TWI669456B - V肋型皮帶及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於包含撚合繩的V肋型皮帶，上述撚合繩係4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上、且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低之低模數纖維混撚而成者。

Description

V肋型皮帶及其製造方法
本發明係關於包含芳香族聚醯胺纖維與低模數纖維混撚而成之撚合繩作為芯線的V肋型皮帶及其製造方法。
近來來，隨著汽車燃料效率法規之加強，作為發動機之燃料效率改善對策之一的搭載有怠速停止機構之車輛不斷增加。而且，於從怠速停止狀態之發動機再啟動中，自交流發電機經由輔助驅動皮帶而驅動曲軸之皮帶式ISG(Integrated Starter Generator，一體式起動發電機)驅動正得到普及。於皮帶式ISG驅動中，與未搭載ISG之通常之發動機相比而言，於皮帶中產生較高之動態張力。例如，於未搭載ISG之情形時，於皮帶中所產生之動態張力為250 N/Rib左右之情形時，於搭載有皮帶式ISG驅動之情形時，於皮帶中產生350 N/Rib左右之動態張力。因此，對於搭載有皮帶式ISG驅動之發動機中所使用之輔助驅動用V肋型皮帶，為了於產生較高動態張力之情形時亦可將皮帶之伸長率保持得較小，要求其拉伸彈性模數高。因此，可適宜使用包含芳香族聚醯胺纖維等伸長率小且彈性模數高之纖維的芯線。又，由於動態張力高，因此對於耐發聲性或耐久性亦要求非常高之水準，可適宜使用肋表面(摩擦傳動面)由布帛被覆之構成。
肋表面由布帛被覆之V肋型皮帶可藉由通常之塑模賦形工法而製造。然而，於塑模賦形工法中，必須使包含芯線之皮帶之構成材料之積層體向外周方向擴張，因此變得難以應用伸長率小之芯線。若芯線之伸長率小，則產生如下之異常：積層體無法充分擴張而造成肋形狀變得不良，芯線之間距(芯線之皮帶寬度方向之排列)混亂，或芯線損傷，從而造成傳動皮帶之拉伸強度或耐久性降低。作為其對策，於日本專利特開2008-100365號公報(專利文獻1)中揭示了使用如下撚紗繩而製造傳動皮帶之方法，所述撚紗繩係對芳香族聚醯胺纖維與中間伸長率比較大之纖維進行混撚而成者。於該文獻中記載了：藉由對剛性之芳香族聚醯胺纖維混撚聚酯纖維或聚醯胺等中間伸長率比較大之纖維，可製造即便於塑模賦形工法中之擠壓成形中，亦可抑制芯線之間距不良或芯線損傷之產生，且於發動機之負荷變動大的驅動裝置中亦可使用的高模數之傳動皮帶。
然而，於該傳動皮帶中亦存在皮帶製造時之撚紗繩之伸長率或皮帶之耐久性並不充分之情形，需要進行改善。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-100365號公報(請求項1、段落[0017]、[0027])
[發明所欲解決之問題]
本發明之目的在於提供於藉由塑模賦形工法製造時可抑制芯線間距之混亂或損傷且即便於動態張力高之用途中使用耐發聲性或耐久性亦優異之V肋型皮帶及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明者等人為了達成上述課題而進行了銳意研究，結果發現如下技術而完成本發明：作為用以形成V肋型皮帶之芯線的撚合繩，將4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上、且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低的低模數纖維混撚，因此V肋型皮帶於藉由塑模賦形工法而製造時可抑制芯線之間距混亂或損傷，且即便於動態張力高之用途中使用亦可維持耐發聲性或耐久性。
亦即，本發明之V肋型皮帶包含4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低之低模數纖維混撚而成之撚合繩。上述低模數纖維之拉伸彈性模數可為20 GPa以下。上述高伸長率芳香族聚醯胺纖維之比例可於撚合繩中為60～95質量%。上述撚合繩係對複數根下撚紗進行上撚而成之撚合繩或對複數根無撚紗進行撚合而成之撚合繩，該撚合繩之下撚係數可為0～6、且上撚係數可為2～6。上述撚合繩可為順撚。於順撚之撚合繩中，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比可為4～8(尤其為5～7)，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數可為1以下。上述撚合繩可為合撚，且高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數可為2以上。本發明之V肋型皮帶之摩擦傳動面之至少一部分可由布帛被覆。本發明之V肋型皮帶可為安裝於搭載有皮帶式ISG驅動之發動機上的V肋型皮帶。
本發明亦包含如下之製造方法，其係上述V肋型皮帶的製造方法，且包含對上述撚合繩進行接著處理而製備芯線之芯線製備步驟，於上述芯線製備步驟中，於接著處理之熱處理時，以熱定型延伸率為3%以下進行熱延伸固定。 [發明之效果]
