(57)【要約】【課題】ベルト本体ゴム層が補強剤としてカーボンブラックを配合していないゴム組成物からなっているにも拘らず、カーボンブラックを配合したゴム組成物からなる黒色の歯付ベルトと同等の強度及び動的特性（高負荷、高回転時に繰返しかかる力に対する耐疲労性）を保持すると共に、黒以外の色に着色可能で外観的に優れ、歯布の摩耗状態を容易に視認することが可能な歯付ベルトを提供することを目的とする。【解決手段】歯付ベルト１は、長手方向に複数の心線２が埋設されたベルト本体ゴム層３の表面に複数の歯部４が形成され、歯部の表面に歯布６が被着されてなる。ベルト本体ゴム層３は、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなる。【選択図】図１
2006097787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、
前記ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、
前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上であり、黒色以外の色に着色されていることを特徴とする歯付ベルト。
【請求項２】
長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、
前記ベルト本体ゴム層が水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとエチレン酢酸ビニル共重合体とを重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、
前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上、エチレン酢酸ビニル共重合体が酢酸ビニル量４０〜９１％でかつ１００℃のムーニー値２０〜７０であり、黒色又は黒色以外の色に着色されていることを特徴とする歯付ベルト。
【請求項３】
長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、
前記ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合すると共に、該ポリマーアロイに対してエチレン酢酸ビニル共重合体を重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、
前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上、エチレン酢酸ビニル共重合体が酢酸ビニル量４０〜９１％でかつ１００℃のムーニー値２０〜７０であり、黒色又は黒色以外の色に着色されていることを特徴とする歯付ベルト。
【請求項４】
前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、炭酸カルシウムが重量部５〜４０、シリカが重量部５〜２０、及び酸化チタンが重量部５〜５０の範囲で配合され、
前記炭酸カルシウムが、脂肪酸処理又はカルシウム、マグネシウム複合炭酸塩を樹脂酸処理したもので、着色配合において加工性、寸法安定性の向上を図ったことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歯付ベルト。
【請求項５】
前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜３の範囲で配合され、該有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であり、動的物性向上を図ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の歯付ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達に用いられる歯付ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯付ベルトは、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリとの間に掛け渡されて、一般産業機器やＯＡ機器の動力伝達ベルト、自動車内燃機関のタイミングベルト、自転車の駆動ベルト等として使用されている。通常、歯付ベルトは、長手方向に複数の心線が埋設されたカーボンブラックを含有する黒色のベルト本体ゴム層からなり、このベルト本体ゴム層の表面に複数の歯部が形成され、この歯部の表面に歯布が被着されて形成されている。
【０００３】
従来の歯付ベルトは、ベルト本体ゴム層に補強剤としてカーボンブラックが配合された黒色ベルトであるため、外観的に劣り、運転時歯付プーリのフランジとの接触により黒色の摩耗粉が発生して周辺機器を汚し、また長期に亘って使用すると歯布が黒く汚れると同時に摩耗して歯欠けが生じ、切断の原因となる。この場合、ベルト本体ゴム層が黒色であるため、黒く汚れている歯布の摩耗状態を視認できず、ベルト寿命の判別が困難で交換時期を逸する、という問題があった。また、カーボンブラック配合の歯付ベルトにおいても、耐水性、耐候性等が満足のゆくものでない、という問題があった。
【０００４】
上記問題に鑑みて、歯付ベルトのベルト本体ゴム層を黒色以外の色に着色した着色歯付ベルトが提案され（特許文献１、特許文献２）、また、カーボンブラック配合の黒色系歯付ベルトではあるが、歯付ベルトの強度向上を図った歯付ベルトも提案されている（特許文献３）。特許文献１には、ベルト本体ゴム層がクロロプレンゴムに補強剤としてホワイトカーボンを配合し、着色顔料を配合したゴム組成物からなる着色歯付ベルトが開示され、特許文献２には、ベルト本体ゴム層がポリウレタンに着色顔料、あるいは色彩が変化するサーモクロミックカプセルを配合した着色ウレタンゴムからなる着色歯付ベルトが開示され、また、特許文献３には、ベルト本体ゴム層が水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とからなる混合ポリマーにカーボンブラックを配合した黒色の歯付ベルトが開示されている。
【特許文献１】実公平７−４３５８号公報
【特許文献２】特開２００３−９６２９２号公報
【特許文献３】特開２０００−２９７８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている着色歯付ベルトは、ベルト本体ゴム層がクロロプレンにホワイトカーボンを配合したゴムで構成されているため、歯部の剛性が小さいと考えられ、ベルト本体ゴム層の動的特性（高負荷、高回転時に繰返しかかる力に対する耐疲労性）が良くないため、歯付ベルトの強度、耐久性が劣る、という問題がある。特許文献２に開示されている着色歯付ベルトは、ベルト本体ゴム層がウレタンゴムであるが、歯付ベルト用ウレタンゴムは温度依存性が大きいものが多く、高負荷、高回転時に温度上昇すると軟化し、また永久歪みや繰返し疲労の増大により、背ゴム割れ、歯欠け、切断が起こる、という問題がある。また、特許文献３に開示されている歯付ベルトは、ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとからなる混合ポリマーにカーボンブラックを配合した黒色のものであるから、運転中に黒色の摩耗粉が発生して周辺機器を汚し、また長期に亘って使用すると歯布が黒く汚れてその摩耗状態を視認できず、ベルト寿命の判別が困難で交換時期を逸する、という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決し、ベルト本体ゴム層が補強剤としてカーボンブラックを配合していないゴム組成物からなっているにも拘らず、カーボンブラックを配合したゴム組成物からなる黒色の歯付ベルトと同等の強度及び動的特性（高負荷、高回転時に繰返しかかる力に対する耐疲労性）を保持すると共に、ベルト本体ゴム層を黒以外の色に着色可能で外観的に優れ、歯布の摩耗状態を容易に視認することが可能な歯付ベルト、あるいはベルト本体ゴム層が補強剤としてカーボンブラックを配合したゴム組成物からなっている場合は、従来のものより優れた特性を有する歯付ベルトを提供することを目的とする。
【０００７】
