JP3698625B2 - 伝動ベルト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エチレン−α−オレフィンエラストマーをベルト本体の構成部材とする伝動ベルトに関する。より詳しくは、良好な加工性（ロール加工性、シート間タック性、シートハンドリング性）をもつエチレン−α−オレフィンエラストマーのゴム組成物によりベルト本体が形成され、走行耐久性に優れる伝動ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業的に使用されているエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）が挙げられる。これらのポリマーは、耐熱性・耐寒性・耐オゾン性に優れ、比較的安価なポリマーで、また、充填剤の高充填が可能であり、更にハロゲン系元素を含まない為、環境に対しての負荷が小さい等の理由で、ルーフィング材・ホース・ガスケット・ウェザーストリップ等の多くの用途で使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、−般的に、これらの用途は、繰り返し歪みのかからない静的なものであるため、加硫ゴムの耐クラック性（耐疲労性）、耐摩耗性及び低発熱性といった特性が重要とされない。従って、これらの用途に用いられるゴム組成物は一般的にオイル・充填材を多く配合した高充填配合であり、それをそのまま伝動ベルトの様な動的な力学刺激が負荷される用途に用いたのでは上記諸特性が著しく劣るものとなり、ベルトの耐久性に関して実用に耐えないという問題がある。これに対し、ゴム組成物中のゴム成分を多くした低充填配合を適用すると上記諸特性は改善されるものの、未加硫時のゴム組成物の加工性（ロール加工性・シート間タック性・シートハンドリング性）が著しく悪くなるという問題が生じる。Ｖリブドベルトのようにベルト幅方向の高弾性率とベルト長さ方向の耐屈曲性とが要求される場合、ベルトを構成するゴム組成物は弾性率に異方性を持たせるようにして短繊維補強することが一般的に行われているが、特に、短繊維を配合したゴム組成物の加工性は著しく劣悪となる。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な加工性を有するエチレン−α−オレフィンエラストマーのゴム組成物によりベルト本体が形成され、走行耐久性に優れる伝動ベルトを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、伝動ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物の原料ゴムとして、所定量のエチレン成分を有する高分子量成分及び低分子量成分をそれぞれ所定量含有し、また、ムーニー粘度が所定値以下であるエチレン−α−オレフィンエラストマーを用いるようにしたものである。
【０００６】
具体的には、本発明は、
エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物によりベルト本体が形成された伝動ベルトであって、
上記原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーは、分子量が１０6以上で且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％含有すると共に、分子量が１０5以下で且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％含有し、且つムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下であることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、原料ゴムの構造分布が適切なものとされるので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【０００８】
すなわち、分子量１０6以上の高分子量成分の含有量が１２質量％より大きくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の粘度が高くなり、ロール加工性等が著しく悪くなる。他方、７質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸びや切断が起こると同時にベルト成形後の加硫ゴムとしても力学強度が低くなり、ベルトの走行耐久性が劣悪なものとなる。
【０００９】
また、分子量１０5以下の低分子量成分の含有量が６０質量％より大きくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸び、切断が起こると同時に加硫ゴムとしても力学強度が低くなり、ベルトの走行耐久性が劣悪なものとなる。他方、２６質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の粘度が高くなり、ロール加工性等が著しく悪くなると共に未加硫ゴムのタックが小さくなりベルト成形が困難になる。
【００１０】
そして、高分子量成分のエチレン含量が６５質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸び、切断が起こることとなる。
【００１１】
また、低分子量成分のエチレン含量が６０質量％より大きくなると、エラストマーの結晶化度が高くなるため、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のタックが低くなり、ベルト成形性が悪くなることに加え、低温雰囲気下ではベルト本体が結晶化して剛直になる為、ベルトの耐寒性が悪くなる。かかる観点より、低分子量成分のエチレン含量は５５質量％以下であることがより好ましい。
【００１２】
そして、ムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）より高くなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性が悪くなりと共に、タックが小さくなる為、ベルトの成形加工性が悪くなることとなる。
【００１３】
ここで、原料ゴムをなすエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンコポリマー（以後「ＥＰＭ」と称する）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（以後「ＥＰＤＭ」と称する）、エチレンオクテンコポリマーを挙げることができる。中でも、ＥＰＤＭが好適に使用される。
【００１４】
また、エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物は、ナイロン繊維やアラミド繊維等の短繊維を含有するものであってもよい。かかる構成によれば、ムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さくなり、短繊維の切断が起こりにくくなる。従って、Ｖリブドベルトのリブゴム層をそれで構成するような場合、短繊維の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなる。
【００１５】
さらに、本発明である伝動ベルトとしては、特にその種類が限定されるものではなく、Ｖベルト、Ｖリブドベルト、歯付ベルト、平ベルト等を挙げることができる。そして、歯付ベルトの場合、歯部のせん断強度が高いものを得ることができる。その理由は明らかではないが、未加硫ゴム組成物が高エチレン結晶性成分と非晶性成分との両方を含み且つ流動性に優れることから、心線や帆布の被覆ゴムに用いる糊ゴムの組成分布及び結晶性の相異に関わらず、それらの被覆ゴムと良好な相溶性を示し、帆布と心線とにゴム組成物が強固に密着するためであると考えられる。
【００１６】
なお、原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーの分子量分布及びエチレン含量を共に広い分布のものとするには、高分子量でかつエチレン結晶性の高いポリマーと、液状ポリマーの様に低分子量でエチレン結晶性のないポリマーとをブレンドすればよい。また、同様な構造分布を持つ原料ゴムは、溶液重合後、乾燥する前に、上記２種類のゴム溶液を混合する溶液混合法によっても作成することができる。さらに、２段階重合法によっても上記の２種類のポリマーが混合された構造分布もつ原料ゴムを作成することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原料ゴムの構造分布が適切なものとされるので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＢを示す。このＶリブドベルトＢは、接着ゴム層１１とその下面側のリブゴム層１２とによりベルト本体１３が形成されており、ベルトの背面側となる接着ゴム層１１上面側には背面帆布１４が貼付され、また、リブゴム層１２底面側にはそれぞれベルト長さ方向に延びるように複数条のリブ１２ａ，１２ａ，１２ａがベルト幅方向に所定ピッチで設けられている。そして、接着ゴム層１１のベルト厚み方向中心には、略ベルト長さ方向に延びる心線１５がベルト幅方向にピッチを形成して螺旋状に設けられている。
