(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一Ｖ型溝付きエンドレス伝動ベルトであって、該ベルトは、
（Ａ）テンション部；
（Ｂ）クッション部；及び
（Ｃ）テンション部とクッション部との間に配置された負荷部
を有し、
該ベルトが硫黄加硫エラストマー組成物を含み、そして
該エラストマー組成物が、
（１）（ａ）天然ゴム  ２５〜１００重量部；及び
（ｂ）ポリクロロプレン、合成ポリイソプレン、エピクロロヒドリン、アクリロニトリルゴム、水素化アクリロニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、１，４−トランス−ポリブタジエン、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、トランス−ポリオクテナマー及びこれらの混合物よりなる群から選択される第２のゴム  ０〜７５重量部
から誘導されるゴム  １００部；
（２）無水マレイン酸のポリブタジエン付加物  全ゴム１００重量部当たり１〜３０重量部（ｐｈｒ）；及び
（３）エラストマー組成物全体に分布した繊維  ５〜５０ｐｈｒ
を含む、エンドレス伝動ベルト。
【請求項２】
無水マレイン酸のポリブタジエン付加物が１，４−及び１，２−ブタジエン両単位を含み、１，２−ビニル二重結合の量が１５〜９０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載のエンドレス伝動ベルト。
【請求項３】
第２のゴムが７５〜５０ｐｈｒの量で存在する、請求項１に記載の伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車工業界における近年の発展によって、よりコンパクトなエンジン区画でより高いエンジン出力が得られるようになった。その結果、これらのエンジンの伝動ベルトはより高い負荷の下、高いテンションでの操作が必要となってきた。特定の伝動でのそのような高負荷条件下では、ベルトはそれらのプーリーで裏返しになることがあり、これは非常に望ましくなく、初期破損につながる。これに対処する要望を満たすには、ベルトの動的剛性を高めることが望ましい。都合の悪いことには、ベルトに用いられるコンパウンドの動的剛性を高めると、ゴムコンパウンドのタンデルタ値が増加する傾向がある。従って、工業界の要望を満たす、良好な動的剛性及び良好なタンデルタ値を示す新しい改良されたベルトが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、天然ゴムと無水マレイン酸のポリブタジエン付加物との混合物を含有するゴム組成物によって特徴づけられる、単一Ｖ型溝付き伝動ベルトに関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一Ｖ型溝付きエンドレス伝動ベルトであって、該ベルトは、
（Ａ）テンション（張力）部；
（Ｂ）クッション部；及び
（Ｃ）テンション部とクッション部との間に配置された負荷部
を有し、
該ベルトが硫黄硬化エラストマー組成物を含み、そして
該エラストマー組成物が
（１）（ａ）天然ゴム  ２５〜１００重量部；及び
（ｂ）ポリクロロプレン、合成ポリイソプレン、エピクロロヒドリン、アクリロニトリルゴム、水素化アクリロニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、１，４−トランス−ポリブタジエン、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、トランス−ポリオクテナマー及びこれらの混合物よりなる群から選択される第２のゴム  ０〜７５重量部
から誘導されるゴム  １００部；
（２）無水マレイン酸のポリブタジエン付加物  全体のゴム１００重量部当たり（ｐｈｒ）１〜３０重量部；及び
