TWI762640B

TWI762640B - 傳動帶

Info

Publication number: TWI762640B
Application number: TW107116629A
Authority: TW
Inventors: 土屋大樹; 小林正吾; 松尾圭一郎; 橘博之
Original assignee: 日商阪東化學股份有限公司
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2022-05-01
Also published as: WO2018235421A1; JP6427302B1; TW201905060A; CN110770470B; CN110770470A; US20200124135A1; JPWO2018235421A1; US10794450B2

Abstract

本發明旨在提供一種傳動帶。傳動帶至少具有底部橡膠層。形成底部橡膠層的橡膠組成物中含有橡膠成分、纖維素微細纖維和短纖維。纖維素微細纖維的平均直徑在1nm以上200nm以下，並且，相對於橡膠成分100質量份，纖維素微細纖維的添加量在0.5質量份以上。短纖維的平均直徑在5μm以上30μm以下，並且，相對於橡膠成分100質量份，短纖維的添加量在1質量份以上。用橡膠組成物形成的傳動帶的傳動效率和耐久性都得到提高。

Description

傳動帶

本發明係關於一種傳動帶。

在形成傳動帶的橡膠組成物中，為了得到期望的特性而添加有各種各樣的物質。例如在專利文獻1中公開了下述內容：用含有炭黑和短纖維的橡膠組成物形成V肋型多溝帶的至少壓縮層。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2014-167347號公報。

用橡膠組成物形成的傳動帶有各種特性上的要求。在本發明中，說明的是對用橡膠組成物製成的傳動帶的耐久性和傳動效率進行改善的技術。

本發明的傳動帶至少具有底部橡膠層。形成底部橡膠層的橡膠組成物中含有橡膠成分、纖維素微細纖維和短纖維。纖維素微細纖維的平均直徑在1nm以上200nm以下，並且，相對於橡膠成分100質量份，纖維素微細纖維的添加量在0.5質量份以上。短纖維的平均直徑在5μm以上30μm以下，並且，相對於橡膠成分100質量份，短纖維的添加量在1質量份以上。

透過本發明的傳動帶，能提高耐久性和傳動效率。

10:V肋型多溝帶帶體

11、311:壓縮橡膠層

11’~13’、121’~123’:未交聯橡膠片材

12、122、313:黏著橡膠層

13:背面橡膠層

14、14’、124、314、414、124’:芯線

15:V肋

16:纖維素奈米纖維

30:帶成型模

31:內模

32:外模

33:V肋形成溝

34:圓筒

35、146:橡膠套筒

40、60:運行試驗機

41、61:主動帶輪

42、62:從動帶輪

100:橡膠成分

120:平帶帶體

121:內側橡膠層

123:外側橡膠層

145:圓筒模具

301:單齒V型帶

310、410:帶體

312:拉伸橡膠層

315:內側補強布

316:外側補強布

317:內側齒

401:切邊V型帶

402:包布V型帶

403:有齒帶

415:補強布

B:V肋型多溝帶

B’、C’:積層成型體

C:平帶

DW:固定載荷

S:帶坯

圖1係示意性地顯示本發明的一實施形態的V肋型多溝帶之立體圖。

圖2係實施形態的V肋型多溝帶的主要部分之剖視圖。

圖3係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第一說明圖。

圖4係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第二說明圖。

圖5係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第三說明圖。

圖6係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第四說明圖。

圖7係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第五說明圖。

圖8係顯示實施形態的V肋型多溝帶的製造方法之第六說明圖。

圖9係示意性地顯示實施形態的平帶之立體圖。

圖10係顯示實施形態的平帶的製造方法之第一說明圖。

圖11係顯示實施形態的平帶的製造方法之第二說明圖。

圖12係顯示實施形態的平帶的製造方法之第三說明圖。

圖13係示意性地顯示實施形態的單齒V型帶(single cogged V-belt)之立體圖。

圖14係示意性地顯示實施形態的包布V型帶(wrapped V-belt)、切邊V型帶(raw edge V-belt)和有齒帶。

圖15係示意性地顯示運行試驗機，其用於測量傳動帶的傳動效率。

圖16係示意性地顯示運行試驗裝置，其用於對傳動帶的耐磨損性和耐彎曲疲勞性做出評價。

下面，對本發明的實施形態進行說明。

(橡膠組成物)

本實施形態所關係之橡膠組成物，是對未交聯橡膠組成物加熱和加壓，而讓其中含有的橡膠成分交聯後形成的。其中，前述未交聯橡膠組成物是藉由將纖維素奈米纖維(以下又稱為「CNF」)和短纖維分散到橡膠成分中而得到的。相對於橡膠成分100質量份，CNF的含量在0.5質量份以上較佳，在1質量份以上更佳，並且，在20質量份以下較佳，在10質量份以下更佳。相對於橡膠成分100質量份，短纖維的含量在1質量份以上較佳，在5質量份以上更佳，並且，在40質量份以下較佳，在30質量份以下更佳。

