ｖリブドベルトには、補強性の高さから、一次粒子径の小さいＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦなどのハードカーボンと呼ばれるグレードが用いられ、ハードカーボンを用いることでゴムの硬度や耐摩耗性が向上し、ベルトの耐久性が向上する。本発明では、用途や要求される特性に応じて、適宜カーボンブラックを選択できる。
カーボンブラック（Ｂ）の平均粒径（一次平均粒子径）は、例えば５～２００ｎｍ、好ましくは１０～１５０ｎｍ、さらに好ましくは１５～１２０ｎｍ、最も好ましくは２０～１００ｎｍである。カーボンブラックの平均粒径が小さすぎると、トルクロスが大きくなる虞があり、大きすぎると、ベルト本体の機械的特性が低下する虞がある。
カーボンブラック（Ｂ）としては、ゴムに対する補強性、ゴムの硬度や耐摩耗性およびベルトの耐久性（高負荷での伝動性）を向上させる場合は、少なくとも一次粒子径の小さいカーボンブラック（ハードカーボン）を用いてもよい。カーボンブラック（ハードカーボン）の平均一次粒子径は、例えば１０～３５ｎｍ、好ましくは１５～３３ｎｍ、さらに好ましくは２０～３２ｎｍ、最も好ましくは２５～３０ｎｍである。平均一次粒子径が小さすぎるハードカーボンは、ゴム組成物の調製が困難となる虞があり、平均一次粒子径が大きすぎると、高負荷での伝動性の向上効果が低下する虞がある。
なお、本願において、カーボンブラック（Ｂ）の一次粒子径の測定方法としては、例えば、透過型電子顕微鏡などを用いて測定できる。
カーボンブラック（Ｂ）のヨウ素吸着量は、例えば５～２００ｍｇ／ｇ、好ましくは１０～１５０ｍｇ／ｇ、さらに好ましくは１２～１３０ｍｇ／ｇ、最も好ましくは２０～１００ｍｇ／ｇである。ハードカーボンのヨウ素吸着量は６０ｍｇ／ｇ以上、例えば６０～１５０ｍｇ／ｇ、好ましくは６５～１３０ｍｇ／ｇ、さらに好ましくは７０～１００ｍｇ／ｇ、最も好ましくは７５～９０ｍｇ／ｇである。ハードカーボンのヨウ素吸着量が小さすぎると、高負荷での伝動性の向上効果が低下する虞があり、逆に大きすぎると、ゴム組成物の調製が困難となる虞がある。
なお、本願において、カーボンブラック（Ｂ）のヨウ素吸着量の測定方法としては、ＡＳＴＭ Ｄ１５１０－１７の標準試験法に準拠して測定できる。
カーボンブラック（Ｂ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、例えば２５～１００質量部、好ましくは３０～９０質量部、さらに好ましくは３５～７０質量部、より好ましくは４０～６０質量部、最も好ましくは４５～５５質量部であってもよく、カーボンカップリング剤（Ｃ）とラジカル開始剤（Ｄ）との組み合わせによる本願発明の効果が発現し易い点から、３０～１００質量部（特に４０～９５質量部）であってもよい。カーボンブラック（Ｂ）の割合が少なすぎると、耐摩耗性が低下する虞があり、逆に多すぎると、均一に分散させるのが困難となる虞がある。
［（Ｃ）カーボンカップリング剤］
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）およびカーボンブラック（Ｂ）に加えて、カーボンカップリング剤（Ｃ）（カーボンブラックカップリング剤またはカーボンブラック用カップリング剤）をさらに含む。本発明のゴム組成物は、カーボンカップリング剤（Ｃ）と後述するラジカル開始剤（Ｄ）との組み合わせを含むため、カーボンブラック（Ｂ）のゴム組成物中での分散性を向上できる。特に、後述する架橋剤（Ｅ）による架橋反応の前に、ゴム成分中でカーボンカップリング剤（Ｃ）と後述するラジカル開始剤（Ｄ）とを混練りすると、非ジエン系のゴム（ポリマー）でも、混練りの際にラジカル開始剤（Ｄ）によりポリマーラジカルが発生し、そのポリマーラジカルとカーボンカップリング剤（Ｃ）とが結合する。その結果、ポリマーに対するカーボンブラック（Ｂ）の分散性が向上し、カーボンブラック（Ｂ）を用いても内部発熱を抑制（低発熱化）でき、低発熱化に加えて、ベルトの耐久寿命も向上できる。
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）およびカーボンブラック（Ｂ）に加えて、カーボンカップリング剤（Ｃ）（カーボンブラックカップリング剤またはカーボンブラック用カップリング剤）をさらに含む。本発明のゴム組成物は、カーボンカップリング剤（Ｃ）と後述するラジカル開始剤（Ｄ）との組み合わせを含むため、カーボンブラック（Ｂ）のゴム組成物中での分散性を向上できる。特に、後述する架橋剤（Ｅ）による架橋反応の前に、ゴム成分中でカーボンカップリング剤（Ｃ）と後述するラジカル開始剤（Ｄ）とを混練りすると、非ジエン系のゴム（ポリマー）でも、混練りの際にラジカル開始剤（Ｄ）によりポリマーラジカルが発生し、そのポリマーラジカルとカーボンカップリング剤（Ｃ）とが結合する。その結果、ポリマーに対するカーボンブラック（Ｂ）の分散性が向上し、カーボンブラック（Ｂ）を用いても内部発熱を抑制（低発熱化）でき、低発熱化に加えて、ベルトの耐久寿命も向上できる。
カーボンカップリング剤（Ｃ）としては、慣用のカーボンカップリング剤またはカーボンブラックカップリング剤を利用でき、例えば、特許文献４～８に記載のカーボンカップリング剤またはカーボン分散剤などを利用できる。
カーボンカップリング剤（Ｃ）としては、カーボンブラック（Ｂ）の分散性を向上できる点から、アミノ基またはＮ置換アミノ基（例えば、Ｎ－アルキルアミノ基、Ｎ，Ｎ－ジアルキルアミノ基またはＮ－アシルアミノ基）と、エチレン性不飽和結合とを有する化合物が好ましく、アミノ基およびエチレン性不飽和結合がさらに好ましく、アミノ基および不飽和ジカルボン酸残基を有する化合物がより好ましく、下記式（１）で表される化合物あるいはその塩および／または溶媒和物（式（１）で表される化合物またはその誘導体）が最も好ましい。
（式中、Ａは二価の炭化水素基を示し、Ｘは－ＮＨ－基または－Ｏ－基を示し、Ｒ１およびＲ２は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルコキシ基または炭化水素基を示し、Ｒ１とＲ２とは連結していてもよく、Ｒ３はヒドロキシル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アミノ基またはＮ置換アミノ基を示す）。
前記式（１）において、Ａで表される二価の炭化水素基には、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基の他、これらの炭化水素基を組み合わせた基などが含まれる。
アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチリデン基、エチレン基、イソプロピリデン基、トリメチレン基、１，２－ブタンジイル基、テトラメチレン基、ペンタメチンレン基、ヘキサメチレン基、１,１０－デカンジイル基などの直鎖状または分岐鎖状Ｃ１－１２アルキレン基などが挙げられる。
シクロアルキレン基としては、例えば、１，１－シクロペンチレン基、１，２－シクロペンチレン基、１，１－シクロヘキシレン基、１，２－シクロヘキシレン基などのＣ５－１０シクロアルキレン基などが挙げられる。
アリーレン基としては、例えば、１，３－フェニレン基、１，４－フェニレン基などのフェニレン基、１，５－ナフチレン基、２，６－ナフチレン基などのナフチレン基、４，４’－ビフェニレン基などのビフェニレン基、ビナフチレン基、フェニルナフタレン－ジイル基、ターフェニレン基などが挙げられる。
これら二価の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基には、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、スルホ基、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基などが含まれる。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。
炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｔ－ブチル基などの直鎖状または分岐鎖状Ｃ１－６アルキル基；シクロヘキシル基、４－メチル－シクロヘキシル基などのＣ４－１０シクロアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基などのＣ６－１２アリール基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などの直鎖状または分岐鎖状Ｃ１－１０アルコキシ基などが挙げられる。
シクロアルキルオキシ基としては、シクロヘキシルオキシ基などのＣ５－１０シクロアルキルオキシ基などが挙げられる。
アリールオキシ基としては、フェノキシ基などのＣ６－１０アリールオキシ基などが挙げられる。
