JP2004084790A - 伝動ベルト及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内外表面層での短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層より劣る短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断したゴムシートを圧縮ゴム層に使用することによって、従来使用できなかったゴムシートを有効に活用でき、またベルトの可撓性を向上させてベルト層間の界面隔離を阻止した伝動ベルトそしてその製造方法を提供する。
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線５９を埋設した接着ゴム層５６と、接着ゴム層５６に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層５７として、短繊維４５のベルト幅方向への配向性が相違する２層のゴム層４６，４８を使用し、短繊維の配向性に劣る内表面層４６を接着ゴム層５６側に配置する。
【選択図】 図１０
【解決手段】ベルト長手方向に沿って心線５９を埋設した接着ゴム層５６と、接着ゴム層５６に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層５７として、短繊維４５のベルト幅方向への配向性が相違する２層のゴム層４６，４８を使用し、短繊維の配向性に劣る内表面層４６を接着ゴム層５６側に配置する。
【選択図】 図１０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルト及びその製造方法に係り、詳しくは短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断したゴムシートを作製し、この裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用し、短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置してベルトの可撓性を向上させ、ベルトの界面隔離を阻止した伝動ベルト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、未加硫ゴム中に短繊維を一定方向へ配向させる方法としては、圧延シート作製工程のように、回転速度を変えた一対のカレンダーロールに短繊維入り未加硫ゴムを投入し、比較的薄く圧延されたゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向に配向させ、そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その後、カットした圧延シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層し、続いて巻付け工程のように短繊維が幅方向に配向した積層物を成形ドラムに巻き付けて伝動ベルトの作製に使用していた。
【０００３】
即ち、ＶリブドベルトやローエッジＶベルトのような伝動ベルトの製造方法では、円筒状の成型ドラムの周面に１〜複数枚のカバー帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た後、これを加硫してベルトスリーブにしていた。ここで使用する圧縮ゴム層は、上記の比較的薄い圧延シートを３〜４枚重ね合わせた厚みのもので、シート幅方向に短繊維が配向したものを成型ドラムに巻き付けていた。
【０００４】
しかし、圧延シートは、厚みを薄くしなければ、短繊維をシート圧延方向に充分に配向させることができないために、やむを得ずシートを重ねていたためにベルト成形用シートを得るには多大の工数を要していた。
【０００５】
これを改善する方法として、特公平６−９８４７号公報には、拡張ダイを取付けた押出機を用い、短繊維を押出円筒体の円周方向に配向させるもので、中間空間に、入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間部を設け、拡張ダイの出口空間の断面積を入口空間の断面積より所定量大きく形成し、さらに入口部分の流路幅が中間部分の流路幅よりも狭く、出口部分の流路幅が中間部分の流路幅以下に設定したものが、提案された。
【０００６】
そして、特開平６−１０６６０２号公報には、押出した短繊維を円周方向に配向させた円筒状エラストマーを軸方向に切開する切断装置と、切開されたエラストマーを平板状に展開する装置を設け、更に押出装置と切断装置との間に案内装置を設けて、ここから空気を吹出すようにして、円筒状エラストマーの円周方向への収縮を抑えながら冷却し、不均一な収縮に起因する短繊維を配向の乱れを阻止し、またシートの両端と中央との距離が等しくなるように展開機構の傾きを調節できるようにしてフレアの発生を阻止した製造装置が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の拡張ダイを使用する方法でも、例えばクロロプレンのような粘着性が強く、せん断応力が大なる材料を用いる場合には、表面層、特に外周層はダイ内周面との間に大きな摩擦力を発生してスムーズにゴムが流れないために、ゴム表面に肌荒れが発生し、マトリクスであるゴムと繊維との密着性や配向性が悪く、伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することはできなかった。
【０００８】
本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対処するもので、内外表面層での短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層より劣る短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断したゴムシートを圧縮ゴム層に使用することによって、従来使用できなかったゴムシートを有効に活用でき、またベルトの可撓性を向上させてベルトの界面隔離を阻止した伝動ベルトそしてその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成すべく本願請求項１記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層として、短繊維のベルト幅方向への配向性が相違する２層のゴム層からなる短繊維入りゴムシートを使用し、短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置した伝動ベルトにある。この伝動ベルトでは、圧縮ゴム層である短繊維の配向性に優れるゴム層と接着ゴム層との間に短繊維の配向性に劣るゴム層を介在しているために、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
