JPWO2019054481A1 - ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルト - Google Patents

Abstract

ゴム組成物は、ゴム成分と、前記ゴム成分に分散した天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維とを含有する。

Description

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルトに関する。

伝動ベルトのプーリ接触部分を短繊維が分散したゴム組成物で形成することにより、その表面の動摩擦係数を調整することが行われる。例えば、特許文献１には、プーリ接触部分の圧縮ゴム層が、ゴム成分にナイロン短繊維が分散したゴム組成物で形成されたＶリブドベルトが開示されている。

また、特許文献２には、ポリペプチドを主成分とする疑似天然繊維の人工クモ糸フィブロイン繊維を用いてゴムを補強することが開示されている。

特開２００６−３４９００２号公報 特許第５５４０１５４号公報

本発明は、ゴム成分と、前記ゴム成分に分散した天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維と、を含有するゴム組成物である。

本発明は、本発明のゴム組成物でベルト本体のプーリ接触部分が形成された伝動ベルトである。

Ｖベルトの一部分の斜視図である。 Ｖリブドベルトの一部分の斜視図である。 歯付ベルトの一部分の斜視図である。 動摩擦係数の測定方法を示す説明図である。 実施例３及び比較例１の摺動時間と動摩擦係数との関係を示すグラフである。

以下、実施形態について詳細に説明する。

実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分に天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維（以下、単に「クモ糸フィブロイン短繊維」という。）及び架橋剤を含む各種のゴム配合物が配合されて混練された未架橋ゴム組成物が加熱及び加圧されてゴム成分が架橋剤により架橋した架橋済みゴム組成物である。そして、この実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分と、そのゴム成分に分散したクモ糸フィブロイン短繊維とを含有する。

実施形態に係るゴム組成物によれば、ゴム成分にポリペプチドを主成分とするクモ糸フィブロイン短繊維が分散していることにより、クモ糸フィブロイン短繊維の高い吸水機能が発現し、その結果、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を得ることができる。

ここで、ゴム成分としては、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマー（以下「ＥＰＤＭ」という。）、エチレンプロピレンコポリマー（ＥＰＭ）などのエチレン-α-オレフィンエラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等が挙げられる。ゴム成分は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、エチレン-α-オレフィンエラストマーを含むことがより好ましく、ＥＰＤＭを含むことが更に好ましい。

クモ糸フィブロイン短繊維を構成するクモ糸フィブロインは、天然クモ糸タンパク質及び天然クモ糸タンパク質に由来する人工クモ糸タンパク質からなる群より選ばれるクモ糸ポリペプチドを含有することが好ましい。

天然クモ糸タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸タンパク質、横糸タンパク質、小瓶状腺タンパク質が挙げられる。大吐糸管しおり糸は、結晶領域及び非晶領域（「無定形領域」ともいう。）からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つ。横糸は、結晶領域を持たず、非晶領域からなる繰り返し領域を持つという特徴を有する。横糸は、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。

大吐糸管しおり糸タンパク質は、クモの大瓶状線で産生され、強靭性に優れるという特徴を有する。大吐糸管しおり糸タンパク質としては、例えば、アメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する大瓶状腺スピドロインＭａＳｐ１及びＭａＳｐ２、二ワオニグモ（Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ）に由来するＡＤＦ３及びＡＤＦ４等が挙げられる。ＡＤＦ３は、ニワオニグモの２つの主要な大吐糸管しおり糸タンパク質の一つである。人工クモ糸タンパク質は、これらの大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドであってもよい。ＡＤＦ３に由来する人工クモ糸タンパク質は、比較的合成し易く、また、強伸度及びタフネスの点で優れた特性を有する。

横糸タンパク質は、クモの鞭毛状腺（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ ｇｌａｎｄ）で産生される。横糸タンパク質としては、例えば、アメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する鞭毛状絹タンパク質（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ）等が挙げられる。

