CN105579741B - V型带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
V型带(B)中构成V型侧面(110)的部分(11)由橡胶组合物形成。所述橡胶组合物中以带宽方向上取向的方式含有有机纤维的纳米纤维(16)和有机短纤维(17)。所述橡胶组合物在纹理方向上的储能模量与反纹理方向上的储能模量之比为5以上。
Description
技术领域
本发明涉及V型带及其制造方法。
背景技术
目前正在研究将弹性体中分散有纳米纤维的复合材料应用在汽车部件或电子部件中。
例如,专利文献1中公开了在乙烯-α-烯烃弹性体的基体中添加海岛型复合短纤维,使海成分熔融并将岛成分的纤维直径为10~5000nm的纳米纤维分散在基体乙烯-α-烯烃弹性体中的纤维增强弹性体成型品。
专利文献2中公开了用于齿形带、平带等汽车专用带或工业用带的纤维增强弹性体,该纤维增强弹性体是将由聚烯烃、第一弹性体以及二氧化硅组成的基体中分散纤维直径为1μm以下、长径比为2~1000的纳米纤维的纤维增强热塑性树脂组合物以及第二弹性体进行混炼而得到的弹性体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2012-207220号公报
专利文献2:特开2012-77223号公报
发明内容
本发明的V型带中构成V型侧面的部分由橡胶组合物形成,
所述橡胶组合物中以带宽方向上取向的方式包括纤维直径为300~1000nm的有机纤维的纳米纤维以及纤维直径为10μm以上的有机短纤维,
所述橡胶组合物基于JIS K6394,通过以负荷了应变1%时的荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带宽方向即纹理方向上的储能模量与通过以平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带长方向即反纹理方向上的储能模量之比为5以上。
本发明的V型带的制造方法包括:
混炼物调制步骤,包括在复合材料的热塑性树脂的融点或软化温度以上的温度下,对橡胶成分和所述复合材料进行混炼的操作,所述复合材料具有热塑性树脂的海和纤维直径为300~1000nm的有机纤维的纳米纤维的集束体的多个岛的海岛结构,对所述纳米纤维以及纤维直径为10μm以上的有机短纤维分散在所述橡胶成分中的未交联橡胶组合物的混炼物进行调制;
压延步骤,通过压延所述混炼物调制步骤中调制的未交联橡胶组合物的混炼物,制作用于形成构成所述V型侧面的部分的未交联橡胶组合物片;以及
成型交联步骤,将所述压延步骤中制作的未交联橡胶组合物片配置为其纹理方向为带宽方向,并形成带成型体后进行交联。
附图说明
图1为示出从实施方式1的V型多楔带上切下的一部分的立体图;
图2为实施方式1的V型多楔带的V肋的横截面图;
图3为示出从实施方式1的V型多楔带的变形例中切下的一部分的立体图;
图4为示出使用了实施方式1的V型多楔带的汽车辅机驱动带传动装置的带轮布置的图;
图5为复合材料的立体图;
图6(a)和(b)是示出实施方式1的V型多楔带的制造方法的第一说明图;
图7为示出实施方式1的V型多楔带的制造方法的第二说明图;
图8为示出实施方式1的V型多楔带的制造方法的第三说明图;
图9为示出实施方式1的V型多楔带的制造方法的第四说明图;
图10为示出从实施方式2的双齿V型带上切下的一部分的立体图;
图11为实施方式2的双齿V型带的一部分的纵截面图;
图12为实施方式2的双齿V型带的横截面图;
图13(a)和(b)是示出使用了实施方式2的双齿V型带的变速装置的结构图;
图14(a)和(b)是示出实施方式2的双齿V型带的制造方法的第一说明图;
图15(a)和(b)是示出实施方式2的双齿V型带的制造方法的第二说明图;
图16(a)~(c)是示出实施方式2的双齿V型带的制造方法的第三说明图;
图17为示出实施方式2的双齿V型带的制造方法的第四说明图;
图18(a)和(b)是示出实施方式2的双齿V型带的制造方法的第五说明图;
图19为示出从其他实施方式的切割型V型带上切下的一部分的立体图;
图20(a)是示出用于抗弯疲劳性评价试验的带运行试验机的带轮布置的图;(b)是示出用于带运行时噪音评价试验的带运行试验机的带轮布置的图;
图21为用于双齿V型带的带运行试验机的平面图;
图22(a)是示出传动能力和传动效率评价试验的带轮布置的图;(b)是示出高速耐久性评价试验的带轮布置的图。
符号说明
B:V型多楔带;B’、C’:带成型体;C:双齿V型带;D:V型带;M:复合材料;R:热塑性树脂;S:带板;10:V型多楔带主体;11、41:压缩橡胶层;110、410:V型侧面;11’、12’、41’、42’、43’:未交联橡胶组合物片;12、42:粘合橡胶层;13:背面增强布;13’、44’:布材;14、45:芯线;14’、45’:线材;15:V肋;16、46:纳米纤维;17、47:有机短纤维;18:背面橡胶层;20:辅机驱动带传动装置;21:动力转向带轮;22:AC发电机带轮;23:张紧带轮;24:水泵带轮;25:曲轴带轮;26:空调带轮;31:圆筒模具;311:第一圆筒模具;311a:下轮齿形成槽;312:第二圆筒模具;312a:下轮齿嵌合槽;32:橡胶套;321:第一橡胶套;322:第二橡胶套;322a:上轮齿形成槽;33:板悬架轴;34:研磨石;40:双齿V型带主体;41a:下轮齿;411’:下轮齿成型体;412’:下轮齿复合体;43:抗张橡胶层;43a:上轮齿;44:底面增强布;50:变速装置;51、61、71、81:驱动带轮;51a、52a:固定槽轮;51b、52b:可动槽轮;52、82:从动带轮;53:V型槽;60、70、80:带运行试验机;621、721:第一从动带轮;622、722:第二从动带轮;831:驱动轴;832:从动轴;841、842、861、862:带轮;851:驱动电机;851a:电机轴;852:负荷机;852a:轴;871、872:扭力计;881:移动台;891:负荷传感器
具体实施方式
以下,基于附图对实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
图1和图2示出实施方式1的V型多楔带B(V型带)。实施方式1的V型多楔带B还称为多楔V型带,例如用于汽车的发动机室内设置的辅机驱动带传动装置等。实施方式1的V型多楔带B例如带长为700~3000mm,带宽为10~36mm,以及带厚为4.0~5.0mm。
实施方式1的V型多楔带B具有以层叠带内周侧的压缩橡胶层11和带外周侧的粘合橡胶层12的方式一体化设置的V型多楔带主体10。粘合橡胶层12在该带外周侧层叠贴设有构成带背面的背面增强布13。并且,粘合橡胶层12在该带厚度方向的中间部埋设有芯线14,芯线14配置为在带宽方向上形成具有节距的螺旋。
压缩橡胶层11中以V肋15向带的内周侧下垂地设有多个分别构成作为带轮接触面的V型侧面110的V肋15。多个V肋15各自形成为沿着带长方向延伸的横截面大致为倒三角形的脊,同时在带宽方向上并列设置。对于各个V肋15,例如肋高度为2.0~3.0mm,基端之间的宽度为1.0~3.6mm,以及V角度为35~40°。肋的个数为例如3~6个(图1中为6个)。
压缩橡胶层11由橡胶组合物形成,该橡胶组合物为对橡胶成分配合有机纤维的纳米纤维16(以下简称为“纳米纤维16”)、有机短纤维17和各种橡胶配合剂的未交联橡胶组合物进行加热及加压并通过交联剂进行交联的橡胶组合物。
作为形成压缩橡胶层11的橡胶组合物的橡胶成分,可列举例如乙烯-α-烯烃弹性体、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、氢化丙烯腈橡胶(H-NBR)、天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)等。这些当中,从耐热性和耐寒性的观点考虑优选乙烯-α-烯烃弹性体。
作为乙烯-α-烯烃弹性体的α-烯烃成分,可列举例如丙烯、戊烯、辛烯等。作为二烯成分可列举1,4-己二烯、双环戊二烯、亚乙基降冰片烯等非共轭二烯。作为乙烯-α-烯烃弹性体具体可列举EPDM、EPR等。
形成压缩橡胶层11的橡胶组合物的橡胶成分可以由单一种类构成,另外也可以由多个种类共混橡胶构成。此外,使用乙烯-α-烯烃弹性体作为主成分的共混橡胶时,为不损害其特征,其他橡胶种类的比例优选25质量%以下。
纳米纤维16以带宽方向上取向的方式包含在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中。
纳米纤维16的纤维直径为300~1000nm,优选为400nm以上,且优选为900nm以下。纳米纤维16的纤维长度优选为0.3mm以上,更优选为0.5mm以上,且优选为5mm以下,更优选为4mm以下,进一步优选为2mm以下。纳米纤维16的纤维长度与纤维直径之比(长径比)优选为500以上,更优选为1000以上,且优选为10000以下,更优选为7000以下,进一步优选为3000以下。在这里,纳米纤维16的纤维直径和纤维长度可通过SEM等的电子显微镜观察测定。
作为纳米纤维16可列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、6-尼龙纤维、6,6-尼龙纤维等纳米纤维。这些当中优选包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纳米纤维。纳米纤维16可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类。