【００２０】
接着ゴム層１１は、ＥＰＤＭゴム組成物からなる。その原料ゴムであるＥＰＤＭは、分子量が１０6以上であり且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％と、分子量が１０5以下であり且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％とをそれぞれ含有すると共に、ムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下のものが用いられている。
【００２１】
リブゴム層１２もまた、接着ゴム層１１と同構成のＥＰＤＭを原料ゴムとするＥＰＤＭゴム組成物からなり、ベルト幅方向の弾性率を向上させるべくベルト幅方向に配向したナイロン繊維、アラミド繊維等の短繊維１２ｂ，１２ｂ，…が混入されている。
【００２２】
背面帆布１４は、ナイロン、綿等の織布からなり、ベルト成形前に接着ゴムを溶剤に溶かしたゴム糊等による接着処理が施されたものである。
【００２３】
心線１５は、ポリエステル繊維、ポリエチレン−２，６−ナフタレートポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維又はアラミド繊維等の撚り糸からなり、ベルト成形前にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）等による接着処理が施されたものである。
【００２４】
以上のような構成のＶリブドベルトＢによれば、ベルト本体１３を構成する原料ゴムの構造分布が適切なものとされているので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【００２５】
また、リブゴム層１２には短繊維１２ｂ，１２ｂ，…が含まれているものの、原料ゴムのムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さく、短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の切断が起こりにくくなり、短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなる。
【００２６】
なお、上記実施形態ではＶリブドベルトＢとしたが、特にこれに限定されるものではなく、歯付ベルト、Ｖベルト、平ベルト等であってもよい。
【００２７】
また、上記実施形態ではベルト本体１３をＥＰＤＭで形成したが、特にこれに限定されるものではなく、ＥＰＭ、エチレンオクテンコポリマー等の他のエチレン−α−オレフィンエラストマーであってもよい。
【００２８】
【実施例】
（試験評価サンプル）
表１に示すＥＰＤＭポリマー１〜５を用い、表２に示す配合を基本配合として以下の各例の未加硫ゴム組成物を調製した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
−例１−
ポリマー１を原料ゴムとし、基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して５０、オイルを１０とした未加硫ゴム組成物を例１とした。
【００３２】
−例２−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２とした。
【００３３】
−例３−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３とした。
【００３４】
−例４−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例４とした。
【００３５】
−例５−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例５とした。
【００３６】
−例６−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例６とした。
【００３７】
−例７−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝４０／６０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例７とした。
【００３８】
−例８−
ポリマー２を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例８とした。
【００３９】
−例９−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例９とした。
【００４０】
−例１０−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１０とした。
【００４１】
−例１１−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１１とした。
【００４２】
−例１２−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１２とした。
【００４３】
−例１３−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１３とした。
【００４４】
−例１４−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝４０／６０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１４とした。
【００４５】
−例１５−
ポリマー３を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１５とした。
【００４６】
−例１６−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１６とした。
【００４７】
−例１７−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１７とした。
【００４８】
−例１８−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１８とした。
【００４９】
−例１９−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１９とした。
【００５０】
−例２０−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２０とした。
【００５１】
−例２１−
例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を新たに例２１とした。
【００５２】
−例２２−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２２とした。
【００５３】
−例２３−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２３とした。
【００５４】
−例２４−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２４とした。
【００５５】
−例２５−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２５とした。
【００５６】
−例２６−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２６とした。
【００５７】
−例２７−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝３０／７０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２７とした。
【００５８】
−例２８−
ポリマー４を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２８とした。
【００５９】
−例２９−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２９とした。
【００６０】