【００１０】
本願請求項２記載の発明は、短繊維入りゴムシートが、混練りしたクロロプレンゴム組成物を環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開したものであり、従来において有効活用できなかったクロロプレンゴムを薄片に裁断した裁断ゴムシートにして、これを伝動ベルトにも有効活用できる。
【００１１】
本願請求項３記載の発明は、圧縮ゴム層がベルト長手方向に沿ってリブ部を有しているＶリブドベルトである。
【００１２】
本願請求項４記載の発明は、圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製した後、該成形体を加硫してベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトの製造方法において、
短繊維混入ゴムを、環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開した短繊維入りゴムシートを薄片にした裁断ゴムシートを作製し、
上記裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用するとともに、裁断ゴムシートにおいて短繊維の配向性（押出方向と直角方向）に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置して、圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製し、
上記ベルト成形体を加硫してベルトスリーブに仕上る、
伝動ベルトの製造方法にある。
【００１３】
即ち、短繊維のシート幅方向への配向がゴム厚みにより表面層と内層で変化を受けやすくても、短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断することにより、裁断ゴムシートを伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができ、しかも裁断ゴムシートにおける短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
【００１４】
本願請求項５記載の発明は、裁断ゴムシートが、内外表面層で短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層よりも劣る短繊維入りゴムシートを２枚にスライスして得られたものである伝動ベルトの製造方法にあり、短繊維入りゴムシートを押出成形して、内外表面層における短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層より劣っていても、２枚のゴムシートに裁断することにより、短繊維の配向が劣る内外表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に配置し、短繊維の配向が良好なゴム層を圧縮ゴム層の最外層へ配置することが可能になる。
【００１５】
本願請求項６記載の発明は、短繊維入りゴムシートのゴムがクロロプレンゴムである伝動ベルト用短繊維入りゴムシートの製造方法にあり、粘着性が強く、せん断応力が大なる材料であって内外表面層と内層での短繊維の配向が大きく相違しても、複数の薄片のゴムシートに裁断したシートは伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１は本発明に係る短繊維入りゴムシートを作製するための装置の要部概略図、図２は図１の部分断面図、そして図３は図１をＡ−Ａ方向から見た図である。
本発明の短繊維入りゴムシートの製造装置１では、押出スクリュー３の回転により短繊維を含むゴムを混練するシリンダー２と、短繊維混入ゴム７を次の工程へ移動させる連結管４からなる押出機６を有し、この押出機６から押出された短繊維混入ゴム７を内ダイ９と外ダイ１０の間隙を通過させ、スクリュー回転軸に対して直角に立って吐出口１１へ向って徐々に大きくなる円周方向への伸張を付与して、短繊維を円周方向へ配向させた筒状成形体１３を押出する環状拡張ダイ１５と、押出された直後の筒状成形体１３の押出機側から１８０°対角側の１個所に発生するウェルドライン１４を中心にして左右に設けた２個所の切断部材２１を配置し、２個所切開しながらウェルドライン１４を含むスクラップ片１６を押出方向に沿って切断除去しながら、一枚のシート１８にする切断手段２０と、押出方向に切開したスクラップ片１６を回収するスクラップ回収手段３０と、そして上記一枚のシート１８を巻き取る巻き取り手段４０とを備えている。
【００１７】
押出機６のシリンダー２は、図２に示すように、この中に回転可能な押出スクリュー３を収容し、短繊維を含むゴム配合物を原料投入口１７から入れて押出スクリュー３の回転によって短繊維とゴムとを混練して短繊維混入ゴム７にする。この時にシリンダー２内の空気やゴム配合物から発生したガス等は排気口（図示せず）から排出される。シリンダー２の温度はゴム種に応じて変更するが、通常４０〜１００°Ｃに調節され、短繊維とゴムはミキシングされやすい温度に加熱して熱可塑化し、押出成形しやすい状態にする。また、この場合の混練時間はゴムの加硫が進行しない程度に調節する。連結管４は、短繊維混入ゴム７を環状拡張ダイ１５までガイドするものである。
【００１８】
環状拡張ダイ１５は、図２に示すように、内ダイ９を吐出口１１に向って径を徐々に拡張させた円錐形とし、これを外ダイ１０に収容し、内ダイ９と外ダイ１０の間に所定厚みの間隙を設けている。短繊維混入ゴム７は吐出口１１に向って徐々に大きな円周方向への引き伸ばしを受けながら短繊維を円周方向に配向させた筒状成形体１３に押出成形する。
