JPH02173434A - 熱可塑性エラストマー伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性エラストマーより構成される伝動ベル
ト、特に歯付ベルトに関し、さらに詳しくは帯電防止、
長寿命および高負荷伝動等の特徴を有する、ベルト性能
を向＝ヒさせた熱可塑性エラストマー歯付ベルトに関す
る。

（従来の技術） 昨今、伝動ベルト、特に歯付ベルトばカセットレコーダ
ー、ビデオ、ＯＡ機器などのエレクトロニクス製品にお
いて用いられており、これらの用途に使用される歯付ベ
ルトには製品への塵埃の付着やノイズの発生や誤動作を
生じさせないために帯電防止機能が必要となっている。

ところで上記熱可塑性エクス１−マーは高温で可塑化し
、一般の熱可塑性樹脂用成形機で迅速に加工でき、補強
剤を加えなくても十分な強度を有する材料である。この
熱可塑性エラストマーを上記歯付ベルトに適用する場合
、帯電防止機能を付与するために、従来より導電性カー
ボンブラックまたは界面活性剤の添加（以下、従来技術
Ｉという）が行われている。

また、摩擦摩耗の観点よりベルトの長寿命化を図るため
には、高硬度のゴム材料を使用して耐摩耗性を向上する
というのが一般的である。

（以下、従来技術■という） さらに、高負荷伝動機能を付与するためには高弾性率素
材とする必要があり、ゴム材料においては一般的に弾性
率と硬度は比例関係にあるので、この場合も高硬度のゴ
ム素材を用いるのが一般的である。（以下、従来技術Ｉ
Ｉ（という）（発明が解決しようとする課Ｒ） しかしながら、従来技術■に従って熱可塑性エラストマ
ーに導電性カーボンブラックを添加した場合、高弾性率
化を図りうるというメリットはあるが、添加￥が過多の
場合に耐屈曲疲労性および耐摩耗性が低下するので、導
電性カーボンブラックのみを添加したエラストマーから
成るベルトは短寿命となる。そして上記エレクトロニク
ス製品は小型化の傾向にあるため、該製品に適用される
ベルトは小プーリーとの組み合わせが必要となるが、導
電性カーボンブラックを添加した熱可塑性エラストマー
から成るベルトは曲げ剛性が大きいので上記用途への適
用エラストマー伝動ベルトを提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明は、 熱可塑性エラストマー１００重量部に対してポリホウ素
化合物を０１１〜５重量部とカーボンブラックを添加し
たエラストマー組成物から構成した熱ｉＪ塑性エラスト
マー伝動ベルトを第一の発明とし、 上記第一の発明において、ポリホウ素化合物が電荷移動
錯体を形成する含窒素化合物である熱可塑性エラストマ
ー伝動ベルトを第二の発明とし、 」二記第−または第二の発明において、カーボンブラッ
クの添加量が熱可塑性エラストマー１００重量部に対し
て７重量部以下である熱可塑性エラストマー伝動ベルト
を第三の発明とする。

本発明の伝動ベルトを構成する熱可塑性エラストマーに
添加するポリホウ素化合物は電荷移動錯体を形成する含
窒素化合物であり、第［図は困難である。

さらに、熱可塑性エラストマーに界面活性剤系帯電防止
剤を添加した場合、その帯電防止機能は環境条件または
時間経過により劣下するため、このような熱可塑性エラ
ストマーから成るベルトは上記エレクトロニクス製品に
は適用できない。また、界面活性剤系帯電防止剤は熱可
塑性エラストマーとの相溶性が悪く、経時的にブリード
を生じ、ベルトとして用いた場合はこれと接触するプー
リー等の部品を汚染するという問題がある。

また、従来技術■または■に従って高硬度のゴム素材を
使用する場合、高硬度のゴム素材は耐屈曲疲労性が低く
且つ曲げ剛性が大きいので、上記したようにエレクトロ
ニクス製品の小型化に伴う小プーリーのベルトには適用
できない。

以上詳述したように、本発明の目的を達成する技術は知
られていない。

上記に鑑み、本発明は帯電防止、長寿命および高負荷伝
動等の諸機能を合わせ持つ熱可塑性の模式図で表される
ものである。

また、本発明の熱可塑性エラストマー（Ｔ））Ｅともい
う）としては、特に限定されるものではないが、ポリエ
ステル系”「Ｐ　Ｅ、ポリアミド系Ｔ　Ｐ　Ｅ、ポリウ
レタン系Ｔ　Ｐ　Ｅ、オレフィン系ＴＰＢ等を挙げるこ
とができる。