−例３０−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例２と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３０とした。
【００６１】
−例３１−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例８と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３１とした。
【００６２】
−例３２−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例９と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３２とした。
【００６３】
（試験評価方法）
＜原料ゴムの評価＞
−分子量分布−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物に用いた原料ゴムの分子量分布を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析（ＧＰＣ）により計測した。
【００６４】
まず、分子量既知の標準ポリスチレンを使用して分子量と溶離体積（Elution Volume）との相関図校正曲線を作成した。この時のポリスチレン濃度は０．０２質量％とした。
【００６５】
次に、各原料ゴムのＧＰＣ測定用の試料を作成した。具体的には、濃度が０．１質量％になるように原料ゴムをＯ−ジクロルベンゼンに溶解し、それに老化防止剤２，６−ジ-ｔｅｒｔ-ブチル-Ｐ-クレゾールを０．１質量％添加した後、その溶液を１３５℃に加温して原料ゴムを完全に溶解させた。
【００６６】
次いで、作成した各原料ゴムの溶液試料をＧＰＣ分析装置（Ｗａｔｅｒｓ社製１５０Ｃ）にセットし、ＧＰＣ測定法により各原料ゴムのＧＰＣパターンをとった。このとき用いたカラムは、高温タイプのものであり、カラムの総理論段数は１００００〜２００００であった。また、測定に用いた溶液試料の量は０．５ｍｌ、測定温度は１３５℃、そして、流速は１ｍｌ／ｍｉｎとした。
【００６７】
続いて、分子量既知の標準ポリスチレンを使用して作成した分子量と溶離体積（Elution Volume）との相関図校正曲線により、各原料ゴムのポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）を算出した。
【００６８】
そして、各原料ゴムに含まれる分子量が１０6以上である高分子量成分及び分子量が１０5以下である低分子量成分のそれぞれの成分量を以下のようにして求めた。図２は、上記の方法により得た相関図校正曲線と原料ゴムのＧＰＣパターンとより求めた分子量分布曲線を模式的に示したものであるが、各原料ゴムの分子量分布曲線より、図２に示すように、分子量１０6以上の部分の面積Ａと、分子量１０5以下の部分の面積Ｂとを求め、面積Ａ，Ｂの全分布曲線面積に対する百分率をそれぞれの成分の成分量とした（次式参照）。
【００６９】
分子量106以上の高分子量成分の成分量(％)＝Ａ／（全分布曲線面積）×100
分子量105以下の低分子量成分の成分量(％)＝Ｂ／（全分布曲線面積）×100。
【００７０】
−ムーニー粘度−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物に用いた原料ゴムのムーニー粘度を、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、Ｌ型ローラ、１００℃、余熱時間１分及び回転時間４分での値として求めた。
【００７１】
＜未加硫ゴム組成物の加工性評価＞
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物のロール加工性、成形時シート間タック性及びシートハンドリング性についての試験評価を行った。
【００７２】
−ロール加工性−
１０インチロール（回転比：フロントロール／バックロール＝１／１．１５）のロール温度を８０℃及びロール間隔を５ｍｍにそれぞれ設定し、そのロールに１００℃に加熱した未加硫ゴム組成物を投入し、そのときの未加硫ゴム組成物の挙動から以下のようなロール加工性の分類を行った。すなわち、ゴムが自然にロールに巻き付き、バギングが起こらないものを「Ｇｏｏｄ」、ロール間隔が５ｍｍでは、ゴムがロールに巻き付かず、パギングが起こるが、ロール間隔を３ｍｍにすると、ゴムがロールに巻き付き、バギングが起こらないものを「Ｆａｉｒ」、ロール間隔を３ｍｍにしてもロールに巻き付かず、バギングが起こるものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７３】
−成形時シート間タック性−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物をシート状に加工し、これをマンドレルに巻き付ける際の挙動から以下のような成形時シート間タック性の分類を行った。すなわち、シート巻き終わりに圧力を付与するだけでシートは剥がれず、容易に成形できたものを「Ｇｏｏｄ」、シート巻き終わりに圧力を付与してもシートは密着せず、成形が困難であったものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７４】
−シートハンドリング性−
ベルト成形時に未加硫ゴム組成物シートをマンドレルに巻き付ける際の挙動から以下のようなシートハンドリング性の分類を行った。すなわち、ベルト成形時にシートの伸びは小さく、シートの破損は起こらないものを「Ｇｏｏｄ」、ベルト成形時にシートの伸びによる厚みの不均一化が起こり、シートが部分的に破損するものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７５】
＜ベルト評価＞
−Ｖリブドベルトの評価−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物をリブゴム層に適用したＶリブドベルトを作成した。なお、帆布はナイロン繊維製のものを、心線はポリエステル繊維製のものをそれぞれ用いた。
【００７６】
図３に示すようなレイアウトのベルト走行試験機に各Ｖリブドベルトを巻き掛けて走行させ、走行耐久性の試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を１２０℃とした。また、プーリ２３の回転数を４９００ｒｐｍとし、プーリ２４にはベルトのリブ１山当たり２ｋＷの負荷がかかるようにした。さらに、ベルトのリブ１山当たり２７７Ｎの荷重がかかるようにプーリ２１にはセットウェイトを加えた。ここで、プーリ２１，２２，２３及び２４の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、プーリ２１の直径は５５ｍｍ、プーリ２２の直径は７０ｍｍ、プーリ２３及び２４の直径は１２０ｍｍ、プーリ２１及び２２の両側のベルトの角度は９０°とした。そして、走行開始からリブ表面にクラックが発生するまでのクラック発生寿命を計測した（定期的に走行を停止して観察した）。
【００７７】
また、例１〜６及び例８〜１３並びに例２９〜３２のものについては、以下の試験評価も併せて行った。
【００７８】
走行試験前の各Ｖリブドベルトのリブ表面を顕微鏡観察し、短繊維の元の繊維長に対する観察された短繊維長の最大値の百分率を相対短繊維長として算出した。
【００７９】
走行開始後２４時間経過した時のベルト質量を測定し、走行前の質量からの減量を百分率として算出した。
【００８０】
走行開始後２４時間が経過した時のリブ表面の状態から以下のような粘着摩耗性の分類を行った。すなわち、粘着摩耗の起こっていないものを「粘着なし」、粘着粉が１ケ所だけ粘着しているものを「粘着極小」、ベルトのリブ底に粒状の摩耗粉が数カ所粘着しているものを「粘着小」、粒状の摩耗粉が連なり摩耗粉が筋状に粘着しているものを「粘着中」、筋状に連なった粘着摩耗粉がリブ底の大部分を覆い積層した状態のものを「粘着大」とした。
【００８１】
走行開始後５時間経過した時のプーリ２３近傍での騒音レベルを、周波数６０００Ｈｚでの音圧値として騒音計により計測した。音圧レベルの実側値はマイクの設定位置、プーリの面粗度により影響を受けるため、例２９のものを基準ベルトとしてその走行時の音圧値に対する百分率を算出した。
【００８２】