【００１９】
環状拡張ダイ１５は水平に配置された押出機６に垂直に固定され、しかも吐出口１１から押出される筒状成形体１３が重力に抗するように置かれているため、筒状成形体１３が重力により変形せず、寸法変化の少ない状態で押出できる。また垂直方向に配置した環状拡張ダイ１５は、内ダイ９の自重によって撓みにくく、内ダイ９と外ダイ１０との間隙が一定に保持され、これによって厚み変形量の小さな筒状成形体１３に仕上げることができる。
【００２０】
内ダイ９と外ダイ１０の流路幅（ニップル）は、内ダイ９が押出機６に連結した根元部１９から吐出口１１まで均一になり、筒状成形体１３の押出にブレーキをかけることなく長手方向Ｄへスムーズに流し、内部歪みのない均一な厚みの筒状成形体１３に仕上げる。
【００２１】
内ダイ９の形状は、根元部１９から吐出口１１に向って徐々に径が拡張し、そのテーパー角度θが３０°≦θ＜９０°である。ゴム流路入口径が２０〜６０ｍｍ、ゴム流路出口径が１００〜４４０ｍｍ、そしてその比率である拡張比（ゴム流路出口径／ゴム流路入口径）が１．５〜１２．５に設定される。この設定範囲未満であれば、内ダイ９の吐出口１１付近での円周方向への引き伸ばしが小さくて、厚みの大きな筒状成形体１３の内外層では短繊維が円周方向に配向しにくくなり、一方この設定範囲を越えると、円周方向への引き伸ばしが大きくなり過ぎて、押出圧力が劣る場合には、筒状成形体１３が裂けやすい。
【００２２】
内ダイ９と外ダイ１０間の短繊維混入ゴム７の内部発熱を抑制するために、内ダイ９の内部に冷却水を循環させた冷却装置（図示せず）を設けることもできる。冷却装置では、冷却水を内ダイ９の外部から入れ、ポンプによって内ダイ９に設けた通路を通過させて内ダイ９から排出して循環させる。
【００２３】
切断手段２０では、一対の切断部材２１が押出された直後の筒状成形体１３を１個所のウェルドライン１４を中心にして左右２個所に設けられ、押出し方向に沿ってスクラップ片１６を連続して除去する。一対の切断部材２１の間隔は調節可能になっている。
【００２４】
上記ウェルドライン１４は、水平方向に配置された押出機６とこれに直角方向に配置された環状拡張ダイ１５との連結部であって、短繊維混入ゴム７が水平方向から垂直方向へ変換する環状拡張ダイ１５への入口部と１８０°対角の位置であって押出方向に沿って線状に出現する。このラインは右回りと左回り方向へ塑性流動中の短繊維混入ゴムが衝突する領域あるいは流れ難い領域になり、短繊維がランダムに配向し、また厚みも他の領域に比べて薄くなり、品質的に不具合のある領域となる。
【００２５】
スクラップ片１６は、押出方向に連続した所定幅の未加硫ゴムであり、スクラップ回収手段３０の収容箱３１に回収され、再利用することができる。
【００２６】
上記スクラップ片１６は塑性流動中のゴムの衝突領域になって、短繊維がランダムに配向し、また厚みも他の領域に比べて薄く成形され、ウェルドラインの特長が残存する領域である。スクラップ片１６の円弧長は、押出し直後の筒状成形体１３の外周長を１００とすると、５〜２５、好ましくは１０〜２５であり、５未満ではゴムシート１８の両端部には上記ウェルドラインの特長が残存し、一方２５を超えると、スクラップ片１６の幅が大きくなって有効シート幅が狭くなり、必要以上にスクラップが発生する。
【００２７】
また、図４に示すように、筒状成形体１３のサイド２５の切開点２６とロール到達点２７までの長さをＬ１、サイド２５以外の切開点２６とロール到達点２７までの長さをＬ２にしたとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ２（％）が３〜７％の範囲であれば、サイド２５とサイド２５以外の伸長格差が適量範囲でシートの波打ちを解消することができる。サイド２５の伸長量が７％を超えると、サイド２５の伸びが大きくなってサイド２５以外との伸長格差が大きく、シートにしたときその両側部で波打ちが発生する。一方、３％未満の場合には、シートの波打ちは発生しないが、スクラップ片１６の幅が大きくなって、必要以上にスクラップが発生する。
【００２８】
また、筒状成形体１３のサイド２５の長さ方向への伸び率Ｅ１、サイド２５以外の長さ方法への伸び率Ｅ２としたとき、伸び率格差（Ｅ１−Ｅ２）は０〜５の範囲であり、この範囲であればシートの波打ちは発生しない。上記伸び率Ｅ１、伸び率Ｅ２の測定では、筒状成形体１３の切開した直後のサイドの長さ方向とそれ以外のところの長さ方向に沿って間隔１０ｃｍのマークを付け、巻き取る直前における寸法安定したゴムシート１８のマーク間隔を測定し、伸び率を求める。
【００２９】
上記切断部材２１は、カッター、ナイフといった刃物、レーザーナイフ、超音波振動付きカッターからなり、筒状成形体１３を引裂くように切断し、１枚の所定幅を有するゴムシート１８に仕上げる。無論、刃物のような切断部材２１を加熱保温すれば、筒状成形体１３の切開を容易にすることもできる。
【００３０】
また、図１及び図３に示すように、押出し直後の筒状成形体１３に円周方向へ張力を与えて切開しやすくするように、冷風もしくは圧縮空気を排出する気体吹き付け装置３５を設ける。具体的には、押出された直後の筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ引張り、また同時に筒状成形体１３を早期に冷却する機能を備えている。この気体吹き付け装置３５は、筒状成形体１３の内部に配置され、圧縮空気を供給するコンプレッサー（図示せず）と、これに接続し筒状成形体１３の内部に設置されたノズルからなり、圧縮空気をノズルから多方向へ排出して筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ張力を与え、これによって切開作業を容易にし、また早期に冷却して、ゴムのスコーチを阻止して品質を安定化させる。
【００３１】
巻き取り手段４０は、切断された１枚のゴムシート１８を個別にガイドロール４１を経由し、ライナー４２に重ねて巻取ロール４３に巻付ける。
【００３２】
ここで使用するゴムは、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