これらの置換基は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの置換基のうち、メチル基などのＣ１－３アルキル基、メトキシ基などのＣ１－３アルコキシ基、スルホ基などが汎用されるが、置換基を有さないのが好ましい。
これら二価の炭化水素基は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、アリーレン基が好ましく、１，４－フェニレン基などのフェニレン基が特に好ましい。
Ｘは、－ＮＨ－基、－Ｏ－基（エーテル基）のいずれであってもよいが、－ＮＨ－基が好ましい。
Ｒ１およびＲ２において、ハロゲン原子、アルコキシ基および炭化水素基としては、例えば、Ａで表される二価の炭化水素基の置換基として例示されたハロゲン原子、アルコキシ基および炭化水素基などが挙げられる。Ｒ１とＲ２とが連結した基としては、テトラメチレン基などのＣ２－６アルキレン基などが挙げられる。
Ｒ１およびＲ２としては、例えば、水素原子、塩素原子などのハロゲン原子、ヒドロキシル基、メチル基などのＣ１－３アルキル基、メトキシ基などのＣ１－３アルコキシ基、フェニル基などのアリール基などが汎用されるが、水素原子が好ましい。
Ｒ３において、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基およびアリールオキシ基としては、例えば、Ａで表される二価の炭化水素基の置換基として例示されたアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基およびアリールオキシ基などが挙げられる。Ｎ置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基などのＮ－モノＣ１－４アルキルアミノ基などが挙げられる。
Ｒ３としては、例えば、ヒドロキシル基、アミノ基、Ｎ置換アミノ基などが汎用され、ヒドロキシル基が好ましい。
前記式（１）で表される化合物の塩としては、例えば、末端のアミノ基および／またはＸの－ＮＨ－基を有するアミンと酸とのアミン塩、Ｒ３がヒドロキシル基であるカルボン酸と塩基とのカルボン酸塩などが挙げられる。アミン塩の酸としては、例えば、塩酸、硫酸などの無機酸；酢酸、乳酸、クエン酸などの有機酸などが挙げられる。カルボン酸塩の塩基としては、例えば、リチウム、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属；マグネシウム、カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属などが挙げられる。これらのうち、カルボン酸塩が好ましく、カルボン酸アルカリ金属塩（特にナトリウム塩）が特に好ましい。
前記式（１）で表される化合物の溶媒和物において、溶媒としては、例えば、水；メタノール、エタノール、イソプロパノールなどＣ１－４アルカノールなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、水、メタノールが好ましく、水が特に好ましい。これらの溶媒和物は、前記式（１）で表される化合物の塩の溶媒和物であってもよく、例えば、カルボン酸塩の水和物（例えば、カルボン酸アルカリ金属塩の水和物）であってもよい。
前記式（１）で表される化合物またはその誘導体としては、例えば、ナトリウム（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸、ナトリウム（２Ｚ）－４－［（３－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸、ナトリウム（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－２－メチル－４－オキソ－２－ブテン酸、（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸、（２Ｚ）－４－［（３－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸などの（２Ｚ）－４（アミノフェニル－アミノ）－４－オキソ－２－ブテン酸またはその塩などが挙げられる。これらのうち、ナトリウム（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸などの（２Ｚ）－４（アミノフェニル－アミノ）－４－オキソ－２－ブテン酸アルカリ金属塩が好ましい。
カーボンカップリング剤（Ｃ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、加工性とベルト特性とを両立できる点から、例えば０．５～５質量部、好ましくは０．６～４．５質量部、さらに好ましくは０．７～４質量部、より好ましくは１～３質量部、最も好ましくは１．２～２質量部である。カーボンカップリング剤（Ｃ）の割合は、カーボンブラック（Ｂ）１００質量部に対して、例えば０．３～２０質量部、好ましくは０．５～１０質量部、さらに好ましくは１～８質量部、より好ましくは１．５～５質量部、最も好ましくは２～４質量部である。カーボンカップリング剤（Ｃ）の割合が少なすぎると、伝動ベルトの伝達効率が低下する虞があり、逆に多すぎると、加工性が低下する虞がある。
［（Ｄ）ラジカル開始剤］
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）およびカーボンカップリング剤（Ｃ）に加えて、前述のように、前記カーボンカップリング剤（Ｃ）との組み合わせによってカーボンブラック（Ｂ）の分散性を向上させるために、ラジカル開始剤（Ｄ）をさらに含む。
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）およびカーボンカップリング剤（Ｃ）に加えて、前述のように、前記カーボンカップリング剤（Ｃ）との組み合わせによってカーボンブラック（Ｂ）の分散性を向上させるために、ラジカル開始剤（Ｄ）をさらに含む。
ラジカル開始剤（Ｄ）は、熱などにより分解し、遊離基（フリーラジカル）を発生する化合物であればよく、慣用のラジカル開始剤であってもよい。慣用のラジカル発生剤には、有機過酸化物、無機過酸化物、アゾ化合物などが含まれる。
有機過酸化物としては、例えば、ジアシルパーオキサイド（ジラウロイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイドなど）、パーオキシケタール［１，１－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ブタンなど］、アルキルパーオキシエステル（ｔ－ブチルパーオキシベンゾエートなど）、ジアルキルパーオキサイド［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、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキシン－３、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、１，３－ビス（２－ｔ－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５－ジ－メチル－２，５－ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンなど］、パーオキシカーボネート（ｔ－ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチル－ヘキシルカーボネート、ｔ－アミルパーオキシ－２－エチル－ヘキシルカーボネートなど）などが挙げられる。
無機過酸化物としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素などが挙げられる。
アゾ化合物としては、例えば、アゾニトリル化合物［２，２’－アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、アゾビスシアノ吉草酸など］、アゾアミド化合物［２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミド）、２，２’－アゾビス（２－メチル－Ｎ－メチル－プロピオンアミド）、２，２’－アゾビス［２－メチル－Ｎ－（ヒドロキシメチル）－プロピオンアミドなど］、アゾアミジン化合物［例えば、２，２－アゾビス（２－アミジノプロパン）ハイドロクロライド、２，２－アゾビス（２－アミジノプロパン）アセテートなど］などが挙げられる。
これらのラジカル開始剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、取り扱い性などの点から、有機過酸化物が好ましく、１，３－ビス（２－ｔ－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのジアルキルパーオキサイドが好ましい。
