ゴム組成物および伝動ベルト
【課題】屈曲耐久性や耐変形性といった成形体の力学的特性を顕著に向上させ得るゴム組成物を提供し、力学的特性に優れた伝動ベルトを提供する。
【解決手段】ゴム組成物は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されている。
【解決手段】ゴム組成物は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物、及び、表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐熱性等の点で優れているエチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と、有機化された層状粘土鉱物粒子とを含むゴム組成物を用いて、ゴム成形体の破断強度、破断伸度などといった力学的特性を向上させることが検討されている。
例えば、特許文献１乃至３では、エチレン・α−オレフィン共重合体などのゴム成分と、オクタデシルアミンなどで有機化された層状粘土鉱物粒子とを含むゴム組成物を用いることにより、そのゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムの力学的特性を向上させることが提案されている。
【０００３】
しかし、この種のゴム組成物は、当該ゴム組成物を用いて加硫成形させる成形体の破断強度、破断伸度という力学的特性を向上させ得るものではあるが、屈曲耐久性という力学的特性を未だ十分に向上させ得るものではない。
したがって、伝動ベルトなどのように回転体に巻き掛けられて、屈曲や伸長を繰り返し受けるような用途においては、クラック等を原因とした破断を十分に抑制することが困難な状況となっている。
【０００４】
ところで、加硫ゴムの屈曲耐久性を向上させる手法として、従来、架橋密度を低下させる方法が知られている。
しかし、架橋密度を低下させると応力が加えられた際に永久ひずみが生じやすく、特に、加熱状態において永久ひずみを発生させやすくなってしまうことが知られている。
先の伝動ベルトなどにおいて変形が生じると、ベルト張力の低下などを招きやすくなり、このことを原因とした破損を招くおそれがある。
すなわち、伝動ベルトなどのように屈曲耐久性と耐変形性とが求められるような用途においては、従来、これらの要望を満足させることが困難となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５６７３０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８０２０７号公報
【特許文献３】特開２０００−１５９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点および要望に鑑み、屈曲耐久性や耐変形性といった成形体の力学的特性を顕著に向上させ得るゴム組成物を提供して、力学的特性に優れた伝動ベルトを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、ゴム組成物に係る本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、伝動ベルトに係る本発明は、表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトであって、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されているゴム組成物が加硫された加硫ゴムで前記ゴム層が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
この重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物としては、ビニル系シラン化合物が好適である。
なお、本明細書における“ビニル系シラン化合物”との用語は、ビニル基、アリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基などといった炭素−炭素二重結合が分子末端となる官能基を有するシラン化合物を意図して用いている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のゴム組成物は、当該ゴム組成物によって形成される成形体の力学的特性を、従来のものに比べて顕著に向上させ得るという効果を奏する。したがって、本発明の伝動ベルトには、優れた力学的特性が付与され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のゴム組成物の実施の形態について説明する。
本実施形態のゴム組成物は、エチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と層状粘土鉱物粒子とが配合されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物（より具体的には、ビニル系シラン化合物）が含有されている。
また、前記層状粘土鉱物粒子は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して５〜６０質量部のいずれかの割合でゴム組成物に含有されている。
【００１２】
本実施形態のゴム組成物には、本発明の効果を著しく損ねない範囲において前記ゴム成分に前記エチレン・α−オレフィン共重合体以外のゴム成分を含有させ得る。
なお、本発明の効果をより顕著なものとし得る点において前記ゴム成分に含有させるエチレン・α−オレフィン共重合体の量は９０〜１００質量％であることが好ましく、エチレン・α−オレフィン共重合体以外のゴム成分を含有させないことがより好ましい。
【００１３】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体は、少なくともエチレンおよびα−オレフィンが共重合したものである。前記エチレン・α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、エチレン・オクテン共重合体、エチレン・ブテン共重合体などが挙げられる。なかでも、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）が低コストでしかも加工性に優れ、架橋が容易であるという点で好適である。硫黄加硫での加硫速度が速く、加硫ゴムにバランスがとれた物性を発揮させ得る点で、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体がより好適である。なお、前記ゴム組成物に含有されるエチレン・α−オレフィン共重合体は、１種類であってもよく、２種類以上が混合されていてもよい。
【００１４】
前記ゴム成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体とともにゴム組成物に含有させるゴムとしては、一般的に用いられるゴム、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、エポキシ化天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ブチルゴム、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、塩素化ポリエチレンなどを挙げることができ、これらは、単独、あるいは複数混合して用いることができる。
【００１５】
前記層状粘土鉱物粒子としては、層状の結晶構造をもったケイ酸塩鉱物の粒子が例示される。
ここで、層状の結晶構造としては、ケイ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層の３層が積み重なっている構造が例示される。その単位層は厚さ約１ｎｍであり、単位層間隔は０．１〜１μｍであり、通常、その構造は極めて薄い板状である。
【００１６】
前記層状粘土鉱物粒子としては、例えば、ケイ酸マグネシウムまたはケイ酸アルミニウム等から構成される層状フィロケイ酸塩で、価数の小さなイオンで同形置換されて負に帯電しているものなどが挙げられる。また、通常、粒子の厚さが０．６〜２ｎｍで、一辺の長さが２〜１，０００ｎｍの範囲のものも挙げられる。
【００１７】