对于在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16的含量,从按其带宽方向表现高弹性模量化效果的观点考虑,相对于橡胶成分100质量份,优选为1质量份以上,更优选为2质量份以上,此外,从良好加工性的观点考虑,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下,进一步优选为10质量份以下。
对于在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16的体积分率,从按其带宽方向表现高弹性模量化效果的观点考虑,优选为0.4体积%以上,更优选为0.8体积%以上,此外,从良好加工性的观点考虑,优选为8.0体积%以下,更优选为6.0体积%以下。
有机短纤维17也以带宽方向上取向的方式包含在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中,此外,其中从V型侧面110露出的有机短纤维17包括从V型侧面110突出的有机短纤维17。
有机短纤维17的纤维直径为10μm以上,且优选为50μm以下,更优选30μm以下。有机短纤维17的纤维长度优选为1.5mm以上,更优选为2mm以上,且优选为10mm以下,更优选为8mm以下,进一步优选为4mm以下。有机短纤维17的纤维长度与纤维直径之比(长径比)优选为100以上,更优选为150以上,进一步优选为200以上,且优选为500以下,更优选为400以下,进一步优选为300以下。在这里,有机短纤维17的纤维直径和纤维长度可通过显微镜测定。
有机短纤维17从V型侧面110突出的长度优选为0.01~5mm,更优选为0.05~2mm。在这里,有机短纤维17的突出长度可通过SEM等的电子显微镜观察测定。
作为有机短纤维17可列举例如6-尼龙纤维、6,6-尼龙纤维、4,6-尼龙纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维等的合成纤维、棉或麻等天然纤维,人造丝等再生纤维等短纤维。这些当中优选包括6-尼龙纤维、6,6-尼龙纤维、4,6-尼龙纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维以及对位芳香族聚酰胺纤维中的一种或两种以上的短纤维。有机短纤维17可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类。
对有机短纤维17可进行例如在间苯二酚-福尔马林-乳胶水溶液(以下称为“RFL水溶液”)中浸渍后进行加热的粘合处理,此外,也可以不进行该粘合处理,两者均可以。
对于在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的有机短纤维17的含量,从降低V型侧面110的摩擦系数的观点考虑,相对于橡胶成分100质量份,优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,此外,从良好加工性的观点考虑,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。
对于在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的有机短纤维17的体积分率,优选为3体积%以上,更优选为4体积%以上,且优选为8体积%以下,更优选为7体积%以下。
纳米纤维16和有机短纤维17可以是不同种类的纤维,也可以是相同种类的纤维,两者均可以。具体地,例如形成压缩橡胶层11的橡胶成分中可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纳米纤维16和6,6-尼龙纤维或对位芳香族聚酰胺纤维的有机短纤维17,也可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纳米纤维16和有机短纤维17。
在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16的质量含量优选为有机短纤维17的质量含量以下,纳米纤维16的质量含量更优选为少于有机短纤维17的质量含量。纳米纤维16的质量含量与有机短纤维17的质量含量之比优选为0.05以上,更优选为0.10以上,且优选为1.00以下,更优选为0.95以下。
相对于橡胶成分100质量份,在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16和有机短纤维17的总质量含量优选为1.0质量份以上,更优选为2.0质量份以上,进一步优选为10质量份以上,且优选为25.0质量份以下,更优选为20.0质量份以下,进一步优选为18.0质量份以下。
在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16的体积分率优选为有机短纤维17的体积分率以下,纳米纤维16的体积分率更优选为小于有机短纤维17的体积分率。纳米纤维16的体积分率与有机短纤维17的体积分率之比优选为0.05以上,更优选为0.10以上,且优选为1.00以下,更优选为0.95以下。
在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的纳米纤维16和有机短纤维17的总体积分率优选为5体积%以上,更优选为5.5体积%以上,且优选为8体积%以下,更优选为7.5体积%以下。
作为橡胶配合剂,可列举例如增强剂、增塑剂、加工油、加工助剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、抗老化剂、交联剂等。
作为增强剂,可列举例如炭黑、二氧化硅。作为炭黑,可列举例如SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉法炭黑,FT、MT等热解炭黑。增强剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,增强剂的含量优选为30~80质量份,更优选为40~70质量份。
作为增塑剂,可列举例如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等邻苯二甲酸二烷基酯、己二酸二辛酯(DOA)等己二酸二烷基酯、癸二酸二辛酯(DOS)等癸二酸二烷基酯等。增塑剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,增塑剂的含量优选为0.1~40质量份,更优选为0.1~20质量份。
作为加工油,可列举例如石蜡油、环烷油、芳香族油等。加工油可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,加工油的含量优选为0.1~40质量份,更优选为0.1~20质量份。此外,作为挥发减量少且耐热性优异的市售加工油,公知有例如日本太阳石油公司制造的“Thumper 2280”。
作为加工助剂可列举例如硬脂酸、聚乙烯蜡、脂肪酸的金属盐等。加工助剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,加工助剂的含量例如为0.1~3质量份。
作为硫化促进剂,可列举例如秋兰姆(Thiuram)系(例如TET等)、二硫代氨基甲酸盐系(例如EZ等)、亚磺酰胺系(例如MSA等)硫化促进剂。硫化促进剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量例如为2~10质量份。
作为硫化促进助剂,可列举例如氧化镁、氧化锌(锌白)等金属氧化物、金属碳酸盐、硬脂酸等脂肪酸及其衍生物等。硫化促进助剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,硫化促进助剂的含量例如为0.5~8质量份。
作为抗老化剂,可列举例如二胺系抗老化剂,酚系抗老化剂等。抗老化剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,抗老化剂的含量优选为0.1~5质量份,更优选为0.5~3质量份。
作为交联剂可列举有机过氧化物和硫磺。从提高耐热性的观点考虑作为交联剂优选有机过氧化物。作为有机过氧化物可列举例如过氧化二异丙苯等二烷基过氧化物类、过氧乙酸叔丁酯等过氧化酯类、过氧化二环己酮等过氧化酮类等。有机过氧化物可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,有机过氧化物的含量优选为0.5~10质量份,更优选为1~6质量份。
作为交联剂使用有机过氧化物时,还可以包括共交联剂。作为该共交联剂可列举例如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三烯丙基异氰脲酸酯、液体聚丁二烯、N,N-间亚苯基双马来酰亚胺等。共交联剂可以只包括单一种类,此外也可以包括多个种类,两者均可以。相对于橡胶成分100质量份,共交联剂的含量优选为0.5~10质量份,更优选为2~7质量份。
在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中包括下述的复合材料的热塑性树脂。相对于橡胶成分100质量份,热塑性树脂的含量例如为1~7质量份。
