WO2024009664A1 - 歯付ベルト - Google Patents
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Abstract
歯付ベルト(B)は、ベルト本体(11)がゴム組成物で形成されている。そのゴム組成物は、結合アクリロニトリル量が１５質量％以上３０質量％以下の水素化ニトリルゴムを含有するとともに、試験温度２５℃での硬さがＡ７０以上Ａ８０以下であり、且つ１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後の下記式（Ｉ）で定義される耐寒指標が０．２５以下である。 耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
Description
本発明は、歯付ベルトに関する。
ベルト本体が水素化ニトリルゴムのゴム組成物で形成された歯付ベルトが知られている（例えば特許文献１）。
本発明は、ベルト本体がゴム組成物で形成された歯付ベルトであって、前記ゴム組成物は、結合アクリロニトリル量が１５質量％以上３０質量％以下の水素化ニトリルゴムを含有するとともに、試験温度２５℃での硬さがＡ７０以上Ａ８０以下であり、且つ１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後の下記式（Ｉ）で定義される耐寒指標が０．２５以下である。
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１Ａ乃至Ｄは、実施形態に係る歯付ベルトＢを示す。実施形態に係る歯付ベルトＢは、例えば自動車の電動パワーステアリング装置に組み付けられるエンドレスの噛み合い伝動ベルトである。
実施形態に係る歯付ベルトＢは、内周側にベルト周方向に所定ピッチで間隔をおいて複数の歯部１０Ａが配設されている。歯部１０Ａは、ベルト幅方向に対して傾斜する方向に延びるように形成された突条で構成されたいわゆるハス歯である。歯部１０Ａは、断面形状が半円形のいわゆる丸歯である。なお、歯部１０Ａは、ベルト幅方向に延びるように形成された突条で構成されていてもよく、また、断面形状が台形の台形歯等のその他の形状のものであってもよい。
実施形態に係る歯付ベルトＢのベルト周長（ベルトピッチラインＬにおけるベルト長さ）は、例えば１００ｍｍ以上４００ｍｍ以下である。ベルト幅は、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。ベルト最大厚さは、例えば１．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。
歯部１０ＡのピッチＰは、例えば０．５０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。歯部１０Ａの高さは、ベルト周方向に相互に隣接する一対の歯部１０Ａ間の歯底部１０Ｂから歯部１０Ａの先端までの寸法で規定され、例えば０．５０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。歯部１０Ａの幅は、ベルト周方向の歯部１０Ａを挟んだ相互に隣接する一対の歯底部１０Ｂの端間の寸法で規定され、例えば０．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下である。歯部１０Ａのベルト幅方向に対する傾斜角度は例えば０°より大きく１５°以下である。
実施形態に係る歯付ベルトＢは、ベルト本体１１、心線１２、及び補強布１３を備える。
ベルト本体１１は、平帯状の背ゴム部１１１と、背ゴム部１１１の内周側にベルト周方向に所定ピッチで間隔をおいて配設された複数の歯ゴム部１１２とを有する。背ゴム部１１１の厚さは、例えば０．３０ｍｍ以上１．６ｍｍ以下である。複数の歯ゴム部１１２は、各々が背ゴム部１１１に一体に設けられている。歯ゴム部１１２の高さは、背ゴム部１１１に埋設された心線１２の最内周部から歯ゴム部１１２の先端までの寸法で規定され、例えば０．５０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。
ベルト本体１１は、ゴム成分に各種のゴム配合剤が配合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ゴム組成物Ｘで形成されている。
ゴム組成物Ｘは、ゴム成分として、結合アクリロニトリル量が１５質量％以上３０質量％以下の水素化ニトリルゴム（以下「特定Ｈ－ＮＢＲ」という。）を含有する。特定Ｈ－ＮＢＲの結合アクリロニトリル量は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下である。特定Ｈ－ＮＢＲのヨウ素価は、同様の観点から、好ましくは８ｍｇ／１００ｍｇ以上２０ｍｇ／１００ｍｇ以下、より好ましくは１２ｍｇ／１００ｍｇ以上１８ｍｇ／１００ｍｇ以下である。
ゴム成分における特定Ｈ－ＮＢＲの含有量は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。ゴム成分は、特定Ｈ－ＮＢＲ以外の水素化ニトリルゴムを含んでいてもよい。ゴム成分は、水素化ニトリルゴム以外のクロロプレンゴムやエチレンプロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）などのエチレン－α－オレフィンエラストマー等を含んでいてもよい。
ゴム組成物Ｘは、優れた機械的強度や耐熱性及び耐寒性を得る観点から、ゴム配合剤として、カーボンブラックを含有することが好ましい。
カーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ－３３９、ＨＡＦ、Ｎ－３５１、ＭＡＦ、ＦＥＦ、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；アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、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、優れた機械的強度や耐熱性及び耐寒性を得る観点から、平均粒子径が３０ｎｍ以下のカーボンブラックを含むことがより好ましく、ＨＡＦを含むことが更に好ましい。
