传动带
阅读说明：本技术 传动带 (Transmission belt ) 是由 土屋大树 小林正吾 松尾圭一郎 橘博之 于 2018-04-19 设计创作，主要内容包括：传动带至少包括底部橡胶层(11)。构成底部橡胶层(11)的橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素微细纤维及短纤维。纤维素微细纤维的平均直径为1nm以上且200nm以下,并且相对于橡胶成分100质量份,该纤维素微细纤维的添加量为0.5质量份以上。短纤维的平均直径为5μm以上且30μm以下,并且相对于橡胶成分100质量份,该短纤维的添加量为1质量份以上。(The drive belt comprises at least a base rubber layer (11). The rubber composition constituting the bottom rubber layer (11) contains a rubber component, cellulose microfibers, and short fibers. The cellulose microfine fibers have an average diameter of 1nm to 200nm, and are added in an amount of 0.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component. The short fibers have an average diameter of 5 to 30 [ mu ] m, and are added in an amount of 1 part by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component.)
技术领域
本公开涉及一种传动带。
背景技术
在构成传动带的橡胶组合物中添加有各种物质，以便获得目标特性。例如，在专利文献1中公开了由含有炭黑和短纤维的橡胶组合物构成多楔带中的至少压缩层这一技术内容。
专利文献1：日本公开专利公报特开2014-167347号公报
发明内容
对使用橡胶组合物制成的传动带的各种特性存在各种要求。本公开说明一种对传动带的耐久性和传动效率进行改进的技术，该传动带是使用橡胶组合物制成的。
本公开的传动带至少包括底部橡胶层。构成底部橡胶层的橡胶组合物含有橡胶成分、纤维素微细纤维及短纤维。纤维素微细纤维的平均直径为1nm以上且200nm以下，并且相对于橡胶成分100质量份，该纤维素微细纤维的添加量为0.5质量份以上。短纤维的平均直径为5μm以上且30μm以下，并且相对于橡胶成分100质量份，该短纤维的添加量为1质量份以上。
发明效果
根据本公开的传动带，能够提高传动带的耐久性和传动效率。
附图说明
图1是示意性地示出本公开的一实施方式中的多楔带的立体图；
图2是实施方式中的多楔带的主要部分的剖视图；
图3是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第一说明图；
图4是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第二说明图；
图5是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第三说明图；
图6是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第四说明图；
图7是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第五说明图；
图8是示出实施方式中的多楔带的制造方法的第六说明图；
图9是示意性地示出实施方式中的平带的立体图；
图10是示出实施方式中的平带的制造方法的第一说明图；
图11是示出实施方式中的平带的制造方法的第二说明图；
图12是示出实施方式中的平带的制造方法的第三说明图；
图13是示意性地示出实施方式中的单面齿形V带的立体图；
图14是示意性地示出实施方式中的包布V带、切边V带及同步带；
图15示意性地示出带运行试验机，其用于测量传动带的传动效率；
图16示意性地示出带运行试验机，其用于评价带的耐磨性和弯曲疲劳性。
