(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑剤を水素化ニトリルゴムに配合して成形される歯付きベルトであって、前記水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３〜４重量部の過酸化物架橋剤と、３〜４重量部の架橋助剤を配合して架橋することにより得られるベルト本体を有する歯付きベルト。
【請求項２】
前記架橋助剤がイソシアヌレート系架橋助剤であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】
前記イソシアヌレート系架橋助剤がトリアリルイソシアヌレート又はトリメタクリルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項２に記載の歯付きベルト。
【請求項４】
前記水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３０重量部以上のカーボンブラックが補強剤として配合されることを特徴とする請求項１〜３に記載の歯付きベルト。
【請求項５】
前記カーボンブラックがＨＡＦカーボンブラック又はＦＥＦカーボンブラックであることを特徴とする請求項４に記載の歯付きベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用エンジンに設けられ、低温環境に用いて好適な歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温環境下において使用される自動車用エンジンの歯付きベルトは、耐寒性に適合するように設計されている。すなわちベルト本体のゴムとして、アクリロニトリル量の少ないポリマーが使用される場合、ゴムに耐寒性用可塑剤が配合される場合、あるいは可塑剤が多量に配合される場合がある（特許文献１、２）。一方、自動車用エンジンの歯付きベルトは主に高温環境下において連続的に使用され、このような環境下では可塑剤が揮発し、これにより特に背面ゴムの耐寒物性が悪化することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０３５７号公報
【特許文献２】特開２００３−２３８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温環境下から低温環境下へ変わっても歯付きベルトの耐寒物性を維持するために、耐熱可塑剤を使用することが考えられる。しかし、耐熱可塑剤は耐寒性の効果が乏しく、多量に加えないと十分な耐寒性が得られず、また多量の可塑剤を使用するとゴムの力学物性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、高温環境下から低温環境下へ変わっても耐寒物性の低下を抑制しつつ、ゴムの力学物性を維持するように構成されたゴムにより成形されたベルト本体を有する歯付きベルトを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の歯付きベルトは、可塑剤を水素化ニトリルゴムに配合して成形される歯付きベルトであって、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３〜４重量部の過酸化物架橋剤と、３〜４重量部の架橋助剤を配合して架橋することにより得られるベルト本体を有することを特徴としている。
【０００７】
架橋助剤はイソシアヌレート系架橋助剤であることが好ましく、例えばトリアリルイソシアヌレート又はトリメタクリルイソシアヌレートである。
【０００８】
好ましくは、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３０重量部以上のカーボンブラックが補強剤として配合される。この場合、カーボンブラックは例えばＨＡＦカーボンブラック又はＦＥＦカーボンブラックである。
【０００９】
本発明に係る第２の歯付きベルトは、可塑剤を水素化ニトリルゴムに配合して成形される歯付きベルトであって、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３重量部以下の過酸化物架橋剤と、５０重量部以上のＨＡＦカーボンブラックを配合することにより得られるベルト本体を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高温環境下から低温環境下へ変わっても耐寒物性の低下を抑制しつつ、ゴムの力学物性を維持するように構成されたゴムにより成形されたベルト本体を有する歯付きベルトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態である歯付きベルトの外観を示し、一部を破断して示す斜視図である。