此處，橡膠成分例如有：乙烯-丙烯共聚物(EPR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯-α-烯烴彈性體；氯丁橡膠(CR)；氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)；氫化丁腈橡膠(H-NBR)等。橡膠成分為前述成分中的一種或由兩種以上混合而成的混合橡膠較佳。特別是氯丁橡膠(CR)較佳。

如果橡膠成分採用CR，則CR為主成分且橡膠成分中的CR的含量大於50質量%較佳。而且，從抑制發熱並實現優異的耐磨損性的觀點出發，CR的含量在80質量%以上較佳，在90質量%以上更佳，100質量%最佳。

CR例如有：G型硫改質(sulfur-modified)CR、W型硫醇改質CR、A型高結晶CR、低黏度CR、羧基化CR等。橡膠成分所含的CR中含有上述中的一種或兩種以上較佳，從帶的傳動效率和耐久性的觀點出發，含有硫改質CR更佳，含有硫改質CR作主要成分尤佳，僅由硫改質CR構成極佳。橡膠成分僅由硫改質CR構成最佳。

CNF由將植物纖維細粉碎後得到的植物細胞壁的骨架成分形成。CNF之原料木漿例如有：木材、竹子、稻子(稻草)、土豆、甘蔗(甘蔗渣)、水草、海藻等木漿。其中，木材、木漿較佳。

CNF例如有TEMPO氧化CNF和機械解纖CNF。CNF中含有上述中的一種或兩種較佳，含有TEMPO氧化CNF 更佳，含有TEMPO氧化CNF作主要成分尤佳，僅由TEMPO氧化CNF構成極佳。

TEMPO氧化CNF是以N-氧基化合物作催化劑，讓共氧化劑與原料木漿中所含的纖維素發生作用，而選擇性地將纖維素分子中的六號碳上的羥基氧化為羧基，再藉由機械將它微細化而得到的。N-氧基化合物例如有：2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)的自由基、4-4-乙酰氨基-TEMPO等。共氧化劑例如有：次鹵酸及其鹽、亞鹵酸及其鹽、過鹵酸及其鹽、過氧化氫以及過有機酸等。機械解繊CNF是用例如雙螺桿混煉機等混煉機、高壓均質機、砂輪機、珠磨機等解纖裝置將原料木漿粉碎後而得到的。

TEMPO氧化CNF的纖維直徑例如為1nm以上10nm以下，且其分佈較窄。另一方面，機械解纖CNF的纖維直徑為數十nm到數百nm，且其分佈較寬。因此，TEMPO氧化CNF和機械解纖CNF，能夠藉由前述纖維直徑的大小及其分佈明確地區分開。

本實施形態的橡膠組成物中含有的CNF的平均纖維直徑在1nm以上較佳，在2nm以上更佳，並且，在200nm以下較佳，在50nm以下更佳，在20nm以下尤佳。

CNF中可以含有經過疏水化處理的疏水化CNF。疏水化CNF例如有：纖維素的羥基的一部分或全部被置換為疏水性基的CNF、利用表面處理劑進行了疏水化表面處理的CNF。為了得到羥基的一部分或全部被置換為疏水性基的CNF，所進行的疏水化例如有：酯化、烷化、甲苯磺醯化、環氧化、芳基化等。其中，酯化較佳。具體而言，酯化後的疏水化CNF是下述CNF：纖維素的羥基的一部分或全部被乙酸、乙酸酐、丙酸、丁酸等羧酸或其鹵化物醯化而得到的CNF。為了得到利用表面處理劑進行了疏水化表面處理的CNF，所使用的表面處理劑例如有矽烷偶聯劑等。

短繊維例如有：對位類芳香族聚醯胺短繊維、間位類芳香族聚醯胺短繊維、尼龍6短繊維、尼龍6,6短繊維、尼龍4,6短繊維、聚對苯二甲酸乙二酯短繊維、聚萘二甲酸乙二酯短繊維等。短纖維中含有上述中的一種或兩種以上較佳，含有對位類芳香族聚醯胺短繊維更佳，含有對位類芳香族聚醯胺短繊維作主要成分尤佳，僅由對位類芳香族聚醯胺短繊維構成極佳。

對位類芳香族聚醯胺短繊維例如有：聚對苯二甲醯對苯二胺短繊維(例如，杜邦公司製造的Kevlar、帝人公司製造的Twaron)以及共-聚-對亞苯基-3,4'-氧二苯撐對苯二甲醯胺(co-poly-(paraphenylene/3,4'-oxydiphenylene terephthalamide)短繊維(例如帝人公司製造的Technora)。對位類芳香族聚醯胺短繊維中含有上述中的一種或兩種較佳，含有共-聚-對亞苯基-3,4'-氧二苯撐對苯二甲醯胺短繊維尤佳，含有共-聚-對亞苯基-3,4'-氧二苯撐對苯二甲醯胺短繊維作主要成分更佳，僅由共-聚-對亞苯基-3,4'-氧二苯撐對苯二甲醯胺短繊維構成極佳。