於本發明中，作為用以形成V肋型皮帶之芯線的撚合繩，將4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上、且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低之低模數纖維混撚，因此於藉由塑模賦形工法而製造時可抑制芯線之間距混亂或損傷，且即便於動態張力高之用途中使用亦可維持耐發聲性或耐久性。
[撚合繩] 本發明之V肋型皮帶包含4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上、且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低之低模數纖維混撚而成之撚合繩。於本發明中，由於包含拉伸彈性模數大之高伸長率芳香族聚醯胺纖維，因此即便於高負荷傳動中亦顯示出優異之耐久性。又，由於包含低模數纖維、且上述高伸長率芳香族聚醯胺纖維之中間伸長率比較大，因此於皮帶製造時可使包含芯線之皮帶之構成材料之積層體充分地向外周方向擴張，抑制芯線之間距混亂或損傷，皮帶之耐久性優異。至於低模數纖維之拉伸彈性模數，自確保伸長率之方面考慮，需要小到某種程度，例如為20 GPa以下。
(高伸長率芳香族聚醯胺纖維) 作為撚合繩中所含之一種原紗的高伸長率芳香族聚醯胺纖維，若4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上(例如0.8～3%)即可，較佳為0.9%以上(例如0.9～2%)、進而較佳為1%以上(例如1～1.5%)。若高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上述中間伸長率未達0.8%，則存在如下之虞：由於皮帶製造時向圓周方向擴張，芯線受損，耐久性降低。
再者，於本說明書及專利申請範圍中，中間伸長率表示4 cN/dtex荷重時之中間伸長率，可藉由依據JIS L1017(2002)之方法而測定。
至於高伸長率芳香族聚醯胺纖維之拉伸彈性模數，為了抑制使用時之皮帶伸長率，較佳為其較高，但若其過高，則存在上述中間伸長率變小之傾向，因此需要將其調整為適宜之範圍，其範圍若為50～100 GPa即可，較佳為50～90 GPa(例如60～90 GPa)、進而較佳為60～80 GPa(尤其是60～70 GPa)之程度。
再者，於本說明書及專利申請範圍中，拉伸彈性模數可藉由如下方法而測定：藉由JIS L1013(2010)中所記載之方法測定荷重-伸長率曲線，求出荷重1000 MPa以下之區域之平均斜率。
與低模數纖維混撚之高伸長率芳香族聚醯胺纖維自身可為撚紗(下撚紗)，亦可為無撚紗(纖維束)。高伸長率芳香族聚醯胺纖維自身之下撚係數可自0～6左右之範圍選擇，例如為0.1～5、較佳為0.3～4之程度。若下撚係數過大，則存在如下之虞：拉伸強度降低，皮帶伸長率變大而產生傳動不良，由於滑動而產生之發熱變大，耐久性降低。
特別是於撚合繩為順撚之情形時，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數可為3以下(尤其是1以下)，例如可為0.1～3、較佳可為0.2～1、進而較佳可為0.3～0.8(尤其是0.3～0.7)之程度。由於順撚而某種程度地擔保了耐彎曲疲勞性，因此自抑制伸長率之方面考慮，較佳為下撚係數小。
另一方面，於撚合繩為合撚之情形時，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數可為1.5以上(尤其是2以上)，例如可為1.5～6、較佳可為2～5.5、進而較佳可為3～5(尤其是3.5～4.5)之程度。構成自身與耐彎曲疲勞性優異之順撚不同，於設為合撚構成之情形時，較佳為使高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數變大。若使高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數變大，則即便在設為合撚構成之情形時亦可確保耐彎曲疲勞性，從而使耐久性提高。
再者，於本說明書及專利申請範圍中，下撚係數及上撚係數之各撚係數可基於下式而算出。
撚係數＝[撚數(次/m)×√總纖度(tex)]/960
作為原紗之高伸長率芳香族聚醯胺纖維通常為包含對位系芳香族聚醯胺纖維之對位系芳香族聚醯胺多絲紗。進而，對位系芳香族聚醯胺多絲紗若包含對位系芳香族聚醯胺纖維之單絲紗即可，亦可視需要包含其他纖維(聚酯纖維等)之單絲紗。對位系芳香族聚醯胺纖維之比例可為相對於單絲紗全體(多絲紗)而言為50質量%以上(尤其是80～100質量%)，通常情況下所有單絲紗包含對位系芳香族聚醯胺纖維。
多絲紗若包含複數根單絲紗即可，例如可包含100～5000根、較佳為300～2000根、進而較佳為600～1000根之程度的單絲紗。單絲紗之平均纖度例如可為0.8～10 dtex、較佳為0.8～5 dtex、進而較佳為1.1～1.7 dtex之程度。
作為原紗之高伸長率芳香族聚醯胺纖維可為單獨重複單元之對位系芳香族聚醯胺纖維(例如作為聚對伸苯基對苯二甲醯胺纖維之帝人(股)製造之「Towaron」或東麗杜邦(股)製造之「Kevlar」等)，亦可為包含複數種重複單元之共聚對位系芳香族聚醯胺纖維(例如作為聚對伸苯基對苯二甲醯胺與3,4'-氧基二伸苯基對苯二甲醯胺之共聚芳香族聚醯胺纖維的帝人(股)製造之「Technora」等)。
與低模數纖維混撚之高伸長率芳香族聚醯胺纖維(多絲紗自身)之根數並無特別限定，若為1根以上即可，例如為1～10根、較佳為2～5根、進而較佳為3～4根(尤其是3根)之程度。