（３）エラストマー組成物全体に分布された繊維  ５〜５０ｐｈｒ
を含む、エンドレス伝動ベルトについて開示する。
【０００５】
図１を参照する。図１は、参照番号２０で示す本発明のエンドレス伝動ベルト構造またはベルトを説明する図である。ベルト２０は本技術分野で公知の技術に従って関連溝付きプーリー（sheave）で用いるのに特に適合する。ベルトは工業的用途に特に適している。ベルトは特に、ショートセンター伝動装置、エクササイズ装置、自動車用伝動装置、農業用装置、いわゆるトルク探知伝動装置、様々なベルト張力の衝撃荷重がベルトに課される用途、ベルトが様々な速度で操作される用途、ベルトがその張力制御のためにバネ荷重を受ける用途等における使用に特に適合する。
【０００６】
ベルト２０は、テンション部２１、クッション部２３、及びテンション部２１とクッション部２３との間に配置された負荷部２５を含む。ベルト２０は、伝動面に付着した内側プライまたは内部布帛層（図示されない）を有していてもよい。図１のベルト２０は布帛裏材料２７を有する。布帛裏材料２７は、２方向、不織物、織物または編物布帛でもよい。布帛裏材料２７は、フリクション操作、浸漬、塗布、コーティングまたはラミネートされていてもよい。好ましい布帛層２７は織られていたり、またはラミネートされている。
【０００７】
裏材料層２７上に用いられる布帛は、ナイロン（例えば、ナイロン４，６、ナイロン６，６及びナイロン６）、ポリエステル／レーヨン、コットン（綿）、コットン／レーヨン、ポリエステル、コットン／ポリエステル、ナイロン／ポリエステル、コットン／ナイロン、Lycra（登録商標）（セグメントポリウレタン）、アラミド、レーヨン等を含めた一般的な材料から製造されうる。
【０００８】
負荷部２５は、本技術分野で周知の技術によりエラストマークッションまたはマトリックス３３に適当に埋められている負荷コード３１またはフィラメントの形の負荷手段を有する。コード３１またはフィラメントは公知のかつ本技術分野で用いられるどのような適当な物質でつくられていてもよい。そのような物質の代表例は、アラミド、ガラス繊維、ナイロン、ポリエステル、コットン、鋼、炭素繊維及びポリベンゾオキサゾールである。
【０００９】
テンション部２１及びクッション部２３で用いられるゴム組成物は同じものでも異なるものでもよい。
負荷部２５及び／またはクッション部２３で用いられるエラストマー組成物は１００部のエラストマーを含み、そのうちの２５〜１００重量部は天然ゴムである。２５〜５０重量部が天然ゴムであるのが好ましい。天然ゴムは、リブ付きスモークシート、ペールクレープ、栽培ブラウンクレープ、コムポ（compo）クレープ、薄いブラウンクレープ、厚いブランケットクレープ、フラットバーククレープ及び純粋なスモークブランケットクレープを含めた国際グレードの天然ゴムのいずれでもよい。
【００１０】
残りの第２のゴムはエラストマー組成物の０〜７５重量％である。第２のゴムは、ポリクロロプレン、エピクロロヒドリン、アクリロニトリルゴム、水素添加アクリロニトリルゴム、合成ポリイソプレン、エマルジョン及び／または溶液重合スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、１，４−トランス−ポリブタジエン、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、トランス−ポリオクテナマー、及びこれらの混合物よりなる群から選択される。エラストマー全体１００重量部のうちの７５〜５０重量部が上記の１種以上のゴムであるのが好ましい。ゴムはスチレン−ブタジエンゴムであるのが好ましい。
【００１１】
