JPH0976416A - 異種配合組成ゴム物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ５°以上の硬度差を有して隣接するゴム相互
間の接着面耐久性を、ゴム相互間に他のものを介在させ
るとなく、大幅に向上させた異種配合組成ゴム物品を提
供する。 【解決手段】 異種配合組成ゴム物品の一方側ゴムは他
方側ゴムの一方側ゴムとの接着面に食い込む多数個の堰
堤状凸部を有し、凸部を横断して他方側ゴムの接着面と
直交する平面によるゴム物品断面にて、他方側ゴムの接
着面における単位長さ（Ｌｓ）と、この単位長さ（Ｌ
ｓ）は少なくとも一個の上記凸部を含むものとして単位
長さ（Ｌｓ）内に存在する一方側ゴムの凸部に沿う長さ
を含む全長さ（Ｌｔ）との関係が、Ｌｔ＝（１．２〜
４．０）×Ｌｓを満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２種類以上の異
なる配合組成ゴムの一体加硫成形になり、隣接する異種
ゴム相互間にて加硫後ＪＩＳ Ａ硬度で５度以上の差を
有するゴム物品に関し、特に、より硬質なゴムと、より
軟質なゴムとの間の硬度差に強い正相関を示す弾性率差
が大きい異種配合組成ゴム物品に繰り返し機械的刺激が
作用するとき機械的疲労が進み、その結果両者ゴムの接
着面又はその近傍に破壊核が発生し、これが成長して寿
命を著しく損ねている従来のゴム物品に対し、同様な機
械的刺激条件の下で破壊核の発生と、その成長とを抑制
して長寿命を実現することが可能なゴム物品に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したゴム物品の接着面又はその近傍
での長寿命を達成する一手段として、互いに隣接する異
種配合組成ゴム相互間の硬度差が比較的小さい場合、又
はゴム物品に繰り返し加えられる機械的入力度合いが小
さく、従って両種ゴム接着面における機械的疲労も少な
い場合は、未加硫段階で予め両種ゴムの少なくとも一方
のゴム種接着面に、共架橋を形成するため架橋剤又は架
橋助剤を多く含有するゴムセメントを塗布し、しかる後
両種ゴムに加硫成形を施して接着面故障を阻止する方法
が一般に実施されている。

【０００３】上述した場合とは逆に、異種配合組成ゴム
相互間の硬度差が大きい場合、又はゴム物品の接着面に
繰り返し加えられる機械的入力度合いが大きく、従って
機械的疲労度合いが大きい場合の寿命延長手段として、
互いに接着させようとする両種ゴム相互間に入力形態に
適合する物性をもつ中間ゴム層を介在させ、この中間ゴ
ム層にひずみの吸収作用及び／又は応力の緩和作用の役
を担わせる故障阻止方法もまた広く実施されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしゴムセメントに
より接着力を高めて接着面故障を阻止しようとする手段
は、有機溶剤の使用が不可避であり、これは作業環境を
劣化させる他、火気の使用制限や防爆対策に十分な配慮
を必要とするに止まらず、ゴム物品の使用条件が多岐に
わたる場合、厳しい使用条件下では疲労破壊又は初期破
壊による故障発生が余儀なくされるので満足される故障
阻止方法とはいえない。

【０００５】また中間ゴム層を設けることは、生産性を
著しく低下させるため、できる限りの生産コスト引き下
げが強く要求される現状にそぐわない手段であり、さら
にゴム物品の目標とする性能又は特性を実現する上で障
害となる場合もまま生じ、この場合は特に中間ゴム層の
適用を断念せざるを得ない。

