JPS62106146A

JPS62106146A - Ｖベルト

Info

Publication number: JPS62106146A
Application number: JP24587585A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Wada; 和田　法明
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-16

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Ｖベルトに関し、詳しくは、すぐれた耐側圧性
と耐熱老化性とを備えた■型伝動ベルト、特に、自動車
用無段変速機用Ｖベルトに関する。

（従来の技術） ■型伝動ベルトは広範囲の分野において用いられている
が、近年、自動車用無段変速機に用いることができるゴ
ムＶベルトが要請されている。自動車用無段変速機用Ｖ
ベルトとしては、従来より金属ベルトが知られているが
、金属ベルトは潤滑油中にて用いなければならず、これ
に対して、ゴムＶベルトはその必要がなく、しかも、製
造費用が低度であり、また、保守管理も容易であるから
である。

一般に、変速機用ゴムＶベルトは、図示したように、コ
ード１が埋設された接着弾性体層２を挟んで保持弾性体
層３が積層されていると共に、この保持弾性体層に短繊
維をベルト幅方向に配向含有させ、更に、ヘルド底部に
帆布４を積層して構成され、このように、短繊維にて複
合ゴム化し、異方性を付与して、ベルトの耐側圧性を確
保している。

しかし、自動車の無段変速機用Ｖベルトには極めて高ト
ルクの伝達能力が要求され、従来より知られている通常
のゴムＶベルトによれば、かかる高負荷下に用いること
は不可能である。例えば、１０００ｃｃエンジンの最大
トルクをＶベルトで伝達する場合は、Ｖベルトは２０ｋ
ｇ／ｃｎｌ程度にも達する側圧力に耐えなければならな
いが、従来の標準的なＶベルトでは、通常、４〜５　ｋ
ｌ　／　ｃｎｌ以下の側圧力で使用されるように設計さ
れており、特に高負荷用のＶベルトにおいても、１０ｋ
ｇ／ａｄ程度が限界である。このように、従来のゴムＶ
ベルトが比較的低負荷においてのみ用い得るのは、大き
い側圧下では容易に座屈変形して発熱を生じる結果、ヘ
ルドが容易に破壊に至るからである。

このような従来のゴムＶベルトの保持弾性体層に用いら
れる短繊維含有加硫ゴムの繊維配向方向の弾性率、即ち
、縦弾性率は、例えば、粘弾性試験における１００°Ｃ
での動的弾性率ＨＩ、で示せば、通常、１〜２　Ｘ　１
０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２程度であって、高い場合でも３〜
４　Ｘ　１０　’　ｄｙｎｅ／ｃｍｔ程度である。

他方、自動車の無段変速機用Ｖベルトのように、高負荷
下にゴムＶベルトを用いる場合は、前述したように、ゴ
ムＶベルトは２０ｋｇ／ｃｕｔ程度の側圧力に耐える必
要があり、そのためには、保持弾性体層は６　Ｘ　１０
９ｄｙｎｅ／ｃｍ”以上の縦弾性率を有することが要求
される。

また、従来のゴムＶベルトにおける接着弾性体層の弾性
率は７〜１０　Ｘ　１０　’　ｄｙｎｅ／ｃｍ”程度で
ある。従って、例えば自動車の無段変速機用Ｖベルトに
適するように、縦弾性率約Ｉ　Ｘ　１０　”ｄｙｎｅ／
ｃｍ２、横弾性率約６　Ｘ　１０８ｄｙｎｅ／ｃｍ”の
高縦弾性率の短繊維含有加硫ゴムを保持弾性体層として
用いる場合に、接着弾性体層として、弾性率約１×１０
　”　ｄｙｎｅ／ｃｍ２程度の加硫ゴムを用いるときは
、保持弾性体層と接着弾性体層との界面への応力集中が
著しく、容易にクラック、即ち、ベルトの各層のセパレ
ーションが生じる結果、コードがゴムから露出し、ベル
トが座屈して、ヘルドは早期破壊に至る。