エラストマー組成物は１〜３０ｐｈｒの無水マレイン酸のポリブタジエン付加物を含有する。５〜１５ｐｈｒで存在するのが好ましい。ポリブタジエンは、１，４−及び１，２−ブタジエン両単位を含むランダムポリブタジエンコポリマーでもよい。１，２−ビニル結合の量は１５〜約９０重量％である。２０〜７０重量％の１，２−ビニル結合が存在するのが好ましい。好ましい付加物は、Ricon Resins社、コロラド州グランド・ジャンクションのスタートマー部門販売の登録商標Ricobondのマレイン酸付加物樹脂である。具体的な例は、Ricobond１７３１（分子量Ｍｎ  約５１００、４５℃での粘度  約５００ポイズ）、Ricobond２０３１（分子量Ｍｎ  約５３００、５５℃での粘度  約１０００ポイズ）、及びRicobond１７５６（分子量Ｍｎ  約１７００、５５℃での粘度  約１４００ポイズ）である。
【００１２】
好ましい態様では、天然ゴムと無水マレイン酸のポリブタジエン付加物との混合物を含有するゴム組成物がベルトのクッション部に用いられる。
エラストマー組成物には全体に繊維またはフロックが分布される。これは、図１に示すように、エラストマーがベルトの負荷部に用いられるときの場合である。エラストマー混合物全体に分布される繊維またはフロックは適当などのような物質でもよく、好ましくは、非金属繊維、例えば、コットン、またはアラミド、ナイロン、ポリエステル、ＰＴＦＥ、繊維ガラス等のような適当な合成材料でできた繊維である。各繊維は、直径０．０００４〜０．０５０インチ（０．０１〜１．３ｍｍ）及び長さ０．００１〜０．５インチ（０．０２５〜１２．５ｍｍ）である。繊維の長さは直径を越えているのが好ましい。繊維は５〜５０ｐｈｒの量で用いられる。繊維は１５〜３０ｐｈｒの量で用いられるのが好ましい。
【００１３】
ベルトコンパウンドにおける繊維の配向は、本技術分野における当業者に公知の方法で行なうことができる。好ましい態様では、繊維はベルト方向に対して横断方向に配向させる。
【００１４】
一般的なカーボンブラックを組成物に存在させてもよい。そのようなカーボンブラックは５〜２５０ｐｈｒの一般的な量で用いられる。カーボンブラックは２０〜１００ｐｈｒの量で用いられるのが好ましい。用いうるカーボンブラックの代表例は、ＡＳＴＭ表示Ｎ１１０、Ｎ１２１、Ｎ２４２、Ｎ２９３、Ｎ２９９、Ｓ３１５、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｍ３３２、Ｎ３３９、Ｎ３４３、Ｎ３４７、Ｎ３５１、Ｎ３５８、Ｎ３７５、Ｎ５５０、Ｎ５８２、Ｎ６３０、Ｎ６２４、Ｎ６５０、Ｎ６６０、Ｎ６８３、Ｎ７５４、Ｎ７６２、Ｎ９０７、Ｎ９０８、Ｎ９９０及びＮ９９１で知られるものである。
【００１５】
ゴム組成物が、ゴム配合分野で一般に知られる方法、例えば、各種成分ゴムを、一般的に用いられる各種添加物、例えば硬化助剤及び加工添加物、例えば油、粘着付与樹脂を含めた樹脂及び可塑剤、充填剤、顔料、脂肪酸、ワックス、酸化防止剤及びオゾン亀裂防止剤と混合するような方法によって配合されることは、本技術分野における当業者には容易に理解されることである。上記の添加物は選択され、そして一般的な量で通常用いられる。
【００１６】
粘着付与樹脂を用いるならば、それらの一般的な量は約０．５〜約１０ｐｈｒ、通常は約１〜約５ｐｈｒである。加工助剤の一般的な量は約１〜約５０ｐｈｒである。そのような加工助剤の例は、ポリエチレングリコール、ナフテン系及び／またはパラフィン系加工油である。酸化防止剤の一般的な量は約１〜約５ｐｈｒである。代表的な酸化防止剤はトリメチル−ジヒドロキノリンである。ステアリン酸のような脂肪酸を用いるならば、それらの一般的な量は約０．５〜約３ｐｈｒである。ワックスの一般的な量は約１〜約５ｐｈｒである。しばしばマイクロクリスタリン及びカルナウバワックスが用いられる。可塑剤を用いるならば、それらの量は１〜１００ｐｈｒである。そのような可塑剤の代表例は、セバシン酸ジオクチル、塩素化パラフィン等である。
