(57)【要約】【課題】ベルト製造時に発生する廃棄物をリサイクル材としてできるだけ多く使用したゴム組成物、およびこれを用いて必要な機能を低下させることなく、コスト低減を図った動力伝動用ベルトを提供することを目的とする。【解決手段】  新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されているゴム組成物と、このゴム組成物を圧縮ゴム層に用いた動力伝動用ベルトである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されていることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
請求項１記載の新ゴムがクロロプレンゴムであるゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉末状スクラップゴム（Ａ）の平均一次粒径が３０〜５００μｍであるゴム組成物。
【請求項４】
ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されていることを特徴とする動力伝動用ベルト。
【請求項５】
伝動ベルトがベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴムと、ベルトの周方向に延びる複数のリブ部をもつ圧縮ゴム層からなるＶリブドベルトである請求項４記載の動力伝動用ベルト。
【請求項６】
圧縮ゴム層に使用する新ゴムがクロロプレンゴムである請求項４または５記載の動力伝動用ベルト。
【請求項７】
圧縮ゴム層に使用する粉末状スクラップゴム（Ａ）の平均一次粒径が３０〜５００μｍである請求項４乃至６の何れかに記載の動力伝動用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム組成物およびこれを用いた動力伝動用ベルトに係り、詳しくはベルトの製造工程で発生する屑である産業廃棄物をリサイクルしたゴム組成物、またこのゴム組成物を圧縮ゴム層に使用しても耐摩耗性、耐屈曲性を備える動力伝動用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローエッジＶベルトの製造方法の一例として、まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻きつけ、圧縮ゴム層、クッションゴム層複合体を巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更にクッションゴム層、カバー帆布を順次巻き付ける。これを加硫缶で加硫して加硫スリーブを得る。このようにして得られた加硫スリーブを回転させながら、２枚のカッターによって所定幅にＶ形状にカットした後、製品規格に準じた狙いの寸法を確保するために、カットしたベルトを２つのプーリに懸架して走行させながら側面を研磨するサンディング工程を必要としていた。（特許文献１に開示。）
【０００３】
一方、Ｖリブドベルトの製造方法の一例としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面にカバー帆布を巻きつけ、クッションゴム層を巻きつけた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更にクッションゴム層、圧縮ゴム層を巻きつける。これを加硫缶で加硫して加硫スリーブを得る。このようにして得られた加硫スリーブを回転させながら、高速で回転させたＶ溝のついた砥石をゆっくりと下降させて研削しリブ溝のついたスリーブを得る。これを回転させながらカッターによって所定の幅に切断してＶリブドベルトを得る。
【０００４】
しかし、従来の方法では、ベルトスリーブを台形状に切断したり、台形状に切断したベルト側面をサンディングしたり、ベルトスリーブを回転させつつ砥石によりＶ型に削ったり、あるいはベルト側面を一対の切削刃によって仕上げ加工していたために、輪状のリング屑、切削屑、あるいは研磨屑のスクラップが多量に発生していた。このため、このスクラップを軽減する対策が強く望まれていた。
【０００５】
また、発生した屑は産業廃棄物として埋立て処理されるか燃料として用いられることが一般的であったが、土壌、海洋汚染の恐れから埋立て処理は好ましくない。また、燃料として用いる場合は二酸化炭素が発生するため温暖化現象の原因となり、圧縮ゴム層がクロロプレンゴムを原料としたゴム組成物である場合は、有毒なガスを発生し環境を汚染する恐れがあり、また炉の劣化を促進するといった問題があった。