このように層状粘土鉱物粒子は、通常、アスペクト比の高い板状構造物であり、このようなアスペクト比の高い板状構造物をゴム組成物に分散させることで、このゴム組成物が加硫されてなる成形体に屈曲疲労が与えられた場合に、クラックの進展を阻止させ得る。
また、このようなクラックの進展を阻止する効果の他に、層状粘土鉱物粒子を含有させることによる効果として耐熱性・難燃性・ガスバリア性などの向上が見込まれる。
また、後述するビニル系シラン化合物との相互作用によってゴム成形体に優れた耐変形性を付与させることができる。
【００１８】
前記層状粘土鉱物粒子としては、具体的には、モンモリロナイト、サポナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、スティブンサイト等のスメクタイト系粘土鉱物やバーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ、カオリナイトなどが例示され、こららは、前記ゴム組成物に単独、あるいは複数混合して配合されうる。これらは天然のものであっても、合成されたものであってもよい。なかでも分散性に優れる点からモンモリロナイトが好ましい。
【００１９】
また、この層状粘土鉱物粒子は、有機アンモニウムイオンなどによって有機化された層状粘土鉱物粒子であっても有機化等が実施されていない無処理の層状粘土鉱物粒子であってもよい。
本発明においては、後述するビニル系シラン化合物のシラン部分と層状粘土鉱物粒子の表面との結合力がゴム成形体の耐変形性に活用されることから、有機化がなされていない無処理状態の層状粘土鉱物粒子を用いることが好ましい。
【００２０】
例えば、１００℃程度の温度で２４時間乾燥させたものを熱重量分析装置（例えば、商品名「ＴＧ／ＤＴＡ−１１０」：セイコーインスツルルメンツ社製）を用いて１０℃／分の昇温速度で６００℃まで昇温させた後に１０分間ホールドさせた際の加熱減量が１０質量％以下となるような有機物の付着が少ない層状粘土鉱物粒子を用いることが好ましい。
【００２１】
この層状粘土鉱物粒子の含有量の下限値が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して５質量部とされているのは、層状粘土鉱物粒子の含有量が５質量部未満の場合には、本実施形態のゴム組成物を加硫成形した成形体に対して十分な強度を付与することが困難になるためである。
【００２２】
また、層状粘土鉱物粒子の含有量の上限値が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して６０質量部とされているのは、層状粘土鉱物粒子の含有量が６０質量部を超える場合には、本実施形態のゴム組成物を加硫成形した成形体に十分な耐屈曲疲労性を付与することが困難になるためである。
【００２３】
前記ビニル系シラン化合物は、末端の炭素−炭素二重結合部分をエチレン・α−オレフィン共重合体と結合させるとともにシラン部分を層状粘土鉱物粒子に結合させることによって、このゴム組成物が用いられてなるゴム成形体に優れた耐変形性を付与させるべくゴム組成物に含有されるものである。
このビニル系シラン化合物としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロキシ基、及びメタクリロキシ基などのいずれかと、アルコキシ基がケイ素原子に結合された化合物が挙げられる。
【００２４】
より具体的には、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス（メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが好適に用いられ得る。
なかでも、ビニルトリエトキシシランなどが好適に用いられ得る。
このビニル系シラン化合物の配合量については特に限定がされるものではないが、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部の範囲のいずれかとされることが好ましく、１〜３質量部のいずれかとされることがより好ましい。
【００２５】
このビニル系シラン化合物は、加硫剤によってゴム組成物を加硫するなどしてエチレン・α−オレフィン共重合体と結合させることができ、このエチレン・α−オレフィン共重合体との結合によって応力による変形を生じにくい耐変形性に優れた加硫ゴムの形成に有効に作用する。
また、上記のようなビニル系シラン化合物は、アルコキシシリル基の加水分解によって生じるシラノール基と層状粘土鉱物粒子の表面の水酸基などと脱水縮合して化学結合を形成させることもでき、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子との間に強固な結合を形成させることができる。
このビニル系シラン化合物は、上記作用によって、特に、加熱状態で応力を受けた場合における変形の抑制効果を、従来のゴム組成物が用いられた場合に比べて顕著に向上させうる。
【００２６】
このゴム組成物に含有させる加硫剤としては、特に限定されるものではなく、硫黄系加硫剤や有機過酸化物系加硫剤などを用いることができる。
【００２７】
硫黄系加硫剤としては、例えば、粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イオウ、不溶性イオウ、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等が挙げられる。
【００２８】
有機過酸化物系加硫剤としては、例えば、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−ブチルパーオキシ−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−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネート等が挙げられる。
【００２９】
なお、硫黄−硫黄の結合エネルギーは、炭素−炭素の結合エネルギーに比べて低く、硫黄−硫黄の結合を系内多く存在させると加硫ゴムを柔軟にさせやすい。したがって、加硫ゴムへの耐変形性付与の観点からは、本実施形態のゴム組成物には、有機過酸化物系加硫剤を選択して含有させることが好ましい。
【００３０】
また、これらの加硫剤の作用を促進させるべく、一般的な加硫ゴムの形成に加硫促進剤、加硫助剤、架橋助剤などとして用いられている物質を上記加硫剤とともに本実施形態のゴム組成物に含有させることができる。
前記加硫促進剤としては、例えば、ジチオカルバミン酸亜鉛系のペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩、ピペコリルジチオカルバミン酸ピペコリン塩、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−ペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸第２鉄、ジエチルジチオカルバミン酸テルル等を用いることができる。
【００３１】
また、加硫促進剤としては、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系のものを用いることができ、チアゾール系加硫促進剤としては、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などが用いられ得る。
前記チウラム系加硫促進剤としては、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・ジスルフィドなどが用いられ得る。
前記スルファミド系加硫促進剤としては、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などが用いられ得る。
また、その他の加硫促進剤としてビスマレイミド、エチレンチオウレアなども例示される。
これらの加硫促進剤は、単独であってもよく、２種類以上混合されていてもよい。
【００３２】
前記加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、酸化亜鉛などの金属酸化物などを挙げることができる。