高伸長率芳香族聚醯胺纖維之比例可為於撚合繩中為50～99質量%，例如可為60～95質量%、較佳可為60～90質量%、進而較佳可為70～90質量%(尤其是75～85質量%)之程度。若高伸長率芳香族聚醯胺纖維之構成比率過低，則存在如下之虞：皮帶之伸長率變大而產生傳動不良，或由於滑動所產生之發熱變大，從而耐久性降低。相反，若構成比率過高，則存在如下之虞：於製造皮帶時，無法使包含芯線之皮帶之構成材料之積層體充分向外周方向擴張，芯線之間距混亂，或芯線損傷而造成皮帶之耐久性降低。
與低模數纖維混撚之高伸長率芳香族聚醯胺纖維(於複數根之情形時，各高伸長率芳香族聚醯胺纖維)之纖度可選自500～3000 dtex之程度的範圍，例如可為600～2000 dtex、較佳可為700～1700 dtex、進而較佳可為800～1500 dtex(尤其是1000～1200 dtex)之程度。若纖度過小，則存在伸長率變大，壽命降低之虞，相反若過大，則存在由於耐彎曲疲勞性降低而造成壽命降低之虞。
(低模數纖維) 作為撚合繩中所含之其他原紗的低模數纖維，若具有比上述高伸長率芳香族聚醯胺纖維低的拉伸彈性模數即可，自可確保皮帶製造時之伸長率之方面考慮，較佳為其拉伸彈性模數較小。具體而言，低模數纖維之拉伸彈性模數例如可為20 GPa以下、較佳可為15 GPa以下(例如10 GPa以下)、進而較佳可為8 GPa以下(尤其是5 GPa以下)，例如為0.1～10 GPa(尤其是1～5 GPa)之程度。又，低模數纖維之拉伸彈性模數之下限值並無特別限定，例如較佳為0.1 GPa以上。
與高伸長率芳香族聚醯胺纖維混撚之低模數纖維自身可為撚紗(下撚紗)，亦可為無撚紗。低模數纖維自身之下撚係數可選自0～6之程度之範圍，例如為0.1～5、較佳為0.2～3、進而較佳為0.3～2(尤其是0.4～1)之程度。若下撚係數過大，則存在如下之虞：拉伸強度降低，或皮帶伸長率變大而產生傳動不良，或由於滑動而產生之發熱變大，從而耐久性降低。
作為原紗之低模數纖維亦通常為多絲紗。多絲紗可由同種單絲紗而形成，亦可由不同種單絲紗而形成。
作為原紗之低模數纖維例如可為天然纖維(棉、麻等)、再生纖維(嫘縈、乙酸酯等)、合成纖維(聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴纖維、聚苯乙烯等苯乙烯系纖維、聚四氟乙烯等氟系纖維、丙烯酸系纖維、聚氯乙烯纖維、聚偏二氯乙烯纖維、聚乙烯醇等乙烯醇系纖維、聚醯胺、低伸長率芳香族聚醯胺纖維、聚酯纖維、全芳香族聚酯纖維、聚胺基甲酸酯纖維等)、無機纖維(碳纖維、玻璃纖維等)等。該等纖維可單獨使用或將兩種以上組合使用。該等之中較佳為聚醯胺，尤佳為尼龍6、尼龍66等脂肪族聚醯胺。
與高伸長率芳香族聚醯胺纖維混撚之低模數纖維(多絲紗自身)之根數並無特別限定，若為1根以上即可，例如為1～5根、較佳為1～3根、進而較佳為1～2根(尤其是1根)之程度。
高伸長率芳香族聚醯胺纖維與低模數纖維之質量比可為(高伸長率芳香族聚醯胺纖維/低模數纖維)＝50/50～99/1之程度，例如為60/40～95/5、較佳為60/40～90/10、進而較佳為70/30～90/10(尤其是75/25～85/15)之程度。
與高伸長率芳香族聚醯胺纖維混撚之低模數纖維(複數根之情形時，各低模數纖維)之纖度可選自500～3000 dtex之程度之範圍，例如可為600～2000 dtex、較佳可為700～1500 dtex、進而較佳可為800～1200 dtex(尤其是850～1000 dtex)之程度。若纖度過小，則存在伸長率變大，或壽命降低之虞，相反若過大，則存在由於耐彎曲疲勞性降低而造成壽命降低之虞。
(撚合繩之特性) 撚合繩可為對複數根下撚紗(1根以上高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚紗及1根以上低模數纖維之下撚紗)進行上撚而成之撚合繩，亦可為對複數根無撚紗(1根以上高伸長率芳香族聚醯胺纖維之無撚紗及1根以上低模數纖維之無撚紗)進行撚合而成之撚合繩(單撚)。該等之中，自可使撚合繩之伸長率變大之方面考慮，較佳為撚合繩係對複數根下撚紗進行上撚而成之撚合繩。於對下撚紗進行上撚而成之撚合繩之情形時，可為下撚與上撚之方向相同之順撚，亦可為方向相反之合撚。又，可對複數根單撚紗進行上撚，亦可對單撚紗與下撚紗、或單撚紗與無撚紗進行上撚。該等之中，自耐彎曲疲勞性優異、皮帶壽命提高之方面而言，較佳為順撚。若藉由順撚而構成撚合繩，則耐彎曲疲勞性優異，因此即便撚係數變小，芯線或皮帶之耐彎曲疲勞性亦難以降低。因此，藉由於順撚中使撚係數變小，可抑制拉伸強度之降低或伸長率之增加。
下撚紗(及無撚紗)之下撚係數可選自0～7(例如0～6)之範圍，例如為0.1～5、較佳為0.3～4之程度。於撚合繩為順撚之情形時，上述下撚係數(尤其是高伸長率芳香族聚醯胺芯線之下撚係數)例如為0.1～3、較佳為0.2～2、進而較佳為0.3～1(尤其是0.4～0.8)之程度。若下撚係數過大，則存在如下之虞：拉伸強度降低，皮帶伸長率變大而產生傳動不良，或由於滑動而產生之發熱變大，從而耐久性降低。
撚合繩(上撚紗)之上撚係數可選自2～6之範圍，例如為2.5～5.5、較佳為3～5、進而較佳為3～4(尤其是3～3.5)之程度。若上撚係數過大，則存在如下之虞：拉伸強度降低，皮帶伸長率變大而產生傳動不良，或由於滑動而產生之發熱變大，從而耐久性降低。另一方面，若上撚係數過小，則存在耐彎曲疲勞性降低而造成皮帶耐久性降低之虞。