しかし、本発明で最も効果を発揮する材料としては、粘着性が強く内ダイ９と外ダイ１０表面へ付着しやすく、押出されたゴムシート１８も内外表面層と内層において短繊維の配向が大きく異なるクロロプレンゴムである。
【００３３】
上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長さは繊維の種類によって異なるが、１〜１０ｍｍ程度の短繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜５ｍｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿であると５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量はゴム１００質量部に対して１０〜４０質量部である。
【００３４】
更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００３５】
上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホスフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石油系の軟化剤が含まれる。
【００３６】
本発明では、予めゴムと少なくとも短繊維をオープンロール、混練機などによって荒練してマスターバッチを作製する。この方法では、オープンロールによってポリマー１００質量部に１０〜４０質量部の短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッチをいったん放出し、これを２０〜５０°Ｃまで冷却する。これはゴムのスコーチを防止するためである。
【００３７】
尚、短繊維とともに１〜１０質量部の軟化剤を投入することができる。これによって短繊維とゴムのなじみが良くなり、ゴム中への分散が良くなるばかりか、短繊維自体が絡み合って綿状になるのを防ぐ効果がある。即ち、軟化剤が短繊維に浸透し、素繊維同士の絡み合いがほぐれるための潤滑剤としての役割をはたし、短繊維が綿状になるのを阻止し、かつ短繊維とゴムのなじみが良くなって短繊維の分散が良くなる
【００３８】
続いて、短繊維を含んだゴムをシリンダー２の押出スクリュー３で混練りした後、シリンダー２の先端に垂直方向に接続した環状拡張ダイ１５から押出して筒状成形体１３を製造するが、内ダイ９を外ダイ１０に収容して所定間隔（ニップル）を設け、短繊維混入ゴム７を吐出口１１へ向って徐々に大きくなる円周方向へ引き伸ばして、短繊維を円周方向に配向させた筒状成形体１３を押出成形する。
【００３９】
その後、連続して押出成形された筒状成形体１３は、２個所の切断部材２１が押出機側から１８０°対角側の１個所で発生したウェルドライン１４を中心にして左右に設けられ、ウェルドライン１４を含むスクラップ片１６を押出方向に沿って２個所切断除去しながら、一枚のゴムシート１８にして該シート１８を個別に巻き取る。
【００４０】
得られたゴムシート１８は、図５に示すように、内表面層４６と外表面層４７での短繊維４５の配向（押出方向と直角方向）が内層４８に比べて劣る場合、あるいは内層４８から内外表面層４６、４７にかけて円周方向に均一に配向したもので、その厚さは３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍである。短繊維が内外表面層での配向が内層に比べて劣る場合には、内外表面層の厚みは最大１．５ｍｍ程度である。
【００４１】
そして、図６（ａ）に示すように、所定厚みのゴムシート１８を、一対の送り込みロール５０とゲージローラ５１間を送り込み速度０〜２０ｍ／分（可変速）で図中矢印方向へ移動させながら、図６（ｂ）に示すようにホルダー５４内を先端が鋭角であってゴムシート１８の移動方向と直角方向（図中矢印）へ回転するバンドナイフ５２に当接してゴムシート１８を漉割しつつ略均一な厚みをもった２つの薄片ゴムシート５３ａ、５３ｂに裁断する。バンドナイフ５２は材質としてＳＫＳやスウェーデン鋼を使用する。ゴムシートの最大裁断幅は１，５００ｍｍ程度である。
【００４２】
図７は２枚にスライスした裁断ゴムシートで、（ａ）が上側の裁断ゴムシート５３ａで、（ｂ）が下側の裁断ゴムシート５３ｂであり、これは内外表面層４６，４７での短繊維４５の配向が内層４８に比べて劣っているゴムシート１８を２つの裁断ゴムシート５３ａ，５３ｂにした場合である。
【００４３】
無論、本発明では、図８に示すように裁断ゴムシート５３ａ，５３ｂのそれぞれを更に図６の方法によって２枚にスライスして４枚の裁断ゴムシート５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆに仕上ることもできる。４枚の裁断ゴムシートにすると、内層の５３ｄ，５３ｅは短繊維の配向（押出方向と直角方向）は良好で、機械特性において異方性をもった裁断ゴムシートになり、伝動ベルトの圧縮ゴム層の最外層に使用することができる。また表面層の裁断ゴムシート５３ｃと５３ｆは、内層に比べて短繊維の配向（押出方向と直角方向）が劣っているけれども、圧縮ゴム層でも接着ゴム層に近接する位置に使用することができる。
【００４４】
次に上記２枚の裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂを用いたＶリブドベルト１の製造方法の一例を以下に示す。
まず、図９に示すように、円筒状の成形ドラム６０の周面に基布６１と接着ゴム６２を巻き付けた後、この上に心線６３を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム６４として裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂを順次巻き付ける。この場合、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂにおける短繊維の配向性に劣るゴム層４６もしくは４７を心線６３側に配置してベルト成形体６５を得た後、これを加硫して加硫ベルトスリーブにする。
【００４５】
次に、加硫ベルトスリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架し、所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の加硫ベルトスリーブに当接するように移動して加硫ベルトスリーブの圧縮ゴム層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研削する。