【図２】ゴム試験片における熱老化後の体積保持率を示す図である。
【図３】ゴム試験片における熱老化後の耐寒性を示す図である。
【図４】ゴム試験片における過酸化物架橋剤の配合量と熱老化後の耐寒性との関係を示す図である。
【図５】ゴム試験片における架橋助剤の配合量と熱老化後の耐寒性との関係を示す図である。
【図６】歯付きベルトの走行試験の手法を示す図である。
【図７】低温ねじり試験と歯付きベルトの耐寒性との相関関係があること示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図１において、歯付きベルト１０のベルト本体１１の表面側には、長手方向に沿って歯部１２と歯底部１３が交互に形成され、背面側は平面状に形成される。ベルト本体１１の表面は帆布１４によって被覆される。ベルト本体１１の内部には、長手方向に延びる心線１５が埋設され、横断面では所定間隔を空けて設けられている。
【００１３】
ベルト本体１１は水素化ニトリルゴムを主成分とし、可塑剤を配合して成形される。またベルト本体１１は、３〜４重量部の過酸化物架橋剤と３〜４重量部の架橋助剤とを配合して架橋することにより得られる。架橋助剤はイソシアヌレート系架橋助剤であり、例えばトリアリルイソシアヌレートまたはトリメタクリルイソシアヌレートである。ベルト本体１１に対する補強剤として、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して３０重量部以上のカーボンブラックが配合される。カーボンブラックとしては、ＨＡＦカーボンブラックまたはＦＥＦカーボンブラックが好ましい。
【００１４】
帆布１４は従来公知の種々の材料が使用可能である。すなわち帆布１４は、例えばポリアミド繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等の繊維を用いて形成された織布に、ゴム糊、ＲＦＬ液、イソシアネート溶液、エポキシ溶液を含浸することにより得られる。同様に心線１５も従来公知の種々の材料、例えばスチール、ガラス繊維、アラミド繊維等が使用可能である。
【００１５】
第１の実施形態の歯付きベルトによれば、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して過酸化物架橋剤の配合量を３〜４重量部としたことにより、架橋密度が大きくなって熱老化後の力学特性を改善することができ、また架橋助剤を加えることにより、熱老化後の耐寒物性の低下を抑制することができる。
【００１６】
第２の実施形態の歯付きベルトは基本的に、第１の実施形態の歯付きベルトと同様な構成を有するが、ベルト本体１１の成分が異なる。すなわち第２の実施形態におけるベルト本体１１は、水素化ニトリルゴムを主成分とし、可塑剤を配合して成形され、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、３重量部以下の過酸化物架橋剤を配合するとともに、５０重量部以上のＨＡＦカーボンブラックを配合し、架橋することにより得られる。このように架橋剤量を第１の実施形態の場合よりも低減させるとベルト本体１１の力学物性が低下しやすいが、この物性を補うためにカーボンブラックを添加している。第２の実施形態の歯付きベルトによれば、従来のベルト本体のゴムよりも架橋密度を抑えたことにより、ベルト本体の力学物性が低下しやすいが、熱老化後の耐寒物性の低下を抑制することができ、また５０重量部以上のＨＡＦカーボンブラックを配合したことにより、ベルト本体１１の力学特性を維持することができる。
【実施例】
【００１７】
次に表１と図２、３を参照して、実施例１〜４と比較例１〜４のベルト本体を構成するゴムにおける、熱老化後の体積保持率および耐寒性を説明する。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１において、ポリマー１は水素化ニトリルゴム（低温タイプ）を示し、ポリマー２はポリマー１にポリメタクリル酸亜鉛を分散させたポリマーを示す。カーボンブラック１はＨＡＦカーボンブラック、カーボンブラック２はＳＲＦカーボンブラックである。架橋助剤１はＴＭＰＴＭ（トリメチロールプロパントリメタクリレート）であり、架橋助剤２はＴＡＩＣ（登録商標）（トリアリルイソシアヌレート）である。可塑剤１と可塑剤２は共にポリエーテルエステル系可塑剤、可塑剤３は脂肪酸エステル系可塑剤、可塑剤４はポリエーテルエステル系可塑剤である。