【０００６】
このような問題に対し、発生した屑を再生処理した再生ゴムをリサイクル材として伝動用ベルト用配合に添加する方法や、ベルト屑を粉砕した粉末ゴムや研削紛をリサイクル材として伝動用ベルト用配合に添加する方法（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特許第３５５３３７１号
【特許文献２】特許第３２１２９２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、再生ゴムを添加した場合には、その量が多くなるとゴム弾性率の低下が大きく、ベルト寿命が短くなるという問題があり、粉末ゴムを添加する方法では、この量が多くなると未加硫ゴムの粘度上昇やタックの低下が大きく、ベルト成形時の加工性を低下させるという問題がある。いずれの場合も再生ゴム、粉末ゴムの使用量は限られており廃棄物量の低減効果が小さいという問題があった。
【０００８】
本発明は、ベルト製造時に発生する廃棄物をリサイクル材としてできるだけ多く使用したゴム組成物、およびこれを用いて必要な機能を低下させることなく、コスト低減を図った動力伝動用ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本願発明では、ベルト製造工程で発生したスクラップゴムに熱、酸素、再生剤を加えて脱硫し、再生処理した再生ゴム、およびベルト製造工程で発生したベルト屑を粉砕した粉末状スクラップゴムを配合してゴム組成物を得るものであり、新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されているゴム組成物にあり、また粉末状スクラップゴム（Ａ）の平均一次粒径が３０〜５００μｍである場合、新ゴムがクロロプレンゴムである場合を含む。
【００１０】
本願発明では、ベルト長手方向に沿って心線を埋設し、圧縮ゴム層を配置した伝動ベルトであって、少なくとも圧縮ゴム層が新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されている動力伝動用ベルトである場合や、伝動ベルトがベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴムと、ベルトの周方向に延びる複数のリブ部をもつ圧縮ゴム層からなるＶリブドベルトである場合も含み、ベルトとして必要な機能を低下させることなく、コスト低減を図ることができる。
【００１１】
粉末状スクラップゴムのみの添加では３０重量部未満の添加では耐摩耗性が向上し、加工性についても問題はないが、５０重量部を超えて添加すると未加硫ゴムのスコーチタイムの減少、粘度の上昇やゴムシートの粘着性の低下などにより加工性に問題が生じる。また、粉末状スクラップゴムは新ゴムとの界面が形成されやすく、その界面を起点として亀裂が生じ、ベルト寿命の原因となるなどの問題が生じる。
【００１２】
また、再生ゴムのみの添加では３０重量部未満の添加では弾性率はやや低下するものの物性低下は小さく、ベルト走行寿命は逆に増加する。しかし、再生ゴムを５０重量部超えて添加すると弾性率の低下が大きくなり、耐摩耗性の低下、ベルト走行寿命の低下となり十分なベルト機能を満足できないという問題がある。カーボンブラックなどによる補強により弾性率を向上させる方法もあるが、充填剤を増量すると新ゴムの分量が増加して、新ゴムに対する再生ゴムの割合は低下するため、廃棄物量の低減効果は小さくなる。
【００１３】
そこで本発明では、上記の知見に基づいて粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）を併用し、新ゴム１００重量部に対してこれらの総量（Ａ）＋（Ｂ）で３０〜１１０重量部にすることとした。スクラップゴムと再生ゴムを併用することによって粉末状スクラップゴムの添加による未加硫ゴム粘度の上昇、ゴムシートの粘着性の低下を再生ゴムの効果によって抑制し、再生ゴム添加による耐摩耗性の低下を粉末状スクラップゴムの効果で抑制することができる。これにより単独での添加では困難であった５０重量部を越えた添加が可能になり、より多くのベルト製造工程で発生する廃棄物をリサイクル材として使用することができる。
【００１４】