熱可塑性エラストマーにポリホウ素化合物とカーボンブ
ラックを添加混入する方法には特に制限はなく、例えば
、熱可塑性エラストマーベレットにポリホウ素化合物を
混入して室温にてミキサー等によりトライブレンドした
後、カーボンブラックを混入して、押出し機等の一般の
樹脂用混線機で混練すればよい。

上記のポリホウ素化合物とカーボンブラックが添加混入
された熱可塑性エラストマーを用いて歯付ベルトを成形
する方法は、押出し成形、射出成形環一般の熱可塑性樹
脂と同様の方法によればよい。また、該歯付ベルトには
アラミド繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、アラミ
ドフィルム等の張力帯を設けることもできる。

（作用） 上記構成を有する本発明のポリホウ素化合物は電荷移動
錯体を形成する含窒素化合物であるから、窒素がドナー
、ホウ素がアクセプターとして、窒素−ホウ素間で容易
に電子の授受が行われて体積導電されることにより、ベ
ルト表面における帯電は完全に漏洩されて帯電防止が行
われる。そして、熱可塑性エラストマーに添加するポリ
ホウ素化合物の添加量が０．１重量部から５重量部であ
るので、ブリードを生じることなく、十分な帯電防止効
果を発揮することができる。

熱可塑性エラストマーはＮＲ，ＳＢＲ等の加硫型ゴムと
異なり二重結合が存在しないためカーホンブラックとの
間の反応性が強くないので、カーボンブラックの添加量
にほぼ比例して弾性率は上昇するが、一方破断強度と破
断伸びが低下する。しかしながら、添加量が少量の場合
、破断強度と破断伸びは低ドせず且つ破断エネルギー（
応力×ひすみ）は大きくなる。（第２図ペレットに混入
した後ミキサーでトライブレンドする方法に従い、カー
ボンブラックについてはこれを熱可塑性エラストマーペ
レットに添加混入した後、二軸押出し機で溶融混練する
方法に従った。なお、以下の表１で部は重量部を示す。

（実施例１） ポリエステル系熱可塑性エラストマー（東洋紡績■製ベ
ルプレン）１００重量部に、ポリボウ素化合物（ボロン
インターナショナル■製ハイボロンＣＴＮ−１３１Ｐ）
を１重量部添加したものまたは未添加のものに、所定量
のＨＡＦカーボンブラック（コンチネックスＨＡＦ）を
添加混入した後、射出成形により試験片を得た。この試
料について、弓張試験（、ＩＩＳ　Ｋ　６３０１）およ
びテーパー摩耗試験（ＡＳＴ？Ｉ　１１−１０．１４．
Ｃ５−１７）を行い、第３図〜第５図に示すような結果
を得た。同図において、黒く塗りつふされた記号はポリ
ホウ素化合物を１重量部添加したもの、白抜きの記号は
未添加のものを示す。また、第４回において、○印は破
断参照、第２図で曲線ＣＩ、　Ｃ２、Ｃ３はカーボンブ
ラックの添加量が異なり、Ｃ，＝未添加、Ｃ２＝少量添
加、Ｃ３−多量添加を示し、Ｂ、、　Ｂ２及びＢ３は破
断強度を示す）第２図の０２曲線のように、カーボンブ
ラックの添加量が少量の場合強度は低下しないので、高
強度を維持しつつ高弾性率化を図ることができ、高負荷
伝動が可能となる。そして強度低下を抑制するためには
、カーボンブラックの添加量は７重量部以下とすべきで
ある。

また、カーボンブラックだけの添加では耐摩耗性は悪く
なるが、ポリホウ素化合物も共に添加されているので耐
摩耗性が低下することはなく、長寿命化が可能となる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により同等限定されるものではない。なお、
以下の実施例において、熱可塑性エラストマーに添加混
入する方法として、ポリホウ素化合物または界面活性剤
系帯電防止剤については、これらを熱可塑性エラストマ
ー強度を示し、Δ印は破断伸びを示す。

■第３図より、ＩＩＡＦカーボンブラックの添加量が増
えると共に引張り弾性率も単調に増加することが分かる
。

■第４図より、ＩＩＡＦカーボンブラックの添加量が増
えるとともに破断伸びは一様に低下し、破断強度の場合
、１ｌＡＰカーボンブラツクの添加量が７重量部を超え
ると強度の低下傾向が顕著となる。また第５図より、ポ
リホウ素化合物を添加することにより明らかに耐摩耗性
を改善できるが、ＨＡＦカーボンブラックの添加量が７
重量部を超えると耐摩耗性の改善化が減少する。