そして、例１〜３２の各Ｖリブドベルトを、図４に示すようなレイアウトのベルト走行試験機の大プーリ３１と小プーリとに巻き掛けて走行させ、低温走行性に関する試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を−４０℃とした。また、大プーリ３１の回転数を２７０ｒｐｍとし、小プーリは無負荷状態とした。さらに、ベルトのリブ１山当たり９．８Ｎの荷重がかかるように小プーリ３２にはセットウェイトを加えた。ここで、大プーリ３１及び小プーリ３２の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、大プーリ３１の直径は１４０ｍｍ、小プーリ３２の直径は４５ｍｍとした。そして、ベルト走行を５分間継続して２５分間停止するという操作を１サイクルとし、ベルトにクラックが発生するまでのサイクル数を観測した。
【００８３】
−歯付ベルトの評価−
例１〜６及び例８〜１３並びに例２９〜３２の各未加硫ゴム組成物からなるベルト本体を備えた１９ｍｍ幅のＳＴＳ Ｓ８Ｍ型の標準的な歯付ベルトを作成した。
【００８４】
図５に示すようなレイアウトのベルト走行試験機の４つの歯付プーリ４１，４１，…と４つのアイドラプーリ４２，４２，…とに各歯付ベルトを巻き掛けて走行させ、歯部せん断強度保持性に関する試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を２５℃とした。また、下部歯付プーリ４１の回転数を５５００ｒｐｍとし、他のプーリ４１，４２は無負荷状態とした。さらに、ベルトのに３９２Ｎの荷重がかかるように上部歯付プーリ４１にはデッドウェイトを加えた。ここで、プーリ２１，２２，２３及び２４の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、歯付プーリ４１の直径は５９．７８ｍｍ（歯数２４）、アイドラプーリ４２の直径は２８ｍｍとした。そして、ベルトが１×１０8回屈曲されるまでベルトを走行させた。なお、ベルトが走行試験機のレイアウトを１周するごとに４回屈曲されることとなる。そして、１×１０8回屈曲させた後の歯付ベルトと未走行の歯付ベルトとのそれぞれについて、ベルト中の１つのベルト歯にせん断変形を与えて、ベルト歯が破損したときの荷重値を歯部せん断強度とし、未走行の歯付ベルトの歯部せん断強度に対する１×１０8回屈曲後の歯付ベルトの歯部せん断強度の百分率を歯部せん断強度保持率とした。
【００８５】
（試験評価結果）
試験評価結果を表３〜５に示す。
【００８６】
【表３】
【００８７】
【表４】
【００８８】
【表５】
【００８９】
同表によれば、クラック発生寿命が４５０時間以上且つ低温走行時におけるクラック発生サイクル数が４０００サイクル以上と優れ、しかもゴム組成物の加工性が全て優れているのは例３〜６及び１０〜１３であり、いずれの原料ゴムも「分子量が１０6以上であり且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％含有すると共に、分子量が１０5以下であり且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％含有し、且つムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下である」という特性を有している。
【００９０】
例１，２，８及び９では、原料ゴム中の高分子量成分の含有量が多く、低分子量成分の含有量が少ないため、未加硫ゴム組成物のロール加工性及びシート間タック性が十分でない。
【００９１】
例７及び１４では、原料ゴム中の高分子量成分の含有量が少なく、低分子量成分の含有量が多いため、未加硫ゴム組成物のシートハンドリング性が悪く、また、クラック発生寿命が短く走行耐久性が劣る。
【００９２】
例１５〜２０では、原料ゴム中の高分子量成分のエチレン含量が少ないが、高分子量成分の含有量が多い例１５及び１６ではロール加工性、シート間タック性が悪く、他方、低分子量成分の含有量が多い例１７，１８，１９及び２０ではシートハンドリング性が悪い。
【００９３】
例２１及び２２では、原料ゴム中の低分子量成分の含有量が少なく且つ低分子量成分のエチレン含量が多いため、未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間のタックが悪く、また、ベルトの低温走行性も悪い。
【００９４】
例２３〜２８では、原料ゴム中の低分子量成分の含有量が少なく且つ高分子量成分のエチレン含量も少ないため、ロール加工性、成形時シート間タック性及びシートハンドリング性の全てを同時に満たすことはできない。
【００９５】
例２９〜３２は、例１，２，８，及び９の加工性を改良すべくそれぞれカーボンブラック量及びオイル量を増やしたものである。これらを比較してみると、例１，２，８及び９は、前述した様に未加硫ゴム組成物の加工性が悪く、ベルト特性に関しては走行耐久性及び耐粘着摩耗性は優れるものの、低温走行性が極端に悪く、相対短繊維長も小さいことから耐摩耗性が悪く、ベルト走行時の騒音も比較的大きく、しかも、歯付ベルトの歯部せん断強度保持率が低いことが分かる。一方、例２９〜３２は、カーボンブラック量及びオイル量が多いので、未加硫ゴム組成物の加工性とベルトの低温走行性は改善されるものの、ベルトの走行耐久性（クラック発生寿命）及び耐摩耗性は著しく劣り、粘着摩耗も大きく、ベルト走行時の騒音も大きく、しかも、例１，２，８及び９と同様に歯付ベルトの歯部せん断強度保持率が低いことが分かる。
【００９６】
これに対し、例３〜６及び１０〜１３は、いずれも未加硫ゴム組成物の加工性に優れ、且つＶリブドベルトの走行耐久性及び低温走行性が優れているのが分かる。また、ムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さくなり、短繊維の切断が起こりにくく、ベルトの相対短繊維長が大きくなっているのが分かる。従って、同一量の短繊維を配合しても、短繊維の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなっている。
【００９７】
また、歯付ベルトにおいて、例３〜６及び１０〜１３の未加硫ゴム組成物をベルト本体に用いると、歯部のせん断強度保持率が高いことが分かる。これは、未加硫ゴム組成物が高エチレン結晶性成分と非晶性成分との両方を含み且つ流動性に優れることから、心線や帆布の被覆ゴムに用いる糊ゴムのエチレン−α−オレフィンエラストマーの組成分布及び結晶性の相異に関わらず、それらの被覆ゴムと良好な相溶性を示し、帆布と心線とにゴム組成物が強固に密着するためベルト歯の耐久性が向上したものと考えられる。
【００９８】
以上のように、例３〜６及び１０〜１３は、未加硫ゴム組成物の加工性、ベルト特性共に良好であり、いずれもエチレン含量が６５質量％以上で且つ高分子量（高ムーニー粘度）である高結晶性ゴム（ポリマー１、ポリマー２）と、エチレン含量が４０．７ｗｔ％と低く且つ低分子量である非晶性液状ゴム（ユニロイヤルケミカル社製、Ｔｒｉｌｅｎｅ６７）とのブレンドの組み合わせである。すなわち、原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーの分子量分布及びエチレン含量共に広い分布を持たせるためには、高分子量で且つエチレン結晶性の高いゴム種と、液状ポリマーの様に低分子量でエチレン結晶性のないゴム種とをブレンドすることが有効である。なお、同様の構造分布を持つ原料ゴムは、溶液重合後、乾燥する前に、上記２種類のゴム溶液を混合する溶液混合法によって作成することもできる。また、２段階重合法で上記の２種類のポリマーが混合された構造分布もつ原料ゴムを作成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＢの断面図である。
【図２】原料ゴムの分子量分布曲線の模式図である。
【図３】Ｖリブドベルトの耐久走行試験機のレイアウト図である。
【図４】Ｖリブドベルトの低温走行試験機のレイアウト図である。
【図５】歯付ベルトの走行試験機のレイアウト図である。
【符号の説明】
Ｂ ベルト
１１ 接着ゴム層
１２ リブゴム層
１２ａ リブ
１２ｂ 短繊維
１３ ベルト本体
１４ 帆布
１５ 心線
２１〜２４ プーリ
３１ 大プーリ
３２ 小プーリ
４１ 歯付プーリ