此外,在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中还可以包括其他如碳酸钙、滑石、硅藻土等填充剂、稳定剂、着色剂等。
基于JIS K6253通过类型A硬度计测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的橡胶硬度,优选为80°以上,更优选为85°以上,且优选为98°以下,更优选为95°以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向,即纳米纤维16和有机短纤维17的取向方向即纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)优选为3MPa以上,更优选为5MPa以上,且优选为40MPa以下,更优选为30MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的抗拉强度(TB)优选为8MPa以上,更优选为10MPa以上,且优选为50MPa以下,更优选为40MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的切断时的伸长率(EB)优选为20%以上,更优选为30%以上,且优选为300%以下,更优选为250%以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向,即与纳米纤维16和有机短纤维17的取向方向垂直的方向即反纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)优选为0.5MPa以上,更优选为0.8MPa以上,且优选为10MPa以下,更优选为8MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的50%伸长率时的拉伸应力(M50)优选为1MPa以上,更优选为1.5MPa以上,且优选为20MPa以下,更优选为15MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的抗拉强度(TB)优选为5MPa以上,更优选为8MPa以上,且优选为20MPa以下,更优选为18MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的切断时的伸长率(EB)优选为50%以上,更优选为70%以上,且优选为400%以下,更优选为300%以下。
形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)与带长方向即反纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)之比优选为3以上,更优选为5以上,且优选为20以下,更优选为18以下。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的储能模量(E’)优选为50MPa以上,更优选为80MPa以上,且优选为2000MPa以下,更优选为1500MPa以下。该纹理方向上的储能模量(E’)是通过以负荷了应变1%时的荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的损失因子(tanδ)优选为0.02以上,更优选为0.04以上,且优选为0.20以下,更优选为0.17以下。该纹理方向上的损失因子(tanδ)也是通过以负荷了应变1%时的荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的储能模量(E’)优选为10MPa以上,更优选为15MPa以上,且优选为100MPa以下,更优选为80MPa以下。该反纹理方向上的储能模量(E’)是通过以平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的损失因子(tanδ)优选为0.05以上,更优选为0.07以上,且优选为0.20以下,更优选为0.17以下。该反纹理方向上的损失因子(tanδ)也是通过以平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的储能模量(E’)与带长方向即反纹理方向上的储能模量(E’)之比优选为5以上,更优选为6以上,且优选为20以下,更优选为18以下。
粘合橡胶层12形成为截面是横长矩形的带状,厚度为例如1.0~2.5mm。粘合橡胶层12由如下的橡胶组合物形成:通过对橡胶成分配合作为各种配合剂并进行混炼的未交联橡胶组合物进行加热及加压,由交联剂进行交联的橡胶组合物。
作为形成粘合橡胶层12的橡胶组合物的橡胶成分,与压缩橡胶层11相同,可列举例如乙烯-α-烯烃弹性体等。形成粘合橡胶层12的橡胶组合物的橡胶成分优选为与形成压缩橡胶层11的橡胶组合物的橡胶成分相同。它们相同时,形成粘合橡胶层12的橡胶组合物也可以与形成压缩橡胶层11的橡胶组合物相同。作为橡胶配合剂,与压缩橡胶层11相同,可列举例如增强剂、增塑剂、加工油、加工助剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、抗老化剂、交联剂等。形成粘合橡胶层12的橡胶组合物中可包括或不包括纳米纤维16,两者均可以。此外,形成粘合橡胶层12的橡胶组合物中可包括或不包括有机短纤维17,两者均可以。
背面增强布13由下述布材构成:例如由棉、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维等纱线形成的纺织布、编织物、无纺布等。为了赋予相对于V型多楔带主体10的粘合性,背面增强布13在成型加工前实施在RFL水溶液中浸渍后进行加热的粘合处理和/或在橡胶糊中浸渍后进行干燥的粘合处理。背面增强布13的厚度例如为0.5~3mm。此外,如图3所示,代替背面增强布13设有背面橡胶层18,可由压缩橡胶层11、粘合橡胶层12以及背面橡胶层18的三层构成V型多楔带本体10。
芯线14由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、维纶纤维等捻线或编织绳等线材构成。为了赋予相对于V型多楔带主体10的粘合性,芯线14在成型加工前实施在RFL水溶液中浸渍后进行加热的粘合处理和/或在橡胶糊中浸渍后进行干燥的粘合处理。此外,芯线14在RFL水溶液和/或橡胶糊中进行粘合处理之前,根据需要还可以实施在由环氧树脂或聚异氰酸酯树脂等溶液组成的粘合剂溶液中浸渍后进行加热的粘合处理。芯线14的外径例如为0.1~2mm。
然而,如现有的V型多楔带一样,构成V型侧面的压缩橡胶层由橡胶组合物形成的V型带中,为抵抗由带轮负荷的高侧压,形成压缩橡胶层的橡胶组合物中包括以带宽方向取向的有机短纤维,不提高V型带的弯曲刚性而提高带宽方向的弹性模量。但是,为实现带宽方向上的更高弹性模量,若提高有机短纤维的含量,则随着形成压缩橡胶层的橡胶组合物在带长方向上切断时的伸长率在降低的同时,弹性模量上升,其结果存在因运行初期产生裂痕而使抗弯疲劳性变差的问题。
但是,根据如上构成的实施方式1的V型多楔带B,构成V型侧面110的部分的、形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中包括以带宽方向取向的纳米纤维16和有机短纤维17,它们当中即使纳米纤维16的含量少也能够在形成压缩橡胶层11的橡胶组合物中显现提高带宽方向上的高弹性模量的效果;另一方面,对带长方向上的物性影响较小,然后由于此,形成压缩橡胶层11的橡胶组合物的带宽方向即纹理方向上的储能模量与带长方向即反纹理方向上的储能模量之比具有5以上的高各向异性,因此在V型多楔带B中,带宽方向的弹性模量高的同时,与此相比带长方向的弹性模量不高,从而可得到优异的抗弯疲劳性。并且,由于形成压缩橡胶层11的橡胶组合物具有高各向异性,弯曲造成的能耗少,因此可高效地传递动力。进一步地,由于露出V型侧面110的有机短纤维17包括从V型侧面110突出的有机短纤维17,因此降低V型侧面110的摩擦系数,由此可抑制与带轮间的摩擦产生的噪音,同时可得到优异的耐磨性。
图4示出了使用了实施方式1的V型多楔带B的汽车辅机驱动带传动装置20的带轮布置。该辅机驱动带传动装置20为V型多楔带B卷绕于4个楔形带轮和2个平带轮的6个带轮而传递动力的蛇形驱动方式。
该辅机驱动带传动装置20包括:最上位置的动力转向带轮21、在该动力转向带轮21的稍微右斜下方配置的AC发电机带轮22、在动力转向带轮21的左斜下方且AC发电机带轮22的左斜上方配置的作为平带轮的张紧带轮23、在AC发电机带轮22的左斜下方且张紧带轮23的正下方配置的作为平带轮的水泵带轮24、在张紧带轮23和水泵带轮24的左斜下方配置的曲轴带轮25、在水泵带轮24和曲轴带轮25的右斜下方配置的空调带轮26。这些当中,除了作为平带轮的张紧带轮23和水泵带轮24以外,全部为楔形带轮。这些楔形带轮和平带轮由例如金属的压制加工品、铸件、尼龙树脂、酚树脂等树脂成型品构成,此外,带轮直径为
该辅机驱动带传动装置20中,V型多楔带B按照如下方式设置:按照与V肋15侧接触的方式卷绕于动力转向带轮21,接着,按照与带背面接触的方式卷绕于张紧带轮23,然后,按照与V肋15侧接触的方式依次卷绕于曲轴带轮25和空调带轮26,进而,按照与带背面接触的方式卷绕于水泵带轮24,进一步,按照与V肋15侧接触的方式卷绕于AC发电机带轮22,最后,返回到动力转向带轮21。
接着,基于图5~9对实施方式1的V型多楔带B的制造方法的一个例子进行说明。
-构件准备工序-
