JPH07167220A - ゴム組成物およびそれを用いてなる伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 すぐれた屈曲疲労特性および引裂き強度を呈
するゴム組成物および該ゴム組成物を用いてなる高性
能、高耐久性および高静粛性を示す伝動ベルトを提供す
ること。 【構成】 固形ゴム 100重量部に対して繊維化可能なフ
ッ素樹脂 0.5〜27重量部を配合してなるゴム組成物、お
よび該ゴム組成物からなる構成部材を用いたことを特徴
とする伝動ベルト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴム組成物およびそれ
を用いてなる伝動ベルトに関する。さらに詳しくは、す
ぐれた屈曲疲労特性（耐疲労性）および引裂き強度を呈
するゴム組成物およびそれを用いてなる伝動ベルトに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度な力学的刺激を受けるゴム製
品において、その耐力学疲労性の向上が要求されてお
り、たとえば自動車用伝動ベルトでは、エンジンの高出
力化に伴って細幅化、静粛化および高寿命化が要求さ
れ、これらを実現するためには、伝動ベルトの素材の高
性能化および高寿命化が不可欠である。

【０００３】従来、高性能化が図られたベルトの素材と
しては、たとえばエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエ
ン系共重合体からなる水素化ゴムにメタクリル酸亜鉛お
よび有機過酸化物を混合してえられた引張り強さが向上
したゴム組成物（特開平1-311158号公報）や、固形ゴム
および末端に水酸基を有する液状ジエン系重合体とアル
ケニル無水コハク酸とのエステル化物からなり、すぐれ
た引張り強さを呈するゴム組成物（特公平 4-55453号公
報）などが知られている。

【０００４】また、高寿命化が図られたベルトの素材と
しては、一般的なゴム組成物を有機過酸化物で架橋する
際に、イオウ成分を共架橋剤として作用させることによ
り、屈曲疲労特性や引裂き強度がある程度向上したゴム
組成物が提案されている（特願平4-153551号明細書）。
さらに、高寿命化が図られたベルトとしては、ベルトゴ
ム部材にフッ素樹脂の短繊維を添加したものが知られて
いる（特開平3-265740号公報）。

【０００５】しかしながら、前記従来のゴム組成物から
なるゴムは、いずれも引張り強さにはすぐれているもの
の、屈曲疲労特性や引裂き強度などの物性は必ずしも満
足しうるものでなく、たとえば自動車用伝動ベルトなど
のエンジンの高出力化などに伴って高度に力学的刺激を
受ける製品に用いることが困難であるという問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、とくにすぐれた屈曲疲
労特性および引裂き強度を呈するゴム組成物およびそれ
を用いてなる伝動ベルトを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、固
形ゴム 100重量部に対して繊維化可能なフッ素樹脂 0.5
〜27重量部を配合してなるゴム組成物、および該ゴム組
成物からなる構成部材を用いたことを特徴とする伝動ベ
ルトに関する。

【０００８】

【作用および実施例】本発明のゴム組成物は、前記した
ように、固形ゴム 100部（重量部、以下同様）に対して
繊維化可能なフッ素樹脂 0.5〜27部を配合したものであ
る。

【０００９】本発明のゴム組成物は、繊維化可能なフッ
素樹脂がゴム組成物の混練の際の強力な剪断力によって
繊維状となり、さらにかかる繊維状となったフッ素樹脂
が互いに絡み合ってくもの巣状の網目構造を形成し、該
くもの巣状の網の中にゴムが保持されたものであるの
で、加硫によってゴムが架橋したときに、ゴム中にフッ
素樹脂がくもの巣状に広がって存在することから、えら
れたゴムの屈曲疲労特性および引裂き強度が従来の固形
ゴムと比べて大幅に向上する。

【００１０】本発明に用いられる固形ゴムにはとくに限
定がなく、合成ゴム、天然ゴムが用いられる。かかる固
形ゴムの具体例としては、たとえばブタジエンゴム、イ
ソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムやその水素
添加物、イソブチレン−イソプレンゴム、クロロスルホ
ン化ポリエチレンゴムなどがあげられ、これらは単独で
または２種以上を混合して用いることができる。

【００１１】本発明に用いられる繊維化可能なフッ素樹
脂とは、前記固形ゴムと混練したときに加えられる圧
縮、剪断力によってゴム中で繊維状となり、さらに互い
に絡み合ってくもの巣状に広がった網目構造を形成する
フッ素樹脂をいう。かかる繊維化可能なフッ素樹脂とし
ては、たとえばポリテトラフルオロエチレン、ポリトリ
フルオロエチレンなどがあげられる。

