TWI628375B - V型皮帶及該v型皮帶的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種V型皮帶及該V型皮帶的製造方法。V型皮帶(B)中的構成V側面(110)之部分(11)係由橡膠組成物形成的。前述橡膠組成物中含有有機纖維之奈米纖維(16)、以及有機短纖維(17)。奈米纖維(16)及有機短纖維(17)沿著皮帶寬度方向配向。前述橡膠組成物之紋理方向上的儲存彈性係數相對於反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上。

Description

V型皮帶及該V型皮帶的製造方法
本發明關於一種V型皮帶及該V型皮帶的製造方法。
對於在汽車配件、電氣電子元器件中使用的材料，探討了應用使奈米纖維在彈性體中分散而製成之複合材料的可能性。
例如，在專利文獻1中，公開了一種纖維強化彈性體成型物，該纖維強化彈性體成型物係按下述方式製成的，即：向乙烯-α-烯烴彈性體(ethylene-α-olefin elastomer)之基質添加海島型複合短纖維，使海成分熔融且使做為島成分之奈米纖維分散在基質之乙烯-α-烯烴彈性體中，該奈米纖維的纖維直徑為10~5000nm。
在專利文獻2中公開了一種使用在例如齒形帶、平皮帶等汽車用皮帶、工業用皮帶等的纖維強化彈性體，該纖維強化彈性體係按下述方式製成的，即：在由聚烯烴(polyolefin)、第一彈性體、以及二氧化矽構成之基質中混練纖維強化熱塑性樹脂組成物以及第二彈性體，在該纖維強化熱塑性樹脂組成物中分散有纖維直徑為1μm以下且長度直徑比為2~1000的奈米纖維。
〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2012-207220號公報
[專利文獻2]日本特開2012-77223號公報
本發明的V型皮帶中的構成V側面之部分係由橡膠組成物所形成，在前述橡膠組成物中含有有機纖維之奈米纖維、以及有機短纖維，該奈米纖維之纖維直徑為300~1000nm，該有機短纖維之纖維直徑為10μm以上，該奈米纖維及該有機短纖維係沿著皮帶寬度方向配向，前述橡膠組成物之皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數相對於前述橡膠組成物之皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上，該皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的，該皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
本發明之V型皮帶的製造方法包括混練物製備步驟、壓延步驟以及交聯步驟。前述混練物製備步驟包括將橡膠成分以及複合材料在該複合材料的熱塑性樹脂之熔點或軟化溫度以上之溫度下混練之操作，該複合材料具有由前述熱塑性樹脂構成的海和由有機纖維之奈米纖維的集束體構成的複數個島這樣的海島構造，該奈米纖維的纖維直徑為300~1000nm，在該混練物製備步驟中，製備在前述橡膠成分中分散有前述奈米纖維以及纖維直徑為10μm以上的有機短纖維之未交聯橡膠組成物的混練物。在前述壓延步驟中，藉由將在前述混練物製備步驟中製備得到的未交聯橡膠組成物的混練物壓延而製作出用於形成構成前述V側面之部分的未交聯橡膠組成物片材。在前述交聯步驟中，以在前述壓延步驟中製作出的未交聯橡膠組成物片材的紋理方向成為皮帶寬度方向之方式來配置該未交聯橡膠組成物片材而成形出皮帶成形體之後，使該未交聯橡膠組成物片材交聯。
B‧‧‧V型肋帶
B’、C’‧‧‧皮帶成形體
C‧‧‧雙面附齒V型皮帶
D‧‧‧V型皮帶
M‧‧‧複合材料
R‧‧‧熱塑性樹脂
S‧‧‧皮帶胚塊
10‧‧‧V型肋帶主體
11、41‧‧‧壓縮橡膠層
110、410‧‧‧V側面
11’、12’、41’、42’、43’‧‧‧未交聯橡膠組成物片材
12、42‧‧‧黏合橡膠層
13‧‧‧背面補強布
13’、44’‧‧‧布材
14、45‧‧‧芯線
14’、45’‧‧‧線材
15‧‧‧V型肋
16、46‧‧‧奈米纖維
17、47‧‧‧有機短纖維
18‧‧‧背面橡膠層
20‧‧‧輔機驅動用皮帶傳動裝置
21‧‧‧動力轉向帶輪
22‧‧‧AC發電機帶輪
23‧‧‧拉緊帶輪
24‧‧‧水泵用帶輪
25‧‧‧曲柄軸帶輪
26‧‧‧空調用帶輪
31‧‧‧圓筒模具
311‧‧‧第一圓筒模具
311a‧‧‧下齒形成槽
312‧‧‧第二圓筒模具
312a‧‧‧下齒嵌合槽
32‧‧‧橡膠套
321‧‧‧第一橡膠套
322‧‧‧第二橡膠套
322a‧‧‧上齒形成槽
33‧‧‧胚塊懸吊軸
34‧‧‧研磨砂輪
40‧‧‧雙面附齒V型皮帶主體
41a‧‧‧下齒
411’‧‧‧下齒成形體
412’‧‧‧下齒複合體
43‧‧‧拉伸橡膠層
43a‧‧‧上齒
44‧‧‧底面補強布
50‧‧‧變速裝置
51、61、71、81‧‧‧驅動皮帶輪
51a、52a‧‧‧固定槽輪
51b、52b‧‧‧可動槽輪
52、82‧‧‧從動皮帶輪
53‧‧‧V槽
60、70、80‧‧‧皮帶運行試驗機
621、721‧‧‧第一從動皮帶輪
622、722‧‧‧第二從動皮帶輪
831‧‧‧驅動軸
832‧‧‧從動軸
841、842、861、862‧‧‧皮帶輪
851‧‧‧驅動馬達
851a‧‧‧馬達軸
852‧‧‧負載裝置
852a‧‧‧軸
871、872‧‧‧扭矩計
881‧‧‧移動台
891‧‧‧測力計
圖1係顯示從第一實施方式之V型肋帶(V-ribbed belt)切下來之一部分的立體圖。
圖2係第一實施方式之V型肋帶的V型肋的橫向剖視圖。
圖3係顯示從第一實施方式之V型肋帶的變形例切下來之一部分的立體圖。
圖4係顯示汽車之輔機驅動用皮帶傳動裝置的皮帶輪布置方式的圖，該輔機驅動用皮帶傳動裝置使用了第一實施方式之V型肋帶。
圖5係複合材料的立體圖。
圖6(a)及圖6(b)係第一說明圖，其顯示第一實施方式之V型肋帶的製造方法。
圖7係第二說明圖，其顯示第一實施方式之V型肋帶的製造方法。
圖8係第三說明圖，其顯示第一實施方式之V型肋帶的製造方法。
圖9係第四說明圖，其顯示第一實施方式之V型肋帶的製造方法。
圖10係顯示從第二實施方式之雙面附齒V型皮帶(double cogged V-belt)切下來之一部分的立體圖。
圖11係第二實施方式之雙面附齒V型皮帶之一部分的縱向剖視圖。
圖12係第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的橫向剖視圖。
圖13(a)及圖13(b)係顯示變速裝置之結構的圖，該變速裝置使用了第二實施方式之雙面附齒V型皮帶。
圖14(a)及圖14(b)係第一說明圖，其顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的製造方法。
圖15(a)及圖15(b)係第二說明圖，其顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的製造方法。
圖16(a)至圖16(c)係第三說明圖，其顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的製造方法。
圖17係第四說明圖，其顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的製造方法。
圖18(a)及圖18(b)係第五說明圖，其顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶的製造方法。
圖19係顯示從其他實施方式之切邊式V型皮帶切下來之一部分的立體圖。
圖20(a)係顯示抗彎曲疲勞性評價試驗用之皮帶運行試驗機的皮帶輪布置方式的圖，圖20(b)係顯示皮帶運行時異音評價試驗用之皮帶運行試驗機的皮帶輪布置方式的圖。
圖21係雙面附齒V型皮帶用之皮帶運行試驗機的俯視圖。
圖22(a)係顯示進行傳動能力、傳動效率評價試驗時的皮帶輪布置方式的圖，圖22(b)係顯示進行高速耐久性評價試驗時的皮帶輪布置方式的圖。
以下，根據圖式詳細地說明實施方式。
(第一實施方式)
圖1及圖2顯示第一實施方式之V型肋帶B(V型皮帶)。第一實施方式之V型肋帶B亦稱為多V溝皮帶(poly-V-belt)，例如使用在設置於汽車之發動機室內的輔機驅動用皮帶傳動裝置等。第一實施方式之V型肋帶B的皮帶長度例如為700~3000mm、皮帶寬度例如為10~36mm、皮帶厚度例如為4.0~5.0mm。
第一實施方式之V型肋帶B具備V型肋帶主體10，V型肋帶主體10係由皮帶內周側之壓縮橡膠層11及皮帶外周側之黏合橡膠層12層 疊地設置並一體化而製成的。構成皮帶背面之背面補強布13以層疊的方式貼設在黏合橡膠層12的皮帶外周側上。此外，在黏合橡膠層12的、皮帶厚度方向上的中間部埋設有芯線14，芯線14配置為形成一螺旋，該螺旋在皮帶寬度方向上具有螺距。
在壓縮橡膠層11上設有分別構成做為皮帶輪接觸面之V側面110的複數個V型肋15，該些V型肋15係向著皮帶內周側垂下來。複數個V型肋15分別形成為沿著皮帶長度方向延伸的、橫向剖面大致呈倒三角形之突條，並且該些V型肋15係沿著皮帶寬度方向並排著設置。各V型肋15的肋高例如為2.0~3.0mm，基端間的寬度例如為1.0~3.6mm，並且V角度例如為35~40°。肋數例如為3~6個(在圖1中為6個)。
壓縮橡膠層11係由橡膠組成物形成的，該橡膠組成物係將在橡膠成分中摻混了有機纖維之奈米纖維16(以下單純稱為“奈米纖維16”。)及有機短纖維17並且摻混了各種橡膠配合劑而成之未交聯橡膠組成物加熱並加壓而藉由交聯劑使該未交聯橡膠組成物交聯後所得到的。
做為形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物的橡膠成分，例如能夠舉出：乙烯-α-烯烴彈性體、氯丁二烯橡膠(CR)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、氫化丁腈橡膠(H-NBR)、天然橡膠(NR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、丁腈橡膠(NBR)等。從耐熱性及耐寒性之觀點來看，該等橡膠成分中又以乙烯-α-烯烴彈性體為佳。
做為乙烯-α-烯烴彈性體之α-烯烴成分，例如能夠舉出：丙烯、戊烯及辛烯等。做為二烯成分，例如能舉出：1,4-己二烯、二環戊二烯、亞乙基降冰片烯(ethylidene norbonene)等非共軛二烯。做為乙烯-α-烯烴彈性體，具體而言能夠舉出：乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、乙烯-丙烯橡膠(EPR)等。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物的橡膠成分可以只由單一種類的橡膠構成，也可以由多種橡膠之混合橡膠構成。需要說明的是，當使用以乙烯-α-烯烴彈性體為主成分之混合橡膠時，為了避免損及乙烯-α-烯烴彈性體之特徵，其他種類的橡膠之比例較佳為在25質量%以下。
奈米纖維16係以沿著皮帶寬度方向配向的方式含在形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中。