４２ アイドラプーリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エチレン−α−オレフィンエラストマーをベルト本体の構成部材とする伝動ベルトに関する。より詳しくは、良好な加工性（ロール加工性、シート間タック性、シートハンドリング性）をもつエチレン−α−オレフィンエラストマーのゴム組成物によりベルト本体が形成され、走行耐久性に優れる伝動ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業的に使用されているエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）が挙げられる。これらのポリマーは、耐熱性・耐寒性・耐オゾン性に優れ、比較的安価なポリマーで、また、充填剤の高充填が可能であり、更にハロゲン系元素を含まない為、環境に対しての負荷が小さい等の理由で、ルーフィング材・ホース・ガスケット・ウェザーストリップ等の多くの用途で使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、−般的に、これらの用途は、繰り返し歪みのかからない静的なものであるため、加硫ゴムの耐クラック性（耐疲労性）、耐摩耗性及び低発熱性といった特性が重要とされない。従って、これらの用途に用いられるゴム組成物は一般的にオイル・充填材を多く配合した高充填配合であり、それをそのまま伝動ベルトの様な動的な力学刺激が負荷される用途に用いたのでは上記諸特性が著しく劣るものとなり、ベルトの耐久性に関して実用に耐えないという問題がある。これに対し、ゴム組成物中のゴム成分を多くした低充填配合を適用すると上記諸特性は改善されるものの、未加硫時のゴム組成物の加工性（ロール加工性・シート間タック性・シートハンドリング性）が著しく悪くなるという問題が生じる。Ｖリブドベルトのようにベルト幅方向の高弾性率とベルト長さ方向の耐屈曲性とが要求される場合、ベルトを構成するゴム組成物は弾性率に異方性を持たせるようにして短繊維補強することが一般的に行われているが、特に、短繊維を配合したゴム組成物の加工性は著しく劣悪となる。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な加工性を有するエチレン−α−オレフィンエラストマーのゴム組成物によりベルト本体が形成され、走行耐久性に優れる伝動ベルトを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、伝動ベルトのベルト本体を形成するゴム組成物の原料ゴムとして、所定量のエチレン成分を有する高分子量成分及び低分子量成分をそれぞれ所定量含有し、また、ムーニー粘度が所定値以下であるエチレン−α−オレフィンエラストマーを用いるようにしたものである。
【０００６】
具体的には、本発明は、
エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物によりベルト本体が形成された伝動ベルトであって、
上記原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーは、分子量が１０6以上で且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％含有すると共に、分子量が１０5以下で且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％含有し、且つムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下であることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、原料ゴムの構造分布が適切なものとされるので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【０００８】
すなわち、分子量１０6以上の高分子量成分の含有量が１２質量％より大きくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の粘度が高くなり、ロール加工性等が著しく悪くなる。他方、７質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸びや切断が起こると同時にベルト成形後の加硫ゴムとしても力学強度が低くなり、ベルトの走行耐久性が劣悪なものとなる。
【０００９】
また、分子量１０5以下の低分子量成分の含有量が６０質量％より大きくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸び、切断が起こると同時に加硫ゴムとしても力学強度が低くなり、ベルトの走行耐久性が劣悪なものとなる。他方、２６質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の粘度が高くなり、ロール加工性等が著しく悪くなると共に未加硫ゴムのタックが小さくなりベルト成形が困難になる。
【００１０】
そして、高分子量成分のエチレン含量が６５質量％より小さくなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物の強度が低くなり、ベルト成形時にゴムの伸び、切断が起こることとなる。
【００１１】
また、低分子量成分のエチレン含量が６０質量％より大きくなると、エラストマーの結晶化度が高くなるため、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のタックが低くなり、ベルト成形性が悪くなることに加え、低温雰囲気下ではベルト本体が結晶化して剛直になる為、ベルトの耐寒性が悪くなる。かかる観点より、低分子量成分のエチレン含量は５５質量％以下であることがより好ましい。
【００１２】
そして、ムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）より高くなると、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性が悪くなりと共に、タックが小さくなる為、ベルトの成形加工性が悪くなることとなる。
【００１３】
ここで、原料ゴムをなすエチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン−プロピレンコポリマー（以後「ＥＰＭ」と称する）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（以後「ＥＰＤＭ」と称する）、エチレンオクテンコポリマーを挙げることができる。中でも、ＥＰＤＭが好適に使用される。
【００１４】
また、エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物は、ナイロン繊維やアラミド繊維等の短繊維を含有するものであってもよい。かかる構成によれば、ムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さくなり、短繊維の切断が起こりにくくなる。従って、Ｖリブドベルトのリブゴム層をそれで構成するような場合、短繊維の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなる。
【００１５】
さらに、本発明である伝動ベルトとしては、特にその種類が限定されるものではなく、Ｖベルト、Ｖリブドベルト、歯付ベルト、平ベルト等を挙げることができる。そして、歯付ベルトの場合、歯部のせん断強度が高いものを得ることができる。その理由は明らかではないが、未加硫ゴム組成物が高エチレン結晶性成分と非晶性成分との両方を含み且つ流動性に優れることから、心線や帆布の被覆ゴムに用いる糊ゴムの組成分布及び結晶性の相異に関わらず、それらの被覆ゴムと良好な相溶性を示し、帆布と心線とにゴム組成物が強固に密着するためであると考えられる。
【００１６】
なお、原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーの分子量分布及びエチレン含量を共に広い分布のものとするには、高分子量でかつエチレン結晶性の高いポリマーと、液状ポリマーの様に低分子量でエチレン結晶性のないポリマーとをブレンドすればよい。また、同様な構造分布を持つ原料ゴムは、溶液重合後、乾燥する前に、上記２種類のゴム溶液を混合する溶液混合法によっても作成することができる。さらに、２段階重合法によっても上記の２種類のポリマーが混合された構造分布もつ原料ゴムを作成することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原料ゴムの構造分布が適切なものとされるので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＢを示す。このＶリブドベルトＢは、接着ゴム層１１とその下面側のリブゴム層１２とによりベルト本体１３が形成されており、ベルトの背面側となる接着ゴム層１１上面側には背面帆布１４が貼付され、また、リブゴム層１２底面側にはそれぞれベルト長さ方向に延びるように複数条のリブ１２ａ，１２ａ，１２ａがベルト幅方向に所定ピッチで設けられている。そして、接着ゴム層１１のベルト厚み方向中心には、略ベルト長さ方向に延びる心線１５がベルト幅方向にピッチを形成して螺旋状に設けられている。
【００２０】
接着ゴム層１１は、ＥＰＤＭゴム組成物からなる。その原料ゴムであるＥＰＤＭは、分子量が１０6以上であり且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％と、分子量が１０5以下であり且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％とをそれぞれ含有すると共に、ムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下のものが用いられている。