前記架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、１，２−ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミドなどが例示される。
【００３３】
本実施形態に係るゴム組成物には、上記の配合剤以外に、本発明の効果を損ねない範囲において、一般的なゴム組成物に通常用いられるオイルなどの可塑剤、老化防止剤、加工助剤などを含有させることができ、要すれば、カーボンブラックや前記層状粘土鉱物粒子以外の無機物粒子を加硫ゴムの補強などを目的として含有させうる。
【００３４】
前記カーボンブラックとしては、例えば、一般呼称で分類されるＦＥＦ系、ＩＳＡＦ系、ＨＡＦ系等のゴム用カーボンブラックが挙げられる。
前記無機物粒子としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、ハイドロタルサイトなどからなるものが例示される。
【００３５】
このゴム組成物を用いてゴム成形体を形成させるには、一般的な成形方法を採用することができる。
具体的には、例えば、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを用いて、所定の配合で上記に示した成分を混練することによりゴム組成物を製造し、このようにして製造したゴム組成物を、例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、スラッシュ成形等により成形して加硫処理を実施し、各種のゴム成形体として用いることができる。
【００３６】
なお、本実施形態に係るゴム組成物は伝動ベルトなどの用途に用いられることでその効果がより顕著に発揮されうる。
すなわち、伝動ベルトは、通常、プーリに巻き掛けられて用いられ、動力伝達時には、このプーリとの間に摩擦熱を発生させたり、ゴムの伸縮（プーリによる屈曲）による動的発熱を伴ったりするものである。
また、伝動ベルトは、自動車のエンジンルームなど高温環境下でプーリに強く当接された状態で使用される場合も多いことから、従来、永久ひずみを発生させやすい状況で使用されている。
また、伝動ベルトは、表面のゴム層を形成する加硫ゴムの耐屈曲疲労性がその耐用期間を左右する大きなファクターともなっている。
したがって、伝動ベルトには、永久ひずみを十分抑制させるための耐変形性に優れた加硫ゴムの採用が求められており、このような点において、伝動ベルトは、本実施形態に係るゴム組成物が奏する効果をより顕著に発揮させ得るゴム成形品であるといえる。
【００３７】
以下に、上記ゴム組成物を用いた伝動ベルトについて説明する。
本実施形態のゴム組成物によって形成させる伝動ベルトの種類としては、Ｖリブドベルト、Ｖベルト、平ベルト、丸ベルトなどを挙げることができる。これらのゴムベルトは、少なくともその表面に形成されたゴム層に前記ゴム組成物を加硫させた加硫ゴムが用いられている。
【００３８】
ここで、さらに具体的に、本発明の伝動ベルトの一実施形態として、圧縮層に前記ゴム組成物を用いたＶリブドベルトについて、図面を参照しながら説明する。
図１には、伝動ベルトの好ましい一実施形態として、Ｖリブドベルト１が示されている。
【００３９】
本実施形態のＶリブドベルト１は、無端状に形成されており、このＶリブドベルト１の内周側、すなわち、プーリに巻き掛けられた際に該プーリに接する内側表面をなす圧縮層５は、上記ゴム組成物、すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とビニル系シラン化合物を含む前記ゴム組成物によって形成されている。
前記圧縮層５には、ベルト長手方向に連続する断面略Ｖ字状の溝が２条形成されており、該溝により互いに分離された３条のリブ６がベルト長手方向に延在された状態となるように形成されている。
【００４０】
そして、本実施形態のＶリブドベルト１には、前記圧縮層５の外周側に接着層３が形成され、該接着層３の外周側にはＶリブドベルト１の最外層となる背面層２が形成されている。
また、前記接着層３には、厚さ方向中央部に抗張体として心線４が埋設されている。
【００４１】
前記接着層３、前記背面層２、及び、前記心線４は、その構成材料が特に限定されるものではなく、一般的な伝動ベルトに用いられているものと同種の材料を用いて形成されうる。
なお、背面層２は、圧縮層５と同様にベルト使用時において屈曲による変形量が大きいことからこの背面層２にも先述のゴム組成物を用いることが好ましい。
すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、ビニル系シラン化合物が含有されているゴム組成物を用いて背面層２と圧縮層５とを形成させることが好ましい。
なお、上記のようなゴム組成物であれば、背面層２と圧縮層５とを全く同一配合とする必要はなく、異なる配合内容のゴム組成物を用いても良い。
【００４２】
本実施形態のＶリブドベルト１は、例えば、次のような方法で製造できる。まず、前記圧縮層５、接着層３、背面層２の各ゴム層に用いるゴム組成物を、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、二軸混練機などの一般的なゴムの混練手段にて作製する。
次に、このゴム組成物を、カレンダーロールなどのシーティング手段によりシート化して未加硫シートを作製する。
そして、この未加硫シートを円筒金型上に、背面層、接着剤層、圧縮ゴム層の順に積層して、この積層体を加硫缶などを用いて加硫させ加硫ゴムで形成された筒型の成形体を作製する。
さらに、この予備成形体に研削砥石などを用いて所定のリブを形成させた後に、所定リブ数に切り出すことでＶリブドベルト１を作製することができる。
【００４３】
このようにして形成された、Ｖリブドベルトは、耐屈曲疲労性や耐変形性に優れた加硫ゴムによって圧縮層が形成されることから力学的強度に優れ、耐用期間の長期化を図り得る。
【００４４】
なお、本実施形態においては、分子末端に炭素−炭素の二重結合を有し、エチレン・α−オレフィン共重合体と良好なる結合状態を形成させやすい点において、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物の中でもビニル系シラン化合物を例示してゴム組成物や伝動ベルトの説明を行っているが、本発明は、前記アルコキシシラン化合物をビニル系シラン化合物に限定するものではない。
また、ここでは詳述しないが、Ｖリブドベルトや、Ｖベルトなどといった伝動ベルトにおける従来公知の技術事項を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において、本実施形態の伝動ベルトにも採用することができる。
【実施例】
【００４５】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
［実施例１〜１１、比較例１〜８］
（ゴム組成物の製造）
＜基本配合＞
各実施例、比較例のゴム組成物を作製するに際し、硫黄加硫を実施するゴム組成物と有機過酸化物による加硫を行うゴム組成物とによって基本的な配合内容を異ならせた。
それぞれの基本配合を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
＜各配合＞
上記基本配合に対して、ビニル系シラン化合物や層状粘土鉱物粒子などを、下記表２、３に示す割合で配合し各ゴム組成物を作製した。
なお、表中の数値は、基本配合（表１）におけるエチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）１００質量部に対する質量部を表している。
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
（評価）
（感温永久変形）
感温永久変形については、ＪＩＳ Ｋ６２６２に規定の圧縮永久ひずみを測定することによって評価した。
具体的には、１００℃×２２時間後の加熱条件下、大型試験片に対して９．３８ｍｍ厚さのスペーサ（２５％圧縮）を用いる方法によって評価した。
評価によって得られた圧縮永久ひずみの値を、先の表２、３に併せて示す。
【００５２】
（ベルト屈曲耐久時間）
（Ｖリブドベルトの製造）
＜圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートの作製＞