【００２０】
表１において「配合」の欄に示す数値は重量部である。表１に示すように、実施例１〜４では補強剤としてカーボンブラック１を配合したのに対し、比較例１〜４では補強剤としてカーボンブラック２を配合した。可塑剤については、実施例１〜４はそれぞれ異なっており、同様に比較例１〜４も異なっている。架橋助剤２は実施例１〜４および比較例１〜４においては配合しておらず、後述する実施例６〜１０において配合された。酸化防止剤および遅延剤は、実施例１〜４および比較例１〜４において略同量だけ配合した。樹脂ファイバーは実施例１〜４および比較例１〜４においては配合しておらず、後述する実施例８において配合した。過酸化物架橋剤の配合量に関しては、実施例１〜４は比較例１〜４の約２分の１とした。なお実施例１〜４および比較例１〜４と後述する実施例５〜１０および比較例５の配合のゴム試験片は１６０℃×２０分、圧力１５ＭＰａの条件で加硫作成したゴムシートから作製した。
【００２１】
ここで、ＪＩＳＫ６３００−２「振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」の試験方法に基づいて測定した各配合ゴムの加硫曲線の縦軸をトルク（荷重）とし、その最小値をＭL、最大値をＭHとしたときにおいて、その差ＭE＝ＭH−ＭLを架橋密度と定義する。この定義による架橋密度は、実施例１〜４では２．４〜２．６であるのに対し、比較例１〜４では４．９以上と高い値を示した。またＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」及びＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に基づく加硫物性については表１に示す通りである。
【００２２】
ＪＩＳＫ６２５８「加硫ゴムの浸漬試験方法」に基づいて、実施例１〜４および比較例１〜４のゴムの試験片を１４０℃の環境下に１２５時間保持した後、常温の環境下に移して体積保持率を測定した。この測定によると、実施例１〜４では９４．２〜９６．１％であったが、比較例１〜４では９１．２〜９４．８％であった。すなわち、図２から理解されるように、同じ可塑剤を配合したもの同士を比較しても、どの実施例も対応する比較例より高い体積保持率を示している。これは、各実施例の方が比較例よりも可塑剤の揮発が抑制されたことを示している。つまり、高温環境下では可塑剤が揮発して耐寒性が低下するが、各実施例では可塑剤の揮発が抑制され、これにより耐寒性の低下が抑えられる。
【００２３】
実施例１〜４および比較例１〜４のゴムの試験片に対してＪＩＳＫ６２６１「加硫ゴムの低温試験方法」に基づき低温ねじり試験を実施した。具体的には、常温に保持した試験片と、１４０℃の環境下に１２５時間保持した試験片とに対してＴ１０の値を測定し、これらの差すなわち熱老化後の上昇値Δ℃を求めた。上昇値Δ℃は、高温環境下にゴム試験片を保持したことによる耐寒性の低下の度合いを示している。表１に示すように上昇値Δ℃は、実施例１〜４では０．９〜３．６℃であったが、比較例１〜４では３．６〜７．４℃であった。すなわち、図３から理解されるように、同じ可塑剤を配合したもの同士を比較しても、どの実施例も対応する比較例より上昇値Δ℃は小さく、耐寒性の低下が著しく抑制されている。
【００２４】
次に表２と図４を参照して、過酸化物架橋剤の配合量による低温ねじり試験のＴ１０の上昇値Δ℃の影響について説明する。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２において、実施例４と比較例４は表１に示すものと同じであり、実施例４、５と比較例４、５について低温ねじり試験のＴ１０の上昇値Δ℃を示している。実施例４、５と比較例５では補強剤としてカーボンブラック１を配合し、比較例４では補強剤としてカーボンブラック２を配合した。可塑剤については、実施例４、５および比較例４、５の全てにおいて、可塑剤１と可塑剤４を配合した。比較例４では架橋助剤１を配合し、実施例４、５および比較例５では架橋助剤は配合していない。酸化防止剤および遅延剤は、全ての例において略同量だけ配合した。樹脂ファイバーはいずれの例にも配合していない。過酸化物架橋剤の配合量に関しては、実施例５、４、比較例５、４の順に多く配合した。すなわち過酸化物架橋剤の配合量は、実施例５が最も少ない。