架橋前の未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックの配合量は、優れた機械的強度や耐熱性及び耐寒性を得る観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上８０質量部以下、より好ましくは５５質量部以上６５質量部以下である。
ゴム組成物Ｘは、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、ゴム配合剤として、可塑剤を含有することが好ましい。
可塑剤としては、例えば、トリメリット酸イソノニルエステル、ポリエーテルエステル、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）などのジアルキルセバケート、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）などのジアルキルフタレート、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）などのジアルキルアジペート等が挙げられる。可塑剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、トリメリット酸イソノニルエステル及び／又はポリエーテルエステルを含むことがより好ましく、トリメリット酸イソノニルエステルを含むことが更に好ましい。
架橋前の未架橋ゴム組成物における可塑剤の配合量は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは１５質量部以上４０質量部以下、より好ましくは２０質量部以上３０質量部以下である。
ゴム組成物Ｘの特定Ｈ－ＮＢＲは、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、架橋剤として有機過酸化物が用いられて架橋していることが好ましい。
有機過酸化物としては、例えば、α，α’－ジ（ｔ－ブチルペロキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、１，３－ビス（ｔ－ブチルペロキシイソプロピル）ベンゼン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペロキシ）ヘキサン等が挙げられる。有機過酸化物は、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、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、α，α’－ジ（ｔ－ブチルペロキシ）ジイソプロピルベンゼンを含むことがより好ましい。
架橋前の未架橋ゴム組成物における架橋剤の有機過酸化物の配合量は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは１．６質量部以上３．２質量部以下、より好ましくは２質量部以上２．８質量部以下である。
ゴム組成物Ｘの特定Ｈ－ＮＢＲは、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、架橋剤として有機過酸化物に加えて硫黄が用いられて架橋していることが好ましい。この場合、架橋前の未架橋ゴム組成物における架橋剤の硫黄の配合量は、同様の観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上０．５質量部以下である。硫黄の配合量は、同様の観点から、有機過酸化物の配合量よりも少ないことが好ましい。
なお、ゴム組成物Ｘの特定Ｈ－ＮＢＲは、架橋剤として硫黄のみが用いられて架橋していてもよい。
ゴム組成物Ｘの特定Ｈ－ＮＢＲは、架橋剤として有機過酸化物が用いられている場合、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、共架橋剤によっても架橋していることが好ましい。
共架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ｍ－フェニレンマレイミド、トリアリルイソシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、液状ポリブタジェエン等が挙げられる。共架橋剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、トリメチロールプロパントリメタクリレートを含むことがより好ましく、トリメチロールプロパントリメタクリレートに加えてｍ－フェニレンマレイミドを含むことが更に好ましい。
架橋前の未架橋ゴム組成物における共架橋剤の配合量は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以下である。共架橋剤がトリメチロールプロパントリメタクリレートを含む場合、架橋前の未架橋ゴム組成物におけるトリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量は、同様の観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは２質量部以上４質量部以下である。共架橋剤がトリメチロールプロパントリメタクリレート及びｍ－フェニレンマレイミドを含む場合、架橋前の未架橋ゴム組成物におけるｍ－フェニレンマレイミドの配合量は、同様の観点から、特定Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上６質量部以下である。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量は、同様の観点から、ｍ－フェニレンマレイミドの配合量よりも少ないことが好ましい。