【０００６】従ってこの発明の目的は、加硫成形後に配
合組成上５°以上の硬度差を有する異種ゴムを一体化し
た際の相互接着面にゴムセメントや中間ゴム層などの余
分な部材を一切介在させることなく、過酷な使用条件下
での使途に供した際にもこの相互接着面乃至その近傍で
十分な耐久性を発揮し得る異種配合組成ゴム物品を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明による異種配合組成ゴム物品は、冒頭にて
述べたゴム物品において、該ゴム物品の互いに隣接する
異種ゴムの一方側ゴムは、他方側ゴムの一方側ゴムとの
接着面に食い込む多数個の堰堤状凸部を有し、上記凸部
を横断して他方側ゴムの接着面と直交する平面によるゴ
ム物品断面にて、他方側ゴムの接着面における単位長さ
（Ｌｓ）と、この単位長さ（Ｌｓ）は少なくとも一個の
上記凸部を含むものとして単位長さ（Ｌｓ）内に存在す
る一方側ゴムの凸部に沿う長さを含む全長さ（Ｌｔ）と
の関係が、Ｌｔ＝（１．２〜４．０）×Ｌｓを満たすこ
とを特徴とする。

【０００８】この発明を実施するに際し、好適には上記
接着面から測った凸部の高さが０．２〜２．０ｍｍ及び
接着面における凸部の幅が０．２〜４．０ｍｍそれぞれ
の範囲内にあり、上記単位長さ（Ｌｓ）が１０ｍｍのと
き、この長さ内に凸部を２個以上存在させる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明を図１、図２に示す実施
例に基づき以下詳細に説明する。図１は、無端又は有端
帯状ゴム物品１の平板状部分断面図（図１（ａ））及び
部分透視平面図（図１（ｂ））である。

【００１０】図１（ａ）は図１（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う
断面を示し、ゴム物品１は２種類以上（図示例は２種
類）の異なる配合組成ゴム（以下単にゴムという）２、
３の一体加硫成形になり、ゴム２、３相互間で加硫後Ｊ
ＩＳ Ａ硬度（以降単に硬度という）に５度以上の差を
有し、図示例で何れのゴムがより高い硬度を有するか問
わないが、ここでは便宜上ゴム２がゴム３に比しより高
い硬度を有するものとする。

【００１１】ゴム２はゴム３との接着面Ｓａに食い込む
多数個の堰堤状凸部２ｐを有し、図示例の凸部２ｐの断
面形状は先細り状をなす。また図１（ａ）の矢印Ｚの向
きからゴム３を透視したゴム２の平面図をあらわす図１
（ｂ）に示す凸部２ｐの例は接着面Ｓａ上を直状に延び
る。この直状凸部２ｐのゴム物品１内での配列を等間隔
配列とするか又は不等間隔配列とするかは、ゴム物品１
の構成や目標とする耐久性に応じて何れでも可とし、さ
らに傾斜配列としてもよい。

【００１２】図１（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面とは、接
着面Ｓａと直交し凸部２ｐを横断する平面、これは直状
に延びる凸部２ｐとやはり直交する平面による断面を指
す。この断面において、図１（ａ）に示すように少なく
とも１個（図示例は２個）の凸部２ｐを含む範囲内でゴ
ム３の接着面Ｓａ上に単位長さＬｓを設定する。この実
際上の設定は、図１（ａ）に２点鎖線で示すゴム２の凸
部２ｐの底部を通る長さとする。

【００１３】このとき単位長さＬｓ内におけるゴム２
の、凸部２ｐに沿う長さを含む全長さＬｔ＝（１．２〜
４．０）×Ｌｓであることを要する。すなわち長さＬｔ
が１．２×Ｌｓ〜４．０×Ｌｓの範囲内となるように、
加硫成形後のゴム２に凸部２ｐを形成したゴム物品１と
することが必要である。なおゴム２、３には接着面Ｓａ
を除く部分にナイロンやポリエステルなどの有機繊維コ
─ド、ガラスやカーボンなどの無機繊維コード及びスチ
ールコードの補強、強化部材の埋設を可とし、以下同様
である。

【００１４】図２は他の実施例としての環状ゴム物品１
０部分の幅中央を通る断面図である。ゴム物品１０は先
に述べたゴム物品１と同じく２種類以上（図示例は２種
類）の異なるゴム１２、１３の一体加硫成形になり、ゴ
ム１２、１３相互間でやはり硬度に５度以上の差を有
し、図示例で何れのゴムがより高い硬度を有するか問わ
ないのも同様であり、この例では便宜上ゴム１３がゴム
１２に比しより高い硬度を有するものとする。