また、ＥＶＭ（エチレン酢酸ビニル共重合体）を配合することにより、自転車用歯付ベルトのように、屋外等で使用される場合耐候性に優れたものとすると共に、心線や帆布を処理しているＲＦＬ自体の硬化し過ぎによる、心線の耐屈曲疲労性低下、ＲＦＬ処理帆布の伸び低下による成形不良、過硬化による運転時の騒音増大等の抑制を図ることを目的とする。また、ＥＶＭとＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）を配合することにより、工作機械のように、高速で多量の切削油等の油分がかかる部位での使用の場合において、ＣＲゴム程度以上の耐油性を有し、純粋なＨＮＢＲ配合やＨＮＢＲ＋ＺＳＣ（水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ）配合に比べコストダウンを可能とし、クロロプレン並みで耐油性が充分な部位での使用はＨＮＢＲ＋ＥＶＭ＋ＺＳＣで対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る本発明は、長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、前記ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上であり、黒色以外の色に着色されている歯付ベルト、という構成としたものである。
【０００９】
請求項２に係る本発明は、長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、前記ベルト本体ゴム層が水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとエチレン酢酸ビニル共重合体とを重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上、エチレン酢酸ビニル共重合体が酢酸ビニル量４０〜９１％でかつ１００℃のムーニー値２０〜７０であり、黒色又は黒色以外の色に着色されている歯付ベルト、という構成としたものである。
【００１０】
請求項３に係る本発明は、長手方向に複数の心線が埋設されたベルト本体ゴム層の少なくとも一方の表面に複数の歯部が形成され、該歯部の表面に歯布が被着された歯付ベルトにおいて、前記ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムと、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイとを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合すると共に、該ポリマーアロイに対してエチレン酢酸ビニル共重合体を重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなり、前記水素添加ニトリルゴムがヨウ素価４〜５６ｇ、ポリマーアロイが１００℃におけるムーニー値７０以上、エチレン酢酸ビニル共重合体が酢酸ビニル量４０〜９１％でかつ１００℃のムーニー値２０〜７０であり、黒色又は黒色以外の色に着色されている歯付ベルト、という構成としたものである。
【００１１】
請求項４に係る本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の歯付ベルトにおいて、前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、炭酸カルシウムが重量部５〜４０、シリカが重量部５〜２０、及び酸化チタンが重量部５〜５０の範囲で配合され、前記炭酸カルシウムが、脂肪酸処理又はカルシウム、マグネシウム複合炭酸塩を樹脂酸処理し、着色配合において加工性、寸法安定性の向上を図った歯付ベルト、という構成としたものである。
【００１２】
請求項５に係る本発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の歯付ベルトにおいて、前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜３の範囲で配合され、該有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であり、動的物性向上を図った歯付ベルト、という構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明によれば、ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とを配合したゴム組成物からなるので、耐油性、高剛性で耐摩耗性、動的特性の優れた着色歯付ベルトとすることができる。なお、本明細書において着色可能な歯付ベルトとは、補強剤としてカーボンブラックが配合されていないことにより、黒色以外の色に着色可能である歯付ベルトということを意味する。
【００１４】
請求項２に係る本発明によれば、ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）とを配合したゴム組成物からなり、黒色又は黒色以外の色に着色されているので、耐水性、耐オゾン性、耐候性、高剛性で耐摩耗性、動的特性の優れた高性能な歯付ベルトとすることができる。
【００１５】
請求項３に係る本発明によれば、ベルト本体ゴム層が、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）からなるゴム組成物からなり、黒色又は黒色以外の色に着色されているので、前記請求項２に係る発明の特性に耐油性能を付加させたバランスの良い歯付ベルトとすることができる。
【００１６】
請求項４に係る本発明によれば、ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、炭酸カルシウムが重量部５〜４０、シリカが重量部５〜２０、及び酸化チタンが重量部５〜５０の範囲で配合され、前記炭酸カルシウムが、脂肪酸処理又はカルシウム、マグネシウム複合炭酸塩を樹脂酸処理した炭酸カルシウムであるので、着色配合において加工性、寸法安定性の向上を図ることができ、また、ゴム組成物に着色剤を配合することにより適宜の色の歯付ベルトとすることができ、ベルト本体ゴム層と歯布とが違う色に着色されている場合には、運転中に歯布が摩耗したことを視認でき、歯付ベルトの寿命を容易に判別することが可能となる。
【００１７】
請求項５に係る本発明によれば、ベルト本体ゴム層を構成するゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜３の範囲で配合され、この有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であるので、歯付ベルトのさらなる動的特性を向上させることができる。
【００１８】
また、ベルト本体ゴム層に上記の着色ゴムを使用した場合は、従来の黒色ベルト以上の伝動性能を出すことができ、それにより従来品以上にコンパクト設計が可能で、デザイン面重視の部位でのベルト使用、使用部位別にベルトを色分けし判別でき、歯布摩耗による寿命が解りやすくなり、ウレタンベルトよりも高速回転、高温雰囲気中においても使用可能で、屋外及び水のかかる雰囲気でも使用可能等、今までにない高機能である黒色以外の色に着色した歯付ベルトを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、歯付ベルトを構成するベルト本体ゴム層に、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）を含む混合ポリマーに、ホワイトカーボン（シリカ）、炭酸カルシウムなどゴム補強剤を配合し、適宜場合によってはエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）を配合して、有機過酸化物で架橋したゴム組成物を用いたものである。そして、このゴム組成物には、カーボンブラックが配合されていないために、ベルト本体ゴム層に黒以外の着色剤を配合することにより、黒以外の色に着色可能な歯付ベルトとすることができる。
【００２０】
図１に、本発明の歯付ベルト１を示す。歯付ベルト１は、長手方向に複数の心線２が埋設されたベルト本体ゴム層３の表面に複数の歯部４が形成されてベルト本体５が形成され、このベルト本体５の歯部４側表面に歯布６が被着されて構成される。
【００２１】