具体实施方式
下面，对本公开的实施方式进行说明。
(橡胶组合物)
本实施方式所涉及的橡胶组合物是在橡胶成分中分散着含有纤维素纳米纤维(以下，也称为“CNF”)和短纤维的未交联橡胶组合物，并对该未交联橡胶组合物进行加热和加压，使橡胶成分交联而成的橡胶组合物。相对于橡胶成分100质量份，CNF的含量优选为0.5质量份以上，更优选为1质量份以上，而且优选为20质量份以下，更优选为10质量份以下。此外，相对于橡胶成分100质量份，短纤维的含量优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上，而且优选为40质量份以下，更优选为30质量份以下。
此处，作为橡胶成分，例如有：二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯－α－烯烃弹性体；氯丁橡胶(CR)；氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)；氢化丁腈橡胶(H－NBR)等。橡胶成分优选使用上述橡胶成分中的一种，或者将两种以上的橡胶成分混合使用。特别优选使用氯丁二烯橡胶(CR)。
在使用CR作为橡胶成分的情况下，优选地，CR为主要成分，并且橡胶成分中CR的含量大于50质量％。进而，从抑制发热且获得优异的耐磨性的观点出发，橡胶成分中CR的含量优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上，最优选为100质量％。
作为CR，例如有，G型的硫磺改性CR、W型的硫醇改性CR、A型的高度结晶CR、低粘度CR、羧化CR等。橡胶成分中含有的CR优选含有上述CR中的一种或两种以上，从提高带的传动效率和耐久性的观点出发，更优选含有硫磺改性CR，进一步优选含有硫磺改性CR作为主体，更进一步优选仅由硫磺改性CR构成。最优选的是橡胶成分仅由硫磺改性CR构成。
CNF是由将植物纤维非常零碎地拆开而得到的植物细胞壁的骨架成分构成的。作为CNF的原料浆液，例如有，木材、竹子、稲子(稻秆)、马铃薯、甘蔗(甘蔗渣)、水草、海藻等的浆液。其中优选的是木浆。
作为CNF，例如有TEMPO氧化CNF和机械解纤CNF。CNF优选含有上述CNF中的一种或两种，优选含有TEMPO氧化CNF，优选含有TEMPO氧化CNF作为主体，更优选仅由TEMPO氧化CNF构成。
TEMPO氧化CNF是以N-氧基化合物作为催化剂，让共氧化剂作用于原料浆液中所含的纤维素，从而选择性地将纤维素分子中的C6位的羟基氧化成羧基，并将其机械微细化后而得到的CNF。作为N-氧基化合物，例如有，2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)的自由基或4-乙酰氨基-TEMPO等。作为共氧化剂，例如有，次卤酸及其盐、亚卤酸及其盐、过卤酸及其盐、过氧化氢以及过有机酸等。机械解纤CNF是将原料浆液例如通过双螺杆混炼机等混炼机、高压均质器、研磨机、珠磨机等解纤装置粉碎后得到的CNF。
TEMPO氧化CNF的纤维直径例如为1nm以上10nm以下，而且其分布较窄。另一方面，机械解纤CNF的纤维直径为几十nm～几百nm，其分布较宽。因此，能够根据上述纤维直径的大小及其分布状况明确地区分开TEMPO氧化CNF与机械解纤CNF。
本实施方式中的橡胶组合物所含有的CNF的平均纤维直径优选为1nm以上，更优选为2nm以上，而且优选为200nm以下，更优选为50nm以下，进一步优选为20nm以下。
CNF也可以含有已进行了疏水化处理的疏水化CNF。作为疏水化CNF，例如有，纤维素中的羧基的一部分或全部被置换成疏水基的CNF、以及利用表面处理剂已进行了疏水化表面处理的CNF。作为用以获得纤维素中的羟基的一部分或全部被置换成疏水基的CNF的疏水化，例如有，酯化、烷基化、甲苯磺酰化、环氧化、芳基化等。其中优选酯化。具体而言，已酯化过的疏水化CNF是纤维素中的羟基的一部分或全部由乙酸、乙酸酐、丙酸、丁酸等羧酸、或它们的卤化物酰化而得到的CNF。作为用以获得利用表面处理剂进行了疏水化表面处理的CNF的表面处理剂，例如有硅烷偶联剂等。
