TW202311645A - 齒型皮帶及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之齒型皮帶具備：背部，其埋設有沿皮帶周向延伸之芯線；及複數個齒部，其等於上述背部之內周面，於皮帶周向隔以間隔而形成；且包含：背橡膠層，其相對於上述芯線形成於皮帶外周側；及第1橡膠層及第2橡膠層，其等相對於上述芯線形成於皮帶內周側；且皮帶內周面以齒布構成，上述背部包含上述背橡膠層，上述第1橡膠層之彈性模數大於上述第2橡膠層之彈性模數，上述齒部包含上述齒布、沿上述齒布形成之上述第1橡膠層、及介置於該第1橡膠層與上述芯線間之上述第2橡膠層。
Description
本發明係關於一種與齒型滑輪嚙合，於高負載條件下由一般產業用機械等同步傳遞動力時有用之橡膠製齒型皮帶(或齒布被覆之橡膠製齒型皮帶)及其製造方法。
傳遞動力之傳動皮帶大致分為摩擦傳動皮帶、與嚙合傳動皮帶。作為摩擦傳動皮帶，列舉平皮帶、V型皮帶、V型羅紋皮帶等，作為嚙合傳動皮帶，列舉齒型皮帶。齒型皮帶具有將芯線與皮帶周向大致平行埋設之背部、於皮帶周向以特定間隔配設之齒部、及被覆齒部之表面之齒布。齒型皮帶之齒部藉由與具有與齒部相對之溝槽之滑輪嵌合而進行動力之傳遞。齒型皮帶與滑輪之間不產生滑動，即使高負載亦可確實傳動。近年來，作為產業用機械、汽車之內燃機、機車之後輪驅動用而使用之例增加，尤其伴隨機械之小型化，要求與小型化對應之齒型皮帶(對應小徑滑輪，窄幅化)。若於與先前之大型齒型皮帶相同之環境下，使用小型化之齒型皮帶，則對齒型皮帶作用更高負載。因此，需要與小型化對應，且能在作用更高負載之條件下堪用之耐用性較高之齒型皮帶。
作為齒型皮帶之耐用性之重要因素，有齒部之剛性(耐變形性)。與齒型滑輪嚙合之過程中，若齒部因與齒型滑輪接觸而重複變形，則引起因齒滑脫(跳齒)所致之嚙合不良、或因齒根部分之龜裂所致之缺齒等故障。缺齒之機制為，於齒部自皮帶本體缺失之故障形態下，因齒部重複變形而使應力集中作用於齒部之根部之過程中，首先於齒根產生微小龜裂，接著使該龜裂增長。尤其，於作用較高負載之條件下使用齒型皮帶之情形時，集中於齒根部分之應力變得特別大，以齒根為起點，產生龜裂，易引起缺齒。
因此，為抑制齒部之變形，需要提高剛性。另一方面，若提高齒部之剛性，則皮帶之彎曲剛性亦變高，撓曲性降低。若伴隨機械之小型化，齒型皮帶小型化(小徑化)，則亦需要捲繞於小型滑輪，僅帶來良好嚙合性之高撓曲性(柔軟性)。提高齒部之剛性之處理方法不適於提高撓曲性。
即，齒型皮帶中，由於齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)處於背離關係而難以兼顧，故需要獲取用以謀求兼顧兩者之平衡之處理方法。
於日本專利特開2011-85160號公報(專利文獻1)中，揭示有於將齒部與齒底部沿長邊方向交替設置於一面之皮帶本體之內部，埋設有皮帶寬度方向之彈性模數為100 GPa以上之中間帆布之齒型皮帶，作為上述齒部，記載有由構成齒部內部之芯橡膠層、與沿齒部外周配置，且積層於上述芯橡膠層之上述一面側之齒橡膠層構成，且上述芯橡膠層之模量高於上述齒橡膠層之模量的齒部。
又，於國際公開第2011／045984號(專利文獻2)中，揭示有一種具備將齒部與齒底部沿長邊方向交替設置於一面之皮帶本體之齒型皮帶，作為上述皮帶本體部，記載有具有以沿上述齒部外周之方式配置之齒橡膠層、與構成上述齒部之內部之芯橡膠層，且上述芯橡膠層之模量高於上述齒橡膠層的皮帶本體部。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-85160號公報
專利文獻2：國際公開第2011／045984號
[發明所欲解決之問題]
但，即使為專利文獻1及2之齒型皮帶，亦難以兼顧齒型皮帶之齒部之剛性與撓曲性。
因此，本發明之目的在於提供一種可兼顧齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)之齒型皮帶及其製造方法。
[解決問題之技術手段]
本發明者等為達成上述課題，著眼於構成齒部之橡膠層之層構造(機械物性之分配)，深入研究可確保在作用更高負載之條件下堪用之齒部之剛性，且獲取兼顧處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)之平衡之態樣。其結果發現，以齒布、沿齒布形成之第1橡膠層、及形成於該第1橡膠層與芯線間之第2橡膠層形成齒型皮帶之齒部，將上述第1橡膠層之彈性模數調整為大於上述第2橡膠層之彈性模數，藉此可兼顧齒部之剛性與撓曲性，而完成本發明。
即，作為本發明之態樣[1]之齒型皮帶具備：
背部，其埋設有沿皮帶周向延伸之芯線；及
複數個齒部，其等於上述背部之內周面，於皮帶周向隔以間隔而形成；且包含：
背橡膠層，其相對於上述芯線形成於皮帶外周側；及第1橡膠層及第2橡膠層，其等相對於上述芯線形成於皮帶內周側；且
皮帶內周面以齒布構成；
上述背部包含上述背橡膠層；
上述第1橡膠層之彈性模數大於上述第2橡膠層之彈性模數；
上述齒部包含上述齒布、沿上述齒布形成之上述第1橡膠層、及介置於該第1橡膠層與上述芯線間之上述第2橡膠層。
本發明之態樣[2]為如下之態樣，其中上述第1橡膠層之面積比例於皮帶周向之剖視時，相對於上述第1橡膠層及上述第2橡膠層之合計面積為10～80面積%。
本發明之態樣[3]如上述態樣[1]或[2]，其中上述第1橡膠層之拉伸彈性模數為0.6～20 MPa，上述第2橡膠層之拉伸彈性模數為0.5～5 MPa。
本發明之態樣[4]如上述態樣[1]～[3]中之任一態樣，其中上述第1橡膠層之拉伸彈性模數相對於上述第2橡膠層之拉伸彈性模數為1.2～4倍。
本發明之態樣[5]如上述態樣[1]～[4]中之任一態樣，其中上述第1橡膠層以包含第1橡膠成分、第1交聯劑及第1共交聯劑之第1交聯橡膠組成物形成；
上述第2橡膠層以包含第2橡膠成分、第2交聯劑及第2共交聯劑之第2交聯橡膠組成物形成；
上述第1橡膠成分包含含有氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之第1複合聚合物；
上述第2橡膠成分包含含有氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之第2複合聚合物；
上述第1共交聯劑之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為1～40質量份；且
上述第2共交聯劑之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為0.2～25質量份。
本發明之態樣[6]如上述態樣[5]，其中
上述第1交聯橡膠組成物進而包含第1補強性無機填充劑；
上述第2交聯橡膠組成物進而包含第2補強性無機填充劑；
上述第1複合聚合物之比例於上述第1橡膠成分中為80質量%以上；
上述第2複合聚合物之比例於上述第2橡膠成分中為30質量%以上；
上述第1交聯劑包含第1有機過氧化物，上述第1有機過氧化物之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為1～20質量份；
上述第2交聯劑包含第2有機過氧化物，上述第2有機過氧化物之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為0.5～5質量份；
上述第1補強性無機填充劑之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為10質量份以下；且
上述第2補強性無機填充劑之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為10質量份以下。
本發明中，作為態樣[7]，亦包含具有預備成形步驟之上述態樣[1]～[6]中任一態樣之齒型皮帶之製造方法，其中上述預備成形步驟製作預備成形體，該預備成形體積層有用以形成齒布之齒布前驅體、用以形成第1橡膠層之未交聯橡膠片、及用以形成第2橡膠層之未交聯橡膠片。
[發明之效果]
本發明中，齒型皮帶之齒部由構成皮帶內周面之齒布、沿該齒布形成之第1橡膠層、及形成於該第1橡膠層與芯線間之第2橡膠層形成，以上述第1橡膠層之彈性模數大於上述第2橡膠層之彈性模數之方式調整，因而可確保在作用更高負載之條件下堪用之齒部之剛性，且兼顧處於背離關係之齒部之剛性與撓曲性。因此，本發明中，可提供一種可抑制皮帶移動中之跳齒(齒滑脫)，且亦可提高皮帶耐久性之齒型皮帶。該齒型皮帶中，亦可抑制因跳齒等所致之齒部之缺損(缺齒)，可於高負載移動時長壽命化。
＜齒型皮帶＞
以下，視需要一面參照隨附圖式，一面針對本發明之齒型皮帶之一例詳細說明。
圖1係顯示本發明之齒型皮帶之一例之部分剖視立體圖，圖2係圖1之齒型皮帶之概略剖視圖。該例之齒型皮帶1為環狀之嚙合傳動皮帶，其具備：背部1c，其埋設有於皮帶周向延伸之芯線5；及複數個齒部1a，其等於背部1c之內周面以特定間隔設置，且於皮帶寬度方向延伸；齒部側之皮帶表面(內周面)以齒布2構成。上述背部1c具有配設於芯線5之皮帶外周面側之背橡膠層6，該背橡膠層6形成有皮帶外周面。再者，本發明之齒型皮帶1於芯線5之皮帶內周面側，於上述齒布2與上述芯線5間，具有第1橡膠層(表部橡膠層)3及第2橡膠層(內部橡膠層)4。上述第1橡膠層3沿上述齒布2之輪廓配設於皮帶內周面(與上述齒布2相接)，上述第2橡膠層4介置或配設於上述第1橡膠層3與上述芯線5之間(與上述芯線5相接)。上述第1橡膠層3具有高於上述第2橡膠層4之彈性模數(尤其拉伸彈性模數)。
於相鄰之齒部1a與齒部1a間，存在平坦之齒底部1b，上述齒部1a與上述齒底部1b沿皮帶內周方向交替形成。即，上述齒部1a之表面與上述背部1c之內周面(即，齒底部1b之表面)以連續之1片齒布2構成。
另，本申請案中，構成齒部之表面之齒布為齒部之構成要件，另一方面，構成齒底部之表面之齒布為背部之構成要件。又，構成齒部之各齒布為連續之齒布之一部分(圖2之齒布2之一部分)。
上述齒部1a於該例中，皮帶周向之剖面形狀為大致梯形狀。又，剖面大致梯形狀之齒部1a以上述齒布2構成周向之表面，且以沿該齒布2形成之第1橡膠層3、及形成於該第1橡膠層3與上述芯線5間之第2橡膠層4形成。另，齒底部1b中，亦於齒布2與芯線5間，介置有作為表部橡膠層之第1橡膠層、與作為內部橡膠層之第2橡膠層(未圖示)。齒底部之第1橡膠層及第2橡膠層之厚度與齒部1a之第1橡膠層3及第2橡膠層4之厚度相比，壁厚極薄。
上述芯線5於皮帶長邊方向(周向)延伸，且於皮帶寬度方向上隔以間隔排列。相鄰之芯線5之間隙亦可以構成背橡膠層6及／或第2橡膠層之交聯橡膠組成物(尤其構成背橡膠層6之交聯橡膠組成物)形成。
齒型皮帶使用於產業用機械、汽車之內燃機、機車之後輪驅動等之高負載傳動用途。例如，於齒型皮帶捲繞於驅動滑輪(齒型滑輪)與從動滑輪(齒型滑輪)間之狀態下，藉由驅動滑輪之旋轉，將動力自驅動滑輪側傳遞至從動滑輪側。
另，本發明之齒型皮帶不限定於圖1及圖2所示之形態及構造。例如，只要複數個齒部可與齒型滑輪嚙合即可，齒部之剖面形狀(齒型皮帶之皮帶周向之剖面形狀)不限定於大致梯形狀，亦可為例如半圓形、半橢圓形、多邊形[三角形、四邊形(矩形、梯形等)等]等。其中，由嚙合傳動性等之點而言，較佳為梯形狀或大致梯形狀。
本發明之齒型皮帶(芯線之內周側)中，第1橡膠層之面積比例於皮帶周向(皮帶長邊方向)之剖視時，相對於第1橡膠層及第2橡膠層之合計面積例如為10～80面積%，較佳為20～70面積%，更佳為30～60面積%。若該面積比例過小，則有齒部之剛性(耐變形性)不足之虞，相反若過大，則有皮帶之彎曲剛性變高，撓曲性(柔軟性)不足之虞。
本發明之齒型皮帶中，於周向上相鄰之齒部之中心間之平均距離(齒距，參照圖2)根據齒型滑輪之形態等，亦可為例如2～25 mm。齒距之數值亦與齒部之標度尺(齒部之皮帶周向之長度及齒部之齒高度)之大小對應。即，齒距愈大，相似地齒部之標度尺亦變大。尤其，於作用高負載之用途中，需標度尺較大之齒部，齒距亦可為5 mm以上，較佳為8 mm以上，更佳為14 mm以上。
再者，齒部之平均齒高度相對於皮帶整體之平均厚度，較佳為40～70%，更佳為50～65%。
另，本申請案中，如圖2所示，齒部之平均齒高度意指皮帶內周面中，突出之齒部之平均高度(自齒底部突出之齒部之平均高度)。
[齒部]
齒部係表面以齒布構成，沿齒部之輪廓，包含：第1橡膠層，其配置於與齒布相接之表面側(內表面側)；及第2橡膠層，其配置於與第1橡膠層相接之內部側。第1橡膠層與第2橡膠層以不同之交聯橡膠組成物形成，第1橡膠層之彈性模數(模數)相對較大，第2橡膠層之彈性模數(模量)相對較小。本發明之齒型皮帶中，藉由使形成齒部之交聯橡膠組成物具有此種雙層構造，可兼顧齒部之剛性與撓曲性。對於該機制，參照圖3進行說明。另，本申請案中，形成齒部之橡膠層意指介置於芯線與齒布間之橡膠層。又，將形成齒部之橡膠層即第1橡膠層與第2橡膠層總稱為齒橡膠層。
本發明者等發現，於齒部內部中，影響撓曲性(柔軟性)之部位為與第2橡膠層相當之齒部內部，尤其位於芯線5之下部之C部。即，發現當齒部內部，尤其上述C部為高剛性(高彈性模數)之橡膠層時，撓曲性(柔軟性)降低。因此，本發明之齒型皮帶中，為確保高撓曲性，將位於齒部內部之第2橡膠層，尤其內部存在C部之第2橡膠層4調整為相對低剛性(低彈性模數)。
再者，本發明者等發現，於齒部內部中，影響耐變形性之部位為與第1橡膠層相當之齒布附近，尤其位於齒部之側面之A部及位於齒底部附近之B部。即，發現當A部及B部為低剛性(低彈性模數)之橡膠層時，耐變形性降低。詳細而言，齒部側面即A部為與滑輪接觸，負載(衝擊)最大之部位，故當A部之交聯橡膠組成物為高剛性(高彈性模數)時較為有效。另一方面，由於齒底部附近之根部即B部為因重複變形而首先產生微小龜裂之部分(引起缺齒之起點部分)，故當B部之交聯橡膠組成物為高剛性(高彈性模數)時較為有效。因此，本發明之齒型皮帶中，為確保耐變形性，將內部存在A部及B部之第1橡膠層3調整為相對高剛性(高彈性模數)。
由耐變形性之觀點而言，作為齒部，只要至少A部及B部以高剛性橡膠形成即可，齒部之頂部(齒頂之部分)亦可不以高剛性橡膠形成。相對於此，本發明之齒型皮帶中，由可實現生產性高且高度之耐變形性之點而言，亦包含頂部之第1橡膠層以高剛性橡膠形成。
第1橡膠層之拉伸彈性模數(模量)可於皮帶周向上自0.6～20 MPa左右之範圍選擇，例如為2～15 MPa(例如3～12 MPa)，較佳為2～10 MPa(例如2～8 MPa)，更佳為3～8 MPa(例如3～7 MPa)，尤佳為4～7 MPa，最佳為4～6 MPa。若拉伸彈性模數過小，則有齒部之剛性降低，耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