短纖維的纖維長度在0.5mm以上5.0mm以下較佳，在1.0mm以上3.0mm以下更佳。短纖維的纖維直徑在5.0μm 以上較佳，在8μm以上更佳，並且，在30μm以下較佳，在25μm以下更佳。

在形成實施形態所關係之橡膠組成物的未交聯橡膠組成物中添加有CR的交聯劑。CR的交聯劑例如有：氧化鋅、氧化鎂等金属氧化物。交聯劑同時使用氧化鋅和氧化鎂較佳。相對於橡膠成分100質量份，氧化鋅的添加量在3質量份以上7質量份以下較佳，在4質量份以上6質量份以下更佳。相對於橡膠成分100質量份，氧化鎂的添加量在3質量份以上7質量份以下較佳，在4質量份以上6質量份以下更佳。

本實施形態所關係之橡膠組成物中可以分散有炭黑(以下又稱為「CB」)。例如有：槽法炭黑；SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等爐黑；FT、MT等熱裂解炭黑；乙炔黑等。CB中含有上述中的一種或兩種以上較佳，含有FEF更佳，含有FEF作主要成分尤佳，僅由FEF構成極佳。

實施形態所關係之橡膠組成物中，除此以外，還可以含有塑化劑、加工助劑、硫化促進助劑、硫化促進劑等橡膠添加劑。

具有以上結構的實施形態所關係之橡膠組成物藉由下述任一方法得到：將CNF混合到CR乳膠(latex)中並除去溶劑，而製造出CNF分散於CR中的母料(master batch)，再往前述母料中添加含CB的橡膠添加劑並混練而得到未交聯橡膠組成物，對前述未交聯橡膠組成物加熱、加壓而讓橡膠成分交聯即可；將CNF混合到CR乳膠中並除去溶劑，而製造出CNF分散於CR中的母料，再將CR等橡膠成分與前述母料混煉並稀釋後，添加含CB的橡膠添加劑並混練而得到未交聯橡膠組成物，對前述未交聯橡膠組成物加熱、加壓而讓橡膠成分交聯即可。

若將實施形態所關係之橡膠組成物用於形成傳動帶，則因為耐久性和傳動效率優異，所以非常適合用作形成傳動帶的材料，特別適合用作形成變速帶帶體的至少一部分的材料。

(V肋型多溝帶B)

下面說明V肋型多溝帶B，V肋型多溝帶B是至少一部分用本實施形態的橡膠組成物形成的傳動帶。

圖1和圖2顯示實施形態所關係之V肋型多溝帶B。實施形態所關係之V肋型多溝帶B例如是環形的動力傳遞部件，用於設在汽車的引擎室內的引擎附件驅動帶傳動裝置等。實施形態所關係之V肋型多溝帶B例如帶長為700mm至3000mm，帶寬為10mm至36mm，帶厚為4.0mm至5.0mm。

實施形態所關係之V肋型多溝帶B具有橡膠製的V肋型多溝帶帶體10，V肋型多溝帶帶體10是由構成帶內周側的帶輪接觸部分的壓縮橡膠層11(底部橡膠層)、中間的黏著橡膠層12和帶外周側的背面橡膠層13構成的三層結構。在V肋型多溝帶帶體10中的黏著橡膠層12的厚度方向上的中間部埋設有芯線14，芯線14形成沿帶寬方向具有螺距的螺旋。需要說明的是，還可以設置背面補強布來替代背面橡膠層13，V肋型多溝帶帶體10為由壓縮橡膠層11和黏著橡膠層12構成的雙層結構。

壓縮橡膠層11以複數個V肋15向帶內周側下垂的方式設置。複數個V肋15以下述方式設置：各V肋15都形成為沿帶長方向延伸的斷面呈近似倒三角形的突條，且沿帶寬方向並列佈置。各V肋15例如肋高為2.0mm至3.0mm，基端間的寬度為1.0mm至3.6mm。V肋15的個數例如為3個至6個(圖1中為6個)。黏著橡膠層12構成為帯狀且斷面呈橫向較長的矩形，其厚度例如為1.0mm至2.5mm。背面橡膠層13也構成為帯狀且斷面呈橫向較長的矩形，厚度例如為0.4mm至0.8mm。在用帶輪從背面驅動V肋型多溝帶B之情況下，從抑制發出聲音的觀點出發，在背面橡膠層13的表面上設有織布紋理之圖案較佳。

壓縮橡膠層11、黏著橡膠層12和背面橡膠層13由下述橡膠組成物形成：在橡膠成分中添加各種橡膠添加劑並混煉而形成未交聯橡膠組成物，再對前述未交聯橡膠組成物加熱和加壓而形成經過交聯劑交聯的橡膠組成物，即前述橡膠組成物。形成壓縮橡膠層11、黏著橡膠層12和背面橡膠層13的橡膠組成物可以相同，也可以不同。

壓縮橡膠層11、黏著橡膠層12和背面橡膠層13中的至少一者由本實施形態的橡膠組成物形成。至少壓縮橡膠層11由本實施形態的橡膠組成物形成較佳，壓縮橡膠層11、黏著橡膠層12和背面橡膠層13均由本實施形態的橡膠組成物形成更佳。