【００２１】
リブゴム層１２もまた、接着ゴム層１１と同構成のＥＰＤＭを原料ゴムとするＥＰＤＭゴム組成物からなり、ベルト幅方向の弾性率を向上させるべくベルト幅方向に配向したナイロン繊維、アラミド繊維等の短繊維１２ｂ，１２ｂ，…が混入されている。
【００２２】
背面帆布１４は、ナイロン、綿等の織布からなり、ベルト成形前に接着ゴムを溶剤に溶かしたゴム糊等による接着処理が施されたものである。
【００２３】
心線１５は、ポリエステル繊維、ポリエチレン−２，６−ナフタレートポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維又はアラミド繊維等の撚り糸からなり、ベルト成形前にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）等による接着処理が施されたものである。
【００２４】
以上のような構成のＶリブドベルトＢによれば、ベルト本体１３を構成する原料ゴムの構造分布が適切なものとされているので、ベルト成形前の未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間タック性及びシートハンドリング性が良好なものとなり、しかもベルト走行耐久性、特に従来よりも低温走行性が優れることとなる。
【００２５】
また、リブゴム層１２には短繊維１２ｂ，１２ｂ，…が含まれているものの、原料ゴムのムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さく、短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の切断が起こりにくくなり、短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維１２ｂ，１２ｂ，…の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなる。
【００２６】
なお、上記実施形態ではＶリブドベルトＢとしたが、特にこれに限定されるものではなく、歯付ベルト、Ｖベルト、平ベルト等であってもよい。
【００２７】
また、上記実施形態ではベルト本体１３をＥＰＤＭで形成したが、特にこれに限定されるものではなく、ＥＰＭ、エチレンオクテンコポリマー等の他のエチレン−α−オレフィンエラストマーであってもよい。
【００２８】
【実施例】
（試験評価サンプル）
表１に示すＥＰＤＭポリマー１〜５を用い、表２に示す配合を基本配合として以下の各例の未加硫ゴム組成物を調製した。
【００２９】
【表１】
【表２】
−例１−
ポリマー１を原料ゴムとし、基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して５０、オイルを１０とした未加硫ゴム組成物を例１とした。
【００３２】
−例２−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２とした。
【００３３】
−例３−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３とした。
【００３４】
−例４−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例４とした。
【００３５】
−例５−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例５とした。
【００３６】
−例６−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例６とした。
【００３７】
−例７−
ポリマー１とポリマー５とをポリマー１／ポリマー５＝４０／６０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例７とした。
【００３８】
−例８−
ポリマー２を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例８とした。
【００３９】
−例９−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例９とした。
【００４０】
−例１０−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１０とした。
【００４１】
−例１１−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１１とした。
【００４２】
−例１２−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１２とした。
【００４３】
−例１３−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１３とした。
【００４４】
−例１４−
ポリマー２とポリマー５とをポリマー２／ポリマー５＝４０／６０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１４とした。
【００４５】
−例１５−
ポリマー３を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１５とした。
【００４６】
−例１６−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１６とした。
【００４７】
−例１７−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１７とした。
【００４８】
−例１８−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１８とした。
【００４９】
−例１９−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例１９とした。
【００５０】
−例２０−
ポリマー３とポリマー５とをポリマー３／ポリマー５＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２０とした。
【００５１】
−例２１−
例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を新たに例２１とした。
【００５２】
−例２２−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝９０／１０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２２とした。
【００５３】
−例２３−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝８０／２０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２３とした。
【００５４】
−例２４−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝７０／３０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２４とした。
【００５５】
−例２５−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝６０／４０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２５とした。
【００５６】
−例２６−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝５０／５０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２６とした。
【００５７】
−例２７−
ポリマー１とポリマー４とをポリマー１／ポリマー４＝３０／７０の割合でブレンドしたものを原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２７とした。
【００５８】
−例２８−
ポリマー４を原料ゴムとしたことを除いては例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２８とした。
【００５９】
−例２９−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例１と同一構成の未加硫ゴム組成物を例２９とした。
【００６０】