人工クモ糸タンパク質は、組換えクモ糸タンパク質であってよい。組換えクモ糸タンパク質としては、天然型クモ糸タンパク質の変異体、類似体、誘導体等が挙げられる。このような人工クモ糸タンパク質の好適な一例は、大吐糸管しおり糸タンパク質の組換えクモ糸タンパク質（「大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチド」ともいう。）である。

大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、例えば、式１：［（Ａ）ｎモチーフ−ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質等が挙げられる。ここで、式１中、（Ａ）ｎモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、ｎは、好ましくは２以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは８以上、より更に好ましくは１０以上の整数であり、また、好ましくは２０以下、より好ましくは１６以下の整数である。また、（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は４０％以上であればよく、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更により好ましく、１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する。）であってもよい。ＲＥＰは２以上２００以下のアミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ｍは２以上３００以下の整数を示す。複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドの具体例としては、配列表の配列番号１及び配列番号４で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質等が挙げられる。

人工クモ糸タンパク質は、横糸タンパク質に由来するタンパク質であってもよい。横糸タンパク質に由来するタンパク質としては、例えば、式２：［ＲＥＰ２］ｏで表されるドメイン配列を含むタンパク質（ここで、式２中、ＲＥＰ２はＧｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｘから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘはアラニン（Ａｌａ）、セリン（Ｓｅｒ）、チロシン（Ｔｙｒ）、バリン（Ｖａｌ）からなる群から選ばれる一つのアミノ酸を示す。ｏは８以上３００以下の整数を示す。）等が挙げられる。横糸タンパク質に由来するタンパク質の具体的としては、配列表の配列番号２で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質が挙げられる。配列番号２で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分的な配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＦ３６０９０、ＧＩ：７１０６２２４）のリピート部分及びモチーフに該当するＮ末端から１２２０残基目から１６５９残基目までのアミノ酸配列（ＰＲ１配列と記す。）と、ＮＣＢＩデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＣ３８８４７、ＧＩ：２８３３６４９）のＣ末端から８１６残基目から９０７残基目までのＣ末端アミノ酸配列を結合し、結合した配列のＮ末端に配列表の配列番号３で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。

人工クモ糸タンパク質は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された１又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。

人工クモ糸タンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などで増幅しクローニングする方法や化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、ＮＣＢＩのウェブデータベースなどより入手した構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、ＡＫＴＡ ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ ｐｌｕｓ １０／１００（ＧＥヘルスケア・ジャパン社製）などで自動合成したオリゴヌクレオチドをＰＣＲなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製及び／又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のＮ末端に開始コドン及びＨｉｓタグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸を合成してもよい。

調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列（例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等）であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、目的タンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質（発現誘導剤）の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはｐＨ値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。

発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターには、宿主細胞において自立複製が可能又は宿主の染色体中への組込みが可能で、且つ目的タンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。

宿主として、原核生物、酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。

原核生物の宿主の好ましい例としては、例えば、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、シュードモナス属等に属する微生物等が挙げられる。エシェリヒア属に属する微生物としては、例えば、エシェリヒア・コリ等が挙げられる。ブレビバチルス属に属する微生物としては、例えば、ブレビバチルス・アグリ等が挙げられる。セラチア属に属する微生物としては、例えば、セラチア・リクエファシエンス等が挙げられる。バチルス属に属する微生物としては、例えば、バチルス・サチラス等が挙げられる。ミクロバクテリウム属に属する微生物としては、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等が挙げられる。ブレビバクテリウム属に属する微生物としては、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等が挙げられる。コリネバクテリウム属に属する微生物としては、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等が挙げられる。シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、シュードモナス・プチダ等が挙げられる。

原核生物を宿主とする場合、目的タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２−２３８５６９号公報に開示）等が挙げられる。

真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビなど）等が挙げられる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母が挙げられる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属等に属する糸状真菌が挙げられる。