【００１５】より低硬度のゴム１２に歯車の歯に類似し
た凸部１２ｐを設け、ゴム１２、１３相互の接着面Ｓａ
から凸部１２ｐをゴム１３に食い込ませる。このときの
ゴム１３における単位長さＬｓは湾曲面に沿う長さ、図
２の断面の例では曲率中心Ｏをもつ円弧に沿う長さであ
り、この長さの設定方法は、ゴム１２の凸部１２ｐに沿
う長さを含む全長さＬｔ設定方法と共にゴム物品１の場
合と同じである。そして長さＬｔが１．２×Ｌｓ〜４．
０×Ｌｓの範囲内にあことを要するのも同じである。な
お接着面Ｓａは円筒状の他、幅方向（曲率中心Ｏを通る
軸心方向）に湾曲する場合も含み、さらに凸部１２ｐは
幅方向に沿う配列の他、傾斜配列を可とする。

【００１６】ここに堰堤状凸部２ｐ、１２ｐとは先細り
状をなす断面をもつ以外に、矩形状断面、円弧状断面な
どを有することを可とし、また堰堤状凸部２ｐ、１２ｐ
は、以下に述べる主ひずみ又は主応力の作用方向との関
連で、直状に延びるにしても折れ曲がり形態とするこ
と、湾曲して延びる形態とすること、さらに互い違いに
断続して延びる配列形態とすることが好適である場合を
含むものとする。

【００１７】接着面Ｓａに上述した凸部２ｐ、１２ｐを
もつゴム物品１、１０に力が作用したとき、ゴム２とゴ
ム３との接着面Ｓａ相互間及びゴム１２とゴム１３との
接着面Ｓａ相互間それぞれの接着面積が増加し接着力が
向上している上、接着面Ｓａ乃至その近傍におけるひず
み及び／又は応力の適切な分散、緩和が達成される。特
に主ひずみ方向、主応力方向に直交する向きに凸部２
ｐ、１２ｐを配列することにより、接着面Ｓａにゴム弾
性率勾配を付したような効果が得られ、これはあたかも
中間ゴム層を設けたときと同じように、ひずみ及び／又
は応力の有効な分散及び緩和効果を奏する。このことを
以下に述べる実験にて検証した。

【００１８】実験の内容は、単位長さＬｓに対する凸部
２ｐをもつ全長さＬｔの比（ライン比という）Ｌｔ／Ｌ
ｓの値と、ゴム２、３の硬度差とを種々変えた、ゴム物
品１の部分に相当するテストピースを作成し、このテス
トピースに荷重を繰り返し負荷してゴム物品１を十分疲
労させた後、ゴム２及びゴム３をそれぞれ接着面Ｓａか
ら剥離させるものである。

【００１９】剥離した接着面自体の出現率（％）をもっ
て接着面強度、すなわち接着面耐久性を評価することと
し、ここに出現率（％）とは、単位長さＬｓを設定する
ときの接着面でゴム２とゴム３との相互接着界面の出現
面積を除した値に１００を掛け合わせた百分率である。
接着面耐久性の評価は出現率を順次Ａ〜Ｅまでの５段階
に分け、Ａ：０〜１０％、Ｂ：１１〜２０％、Ｃ：２１
〜５０％、Ｄ：５１〜８０％、Ｅ：８１〜１００％とし
た。出現率１００％未満は接着面以外の部分にゴム切れ
が生じていることをあらわし、よって出現率の値は小な
るほど接着面耐久性に優れていることを示す。ここにＢ
段階までの耐久性、望ましくはＢ⁺ ：１１〜１５％の段
階での耐久性が実用面で要求される。実験結果を図３に
符号Ａ〜Ｅそのものを用いたプロット図として示す。

【００２０】図３から、硬度差５°未満のゴム相互間で
は、配合組成の差が小さく容易に大きな接着力が得られ
ていること、そして接着面でのひずみ、応力集中度合い
が比較的緩やかであることなどから凸部を設けずとも十
分な耐久性を示すことがわかる。よって相互に硬度差５
°以上をもつゴム２、３の一体ゴム物品にこの発明を適
用するものである。また硬度差５°以上ではライン比の
値が１．０を超えるところで、より正確には１．２以上
で実用上十分な接着面Ｓａ耐久性を得ることができるこ
と、そしてライン比の上限値は硬度差１０°近傍でみて
４．０とする。以上述べたところは接着面Ｓａが図２に
示すような湾曲面をなす場合も同じである。