第2橡膠層之拉伸彈性模數(模量)於皮帶周向上，例如為0.5～5 MPa，較佳為1～4 MPa，更佳為1.5～3.5 MPa，尤佳為1.5～3 MPa。若拉伸彈性模數過小，則有耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
第1橡膠層之拉伸彈性模數大於第2橡膠層之拉伸彈性模數，第1橡膠層之拉伸彈性模數相對於第2橡膠層之拉伸彈性模數之比(第1橡膠層之拉伸彈性模數／第2橡膠層之拉伸彈性模數)亦可為1.2～4，較佳為1.5～3.5，更佳為1.5～3(例如2～3)，尤佳為1.6～2.7，最佳為1.7～2.5。藉由將兩層之拉伸彈性模數之比設為該範圍，而可獲取處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)之平衡，謀求兼顧。
另，本申請案中，作為第1橡膠層及第2橡膠層之拉伸彈性模數(模量)，使用可以依據JIS K6251(2017)之方法測定之各橡膠層之「伸長1%之拉伸應力」之值，作為拉伸彈性模數(模量)之指標值。詳細而言，可以後述之實施例所記載之方法測定。
第1橡膠層之壓縮彈性模數可自0.5～2 MPa左右之範圍選擇，例如為0.8～1.6 MPa，較佳為1～1.5 MPa，更佳為1.2～1.48 MPa，尤佳為1.3～1.45 MPa，最佳為1.3～1.4 MPa。若壓縮彈性模數過小，則有齒部之剛性降低，耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
第2橡膠層之壓縮彈性模數例如為0.3～5 MPa，較佳為0.5～1.3 MPa，更佳為0.7～1.25 MPa，尤佳為0.8～1.2 MPa。若壓縮彈性模數過小，則有耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
第1橡膠層之壓縮彈性模數大於第2橡膠層之壓縮彈性模數，第1橡膠層之壓縮彈性模數相對於第2橡膠層之壓縮彈性模數之比(第1橡膠層之壓縮彈性模數／第2橡膠層之壓縮彈性模數)亦可為1.05～1.7(例如1.2～1.7)，較佳為1.1～1.65(例如1.25～1.65)，更佳為1.15～1.6(例如1.3～1.6)，尤佳為1.4～1.58，最佳為1.42～1.5。藉由將兩層之壓縮彈性模數之比設為該範圍，可獲取處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)之平衡，謀求兼顧。
另，本申請案中，作為第1橡膠層及第2橡膠層之壓縮彈性模數(模量)，使用可以依據JIS K6254(2016)之方法測定之各橡膠層之「壓縮應變2%之壓縮應力」之值，作為壓縮彈性模數(模量)之指標值。詳細而言，可以後述之實施例所記載之方法測定。
若第1橡膠層之形狀為沿齒布形成之層狀，則未特別限定，不限定於具有圖1～3所示之不均一厚度之層形狀(即，於齒部之皮帶長邊方向之剖視時，層之厚度於齒部之頂部或中央部最大，且向齒部之底部減少之形狀)，亦可為具有均一厚度之層形狀。其中，由生產性等點而言，較佳為具有不均一厚度之層形狀(尤其，於齒部之皮帶長邊方向之剖視時，層之厚度於齒部之頂部或中央部最大，且向齒部之底部減少之形狀)。
於齒部中，第1橡膠層之面積比例於皮帶長邊方向(周向)之剖視時，可自相對於第1橡膠層及第2橡膠層之合計面積為5～85面積%左右之範圍選擇，例如為10～80面積%，較佳為20～70面積%，更佳為30～60面積%。若該面積比例過小，則有齒部之剛性(耐變形性)不足，皮帶之移動性或耐久性亦降低之虞，相反若過大，則有皮帶之彎曲剛性變高，撓曲性(柔軟性)不足，皮帶耐久性亦降低之虞。皮帶耐久性較為重要之用途中，上述面積比例較佳為15～65面積%，更佳為20～60面積%。
第2橡膠層之形狀不限定為形成於第1橡膠層與芯線間之大致梯形狀，亦可為沿第1橡膠層形成之層狀、於沿第1橡膠層形成之其他橡膠層與芯線間形成之大致梯形狀等。其中，由可提高齒部之撓曲性之點而言，較佳為與芯線相接之形狀，即形成於第1橡膠層與芯線間之大致梯形狀、形成於上述其他橡膠層與芯線間之大致梯形狀，尤佳為形成於第1橡膠層與芯線間之大致梯形狀。
第1橡膠層(構成第1橡膠層之第1交聯橡膠組成物)之橡膠硬度Hs為類型D硬度，例如為70～85度，較佳為75～83度，更佳為76～82度，尤佳為77～82度，最佳為77～80度。若硬度過小，則有齒部之剛性降低，耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
第2橡膠層(構成第2橡膠層之第2交聯橡膠組成物)之橡膠硬度Hs為類型D硬度，例如為60～80度(例如60～66度)，較佳為62～78度(例如62～66度)，更佳為63～75度，尤佳為63～72度，最佳為63～70度(尤其63～66度)。若硬度過小，則有耐變形性降低之虞，相反若過大，則有皮帶之撓曲性，尤其對小徑滑輪之捲繞(嚙合)性降低之虞。
另，本申請案中，第1橡膠層及第2橡膠層之類型D硬度顯示依據由JIS K6253(2012)(硫化橡膠及熱塑性橡膠-硬度之求得方法-)所規定之彈簧式硬度計硬度試驗，使用類型D硬度計測定之值Hs(類型D)，有僅記作橡膠硬度之情形。詳細而言，可以後述之實施例所記載之方法測定，且可作為將用以形成皮帶之橡膠組成物進行交聯反應所得之橡膠片之硬度而測定。
通常，橡膠組成物之橡膠硬度大多使用類型A硬度(使用類型A硬度計測定之值)，但使用類型A硬度計測定之值超出90度之情形時，期望使用類型D硬度計。本發明之齒型皮帶中，構成齒部之橡膠層之硬度高於後述之背橡膠層之硬度，類型A硬度超出90度。因此，構成齒部之橡膠層之硬度以類型D硬度評估。
若為不損害本發明之效果之範圍內，則齒部除第1橡膠層及第2橡膠層外，亦可進而包含其他橡膠層。作為其他橡膠層，列舉例如介置於齒布與第1橡膠層間之接著橡膠層、及介置於第1橡膠層與第2橡膠層間之中間橡膠層等。接著橡膠層亦可為用以提高齒布與第1橡膠層之接著性之層。又，中間橡膠層亦可為具有小於第1橡膠層且大於第2橡膠層之拉伸彈性模數之層。其中，較佳為接著橡膠層(第3橡膠層)。接著橡膠層之厚度只要為可提高齒布與第1橡膠層之接著性之程度之厚度即可。具體而言，第3橡膠層(接著橡膠層)之厚度於齒部之頂部中，較佳為0.5 mm以下，更佳為0.3 mm以下。若第3橡膠層之厚度過厚，則有齒部之剛性降低之虞。
作為齒部之構造，較佳為僅包含接著橡膠層作為其他層之構造，尤佳為不包含其他層之構造，即，包含被覆皮帶周向之表面之齒布、沿該齒布形成之第1橡膠層、及形成於該第1橡膠層與上述芯線間之第2橡膠層之構造。
(交聯橡膠組成物)
第1橡膠層及第2橡膠層亦可以作為齒型皮帶之橡膠組成物習慣使用之交聯橡膠組成物形成。交聯橡膠組成物亦可為包含橡膠成分之交聯橡膠組成物，藉由適當調整組成物之組成，可調整構成橡膠層之各層，尤其第1橡膠層及第2橡膠層之彈性模數(模數)等機械物性。作為彈性模數(模量)等之調整方法，未特別限定，亦可改變構成組成物之成分之組成及／或種類而調整，由簡便性等點而言，較佳為改變交聯系摻和劑、短纖維、填充劑之比例及／或種類而調整。
(A)橡膠成分
作為形成第1橡膠層及第2橡膠層之交聯橡膠組成物之橡膠成分(第1橡膠成分及第2橡膠成分)，可例示例如二烯烴系橡膠[天然橡膠](NR)、異戊間二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、氯丁二烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠(丁腈橡膠：NBR)、丙烯腈-氯丁二烯橡膠、氫化丁腈橡膠(HNBR)等]、乙烯-α-烯烴彈性體(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(EPDM)等)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、烷基磺化聚乙烯橡膠(ACSM)、氯醇橡膠、丙烯酸系橡膠、矽橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。該等橡膠成分亦可如羧基化SBR、羧基化NBR等般羧基化。該等橡膠成分可單獨或組合二種以上使用。
尤佳之橡膠成分為氫化丁腈橡膠(HNBR)、亦適當使用氯丁二烯橡膠(CR)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(EPDM)等。尤其，高負載作用之用途下之較佳橡膠成分為耐熱老化性較高之橡膠，尤其亦可羧基化之氫化丁腈橡膠(HNBR)(以下，亦包含羧基化氫化丁腈橡膠，有簡稱為氫化丁腈橡膠之情形)。橡膠成分中，上述較佳之橡膠成分之比例較佳為50質量%以上(例如80～100質量%左右)，尤佳為100質量%。亦可羧基化之氫化丁腈橡膠可為部分氫化丁腈橡膠，亦可為完全氫化丁腈橡膠。亦可羧基化之氫化丁腈橡膠之氫化比例可自50～100%左右之範圍選擇，亦可為70～100%左右。
另，本申請案中，HNBR意指如下之橡膠：為維持先前之丁腈橡膠之優點即耐油性，且防止因熱老化中之硫黃之再結合反應所致之橡膠彈性老化，藉由將先前之丁腈橡膠具有之不飽和結合(碳·碳雙重結合)化學性氫化，而不易產生熱老化中之再結合反應，改良耐熱性。
HNBR之碘價(單位：mg／100 mg)例如為5～60(例如7～50)，較佳為8～40(例如8～35)，更佳為10～30。
另，本申請案中，碘價為表示不飽和結合量之指標，碘價愈高，表示聚合物分子鏈中所含之不飽和結合量愈多。碘價係藉由對測定試料加入過量之碘，使之完全反應(使碘與不飽和結合反應)，且利用氧化還原滴定規定剩餘碘量而求得。HNBR之碘價較小之情形時，HNBR彼此之交聯反應不充分，交聯橡膠之剛性變低，故有皮帶移動時耐變形性降低之虞。另一方面，若HNBR之碘價較大，則不飽和結合量變得過多，有交聯橡膠之熱劣化或氧化劣化加深，皮帶壽命變短之虞。
橡膠成分較佳為至少包含亦可羧基化之氫化丁腈橡膠。此種氫化丁腈橡膠之比例於橡膠成分中亦可為80～100質量%，較佳為90～100質量%，更佳為100質量%。
橡膠成分較佳為包含含有氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之複合聚合物或聚合物合金(以下，稱為「包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR」)。另，本申請案中，將第1橡膠成分所含之複合聚合物稱為第1複合聚合物，將第2橡膠成分所含之複合聚合物稱為第2複合聚合物。該聚合物可提高齒部之彈性模數(模量)或硬度，且可抑制橡膠變形，抑制龜裂之增長。
不飽和羧酸金屬鹽亦可為具有1個或2個以上羧基之不飽和羧酸與金屬離子結合之化合物。
作為不飽和羧酸金屬鹽之不飽和羧酸，可例示例如(甲基)丙烯酸、丁烯酸等一元羧酸、馬來酸、富馬酸、依康酸等二羧酸、該等二羧酸之單烷基酯等。該等不飽和羧酸可單獨或組合二種以上使用。較佳之不飽和羧酸為(甲基)丙烯酸。
作為不飽和羧酸金屬鹽之金屬，可例示多價金屬，例如週期表第2族元素(鎂、鈣等)、週期表第4族元素(鈦、鋯等)、週期表第8族元素～第14族元素(例如鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋁、錫、鉛等)等。該等金屬亦可單獨或組合二種以上使用。較佳之金屬為週期表第2族元素(鎂等)、週期表第12族元素(鋅等)等。
作為較佳之不飽和羧酸金屬鹽，可例示(甲基)丙烯酸鋅、(甲基)丙烯酸鎂等。不飽和羧酸金屬鹽亦可單獨或組合二種以上使用。
氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之質量比可自前者／後者=100／80～100／180左右之範圍選擇，較佳為100／85～100／175，進而佳為100／90～100／175。若不飽和羧酸金屬鹽之比例過少，則有交聯橡膠組成物(或齒部)之彈性模數(模量)或硬度降低之虞，相反若過多，則皮帶之加工性或撓曲性降低。
另，包含上述不飽和羧酸金屬鹽之HNBR亦可使用市場銷售品。例如，亦可使用在HNBR中作為不飽和羧酸金屬鹽將甲基丙烯酸鋅高度微分散者(例如，日本Zeon(股)製，商品名「Zeoforte(ZSC)」等)。
又，包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR較佳作為與不包含不飽和羧酸金屬鹽之氫化丁腈橡膠(HNBR)之混合物使用。氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之質量比亦可將包含市場銷售之不飽和羧酸金屬鹽之HNBR、與市場銷售之氫化丁腈橡膠混合而調整。彈性模數(模量)或硬度之調整亦可藉由變更兩者之混合比例而調整。
包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之比例於橡膠成分中亦可為10質量%以上，較佳為30質量%以上，更佳為50質量%以上，尤佳為80質量%以上，最佳為90質量%以上，亦可為100質量%。尤其，包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之比例於第1橡膠層中，較佳為橡膠成分(第1橡膠成分)中80質量%以上(尤其100質量%)，於第2橡膠層中，較佳為橡膠成分(第2橡膠成分)中30質量%以上(尤其100質量%)。該等比例亦可為商品名「Zeoforte(ZSC)」中之比例。
作為與包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR組合之其他橡膠成分，較佳為選自包含HNBR、EPDM及CR之群之至少一種。其他橡膠成分之比例於橡膠成分中例如為70質量%以下，較佳為50質量%以下，更佳為30質量%以下，最佳為10質量%以下。
為確保層間之密接性，第1橡膠層與第2橡膠層較佳為包含同系列或同種之橡膠成分，更佳為同種之橡膠成分，尤佳為同一橡膠成分。
(B)填充系摻和劑
交聯橡膠組成物(第1交聯橡膠組成物及第2交聯橡膠組成物)亦可進而包含填充系摻和劑(填充劑)。作為填充系摻和劑(第1填充系摻和劑及第2填充系摻和劑)，可例示補強性無機填充劑、非補強性填充劑、短纖維等。
作為補強性無機填充劑(第1補強性無機填充劑及第2補強性無機填充劑)，可例示例如碳黑、二氧化矽等。該等補強性無機填充劑可單獨或組合二種以上使用。補強性無機填充劑亦可為粉末狀。