【００１２】また、本発明においては、前記繊維化可能
なフッ素樹脂として、あらかじめ圧縮、剪断力を加えて
高度な繊維化が可能とされたフッ素樹脂を用いることも
できる。

【００１３】本発明のゴム組成物は、前記固形ゴムと繊
維化可能なフッ素樹脂とを配合し、たとえばバンバリー
ミキサーなどの密閉型混練機やオープンロールなどの通
常の混練機などを用い、繊維化可能なフッ素樹脂が充分
に繊維化され、くもの巣状に広がった網目構造を形成す
るような圧縮、剪断力が加わる混練条件で混練すること
によってえられる。

【００１４】前記固形ゴムと、繊維化可能なフッ素樹脂
との配合割合は、固形ゴム100 部に対して繊維化可能な
フッ素樹脂が0.5 〜27部、好ましくは１〜25部である。
かかる繊維化可能なフッ素樹脂の配合量が前記下限値未
満であるばあいには、屈曲疲労特性の向上効果が充分に
発現しなくなるようになり、また前記上限値をこえるば
あいには、弾性率が高くなりすぎて屈曲疲労特性が急激
に悪化する傾向がある。

【００１５】なお、ゴム組成物をうる際の混練時間は、
用いる混練機の種類などによって異なるので一概には決
定することができないが、あまりにも短いばあいには、
繊維化可能なフッ素樹脂が充分に繊維化、分散されなく
なる傾向があり、またあまりにも長いばあいには繊維化
可能なフッ素樹脂が裁断されてしまって網目状とならな
くなる傾向があるので、適宜調整することが好ましい。

【００１６】また、前記混練の際には、繊維化可能なフ
ッ素樹脂の繊維化をより容易にするために、滑剤および
／または軟化点が20〜 140℃の樹脂（以下、これらを総
称して混練助剤という）を添加することができる。

【００１７】前記混練助剤を添加すると繊維化可能なフ
ッ素樹脂の繊維化がより容易になるので、さらに高度に
均一に繊維化したフッ素樹脂によって補強されたゴム組
成物がえられやすくなる。なお、前記混練助剤は、固形
ゴムと繊維化可能なフッ素樹脂との混練の際に直接添加
してもよく、あらかじめ前記繊維化可能なフッ素樹脂に
添加して均一に混合したのち、これを固形ゴムに添加し
て混練してもよいが、繊維化可能なフッ素樹脂がさらに
充分に繊維化されやすくなり、本発明の目的とする物性
をさらに向上させることができるという点から、あらか
じめ繊維化可能なフッ素樹脂に混合することが好まし
い。

【００１８】前記混練助剤として用いられる滑剤として
は、たとえばグラファイト、ステアリン酸、二硫化モリ
ブデン、ミクロクリスタリンワックスなどがあげられ、
また軟化点が20〜 140℃の樹脂としては、たとえばエチ
レン−酢酸ビニル共重合体、ポリ（１，２−ブタジエ
ン）、フェノール系樹脂などがあげられ、これらは単独
でまたは２種以上を混合して用いることができる。な
お、前記樹脂の軟化点が20℃未満であるばあいには、粘
度が低すぎて高剪断力が作用せず、繊維化可能なフッ素
樹脂の分散を促進させる効果が小さくなる傾向があり、
また 140℃をこえるばあいには、かかる樹脂自身の通常
の混練温度での分散が困難となる傾向がある。

【００１９】前記混練助剤の配合量は、かかる混練助剤
の種類などによって異なるので一概には決定することが
できないが、通常繊維化可能なフッ素樹脂 100部に対し
て１〜50部、なかんづく10〜40部であることが好まし
い。

【００２０】さらに、前記固形ゴムと繊維化可能なフッ
素樹脂とを混練する際には、必要に応じて各種添加剤を
添加することができる。かかる添加剤としては、たとえ
ばイオウ、有機イオウ化合物、酸化亜鉛などの金属酸化
物、金属過酸化物、ポリアミンなどの架橋剤；チアゾー
ル類、ジチオカルバメート類、グアニジン類、チウラム
類、チオウレア類などの加硫促進剤；アミン類、アミン
−アルデヒド反応物、アミン−ケトン反応物、フェノー
ル類などの老化防止剤；カーボンブラック、ホワイトカ
ーボンなどの補強剤；炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグ
ネシウム、けいそう土、クレーなどの充填剤；水素添加
ロジン、クロマン−インデン樹脂、ポリブテンなどの粘
着性付与剤；ジメチルフタレート、ジエチルフタレー
ト、ジオクチルフタレートなどの可塑剤；パラフィン
系、ナフテン系、芳香族系などのプロセス油；練り込み
型接着増強剤などの通常ゴム組成物に用いられるものな
どがあげられ、また不飽和カルボン酸金属塩などの従来
用いられている力学特性改良剤を併用することもでき
る。なお、本発明のゴム組成物には、通常の短繊維を添
加することができるが、このばあいにもゴム組成物は屈
曲疲労特性にすぐれている。