【００４６】
このようにして得られた加硫ベルトスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００４７】
得られたＶリブドベルト５５は、図１０に示すように、短繊維４５の配向が劣る内外表面層４６が心線６０を埋設した接着ゴム層５６側に配置され、短繊維の配向が良好な内層４８がリブ部５８を有する圧縮ゴム層５７の最外層へ配置されている。これによる伝動ベルトの不具合はない。尚、ベルト背面には基布５９が１プライ積層している。
【００４８】
また、本発明では、４枚の裁断ゴムシート５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆも使用することができる。この場合、短繊維の配向性に劣る裁断ゴムシート５３ｃもしくは５３ｄを心線６３側に配置し、その上に短繊維の配向性に優れる裁断ゴムシート５３ｄもしくは５３ｅを積層して圧縮ゴム６４としてベルト成形体６５を得た後、これを加硫して加硫ベルトスリーブにする。
【００４９】
【実施例】
次に、伝動ベルトの製造方法の具体的実施例を以下に示す。
（裁断ゴムシートの作製）
表１に示すＣＲゴム配合物を用い、予めオープンロールによってゴムに短繊維を投入して混練した後、マスターバッチをいったん放出し、これを常温まで冷却する。このマスターバッチと他の配合剤を図１に示す短繊維入りゴムシートの製造装置のシリンダーに投入し、押出スクリューの回転により短繊維を混入した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
そして、表２に示す環状拡張ダイの拡張比、シリンダーの温度条件によって短繊維混入ゴムを吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向へ引き伸ばして筒状成形体を押出成形した。更に、切断部材としてナイフを、押出された筒状成形体から１８０°対角側の１個所で発生したウェルドラインを中心にして左右に設けた２個所の切断部材を配置し、２個所切開しながらウェルドラインを含むスクラップ片を押出方向に沿って切断除去しながら、一枚のシートにし、これを帆布製ライナーに重ねて個々の巻取ロールに巻付けた。
得られたシートのサイドの伸長（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ２（％）、伸び率格差（Ｅ１−Ｅ２）とシートの両端部（サイド）での波打ち、そしてシート厚みのバラツキを求めた。その結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
かくして得られたシートでは、ウェルドラインが連続してトラブルなく切断された。
【００５４】
そして、上記実施例２（厚さ６ｍｍ）の短繊維入りゴムシートを、一対の送り込みロール（直径１００ｍｍ）とゲージローラ（直径１００ｍｍ）間を送り込み速度２〜３ｍ／分で移動させながら、回転するバンドナイフ（幅８６ｍｍ）の鋭角な先端に当接させながらゴムシートを漉割しながら６５０ｍｍ幅で上下半分厚の２枚の薄片ゴムシートに裁断し、更に各薄片ゴムシートを上下半分厚に裁断して４枚の薄片ゴムシートを作製した。４枚の薄片ゴムシート（上から１層目、２層目、３層目、４層目）をプレス加硫（１５３℃×２０分）し、押出方向と平行方向と直角方向の引張強さ（ＴＢ）、切断伸び（ＥＢ）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて測定した。その結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
【００５６】
この結果、４枚切りの裁断ゴムシートの２層目と３層目では、引張強さ（ＴＢ）、切断伸び（ＥＢ）において明確な異方性が出現していた。しかし、１層目と４層目の裁断ゴムシートは機械的特性において異方性に欠けている。
【００５７】
（心線、接着ゴムシート、円筒状帆布の準備）
そして、本実施例では、ポリエステル繊維のロープからなる心線、表１に示すクロロプレンゴム配合物から短繊維を除いたものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで所定厚さに圧延した接着ゴムシートを用意した。そして、ＲＦＬ液（スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体１００重量部、レゾルシン１４．６重量部、ホルマリン９．２重量部、苛性ソーダ１．５重量部、水２６２．５重量部）のみで処理した綿製の袋織布をスパイラルに切断して連続した切断帆布を作製し、この切断帆布を所定長さに切断した後、該短尺帆布の端部を重ね、その端部を工具ホーンと溶融切断ローラとの間に設置し、溶融切断ローラを速度５ｍ／分で連続的に熱圧着させながらその近傍を溶融切断して所定周長に仕上た円筒状帆布を用意した。
【００５８】
（伝動ベルトの作製）
続いて、円筒状ドラムに１プライの上記円筒状帆布を嵌入した後、接着ゴム層を積層し、心線をスピニングした後、上記２枚にスライスした裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に用いてベルト成形体を作製した。この場合、短繊維の配向性に劣るゴム層が接着ゴム層に面するように巻き付けた。そして、ベルト成形体にジャケットを被せて、加硫缶に入れて通常の条件で加硫した。筒状の加硫ベルトスリーブをモールドから取り出した。該スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーによってリブ部に成形し、成形体から個々のベルトに切断してＫ型３Ｖリブドベルトを作製した。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本願請求項に係る伝動ベルトでは、圧縮ゴム層として、短繊維入りゴムシートを薄片に裁断した裁断ゴムシートを使用し、短繊維の配向性に劣る面側を接着ゴム層側に配置した伝動ベルトにあり、短繊維の配向性に劣るゴム層を短繊維の配向性に優れるゴム層と接着ゴム層との間に介在しているために、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