碳黑之平均粒子徑(平均一次粒子徑)例如為5～200 nm，較佳為10～150 nm，更佳為20～100 nm，尤佳為30～80 nm。碳黑之碘吸附量例如為5～200 mg／g，較佳為10～150 mg／g，更佳為15～100 mg／g，尤佳為20～80 mg／g。
二氧化矽包含乾式二氧化矽、濕式二氧化矽、經表面處理之二氧化矽等。又，二氧化矽根據製法，亦可分類成例如乾式法白碳、濕式法白碳、膠態二氧化矽、沈降二氧化矽等。該等二氧化矽可單獨或組合二種以上使用。該等二氧化矽中，較佳為具有表面矽醇基之二氧化矽(無水矽酸、含水矽酸)，表面矽醇基較多之含水矽酸與橡膠成分之化學結合力較強。
二氧化矽之平均粒子徑(平均一次粒子徑)例如為1～500 nm，較佳為3～300 nm，更佳為5～100 nm，尤佳為10～50 nm。
又，二氧化矽之利用BET法之氮吸附比表面積例如為50～400m
2／g，較佳為100～300m
2／g，更佳為150～200m
2／g。
另，本申請案中，補強性無機填充劑之平均粒子徑可藉由包含掃描型電子顯微鏡照片之電子顯微鏡照片之圖像分析，作為適當之樣本數(例如50樣本)之算數平均粒子徑算出。
補強性無機填充劑之比例相對於橡膠成分100質量份，亦可為10質量份以下，較佳為5質量份以下，更佳為1質量份以下，尤佳為0質量份。視需要使用補強性無機填充劑之情形時，補強性無機填充劑之比例相對於橡膠成分100質量份，例如為0.1～8質量份，較佳為0.5～5質量份，更佳為1～3質量份。若補強性無機填充劑之比例過高，則橡膠組成物之發熱變大，耐熱性降低，故有產生因熱劣化所致之龜裂或缺齒之虞。
作為非補強性填充劑，可例示例如多價金屬碳酸鹽類(碳酸鈣、碳酸鎂等)、多價金屬氫氧化物(氫氧化鋁等)、多價金屬硫酸鹽(硫酸鋇等)、矽酸鹽(矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鋁鎂等矽之一部分以多價金屬原子置換之天然或合成矽酸鹽；以矽酸鹽為主成分之礦物，例如包含矽酸鋁之黏土、包含矽酸鎂之滑石及雲母等矽酸鹽礦物等)、鋅鋇白、矽砂等。該等非補強性填充劑可單獨或組合二種以上使用。
較佳之非補強性填充劑為選自碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、硫酸鋇、矽酸鹽[矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鋁鎂等矽酸鹽；矽酸鹽礦物(滑石、黏土、雲母等)]之至少一種。再者，由皮帶之加工性或摻和劑之分散性之提高效果較大，不易產生摻和劑之分散不良之點而言，非補強性填充劑較佳為包含選自碳酸鈣、矽酸鎂或含有矽酸鎂之滑石、矽酸鋁或含有矽酸鋁之黏土之至少一種，尤佳為包含碳酸鈣。作為非補強性填充劑，可使用作為橡膠之填充劑而市場銷售之粉末狀填充劑。
非補強性填充劑之平均粒子徑(平均一次粒子徑)例如自0.01～25 μm(例如0.2～20 μm)，較佳為0.5～17 μm(例如1～15 μm)左右之範圍選擇。非補強性填充劑之平均粒子徑(平均一次粒子徑)例如為0.01～3 μm(例如0.02～2 μm)，較佳可為0.05～1.5 μm(尤其0.1～1 μm)，亦可較大。又，非補強性填充劑之平均粒子徑(平均一次粒子徑)例如為0.2～5 μm(例如0.3～3 μm)，較佳亦可為0.5～2.5 μm(尤其1～2 μm)。另，根據非補強性填充劑之種類，例如矽酸鎂或其礦物等，有與橡膠成分等之混練過程中，非補強性填充劑壓碎或破碎之情形。此種具有壓碎性或破碎性之非補強性填充劑之平均粒子徑亦可為與橡膠成分等混練前之平均粒子徑。非補強性填充劑於各交聯橡膠組成物中，通常亦可具有上述範圍之平均粒子徑(例如0.1～10 μm，較佳為0.5～5 μm，更佳為1～3 μm)。
另，本申請案中，非補強性填充劑之平均粒子徑可使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置，以體積平均粒子徑測定。又，奈米尺寸之填充劑之平均粒子徑亦可藉由包含掃描型電子顯微鏡照片之電子顯微鏡照片之圖像分析，以適當之樣本數(例如50樣本)之算術平均粒子徑算出。
非補強性填充劑之比例相對於橡膠成分100質量份，例如為70質量份以下，較佳為40質量份以下，更佳為30質量份以下。視需要使用非補強性填充劑之情形時，非補強性填充劑之比例相對於橡膠成分100質量份，例如為3～70質量份，較佳為5～40質量份，更佳為10～30質量份。若非補強性填充劑之比例過高，則有摻和劑之分散性不良之虞。
短纖維於將以班伯里混煉機等混練之橡膠組成物以輥或軋光輥等壓延而調製未交聯橡膠片之過程中，可於特定之方向定向(排列)。構成齒部之橡膠層中，較佳為將短纖維之定向方向朝皮帶周向配置。再者，短纖維較佳為靠近齒布之側沿齒部之輪廓定向，短纖維以隨著靠近芯線與芯線大致平行之方式定向配置。
作為短纖維，可例示例如聚烯烴系纖維(聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等)、聚醯胺纖維[聚醯胺6纖維、聚醯胺66纖維、聚醯胺46纖維等脂肪族聚醯胺纖維(尼龍纖維)、芳香族聚醯胺纖維等]、聚酯系纖維[聚伸烷基芳酸酯系纖維(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纖維、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纖維等C
2-4伸烷基C
8-14芳基系纖維)；聚芳酯纖維、液晶聚酯系纖維等完全芳香族聚酯系纖維等]、維尼綸纖維、聚乙烯醇系纖維、聚對苯撐苯幷二噁唑(PBO)纖維等合成纖維；棉、麻、羊毛等天然纖維、嫘縈等再生纖維素纖維、纖維素酯纖維等；碳纖維、玻璃纖維等無機纖維等。該等短纖維可單獨或組合二種以上使用。尤其，可適當使用聚醯胺纖維、PBO纖維、玻璃纖維、碳纖維等彈性模數(模量)較高之纖維，更佳為脂肪族聚醯胺纖維(尼龍纖維)或芳香族聚醯胺纖維等聚醯胺纖維、PBO纖維。
短纖維之平均纖維徑例如為1～100 μm(例如3～70 μm)，較佳為5～50 μm(例如7～30 μm)，更佳為10～25 μm(尤其12～20 μm)。短纖維之平均纖維長例如為0.3～10 mm(例如0.5～7 mm)，較佳為1～5 mm(尤其2～4 mm)。若短纖維之平均纖維徑過小、或平均纖維長過長，則有無法使短纖維均一分散之虞，若平均纖維徑過大、或平均纖維長過短，則有各橡膠層之機械特性降低之虞。
若添加短纖維，則可提高交聯橡膠組成物之彈性模數(模量)或硬度，另一方面，易於橡膠成分與短纖維之界面產生微小龜裂。因此，需要調整為適度之摻和量。短纖維之比例相對於橡膠成分100質量份，為10質量份以下，較佳為7質量份以下，更佳為5質量份以下。
又，對短纖維，較佳實施慣用之接著處理(或表面處理)，使接著成分附著於上述短纖維之至少表面之一部分。藉由此種接著處理，短纖維與橡膠成分之接著性提高，可抑制以短纖維與橡膠成分之界面為起點之微小龜裂之產生。作為接著處理，可例示利用環氧化合物(或環氧樹脂)、聚異氰酸酯、矽烷偶合劑、間苯二酚-福爾馬林-乳膠(RFL)等接著成分之處理。
填充系摻和劑之比例相對於橡膠成分100質量份，例如為3～70質量份，較佳為5～50質量份，更佳為10～40質量份，尤佳為20～30質量份。
(C)交聯系摻和劑
橡膠組成物摻和用以使橡膠成分交聯之交聯劑(硫化劑)，視需要摻和共交聯劑、助交聯劑(助硫化劑)、促交聯劑(促硫化劑)、交聯延遲劑(硫化延遲劑)等。其中，交聯系摻和劑(第1交聯系摻和劑及第2交聯系摻和劑)較佳為至少包含交聯劑及共交聯劑(助交聯劑)，尤佳為交聯劑與共交聯劑之組合。
作為交聯劑(第1交聯劑及第2交聯劑)，可根據橡膠成分之種類使用慣用之成分，可例示例如有機過氧化物、硫磺系交聯劑、金屬氧化物等。
對於有機過氧化物(第1有機過氧化物及第2有機過氧化物)，可例示例如過氧化二第三丁基、過氧化二異丙苯、過氧化第三丁基異丙苯、1,1-第三丁基過氧基-3,3,5-三甲基環己烷、1,3-雙(第三丁基過氧化異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己炔-3、1,3-雙(第三丁基過氧二異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化苯甲醯)己烷、第三丁基過氧化苯甲酸酯、第三丁基過氧化-2-乙基-己基碳酸酯等。該等有機過氧化物可單獨或組合二種以上使用。
作為硫磺系交聯劑，可例示例如粉末硫磺、沈降硫磺、膠態硫磺、不溶性硫磺、高分散性硫磺、氯化硫(一氯化硫、二氯化硫等)等。該等硫磺系交聯劑可單獨或組合二種以上使用。
作為金屬氧化物，可例示例如氧化鎂、氧化鋅、氧化鉛等。該等金屬氧化物可單獨或組合二種以上使用。
交聯劑可根據橡膠成分之種類適當選擇，較佳為有機過氧化物、金屬氧化物，尤佳為有機過氧化物。
交聯劑之比例相對於橡膠成分100質量份，例如為1～20質量份，較佳為3～15質量份，更佳為5～10質量份。若交聯劑之比例過少，則橡膠組成物之彈性模數(模量)或硬度降低，相反若過多，則皮帶之撓曲性降低。
有機過氧化物之比例相對於橡膠成分100質量份，可自0.5～20質量份(例如1～10質量份)左右之範圍選擇，通常為1～5質量份(例如1.2～4.5質量份)，較佳為1.5～4質量份，更佳為2～3質量份。第1橡膠層中，第1有機過氧化物之比例相對於第1橡膠成分100質量份，例如為1～20質量份，較佳為1.5～10質量份，更佳為1.5～4質量份。第2橡膠層中，第2有機過氧化物之比例相對於第2橡膠成分100質量份，例如為0.5～5質量份，較佳為0.8～4質量份，更佳為1～3質量份。
作為共交聯劑(助交聯劑或共硫化劑co-agent)，列舉眾所周知之助交聯劑，例如多官能(異)氰酸酯[例如，三烯丙基異氰酸酯(TAIC)、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)等]、聚二烯(例如，1-2-聚丁二烯等)、不飽和羧酸之金屬鹽[例如，(甲基)丙烯酸鋅、(甲基)丙烯酸鎂等(甲基)丙烯酸多價金屬鹽]、肟類(例如，醌二肟等)、胍類(例如，二苯胍類等)、多官能(甲基)丙烯酸酯[例如，乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等烷二基二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等烷基多元醇聚(甲基)丙烯酸酯]、雙馬來醯亞胺類(脂肪族雙馬來醯亞胺，例如N,N’-1,2-乙烯二馬來醯亞胺、N,N’-六亞甲基雙馬來醯亞胺、1,6’-雙馬來醯亞胺-(2,2,4-三甲基)環己烷等伸烷基雙馬來醯亞胺；芳烴雙馬來醯亞胺或芳香族雙馬來醯亞胺、例如N-N’-m-苯二馬來醯亞胺、4-甲基-1,3-苯二馬來醯亞胺、4,4’-二苯基甲烷二馬來醯亞胺、2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷、4,4’-二苯醚二馬來醯亞胺、4,4’-二苯碸二馬來醯亞胺、1,3-雙(3-馬來醯亞胺苯氧基)苯等)等。該等共交聯劑可單獨或組合二種以上使用。該等共交聯劑中，較佳為多官能(異)氰酸酯、多官能(甲基)丙烯酸脂、雙馬來醯亞胺類(N,N’-m-苯二馬來醯亞胺等芳烴雙馬來醯亞胺或芳香族雙馬來醯亞胺)，尤佳為雙馬來醯亞胺類。藉由添加共交聯劑(例如雙馬來醯亞胺類)，可提高交聯度，且提高彈性模數。
雙馬來醯亞胺類等共交聯劑(助交聯劑)之比例以固形成分換算，相對於橡膠成分100質量份，例如為0.2～40質量份，較佳為0.5～30質量份，更佳為0.8～20質量份，尤佳為1～15質量份。第1橡膠層中，共交聯劑(第1共交聯劑)之比例相對於第1橡膠成分100質量份，例如為1～40質量份，較佳為2～30質量份(例如5～20質量份)，更佳為2.5～18質量份(例如8～15質量份)，尤佳為3～14質量份(例如4～12質量份)，最佳為6～11質量份(例如5～7質量份)。第2橡膠層中，共交聯劑(第2共交聯劑)之比例相對於第2橡膠成分100質量份，例如為0.2～25質量份，較佳為0.5～10質量份，更佳為0.7～7質量份(例如0.8～5質量份)，尤佳為0.8～4質量份(例如0.8～3質量份)，最佳為0.8～2質量份。
交聯系摻和劑之比例相對於橡膠成分100質量份，以固形成分換算，相對於橡膠成分100質量份，例如為0.2～50質量份，較佳為0.5～40質量份，更佳為1～30質量份，尤佳為2～20質量份。第1橡膠層中，交聯系摻和劑(第1交聯系摻和劑)之比例相對於第1橡膠成分100質量份，例如為1～40質量份，較佳為5～20質量份，更佳為10～15質量份。第2橡膠層中，交聯系摻和劑(第2交聯系摻和劑)之比例相對於第2橡膠成分100質量份，例如為0.3～25質量份，較佳為0.5～10質量份，更佳為1～5質量份。
(D)其他摻和劑
交聯橡膠組成物亦可進而包含用於齒型皮帶之橡膠組成物之慣用之添加劑。作為慣用之添加劑，列舉例如金屬氧化物(氧化鈣、氧化鋇、氧化鐵、氧化銅、氧化鈦、氧化鋁等)、軟化劑(石蠟油或環烷系油等油類等)、加工劑或助加工劑(硬脂酸或其金屬鹽、蠟、烷烴、脂肪酸醯胺等)、塑化劑[脂肪族羧酸系塑化劑(己二酸酯系塑化劑、癸二酸酯系塑化劑等)、芳香族羧酸酯系塑化劑(鄰苯二甲酸酯系塑化劑、偏苯三甲酸酯系塑化劑等)、羥基羧酸酯系塑化劑、磷酸酯系塑化劑、醚系塑化劑、醚酯系塑化劑等]、抗老化劑(抗氧化劑、抗熱老化劑、抗撓裂劑、抗臭氧劣化劑等)、著色劑、增黏劑、增塑劑、偶合劑(矽烷偶合劑等)、穩定劑(紫外線吸收劑、熱穩定劑等)、阻燃劑、抗靜電劑等。又，交聯橡膠組成物視需要，亦可包含接著性改善劑(間苯二酚-甲醛共縮合物、胺基樹脂等)。該等添加劑可單獨或組合二種以上使用。
(第1橡膠層及第2橡膠層之較佳摻合態樣)
第1橡膠層及第2橡膠層之彈性模數(模量)可使不對橡膠層之彈性模數造成影響之特定成分及其數量比例變化而調整。例如，亦可藉由使選自填充系摻和劑(填充劑、短纖維)、交聯系摻和劑[交聯劑、共交聯劑(雙馬來醯亞胺類等)]等之至少一種成分之含量，於第1橡膠層中較第2橡膠層增加而調整。尤其，本發明之齒型皮帶中，藉由調整共交聯劑(尤其雙馬來醯亞胺類)之含量，而可平衡良好地適當調整第1橡膠層與第2橡膠層之彈性模數(拉伸彈性模數)，可兼顧處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)。
再者，本發明之齒型皮帶中，具有用以獲得在作用更高負載之條件下堪用之齒部之剛性之高彈性模數，且兼顧處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(柔軟性)，故可將以下之摻和設為較佳態樣。