−例３０−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例２と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３０とした。
【００６１】
−例３１−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例８と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３１とした。
【００６２】
−例３２−
基本配合においてカーボンブラックを原料ゴム１００に対して１００、オイルを３０としたことを除いて例９と同一構成の未加硫ゴム組成物を例３２とした。
【００６３】
（試験評価方法）
＜原料ゴムの評価＞
−分子量分布−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物に用いた原料ゴムの分子量分布を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析（ＧＰＣ）により計測した。
【００６４】
まず、分子量既知の標準ポリスチレンを使用して分子量と溶離体積（Elution Volume）との相関図校正曲線を作成した。この時のポリスチレン濃度は０．０２質量％とした。
【００６５】
次に、各原料ゴムのＧＰＣ測定用の試料を作成した。具体的には、濃度が０．１質量％になるように原料ゴムをＯ−ジクロルベンゼンに溶解し、それに老化防止剤２，６−ジ-ｔｅｒｔ-ブチル-Ｐ-クレゾールを０．１質量％添加した後、その溶液を１３５℃に加温して原料ゴムを完全に溶解させた。
【００６６】
次いで、作成した各原料ゴムの溶液試料をＧＰＣ分析装置（Ｗａｔｅｒｓ社製１５０Ｃ）にセットし、ＧＰＣ測定法により各原料ゴムのＧＰＣパターンをとった。このとき用いたカラムは、高温タイプのものであり、カラムの総理論段数は１００００〜２００００であった。また、測定に用いた溶液試料の量は０．５ｍｌ、測定温度は１３５℃、そして、流速は１ｍｌ／ｍｉｎとした。
【００６７】
続いて、分子量既知の標準ポリスチレンを使用して作成した分子量と溶離体積（Elution Volume）との相関図校正曲線により、各原料ゴムのポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）を算出した。
【００６８】
そして、各原料ゴムに含まれる分子量が１０6以上である高分子量成分及び分子量が１０5以下である低分子量成分のそれぞれの成分量を以下のようにして求めた。図２は、上記の方法により得た相関図校正曲線と原料ゴムのＧＰＣパターンとより求めた分子量分布曲線を模式的に示したものであるが、各原料ゴムの分子量分布曲線より、図２に示すように、分子量１０6以上の部分の面積Ａと、分子量１０5以下の部分の面積Ｂとを求め、面積Ａ，Ｂの全分布曲線面積に対する百分率をそれぞれの成分の成分量とした（次式参照）。
【００６９】
分子量106以上の高分子量成分の成分量(％)＝Ａ／（全分布曲線面積）×100
分子量105以下の低分子量成分の成分量(％)＝Ｂ／（全分布曲線面積）×100。
【００７０】
−ムーニー粘度−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物に用いた原料ゴムのムーニー粘度を、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、Ｌ型ローラ、１００℃、余熱時間１分及び回転時間４分での値として求めた。
【００７１】
＜未加硫ゴム組成物の加工性評価＞
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物のロール加工性、成形時シート間タック性及びシートハンドリング性についての試験評価を行った。
【００７２】
−ロール加工性−
１０インチロール（回転比：フロントロール／バックロール＝１／１．１５）のロール温度を８０℃及びロール間隔を５ｍｍにそれぞれ設定し、そのロールに１００℃に加熱した未加硫ゴム組成物を投入し、そのときの未加硫ゴム組成物の挙動から以下のようなロール加工性の分類を行った。すなわち、ゴムが自然にロールに巻き付き、バギングが起こらないものを「Ｇｏｏｄ」、ロール間隔が５ｍｍでは、ゴムがロールに巻き付かず、パギングが起こるが、ロール間隔を３ｍｍにすると、ゴムがロールに巻き付き、バギングが起こらないものを「Ｆａｉｒ」、ロール間隔を３ｍｍにしてもロールに巻き付かず、バギングが起こるものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７３】
−成形時シート間タック性−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物をシート状に加工し、これをマンドレルに巻き付ける際の挙動から以下のような成形時シート間タック性の分類を行った。すなわち、シート巻き終わりに圧力を付与するだけでシートは剥がれず、容易に成形できたものを「Ｇｏｏｄ」、シート巻き終わりに圧力を付与してもシートは密着せず、成形が困難であったものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７４】
−シートハンドリング性−
ベルト成形時に未加硫ゴム組成物シートをマンドレルに巻き付ける際の挙動から以下のようなシートハンドリング性の分類を行った。すなわち、ベルト成形時にシートの伸びは小さく、シートの破損は起こらないものを「Ｇｏｏｄ」、ベルト成形時にシートの伸びによる厚みの不均一化が起こり、シートが部分的に破損するものを「Ｐｏｏｒ」とした。
【００７５】
＜ベルト評価＞
−Ｖリブドベルトの評価−
例１〜３２の各未加硫ゴム組成物をリブゴム層に適用したＶリブドベルトを作成した。なお、帆布はナイロン繊維製のものを、心線はポリエステル繊維製のものをそれぞれ用いた。
【００７６】
図３に示すようなレイアウトのベルト走行試験機に各Ｖリブドベルトを巻き掛けて走行させ、走行耐久性の試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を１２０℃とした。また、プーリ２３の回転数を４９００ｒｐｍとし、プーリ２４にはベルトのリブ１山当たり２ｋＷの負荷がかかるようにした。さらに、ベルトのリブ１山当たり２７７Ｎの荷重がかかるようにプーリ２１にはセットウェイトを加えた。ここで、プーリ２１，２２，２３及び２４の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、プーリ２１の直径は５５ｍｍ、プーリ２２の直径は７０ｍｍ、プーリ２３及び２４の直径は１２０ｍｍ、プーリ２１及び２２の両側のベルトの角度は９０°とした。そして、走行開始からリブ表面にクラックが発生するまでのクラック発生寿命を計測した（定期的に走行を停止して観察した）。
【００７７】
また、例１〜６及び例８〜１３並びに例２９〜３２のものについては、以下の試験評価も併せて行った。
【００７８】
走行試験前の各Ｖリブドベルトのリブ表面を顕微鏡観察し、短繊維の元の繊維長に対する観察された短繊維長の最大値の百分率を相対短繊維長として算出した。
【００７９】
走行開始後２４時間経過した時のベルト質量を測定し、走行前の質量からの減量を百分率として算出した。
【００８０】
走行開始後２４時間が経過した時のリブ表面の状態から以下のような粘着摩耗性の分類を行った。すなわち、粘着摩耗の起こっていないものを「粘着なし」、粘着粉が１ケ所だけ粘着しているものを「粘着極小」、ベルトのリブ底に粒状の摩耗粉が数カ所粘着しているものを「粘着小」、粒状の摩耗粉が連なり摩耗粉が筋状に粘着しているものを「粘着中」、筋状に連なった粘着摩耗粉がリブ底の大部分を覆い積層した状態のものを「粘着大」とした。
【００８１】
走行開始後５時間経過した時のプーリ２３近傍での騒音レベルを、周波数６０００Ｈｚでの音圧値として騒音計により計測した。音圧レベルの実側値はマイクの設定位置、プーリの面粗度により影響を受けるため、例２９のものを基準ベルトとしてその走行時の音圧値に対する百分率を算出した。
【００８２】
そして、例１〜３２の各Ｖリブドベルトを、図４に示すようなレイアウトのベルト走行試験機の大プーリ３１と小プーリとに巻き掛けて走行させ、低温走行性に関する試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を−４０℃とした。また、大プーリ３１の回転数を２７０ｒｐｍとし、小プーリは無負荷状態とした。さらに、ベルトのリブ１山当たり９．８Ｎの荷重がかかるように小プーリ３２にはセットウェイトを加えた。ここで、大プーリ３１及び小プーリ３２の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、大プーリ３１の直径は１４０ｍｍ、小プーリ３２の直径は４５ｍｍとした。そして、ベルト走行を５分間継続して２５分間停止するという操作を１サイクルとし、ベルトにクラックが発生するまでのサイクル数を観測した。
