JPS62104848A - 短繊維含有ゴム組成物 - Google Patents

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） 本発明は短繊維含有ゴム組成物に関し、詳しくは、■ベ
ルト、特に、すぐれた耐側圧性と耐熱老化性とを備える
ために、自動車用無段変速機用Ｖベルトを製造するのに
好適な短繊維含有ゴム組成物に関する。

（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■
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、更にベルト底部に帆
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、１０００　ｃｃ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２０
ｋｇ／ａａ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、４〜５ｋｇ
／ｃＪ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、１０ｋｇ／ｃｆ
ｆｌ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、ベルト
が早期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（縦弾性率）は、例え
ば、粘弾性試験における１００℃での動的弾性率Ｅ′。

で示せば、通常、１〜２×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ”程度
であって、高い場合でも３〜４　Ｘ　１０　’　ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ”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／ａｄ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６Ｘ１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ”以上の縦弾性率を有
することが要求される。

更に、従来、ゴム伝動ベルトには、マトリックスゴムと
してクロロブ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
上昇し、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、耐熱性等にすぐれ、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は、これ
を加硫することによって、すぐれた耐側圧性と耐熱老化
性とを備えたＶ型伝動ベルトを製造することができるこ
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、すぐれた耐側５圧性と耐熱老化性と
を備えた加硫物、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ベルトを製造するのに好適に用いる
ことができる短繊維含有水素化ニトリルゴム組成物を提
供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明による短繊維含有ゴム組成物は、水素添加率９８
％以下、ムーニー粘度（ＭＬ＋、４，１００’Ｃ）　　
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、フェノール硬化剤の適宜量、及び容
積分率にて１３容量％以上の芳香族ポリアミド短繊維を
含有す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、短繊維を
含有する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、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。

更に、本発明においては、水素化ニトリルゴムは、その
ムーニー粘度（ＭＬ、。、、ｉｏｏ℃）が６０以下であ
ることが必要である。このムーニー粘度が６０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。

本発明による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。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！ｉｆ＃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（Ｄ
Ｍ）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１００重量部に
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、好ましくは２０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、ヘキサミン（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５〜１０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重量部について、通常
、０．３重量部以上配合される。

本発明による水素化ニトリルゴム組成物は、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　１０９ｄｙｎｅ／
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、デュポン社製ケプラーや
、奇人■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、長すぎ
るときは、ゴムとの混純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１〜１０朋程度が好ましく、特に、３〜６龍
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、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、かかる組成物をミキシングロ
ールにて混練し、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。

そこで、上記シートを適宜長さに切断し、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、加硫することによ
って、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ベルトを得ることができ
る。

（発明の効果） 以上のように、本発明による短繊維含有ゴム組成物によ
れば、混練時の粘度が低いので、ゴムのスコーチが抑え
られると共に、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。更に、通常のニトリルゴムと同様
にイオウ加硫することができる。

従って、かかる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、本発明によるゴム組成物をシートに
圧延し、加硫して得られる加硫シートは、１００℃にお
いて縦弾性率（動的弾性率Ｅ’、）が６　Ｘ　１０　’
　ｄｙｎｅ／ｃｍ”以上である。かかる保持弾性体層を
有するＶベルトは、伝達可能トルクが極めて大きく、且
つ、走行時の寿命が長いので、特に、高負荷下に使用さ
れる自動車用無段変速機用Ｖベルトに適する。

（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 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表に示すマトリックス未加硫ゴムを得、これを常法に
従って加硫し、第２表に示すマトリックス加硫ゴムを得
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６ｍｍ）の芳香族ポリアミド短繊維（ケブラー）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
。

（１）　　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、はぼ同等の弾性率Ｅ゛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。

（２）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番こ、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５、伸
長疲労寿命もすくれる。

（３）Ｖベルトの製造及びその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、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　
１０　”ｄｙｎｅ／ｃｍ２、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
繊維含存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は大きい縦弾性率を有するが、短
繊維の配合量が過多であって、伸びが小さいので、早期
にクラックを生じて、寿命が短い。

これに対して、本発明によるゴム組成物からなる保持弾
性体層を有するＶベルトによれば、伝達可能トルクは５
　ｋｇ−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。

【図面の簡単な説明】

図面は変速機用ゴムＶ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 (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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することを特徴とする短
   繊維含有ゴム組成物。