較佳之態樣亦可為：於第1橡膠層中，第1橡膠成分包含80質量%以上之含有不飽和羧酸金屬鹽之HNBR，相對於第1橡膠成分100質量份，第1補強性無機填充劑之比例為10質量份以下，第1短纖維之比例為5質量份以下，作為第1共交聯劑，雙馬來醯亞胺類之比例為1～40質量份，作為第1交聯劑，有機過氧化物之比例為1～20質量份，且於第2橡膠層中，第2橡膠成分包含30質量%以上之含有不飽和羧酸金屬鹽之HNBR，相對於第2橡膠成分100質量份，第2補強性無機填充劑之比例為10質量份以下，第2短纖維之比例為5質量份以下，作為第2共交聯劑，雙馬來醯亞胺類之比例為0.2～25質量份，作為第2交聯劑，有機過氧化物之比例為0.5～5質量份。
(齒布)
構成皮帶內周面(齒部及齒底部之表面)之齒布例如亦可以織布、編布、不織布等布帛等形成。習慣上為織布(帆布)之情形較多，以將於皮帶寬度方向延伸之經紗與於皮帶周向延伸之緯紗織成之織物構成。織布之編織組織若為經紗與緯紗規則地於縱橫方向交叉之組織，則未特別限制，可為平織、斜織(或斜紋織)、緞紋組織(緞織、緞紋織)等之任一者，亦可為組合有該等組織之編織組織。較佳之織布具有斜織及緞紋組織。
作為形成齒布之緯紗及經紗之纖維，除與上述短纖維同樣之纖維外，可例示聚苯醚系纖維、聚醚醚酮系纖維、聚醚碸系纖維、聚胺酯系纖維等。該等纖維可單獨或組合二種以上使用。該等纖維中，通用有機纖維，較佳為棉或嫘縈等纖維素纖維、聚酯系纖維(PET纖維等)、聚醯胺系纖維(聚醯胺66纖維等脂肪族聚醯胺纖維、芳香族聚醯胺纖維等)、PBO纖維、氟樹脂纖維[聚四氟乙烯(PTFE)纖維等]等。又，較佳為該等纖維與具有伸縮性之彈性紗(例如，以聚胺酯形成之斯潘德克斯彈性纖維等具有伸縮性之聚胺酯系彈性紗、伸縮加工(例如羊毛加工、捲縮加工等)之加工紗等)之複合紗。
經紗及緯紗之形態未特別限定，亦可為將1條長纖維即單纖絲紗、纖絲(長纖維)拉齊，或將撚合之多纖絲紗、使短纖維撚合之短纖紗(紡織紗)等。上述多纖絲紗或上述短纖紗亦可為使用複數種纖維之混撚紗或混紡紗。緯紗較佳為包含具有上述伸縮性之彈性紗，經紗由製織性之點而言，通常不包含彈性紗之情形較多。為確保齒布向皮帶周向之伸縮性，包含彈性紗之緯紗於皮帶周向延伸，經紗於皮帶寬度方向延伸。
纖維(或紗)之平均徑例如為1～100 μm(例如3～50 μm)，較佳為5～30 μm，更佳為7～25 μm。關於紗(撚紗)之平均纖維徑(粗細)，緯紗亦可為例如100～1000 dtex(尤其300～700 dtex)左右，經紗亦可為例如50～500 dtex(尤其100～300 dtex)左右。緯紗之密度(條／cm)亦可為例如5～50(尤其10～30)左右，經紗之密度(條／cm)亦可為例如10～300(尤其20～100)左右。
織布亦可具有多重織構造(雙重織構造等)，具備經紗與緯紗之編織組織中，亦可以含有氟樹脂之纖維(包含PTFE等以氟樹脂形成之纖維之複合紗等)等低摩擦係數之纖維(或低摩擦性纖維)，形成至少一部分緯紗。例如，亦可以尼龍66等聚醯胺纖維、聚酯纖維等形成上述經紗，以由上述氟樹脂形成之纖維單獨；以上述氟樹脂形成之纖維、聚醯胺纖維、聚胺酯纖維(彈性紗)等第2纖維之複合紗；該複合紗與以上述複數個第2纖維形成之第2複合紗之複合紗等，形成緯紗。
該態樣中，作為緯紗中位於(露出)齒布之正面側(與齒型滑輪之嚙合側)之緯紗，為減少齒布與齒型滑輪間之摩擦，較佳為使用摩擦係數較低之氟系纖維(例如PTFE纖維)。另一方面，藉由對位於齒布之背面側(與齒部之接著側)之緯紗使用氟系纖維以外之纖維，可提高齒布與構成齒部之橡膠之接著力。該態樣之齒布中，可減少齒布與齒型滑輪之嚙合之摩擦，且可抑制發出聲音。
又，使用氟系纖維之情形時，較佳為於氟系纖維之周圍，配置以橡膠作為基材之齒部及具有以背部之交聯(硫化)溫度熔解之熔點之低熔點纖維。具體而言，包含氟系纖維之複合紗之形態中，包含氟系纖維與低熔點纖維混撚之形態、或氟系纖維由低熔點纖維覆蓋等之形態。另，齒部及背部之交聯(硫化)條件並未特別限定，一般而言，交聯(硫化)溫度為100～200°C，交聯(硫化)時間為1分鐘～5小時左右。
於氟系纖維之周圍配置有低熔點纖維之態樣中，齒部及背部之交聯(硫化)時，低熔點纖維融解，流入至構成齒布之纖維間後，冷卻至熔點以下，藉此使低熔點纖維結晶。因此，對齒型皮帶咬入時或自齒型皮帶咬合脫落時，抑制因產生於齒布表面之衝擊或磨損而使氟系纖維切斷、飛散。若將上述態樣之緯紗用作齒型皮帶之齒布，則藉由上述作用，更長期間保護齒部及背部，故可防止皮帶之缺齒，可於高負載移動時長壽命化。
齒布(齒型皮帶中之齒布)之平均厚度例如為0.1～2 mm，較佳為0.2～1.5 mm。另，作為原料之齒布(成形前之齒布)之平均厚度例如為0.5～3 mm，較佳為0.75～2.5 mm。
為提高與第1橡膠層之接著性，亦可對形成齒布之布帛實施接著處理。作為接著處理，可例示例如將布帛浸漬於RFL處理液後進行加熱乾燥之方法；以環氧化合物或異氰酸鹽化合物進行處理之方法；將橡膠組成物溶解於有機溶劑中作為橡膠漿，於該橡膠漿中浸漬處理布帛後，進行加熱乾燥之方法；及組合該等處理方法之方法等。該等方法可單獨或組合進行，處理順序或處理次數亦未限定。例如，亦可以環氧化合物或異氰酸鹽化合物進行前處理，進而浸漬於RFL處理液後進行加熱乾燥。
再者，為提高齒布與第1橡膠層之接著性，亦可於形成齒布之布帛之背面側(與第1橡膠層之接著側)表面，積層壓延橡膠組成物之未交聯橡膠片。該橡膠組成物(第3交聯橡膠組成物)可自作為形成上述第1橡膠層及第2橡膠層之交聯橡膠組成物例示之交聯橡膠組成物適當選擇，亦可為慣用之接著橡膠組成物。另，該橡膠組成物之未交聯橡膠片亦可於齒型皮帶中，形成介置於齒布與第1橡膠層間之第3橡膠層(接著橡膠層)。將實施以上之接著處理之布帛記作齒布前驅體。
[齒底部]
齒布構成齒部之表面，且亦構成背部之齒部側之表面(齒底部之表面)。
相當於齒底部之背部中，亦可於齒布與芯線間介置第1橡膠層及第2橡膠層，亦可僅介置第1橡膠層，又可不介置第1橡膠層及第2橡膠層，使齒布與芯線接觸。在相當於齒底部之背部中，介置第1橡膠層之情形、或介置第1橡膠層及第2橡膠層之情形時，第1橡膠層之厚度、第1橡膠層及第2橡膠層之厚度於任一者之情形時，皆較齒部形成得更薄。
[背橡膠層]
背部於內周面形成上述齒部及齒底部，且於其外周面側，具有形成皮帶外周面之背橡膠層。再者，上述背橡膠層以交聯橡膠組成物(第4交聯橡膠組成物)形成。圖1～3之態樣中，未形成齒部之側之另一表面(皮帶背面)未以布帛(織布、編布、不織布等)被覆，亦可視需要被覆。該布帛亦包含較佳態樣，可自作為齒布例示之布帛選擇。
(第4交聯橡膠組成物)
第4交聯橡膠組成物之硬度由可縮小皮帶之彎曲剛性，確保撓曲性(與滑輪之捲繞性)或耐撓曲疲勞性之點而言，較佳為小於構成齒部之第1交聯橡膠組成物及第2交聯橡膠組成物之硬度。
具體而言，第4交聯橡膠組成物之橡膠硬度Hs為類型A硬度，例如為80～89度。藉由將背橡膠層之類型A硬度調整至上述範圍，背部之彎曲剛性變低，獲得優異之耐撓曲疲勞性。若第4交聯橡膠組成物之類型A硬度過低，則有因異物之碰撞等，而於背部產生裂紋之虞，相反若過高，則有耐撓曲疲勞性降低，於背部產生裂紋之虞。
另，本申請案中，類型A硬度為背橡膠層表面之硬度，可依據由JIS K6253(2012)所規定之彈簧式硬度計硬度試驗，使用類型A硬度計測定。
第4交聯橡膠組成物只要不損害背橡膠層與齒部之密接性，則未特別限定，例如可自作為第1橡膠層及第2橡膠層之交聯橡膠組成物例示之交聯橡膠組成物選擇，可以橡膠硬度成為上述範圍之方式適當調整。
第4交聯橡膠組成物中，由可提高背橡膠層與齒部之密接性之點而言，橡膠成分(第4橡膠成分)較佳為包含與第2橡膠層(內部橡膠層)同系列或同種之橡膠成分，更佳為同種之橡膠成分。
第4橡膠成分較佳為包含含有不飽和羧酸金屬鹽之HNBR。包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之比例於第4橡膠成分中，亦可為5質量%以上，例如為5～50質量%，較佳為10～30質量%，更佳為15～25質量%。第4橡膠成分亦可為不包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR、與包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR之組合。
填充系摻和劑亦可為補強性無機填充劑(第4補強性無機填充劑)，較佳為碳黑與二氧化矽之組合。碳黑之比例相對於二氧化矽100質量份，例如為1～50質量份，較佳為2～30質量份，更佳為3～10質量份。第4補強性無機填充劑之比例相對於第4橡膠成分100質量份，例如為10～100質量份，較佳為20～80質量份，更佳為30～50質量份。
交聯劑(第4交聯劑)亦可為有機過氧化物(第4有機過氧化物)與金屬氧化物(第4金屬氧化物)之組合。第4有機過氧化物之比例相對於第4橡膠成分100質量份，例如為0.5～5質量份，較佳為0.8～4質量份，更佳為1～3質量份。第4金屬氧化物之比例相對於第4橡膠成分100質量份，例如為1～15質量份，較佳為2～10質量份，更佳為3～8質量份。
共交聯劑(第4共交聯劑)亦可為雙馬來醯亞胺類。第4共交聯劑之比例相對於第4橡膠成分100質量份，例如為0.2～10質量份，較佳為0.5～5質量份，更佳為1～3質量份。
第4交聯橡膠組成物亦可包含塑化劑。作為塑化劑，可自第1橡膠層及第2橡膠層所例示之塑化劑選擇。上述塑化劑可單獨或組合二種以上使用。上述塑化劑中，較佳為醚酯系塑化劑。
塑化劑之比例相對於第4橡膠成分100質量份，例如為1～50質量份，較佳為2～30質量份，更佳為3～20質量份，尤佳為5～15質量份。
背橡膠層之平均厚度例如為0.3～3 mm，較佳為0.5～2 mm。背部之平均厚度(齒底部之背部之平均厚度)例如為1～5 mm，較佳為1.5～4 mm。
[芯線]
於背部，於上述背橡膠層之內周側，埋設有沿皮帶周向延伸之芯線。該芯線作為抗張體作用，可提高齒型皮帶之移動穩定性及強度。再者，於背部中，通常沿皮帶周向延伸之撚繩即芯線於皮帶寬度方向空出特定間隔埋設，亦可配設與長邊方向平行之複數條芯線，但由生產性之點而言，通常螺旋狀埋設。螺旋狀配設之情形時，芯線相對於皮帶長邊方向之角度亦可為例如5°以下，由皮帶移動性之點而言，愈接近0°愈佳。
更詳細而言，芯線如圖1所示，自背部之皮帶寬度方向之一端至另一端空出特定間隔(或間距)(或等間隔)埋設。相鄰之芯線之中心間之距離即間隔(旋轉佈線間距)只要大於芯線徑即可，根據芯線之徑，例如為0.5～3.5 mm，較佳為0.8～3 mm，更佳為1～2.8 mm。
芯線亦可以將複數條股線或多纖絲紗撚合之撚繩形成。其中，較佳為股線之撚繩，1條股線亦可捆束纖絲(長纖維)而形成。對於形成撚繩之纖絲之粗細、纖絲之收束條數、股線之條數及撚搓方式之撚搓構成，未特別限定。
形成芯線之撚繩亦可使用單絲撚、多向撚、蘭氏撚之細繩。藉由將芯線設為下撚之撚搓方向與上撚之撚搓方向相同之蘭氏撚，與多向撚或單絲撚相比，彎曲剛性變低，獲得優異之耐撓曲疲勞性。
作為形成芯線之纖維，未特別限制，可例示例如聚酯系纖維(聚伸烷基芳酸酯系纖維、聚對苯撐萘二甲酸基系纖維)、聚苯並噁唑纖維、丙烯酸系纖維、聚醯胺系纖維(脂肪族聚醯胺纖維、芳香族聚醯胺纖維等)等合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維(鋼纖維)等無機纖維等。該等纖維可單獨或組合二種以上使用。作為形成芯線之纖維，由低伸長率高強度之點而言，通用例如聚酯系纖維、聚醯胺系纖維等合成纖維、玻璃纖維、碳纖維等無機纖維等。
尤其在作用高負載之用途下，適當使用碳纖維之多纖絲紗。碳纖維使用例如Toray(股)製，商品名「Toreka」等。
碳纖維之多纖絲紗可自纖絲數不同之6k、12k等多纖絲紗選擇。6K表示纖絲數為6000條，12K表示纖絲數為12000條之多纖絲紗。6K之多纖絲紗之纖度約為400 tex，12K之多纖絲紗之纖度約為800 tex。
若碳纖維之多纖絲紗之纖度大於1000 tex，則有耐撓曲疲勞性降低之虞。相反，碳纖維之多纖絲紗之纖度小於300 tex者，材料成本上升，且製作具有充分拉伸強力之芯線所需之下撚紗之條數增加，故招致作業工時增加。
本發明之齒型皮帶之一實施形態中，將1條12K之多纖絲紗(纖度約為800 tex)單絲撚後之碳纖維繩(12K-1／0)設為芯線。或，可將1條12K之多纖絲紗(纖度約為800 tex)下撚，製作下撚紗，且將4條製作之下撚紗合併而上撚之蘭氏撚之碳纖維繩(12K-1／4)設為芯線。另，「12K-1／0」表示將1條12K之多纖絲紗單絲撚後之撚繩，「12K-1／4」表示將1條12K之多纖絲紗下撚，製作下撚紗，且將4條製作之下撚紗合併而上撚後之撚繩。同樣，例如「12K-1／3」表示將1條12K之多纖絲紗下撚，製作下撚紗，且將3條製作之下撚紗合併而上撚後之撚繩，「12K-4／0」表示將4條12K之多纖絲紗合併而單絲撚後之撚繩。
為提高與第4交聯橡膠組成物之接著性，亦可對芯線實施接著處理。作為接著處理之方法，亦可為例如將撚繩浸漬於間苯二酚-福馬林-乳膠處理液(RFL處理液)後，加熱乾燥，於撚繩之表面形成均一之接著層之方法。RFL處理液為將間苯二酚與福馬林之初始縮合物與乳膠混合之混合物，乳膠亦可為例如氯丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶三元共聚物(VP乳膠)、丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠等。再者，接著處理方法亦可為以環氧化合物或異氰酸鹽化合物實施前處理後，以RFL處理液處理之方法。
撚繩(或芯線)之平均直徑(平均線徑)例如為0.2～2.5 mm，較佳為0.5～2.3 mm，更佳為0.7～2.2 mm，尤其在高負載作用之用途下，較佳為0.8～2.1 mm。若芯線徑過細，則有因芯線之拉伸變大，而產生缺齒(齒部之缺損)之虞。若芯線徑過粗，則有因芯線之耐撓曲疲勞性降低，而產生芯線切斷之虞。本發明之一實施形態中，將芯線徑調整為1.1 mm。
[齒型皮帶之製造方法]
本發明之齒型皮帶例如亦可由以下之工法(預備成形工法)製作。首先，製作形成齒布之齒布前驅體、形成複數個橡膠層之未交聯橡膠片，例如形成第1橡膠層(表部橡膠層)之未交聯橡膠片、形成第2橡膠層(內部橡膠層)之未交聯橡膠片、形成背橡膠層之未硫化橡膠片。
(預備成形步驟)