於對下撚紗進行上撚而成之撚合繩中，重要的是高伸長率芳香族聚醯胺芯線之上撚係數相對於下撚係數之比。於撚合繩為順撚之情形時，較佳為上撚係數比高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數大，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比(上撚係數/下撚係數)可選自3～10之範圍，例如為4～8、較佳為4.5～8(例如5～7.5)、進而較佳為5～7(尤其是6.5～7)之程度。藉由使上撚係數相對於高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數而變大，可使耐彎曲疲勞性提高，且使耐久性提高。耐久性提高之機制之詳細尚不明確，但推測其原因在於：若使下撚與上撚此兩者變大，則伸長率變大之缺點變大，但藉由使下撚變小且使上撚變大，則彈性模數與耐彎曲疲勞性之平衡變良好。
另一方面，於撚合繩為合撚之情形時，較佳為上撚係數與高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數為同等程度，高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比(上撚係數/下撚係數)可選自0.5～2之範圍，例如為0.6～1.5、較佳為0.7～1.2、進而較佳為0.75～1(尤其是0.8～0.9)之程度。藉由增大高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數以使其成為與上撚係數同等程度，即便為合撚亦可使耐彎曲疲勞性提高。
撚合繩(上撚紗)之總纖度例如可選自1000～10000 dtex之程度之範圍，例如為2000～8000 dtex、較佳為2500～7000 dtex、進而較佳為3000～6000 dtex(尤其是3500～5000 dtex)之程度。若總纖度過小，則存在伸長率變大，壽命降低之虞。若總纖度過大，則存在由於耐彎曲疲勞性降低而使壽命降低之虞。
[芯線製備步驟] 本發明之V肋型皮帶若包含上述撚合繩即可，通常包含經過對上述撚合繩進行接著處理之芯線製備步驟而獲得的芯線。
於芯線製備步驟中，亦可為了提高形成芯線之撚合繩與橡膠之接著力而進行通用之接著處理。作為此種接著處理，可列舉浸漬於含有環氧化合物或聚異氰酸酯化合物之處理液中的方法、浸漬於含有間苯二酚與甲醛與乳膠之RFL處理液中的方法、浸漬於橡膠糊中的方法等。該等處理可單獨應用，亦可將兩種以上組合應用。又，除了進行浸漬以外，亦可為進行噴霧或塗佈之方法，但自使接著成分容易浸透至芯線內部之方面或容易使接著層之厚度均勻之方面考慮，較佳為浸漬。
特別是於芯線製備步驟中，於附著各種接著成分之後，亦可為了乾燥或硬化而進行熱處理。特佳為於藉由RFL處理液而進行了處理之後，為了進行熱延伸固定而進行處理。該熱處理時之熱定型延伸率可為0～3%之程度，較佳為0.1～2.5%、進而較佳為0.5～2%之程度。於本發明中，藉由使熱定型延伸率變小而確保硫化時之伸長率裕度，因此可穩定地形成肋形狀，亦可抑制芯線之間距混亂或損傷。
於本說明書及專利申請範圍中，熱定型延伸率可藉由測定熱處理爐之入口與出口之芯線之速度，根據下式而求出。
熱定型延伸率(%)＝｛(熱處理爐之出口的芯線速度－熱處理爐之入口的芯線速度)/熱處理爐之入口的芯線速度｝×100
[V肋型皮帶] 至於本發明之V肋型皮帶之形態，若具有沿著皮帶長度方向而相互平行地延伸之複數個V肋部，則並無特別限制，例如可例示圖1所示之形態。圖1係表示本發明之V肋型皮帶之一例的概略剖視圖。圖1中所示之V肋型皮帶具有如下形態：自皮帶下表面(內周面)朝向皮帶上表面(背面)順次積層有壓縮橡膠層2、於皮帶長度方向上埋設有芯線1之接著橡膠層4、包含覆蓋帆布(梭織物、針織物、不織布等)或橡膠組合物之伸張層5。於壓縮橡膠層2形成於皮帶長度方向上延伸之複數個截面V字狀槽，於該槽間形成截面V字形(倒梯形)之複數個V肋部3(於圖1中所示之例中為4個)，該各V肋部3之兩個傾斜面(表面)形成摩擦傳動面，與皮帶輪相接而傳送(摩擦傳動)動力。
本發明之V肋型皮帶並不限定於該形態，至少一部分包含具有可與皮帶輪之V肋槽部(V槽部)接觸之傳動面的壓縮橡膠層即可，典型而言包含伸張層與壓縮橡膠層、及其間沿皮帶長度方向埋設之芯線即可。於本發明之V肋型皮帶中，例如亦可並不設置接著橡膠層4而於伸張層5與壓縮橡膠層2之間埋設芯線1。進而亦可為如下形態：將接著橡膠層4設置於壓縮橡膠層2或伸張層5之任一者中，將芯線1埋設於接著橡膠層4(壓縮橡膠層2側)與伸張層5之間、或接著橡膠層4(伸張層5側)與壓縮橡膠層2之間。
再者，至少上述壓縮橡膠層2由以下詳細說明之橡膠組合物形成即可，上述接著橡膠層4若由用作接著橡膠層之慣用之橡膠組合物形成即可，上述伸張層5若由用作伸張層之慣用之覆蓋帆布或橡膠組合物形成即可，可並不由與上述壓縮橡膠層2相同之橡膠組合物形成。
特別是本發明之V肋型皮帶即便於產生較高動態張力之用途中，耐發聲性或耐久性亦優異，因此較佳為於動態張力高之用途中通用之V肋型皮帶。作為此種V肋型皮帶，可列舉摩擦傳動面之至少一部分由布帛被覆之V肋型皮帶。布帛若被覆摩擦傳動面之至少一部分即可，但通常被覆摩擦傳動面整體。