更に、短繊維入りゴムシートが、クロロプレンゴムを混練りした短繊維混入ゴムを環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開したものであると、従来において有効活用できなかったクロロプレンゴムを薄片に裁断した裁断ゴムシートにして、これを伝動ベルトに有効活用できる。
【００６０】
本願請求項に係る伝動ベルトの製造方法では、短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断した裁断ゴムシートにすることにより、短繊維のシート幅方向の配向が比較的厚みにより表面層と内層で変化を受けやすくても、これを伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができ、しかも裁断ゴムシートにおける短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になる。
【００６１】
また、比較的薄い短繊維入りゴムシートを押出成形して、内外表面層における短繊維の押出方向の配向が内層より劣っていても、２枚の薄片ゴムシートに裁断することにより、短繊維の配向が劣る内外表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に配置し、短繊維の配向が良好なカット面を圧縮ゴム層の最外層へ配置することが可能になる。
【００６２】
更には、短繊維入りゴムシートのゴムがクロロプレンゴムである伝動ベルト用短繊維入りゴムシートの製造方法にあり、粘着性が強く、せん断応力が大なる材料であって内外表面層と内層での短繊維の配向が大きく相違しても、複数の薄片ゴムシートに裁断したシートは伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る短繊維入りゴム成形体の製造装置の要部概略図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】図１をＡ−Ａ方向から見た図である。
【図４】本発明において押出成形した筒状成形体を切開した状態を示す図である。
【図５】得られたゴムシートの断面斜視図を示す。
【図６】ゴムシートを裁断しているところを示し、（ａ）はゴムシートをバンドナイフによって漉割しながら２つの裁断ゴムシートにしている状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるバンドナイフの部分斜視図である。
【図７】２枚の裁断ゴムシートで、（ａ）が裁断した一方のゴムシートで、（ｂ）が他方のゴムシートである。
【図８】２枚の裁断ゴムシートを更に２枚に裁断した状態を示す図である。
【図９】ベルト成形体を作製している状態の断面図である。
【図１０】裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用したＶリブドベルトの断面図を示す。
【符号の説明】
１ 短繊維入りゴム成形体の製造装置
２ シリンダー
３ 押出スクリュー
６ 押出機
７ 短繊維混入ゴム
９ 内ダイ
１０ 外ダイ
１３ 筒状成形体
１４ ウェルドライン
１５ 環状拡張ダイ
１６ スクラップ片
１８ ゴムシート
２０ 切断手段
２１ 切断部材
３０ スクラップ回収手段
３１ 収容箱
４０ 巻き取り手段
４６内表面層
４７ 外表面層
４８ 内層
５０ 送り込みロール
５１ ゲージローラ
５２ バンドナイフ
５３ａ、５３ｂ 裁断ゴムシート
５５ リブドベルト
５６ 接着ゴム層
５７ 圧縮ゴム層
５８ リブ部
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルト及びその製造方法に係り、詳しくは短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断したゴムシートを作製し、この裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用し、短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置してベルトの可撓性を向上させ、ベルトの界面隔離を阻止した伝動ベルト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、未加硫ゴム中に短繊維を一定方向へ配向させる方法としては、圧延シート作製工程のように、回転速度を変えた一対のカレンダーロールに短繊維入り未加硫ゴムを投入し、比較的薄く圧延されたゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向に配向させ、そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その後、カットした圧延シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層し、続いて巻付け工程のように短繊維が幅方向に配向した積層物を成形ドラムに巻き付けて伝動ベルトの作製に使用していた。
【０００３】
即ち、ＶリブドベルトやローエッジＶベルトのような伝動ベルトの製造方法では、円筒状の成型ドラムの周面に１〜複数枚のカバー帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た後、これを加硫してベルトスリーブにしていた。ここで使用する圧縮ゴム層は、上記の比較的薄い圧延シートを３〜４枚重ね合わせた厚みのもので、シート幅方向に短繊維が配向したものを成型ドラムに巻き付けていた。
【０００４】
しかし、圧延シートは、厚みを薄くしなければ、短繊維をシート圧延方向に充分に配向させることができないために、やむを得ずシートを重ねていたためにベルト成形用シートを得るには多大の工数を要していた。
【０００５】
これを改善する方法として、特公平６−９８４７号公報には、拡張ダイを取付けた押出機を用い、短繊維を押出円筒体の円周方向に配向させるもので、中間空間に、入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間部を設け、拡張ダイの出口空間の断面積を入口空間の断面積より所定量大きく形成し、さらに入口部分の流路幅が中間部分の流路幅よりも狭く、出口部分の流路幅が中間部分の流路幅以下に設定したものが、提案された。