芯線14由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維、對位類芳香族聚醯胺纖維，維尼綸纖維等的合股線或編織線(braid yarn)等線材構成。為了賦予芯線14對V肋型多溝帶帶體10之黏著性，芯線14在成型前經過在RFL水溶液中浸漬之後再加熱的黏著處理和/或在橡膠膠水(rubber cement)中浸漬之後再乾燥的黏著處理。需要說明的是，芯線14在用RFL水溶液和/或橡膠膠水進行黏著處理之前，還可以根據需要先進行在黏著劑溶液中浸漬之後再加熱的黏著處理，前述黏著劑溶液由環氧樹脂或聚異氰酸酯樹脂等的溶液形成。芯線14的直徑例如為0.5mm至2.5mm，斷面中相鄰兩條芯線14的中心之間的尺寸例如為0.05mm至0.20mm。

(V肋型多溝帶B的製造方法)

根據圖3至圖8，說明實施形態所關係之V肋型多溝帶B的製造方法。

圖3和圖4顯示用於製造實施形態所關係之V肋型多溝帶B的帶成型模30。

前述帶成型模30具有圓筒狀的內模31和圓筒狀的外模32，內模31和外模32設為同心狀。

內模31由橡膠等可撓性材料形成。外模32由金屬等剛性材料形成。外模32的內周面為成型面，在前述外模32的內周面上，沿軸向以一定的間距設有與V肋15形狀相同的V肋形成溝33。在外模32上設有溫度調節機構，其藉由使水蒸氣等熱介質和水等冷介質流動來調節溫度。還設有加壓手段，其用於從內部向內模31加壓而使內模31膨脹。

實施形態所關係之V肋型多溝帶B的製造方法包括材料準備製程、成型製程、交聯製程和精加工製程。

<材料準備製程>

(壓縮橡膠層用、黏著橡膠層用和背面橡膠層用之未交聯橡膠片材11’、12’、13’)

壓縮橡膠層用、黏著橡膠層用和背面橡膠層用之未交聯橡膠片材11’、12’、13’中，含有纖維素奈米纖維者之製造按照下述進行。

首先，向正在塑煉的橡膠成分中添加纖維素奈米纖維後並混煉，由此使其分散。

此處，使纖維素奈米纖維分散到橡膠成分中的分散方法例如有：將纖維素奈米纖維分散於水中而形成的分散體(凝膠)添加到正在用開放式煉膠機塑煉的橡膠成分中，邊將它們混煉邊讓水分氣化的方法；將纖維素奈米纖維分散於水中而形成的分散體(凝膠)與橡膠乳膠混合並讓水分氣化，從而得到纖維素奈米纖維/橡膠的母料，將前述母料添加到正在塑煉的橡膠成分中的方法；將纖維素奈米纖維分散於溶劑中而成的分散體與橡膠成分溶解於溶劑而成的溶液混合並讓溶劑氣化，從而得到纖維素奈米纖維/橡膠的母料，將前述母料添加到正在塑煉的橡膠成分中的方法；將纖維素奈米纖維分散於水中而形成的分散體(凝膠) 凍結乾燥並粉碎後，添加到正在塑煉的橡膠成分中的方法；將經過疏水化處理的纖維素奈米纖維添加到正在塑煉的橡膠成分中的方法等。

接著，邊將橡膠成分與纖維素奈米纖維混煉，邊添加各種橡膠添加劑並繼續進行混煉，由此製造出未交聯橡膠組成物。

然後，將前述未交聯橡膠組成物藉由壓延成型等成型成片材狀。

需要說明的是，不含纖維素奈米纖維者藉由下述方法製造：向橡膠成分中添加各種橡膠添加劑，用捏合機(kneader)、萬馬力機(banbury mixer)等混煉機混煉而得到未交聯橡膠組成物，藉由壓延成型等將未交聯橡膠組成物成型成片材狀即可。

(芯線14’)

對芯線14’進行黏著處理。具體而言，對芯線14’進行在RFL水溶液中浸漬之後再加熱的RFL黏著處理。在RFL黏著處理之前，先進行將芯線14’在基底黏著處理液中浸漬之後再加熱的基底黏著處理較佳。需要說明的是，還可以在RFL黏著處理之前先進行將芯線14’在橡膠膠水中浸漬之後再乾燥的橡膠膠水黏著處理。

<成型製程>

如圖5所示，將橡膠套筒35套在表面平滑的圓筒34上，並在其外周上依次纏繞背面橡膠層用之未交聯橡膠片材13’、黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材12’而積層起來，將芯線14’相對於圓筒狀的內模31以螺旋狀纏繞到未交聯橡膠片材12上，再在芯線14’上依次纏繞黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材12’、壓縮橡膠層用之未交聯橡膠片材11’。此時，橡膠套筒35上就形成了積層成型體B’。