上記心線２には、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等のマルチフィラメント糸に接着剤（例えば、ラテックスＬがＨＮＢＲであるＲＦＬ液）を含浸させた合繊コード、Ｅガラス繊維、高強度ガラス繊維等のマルチフィラメント糸に接着剤（例えば、ラテックスＬがＨＮＢＲであるＲＦＬ液）を含浸させたグラスコード等が用いられる。
【００２２】
上記歯布６としては、合成繊維糸で適宜の織組織で織製された布帛にＲＦＬ（例えば、ラテックスＬがＨＮＢＲであるＲＦＬ）処理が施された歯布が用いられる。この場合、歯布がＲＦＬ処理、乾燥した後、有機加酸化物架橋剤を有機溶剤に溶解した溶液でディッピング処理、または該溶液でスプレッディング処理されたものであると、ＲＦＬ組成物のラテックスＬと有機加酸化物架橋剤とが反応して架橋された架橋皮膜により強化されているため、この歯布６で構成された歯付ベルト１は、耐久性、耐摩耗性、耐屈曲性、耐熱耐久性及び耐水耐久性の向上が図られたものとなる。この際、ＲＦＬ液処理することにより歯布は赤茶色系に着色される。
【００２３】
歯付ベルト１は、以下のように製造される。歯部形成用溝を有する円筒状金型の外表面に、架橋被膜が円筒状金型側になるように歯布６を巻き付け、その上に心線２を一定張力でスパイラル状に巻き、さらにその上に、ベルト本体ゴム層３となるゴム組成物からなる未加硫ゴムシートを巻き付けた後、加硫缶に入れて外周側から加圧し、蒸気で加熱する。歯付ベルト１は、この加圧・加熱によりゴムを軟化、流動させて歯部４が形成されると共に、歯布６が歯部表面側に接着され、ゴムが加硫して製造される。
【００２４】
本発明（請求項１）のベルト本体ゴム層は、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなる。
【００２５】
ここで、前記混合ポリマーを水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）とポリマーアロイ（ＺＳＣ）との配合を重量部８０：２０〜５：９５としたのは、ポリマーアロイ（ＺＳＣ）が重量部２０未満であるとゴム剛性が不足し、重量部９５以上であると加工性が悪くなり、負荷耐久性が悪くなり、ベルト本体の耐疲労特性が低下し、歯付ベルト騒音の増大となり、高強度の歯付ベルトとすることができないからである。
【００２６】
本発明（請求項２）のベルト本体ゴム層３は、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）とを重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなる。
【００２７】
ここで、前記混合ポリマーをポリマーアロイ（ＺＳＣ）とエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）との配合割合を重量部５：９５〜９５：５としたのは、ポリマーアロイ（ＺＳＣ）を重量部５未満、あるいは重量部９５以上とすると、ベルト本体、特に歯部の剛性、強度、耐疲労特性、加工性、耐水性、耐候性等が低下して、高強度の歯付ベルトとすることができないからである。
【００２８】
本発明（請求項３）のベルト本体ゴム層３は、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ（ＺＳＣ）とを重量部８０：２０〜５：９５の範囲で配合すると共に、該ポリマーアロイに対してエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）を重量部５：９５〜９５：５の範囲で配合した混合ポリマーを有機過酸化物で架橋したゴム組成物からなる。
【００２９】
ここで、前記混合ポリマーをポリマーアロイ（ＺＳＣ）とエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＭ）との配合割合を重量部５：９５〜９５：５としたのは、ポリマーアロイ（ＺＳＣ）を重量部５未満、あるいは重量部９５以上とすると、ベルト本体強度、特に耐歯欠け強度、耐疲労特性が低下して、高強度の歯付ベルトとすることができないからである。
【００３０】
本発明（請求項４）のベルト本体ゴム層３は、そのゴム組成物が混合ポリマー重量部１００に対して、炭酸カルシウムが重量部５〜４０、シリカが重量部５〜２０、酸化チタンが重量部５〜５０の範囲で配合されたものである。このように範囲を規定したのは、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタンがその範囲を外れると未加硫ゴムシート加工時の寸法安定性、ベルト本体５の加硫後の寸法安定性が低下するからである。
【００３１】
本発明（請求項５）のベルト本体ゴム層３のゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜３の範囲で配合され、この有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種である。ここで、配合される有機過酸化物を重量部０．５〜３の範囲としたのは、この範囲から外れると、ベルト動的特性、特に耐歯欠け強度や屈曲疲労性が低下するからである。
【００３２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。表１にベルト本体ゴム層に使用されるゴム組成物の一覧を示す。なお、配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−３、Ａ−８、Ａ−９のゴム組成物は、本発明の実施例であり、配合Ｎｏ．Ａ−４〜Ａ−７のゴム組成物は、比較例である。なお、Ａ−８は耐水、耐候、耐オゾンの向上を図った配合、Ａ−９は耐油性能とＡ−８の性能とコストをバランスさせた配合である。
【００３３】
【表１】
2006097787.tif 000003
【００３４】
表１に示すゴム組成物の単体性能を表２及び表３に示す。
【００３５】
【表２】
2006097787.tif 000004
【００３６】
【表３】
2006097787.tif 000005
【００３７】
比較対照の着色ゴムにおいて、Ａ−５にＣＲゴム着色配合物を作成した。ゴムを黒色以外に着色するためには、当然補強剤に黒色のカーボンブラックは使用不可で、現在カーボン配合系以外の補強剤といわれているものは、無機補強剤では表１で使用しているホワイトカーボン（シリカ）、その他炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウム等、また有機補強剤ではハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等多くあるが、その中では動的性能及び加工性を加味した場合、シリカが最も適当と考えシリカを選択しそれで比較テストを行った。
【００３８】
Ａ−４，Ａ−５における両ＣＲ配合物については、Ａ−４（カーボン配合物）に比べ、Ａ−５（着色配合物）はムーニー粘度の増大とスコーチタイムがかなり早くなり、通常のベルト製造性という観点からはあまり好ましくないといえる（成形不良等）。また、Ａ−５は加硫物性の値から解るようにＡ−４と比べ引っ張り強度が低く、１００％モジュラスの値から硬度のわりには弾性率が低くなっていることが解る。これが従来の着色配合ゴムの特徴であり高負荷時に使用される歯付きベルトには不向きであった。ベルト歯剛性を上げるため、Ａ−５のモジュラス向上にホワイトカーボン（シリカ）を単に増量させれば良いが、そうすると練り時に粘着性が増大し加工が難しくなり、またコンパウンドの粘度が上がりすぎて製品の成形性がかなり悪化する。この場合における本発明者のテストにおいて、歯付きベルトの製造可能な着色ＣＲ配合物でのホワイトカーボン（シリカ）配合量は４５Ｐｈｒが限界であった。
【００３９】
