JP2002088195A - ゴム架橋組成物及びこれを用いた動力伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘着摩耗抑制効果の高いクロロプレンゴム架
橋組成物及びこれを用いた動力伝動ベルトを提供する。 【解決手段】 クロロプレンゴムを主材としたゴム架橋
組成物において、クロロプレンゴム１００重量部に対し
て、架橋剤として金属酸化物及び有機過酸化物を配合
し、該架橋物の１５０°ＣにおけるＥ’が５ＭＰａ以
上、ｔａｎδが０．０４以下であるゴム架橋組成物及び
これを用いた動力伝動ベルトを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロロプレンゴムを
主材としたゴム架橋組成物及びこれを用いた動力伝動ベ
ルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴム工業分野、なかでも自動車用
部品の高機能、高性能化に伴って、厳しい使用環境にも
耐えうるゴム製品が望まれている。ゴム製品は、原料ゴ
ムの選定及び配合剤の組み合わせによりその特性が定ま
る。なかでもゴム架橋物の物性には網目鎖密度や架橋構
造が密接に関係することから、架橋にかかる配合剤の選
定は設計上重要な位置を占める。

【０００３】ベルトの素材用のゴムとして用いられる代
表的なものとして、クロロプレンゴムがある。クロロプ
レンゴムは２−クロロブタジエンのホモポリマーであっ
て、側鎖のＣｌに基づく、耐熱性、耐オゾン性、耐候
性、耐油性、耐薬品性などの面で一様に優れた性質を有
しており、幅広い用途に使用されている。

【０００４】クロロプレンゴムの架橋は、金属酸化物及
び加硫促進剤の併用が一般である。金属酸化物による架
橋は、ゴム分子鎖中の官能基と金属酸化物の反応により
イオン結合した架橋物を与えるが、該架橋物をベルトに
使用した際、プーリとの摩擦により粘着摩耗が発生し易
いといった問題があった。この粘着摩耗を防止する為に
は、架橋密度を高く設定することが考えられるが、この
加硫系では加硫促進剤を更に加えても架橋密度や力学物
性は大きく変化せず、また加硫促進剤の大量配合はブル
ームを引き起こすといった問題もあった。またカーボン
ブラックなどの補強性充填材の配合により弾性をあげる
ことも考えられるが、クロロプレンゴムのような伸張結
晶性を示すゴムは、結晶部分が補強剤の役割を担うため
に効果は小さい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら上記知見を踏ま
え鋭意研究を重ねた結果、クロロプレンゴムに少なくと
も金属酸化物及び有機過酸化物を併用した加硫系で、１
５０°ＣにおけるＥ’を５ＭＰａ以上、ｔａｎδを０．
０４以下に調節することで、粘着摩耗を抑制できること
が判明した。該クロロプレンゴムは、金属酸化物架橋に
よるイオン結合架橋鎖と、有機過酸化物架橋によるＣ−
Ｃ結合架橋鎖からなる架橋構造を有するゴム架橋組成物
であって、この架橋系によるゴム組成物の上記物性値を
調節することで粘着摩耗を防止し、特に伝動等に用いら
れるベルトにおいて、走行時の発音対策に有効であるこ
とを見出した。また、更に有機過酸化物の配合量をクロ
ロプレンゴム１００重量部に対して、０．２５〜１重量
部とすることで、動的疲労性や屈曲疲労性等の機械的物
性を極端に低下させることなく粘着摩耗を抑制できると
いう効果も見出したるものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１の
発明では、クロロプレンゴムを主材ゴムとしたゴム架橋
組成物において、架橋剤として金属酸化物と有機過酸化
物を併用し、ゴム架橋組成物の１５０°ＣにおけるＥ’
が５ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４以下であるゴム組
成物にある。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のゴ
ム組成物において、クロロプレンゴム１００重量部に対
して、有機過酸化物が０．２５〜１重量部配合されたゴ
ム組成物にある。有機過酸化物の配合量を該範囲とする
ことで、動的疲労性や耐屈曲疲労性等の機械的物性を極
端に低下させることなく粘着摩耗を抑制できる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のゴム組成物をその構造に有する動力伝動ベルトに
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】クロロプレンゴムは、硫黄変性タ
イプもしくは非硫黄変性タイプに大別できるが、本発明
は特に規定するものではない。