奈米纖維16的纖維直徑為300~1000nm。奈米纖維16的纖維直徑較佳為400nm以上，較佳為900nm以下。奈米纖維16的纖維長度較佳為0.3mm以上，更佳為0.5mm以上；較佳為5mm以下，更佳為4mm以下，尤佳為2mm以下。奈米纖維16的纖維長度相對於纖維直徑之比(長度直徑比)較佳為500以上，更佳為1000以上；較佳為10000以下，更佳為7000以下，尤佳為3000以下。在此，能夠藉由SEM等電子顯微鏡之觀察來測量奈米纖維16的纖維直徑及纖維長度。
做為奈米纖維16，例如能夠舉出：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、6-尼龍纖維、6,6-尼龍纖維等之奈米纖維。該等奈米纖維中，較佳為含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維之奈米纖維。可以只含有單一種類的奈米纖維16，也可以含有多種奈米纖維16。
從使奈米纖維16所帶來之皮帶寬度方向的高彈性係數化效果顯現出來之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16之含量較佳為1質量份以上，更佳為2質量份以上；從提升加工性之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16之含量較佳為20質量份以下，更佳為15質量份以下，尤佳為10質量份以下。
從使奈米纖維16所帶來之皮帶寬度方向的高彈性係數化效果顯現出來之觀點來看，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖 維16之體積分率較佳為0.4體積%以上，更佳為0.8體積%以上；從提升加工性之觀點來看，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16之體積分率較佳為8.0體積%以下，更佳為6.0體積%以下。
有機短纖維17亦以沿著皮帶寬度方向配向的方式含在形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中，其中，在V側面110上露出的有機短纖維17係包括從V側面110突出的有機短纖維17。
有機短纖維17的纖維直徑為10μm以上。有機短纖維17的纖維直徑較佳為50μm以下，更佳為30μm以下。有機短纖維17的纖維長度較佳為1.5mm以上，更佳為2mm以上；較佳為10mm以下，更佳為8mm以下，尤佳為4mm以下。有機短纖維17的纖維長度相對於纖維直徑之比(長度直徑比)較佳為100以上，更佳為150以上，尤佳為200以上；較佳為500以下，更佳為400以下，尤佳為300以下。在此，能夠利用顯微鏡來測量有機短纖維17的纖維直徑及纖維長度。
從有機短纖維17的V側面110突出的突出長度較佳為0.01~5mm，更佳為0.05~2mm。在此，能夠藉由SEM等電子顯微鏡之觀察來測量有機短纖維17的突出長度。
做為有機短纖維17，例如能夠舉出下述短纖維：6-尼龍纖維、6,6-尼龍纖維、4,6-尼龍纖維、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維、對位芳香族聚醯胺纖維(PARA-ARAMID FIBER)、間位芳香族聚醯胺纖維(META-ARAMID FIBER)、聚對亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維等合成纖維；棉、麻等天然纖維；人造絲等再生纖維等。該等短繊維中，較佳為含有6-尼龍纖維、6,6-尼龍纖維、4,6-尼龍纖維、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維以及對位芳香族聚醯胺纖維中的一種或兩種以上的短纖維。可以只含有單一種類的有機短纖維17，也可以含有多種有機短纖維17。
可以對有機短纖維17施加浸泡在例如間苯二酚-甲醛-乳膠水溶液(以下稱為“間苯二酚甲醛乳膠(RFL)水溶液”。)後進行加熱之黏合處理，也可以不對有機短纖維17施加前述的黏合處理。
從降低V側面110的摩擦係數之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的有機短纖維17之含量較佳為5質量份以上，更佳為10質量份以上；從提升加工性之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的有機短纖維17之含量較佳為20質量份以下，更佳為15質量份以下。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的有機短纖維17之體積分率較佳為3體積%以上，更佳為4體積%以上；較佳為8體積%以下，更佳為7體積%以下。
奈米纖維16及有機短纖維17可以是不同種類的纖維，也可以是同一種類的纖維。具體而言，例如，在形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中，可以含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維之奈米纖維16、以及6,6-尼龍纖維或對位芳香族聚醯胺纖維之有機短纖維17，也可以含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維之奈米纖維16以及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維之有機短纖維17。
較理想的是形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16之質量含量小於等於有機短纖維17之質量含量，更理想的是奈米纖維16之質量含量小於有機短纖維17之質量含量。奈米纖維16之含量相對於有機短纖維17之含量的質量比較佳為0.05以上，更佳為0.10以上；較佳為1.00以下，更佳為0.95以下。
相對於橡膠成分100質量份，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16及有機短纖維17之總質量含量較佳為1.0質量份以 上，更佳為2.0質量份以上，尤佳為10質量份以上；較佳為25.0質量份以下，更佳為20.0質量份以下，尤佳為18.0質量份以下。
較理想的是形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16之體積分率小於等於有機短纖維17之體積分率，更理想的是奈米纖維16之體積分率小於有機短纖維17之體積分率。奈米纖維16之體積分率相對於有機短纖維17之體積分率的比較佳為0.05以上，更佳為0.10以上；較佳為1.00以下，更佳為0.95以下。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中的奈米纖維16及有機短纖維17之總體積分率較佳為5體積%以上，更佳為5.5體積%以上；較佳為8體積%以下，更佳為7.5體積%以下。
做為橡膠配合劑，例如能夠舉出：補強劑、塑化劑、加工油(process oil)、加工助劑(processing aid)、硫化加速劑、硫化加速助劑、抗老化劑以及交聯劑等。
做為補強劑，例如能夠舉出：碳黑、二氧化矽。做為碳黑，例如能夠舉出：SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等爐黑；FT、MT等熱碳黑等。可以只含有單一種類的補強劑，也可以含有多種補強劑。相對於橡膠成分100質量份，補強劑之含量較佳為30~80質量份，更佳為40~70質量份。
做為塑化劑，例如能夠舉出：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)等鄰苯二甲酸二烷酯(dialkyl phthalate)；己二酸二辛酯(DOA)等己二酸二烷酯(dialkyl adipate)；癸二酸二辛酯(DOS)等癸二酸二烷酯(dialkyl sebacate)等。可以只含有單一種類的塑化劑，也可以含有多種塑化劑。相對於橡膠成分100質量份，塑化劑之含量較佳為0.1~40質量份，更佳為0.1~20質量份。
做為加工油，例如能夠舉出：石蠟基油(paraffin base oil)、環烷基油(naphthenic base oil)、芳香族油(aromatic oil)等。可以只含有單一種類的加工油，也可以含有多種加工油。相對於橡膠成分100質量份，加工油之含量較佳為0.1~40質量份，更佳為0.1~20質量份。需要說明的是，做為揮發損失較小且耐熱性優良之市售加工油，已知道有例如日本Sun Oil公司製造的“SUNPAR 2280”。
做為加工助劑，例如能夠舉出：硬脂酸、聚乙烯蠟(polyethylene wax)、脂肪酸之金屬鹽等。可以只含有單一種類的加工助劑，也可以含有多種加工助劑。相對於橡膠成分100質量份，加工助劑之含量例如為0.1~3質量份。
做為硫化加速劑，例如能夠舉出：甲硫碳醯胺(thiuram)系(例如TET等)、二硫代胺基甲酸鹽(dithiocarbamate)系(例如EZ等)以及亞磺醯胺(sulfenamide)系(例如MSA等)之硫化加速劑等。可以只含有單一種類的硫化加速劑，也可以含有多種硫化加速劑。相對於橡膠成分100質量份，硫化加速劑之含量例如為2~10質量份。
做為硫化加速助劑，例如能夠舉出：氧化鎂、氧化鋅(鋅華)等金屬氧化物；金屬碳酸鹽(metal carbonate)；硬脂酸等脂肪酸及其衍生物等。可以只含有單一種類的硫化加速助劑，也可以含有多種硫化加速助劑。相對於橡膠成分100質量份，硫化加速助劑之含量較佳為例如0.5~8質量份。
做為抗老化劑，例如能夠舉出：二胺系抗老化劑、酚系抗老化劑等。可以只含有單一種類的抗老化劑，也可以含有多種抗老化劑。相對於橡膠成分100質量份，抗老化劑之含量較佳為0.1~5質量份，更佳為0.5~3質量份。
做為交聯劑，能夠舉出有機過氧化物及硫黃。從提高耐熱性之觀點來看，較理想的是使用有機過氧化物做為交聯劑。做為有機過氧化物，例如能夠舉出：雙異苯丙基過氧化物等二烷基過氧化物類；過氧化乙酸叔丁酯等過氧化酯類、過氧化二環己酮(dicyclohexanone peroxide)等酮過氧化物(Ketone peroxide)類等。可以只含有單一種類的有機過氧化物，也可以含有多種有機過氧化物。相對於橡膠成分100質量份，有機過氧化物之含量較佳為0.5~10質量份，更佳為1~6質量份。
使用有機過氧化物做為交聯劑之情況下，在橡膠成分中也可以含有共交聯劑。做為該共交聯劑，例如能夠舉出：三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropanetrimethacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate)、異氰尿酸三烯丙酯(triallyl isocyanurate)、液狀聚丁二烯、N,N’-m-伸苯基雙馬來醯亞胺(phenylene bismaleimide)等。可以只含有單一種類的共交聯劑，也可以含有多種共交聯劑。相對於橡膠成分100質量份，共交聯劑之含量較佳為0.5~10質量份，更佳為2~7質量份。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中含有後述複合材料之熱塑性樹脂。相對於橡膠成分100質量份，熱塑性樹脂之含量例如為1~7質量份。