上記のように配合された実施例、比較例のゴム組成物をカレンダーロールによりシート成形し、厚さ０．８ｍｍの圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
【００５３】
＜接着層用ゴム組成物の未加硫シートの作製＞
下記の配合でバンバリーミキサーを用いて混練して接着層用ゴム組成物を作製し、さらに作製したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形し、厚さ０．４ｍｍの接着層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
・ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％
プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）：１００質量部
・カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名「ＩＰ６００」）：５０質量部
・シリカ（トクヤマ社製、商品名「トクシールＧｕ」）：２０質量部
・パラフィンオイル（日本サン社製、商品名「サンフレックス２２８０」）：１０質量部
・加硫剤（日油社製ＤＣＰ、商品名「パークミルＤ」）：２．５質量部
・加硫助剤（花王社製ステアリン酸）：１質量部
・加硫助剤（堺化学工業社製 酸化亜鉛）：５質量部
・粘着付与剤（日本ゼオン社製石油樹脂、商品名「クイントンＡ−１００」）：５質量部
・短繊維（綿粉）：２質量部
【００５４】
＜ＲＦＬ接着組成物の調製＞
レゾルシン７．３１質量部とホルマリン（３７質量％）１０．７７質量部とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液（固形分０．３３質量％）を加えて攪拌し、その後、水１６０．９１質量部加え、５時間熟成して、レゾルシン−ホルマリン樹脂（レゾルシン−ホルマリン初期縮合物、以下「ＲＦ」という、レゾルシン／ホルマリン比＝０．５）水溶液を作製した。
次いで、ＲＦ水溶液にクロロスルホン化ポリエチレンラテックス（固形分４０％）をＲＦ／ラテックス比＝０．２５（固形分量４５．２質量部）となるよう混合し、さらに、水を加えて固形分濃度２０％となるよう調整した後、１２時間熟成しつつ攪拌を行いＲＦＬ接着組成物の調製を行った。
【００５５】
＜抗張体（心線）の作製＞
帝人社製のポリエステルコード（１０００デニール／２×３、上撚り９．５Ｔ／１０ｃｍ（Ｚ）、下撚り２．１９Ｔ／１０ｃｍ）を４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートのトルエン溶液（イソシアネート固形分２０質量％）に浸漬後、２４０℃×４０秒で熱風乾燥し、前処理を行った。この前処理後の心線を上記ＲＦＬ接着組成物に浸漬した後、２００℃×８０秒の熱風乾燥し、さらに、ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）のトルエン溶液に浸漬し、６０℃×４０秒の熱風乾燥を行った。
【００５６】
＜帆布＞
帆布としてポリエステル綿帆布［（広角に加工した時点での特性）糸の材質：ポリエステルと綿との混紡帆布；ポリエステルと綿との質量比 ５０：５０；糸構成 経糸：２０Ｓ／２（２０番手を２本よりあわせたものの意味）、緯糸：２０ Ｓ／２（２０番手を２本よりあわせたものの意味）；撚り数：経糸Ｓ撚り ５９回／１０ｃｍ、緯糸：５９回／１０ｃｍ；織り方：平織り物を、経糸と緯糸との交差角度が、１２０°になるように加工；糸密度 経糸：８５本／５ｃｍ、緯糸：８５本／５ｃｍ］を用いた。
【００５７】
表面が平滑な円筒状の成形ドラムの外周に、上記の帆布、上記の接着層用ゴム組成物の未加硫シートを巻きつけた後、上記の抗張体（心線）を螺旋状にスピニングした。さらにその上に上記の接着層用ゴム組成物の未加硫シートを積層し、最後に、上記の圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートを４枚積層した。次いで、この積層体を加硫缶内に挿入し、内圧０．５９ＭＰａ、外圧０．８８ＭＰａ、温度１６５℃×３５分間の条件で蒸気加硫し、環状物を作製した。
この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第１の駆動システムに取り付けて、走行させながら、研削砥石で幅１０ｍｍ当たり３本のリブを周方向に沿って形成し、この後、この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第２の駆動システムに取り付けて、走行させながら裁断し、Ｖリブドベルト（幅１０ｍｍ、周長１０００ｍｍ）を製造した。
【００５８】
上記のようにして各実施例、比較例のゴム組成物が加硫されてなる加硫ゴムで圧縮ゴム層（リブ）を形成させたＶリブドベルトは、以下のようにして屈曲耐久時間の評価を実施した。
【００５９】
（ベルト走行試験による屈曲耐久時間の評価）
図２はＶリブドベルトの屈曲耐久性評価におけるベルト走行試験機の概略図である。このベルト走行試験機は、上下に配設されたプーリ径１２０ｍｍの大径のリブプーリ（上側が従動プーリ５１、下側が駆動プーリ５２）と、それらの上下方向の中間右方に配されたプーリ径７０ｍｍのアイドラープーリ５４と、その右方に配されたプーリ径５５ｍｍの小径のリブプーリ５３とで構成されている。アイドラープーリ５４は、ベルト巻き付け角度が９０°となるように配置されている。
各実施例、各比較例のゴム組成物で製造したＶリブドベルトを、リブ側が当接するように３つのリブプーリ５１〜５３に巻き掛け、ベルト背面が接触するようにアイドラープーリ５４に巻き掛け、８３４Ｎのセットウェイトが負荷されるようにリブプーリ５３を側方に引っ張り、室温（２３±２℃）で、下側のリブプーリ５２を４９００ｒｐｍで回転させるベルト走行試験を行った。一定時間ごとに走行を停止し、ベルトのリブ表面を目視で観察し、割れが認められるまでの走行時間を屈曲耐久時間とした。評価結果を表２および表３に示す。
【００６０】
この、表２、３からも、本実施形態におけるゴム組成物は、屈曲耐久性や耐変形性といった成形体の力学的特性を顕著に向上させ得るものであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】一実施形態のＶリブドベルトを示す断面図。
【図２】ベルト走行試験機を示す概略図。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・Ｖリブドベルト
２・・・背面層
３・・・接着層
４・・・心線
５・・・圧縮層
６・・・リブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物、及び、表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐熱性等の点で優れているエチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と、有機化された層状粘土鉱物粒子とを含むゴム組成物を用いて、ゴム成形体の破断強度、破断伸度などといった力学的特性を向上させることが検討されている。
例えば、特許文献１乃至３では、エチレン・α−オレフィン共重合体などのゴム成分と、オクタデシルアミンなどで有機化された層状粘土鉱物粒子とを含むゴム組成物を用いることにより、そのゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムの力学的特性を向上させることが提案されている。
【０００３】
しかし、この種のゴム組成物は、当該ゴム組成物を用いて加硫成形させる成形体の破断強度、破断伸度という力学的特性を向上させ得るものではあるが、屈曲耐久性という力学的特性を未だ十分に向上させ得るものではない。
したがって、伝動ベルトなどのように回転体に巻き掛けられて、屈曲や伸長を繰り返し受けるような用途においては、クラック等を原因とした破断を十分に抑制することが困難な状況となっている。
【０００４】
ところで、加硫ゴムの屈曲耐久性を向上させる手法として、従来、架橋密度を低下させる方法が知られている。
しかし、架橋密度を低下させると応力が加えられた際に永久ひずみが生じやすく、特に、加熱状態において永久ひずみを発生させやすくなってしまうことが知られている。