また、粉末状スクラップゴムの平均一次粒径を３０〜５００μｍとしたのは、平均一次粒径が５００μｍより大きいと補強効果が得られず、ゴム組成物の強度、耐摩耗性を低下させるだけでなく、新ゴムと粉末状スクラップゴムの界面から亀裂が生じやすいためベルト寿命が低下して十分な機能が得られないためである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本願発明は、ベルト製造工程で発生するゴム廃棄物を微粉砕した粉末状スクラップゴム、および廃棄物を再生処理した再生ゴムを所定の割合で配合することにより耐摩耗性、耐久性を維持しつつ、高リサイクル率の動力伝動用ベルトを提供することができる。単独では限られていた粉末状スクラップゴムまたは再生ゴムの使用量はそれらを併用することによって大幅にアップすることができ、配合材料コストの低減、廃棄物の埋立て処理量の低減、およびそれにともなう処理費用の低減効果が見込める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のゴム組成物を用いたローエッジＶベルトについて詳細に説明する。図１に本発明のローエッジＶベルトの代表的な断面図を示すが、このローエッジＶベルト１は外観上従来のベルトと変わりなく、ベルト下面からベルト上面に向かって順に、下補強布２、圧縮ゴム層３からなる圧縮層、心線４を埋設したクッションゴム層５、及び上補強布６から構成される。本発明のローエッジＶベルトは、前記圧縮ゴム層３にコグ部を有するいわゆるローエッジコグドベルト及びベルト上面にもコグ部を有するローエッジダブルコグドベルトも含む。また、クッションゴム層の上部に伸張層を配したベルトも含む。
【００１７】
ローエッジＶベルト１の製造は、ベルト構成部材を金型に巻き付け加硫缶を用いて所定の温度、圧力にて加硫し、得られた加硫スリーブをカッターによって所定幅にＶ形状に輪切りすることによって得られる。具体的には、下補強布２を形成する帆布、圧縮ゴム層３を形成する未加硫ゴムシート、クッションゴム層を形成する未加硫ゴムシート、心線４を形成するコード、及び上補強布６を形成する帆布を順に円筒状金型に巻き付けた後、所定の温度と圧力で加熱、加圧することによって加硫スリーブが得られる。得られた加硫スリーブを所定の幅及びＶ角度にて輪切りすることによって個々のローエッジＶベルトが得られる。
【００１８】
ここで、圧縮ゴム層３を構成するゴム配合物として、未使用のゴム（新ゴム）と、粉末状スクラップゴムと、加硫後に再生工程を経て再生された再生ゴムとを含むゴム配合物が用いられる。
【００１９】
新ゴムの種類は、特に限定されないが、例えば、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲ、エチレン−α−オレフィンエラストマーが使用される。
【００２０】
粉末状スクラップゴムは、ベルト製造工程で発生するベルト屑を粉砕したもの、あるいは加硫スリーブを回転させつつ研磨ホイールによりＶ溝に削ったときに発生する粉末状の切削屑であり、平均一次粒径が５００μｍ以下のもの、好ましくは３０〜５００μｍである。平均一次粒径が５００μｍより大きいと補強効果が得られず、ゴム組成物の強度、耐摩耗性を低下させるだけでなく、新ゴムと粉末状スクラップゴムの界面から亀裂が生じやすいためベルト寿命が低下して十分な機能が得られないためである。
【００２１】
スクラップゴムをリサイクルする方法としては、ローエッジベルトの製造工程などで発生するベルト屑を冷凍粉砕などにより粉末化して用いる場合があり、この場合通常１００〜５００μmの範囲に入る。一方、Ｖリブドベルトの製造工程で発生する研削紛（バフ粉）を用いる場合があるが、この場合発生したバフ粉をそのまま、あるいは篩いにかけて使用し、通常バフ粉の平均一次粒径は３０〜１００μｍである。
【００２２】
上記粉末状スクラップゴムは新ゴム１００重量部に対して３０〜７０重量部の割合で配合される。配合量が３０重量部未満の添加では耐摩耗性が向上し、加工性についても問題はないが、７０重量部を超えて添加すると未加硫ゴムのスコーチタイムの減少、粘度の上昇やゴムシートの粘着性の低下などにより加工性に問題が生じる。また、粉末状スクラップゴムは新ゴムとの界面が形成されやすく、その界面を起点として亀裂が生じ、ベルト寿命の原因となるなどの問題が生じる。
【００２３】
再生ゴムは、上述のローエッジＶベルトの製造における加硫スリーブの輪切り時に発生するリング屑を原料として再生されたゴムが好ましい。
【００２４】