【００１７】
各種非カーボンブラック充填剤及び／または強化剤を加えて、本発明の伝動ベルト製造用ゴム組成物の強度及び結合性を増加させうる。強化剤の例はシリカである。シリカは本組成物中に、重量で、ゴム１００部に基づいて、約０〜８０部、好ましくは約１０〜５０部の量で用いうる。
【００１８】
上記の他に、固体無機潤滑剤を天然ゴムとポリブタジエン付加物との混合物に存在させてもよい。そのような潤滑剤の例は、モリブデンジスルフィド、ＰＴＦＥ、モリブデンジセレニド、グラファイト、三酸化アンチモン、タングステンジスルフィド、タルク、雲母、タングステンジセレニド、及びこれらの混合物である。無機潤滑剤を用いるならば、それらの量は一般に１〜２５ｐｈｒである。
【００１９】
ベルトに用いるための天然ゴム含有ゴム組成物は、硫黄加硫剤を必要とする。適した硫黄加硫剤の例は、元素硫黄（遊離硫黄）または硫黄供与加硫剤、例えば二硫化アミン、高分子量ポリスルフィドまたは硫黄オレフィン付加物である。硫黄加硫剤は元素硫黄であるのが好ましい。硫黄加硫剤の量は、ゴム素材の成分及び用いられる硫黄加硫剤の個々の種類による。一般に、硫黄加硫剤の量は約０．１〜約８ｐｈｒであり、約１．５〜約６ｐｈｒが好ましい。
【００２０】
一般的なゴム添加物を本発明のゴム素材に混和させうる。ゴム素材中に一般に用いられる添加物には、非カーボンブラック充填剤、可塑剤、硬化剤、加工油、遅延剤、オゾン亀裂防止剤、酸化防止剤等がある。用いうる非カーボンブラック充填剤の合計量は約１０〜約８０ｐｈｒである。充填剤には、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム及び二酸化チタンが含まれる。好ましい非カーボンブラック充填剤はシリカである。負荷部に用いるとき、可塑剤、油またはそれらの混合物は一般に約２〜約１００ｐｈｒの量で用いられ、約５〜約７０ｐｈｒであるのが好ましい。可塑剤の使用量は望ましい軟化効果により決まる。適した可塑剤の例は、芳香族エキストラクト油、アスファルテンを含めた石油軟化剤、飽和及び不飽和炭化水素及び窒素塩基、コールタール生成物、クマロン−インデン樹脂及びエステル、例えばフタル酸ジブチル及びリン酸トリクレシルである。油の例は、高級芳香族プロセス油、プロセス大豆油及び高級パラフィンプロセス油として一般に公知である。配合の際に用いられる促進剤−活性剤として作用する物質には金属酸化物、例えば酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及びリサージが含まれ、これらは脂肪酸、例えばステアリン酸、オレイン酸、ムラスティック（murastic）酸のような酸性物質と共に用いられる。金属酸化物の量は約１〜約１０ｐｈｒであり、約２〜約８ｐｈｒの範囲が好ましい。用いうる脂肪酸の量は約０．２５〜約５．０ｐｈｒであり、約０．５〜約２ｐｈｒの範囲が好ましい。存在させうる他の一般的なゴム添加物は戻り防止剤である。その例はPerkalink（登録商標）９００及びDuralink（登録商標）HTSである。こられの添加物は一般に０．２５〜１０ｐｈｒの量で存在する。
【００２１】
促進剤を用いて、ゴム素材の加硫に必要な時間及び／または温度を調整しうる。本技術分野における当業者には公知のように、単一促進剤を用いてもよく、その量は約０．２〜約３．０ｐｈｒである。あるいは、一般により多量（０．３〜約３．０ｐｈｒ）に用いられる第１促進剤及び一般により少量（０．０５〜約１．５０ｐｈｒ）で用いられる第２促進剤からなる２種以上の促進剤の組み合わせを、活性化及びゴム素材の性質の改善のために用いうる。これらの促進剤の組み合わせは最終の性質に相乗効果もたらすことが知られており、いずれかの促進剤単独の使用で得られるものよりいくらかすぐれている。