【００２７】
図４に示すように、過酸化物架橋剤の配合量が少なくなるほど、上昇値Δ℃は小さくなり、耐寒性の低下が抑制される。これは、架橋密度が低くなるほど、可塑剤の揮発が抑えられるからであると考えられる。すなわちゴムを高温環境下に保持した場合、過酸化物架橋剤の配合量が少ないほうが耐寒性の低下が少ない。
【００２８】
次に表３と図５を参照して、ベルト本体を構成するゴムの耐寒性と架橋助剤の関係を説明する。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３において、比較例５は表２に示すものと同じであり、実施例６〜１０と比較例５について低温ねじり試験のＴ１０の上昇値Δ℃を示している。実施例６〜９および比較例５において、補強剤としてカーボンブラック１を配合し、実施例１０においてカーボンブラック３を配合した。なおカーボンブラック３はＦＥＦカーボンである。可塑剤については、実施例６〜１０および比較例５の全てにおいて、可塑剤１と可塑剤４を配合した。架橋助剤については、実施例６〜１０では架橋助剤２を３．４重量部配合した。架橋助剤２はトリアリルイソシアヌレートであるが、トリメタクリルイソシアヌレートなどイソシアヌレート系架橋助剤であれば使用可能である。酸化防止剤および遅延剤は、全ての例において略同量だけ配合した。実施例８では樹脂ファイバーを配合したが、実施例６、７、９、１０と比較例５では配合していない。過酸化物架橋剤の配合量は、実施例６〜１０と比較例５において同じで、３．６重量部とした。
【００３１】
実施例６〜１０と比較例５を比べると理解されるように、過酸化物架橋剤の配合量を実施例１〜４（表１参照）より多く配合しても、架橋助剤２（トリアリルイソシアヌレート）を配合することにより、低温ねじり試験のＴ１０の上昇値Δ℃を小さくすることができる。すなわち図５に示すように、架橋密度が大きくても、架橋助剤２の作用によって熱老化後の耐寒性の低下を抑制することができる。これは架橋助剤２によってゴム組成物の分子鎖間を結合することとなり、高温環境下における可塑剤の揮発が抑えられるからであると考えられる。また実施例６〜１０によれば、架橋密度が実施例１〜５よりも高いので、ゴムの種々の物性が良好になる。実施例９ではＨＡＦカーボンブラックを３０重量部に減量し、実施例１０ではハードカーボンであるＨＡＦカーボンの代りにソフトカーボンであるＦＥＦカーボンを配合したが、これらの実施例からカーボンブラック量を少なくする、またはカーボンブラックの種類をハードカーボンからソフトカーボンに変えても架橋助剤２の熱劣化後の耐寒性改良効果は保持された。
【００３２】
図６と図７を参照して、低温ねじり試験と歯付きベルトの耐寒性との間に相関関係があることを説明する。図６は歯付きベルトの耐寒走行試験の手法を示している。この図に示すように、歯数２０の駆動プーリ２１と歯数４０の被駆動プーリ２２に歯付きベルト２３を掛け回し、直径５２ｍｍのテンショナ２４によって歯付きベルト２３の背面を押圧して張力を一定に維持しつつ、走行試験を行った。まず、所定の温度環境において３時間、歯付きベルト２３を静止した状態に保った後、３００ｒｐｍで１分間回転させて１０分間停止するというサイクルを５０回繰り返し、歯付きベルト２３の背面にクラックが発生するときの温度を測定した。
【００３３】
図７に示すように、本発明の参考例Ａの歯付きベルトによれば−４０℃以下の低温環境下において背面にクラックが発生した。これに対して参考例Ｂ、Ｃ、Ｄの歯付きベルトでは、参考例Ａよりも高い温度である約−３０℃で背面にクラックが発生した。これらの参考例においてクラックが発生する温度の傾向は、ゴムの試験片に対する低温ねじり試験のＴ１０の温度と同じであり、低温ねじり試験と歯付きベルトの耐寒性との間に相関関係があると判断される。
【符号の説明】
【００３４】
１１  ベルト本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006618787.tif 000010
【図７】
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