【００２１】前記添加剤の配合量にはとくに限定がな
く、用いる添加剤の種類などに応じて適宜調整すること
が好ましい。

【００２２】かくしてえられる本発明のゴム組成物は、
すぐれた機械的特性、とくにすぐれた屈曲疲労特性、引
裂き強度などを呈するので、該ゴム組成物を用いること
によって高性能、高耐久性、高静粛性などを示す伝動ベ
ルトや防振ゴムなどをうることができる。

【００２３】本発明の伝動ベルトは、前記ゴム組成物か
らなる構成部材を用いたことを特徴とするものであり、
該ゴム組成物からなる構成部材を用いる箇所は、えよう
とする伝動ベルトの種類によって異なるが、本発明のゴ
ム組成物がとくにすぐれた屈曲疲労特性および引裂き強
度を呈することから、たとえばＶリブドベルトのリブゴ
ム、歯付ベルトの歯ゴムや歯布コーティングゴム、ロー
エッジベルトの下ゴムなどがあげられる。

【００２４】なお、本発明の伝動ベルトの構成部材に用
いるゴム成分すべてが本発明のゴム組成物であってもよ
いが、本発明の目的を阻害しない範囲内でその他の通常
伝動ベルトに用いられるゴムと組み合わせて使用されて
いてもよい。また、本発明のゴム組成物を構成部材とす
る伝動ベルトをうるには、通常の方法で成形加硫を行な
えばよく、とくに限定がない。

【００２５】つぎに、本発明の伝動ベルトの一例を以下
の図面を参考にして説明する。

【００２６】図１は、本発明の伝動ベルトの１種である
歯付ベルトの概略説明図である。図１において、歯ゴム
１と背ゴム３とのあいだにはたとえばガラス、アラミド
などからなる心線２が埋設されている。さらに歯ゴム１
の下面にはたとえばナイロン帆布からなる歯布４が接着
されており、かかる歯布４の表面はコーティングゴムで
被覆されている。

【００２７】前記歯ゴム１は、本発明のゴム組成物をゴ
ム成分として用いたものであり、かかる歯ゴム１では、
繊維化可能なフッ素樹脂がくもの巣状の網目構造を形成
し、かかる網の中にゴムが保持されているので、歯ゴム
１の機械的特性が向上し、歯元のクラックが生じにくく
なり、歯部の寿命が長くなる。

【００２８】また前記歯ゴム１と背ゴム３とには、通常
同じゴム成分が用いられることが多く、したがって本発
明のゴム組成物は、歯ゴム１だけでなく背ゴム３にも用
いることができる。さらに、本発明のゴム組成物は、前
記歯布４のコーティングゴムにも用いることができる。

【００２９】図２は、本発明の伝動ベルトの１種である
Ｖリブドベルトの概略説明図である。図２において、リ
ブゴム５は、たとえばポリエステル、アラミドなどから
なる心線６が埋設された接着ゴム層７と積層されてお
り、該接着ゴム層７の上面にはたとえばゴム引き帆布か
らなる上布８が接着されている。

【００３０】前記リブゴム５は、本発明のゴム組成物を
ゴム成分として用いたものであり、かかるリブゴム５で
は、前記図１の歯ゴム１と同様に、繊維化可能なフッ素
樹脂がくもの巣状の網目構造を形成し、かかる網の中に
ゴムが保持されているので、リブゴム５の機械的特性が
向上し、クラックが生じにくくなり、リブの寿命が長く
なる。

【００３１】このように、本発明のゴム組成物からなる
構成部材を用いた伝動ベルトは、とくに耐疲労性や摩擦
係数、強度などの機械的特性が改善され、高性能化、長
寿命化が実現されるとともに静粛性にもすぐれたものと
なる。

【００３２】以上、本発明の伝動ベルトを図１〜２に基
づいて説明したが、本発明はかかる図面に記載の態様の
みに限定されるものではない。

【００３３】つぎに、本発明のゴム組成物およびそれを
用いてなる伝動ベルトを実施例に基づいてさらに詳細に
説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるも
のではない。