リング屑を再生する方法としては、特に限定されるものではないが、最も普及している方法として、パン法（オイル法）がある。この方法は、回転刃を備えた汎用粉砕機を用いて加硫ゴムを１０ｍｍ以下の径になるまで粉砕し、これにパインタール等の再生油、ジペンテンを混合し、５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力蒸気で４〜５時間処理して、加硫ゴムに可塑性を与える方法である。
【００２５】
また、特開平９−２２７７２４号および特開平１０−１７６００１号公報には、一軸押出機を用いて剪断力と熱により加硫ゴムを再生脱硫するリクラメータ法が開示されている。特開平６−２８７５７３号には、粉砕状態の加硫ゴムに水、好ましくは１Ｎ以上の塩基性水溶液と、硫黄吸着剤として金属塩、金属酸化物を添加し水熱条件下で処理する方法が開示され、特開平６−２８７３５２号には、硫黄あるいはパーオキサイドによって加硫されたゴムに、１Ｎ以上の塩基性水溶液を添加し、超臨界域で分解し、加硫ゴムを油化する方法が開示されている。更に、特公平２−１８６９６号には、鉄の粉末の存在下で加硫ゴムの粉粒体をマイクロ波の照射により加熱する方法が開示されている。その他、超音波脱硫、放射線脱硫等の方法もある。
【００２６】
再生ゴムの原料となる加硫ゴムは、前記リング屑の他、例えば成形不良で製品化不可能なローエッジＶベルト本体、あるいは加硫スリーブの長手方向両端部に発生する端材からも得られる。再生処理にあたっては、帆布、コード等を除去することがより好ましいが、除去は必ずしも必要ではない。
【００２７】
圧縮ゴム層を形成するゴム配合物の中で、再生ゴムは、新ゴムと同種のゴムを用いた加硫ゴムから再生されるものであって、新ゴム１００重量部に対して３０〜７０重量部の割合で配合される。配合量が７０重量部を越えると、ゴム配合物の弾性率等の物性値が著しく低下し、ベルトの耐摩耗性が低下する。
【００２８】
新ゴム１００重量部に対して、粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）とが総量で３０〜１１０重量部で、且つ（Ａ）に対して（Ｂ）が０．４〜２．５の重量比割合で配合されている。総量が３０重量部未満の場合にはゴム物性、ベルト寿命にはほとんど影響を与えないが、廃棄物の使用量が少ないため十分な廃棄物低減効果が得られない。総量が１１０重量部を超えると、新ゴムの割合が極端に少なくなり、再生ゴム添加による物性低下、粉末ゴム添加による加工性の低下を抑制することが難しくなり、耐摩耗性、ベルト寿命の低下が大きくなり、十分なベルト機能が得られないためである。
【００２９】
また、粉末状スクラップゴム（Ａ）に対して再生ゴム（Ｂ）の割合が０．４未満になると、粉末状スクラップゴム（Ａ）添加による加工性の悪化を再生ゴム（Ｂ）の添加で補うのに不十分であり、２．５以上であると再生ゴム（Ｂ）添加によるゴム物性低下の影響が強すぎて十分な機能が得られない。粉末状スクラップゴム（Ａ）と再生ゴム（Ｂ）の重量比を粉末ゴム１に対して再生ゴム０．４〜２.５とすることで、粉末状スクラップゴム（Ａ）および再生ゴム（Ｂ）のそれぞれの欠点を補い、相乗効果を得ることができる。
【００３０】
圧縮ゴム層を形成するゴム配合物は、前記新ゴム、粉末状スクラップゴム及び再生ゴムの他に通常のゴム配合物に配合される配合剤、すなわち加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック、老化防止剤、補強用短繊維等が適宜配合される。
【００３１】
前記加硫促進剤は、新ゴムの加硫度を増大させ、再生ゴムによる物性低下を防止する目的で有効に利用される。加硫促進剤の配合量は特に限定されないが、新ゴム１００重量部に対して０．５〜３重量部が好ましい。加硫促進剤としては、Ｎ,Ｎ'-ｍ-フェニレンジマレイミド、エチレンチオウレア、ジエチルチオウレア、トリメチルチオウレア、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ジベンゾチアジルジスルフィド等があり、中でもＮ,Ｎ'-ｍ-フェニレンジマレイミドが最も好ましい。
【００３２】
前記カーボンブラックは、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ等の品種の中で、ローエッジＶベルト等の動力伝動用ベルトの使用環境を考慮すると、耐磨耗性に優れたＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ等を採用することが好ましい。しかし、耐磨耗性に優れたカーボンブラックは平均一次粒径が小さいため、ゴム内部での発熱が大きくなり、ゴムの早期劣化につながる問題がある。そのため、適度に大きな平均一次粒径を有するＦＥＦ、ＧＰＦ等を用いることが好ましい。カーボンブラックの添加量は、新ゴム１００重量部に対して４０重量部以下が好ましい。添加量が４０重量部を超えると、ゴムの諸物性のバランスがくずれ、特に引裂強さが悪化する。