【０００６】
そして、特開平６−１０６６０２号公報には、押出した短繊維を円周方向に配向させた円筒状エラストマーを軸方向に切開する切断装置と、切開されたエラストマーを平板状に展開する装置を設け、更に押出装置と切断装置との間に案内装置を設けて、ここから空気を吹出すようにして、円筒状エラストマーの円周方向への収縮を抑えながら冷却し、不均一な収縮に起因する短繊維を配向の乱れを阻止し、またシートの両端と中央との距離が等しくなるように展開機構の傾きを調節できるようにしてフレアの発生を阻止した製造装置が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の拡張ダイを使用する方法でも、例えばクロロプレンのような粘着性が強く、せん断応力が大なる材料を用いる場合には、表面層、特に外周層はダイ内周面との間に大きな摩擦力を発生してスムーズにゴムが流れないために、ゴム表面に肌荒れが発生し、マトリクスであるゴムと繊維との密着性や配向性が悪く、伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することはできなかった。
【０００８】
本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対処するもので、内外表面層での短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層より劣る短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断したゴムシートを圧縮ゴム層に使用することによって、従来使用できなかったゴムシートを有効に活用でき、またベルトの可撓性を向上させてベルトの界面隔離を阻止した伝動ベルトそしてその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成すべく本願請求項１記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層として、短繊維のベルト幅方向への配向性が相違する２層のゴム層からなる短繊維入りゴムシートを使用し、短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置した伝動ベルトにある。この伝動ベルトでは、圧縮ゴム層である短繊維の配向性に優れるゴム層と接着ゴム層との間に短繊維の配向性に劣るゴム層を介在しているために、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
【００１０】
本願請求項２記載の発明は、短繊維入りゴムシートが、混練りしたクロロプレンゴム組成物を環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開したものであり、従来において有効活用できなかったクロロプレンゴムを薄片に裁断した裁断ゴムシートにして、これを伝動ベルトにも有効活用できる。
【００１１】
本願請求項３記載の発明は、圧縮ゴム層がベルト長手方向に沿ってリブ部を有しているＶリブドベルトである。
【００１２】
本願請求項４記載の発明は、圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製した後、該成形体を加硫してベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトの製造方法において、
短繊維混入ゴムを、環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開した短繊維入りゴムシートを薄片にした裁断ゴムシートを作製し、
上記裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用するとともに、裁断ゴムシートにおいて短繊維の配向性（押出方向と直角方向）に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置して、圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製し、
上記ベルト成形体を加硫してベルトスリーブに仕上る、
伝動ベルトの製造方法にある。
【００１３】
即ち、短繊維のシート幅方向への配向がゴム厚みにより表面層と内層で変化を受けやすくても、短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断することにより、裁断ゴムシートを伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができ、しかも裁断ゴムシートにおける短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
【００１４】
本願請求項５記載の発明は、裁断ゴムシートが、内外表面層で短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層よりも劣る短繊維入りゴムシートを２枚にスライスして得られたものである伝動ベルトの製造方法にあり、短繊維入りゴムシートを押出成形して、内外表面層における短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層より劣っていても、２枚のゴムシートに裁断することにより、短繊維の配向が劣る内外表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に配置し、短繊維の配向が良好なゴム層を圧縮ゴム層の最外層へ配置することが可能になる。
【００１５】
本願請求項６記載の発明は、短繊維入りゴムシートのゴムがクロロプレンゴムである伝動ベルト用短繊維入りゴムシートの製造方法にあり、粘着性が強く、せん断応力が大なる材料であって内外表面層と内層での短繊維の配向が大きく相違しても、複数の薄片のゴムシートに裁断したシートは伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１は本発明に係る短繊維入りゴムシートを作製するための装置の要部概略図、図２は図１の部分断面図、そして図３は図１をＡ−Ａ方向から見た図である。