需要說明的是，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物中也可以另外含有：碳酸鈣、滑石、矽藻土等填充劑；穩定劑；著色劑等。
根據JIS K6253利用A型硬度計測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物之橡膠硬度較佳為80°以上，更佳為85°以上；較佳為98°以下，更佳為95°以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向(grain direction)方向上的、伸長率為 10%時之拉伸應力(M10)較佳為3MPa以上，更佳為5MPa以上；較佳為40MPa以下，更佳為30MPa以下。該紋理方向係奈米纖維16及有機短纖維17之配向方向。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的抗拉强度(TB)較佳為8MPa以上，更佳為10MPa以上；較佳為50MPa以下，更佳為40MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的斷裂伸長率(EB)較佳為20%以上，更佳為30%以上；較佳為300%以下，更佳為250%以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)較佳為0.5MPa以上，更佳為0.8MPa以上；較佳為10MPa以下，更佳為8MPa以下。該反紋理方向係與奈米纖維16及有機短纖維17之配向方向正交之方向。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為50%時的拉伸應力(M50)較佳為1MPa以上，更佳為1.5MPa以上；較佳為20MPa以下，更佳為15MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的抗拉强度(TB)較佳為5MPa以上，更佳為8MPa以上；較佳為20MPa以下，更佳為18MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度亦即反紋理方向上的斷裂伸長率(EB)較佳為50%以上，更佳為70%以上；較佳為400%以下，更佳為300%以下。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)相對於在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)的比較佳為3以上，更佳為5以上；較佳為20以下，更佳為18以下。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數(E’)較佳為50MPa以上，更佳為80MPa以上；較佳為2000MPa以下，更佳為1500MPa以下。該紋理方向上的儲存彈性係數(E’)係以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的損失係數(tanδ)較佳為0.02以上，更佳為0.04以上；較佳為0.20以下，更佳為0.17以下。該紋理方向上的損失係數(tanδ)也是以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)較佳為10MPa以上，更佳為15MPa以上；較佳為100MPa以下，更佳為80MPa以下。該反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)係在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的損失係數(tanδ)較佳為0.05以上，更佳為0.07以上；較佳為0.20以下，更佳為0.17以下。該反紋理方向 上的損失係數(tanδ)也是在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數(E’)相對於在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)的比較佳為5以上，更佳為6以上；較佳為20以下，更佳為18以下。
黏合橡膠層12形成為帶狀且剖面呈橫向長度較長之矩形，黏合橡膠層12的厚度例如為1.0~2.5mm。黏合橡膠層12係由橡膠組成物形成的，該橡膠組成物係將在橡膠成分中摻混並混練了各種橡膠配合劑而成之未交聯橡膠組成物加熱並加壓而藉由交聯劑使該未交聯橡膠組成物交聯後所得到的。
做為形成黏合橡膠層12之橡膠組成物的橡膠成分，與壓縮橡膠層11同樣地，例如能夠舉出乙烯-α-烯烴彈性體等。較理想的是形成黏合橡膠層12之橡膠組成物的橡膠成分與形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物的橡膠成分相同。在該等的成分相同的情況下，形成黏合橡膠層12之橡膠組成物與形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物可以是相同的橡膠組成物。做為橡膠配合劑，與壓縮橡膠層11相同地，例如能夠舉出：補強劑、塑化劑、加工油、加工助劑、硫化加速劑、硫化加速助劑、抗老化劑以及交聯劑等。在形成黏合橡膠層12之橡膠組成物中可以含有奈米纖維16，也可以不含有奈米纖維16。在形成黏合橡膠層12之橡膠組成物中可以含有有機短纖維17，也可以不含有有機短纖維17。
背面補強布13例如由棉、聚醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、對位芳香族聚醯胺纖維、間位芳香族聚醯胺纖維等製成的線所形成的織布、針織物(knitted fabric)、不織布等布材所構成。為了賦予背面補強布13相對於V型肋帶主體10之黏合性，在成形前對背面補強布 13施行了以下的處理，即：在浸泡於RFL水溶液之後進行加熱之黏合處理，以及/或在浸泡於橡膠膠合劑之後使該橡膠膠合劑乾燥之黏合處理。背面補強布13之厚度例如為0.5~3mm。需要說明的是，也可以設置如圖3所示之背面橡膠層18來取代背面補強布13，由壓縮橡膠層11、黏合橡膠層12以及背面橡膠層18這三個疊合的層來構成V型肋帶主體10。
芯線14係由撚紗(twist yarn)、編織繩(braid)等線材構成，該撚紗、編織繩係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維、對位芳香族聚醯胺纖維、維尼綸纖維等製成。為了賦予芯線14相對於V型肋帶主體10之黏合性，在成形前，對芯線14施行了以下的處理，即：在浸泡於RFL水溶液後進行加熱之黏合處理，以及/或在浸泡於橡膠膠合劑後使該橡膠膠合劑乾燥之黏合處理。需要說明的是，也可以在利用RFL水溶液以及/或橡膠膠合劑施行黏合處理之前，根據需求根據對芯線14施行浸泡在由環氧樹脂、聚異氰酸酯(polyisocyanate)樹脂等溶液構成的黏合劑溶液後進行加熱之黏合處理。芯線14之外徑例如為0.1~2mm。
在如現有的V型肋帶那樣的、構成V側面之壓縮橡膠層係由橡膠組成物所形成之V型皮帶中，為了抵抗由皮帶輪所施加之較高的側壓，在形成壓縮橡膠層之橡膠組成物中含有沿著皮帶寬度方向配向的有機短纖維，由此在不提高V型皮帶之彎曲剛性的狀況下提高了皮帶寬度方向上的彈性係數。然而，若為了使皮帶寬度方向進一步地高彈性係數化而增加有機短纖維的含量，則形成壓縮橡膠層之橡膠組成物在皮帶長度方向上的斷裂伸長率會降低並且彈性係數會上升，其結果是會發生下述問題，即：在運行初期發生龜裂，導致V型肋帶之抗彎曲疲勞性不佳。
但是，根據具有上述結構的第一實施方式之V型肋帶B，奈米纖維16及有機短纖維17以沿著皮帶寬度方向配向的方式含在形成壓縮 橡膠層11的橡膠組成物中，該壓縮橡膠層11構成V側面110，即使該等纖維中的奈米纖維16之含量少，也能使形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物在皮帶寬度方向上顯現出較高的彈性係數提昇效果，相對於此，奈米纖維16對皮帶長度方向的物性之影響則較小。起因於此，形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物具有皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數相對於皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上這樣的高異向性，因此，在V型肋帶B中，皮帶寬度方向上的彈性係數較高，而與此相比，皮帶長度方向上的彈性係數不高，故能夠獲得優良的抗彎曲疲勞性。此外，由於形成壓縮橡膠層11之橡膠組成物具有高異向性，因此，V型肋帶B之彎曲所導致的能量損耗少，故能夠進行高效率的動力傳遞。而且，由於在V側面110上露出的有機短纖維17包括從V側面110突出的有機短纖維17，因此V側面110之摩擦係數降低，由此能夠抑制V側面110與皮帶輪之間的摩擦所導致的異音發生，並且能夠獲得優良的耐磨損性。
圖4顯示汽車之輔機驅動用皮帶傳動裝置20的皮帶輪布置方式，該輔機驅動用皮帶傳動裝置20使用了第一實施方式之V型肋帶B。該輔機驅動用皮帶傳動裝置20係蛇形驅動(serpentine drive)方式的裝置，V型肋帶B繞掛在四個肋帶輪以及兩個平帶輪這六個皮帶輪上來傳遞動力。
該輔機驅動用皮帶傳動裝置20具備：位於最上方的動力轉向帶輪21；配置在該動力轉向帶輪21之稍微靠右斜下方的AC發電機帶輪22；配置在動力轉向帶輪21之左斜下方且配置在AC發電機帶輪22之左斜上方的拉緊帶輪23；配置在AC發電機帶輪22之左斜下方且配置在拉緊帶輪23的正下方的水泵用帶輪24；配置在拉緊帶輪23及水泵用帶輪24之左斜下方的曲柄軸帶輪25；以及配置在水泵用帶輪24及曲柄軸帶輪25之右斜下方的空調用帶輪26，該拉緊帶輪23及該水泵用帶輪24係平帶輪。該 些帶輪中，除了係平帶輪之拉緊帶輪23及水泵用帶輪24以外的帶輪都是肋帶輪。該些肋帶輪及平帶輪例如是由下述材質的帶輪構成的，即：金屬之冲壓加工物、鑄造物；尼龍樹脂、酚醛樹脂等樹脂之成形物。皮帶輪直徑為φ50~150mm。
在該輔機驅動用皮帶傳動裝置20中，V型肋帶B係按照下述方式設置的，即：以V型肋15一側與動力轉向帶輪21接觸之方式繞掛在動力轉向帶輪21上，接著，以皮帶背面與拉緊帶輪23接觸之方式繞掛在拉緊帶輪23上之後，以V型肋15一側與曲柄軸帶輪25及空調用帶輪26接觸之方式依序繞掛在曲柄軸帶輪25及空調用帶輪26上，再以皮帶背面與水泵用帶輪24接觸之方式繞掛在水泵用帶輪24上，然後，以V型肋15一側與AC發電機帶輪22接觸之方式繞掛在AC發電機帶輪22上，最後繞回動力轉向帶輪21。
接著，根據圖5~圖9說明第一實施方式之V型肋帶B的製造方法之一例。