【００３３】
前記各種配合剤を混練する方法は特に限定されず、バンバリーミキサー、ロール、ニーダーを用いて行われ、再生ゴムも他の配合剤と同様に投入され、混練される。
【００３４】
また、本発明では、動力伝動用ベルトとしてＶリブドベルトであってもよい。このＶリブドベルト１１は、通常のものであり、カバー帆布からなる伸張ゴム層１５と、コードよりなる心線１２を埋設した接着層１３、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層１４からなっている。この圧縮ゴム層１４は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ部１７を有している。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜３、比較例１〜５、参考例１
クロロプレンゴム１００重量部に対して粉末状スクラップゴムおよび再生ゴムを変量して配合し、密閉式混練機で混練を行なった。混練りゴムのムーニー粘度をＪＩＳ  Ｋ６３００−１に準じて測定した。また、混練りゴムをカレンダーロールによって所定厚みのシートとし１５３℃で２０分間加硫した。得られた加硫ゴムの硬度（ＪＩＳ−Ａ）をＪＩＳ  Ｋ６２５３に、切断時の伸びＥＢをＪＩＳ  Ｋ６２５１、１００％伸張時の応力Ｍ１００をＪＩＳ  Ｋ６２５１に準じて測定した。また、得られた未加硫ゴムシートを圧縮ゴム層に用いて周長１０５５ｍｍのローエッジＶベルトを作製し、６％スリップ走行試験による摩耗率の評価および高温耐久走行試験による耐久性の評価を行なった。加工性の評価は未加硫ゴムシートの表面状態、粘着性、およびベルト成形時の加工性を評価した。評価結果を表１に示す。
【００３６】
６％スリップ走行試験では駆動プーリ（直径６５ｍｍ）、従動プーリ（直径６５ｍｍ）、テンションプーリ（直径１２０ｍｍ）を配置した試験機の各プーリにローエッジＶベルトを懸架し、従動プーリのトルクを９．８Ｎ・ｍとなるように張力を自動調整しながら室温で２４時間走行させた。走行試験前後のベルト重量を測定し重量減量から摩耗率を算出した。
【００３７】
高温耐久走行試験では駆動プーリ（直径１２５ｍｍ）、従動プーリ（直径１２５ｍｍ）、テンションプーリ（直径７０ｍｍ）を配置した試験機の各プーリに初荷重８５ｋｇｆでローエッジＶベルトを懸架し、駆動プーリの回転数を４７００回転として８５℃で走行させた。
【００３８】
加工性の評価では、良がシーティングしたゴムシートの表面状態が良好で、シートの粘着性も良好である場合、やや不良がゴムシートの粘着性が低い場合、不良がゴムシートの表面状態が悪く、粘着性が低い場合である。
【００３９】
【表１】
2007177195.tif 000003
【００４０】
比較例１は未加硫ゴムの粘度が高く、ゴムシート粘着性、表面状態ともに悪く、加工性に問題があった。比較例２ではシート粘着性、シート表面状態は若干改善されたが不十分であった。比較例３では加工性に問題は無かったが、ゴム物性の低下が大きく、ベルト耐久走行試験においても早期に亀裂が発生し寿命時間が短くなった。
【００４１】
比較例４、５では再生ゴム添加によるゴム物性の低下が大きく、ベルト走行寿命は長いが耐摩耗性の低下が著しく、十分なベルト機能が得られない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ベルトの製造工程で発生する屑をリサイクルしたゴム組成物を用いて耐摩耗性、耐屈曲性の物性を備えた低コストの動力伝動用ベルトに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るローエッジＶベルトの断面図である。
【図２】本発明に係るＶリブドベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    ローエッジＶベルト
２    下補強布
３    圧縮ゴム層
４    心線
５    クッションゴム層
６    上補強布
１１    Ｖリブドベルト
１２    心線
１３    接着層
１４    圧縮ゴム層
１７    リブ部
【図１】
2007177195.tif 000004
【図２】
2007177195.tif 000005