真核生物を宿主とする場合、目的タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等が挙げられる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ，６９，２１１０（１９７２）に開示〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等が挙げられる。

発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、例えば、直接発現方法のほか、モレキュラー・クローニング第２版に記載されている方法等に準じた、分泌生産及び融合タンパク質の発現方法等が挙げられる。

人工クモ糸タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。

宿主が大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地には、宿主が資化し得る炭素源、窒素源、及び無機塩類等を含有し、且つ宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。

炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜；デンプンやデンプン加水分解物などの炭水化物；酢酸やプロピオン酸などの有機酸；エタノールやプロパノールなどのアルコール類等が挙げられる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機酸、有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕や大豆粕加水分解物、各種発酵菌体やその消化物等が挙げられる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等が挙げられる。

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養や深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば１５℃以上４０℃以下である。培養時間は、通常１６時間以上７日間以下である。培養中の培養培地のｐＨは３．０以上９．０以下に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行うことができる。

また、培養中、必要に応じて、アンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、イソプロピル−β−Ｄ−チオガラクトピラノシド等を培地に添加してもよく、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、インドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。

発現させた人工クモ糸タンパク質の単離精製は、通常用いられている方法で行うことができる。例えば、人工クモ糸タンパク質が細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー、ダイノミル等により宿主細胞を破砕することにより無細胞抽出液を得て、該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から精製標品を得ることができる。上清から精製標品を得るには、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安などによる塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）−セファロース、ＤＩＡＩＯＮ ＨＰＡ−７５（三菱化成社製）などのレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）などのレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロースなどのレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動などの電気泳動法等を単独又は組み合わせて行えばよい。

また、人工クモ糸タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてタンパク質の不溶体を回収することができる。回収したタンパク質の不溶体は、タンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により人工クモ糸タンパク質の精製標品を得ることができる。当該人工クモ糸タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。

クモ糸フィブロイン短繊維のタンパク質原料繊維は、上述した天然クモ糸タンパク質及び／又は人工クモ糸タンパク質を紡糸したものであり、これらを主成分として含む。タンパク質原料繊維は、公知の紡糸方法によって製造することができる。すなわち、例えば、クモ糸フィブロインを主成分として含むタンパク質原料繊維を製造する際には、まず、上述した方法に準じて製造したクモ糸フィブロインをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ヘキサフルオロイソプロノール（ＨＦＩＰ）等の溶媒に、溶解促進剤としての無機塩と共に添加し、溶解してドープ液を作製し、次いで、このドープ液を用いて、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸することにより、目的とするタンパク質原料繊維を得ることができる。クモ糸フィブロイン短繊維は、このタンパク質原料繊維を所定繊維長に切断することにより製造することができる。

クモ糸フィブロイン短繊維のフィラメントの繊度は、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を得る観点から、好ましくは５ｄｔｅｘ以上１５ｄｔｅｘ以下である。クモ糸フィブロイン短繊維の繊維長は、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を得る観点から、好ましくは０．１０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下、より好ましくは０．３０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。

実施形態に係るゴム組成物におけるクモ糸フィブロイン短繊維の含有量は、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を得る観点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上４５質量部以下、より好ましくは５質量部以上３０質量部以下である。

クモ糸フィブロイン短繊維は、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を得る観点から、実施形態に係るゴム組成物の表面から突出するように配設されていることが好ましい。クモ糸フィブロイン短繊維の突出長さは、好ましくは０．０１０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、より好ましくは０．０５０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。このクモ糸フィブロイン短繊維の突出長さは、走査型電気顕微鏡（ＳＥＭ）等による観察により測定される５０個以上１００個以下の算術平均として求められる。

クモ糸フィブロイン短繊維には、ゴム成分に対する接着性を付与するため、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス水溶液（以下「ＲＦＬ水溶液」という。）に浸漬した後に加熱するＲＦＬ接着処理、及び／又は、ゴム糊に浸漬した後に乾燥させるゴム糊接着処理が施されていてもよい。