それに対して、Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３（ＨＮＢＲ、ＺＳＣ、ＥＶＭ系の着色ゴム配合物）は、Ａ−７配合（ＺＳＣ、ＨＮＢＲ、カーボン系）はかけ離れた高剛性となっているが、Ａ−６（従来のＨＮＢＲ、カーボン配合系）に比べれば、かなり高剛性、高強度のゴム配合物であるといえる。ゴムの加工性に関しても、Ａ−５（ＣＲ着色ゴム配合）やＥＶＭ単体での配合物では上でも述べたが、練り時又はシート出し時にかなりの粘着性を示し、とても通常の練り方式、シート出し方式では難しいが、Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３の様にＥＶＭにＨＮＢＲ又はＺＳＣと特殊処理を施した炭酸カルシウムを併せて配合することにより、粘着性が抑えられ、またグリーン強度が出るため通常のゴム配合物と同様な練り、シート出しが可能となった。また炭酸カルシウムは充填剤効果による未加硫、加硫時の寸法安定性にも寄与している。また、配合Ａ−２，Ａ−３，Ａ−８，Ａ−９におけるＥＶＭ配合物において、ＺＳＣの種類を２２９５Ｎと２１９５Ｈとを組み合わせることによって適度な粘度とグリーン強度のバランスを出した。（２２９５Ｎと２１９５Ｈの違いはベースポリーマーであるＨＮＢＲの分子量と水素添加率が異なる）
【００４０】
表１のゴム組成物のグッドリッチフレクソ試験結果を表４及び表５に示す。グッドリッチフレクソ試験は、ゴム組成物をプレスにて底面直径１９．１ｍｍ、高さ２５．４ｍｍの円柱状として１６０℃×３０ｍｉｎ加硫した円柱体を試料とし、図２に示すように、この円柱体を加重５０ｌｂ（ポンド）、繰返し圧縮１８００回／ｍｉｎ、圧縮間隔０．１インチとし、温度雰囲気４０℃、８０℃で試験時間３Ｈｒで測定した。
【００４１】
【表４】
2006097787.tif 000006
【００４２】
【表５】
2006097787.tif 000007
【００４３】
グッドリッチフレクソ試験において、ＩＤＣとは試験荷重をかけて、動的（繰り返し圧縮時）における試験初期における試料の歪み量（％）である。（例えば、この場合１０％なら２５．４×０．１＝２．５４ｍｍ歪んでいるということである。）Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３は、引っ張り試験における加硫物性と同じく、Ａ−４，Ａ−５（従来のＣＲ配合物）やＡ−６（従来のＨＮＢＲ配合物）に比して圧縮側においてもかなりの高弾性率であり、またＡ−７，Ａ−８，Ａ−９（カーボン配合物）に比しても遜色のない高弾性率を保持しているといえる。
【００４４】
ΔＣとはこの場合３Ｈｒ後の歪み量と初期の歪み量（ＩＤＣ）との差であるが、ΔＣが大きいほど繰り返し疲労に対する耐疲労性が低いといえる。通常雰囲気温度が大きくなればなるほどこの数値は大きくなるが、４０℃と８０℃の雰囲気温度を比べてみるとＡ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）はやはり熱的な影響がＨＮＢＲ系より大きく、それ以外の配合物に関しては８０℃程度では熱的影響は少ないと解る。
【００４５】
Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）ではＡ−５（ＣＲ着色配合物）にすることにより、前記段落番号００３６でも述べたが、強度、弾性率の低下と繰り返しかかる疲労に対してもＡ−４（カーボン配合物）に比べ、大きな低下が認められたが、対してＡ−１，Ａ−２，Ａ−３（ＥＶＭ、ＨＮＢＲ、ＺＳＣ系の着色配合物）はそれらのカーボン配合物（Ａ−７，Ａ−８，Ａ−９）に比べてもほとんど差はない。つまり着色配合としても、耐疲労性及び自己発熱による温度上昇や雰囲気温度の差による温度依存性は小さいといえる。
【００４６】
ＨＢＵとは繰り返し疲労を受けた際の自己発熱による雰囲気温度からの試料の温度上昇分のことで、高いほど自己発熱量が多いといえる。これは通常ゴム配合物のポリマーの分子量、架橋密度、架橋形態、補強剤（充填剤）の質、量等に影響され、低い値ほど動的に安定した物性を保持出来ると考えられるが、Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３（ＥＶＭ、ＨＮＢＲ、ＺＳＣ系の着色配合物）はＡ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）、Ａ−６，Ａ−７，Ａ−８，Ａ−９（ＨＮＢＲカーボン配合物）などに比べて低くなっている。
【００４７】
ＰＳとは永久歪みのことであるが、通常ＰＳはΔＣ、ＨＢＵなどと関連しゴム配合物中のポリマー種、分子量、架橋密度、架橋方式等に大きく影響を受ける値である。この値とベルト運転時での相関性については、例えば固定されたアイドラーなどを介してベルトが運転されている場合、負荷張力により当然背ゴムがアイドラによって押しつけられ歪んだ状態となっているが、ＰＳが大きいということはその分背ゴム部の厚みが減少しアイドラーとの隙間がだんだんと大きくなる訳であり、ＰＳ増分設定張力の低下が起き、所定の伝動が出来なくなる。特に精度等を強く要求されるベルトの場合はきびしくなる。
【００４８】
また、噛み合い部分の歯部においては繰り返し受けるせん断力による歯部の永久変形による噛み合い不良、その繰り返し疲労によるゴムクラック発生等ベルトの性能上非常に重要なファクターといえる。Ａ−１〜Ａ−３の着色配合物はＡ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）に比べ半分以下、Ａ−６〜Ａ−９（カーボン配合物）とは同等の値を示した。
【００４９】
以上から、ゴムの動的特性はＡ−１，Ａ−２，Ａ−３の値と、Ａ−５（従来の着色配合物）を比べてみると、着色配合化による動的な物性低下をＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系、ＺＳＣ−ＥＶＭ系の着色配合物とすることにより改善出来、Ａ−６，Ａ−７，Ａ−８，Ａ−９（従来のカーボン配合系）と同等又はそれ以上の動的物性を可能にしたといえる。
【００５０】
耐オゾン試験（動的オゾン試験）の結果を表６に示す。
【００５１】
【表６】
2006097787.tif 000008
【００５２】
耐オゾン試験（動的オゾン試験）結果によると、ヨウ素価２８のＨＮＢＲと同ポリマー基準のＺＳＣ（２２９５Ｎ）の配合物（配合Ｎｏ．Ａ−１）においては、２１６Ｈｒ程度にて微小クラックが確認されたが、ＥＶＭ配合物（Ａ−２，Ａ−３）は３４６Ｈｒ後でもクラックは認められなかった。ＥＶＭ配合物（Ａ−２、Ａ−３、Ａ−８，Ａ−９）においては、まずＥＶＭの耐オゾン性が優秀であることが大きな要因である。
【００５３】
耐水膨潤試験の結果を表７、表８に示す。耐水膨潤試験は、ゴム組成物を１６０℃×３０ｍｉｎ加硫して厚さ２ｍｍのゴムシートを作成し、２０ｍｍ×４０ｍｍに切断して試料を作成し、この試料を恒温槽にて６０℃の温水に浸し、体積変化と硬度変化を測定したものである。
【００５４】
【表７】
2006097787.tif 000009
【００５５】
【表８】
2006097787.tif 000010
【００５６】
Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）は共に大きな膨潤性を示し、特にＡ−５の親水性シリカを多量に配合している着色配合物はほとんど原型をとどめないほど膨潤した。この場合、疎水性のシリカを使用すれば若干の向上は望めると考えるが、ＣＲ系はカーボン配合ですでに値が悪く、価格、加工性、動的物性等を考えればそれは着色歯付きベルト用ゴムとしては使用は難しいといえる。
【００５７】
それに対して、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）及びＡ−１，Ａ−７（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系）、Ａ−３，Ａ−９（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系）、Ａ−２，Ａ−８（ＺＳＣ−ＥＶＭ系）においてはほとんど膨潤は示さなかった。ややＡ−１，Ａ−７（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系）の体積変化が大きいが、この試験が温湯中の促進試験であり、また現在上市されている自転車ベルト等のＣＲベルト（カーボン配合物）の実績から考えると、屋外使用等の雨水程度においては耐水性能は充分と考える。
【００５８】
また、Ａ−６のＨＮＢＲカーボン配合系は逆に収縮している。これは架橋系が硫黄架橋であり、６０℃の温湯ということで架橋密度が上がり（熱硬化）、またそれに助長され配合物中の親水性な配合物または液体状で分散している配合物（可塑剤等）が温湯中に抽出された結果と考えられる。Ａ−４，Ａ−５のＣＲ配合物は熱的にはＨＮＢＲ系と比べ更に硬化が早い筈であるが、熱硬化による収縮よりも水に対する膨潤性がはるかに勝り大きな膨潤を示すと考えられ、これよりＨＮＢＲ系が水に対してＣＲ系の方より優れていると解る。