【００１０】本発明において、架橋剤は金属酸化物及び
有機過酸化物を併用する。金属酸化物としては、例えば
酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等が例示
でき、その添加量としては１〜１５重量部が好ましい。
上記金属酸化物は１種を単独で用いたりまたは２種以上
を併用することが可能であるが、なかでも酸化亜鉛と酸
化マグネシウムとの併用が好ましく用いられる。

【００１１】有機過酸化物としては、具体的には、ジ−
ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、
ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチル
ペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、
２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキ
シ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−
ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロ
キシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル
−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブ
チルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−
エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。その配合
量は、好ましくはクロロプレンゴム１００重量部に対し
て０．２５〜１重量部とする。０．２５重量部未満であ
ると有機過酸化物による架橋が十分に行われないために
粘着摩耗抑制効果が低く、また１重量部を超えると動的
疲労性及び屈曲疲労性といった機械的物性が極端に低下
する。

【００１２】尚、架橋効率を高める為に、例えばチアゾ
ール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤
を配合することが可能である。チアゾール系加硫促進剤
としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、
２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスル
フィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等が
あり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラ
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、テトラエチルチウラム・ジスルフィ
ド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル− Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウ
ラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系
加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２
−ベンゾチアジルスルフェンアミド、、Ｎ，Ｎ’−シク
ロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等が
ある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミ
ド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫
促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わ
せで使用してもよい。

【００１３】尚、本発明のゴム架橋組成物には、ゴムに
通常使用できる短繊維、充填剤、軟化剤、可塑剤、老化
防止剤、加硫助剤、そして硫黄等の配合剤が添加混合さ
れる。

【００１４】充填剤としては、シリカ、クレー、炭酸カ
ルシウム等の無機充填剤及びカーボンブラック、樹脂、
コルク粉等の有機充填剤がある。

【００１５】短繊維としては、ポリエステル、ポリアミ
ド、アラミド、ビニロン、綿等の有機繊維が使用され
る。好ましくは、その長さは２〜１０ｍｍであり、また
添加量はゴム１００重量部に対して２〜３０重量部であ
る。

【００１６】軟化剤、可塑剤としては、鉱物油系オイ
ル、植物油系オイル、合成軟化剤、合成可塑剤等があ
り、具体的には例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、
ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジ
オクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオ
クチルセバケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリク
レジルホスフェート等のホスフェートなどが例示され
る。このうち１種または２種以上使用することができ
る。

【００１７】前記各成分を混合する方法としては、例え
ばバンバリーミキサー、ロール、ニーダー、そして押出
機等限定するものでなく、適宜公知の手段、方法によっ
て混練することができる。また加硫方法も限定されるも
のでなく、モールド加熱、熱空気加熱、回転ドラム式加
硫機、射出成形機等の加硫装置を用いた公知の手段で加
硫される。

【００１８】尚、ゴムは粘弾性体であって、変形により
エネルギーを与えると、一部は弾性エネルギーとして貯
蔵され、一部は粘性エネルギーとして熱になって散逸す
る。ゴムの運動性はこの弾性エネルギーと粘性エネルギ
ーから推測することが可能であって、本発明では該物性
に係るパラメーターを特定の範囲に設定することで、粘
着摩耗を防止できることを見出したるものである。具体
的に述べると、本発明にかかるゴム架橋組成物は１５０
°ＣでのＥ’を５ＭＰａ以上、ｔａｎδを０．０４以下
という物性を有するものである。本発明で述べるＥ'と
ｔａｎδは、共にゴムの粘弾性に関連するパラメーター
であって、Ｅ'とは、貯蔵弾性率と呼ばれ、ゴム組成物
に加えられる機械的エネルギーの貯蔵され易さを表すも
のである。またｔａｎδとは、損失係数と呼ばれる損失
弾性率にかかる係数であって、ゴム組成物に加えられる
機械的エネルギーの熱としての散逸され易さを示すもの
である。つまりＥ'がより高く、ｔａｎδがより低い方
が粘着摩耗が起きにくいと考えられる。尚、Ｅ’が３０
ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０１以下となると、架橋組
成物の機械的物性の低下が見られるので好ましくない。