架橋剤としては、硫黄及び有機過酸化物が挙げられる。架橋剤には、硫黄を単独で用いてもよく、また、有機過酸化物を単独で用いてもよく、さらに、それらの両方を併用してもよい。架橋剤の配合量は、硫黄の場合、ゴム成分１００質量部に対して例えば０．５質量部以上４．０質量部以下であり、有機過酸化物の場合、ゴム成分１００質量部に対して例えば０．５質量部以上８質量部以下である。

実施形態に係るゴム組成物は、その他のゴム配合物として、例えば、カーボンブラックなどの補強材、軟化剤、加工助剤、加硫促進助剤、加硫促進剤等を含有していてもよい。

補強材のカーボンブラックとしては、例えば、ＦＥＦ，ＨＡＦ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ−３３９、Ｎ−３５１、ＭＡＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ、Ｎ−２３４などのファーネスブラック；ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラック等が挙げられる。補強材は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。実施形態に係るゴム組成物における補強材の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば６０質量部以上１００質量部以下である。カーボンブラックは、ＦＥＦ及びＨＡＦの両方を含むことが好ましい。この場合、実施形態に係るゴム組成物におけるＦＥＦの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば３０質量部以上４０質量部以下である。実施形態に係るゴム組成物におけるＨＡＦの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば３０質量部以上５０質量部以下である。ＨＡＦの含有量は、ＦＥＦの含有量よりも多いことが好ましい。

軟化剤としては、例えば、パラフィン系オイルなどの鉱物油系軟化剤、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイルなどの植物油系軟化剤、石油系軟化剤が挙げられる。軟化剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。実施形態に係るゴム組成物における軟化剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば１０質量部以上２０質量部以下である。

加工助剤としては、例えば、ステアリン酸、ポリエチレンワックス、脂肪酸の金属塩等が挙げられる。加工助剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。実施形態に係るゴム組成物における加工助剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば０．５質量部以上１．５質量部以下である。

加硫促進助剤としては、例えば、酸化亜鉛（亜鉛華）や酸化マグネシウムなどの金属酸化物、金属炭酸塩、脂肪酸及びその誘導体等が挙げられる。加硫促進助剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。実施形態に係るゴム組成物における加硫促進助剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば３質量部以上７質量部以下である。

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカーバメート系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤等が挙げられる。加硫促進剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。実施形態に係るゴム組成物における加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して例えば２質量部以上６質量部以下である。加硫促進剤は、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカーバメート系加硫促進剤、及びチアゾール系加硫促進剤の３種を含むことが好ましい。

なお、実施形態に係るゴム組成物は、クモ糸フィブロイン短繊維以外の綿等の天然繊維の短繊維、ナイロン短繊維、アラミド短繊維、ポリエステル短繊維などの合成繊維の短繊維を含有していてもよい。

ところで、例えば、伝動ベルトの分野では、伝動ベルトとプーリとの間に水分が介在すると、伝動ベルトのゴム組成物で形成されたプーリ接触部分では、動摩擦係数が低下し、それがスリップや異音発生の原因になるという問題がある。このようなことから、実施形態に係るゴム組成物は、水分が介在したときにおける優れた表面の動摩擦係数の復帰性能を有するので、伝動ベルトのベルト本体のプーリ接触部分を形成する材料として好適に用いることができる。

例えば、図１Ａに示すようなＶベルトＢでは、心線１４が埋設された接着ゴム層１１と、その内周側の圧縮ゴム層１２と、外周側の伸張ゴム層１３とによりゴム製のベルト本体１０が構成され、これらのうちのプーリに接触する圧縮ゴム層１２を、実施形態に係るゴム組成物で形成することが好ましい。