【００８３】
−歯付ベルトの評価−
例１〜６及び例８〜１３並びに例２９〜３２の各未加硫ゴム組成物からなるベルト本体を備えた１９ｍｍ幅のＳＴＳ Ｓ８Ｍ型の標準的な歯付ベルトを作成した。
【００８４】
図５に示すようなレイアウトのベルト走行試験機の４つの歯付プーリ４１，４１，…と４つのアイドラプーリ４２，４２，…とに各歯付ベルトを巻き掛けて走行させ、歯部せん断強度保持性に関する試験評価を行った。このとき、雰囲気温度を２５℃とした。また、下部歯付プーリ４１の回転数を５５００ｒｐｍとし、他のプーリ４１，４２は無負荷状態とした。さらに、ベルトのに３９２Ｎの荷重がかかるように上部歯付プーリ４１にはデッドウェイトを加えた。ここで、プーリ２１，２２，２３及び２４の材質はいずれもＳ４５Ｃとし、歯付プーリ４１の直径は５９．７８ｍｍ（歯数２４）、アイドラプーリ４２の直径は２８ｍｍとした。そして、ベルトが１×１０8回屈曲されるまでベルトを走行させた。なお、ベルトが走行試験機のレイアウトを１周するごとに４回屈曲されることとなる。そして、１×１０8回屈曲させた後の歯付ベルトと未走行の歯付ベルトとのそれぞれについて、ベルト中の１つのベルト歯にせん断変形を与えて、ベルト歯が破損したときの荷重値を歯部せん断強度とし、未走行の歯付ベルトの歯部せん断強度に対する１×１０8回屈曲後の歯付ベルトの歯部せん断強度の百分率を歯部せん断強度保持率とした。
【００８５】
（試験評価結果）
試験評価結果を表３〜５に示す。
【００８６】
【表３】
【表４】
【表５】
同表によれば、クラック発生寿命が４５０時間以上且つ低温走行時におけるクラック発生サイクル数が４０００サイクル以上と優れ、しかもゴム組成物の加工性が全て優れているのは例３〜６及び１０〜１３であり、いずれの原料ゴムも「分子量が１０6以上であり且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％含有すると共に、分子量が１０5以下であり且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％含有し、且つムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下である」という特性を有している。
【００９０】
例１，２，８及び９では、原料ゴム中の高分子量成分の含有量が多く、低分子量成分の含有量が少ないため、未加硫ゴム組成物のロール加工性及びシート間タック性が十分でない。
【００９１】
例７及び１４では、原料ゴム中の高分子量成分の含有量が少なく、低分子量成分の含有量が多いため、未加硫ゴム組成物のシートハンドリング性が悪く、また、クラック発生寿命が短く走行耐久性が劣る。
【００９２】
例１５〜２０では、原料ゴム中の高分子量成分のエチレン含量が少ないが、高分子量成分の含有量が多い例１５及び１６ではロール加工性、シート間タック性が悪く、他方、低分子量成分の含有量が多い例１７，１８，１９及び２０ではシートハンドリング性が悪い。
【００９３】
例２１及び２２では、原料ゴム中の低分子量成分の含有量が少なく且つ低分子量成分のエチレン含量が多いため、未加硫ゴム組成物のロール加工性、シート間のタックが悪く、また、ベルトの低温走行性も悪い。
【００９４】
例２３〜２８では、原料ゴム中の低分子量成分の含有量が少なく且つ高分子量成分のエチレン含量も少ないため、ロール加工性、成形時シート間タック性及びシートハンドリング性の全てを同時に満たすことはできない。
【００９５】
例２９〜３２は、例１，２，８，及び９の加工性を改良すべくそれぞれカーボンブラック量及びオイル量を増やしたものである。これらを比較してみると、例１，２，８及び９は、前述した様に未加硫ゴム組成物の加工性が悪く、ベルト特性に関しては走行耐久性及び耐粘着摩耗性は優れるものの、低温走行性が極端に悪く、相対短繊維長も小さいことから耐摩耗性が悪く、ベルト走行時の騒音も比較的大きく、しかも、歯付ベルトの歯部せん断強度保持率が低いことが分かる。一方、例２９〜３２は、カーボンブラック量及びオイル量が多いので、未加硫ゴム組成物の加工性とベルトの低温走行性は改善されるものの、ベルトの走行耐久性（クラック発生寿命）及び耐摩耗性は著しく劣り、粘着摩耗も大きく、ベルト走行時の騒音も大きく、しかも、例１，２，８及び９と同様に歯付ベルトの歯部せん断強度保持率が低いことが分かる。
【００９６】
これに対し、例３〜６及び１０〜１３は、いずれも未加硫ゴム組成物の加工性に優れ、且つＶリブドベルトの走行耐久性及び低温走行性が優れているのが分かる。また、ムーニー粘度が低くゴムの流動性に優れることから、混練時に未加硫ゴム組成物にかかるせん断力が小さくなり、短繊維の切断が起こりにくく、ベルトの相対短繊維長が大きくなっているのが分かる。従って、同一量の短繊維を配合しても、短繊維の配向方向（ベルト幅方向）の弾性率が高くなると共に、ベルト走行時に短繊維の欠落が起こりにくく、結果として、ベルトの摩耗減量が小さく、粘着摩耗が起こらず、ベルト走行時の騒音レベルが小さくなっている。
【００９７】
また、歯付ベルトにおいて、例３〜６及び１０〜１３の未加硫ゴム組成物をベルト本体に用いると、歯部のせん断強度保持率が高いことが分かる。これは、未加硫ゴム組成物が高エチレン結晶性成分と非晶性成分との両方を含み且つ流動性に優れることから、心線や帆布の被覆ゴムに用いる糊ゴムのエチレン−α−オレフィンエラストマーの組成分布及び結晶性の相異に関わらず、それらの被覆ゴムと良好な相溶性を示し、帆布と心線とにゴム組成物が強固に密着するためベルト歯の耐久性が向上したものと考えられる。
【００９８】
以上のように、例３〜６及び１０〜１３は、未加硫ゴム組成物の加工性、ベルト特性共に良好であり、いずれもエチレン含量が６５質量％以上で且つ高分子量（高ムーニー粘度）である高結晶性ゴム（ポリマー１、ポリマー２）と、エチレン含量が４０．７ｗｔ％と低く且つ低分子量である非晶性液状ゴム（ユニロイヤルケミカル社製、Ｔｒｉｌｅｎｅ６７）とのブレンドの組み合わせである。すなわち、原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーの分子量分布及びエチレン含量共に広い分布を持たせるためには、高分子量で且つエチレン結晶性の高いゴム種と、液状ポリマーの様に低分子量でエチレン結晶性のないゴム種とをブレンドすることが有効である。なお、同様の構造分布を持つ原料ゴムは、溶液重合後、乾燥する前に、上記２種類のゴム溶液を混合する溶液混合法によって作成することもできる。また、２段階重合法で上記の２種類のポリマーが混合された構造分布もつ原料ゴムを作成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＶリブドベルトＢの断面図である。
【図２】原料ゴムの分子量分布曲線の模式図である。
【図３】Ｖリブドベルトの耐久走行試験機のレイアウト図である。
【図４】Ｖリブドベルトの低温走行試験機のレイアウト図である。
【図５】歯付ベルトの走行試験機のレイアウト図である。
【符号の説明】
Ｂ ベルト
１１ 接着ゴム層
１２ リブゴム層
１２ａ リブ
１２ｂ 短繊維
１３ ベルト本体
１４ 帆布
１５ 心線
２１〜２４ プーリ
３１ 大プーリ
３２ 小プーリ
４１ 歯付プーリ
４２ アイドラプーリ
Claims (4)
- エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物によりベルト本体が形成された伝動ベルトであって、
上記原料ゴムであるエチレン−α−オレフィンエラストマーは、分子量が１０6以上で且つエチレン含量が６５質量％以上である高分子量成分を７〜１２質量％含有すると共に、分子量が１０5以下で且つエチレン含量が６０質量％以下である低分子量成分を２６〜６０質量％含有し、且つムーニー粘度が５０ＭＬ1+4（１００℃）以下であることを特徴とする伝動ベルト。 - 上記エチレン−α−オレフィンエラストマーは、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）及びエチレンオクテンコポリマーのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
- 上記エチレン−α−オレフィンエラストマーを原料ゴムとするゴム組成物は、短繊維を含有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動ベルト。
- 上記ベルト本体は、歯付ベルト本体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の伝動ベルト。
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