ラジカル開始剤（Ｄ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、例えば０．１質量部以上１質量部未満、例えば０．１２～０．８質量部であってもよく、加工性とベルト特性とを両立できる点から、好ましくは０．１３～０．６質量部、さらに好ましくは０．１５～０．５質量部、最も好ましくは０．１８～０．３質量部である。ラジカル開始剤（Ｄ）の割合は、カーボンブラック（Ｂ）１００質量部に対して、例えば０．０５～２質量部、好ましくは０．０７～１．５質量部、さらに好ましくは０．１～１質量部、より好ましくは０．２～０．８質量部、最も好ましくは０．３～０．５質量部である。ラジカル開始剤（Ｄ）の割合は、カーボンカップリング剤（Ｃ）１００質量部に対して、例えば２～１００質量部、好ましくは５～５０質量部、さらに好ましくは８～３０質量部、最も好ましくは１０～２０質量部である。ラジカル開始剤（Ｄ）の割合が少なすぎると、カーボンブラック（Ｂ）の分散性が低下する虞があり、逆に多すぎると、ゴム組成物が成形前に架橋する虞がある。
［（Ｅ）架橋剤］
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）に加えて、架橋剤（Ｅ）をさらに含んでいてもよい。
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）に加えて、架橋剤（Ｅ）をさらに含んでいてもよい。
架橋剤（Ｅ）としては、慣用の架橋剤を利用できるが、ゴム成分として、架橋点となる二重結合が少ないエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）を効果的に架橋できる点から、有機過酸化物が好ましい。
有機過酸化物としては、前記ラジカル開始剤（Ｄ）として例示された有機過酸化物などを利用できる。前記有機過酸化物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。前記有機過酸化物のうち、１，３－ビス（２－ｔ－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのジアルキルパーオキサイドが好ましい。ラジカル開始剤（Ｄ）が有機過酸化物である場合、架橋剤（Ｅ）の有機過酸化物は、ラジカル開始剤（Ｄ）と同種または同一の有機過酸化物であってもよい。
架橋剤（Ｅ）の割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、例えば０．５～１０質量部、好ましくは１～８質量部、さらに好ましくは２～７質量部、最も好ましくは３～６質量部である。架橋剤（Ｅ）の割合が少なすぎると、ゴム組成物の耐熱性および耐摩耗性が低下する虞があり、逆に多すぎても、ゴム組成物の耐熱性および耐摩耗性が低下する虞がある。
架橋剤（Ｅ）を含むゴム組成物において、前記ラジカル開始剤（Ｄ）は、前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および／または前記カーボンカップリング剤（Ｃ）に結合した形態であってもよい。その場合、本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）および架橋剤（Ｅ）を含み、前記ラジカル開始剤（Ｄ）が、前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および／または前記カーボンカップリング剤（Ｃ）に結合し、かつ前記架橋剤（Ｅ）が、前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および前記カーボンカップリング剤（Ｃ）に結合していないゴム組成物（未架橋ゴム組成物）であってもよい。このゴム組成物では、ラジカル開始剤（Ｄ）および架橋剤（Ｅ）が同一の有機過酸化物である場合でも、ゴム組成物中での存在形態が異なっている。
また、架橋剤（Ｅ）を含むゴム組成物は、架橋剤（Ｅ）を含まない第１のゴム組成物と、架橋剤（Ｅ）を含む第２のゴム組成物との組み合わせであってもよい。前記第１のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を含み、かつ前記ラジカル開始剤（Ｄ）が前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および／または前記カーボンカップリング剤（Ｃ）に結合した形態が好ましい。第２のゴム組成物において、前記架橋剤（Ｅ）は遊離の形態が好ましい。
［（Ｆ）短繊維］
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）に加えて、短繊維（Ｆ）をさらに含んでいてもよい。短繊維（Ｆ）としては、例えば、天然短繊維（綿などの天然セルロース系短繊維など）、半合成短繊維（レーヨンなどの半合成セルロース系短繊維）、ポリエステル短繊維（ポリエチレンテレフタレート短繊維などのポリアルキレンアリレート短繊維など）、ポリアミド短繊維（ナイロン６短繊維、ナイロン６６短繊維などの脂肪族ポリアミド短繊維、アラミド短繊維など）などが挙げられる。
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）に加えて、短繊維（Ｆ）をさらに含んでいてもよい。短繊維（Ｆ）としては、例えば、天然短繊維（綿などの天然セルロース系短繊維など）、半合成短繊維（レーヨンなどの半合成セルロース系短繊維）、ポリエステル短繊維（ポリエチレンテレフタレート短繊維などのポリアルキレンアリレート短繊維など）、ポリアミド短繊維（ナイロン６短繊維、ナイロン６６短繊維などの脂肪族ポリアミド短繊維、アラミド短繊維など）などが挙げられる。
これらの短繊維は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ポリエステル短繊維、ポリアミド短繊維が汎用され、脂肪族ポリアミド繊維が好ましい。
短繊維の平均繊維長は、例えば０．１～３０ｍｍ、好ましくは０．２～２０ｍｍ、さらに好ましくは０．３～１５ｍｍ、最も好ましくは０．５～５ｍｍである。
これらの短繊維は、必要に応じて、界面活性剤、シランカップリング剤、エポキシ化合物、イソシアネート化合物などで表面処理してもよい。
短繊維は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）との接着性を向上させるため、必要に応じて、接着処理を施してもよい。接着処理としては、慣用の接着処理を利用でき、例えば、接着性成分［例えば、エポキシ化合物、イソシアネート化合物］を有機溶媒（トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなど）に溶解させた樹脂系処理液などへの浸漬処理、レゾルシン－ホルマリン－ラテックス液（ＲＦＬ液）への浸漬処理、ゴム組成物を有機溶媒に溶解させたゴム糊への浸漬処理が挙げられる。
短繊維（Ｆ）の割合は、トルクロスをさらに低減させるために、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、例えば１～１００質量部、好ましくは５～８０質量部、さらに好ましくは１０～５０質量部、最も好ましくは２０～４０質量部である。短繊維の割合が少なすぎると、耐熱性および耐摩耗性の向上効果が低下する虞があり、逆に多すぎると、伝達効率が低下する虞がある。
［他の成分］
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）に加えて、他のゴム成分をさらに含んでいてもよい。他のゴム成分としては、例えば、ジエン系ゴム（天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリルゴム）、水素化ニトリルゴムなど）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これら他のゴム成分は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）に加えて、他のゴム成分をさらに含んでいてもよい。他のゴム成分としては、例えば、ジエン系ゴム（天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリルゴム）、水素化ニトリルゴムなど）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これら他のゴム成分は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
他のゴム成分は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して１００質量部以下（例えば０．１～１００質量部程度）であってもよく、好ましくは２５質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下である。
本発明のゴム組成物は、補強剤として、前記カーボンブラック（Ｂ）に加えて、他の補強剤をさらに含んでいてもよい。他の補強剤としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなどが挙げられる。これらの補強剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