<交聯製程>

將設有積層成型體B’的橡膠套筒35從圓筒34上取下，如圖6所示，在將其以內嵌到外模32的內周面側的狀態下安裝好之後，如圖7所示，使內模31位於已裝在外模32上的橡膠套筒35內並使內模31閉合。

然後，對外模32加熱，並向內模31被封閉的內部注入高壓空氣等來進行加壓。此時，內模31膨脹，積層成型體B’中的未交聯橡膠片材11’、12’、13’被壓縮而進入外模32的成型面，它們發生交聯且芯線14’複合一體化，最終如圖8所示，成型出圓筒狀的帶坯S。需要說明的是，帶坯S的成型溫度例如是100℃至180℃，成型壓力例如是0.5MPa至2.0MPa，成型時間例如是10分鐘至60分鐘。

<精加工製程>

將內模31的內部減壓後打開內模31，取出在內模31與外模32之間透過橡膠套筒35成型出的帶坯S，將帶坯S切成規定寬度的環狀後裡外顛倒過來，由此製造出V肋型多溝帶B。

(平帶C)

下面說明平帶，平帶是至少一部分用本實施形態的橡膠組成物形成的另一傳動帶。

圖9示意性地顯示本實施形態的平帶C。平帶C是動力傳遞部件，其用於要求在相對高負荷的條件下具有較長壽命的用途，例如送風機、壓縮機和發電機等驅動傳遞用途、汽車的引擎附件驅動用途等。平帶C例如帶長為600mm至3000mm，帶寬為10mm至20mm，帶厚為2mm至3.5mm。

平帶C具有平帶帶體120，平帶帶體120由平帶C的帶內周側的內側橡膠層121、平帶C的帶外周側的黏著橡膠層122、平帶C的更靠帶外周側的外側橡膠層123積層起來並一體化形成。在黏著橡膠層122中且平帶C的帶厚方向上的中間部埋設有芯線124，芯線124形成沿帶寬方向具有螺距的螺旋。

內側橡膠層121、黏著橡膠層122和外側橡膠層123均形成為帯狀且斷面呈橫向較長的矩形，並且由下述橡膠組成物形成：在橡膠成分中添加各種添加劑並混煉而形成未交聯橡膠組成物，再對前述未交聯橡膠組成物加熱和加壓而形成經過交聯劑交聯的橡膠組成物，即前述橡膠組成物。內側橡膠層121的厚度在0.3mm以上較佳，在0.5mm以上更佳，並且，在3.0mm以下較佳，在2.5mm以下更佳。黏著橡膠層122的厚度例如為0.6mm至1.5mm。外側橡膠層123的厚度例如為0.6mm至1.5mm。

形成內側橡膠層121、黏著橡膠層122和外側橡膠層123的橡膠組成物中的至少一者由本實施形態的橡膠組成物形成。至少內側橡膠層121由本實施形態的橡膠組成物形成更佳，內側橡膠層121、黏著橡膠層122和外側橡膠層123都由本實施形態的橡膠組成物形成尤佳。

芯線124具有與本實施形態的V肋型多溝帶的芯線14相同的結構。

藉由本實施形態的平帶C，像這樣，在形成內側橡膠層121、黏著橡膠層122和外側橡膠層123的橡膠組成物中的至少一者中，含有纖維直徑的分佈範圍大於50nm至500nm的纖維素奈米纖維，由此能夠實現優異的耐彎曲疲勞性。其中，內側橡膠層121、黏著橡膠層122和外側橡膠層123構成平帶帶體120。由於內側橡膠層121構成接觸部分，尤其是形成內側橡膠層121的橡膠組成物中含有前述纖維素奈米纖維時，在實現高耐磨損性的同時，還能夠得到穩定的摩擦係數。

(平帶C的製造方法)

根據圖10、圖11和圖12，說明平帶C的製造方法。平帶C的製造方法包括材料準備製程、成型製程、交聯製程和精加工製程。

<材料準備製程>

內側橡膠層用、黏著橡膠層用和外側橡膠層用之未交聯橡膠片材121’、122’、123’中，含有纖維素奈米纖維者之製造按照與前述V肋型多溝帶相同的方法進行。需要說明的是，不含纖維素奈米纖維者藉由下述方法製造：向橡膠成分中添加各種橡膠添加劑，用捏合機、萬馬力機等混煉機混煉而得到未交聯橡膠組成物，藉由壓延成型等將未交聯橡膠組成物成型成片材狀即可。

按照與前述V肋型多溝帶相同的方法，對芯線124’進行黏著處理。

<成型製程>

如圖10(a)所示，將內側橡膠層用之未交聯橡膠片材121’纏繞到圓筒模具145的外周上之後，將黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材122’纏繞上去。

然後，如圖10(b)所示，將芯線124’以螺旋狀纏繞到黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材122’上之後，再次將黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材122’纏繞上去。