ゴム組成物Ｘは、ゴム配合剤として、その他に酸化亜鉛（亜鉛華）などの加硫促進助剤、老化防止剤、シリカなどの無機充填材等を含有していてもよい。
ゴム組成物Ｘは、試験温度２５℃での硬さがＡ７０以上Ａ８０以下である。ゴム組成物Ｘの硬さは、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、好ましくはＡ７１以上Ａ７８以下である。ここで、このゴム組成物Ｘの硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に基づいて、試験温度２５℃において、タイプＡデュロメータで測定されるものである。
ゴム組成物Ｘは、１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後の耐寒指標が０．２５以下である。ゴム組成物Ｘの耐寒指標は、優れた耐熱性及び耐寒性を得る観点から、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１５以下である。
ここで、ゴム組成物Ｘの熱老化は、ＪＩＳ Ｋ６２５７：２０１７のＡ法に基づいて行われる。
ゴム組成物Ｘの耐寒指標は、下記式（Ｉ）で定義される。
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
ゴム組成物Ｘの５％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に基づいて行われる試験温度４０℃での引張試験の試験結果から求められる５％伸び時の引張応力である。ゴム組成物Ｘの硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に基づいて、試験温度２５℃において、タイプＡデュロメータで測定されるものである。
心線１２は、ベルト本体１１の背ゴム部１１１の内周側部分にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配されて埋設されている。心線１２の外径は、例えば０．１５ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下である。
心線１２は、ガラス繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、金属繊維等の撚り糸で構成されている。心線１２は、Ｓ撚り糸及びＺ撚り糸が二重螺旋を形成するように設けられていることが好ましいが、単一のＳ撚り糸又はＺ撚り糸で構成されていてもよい。心線１２には、ベルト本体１１との接着のため、いわゆるＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱するＲＦＬ処理及びゴム糊に浸漬した後に乾燥させるゴム糊処理のうちの少なくとも一方の接着処理が施されていることが好ましい。心線１２には、接着処理の前に、エポキシ溶液又はイソシアネート溶液に浸漬した後に加熱する下地処理が施されていてもよい。
補強布１３は、ベルト本体１１の複数の歯ゴム部１１２が設けられた内周側の表面を被覆するように貼設されている。したがって、歯ゴム部１１２が補強布１３で被覆されて各歯部１０Ａが構成されている。歯底部１０Ｂでは、ベルト本体１１の背ゴム部１１１の内周側部分に埋設された心線１２が補強布１３のすぐ内側に配置されている。補強布１３の厚さは例えば０．０５０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。
補強布１３は、例えば、ナイロン繊維（ポリアミド繊維）、ポリエステル繊維、アラミド繊維、綿等の糸で形成された織布、編物、不織布等で構成されている。補強布１３は、これらのうちのナイロン繊維の織布で構成されていることが好ましい。補強布１３は、例えば、緯糸にウーリー加工等が施された織布のように伸縮性を有することが好ましい。補強布１３には、ベルト本体１１との接着のため、いわゆるＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱するＲＦＬ処理、低粘度のゴム糊に浸漬した後に乾燥させるソーキング処理、及び高粘度のゴム糊をベルト本体１１側の表面に塗布して乾燥させるコーティング処理のうちの１種又は２種以上の接着処理が施されていることが好ましい。補強布１３には、接着処理の前に、エポキシ溶液又はイソシアネート溶液に浸漬した後に加熱する下地処理が施されていてもよい。
以上の構成の実施形態に係る歯付ベルトＢによれば、ベルト本体１１を形成するゴム組成物Ｘが、結合アクリロニトリル量が１５質量％以上３０質量％以下の特定Ｈ－ＮＢＲを含有するとともに、試験温度２５℃での硬さがＡ７０以上Ａ８０以下であり、且つ１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後の耐寒指標が０．２５以下であることにより、優れたプーリとの噛合性及び耐寒性を得ることができる。
次に、実施形態に係る歯付ベルトＢの製造方法について図２及び図３Ａ乃至Ｃに基づいて説明する。実施形態に係る歯付ベルトＢの製造方法は、材料準備工程、成形工程、架橋工程、及び仕上げ工程を有する。
＜材料準備工程＞
特定Ｈ－ＮＢＲを含むゴム成分を素練りし、そこに各種のゴム配合剤を投入して混練することにより未架橋ゴム組成物を作製する。この未架橋ゴム組成物をカレンダー成形により未架橋ゴム組成物シート１１’に加工する。心線１２に接触処理を施す。補強布１３に接触処理を施した後に筒状に形成する。
特定Ｈ－ＮＢＲを含むゴム成分を素練りし、そこに各種のゴム配合剤を投入して混練することにより未架橋ゴム組成物を作製する。この未架橋ゴム組成物をカレンダー成形により未架橋ゴム組成物シート１１’に加工する。心線１２に接触処理を施す。補強布１３に接触処理を施した後に筒状に形成する。
＜成形工程＞
図２は、ベルト成形型２０を示す。このベルト成形型２０は、円筒状であって、その外周面には、各々、軸方向に対して傾斜する方向に延びるように形成された複数の歯部形成溝２１が周方向に間隔をおいて配設されている。