（実施例２） オレフィン系熱可塑性エラストマー（三菱モンサンド化
成■製サントプレーン）１００重量部にＨＡＦカーボン
ブラック（同上物質）４重量部を添加し、さらにこれに
所定量のポリホウ素化合物（同上物質）を添加混入した
後、射出成形により約５ミリ厚みのエラストマーシート
を得た。

この試料について、帯電減衰測定袋Ｗ（春日電機■製）
を用い、摩擦帯電圧（加重５００ｇ、摩擦時間３０分）
を２５″Ｃ・５０％ＲＨの条件下で測定した。

その結果を第６図に示す。

第６図から明らかなように、ポリホウ素化合物の添加量
が０．１重量部以上において摩擦帯電圧がほぼゼロとな
り、帯電防止効果が認められた。なお、ポリホウ素化合
物添加量が５重量部超ではブリードが生じた。

（実施例３） 表１に示すように、ポリエステル系熱可塑性エラストマ
ー（同上物質）１００重量部に、ポリホウ素化合物（同
上物質）、導電性カーボンブラ・ンク（ケ・ンチェンフ
゛う・ンクＥＣ）　、ＨＡＦカーボンブランク（同上物
質）または界面活性剤系帯電防止剤（花王石鹸■製エレ
クトロストリッパー）を表１に示された量だけ添加混入
した後、射出成形により試験片を得た。この試料につい
て、引張試験（ＪＩＳ　Ｋ　６３０１）、テーバ−摩耗
（ＡＳＴＭ　Ｄ−１０４４，Ｃ５−１７）　、屈曲試験
（ＪＩＳ　Ｋ　６３０１カット入り破断回数）、体積固
有抵抗測定（ＪＩＳ　Ｋ　６７２３）および摩擦帯電圧
測定（加重５００ｇ、摩擦時間３０分）を行った。その
結果を次頁の表１に示す。

表１より本発明例Ｉと比較例１〜５との比較において、 ■熱可塑性エラストマーにポリホウ素化合物およびＩＩ
ＡＦカーボンブラックを添加した本発明例１は、ポリホ
ウ素化合物が添加されているから、摩擦帯電圧がＩＶ未
満と少なく便れた帯電防止効果を有すると共にテーバ−
摩耗量が９　ｍｇ／１０′３回と少なく耐摩紅性に優れ
、且つカーボンブラックの添加量が適正であるので、破
断強度が低下することなく、比較例１または５に比して
高い弾性率を示している。

■比較例１では、熱可塑性エラストマーに何も添加され
ていないから、摩擦帯電圧が高く、テーバー摩耗量も多
く、且つ弾性率も低い。

■比較例２では、熱可塑性エラストマーにカーボンブラ
ックが添加されているので高弾性率を示しいるが、ポリ
ボウ素化合物が添加されていないので、摩擦帯電圧が高
く且つテーパー摩耗量も多い。

■比較例３および４では熱可塑性エラストマーに対する
カーボンブラックの添加量が、比較例２の場合よりさら
に増加しているので弾性率はさらに高くなっているが、
一方破断強度は低下している。そしてポリホウ素化合物
が添加されていないので、テーバ−摩耗量は比較例２よ
りかなり増加している。

なお、比較例４のように導電性カーボンブラックの添加
量が１０重量部に達すると、摩擦帯電圧は１■未満に低
下し、帯電防止効果を有するようになる。

■比較例５では、熱可塑性エラストマーに界面活性剤系
帯電防止剤が添加されているが、弾性率・摩耗量は未添
加の場合とほぼ同程度であり、摩擦帯電圧もそれほど低
下していないので帯電防止効果を奏することができない
。

（実施例４） 歯付ベルトの多数の歯部に対応した凹部を有する筒状の
金型（内型）に接着剤をコーティング処理したケブラー
コードをスパイラル状に巻き付けた後、この筒状金型（
内型）を射（実施例５） オレフィン系熱可塑性エラストマー（同上物質）１００
重量部にポリホウ素化合物（同上物質）を１重量部添加
したもの、または未添加のものに所定量の導電性カーボ
ンブラック（同上物質）を添加混入した後、射出成形に
より約５ミ。