-配件準備製程-
在配件準備製程中，製備在橡膠成分中分散有奈米纖維16及有機短纖維17之未交聯橡膠組成物的混練物(混練物製備步驟)，並藉由將該製備得到的未交聯橡膠組成物的混練物壓延而製作出用於形成構成V側面110之壓縮橡膠層11的未交聯橡膠組成物片材(壓延步驟)，該未交聯橡膠組成物的混練物係藉由進行將橡膠成分以及複合材料在該複合材料的熱塑性樹脂之熔點或軟化溫度以上之溫度下混練之操作，而且進行添加纖維直徑為10μm以上的有機短纖維17並混練之操作而製備出來的，該複合材料具有由熱塑性樹脂構成的海和由有機纖維之奈米纖維的集束體構成的複數個島這樣的海島構造，該奈米纖維的纖維直徑為300~1000nm。
具體而言，首先，將除了熱塑性樹脂與奈米纖維16之複合材料、交聯劑、共交聯劑以及有機短纖維17之外的成分投入班布里混練機(banbury mixer)等密閉式混練機中，賦予規定之能量並進行混練後，投入複合材料，在該複合材料所含的熱塑性樹脂之熔點或軟化溫度以上之溫度下再度混練。此時，複合材料中的熱塑性樹脂係熔融或軟化而擴散到橡膠成分中，並且複合材料中的奈米纖維16的集束體因剪切力而開纖並分散到橡膠成分中。像這樣利用複合材料來進行混練，能夠得到奈米纖維16在橡膠成分中高度分散之高分散性。
在此，如圖5所示，複合材料M係將複合纖維(conjugate fiber)切斷成桿狀而得到的，在該複合纖維中，奈米纖維16相互獨立且並列地以島狀存在於熱塑性樹脂R之海聚合物中。
做為熱塑性樹脂R，例如能夠舉出：聚乙烯樹脂、乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂、尼龍系樹脂以及胺基甲酸乙酯系樹脂等。由於熱塑性樹脂R在混練時會擴散到橡膠成分中，因此較理想的是與橡膠成分之間的相溶性高，從這樣的觀點來看，當橡膠成分為低極性橡膠成分時，較理想的是使用低極性的聚乙烯樹脂、乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂做為熱塑性樹脂R。特別是，當橡膠成分為乙烯-α-烯烴彈性體時，較理想的是使用聚乙烯樹脂做為熱塑性樹脂R。當橡膠成分之極性如丁腈橡膠(NBR)那樣高時，熱塑性樹脂R可以是：將馬來酸等極性基引入聚乙烯樹脂而改性之物、尼龍系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂等。
熱塑性樹脂R之熔點或軟化溫度較佳為70℃以上，更佳為90℃以上；較佳為150℃以下，更佳為140℃以下。在結晶性高分子之熱塑性樹脂R之情況下，熔點係利用示差掃描熱析法(DSC)來測量得到的。在不定形高分子之熱塑性樹脂R的情況下，軟化溫度係根據JIS K7206測量得到的菲卡軟化溫度。例如，低密度聚乙烯樹脂(LDPE)之熔點為95~ 130℃。高密度聚乙烯樹脂(HDPE)之熔點為120~140℃。乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)之熔點為65~90℃。超高分子量聚乙烯樹脂(UHMWPE)之熔點為125~135℃。
做為奈米纖維16，如先前所述，例如能夠舉出：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、6-尼龍纖維、6,6-尼龍纖維等之奈米纖維。
從提升加工性之觀點來看，複合材料M之外徑較佳為10μm以上，更佳為15μm以上；較佳為100μm以下，更佳為80μm以下。從抑制材料成本之觀點來看，複合材料M之長度較佳為0.5mm以上；從提高奈米纖維16之分散性的觀點來看，複合材料M之長度較佳為5mm以下，更佳為2mm以下。複合材料M之長度相對於外徑的比(長度直徑比)較佳為20以上，更佳為30以上；較佳為700以下，更佳為500以下。
複合材料M中的奈米纖維16之含量較佳為30質量%以上，更佳為50質量%以上；較佳為95質量%以下，更佳為90質量%以下。複合材料M中的奈米纖維16的根數例如為100~1000根。
接著，從密閉式混練機中排出未交聯橡膠組成物之塊狀混練物並暫且使其冷却之後，將其與有機短纖維17及交聯劑一起投入開放輥(open roll)、捏合機、班布里混練機等混練機中投入進行混練。此時，有機短纖維17及交聯劑分散到橡膠成分中。
接著，從混練機中排出未交聯橡膠組成物之塊狀混練物後，使其通過壓延輥(calender roll)而加工成為用於形成壓縮橡膠層11之未交聯橡膠組成物片材。在該未交聯橡膠組成物片材中，奈米纖維16及有機短纖維17沿著紋理方向，亦即從壓延輥拉出之拉出方向配向。
在配件準備製程中，還同樣地製作用於形成黏合橡膠層12之未交聯橡膠組成物片材。此外，對做為背面補強布13之布材及做為芯線14之線材分別進行規定之黏合處理。
-成形交聯製程-
在成形交聯製程(成形交聯步驟)中，首先，如圖6(a)所示，將做為背面補強布13之布材13’、以及用於形成黏合橡膠層12之未交聯橡膠組成物片材12’依序卷繞層疊在圓筒模具31的外周面上，然後將做為芯線14之線材14’相對於圓筒模具31螺旋狀地卷繞在用於形成黏合橡膠層12之該未交聯橡膠組成物片材12’上，之後再將用於形成黏合橡膠層12之未交聯橡膠組成物片材12’以及用於形成壓縮橡膠層11之未交聯橡膠組成物片材11’依序卷繞層疊在做為芯線14之該線材14’上，由此成形出皮帶成形體B’。此時，以用於形成壓縮橡膠層11之未交聯橡膠組成物片材11’的紋理方向成為圓筒模具31之軸向的方式，亦即以用於形成壓縮橡膠層11之未交聯橡膠組成物片材11’的紋理方向成為皮帶寬度方向之方式來配置用於形成壓縮橡膠層11之未交聯橡膠組成物片材11’。
接著，如圖6(b)所示，將橡膠套(rubber sleeve)32套在皮帶成形體B’上，再將其置入硫化器內且使硫化器密閉，並往硫化器內填充高溫且高壓之蒸氣，在該狀態下保持規定時間。此時，未交聯橡膠組成物片材11’、未交聯橡膠組成物片材12’進行交聯反應而一體化，並且與布材13’及線材14’複合化，如圖7所示，最終成型得到圓筒狀皮帶胚塊S。皮帶胚塊S之成型溫度例如為100~180℃，成型壓力例如為0.5~2.0MPa，成型時間例如為10~60分鐘。
-研磨、完工製程-
從硫化器內排出蒸氣而解除密閉後，取出圓筒模具31並卸下橡膠套32進行冷却，使皮帶胚塊S脫離圓筒模具31。
接著，如圖8所示，將皮帶胚塊S架設在一對胚塊懸吊軸33之間，並且使研磨砂輪34一邊旋轉一邊與皮帶胚塊S之外周面接觸，而且使皮帶胚塊S也在一對胚塊懸吊軸33之間旋轉，從而對皮帶胚塊S的整個 外周面進行研磨。在該研磨砂輪34之外周面上沿著軸向相連地設置了沿著圓周方向延伸的V型肋狀槽。此時，如圖9所示，獲得在皮帶胚塊S之外周面上形成有V型肋15，並且有機短纖維17從該V型肋15之表面突出之型態。需要說明的是，可以根據需要而將皮帶胚塊S沿著長度方向切割開來進行研磨。
然後，將藉由研磨而形成有V型肋15之皮帶胚塊S切割成規定寬度，並將正反兩面翻過來，從而得到第一實施方式之V型肋帶B。
(第二實施方式)
圖10~12顯示第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C(V型皮帶)。第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C例如使用在二輪小型摩托車(scooter)、沙灘車(buggy)、雪車等小型車輛的變速裝置等。第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C之上部部分的橫向剖面形狀係沿著橫向呈細長狀的矩形，並且下部部分的橫向剖面形狀係下底較上底短的梯形，例如，皮帶長度為700~1000mm，皮帶外周側的皮帶寬度為10~36mm，皮帶厚度為13~16mm，橫向剖面上的V角度為27~33°。
第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C具備雙面附齒V型皮帶主體40，雙面附齒V型皮帶主體40係由皮帶內周側之壓縮橡膠層41、位於該壓縮橡膠層41之皮帶外周一側的黏合橡膠層42、以及位於該黏合橡膠層42之皮帶外周一側的拉伸橡膠層43層疊地設置並一體化而製成的。底面補強布44以包覆壓縮橡膠層41之皮帶內周面的方式層疊地貼設在壓縮橡膠層41上。此外，在黏合橡膠層42的、皮帶厚度方向上的中央處埋設有芯線45，芯線45配置為形成一螺旋，該螺旋在皮帶寬度方向上具有螺距。
壓縮橡膠層41之兩側的側面構成為V側面410，V側面410係做為皮帶輪接觸面。壓縮橡膠層41之厚度例如為8~10mm。
下齒41a沿著皮帶長度方向按一定間距設置在壓縮橡膠層41上。下齒41a形成為其縱向剖面的輪廓大致呈正弦波形。下齒41a之間距例如為8~10mm。下齒41a之高度，亦即從下齒41a之間的槽底到下齒41a的頂部為止之皮帶厚度方向上的尺寸例如為6~8mm。
與第一實施方式之V型肋帶B中的壓縮橡膠層11同樣地，壓縮橡膠層41係由含有奈米纖維46及有機短纖維47並且該些奈米纖維46及有機短纖維47沿著皮帶寬度方向配向之橡膠組成物所形成。使用在高排氣量之兩輪小型摩托車(scooter)的變速裝置等之高負荷傳動用途時，較理想的是在壓縮橡膠層41之皮帶寬度方向上具有更高的彈性係數，因此，較理想的是在形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物中含有對位芳香族聚醯胺纖維之短纖維做為有機短纖維47。在V側面410上露出的有機短纖維47可以包括從V側面410突出的有機短纖維47，也可以不包括從V側面410突出的有機短纖維47。
但是，與第一實施方式之V型肋帶B相比，通常第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C係在其壓縮橡膠層41的V側面410受到較高之側壓的情況下使用，從這一觀點來看，較理想的是形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物具有以下特性。
根據JIS K6253利用A型硬度計測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物之橡膠硬度較佳為88°以上，更佳為90°以上；較佳為100°以下，更佳為98°以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向方向上的、伸長率為10%時之拉伸應力(M10)較佳為5MPa以上，更佳為10MPa以上；較佳為70MPa以下，更佳為50MPa以下。該紋理方向係奈米纖維46及有機短纖維47之配向方向。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的抗拉强度(TB)較佳為10MPa以上，更佳為15MPa以上；較佳為80MPa以下，更佳為60MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的斷裂伸長率(EB)較佳為10%以上，更佳為15%以上；較佳為100%以下，更佳為80%以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)較佳為0.5MPa以上，更佳為1MPa以上；較佳為10MPa以下，更佳為8MPa以下。該反紋理方向係與奈米纖維46及有機短纖維47之配向方向正交之方向。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為50%時的拉伸應力(M50)較佳為2MPa以上，更佳為3MPa以上；較佳為20MPa以下，更佳為18MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的抗拉强度(TB)較佳為5MPa以上，更佳為7MPa以上；較佳為30MPa以下，更佳為20MPa以下。