先の伝動ベルトなどにおいて変形が生じると、ベルト張力の低下などを招きやすくなり、このことを原因とした破損を招くおそれがある。
すなわち、伝動ベルトなどのように屈曲耐久性と耐変形性とが求められるような用途においては、従来、これらの要望を満足させることが困難となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５６７３０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８０２０７号公報
【特許文献３】特開２０００−１５９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点および要望に鑑み、屈曲耐久性や耐変形性といった成形体の力学的特性を顕著に向上させ得るゴム組成物を提供して、力学的特性に優れた伝動ベルトを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、ゴム組成物に係る本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、伝動ベルトに係る本発明は、表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトであって、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されているゴム組成物が加硫された加硫ゴムで前記ゴム層が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
この重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物としては、ビニル系シラン化合物が好適である。
なお、本明細書における“ビニル系シラン化合物”との用語は、ビニル基、アリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基などといった炭素−炭素二重結合が分子末端となる官能基を有するシラン化合物を意図して用いている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のゴム組成物は、当該ゴム組成物によって形成される成形体の力学的特性を、従来のものに比べて顕著に向上させ得るという効果を奏する。したがって、本発明の伝動ベルトには、優れた力学的特性が付与され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のゴム組成物の実施の形態について説明する。
本実施形態のゴム組成物は、エチレン・α−オレフィン共重合体を含むゴム成分と層状粘土鉱物粒子とが配合されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物（より具体的には、ビニル系シラン化合物）が含有されている。
また、前記層状粘土鉱物粒子は、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して５〜６０質量部のいずれかの割合でゴム組成物に含有されている。
【００１２】
本実施形態のゴム組成物には、本発明の効果を著しく損ねない範囲において前記ゴム成分に前記エチレン・α−オレフィン共重合体以外のゴム成分を含有させ得る。
なお、本発明の効果をより顕著なものとし得る点において前記ゴム成分に含有させるエチレン・α−オレフィン共重合体の量は９０〜１００質量％であることが好ましく、エチレン・α−オレフィン共重合体以外のゴム成分を含有させないことがより好ましい。
【００１３】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体は、少なくともエチレンおよびα−オレフィンが共重合したものである。前記エチレン・α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、エチレン・オクテン共重合体、エチレン・ブテン共重合体などが挙げられる。なかでも、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）が低コストでしかも加工性に優れ、架橋が容易であるという点で好適である。硫黄加硫での加硫速度が速く、加硫ゴムにバランスがとれた物性を発揮させ得る点で、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体がより好適である。なお、前記ゴム組成物に含有されるエチレン・α−オレフィン共重合体は、１種類であってもよく、２種類以上が混合されていてもよい。
【００１４】
前記ゴム成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体とともにゴム組成物に含有させるゴムとしては、一般的に用いられるゴム、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、エポキシ化天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ブチルゴム、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、塩素化ポリエチレンなどを挙げることができ、これらは、単独、あるいは複数混合して用いることができる。
【００１５】
前記層状粘土鉱物粒子としては、層状の結晶構造をもったケイ酸塩鉱物の粒子が例示される。
ここで、層状の結晶構造としては、ケイ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層の３層が積み重なっている構造が例示される。その単位層は厚さ約１ｎｍであり、単位層間隔は０．１〜１μｍであり、通常、その構造は極めて薄い板状である。
【００１６】
前記層状粘土鉱物粒子としては、例えば、ケイ酸マグネシウムまたはケイ酸アルミニウム等から構成される層状フィロケイ酸塩で、価数の小さなイオンで同形置換されて負に帯電しているものなどが挙げられる。また、通常、粒子の厚さが０．６〜２ｎｍで、一辺の長さが２〜１，０００ｎｍの範囲のものも挙げられる。
【００１７】
このように層状粘土鉱物粒子は、通常、アスペクト比の高い板状構造物であり、このようなアスペクト比の高い板状構造物をゴム組成物に分散させることで、このゴム組成物が加硫されてなる成形体に屈曲疲労が与えられた場合に、クラックの進展を阻止させ得る。
また、このようなクラックの進展を阻止する効果の他に、層状粘土鉱物粒子を含有させることによる効果として耐熱性・難燃性・ガスバリア性などの向上が見込まれる。
また、後述するビニル系シラン化合物との相互作用によってゴム成形体に優れた耐変形性を付与させることができる。
【００１８】
前記層状粘土鉱物粒子としては、具体的には、モンモリロナイト、サポナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、スティブンサイト等のスメクタイト系粘土鉱物やバーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ、カオリナイトなどが例示され、こららは、前記ゴム組成物に単独、あるいは複数混合して配合されうる。これらは天然のものであっても、合成されたものであってもよい。なかでも分散性に優れる点からモンモリロナイトが好ましい。
【００１９】
また、この層状粘土鉱物粒子は、有機アンモニウムイオンなどによって有機化された層状粘土鉱物粒子であっても有機化等が実施されていない無処理の層状粘土鉱物粒子であってもよい。
本発明においては、後述するビニル系シラン化合物のシラン部分と層状粘土鉱物粒子の表面との結合力がゴム成形体の耐変形性に活用されることから、有機化がなされていない無処理状態の層状粘土鉱物粒子を用いることが好ましい。
【００２０】
例えば、１００℃程度の温度で２４時間乾燥させたものを熱重量分析装置（例えば、商品名「ＴＧ／ＤＴＡ−１１０」：セイコーインスツルルメンツ社製）を用いて１０℃／分の昇温速度で６００℃まで昇温させた後に１０分間ホールドさせた際の加熱減量が１０質量％以下となるような有機物の付着が少ない層状粘土鉱物粒子を用いることが好ましい。
【００２１】