【００３４】実施例１〜４および比較例１〜３ 水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（日本ゼオ
ン（株）製）100 部に対して２−メルカプトベンズイミ
ダゾール（大内新興化学工業（株）製、老化防止剤）２
部、ステアリン酸１部、酸化亜鉛10部、カーボンブラッ
クＦＥＦ（Ｎ550 ）20部およびパーオキサイド２部を配
合してなる固定成分、表１に示す量のポリテトラフルオ
ロエチレン（三井・デュポンフロロケミカル（株）製、
商品名テフロンＫ、以下、ＰＴＦＥという）ならびにナ
イロン繊維（繊維長約0.6mm 、繊度２デニールのナイロ
ン短繊維）10部を配合し、バンバリーミキサーで約５分
間混練を行なってゴム組成物をえた。

【００３５】つぎに、えられたゴム組成物をオープンロ
ールで圧延して未加硫シートとし、該未加硫シートを 1
60℃で30分間プレス加硫して加硫ゴムシートをえた。え
られた加硫ゴムシートの物性として弾性率、硬度、摩擦
係数、引裂き強度および屈曲疲労特性を以下の方法にし
たがって調べた。その結果を表１に示す。

【００３６】（イ）弾性率 周波数10Ｈｚで動的粘弾性試験を行ない、列理方向およ
び反列理方向の弾性率（ＭＰａ）をそれぞれ測定した。

【００３７】（ロ）硬度 ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定のＪＩＳ Ａ硬度計を用い、
硬度（ＪＩＳ Ａ）を測定した。

【００３８】（ハ）摩擦係数 ピン・Ｄｉｓｋ方式の摩擦摩耗試験機を用い、圧力860
ｋＰａで摩擦係数を測定した。

【００３９】（ニ）引裂き強度 ＪＩＳ Ｋ６３０１のＢ法に準拠し、25℃で試験を行な
って引裂き強度（ｋＮ／ｍ）を測定した。

【００４０】（ホ）屈曲疲労特性 ＪＩＳ Ｋ６３０１の方法に準拠し、デマッチャー屈曲
疲労試験機を用いてストローク60〜80mm、 120℃で亀裂
成長試験を行なって亀裂の長さが20mmになったときの屈
曲回数を疲労特性として示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１に示された結果から、実施例１〜４で
えられたゴム組成物からなるゴムは、いずれも比較例１
〜３でえられたゴム組成物からなるゴムと比べて、とく
に引裂き強度が大きく、屈曲疲労特性にきわめてすぐれ
ていることがわかる。

【００４３】なお、屈曲疲労特性は、繊維化可能なフッ
素樹脂の添加量の増大に伴って向上する傾向があるが、
比較例３のように30部を配合したばあいには、実施例４
の25部を配合したばあいと比べて急激に低下しており、
これは弾性率が高くなりすぎているためであることがわ
かる。

【００４４】実施例５〜11および比較例４〜５ 繊維化可能なフッ素樹脂（ＰＴＦＥ） 100部に対して混
練助剤として表２に示す滑剤または軟化点が80〜90℃の
樹脂（エチレン−酢酸ビニルコポリマー、表２中、ＥＶ
Ａと示す）10部を添加し、あらかじめ予備混合を行なっ
た。えられた予備混合物を用い、実施例１〜４と同様の
固定成分および表２に示す量の予備混合物、ならびに実
施例10〜11と比較例５とについては実施例１〜４と同様
のナイロン繊維10部を配合し、バンバリーミキサーで約
５分間混練してゴム組成物をえた。

【００４５】えられたゴム組成物を160 ℃で30分間プレ
ス加硫して加硫ゴムシートを作製し、その引裂き強度を
実施例１と同様にして調べた。その結果を表２に示す。

【００４６】また、実施例６および比較例４でえられた
ゴム組成物を用いて図１に示される歯付ベルトを製造
し、その歯ゴムの寿命を以下の方法にしたがって調べ
た。その結果を表２に示す。

【００４７】（ヘ）歯ゴムの寿命 実施例６でえられたゴム組成物または比較例４でえられ
たゴム組成物を歯ゴム１および背ゴム３に用い、ガラス
の心線２およびナイロン帆布を実施例６でえられたゴム
組成物または比較例４でえられたゴム組成物でコーティ
ングした歯布４を用いて図１に示される歯付ベルト（歯
数92、歯形ZB（JASO E105-81（自動車ベルト）および E
106-81（プーリ）の規格）、幅19mm）をそれぞれ９個製
造した。