构件准备工序中,在复合材料的热塑性树脂的融点或软化温度以上的温度下,实施对橡胶成分以及具有热塑性树脂的海和纤维直径为300~1000nm的有机纤维的纳米纤维的集束体的多个岛的海岛结构的复合材料进行混炼的操作,且还实施加入纤维直径为10μm以上的有机短纤维17进行混炼的操作,以此调制纳米纤维16和有机短纤维17分散在橡胶成分中的未交联橡胶组合物的混炼物(混炼物调制步骤),通过压延该调制的未交联橡胶组合物的混炼物,制作用于形成构成V型侧面110的压缩橡胶层11的未交联橡胶组合物片(压延步骤)。
具体地,首先,在班伯里密炼机等封闭式混炼机中投入交联剂、共交联剂、热塑性树脂和纳米纤维16的复合材料以及除有机短纤维17以外的成分,并提供规定能量进行混炼之后,投入复合材料,并在其中包含的热塑性树脂的融点或软化温度以上的温度下进一步混炼。此时,复合材料中热塑性树脂熔融至软化且在橡胶成分中扩散的同时,纳米纤维16的集束体由于剪切力而开纤并分散在橡胶成分中。此外,通过使用这种复合材料进行混炼,可得到纳米纤维16在橡胶成分中的高分散性。
在这里,如图5所示,复合材料M是将纳米纤维16相互独立且并列地以岛状存在于热塑性树脂R的聚合物海中的复合纤维切成杆状的复合材料。
作为热塑性树脂R,可列举例如聚乙烯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、尼龙类树脂、聚氨酯类树脂等。热塑性树脂R从混炼时在橡胶成分中扩散的角度考虑,优选与橡胶成分的相溶性高,从该观点考虑,橡胶成分为低极性时,热塑性树脂R优选低极性的聚乙烯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂。尤其是橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时,热塑性树脂R优选聚乙烯树脂。并且,橡胶成分为如丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)极性高时,热塑性树脂R可以是聚乙烯树脂中导入如马来酸等极性基团改性的尼龙类树脂、聚氨酯类树脂等。
热塑性树脂R的融点或软化温度优选为70℃以上,更优选为90℃以上,且优选为150℃以下,更优选为140℃以下。融点是在结晶性聚合物的热塑性树脂R的情况中通过差示扫描量热法(DSC)测定的。软化温度是在无定形聚合物的热塑性树脂R的情况中通过JISK7206测定的维卡软化温度。例如,低密度聚乙烯树脂(LDPE)的融点为95~130℃。高密度聚乙烯树脂(HDPE)的融点为120~140℃。乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)的融点为65~90℃。超高分子量聚乙烯树脂(UHMWPE)的融点为125~135℃。
作为纳米纤维16,如前述,可列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、6-尼龙纤维、6,6-尼龙纤维等纳米纤维。
从良好加工性的观点考虑,复合材料M的外径优选为10μm以上,更优选为15μm以上,且优选为100um以下,更优选为80um以下。从控制材料成本的观点考虑,复合材料M的长度优选为0.5mm以上,并且,从提高纳米纤维16的分散性的观点考虑,优选为5mm以下,更优选为2mm以下。复合材料M的长度与复合材料M的外径之比(长径比)优选为20以上,更优选为30以上,且优选为700以下,更优选为500以下。
复合材料M中的纳米纤维16的含量优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,且优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。复合材料M中的纳米纤维16的根数例如为100~1000根。
接着,从封闭式混炼机中排出未交联组合物的块状的混炼物并冷却之后,将其与有机短纤维17以及交联剂一起投入开放式辊、捏合机、班伯里密炼机等混炼机中混炼。此时,有机短纤维17和交联剂分散在橡胶成分中。
接着,从混炼机中排出未交联橡胶组合物的块状的混炼物后,通过压延辊加工为用于形成压缩橡胶层11的未交联橡胶组合物片。该未交联橡胶组合物片是纳米纤维16和有机短纤维17在纹理方向即从压延辊中引出的方向上取向的片。
构件准备工序中,同样也制作用于形成粘合橡胶层12的未交联橡胶组合物片。此外,对成为背面增强布13的布材和成为芯线14的线材分别进行规定的粘合处理。
-成型交联工序-
成型交联工序(成型交联步骤)中,首先,如图6(a)所示,圆筒模具31的外周面上依次缠绕层叠作为背面增强布13的布材13’和用于形成粘合橡胶层12的未交联橡胶组合物片12’,在其上相对于圆筒模具31螺旋状地缠绕作为芯线14的线材14’,进一步在其上依次缠绕层叠用于形成粘合橡胶层12的未交联橡胶组合物片12’和用于形成压缩橡胶层11的未交联橡胶组合物片11’,从而形成带成型体B’。此时,用于形成压缩橡胶层11的未交联橡胶组合物片11’配置为其纹理方向成为圆筒模具31的轴向,从而成为带宽方向。
接着,如图6(b)所示,在带形成用成型体B’上覆盖橡胶套32,将其放置于硫化罐内密封,同时在硫化罐内填充高温高压的蒸汽,在该状态下仅保持规定时间。此时,未交联橡胶组合物片11’,12’进行交联而一体化的同时,布材13’和线材14’复合,如图7所示,成型为最终圆筒状的带板S。带板S的成型温度为例如100~180℃,成型压力为例如0.5~2.0MPa,成型时间为例如10~60分。
-研磨加工工序-
从硫化罐内排出蒸汽,解除密闭,取出圆筒模具31,取下橡胶套32并冷却,从圆筒模具31中脱模带板S。
接着,如图8所示,将带板S架设在一对板悬架轴33之间的同时,对于带板S的外周面,使外周面的轴向上连续设置有沿周向延伸的V肋状槽的研磨石34旋转的同时抵接带板S的外周面,且带板S也在一对板悬架轴33之间旋转,从而对其外周面在整个周长上进行研磨。此时,如图9所示,在带板S的外周面形成V肋15,此外,获得有机短纤维17从V肋15的表面突出的形态。此外,带板S还可以根据需要以长度方向分割进行研磨。
进而,将通过研磨形成了V肋15的带板S切为规定宽度,里外调换,从而得到实施方式1的V型多楔带B。
(实施方式2)
图10~12示出了实施方式2的双齿V型带C(V型带)。实施方式2的双齿V型带C例如用于两轮摩托车、小机动车、雪地机动车等小型车的变速装置等。实施方式2的双齿V型带C的上部部分的横截面形状形成为横向细长的横矩形且下部部分的横截面形状形成为下底比上底短的梯形,例如带长为700~1000mm,带外周侧的带宽为10~36mm,带厚为13~16mm,以及横截面中的V角度为27~33°。
实施方式2的双齿V型带C具有以层叠带内周侧的压缩橡胶层41和带外周侧的粘合橡胶层42以及进一步带外周侧的抗张橡胶层43的方式设置的一体化的双齿V型带主体40。在压缩橡胶层41层叠贴设有覆盖其带内周面的底面增强布44。并且,粘合橡胶层42在其带厚方向的中央以埋设有芯线45,芯线45配置为在带宽方向上形成具有间距的螺旋。
压缩橡胶层41的两侧侧面构成带轮接触面的V型侧面410。压缩橡胶层41厚度为例如8~10mm。
压缩橡胶层41沿着带长方向以一定节距配设有下轮齿41a。下轮齿41a形成为纵截面外廓构成大致正弦波形。下轮齿41a的节距为例如8~10mm。下轮齿41a的高度,即下轮齿41a之间的从槽底到下轮齿41a的顶部的带厚方向的尺寸为例如6~8mm。
压缩橡胶层41与实施方式1的V型多楔带B中的压缩橡胶层11同样地由包括纳米纤维46和有机短纤维47且这些纤维在带宽方向上取向的橡胶组合物形成。当用作如高排气量的两轮摩托车变速装置等高负荷传动用途时,由于希望压缩橡胶层41在带宽方向上的弹性模量更高,因此形成压缩橡胶层41的橡胶组合物优选包括作为有机短纤维47的对位芳香族聚酰胺纤维的短纤维。露出V型侧面410的有机短纤维47可以包括从V型侧面410突出的有机短纤维47,且也可以不包括该有机短纤维47,两者均可以。
但是,实施方式2的双齿V型带C一般与实施方式1的V型多楔带比较,从压缩橡胶层41的V型侧面410在高侧压下使用的观点考虑,形成压缩橡胶层41的橡胶组合物优选具有以下特性。
基于JIS K6253通过类型A硬度计测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的橡胶硬度,优选为88°以上,更优选为90°以上,且优选为100°以下,更优选为98°以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层14的橡胶组合物中的带宽方向,即纳米纤维16和有机短纤维17的取向方向即纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)优选为5MPa以上,更优选为10MPa以上,且优选为70MPa以下,更优选为50MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的抗拉强度(TB)优选为10MPa以上,更优选为15MPa以上,且优选为80MPa以下,更优选为60MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的切断时的伸长率(EB)优选为10%以上,更优选为15%以上,且优选为100%以下,更优选为80%以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向,即与纳米纤维16和有机短纤维17的取向方向垂直的方向即反纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)优选为0.5MPa以上,更优选为1MPa以上,且优选为10MPa以下,更优选为8MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的50%伸长率时的拉伸应力(M50)优选为2MPa以上,更优选为3MPa以上,且优选为20MPa以下,更优选为18MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的抗拉强度(TB)优选为5MPa以上,更优选为7MPa以上,且优选为30MPa以下,更优选为20MPa以下。