(芯線) 於接著橡膠層4內，複數根芯線1分別於皮帶長度方向上延伸，且於皮帶寬度方向上以規定間距互相隔離地配置。
芯線之平均間距(鄰接之芯線之中心間之平均距離)可根據芯線直徑或目標皮帶拉伸強度而適宜選擇，例如為0.6～2 mm、較佳為0.8～1.5 mm、進而較佳為0.9～1.05 mm程度。若芯線之平均間距過小，則存在於皮帶製造步驟中產生芯線彼此覆蓋之虞，相反，若過大，則存在皮帶之拉伸強度及拉伸彈性模數降低之虞。芯線之平均間距係於V肋型皮帶之寬度方向之截面測定10處鄰接之芯線之中心間之距離，對該等進行平均之值。再者，芯線之中心間之距離可使用掃描型電子顯微鏡(SEM)或投影機等公知之裝置而測定。
芯線可為S撚、Z撚之任意者，但為了提高皮帶之直進性，較佳為交互配設S撚與Z撚。芯線除了上述接著處理以外，亦可經包含構成接著橡膠層之橡膠成分的橡膠組合物被覆。
(橡膠組合物) 壓縮橡膠層2、接著橡膠層4及伸張層5可由包含橡膠成分之橡膠組合物而形成。作為橡膠成分，可使用可硫化或可交聯之橡膠，例如可列舉二烯系橡膠(天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈丁二烯橡膠(腈橡膠)、氫化腈橡膠等)、乙烯-α-烯烴彈性體、氯磺化聚乙烯橡膠、烷基化氯磺化聚乙烯橡膠、表氯醇橡膠、丙烯酸系橡膠、矽酮橡膠、聚胺酯橡膠、氟橡膠等。該等橡膠成分可單獨使用或組合使用兩種以上。較佳之橡膠成分為乙烯-α-烯烴彈性體(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等)、及氯丁二烯橡膠。進而，自具有耐臭氧性、耐熱性、耐寒性、耐候性，可使皮帶重量減低之方面考慮，尤佳為乙烯-α-烯烴彈性體(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等)。於橡膠成分包含乙烯-α-烯烴彈性體之情形時，橡膠成分中之乙烯-α-烯烴彈性體之比例可為50質量%以上(尤其是80～100質量%之程度)，尤佳為100質量%(僅乙烯-α-烯烴彈性體)。
橡膠組合物可進而包含短纖維。短纖維例如可列舉聚烯烴系纖維(聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等)、聚醯胺(聚醯胺6纖維、聚醯胺66纖維、聚醯胺46纖維、芳香族聚醯胺纖維等)、聚伸烷基芳酯系纖維(例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)纖維、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)纖維、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維等C2-4 伸烷基C8-14 芳酯系纖維)、維尼綸纖維、聚乙烯醇系纖維、聚對伸苯基苯并二㗁唑(PBO)纖維等合成纖維；棉、麻、羊毛等天然纖維；碳纖維等無機纖維等。該等短纖維可單獨使用或組合使用兩種以上。為了提高於橡膠組合物中之分散性或接著性，亦可與芯線同樣地對短纖維實施慣用之接著處理(或表面處理)。
橡膠組合物亦可進而包含慣用之添加劑。作為慣用之添加劑，例如可列舉硫化劑或交聯劑(或交聯劑系)(硫系硫化劑等)、共交聯劑(雙馬來醯亞胺類等)、硫化助劑或硫化促進劑(秋蘭姆系促進劑等)、硫化延遲劑、金屬氧化物(氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鐵、氧化銅、氧化鈦、氧化鋁等)、補強劑(例如碳黑或含水二氧化矽等氧化矽)、填充劑(黏土、碳酸鈣、滑石、雲母等)、軟化劑(例如石蠟油或環烷系油等油類等)、加工劑或加工助劑(硬脂酸、硬脂酸金屬鹽、蠟、石蠟、脂肪酸醯胺等)、抗老化劑(抗氧化劑、抗熱老化劑、抗彎曲開裂劑、抗臭氧劣化劑等)、著色劑、黏著賦予劑、可塑劑、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。該等添加劑可單獨使用或組合使用兩種以上。再者，金屬氧化物亦可作為交聯劑而起作用。又，尤其是構成接著橡膠層4之橡膠組合物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)。
構成壓縮橡膠層2、接著橡膠層4及伸張層5之橡膠組合物可相互相同，亦可相互不同。同樣地，壓縮橡膠層2、接著橡膠層4及伸張層5中所含之短纖維可相互相同，亦可相互不同。
(覆蓋帆布) 伸張層5可由覆蓋帆布而形成。覆蓋帆布例如可由梭織布、廣角帆布、針織布、不織布等布材(較佳為梭織布)等而形成，亦可視需要進行接著處理例如藉由RFL處理液進行處理(浸漬處理等)，或進行將接著橡膠摩擦至上述布材中之摩擦或將上述接著橡膠與上述布材積層(塗佈)，然後於上述狀態下積層於壓縮橡膠層及/或接著橡膠層上。
(被覆摩擦傳動面之布帛) 作為被覆摩擦傳動面之至少一部分之布帛，可利用上述覆蓋帆布中所例示之布材，且可與覆蓋帆布同樣地進行接著處理。作為上述布材中之被覆摩擦傳動面之布帛，自耐久性或伸張性優異之方面考慮，較佳為針織布。針織布之材質並無特別限定，可列舉作為低模數纖維或於皮帶中調配之短纖維而例示之纖維等。針織布可為纖維素系纖維(例如棉紗)與聚酯系纖維(PTT/PET複合纖維等)之針織布。
[V肋型皮帶之製造方法] 作為本發明之V肋型皮帶之製造方法，若包含上述之芯線製備步驟即可，可利用慣用之V肋型皮帶之製造方法。