他の補強剤の割合は、カーボンブラック（Ｂ）１００質量部に対して１００質量部以下（例えば０．１～１００質量部程度）であってもよく、好ましくは５０質量部以下、さらに好ましくは３０質量部以下、最も好ましくは１０質量部以下である。
本発明のゴム組成物は、ゴムの配合剤として利用される慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、共架橋剤（ビスマレイミド類など）、加硫助剤または加硫促進剤（チウラム系促進剤など）、加硫遅延剤、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウムなど）、軟化剤（パラフィンオイルや、ナフテン系オイル等のオイル類など）、加工剤または加工助剤（ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィン、脂肪酸アマイドなど）、シランカップリング剤、老化防止剤（酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤など）、着色剤、粘着付与剤、安定剤（紫外線吸収剤、熱安定剤など）、難燃剤、帯電防止剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。
慣用の添加剤の合計割合は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して、例えば５～５０質量部、好ましくは１０～３０質量部、さらに好ましくは１５～２５質量部である。
［ゴム組成物の特性］
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を含むことを特徴とする。本発明のゴム組成物では、ラジカル開始剤（Ｄ）の存在下で混合することによってエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）がカーボンカップリング剤（Ｃ）と結合し、カーボンブラック（Ｂ）の分散性が向上すると推定できる。さらに、カーボンブラック（Ｂ）の分散性をより向上させるために、後述するように、二段階でゴム組成物を調製するのが好ましく、第１段階において、ゴムの架橋系成分を添加せずに混練し、ラジカル開始剤（Ｄ）のフリーラジカルを発生させてもよい。すなわち、ゴム架橋におけるラジカル開始剤は、ポリマー（非ジエン系ゴム）に対してポリマーラジカルを発生させる役割を担っており、発生したポリマーラジカル同士が結合するのが一般的であるのに対して、本発明のゴム組成物では、ポリマーラジカルとカーボンカップリング剤（Ｃ）とが結合していると推定できる。特に、ゴムの架橋系成分（架橋剤および共架橋剤など）を添加することなく、ラジカル開始剤（Ｄ）とカーボンカップリング剤（Ｃ）とを含むゴム組成物をラジカル開始剤（Ｄ）からフリーラジカルが発生可能な温度で混練すると、その傾向は強くなり、発生したポリマーラジカルはカーボンカップリング剤（Ｃ）と優先して結合することにより、ポリマーに対するカーボンブラック（Ｂ）の分散性を向上させていると推定できる。
本発明のゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を含むことを特徴とする。本発明のゴム組成物では、ラジカル開始剤（Ｄ）の存在下で混合することによってエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）がカーボンカップリング剤（Ｃ）と結合し、カーボンブラック（Ｂ）の分散性が向上すると推定できる。さらに、カーボンブラック（Ｂ）の分散性をより向上させるために、後述するように、二段階でゴム組成物を調製するのが好ましく、第１段階において、ゴムの架橋系成分を添加せずに混練し、ラジカル開始剤（Ｄ）のフリーラジカルを発生させてもよい。すなわち、ゴム架橋におけるラジカル開始剤は、ポリマー（非ジエン系ゴム）に対してポリマーラジカルを発生させる役割を担っており、発生したポリマーラジカル同士が結合するのが一般的であるのに対して、本発明のゴム組成物では、ポリマーラジカルとカーボンカップリング剤（Ｃ）とが結合していると推定できる。特に、ゴムの架橋系成分（架橋剤および共架橋剤など）を添加することなく、ラジカル開始剤（Ｄ）とカーボンカップリング剤（Ｃ）とを含むゴム組成物をラジカル開始剤（Ｄ）からフリーラジカルが発生可能な温度で混練すると、その傾向は強くなり、発生したポリマーラジカルはカーボンカップリング剤（Ｃ）と優先して結合することにより、ポリマーに対するカーボンブラック（Ｂ）の分散性を向上させていると推定できる。
ゴム組成物が前記二段階の方法で調製される場合、本発明のゴム組成物は、第１段階で調製されるゴム組成物、すなわち前記架橋剤（Ｅ）を含まず、前記ラジカル開始剤（Ｄ）を前記エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．１～１質量部の割合で含む第１のゴム組成物であってもよい。この第１のゴム組成物は、未架橋ゴムであり、前記架橋剤（Ｅ）などのゴムの架橋系成分を添加する前の予備的な組成物である。ラジカル開始剤（Ｄ）の割合は、ゴムを架橋せず、ポリマーラジカルとカーボンカップリング剤（Ｃ）とを結合するための割合に調整されていてもよい。
さらに、本発明のゴム組成物は、第２段階で調製されるゴム組成物、すなわち前記第１のゴム組成物および架橋剤（Ｅ）を含み、かつこの架橋剤（Ｅ）の割合がエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．５～１０質量部である第２のゴム組成物であってもよい。この第２のゴム組成物は、未架橋ゴム組成物であってもよい。第２のゴム組成物では、未架橋ゴム組成物においても、ラジカル開始剤（Ｄ）は、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および／またはカーボンカップリング剤（Ｃ）と結合しているのが好ましい。特に、ラジカル開始剤（Ｄ）は、第２のゴム組成物中では分解してエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）および／またはカーボンカップリング剤（Ｃ）に結合していてもよい。
本発明のゴム組成物の硬化物（架橋体）としては、内部の損失正接（ｔａｎδ）が低い硬化物が好ましい。損失正接（ｔａｎδ）は、損失弾性率（Ｅ”）を貯蔵弾性率（Ｅ’）で除すことにより求めることができ、振動１サイクルの間に熱として散逸（ロス）されるエネルギーと貯蔵される最大エネルギーとの比として表され、エネルギー損失の尺度となる。すなわち、ｔａｎδにより、ゴム組成物に加えられる振動エネルギーが熱として散逸される指標を数値化して表すことができる。従って、ｔａｎδが小さいほど散逸される熱は小さい（すなわち、内部発熱が小さくなり伝達効率が向上する）。本発明の好ましい態様では、ベルトが通常走行する温度（例えば、４０～１２０℃の温度範囲）におけるｔａｎδに着目し、このｔａｎδが低く調整されている。具体的には、例えば、７０℃および周波数１０Ｈｚでの硬化物のｔａｎδは、伝達効率を確保するためには、０．０８～０．１７程度の範囲から選択でき、例えば０．０９～０．１６５、好ましくは０．１～０．１６、さらに好ましくは０．１１～０．１５、より好ましくは０．１２～０．１４５、最も好ましくは０．１２～０．１４である。損失正接（ｔａｎδ）の値は、ゴム組成物の内部発熱性を示す代用値であり、この値が小さいと内部発熱が小さく、エネルギーロス（伝達ロス）が少ないゴム組成物の指標となる。
本願において、損失正接（ｔａｎδ）は、後述する実施例に記載の方法で測定でき、短繊維が所定の方向に配列した硬化物では、短繊維の配列方向（列理方向）と垂直な方向（反列理方向）の損失正接を測定する。
［ゴム組成物の製造方法］
本発明のゴム組成物の製造方法は、慣用の方法によって各成分を混合（または混練）することにより調製できるが、均一に混合するためには、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練するのが好ましい。加熱温度は５０℃以上であればよく、例えば５０～２００℃、好ましくは６０～１８０℃、さらに好ましくは７０～１５０℃程度である。
本発明のゴム組成物の製造方法は、慣用の方法によって各成分を混合（または混練）することにより調製できるが、均一に混合するためには、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練するのが好ましい。加熱温度は５０℃以上であればよく、例えば５０～２００℃、好ましくは６０～１８０℃、さらに好ましくは７０～１５０℃程度である。