作为短纤维，例如有：对位芳族聚酰胺短纤维、间位芳族聚酰胺短纤维、尼龙6短纤维、尼龙6,6短纤维、尼龙4,6短纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯短纤维等。短纤维优选含有上述短纤维中的一种或两种以上，更优选含有对位芳族聚酰胺短纤维，优选含有对位芳族聚酰胺短纤维作为主体，更进一步优选仅由对位芳族聚酰胺短纤维构成。
作为对位芳族聚酰胺短纤维，例如有，聚对苯二甲酰对苯二胺的短纤维(例如，杜邦公司制的Kevlar、帝人公司制的Twaron)和共聚对苯撑-3,4’-氧联二苯基对苯二甲酰胺的短纤维(例如帝人公司制的Technora)。对位芳族聚酰胺短纤维优选含有上述对位芳族聚酰胺短纤维中的一种或两种，更优选含有共聚对苯撑-3,4’-氧联二苯基对苯二甲酰胺的短纤维，进一步优选含有共聚对苯撑-3,4’-氧联二苯基对苯二甲酰胺的短纤维作为主要成分，更进一步优选仅由共聚对苯撑-3,4’-氧联二苯基对苯二甲酰胺的短纤维构成。
短纤维的纤维长度优选为0.5mm以上5.0mm以下，更优选为1.0mm以上3.0mm以下。短纤维的纤维直径优选为5.0μm以上，更优选为8μm以上，而且优选为30μm以下，更优选为25μm以下。
在形成实施方式所涉及的橡胶组合物的未交联橡胶组合物中添加有使CR交联的交联剂。作为该交联剂，例如有，氧化锌、氧化镁等金属氧化物。交联剂优选并用氧化锌和氧化镁。相对于橡胶成分100质量份，氧化锌的添加量优选为3质量份以上7质量份以下，更优选为4质量份以上6质量份以下。相对于橡胶成分100质量份，氧化镁的添加量优选为3质量份以上7质量份以下，更优选为4质量份以上6质量份以下。
实施方式所涉及的橡胶组合物中，也可以分散含有炭黑(以下，也称为“CB”)。例如有：槽法炭黑；SAF、ISAF、N-339、HAF、N-351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N-234等炉黑；FT、MT等热裂解炭黑；乙炔黑等。CB优选含有上述CB中的一种或两种以上，更优选含有FEF，进一步优选含有FEF作为主体，更进一步优选仅由FEF构成。
实施方式所涉及的橡胶组合物中，其它还可以含有增塑剂、加工助剂、硫化活性剂、硫化促进剂等橡胶添加剂。
通过下述方法能够得到实施方式所涉及的具有上述结构的橡胶组合物，即，向CR胶乳中混入CNF，除去溶剂而制备在CR中分散有CNF的母胶，向该母胶中或者向在该母胶中混炼CR等橡胶成分稀释得到的稀释母胶中添加含有CB的橡胶添加剂，并进行混炼得到未交联橡胶组合物，再对该未交联橡胶组合物进行加热和加压，使橡胶成分交联即可获得所述橡胶组合物。
若将实施方式所涉及的橡胶组合物用于构成传动带，则因为其耐久性和传动效率较优异，所以适合作传动带的带主体的至少一部分的材料使用，特别适合作形成变速带的带主体的至少一部分的材料使用。
(多楔带B)
接着，作为至少一部分使用本实施方式中的橡胶组合物而形成的传动带，对多楔带B进行说明。
图1和图2示出实施方式所涉及的多楔带B。实施方式所涉及的多楔带B是例如用于设置在汽车的发动机室内的附件驱动用带传动装置等的环状动力传递部件。实施方式所涉及的多楔带B具有下述尺寸，例如带长为700～3000mm，带宽为10～36mm，带厚为4.0～5.0mm。
实施方式所涉及的多楔带B包括橡胶制多楔带主体10，该多楔带主体10构成为具有位于带内周侧的与带轮接触的部分的压缩橡胶层11(底部橡胶层)、位于中间的黏合橡胶层12和位于带外周侧的背面橡胶层13的三层结构。在多楔带主体10中黏合橡胶层12的厚度方向的中间部埋设有芯线14，并且该芯线14形成在带宽方向上具有螺距的螺旋。需要说明的是，也可以是这样的：设置了背面补强布以取代背面橡胶层13，多楔带主体10构成为具有压缩橡胶层11和黏合橡胶层12的双层结构。
压缩橡胶层11设置成多个V形楔15吊挂在带内周侧。多个V形楔15分别形成为沿带长方向延伸且剖面呈近似倒三角形的突条，并且多个V形楔15沿带宽方向排列着设置。就各个V形楔15而言，例如，楔高为2.0～3.0mm，基端间的宽度为1.0～3.6mm。V形楔15的数量例如为3～6根(在图1中为6根)。黏合橡胶层12形成为带状，其剖面呈横向长度较长的矩形，该黏合橡胶层12的厚度例如为1.0～2.5mm。背面橡胶层13亦形成为带状，其剖面呈横向长度较长的矩形，该背面橡胶层13的厚度例如为0.4mm～0.8mm。从抑制背面驱动时产生声音的观点出发，优选在背面橡胶层13的表面上设置有梭织布图案。