図２は、ベルト成形型２０を示す。このベルト成形型２０は、円筒状であって、その外周面には、各々、軸方向に対して傾斜する方向に延びるように形成された複数の歯部形成溝２１が周方向に間隔をおいて配設されている。
図３Ａに示すように、ベルト成形型２０の外周面上に筒状の補強布１３を被せる。その上から心線１２を螺旋状に巻き付ける。さらにその上に未架橋ゴム組成物シート１１’を巻き付ける。これにより、ベルト成形型２０上に未架橋スラブＳ’を成形する。
＜架橋工程＞
図３Ｂに示すように、ベルト成形型２０上の未架橋スラブＳ’にゴムスリーブ２２を被せる。それを加硫缶内に配置して密閉する。加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間保持する。このとき、未架橋スラブＳ’がベルト成形型２０側に押圧されるとともに加熱される。未架橋ゴム組成物シート１１’は、心線１２間を通って補強布１３を押圧しながらベルト成形型２０の複数の歯部形成溝２１のそれぞれに流入するとともに架橋する。それと同時に、心線１２及び補強布１３が複合一体化する。最終的に、図３Ｃに示すように、ベルト成形型２０上に円筒状のベルトスラブＳが成型される。
図３Ｂに示すように、ベルト成形型２０上の未架橋スラブＳ’にゴムスリーブ２２を被せる。それを加硫缶内に配置して密閉する。加硫缶内に高温及び高圧の蒸気を充填し、その状態を所定時間保持する。このとき、未架橋スラブＳ’がベルト成形型２０側に押圧されるとともに加熱される。未架橋ゴム組成物シート１１’は、心線１２間を通って補強布１３を押圧しながらベルト成形型２０の複数の歯部形成溝２１のそれぞれに流入するとともに架橋する。それと同時に、心線１２及び補強布１３が複合一体化する。最終的に、図３Ｃに示すように、ベルト成形型２０上に円筒状のベルトスラブＳが成型される。
＜仕上げ工程＞
加硫缶の内部を減圧して密閉を解く。ベルト成形型２０とゴムスリーブ２２との間に成型されたベルトスラブＳを取り出して脱型する。ベルトスラブＳを所定幅に輪切りすることにより実施形態に係る歯付ベルトＢを得る。
加硫缶の内部を減圧して密閉を解く。ベルト成形型２０とゴムスリーブ２２との間に成型されたベルトスラブＳを取り出して脱型する。ベルトスラブＳを所定幅に輪切りすることにより実施形態に係る歯付ベルトＢを得る。
（歯付ベルト）
以下の実施例１乃至６及び比較例１乃至３の歯付ベルトを作製した。それぞれの構成については表１にも示す。
以下の実施例１乃至６及び比較例１乃至３の歯付ベルトを作製した。それぞれの構成については表１にも示す。
＜実施例１＞
密閉式のバンバリーミキサーのチャンバーに、ゴム成分の結合アクリロニトリル量が１８．６質量％のＨ－ＮＢＲ（Zetpol4310 日本ゼオン社製、ヨウ素価：１５ｍｇ／１００ｍｇ）を投入して素練りし、次いで、このＨ－ＮＢＲ１００質量部に対して、加硫促進助剤の酸化亜鉛（酸化亜鉛２種 堺化学工業社製）５質量部、ベンズイミダゾール系老化防止剤（ノクラックＭＢ 大内新興化学社製）２質量部、芳香族第二級アミン系老化防止剤（ノクラックＣＤ 大内新興化学社製）０．５質量部、カーボンブラックのＨＡＦ（シースト３ 東海カーボン社製、平均粒子径：２８μｍ）５１．９質量部、可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステル（アデカサイザーＣ－９Ｎ ＡＤＥＫＡ社製）１７．５質量部、共架橋剤のトリメチロールプロパントリメタクリレート（ハイクロスＭ 精工化学社製）３質量部、共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミド（バルノックＰＭ 大内新興化学社製）２質量部、架橋剤の有機過酸化物（ペロキシモンＦ４０ 日本油脂社製 純度：４０質量％）６．０質量部（有効成分：２．４質量部）、及び架橋剤の硫黄（オイルサルファー 日本乾溜工業社製）０．３質量部を投入配合して混練することにより未架橋ゴム組成物を得た。
密閉式のバンバリーミキサーのチャンバーに、ゴム成分の結合アクリロニトリル量が１８．６質量％のＨ－ＮＢＲ（Zetpol4310 日本ゼオン社製、ヨウ素価：１５ｍｇ／１００ｍｇ）を投入して素練りし、次いで、このＨ－ＮＢＲ１００質量部に対して、加硫促進助剤の酸化亜鉛（酸化亜鉛２種 堺化学工業社製）５質量部、ベンズイミダゾール系老化防止剤（ノクラックＭＢ 大内新興化学社製）２質量部、芳香族第二級アミン系老化防止剤（ノクラックＣＤ 大内新興化学社製）０．５質量部、カーボンブラックのＨＡＦ（シースト３ 東海カーボン社製、平均粒子径：２８μｍ）５１．９質量部、可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステル（アデカサイザーＣ－９Ｎ ＡＤＥＫＡ社製）１７．５質量部、共架橋剤のトリメチロールプロパントリメタクリレート（ハイクロスＭ 精工化学社製）３質量部、共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミド（バルノックＰＭ 大内新興化学社製）２質量部、架橋剤の有機過酸化物（ペロキシモンＦ４０ 日本油脂社製 純度：４０質量％）６．０質量部（有効成分：２．４質量部）、及び架橋剤の硫黄（オイルサルファー 日本乾溜工業社製）０．３質量部を投入配合して混練することにより未架橋ゴム組成物を得た。
この未架橋ゴム組成物を架橋させたゴム組成物によりベルト本体を形成した上記実施形態と同様の構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例１とした。なお、心線には、接着処理を施したガラス繊維の撚り糸を用いた。補強布には、接着処理を施したナイロン６，６繊維の織布を用いた。実施例１の歯付ベルトは、ベルト周長が３３０ｍｍ、ベルト幅が２５ｍｍ、及び歯部のピッチが２ｍｍである。
＜実施例２＞