図１Ｂに示すようなＶリブドベルトＢでは、心線１４が埋設された接着ゴム層１１と、その内周側の圧縮ゴム層１２と、外周側の伸張ゴム層１３とによりゴム製のベルト本体１０が構成され、これらのうちのリブプーリに接触する圧縮ゴム層１２及び／又はアイドラプーリに接触する伸張ゴム層１３を、実施形態に係るゴム組成物で形成することが好ましい。

ＶリブドベルトＢの圧縮ゴム層１２を実施形態に係るゴム組成物で形成する場合、クモ糸フィブロイン短繊維は、耐屈曲疲労性を高める観点から、ベルト幅方向に配向するように配設されることが好ましい。また、プーリ接触部分を構成する圧縮ゴム層１１の耐摩耗性を高める観点から、クモ糸フィブロイン短繊維が圧縮ゴム層１１のＶリブ１５の表面から突出するように配設されることが好ましい。

図２に示すような歯付ベルトＢでは、心線１４が埋設された背ゴム層１５及び歯ゴム部１６によりゴム製のベルト本体１０が構成され、これらのうちのアイドラプーリに接触する背ゴム層１５を実施形態に係るゴム組成物で形成することが好ましい。

なお、実施形態に係るゴム組成物は、伝動ベルトに限定されず、例えばタイヤやホース等のゴム製品にも用いることができる。

（ゴム組成物）
以下の実施例１〜４及び比較例１〜２のゴム組成物を調製した。なお、それぞれの構成は表１に示す。

＜実施例１＞
ゴム成分のＥＰＤＭ（ＥＰ１２３ ＪＳＲ社製）に、ゴム成分１００質量部に対して、補強材のカーボンブラックのＦＥＦ（シーストＳＯ 東海カーボン社製）３５質量部及びＨＡＦ（シースト３ 東海カーボン社製）４０質量部、軟化剤のプロセスオイル（サンパー２２８０ 日本サン石油）１４質量部、加工助剤のステアリン酸（ステアリン酸Ｓ５０ 新日本理化社製）１質量部、加硫促進助剤の酸化亜鉛（酸化亜鉛３種 白水化学社製）５質量部、加硫剤の硫黄（セイミＯＴ 日本乾溜工業社製）１．６７質量部、スルフェンアミド系加硫促進剤（ノクセラーＭＳＡ−Ｇ 大内新興化学社製）１．２質量部、チウラム系加硫促進剤、ジチオカーバメート系加硫促進剤、及びチアゾール系加硫促進剤の混合物（サンセラーＥＭ−２ 三新化学工業社製）２．８質量部、並びに人工クモ糸フィブロイン短繊維（Ｓｐｉｂｅｒ社製 繊度：７．８ｄｔｅｘ、繊維長：１．０ｍｍ、接着処理無、配列表の配列番号４）２０質量部を配合した未架橋ゴム組成物を架橋させたゴム組成物を実施例１とした。

＜実施例２〜４＞
人工クモ糸フィブロイン短繊維の配合量をゴム成分１００質量部に対して２５質量部、３０質量部、及び４５質量部としたことを除いて実施例１と同一構成のゴム組成物をそれぞれ実施例２〜４とした。

＜比較例１＞
人工クモ糸フィブロイン短繊維の代わりにナイロン６，６短繊維（レオナ 旭化成社製 繊度：６．７ｄｔｅｘ、繊維長：１．０ｍｍ、ＲＦＬ接着処理有）をゴム成分１００質量部に対して２５質量部配合したことを除いて実施例１と同一構成のゴム組成物を比較例１とした。

＜比較例２＞
人工クモ糸フィブロイン短繊維を配合していないことを除いて実施例１と同一構成のゴム組成物を比較例２とした。

（試験方法）
＜切断時伸び＞
実施例１〜４及び比較例１〜２のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に基づいて引張試験を行って切断時伸びを測定した。