【００４８】えられた歯付ベルトについて、図３に示さ
れる３軸走行試験装置を用いて３軸走行試験を行なっ
た。図３において、駆動プーリ９は歯付プーリ20ZB（JA
SO E105-81、E106-81 ）、負荷従動プーリ10は歯付プー
リ40ZBであり、アイドラープーリ11によって歯付ベルト
12の張力が調整されている。駆動プーリ９を6000rpm で
矢印Ｂの方向に回転させ、歯付ベルトを初期張力 15kg
f、10馬力で矢印Ａの方向に走行させた。なお、このと
きの環境温度は130 ℃とした。このときの歯付ベルトの
歯ゴムに破損が生じるまでの時間を計測し、それぞれ９
個の歯付ベルトの平均値を算出した。

【００４９】さらに、実施例10〜11および比較例５でえ
られたゴム組成物を用いて図２に示されるＶリブドベル
トを製造し、そのリブゴムの寿命および静粛性をそれぞ
れ以下の方法にしたがって調べた。その結果を表２に示
す。

【００５０】（ト）リブゴムの寿命 実施例10〜11でえられたゴム組成物または比較例５でえ
られたゴム組成物をリブゴム５に用い、ポリエステルの
心線６が埋設されたクロロプレンゴムの接着ゴム層７と
リブゴム５とを積層したのち、接着ゴム層７の上面にゴ
ム引き帆布である上布８を接着させて、図２に示される
Ｖリブドベルト（リブ数３、長さ975cm）を製造した。

【００５１】えられたＶリブドベルトについて、図４に
示される３軸走行試験装置を用いて３軸走行試験を行な
った。図４において、駆動プーリ13は直径 120mm、従動
プーリ14は直径 120mmのものであり、直径45mmのアイド
ラープーリ15によってＶリブドベルト16の張力が調整さ
れている。従動プーリ14の負荷12馬力、アイドラープー
リ15への張力85kgf および駆動プーリ13の回転数 4900r
pmの条件で、85℃の雰囲気中、駆動プーリ13を矢印Ｄの
方向に回転させてＶリブドベルト16を矢印Ｃの方向に走
行させた。このときのリブゴム５の先端に生じたクラッ
クが心線６に達するまでの時間を計測した。

【００５２】（チ）静粛性 前記（ト）リブゴムの寿命の３軸走行試験を行なった際
に走行中のＶリブドベルトからスリップ音が発生するか
どうかを調べ、以下の評価基準に基づいて評価した。

【００５３】（評価基準） Ａ：スリップ音の発生がまったくない。 Ｂ：わずかにスリップ音が発生することがある。 Ｃ：スリップ音が発生する。 Ｄ：スリップ音の発生がいちじるしい。

【００５４】

【表２】

【００５５】表２に示された結果から、実施例５〜11で
えられたゴム組成物からなるゴムは、いずれも引裂き強
度が大きいことがわかる。

【００５６】さらに、表２に示された結果から、本発明
のゴム組成物からなる歯ゴムを用いてえられた歯付ベル
トは、歯ゴムに破損が生じるまでの走行時間が大幅に長
くなったものであることがわかり、また本発明のゴム組
成物からなるリブゴムを用いてえられたＶリブドベルト
は、リブゴムの寿命がきわめて長くなったものであり、
また静粛性にもすぐれたものであることがわかる。

【００５７】

【発明の効果】本発明のゴム組成物は、とくにすぐれた
屈曲疲労特性および引裂き強度を呈するものであり、該
ゴム組成物からなる構成部材を用いてえられた本発明の
伝動ベルトは、高性能、高耐久性、高静粛性などを示す
という効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝動ベルトの１種である歯付ベルトの
概略説明図である。

【図２】本発明の伝動ベルトの１種であるＶリブドベル
トの概略説明図である。

【図３】歯付ベルトの３軸走行試験に用いた３軸走行試
験装置の概略説明図である。

【図４】Ｖリブドベルトの３軸走行試験に用いた３軸走
行試験装置の概略説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形ゴム 100重量部に対して繊維化可能
   なフッ素樹脂 0.5〜27重量部を配合してなるゴム組成
   物。
2. 【請求項２】 繊維化可能なフッ素樹脂が滑剤および／
   または軟化点が20〜140 ℃の樹脂を含有したものである
   請求項１記載のゴム組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のゴム組成物から
   なる構成部材を用いたことを特徴とする伝動ベルト。