更に、他の側面として、従来、ゴム伝動ベルトには、マ
トリックスゴムとしてクロロプレンゴムが用いられてい
るが、このマトリックスゴムの弾性率を高めるために、
補強性カーボンブラックを多量に配合する一方、プロセ
ス油や可塑剤等の油の配合量を少量にとどめた場合、未
加硫ゴムの粘度が」二界し、短繊維の混練時に繊維の切
断が多発すると共に、混練時やシーテイング時にスコー
チが生じる。更に、カーボンブラックの多量配合のため
に、加硫ゴム特性も屈曲性や引張破断伸び、引裂抵抗等
に劣ることとなる。

他方、ゴム複合化のための短繊維としても、従来より種
々のものが知られている。例えば、芳香族ポリアミド短
繊維は、弾性率や強度、耐熱性等にずくれ、また、ゴム
との混練時に切断し難い等の特性を有するところから、
補強材として多用されている。しかし、かかる芳香族ポ
リアミド短繊維であっても、マトリックスゴムに多量に
配合するときは、縦弾性率を高くすることができるが、
同時に横弾性率も高くなる結果、横方向の引張破断伸び
が低下し、ベルト走行時に底部より亀裂を生じ、短期間
にベルトが破壊され、また、切断しやすい。

（発明の目的）本発明者らは、上記した従来のゴムＶベルトにおける問
題を解決するために鋭意研究した結果、水素化ニトリル
ゴムをマトリックスゴムとし、これに芳香族ポリアミド
短繊維を所定量配合してなる未加硫ゴム組成物をシート
に圧延し、加硫することによって、縦弾性率が極めて大
きいと同時に、横方向の伸びや疲労特性にもすぐれ、従
って、高付加下に用いるＶベルトの保持弾性体層として
好適に用いることを見出した。

更に、本発明者らは、上記のような高縦弾性率を有する
保持弾性体層を含むＶベルトにおいては、接着弾性体層
がこの保持弾性体層の横弾性率の少なくとも５０％以上
の弾性率を有するとき、前記したベルトのセパレーショ
ンを有効に防止することができることを見出し、かかる
知見に基づいて更に鋭意研究した結果、水素化ニトリル
ゴムに所定量のフェノール樹脂を配合して、これを加硫
することによって、上記要求を満足する接着弾性体層を
得ることができることを見出した。

従って、特に、上記した保持弾性体層と接着弾性体層と
を有するＶベルトは、従来のゴムＶベルトにはみられな
いすぐれた耐側圧性と耐熱老化性とを備えた■型伝動ベ
ルトを与えることを見出して、本発明に至ったものであ
る。

従って、本発明は、すぐれた側圧性と耐熱老化性とを備
えたＶベルト、特に、自動車の無段変速機にも適用し得
る高負荷用ゴムＶベルトを提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明の第１によるＶベルトは、コードが埋設された接
着弾性体層を挟んで保持弾性体層が積層されているＶベ
ルトにおいて、上記保持弾性体層が水素添加率９８％以
下、ムーニー粘度（ＭＬ、、、。

１００℃）６０以下である水素化ニトリルゴム１００重
量部に対して、適宜量のイオウ及び架橋促進剤と共に、
フェノール樹脂５重量部以上、フェノール樹脂硬化剤の
適宜量、及び容積分率にて１３容量％以下の芳香族ポリ
アミド短繊維を含有し、且つこの短繊維がベルト幅方向
に配向されている未加硫ゴムの加硫ゴムからなることを
特徴とする。

本発明による第２のＶベルトは、コードが埋設された接
着弾性体層を挟んで保持弾性体層が積層されており、且
つこの保持弾性体層が水素化ニトリルゴムの加硫物より
なる高弾性体層から構成されているＶベルトにおいて、
上記接着弾性体層が水素添加率９８％以下である水素化
ニトリルゴム１００重量部に対して、適宜量のイオウ及
び架橋促進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上及び
フェノール樹脂硬化剤の適宜量を含有する未加硫ゴムの
加硫ゴムからなることを特徴とする。