根據JIS K6251測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的斷裂伸長率(EB)較佳為50%以上，更佳為60%以上；較佳為200%以下，更佳為180%以下。
形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)相對於在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)的比較佳為3以上，更佳為5以上；較佳為20以下，更佳為18以下。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數(E’)較佳為150MPa以上，更佳為200MPa以上；較佳為2000MPa以下，更佳為1800MPa以下。該紋理方向上的儲存彈性係數(E’)係以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的損失係數(tanδ)較佳為0.02以上，更佳為0.04以上；較佳為0.20以下，更佳為0.18以下。該紋理方向上的損失係數(tanδ)也是以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)較佳為10MPa以上，更佳為15MPa以上；較佳為70MPa以下，更佳為50MPa以下。該反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)係在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
根據JIS K6394測量得到的、形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶長度方向亦即反紋理方向上的損失係數(tanδ)較佳為0.03以上，更佳為0.05以上；較佳為0.30以下，更佳為0.25以下。該反紋理方向上的損失係數(tanδ)也是在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數(E’)相對於在皮帶長度方向亦即反紋理方向上 的儲存彈性係數(E’)的比為5以上，較佳為7以上；較佳為20以下，更佳為18以下。
黏合橡膠層42之厚度例如為1.5~3.0mm。黏合橡膠層42係由橡膠組成物形成的，該橡膠組成物係將在橡膠成分中摻混了各種橡膠配合劑而成之未交聯橡膠組成物加熱並加壓而藉由交聯劑使該未交聯橡膠組成物交聯後所得到的。形成黏合橡膠層42之橡膠組成物也可以含有短纖維、漿狀纖維(pulp fiber)及/或加強填充劑、共交聯劑而高彈性係數化。可以使用與形成第一實施方式之V型肋帶B中的黏合橡膠層12之橡膠組成物相同的橡膠組成物來形成黏合橡膠層42，也可以使用與形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物相同的橡膠組成物來形成黏合橡膠層42。
拉伸橡膠層43之厚度例如為3~5mm。上齒43a沿著皮帶長度方向按一定間距設置在拉伸橡膠層43上。上齒43a形成為其縱向剖面輪廓大致呈梯形。上齒43a之間距例如為7~9mm，較理想的是上齒43a之間距小於下齒41a之間距。上齒43a之高度，亦即從上齒43a之間的槽底到上齒43a的頂部為止之皮帶厚度方向上的尺寸例如為3~4mm。
拉伸橡膠層43係由橡膠組成物形成的，該橡膠組成物係將在橡膠成分中摻混了各種橡膠配合劑而成之未交聯橡膠組成物加熱並加壓而藉由交聯劑使該未交聯橡膠組成物交聯後所得到的。拉伸橡膠層43亦可以由與形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物相同的橡膠組成物形成。
底面補強布44例如由棉、聚醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、對位芳香族聚醯胺纖維、間位芳香族聚醯胺纖維等製成的線所形成的織布、針織物、不織布等布材44’所構成。底面補強布44較佳為由下述織布等構成，即：以構成例如100°以上之廣角的方式將棉、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維之經線及緯線織造而成的廣角織布；施加了伸縮加工後的尼龍纖維之織布等。為了賦予底面補強布44相對於雙面附 齒V型皮帶主體40之黏合性，在成形前，對底面補強布44施行了以下的處理，即：在浸泡於RFL水溶液後進行加熱之黏合處理，以及/或在浸泡於橡膠膠合劑後使該橡膠膠合劑乾燥之黏合處理。底面補強布44之厚度例如為0.5~3mm。此外，也可以以包覆伸縮橡膠層43之皮帶外周面的方式層疊地貼設具有同様結構的補強布。
芯線45係由撚紗、編織繩等線材構成，該撚紗、編織繩係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維、對位芳香族聚醯胺纖維、維尼綸纖維等製成。使用在如變速裝置之用途時，較理想的是由伸長率較小的對位芳香族聚醯胺纖維來構成芯線45。為了賦予芯線45相對於雙面附齒V型皮帶主體40之黏合性，在成形前，對芯線45施行了以下的處理，即：在浸泡於RFL水溶液後進行加熱之黏合處理，以及/或在浸泡於橡膠膠合劑後使該橡膠膠合劑乾燥之黏合處理。需要說明的是，也可以在利用RFL水溶液以及/或橡膠膠合劑施行黏合處理之前，根據需求根據對芯線45施行浸泡在由環氧樹脂、聚異氰酸酯(polyisocyanate)樹脂等溶液構成的黏合劑溶液後進行加熱之黏合處理。芯線45之外徑例如為0.1~2mm。芯線45的埋設位置較佳為從下齒41a之間的槽底到芯線45為止的厚度成為2~5mm之位置。
根據具有以上結構的第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C，奈米纖維46及有機短纖維47以沿著皮帶寬度方向配向的方式含在形成壓縮橡膠層41的橡膠組成物中，該壓縮橡膠層41構成V側面410，即使該等纖維中的奈米纖維46之含量少，也能使形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物在皮帶寬度方向上顯現出較高的彈性係數提昇效果，相對於此，奈米纖維46對皮帶長度方向之物性的影響則較小。起因於此，形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物具有皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數相對於皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上這樣 的高異向性，因此，在雙面附齒V型皮帶C中，皮帶寬度方向上的彈性係數較高，而與此相比，皮帶長度方向上的彈性係數不高，故能夠獲得優良的抗彎曲疲勞性。此外，由於形成壓縮橡膠層41之橡膠組成物具有高異向性，因此，V型肋帶B之彎曲所導致的能量損耗少，故能夠進行高效率的動力傳遞。而且，由於有機短纖維47在V側面410上露出，因此V側面410之摩擦係數降低，由此能夠抑制V側面410與皮帶輪之間的摩擦所導致的異音發生，並且在從皮帶輪將雙面附齒V型皮帶C推出時，雙面附齒V型皮帶C能夠滑順地從皮帶輪脫離。
圖13(a)及圖13(b)顯示使用了第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C的、機車等之變速裝置50。
該變速裝置50具備配置為旋轉軸相互平行之驅動皮帶輪51及從動皮帶輪52、以及繞掛在該等驅動皮帶輪51及從動皮帶輪52之間的雙面附齒V型皮帶C。
驅動皮帶輪51具有無法沿著軸向移動之固定槽輪51a以及能夠沿著軸向移動之可動槽輪51b，從動皮帶輪52具有無法沿著軸向移動之固定槽輪52a以及能夠沿著軸向移動之可動槽輪52b，並且該等固定槽輪51a與可動槽輪51b之間、以及該等固定槽輪52a與可動槽輪52b之間形成有V槽53，可動槽輪51b、52b朝著靠近固定槽輪51a、52a之方向移動，從而皮帶輪直徑(皮帶輪節線L1、L2的直徑)變大，反之，可動槽輪51b、52b朝著遠離固定槽輪51a、52a之方向移動，從而皮帶輪直徑變小，由此，皮帶輪直徑構成為可改變。雙面附齒V型皮帶C以嵌入到驅動皮帶輪51之V槽53和從動皮帶輪52之V槽53內的方式繞掛在驅動皮帶輪51及從動皮帶輪52上。此外，V槽53之V角度較佳為略小於雙面附齒V型皮帶C之V角度。
根據以上機構，該變速裝置50構成為：藉由改變驅動皮帶輪51之皮帶輪直徑與從動皮帶輪52之皮帶輪直徑的比，從而經由雙面附齒V型皮帶C來改變驅動皮帶輪51之驅動力的轉速並傳遞給從動皮帶輪52。
接著，根據圖14~18說明第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C的製造方法之一例。
-配件準備製程-
在配件準備製程中，與第一實施方式同樣地，製備在橡膠成分中分散有奈米纖維46及有機短纖維47之未交聯橡膠組成物的混練物(混練物製備步驟)，並藉由將該製備得到的未交聯橡膠組成物的混練物壓延而製作出用於形成構成V側面410之壓縮橡膠層41的未交聯橡膠組成物片材(壓延步驟)，該未交聯橡膠組成物的混練物係藉由進行將橡膠成分以及複合材料在該複合材料的熱塑性樹脂之熔點或軟化溫度以上之溫度下混練之操作，而且進行添加纖維直徑為10μm以上的有機短纖維47並混練之操作而製備出來的，該複合材料具有由熱塑性樹脂構成的海和由有機纖維之奈米纖維46的集束體構成的複數個島這樣的海島構造，該奈米纖維46的纖維直徑為300~1000nm。
在配件準備製程中，還同樣地製作用於形成黏合橡膠層42之未交聯橡膠組成物片材、以及用於形成拉伸橡膠層43之未交聯橡膠組成物片材。此外，對做為底面補強布44之布材及做為芯線45之線材分別進行規定之黏合處理。
-成形交聯製程-
在成形交聯製程(成形交聯步驟)中，首先，如圖14(a)所示，將做為底面補強布44之布材44’以及用於形成壓縮橡膠層41之未交聯橡膠組成物片材41’依序卷繞層疊在第一圓筒模具311之外周面上，在該 第一圓筒模具311之外周面上形成有沿著軸向延伸之下齒形成槽311a，該下齒形成槽311a係在該第一圓筒模具311之圓周方向上相連地設置的，由此，成形出下齒成形體411’。此時，較理想的是沿著形成有下齒形成槽311a之第一圓筒模具311的外周面設置布材44’。另外，以用於形成壓縮橡膠層41之未交聯橡膠組成物片材41’的紋理方向成為第一圓筒模具311之軸向的方式，亦即以用於形成壓縮橡膠層41之未交聯橡膠組成物片材41’的紋理方向成為皮帶寬度方向之方式來配置用於形成壓縮橡膠層41之未交聯橡膠組成物片材41’。