作為第1製造方法，可例示經過如下步驟而獲得於表面具有肋形狀之硫化套筒的方法：於安裝有可塑性護套之內模中，形成自內周側起順次配置有未硫化伸張橡膠片、芯線、及未硫化壓縮橡膠片之未硫化套筒的步驟；使可塑性護套膨脹而將未硫化套筒自內周側擠壓至具有肋形狀刻印之外模上，進行硫化的步驟。
作為第2製造方法，可例示經過如下步驟而獲得於表面具有肋形狀之硫化套筒的方法：於安裝有可塑性護套之內模中形成配置有未硫化壓縮橡膠片之第1未硫化套筒的步驟；使可塑性護套膨脹而將第1未硫化套筒自內周側擠壓至具有肋形狀刻印之外模上，形成於表面刻設有肋形狀之預成型體的步驟；解除可塑性護套之膨脹，使安裝有可塑性護套之內模自密接有預成型體之外模離開後，於安裝有可塑性護套之內模中順次配置未硫化伸張橡膠片及芯線而形成第2未硫化套筒之步驟；進而使可塑性護套再次膨脹，將第2未硫化套筒從內周側擠壓至密接有預成型體之外模上，與預成型體一體地進行硫化之步驟。
再者，於摩擦傳動面由布帛被覆之情形時，亦可於與外模抵接之未硫化套筒之最外層(外周側)設置布帛。又，亦可於芯線與伸張橡膠片之間或/及芯線與壓縮橡膠片之間設置接著橡膠片。
該等方法中，第1製造方法之步驟簡單且生產性優異，第2製造方法可通過使內模與外模之間隔變小而使芯線之擴張率變小，因此可抑制對芯線之損傷，且可抑制皮帶之耐久性降低。可根據生產性與耐久性中的優先項目而選擇製造方法，但根據本發明之目的，較佳為應用第2製造方法。 [實施例]
以下，基於實施例而對本發明加以更詳細之說明，但本發明並不受該等實施例限定。再者，以下表示實施例中所使用之原料之詳細與所測定之評價項目之評價方法。
[原料] (撚合繩) 芳香族聚醯胺1：帝人(股)製造之「Technora(註冊商標)」、中間伸長率為0.9%、拉伸彈性模數為70 GPa 芳香族聚醯胺2：帝人(股)製造之「Towaron(註冊商標)」、中間伸長率為1.0%、拉伸彈性模數為60 GPa(低彈性型) 芳香族聚醯胺3：帝人(股)製造之「Towaron(註冊商標)」、中間伸長率為0.6%、拉伸彈性模數為80 GPa(標準型) 脂肪族聚醯胺：旭化成(股)製造之「Leona(註冊商標)尼龍66」、中間伸長率為11%、拉伸彈性模數為3.8 GPa。
(接著處理液) 聚合MDI：東曹(股)製造之「MILLIONATE(註冊商標)MR-200」、NCO含量為30% NBR乳膠：日本瑞翁(股)製造之「Nipol(註冊商標)1562」、總固形物成分為41%、中高腈型 聚烯烴系接著劑：LORD公司製造之「Chemlok(註冊商標)233X」、固形物成分為27%。
(皮帶) EPDM：日本陶氏化學(股)製造之「NORDEL(註冊商標)IP3640」、乙烯含量為55%、亞乙基降烯含量為1.8% 碳黑HAF：Tokai Carbon(股)製造之「Seast(註冊商標)3」 石蠟系油：出光興產(股)製造之「Diana(註冊商標)加工處理油」 抗老化劑：精工化學(股)製造之「Norflex(註冊商標)OD3」 有機過氧化物：KAYAKU AKZO(股)製造之「Perkadox(註冊商標)14RP」 尼龍短纖維：旭化成(股)製造之「尼龍66」、纖維長約0.5 mm 針織布：棉紗與PTT/PET複合紗之緯編布。
[200 N時之伸長率] 依據JIS L1017 (2002)而測定。詳細而言，將芯線單體(製作之接著處理繩)以繩並不鬆弛而變得筆直之方式設置於自動立體測圖儀之一對抓持具上。將此時之抓持間隔設為L0 (約250 mm)。其次，使其中一個抓持具以300 mm/min之速度移動而對繩賦予拉伸荷重，記錄拉伸荷重與抓持間隔。將拉伸荷重成為200 N時之抓持間隔設為L1 (mm)，藉由下述式求出200 N時之伸長率。
200 N時之伸長率(%)＝((L1 －L0 )/L0 )×100
[彎曲疲勞試驗(強度保持率)] 如圖2所示，芯線單體(所製作之接著處理繩)於上下配置之一對圓柱形旋轉桿(φ30 mm)上彎曲捲繞為S字狀，將芯線之一端固定於框架上，對另一端施加1 kg之荷重。其次，該一對旋轉桿在將相對距離保持一定的狀態下，於上下方向上進行10萬次往返(行程：140 mm、循環：100次/分鐘)，由此反覆進行芯線於旋轉桿上之捲繞、回捲，對芯線自身賦予彎曲疲勞。測定該彎曲疲勞試驗後之芯線單體之拉伸強度(殘存強度)，根據預先測定之彎曲疲勞試驗前之拉伸強度之值算出強度保持率。
強度保持率(%)＝(彎曲後之拉伸強度/彎曲前之拉伸強度)×100
[耐久行駛試驗(行駛壽命)] 使用順次配置了直徑為120 mm之驅動輪(Dr.)、直徑為55 mm之張力輪(Ten.)、直徑為120 mm之從動輪(Dn.)、直徑為80 mm之空轉輪(IDL.)的於圖3中表示了佈局之試驗而進行。於試驗機之各皮帶輪上掛架V肋型皮帶，將驅動輪之轉數設為4900 rpm、將皮帶於空轉輪上之捲繞角度設為90°、將皮帶於張力輪上之捲繞角度設為90°、將從動輪負載設為8.8 kW，以皮帶初始張力成為395 N之方式賦予固定荷重(約560 N)，於環境溫度100℃下進行行駛直至皮帶之壽命為止。
實施例1 (撚合繩之製作) 如表5所示，將以撚係數1對1670 dtex之芳香族聚醯胺1之纖維束進行下撚而成之下撚紗3根、於與芳香族聚醯胺纖維相同方向上以撚係數3對940 dtex之脂肪族聚醯胺之纖維束進行下撚而成之下撚紗1根彙集在一起，於與下撚相同方向上以撚係數3.5進行上撚，製作順撚之撚合繩。