本発明による第３のＶベルトは、コードが埋設された接
着弾性体層を挟んで保持弾性体層が積層されているＶベ
ルトにおいて、上記保持弾性体層が水素添加率９８％以
下、ムーニー粘度（ＭＬ＋−ａ。

１００℃）６０以下である水素化ニトリルゴム１００重
量部に対して、適宜量のイオウ及び架橋促進剤と共に、
フェノール樹脂５重量部以上、フェノール樹脂硬化剤の
適宜量、及び容積分率にて１３容量％以下の芳香族ポリ
アミド短繊維を含有し、且つこの短繊維がベルト幅方向
に配向されている未加硫ゴムの加硫ゴムからなり、上記
接着弾性体層が水素添加率９８％以下である水素化ニト
リルゴム１００１ｉ量部に対して、適宜量のイオウ及び
架橋促進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上及びフ
ェノール樹脂硬化剤の適宜量を含有する未加硫ゴムの加
硫ゴムからなることを特徴とする。

水素化ニトリルゴムは、ニトリルゴムの有する二重結合
を水素添加し、二重結合に基づく再結合反応を起こり難
くすることによって、従来のニトリルゴムの有するすぐ
れた耐油性を保持しつつ、耐熱老化性を改善したゴムで
ある。本発明において用いる水素化ニトリルゴムは、そ
の水素化率が９８％以下であることを必要とする。従来
のニトリルゴムと同様に、本発明においても、水素化ニ
トリルゴムをイオウにて加硫するので、少なくとも水素
化されない二重結合がニトリルゴム中に残存しているこ
とが必要であるからである。しかし、水素化率が余りに
低いときは、加硫ゴムの耐熱老化性が十分でないので、
水素化率は、８０％以上であることが好ましい。

先ず、保持弾性体層のための短繊維含有水素化ニトリル
ゴム組成物について説明する。

本発明においては、保持弾性体層のための水素化ニトリ
ルゴムは、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が６
０以下であることが必要である。このムーニー粘度が６
０を越えるときは、繊維混練時の短繊維の切断が多発し
て、短繊維によるゴムの耐側圧性の改善効果が損なわれ
るのみならず、スコーチタイムが減少し、混練時又はシ
ーテイング時のゴムのスコーチを生じるので、加工安全
性が十分でなくなるからである。

本発明において、上記短繊維含有水素化ニトリルゴム組
成物は、上記のような水素化ニトリルゴム１００重量部
に対して、適宜量のイオウ及び架橋促進剤と共に、フェ
ノール樹脂５重量部以上、フェノール樹脂の硬化剤の適
宜量、及び容積分率にて１３容量％以下の芳香族ポリア
ミド短繊維を含有する。

加硫剤としてのイオウは、水素化ニトリルゴム１００重
量部に対して、通常、０．５〜５重量部配合される９ま
た、架橋促進剤も適宜量でよいが、通常、水素化ニトリ
ルゴム１００重量部に対して、０．５〜５重量部の範囲
で配合される。架橋促進剤は特に限定されるものではな
いが、例えば、ジオルトトリルグアニジン（ＤＴ）等の
グアニジン系、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）
等のチアゾール系、Ｎ−シクロへキシル−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
系、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）のようなチウ
ラム系等を用いることができる。

フェノール樹脂は、水素化ニトリルゴム中で硬化剤にて
架橋硬化され、マトリックスゴムとしての水素化ニトリ
ルゴムを補強する。水素化ニトリルゴム１００ｆｆｉｆ
ｆｉ部について、フェノール樹脂の配合量が５重量部よ
りも少ないときは、補強効果が十分でない。しかし、過
多に配合するときは、加工性の低下、例えば、スコーチ
を生じるのみならず、得られる加硫ゴムが耐熱老化性に
劣るので、通常、配合量は５０重量部以下である。尚、
フェノール樹脂はレゾルシン、クレゾール、カシュー、
メラミン等による変性フェノール樹脂であってもよい。