压缩橡胶层11、黏合橡胶层12以及背面橡胶层13由下述橡胶组合物形成，即：在橡胶成分中添加各种橡胶添加剂并进行混炼而得到未交联橡胶组合物，通过对该未交联橡胶组合物进行加热和加压，在交联剂的作用下使其交联。形成压缩橡胶层11、黏合橡胶层12以及背面橡胶层13的橡胶组合物可以相同，也可以不同。
压缩橡胶层11、黏合橡胶层12以及背面橡胶层13中的至少一个橡胶层由本实施方式中的橡胶组合物形成。优选地，至少压缩橡胶层11由本实施方式中的橡胶组合物形成，更优选地，压缩橡胶层11、黏合橡胶层12以及背面橡胶层13均由本实施方式中的橡胶组合物形成。
芯线14由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维、对位芳族聚酰胺纤维、维纶纤维等的捻线、编织线等线材构成。为了赋予芯线14相对于多楔带主体10的黏合性，在成型前，对芯线14实施将它浸渍在RFL水溶液中之后再加热的黏合处理和/或将它浸渍在橡胶糊中之后再干燥的黏合处理。需要说明的是，也可以在利用RFL水溶液和/或橡胶糊对芯线14进行黏合处理之前，根据需要对芯线14进行将它浸渍在由环氧树脂或多异氰酸酯树脂等溶液形成的黏合剂溶液中之后再加热的黏合处理。芯线14的直径例如为0.5～2.5mm，截面中相邻两条芯线14的中心之间的尺寸例如为0.05～0.20mm。
(多楔带B的制造方法)
参照图3～图8对实施方式所涉及的多楔带B的制造方法进行说明。
图3和图4示出用于制造实施方式所涉及的多楔带B的带成型模30。
该带成型模30包括分别呈圆筒状的内模31和外模32，该内模31和该外模32同心设置。
内模31由橡胶等挠性材料形成。外模32由金属等刚性材料形成。外模32的内周面为成型面，在该外模32的内周面上，沿轴向以一定的中心间距设有形状与V形楔15相同的V形楔形成槽33。在外模32上设有温度调节机构，其通过使水蒸气等热介质、水等冷介质在其中流动来调节温度。此外，设置有加压部件，该加压部件用以从内部对内模31加压使其膨胀。
实施方式所涉及的多楔带B的制造方法包括：材料准备工序、成型工序、交联工序及精加工工序。
＜材料准备工序＞
－压缩橡胶层用未交联橡胶片11’、黏合橡胶层用未交联橡胶片12’以及背面橡胶层用未交联橡胶片13’－
如下制作压缩橡胶层用未交联橡胶片11’、黏合橡胶层用未交联橡胶片12’以及背面橡胶层用未交联橡胶片13’，它们都含有纤维素纳米纤维。
首先，将纤维素纳米纤维投入正进行塑炼的橡胶成分中加以混炼，使纤维素纳米纤维分散。
此处，作为使纤维素纳米纤维在橡胶成分中分散开的分散方法，例如有：将使纤维素纳米纤维分散于水中而得到的分散体(凝胶)投入正用开放式炼胶机进行塑炼的橡胶成分中后，边对其进行混炼边使水分汽化的方法；将使纤维素纳米纤维分散于水中而得到的分散体(凝胶)和橡胶胶乳混合后使水分汽化而得到纤维素纳米纤维/橡胶的母胶，然后将该母胶投入正在进行塑炼的橡胶成分中的方法；将使纤维素纳米纤维分散于溶剂中而得到的分散体和使橡胶成分溶解于溶剂中而得到的溶液混合，再使溶剂汽化而得到纤维素纳米纤维/橡胶的母胶，然后将该母胶投入正在进行塑炼的橡胶成分中的方法；对使纤维素纳米纤维分散于水中而得到的分散体(凝胶)进行冷冻干燥后再加以粉碎，然后再投入正在进行塑炼的橡胶成分中的方法；以及将已实现了疏水化的纤维素纳米纤维投入正在进行塑炼的橡胶成分中的方法等。
接着，边对橡胶成分和纤维素纳米纤维进行混炼，边投入各种橡胶添加剂后继续进行混炼，从而制作出未交联橡胶组合物。
然后，利用压延成型等使该未交联橡胶组合物成型为片状。
需要说明的是，不含有纤维素纳米纤维的未交联橡胶片是通过下述方法制作，即，在橡胶成分中添加各种橡胶添加剂后，利用捏合机、班伯里混炼机等混炼机进行混炼，便得到了未交联橡胶组合物，然后利用压延成型等使该未交联橡胶组合物成型为片状即可。
－芯线14’－
对芯线14’实施黏合处理。具体而言，对芯线14’实施浸渍在RFL水溶液中后再加热的RFL黏合处理。此外，优选在RFL黏合处理前实施浸渍在基础黏合处理液中后再加热的基础黏合处理。需要说明的是，也可以在进行RFL黏合处理前实施浸渍在橡胶糊中后再使其干燥的橡胶糊黏合处理。
＜成型工序＞