(繩之接著處理) 首先，於表1所示之包含異氰酸酯化合物之處理液(25℃)中，將所製作之撚合繩浸漬5秒後，於150℃下使其乾燥2分鐘(預浸處理步驟)。其次，將預浸處理結束之撚合繩於表2所示之RFL處理液(25℃)中浸漬5秒之後，於200℃下進行2分鐘之熱處理(RFL處理步驟)。於該熱處理時，於熱定型延伸率為0～3%下進行熱延伸固定。進而，將RFL處理結束之撚合繩於表3所示之包含接著成分之處理液(固形物成分濃度為7%、25℃)中浸漬5秒後，於160℃下進行4分鐘乾燥(外覆處理步驟)，獲得接著處理繩。
[表1]
[表2]
[表3]
(皮帶之製造) 經過如下步驟而獲得於表面具有肋形狀之硫化套筒：於安裝有可塑性護套之內模中，形成自內周側起順次配置有表4所示之組成之未硫化壓縮橡膠片及針織布之第1未硫化套筒的步驟；使可塑性護套膨脹而將第1未硫化套筒自內周側擠壓至具有肋形狀刻印之外模上，形成於表面刻設有肋形狀之預成型體的步驟；解除可塑性護套之膨脹，使安裝有可塑性護套之內模自密接有預成型體之外模離開後，於安裝有可塑性護套之內模中順次配置表4所示之組成之未硫化伸張橡膠片及接著處理繩而形成第2未硫化套筒之步驟；進而使可塑性護套再次膨脹，將第2未硫化套筒從內周側擠壓至密接有預成型體之外模上，與預成型體一體地進行硫化之步驟。利用切割機與圓周方向平行地切割該硫化套筒，獲得V肋型皮帶(皮帶尺寸：3PK1100、肋形狀K形、肋數3、周長1100 mm)。
[表4]
實施例2 於撚合繩之製作中，將上撚之撚係數變更為4，除此以外與實施例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例3 於撚合繩之製作中，將上撚之撚係數變更為4.5，除此以外與實施例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例4 於撚合繩之製作中，將以撚係數0.5對1100 dtex之芳香族聚醯胺2之纖維束進行下撚而成之下撚紗3根、於與芳香族聚醯胺纖維相同方向上以撚係數0.5對940 dtex之脂肪族聚醯胺之纖維束進行下撚而成之下撚紗1根彙集在一起，於與下撚相同方向上以撚係數3進行上撚，製作順撚之撚合繩，除此以外與實施例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例5 於撚合繩之製作中，將上撚之撚係數變更為3.5，除此以外與實施例4同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例6 於撚合繩之製作中，將上撚之撚係數變更為4，除此以外與實施例4同樣地進行而製造肋型皮帶。
實施例7 於撚合繩之製作中，將以撚係數3.5對1100 dtex之芳香族聚醯胺2之纖維束進行下撚而成之下撚紗3根、於與芳香族聚醯胺纖維相同方向上以撚係數0.5對940 dtex之脂肪族聚醯胺之纖維束進行下撚而成之下撚紗1根彙集在一起，於與下撚相反方向上以撚係數3進行上撚，製作合撚之撚合繩，除此以外與實施例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例8 於撚合繩之製作中，將芳香族聚醯胺纖維2之下撚係數變更為4，除此以外與實施例7同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例9 於撚合繩之製作中，將上撚係數變更為3.5，除此以外與實施例8同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例10 於撚合繩之製作中，並未對芳香族聚醯胺2之纖維束施加下撚而供給至上撚，除此以外與實施例6同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例11 於撚合繩之製作中，將上撚之撚係數變更為4.5，除此以外與實施例6同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例12 於撚合繩之製作中，將芳香族聚醯胺2之纖維束及脂肪族聚醯胺之纖維束之下撚係數變更為1.5，除此以外與實施例4同樣地進行而製造V肋型皮帶。
實施例13 於撚合繩之製作中，將芳香族聚醯胺2之纖維束之下撚係數變更為6.5，將上撚係數變更為6.5，除此以外與實施例9同樣地進行而製造V肋型皮帶。
比較例1 於撚合繩之製作中，將以撚係數1對1100 dtex之芳香族聚醯胺3之纖維束進行下撚而成之下撚紗3根、於與芳香族聚醯胺纖維相同方向上以撚係數3對940 dtex之脂肪族聚醯胺之纖維束進行下撚而成之下撚紗1根彙集在一起，於與下撚相反方向上以撚係數2.5進行上撚，製作合撚之撚合繩，除此以外與實施例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
比較例2 於撚合繩之製作中，將上撚係數變更為3.5，除此以外與比較例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
比較例3 於撚合繩之製作中，將上撚係數變更為4，除此以外與比較例1同樣地進行而製造V肋型皮帶。
將實施例1～13及比較例1～3中所獲得之接著處理繩及V肋型皮帶之評價結果表示於表5～7中。
[表5] 表5
[表6] 表6
[表7] 表7