フェノール樹脂の硬化剤としては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、へ；トサミン（ヘキサメチレンテ
トラミン）が好適である。硬化剤は、通常、フェノール
樹脂の５〜ＩＯ重量％の範囲で配合される。本発明にお
いては、水素化ニトリルゴム１００重叶部について、通
常、０．３重置部以上配合される。

更に、上記水素化二Ｉ−ＩＪルゴム組成物は、芳香族ポ
リアミド短繊維を容積分率にて１３容量％以下の範囲で
含有する。ゴム補強材としての短繊維は種々知られてい
るが、前述したように、所要の６　Ｘ　１０　’ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ２以上の縦弾性率を得るために、本発明におい
ては、芳香族ポリアミド短繊維が用いられる。かかる芳
香族ポリアミド短繊維は、例えば、デュポン社製ケブラ
ーや、音大（（２）製ＨＭ−５０として人手することが
できる。

一般に、短繊維を含有させたゴム複合体の弾性率を高め
るには、短繊維については、そのアスペクト比を高くす
ると共に弾性率を高くし、また、短繊維の容積分率、即
ち、配合量を多くすること、一方、ゴムについては、マ
トリックス弾性率を高めることが有効であることが知ら
れている。

本発明においては、上記短繊維は、短すぎるときは、ア
スペクト比が小さいために補強性に劣り、一方、長ずき
′るときは、ゴムとのン昆練に際して繊維が相互に絡み
合って、ゴム中への分散が不均一となり、また、繊維の
切断が生じる。従って、本発明においては、用いる短繊
維は、繊維長が１〜ｌＱｍｍ程度が好ましく、特に、３
〜６鶴が好ましい。

他方、かかる短繊維は、前述したように、多量に配合す
るときは、得られる加硫ゴムの縦弾性率と共に横弾性率
も高めるので、横方向の引張破断伸びが低下し、ベルト
走行時に底部より亀裂を生じたり、切断したりして短期
間にベルトが破壊される。従って、本発明においては、
容積分率で１３容量％以下の範囲で配合される。

このような短繊維含有水素化ニトリルゴム組成物によれ
ば、混練時の粘度が低く抑えられるので、短繊維の切断
が抑制され、且つ、短繊維が均一に分散される。

従って、かかる短繊維含有水素化ニトリルゴム組成物を
シートに圧延成形することによって、短繊維を容易に圧
延方向に配向させることができる一方、短繊維の配合量
が調整されているので、かかるシートを用いて、シート
の幅方向をＶベルトの長手方向として、コードが埋設さ
れた接着弾性体層を挟んでシートを積層し、加硫して、
短繊維の配向方向（列理方向）がＶベルトの長手方向（
走行方向）と直行するＶベルトを製造するときは、この
Ｖベルトは、従来のゴムＶベルトによれば予期し得ない
大きい列理方向の弾性率を有して、耐側圧性に著しくす
ぐれると共に、反列理方向の特性、即ち、伸び、耐屈曲
疲労性、耐伸長疲労性にもすぐれる。例えば、１００℃
において縦弾性率は６　Ｘ　ｌ　Ｏ’　ｄｙｎｅ／ｃｍ
”以上である。

次に、接着弾性体層のための水素化ニトリルゴム組成物
について説明する。

この組成物は、水素添加率９８％以下である水素化ニト
リルゴム１００重量部に対して、適宜量のイオウ及び架
橋促進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上及びフェ
ノール樹脂硬化剤の適宜量を含有する。ここに用いる水
素化ニトリルゴム、フェノール樹脂及びその硬化剤は、
前述したと同じである。かかる組成物の加硫ゴムは、弾
性率が著しく高く、２．５　Ｘ　１０１ｌｄｙｎｅ／ｃ
ｍ”以上であろうえに、ＪＩＳ　Ａ硬度が８０〜９０°
であり、従って、前述したところから明らかなように、
高縦弾性率を有する保持弾性体層のための接着弾性体層
として好適である。

従って、前記短繊維含有水素化二ｌ−ＩＪルゴム組成物
の加硫物からなる保持弾性体層を上記接着弾性体層に接
合させてなる本発明によるＶベルトは、耐側圧性に著し
くすぐれると共に、反列理方向の特性、即ち、伸び、耐
屈曲疲労性、耐伸長疲労性にすぐれ、更に、各層間にお
いてセパレーションを生じない。