厚みのエラストマーシートを得た。この試料について、
体積固有抵抗（ＪＩＳ　Ｋ　６７２３）を測定した。

その結果を第７図に示す。第７図において、白い丸（記
号）はポリホウ素化合物未添加のものを示し、黒い丸（
記号）はポリホウ素化合物を１重量部添加したものを示
す。

第７図より、ポリホウ素化合物および導電性カーボンブ
ラックを添加することにより体積固有抵抗は低下するが
、体積固有抵抗を１０４Ω・ｃｍとしたい場合、ポリホ
ウ素化合物を１重量部添加したものでは導電性カーボン
ブラックの添加量は５重量部でよいが、ポリホウ素化合
物が未添加のものでは導電性カーボンブラックを１３重
量部も添加しなければならない。すなわち、ポ出成形金
型（外型）に挿入した。その後、表１に示した本発明例
１、比較例１．２または４の組成を有する熱可塑性エラ
ストマーを射出成形することにより、ＭＸＬ型ベルト（
歯のピッチ２．０３２ミ、２、歯数１００、幅６，４ミ
、）を作成した。このベルトを用いて、駆動プーリー（
歯数２０．２５００ｒｐｍ）、従動プーリー（歯数２０
）、負荷２５Ｈの条件にて走行試験を行い、摩耗減量３
ｗｔ％時の走行時間および歯部剪断強度を測定した。そ
の結果を、比較例１の組成を有するベルトの数値を１と
した場合の相対比率で表２に示す。

表２より、本発明例１の耐摩耗性が比較例１．２および
４に比べて優れていることは明らかである。

リホウ素化合物を僅かに添加するたりて顕著な帯電防止
効果を期待することができる。

（発明の効果） ■熱可塑性エラストマーに添加するポリホウ素化合物が
電荷移動錯体を形成する含窒素化合物であるので、熱可
塑性エラストマー内での電荷の移動が容易に行われて体
積導電されることにより、確実に帯電防止を図ることが
できる。従ってこのような熱可塑性エラストマーをエレ
クトロニクス製品の伝動ベルトに適用した場合において
は、製品へ塵埃が付着することはなく、ノイズや誤動作
も生じない。

■熱可塑性エラストマー１００重量部に０．１〜５重量
部のポリホウ素化合物とカーボンブラックを添加するの
で、耐摩耗性に優れ、帯電防止機能を有し、ブリードが
生じることのない高弾性率の熱可塑性エラストマー伝動
ベルトを提供することができる。

■熱可塑性エラストマー１００重量部に添加するカーボ
ンブラックの添加量が７重量部以下であるので、高強度
で且つ高弾性率の熱可塑性エラストマー伝動ベルトを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリホウ素化合物の模式図、第２図は熱可塑性
エラストマーに対するカーボンブラックの添加量を変え
た場合の応力とひずみの関係を定性的に示す図である。 第３図〜第５図は、ポリエステル系熱可塑性エラストマ
ー１００重量部にポリホウ素化合物を１重量部添加した
ものまたは未添加のものに対してＨＡＦカーボンブラッ
クの添加量を変えた場合の機械的特性の変化を示す図で
、第３図は引張り弾性率の変化を示し、第４図は破断強
度および破断伸びの変化を示し、第５図はテーパー摩耗
量の変化を示す。 第６図はオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量
部にＨＡＰカーボンブラック４重量部を添加したものに
対してポリホウ素化合物の添加量を変えた場合の摩擦帯
電圧の変化を示す図、第７図はオレフィン系熱可塑性エ
ラストマー１００重量部にポリホウ素化合物を１重量部
添加したものまたは未添加のもに対して導電性カーボン
ブラックの添加量を変えた場合の体積固有抵抗の変化を
示す図である。 第 ３図 が氷゛ンフ゛クツ２添Ｕ口量＜ｉｔ、登ｔ）第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱可塑性エラストマー１００重量部に対してポリホ
   ウ素化合物を０．１〜５重量部とカーボンブラックを添
   加したエラストマー組成物から構成したことを特徴とす
   る熱可塑性エラストマー伝動ベルト ２）ポリホウ素化合物が電荷移動錯体を形成する含窒素
   化合物である請求項１記載の熱可塑性エラストマー伝動
   ベルト ３）カーボンブラックの添加量が熱可塑性エラストマー
   １００重量部に対して７重量部以下である請求項１また
   は２記載の熱可塑性エラストマー伝動ベルト