如图5所示，将橡胶套筒35套在表面平滑的圆筒状筒34上，并在该橡胶套筒35的外周上依次缠绕背面橡胶层用未交联橡胶片13’及黏合橡胶层用未交联橡胶片12’层叠起来，将芯线14’相对于圆筒状的内模31呈螺旋状地缠绕到黏合橡胶层用未交联橡胶片12’上，再在芯线14’上依次缠绕黏合橡胶层用未交联橡胶片12’及压缩橡胶层用未交联橡胶片11’。此时，在橡胶套筒35上形成层叠成形体B’。
＜交联工序＞
将设置有层叠成形体B’的橡胶套筒35从圆筒状筒34上拆下来，再如图6所示的那样，将其以内嵌在外模32的内周面侧的状态加以安装，然后如图7所示的那样，使内模31位于已安装在外模32上的橡胶套筒35内并将其密闭起来。
然后，对外模32进行加热，并向内模31的密闭内部空间注入高压空气等来进行加压。此时，内模31膨胀，层叠成形体B’的未交联橡胶片11’、12’、13’被压缩而进入外模32的成型面中，而且它们交联，同时与芯线14’实现复合一体化，如图8所示的那样，最后成型出圆筒状的带坯S。需要说明的是，带坯S的成型温度例如为100～180℃，成型压力例如为0.5～2.0MPa，成型时间例如为10～60分钟。
＜精加工工序＞
对内模31的内部进行减压以解除密闭状态后，取出已在内模31与外模32之间利用橡胶套筒35成型出的带坯S，将带坯S切割成具有规定厚度的圆环，再将表面、里面翻过来，从而就制造出多楔带B。
(平带C)
接着，作为至少一部分使用本实施方式中的橡胶组合物而形成的另一传动带，对平带进行说明。
图9示意性地示出实施方式中的平带C。平带C是例如在送风机、压缩机或发电机等驱动传递用途、汽车的附件驱动用途等较高负荷条件下使用时，需要具有较长的使用寿命的动力传递部件。平带C例如具有下述尺寸，带长为600～3000mm，带宽为10～20mm，带厚为2～3.5mm。
平带C包括平带主体120，该平带主体120是位于带内周侧的内侧橡胶层121、位于带外周侧的黏合橡胶层122、以及位于该黏合橡胶层122的带外周侧的外侧橡胶层123层叠着设置并将它们一体化后而得到的。在黏合橡胶层122的带厚方向的中间部埋设有芯线124，并且该芯线124形成在带宽方向上具有螺距的螺旋。
内侧橡胶层121、黏合橡胶层122以及外侧橡胶层123分别形成为各自的剖面呈横向长度较长的带状，并它们是由通过下述方法而得到的橡胶组合物形成，即，在橡胶成分中添加各种添加剂并进行混炼而得到未交联橡胶组合物，通过对该未交联橡胶组合物进行加热和加压，在交联剂的作用下使其交联。内侧橡胶层121的厚度优选为0.3mm以上，更优选为0.5mm以上，而且优选为3.0mm以下，更优选为2.5mm以下。黏合橡胶层122的厚度例如为0.6～1.5mm。外侧橡胶层123的厚度例如为0.6～1.5mm。
形成内侧橡胶层121、黏合橡胶层122以及外侧橡胶层123的橡胶组合物中的至少一个橡胶组合物由本实施方式中的橡胶组合物形成。优选地，至少内侧橡胶层121由本实施方式中的橡胶组合物形成，更优选地，内侧橡胶层121、黏合橡胶层122以及外侧橡胶层123均由本实施方式的橡胶组合物形成。
芯线124具有与本实施方式中的多楔带的芯线14相同的结构。
根据本实施方式中的平带C，如上所述，形成内侧橡胶层121、黏合橡胶层122以及外侧橡胶层123的橡胶组合物中的至少一个橡胶层含有纤维直径的分布范围为50～500nm的纤维素纳米纤维，由此能够获得优异的耐弯曲疲劳性，其中，所述内侧橡胶层121、黏合橡胶层122以及形成外侧橡胶层123构成平带主体120。此外，特别是在形成内侧橡胶层121的橡胶组合物含有上述纤维素纳米纤维的情况下，能够得到高耐磨性，同时能够得到稳定的摩擦系数，其中，该内侧橡胶层121构成接触部分。
(平带C的制造方法)
参照图10、图11及图12对平带C的制造方法进行说明。平带C的制造方法包括：材料准备工序、成型工序、交联工序以及精加工工序。
＜材料准备工序＞
与上述多楔带一样，制作内侧橡胶层用未交联橡胶片121’、黏合橡胶层用未交联橡胶片122’及外侧橡胶层用未交联橡胶片123’，它们都含有纤维素纳米纤维。需要说明的是，不含有纤维素纳米纤维的未交联橡胶片是通过下述方法制作，即，在橡胶成分中添加各种橡胶添加剂后，利用捏合机、班伯里混炼机等混炼机进行混炼，便得到了未交联橡胶组合物，然后利用压延成型等使该未交联橡胶组合物成型为片状即可。
对芯线124'与上述多楔带一样，对芯线124'实施黏合处理。
＜成型工序＞
如图10(a)所示，将内侧橡胶层用未交联橡胶片121’缠绕到圆筒模具145的外周上后，再将黏合橡胶层用未交联橡胶片122’缠绕到该内侧橡胶层用未交联橡胶片121’上。