【００５９】
更にＥＶＭを配合したＡ−３，Ａ−８（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系）及びＡ−２，Ａ−７（ＺＳＣ−ＥＶＭ系）の配合物はカーボン配合、着色配合によらずこの中では最も水に対し安定した物性を保持しているといえる。多量に水のかかる部位や高温、多湿な部位での歯付きベルト用ゴムとしても期待できる。
【００６０】
耐油膨潤試験の結果を表９、表１０に示す。耐油膨潤試験は、ゴム組成物を１６０℃×３０ｍｉｎ加硫して厚さ２ｍｍのゴムシートを作成し、２０ｍｍ×４０ｍｍに切断して試料を作成し、この試料を恒温槽にてＪＩＳ  Ｎｏ．３ＯＩＬ、６０℃の温油に浸し、体積変化と硬度変化を測定した。
【００６１】
【表９】
2006097787.tif 000011
【００６２】
【表１０】
2006097787.tif 000012
【００６３】
耐油膨潤試験結果によると、ＣＲ配合物（Ａ−４，Ａ−５）は他の配合物に比べ、大きな膨潤を示し、またカーボンブラック配合と着色配合の差が激しい。それに対して、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系（Ａ−１，Ａ−７）、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系（Ａ−３，Ａ−９）、ＺＳＣ−ＥＶＭ系（Ａ−２，Ａ−８）は、それぞれカーボンブラック配合と着色配合との差は小さい。ＣＲ配合物でのカーボン配合物と着色配合物との膨潤差はひとえにポリマーに対するカーボンの補強効果の差であり、カーボンにより分子鎖同士が物理的及び化学的に結合し結合力を増しオイルの膨潤に対して耐性を持つようになった結果と考える。
Ａ−４，Ａ−５，Ａ−６を除く他の配合物はカーボンブラック補強の替わりに、メタクリル酸亜鉛にて補強効果を得ており、これで着色化が可能となったといえる。Ａ−６の配合が最も膨潤度が低い理由はＨＮＢＲポリマーの配合比率が他のものより最も高くオイルとの相溶性がこの中では一番小さいためである。
【００６４】
その他の配合物（ＣＲ配合物を除く）もきれいにＨＮＢＲ配合比率の順になった。また、Ａ−１とＡ−７、Ａ−２とＡ−８、Ａ−３とＡ−９の間の小さい差はメタクリル酸亜鉛の補強効果に若干のカーボンブラックの補強効果が上乗せされている結果と考える。今回の試験結果により、実施例のゴム（Ａ−１，Ａ−３，Ａ−９）は従来の耐油ゴム（Ａ−６，Ａ−７）として実績あるものに対して、着色化し、且つまたＥＶＭを配合しても、ＨＮＢＲを若干配合（Ａ−３，Ａ−９）することにより、遜色無いレベルで使用可能といえる。
【００６５】
耐候性試験結果を表１１、表１２に示す。配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−９のゴム組成物をプレスにて１６０℃×３０分加硫後、ダンベル状３号の型で打ち抜き、それを試料とし、ブラックパネル温度６３℃、機内湿度５０％、６０分照射−１２分水かけというサイクルにて引っ張り強度変化とその時の破断時伸び変化を測定した。
【００６６】
【表１１】
2006097787.tif 000013
【００６７】
【表１２】
2006097787.tif 000014
【００６８】
Ａ−４（ＣＲカーボン配合系）は、Ａ−１（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系着色配合）より引っ張り強度及び破断時延びの低下率は小さく耐オゾン性試験と同じ様な結果となった。しかし、Ａ−２（ＺＳＣ−ＥＶＭ系着色配合物）はＡ−４（ＣＲカーボン配合物）と同程度の耐性を示した。Ａ−４（ＣＲカーボン配合系）のものは耐水試験結果から予想すれば水の影響によりもう少し悪い結果を予想していたが、静的に置かれたゴムに水を単にかけるだけでは加硫時に配合されたワックス類がゴム表面にブルームし、そのため水が膨潤する前に落下し、ゴムに対しては影響が少なかったと考える。それに対してＡ−２（ＺＳＣ−ＥＶＭ系着色配合物）にはワックス類は配合されていないにもかかわらず、ＣＲ系と同等の耐候性を示している（ＥＶＭの効果）。これは屋外等で動的に使用される場合にもかなり良い物性を保持できることが期待できる。
【００６９】
テーパー摩耗試験結果を表１３に示す。配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−９のゴム組成物をプレスにて１６０℃×３０分加硫し厚み２ｍｍのシートとし、それを直径１０．７ｍｍの円形状にくりぬき、テーバー摩耗試験器にかけ荷重１ｋｇ、回転速度７０ｒ／ｍ、摩耗輪Ｈ−１０を使用し熱風発生器により試験初期において試料表面温度を８０℃に保持させた摩耗性の評価試験とした。
【００７０】
【表１３】
2006097787.tif 000015
【００７１】
Ａ−４（ＣＲカーボン配合系）で１００００回、Ａ−５（ＣＲ着色配合系）では５０００回で粘着摩耗をおこし、そこで試験をストップした。粘着摩耗とは、試料の摩耗部位がゴム糊溶液の様な低粘度化状態になり摩耗輪に付着しそれ以上摩耗試験が続行出来ない状態のことで、雰囲気温度と摩耗輪の摩擦による摩耗部位の温度上昇と、摩耗輪よりうけるせん断力によりゴム分子が切断され摩耗面の分子量が減少した状態である。
【００７２】
それに対して、Ａ−１〜Ａ−３、Ａ−６〜Ａ−９（ＨＮＢＲ、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ、ＺＳＣ−ＥＶＭ系配合物）は、Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）に比べ粘着摩耗もおこさず、良好な耐摩耗性を示した。中でもＡ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−７，Ａ−８，Ａ−９のＺＳＣ配合物に関してはカーボン、着色の違い、ＥＶＭ混入の有無の差異があまりなく、Ａ−６（従来のＨＮＢＲカーボン配合系）に比べて非常に良好な耐摩耗性があるといえる。
【００７３】
温度依存性試験の結果を表１４に示す。配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−９のゴム組成物をプレスにて１６０℃×３０分間加硫し、厚み２ｍｍのシートを作成しそれをダンベル状３号にて打ち抜き、３枚合わせた時の硬度を各々読み取り値としその差を見た。各雰囲気温度中に試料を２０分間放置し、その時の硬度と室温時の硬度との差をみて簡易的な温度依存性の大小を比較した。
【００７４】
【表１４】
2006097787.tif 000016
【００７５】
Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）はかなりの硬度低下がみられ温間中での剛性低下が著しいと考えられ、特にＡ−５（ＣＲ着色配合物）の硬度低下が極めて大きかった。また、ＨＮＢＲにおいても架橋方法が硫黄架橋であるＡ−６配合物はやや低下は大きかった。しかしながら、Ａ−１〜Ａ−３、及びＡ−７〜Ａ−９の配合物は１４０℃雰囲気中においてもほとんど硬度の低下はなかった。これはこれらの架橋方法が過酸化物架橋であり、Ａ−４，Ａ−５とは異なりかなりタイトな架橋状態となっているためと考えられる。
【００７６】
これらより、Ａ−１〜Ａ−３の着色ゴム及びＡ−７〜Ａ−９のカーボン配合物は歯付きベルト用ゴムとして使用した場合、雰囲気温度の上昇や屈曲による自己発熱、また噛み合い時に発生する摩擦熱等による温度上昇に対して軟化が少なく非常に安定した物性を保持出来るといえる。
【００７７】
配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−９のゴム組成物をベルト本体ゴム層とした歯付ベルトを表１５に示す試作品として作成し、歯飛びトルク、負荷耐久性、注水負荷耐久性、注油負荷耐久性について行なった試験結果を表１６〜表１９に示す。
【００７８】
試作した歯付ベルトは次のとおりである。
１．ベルト本体ゴム層のゴム組成物；配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−９
２．心線；Ｅガラス  構成３／１３−２．０  ＲＦＬ処理コード、配合Ｎｏ．Ａ−４，Ａ−５のゴム以外はオーバーコート層（接着層）付き、心線巻きピッチ１．４０ｍｍ