特に、本発明のゴム組成物が架橋剤（Ｅ）などのゴムの架橋系成分をさらに含む場合、ゴム組成物の製造方法は、各成分を一括添加して混練する製造方法であってもよいが、ラジカル開始剤（Ｄ）のフリーラジカルを発生させて、カーボンブラック（Ｂ）をゴム中に均一に分散させる予備的な混練工程と、この予備的な混練工程で得られたゴム組成物とゴムの架橋成分とを混練する混合工程とを含む二段階以上の工程を経る製造方法が好ましい。なかでも、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練して第１のゴム組成物を得る第１の混練工程、第１の混練工程で得られた第１のゴム組成物に、架橋剤（Ｅ）を添加して加熱下で混練して第２のゴム組成物を得る第２の混練工程を含む製造方法が特に好ましい。
第１の混練工程では、ラジカル開始剤（Ｄ）が活性化する温度で加熱するのが好ましい。ラジカル開始剤（Ｄ）が活性化すると、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）のラジカル（ポリマーラジカル）とカーボンカップリング剤（Ｃ）との結合を促進できる。第１の混練工程の加熱温度は、第２の混練工程に比べて高温であり、例えば１５０℃以上、好ましくは１５０～２００℃、さらに好ましくは１６０～１９０℃、より好ましくは１６５～１８０℃である。加熱温度が低すぎると、カーボンブラック（Ｂ）の分散性が低下する虞がある。
第１の混練工程では、架橋剤（Ｅ）以外の他の成分を全て混練してもよいが、ラジカル開始剤（Ｄ）以外の架橋系成分［架橋剤（Ｅ）、共架橋剤、加硫助剤または加硫促進剤など］は、第２の混練工程で添加して混練するのが好ましい。
第２の混練工程では、添加された架橋剤（Ｅ）などの架橋系成分によってエチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）の架橋が進行しない温度で加熱するのが好ましい。第２の混練工程の加熱温度は、例えば１２０℃以下、好ましくは５０～１２０℃、さらに好ましくは６０～１００℃、より好ましくは７０～９０℃である。加熱温度が高すぎると、ゴムが架橋する虞がある。
第１および第２の混練工程において、混練方法としては、慣用の混練方法、例えば、ミキシングローラ、ニーダ、バンバリーミキサー、押出機（一軸または二軸押出機など）などを用いた方法などが挙げられる。
［成形体］
本発明のゴム組成物の硬化物は、カーボンブラックを含み、耐熱性に優れるため、各種成形体として利用できるが、耐熱性と伝達効率とを両立できるため、伝動ベルトの伝動面（プーリとの接触面）を形成するゴム層として利用するのが好ましい。
本発明のゴム組成物の硬化物は、カーボンブラックを含み、耐熱性に優れるため、各種成形体として利用できるが、耐熱性と伝達効率とを両立できるため、伝動ベルトの伝動面（プーリとの接触面）を形成するゴム層として利用するのが好ましい。
伝動ベルトは、摩擦伝動ベルトであってもよく、噛み合い伝動ベルトであってもよい。摩擦伝動ベルトとしては、例えば、平ベルト；ラップドＶベルト、ローエッジＶベルト、ローエッジコグドＶベルト、ＶリブドベルトなどのＶベルトなどが挙げられる。噛み合い伝動ベルトとしては、例えば、歯付ベルト、両面歯付ベルトなどが挙げられる。これらのうち、高度な耐熱性と伝達効率とが要求される点から、摩擦伝動ベルトが好ましく、省燃費化が要求される用途、例えば、自動車エンジンの補機駆動システムなどに用いるＶリブドベルト、自動二輪車の無段変速装置などに用いるローエッジＶベルト（ローエッジコグドＶベルトも含む）がさらに好ましく、高度な耐久性を要求される点から、自動車エンジンの補機駆動システムに用いられるＶリブドベルトが特に好ましい。
ＶリブドベルトやローエッジＶベルトなどの摩擦伝動ベルトにおいて、本発明のゴム組成物は、圧縮ゴム層（内面ゴム層）および／または伸張層（背面ゴム層）を形成していてもよい。伸張層が背面ゴム層である摩擦伝動ベルトとしては、例えば、ベルト背面がプーリと接触する背面駆動レイアウトで走行するＶリブドベルトなどが挙げられる。これらのうち、少なくとも圧縮ゴム層が本発明のゴム組成物で形成された摩擦伝動ベルトが好ましい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例で使用した原料の詳細を以下に示す。
［原料］
ＥＰＤＭ１：ダウ・ケミカル日本（株）製「ＮＯＲＤＥＬ（登録商標）ＩＰ３６４０」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４０、エチレン含量５５質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）１．８質量％
ＥＰＤＭ２：ダウ・ケミカル日本（株）製「ＮＯＲＤＥＬ（登録商標）ＩＰ４６４０」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４０、エチレン含量５５質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）４．９質量％
ＥＰＤＭ３：三井化学（株）製「ＥＰＴ ４０４５Ｍ」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４５、エチレン含量５１質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）７．６質量％
ナイロン短繊維：ナイロン６６短繊維、平均繊維径２７μｍ、平均繊維長３ｍｍ
カーボンブラックＨＡＦ：東海カーボン（株）製「シースト３」、平均粒子径２８ｎｍ、ヨウ素吸着量８０ｍｇ／ｇ
カーボンブラックＭＡＦ：東海カーボン（株）製「シースト１１６」、平均粒子径３８ｎｍ、ヨウ素吸着量５３ｍｇ／ｇ
シリカ：エボニックインダストリーズ ＡＧ社製「Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３」、ＢＥＴ比表面積１８０ｍ２／ｇ
カーボンカップリング剤１：（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸ナトリウム、住友化学（株）製「スミリンク２００」
カーボンカップリング剤２：Ｓ－（３－アミノプロピル）チオ硫酸、住友化学（株）製「スミリンク１００」
酸化亜鉛１：ハクスイテック（株）製、「酸化亜鉛２種」
酸化亜鉛２：正同化学工業（株）製、「酸化亜鉛３種」
ステアリン酸：日油（株）製、「ビーズステアリン酸つばき」
パラフィンオイル：パラフィン系プロセスオイル、出光興産（株）製「ダイアナ（登録商標）ＰＷ－９０」
界面活性剤：花王（株）製「エマルゲンＬＳ－１０６」
老化防止剤１：ジフェニルアミン系老化防止剤、大内新興化学工業（株）製「ノクラックＣＤ」
老化防止剤２：ジフェニルアミン系老化防止剤、大内新興化学工業（株）製「ノクラックＡＤ－Ｆ」
ラジカル開始剤：日油（株）製「パーブチルＰ－４０ＭＢ」
架橋剤：日油（株）製「パーブチルＰ－４０ＭＢ」
共架橋剤：大内新興化学（株）製「バルノックＰＭ」
加硫促進剤ＤＭ：大内新興化学工業（株）製「ノクセラー（登録商標）ＤＭ」
カーボンブラック分散液：東海カーボン（株）製「Ａｑｕａ－Ｂｌａｃｋ１６２」固形分１９．２質量％
綿織布：綿糸２０ｓ／２、経糸７０本／５ｃｍ、緯糸７０本／５ｃｍの平織織布
心線：１，０００デニールのＰＥＴ繊維を２×３の撚り構成で、上撚り係数３．０、下撚り係数３．０、トータルデニール６，０００で諸撚りした撚糸コードに、接着処理を施した、心線径１．０ｍｍのコード。
ＥＰＤＭ１：ダウ・ケミカル日本（株）製「ＮＯＲＤＥＬ（登録商標）ＩＰ３６４０」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４０、エチレン含量５５質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）１．８質量％
ＥＰＤＭ２：ダウ・ケミカル日本（株）製「ＮＯＲＤＥＬ（登録商標）ＩＰ４６４０」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４０、エチレン含量５５質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）４．９質量％
ＥＰＤＭ３：三井化学（株）製「ＥＰＴ ４０４５Ｍ」、ムーニー粘度（１２５℃）≒４５、エチレン含量５１質量％、ジエン含量（エチリデンノルボルネン含量）７．６質量％
ナイロン短繊維：ナイロン６６短繊維、平均繊維径２７μｍ、平均繊維長３ｍｍ
カーボンブラックＨＡＦ：東海カーボン（株）製「シースト３」、平均粒子径２８ｎｍ、ヨウ素吸着量８０ｍｇ／ｇ
カーボンブラックＭＡＦ：東海カーボン（株）製「シースト１１６」、平均粒子径３８ｎｍ、ヨウ素吸着量５３ｍｇ／ｇ
シリカ：エボニックインダストリーズ ＡＧ社製「Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３」、ＢＥＴ比表面積１８０ｍ２／ｇ
カーボンカップリング剤１：（２Ｚ）－４－［（４－アミノフェニル）アミノ］－４－オキソ－２－ブテン酸ナトリウム、住友化学（株）製「スミリンク２００」
カーボンカップリング剤２：Ｓ－（３－アミノプロピル）チオ硫酸、住友化学（株）製「スミリンク１００」