接着，如图10(b)所示，将芯线124’缠绕到黏合橡胶层用未交联橡胶片122’上后，再将黏合橡胶层用未交联橡胶片122’缠绕到该芯线124’上。
接着，如图10(c)所示，将外侧橡胶层用未交联橡胶片123’缠绕到黏合橡胶层用未交联橡胶片122’上。这样一来，在圆筒模具145上形成层叠成形体C’。
＜交联工序＞
接下来，如图11所示，将橡胶套筒146套在圆筒模具145上的层叠成形体C’上后，将其放置在硫化罐中并进行密封，利用高温水蒸气等加热圆筒模具145，并施加高压，沿圆筒模具145的半径方向朝着圆筒模具145侧推压橡胶套筒146。此时，层叠成形体C’的未交联橡胶组合物流动，并橡胶成分的交联反应在进行，而且芯线124’的黏合反应也在进行，由此如图12所示，在圆筒模具145上形成筒状的带坯S。
＜研磨/精加工工序＞
在研磨/精加工工序中，从硫化罐中取出圆筒模具145，使形成在圆筒模具145上的圆筒状的带坯S脱模，然后对该带坯S的外周面和/或内周面进行研磨，使其厚度均匀化。
最后，按规定尺寸切割带坯S来制作出平带C。
接着，作为至少一部分使用本实施方式中的橡胶组合物而形成的又一传动带，对齿形带进行说明。
图13是示意性地示出本实施方式所涉及的切边单面齿形V带301的图。这种单面齿形V带例如用作小型摩托车或农业机械的变速带。
单面齿形V带301是位于带的内周侧的压缩橡胶层311、位于带的外周侧的拉伸橡胶层312、以及位于它们之间的黏合橡胶层313层叠成一体而构成的，该单面齿形V带301具有剖面形状呈梯形的橡胶制带主体10。在黏合橡胶层313的厚度方向的中间部埋设有芯线314，芯线314被配置为形成在带宽方向上具有螺距的螺旋状。在构成带内周面的压缩橡胶层311的表面上贴设有内侧补强布315，此外，在构成带外周面的拉伸橡胶层312的表面上贴设有外侧补强布316。并且，在带内周侧，在带长方向上以一定间距设置有内侧齿317，另一方面，在带外周侧构成有平坦的带背面。
在上述的单面齿形V带301中，构成带主体310的压缩橡胶层311、拉伸橡胶层312以及黏合橡胶层313中的至少一个橡胶层由本实施方式中的橡胶组合物形成。优选地，至少压缩橡胶层311由本实施方式中的橡胶组合物形成，更优选地，压缩橡胶层311、拉伸橡胶层312以及黏合橡胶层313均由本实施方式中的橡胶组合物形成。
芯线314具有与本实施方式中的多楔带的芯线14相同的结构。
根据本实施方式中的单面齿形V带301，压缩橡胶层311、拉伸橡胶层312以及黏合橡胶层313中的至少一个橡胶层含有纤维直径的分布范围为50～500nm的纤维素纳米纤维，由此能够获得优异的耐弯曲疲劳性。
(其它带)
以上对多楔带B和平带C进行了说明，但带并不限定于此，也可以是其它的传动带。图14示例出作为摩擦传动带的切边V带401和包布V带402、以及作为啮合式传动带的同步带403。这些带均包括带主体410、芯线414以及补强布415。带主体410中的底部橡胶部分或全部也可以由本实施方式中的橡胶组合物形成。
实施例
使用以氯丁橡胶(CR)为橡胶成分的实施方式中的橡胶组合物，制作了各实施例及比较例中的带。带的种类为图13所示的切边单面齿形V带。
(TEMPO氧化纤维素纳米纤维的制备)
因此，制备了纤维素纳米纤维。首先，进行了TEMPO氧化。具体而言，用足够量的HCl(0.1M)和离子交换水对已漂白的软木浆进行了清洗。将由此获得的清洗后浆料(固体含量为13％)400g混合到4000ml离子交换水中。向该混合物中加入0.78g的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)(东京化成工业株式会社)和5.0g的NaBr后，搅拌了1小时。
接下来，加入了125ml的NaClO(2M)。进而，一边确认pH,一边滴加了NaOH(0.5M)。此时，通过滴加NaOH将因反应而变化的pH保持在10.0。在pH的变化消失的时刻结束NaOH的滴加，搅拌了1小时。然后，过滤浆料混合液后，将滤渣用离子交换水溶液清洗了多次。
接着，进行了解纤。将通过上述TEMPO氧化得到的浆料(清洗后的滤渣)与离子交换水混合而使固体含量为1wt％，利用珠磨机进行了预分散。
对于所得到的分散液，使用作为湿式微粒化装置的Star Burst(株式会社SUGINOMACHINE制)，在150MPa下进行了4次解纤处理。通过以上步骤，得到了TEMPO氧化CNF。