この層状粘土鉱物粒子の含有量の下限値が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して５質量部とされているのは、層状粘土鉱物粒子の含有量が５質量部未満の場合には、本実施形態のゴム組成物を加硫成形した成形体に対して十分な強度を付与することが困難になるためである。
【００２２】
また、層状粘土鉱物粒子の含有量の上限値が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して６０質量部とされているのは、層状粘土鉱物粒子の含有量が６０質量部を超える場合には、本実施形態のゴム組成物を加硫成形した成形体に十分な耐屈曲疲労性を付与することが困難になるためである。
【００２３】
前記ビニル系シラン化合物は、末端の炭素−炭素二重結合部分をエチレン・α−オレフィン共重合体と結合させるとともにシラン部分を層状粘土鉱物粒子に結合させることによって、このゴム組成物が用いられてなるゴム成形体に優れた耐変形性を付与させるべくゴム組成物に含有されるものである。
このビニル系シラン化合物としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロキシ基、及びメタクリロキシ基などのいずれかと、アルコキシ基がケイ素原子に結合された化合物が挙げられる。
【００２４】
より具体的には、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス（メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが好適に用いられ得る。
なかでも、ビニルトリエトキシシランなどが好適に用いられ得る。
このビニル系シラン化合物の配合量については特に限定がされるものではないが、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部の範囲のいずれかとされることが好ましく、１〜３質量部のいずれかとされることがより好ましい。
【００２５】
このビニル系シラン化合物は、加硫剤によってゴム組成物を加硫するなどしてエチレン・α−オレフィン共重合体と結合させることができ、このエチレン・α−オレフィン共重合体との結合によって応力による変形を生じにくい耐変形性に優れた加硫ゴムの形成に有効に作用する。
また、上記のようなビニル系シラン化合物は、アルコキシシリル基の加水分解によって生じるシラノール基と層状粘土鉱物粒子の表面の水酸基などと脱水縮合して化学結合を形成させることもでき、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子との間に強固な結合を形成させることができる。
このビニル系シラン化合物は、上記作用によって、特に、加熱状態で応力を受けた場合における変形の抑制効果を、従来のゴム組成物が用いられた場合に比べて顕著に向上させうる。
【００２６】
このゴム組成物に含有させる加硫剤としては、特に限定されるものではなく、硫黄系加硫剤や有機過酸化物系加硫剤などを用いることができる。
【００２７】
硫黄系加硫剤としては、例えば、粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イオウ、不溶性イオウ、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等が挙げられる。
【００２８】
有機過酸化物系加硫剤としては、例えば、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−ブチルパーオキシ−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−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネート等が挙げられる。
【００２９】
なお、硫黄−硫黄の結合エネルギーは、炭素−炭素の結合エネルギーに比べて低く、硫黄−硫黄の結合を系内多く存在させると加硫ゴムを柔軟にさせやすい。したがって、加硫ゴムへの耐変形性付与の観点からは、本実施形態のゴム組成物には、有機過酸化物系加硫剤を選択して含有させることが好ましい。
【００３０】
また、これらの加硫剤の作用を促進させるべく、一般的な加硫ゴムの形成に加硫促進剤、加硫助剤、架橋助剤などとして用いられている物質を上記加硫剤とともに本実施形態のゴム組成物に含有させることができる。
前記加硫促進剤としては、例えば、ジチオカルバミン酸亜鉛系のペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩、ピペコリルジチオカルバミン酸ピペコリン塩、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−ペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸第２鉄、ジエチルジチオカルバミン酸テルル等を用いることができる。
【００３１】
また、加硫促進剤としては、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系のものを用いることができ、チアゾール系加硫促進剤としては、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などが用いられ得る。
前記チウラム系加硫促進剤としては、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・ジスルフィドなどが用いられ得る。
前記スルファミド系加硫促進剤としては、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などが用いられ得る。
また、その他の加硫促進剤としてビスマレイミド、エチレンチオウレアなども例示される。
これらの加硫促進剤は、単独であってもよく、２種類以上混合されていてもよい。
【００３２】
前記加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、酸化亜鉛などの金属酸化物などを挙げることができる。
前記架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、１，２−ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミドなどが例示される。
【００３３】
本実施形態に係るゴム組成物には、上記の配合剤以外に、本発明の効果を損ねない範囲において、一般的なゴム組成物に通常用いられるオイルなどの可塑剤、老化防止剤、加工助剤などを含有させることができ、要すれば、カーボンブラックや前記層状粘土鉱物粒子以外の無機物粒子を加硫ゴムの補強などを目的として含有させうる。
【００３４】
前記カーボンブラックとしては、例えば、一般呼称で分類されるＦＥＦ系、ＩＳＡＦ系、ＨＡＦ系等のゴム用カーボンブラックが挙げられる。
前記無機物粒子としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、ハイドロタルサイトなどからなるものが例示される。
【００３５】
このゴム組成物を用いてゴム成形体を形成させるには、一般的な成形方法を採用することができる。
具体的には、例えば、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを用いて、所定の配合で上記に示した成分を混練することによりゴム組成物を製造し、このようにして製造したゴム組成物を、例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、スラッシュ成形等により成形して加硫処理を実施し、各種のゴム成形体として用いることができる。
【００３６】
なお、本実施形態に係るゴム組成物は伝動ベルトなどの用途に用いられることでその効果がより顕著に発揮されうる。
すなわち、伝動ベルトは、通常、プーリに巻き掛けられて用いられ、動力伝達時には、このプーリとの間に摩擦熱を発生させたり、ゴムの伸縮（プーリによる屈曲）による動的発熱を伴ったりするものである。
また、伝動ベルトは、自動車のエンジンルームなど高温環境下でプーリに強く当接された状態で使用される場合も多いことから、従来、永久ひずみを発生させやすい状況で使用されている。
また、伝動ベルトは、表面のゴム層を形成する加硫ゴムの耐屈曲疲労性がその耐用期間を左右する大きなファクターともなっている。