接著，於具有與齒型皮帶之齒部對應之複數個溝槽部(凹條)之圓筒狀塑模之外周面，捲繞形成齒布之齒布前驅體。接著，於其外周形成積層體，該積層體依序捲繞有形成第1橡膠層(表部橡膠層)之未交聯橡膠片、形成第2橡膠層(內部橡膠層)之未交聯橡膠片，以特定之裝置加熱至橡膠組成物軟化程度之溫度(例如70～90°C左右)，且自外周側加壓積層體，將未交聯橡膠片之橡膠組成物與齒布前驅體壓入至圓筒狀塑模之溝槽部(凹條)，形成齒部，獲得半交聯狀態之預備成形體。於該壓入而形成齒部之過程中，齒布伸張成沿齒部之輪廓之形態且配置於最表面而形成有於其內部側沿齒部之輪廓配置第1橡膠層，進而於內部側配置第2橡膠層之層構造。
另，獲得半交聯狀態之預備成形體之方法亦可為如下之方法：使用具有與齒部對應之複數個溝槽部(凹條)之平坦之壓製用塑模(平模)取代圓筒狀塑模，以上述順序藉由加熱壓製對平模之溝槽部(凹條)壓入未交聯橡膠片之橡膠組成物與齒布前驅體，形成齒部。該方法中，將預備成形體自平模脫膜後，於具有與齒部對應之複數個溝槽部(凹條)之圓筒狀塑模，捲繞並安裝(將齒部與溝槽部嵌合)預備成形體，且移至下個步驟。
(交聯成形步驟)
於獲得之預備成形體之外周面，螺旋狀以特定之間距(以於圓筒狀塑模之軸向具有特定間距之方式)捲繞構成芯線之撚繩。再者，於其外周側，捲繞形成背橡膠層之未交聯橡膠片，形成未交聯之皮帶成形體(未交聯積層體)。
接著，於未交聯之皮帶成形體配置於圓筒狀塑模之外周之狀態下，進而於其外側，覆蓋蒸氣切斷材即橡膠製之外皮。接著，將覆蓋有外皮之皮帶成形體及圓筒狀塑模收容於硫化罐等交聯成形裝置之內部。且，若於交聯成形裝置之內部將皮帶成形體加熱加壓，則形成期望之形狀，且藉由皮帶成形體所含之未交聯及半交聯之橡膠成分之交聯反應，使各構成構件接合而一體硬化，形成套筒狀之交聯成形體(交聯皮帶套筒)。
(切斷步驟)
最後，藉由將自圓筒狀塑模脫模之交聯皮帶套筒切斷成特定之寬度，獲得複數個齒型皮帶。
[實施例]
以下，基於實施例更詳細地說明本發明，本發明並非由該等實施例限定者。
[橡膠組成物]
[表1]
表1：橡膠組成物(質量份)
| 齒部 | 背部 | |||||||||||
| 橡膠組成物 | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | R9 | R10 | R11 | R12 |
| HNBR | 15 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 80 |
| 包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR | 85 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 20 |
| 芳香族聚醯胺短纖維 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | - |
| 硬脂酸 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 碳黑SRF | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | - | - | 2 |
| 二氧化矽 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 40 |
| 碳酸鈣 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | - |
| 氧化鋅 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 2 |
| 抗老化劑 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 有機過氧化物 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 共交聯劑 | 1 | 1 | 3 | 6 | 8 | 11 | 14 | 20 | 25 | 1 | 6 | 2 |
| 塑化劑 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 10 |
| 合計 | 135 | 135 | 137 | 140 | 142 | 145 | 148 | 154 | 159 | 133 | 138 | 161 |
| 硬度(類型D) | 61 | 65 | 70 | 77 | 78 | 80 | 82 | 83 | 85 | 64 | 76 | 27 |
| 拉伸彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 1.0 | 2.3 | 3.1 | 4.0 | 5.0 | 5.7 | 7.0 | 9.2 | 12.0 | 2.3 | 3.9 | 0.30 |
| 壓縮彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 0.80 | 0.93 | 1.20 | 1.33 | 1.35 | 1.38 | 1.45 | 1.52 | 1.55 | 0.92 | 1.31 | 0.50 |
[橡膠組成物之使用材料]
HNBR：日本Zeon(股)製「Zetpol2010」，碘價11 mg／100 mg
包含不飽和羧酸金屬鹽之HNBR：日本Zeon(股)製「Zeoforte ZSC2295CX」，基本HNBR：不飽和羧酸金屬鹽(質量比)=100:110，基本HNBR之碘價28 mg／100 mg
芳香族聚醯胺短纖維：帝人(股)製「Conex」，平均纖維長3 mm，平均纖維徑14 μm
硬脂酸：日油(股)製「硬脂酸山茶」
碳黑SRF：東海碳(股)製「Seast S」，平均粒子徑66 nm，碘吸附量26 mg／g
二氧化矽：Evonik(股)製「Ultrasil VN-3」，比表面積155～195m
2／g
碳酸鈣：丸尾鈣(股)製「Super#1500」，平均粒子徑1.5 μm
氧化鋅：堺化學產業(股)製「氧化鋅2種」，平均粒子徑0.55 μm
抗老化劑：p,p’-二辛基二苯胺，精工化學(股)製「Nonflex OD3」
有機過氧化物：1,3-雙(第三丁基過氧化異丙基)苯，理論活性氧量9.45%
共交聯劑：N,N’-m-苯二馬來醯亞胺，大內新興化學(股)製「Barnoch PM」
塑化劑：(股)ADEKA製「Adekasizer RS700」。
[芯線]
製作將1條12K之多纖絲紗[Toray(股)製「Toreka T700SC-12000」，單紗纖度0.67 dtex，總纖度800 tex]單絲撚之碳纖維繩(12K-1／0，拉伸彈性模數230 GPa)，進行利用HNBR系塗層處理劑之接著處理，獲得芯線徑為1.1 mm之芯線。
[齒布及齒布之處理]
將表2所示之織布使用RFL處理液及橡膠漿進行浸漬處理，製作齒布前驅體。詳細而言，RFL處理係使用表3所示之2種RFL處理液(RFL1、RFL2)，依RFL1、RFL2之順序進行浸漬處理。再者，橡膠漿處理亦使用表4所示之2種橡膠漿(橡膠漿1、橡膠漿2)，依橡膠漿1、橡膠漿2之順序進行浸漬處理。
[表2]
表2：織布構成
※1：PTFE纖維[Toray(股)製「Toyoflon1330dtex」]
※2：聚酯纖維[Unitika(股)製「Korunetta」，芯部熔點256°C，鞘部熔點160°C之芯鞘型複合纖維]
| 齒布構成 | |
| 織構成 | 緯紗2色2重織 正1／3斜織，背2／2斜織 |
| 經紗 | 66尼龍 |
| 緯紗-1 | PTFE纖維※1 聚酯纖維※2 聚氨酯彈性系 |
| 緯紗-2 | 66尼龍 聚氨酯彈性系 |
[表3]
表3:：RFL摻和(質量份)
| 摻和 | RFL1 | RFL2 |
| 氫化丁腈橡膠乳膠(40質量%) | 100 | 100 |
| RF縮合體分散液(20質量%) | 50 | 25 |
| NaOH水溶液(10質量%) | 0 | 2 |
| 馬來醯亞胺系化合物水分散物(50質量%) | 0 | 20 |
| 水 | 110 | 110 |
[表4]
表4：橡膠漿摻和(質量份)
| 摻和 | 橡膠漿1 | 橡膠漿2 |
| 氫化丁腈橡膠漿橡膠用摻和 | 5 | 15 |
| 聚合MDI | 5 | 0 |
| 甲基乙基酮 | 90 | 85 |
[未交聯橡膠片之製作]
作為用以形成齒部及背部(背橡膠層)之未交聯橡膠片，對於表1所示之摻和之各橡膠組成物，使用班伯里混煉機進行混煉，將所得之混煉橡膠以壓光輥壓延成特定厚度，製作未交聯橡膠片。未交聯橡膠片中所含之短纖維於壓延方向定向。本申請案中，將各橡膠組成物記作R1～R12。
[硬度(類型D)]
將未交聯橡膠片以溫度165°C、時間30分鐘進行壓製加熱，製作交聯橡膠片(100 mm×100 mm×2 mm厚度)。將重合3片交聯橡膠片之積層物作為試料，依照由JIS K6253(2012)(硫化橡膠及熱塑性橡膠-硬度求得方法-)所規定之彈簧式硬度計硬度試驗，使用類型D硬度計，測定交聯橡膠片之硬度(類型D)。
[拉伸彈性模數]
將未交聯橡膠片以溫度165°C、時間30分鐘進行壓製加熱，製作交聯橡膠片(100 mm×100 mm×2 mm厚度)，依照JIS K6251(2017)，製作打穿成啞鈴狀(5號形)之試驗片。包含短纖維之試料中，以短纖維之排列方向(紋理平行方向)成為拉伸方向之方式，採取啞鈴狀試驗片。且，以夾具(抓夾具)抓夾試驗片之兩端，將試驗片以500 mm／min之速度拉伸，將賦予特定之伸長率(1%)時之拉伸力除以試驗片之初始剖面積之值(伸長率1%之拉伸應力)設為拉伸彈性模數(模量)。將各橡膠組成物之拉伸彈性模數顯示於表5。
[壓縮彈性模數]
將未交聯橡膠以溫度165°C、時間30分鐘進行壓製加熱，製作依照JIS K6254(2016)C法之交聯橡膠試驗片(圓柱狀；厚度25 mm，直徑17.8 mm)。包含短纖維之試料中，以短纖維之排列方向(紋理平行方向)成為圓柱狀試驗片之周向之方式配置。且，以塗佈有矽油之金屬板夾著試驗片，將試驗片以10 mm／分鐘之速度壓縮，直至達到5%之變形，且連續進而重複3次立即以10 mm／分鐘之速度去除力之操作，記錄合計4次之壓縮力與變形之關係(壓縮力-變形曲線)。且，使用第4次曲線，將以曲線上升之點為原點，相對於第1次壓縮前之試驗片之厚度壓縮變形2%時之壓縮力除以試驗片之初始剖面積之值(壓縮變形2%之壓縮應力)，設為壓縮彈性模數)(模量)。
[齒型皮帶之製造]
實施例及比較例中，如下所示，使用本實施形態所說明之預備成形工法，製作全厚為5.6 mm、齒形為G8M、齒高度(包含齒布)為3.5 mm、齒距為8 mm、齒數為140、周長為1120 mm、寬度為12 mm之齒型皮帶。
表5顯示對於各實施例及比較例所製作之齒型皮帶，用於齒部之構成(層構造)及各橡膠層之橡膠組成物。
(實施例1)
於具有與齒型皮帶之齒部對應之複數個溝槽部(凹條)之壓模(平模)，依序積層形成齒布之齒布前驅體、形成第1橡膠層之未交聯橡膠片(R6，片材厚度0.20 mm)、形成第2橡膠層之未交聯橡膠片(R2，片材厚度1.50 mm)，以溫度90°C、壓製壓(面壓)20.2 MPa之條件壓製160秒，製作半交聯狀態之預備成形體。
接著，於圓筒狀塑模，捲繞並安裝(將齒部與溝槽部嵌合)預備成形體，於預備成形體之外周面將構成芯線之撚繩(張力：150～250 N／條，旋轉佈線間距：1.25 mm，旋轉佈線速度：1.5 m／s)螺旋狀旋轉佈線。再者，於其外周側，捲繞形成背橡膠層之未交聯橡膠片(R12，片材厚度0.90 mm)，形成未交聯之皮帶成形體(未交聯積層體)。
接著，使用硫化罐，以加熱溫度179°C，蒸氣壓0.83 MPa之條件進行40分鐘之交聯成形，製作交聯成形體(交聯皮帶套筒)。
最後，藉由將自圓筒狀塑模脫模之交聯皮帶套筒切斷成寬度12 mm，獲得齒型皮帶。
(實施例2)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為0.35 mm，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為1.35 mm外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例3)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為0.70 mm，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為1.00 mm外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例4)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為1.00 mm，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為0.70 mm外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例5)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為1.35 mm，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片之厚度設為0.35 mm外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(比較例1)
除將形成齒部之未交聯橡膠片設為僅R2(片材厚度1.70 mm)之1種外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(比較例2)