接著，如圖14(b)所示，將內周面呈平滑狀之第一橡膠套321套在第一圓筒模具311上的下齒成形體411’上，再將其置入硫化器內且使硫化器密閉，並往硫化器內填充高溫且高壓之蒸氣，在該狀態下保持規定時間。此時，未交聯橡膠組成物片材41’流動而被壓入下齒形成槽311a內，並且未交聯橡膠組成物片材41’進行了一半左右的交聯反應而與布材44’複合化，如圖15(a)所示，成型得到在內周側形成有下齒之圓筒狀下齒複合體412’。下齒複合體412’之成型溫度例如為100~120℃，成型壓力例如為0.5~2.0MPa，成型時間例如為5~15分。
接著，從硫化器內排出蒸氣而解除密閉後，取出第一圓筒模具311並卸下第一橡膠套321進行冷却，如圖15(b)所示，以刀具切削成型在第一圓筒模具311上之下齒複合體412’的背面部來調整厚度。
接著，使下齒複合體412’脫離第一圓筒模具311後，如圖16(a)所示，將其從外部嵌入到第二圓筒模具312上。與第一圓筒模具311同樣地，在該第二圓筒模具312之外周面上形成有沿著軸向延伸之下齒嵌合槽312a，該下齒嵌合槽312a係沿著周向相連地設置的。此時，以下齒複合體412’之內周側的下齒嵌入第二圓筒模具312之下齒嵌合槽312a內的方式設置下齒複合體412’。
接著，如圖16(b)所示，將用於形成黏合橡膠層42之未交聯橡膠組成物片材42’卷繞層疊在第二圓筒模具312上的下齒複合體412’上，然後將做為芯線45之線材45’相對於第二圓筒模具312螺旋狀地卷繞在用於形成黏合橡膠層42之該未交聯橡膠組成物片材42’上，之後再將用於形成黏合橡膠層42之未交聯橡膠組成物片材42’以及用於形成拉伸橡膠層43之未交聯橡膠組成物片材43’依序卷繞層疊在做為芯線45之該線材45’上，由此成形出皮帶成形體C’。此時，若與壓縮橡膠層41同樣地，使用含有奈米纖維46及有機短纖維47之材料做為用於形成黏合橡膠層42及/或拉伸橡膠層43之未交聯橡膠組成物片材42’、43’，則以用於形成黏合橡膠層42、拉伸橡膠層43之該未交聯橡膠組成物片材42’、43’的紋理方向成為第二圓筒模具312之軸向的方式，亦即以用於形成黏合橡膠層42、拉伸橡膠層43之該未交聯橡膠組成物片材42’、43’的紋理方向成為皮帶寬度方向之方式來配置用於形成黏合橡膠層42、拉伸橡膠層43之該未交聯橡膠組成物片材42’、43’。
接著，如圖16(c)所示，將第二橡膠套322套在皮帶成形體C’，再將其置入硫化器內且使硫化器密閉，並往硫化器內填充高溫且高壓之蒸氣，在該狀態下保持規定時間。在該第二橡膠套322之內周面上形成有沿著軸向延伸之上齒形成槽322a，該上齒形成槽322a係沿著圓周方向相連地設置的。此時，下齒複合體412’進行正式的交聯反應，與此同時，用於形成黏合橡膠層42之未交聯橡膠組成物片材42’進行交聯反應而與線材45’複合化，並且，用於形成拉伸橡膠層43之未交聯橡膠組成物片材43’流動而被壓入上齒形成槽322a內並且進行交聯反應，從而整體一體化，如圖17所示，最終成型得到圓筒狀皮帶胚塊S。皮帶胚塊S之成型溫度例如為160~180℃，成型壓力例如為0.5~2.0MPa，成型時間例如為10~60分鐘。
-研磨、完工製程-
從硫化器內排出蒸氣而解除密閉後，取出第二圓筒模具312並卸下第二橡膠套322進行冷却，使皮帶胚塊S脫離第二圓筒模具312。
接著，如圖18(a)所示，將皮帶胚塊S切割成規定寬度之後，如圖18(b)所示，以刀具切斷兩側面而形成V側面410，並且研磨該V側面410之表面使該V側面410之表面平坦化，由此得到第二實施方式之雙面附齒V型皮帶C。
(其他實施方式)
在第一實施方式中顯示了V型肋帶B，而在第二實施方式中顯示了雙面附齒V型皮帶C，但本發明不特別侷限於此，也可以是如圖19所示的標準的切邊式V型皮帶D。
〔實施例〕
〔試驗評價1〕
(橡膠組成物)
製作了以下實施例1~5和比較例1~5以及參考例之橡膠組成物。在表1亦顯示了各實施例、比較例以及參考例的詳細組成。
<實施例1>
向班布里混練機中投入做為橡膠成分之EPDM(Dow Chemical公司製造之EPDM；商品名：Nordel IP 4640)，並且相對於該橡膠成分100質量份投入碳黑(TOKAI CARBON公司製造之FEF商品名：SEAST SO)65質量份、加工油(Sun Oil公司製造、商品名：SUNPAR 2280)10質量份、做為加工助劑之硬脂酸(新日本理化公司製造、商品名：STEARIC ACID 50S)1質量份、做為硫化加速助劑之氧化鋅(SAKAI CHEMICAL公司製造、商品名：Zinc Oxide No.3)5質量份、以及抗老化劑(大內新興化學興業公司製造、商品名：Nocrac MB)2質量份，進行混 練後，相對於橡膠成分100質量份投入複合材料A(帝人公司製造之聚乙烯樹脂-PET奈米纖維複合材料)7.1質量份，在比複合材料A中所含的聚乙烯樹脂之熔點還高的135℃之溫度下再進行了混練。
接著，從班布里混練機中排出未交聯橡膠組成物之塊狀混練物並暫且使其冷却之後，將其投入到班布里混練機內，並且，相對於橡膠成分100質量份投入6,6-尼龍短纖維(帝人公司製造、商品名：CFN3000，纖維直徑：26μm，纖維長度：3mm，長度直徑比：115)10質量份、做為交聯劑之有機過氧化物(日本油脂公司製造、商品名：PERCUMYL D(雙異苯丙基過氧化物))3質量份、以及做為共交聯劑之乙二醇二甲基丙烯酸酯(三新化學工業公司製造、商品名：SAN-ESTER EG)2質量份，進行了混練。
然後，從班布里混練機中排出未交聯橡膠組成物之塊狀混練物，以壓延輥將其壓延而製作了厚度為0.6~0.7mm之實施例1的未交聯橡膠組成物片材。
複合材料A具有海島構造，該海島構造具有熔點為130℃之聚乙烯樹脂的海、以及由纖維直徑為840nm之700根聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維的奈米纖維之集束體所形成的700個島，複合材料A中的聚乙烯樹脂之含量為30質量%，而奈米纖維之含量為70質量%，複合材料A之外徑為28μm，長度為1mm，長度直徑比為35.7。因此，複合材料A中所含的奈米纖維之長度直徑比為1190。相對於橡膠成分100質量份，實施例1之橡膠組成物中的聚乙烯樹脂及奈米纖維之含量分別為2.1質量份及5質量份。
在實施例1之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為2.01體積%，有機短纖維之體積分率為4.74體積%，奈米纖維及有機短纖維之總體積分率為6.75體積%。
<實施例2>
製作了做為實施例2之未交聯的橡膠組成物片材。除了相對於橡膠成分100質量份摻混了複合材料B(帝人公司製造之聚乙烯樹脂-PET奈米纖維複合材料)7.1質量份來取代複合材料A以外，實施例2之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
複合材料B具有海島構造，該海島構造具有熔點為130℃之聚乙烯樹脂的海、以及由纖維直徑為400nm之700根聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維的奈米纖維之集束體所形成的700個島，複合材料B中的聚乙烯樹脂之含量為30質量%，而奈米纖維之含量為70質量%，複合材料B之外徑為14μm，長度為1mm，長度直徑比為71.4。因此，複合材料B中所含的奈米纖維之長度直徑比為2500。相對於橡膠成分100質量份，實施例2之橡膠組成物中的聚乙烯樹脂及奈米纖維之含量分別為2.1質量份及5質量份。
在實施例2之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為2.01體積%，有機短纖維之體積分率為4.74體積%，奈米纖維及有機短纖維之總體積分率為6.75體積%。
<實施例3>
製作了做為實施例3之未交聯的橡膠組成物片材。除了相對於橡膠成分100質量份摻混了聚對苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(帝人公司製造、商品名：CFT3000，纖維直徑：16μm，纖維長度：3mm，長度直徑比：188)10質量份來取代6,6-尼龍短纖維之外，實施例3之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
在實施例3之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為2.02體積%，有機短纖維之體積分率為4.04體積%，奈米纖維及有機短纖維之總體積分率為6.06體積%。
<實施例4>
製作了做為實施例4之未交聯的橡膠組成物片材。除了相對於橡膠成分100質量份摻混了與在實施例3中使用之短纖維相同的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維10質量份來取代6,6-尼龍短纖維以外，實施例4之未交聯的橡膠組成物片材與實施例2之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
在實施例4之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為2.02體積%，有機短纖維之體積分率為4.04體積%，奈米纖維及有機短纖維之總體積分率為6.06體積%。
<實施例5>
製作了做為實施例5之未交聯的橡膠組成物片材。除了相對於橡膠成分100質量份摻混了對位芳香族聚醯胺短纖維(帝人公司製造、商品名：Technora，纖維直徑：12.3μm，纖維長度：3mm，長度直徑比：244)12質量份來取代6,6-尼龍短纖維，並且相對於橡膠成分100質量份使複合材料A之含量為14.3質量份以外，實施例5之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
相對於橡膠成分100質量份，實施例5之橡膠組成物中的聚乙烯樹脂及奈米纖維之含量分別為4.3質量份及10質量份。
在實施例5之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為3.90體積%，有機短纖維之體積分率為4.52體積%，奈米纖維及有機短纖維之總體積分率為8.42體積%。
<比較例1>
製作了做為比較例1之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混複合材料A，並且相對於橡膠成分100質量份使6,6-尼龍短纖維之含量為25質量份以外，比較例1之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
在比較例1之橡膠組成物中，有機短纖維之體積分率為11.40體積%。
<比較例2>
製作了做為比較例2之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混複合材料A，並且相對於橡膠成分100質量份使聚對苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維之含量為25質量份以外，比較例2之未交聯的橡膠組成物片材與實施例3之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