３．歯布；原反−ナイロン６６  経糸２３５／１ｄｔｅｘ、緯糸２３５ｄｔｅｘ／２、２／２綾織、接着処理−配合Ｎｏ．Ａ−４、Ａ−５はＣＲ系ゴム糊処理、配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−３、Ａ−６〜Ａ−９はＨＮＢＲ系ゴム糊処理。なお、Ａ−４，Ａ−６ゴムを用いた歯付ベルトが現状での一般的な歯付ベルトといわれる仕様である。
【００７９】
試作した歯付ベルトは、歯ピッチ８ｍｍ、歯数１２５、ベルト幅２５ｍｍであり、この歯付ベルトを歯数３０の駆動プーリ、歯数３０の従動プーリに懸回し、それぞれ走行試験を行なった。歯飛びトルクの試験は、図３に示すレイアウト、負荷耐久性の試験は、図４に示すレイアウト、注水負荷耐久性の試験は、図５に示すレイアウト、注油負荷耐久性の試験は、図６に示すレイアウトで行なった。
【００８０】
【表１５】
2006097787.tif 000017
【００８１】
【表１６】
2006097787.tif 000018
【００８２】
歯飛トルク試験（図３参照）については、歯付ベルトを取り付け張力３８２Ｎ、回転速度３０００ｒ／ｍ一定で運転し、徐々に負荷トルクを上げていきベルトが歯飛びした瞬間のトルクを読みとりｎ数を３としその平均値を歯飛トルク値とした。また表の比率とはＣＲカーボン配合系（配合Ｎｏ．Ａ−４のゴム組成物）の歯飛トルクを１００としたときの比率である。抗張体である心線構成が全て同じであるのでゴム組成物の剛性に比例した結果となり、配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−３のゴム組成物（実施例）は、１．４倍から１．６倍の歯飛トルク値となった。Ａ−４，Ａ−５よりＣＲの着色配合系は同カーボン配合系に比べると約３割のダウンがあるが、それに対してＨＮＢＲ−ＺＳＣ、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ、ＺＳＣ−ＥＶＭ系においては着色配合であってもまたＥＶＭを配合しても、充分な歯飛トルクを発揮できている。
【００８３】
【表１７】
2006097787.tif 000019
【００８４】
負荷耐久試験（図４参照）において、故障形態は全て歯欠けであった。Ａ−４，Ａ−５のＣＲカーボン配合と着色配合における寿命差は着色配合においてはカーボン配合に比べ１６％程度の寿命しかなかった。これはゴムの単体試験の項目でも解るとおり、Ａ−５のゴム剛性不足、温度依存性の大、動的特性の悪さ等により、この条件においてはかなり初期より噛み合い不良が起きていることが推測される。
【００８５】
それに対して、Ａ−４（ＣＲカーボン配合）とＡ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）はＡ−６のほうが１．３倍程度良い耐久性を示した。歯布の処理がＣＲ系処理とＨＮＢＲ系処理の違いによる歯布の耐摩耗性とフレクソメーター試験に於けるゴムの動的特性からみて、特に歯ゴム部の永久歪みの差による適正な噛み合いの保持がＨＮＢＲの方が優れていると考えられる。
【００８６】
以下Ａ−１〜Ａ−３及びＡ−７〜Ａ−９の配合ゴムである、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系、ＺＳＣ−ＥＶＭ系は、カーボン配合、着色配合に関わらず非常に高耐久性を示した。これはゴムの単体試験結果からも解るとおり、剛性、動的特性、温度依存性全てにおいて優れていることより、ベルト運転時における適正な噛み合いが長期に渡って維持できていることといえる。また、本体ゴム架橋系の有機過酸化物によって、心線の保護及び接着機構として働いているＲＦＬのラテックスが適度に架橋されることで、心線ＲＦＬ皮膜自体が強度を増し、非常に心線自体の伸びが抑えられることが考えられ、このことと上記のゴム物性の良さとの相乗効果により高耐久性を示した一因と考えられる。
【００８７】
【表１８】
2006097787.tif 000020
【００８８】
注水負荷耐久試験（図５参照）の結果、Ａ−４，Ａ−５のＣＲ系ベルトは静的膨潤試験同様、非常にゴム硬度の低下が大きく、Ａ−４（カーボン配合）では２４６Ｈｒで−７ポイント、Ａ−５（着色配合）に至っては１２４Ｈｒにて−８ポイントまで低下した。静的な６０℃に於ける温湯膨潤試験においては、Ａ−４（カーボン配合）は３１２Ｈｒで−６ポイント、Ａ−５（着色配合）で−７ポイントであったということは、動的な耐水試験は更に膨潤が加速されていることが解る。
【００８９】
それに対して、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）は静的な膨潤試験ではゴム硬度低下は無く、むしろ硬化されていた。しかし動的な場合は−１．５ポイント下がり若干の膨潤がみられ動的には、やはりＣＲ系同様膨潤が更に厳しいことが解る。Ａ−１〜Ａ−３及びＡ−７〜Ａ−９の配合系においては、カーボン配合、着色配合問わずＡ−４（ＣＲカーボン配合）の約２．４倍、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）の２倍の寿命を示した。それらは、動的なゴムの水に対する膨潤性は硬度変化から考えてＡ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）と同程度とも考えられるが、Ａ−１〜Ａ−３、及びＡ−７〜Ａ−９は初期のゴム剛性が高く、多少膨潤してゴム剛性が低下してもこの試験での負荷においては充分な合成と強度を保持し、Ａ−６に比べ適正な噛み合いの保持が出来た点と、もう一つの長寿命であった大きな理由として、心線への水の影響による劣化は通常ゴムの水に対する膨潤度が同等であるなら、心線の水による劣化度は同じであると考えられる。
【００９０】
その結果Ａ−６配合とＡ−１〜Ａ−３、及びＡ−７〜Ａ−９配合ベルトはゴムの剛性差を考慮してもこの様な大きな差になるはずは無いと思われるが、これらの配合物（実施例）はＡ−６配合の約２倍と大きな耐久性の違いを示した。これは負荷耐久性試験の項でも述べたが、Ａ−１〜Ａ−３及びＡ−７〜Ａ−９配合ゴムの架橋方法が過酸化物架橋であり、心線保護の役割もある心線のＲＦＬ中のラテックスがゴム配合中の過酸化物によりタイトに架橋され心線のＲＦＬ皮膜がＡ−４，Ａ−５のＣＲ系、Ａ−６のＨＮＢＲ硫黄架橋系に比べて、強化され心線のＲＦＬ自体の耐水膨潤性が向上していることと、それに付随したベルト張力保持がＡ−４，Ａ−５及びＡ−６ベルトに比べ安定していることが大きな耐久性向上の第一要因と考えられる。
【００９１】
また、ＥＶＭ配合率の高いＡ−２，Ａ−８は高耐久性を示した。配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−３（実施例）は着色可能であるにも拘らず、カーボンブラック、ＥＶＭ配合の配合Ｎｏ．Ａ−６より耐久性があり、カーボンブラック配合の配合Ｎｏ．Ａ−７、Ａ−８と同等の耐水耐久性を有し、配合Ｎｏ．Ａ−４〜Ａ−６の歯付ベルトより優れている。
【００９２】
【表１９】
2006097787.tif 000021
【００９３】
注油負荷耐久試験（図６参照）は、ベルトに直接試験油がかかる様にして、密封された試験漕の中にてベルトを運転し、各配合のゴムを使用したベルトが走行不能になるまでの時間を比較した。注油負荷耐久試験では、走行不能となる故障形態は全て歯欠けによるものであった。Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ系配合物）の場合、Ａ−４（カーボン配合）は、１０３Ｈｒ、Ａ−５（着色配合）においては１６Ｈｒにて歯欠けを起こした。これを通常の負荷耐久試験結果（負荷は同等）と照らし合わせると両者共約２０％程度の耐久時間まで低下している。
【００９４】
それに対して、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）、Ａ−１，Ａ−７（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ系）、Ａ−３，Ａ−９（ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ系）のカーボン配合及び着色配合は逆に通常負荷耐久試験結果よりも寿命が延びた結果となった。また、Ａ−２，Ａ−８（ＺＳＣ−ＥＶＭ系）は両配合共、若干であるが耐油試験の方が寿命は短かった。Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ系）の他に比べかなりの低寿命である理由は故障時の時間とそのときの硬度低下具合からみて、ひとえに試験油の膨潤によって起こるゴム剛性の低下、歯部と歯底部の寸法変化によって起こる噛み合い不良、各接着層の接着力低下に伴う故障といえる。