（発明の効果）以上のように、本発明による保持弾性体層と接着弾性体
層とを有するＶベルトは、従来のゴムＶベルトにはみら
れないすぐれた耐側圧性と耐熱老化性とを備え、特に、
自動車の無段変速機にも適用し得る高負荷用ゴムＶベル
トとしての使用に適する。

（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
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１（１）保持弾性体層及びこれを含むＶベルトの製造第１
表に示す配合物をミキシングロールにて混練し、第２表
に示す未加硫ゴムを得、これを常法に従って加硫し、第
２表に示す加硫ゴムを得た。

これら未加硫ゴム及び加硫ゴムの物性を第２表に示す。

また、第１表に示す前記配合に加えて、１．５ｄ（繊維
長６龍）の芳香族ポリアミド短繊維（ケプラー）を配合
し、同様に、ミキシングロールにて混練し、シートに成
形した後、上記と同じ条件にて加硫した。このようにし
て得られた短繊維含有水素化ニトリルゴム加硫物につい
ての物性を第３表に示す。

実施例１及び２、並びに比較例３〜６は、マトリックス
ゴムとして、水素化率約９０％である水素化ニトリルゴ
ムを用いた例であり、比較例７及び８はマトリックスゴ
ムとしてクロロプレンゴムを用いた例である。

これら本発明による実施例及び比較例について説明する
。

（ａ）　　マトリックス未加硫ゴム及び加硫ゴムの特性
先ず、比較例５及び７は、補強性カーボンブラックを多
量に配合して、マトリックスゴムの弾性率を高めること
を意図したものであって、本発明実施例１及び２に比較
して、はぼ同等の縦弾性率を示すが、ムーニー粘度が高
いので、スコーチタイムが短く、加工性に劣る。比較例
６及び８は、短、繊維を多量に配合することによって、
短繊維含有ゴム加硫物の弾性率を高めることを意図した
ものであって、加工安全性は一応満たされるものの、実
施例１及び２に比較して、弾性率が低い。また、比較例
８は熱老化が著しい。比較例３はフェノール樹脂を含有
しないので、弾性率が低い。比較例４はムーニー粘度が
高い。

（ｂｌ　　短繊維含有加硫ゴムの特性短繊維含有ゴムの加硫物のうち、比較例４．５及び７は
、未加硫ゴムのムーニー粘度が高いために、混練時に短
繊維が切断されて繊維長さが短くなり、その結果、列理
方向の弾性率が小さい。比較例６及び８は短繊維の配合
量が過多であるために、反列理方向の伸びが小さい。

これら比較例に対して、本発明実施例によれば、短繊維
の配合量を所定の範囲内にしたので、反列理方向の弾性
率が小さく、その結果、屈曲発熱が少ない。また、伸長
疲労寿命もすぐれる。

（ＣＩ　　Ｖベルトの製造及び物性の評価前述した短繊
維含有水素化ニトリルゴム組成物を混練後、シートに圧
延し、前述したように、常法に従って、上記シートの加
硫物を保持弾性体層とし、列理方向をベルト進行方向と
直行するコグ付き変速Ｖベルトを製造した。尚、ベルト
の接着弾性体層には、動的弾性率４　Ｘ　１０８ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ”、ＪＩＳ　Ａ硬さ８２の高硬度ゴムを用いた
。

３％スリップ以下にて伝達可能なベルトの最大トルクと
して定義される低速時の伝達可能トルクと、高速時の寿
命指数を第３表に示す。低速時の伝達可能トルクは、短
繊維含有加硫ゴムの縦弾性率とほぼ相関することが認め
られ、比較例６及び８は短繊維量が過多であって、伸び
が小さいので、早期にクラックを生じて、寿命が短い。