接著，如圖10(c)所示，將外側橡膠層用之未交聯橡膠片材123’纏繞到黏著橡膠層用之未交聯橡膠片材122’上。這樣一來，圓筒模具145上就形成積層成型體C’。

<交聯製程>

如圖11所示，將橡膠套筒146套在圓筒模具145上的積層成型體C’上之後，裝入硫化罐中並封閉起來，用高溫水蒸氣等對圓筒模具145加熱，並且，施加高壓來向半徑方向上朝向圓筒模具145的一側擠壓橡膠套筒146。此時，積層成型體C’的未交聯橡膠組成物流動且橡膠成分進行交聯反應，而且，芯線124’還進行黏著反應，這樣一來，如圖12所示，圓筒模具145上就形成筒狀的帶坯S。

<研磨‧精加工製程>

在研磨‧精加工製程中，從硫化罐中取出圓筒模具145，將形成在圓筒模具145上的圓筒狀的帶坯S脫模之後，對其外周面和/或內周面進行研磨而使厚度均一化。

最後，將帶坯S切成規定寬度的環狀，由此製造出平帶C。

(齒形帶)

下面說明齒形帶，齒形帶是至少一部分用本實施形態的橡膠組成物形成的另一傳動帶。

圖13示意性地顯示本實施形態所關係之切邊單齒V型帶301。此等單齒V型帶例如能用作小型速克達或農業機械的變速帶。

單齒V型帶301具有橡膠製的帶體310，帶內周側的壓縮橡膠層311、帶外周側的拉伸橡膠層312以及二者之間的黏著橡膠層313積層成一體而構成帶體310，帶體10的斷面呈梯形。在黏著橡膠層313的厚度方向上的中間部埋設有芯線314，芯線314形成沿帶寬方向具有螺距的螺旋。內側補強布315貼著壓縮橡膠層311的構成帶內周面的表面而設；外側補強布316貼著拉伸橡膠層312的構成帶外周面的表面而設。在帶內周側沿著帶長方向且以一定的間距形成有內側齒317。另一方面，帶外周側構成為很平的帶背面。

在此等單齒V型帶301中，構成帶體310的壓縮橡膠層311、拉伸橡膠層312和黏著橡膠層313中的至少一者由本實施形態的橡膠組成物形成。至少壓縮橡膠層311由本實施形態的橡膠組成物形成更佳，壓縮橡膠層311、拉伸橡膠層312和黏著橡膠層313都由本實施形態的橡膠組成物形成尤佳。

芯線314具有與本實施形態的V肋型多溝帶的芯線14相同的結構。

藉由本實施形態的單齒V型帶301，在壓縮橡膠層311、拉伸橡膠層312和黏著橡膠層313中的至少一者中，含有纖維直徑的分佈範圍大於50nm至500nm的纖維素奈米纖維，由此能夠實現優異的耐彎曲疲勞性。

(其他帶)

以上說明了V肋型多溝帶B和平帶C，但本發明不限於此，也可以是其他傳動帶。圖14顯示的例子是，作為摩擦傳動帶的切邊V型帶401和包布V型帶402、作為嚙合傳動帶的有齒帶403。前述帶都具有帶體410、芯線414和補強布415。也可以是帶體410中的底部橡膠部分或帶體410全部由本實施形態的橡膠組成物形成。

【實施例】

用以氯丁橡膠(CR)作橡膠成分的實施形態的橡膠組成物，製造出各實施例和比較例的帶。帶的種類為圖13所示的切邊單齒V型帶。

(TEMPO氧化纖維素奈米纖維調整)

下面對纖維素奈米纖維進行了調整。首先，進行了TEMPO氧化。具體而言，用足夠量的HCl(0.1M)和離子交換水清洗漂白針葉樹硫酸鹽木漿。將由此得到的乾淨木漿(固形物13%)400g混合到4000ml的離子交換水中。向前述混合物中，添加0.78g的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)和5.0g的NaBr，並攪拌一小時。

然後，添加125ml的NaClO(2M)。接著，邊確認pH，邊滴加NaOH(0.5M)。此時，pH隨反應而發生變化，藉由滴加NaOH將pH維持到10.0。當pH不再變化時停止滴加NaOH，並攪拌一小時。之後，對木漿混合液進行過濾，用離子交換水清洗濾出物複數次。

接著，進行了解纖。將由前述TEMPO氧化得到的木漿(清洗後的濾出物)與離子交換水混合且使固形物佔1wt%，用珠磨機進行了預分散。

用濕式微粒化裝置Star Burst(SUGINO MACHINE LIMITED CO.,LTD.製)以150MPa對得到的分散液進行了四次解纖處理。由上述，得到TEMPO氧化CNF。

(帶的製造)

將由上述得到的TEMPO氧化CNF與CR乳膠(Tosoh Corporation製)混合並加入燒杯，藉由具有六片直徑φ 100之槳葉的螺旋槳式攪拌器，以600rpm之轉速攪拌了約四小時。讓攪拌後的分散液在50℃的環境中自然乾燥，製造出母料。然後，對CR(硫改質之聚氯丁烯)進行塑煉，並加入母料混煉。母料的加入量保證：設CR總量為100質量份時，纖維素類微細纖維的含量為規定質量份。