したがって、伝動ベルトには、永久ひずみを十分抑制させるための耐変形性に優れた加硫ゴムの採用が求められており、このような点において、伝動ベルトは、本実施形態に係るゴム組成物が奏する効果をより顕著に発揮させ得るゴム成形品であるといえる。
【００３７】
以下に、上記ゴム組成物を用いた伝動ベルトについて説明する。
本実施形態のゴム組成物によって形成させる伝動ベルトの種類としては、Ｖリブドベルト、Ｖベルト、平ベルト、丸ベルトなどを挙げることができる。これらのゴムベルトは、少なくともその表面に形成されたゴム層に前記ゴム組成物を加硫させた加硫ゴムが用いられている。
【００３８】
ここで、さらに具体的に、本発明の伝動ベルトの一実施形態として、圧縮層に前記ゴム組成物を用いたＶリブドベルトについて、図面を参照しながら説明する。
図１には、伝動ベルトの好ましい一実施形態として、Ｖリブドベルト１が示されている。
【００３９】
本実施形態のＶリブドベルト１は、無端状に形成されており、このＶリブドベルト１の内周側、すなわち、プーリに巻き掛けられた際に該プーリに接する内側表面をなす圧縮層５は、上記ゴム組成物、すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とビニル系シラン化合物を含む前記ゴム組成物によって形成されている。
前記圧縮層５には、ベルト長手方向に連続する断面略Ｖ字状の溝が２条形成されており、該溝により互いに分離された３条のリブ６がベルト長手方向に延在された状態となるように形成されている。
【００４０】
そして、本実施形態のＶリブドベルト１には、前記圧縮層５の外周側に接着層３が形成され、該接着層３の外周側にはＶリブドベルト１の最外層となる背面層２が形成されている。
また、前記接着層３には、厚さ方向中央部に抗張体として心線４が埋設されている。
【００４１】
前記接着層３、前記背面層２、及び、前記心線４は、その構成材料が特に限定されるものではなく、一般的な伝動ベルトに用いられているものと同種の材料を用いて形成されうる。
なお、背面層２は、圧縮層５と同様にベルト使用時において屈曲による変形量が大きいことからこの背面層２にも先述のゴム組成物を用いることが好ましい。
すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、ビニル系シラン化合物が含有されているゴム組成物を用いて背面層２と圧縮層５とを形成させることが好ましい。
なお、上記のようなゴム組成物であれば、背面層２と圧縮層５とを全く同一配合とする必要はなく、異なる配合内容のゴム組成物を用いても良い。
【００４２】
本実施形態のＶリブドベルト１は、例えば、次のような方法で製造できる。まず、前記圧縮層５、接着層３、背面層２の各ゴム層に用いるゴム組成物を、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、二軸混練機などの一般的なゴムの混練手段にて作製する。
次に、このゴム組成物を、カレンダーロールなどのシーティング手段によりシート化して未加硫シートを作製する。
そして、この未加硫シートを円筒金型上に、背面層、接着剤層、圧縮ゴム層の順に積層して、この積層体を加硫缶などを用いて加硫させ加硫ゴムで形成された筒型の成形体を作製する。
さらに、この予備成形体に研削砥石などを用いて所定のリブを形成させた後に、所定リブ数に切り出すことでＶリブドベルト１を作製することができる。
【００４３】
このようにして形成された、Ｖリブドベルトは、耐屈曲疲労性や耐変形性に優れた加硫ゴムによって圧縮層が形成されることから力学的強度に優れ、耐用期間の長期化を図り得る。
【００４４】
なお、本実施形態においては、分子末端に炭素−炭素の二重結合を有し、エチレン・α−オレフィン共重合体と良好なる結合状態を形成させやすい点において、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物の中でもビニル系シラン化合物を例示してゴム組成物や伝動ベルトの説明を行っているが、本発明は、前記アルコキシシラン化合物をビニル系シラン化合物に限定するものではない。
また、ここでは詳述しないが、Ｖリブドベルトや、Ｖベルトなどといった伝動ベルトにおける従来公知の技術事項を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において、本実施形態の伝動ベルトにも採用することができる。
【実施例】
【００４５】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
［実施例１〜１１、比較例１〜８］
（ゴム組成物の製造）
＜基本配合＞
各実施例、比較例のゴム組成物を作製するに際し、硫黄加硫を実施するゴム組成物と有機過酸化物による加硫を行うゴム組成物とによって基本的な配合内容を異ならせた。
それぞれの基本配合を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
＜各配合＞
上記基本配合に対して、ビニル系シラン化合物や層状粘土鉱物粒子などを、下記表２、３に示す割合で配合し各ゴム組成物を作製した。
なお、表中の数値は、基本配合（表１）におけるエチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）１００質量部に対する質量部を表している。
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
（評価）
（感温永久変形）
感温永久変形については、ＪＩＳ Ｋ６２６２に規定の圧縮永久ひずみを測定することによって評価した。
具体的には、１００℃×２２時間後の加熱条件下、大型試験片に対して９．３８ｍｍ厚さのスペーサ（２５％圧縮）を用いる方法によって評価した。
評価によって得られた圧縮永久ひずみの値を、先の表２、３に併せて示す。
【００５２】
（ベルト屈曲耐久時間）
（Ｖリブドベルトの製造）
＜圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートの作製＞
上記のように配合された実施例、比較例のゴム組成物をカレンダーロールによりシート成形し、厚さ０．８ｍｍの圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
【００５３】
＜接着層用ゴム組成物の未加硫シートの作製＞
下記の配合でバンバリーミキサーを用いて混練して接着層用ゴム組成物を作製し、さらに作製したゴム組成物を、カレンダーロールによりシート成形し、厚さ０．４ｍｍの接着層用ゴム組成物の未加硫シートを調製した。
・ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％
プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）：１００質量部
・カーボンブラック（昭和キャボット社製、商品名「ＩＰ６００」）：５０質量部
・シリカ（トクヤマ社製、商品名「トクシールＧｕ」）：２０質量部
・パラフィンオイル（日本サン社製、商品名「サンフレックス２２８０」）：１０質量部
・加硫剤（日油社製ＤＣＰ、商品名「パークミルＤ」）：２．５質量部
・加硫助剤（花王社製ステアリン酸）：１質量部
・加硫助剤（堺化学工業社製 酸化亜鉛）：５質量部
・粘着付与剤（日本ゼオン社製石油樹脂、商品名「クイントンＡ−１００」）：５質量部
・短繊維（綿粉）：２質量部
【００５４】
＜ＲＦＬ接着組成物の調製＞
レゾルシン７．３１質量部とホルマリン（３７質量％）１０．７７質量部とを混合し、水酸化ナトリウム水溶液（固形分０．３３質量％）を加えて攪拌し、その後、水１６０．９１質量部加え、５時間熟成して、レゾルシン−ホルマリン樹脂（レゾルシン−ホルマリン初期縮合物、以下「ＲＦ」という、レゾルシン／ホルマリン比＝０．５）水溶液を作製した。
次いで、ＲＦ水溶液にクロロスルホン化ポリエチレンラテックス（固形分４０％）をＲＦ／ラテックス比＝０．２５（固形分量４５．２質量部）となるよう混合し、さらに、水を加えて固形分濃度２０％となるよう調整した後、１２時間熟成しつつ攪拌を行いＲＦＬ接着組成物の調製を行った。
【００５５】
＜抗張体（心線）の作製＞