酸化亜鉛１：ハクスイテック（株）製、「酸化亜鉛２種」
酸化亜鉛２：正同化学工業（株）製、「酸化亜鉛３種」
ステアリン酸：日油（株）製、「ビーズステアリン酸つばき」
パラフィンオイル：パラフィン系プロセスオイル、出光興産（株）製「ダイアナ（登録商標）ＰＷ－９０」
界面活性剤：花王（株）製「エマルゲンＬＳ－１０６」
老化防止剤１：ジフェニルアミン系老化防止剤、大内新興化学工業（株）製「ノクラックＣＤ」
老化防止剤２：ジフェニルアミン系老化防止剤、大内新興化学工業（株）製「ノクラックＡＤ－Ｆ」
ラジカル開始剤：日油（株）製「パーブチルＰ－４０ＭＢ」
架橋剤：日油（株）製「パーブチルＰ－４０ＭＢ」
共架橋剤：大内新興化学（株）製「バルノックＰＭ」
加硫促進剤ＤＭ：大内新興化学工業（株）製「ノクセラー（登録商標）ＤＭ」
カーボンブラック分散液：東海カーボン（株）製「Ａｑｕａ－Ｂｌａｃｋ１６２」固形分１９．２質量％
綿織布：綿糸２０ｓ／２、経糸７０本／５ｃｍ、緯糸７０本／５ｃｍの平織織布
心線：１，０００デニールのＰＥＴ繊維を２×３の撚り構成で、上撚り係数３．０、下撚り係数３．０、トータルデニール６，０００で諸撚りした撚糸コードに、接着処理を施した、心線径１．０ｍｍのコード。
実施例１～１０、参考例１～５および比較例１～５
［圧縮ゴム層］
参考例４および５以外の実施例、参考例および比較例については、次の方法で圧縮ゴム層用シートを調製した。すなわち、ベルトの伝動面（プーリとの接触面）を形成する圧縮ゴム層には、表３に示す配合の圧縮ゴム層用ゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで所定の厚みに圧延したシートを用いた。混練方法について詳しくは、まず、架橋剤および共架橋剤以外の成分を混練して、１５０℃に到達してから２分間混練を継続した後（第１の混練工程）、混練物を排出して放冷した。次に、得られた混練物に、架橋剤および共架橋剤を添加して混練し（第２の混練工程）、１００℃に到達したところで、すぐに排出した。
［圧縮ゴム層］
参考例４および５以外の実施例、参考例および比較例については、次の方法で圧縮ゴム層用シートを調製した。すなわち、ベルトの伝動面（プーリとの接触面）を形成する圧縮ゴム層には、表３に示す配合の圧縮ゴム層用ゴム組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで所定の厚みに圧延したシートを用いた。混練方法について詳しくは、まず、架橋剤および共架橋剤以外の成分を混練して、１５０℃に到達してから２分間混練を継続した後（第１の混練工程）、混練物を排出して放冷した。次に、得られた混練物に、架橋剤および共架橋剤を添加して混練し（第２の混練工程）、１００℃に到達したところで、すぐに排出した。
なお、参考例４については、第１の混練工程の到達温度を１３０℃に低下させる以外は前記方法と同様にして圧縮ゴム層用シートを調製した。また、参考例５については、架橋剤および共架橋剤を第１の混練工程で添加し、第２の混練工程を設けずに、全ての配合剤を一括添加して混練する以外は前記方法と同様にして圧縮ゴム層用シートを調製した。
［接着ゴム層］
接着ゴム層用シートは、表１に示す配合の接着ゴム層用組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで、所定の厚みに圧延した。
接着ゴム層用シートは、表１に示す配合の接着ゴム層用組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで、所定の厚みに圧延した。
［伸張層］
伸張層を形成するための綿織布には、未処理の綿織布（綿糸２０ｓ／２、経糸７０本／５ｃｍ、緯糸７０本／５ｃｍの平織）を、カーボンブラック分散液およびＲＦＬ液（ラテックス、レゾルシンおよびホルマリン）を含む表２に示す混合液（黒染め液）に１０秒間浸漬し、テンターにより１２０°の広角度処理を行い、１５０℃で４分間熱処理した綿織布を用いた。
伸張層を形成するための綿織布には、未処理の綿織布（綿糸２０ｓ／２、経糸７０本／５ｃｍ、緯糸７０本／５ｃｍの平織）を、カーボンブラック分散液およびＲＦＬ液（ラテックス、レゾルシンおよびホルマリン）を含む表２に示す混合液（黒染め液）に１０秒間浸漬し、テンターにより１２０°の広角度処理を行い、１５０℃で４分間熱処理した綿織布を用いた。
［圧縮ゴム層用組成物（未架橋ゴム組成物）のムーニースコーチ最低粘度（Ｖｍ）］
ムーニースコーチ最低粘度（ムーニー粘度の最低値）の測定は、ＪＩＳ Ｋ ６３００－１（２０１３）のムーニースコーチ試験に準じて行った。ロータはＬ形を用い、試験温度は１２５℃とした。なお、試験片（未架橋ゴム組成物）とダイとが接する面の間に、厚さ約０．０４ｍｍのポリエステルフィルム（東レ（株）製「ルミラー」）を配置した。ダイを閉じた後１分間予熱を行い、その後ロータを回転し、ムーニー粘度の推移を記録した。記録したムーニー粘度は概ね図１に示すような結果であり、ムーニー粘度が最低となった時の値をムーニースコーチ最低粘度（Ｖｍ）とした。なお、粘度（Ｖｍ）が高いと、混練りにおける加工性が低下するとともに、配合剤の分散性が低下する虞があるため、Ｖｍ値を加工性や分散性の指標として比較した。
ムーニースコーチ最低粘度（ムーニー粘度の最低値）の測定は、ＪＩＳ Ｋ ６３００－１（２０１３）のムーニースコーチ試験に準じて行った。ロータはＬ形を用い、試験温度は１２５℃とした。なお、試験片（未架橋ゴム組成物）とダイとが接する面の間に、厚さ約０．０４ｍｍのポリエステルフィルム（東レ（株）製「ルミラー」）を配置した。ダイを閉じた後１分間予熱を行い、その後ロータを回転し、ムーニー粘度の推移を記録した。記録したムーニー粘度は概ね図１に示すような結果であり、ムーニー粘度が最低となった時の値をムーニースコーチ最低粘度（Ｖｍ）とした。なお、粘度（Ｖｍ）が高いと、混練りにおける加工性が低下するとともに、配合剤の分散性が低下する虞があるため、Ｖｍ値を加工性や分散性の指標として比較した。
［圧縮ゴム層用組成物の架橋ゴム物性］
圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートを、プレス機を用いて３０分間の加圧および加熱（温度１７０℃、面圧力２．０ＭＰａ）して架橋ゴムシートを作製した。
圧縮ゴム層用の未架橋ゴムシートを、プレス機を用いて３０分間の加圧および加熱（温度１７０℃、面圧力２．０ＭＰａ）して架橋ゴムシートを作製した。
１）硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３（２０１２）に準じ、架橋ゴムシートを３枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータＡ型硬さ試験機を用いて硬度を測定した。
ＪＩＳ Ｋ６２５３（２０１２）に準じ、架橋ゴムシートを３枚重ね合わせた積層物を試料とし、デュロメータＡ型硬さ試験機を用いて硬度を測定した。
２）引張特性（破断伸び率）の測定
ＪＩＳ Ｋ ６２５１（２０１０）「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム－引張特性の求め方」に従い、架橋ゴムシートから、圧延の反列理方向に採取したダンベル状３号形の試験片を、室温で引張速度５００ｍｍ／分で引張試験を行い、試験片が破断した際の伸び率（％）を算出した。なお、引張試験機としては、（株）島津製作所製「オートグラフＡＧ－５０００Ａ」を用いた。
ＪＩＳ Ｋ ６２５１（２０１０）「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム－引張特性の求め方」に従い、架橋ゴムシートから、圧延の反列理方向に採取したダンベル状３号形の試験片を、室温で引張速度５００ｍｍ／分で引張試験を行い、試験片が破断した際の伸び率（％）を算出した。なお、引張試験機としては、（株）島津製作所製「オートグラフＡＧ－５０００Ａ」を用いた。
３）損失正接（ｔａｎδ）の測定
架橋ゴムシートから、断面形状が長方形（厚さ２．０ｍｍ、幅４．０ｍｍ）で、長さが４０ｍｍの試験片を採取した。このとき、圧延の反列理方向を長さ方向として採取した。そして、粘弾性測定装置（（株）上島製作所製「ＶＲ－７１２１」）のチャックに、チャック間距離１５ｍｍで試験片をチャックして固定し、初期歪（静的歪）１．０％を与え、周波数１０Ｈｚ、動的歪０．２％（すなわち、前記初期歪１．０％を中心位置または基準位置として長手方向に±０．２％の歪みを付与しつつ）、昇温速度１℃／分で７０℃での損失正接（ｔａｎδ）を求めた。
架橋ゴムシートから、断面形状が長方形（厚さ２．０ｍｍ、幅４．０ｍｍ）で、長さが４０ｍｍの試験片を採取した。このとき、圧延の反列理方向を長さ方向として採取した。そして、粘弾性測定装置（（株）上島製作所製「ＶＲ－７１２１」）のチャックに、チャック間距離１５ｍｍで試験片をチャックして固定し、初期歪（静的歪）１．０％を与え、周波数１０Ｈｚ、動的歪０．２％（すなわち、前記初期歪１．０％を中心位置または基準位置として長手方向に±０．２％の歪みを付与しつつ）、昇温速度１℃／分で７０℃での損失正接（ｔａｎδ）を求めた。