遅延作用促進剤の使用も公知であり、これらは通常の加工温度では影響を受けず、通常の加硫温度で満足な硬化をもたらす。適したタイプの促進剤には、アミン類、ジスルフィド類、グアニジン類、チオ尿素類、チアゾール類、チウラム類、スルフェンアミド類、ジチオカルバメート類及びキサンテート類が含まれる。適した化合物の具体例は、ジエチル−ジチオカルバミン酸亜鉛、４，４′−ジチオジモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｓ−ｔ−ブチルスルフェニルジチオカルバメート、テトラメチルチウラムジスルフィド、２，２′−ジベンゾチアジルジスルフィド、ブチルアルデヒドアニリンメルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドである。促進剤はスルフェンアミドであるのが好ましい。
【００２２】
スコーチ防止剤として公知の種類の配合物質が一般に用いられる。無水フタル酸、サリチル酸、酢酸ナトリウム及びＮ−シクロヘキシルチオフタルイミドが公知の防止剤である。防止剤は一般に、約０．１〜約０．５ｐｈｒの量で用いられる。
【００２３】
予備成形フェノール−ホルムアルデヒドタイプ樹脂をゴム素材に用いてもよく、約１．０〜約５．０ｐｈｒの量で一般に存在し、約１．５〜約３．５ｐｈｒが好ましい。
【００２４】
一般に、酸化防止剤及びときにはオゾン亀裂防止剤（以後劣化防止剤と呼ぶ）をゴム素材に加える。代表的な劣化防止剤は、モノフェノール、ビスフェノール、チオビスフェノール、ポリフェノール、ヒドロキノン誘導体、ホスファイト、チオエステル、ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジフェニルアミン及び他のジアリールアミン誘導体、パラ−フェニレンジアミン、キノリン、及びこれらの混合物である。そのような劣化防止剤の具体例は、The Vanderbilt Rubber Handbook (1990)、pp.282-286 に開示されている。劣化防止剤は約０．２５〜約５．０ｐｈｒの量で一般に用いられ、約１．０〜約３．０ｐｈｒが好ましい。
【００２５】
ゴム組成物の混合は、ゴム混合分野における当業者に公知の方法で行なうことができる。例えば、成分は少なくとも２段階、すなわち、少なくとも１つのノンプロダクティブ段階、そしてその後のプロダクティブ混合段階によって一般に混合される。硫黄加硫剤を含めた最終硬化剤は、「プロダクティブ」混合段階と一般に呼ばれる最終段階で一般に混合され、この段階では、混合は一般に前のノンプロダクティブ混合段階よりも低い温度、すなわち最終温度で行なわれる。ゴム及び高分子量樹脂は１つ以上のノンプロダクティブ混合段階で混合される。「ノンプロダクティブ」及び「プロダクティブ」混合段階という用語は、ゴム混合分野における当業者には周知である。
【００２６】
ベルトに用いられる組成物の加硫は約１００〜２００℃の一般的な温度で一般に行われる。加硫は、約１１０〜１８０℃の温度で行なわれるのが好ましい。プレスまたは型の中で加熱したり、過熱蒸気もしくは熱風でまたは塩浴中での加熱のような、どのような有用な加硫プロセスも用いうる。
【００２７】
本技術分野における当業者に公知のように、伝動ベルトはドラム装置上で組み立てうる。まず、裏材料をドラムにシートとして施す。次に、テンション部をシートとして施し、そしてドラムにコードまたは引っ張り部材をらせん状に進め（負荷部）。その後、クッション部、次いで布帛を施す。集成ラミネートまたはスラブを次にドラムから取り出し、型の中に置き、本技術分野における当業者に公知の方法で硬化し、ベルトにカットする。
【００２８】