【００２１】さらに凸部２ｐ、１２ｐの、接着面Ｓａか
ら測った高さｈが０．２〜２．０ｍｍの範囲内にあり、
かつ接着面Ｓａにおける幅ｗが０．２〜２．０ｍｍの範
囲内にあるのが実用上好適である。この高さｈと幅ｗと
に関し、硬度差５°を有するゴム２とゴム３とのゴム物
品１にて、高さｈと幅ｗとの組合わせを種々変えたテス
トピースを制作し、先の実験同様にテストピースに繰り
返し機械的疲労を与え、今度は剥離強度で接着面Ｓａの
耐久性を評価する実験を実施した。コントロールとして
従来のゴムセメントを適用したテストピースを用いた。

【００２２】剥離強度はコントロールを１００とする指
数にてあらわし、実験結果は図４に、幅ｗ及び高さｈに
対応する位置に指数値として記載して示す。図４から凸
部２ｐの幅ｗ及び高さｈが共に０．２ｍｍ未満ではゴム
セメントの場合とさほどの差が見られず、かつ上限値に
ついては幅ｗが４ｍｍ、高さｈが２ｍｍであることがわ
かる。

【００２３】さらにゴム２とゴム３との硬度差が２０°
であり、凸部２ｐの幅ｗ及び高さｈをそれぞれ０．２ｍ
ｍとした、実際上十分な耐久性の確保に対し極めて不利
な条件をもつテストピースを制作し、上記実験方法に準
じて剥離強度を測定して、単位長さ１０ｍｍ当りの凸部
２ｐの必要個数を調べた結果、２個以上の凸部２ｐを設
ければ実用上十分な耐久性を得ることができることを見
出した。

【００２４】

【実施例】表１に示す３種類の配合組成になるゴムを用
い、実施例１〜４及び比較例１〜７のゴム物品として図
５（ａ）、（ｂ）に示すエンドレスベルト２０を製造し
た。この製造方法は後述する。

【００２５】

【表１】

【００２６】まずベルト２０のゴム２２には表１の配合
Ｎｏ．３のゴムを適用し、ナイロンコード２４を長さ方
向に補強部材として埋設した未加硫部材を準備した。次
いで、その表面側に張り合わせるゴム２３には配合Ｎ
ｏ．１、Ｎｏ．２のゴムを適用し、未加硫ゴム段階にて
ロールにより厚さ３ｍｍのシートを作成し、このシート
を８０℃×３０分の条件の下で金型を用いて予め凸部２
３ｐを形成したセミキュアゴムとし、しかる後このセミ
キュアゴムをゴム２２に張り合わせ、これに加硫成形を
施しエンドレスベルト２０を得た。凸部２３ｐの高さｈ
（ｍｍ）、幅ｗ（ｍｍ）と標準長さＬｓ１０ｍｍ当りの
凸部２３ｐの個数とを表２に示す。なお表２中の接着面
介在物の項に記載したＣＥＭ．はゴムセメントを、Ｉ．
Ｌは配合Ｎｏ．２の中間ゴム層（厚さ０．３ｍｍ）をそ
れぞれあらわす。

【００２７】

【表２】

【００２８】エンドレスベルト２０を図５に側面を簡略
図解したテストマシンに装着し耐久性テストを実施し
た。テストマシンは一対のドラムＲ₁ 、Ｒ₂ を備え、ド
ラムＲ ₁ は軸位置は固定した上で回転駆動力を作用さ
せ、ドラムＲ₂ は被駆動側で回転自在とし引張り力Ｔを
作用させる構成を有す。