【００９５】
また、Ａ−６，Ａ−３，Ａ−７，Ａ−９が通常の負荷耐久試験より寿命が長くなっているのは、静的な油膨潤試験結果から見て膨潤度が小さい為、本体ゴム性能、接着強度、寸法変化等の低下が少なく、また一方歯布処理が耐油性のあるＨＮＢＲ系のゴム糊処理であること、試験油によるプーリーとの摩擦係数の低下等より、通常の負荷耐久試験よりも歯布の摩耗度が少なくなっていることが大きい理由である。
【００９６】
Ａ−２，Ａ−８（ＺＳＣ−ＥＶＭ系）では上記摩擦係数の低下による寿命延長効果よりも、ゴムに対する油の膨潤度の影響がＨＮＢＲ高配合系であるＡ−１，Ａ−３，Ａ−７，Ａ−９に比べやや大きいため少し寿命が短くなったと考えられる。しかしながら、Ａ−２，Ａ−８はＡ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）に比べてみて、静的な耐油膨潤試験結果からゴムの膨潤度自体は大きいといえるが、ベルトの走行寿命自体はＡ−６を上回っている。これの理由として、有機過酸化物架橋ゴムの心線ＲＦＬに対する好影響（張力保持）とゴムの初期物性の差が利いていると考えられる。
【００９７】
請求項４に係る本発明は、ベルト本体ゴム層のゴム組成物に、炭酸カルシウム、シリカ及び酸化チタンを配合した点を構成要件としている。そこで、着色系配合物において、未加硫ゴム及び加硫ゴムの寸法安定性の比較を下記のように行なった。表２０に着色系配合物を示す。
【００９８】
【表２０】
2006097787.tif 000022
【００９９】
上記の表２０の配合を基に、ゴムの寸法安定性の評価は次のとおり行った。
未加硫ゴム；各配合をカレンダーにて幅６００、厚み２ｍｍに調整しシート出しを行い、シート出し直後に列理方向を縦、反列理方向を横として縦２００ｍｍ、横１５０ｍｍの長方形に切りだし２４Ｈｒそれを平らなガラス板上に放置し、それぞれの寸法変化を比較した。
加硫ゴム；下記シートを電熱プレスを用い、１６０℃、３０分、１５０Ｋｇ／ｃｍ２の条件にて縦２００、横１５０、厚み２ｍｍの加硫シートとし、そのシートの縦、横寸法を加硫直後と２４Ｈｒ後の差を見た。その結果を表２１、表２２に示す。
【０１００】
【表２１】
2006097787.tif 000023
【０１０１】
【表２２】
2006097787.tif 000024
【０１０２】
未加硫ゴムの寸法安定性は、ベルト作製時の作業性、加工性、仕上がり時のベルト寸法に影響を及ぼしこれが悪いと安定した寸法のベルト作製は困難となる。加硫ゴムの寸法安定性は、加硫後にベルト各部に残留応力を生み、ベルトがよじれたり、走行時に蛇行するような現象を引き起こす。炭酸カルシウムを全く配合しないＢ−１は非常に収縮し、ベルト作製には困難を要する。Ｂ−２の包は炭酸カルシウム混入による充填効果により、かなり改善されたが、まだ不十分といえる。
【０１０３】
Ａ−２の有機酸により表面処理を施された炭酸カルシウムを用いると充分使用可能な範囲となり、その効果が確認された。これは、有機酸により、炭酸カルシウムの表面が活性化され、相溶性が良くなりＢ−２に比べゴムへの分散性が向上していると考える。尚、配合範囲が５〜４０部としたのは５部未満の場合上記の寸法安定性の効果が薄れ、また４１部以上になるとゴムコンパウンドの粘度が上がりすぎ成形性が落ち、またゴム強度の低下が大きくなるためである。
【０１０４】
請求項５に係る本発明は、ベルト本体ゴム層のゴム組成物に、有機過酸化物を配合した点を構成要件としている。そこで、着色系配合物において、各共架橋剤の効果を次の配合により評価した。表２３に着色系配合物を示す。
【０１０５】
【表２３】
2006097787.tif 000025
【０１０６】
各共架橋剤の配合比率が異なるのは、架橋に関与する官能基数（有効官能基数）と分子量差との兼ね合いにより表２４のように決め配合比率を決めた。また、ゴム組成物の単体性能を表２５に示し、グッドリッチフレクソ試験の結果を表２６、表２７に示し、負荷耐久試験の結果を表２８に示す。
【０１０７】
【表２４】
2006097787.tif 000026
【０１０８】
【表２５】
2006097787.tif 000027
【０１０９】
【表２６】
2006097787.tif 000028
【０１１０】
【表２７】
2006097787.tif 000029
【０１１１】
【表２８】
2006097787.tif 000030
【０１１２】
比較例として挙げた共架橋剤の配合無しのもの（Ｃ−１）は、グッドリッチフレクソ試験において剛性の低下と、動的疲労性の一つの尺度として見られるΔＣ、ＰＳの値が大き
くなり、繰り返しの応力に対して４つの実施例（Ａ−２，Ｄ−１，Ｄ−２，Ｄ−３）に比べ悪くなった。それを裏付ける結果として、負荷耐久試験で耐久性が２２％近く落ちている。これはベルト歯に懸かる繰り返しの応力に対して歯が永久変形を起こし適正な噛み合い保持が出来なくなり不正噛み合いが実施例より早期に起こり耐久性が落ちたと言える。
【０１１３】
また、各共架橋剤の差はほとんど無いと言えどれを使用しても効果は望める。しいてあげるならば、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド（バルノックＰＭ）が飛散の少ない粉体形状で残り３点は液状であることで、作業性及び秤量の正確性からいえばバルノックＰＭが良いが、他の３つの実施例は液状のためムーニー粘度のＶｍが低くなっておりベルトの成形性の向上も期待できる。
【０１１４】
以上実施した４つの実施例は非常に動的物性向上に効果が認められ、どれを使用しても遜色ないベルト性能向上ができた。配合範囲として０．５部〜５部としたのは、０．５部未満の場合上記の動的物性の向上が少なく、また比較例Ｄ−４に示したとおり４部も配合するとスコーチタイムが極端に早くなり早期加硫してしまい成形は不可能であるからである。また、仮に成形できたとしても、架橋密度が大きくなり過ぎて硬く脆い物性となりベルト用ゴムとしては不向きであると考える。なお、バルノックＰＭで４部はサンエステルＴＭＰにおいては５部となるので配合範囲は０．５〜５部、テストはバルノックＰＭで４部としている。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の歯付ベルトの一部切欠斜視図である。
【図２】グッドリッチフレクソ試験の概略説明図であり、（Ａ）は試料の概略図、（Ｂ）は試験の概略図である。
【図３】歯飛びトルクの試験におけるレイアウトの概略図である。
【図４】負荷耐久性の試験におけるレイアウトの概略図である。
【図５】注水負荷耐久性の試験におけるレイアウトの概略図である。
【図６】注油負荷耐久性の試験におけるレイアウトの概略図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  歯付ベルト
２  心線
３  ベルト本体ゴム層
４  歯部
５  ベルト本体
６  歯布
【図１】
2006097787.tif 000031
【図２】
2006097787.tif 000032
【図３】
2006097787.tif 000033
【図４】
2006097787.tif 000034
【図５】
2006097787.tif 000035
【図６】