本発明によれば、伝達可能トルクは（３ｋｇ−ｍ以上で
あり、走行寿命も長い。比較例３は縦弾性率がやや小さ
く、耐側圧性に劣り、走行寿命が短い。比較例４は、比
較例３における理由に加えて、ムーニー粘度が高く、混
練時に短繊維の切断が生じているので、伝達可能トルク
及び走行寿命共に比較例３よりも一層劣る。比較例５及
び７は縦弾性率が小さく、反列理方向の伸長疲労寿命が
著しく短く、走行寿命も短い。

実施例２（接着弾性体層及びこれを含むＶベルトの製造）第４表
に示す配合物をミキシングロールにて混練し、第５表に
示す未加硫ゴムを得、これを常法に従って加硫し、第５
表に示す加硫ゴムを得た。

本発明実施例１乃至３による加硫ゴムは弾性率２、５　
Ｘ　Ｉ　ＯＢｄｙｎｅ／ｃｍ２以上であり、且つ、ＪＩ
Ｓ　Ａ硬度も約８０であって、高弾性、高硬度である。

比較例４及び５は、フェノール樹脂を含有しないので、
弾性率が低い。比較例６は、補強性カーボンブラックを
多量に配合して、弾性率を高めることを意図したもので
あって、ムーニー粘度が高く、スコーチタイムが短い。

次に、上記の加硫ゴムからなる接着弾性体層と、実施例
１と同様にして製造した縦弾性率８ＸｌＯ’ｄｙｎｅ／
ｃｍ２である短繊維含有高縦弾性率加硫ゴムからなる保
持弾性体層とを有する図示したような■ベルトを常法に
て製造し、層間のセパレーションに基づく寿命を測定し
た。結果を第５表に示す。

本発明の■ベルトによれば、寿命が著しく改善されるこ
とが明らかである。

【図面の簡単な説明】

図面は変速機用ゴム■ベルトの例を示す断面斜視図であ
る。　゛１・・・コード、２・・・接着弾性体層、３・・・保持
弾性体層、４・・・帆布。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コードが埋設された接着弾性体層を挟んで保持弾
性体層が積層されているＶベルトにおいて、上記保持弾
性体層が水素添加率９８％以下、ムーニー粘度（ＭＬ＿
１＿＋＿４、１００℃）６０以下である水素化ニトリル
ゴム１００重量部に対して、適宜量のイオウ及び架橋促
進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上、フェノール
樹脂硬化剤の適宜量、及び容積分率にて１３容量％以下
の芳香族ポリアミド短繊維を含有し、且つこの短繊維が
ベルト幅方向に配向されている未加硫ゴムの加硫ゴムか
らなることを特徴とするＶベルト。
（２）コードが埋設された接着弾性体層を挟んで保持弾
性体層が積層されており、且つ、この保持弾性体層が短
繊維を配向含有させた水素化ニトリルゴムの加硫物より
なる高弾性体層から構成されているＶベルトにおいて、
上記接着弾性体層が水素添加率９８％以下である水素化
ニトリルゴム１００重量部に対して、適宜量のイオウ及
び架橋促進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上及び
フェノール樹脂硬化剤の適宜量を含有する未加硫ゴムの
加硫ゴムからなることを特徴とするＶベルト。
（３）コードが埋設された接着弾性体層を挟んで保持弾
性体層が積層されているＶベルトにおいて、上記保持弾
性体層が水素添加率９８％以下、ムーニー粘度（ＭＬ＿
１＿＋＿４、１００℃）６０以下である水素化ニトリル
ゴム１００重量部に対して、適宜量のイオウ及び架橋促
進剤と共に、フェノール樹脂５重量部以上、フェノール
樹脂硬化剤の適宜量、及び容積分率にて１３容量％以下
の芳香族ポリアミド短繊維を含有し、且つ、この短繊維
がベルト幅方向に配向されている未加硫ゴムの加硫ゴム
からなり、上記接着弾性体層が水素添加率９８％以下で
ある水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、適宜量
のイオウ及び架橋促進剤と共に、フェノール樹脂５重量
部以上及びフェノール樹脂硬化剤の適宜量を含有する未
加硫ゴムの加硫ゴムからなることを特徴とするＶベルト
。