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ及び可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ６３．１質量部及び１５．３質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例２とした。
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ及び可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ６３．１質量部及び１５．３質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例２とした。
＜実施例３＞
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ及び可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ７０質量部及び２１質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例３とした。
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ及び可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ７０質量部及び２１質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例３とした。
＜実施例４＞
未架橋ゴム組成物における可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２６．７質量部としたことを除いて実施例２と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例４とした。
未架橋ゴム組成物における可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２６．７質量部としたことを除いて実施例２と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例４とした。
＜実施例５＞
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して６０質量部としたことを除いて実施例３と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例５とした。
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して６０質量部としたことを除いて実施例３と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例５とした。
＜実施例６＞
未架橋ゴム組成物に、可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルに代えて、ポリエーテルエステル系可塑剤１（アデカサイザーＲＳ－７００ ＡＤＥＫＡ社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して３６質量部配合するとともに、無機充填材のシリカ（ウルトラジルＶＮ３ エボニックジャパン社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２０質量部配合し、且つ未架橋ゴム組成物における共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミドの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して６質量部としたことを除いて実施例５と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例６とした。
未架橋ゴム組成物に、可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルに代えて、ポリエーテルエステル系可塑剤１（アデカサイザーＲＳ－７００ ＡＤＥＫＡ社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して３６質量部配合するとともに、無機充填材のシリカ（ウルトラジルＶＮ３ エボニックジャパン社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２０質量部配合し、且つ未架橋ゴム組成物における共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミドの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して６質量部としたことを除いて実施例５と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを実施例６とした。
＜比較例１＞
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ、ポリエーテルエステル系可塑剤、及び共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミドの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ２０質量部、８質量部、及び２質量部としたことを除いて実施例６と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例１とした。
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦ、ポリエーテルエステル系可塑剤、及び共架橋剤のｍ－フェニレンジマレイミドの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して、それぞれ２０質量部、８質量部、及び２質量部としたことを除いて実施例６と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例１とした。