除將形成齒部之未交聯橡膠片設為僅R6(片材厚度1.70 mm)之1種外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(比較例3)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R2(片材厚度0.85 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R6(片材厚度0.85 mm)外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例6)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R3(片材厚度0.70 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例7)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R4(片材厚度0.70 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例8)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R7(片材厚度0.70 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例9)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R8(片材厚度0.70 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例10)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R9(片材厚度0.70 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例11)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R3(片材厚度0.20 mm)外，以與實施例1同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例12)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R7(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例4同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例13)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R7(片材厚度1.35 mm)外，以與實施例5同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例14)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R3(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R1(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例15)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R6(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R3(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例16)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R8(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R3(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例17)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R7(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R4(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例18)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R9(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R4(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例19)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R7(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R5(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例20)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R9(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R5(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例21)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R9(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R1(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
(實施例22)
除將形成第1橡膠層之未交聯橡膠片設為R11(片材厚度0.70 mm)，將形成第2橡膠層之未交聯橡膠片設為R10(片材厚度1.00 mm)外，以與實施例3同樣之方法製作齒型皮帶。
[彎曲剛性試驗]
對於齒型皮帶，依照JIS K7106(1995)，藉由使用奧爾森彎曲試驗機之彎曲試驗，求得齒型皮帶之彎曲剛度E
r，對獲得之E
r乘以由下述式(1)算出之齒型皮帶之剖面2次力矩I
r，且由下述式(2)算出齒型皮帶之彎曲剛性E
rI
r。此處，齒型皮帶試驗片之尺寸設為：長度：80 mm，寬度：12 mm，厚度：2.1 mm，且將支柱間距離S設為25.4 mm，將載荷刻度100%之擺力矩M設為0.343N·m。又，試驗係於溫度23±2°C，濕度65±5%之條件下進行。彎曲剛性之值愈小，顯示撓曲性(柔軟性)愈優異。以下顯示彎曲剛性之判定基準。
I
r=b×h
3／12(1)
[式中，I
r表示試驗片之剖面2次力矩(mm
4)，b表示試驗片之寬度(mm)，h表示試驗片之厚度(mm)]
E
rI
r=[(S×M)／300]×[N／(D×0.01745)](2)
[式中，E
r表示試驗片之彎曲剛度(N／mm
2)，I
r表示試驗片之剖面2次力矩(mm
4)，S表示支點間距離(mm)，M表示擺力矩(N·m)，D表示彎曲角度(度)(1度=π／180=0.01745弧度)，N表示與彎曲角度(度)對應之載荷刻度板之讀取(%)]。
(彎曲剛性之判定基準)
a：彎曲剛性未達700 MPa(合格)
b：彎曲剛性為700 MPa以上，未達800 MPa(合格)
c：彎曲剛性為800 MPa以上(不合格)。
[齒剛性試驗]
如圖4所示，將齒型皮帶1之齒部掛於齒剪切治具(假定齒型滑輪之齒形狀之剛體)11之突起部11a，於以特定壓力(緊固扭矩0.98 cNm／1 mm寬度)按壓1個齒之狀態下，藉由自動圖表，將以1mm／min之速度拉伸時之移位所對之齒載荷，定義為齒部之剛性(齒剛性)而評估。移位所對之齒載荷之值採用數值穩定之第3週期，如圖5所示，藉由齒載荷50～400N／12 mm寬度之區間之線形近似而求得。齒剛性之值愈大，顯示齒部之剛性(耐變形性)愈優異。以下顯示齒剛性之判定基準。
(齒剛性之判定基準)
a：齒剛性為1300 N／mm以上(合格)
b：齒剛性為1100 N／mm以上，未達1300 N／mm(合格)
c：齒剛性未達1100 N／mm(不合格)
[跳齒試驗]
使用2軸扭矩測定試驗機，將齒型皮帶捲繞於驅動滑輪(齒數：22)與從動滑輪(齒數：22)間，以皮帶張力成為230 N之方式調整滑輪之軸間距離。且，使驅動滑輪以1,800 rpm旋轉，一面使皮帶移動一面連續提高對從動滑輪之負載，測定產生跳齒(齒滑脫)時之施加於驅動滑輪之負載扭矩，作為跳齒扭矩。將跳齒扭矩之數值作為跳齒性之指標，跳齒扭矩值愈大，齒愈不易滑脫者，可稱優異之齒型皮帶。
另，對於該跳齒扭矩之值，將僅以彈性模數比較小之1層橡膠層構成齒部之比較例1之跳齒扭矩值(101 N·m)設為1.00，將各實施例及比較例之跳齒扭矩值換算成相對值而顯示。若該值為1.00以下，則顯示相對於比較例1之齒型皮帶之補強效果未顯現之情況，若超出1.00，則顯示因補強效果而使齒部之剛性(耐變形性)提高，可稱該值愈大，愈高度發揮補強效果。
[跳齒試驗之判定基準]
a：跳齒扭矩超1.10(有補強效果)
b：跳齒扭矩超1.00，為1.10以下(有補強效果)
c：跳齒扭矩為1.00(無補強效果)
d：跳齒扭矩未達1.00(無補強效果)
[耐久移動試驗]
於具備驅動滑輪(齒數：22)與從動滑輪(齒數：22)之2軸移動試驗機安裝齒型皮帶，測定直至齒型皮帶發生故障(齒部之缺損)為止之移動時間，作為移動壽命。齒型皮帶之安裝張力設為230 N，驅動滑輪之旋轉數設為1800 rpm，從動滑輪之負載設為9.0 kW，氛圍溫度設為25°C(室溫)。
另，對於直至該故障之移動時間(以下為移動時間)，將僅以彈性模數較小之1層橡膠層構成齒部之比較例1之移動時間(52小時)設為1.00，將各實施例及比較例之移動時間換算成相對值而顯示。若該值為1.00以下，則顯示未顯現相對於比較例1之齒型皮帶之補強效果，若超出1.00，則顯示因補強效果而使耐久移動性提高，可稱該值愈大，愈高度發揮補強效果。
(耐久移動試驗之判定基準)
a：直至故障為止之移動時間超1.50(有補強效果)
b：直至故障為止之移動時間超1.00，為1.50以下(有補強效果)
c：直至故障為止之移動時間為1.00(無補強效果)
d:直至故障為止之移動時間未達1.00(無補強效果)
[綜合判定]
由以下之判定基準綜合評估跳齒扭矩及耐久移動性。
A級：跳齒扭矩、耐久移動皆判定為a之情形(合格)
B級：跳齒扭矩、耐久移動皆判定為b，或一者判定為a／另一者判定為b之情形(合格)
C級：跳齒扭矩、耐久移動之一者判定為c，另一者判定為a或b之情形(合格)
D級：跳齒扭矩、耐久移動皆判定為c，或一者判定為d之情形(不合格)
對於實施例及比較例之齒型皮帶，將試驗結果顯示於表5～8。再者，將實施例及比較例之齒型皮帶之齒部之剖視圖顯示於圖6。
[表5]
| 實施例 | 比較例 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | |
| 齒部之構造 | 2層 | 2層 | 2層 | 2層 | 2層 | 1層 | 1層 | 2層 |
| 第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積比例 | 10% | 20% | 40% | 60% | 80% | - | - | 50% |
| 橡膠組成物 | 第1橡膠層 | R6 | R2 | R6 | R2 | |||
| 第2橡膠層 | R2 | R6 | ||||||
| 拉伸彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 5.7 | 2.3 | 5.7 | 2.3 | |||
| 第2橡膠層 | 2.3 | 5.7 | ||||||
| 比例 | 2.5 | - | - | 0.4 | ||||
| 壓縮彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 1.38 | 0.93 | 1.38 | 0.93 | |||
| 第2橡膠層 | 0.93 | 1.38 | ||||||
| 比例 | 1.48 | - | - | 0.67 | ||||
| 硬度(類型D) | 第1橡膠層 | 80 | 65 | 80 | 65 | |||
| 第2橡膠層 | 65 | 80 | ||||||
| 彎曲剛性(MPa) | 605 | 638 | 676 | 691 | 735 | 553 | 832 | 812 |
| 判定 | a | a | a | a | b | a | c | c |
| 齒剛性(N／mm) | 1225 | 1354 | 1454 | 1510 | 1546 | 1092 | 1592 | 1275 |
| 判定 | b | a | a | a | a | c | a | b |
| 跳齒扭矩(相對值) | 1.06 | 1.15 | 1.18 | 1.21 | 1.27 | 1.00 | 1.32 | 1.07 |
| 判定 | b | a | a | a | a | c | a | b |
| 耐久移動(相對值) | 1.38 | 2.02 | 2.63 | 1.78 | 1.04 | 1.00 | 0.46 | 0.85 |
| 判定 | b | a | a | a | b | c | d | d |
| 綜合判定 | B | A | A | A | B | D | D | D |
[表6]
| 比較例 | 實施例 | |||||||
| 1 | 6 | 7 | 3 | 8 | 9 | 10 | ||
| 齒部之構造 | 1層 | 2層 | ||||||
| 第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積比例 | - | 40% | ||||||
| 橡膠組成物 | 第1橡膠層 | R2 | R3 | R4 | R6 | R7 | R8 | R9 |
| 第2橡膠層 | R2 | |||||||
| 拉伸彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 2.3 | 3.1 | 4.0 | 5.7 | 7.0 | 9.2 | 12.0 |
| 第2橡膠層 | 2.3 | |||||||
| 比例 | - | 1.3 | 1.7 | 2.5 | 3.0 | 4.0 | 5.2 | |
| 壓縮彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 0.93 | 1.20 | 1.33 | 1.38 | 1.45 | 1.52 | 1.55 |
| 第2橡膠層 | 0.93 | |||||||
| 比例 | - | 1.29 | 1.43 | 1.48 | 1.56 | 1.63 | 1.67 | |
| 硬度(類型D) | 第1橡膠層 | 65 | 70 | 77 | 80 | 82 | 83 | 85 |