【００１９】尚、上記測定はゴムがプラトー領域にある
温度で測定することが好ましい。プラトー領域とは、ゴ
ム状領域といわれてるものであり、主鎖のミクロブラウ
ン運動が活発となり、様々な分子形態をとり得る液体に
近い運動状態にあって、ゴムの分子運動性にかかるパラ
メーターを正確に評価することが容易になる領域であ
る。配合等によりその値は異なるが、クロロプレンゴム
では一般的に７０〜２００°Ｃであって、本発明では１
５０°Ｃを測定基準温度とするものである。

【００２０】上記クロロプレンゴム架橋組成物は、摩擦
を繰り返し受けるような動力伝動ベルトにおいて、具体
的には摩擦伝動するＶリブドベルトやＶベルトにおい
て、プーリと常時接触する圧縮ゴム層に用いることが望
ましい。動力伝動ベルトの一例として、上記クロロプレ
ンゴム組成物を用いたＶリブドベルトの断面図を図１に
示す。このＶリブドベルト１は、ポリエステル繊維、ア
ラミド繊維、ガラス繊維を素材とする高強度且つ低伸度
のコードよりなる心線３を接着ゴム層２中にベルト長さ
方向に沿って埋設し、その下側に弾性体層である圧縮ゴ
ム層４を具備している。この圧縮ゴム層４には、ベルト
長手方向に延びる断面略逆台形状の複数のリブが設けら
れ、またベルト背面にはゴム付帆布６が設けられてい
る。

【００２１】前記圧縮ゴム層４は、クロロプレンゴムを
主材ゴムとしたゴム架橋組成物であって、少なくとも架
橋剤として金属酸化物及び有機過酸化物が配合されてお
り、１５０°Ｃにおける動的粘弾性測定によるＥ’が５
ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４以下である動力伝動ベ
ルトにあり、粘着摩耗を抑制し、走行時の騒音を減少さ
せた摩擦伝動ベルトを提供することができる。

【００２２】Ｖリブドベルト１の製造方法の一例は以下
の通りである。まず、円筒状の成形ドラムの周面に１〜
複数枚のゴム付帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、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
に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た後、これを
加硫して加硫スリーブにする。次に、加硫スリーブを駆
動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行さ
せ、更に回転させた研削ホイールを走行中の加硫スリー
ブに当接するように移動して加硫スリーブの圧縮ゴム層
表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研削する。
このようにして得られた加硫スリーブを駆動ロールと従
動ロールから取り外し、該加硫スリーブを他の駆動ロー
ルと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって
所定の幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例１〜５、比較例１〜３ 表１に示す割合の各配合成分をバンバリーミキサーで混
練し、オープンロールで３回薄通しを行った後、１５３
°Ｃで３０分間加硫した。得られた加硫ゴムについて、
ＤＭＳ測定モジュール２１０型（セイコーインスツルメ
ント社製）を用いて動的粘弾性測定を行った。長さ４０
ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍの加硫ゴム試料を準備し、
温度１５０°Ｃ、振幅１０μｍ、周波数１０Ｈｚの測定
条件でＥ’及びｔａｎδを測定した。結果を表１に併記
する。

【００２４】次に得られた加硫ゴムについて、各種物性
を調べた。膨潤試験として、各々のサンプルの体積膨潤
率を測定した。まず加硫ゴムシートを１０ｍｍ×５ｍｍ
×２ｍｍの小片に切り取り、トルエンに３日間浸漬させ
平行膨潤させた後、試料の重量、比重を測定して体積膨
潤率を算出した。また、低伸張応力試験として、加硫ゴ
ムを長さ ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍのサンプルを
準備し、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎで低伸張応力を測
定した。