＜比較例２＞
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して３０質量部とするとともに、未架橋ゴム組成物に、ポリエーテルエステル系可塑剤１に代えて、ポリエーテルエステル系可塑剤２（アデカサイザーＲＳ－９６６ ＡＤＥＫＡ社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して１５質量部配合したことを除いて比較例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例２とした。
未架橋ゴム組成物におけるカーボンブラックのＨＡＦの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して３０質量部とするとともに、未架橋ゴム組成物に、ポリエーテルエステル系可塑剤１に代えて、ポリエーテルエステル系可塑剤２（アデカサイザーＲＳ－９６６ ＡＤＥＫＡ社製）を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して１５質量部配合したことを除いて比較例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例２とした。
＜比較例３＞
未架橋ゴム組成物における可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２４．５質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例３とした。
未架橋ゴム組成物における可塑剤のトリメリット酸イソノニルエステルの配合量を、Ｈ－ＮＢＲ１００質量部に対して２４．５質量部としたことを除いて実施例１と同一構成の歯付ベルトを作製し、それを比較例３とした。
（試験評価方法及び結果）
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれについて、以下の試験評価を行った。その結果を表２に示す。
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれについて、以下の試験評価を行った。その結果を表２に示す。
＜硬さ＞
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に基づいて、試験温度２５℃において、タイプＡデュロメータで硬さを測定した。
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に基づいて、試験温度２５℃において、タイプＡデュロメータで硬さを測定した。
各ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５７：２０１７のＡ法に基づいて、１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後、同様に、試験温度２５℃において、タイプＡデュロメータで硬さを測定した。
＜５％モジュラス＞
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に基づいて、試験温度－４０℃において引張試験を行い、その試験結果における５％伸び時の引張応力を５％モジュラスとした。
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に基づいて、試験温度－４０℃において引張試験を行い、その試験結果における５％伸び時の引張応力を５％モジュラスとした。
＜耐寒指標＞
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、下記式（Ｉ）で定義される耐寒指標を算出した。
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物について、下記式（Ｉ）で定義される耐寒指標を算出した。
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ）
＜静的スキップトルク＞
図４は、歯付ベルトのプーリとの噛合性を試験評価するための静的スキップトルク測定装置３０のプーリレイアウトを示す。この静的スキップトルク測定装置３０は、横方向に間隔をおいて設けられた歯数が４０歯の駆動プーリ３１及び歯数が１１０歯の従動プーリ３２を有する。従動プーリ３２は、横方向に可動に設けられている。
図４は、歯付ベルトのプーリとの噛合性を試験評価するための静的スキップトルク測定装置３０のプーリレイアウトを示す。この静的スキップトルク測定装置３０は、横方向に間隔をおいて設けられた歯数が４０歯の駆動プーリ３１及び歯数が１１０歯の従動プーリ３２を有する。従動プーリ３２は、横方向に可動に設けられている。
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトＢについて、静的スキップトルク測定装置３０の駆動プーリ３１及び従動プーリ３２に巻き掛けた。歯付ベルトＢに１００Ｎのベルト張力が負荷される位置まで従動プーリ３２を横方向に移動させて固定した。そして、従動プーリ３２をロックして回転不能とする一方、駆動プーリ３１にトルクを入力して上昇させ、従動プーリ３２上での歯部のスキップ、つまり、歯飛びが生じたときのトルクを静的スキップトルクとした。静的スキップトルクが１３．０Ｎ・ｍ以上をＡ評価及び１３．０Ｎ・ｍ未満をＢ評価とした。
＜耐寒ベルト走行試験＞
図５は、耐寒ベルト走行試験用のベルト走行試験機４０のプーリレイアウトを示す。このベルト走行試験機４０は、横方向に間隔をおいて設けられた歯数が４０歯の駆動プーリ４１及び歯数が１１０歯の従動プーリ４２を有する。従動プーリ４２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