基于JIS K6251测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的切断时的伸长率(EB)优选为50%以上,更优选为60%以上,且优选为200%以下,更优选为180%以下。
形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)与带长方向即反纹理方向上的10%伸长率时的拉伸应力(M10)之比优选为3以上,更优选为5以上,且优选为20以下,更优选为18以下。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的储能模量(E’)优选为150MPa以上,更优选为200MPa以上,且优选为2000MPa以下,更优选为1800MPa以下。该纹理方向上的储能模量(E’)是通过以负荷了应变1%时的荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的损失因子(tanδ)优选为0.02以上,更优选为0.04以上,且优选为0.20以下,更优选为0.18以下。该纹理方向上的损失因子(tanδ)也是通过以负荷了应变1%时的荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的储能模量(E’)优选为10MPa以上,更优选为15MPa以上,且优选为70MPa以下,更优选为50MPa以下。该反纹理方向上的储能模量(E’)是通过以平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
基于JIS K6394测定的形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带长方向即反纹理方向上的损失因子(tanδ)优选为0.03以上,更优选为0.05以上,且优选为0.30以下,更优选为0.25以下。该反纹理方向上的损失因子(tanδ)也是通过以平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的。
形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中的带宽方向即纹理方向上的储能模量(E’)与带长方向即反纹理方向上的储能模量(E’)之比优选为5以上,更优选为7以上,且优选为20以下,更优选为18以下。
粘合橡胶层42的厚度为例如1.5~3.0mm。粘合橡胶层42由如下的橡胶组合物形成:通过对橡胶成分配合各种配合剂的未交联橡胶组合物进行加热及加压并由交联剂进行交联的橡胶组合物。形成粘合橡胶层42橡胶组合物包括短纤维或浆状纤维、和/或增强填充剂或共交联剂而能够实现高弹性模量化。粘合橡胶层42可以由与实施方式1的V型多楔带B中形成粘合橡胶层12的相同的橡胶组合物形成,此外也可以由与形成压缩橡胶层41的相同的橡胶组合物形成。
抗张橡胶层43的厚度例如为3~5mm。抗张橡胶层43沿着带长方向以一定节距配设有上轮齿43a。上轮齿43a形成为纵截面外廓构成大致梯形。上轮齿43a的节距为例如7~9mm,优选小于下轮齿41a的节距。上轮齿43a的高度,即上轮齿43a之间的从槽底到上轮齿43a的顶部的带厚方向上的尺寸为例如3~4mm。
抗张橡胶层43由如下的橡胶组合物形成:通过对橡胶成分配合各种橡胶配合剂的未交联橡胶组合物进行加热及加压并由交联剂进行交联的橡胶组合物。抗张橡胶层43也可以由与形成压缩橡胶层41的相同的橡胶组合物形成。
底面增强布44由下述布材44’构成:例如由棉、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维等纱线形成的纺织布、编织物、无纺布等。底面增强布44优选由棉或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的经纱和纬纱形成例如100°以上广角而制造的广角织布或实施伸缩加工的尼龙纤维的织布等构成。为了赋予相对于双齿V型带主体40的粘合性,底面增强布44在成型加工前实施在RFL水溶液中浸渍后进行加热的粘合处理和/或在橡胶糊中浸渍后进行干燥的粘合处理。底面增强布44的厚度例如为0.5~3mm。此外,可层叠贴设与覆盖伸缩橡胶层43的带外周面的相同构成的增强布。
芯线45由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、维纶纤维等捻线或编织绳等线材构成。用于如变速装置等用途时,芯线45优选由伸长率小的对位芳香族聚酰胺纤维构成。为了赋予相对于双齿V型带主体40的粘合性,芯线45在成型加工前实施在RFL水溶液中浸渍后进行加热的粘合处理和/或在橡胶糊中浸渍后进行干燥的粘合处理。此外,芯线45在RFL水溶液和/或橡胶糊中进行粘合处理之前,根据需要还可以实施在由环氧树脂或聚异氰酸酯树脂等溶液组成的粘合剂溶液中浸渍后进行加热的粘合处理。芯线45的外径例如为0.1~2mm。此外,芯线45的埋设位置优选为从下轮齿41a之间的槽底到芯线45的厚度为2~5mm的位置。
根据如上构成的实施方式2的双齿V型带C,构成V型侧面410的部分的、形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中包括以带宽方向取向的纳米纤维46和有机短纤维47,它们当中即使纳米纤维46的含量少也能够在形成压缩橡胶层41的橡胶组合物中显现提高带宽方向上的高弹性模量的效果;另一方面,对带长方向上的物性的影响较小,然后由于此,形成压缩橡胶层41的橡胶组合物的带宽方向即纹理方向上的储能模量与带长方向即反纹理方向上的储能模量之比具有5以上的高各向异性,因此在双齿V型带C中,带宽方向上的弹性模量高的同时,与此相比带长方向的弹性模量不高,可得到优异的抗弯疲劳性。并且,由于形成压缩橡胶层41的橡胶组合物具有高各向异性,弯曲造成的能耗少,因此可高效地传递动力。进一步地,由于有机短纤维47露出V型侧面410,因此降低V型侧面410的摩擦系数,由此可抑制与带轮间的摩擦产生的噪音,双齿V型带C从带轮中送出之时,双齿V型带C能够顺利从带轮中脱落。
图13(a)和(b)示出了实施方式2的使用双齿V型带C的自动两轮车等变速装置50。
该变速装置50包括:与旋转轴平行配置的驱动带轮51和从动带轮52、卷绕于它们之间的双齿V型带C。
驱动带轮51和从动带轮52分别具有轴向上不能移动的固定槽轮51a、52a、以及轴向上可移动的可动槽轮51b、52b;同时这些固定槽轮51a、52a和可动槽轮51b、52b之间形成V型槽53;通过可动槽轮51b、52b向固定槽轮51a、52a接近的方向移动,带轮直径(带轮节距线L1、L2的直径)变大,而另一方面,通过向远离的方向移动带轮直径变小,从而构成可改变带轮直径。此外,双齿V型带C以驱动带轮51和从动带轮52分别嵌入各自的V型槽53的方式卷绕。此外,V型槽53的V角度优选为略微小于双齿V型带C的V角度。
根据如上机构,该变速装置50构成为通过改变驱动带轮51和从动带轮52各自的带轮直径之比,通过双齿V型带C改变驱动带轮51的旋转速度而传动给从动带轮52。
接着,基于图14~18对实施方式2的双齿V型带C的制造方法的一个例子进行说明。
-构件准备工序-
构件准备工序中,与实施方式1同样地,在复合材料的热塑性树脂的融点或软化温度以上的温度下,实施对橡胶成分、以及具有热塑性树脂的海和纤维直径为300~1000nm的有机纤维的纳米纤维46的集束体的多个岛的海岛结构的复合材料进行混炼的操作,且还实施加入纤维直径为10μm以上的有机短纤维47进行混炼的操作,以此调制纳米纤维46和有机短纤维47分散在橡胶成分中的未交联橡胶组合物的混炼物(混炼物调制步骤),通过压延该调制的未交联橡胶组合物的混炼物,制作用于形成构成V型侧面410的压缩橡胶层41的未交联橡胶组合物片(压延步骤)。
构件准备工序中同样制作用于形成粘合橡胶层42的未交联橡胶组合物片、以及用于形成抗张橡胶层43的未交联橡胶组合物片。此外,对成为底面增强布44的布材以及成为芯线45的线材分别进行规定的粘合处理。
-成型交联工序-
成型交联工序(成型交联步骤)中,首先,如图14(a)所示,在圆周方向上连续设置有形成为在外周沿轴向延伸的下轮齿形成槽311a的第一圆筒模具311的外周面上,依次层叠卷绕作为底面增强布44的布材44’以及用于形成压缩橡胶层41的未交联橡胶组合物41’,从而形成下轮齿成型体411’。此时,优选沿着形成下轮齿形成槽311a的第一圆筒模具311的外周面配置布材44’。此外,用于形成压缩橡胶层41的未交联橡胶组合物片41’配置为其纹理方向成为圆筒模具311的轴向,从而成为带宽方向。