用密閉型混合器將CR與纖維素類微細纖維進行混煉，並加入添加劑進行混煉。添加劑為：相對於橡膠成分100質量份，作為補強材料的20質量份之炭黑FEF(TOKAI CARBON CO.,LTD.製商品名：Seast SO)、20質量份之芳香族聚醯胺短纖維、5質量份之油(JAPAN SUN OIL COMPANY,LTD.製商品名：SUNPAR2280)、作為硫化促進助劑的5質量份之氧化鋅(SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.製)、4質量份之氧化鎂(Kyowa Chemical Industry Co.,Ltd.製商品名：Kyowamag150)。分別加入前述添加劑後繼續進行混煉，由此製造出未交聯橡膠組成物。

前述添加量顯示在表1中。按照下文中說明的那樣，製出CNF和短纖維為各種含量之評價用帶。

將前述未交聯橡膠組成物成型成片材狀作為構成帶的底部橡膠層之未交聯橡膠片材，製造出試驗評價用之單齒V型帶。

(帶的傳動效率)

將上述所說明的試驗評價用之單齒V型帶中添加的CNF和短纖維的直徑進行變更，製造出複數個評價用帶。也就是說，使用的CNF的平均直徑有2nm、10nm、20nm、50nm、100nm這5種。使用的短纖維的平均直徑有2μm、8μm、15μm、25μm、50μm這5種。藉由對它們進行組合，製造出表2所示的1號至25號評價用帶。此處，相對於CR100質量份，CNF的添加量為10質量份，短纖維的添加量為15質量份。

對上述1號至25號評價用帶的傳動效率進行了評價。圖15示意性地顯示運行試驗機60，其用於測量本實施形態中的傳動帶的傳動效率。運行試驗機60具有輪徑為50mm的主動帶輪61和輪徑為120mm的從動帶輪62，評價用之帶B卷掛在它們上。向從動帶輪62施加600N的固定載荷，在40℃的氣溫下，使主動帶輪61以5000rpm的轉速旋轉。此時，對相對於輸入到主動帶輪61的能量而由從動帶輪62所輸出的能量進行測量，並計算出傳動效率。表2中顯示的帶效率指數是基於計算出的效率的指數。

(帶傳動效率之評價)

如表2顯示的那樣，無論CNF直徑是多大，在短纖維直徑為8μm、15μm、25μm的情況下，帶效率指數都優於短纖維直徑為2μm或50μm的情況(2號至4號、7號至9號、12號至15號、17號至19號、22號至24號)。即使CNF直徑為100nm，帶效率指數也會因短纖維直徑不同而出現提高的情況(22號至24號)，當CNF直徑為50nm時，帶效率指數因短纖維直徑不同而得到更顯著的提高(17號至19號)，當CNF直徑為20nm、10nm、5nm時，帶效率指數因短纖維直徑不同而得到極其顯著的提高(2號至4號、7號至9號、12號至15號)。

像這樣，短纖維直徑在5μm以上較佳，在8μm以上更佳。並且，在30μm以下較佳，在25μm以下更佳。同時，CNF直徑在1nm以上較佳，在2nm以上更佳。並且，在200nm左右以下較佳，在50nm以下更佳，在20nm以下尤佳。

(帶的耐久性)

將前述所說明的試驗評價用之單齒V型帶中的CNF和短纖維的添加量進行變更，製造出複數個評價用帶。也就是說，將相對於橡膠成分100質量份所添加的CNF的添加量定為0質量份(也就是不添加)、1質量份、5質量份、20質量份、30質量份這5種。將相對於橡膠成分100質量份所添加的短纖維的添加量定為0質量份(不添加)、5質量份、10質量份、30質量份、45質量份這5種。不過，CNF和短纖維都省去0質量份(不添加)的情況。因此，製造出26號至49號這24種帶。此處，使CNF的平均直徑為10nm，短纖維的平均直徑為10μm。

對前述26號至49號帶的耐磨損性和耐彎曲疲勞性進行了評價，作為耐久性評價。

圖16顯示運行試驗機40，其用於對耐磨損性和帶耐彎曲疲勞性進行試驗。前述運行試驗機40包括輪徑為φ 40mm的主動帶輪41和設置在前述主動帶輪41的右側且輪徑為40mm的從動帶輪42。從動帶輪42設為：可左右活動，以便能夠承受軸向載荷(固定載荷DW)而向單齒V型帶B施加張力。

(耐磨損性)

將26號至49號試驗評價用帶卷掛至運行試驗機40的主動帶輪41和從動帶輪42之間，對從動帶輪42向右側施加600N的軸向載荷以對帶施加張力，並在40℃的環境溫度下讓主動帶輪41以3000rpm的轉速旋轉，由此讓帶運行。

當讓帶運行24小時後，測量了帶的磨損量(運行前後之帶重量的減少量)。數值越小說明磨損量越小，是較佳的。結果顯示在表3中。

(耐彎曲疲勞性)