(带的制作)
使用如上所述得到的TEMPO氧化CNF，制作了试验评价用的各种单面齿形V带。这些带的共同制作方法如下所述。
将在上述步骤中得到的TEMPO氧化CNF与CR胶乳(东曹株式会社制)混合，放入烧杯中，利用
然后，利用密闭型混合器混炼CR和纤维素类微细纤维，并加入添加剂而加以混炼。就添加剂而言，相对于橡胶成分100质量份，分别投入了作为补强剂的炭黑FEF(东海炭素公司制，商品名：SeastSO)20质量份、芳纶短纤维20质量份、油(日本太阳石油公司制，商品名：SUNPAR 2280)5质量份、作为硫化活性剂的氧化锌(SAKAI化学工业公司制)5质量份、以及氧化镁(协和化学工业公司制，商品名：KYOWAMAG150)4质量份后继续进行混炼，从而制作出未交联橡胶组合物。
上述配方示于表1中。如下所述，分别制作了含有不同量的CNF和短纤维的评价用带。
将该未交联橡胶组合物成型为片状，制成用于构成带的底部橡胶层的未交联橡胶片，制作了试验评价用单面齿形V带。
[表1]
CR
100
TEMPO氧化CNF
各种量
短纤维
各种量
CB FEF
20
油
5
氧化锌
5
氧化镁
4
(带的传动效率)
在上述说明的试验评价用的单面齿形V带中，改变所添加的CNF及短纤维的直径，制作了多种评价用带。也就是说，使用了平均直径为2nm、10nm、20nm、50nm和100nm的五种CNF。此外，使用了平均直径为2μm、8μm、15μm、25μm和50μm的五种短纤维。通过对上述的CNF和短纤维进行组合，制作了示于表2中的编号1～25的评价用带。此处，相对于CR100质量份，CNF的添加量为10质量份，短纤维的添加量为15质量份。
对上述编号1～25的评价用带进行了传动效率的评价。图15示意性地示出带运行试验机60，其用于测量本实施方式中的传动带的传动效率。运行试验机60包括带轮直径为50mm的主动带轮61和带轮直径为120mm的从动带轮62，在该主动带轮61和该从动带轮62上卷挂有评价用的带B。在从动带轮62上施加600N的固定载荷，在气温40℃下，使主动带轮61以5000rpm旋转。此时，测量从从动带轮62输出的相对于输入到主动带轮61的能量的能量，并计算传动效率。在表2中，将基于计算出的效率的指数表示为带效率指数。
[表2]
(带传动效率的评价)
如表2所示，无论CNF直径为多少，在短纤维直径为8μm、15μm和25μm时，与短纤维直径为2μm或50μm时相比，带效率指数更佳(编号2～4、7～9、12～15、17～19、22～24)。此外，CNF直径为100nm，带效率指数也会由于短纤维直径的不同而提高(编号22～24)。CNF直径为50nm时，带效率指数也会由于短纤维直径的不同而更明显地提高(编号17～19)。CNF直径为20nm、10nm及5nm时，带效率指数也会由于短纤维直径的不同而极其明显地提高(编号2～4、7～9、12～15)。
如上所述，短纤维直径优选为5μm以上，更优选为8μm以上。而且优选为30μm以下，更优选为25μm以下。与此同时，CNF直径优选为1nm以上，更优选为2nm以上。而且优选为200nm左右以下，更优选为50nm以下，进一步优选为20nm以下。
(带的耐久性)
在上述说明的试验评价用的单面齿形V带中，改变CNF及短纤维的添加量，制作了多种评价用带。也就是说，将相对于橡胶成分100质量份的CNF的添加量设为0质量份(即，没有添加)、1质量份、5质量份、20质量份及30质量份这五种。此外，将相对于橡胶成分100质量份的短纤维的添加量设为0质量份(即，没有添加)、5质量份、10质量份、30质量份及45质量份这五种。但是，将CNF的添加量和短纤维这两者的添加量均设为0质量份(没有添加)的情况除外。由此制作了编号26～49的二十四种带。此处，将CNF的平均直径设为10nm，将短纤维的平均直径设为10μm。
对于上述编号26～49的带，作为耐久性的评价，对耐磨性和弯曲疲劳性进行了评价。
图16示出带运行试验机40，其用于对耐磨性和带弯曲疲劳性进行试验。带运行试验机40包括带轮直径
(耐磨性)
将编号26～49的试验评价用带缠绕到带运行试验机40的主动带轮41与从动带轮42之间，并相对于从动带轮42向右侧施加600N的轴向载荷，以对带赋予张力，并且在环境温度40℃下，以3000rpm的转速使主动带轮41旋转，从而让带运行。