| 第2橡膠層 | 65 | |||||||
| 彎曲剛性(MPa) | 553 | 602 | 652 | 676 | 724 | 805 | 845 | |
| 判定 | a | a | a | a | b | c | c | |
| 齒剛性(N／mm) | 1092 | 1185 | 1362 | 1454 | 1527 | 1561 | 1582 | |
| 判定 | c | b | a | a | a | a | a | |
| 跳齒扭矩(相對值) | 1.00 | 1.05 | 1.11 | 1.18 | 1.19 | 1.21 | 1.23 | |
| 判定 | c | b | a | a | a | a | a | |
| 耐久移動(相對值) | 1.00 | 1.61 | 3.06 | 2.63 | 2.10 | 1.00 | 1.00 | |
| 判定 | c | a | a | a | a | c | c | |
| 綜合判定 | D | B | A | A | A | C | C |
[表7]
| 實施例 | ||||
| 11 | 12 | 13 | ||
| 齒部之構造 | 2層 | |||
| 第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積比例 | 10% | 60% | 80% | |
| 橡膠組成物 | 第1橡膠層 | R3 | R7 | R7 |
| 第2橡膠層 | R2 | |||
| 拉伸彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 3.1 | 7.0 | 7.0 |
| 第2橡膠層 | 2.3 | |||
| 比例 | 1.3 | 3.0 | 3.0 | |
| 壓縮彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡膠層 | 1.20 | 1.45 | 1.45 |
| 第2橡膠層 | 0.93 | |||
| 比例 | 1.29 | 1.56 | 1.56 | |
| 硬度(類型D) | 第1橡膠層 | 70 | 82 | 82 |
| 第2橡膠層 | 65 | |||
| 彎曲剛性(MPa) | 573 | 795 | 798 | |
| 判定 | a | b | b | |
| 齒剛性(N／mm) | 1133 | 1601 | 1615 | |
| 判定 | b | a | a | |
| 跳齒扭矩(相對值) | 1.04 | 1.24 | 1.28 | |
| 判定 | b | a | a | |
| 耐久移動(相對值) | 1.15 | 1.06 | 1.00 | |
| 判定 | b | b | c | |
| 綜合判定 | B | B | C |
[表8]
| 實施例 | ||||||||||
| 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | ||
| 齒部之構造 | 2層 | |||||||||
| 第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積比例 | 40% | |||||||||
| 橡膠組成物 | 第1橡 膠層 | R3 | R6 | R8 | R7 | R9 | R7 | R9 | R9 | R11 |
| 第2橡 膠層 | R1 | R3 | R3 | R4 | R4 | R5 | R5 | R1 | R10 | |
| 拉伸彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡 膠層 | 3.1 | 5.7 | 9.2 | 7.0 | 12.0 | 7.0 | 12.0 | 12.0 | 3.9 |
| 第2橡 膠層 | 1.0 | 3.1 | 3.1 | 4.0 | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 1.0 | 2.3 | |
| 比例 | 3.1 | 1.8 | 3.0 | 1.8 | 3.0 | 1.4 | 2.4 | 12.0 | 1.7 | |
| 壓縮彈性模數(MPa)[紋理平行方向] | 第1橡 膠層 | 1.20 | 1.38 | 1.52 | 1.45 | 1.55 | 1.45 | 1.55 | 1.55 | 1.31 |
| 第2橡 膠層 | 0.80 | 1.20 | 1.20 | 1.33 | 1.33 | 1.35 | 1.35 | 0.80 | 0.92 | |
| 比例 | 1.50 | 1.15 | 1.27 | 1.09 | 1.17 | 1.07 | 1.15 | 1.94 | 1.42 | |
| 硬度(類型D) | 第1橡 膠層 | 70 | 80 | 83 | 82 | 85 | 82 | 85 | 85 | 76 |
| 第2橡 膠層 | 61 | 70 | 70 | 77 | 77 | 78 | 78 | 61 | 64 | |
| 彎曲剛性(MPa) | 584 | 684 | 819 | 773 | 858 | 791 | 869 | 820 | 648 | |
| 判定 | a | a | c | b | c | b | c | c | a | |
| 齒剛性(N／mm) | 1141 | 1496 | 1582 | 1570 | 1603 | 1585 | 1624 | 1524 | 1360 | |
| 判定 | b | a | a | a | a | a | a | a | a | |
| 跳齒扭矩(相對值) | 1.03 | 1.19 | 1.22 | 1.23 | 1.29 | 1.28 | 1.30 | 1.27 | 1.11 | |
| 判定 | b | a | a | a | a | a | a | a | a | |
| 耐久移動(相對值) | 1.34 | 2.47 | 1.00 | 1.77 | 1.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 2.97 | |
| 判定 | b | a | c | a | c | b | c | c | a | |
| 綜合判定 | B | A | C | A | C | B | C | C | A |
(實施例1～5)
該等實施例為齒型皮帶之例，該齒型皮帶將齒部設為沿齒部之輪廓配置於表面側之第1橡膠層(表部橡膠層)、與配置於齒部之內部之第2橡膠層(內部橡膠層)之2層構造，且以拉伸彈性模數為5.7 MPa之R6(交聯橡膠)形成第1橡膠層、以拉伸彈性模數為2.3 MPa之R2(交聯橡膠)形成第2橡膠層。第1橡膠層之拉伸彈性模數相對於第2橡膠層之拉伸彈性模數之比為2.5。另，以下，將該比(第1橡膠層之拉伸彈性模數／第2橡膠層之拉伸彈性模數)顯示為「2層之拉伸彈性模數之比」。
實施例1～5中，齒部之剖視時，將第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積之比例變量為10%(實施例1)、20%(實施例2)、40%(實施例3)、60%(實施例4)、80%(實施例5)。
其結果，當齒剛性為1,225 N／mm(實施例1：判定為b)、1,354 N／mm(實施例2：判定為a)、1,454 N／mm(實施例3：判定為a)、1,510 N／mm(實施例4：判定為a)、1,546 N／mm(實施例5：判定為a)時，皆處於合格水準，隨著第1橡膠層之面積之比例變大而提高。
另一方面，當彎曲剛性為605 MPa(實施例1：判定為a)、638 MPa(實施例2：判定為a)、676 MPa(實施例3：判定為a)、691 MPa(實施例4：判定為a)、735 MPa(實施例5：判定為b)時，皆處於合格水準，隨著第1橡膠層之面積之比例變大而增加。
又，對於動態性能，當跳齒扭矩(相對值)為1.06(實施例1：判定為b)、1.15(實施例2：判定為a)、1.18(實施例3：判定為a)、1.21(實施例4：判定為a)、1.27(實施例5：判定為a)時，皆處於合格水準，以與齒剛性相同之傾向，隨著第1橡膠層之面積之比例變大而增加。
再者，當耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.38(實施例1：判定為b)、2.02(實施例2：判定為a)、2.63(實施例3：判定為a)、1.78(實施例4：判定為a)、1.04(實施例5：判定為b)時，皆處於合格水準，第1橡膠層之面積之比例於20～60%之範圍內尤其增加。
由以上之綜合判定，實施例1～5之齒型皮帶為合格水準(A或B級)。
(比較例1～3)
比較例1為將形成齒部之橡膠層整體，僅以形成實施例1～5之第2橡膠層之拉伸彈性模數為2.3 MPa(相對低彈性模數)之R2(交聯橡膠)形成之齒型皮帶之例。彎曲剛性為553 MPa(判定為a)，較實施例良好，但齒剛性為1,092 N／mm(判定為c)，為不合格。於動態性能上，跳齒扭矩低至101 N·m，耐久移動(直至故障為止之移動時間)亦短至52小時。因此，比較例1作為綜合判定亦為不合格(D級)。
比較例2為將形成齒部之橡膠層整體，僅以形成實施例1～5之第1橡膠層之拉伸彈性模數為5.7 MPa(相對高彈性模數)之R6(交聯橡膠)形成之齒型皮帶之例。齒剛性為1,592 N／mm(判定為a)，較實施例良好，但彎曲剛性為832 MPa(判定為c)，為不合格。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.32(判定為a)，較實施例良好，但耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為0.46(判定為d)，綜合判定為不合格(D級)。
比較例3係與實施例同樣，將齒部設為第1橡膠層與第2橡膠層之2層構造，但使第1橡膠層與第2橡膠層之彈性模數之大小相反之例。即，第1橡膠層使用拉伸彈性模數為2.3 MPa(相對低彈性模數)之R2(交聯橡膠)，第2橡膠層使用拉伸彈性模數為5.7 MPa(相對高彈性模數)之R6(交聯橡膠)。另，齒部之剖視時，第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積之比例設為50%。其結果，齒剛性為1,275 N／mm(判定為b)，為合格水準，但彎曲剛性為812 MPa(判定為c)，為不合格。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.07(判定為b)，為合格水準，但耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為0.85(判定為d)，綜合判定為不合格(D級)。
如比較例1所示，以低彈性模數之橡膠層形成齒部整體時，齒部之剛性(耐變形性)不足，如比較例2所示，以高彈性模數之橡膠層形成齒部整體時，撓曲性(低撓曲剛性)不足。再者，如比較例3所示，將齒部設為2層，將內部以較表部更高彈性模數之橡膠層形成時，撓曲性(低撓曲剛性)不足，且齒部之剛性(耐變形性)之水準亦降低。
相對於此，本實施例之態樣可稱為具有在作用更高負載之條件下堪用之齒部之剛性(高彈性模數)，且獲取可兼顧處於背離關係之齒部之剛性(耐變形性)與撓曲性(低彎曲剛性：柔軟性)之平衡之態樣。
(實施例6～10)
實施例1～5中，為耐久移動性最優異之實施例3(齒部之剖視時，第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積之比例為40%)之構成，相對於此，實施例6～10為使用與第1橡膠層不同彈性模數之橡膠組成物之齒型皮帶之例。實施例6中使用R3(拉伸彈性模數為3.1 MPa)，實施例7中使用R4(拉伸彈性模數為4.0 MPa)，實施例3中使用R6(拉伸彈性模數為5.7 MPa)，實施例8中使用R7(拉伸彈性模數為7.0 MPa)，實施例9中使用R8(拉伸彈性模數為9.2 MPa)，實施例10中使用R9(拉伸彈性模數為12.0 MPa)，形成第1橡膠層。
另，彈性模數之變量藉由將第1橡膠層所含之第1共交聯劑之比例變量為3質量份(實施例6)、6質量份(實施例7)、11質量份(實施例3)、14質量份(實施例8)、20質量份(實施例9)、25質量份(實施例10)而調整。
其結果，當齒剛性為1,185 N／mm(實施例6：判定為b)、1,362 N／mm(實施例7：判定為a)、1,454 N／mm(實施例3：判定為a)、1,527 N／mm(實施例8：判定為a)、1,561 N／mm(實施例9：判定為a)、1,582 N／mm(實施例10：判定為a)時，皆處於合格水準，隨著第1橡膠層之彈性模數變大而提高。
另一方面，當彎曲剛性為602 MPa(實施例6：判定為a)、652 MPa(實施例7：判定為a)、676 MPa(實施例3：判定為a)、724 MPa(實施例8：判定為b)、805 MPa(實施例9：判定為c)、845 MPa(實施例10：判定為c)時，隨著第1橡膠層之彈性模數變大而增加。
又，對於動態性能，當跳齒扭矩(相對值)為1.05(實施例6：判定為b)、1.11(實施例7：判定為a)、1.18(實施例3：判定為a)、1.19(實施例8：判定為a)、1.21(實施例9：判定為a)、1.23(實施例10：判定為a)時，皆處於合格水準，以與齒剛性相同之傾向，隨著第1橡膠層之彈性模數變大而增加，可稱具有相對於比較例1之補強效果。
另一方面，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))變動為1.61(實施例6：判定為a)、3.06(實施例7：判定為a)、2.63(實施例3：判定為a)、2.10(實施例8：判定為a)、1.00(實施例9：判定為c)、1.00(實施例10：判定為c)。第1橡膠層之彈性模數較大之實施例9、10中，與比較例1同等，未顯現補強效果。
由以上之綜合判定，實施例3、6～8之齒型皮帶於顯現跳齒扭矩、耐久移動性之兩方面之補強效果之點上，為高度合格水準(A或B級)。實施例9、10之齒型皮帶雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，因而為合格水準(C級)。
根據其結果，第1橡膠層之彈性值可稱拉伸彈性模數3.0～7.0 MPa(尤其4.0～6.0 MPa)，壓縮彈性模數1.0～1.5 MPa(尤其1.3～1.4 MPa)為較佳範圍。又，第1橡膠層所含之第1共交聯劑之比例可稱3～14質量份(尤其6～11質量份)為較佳範圍。