次の実施例において、物理試験を未硬化及び成形コンパウンドについて行なった。加硫ゴムの性質は次の試験プロトコルに従って測定した：ＡＳＴＭ  Ｄ５２８９−９５によるＭＤＲ；ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０−９７による硬度；ＡＳＴＭ  Ｄ２９７−９３による比重；ＡＳＴＭ  Ｄ６２４−９８による引裂きダイＣ強度；ＡＳＴＭ  Ｄ４１２−９８ａによる引張り特性；ベルトの繊維添加を適応させるためにグリップ分離率が６インチ／分であるように変更したもの（米国特許第５，６１０，２１７号参照）；及びＡＳＴＭ  Ｄ５９９２−９６による動的試験データ。繊維配向は、縦方向の物理的性質対横方向（縦方向に対して垂直な方向）の物理的性質の比によって調べた。
【００２９】
【実施例】
この実施例では、無水マレイン酸のポリブタジエン付加物を、ベルトの負荷部に用いるのに特に適したゴムコンパウンド中で評価した。
【００３０】
表１に示す物質を含有するゴム組成物は、２つの別の添加（混合）段階（すなわち、１つのノンプロダクティブ混合段階及び１つのプロダクティブ混合段階）を用いて、ＢＲバンバリー（登録商標）ミキサー中で製造した。
【００３１】
ゴム組成物はここでは試料１〜３である。ここでは、試料１及び２は本発明の代表例であり、試料３は対照である。
試料は約３０分間、約１５１℃で硬化した。動的性質について試験する試料は、さらに１５分間硬化した。
【００３２】
表２に、硬化試料１〜３の挙動及び物理的性質を示す。
【００３３】
【表１】
0003993766.tif 000002
【００３４】
１  Pliofex（登録商標）１５０２の名称でグットイヤー・タイヤ＆ラバー社から商業的に入手しうるエマルジョン重合スチレンブタジエンゴム
２  Ricobond１７３１
３  パラフェニレンジアミンタイプ
４  フレキシス（Flexsys）社から商業的に入手しうるPerkalink（登録商標）９００
５  Ｍ８１０３５の名称でビクター・ゲルブ（Victor Gelb）社から商業的に入手しうる.刻んだ４ｍｍポリエステル繊維
【００３５】
【表２】
0003993766.tif 000003
【００３６】
0003993766.tif 000004
【００３７】
0003993766.tif 000005
【００３８】
上記のデータから、試料１及び２を用いると、対照試料３の使用に比べて、改善された性質を有する単一Ｖ型溝付き伝動ベルトが得られることが分かる。例えば、動的剛性は、この値が高いほど、ベルトがプーリーで裏返しになるときの抵抗がより高くなるので、より高い値が望ましい。試料１及び２の動的剛性値を見ると、対照に比べてより高い値が得られることが分かる。コンパウンドのベルトにおける使用についての評価で重要な他の性質はタンデルタである。タンデルタは動応力の際に増大する内部熱の尺度である。都合の悪いことには、動的剛性が上昇すると、タンデルタ値は一般に高くなり、このことは、コンパウンドが動応力の際に熱くなることを示す。従って、動的剛性を高めるならば、タンデルタは同じかまたはより低い値であるのが望ましい。本発明では、動的剛性値が上昇しても、試料１及び２のタンデルタ値のほどんどは対照より低い。低い伸びモジュラス値（５〜２０％モジュラス値）はベルトの耐久性を示すと考えられる。対照試料３と比較して本発明でより高いモジュラス値が得られることは、本発明のベルトの耐久性が改善されたことを示している。
【００３９】
本発明の態様例及び実施方法を説明及び記載してきたが、本発明を請求の範囲内で様々に変更及び実施しうることは無論のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンドレス伝動ベルトの１つの態様を示す部分断面透視図である。
【符号の説明】
２０  ベルト
２１  テンション部
２３  クッション部
２５  負荷部
２７  布帛裏材料
３１  負荷コード
３３  エラストマークッション
【図１】
0003993766.tif 000006