［Ｖリブドベルトの製造］
表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、伸張層を形成するための綿織布を巻き付け、この綿織布の外周に、未架橋の接着ゴム層用シートを巻き付けた。次に、接着ゴム層用シートの外周に、心線となる撚糸コードを所定間隔で螺旋状にスピニングし、さらにその外周に、未架橋の接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シートを順に巻き付けて、未架橋成形体を形成した。そして、未架橋成形体の外周に加硫用ジャケットを被せた状態で、未架橋成形体を装着した成形モールドを架橋装置（所謂、加硫缶）内に収容し、所定の加熱・加圧条件（１８０℃、０．９ＭＰａ）で架橋を行った後、成形モールドから脱型して筒状の架橋スリーブを得た。そして、この架橋スリーブの外表面を研削ホイールにより研削して所定のＶリブ部を形成した後、カッター刃を用いて架橋スリーブをベルト長手方向に所定の幅で切断して、５ＰＫ１１００のＶリブドベルト（リブ数：５個、周長：１１００ｍｍ、ベルト形：Ｋ形、ベルト厚み：４．３ｍｍ、リブ高さ：約２ｍｍ、リブピッチ：３．５６ｍｍ）に仕上げた。なお、切断したベルトの内周側と外周側とを反転させることにより、内周側にＶリブ部を有する圧縮ゴム層を備えたＶリブドベルトが得られた。
表面が平滑な円筒状の成形モールドの外周に、伸張層を形成するための綿織布を巻き付け、この綿織布の外周に、未架橋の接着ゴム層用シートを巻き付けた。次に、接着ゴム層用シートの外周に、心線となる撚糸コードを所定間隔で螺旋状にスピニングし、さらにその外周に、未架橋の接着ゴム層用シート、圧縮ゴム層用シートを順に巻き付けて、未架橋成形体を形成した。そして、未架橋成形体の外周に加硫用ジャケットを被せた状態で、未架橋成形体を装着した成形モールドを架橋装置（所謂、加硫缶）内に収容し、所定の加熱・加圧条件（１８０℃、０．９ＭＰａ）で架橋を行った後、成形モールドから脱型して筒状の架橋スリーブを得た。そして、この架橋スリーブの外表面を研削ホイールにより研削して所定のＶリブ部を形成した後、カッター刃を用いて架橋スリーブをベルト長手方向に所定の幅で切断して、５ＰＫ１１００のＶリブドベルト（リブ数：５個、周長：１１００ｍｍ、ベルト形：Ｋ形、ベルト厚み：４．３ｍｍ、リブ高さ：約２ｍｍ、リブピッチ：３．５６ｍｍ）に仕上げた。なお、切断したベルトの内周側と外周側とを反転させることにより、内周側にＶリブ部を有する圧縮ゴム層を備えたＶリブドベルトが得られた。
［Ｖリブドベルトの性能評価］
１）耐久走行試験（耐熱走行寿命）
外径１２０ｍｍの駆動プーリ１１、外径８５ｍｍのアイドラプーリ１２、外径１２０ｍｍの従動プーリ１３、外径４５ｍｍのテンションプーリ１４を順に配した図２に示すレイアウトで走行試験機を用いた。試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、アイドラプーリへのベルトの巻き付け角度が１２０°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度が９０°、ベルト張力が３９５Ｎとなるように調整した。駆動プーリの回転数を４９００ｒｐｍ（回転方向は図の矢印の方向）、従動プーリの負荷を８．８ｋＷ、雰囲気温度を１４０℃とし、寿命（クラックやスリップなどのベルトの故障や異常が発生するまでの時間）となるまで走行を継続し、寿命と判断した時点で走行を完了した。寿命が長いほど、耐熱性に優れるベルトと判定した。
１）耐久走行試験（耐熱走行寿命）
外径１２０ｍｍの駆動プーリ１１、外径８５ｍｍのアイドラプーリ１２、外径１２０ｍｍの従動プーリ１３、外径４５ｍｍのテンションプーリ１４を順に配した図２に示すレイアウトで走行試験機を用いた。試験機の各プーリにＶリブドベルトを掛架し、アイドラプーリへのベルトの巻き付け角度が１２０°、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度が９０°、ベルト張力が３９５Ｎとなるように調整した。駆動プーリの回転数を４９００ｒｐｍ（回転方向は図の矢印の方向）、従動プーリの負荷を８．８ｋＷ、雰囲気温度を１４０℃とし、寿命（クラックやスリップなどのベルトの故障や異常が発生するまでの時間）となるまで走行を継続し、寿命と判断した時点で走行を完了した。寿命が長いほど、耐熱性に優れるベルトと判定した。
２）耐摩耗性試験（６％スリップ試験）
直径８０ｍｍの駆動プーリ、直径８０ｍｍの従動プーリ、直径１２０ｍｍのテンションプーリを配置した図３に示すレイアウトで走行試験機を用いた。試験機の各プーリに、予め重量を測定しておいたＶリブドベルトを掛架し、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を９０°とし、室温条件下で、駆動プーリの回転数を３０００ｒｐｍ、従動プーリのトルクを９．８Ｎ・ｍ、ベルトスリップ率が６％となるように、ベルト張力を自動的に調整しながら２４時間走行させた。そして、走行後のベルトの重量を測定し、ベルト重量の減少量［（走行前のベルト重量）－（走行後のベルト重量）］を算出した。そして、走行前のベルト重量に対するベルト重量の減少量の割合［（ベルト重量の減少量）／（走行前のベルト重量）×１００］を摩耗率として算出し、摩耗の進行度を比較した。
直径８０ｍｍの駆動プーリ、直径８０ｍｍの従動プーリ、直径１２０ｍｍのテンションプーリを配置した図３に示すレイアウトで走行試験機を用いた。試験機の各プーリに、予め重量を測定しておいたＶリブドベルトを掛架し、テンションプーリへのベルトの巻き付け角度を９０°とし、室温条件下で、駆動プーリの回転数を３０００ｒｐｍ、従動プーリのトルクを９．８Ｎ・ｍ、ベルトスリップ率が６％となるように、ベルト張力を自動的に調整しながら２４時間走行させた。そして、走行後のベルトの重量を測定し、ベルト重量の減少量［（走行前のベルト重量）－（走行後のベルト重量）］を算出した。そして、走行前のベルト重量に対するベルト重量の減少量の割合［（ベルト重量の減少量）／（走行前のベルト重量）×１００］を摩耗率として算出し、摩耗の進行度を比較した。
３）伝達ロス（トルクロス）の測定
直径５５ｍｍの駆動（Ｄｒ）プーリと、直径５５ｍｍの従動（Ｄｎ）プーリとで構成される図４に示すレイアウトの二軸走行試験機を用いた。試験機にＶリブドベルトを掛架し、５００Ｎ／ベルト１本の張力でＶリブドベルトに所定の初張力を付与し、従動プーリ無負荷で駆動プーリを２０００ｒｐｍで回転させたときの、駆動トルクと従動トルクとの差をトルクロスとして算出した。なお、この測定で求まるトルクロスは、Ｖリブドベルトに起因するトルクロス以外に、試験機の軸受けに起因するトルクロスも含まれている。そのため、ベルトとしてのトルクロスが実質０と考えられる金属ベルト（材質：マルエージング鋼）を予め走行させ、その駆動トルクと従動トルクとの差を軸受けに起因するトルクロス（軸受け損失）として求めた。そしてＶリブドベルトを走行させて算出したトルクロス（ベルトと軸受けの二つに起因するトルクロス）から、軸受けに起因するトルクロス（軸受け損失）を差し引いた値を、ベルト単体に起因するトルクロスとして求めた。なお、上記トルクロス（軸受け損失）は所定の初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス（例えば、初張力５００Ｎ／ベルト１本でＶリブドベルトを走行させた場合、この初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロスが軸受け損失となる）である。
直径５５ｍｍの駆動（Ｄｒ）プーリと、直径５５ｍｍの従動（Ｄｎ）プーリとで構成される図４に示すレイアウトの二軸走行試験機を用いた。試験機にＶリブドベルトを掛架し、５００Ｎ／ベルト１本の張力でＶリブドベルトに所定の初張力を付与し、従動プーリ無負荷で駆動プーリを２０００ｒｐｍで回転させたときの、駆動トルクと従動トルクとの差をトルクロスとして算出した。なお、この測定で求まるトルクロスは、Ｖリブドベルトに起因するトルクロス以外に、試験機の軸受けに起因するトルクロスも含まれている。そのため、ベルトとしてのトルクロスが実質０と考えられる金属ベルト（材質：マルエージング鋼）を予め走行させ、その駆動トルクと従動トルクとの差を軸受けに起因するトルクロス（軸受け損失）として求めた。そしてＶリブドベルトを走行させて算出したトルクロス（ベルトと軸受けの二つに起因するトルクロス）から、軸受けに起因するトルクロス（軸受け損失）を差し引いた値を、ベルト単体に起因するトルクロスとして求めた。なお、上記トルクロス（軸受け損失）は所定の初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロス（例えば、初張力５００Ｎ／ベルト１本でＶリブドベルトを走行させた場合、この初張力で金属ベルトを走行させたときのトルクロスが軸受け損失となる）である。