接着,如图14(b)所示,第一圆筒模具311上的下轮齿成型体411’上覆盖内周面平滑的第一橡胶套321,将其放置于硫化罐内密封,同时在硫化罐内填充高温高压的蒸汽,在该状态下仅保持规定时间。此时,未交联橡胶组合物片41’流动而被压入下轮齿形成槽311a的同时,进行约一半程度的交联而与布材44’复合,如图15(a)所示,形成了内周侧中形成下轮齿的圆筒状的下轮齿复合体412’。下轮齿复合体412’的成型温度为例如100~120℃,成型压力为例如0.5~2.0MPa,成型时间为例如5~15分。
接着,从硫化罐内中排出蒸汽解除密封后,取出第一圆筒模具311,取下第一橡胶套321并冷却,如图15(b)所示,用刀具削下第一圆筒模具311上成型的下轮齿复合体412’的背面部分而调整厚度。
接着,从第一圆筒模具311中脱模下轮齿复合体412’后,如图16(a)所示,与第一圆筒模具311同样地,将其外嵌到圆周方向上连续设置的形成为在外周上沿轴向延伸的下轮齿形成槽312a的第二圆筒模具312中。此时,下轮齿复合体412’配置为其内周侧的下轮齿嵌入第二圆筒模具312的下轮齿嵌合槽312a。
接着,如图16(b)所示,在第二圆筒模具312上的下轮齿复合体412’上层叠卷绕用于形成粘合橡胶层42的未交联橡胶组合物片42’,从其上对第二圆筒模具312螺旋状卷绕作为芯线45的线材45’,进而从其上依次层叠卷绕用于形成粘合橡胶层42的未交联橡胶组合物片42’和用于形成抗张橡胶层43的未交联橡胶组合物片43’,从而形成带成型体C’。此时,作为用于形成粘合橡胶层42和/或抗张橡胶层43的未交联橡胶组合物片42’、43’,与压缩橡胶层41同样地使用包括纳米纤维46和有机短纤维47时,配置为其纹理方向成为第二圆筒模具312的轴向,从而成为带宽方向。
接着,如图16(c)所示,带成型体C’上覆盖在圆周方向连续设置的形成为在内周上沿轴向延伸的上轮齿形成槽322a的第二橡胶套322,将其放置于硫化罐内密封,同时在硫化罐内填充高温高压的蒸汽,在该状态下仅保持规定时间。此时,下轮齿复合体412’的此交联在进行的同时,用于形成粘合橡胶层42的未交联橡胶组合物片42’发生交联而与线材45’复合,且形成抗张橡胶层43的未交联橡胶组合物片43’流动而被压入上轮齿形成槽322a,同时进行交联而整体一体化,如图17所示,最终形成圆筒状的带板S。带板S的成型温度为例如160~180℃,成型压力为例如0.5~2.0MPa,成型时间为例如10~60分。
-研磨加工工序-
从硫化罐内排出蒸汽,解除密闭,取出第二圆筒模具312,取下第二橡胶套322并冷却,从第二圆筒模具312中脱模带板S。
接着,如图18(a)所示,将带板S横切成规定宽度后,如图18(b)所示,用刀具切断两侧面形成V型侧面410,此外通过研磨表面使之平坦,得到实施方式2的双齿V型带C。
(其他实施方式)
实施方式1示出了V型多楔带B,且实施方式2示出了双齿V型带C,但不特别限定于此,还可以是如19所示的标准的切割型V型带D。
实施例
[试验评价1]
(橡胶组合物)
制作下述的实施例1~5、比较例1~5、以及参考例中的橡胶组合物。关于各自的详细组成,如表1所示。
<实施例1>
班伯里密炼机(Banbury mixer)中,投入作为橡胶成分的EPDM(Dow Chemical公司制造EPDM,商品名:Nordel IP 4640)、以及相对于该橡胶成分100质量份的炭黑(东海碳素公司制造FEF,商品名:SEAST SO)65质量份、加工油(太阳石油公司制造,商品名:Thumper2280)10质量份、作为加工助剂的硬脂酸(新日本理化公司制造,商品名:硬脂酸50S)1质量份、作为硫化促进助剂的氧化锌(堺化学公司制造,商品名:氧化锌三种)5质量份和抗老化剂(大内新兴化学兴业公司制造,商品名:Nocrac MB)2质量份进行混炼,并投入相对于橡胶成分100质量份的复合材料A(帝人公司制造,聚乙烯树脂-PET纳米纤维复合材料)7.1质量份,在高于复合材料A中所包含的聚乙烯树脂的融点的135℃温度下,进一步混炼。
接着,从班伯里密炼机中排出未交联橡胶组合物的块状混炼物并冷却之后,将其与相对于橡胶成分100质量份的6,6-尼龙短纤维(帝人公司制造,商品名:CFN3000,纤维直径:26μm,纤维长度:3mm,长径比:115)10质量份、作为交联剂的有机过氧化物(日本油脂公司制造,商品名:PERCUMYL D(过氧化二异丙苯))3质量份和作为共交联剂的二甲基丙烯酸乙二醇酯(三新化学工业公司制造,商品名:Acid ester EG)2质量份一起投入到班伯里密炼机中混炼。
然后,从班伯里密炼机中排出未交联橡胶组合物的块状混炼物,通过压延辊将其压延,制作厚度为0.6~0.7mm的实施例1的未交联的橡胶组合物片。
复合材料A具有融点为130℃的聚乙烯树脂的海和纤维直径为840nm的700根聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纳米纤维的集束体的700个岛的海岛结构,聚乙烯树脂的含量为30质量%,纳米纤维的含量为70质量%,外径为28μm,长度为1mm,长径比为35.7。因此,复合材料A中包含的纳米纤维的长径比为1190。此外,相对于橡胶成分100质量份,实施例1的橡胶组合物中的聚乙烯树脂和纳米纤维的含量分别为2.1质量份和5质量份。
实施例1的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为2.01体积%,有机短纤维的体积分率为4.74体积%,纳米纤维和有机短纤维的总体积分率为6.75体积%。
<实施例2>
除相对于橡胶成分100质量份配合复合材料B(帝人公司制造,聚乙烯树脂-PET纳米纤维复合材料)7.1质量份来代替复合材料A之外,与实施例1构成相同地制作实施例2的未交联的橡胶组合物片。
复合材料B具有融点为130℃的聚乙烯树脂的海和纤维直径为400nm的700根聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纳米纤维的集束体的700个岛的海岛结构,聚乙烯树脂的含量为30质量%,纳米纤维的含量为70质量%,外径为14μm,长度为1mm,长径比为71.4。因此,复合材料B中包含的纳米纤维的长径比为2500。此外,相对于橡胶成分100质量份,实施例2的橡胶组合物中的聚乙烯树脂和纳米纤维的含量分别为2.1质量份和5质量份。
实施例2的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为2.01体积%,有机短纤维的体积分率为4.74体积%,纳米纤维和有机短纤维的总体积分率为6.75体积%。
<实施例3>
除相对于橡胶成分100质量份配合聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维(帝人公司制造,商品名:CFT3000,纤维直径:16μm,纤维长度:3mm,长径比:188)10质量份来代替6,6-尼龙短纤维之外,与实施例1构成相同地制作实施例3的未交联的橡胶组合物片。
实施例3的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为2.02体积%,有机短纤维的体积分率为4.04体积%,纳米纤维和有机短纤维的总体积分率为6.06体积%。
<实施例4>
除相对于橡胶成分100质量份配合实施例3使用相同的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维10质量份来代替6,6-尼龙短纤维之外,与实施例2构成相同地制作实施例4的未交联的橡胶组合物片。
实施例4的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为2.02体积%,有机短纤维的体积分率为4.04体积%,纳米纤维和有机短纤维的总体积分率为6.06体积%。
<实施例5>
除相对于橡胶成分100质量份配合对位芳香族聚酰胺短纤维(帝人公司制造,商品名:Technora,纤维直径:12.3μm,纤维长度:3mm,长径比:244)12质量份来代替6,6-尼龙短纤维,同时复合材料A的含量相对于橡胶成分100质量份为14.3质量份之外,与实施例1构成相同地制作实施例5的未交联的橡胶组合物片。
相对于橡胶成分100质量份,实施例5的橡胶组合物中的聚乙烯树脂和纳米纤维的含量分别为4.3质量份和10质量份。
实施例5的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为3.90体积%,有机短纤维的体积分率为4.52体积%,纳米纤维和有机短纤维的总体积分率为8.42体积%。
<比较例1>
除不配合复合材料A且6,6-尼龙短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为25质量份之外,与实施例1构成相同地制作比较例1的未交联的橡胶组合物片。
比较例1的橡胶组合物的有机短纤维的体积分率为11.40体积%。
<比较例2>
除不配合复合材料A且聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为25质量份之外,与实施例3构成相同地制作比较例2的未交联的橡胶组合物片。
比较例2的橡胶组合物的有机短纤维的体积分率为9.83体积%。
<比较例3>
除不配合6,6-尼龙短纤维且复合材料A的含量相对于橡胶成分100质量份为14.3质量份之外,与实施例1构成相同地制作比较例3的未交联的橡胶组合物片。
相对于橡胶成分100质量份,比较例3的橡胶组合物中的聚乙烯树脂和纳米纤维的含量分别为4.3质量份和10质量份。