在比較例2之橡膠組成物中，有機短纖維之體積分率為9.83體積%。
<比較例3>
製作了做為比較例3之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混6,6-尼龍短纖維，並且相對於橡膠成分100質量份使複合材料A之含量為14.3質量份以外，比較例3之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
相對於橡膠成分100質量份，比較例3之橡膠組成物中的聚乙烯樹脂及奈米纖維之含量分別為4.3質量份及10質量份。
在比較例3之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為4.08體積%。
<比較例4>
製作了做為比較例4之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混6,6-尼龍短纖維，並且相對於橡膠成分100質量份使複合材料B之含 量為14.3質量份以外，比較例4之未交聯的橡膠組成物片材與實施例2之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
相對於橡膠成分100質量份，比較例4之橡膠組成物中的聚乙烯樹脂及奈米纖維之含量分別為4.3質量份及10質量份。
在比較例4之橡膠組成物中，奈米纖維之體積分率為4.08體積%。
<比較例5>
製作了做為比較例5之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混複合材料A，並且相對於橡膠成分100質量份使對位芳香族聚醯胺短纖維之含量為20質量份以外，比較例5之未交聯的橡膠組成物片材與實施例5之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
在比較例5之橡膠組成物中，有機短纖維之體積分率為7.78體積%。
<參考例>
製作了做為參考例之未交聯的橡膠組成物片材。除了不摻混複合材料和有機短纖維以外，參考例之未交聯的橡膠組成物片材與實施例1~5以及比較例1~5之未交聯的橡膠組成物片材具有相同組成。
(試驗評價方法)
分別對實施例1~5和比較例1~5以及參考例製作了藉由壓製成形(press forming)進行了交聯之橡膠組成物的試片，並實施了下述試驗。
<橡膠硬度評價試驗>
根據JIS K6253利用A型硬度計測量了橡膠硬度。
<拉伸特性評價試驗>
根據JIS K6251分別對紋理方向及反紋理方向進行了拉伸試驗。而且，對紋理方向測量了抗拉强度(TB)、斷裂伸長率(EB)、以及伸長率為10%時的拉伸應力(M10)。對反紋理方向測量了抗拉强度(TB)、斷裂伸長率(EB)、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)、以及伸長率為50%時的拉伸應力(M50)。此外，求出了紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)相對於反紋理方向上的、伸長率為10%時的拉伸應力(M10)的比。
<動態黏彈性特性評價試驗>
根據JIS K6394，對於紋理方向，以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量了儲存彈性係數(E’)及損失係數(tanδ)。對於反紋理方向，在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量了儲存彈性係數(E’)及損失係數(tanδ)。此外，求出了紋理方向上的儲存彈性係數(E’)相對於反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)的比。需要說明的是，測量係使用RHEOLOGY公司的黏彈性試驗機進行的。
<耐磨損特性、摩擦係數評價試驗>
使用銷盤型(pin on disk)摩擦磨損試驗機，以與邊長為5mm之方形試片的紋理方向正交的面做為滑動面，使該滑動面抵接於溫 度調節至100℃後的S45C製盤狀配對材料之表面且使與紋理方向及反紋理方向正交之方向成為滑動方向，並從上方施加19.6N之荷重於試片，使配對材料以80rpm之轉速旋轉(滑動速度：15.072m/min)，測量了24小時後的磨損體積。進行兩次該試驗，以其平均值做為磨損體積之數據。
此外，以與邊長為5mm之方形試片的紋理方向正交的面做為滑動面，使該滑動面在室温(23℃)下抵接於S45C製盤狀配對材料之表面且使與紋理方向及反紋理方向正交之方向成為滑動方向，並從上方施加19.6N之荷重於試片，使配對材料以80rpm之轉速旋轉(滑動速度：15.072m/min)，測量試片之摩擦係數。
<抗彎曲疲勞性評價試驗>
根據JIS K6260，使用de Mattia式彎曲試驗機，在衝程為20mm且毎分鐘之彎曲次數為300次之條件下反覆地使以反紋理方向做為長度方向之試片彎曲，測量了直到斷裂為止的彎曲次數。進行兩次該試驗，以其平均值做為直到斷裂為止的彎曲次數之數據。
(試驗評價結果)
表2顯示了試驗結果。
根據該些結果，能夠得知：摻混了奈米纖維及有機短纖維之實施例1~4與未摻混奈米纖維而僅摻混了有機短纖維之比較例1、2相比，就摩擦係數來說，實施例1~4與比較例1、2之數據為同等程度之值，但實施例1~4之紋理方向上的儲存彈性係數(E’)相對於反紋理方向上的儲存彈性係數(E’)的比較大，實施例1~4具有較高的異向性。
此外，能夠得知：摻混了奈米纖維及有機短纖維之實施例1~4與未摻混有機短纖維而僅摻混了奈米纖維之比較例3、4相比，就異向性及抗彎曲疲勞性來說，實施例1~4與比較例3、4之數據為同等程度之值，但實施例1~4的摩擦係數較低。
再者，能夠得知：儘管摻混了奈米纖維及對位芳香族聚醯胺短纖維之實施例5在紋理方向及反紋理方向上均為高彈性且具有高異向性，但是具有比較良好的抗彎曲疲勞性。另一方面，可以得知：未摻混有奈米纖維而僅摻混有對位芳香族聚醯胺短纖維之比較例5在紋理方向及反紋理方向上均為高彈性且具有高異向性，但是抗彎曲疲勞性不佳。
需要說明的是，以掃描型電子顯微鏡(SEM)分別對實施例1~5之拉伸試驗後的試片觀察其斷裂面，確認得知奈米纖維不是凝聚在一起，而是分散開來的。
〔試驗評價2〕
(V型肋帶)
通過與上述第一實施方式同樣的方法，分別使用實施例1~4及比較例1~4之橡膠組成物製作了V型肋帶，在該V型肋帶中，以紋理方向成為皮帶寬度方向之方式形成了壓縮橡膠層。
需要說明的是，使用了EPDM製成之橡膠組成物做為黏合橡膠層，使用了聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維/棉混紡帆布製成之厚度0.7mm的織布做為背面補強布，使用了聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維製 成之外徑為1.1mm的撚紗做為芯線。V型肋帶之皮帶長度為1400mm，皮帶寬度為2.2mm，皮帶厚度為4.5mm，V型肋數為3個。
(試驗評價方法)
<抗彎曲疲勞性評價試驗>
圖20(a)顯示抗彎曲疲勞性評價試驗用之皮帶運行試驗機60的皮帶輪布置方式。
該皮帶運行試驗機60由下述皮帶輪構成，即：皮帶輪直徑為φ60mm之驅動皮帶輪61；設置在該驅動皮帶輪61之上方的、皮帶輪直徑為φ60mm之第一從動皮帶輪621；設置在驅動皮帶輪61及第一從動皮帶輪621之中間部位的右方、皮帶輪直徑為φ60mm之第二從動皮帶輪622；設置在驅動皮帶輪61及第一從動皮帶輪621之中間部位的右側且上下分隔開來、各自的皮帶輪直徑為φ50mm之一對惰輪63。驅動皮帶輪61以及第一從動皮帶輪621和第二從動皮帶輪622為肋帶輪，惰輪63為平帶輪。為了能夠對繞掛的V型肋帶B施加固定載荷DW，第一從動皮帶輪621設置為能夠沿著上下方向移動。需要說明的是，在該皮帶運行試驗機60中，藉由使V型肋帶B朝該V型肋帶B之背面側彎曲來加大在V型肋頂端發生的應變而使彎曲疲勞加速。
將V型肋帶B繞掛在上述皮帶運行試驗機60上，使皮帶內周側與驅動皮帶輪61以及第一從動皮帶輪621和第二從動皮帶輪622接觸，並且皮帶外周側與惰輪63接觸，而且，由第一從動皮帶輪621朝上方施加荷重，使V型肋帶B負荷了588N的固定載荷DW。然後，在70℃之溫度環境下，使驅動皮帶輪61以5100rpm之轉速旋轉而使V型肋帶B運行，並定期地停止V型肋帶B之運行，以目測來確認壓縮橡膠層是否發生龜裂，當確認到龜裂發生時就使試驗結束，以直到試驗結束為止的運行時間做為龜裂發生壽命。V型肋帶B之運行時間設定為最長500小時。
<皮帶運行時異音之評價試驗>
圖20(b)顯示皮帶運行時異音之評價試驗用皮帶運行試驗機70的皮帶輪布置方式。
該皮帶運行試驗機由下述皮帶輪構成，即：皮帶輪直徑為φ80mm之驅動皮帶輪71；設置在該驅動皮帶輪71之右方、皮帶輪直徑為φ130mm之第一從動皮帶輪721；設置在驅動皮帶輪71及第一從動皮帶輪721之中間部上方、皮帶輪直徑為φ60mm之第二從動皮帶輪722；設置在驅動皮帶輪71及第一從動皮帶輪721之中間部、皮帶輪直徑為φ80mm之惰輪73。驅動皮帶輪71以及第一從動皮帶輪721和第二從動皮帶輪722為肋帶輪，惰輪73為平帶輪。為了能夠對繞掛的V型肋帶B施加固定載荷DW，第二從動皮帶輪722設置為能夠沿著上下方向移動。
將V型肋帶B繞掛在上述皮帶運行試驗機70上，使皮帶內周側與驅動皮帶輪71以及第一從動皮帶輪721和第二從動皮帶輪722接觸，並且使皮帶外周側與惰輪73接觸，而且，使第一從動皮帶輪721相對於驅動皮帶輪71產生1.5°之定位誤差(misalignment)，並由第二從動皮帶輪722朝上方施加荷重，使V型肋帶B負荷了267N的固定載荷DW。然後，在常溫之溫度環境下，使驅動皮帶輪71以750rpm之轉速旋轉而使V型肋帶B運行，利用噴霧器對第二從動皮帶輪722澆注水10次，對此時是否有異音發生進行了感官評價。
(試驗評價結果)
表3顯示試驗結果。
就龜裂發生壽命來說，比較例1為150小時，比較例2為130小時，而在這之外的實施例1~4以及比較例3和比較例4在運行500小時後也沒有確認到龜裂之發生。
在比較例3及比較例4確認到了異音之發生，但在這之外的實施例1~4以及比較例1和比較例2沒有確認到異音之發生。
根據這些結果，能夠得知：比起使用未摻混奈米纖維而僅摻混了有機短纖維之比較例1及比較例2的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶，使用摻混了奈米纖維及有機短纖維之實施例1~4的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶的抗彎曲疲勞性較佳；比起使用未摻混有機短纖維而僅摻混了奈米纖維之比較例3及比較例4的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶，使用摻混了奈米纖維及有機短纖維之實施例1~4的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶的異音抑制性能較佳。
〔試驗評價3〕
(雙面附齒V型皮帶)