＜動摩擦係数＞
実施例１〜４及び比較例１〜２のそれぞれについて、図３に示すように、端面が一辺５ｍｍの正方形の直方体状の試験片Ｓを作製し、その一方の端面を固定具２１に固定するとともに、他方の端面を円盤状の摩擦相手材２２に当接させた後、固定具２１に錘２３を載せて試験片Ｓを摩擦相手材２２に５９ｋＰａの圧力で圧接させ、その状態で、試験片Ｓの接触位置での速度が０．１５ｍ／秒となるように摩擦相手材２２を１６分間回転させた。また、回転開始から３分後に摩擦相手材２２上に４０μｌの水Ｗを滴下した。そして、このときの試験片Ｓの動摩擦係数の経時変化を観測し、ＷＥＴ状態からＤＲＹ状態への復帰に要する時間Δｔを求めた。なお、試験片Ｓの動摩擦係数は、試験片Ｓの摩擦相手材２１への圧接力と摩擦相手材２２において検出される試験片Ｓの摩擦力とから算出した。

（試験結果）
実施例１〜４及び比較例１〜２の切断時伸びの結果を表１に示す。これによれば、人工クモ糸フィブロイン短繊維の含有量が多くなるに従って切断時伸びが小さくなることが分かる。また、ナイロン短繊維を含有させるよりも人工クモ糸フィブロイン短繊維を含有させる方が切断時伸びを低下させにくいことが分かる。

実施例１〜４及び比較例１〜２のそれぞれのＷＥＴ状態からＤＲＹ状態への復帰に要する時間Δｔの結果を表１に示す。また、図４は、実施例３及び比較例１〜２の摺動時間と動摩擦係数との関係を示す。これらによれば、人工クモ糸フィブロイン短繊維を含有させた実施例１〜４では、ナイロン６，６短繊維を含有させた比較例１や人工クモ糸フィブロイン短繊維を含有しない比較例２と比較すると、ＤＲＹ状態への復帰時間が短い、つまり、水分が介在したときにおける表面の動摩擦係数の復帰性能が優れることが分かる。これは、人工クモ糸フィブロイン短繊維の吸水性能が優れ、その吸水容量及び吸水速度が非常に高いことによるものであると考えられる。

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルトの技術分野について有用である。

Ｂ Ｖベルト，Ｖリブドベルト，歯付ベルト
Ｓ 試験片
Ｗ 水
１０ ベルト本体
１１ 接着ゴム層
１２ 圧縮ゴム層
１３ 伸張ゴム層
１４ 心線
１５ 背ゴム層
１６ 歯ゴム部
２１ 固定具
２２ 摩擦相手材
２３ 錘

Claims (10)

1. ゴム成分と、前記ゴム成分に分散した天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維と、を含有するゴム組成物。
2. 請求項１に記載されたゴム組成物において、
   前記天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維を構成するクモ糸フィブロインが、配列番号４で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質であるゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載されたゴム組成物において、
   前記天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維のフィラメントの繊度が５ｄｔｅｘ以上１５ｄｔｅｘ以下であるゴム組成物。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたゴム組成物において、
   前記天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維の繊維長が０．１０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であるゴム組成物。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載されたゴム組成物において、
   前記天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上４５質量部以下であるゴム組成物。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載されたゴム組成物において、
   前記天然クモ糸フィブロイン短繊維及び／又はそれに由来する人工クモ糸フィブロイン短繊維が表面から突出するように配設されているゴム組成物。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載されたゴム組成物において、
   前記ゴム成分がエチレン-α-オレフィンエラストマーを含むゴム組成物。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載されたゴム組成物において、
   カーボンブラックのＦＥＦ及びＨＡＦを更に含有するゴム組成物。
9. 請求項８に記載されたゴム組成物において、
   前記ＨＡＦの含有量が前記ＦＥＦの含有量よりも多いゴム組成物。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載されたゴム組成物でベルト本体のプーリ接触部分が形成された伝動ベルト。