【００２５】引張試験としては、ＪＩＳ Ｋ６２５１
（試料形状 ＪＩＳ ３号ダンベル）に従い、引張速度
５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張強度及び破断伸度を測
定した。またＪＩＳ Ｋ６２６２に従い圧縮歪試験を行
い、圧縮歪率を測定した。上記結果を同じく表１に示
す。

【００２６】

【表１】

【００２７】また、上記各種物性測定結果のうち、パー
オキサイドの添加量とＥ'、ｔａｎδ及び引張り強度、
破断伸度との関係を図２〜５に示す。

【００２８】この結果、架橋剤として有機過酸化物と金
属酸化物を配合した実施例のゴム架橋組成物は、１５０
°ＣにおけるＥ’が５ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４
以下の数値を示し、なかでも体積膨潤率が低い、つまり
架橋密度が高い程、粘着摩耗抑制効果が高いことが判明
した。一方、架橋剤として金属酸化物を配合した比較例
１のゴム架橋組成物に比べ、金属酸化物と加硫促進剤を
配合した比較例２，３のゴム架橋組成物は、体積膨潤率
が低い、つまり架橋密度が高いことが判るが、共に粘着
摩耗抑制効果は顕著ではない。また、実施例２と比較例
３では架橋密度の評価となる体積膨潤率が等しく、架橋
密度が等しいと考えられるが、１５０°ＣにおけるＥ’
が５ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４以下であるゴム組
成物を提供できるのは金属酸化物及び有機過酸化物を配
合した実施例２である。つまり粘着摩耗抑制には、架橋
密度以外にも架橋構造が密接に関係していると考えられ
る。

【００２９】また、図２〜５から、有機過酸化物を１重
量部より多く配合すると、粘着摩耗抑制効果は高いもの
の、過度の架橋により引張強度、破断伸度が急激に低下
し、動的疲労性、耐屈曲疲労性等の機械的物性の低下が
見られることが判る。また０．２５重量部未満の配合で
は、粘着摩耗抑制効果は不十分であると推察される。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、クロロプレンゴムを主材
ゴムとし、架橋剤として金属酸化物と有機過酸化物を併
用して、ゴム架橋組成物の１５０°ＣにおけるＥ’が５
ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４以下である粘着摩耗抑
制効果に優れたゴム架橋組成物及びこれを用いた動力伝
動ベルトを提供することが可能であると共に、有機過酸
化物の配合量を０．２５〜１重量部とすることで粘着摩
耗抑制効果が高く、且つ、機械的物性にも優れたゴム架
橋組成物及びこれを用いた動力伝動ベルトを提供するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るゴム架橋組成物を用いたＶリブド
ベルトである。

【図２】パーオキサイドの添加量と引張強度及びＥ’の
関係を示す図である。

【図３】パーオキサイドの添加量と引張強度及びｔａｎ
δの関係を示す図である。

【図４】パーオキサイドの添加量と破断伸度及びＥ’の
関係を示す図である。

【図５】パーオキサイドの添加量と破断伸度及びｔａｎ
δの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ Ｖリブドベルト ２ 接着ゴム層 ３ 心線 ４ 圧縮ゴム層 ６ ゴム付帆布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC091 DE076 DE086 DE106 EK037 EK057 EK087 FD010 FD020 FD146 FD147 FD150

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロロプレンゴムを主材ゴムとしたゴム
   架橋組成物であって、架橋剤として金属酸化物と有機過
   酸化物を併用し、ゴム架橋組成物の１５０°Ｃにおける
   Ｅ’が５ＭＰａ以上、ｔａｎδが０．０４以下であるこ
   とを特徴とするゴム架橋組成物。
2. 【請求項２】 クロロプレンゴム１００重量部に対し
   て、有機過酸化物が０．２５〜１重量部配合されている
   請求項１記載のゴム架橋組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のゴム架橋組成物を
   その構造に有することを特徴とする動力伝動ベルト。