図５は、耐寒ベルト走行試験用のベルト走行試験機４０のプーリレイアウトを示す。このベルト走行試験機４０は、横方向に間隔をおいて設けられた歯数が４０歯の駆動プーリ４１及び歯数が１１０歯の従動プーリ４２を有する。従動プーリ４２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
実施例１乃至６及び比較例１乃至３のそれぞれの歯付ベルトＢについて、１４０℃に温度設定したオーブンに１４４時間保持して熱老化させた。熱老化させた歯付ベルトＢを、ベルト走行試験機４０の駆動プーリ４１及び従動プーリ４２に巻き掛けた。歯付ベルトＢに１００Ｎのベルト張力が負荷されるように従動プーリ４２に軸荷重（ＳＷ）を負荷した。そして、－４０℃の温度雰囲気下、無負荷で駆動プーリ４１を回転数１０００ｒｐｍで回転させる１分間のベルト走行と３０分間の停止とを１サイクルとする操作を５００サイクル行った後、歯付ベルトＢの外周面におけるクラックの有無を目視確認した。そして、クラックが認められないものをＡ評価及びクラックが認められたものをＢ評価とした。
本発明は、歯付ベルトの技術分野について有用である。
Ｂ 歯付ベルト
Ｓ’ 未架橋スラブ
Ｓ ベルトスラブ
１０Ａ 歯部
１０Ｂ 歯底部
１１ ベルト本体
１１’ 未架橋ゴム組成物シート
１１１ 背ゴム部
１１２ 歯ゴム部
１２ 心線
１３ 補強布
２０ ベルト成形型
２１ 歯部形成溝
２２ ゴムスリーブ
３０ 静的スキップトルク測定装置
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
４０ ベルト走行試験機
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
Ｓ’ 未架橋スラブ
Ｓ ベルトスラブ
１０Ａ 歯部
１０Ｂ 歯底部
１１ ベルト本体
１１’ 未架橋ゴム組成物シート
１１１ 背ゴム部
１１２ 歯ゴム部
１２ 心線
１３ 補強布
２０ ベルト成形型
２１ 歯部形成溝
２２ ゴムスリーブ
３０ 静的スキップトルク測定装置
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
４０ ベルト走行試験機
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
Claims (15)
- ベルト本体がゴム組成物で形成された歯付ベルトであって、
前記ゴム組成物は、結合アクリロニトリル量が１５質量％以上３０質量％以下の水素化ニトリルゴムを含有するとともに、試験温度２５℃での硬さがＡ７０以上Ａ８０以下であり、且つ１４０℃の温度雰囲気に１４４時間暴露して熱老化させた後の下記式（Ｉ）で定義される耐寒指標が０．２５以下である歯付ベルト。
耐寒指標＝試験温度－４０℃での５％モジュラス／試験温度２５℃での硬さ （Ｉ） - 請求項１に記載された歯付ベルトにおいて、
前記水素化ニトリルゴムのヨウ素価が８ｍｇ／１００ｍｇ以上２０ｍｇ／１００ｍｇ以下である歯付ベルト。 - 請求項１又は２に記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物が、平均粒子径が３０ｎｍ以下のカーボンブラックを含有する歯付ベルト。 - 請求項３に記載された歯付ベルトにおいて、
前記カーボンブラックがＨＡＦを含む歯付ベルト。 - 請求項３又は４に記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の架橋前の未架橋ゴム組成物における前記カーボンブラックの配合量が、前記水素化ニトリルゴム１００質量部に対して４０質量部以上８０質量部以下である歯付ベルト。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物が可塑剤を含有する歯付ベルト。 - 請求項６に記載された歯付ベルトにおいて、
前記可塑剤がトリメリット酸イソノニルエステル及び／又はポリエーテルエステルを含む歯付ベルト。 - 請求項１乃至７のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の前記水素化ニトリルゴムが、有機過酸化物が用いられて架橋している歯付ベルト。 - 請求項８に記載された歯付ベルトにおいて、
前記有機過酸化物がα，α’－ジ（ｔ－ブチルペロキシ）ジイソプロピルベンゼンを含む歯付ベルト。 - 請求項８又は９に記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の前記水素化ニトリルゴムが、前記有機過酸化物に加えて硫黄が用いられて架橋している歯付ベルト。 - 請求項１０に記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の架橋前の未架橋ゴム組成物における前記硫黄の配合量が前記有機過酸化物の配合量よりも少ない歯付ベルト。 - 請求項８乃至１１のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の前記水素化ニトリルゴムが、共架橋剤によっても架橋している歯付ベルト。 - 請求項１２に記載された歯付ベルトにおいて、
前記共架橋剤がトリメチロールプロパントリメタクリレートを含む歯付ベルト。 - 請求項１３に記載された歯付ベルトにおいて、
前記共架橋剤が前記トリメチロールプロパントリメタクリレートに加えてｍ－フェニレンマレイミドを含む歯付ベルト。 - 請求項１４に記載された歯付ベルトにおいて、
前記ゴム組成物の架橋前の未架橋ゴム組成物における前記トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量が前記ｍ－フェニレンマレイミドの配合量よりも少ない歯付ベルト。
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-
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