帝人社製のポリエステルコード（１０００デニール／２×３、上撚り９．５Ｔ／１０ｃｍ（Ｚ）、下撚り２．１９Ｔ／１０ｃｍ）を４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートのトルエン溶液（イソシアネート固形分２０質量％）に浸漬後、２４０℃×４０秒で熱風乾燥し、前処理を行った。この前処理後の心線を上記ＲＦＬ接着組成物に浸漬した後、２００℃×８０秒の熱風乾燥し、さらに、ＥＰＤＭ（三井化学社製、商品名「３０８５」、エチレン含量６２質量％、プロピレン含量３３．５質量％、ジエン含量４．５質量％）のトルエン溶液に浸漬し、６０℃×４０秒の熱風乾燥を行った。
【００５６】
＜帆布＞
帆布としてポリエステル綿帆布［（広角に加工した時点での特性）糸の材質：ポリエステルと綿との混紡帆布；ポリエステルと綿との質量比 ５０：５０；糸構成 経糸：２０Ｓ／２（２０番手を２本よりあわせたものの意味）、緯糸：２０ Ｓ／２（２０番手を２本よりあわせたものの意味）；撚り数：経糸Ｓ撚り ５９回／１０ｃｍ、緯糸：５９回／１０ｃｍ；織り方：平織り物を、経糸と緯糸との交差角度が、１２０°になるように加工；糸密度 経糸：８５本／５ｃｍ、緯糸：８５本／５ｃｍ］を用いた。
【００５７】
表面が平滑な円筒状の成形ドラムの外周に、上記の帆布、上記の接着層用ゴム組成物の未加硫シートを巻きつけた後、上記の抗張体（心線）を螺旋状にスピニングした。さらにその上に上記の接着層用ゴム組成物の未加硫シートを積層し、最後に、上記の圧縮層用ゴム組成物の未加硫シートを４枚積層した。次いで、この積層体を加硫缶内に挿入し、内圧０．５９ＭＰａ、外圧０．８８ＭＰａ、温度１６５℃×３５分間の条件で蒸気加硫し、環状物を作製した。
この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第１の駆動システムに取り付けて、走行させながら、研削砥石で幅１０ｍｍ当たり３本のリブを周方向に沿って形成し、この後、この環状物を駆動ロールと従動ロールとでなる第２の駆動システムに取り付けて、走行させながら裁断し、Ｖリブドベルト（幅１０ｍｍ、周長１０００ｍｍ）を製造した。
【００５８】
上記のようにして各実施例、比較例のゴム組成物が加硫されてなる加硫ゴムで圧縮ゴム層（リブ）を形成させたＶリブドベルトは、以下のようにして屈曲耐久時間の評価を実施した。
【００５９】
（ベルト走行試験による屈曲耐久時間の評価）
図２はＶリブドベルトの屈曲耐久性評価におけるベルト走行試験機の概略図である。このベルト走行試験機は、上下に配設されたプーリ径１２０ｍｍの大径のリブプーリ（上側が従動プーリ５１、下側が駆動プーリ５２）と、それらの上下方向の中間右方に配されたプーリ径７０ｍｍのアイドラープーリ５４と、その右方に配されたプーリ径５５ｍｍの小径のリブプーリ５３とで構成されている。アイドラープーリ５４は、ベルト巻き付け角度が９０°となるように配置されている。
各実施例、各比較例のゴム組成物で製造したＶリブドベルトを、リブ側が当接するように３つのリブプーリ５１〜５３に巻き掛け、ベルト背面が接触するようにアイドラープーリ５４に巻き掛け、８３４Ｎのセットウェイトが負荷されるようにリブプーリ５３を側方に引っ張り、室温（２３±２℃）で、下側のリブプーリ５２を４９００ｒｐｍで回転させるベルト走行試験を行った。一定時間ごとに走行を停止し、ベルトのリブ表面を目視で観察し、割れが認められるまでの走行時間を屈曲耐久時間とした。評価結果を表２および表３に示す。
【００６０】
この、表２、３からも、本実施形態におけるゴム組成物は、屈曲耐久性や耐変形性といった成形体の力学的特性を顕著に向上させ得るものであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】一実施形態のＶリブドベルトを示す断面図。
【図２】ベルト走行試験機を示す概略図。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・Ｖリブドベルト
２・・・背面層
３・・・接着層
４・・・心線
５・・・圧縮層
６・・・リブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されていることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシラン化合物が、ビニルトリエトキシシランである請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記アルコキシシラン化合物が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部のいずれかの割合で含有されている請求項１又は２記載のゴム組成物。
【請求項４】
表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトであって、
エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されているゴム組成物が加硫された加硫ゴムで前記ゴム層が形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項５】
前記アルコキシシラン化合物が、ビニルトリエトキシシランである請求項４記載の伝動ベルト。
【請求項６】
前記ゴム組成物には、前記アルコキシシラン化合物が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部のいずれかの割合で含有されている請求項４又は５記載の伝動ベルト。
【請求項７】
溝付プーリとの摩擦伝動に用いられるべく複数条のリブが形成された圧縮ゴム層を有するＶリブドベルトであり、該圧縮ゴム層が前記加硫ゴムで形成されている請求項４乃至６のいずれか１項に記載の伝動ベルト。
【請求項１】
エチレン・α−オレフィン共重合体と層状粘土鉱物粒子とを含有するゴム組成物であって、
前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、前記層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されていることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシラン化合物が、ビニルトリエトキシシランである請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記アルコキシシラン化合物が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部のいずれかの割合で含有されている請求項１又は２記載のゴム組成物。
【請求項４】
表面にゴム層が形成されてなる伝動ベルトであって、
エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して層状粘土鉱物粒子が５〜６０質量部のいずれかの割合で含有されており、さらに、重合性炭素−炭素二重結合を分子内に有するアルコキシシラン化合物が含有されているゴム組成物が加硫された加硫ゴムで前記ゴム層が形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項５】
前記アルコキシシラン化合物が、ビニルトリエトキシシランである請求項４記載の伝動ベルト。
【請求項６】
前記ゴム組成物には、前記アルコキシシラン化合物が、前記エチレン・α−オレフィン共重合体１００質量部に対して、０．５〜６質量部のいずれかの割合で含有されている請求項４又は５記載の伝動ベルト。
【請求項７】
溝付プーリとの摩擦伝動に用いられるべく複数条のリブが形成された圧縮ゴム層を有するＶリブドベルトであり、該圧縮ゴム層が前記加硫ゴムで形成されている請求項４乃至６のいずれか１項に記載の伝動ベルト。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１３８３１２（Ｐ２０１０−１３８３１２Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１６８７３（Ｐ２００８−３１６８７３）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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