通過與上述第二實施方式同様的方法，分別使用實施例5及比較例5之橡膠組成物製作了雙面附齒V型皮帶，在該雙面附齒V型皮帶中，以紋理方向成為皮帶寬度方向之方式形成了壓縮橡膠層。
需要說明的是，使用了EPDM製成之橡膠組成物做為黏合橡膠層及拉伸橡膠層，使用了6,6尼龍纖維製之厚度1.0mm的織布做為補強布，使用了對位芳香族聚醯胺纖維製成之外徑為0.7mm的撚紗做為芯線。雙面附齒V型皮帶之皮帶長度為820mm，皮帶外周側之皮帶寬度為28.6mm，皮帶厚度為14.5mm，橫向剖面形狀中的V角度為30°，下齒之周節(circular pitch)為9.5mm，下齒之高度為7.3mm，上齒之周節為8.0mm，上齒之高度為3.3mm，從芯線中心到下齒間之槽底為止的厚度為2.0mm，從芯線中心到上齒間之槽底為止的厚度為1.9mm。
(試驗評價方法)
圖21顯示雙面附齒V型皮帶C用的皮帶運行試驗機80。
該皮帶運行試驗機80具有在同一個面上橫向地設置著的驅動皮帶輪81及從動皮帶輪82，驅動皮帶輪81及從動皮帶輪82係V槽皮帶輪。驅動皮帶輪81安裝在驅動軸831的一端。驅動軸831的另一端安裝有皮帶輪841，皮帶b1繞掛在該皮帶輪841和安裝在驅動馬達851之馬達軸851a上的皮帶輪861上。驅動馬達851之動力經由皮帶b1傳遞製驅動軸831，從而驅動皮帶輪81旋轉。在驅動軸831上設有扭矩計871。從動皮帶輪82安裝在從動軸832的一端。在從動軸832的另一端上安裝有皮帶輪842，皮帶b2繞掛在該皮帶輪842和安裝在負載裝置852之軸852a上的皮帶輪862上。負載裝置852之負載經由皮帶b2傳遞至從動軸832。在從動軸832上設有扭矩計872。驅動馬達851等驅動系統設置在移動台881上，藉由移動該移動台881，能夠對做為試片之雙面附齒V型皮帶C施加規定荷重。能夠利用測力計891檢測出該荷重。
<傳動能力、傳動效率評價試驗>
圖22(a)顯示進行傳動能力、傳動效率評價試驗時的皮帶輪布置方式。
在傳動能力、傳動效率試驗中，使用了皮帶輪直徑68mm之驅動皮帶輪81、以及皮帶輪直徑158mm之從動皮帶輪82。將雙面附齒V型皮帶C繞掛在該等驅動皮帶輪81及從動皮帶輪82上，對從動皮帶輪82施加了軸荷重，使驅動皮帶輪81以2000rpm進行旋轉而使雙面附齒V型皮帶C運行。
此時，在588~2452N之範圍內改變軸荷重，在各軸荷重下測量驅動皮帶輪81及從動皮帶輪82之轉速，並隨著時間的經過測量了改變從動側傳遞扭矩時的表觀上的打滑率(包含因皮帶之變形而導致皮帶 往皮帶輪內側掉落之情況所引起的打滑、以及因皮帶之伸長所引起的打滑)。然後，由從動側傳遞扭矩、理論驅動皮帶輪直徑(假設芯線中心位置處之皮帶寬度(帶節寬)不會發生變化，則具有與該皮帶寬度相同的皮帶輪寬度之位置處的皮帶輪直徑即係該理論驅動皮帶輪直徑)、以及布置方式(layout)求出了打滑率為4%時的、由下式所定義之ST值。
此外，求出在各軸荷重下的、打滑率為4%時的ST值(以下稱為“4%ST值”。)，根據該軸荷重與4%ST值之間的關係，將4%ST值之極大值做為傳動能力(雙面附齒V型皮帶C之每單位卷繞長度所能夠傳動的力)之指標。
而且，根據下式，求出了使驅動側輸入扭矩為5N‧m且使軸荷重為196N時的傳動效率，並且求出了使驅動側輸入扭矩為20N‧m且使軸荷重為784N時的傳動效率。
<高速耐久性評價試驗>
圖22(b)顯示進行高速耐久性評價試驗時的皮帶輪布置方式。
在高速耐久試驗中，使用皮帶輪直徑128mm之驅動皮帶輪81、以及皮帶輪直徑105mm之從動皮帶輪82，將雙面附齒V型皮帶C繞掛在該等驅動皮帶輪81及從動皮帶輪82上，對從動皮帶輪82施加了朝向側方的686N之軸荷重。然後，在120℃之溫度環境下，使輸入扭矩為20N‧m且使驅動皮帶輪81以6000rpm進行旋轉而使雙面附齒V型皮帶C運行，並且，定期地停止V型肋帶B之運行，以目測來確認壓縮橡膠層是否發生龜裂，當確認到龜裂發生時就使試驗結束，以直到試驗結束為止的運行時間做為高速耐久壽命。雙面附齒V型皮帶C之運行時間設定為最長1000小時。
(試驗評價結果)
表4顯示試驗結果。
實施例5之傳動能力(4%ST值之極大值)為8200N/m，而比較例5之傳動能力(4%ST值之極大值)為8100N/m。
當輸入扭矩為5N‧m且軸荷重為196N時，實施例5之傳動效率為75%，比較例5之傳動效率為70%，而當輸入扭矩為20N‧m且軸荷重為784N時，實施例5之傳動效率為89%且比較例5之傳動效率為88%。
就高速耐久性來說，實施例5在運行了1000小時後也未確認到龜裂之發生，而比較例5在650小時後，在下齒間之槽底處確認到了龜裂之發生。
根據這些結果，能夠得知：不管是使用摻混有奈米纖維及對位芳香族聚醯胺短纖維之實施例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶，或者是使用未摻混奈米纖維而僅摻混了對位芳香族聚醯胺短纖維之比較例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶，就傳動能力來說未確認到有差別，然而就傳動效率、特別是在低扭矩下的傳動效率來說，使用實施例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶優於使用比較例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶。此外，能夠得知：就高速耐久性來說，也是使用實施例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶明顯優於使用比較例5的橡膠組成物做為壓縮橡膠層之V型肋帶。
〔產業上的可利用性〕
本發明對V型皮帶及該V型皮帶之製造方法係有用的。

Claims (14)

  1. 一種V型皮帶，其係具備以橡膠組成物形成的皮帶本體、及設置於前述皮帶本兩側之V側面的V型皮帶，其中，前述橡膠組成物中係含有聚對苯二甲酸乙二酯纖維之奈米纖維、以及有機短纖維，該奈米纖維之纖維直徑為300~1000nm，該有機短纖維的纖維直徑為10μm以上，該奈米纖維及該有機短纖維係沿著皮帶寬度方向配向，前述橡膠組成物之皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數相對於前述橡膠組成物之皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上，該皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的，該皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
  2. 如請求項1所記載之V型皮帶，其中構成V型側面部分為以橡膠組成物所形成；在該V型皮帶中，前述橡膠組成物中係含有：纖維直徑為300~900nm的聚對苯二甲酸乙二酯纖維之奈米纖維、及纖維直徑為10μm以上之有機短纖維，該奈米纖維及該有機短纖維係配向成沿著皮帶寬度方向；前述橡膠組成物之皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數相對於前述橡膠組成物之皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數的比為5以上10以下，該皮帶寬度方向亦即紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，以負荷了應變為1%時之荷重的1.3倍荷重下的應變做為平均應變，並在應變幅度0.1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下 利用拉伸方式測量得到的，該皮帶長度方向亦即反紋理方向上的儲存彈性係數係根據JIS K6394，在平均應變5%、應變幅度1%、頻率10Hz以及試驗溫度100℃之條件下利用拉伸方式測量得到的。
  3. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中：相對於橡膠成分100質量份，前述橡膠組成物中的前述奈米纖維及前述有機短纖維之總質量含量為1.0~25.0質量份。
  4. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述橡膠組成物中的前述奈米纖維之質量含量小於等於前述有機短纖維之質量含量。
  5. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述橡膠組成物中的前述奈米纖維及前述有機短纖維之總體積分率為5~8體積%。
  6. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述橡膠組成物中的前述奈米纖維之體積分率小於等於前述有機短纖維之體積分率。
  7. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述奈米纖維之纖維長度為0.3~5mm，且纖維長度相對於纖維直徑之比為500~10000。
  8. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述有機短纖維之纖維長度為1.5~10mm，且纖維長度相對於纖維直徑之比為100~500。
  9. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述有機短纖維係6,6-尼龍短纖維或對位芳香族聚醯胺短纖維。
  10. 如請求項9所記載之V型皮帶，其中前述奈米纖維係聚對苯二甲酸乙二酯纖維的奈米纖維。
  11. 如請求項1或2所記載之V型皮帶，其中前述橡膠成分係乙烯-α-烯烴彈性體。
  12. 一種V型皮帶的製造方法，其係用於製造如請求項1或2之V型皮帶的方法，而且該製造方法包括混練物製備步驟、壓延步驟以及成形交聯步驟，其中 前述混練物製備步驟包括將橡膠成分以及複合材料在該複合材料的熱塑性樹脂之熔點或軟化溫度以上之溫度下混練之操作，該複合材料具有由前述熱塑性樹脂構成的海和由有機纖維之奈米纖維的集束體構成的複數個島這樣的海島構造，該奈米纖維的纖維直徑為300~1000nm，在該混練物製備步驟中，製備在前述橡膠成分中分散有前述奈米纖維以及纖維直徑為10μm以上的有機短纖維之未交聯橡膠組成物的混練物，在前述壓延步驟中，藉由將在前述混練物製備步驟中製備得到的未交聯橡膠組成物的混練物壓延而製作出用於形成構成前述V側面之部分的未交聯橡膠組成物片材，在前述成形交聯步驟中，以在前述壓延步驟中製作出的未交聯橡膠組成物片材的紋理方向成為皮帶寬度方向之方式來配置該未交聯橡膠組成物片材而成形出皮帶成形體之後，使該未交聯橡膠組成物片材交聯。
  13. 如請求項12所記載之V型皮帶的製造方法，其中前述複合材料係將複合纖維切斷成桿狀而得到的，在該複合纖維中，前述奈米纖維相互獨立且並列地以島狀存在於前述熱塑性樹脂之海聚合物中。
  14. 如請求項12或13所記載之V型皮帶的製造方法，其中前述橡膠成分係乙烯-α-烯烴彈性體，且前述複合材料之熱塑性樹脂係聚乙烯樹脂。
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