(實施例11～13)
該等實施例為對齒部之剖視時，第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積之比例(以下為面積比例)、與第1橡膠層之彈性模數(第1橡膠層所含之第1共交聯劑之比例)之關聯進行驗證之例。實施例11為補強效果之下限附近(面積比例較小，彈性模數亦較小之情形)之例，面積比例設為10%，拉伸彈性模數設為3.1 MPa(第1共交聯劑3質量份)。相反，實施例12、13為補強效果之上限附近(面積比例較大，彈性模數亦較大之情形)之例，實施例12中，面積比例設為60%，拉伸彈性模數設為7.0 MPa(第1共交聯劑14質量份)，實施例13中，面積比例設為80%，拉伸彈性模數設為7.0 MPa(第1共交聯劑14質量份)。
其結果，當齒剛性為1,133 N／mm(實施例11：判定為b)、1,601 N／mm(實施例12：判定為a)、1,615 N／mm(實施例13：判定為a)時，皆為合格水準。
另一方面，當彎曲剛性為573 MPa(實施例11：判定為a)、795 MPa(實施例12：判定為b)、798 MPa(實施例13：判定為b時)，皆為合格水準。
又，對於動態性能，當跳齒扭矩(相對值)為1.04(實施例11：判定為b)、1.24(實施例12：判定為a)、1.28(實施例13：判定為a)時，皆處於合格水準，可稱具有相對於比較例1之補強效果。
另一方面，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.15(實施例11：判定為b)、1.06(實施例12：判定為b)、1.00(實施例13：判定為c)。實施例11、12中，雖相對於比較例1顯現補強效果，但第1橡膠層之面積比例最大且彈性模數亦較大之實施例13中，與比較例1同等，未顯現補強效果。
由以上之綜合判定，實施例11，12之齒型皮帶於顯現跳齒扭矩、耐久移動性之兩方面之補強效果之點上，為高度合格水準(B級)。實施例13之齒型皮帶雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，故為合格水準(C級)。
(實施例14～21)
實施例1～5中，為耐久移動性最優異之實施例3(齒部之剖視時，第1橡膠層佔構成齒部之全橡膠層之面積之比例為40%)之構成，相對於此，實施例14～21為改變用於第1橡膠層及第2橡膠層之交聯橡膠組成物之彈性模數之組合之齒型皮帶之例。
實施例14為以拉伸彈性模數為3.1 MPa之R3(交聯橡膠)形成第1橡膠層，以拉伸彈性模數為1.0 MPa之R1(交聯橡膠)形成第2橡膠層之齒型皮帶之例。2層之拉伸彈性模數之比為3.1。若與實施例3相比，則任一橡膠層皆為彈性模數較小之齒型皮帶，但彎曲剛性為584 MPa(判定為a)，齒剛性為1,141 N／mm(判定為b)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.03(判定為b)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.34(判定為b)，綜合判定為合格水準(B級)。
實施例15為第2橡膠層使用R3(拉伸彈性模數為3.1 MPa)，第1橡膠層使用R6(拉伸彈性模數為5.7 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為1.8之齒型皮帶之例。相對於實施例3，雖為第1橡膠層之彈性模數同等，且第2橡膠層之彈性模數較大之齒型皮帶，但彎曲剛性為684 MPa(判定為a)，齒剛性為1,496 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.19(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為2.47(判定為a)，綜合判定下與實施例3同等，為合格水準(A級)。
實施例16為第2橡膠層使用R3(拉伸彈性模數為3.1 MPa)，第1橡膠層使用R8(拉伸彈性模數為9.2 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為3.0之齒型皮帶之例。相對於實施例15，雖為第2橡膠層之彈性模數同等，且第1橡膠層之彈性模數較大之齒型皮帶，但彎曲剛性為819 MPa(判定為c)，齒剛性為1,582 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.22(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.00(判定為c)，雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，故綜合判定為合格水準(C級)。
實施例17為第2橡膠層使用R4(拉伸彈性模數為4.0 MPa)，第1橡膠層使用R7(拉伸彈性模數為7.0 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為1.8之齒型皮帶之例。相對於實施例3，雖為任一橡膠層之彈性模數皆較大之齒型皮帶，但彎曲剛性為773 MPa(判定為b)，齒剛性為1,570 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.23(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.77(判定為a)，綜合判定下與實施例3同等，為合格水準(A級)。
實施例18為第2橡膠層使用R4(拉伸彈性模數為4.0 MPa)，第1橡膠層使用R9(拉伸彈性模數為12.0 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為3.0之齒型皮帶之例。相對於實施例17，雖為第2橡膠層之彈性模數同等，且第1橡膠層之彈性模數較大之齒型皮帶，但彎曲剛性為858 MPa(判定為c)，齒剛性為1,603 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.29(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.00(判定為c)，雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，故綜合判定為合格水準(C級)。
實施例19為第2橡膠層使用R5(拉伸彈性模數為5.0 MPa)，第1橡膠層使用R7(拉伸彈性模數為7.0 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為1.4之齒型皮帶之例。相對於實施例17，雖為第1橡膠層之彈性模數同等，且第2橡膠層之彈性模數較大之齒型皮帶，但彎曲剛性為791 MPa(判定為b)，齒剛性為1,585 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.28(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.45(判定為b)，綜合判定為合格水準(B級)。
實施例20為第2橡膠層使用R5(拉伸彈性模數為5.0 MPa)，第1橡膠層使用R9(拉伸彈性模數為12.0 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為2.4之齒型皮帶之例。雖為2層之彈性模數於本實施例中最大之齒型皮帶，但彎曲剛性為869 MPa(判定為c)，齒剛性為1,624 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.30(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.00(判定為c)，雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，因而綜合判定為合格水準(C級)。
實施例21為第2橡膠層使用R1(拉伸彈性模數為1.0 MPa)，第1橡膠層使用R9(拉伸彈性模數為12.0 MPa)，2層之拉伸彈性模數之比為12.0之齒型皮帶之例。雖為2層之彈性模數之比於本實施例中最大之齒型皮帶，但彎曲剛性為820 MPa(判定為c)，齒剛性為1,524 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.27(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為1.00(判定為c)，雖未顯現耐久移動性之補強效果，但顯現跳齒扭矩之補強效果，因而綜合判定為合格水準(C級)。
(實施例22)
實施例22相對於實施例1～21中耐久移動性最優異之實施例7之構成(第1橡膠層為R4，第2橡膠層為R2)，為不使用補強性無機填充劑(碳黑)之齒型皮帶之例。即，為第1橡膠層以自R4去除碳黑之組成即R11(拉伸彈性模數為3.9 MPa)，第2橡膠層以自R2去除碳黑之組成即R10(拉伸彈性模數為2.3MPa)之交聯橡膠組成物形成之齒型皮帶之例。
彎曲剛性為648 MPa(判定為a)，齒剛性為1,360 N／mm(判定為a)。於動態性能上，跳齒扭矩(相對值)為1.11(判定為a)，耐久移動(直至故障為止之移動時間(相對值))為2.97(判定為a)，綜合判定下與實施例7同等，為合格水準(A級)。
根據以上結果，以齒部沿齒布形成之第1橡膠層、及形成於該第1橡膠層與芯線間之第2橡膠層形成，以第1橡膠層之彈性模數大於第2橡膠層之彈性模數之方式進行調整，藉此可確認能夠兼顧處於背離關係之齒部之剛性與撓曲性，抑制皮帶移動中之跳齒(齒滑脫)，且抑制齒部之缺損(缺齒)，適應高負載移動時之長壽命化。
[產業上之可利用性]
本發明之齒型皮帶(嚙合傳動皮帶或齒型傳動皮帶)可與齒型滑輪組合，利用於謀求輸入與輸出之同步性之各種領域，例如汽車或機車等車輛中之動力傳遞機構、產業機械之馬達、泵類等動力傳遞機構、自動門、自動化機械等機械類、影印機、印刷機等。尤其，可作為高負載(高馬力)用途之產業用機械、機車之後輪驅動之動力傳遞皮帶(時規皮帶或齒輪皮帶)使用。
雖已詳細參照特定之實施態樣說明本發明，但熟知本技藝者當明瞭，可不脫離本發明之精神與範圍，施加各種變更或修正。
本申請案係基於2021年7月27日申請之日本專利申請案2021-122815、2022年3月16日申請之日本專利申請案2022-041284及2022年7月1日申請之日本專利申請案2022-107110者，其內容作為參照而引入本文中。
1:齒型皮帶
1a:齒部
1b:齒底部
1c:背部
2:齒布
3:第1橡膠層
4:第2橡膠層
5:芯線
6:背橡膠層
11:齒剪切治具
11a:突起部
圖1係顯示本發明之齒型皮帶之一例之部分剖視立體圖。
圖2係圖1之齒型皮帶之概略剖視圖。
圖3係用以說明圖1之齒型皮帶之齒部之功能之概略剖視圖。
圖4係用以說明實施例之齒剛性試驗之測定方法之概略模式圖。
圖5係顯示用以說明實施例之齒剛性試驗之測定方法之測定資料之一例之圖表。
圖6係實施例中獲得之齒型皮帶之齒部之概略剖視圖。
1:齒型皮帶
1a:齒部
1b:齒底部
1c:背部
2:齒布
3:第1橡膠層
4:第2橡膠層
5:芯線
6:背橡膠層
Claims (7)
- 一種齒型皮帶，其具備： 背部，其埋設有沿皮帶周向延伸之芯線；及 複數個齒部，其等於上述背部之內周面，於皮帶周向隔以間隔而形成；且包含： 背橡膠層，其相對於上述芯線形成於皮帶外周側；及第1橡膠層及第2橡膠層，其等相對於上述芯線形成於皮帶內周側；且 皮帶內周面以齒布構成； 上述背部包含上述背橡膠層； 上述第1橡膠層之彈性模數大於上述第2橡膠層之彈性模數； 上述齒部包含上述齒布、沿上述齒布形成之上述第1橡膠層、及介置於該第1橡膠層與上述芯線間之上述第2橡膠層。
- 如請求項1之齒型皮帶，其中上述第1橡膠層之面積比例於皮帶周向之剖視時，相對於上述第1橡膠層及上述第2橡膠層之合計面積為10～80面積%。
- 如請求項1或2之齒型皮帶，其中上述第1橡膠層之拉伸彈性模數為0.6～20 MPa，上述第2橡膠層之拉伸彈性模數為0.5～5 MPa。
- 如請求項1至3中任一項之齒型皮帶，其中上述第1橡膠層之拉伸彈性模數相對於上述第2橡膠層之拉伸彈性模數為1.2～4倍。
- 如請求項1至4中任一項之齒型皮帶，其中上述第1橡膠層以包含第1橡膠成分、第1交聯劑及第1共交聯劑之第1交聯橡膠組成物形成； 上述第2橡膠層以包含第2橡膠成分、第2交聯劑及第2共交聯劑之第2交聯橡膠組成物形成； 上述第1橡膠成分包含含有氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之第1複合聚合物； 上述第2橡膠成分包含含有氫化丁腈橡膠與不飽和羧酸金屬鹽之第2複合聚合物； 上述第1共交聯劑之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為1～40質量份；且 上述第2共交聯劑之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為0.2～25質量份。
- 如請求項5之齒型皮帶，其中 上述第1交聯橡膠組成物進而包含第1補強性無機填充劑； 上述第2交聯橡膠組成物進而包含第2補強性無機填充劑； 上述第1複合聚合物之比例於上述第1橡膠成分中為80質量%以上； 上述第2複合聚合物之比例於上述第2橡膠成分中為30質量%以上； 上述第1交聯劑包含第1有機過氧化物，上述第1有機過氧化物之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為1～20質量份； 上述第2交聯劑包含第2有機過氧化物，上述第2有機過氧化物之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為0.5～5質量份； 上述第1補強性無機填充劑之比例相對於上述第1橡膠成分100質量份，為10質量份以下；且 上述第2補強性無機填充劑之比例相對於上述第2橡膠成分100質量份，為10質量份以下。
- 如請求項1至6中任一項之齒型皮帶之製造方法，其包含：預備成形步驟，其製作預備成形體；該預備成形體積層有用以形成齒布之齒布前驅體、用以形成第1橡膠層之未交聯橡膠片、及用以形成第2橡膠層之未交聯橡膠片。
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