比较例3的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为4.08体积%。
<比较例4>
除不配合6,6-尼龙短纤维且复合材料B的含量相对于橡胶成分100质量份为14.3质量份之外,与实施例2构成相同地制作比较例4的未交联的橡胶组合物片。
相对于橡胶成分100质量份,比较例4的橡胶组合物中的聚乙烯树脂和纳米纤维的含量分别为4.3质量份和10质量份。
比较例4的橡胶组合物的纳米纤维的体积分率为4.08体积%。
<比较例5>
除不配合复合材料A且对位芳香族聚酰胺短纤维的含量相对于橡胶成分100质量份为20质量份之外,与实施例5构成相同地制作比较例5的未交联的橡胶组合物片。
比较例5的橡胶组合物的有机短纤维的体积分率为7.78体积%。
<参考例>
除不配合复合材料和有机短纤维之外,与实施例1~5以及比较例1~5构成相同地制作参考例的未交联的橡胶组合物片。
[表1]
*1:Dow Chemical公司制造,EPDM Nordel IP 4640
*2:东海碳素公司制造,FEF SEAST SO
*3:帝人公司制造,聚乙烯树脂(30质量%)-PET纳米纤维(纤维直径:400nm、纤维长度:1mm)复合材料(材料直径:14μm)
*4:帝人公司制造,聚乙烯树脂(30质量%)-PET纳米纤维(纤维直径:840nm、纤维长度:1mm)复合材料(材料直径:28μm)
*5:帝人公司制造,6,6-尼龙短纤维(纤维直径:26μm、纤维长度:3mm)
*6:帝人公司制造,PET短纤维(纤维直径:26μm、纤维长度:3mm)
*7:帝人公司制造,对位芳香族聚酰胺短纤维,Technora切纤维CFH3050(纤维直径:12.3μm、纤维长度:3mm)
*8:太阳石油公司制造,Thumper 2280
*9:新日本理化公司制造,硬脂酸50S
*10:堺化学公司制造,氧化锌三种
*11:大内新兴化学公司制造,Nocrac MB
*12:日本油脂公司制造,PERCUMYL D
*13:三新化学工业公司制造,Acid ester TMP
(试验评价方法)
对于实施例1~5、比较例1~5以及参考例,分别通过冲压成型制作交联的橡胶组合物的试验片,实施以下的试验。
<橡胶硬度评价试验>
基于JIS K6253,通过类型A硬度计测定橡胶硬度。
<拉伸特性评价试验>
基于JIS K6251分别进行纹理方向和反纹理方向的拉伸试验。并且,对于纹理方向,测定了10%伸长率时的拉伸应力(M10)、抗拉强度(TB)、以及切断时伸长率(EB)。对于反纹理方向,测定了10%伸长率时的拉伸应力(M10)、50%伸长率时的拉伸应力(M50)、抗拉强度(TB)、以及切断时伸长率(EB)。并且,求出纹理方向上10%伸长率时的拉伸应力(M10)与反纹理方向上10%伸长率时的拉伸应力(M10)之比。
<动态粘弹性特性评价试验>
基于JIS K6394,对于纹理方向,通过以负荷了应变1%时荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定了储能模量(E’)和损失因子(tanδ)。对于反纹理方向,通过平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定了储能模量(E’)和损失因子(tanδ)。并且,求出纹理方向的储能模量(E’)与反纹理方向的储能模量(E’)之比。此外,测定中使用了RHEOLOGY公司的粘弹性试验机。
<耐磨损特性、摩擦系数评价试验>
采用pin-on-disk型摩擦磨损试验机,将5mm角的试验片中与纹理方向垂直的面作为滑动面,并将其滑动面以纹理方向和反纹理方向垂直的方向为滑动方向的方式抵接到调温至100℃的S45C制的盘状配合件表面上的同时,对试验片从上负荷19.6N的荷重,以80rpm的转数旋转配合件(滑移速度:15.072m/min),24小时后测定了磨损体积。试验进行2次,取其平均值作为磨损体积的数据。
此外,将5mm角的试验片中与纹理方向垂直的面作为滑动面,并将其滑动面以纹理方向和反纹理方向垂直的方向为滑动方向的方式抵接到室温(23℃)中S45C制的盘状配合件表面上的同时,对试验片从上负荷19.6N的荷重,以80rpm的转数旋转配合件(滑移速度:15.072m/min),测定了摩擦系数。
<抗弯疲劳性评价试验>
基于JIS K6260,使用德墨西亚(De Mattia)弯曲试验机,对反纹理方向作为长度方向的试验片,以20mm的行程以及每分钟300次的弯曲次数反复弯曲,测定了直至切断时的弯曲次数。试验进行2次,取其平均值作为直至切断的弯曲次数数据。
(试验评价结果)
试验结果如表2所示。
从这些结果可知,配合有纳米纤维和有机短纤维的实施例1~4,相比于没有配合纳米纤维而仅配合有机短纤维的比较例1和2,虽然摩擦系数同等,但是纹理方向的储能模量(E’)与反纹理方向的储能模量(E’)之比大,具有高的各向异性。
此外,可知配合有纳米纤维和有机短纤维的实施例1~4,相比于没有配合有机短纤维而仅配合纳米纤维的比较例3和4,虽然各向异性和抗弯疲劳性同等,但是摩擦系数低。
进一步,可知配合有纳米纤维和对位芳香族聚酰胺短纤维的实施例5,与纹理方向和反纹理方向同时具有高弹性且具有高的各向异性无关,具有比较良好的抗弯疲劳性。另一方面,可知没有配合纳米纤维而仅配合对位芳香族聚酰胺短纤维的比较例5,虽然纹理方向和反纹理方向同时具有高弹性且具有高的各向异性,但是抗弯疲劳性差。
此外,对于实施例1~5的各自拉伸试验后的试验片,使用扫描型电子显微镜(SEM)观察切断面后,确认纳米纤维没有凝集,而是分散着。
[试验评价2]
(V型多楔带)
根据与上述实施方式1相同的方法,使用实施例1~4以及比较例1~4的各橡胶组合物,以纹理方向为带宽方向的方式制作形成有压缩橡胶层的V型多楔带。
此外,粘合橡胶层使用了EPDM的橡胶组合物,背面增强布使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维/棉混纺帆布的厚度为0.7mm的纺织布,芯线使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的外径为1.1mm的捻线。V型多楔带的带长为1400mm,带宽为2.2mm,带厚为4.5mm,V肋个数为3个。
(试验评价方法)
<抗弯疲劳性评价试验>
图20(a)示出了用于抗弯疲劳性评价试验的带运行试验机60的带轮布置。
该带运行试验机60由带轮直径为的驱动带轮61、在其上方设置的带轮直径为的第一从动带轮621、在驱动带轮61和第一从动带轮621的中间部分的右方设置的带轮直径为的第二从动带轮622、在驱动带轮61和第一从动带轮621的中间部分的右侧上下隔开设置的带轮直径分别为的一对空转带轮63构成。驱动带轮61以及第一和第二从动带轮621、622为楔形带轮,空转带轮63为平带轮。第一从动带轮61按照卷绕的V型多楔带B能够负荷载重DW的方式沿上下方向可动地设置。此外,该带运行试验机60中,通过将V型多楔带B弯曲到背面侧,加大V肋前端发生的应变,使弯曲疲劳加速。
将V型多楔带B按照带内周侧与驱动带轮61以及第一和第二从动带轮621、622接触并且带外周侧与空转带轮63接触的方式卷绕于上述带运行试验机60,进而在第一从动带轮621的上方施加荷重,使V型多楔带B负荷588N的载重DW。进而,在70℃的温度环境下,使驱动带轮61以5100rpm的转数旋转来运行V型多楔带B,周期性地停止运行,目视确认压缩橡胶层中是否出现裂痕,确认出现裂痕的时刻终止试验,将至此为止的运行时间作为裂痕出现寿命。V型多楔带B的最长运行时间为500小时。
<带运行时噪音评价试验>
图20(b)是示出了用于带运行时噪音评价试验的带运行试验机70的带轮布置。
该带运行试验机由带轮直径为的驱动带轮71、在其右方设置的带轮直径为的第一从动带轮721、它们的中间部分的上方设置的带轮直径为的第二从动带轮722、在驱动带轮71和第一从动带轮721的中间部分的设置的带轮直径分别为的空转带轮73构成。驱动带轮71以及第一和第二从动带轮721、722为楔形带轮,空转带轮73为平带轮。第二从动带轮722按照卷绕的V型多楔带B能够负荷载重DW的方式沿上下方向可动地设置。
将V型多楔带B按照带内周侧与驱动带轮71以及第一和第二从动带轮721、722接触并且带外周侧与空转带轮73接触的方式卷绕于上述带运行试验机70,进而在第一从动带轮721与驱动带轮71之间提供1.5°的偏差,同时对第二从动带轮722的上方施加荷重,使V型多楔带B负荷267N的载重DW。进而,在常温的温度环境下,使驱动带轮71以750rpm的转数旋转来运行V型多楔带B,对第二从动带轮722进行10次喷雾注水,并对此时的是否产生噪音进行感官评价。
(试验评价结果)
试验结果,如表3所示。
[表3]
对于出现裂痕寿命,比较例1为150时间以及比较例2为130时间,但是其他实施例1~4以及比较例3和4中运行500小时后也没被确认出现裂痕。
关于产生噪音,比较例3和4中被确认,但是其他实施例1~4以及比较例1和2中没有被确认。
从这些结果中可知,将配合有纳米纤维和有机短纤维的实施例1~4用于压缩橡胶层的V型多楔带,相比于将没有配合纳米纤维而仅配合有机短纤维的比较例1和2用于压缩橡胶层的V型多楔带,其抗弯疲劳性更优异;此外,相比于将未配合有机短纤维而仅配合纳米纤维的比较例3和4用于压缩橡胶层的V型多楔带,其噪音的抑制性能也更优异。
[试验评价3]
(双齿V型带)