在让带运行了24小时的时刻，测量了带的磨损量(与运行前后带重量的减少量)。数值越小，则磨损量越小，表示是优异。将结果示于表3。
(弯曲疲劳性)
将编号26～49的试验评价用带缠绕到带运行试验机40的主动带轮41与从动带轮42之间，并相对于从动带轮42向右侧施加600N的轴向载荷，以对带赋予张力，并且在环境温度100℃下，以3000rpm的转速使主动带轮41旋转，从而让带运行。定期地让带停止运行，并目视确认单面齿形V带B是否产生龟裂，用直至确认到产生龟裂为止的带运行时间评价了带的弯曲疲劳性。因此，数值越大耐久性越优异。其结果也示于表3中。
[表3]
(带耐久性的评价)
没有添加CNF的编号26～29的带的耐磨性较差，该情况通过增加短纤维的添加量得到改善，但即使是添加了45质量份短纤维的编号29的带，其耐磨性的值也为188，不够高。此外，其弯曲疲劳性也较低，短纤维的添加量越增加则弯曲疲劳性越降低。
没有添加短纤维的编号30、35、40和45的带在测量弯曲疲劳性的条件(环境温度为100℃)下无法运行，因此也无法测量弯曲疲劳性。需要说明的是，这些带在测量耐磨性的条件(气氛温度为40℃)下能够运行，因此，能够测量耐磨性。
CNF的添加量为1质量份(相对于橡胶成分100质量份的量。以下亦同)的编号30～34的带中，没有添加短纤维的编号30的带的耐磨性极差(560)，但添加了短纤维的编号31～34的带的耐磨性在79～125的范围内，较优异。不过，就弯曲疲劳性而言，短纤维的添加量为45质量份的编号34的带的弯曲疲劳性为70，较低。短纤维的添加量为5质量份、10质量份、30质量份的编号31～33的带的弯曲疲劳性为108～125，也较优异。
CNF的添加量为5质量份的编号35～39的带也有同样的倾向，短纤维的添加量为5质量份、10质量份及30质量份的编号36～38的带的耐磨性及弯曲疲劳性均较优异。没有添加短纤维的编号35的带的耐磨性较差，短纤维的添加量为45质量份的编号39的带的弯曲疲劳性较差。
CNF的添加量为5质量份的编号40～44的带中，短纤维的添加量为5质量份、10质量份及30质量份的编号41～43的带的耐磨性及弯曲疲劳性均较优异。
就相对于橡胶成分100质量份的CNF的添加量为30质量份的编号45～49的带而言，在短纤维的添加量为5质量份时的弯曲疲劳性为95，相对较好，但耐磨性为180，较差。耐磨性通过增加短纤维的添加量稍有改善，但弯曲疲劳性大幅度地降低。
由以上所述可知，即使少量也添加CNF，同时使用短纤维，从而耐磨性得到大幅度的改善(例如，对编号26与31的比较)。因此，相对于橡胶成分100质量份，CNF的添加量优选为0.5质量份以上，更优选为1质量份以上。若CNF的添加量过多，则耐久性降低，因此，相对于橡胶成分100质量份，CNF的添加量优选为20质量份以下，更优选为10质量份以下。
在添加CNF的情况下，即使少量也使用短纤维，从而耐磨性得到大幅度的改善(例如，对编号30与31的比较)。因此，相对于橡胶成分100质量份，短纤维的添加量优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上。通过增加短纤维的添加量，耐磨性会提高，但若短纤维的添加量过多，则弯曲疲劳性降低。因此，相对于橡胶成分100质量份，短纤维的添加量优选为40质量份以下，更优选为30质量份以下。
产业实用性
根据本公开的传动带，带的传动效率和耐久性都提高，因此作为各种传动带很有用。
符号说明
10 多楔带主体
11 压缩橡胶层
12 黏合橡胶层
13 背面橡胶层
14 芯线
15 V形楔
30 带成型模
31 内模
32 外模
33 V形楔形成槽
34 圆筒状筒
35 橡胶套筒
100 橡胶成分
120 平带主体
121 内侧橡胶层
122 黏合橡胶层
123 外侧橡胶层
124 芯线
145 圆筒模具
146 橡胶套筒
301 单面齿形V带
310 带主体
311 压缩橡胶层
312 拉伸橡胶层
313 黏合橡胶层
314 芯线
315 内侧补强布
316 外侧补强布
317 内侧齿
401 切边V带
402 包布V带
403 同步带
410 带主体
414 芯线
415 补强布。
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