なお、動力を伝達する際には、エネルギー的な損失（伝達ロス）が生じる。このエネルギー損失は、例えば、ベルトを構成するゴム組成物の自己発熱による内部損失や、ベルトの曲げ変形に起因する屈曲損失などが挙げられる。通常、駆動軸における駆動トルク値と、従動軸における従動トルク値との差で算出される「トルクロス」値が、エネルギー損失の指標として用いられ、トルクロスが小さいほど伝達効率が良い（伝達ロスが少ない）と判断でき、自動車エンジン等では省燃費性の指標としても活用されている。本試験でも、トルクロスの測定結果から、省燃費性に影響する伝達効率の比較を行った。
実施例、参考例および比較例の評価結果を表３および４に示す。
カーボンカップリング剤およびラジカル開始剤を含まない比較例１を、伝達効率および耐久性に関する従来技術の水準として、その水準を基準に伝達効率および耐久性を比較判定した。
表３の結果から明らかなように、ゴム組成物にカーボンカップリング剤およびラジカル開始剤を含む実施例１～５では、比較例１に対して、架橋ゴムの発熱性（ｔａｎδ）が低下したうえに、破断伸びが向上した。ベルト性能においても、比較例１に対して伝達効率（トルクロス）が向上し、耐久寿命が向上した。
なお、一般的に、動的粘弾性測定により得られるｔａｎδは、発熱性の指標とされるとともに、カーボンブラックなどのフィラーの分散性の指標ともされている。すなわち、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率の歪み依存性は、コンパウンド中のフィラーの分散状態と相関関係を有している。実施例２～５を比較すると、ラジカル開始剤の割合を一定として、カーボンカップリング剤の割合を増加させるにつれてｔａｎδが低下しており、この現象は、カーボンカップリング剤の増加とともに、分散性が向上していることを示している。その結果、分散性が向上したことにより、伝達効率（トルクロス）が向上した。その反面、カーボンカップリング剤の割合が増加すると加工性（混練性）が低下し、カーボンカップリング剤の割合が最も多い実施例５（５．５質量部）では、Ｖｍが増大して加工性が低下した。
比較例１に対して、カーボンカップリング剤のみを添加した（ラジカル開始剤は添加しない）参考例１では、若干の発熱性（ｔａｎδ）の低下が見られ、伝達効率（トルクロス）は若干向上したが、実施例１～５ほどの顕著な効果は見られなかった。この結果から、実施例１～５では、カーボンカップリング剤だけでなく、ラジカル開始剤の添加が、伝達効率（トルクロス）や耐久寿命の向上に有効に寄与していることがわかる。
実施例６および比較例２は、他の実施例、比較例とは異なる種類のカーボンブラックを用いた例である。具体的には、実施例６および比較例２ではＭＡＦカーボン（平均粒子径３８ｎｍ、ヨウ素吸着量５３ｍｇ／ｇ）、他の実施例、参考例および比較例ではＨＡＦカーボン（平均粒子径２８ｎｍ、ヨウ素吸着量８０ｍｇ／ｇ）を用いている。比較例１と比較例２とを比べると、粒子径が大きく比表面積の小さいＭＡＦカーボンを用いた比較例２の方が、架橋ゴムの発熱性（ｔａｎδ）が小さく、破断伸びが高い。ベルト性能においては、比較例１に対して比較例２の方が伝達効率（トルクロス）が優れるが、摩耗が大きくなり、スリップにより耐久寿命となった。この両者の比較から、カーボンブラックの種類（粒子径）によっても、伝達効率を向上させることができるが、比較例２に対してカーボンカップリング剤およびラジカル開始剤を添加した実施例６は、（比較例１に対してカーボンカップリング剤およびラジカル開始剤を添加した）実施例１～５よりも、さらに伝達効率に優れることがわかる。但し、耐摩耗性が実施例１～５より低いため、実施例１～５よりもスリップによって耐久寿命が短くなった。
表４の結果から明らかなように、ラジカル開始剤の割合を０．２質量部とした実施例２に対して、カーボンカップリング剤の割合を変えずにラジカル開始剤の割合を０．５質量部とした実施例７は、加工性に問題はなく、その他の性能も実施例２と同等であった。これに対して、ラジカル開始剤の割合を１質量部に増量した参考例２では、混練り中にゴム焼けが発生して、混練り加工ができなかった。
実施例７に対して、カーボンカップリング剤の種類を変更した参考例３では、強度特性の向上や発熱性（ｔａｎδ）の低下が見られず、ベルト性能としても耐久寿命や伝達効率の向上に有効に寄与しなかった。
実施例８～９および比較例３～４は、ＥＰＤＭのジエン含有量が１．８質量％の実施例２および比較例１において、ジエン含量の異なるＥＰＤＭを用いた例である。ジエン含量が４．９質量％のＥＰＤＭ２において、ラジカル開始剤およびカーボンカップリング剤を含む実施例８と含まない比較例３とを比較すると、実施例２および比較例１の結果と同様に、実施例８は比較例３よりも架橋ゴムの発熱性（ｔａｎδ）が低下した上に、破断伸びが向上した。さらに、ベルト性能においても、伝達効率（トルクロス）や耐久寿命が向上した。一方、ジエン含量が７．６質量％のＥＰＤＭ３において、ラジカル開始剤およびカーボンカップリング剤を含む実施例９と含まない比較例４とを比較すると、実施例９は比較例４よりも架橋ゴムの発熱性（ｔａｎδ）が幾分低下して、伝達効率（トルクロス）も幾分向上した。しかし、強度特性や耐久寿命には、顕著な向上は見られなかった。
実施例１０および比較例５は、ＥＰＤＭ１００質量部に対してカーボンブラック５０質量部を配合した実施例２および比較例１において、カーボンブラックの割合を９０質量部に増量した例である。実施例１０と比較例５とを比較すると、実施例２および比較例１の結果と同様に、実施例１０は比較例５よりも架橋ゴムの発熱性（ｔａｎδ）が低下し、破断伸びが向上した。さらに、ベルト性能においても、伝達効率（トルクロス）や耐久寿命が向上した。
参考例４および５は、実施例２に対して、ゴム組成物の調製方法を変更した例である。第１の混練工程の温度を１３０℃で行った（低温条件で混練を行った）参考例４では、実施例２とは異なり、比較例１に対して架橋ゴム物性が向上する効果は現れず、ベルト性能においては耐久寿命が低下した。そのため、カーボンカップリング剤およびラジカル開始剤を含む架橋系成分以外の成分を分散させるための第１の混練工程は、１５０℃程度の高温条件が好ましいことが確認できた。一方、全ての配合剤を一括で混練した参考例５では、粘度が上昇し、加工不可となった。架橋成分を高温で混練したため、架橋反応が進行して、粘度が上昇したと考えられる。そのため、架橋系成分の混練は、１００℃程度の低温条件が好ましいことが確認できた。
本発明のゴム組成物は、各種の成形体として利用でき、特に、伝動ベルト、例えば、平ベルト；ラップドＶベルト、ローエッジＶベルト、ローエッジコグドＶベルト、Ｖリブドベルトなどの摩擦伝動ベルトや、歯付ベルト、両面歯付ベルトなどの噛み合い伝動ベルトとして好ましく利用できる。
Claims (7)
- エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を含み、架橋剤（Ｅ）を含まない第１のゴム組成物であって、
前記カーボンカップリング剤（Ｃ）が、アミノ基およびエチレン性不飽和結合を有する化合物であり、
前記ラジカル開始剤（Ｄ）が有機過酸化物であり、かつ
前記ラジカル開始剤（Ｄ）の割合が、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．１質量部以上１質量部未満である第１のゴム組成物。 - エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）のジエン含量が７質量％以下である請求項１記載の第１のゴム組成物。
- カーボンブラック（Ｂ）の割合が、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して２５～１００質量部である請求項１または２記載の第１のゴム組成物。
- カーボンカップリング剤（Ｃ）の割合が、エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）１００質量部に対して０．５～５質量部である請求項１～３のいずれか一項に記載の第１のゴム組成物。
- エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練する請求項１～４のいずれか一項に記載の第１のゴム組成物の製造方法。
- エチレン－α－オレフィンエラストマー（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）、カーボンカップリング剤（Ｃ）およびラジカル開始剤（Ｄ）を加熱下で混練して請求項１または２記載の第１のゴム組成物を得る第１の混練工程、第１の混練工程で得られた第１のゴム組成物に、架橋剤（Ｅ）を添加して加熱下で混練して第２のゴム組成物を得る第２の混練工程を含むゴム組成物の製造方法。
- 第１の混練工程の加熱温度が１５０℃以上であり、かつ第２の混練工程の加熱温度が１２０℃以下である請求項６記載の製造方法。
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