根据与上述实施方式2相同的方法,使用实施例5以及比较例5的各橡胶组合物,以纹理方向为带宽方向的方式制作形成有压缩橡胶层的双齿V型带。
此外,粘合橡胶层和抗张橡胶层使用了EPDM的橡胶组合物,增强布使用了6,6-尼龙纤维制的厚度为1.0mm的纺织布,芯线使用了对位芳香族聚酰胺纤维的外径为0.7mm的捻线。双齿V型带的带长为820mm,带外周侧的带宽为28.6mm,带厚为14.5mm,以及横断面形状中的V角度为30°,下轮齿的节距为9.5mm,下轮齿的高度为7.3mm,上轮齿的节距为8.0mm,上轮齿的高度为3.3mm,从芯线中心到下轮齿之间的槽底的厚度为2.0mm,以及从芯线中心到上轮齿之间的槽底的厚度为1.9mm。
(试验评价方法)
图21示出了用于双齿V型带C的带运行试验机80。
该带运行试验机80在同一面内具有横向配设的V槽带轮的驱动带轮81和从动带轮82。驱动带轮81安装在驱动轴831的一端。驱动轴831的另一端安装有带轮841,该带轮841以及安装在驱动电机851的电机轴851a中的带轮861上卷绕有带b1。因而,构成为驱动电机851的动力通过带b1传递给驱动轴831,使驱动带轮81旋转。此外,驱动轴831设有扭力计871。从动带轮82安装在从动轴832的一端。从动轴832的另一端安装有带轮842,该带轮842以及安装在负荷机852的轴852a中的带轮862上卷绕有带b2。因而,构成为负荷机852的负荷通过带b2传递给从动轴832。此外,从动轴832设有扭力计872。驱动电机851等驱动系统设置在移动台881上,通过移动该移动台881,可向试验片双齿V型带C中施加规定的荷重,构成为通过负荷传感器891检测该荷重。
<传动能力和传动效率评价试验>
图22(a)示出了传动能力和传动效率评价试验的带轮布置。
传动能力和传动效率试验中使用了带轮直径为68mm的驱动带轮81和带轮直径为158mm的从动带轮82。然后将双齿V型带C卷绕于这些驱动带轮81和从动带轮82,从动带轮82上负荷轴荷重的同时,以2000rpm转数旋转驱动带轮81运行双齿V型带C。
此时,在588~2452N的范围中改变轴荷重,各个轴荷重中计测驱动带轮81和从动带轮82的转数,随着时间推移求出改变从动侧传递扭矩时的外观滑移率(包括带变形造成的带向带轮内侧落入以及带的伸长引起的滑移率)。然后,从从动侧传递扭矩、理论驱动带轮直径(假设芯线中心位置中的带宽(带节距宽度)没有变化,与其带宽具有相同带轮宽度的位置处的带轮直径)、布置中求出滑移率为4%时的下述数学式定义的ST值。
[数学式1]
Tq=从动侧传递扭矩(N·m)
R=带轮半径(m)
Φ=卷绕角度(rad)
此外,求出各个轴荷重中的滑移率为4%时的ST值(以下称为“4%ST值”),从其轴荷重与4%ST值的关系中,将4%ST值的极大值作为传动能力(双齿V型带C的单位卷绕长度上能够传动的力)的指标。
进一步,基于下述数学式,分别求出对于驱动侧输入扭矩为5N·m和轴荷重为196N时,以及驱动侧输入扭矩为20N·m和轴荷重为784N时的传动效率。
[数学式2]
n1:驱动带轮转数
n2:从动带轮转数
Tq1:驱动侧输入扭矩
Tq2:从动侧输入扭矩
损失转矩:无负荷(扭矩0)中旋转带时的损失扭矩
<高速耐久性评价试验>
图22(b)示出了高速耐久性评价试验的带轮布置。
高速耐久试验中使用了带轮直径为128mm的驱动带轮81和带轮直径为105mm的从动带轮82。然后将双齿V型带C卷绕于这些驱动带轮81和从动带轮82,从动带轮82的侧方负荷686N的轴荷重。然后,在120℃的温度环境下,以输入扭矩为20N·m、2000rpm转数旋转驱动带轮81运行双齿V型带C,周期性地停止运行,目视确认压缩橡胶层中是否出现裂痕,确认出现裂痕的时刻终止试验,将至此为止的运行时间作为裂痕出现寿命。双齿V型带C的最长运行时间为1000小时。
(试验评价结果)
试验结果,如表4所示。
[表4]
对于传动能力(4%ST值的极大值),实施例5为8200N/m,比较例5为8100N/m。
对于传动效率,输入扭矩为5N·m且轴荷重为196N时,实施例5为75%,比较例5为70%,此外,输入扭矩为20N·m且轴荷重为784N时,实施例5为89%,比较例5为88%。
对于高速耐久性,实施例5为运行1000小时后确认没有出现裂痕,比较例5为650小时后确认下轮齿之间的槽底出现裂痕。
从这些结果中可知,将配合有纳米纤维和对位芳香族聚酰胺短纤维的实施例5用于压缩橡胶层的V型多楔带,以及将没有配合纳米纤维而仅配合对位芳香族聚酰胺短纤维的比较例5用于压缩橡胶层的V型多楔带,都不认为存在传动能力之差,但是关于传动效率,特别是低扭矩中的传动效率,将实施例5用于压缩橡胶层的V型多楔带的传动效率比将比较例5用于压缩橡胶层的V型多楔带的传动效率优异。并且,对于高速耐久性,可知将实施例5用于压缩橡胶层的V型多楔带的高速耐久性明显优于将比较例5用于压缩橡胶层的V型多楔带的高速耐久性。
产业上的可利用性
本发明对于V型带及其制造方法有用。
Claims (14)
1.一种V型带,所述V型带中构成V型侧面的部分由橡胶组合物形成,其特征在于,
所述橡胶组合物中以带宽方向上取向的方式包括纤维直径为300~900nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的纳米纤维以及纤维直径为10μm以上的有机短纤维,
所述橡胶组合物通过以负荷了应变1%时荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带宽方向即纹理方向上的储能模量与通过平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带长方向即反纹理方向上的储能模量之比为5以上。
2.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述橡胶组合物通过以负荷了应变1%时荷重的1.3倍荷重时的应变为平均应变、应变振幅为0.1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带宽方向即纹理方向上的储能模量与通过平均应变为5%、应变振幅为1%、频率为10Hz以及试验温度为100℃的拉伸方法测定的带长方向即反纹理方向上的储能模量之比为10以下。
3.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
相对于橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物中的所述纳米纤维和所述有机短纤维的总质量含量为1.0~25.0质量份。
4.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述橡胶组合物中的所述纳米纤维的质量含量为所述有机短纤维的质量含量以下。
5.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述橡胶组合物中的所述纳米纤维和所述有机短纤维的总体积分率为5~8%。
6.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述橡胶组合物中的所述纳米纤维的体积分率为所述有机短纤维的体积分率以下。
7.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述纳米纤维的纤维长度为0.3~5mm,且纤维长度与纤维直径之比为500~10000。
8.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述有机短纤维的纤维长度为1.5~10mm,且纤维长度与纤维直径之比为100~500。
9.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述纳米纤维和所述有机短纤维为不同的纤维种类。
10.根据权利要求9所述的V型带,其特征在于,
所述有机短纤维为6,6-尼龙短纤维或对位芳香族聚酰胺短纤维。
11.根据权利要求1所述的V型带,其特征在于,
所述纳米纤维和所述有机短纤维为相同的纤维种类。
12.一种权利要求1至11中任一项所述的V型带的制造方法,其特征在于,包括:
混炼物调制步骤,包括在复合材料的热塑性树脂的融点或软化温度以上的温度下,对橡胶成分和所述复合材料进行混炼的操作,所述复合材料具有所述热塑性树脂的海和纤维直径为300~900nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的纳米纤维的集束体的多个岛的海岛结构,对所述纳米纤维以及纤维直径为10μm以上的有机短纤维分散在所述橡胶成分中的未交联橡胶组合物的混炼物进行调制;
压延步骤,通过压延所述混炼物调制步骤中调制的未交联橡胶组合物的混炼物,制作用于形成构成所述V型侧面的部分的未交联橡胶组合物片;以及
成型交联步骤,将所述压延步骤中制作的未交联橡胶组合物片配置为其纹理方向为带宽方向,并形成带成型体后进行交联。
13.根据权利要求12所述的V型带的制造方法,其特征在于,
所述复合材料是将所述纳米纤维相互独立且并列地以岛状存在于所述热塑性树脂的聚合物海中的复合纤维切成杆状的复合材料。
14.一种权利要求12所述的V型带的制造方法,其特征在于,
所述橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体,且所述复合材料的热塑性树脂为聚乙烯树脂。
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