將26號至49號試驗評價用帶卷掛至運行試驗機40的主動帶輪41和從動帶輪42之間，對從動帶輪42向右側施加600N的軸向載荷以對帶施加張力，並在100℃的環境溫度下讓主動帶輪41以3000rpm的轉速旋轉，由此讓帶運行。定期地讓帶停止運行，透過目視確認單齒V型帶B是否發生龜裂，將確認到龜裂發生為止的帶運行時間帶作為耐彎曲疲勞性評價。因此，數值越大就說明耐久性越優異。前述結果也顯示在表3中。

(帶耐久性之評價)

26號至29號帶中未添加CNF，其耐磨損性較差，雖然透過增加短纖維的添加量能得到改善，但即使在29號帶中添加了45質量份之短纖維，其耐磨損性之值也僅有188，是不夠的。並且，耐彎曲疲勞性也較低，短纖維的添加量越多耐彎曲疲勞性就越低。

30、35、40、45號帶中未添加短纖維，在耐彎曲疲勞性的測量條件(環境溫度為100℃)下無法運行，因此也無法對耐彎曲疲勞性進行測量。需要說明的是，前述帶在耐磨損性的測量條件(環境溫度為40℃)下能夠運行，因此能夠對耐磨損性進行測量。

30號至34號帶中CNF的添加量為1質量份(相對於橡膠成分100質量份。以下相同)，30號帶中未添加短纖維，其耐磨損性極差(560)，31號至34號帶中添加有短纖維，其耐磨損性在79至125之範圍內，比較優異。不過，34號帶中短纖維的添加量為45質量份，其耐彎曲疲勞性為70，是較低的。31號至33號帶中短纖維的添加量為5質量份、10質量份、30質量份，其耐彎曲疲勞性為108至125，比較優異。

35號至39號帶中CNF的添加量為5質量份，它們也有同樣的傾向，36號至38號帶中短纖維的添加量為5質量份、10質量份、30質量份，其耐磨損性和耐彎曲疲勞性都很優異。35號帶中未添加短纖維，其耐磨損性較差，39號帶中短纖維的添加量為45質量份，其耐彎曲疲勞性較差。

40號至44號帶中CNF的添加量為5質量份，41號至43號帶中短纖維的添加量為5質量份、10質量份、30質量份，其耐磨損性和耐彎曲疲勞性都很優異。

45號至49號帶中相對於橡膠成分100質量份所添加的CNF的添加量為30質量份，在短纖維的添加量為5質量份的情況下，耐彎曲疲勞性為95，相對較好，但耐磨損性為180，較差。耐磨損性透過增加短纖維的添加量能得到些許改善，但耐彎曲疲勞性會大幅度劣化。

由上述可知，藉由添加CNF並使用短纖維，即使CNF添加量較少，耐磨損性也會得到大幅度改善(例如，對比26號帶與31號帶)。因此，相對於橡膠成分100質量份，CNF的添加量在0.5質量份以上較佳，在1質量份以上更佳。若CNF的添加量過多則耐久性會劣化，相對於橡膠成分100質量份，CNF的添加量在20質量份以下較佳，在10質量份以下更佳。

並且，在添加CNF的情況下，即使只使用少量的短纖維，耐磨損性也會得到大幅度改善(例如對比30號與31號)。因此，相對於橡膠成分100質量份，短纖維的添加量在1質量份以上較佳，在5質量份以上更佳。若增加短纖維的添加量，則耐磨損性會提高，但短纖維過多會導致耐彎曲疲勞性劣化。因此，相對於橡膠成分100質量份，短纖維的添加量在40質量份以下較佳，在30質量份以下更佳。

(產業可利用性)

藉由本發明的傳動帶，帶的傳動效率和耐久性都會提高，因此本發明的傳動帶作為各種傳動帶很有用。

10‧‧‧V肋型多溝帶帶體

11‧‧‧壓縮橡膠層

12‧‧‧黏著橡膠層

13‧‧‧背面橡膠層

14‧‧‧芯線

15‧‧‧V肋

16‧‧‧纖維素奈米纖維

B‧‧‧V肋型多溝帶

Claims

一種傳動帶，至少具有底部橡膠層；形成前述底部橡膠層的橡膠組成物中含有橡膠成分、纖維素微細纖維和短纖維；前述纖維素微細纖維的平均直徑在1nm以上至200nm以下，並且，相對於前述橡膠成分100質量份，前述纖維素微細纖維的添加量在1質量份以上至20質量份以下之範圍內；前述短纖維的纖維長度在0.5mm以上至5.0mm以下、平均直徑在8μm以上至25μm以下，並且，相對於前述橡膠成分100質量份，前述短纖維的添加量在5質量份以上至30質量份以下之範圍內。
如請求項1所記載之傳動帶，其中前述纖維素微細纖維的平均直徑在2nm以上至50nm以下。
如請求項1或2所記載之傳動帶，其中前述纖維素微細纖維是藉由化學解纖方法製造出的。
如請求項1或2所記載之傳動帶，其中前述橡膠成分為乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠和氫化丁腈橡膠中的至少一個。