【００２９】これらドラムＲ₁ 、Ｒ₂ に装着したベルト
２０には駆動ドラムＲ₁ 上部位置にて荷重印加用ドラム
Ｒ₃ により、ベルト２０に対し圧縮圧力が１０kgf/cm²
となるを荷重Ｆを常時負荷する。ベルト２０を７２時間
にわたり速度３００ｍ／minで回転させて接着面Ｓａを
疲労させた後、テストマシンから取り外してテストサン
プルを作成し、このサンプルのゴム２２、２３の間を一
定速度５０mm/minで剥離し、接着面の出現度を測定し
た。出現度の評価は先の実験に従いＡ〜Ｅに従った。な
お合格限界にあるＢレベルのみ、過酷な使用条件下でも
満足し得る耐久性レベルのものはＢ⁺ （出現率１１〜１
５％）、不十分な耐久性レベルはＢ^- （１６〜２０％）
と細分化した。このテスト結果を表２の下欄に示す。

【００３０】表２に示す接着面の出現度の評価結果か
ら、一体化したゴム物品２０の異種ゴム相互間の硬度差
が７°、１１°である実施例１〜４はゴムセメントや中
間ゴム層を設けることなく、繰り返し作用する圧縮荷重
の下で優れた接着面耐久性を発揮していることを実証し
ている。これに対し比較例１、２は硬度差が１１°であ
るとはいえ凸部の寸度が不適正なため実用性に欠ける不
十分な耐久性を示すに止まり、また接着面に介在物をお
かず、しかも凸部をもたない比較例４、７も同様に不十
分な耐久性しか示していない。さらにゴムセメントを塗
布した比較例３は硬度差が１１°と大きい場合には過酷
な試験条件での使用に対し満足できる耐久性を発揮でき
ないうれいがある。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、加硫成形後に配合組
成上５°以上の硬度差を有する異種ゴムを一体化した際
の相互接着面にゴムセメントや中間ゴム層などの余分な
部材を一切介在させることなく、大ひずみ、大応力が繰
り返し作用する過酷な条件下で使用しても、相互接着面
乃至その近傍で従来の部材を介在させたゴム物品と同等
以上の十分な耐久性を発揮し得る異種配合組成ゴム物品
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による帯状ゴム物品部分の断面図及び
透視平面図である。

【図２】この発明による環状ゴム物品の幅中央を通る断
面図である。

【図３】疲労後ゴム物品の接着面耐久性評価結果をゴム
硬度差とライン比の値とに関連させて示す散布図であ
る。

【図４】疲労後ゴム物品の接着面耐久性評価結果を凸部
の幅と高さとに関連させて示す散布図である。

【図５】この発明の一実施例の評価装置の要部側面図で
ある。

【符号の説明】

１、１０、２０ ゴム物品 ２、１２、２３ 一方側ゴム ２ｐ、１２ｐ、２３ｐ 凸部 ３、１３、２２ 他方側ゴム Ｓａ 接着面 Ｌｓ 単位長さ ｈ 凸部高さ ｗ 凸部幅 Ｒ₁ 回転駆動ドラム Ｒ₂ テンションドラム Ｒ₃ 荷重負荷ドラム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２種類以上の異なる配合組成ゴムの一体
   加硫成形になり、隣接する異種ゴム相互間にて加硫後Ｊ
   ＩＳ Ａ硬度で５度以上の差を有するゴム物品におい
   て、 上記ゴム物品の互いに隣接する異種ゴムの一方側ゴム
   は、他方側ゴムの一方側ゴムとの接着面に食い込む多数
   個の堰堤状凸部を有し、 上記凸部を横断して他方側ゴムの接着面と直交する平面
   によるゴム物品断面にて、他方側ゴムの接着面における
   単位長さ（Ｌｓ）と、この単位長さ（Ｌｓ）は少なくと
   も一個の上記凸部を含むものとして単位長さ（Ｌｓ）内
   に存在する一方側ゴムの凸部に沿う長さを含む全長さ
   （Ｌｔ）との関係が、 Ｌｔ＝（１．２〜４．０）×Ｌｓを満たすことを特徴と
   する異種配合組成ゴム物品。
2. 【請求項２】 上記接着面から測った凸部の高さが０．
   ２〜２．０ｍｍ及び接着面における凸部の幅が０．２〜
   ４．０ｍｍそれぞれの範囲内にあり、上記単位長さ（Ｌ
   ｓ）が１０ｍｍのとき、この長さ内に凸部が２個以上存
   在する請求項１に記載したゴム物品。