[結果及考察] 根據表5～7之結果可知：使用中間伸長率較小之芳香族聚醯胺3作為芳香族聚醯胺纖維之比較例1～3中，關於繩物性，200N時之伸長率小至未達2.0，彎曲疲勞試驗中之強度保持率亦低至不足75%。又，關於皮帶物性，行駛壽命亦短至未達200小時。可推測行駛壽命短之理由在於：若接著處理繩之伸長率小，則於皮帶之製造時(硫化時)，橡膠穿過繩間時之阻力變大，一部分繩之位置偏移，芯線之間距混亂。亦即，可推測由於芯線之間距混亂而使皮帶之張力分擔變得不均勻，於施加較大張力之芯線上容易產生長線之切斷。
另一方面，使用中間伸長率較大之芳香族聚醯胺1及2之實施例1～13中，關於繩物性，彎曲疲勞試驗中之強度保持率高達75%以上，關於皮帶物性，行駛壽命長至200小時以上。其中，使用芳香族聚醯胺2之實施例4～13之行駛壽命特別長，上述芳香族聚醯胺2係此次所使用之芳香族聚醯胺纖維中之中間伸長率最大者。
又，於實施例4～13中，由於將撚係數調整為適宜之範圍，因此實施例4～9之行駛壽命長。於使用順撚之撚合繩的實施例中進行比較，於實施例10中，將芳香族聚醯胺纖維之下撚設為0，則耐彎曲疲勞性降低，因此與實施例4～6相比較而言強度保持率及行駛壽命降低。於實施例11中，將上撚係數相對於下撚係數之比設為9，則與實施例4～6相比較而言行駛壽命降低。於實施例12中，將上撚係數相對於下撚係數之比設為2，則與實施例4～6相比較而言行駛壽命降低。於實施例13中，將下撚係數及上撚係數設為6.5，則與實施例7～9相比較而言強度保持率及行駛壽命降低。
進而，若關注於撚合方法，則存在與合撚相比而言，順撚之行駛壽命較長之傾向。又，將使用順撚之撚合繩之實施例中的實施例1～6及11～12中之芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比、與V肋型皮帶之行駛壽命之關係表示於圖4中。如圖4可明確：於順撚中，芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比較大者存在行駛壽命較長之傾向，該比於4～8(尤其是5～7)之程度之範圍內良好。又，亦明確地可知：與使用芳香族聚醯胺1之實施例相比而言，使用芳香族聚醯胺2之實施例之行駛壽命較長。 [產業上之可利用性]
本發明之V肋型皮帶可用作汽車發動機之輔助驅動中所使用之V肋型皮帶，但藉由塑模賦形工法而製造時可抑制芯線之間距混亂或損傷，且即便於動態張力高之用途中使用，耐發聲性或耐久性亦優異，因此尤其可適宜地用作用以驅動產生高動態張力之搭載ISG之發動機的V肋型皮帶。
參照詳細且特定之實施態樣而對本發明進行了說明，但業者應明白可不脫離本發明之精神與範圍地進行各種修正或變更。 本申請案係基於2017年6月20日提出申請之日本專利申請2017-120811號及2018年6月13日提出申請之日本專利申請2018-112540號者，其內容作為參考而併入至本文中。
1‧‧‧芯線
2‧‧‧壓縮橡膠層
3‧‧‧V肋部
4‧‧‧接著橡膠層
5‧‧‧伸張層
圖1係表示本發明之V肋型皮帶之一例的概略剖視圖。 圖2係表示用以評價實施例及比較例中所獲得之芯線之彎曲疲勞試驗之試驗機的概略圖。 圖3係表示用以評價實施例及比較例中所獲得之V肋型皮帶之耐久行駛試驗之試驗機的概略圖。 圖4係表示實施例1～6及11～12中之芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比、與V肋型皮帶之行駛壽命之關係的曲線圖。

Claims (12)

  1. 一種V肋型皮帶，其包含4 cN/dtex荷重時之中間伸長率為0.8%以上、且拉伸彈性模數為50～100 GPa之高伸長率芳香族聚醯胺纖維與拉伸彈性模數比該高伸長率芳香族聚醯胺纖維低之低模數纖維混撚而成之撚合繩。
  2. 如請求項1之V肋型皮帶，其中低模數纖維之拉伸彈性模數為20 GPa以下。
  3. 如請求項1之V肋型皮帶，其中高伸長率芳香族聚醯胺纖維之比例係於撚合繩中為60～95質量%。
  4. 如請求項1之V肋型皮帶，其中撚合繩係對複數根下撚紗進行上撚而成之撚合繩或對複數根無撚紗進行撚合而成之撚合繩，該撚合繩之下撚係數為0～6、且上撚係數為2～6。
  5. 如請求項1至4中任一項之V肋型皮帶，其中撚合繩為順撚。
  6. 如請求項5之V肋型皮帶，其中高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比為4～8。
  7. 如請求項5之V肋型皮帶，其中高伸長率芳香族聚醯胺纖維之上撚係數相對於下撚係數之比為5～7。
  8. 如請求項5之V肋型皮帶，其中高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數為1以下。
  9. 如請求項1至4中任一項之V肋型皮帶，其中撚合繩為合撚，且高伸長率芳香族聚醯胺纖維之下撚係數為2以上。
  10. 如請求項1至4中任一項之V肋型皮帶，其中摩擦傳動面之至少一部分由布帛被覆。
  11. 如請求項1至4中任一項之V肋型皮帶，其安裝於搭載有皮帶式ISG驅動之發動機上。
  12. 一種製造方法，其係如請求項1至11中任一項之V肋型皮帶之製造方法，且包含對上述撚合繩進行接著處理而製備芯線之芯線製備步驟，於上述芯線製備步驟中，於接著處理之熱處理時，以熱定型延伸率為3%以下進行熱延伸固定。
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