2006097787.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜５の範囲で配合され、該有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であり、動的物性向上を図ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の歯付ベルト。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、ＥＶＭ（エチレン酢酸ビニル共重合体）を配合することにより、自転車用歯付ベルトのように、屋外等で使用される場合耐候性に優れたものとすることを目的とする。また、ＥＶＭとＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）を配合することにより、工作機械のように、高速で多量の切削油等の油分がかかる部位での使用の場合において、ＣＲゴム程度以上の耐油性を有し、純粋なＨＮＢＲ配合やＨＮＢＲ＋ＺＳＣ（水素添加ニトリルゴムにポリメタクリル酸亜鉛を微分散させたポリマーアロイ）配合に比べコストダウンを可能とし、クロロプレン並みで耐油性が充分な部位での使用はＨＮＢＲ＋ＥＶＭ＋ＺＳＣで対応できるようにすることを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項５に係る本発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の歯付ベルトにおいて、前記ゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜５の範囲で配合され、該有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であり、動的物性向上を図った歯付ベルト、という構成としたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項５に係る本発明によれば、ベルト本体ゴム層を構成するゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜５の範囲で配合され、この有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種であるので、歯付ベルトのさらなる動的特性を向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明（請求項５）のベルト本体ゴム層３のゴム組成物には、混合ポリマー重量部１００に対して、有機過酸化物が重量部０．５〜５の範囲で配合され、この有機過酸化物がエチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍフェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートの群より選ばれた１種である。ここで、配合される有機過酸化物を重量部０．５〜５の範囲としたのは、この範囲から外れると、ベルト動的特性、特に耐歯欠け強度や屈曲疲労性が低下し、またベルト成形性が著しく悪化するからである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【表２】
2006097787.tif 000037
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【表４】
2006097787.tif 000038
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
【表７】
2006097787.tif 000039
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
【表８】
2006097787.tif 000040
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
【表９】
2006097787.tif 000041
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
【表１１】
2006097787.tif 000042
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
【表１２】
2006097787.tif 000043
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
【表１３】
2006097787.tif 000044
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
それに対して、Ａ−１〜Ａ−３、Ａ−６〜Ａ−９（ＨＮＢＲ、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ、ＨＮＢＲ−ＺＳＣ−ＥＶＭ、ＺＳＣ−ＥＶＭ系配合物）は、Ａ−４，Ａ−５（ＣＲ配合物）に比べ粘着摩耗もおこさず、良好な耐摩耗性を示した。中でもＡ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−７，Ａ−８，Ａ−９のＺＳＣ配合物に関してはカーボン、着色の違い、ＥＶＭ混入の有無の差異があまりなく、Ａ−６（従来のＨＮＢＲカーボン配合系）に比べて非常に良好な耐摩耗性があるといえる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
【表１５】
2006097787.tif 000045
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
【表１６】
2006097787.tif 000046
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
それに対して、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）は静的な膨潤試験ではゴム硬度低下は無く、むしろ硬化されていた。しかし動的な場合は−１．５ポイント下がり若干の膨潤がみられ動的には、やはりＣＲ系同様膨潤が更に厳しいことが解る。Ａ−１〜Ａ−３及びＡ−７〜Ａ−９の配合系においては、カーボン配合、着色配合問わずＡ−４（ＣＲカーボン配合）の約２．４倍、Ａ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）の２倍の寿命を示した。それらは、動的なゴムの水に対する膨潤性は硬度変化から考えてＡ−６（ＨＮＢＲカーボン配合）と同程度とも考えられるが、Ａ−１〜Ａ−３、及びＡ−７〜Ａ−９は初期のゴム剛性が高く、多少膨潤してゴム剛性が低下してもこの試験での負荷においては充分な剛性と強度を保持し、Ａ−６に比べ適正な噛み合いの保持が出来た点と、もう一つの長寿命であった大きな理由として、心線への水の影響による劣化は通常ゴムの水に対する膨潤度が同等であるなら、心線の水による劣化度は同じであると考えられる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
また、ＥＶＭ配合率の高いＡ−２，Ａ−８は高耐久性を示した。配合Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−３（実施例）は着色可能であるにも拘らず、カーボンブラック、ＨＮＢＲ配合の配合Ｎｏ．Ａ−６より耐久性があり、カーボンブラック配合の配合Ｎｏ．Ａ−７、Ａ−８と同等の耐水耐久性を有し、配合Ｎｏ．Ａ−４〜Ａ−６の歯付ベルトより優れている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
また、Ａ−６，Ａ−３，Ａ−７，Ａ−９が通常の負荷耐久試験より寿命が長くなっているのは、静的な油膨潤試験結果から見て膨潤度が小さい為、本体ゴム性能、接着強度、寸法変化等の低下が少なく、また一方歯布処理が耐油性のあるＨＮＢＲ系のゴム糊処理であること、試験油によるプーリーとの摩擦係数の低下等より、通常の負荷耐久試験よりも歯布の摩耗度が少なくなっていることが大きい理由である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
未加硫ゴムの寸法安定性は、ベルト作製時の作業性、加工性、仕上がり時のベルト寸法に影響を及ぼしこれが悪いと安定した寸法のベルト作製は困難となる。加硫ゴムの寸法安定性は、加硫後にベルト各部に残留応力を生み、ベルトがよじれたり、走行時に蛇行するような現象を引き起こす。炭酸カルシウムを全く配合しないＢ−１は非常に収縮し、ベルト作製には困難を要する。Ｂ−２の方は炭酸カルシウム混入による充填効果により、かなり改善されたが、まだ不十分といえる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
【表２７】
2006097787.tif 000047