本発明の短繊維入りゴムシートの製造装置１では、押出スクリュー３の回転により短繊維を含むゴムを混練するシリンダー２と、短繊維混入ゴム７を次の工程へ移動させる連結管４からなる押出機６を有し、この押出機６から押出された短繊維混入ゴム７を内ダイ９と外ダイ１０の間隙を通過させ、スクリュー回転軸に対して直角に立って吐出口１１へ向って徐々に大きくなる円周方向への伸張を付与して、短繊維を円周方向へ配向させた筒状成形体１３を押出する環状拡張ダイ１５と、押出された直後の筒状成形体１３の押出機側から１８０°対角側の１個所に発生するウェルドライン１４を中心にして左右に設けた２個所の切断部材２１を配置し、２個所切開しながらウェルドライン１４を含むスクラップ片１６を押出方向に沿って切断除去しながら、一枚のシート１８にする切断手段２０と、押出方向に切開したスクラップ片１６を回収するスクラップ回収手段３０と、そして上記一枚のシート１８を巻き取る巻き取り手段４０とを備えている。
【００１７】
押出機６のシリンダー２は、図２に示すように、この中に回転可能な押出スクリュー３を収容し、短繊維を含むゴム配合物を原料投入口１７から入れて押出スクリュー３の回転によって短繊維とゴムとを混練して短繊維混入ゴム７にする。この時にシリンダー２内の空気やゴム配合物から発生したガス等は排気口（図示せず）から排出される。シリンダー２の温度はゴム種に応じて変更するが、通常４０〜１００°Ｃに調節され、短繊維とゴムはミキシングされやすい温度に加熱して熱可塑化し、押出成形しやすい状態にする。また、この場合の混練時間はゴムの加硫が進行しない程度に調節する。連結管４は、短繊維混入ゴム７を環状拡張ダイ１５までガイドするものである。
【００１８】
環状拡張ダイ１５は、図２に示すように、内ダイ９を吐出口１１に向って径を徐々に拡張させた円錐形とし、これを外ダイ１０に収容し、内ダイ９と外ダイ１０の間に所定厚みの間隙を設けている。短繊維混入ゴム７は吐出口１１に向って徐々に大きな円周方向への引き伸ばしを受けながら短繊維を円周方向に配向させた筒状成形体１３に押出成形する。
【００１９】
環状拡張ダイ１５は水平に配置された押出機６に垂直に固定され、しかも吐出口１１から押出される筒状成形体１３が重力に抗するように置かれているため、筒状成形体１３が重力により変形せず、寸法変化の少ない状態で押出できる。また垂直方向に配置した環状拡張ダイ１５は、内ダイ９の自重によって撓みにくく、内ダイ９と外ダイ１０との間隙が一定に保持され、これによって厚み変形量の小さな筒状成形体１３に仕上げることができる。
【００２０】
内ダイ９と外ダイ１０の流路幅（ニップル）は、内ダイ９が押出機６に連結した根元部１９から吐出口１１まで均一になり、筒状成形体１３の押出にブレーキをかけることなく長手方向Ｄへスムーズに流し、内部歪みのない均一な厚みの筒状成形体１３に仕上げる。
【００２１】
内ダイ９の形状は、根元部１９から吐出口１１に向って徐々に径が拡張し、そのテーパー角度θが３０°≦θ＜９０°である。ゴム流路入口径が２０〜６０ｍｍ、ゴム流路出口径が１００〜４４０ｍｍ、そしてその比率である拡張比（ゴム流路出口径／ゴム流路入口径）が１．５〜１２．５に設定される。この設定範囲未満であれば、内ダイ９の吐出口１１付近での円周方向への引き伸ばしが小さくて、厚みの大きな筒状成形体１３の内外層では短繊維が円周方向に配向しにくくなり、一方この設定範囲を越えると、円周方向への引き伸ばしが大きくなり過ぎて、押出圧力が劣る場合には、筒状成形体１３が裂けやすい。
【００２２】
内ダイ９と外ダイ１０間の短繊維混入ゴム７の内部発熱を抑制するために、内ダイ９の内部に冷却水を循環させた冷却装置（図示せず）を設けることもできる。冷却装置では、冷却水を内ダイ９の外部から入れ、ポンプによって内ダイ９に設けた通路を通過させて内ダイ９から排出して循環させる。
【００２３】
切断手段２０では、一対の切断部材２１が押出された直後の筒状成形体１３を１個所のウェルドライン１４を中心にして左右２個所に設けられ、押出し方向に沿ってスクラップ片１６を連続して除去する。一対の切断部材２１の間隔は調節可能になっている。
【００２４】
上記ウェルドライン１４は、水平方向に配置された押出機６とこれに直角方向に配置された環状拡張ダイ１５との連結部であって、短繊維混入ゴム７が水平方向から垂直方向へ変換する環状拡張ダイ１５への入口部と１８０°対角の位置であって押出方向に沿って線状に出現する。このラインは右回りと左回り方向へ塑性流動中の短繊維混入ゴムが衝突する領域あるいは流れ難い領域になり、短繊維がランダムに配向し、また厚みも他の領域に比べて薄くなり、品質的に不具合のある領域となる。
【００２５】
スクラップ片１６は、押出方向に連続した所定幅の未加硫ゴムであり、スクラップ回収手段３０の収容箱３１に回収され、再利用することができる。
【００２６】
上記スクラップ片１６は塑性流動中のゴムの衝突領域になって、短繊維がランダムに配向し、また厚みも他の領域に比べて薄く成形され、ウェルドラインの特長が残存する領域である。スクラップ片１６の円弧長は、押出し直後の筒状成形体１３の外周長を１００とすると、５〜２５、好ましくは１０〜２５であり、５未満ではゴムシート１８の両端部には上記ウェルドラインの特長が残存し、一方２５を超えると、スクラップ片１６の幅が大きくなって有効シート幅が狭くなり、必要以上にスクラップが発生する。
【００２７】
また、図４に示すように、筒状成形体１３のサイド２５の切開点２６とロール到達点２７までの長さをＬ１、サイド２５以外の切開点２６とロール到達点２７までの長さをＬ２にしたとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ２（％）が３〜７％の範囲であれば、サイド２５とサイド２５以外の伸長格差が適量範囲でシートの波打ちを解消することができる。サイド２５の伸長量が７％を超えると、サイド２５の伸びが大きくなってサイド２５以外との伸長格差が大きく、シートにしたときその両側部で波打ちが発生する。一方、３％未満の場合には、シートの波打ちは発生しないが、スクラップ片１６の幅が大きくなって、必要以上にスクラップが発生する。
【００２８】
また、筒状成形体１３のサイド２５の長さ方向への伸び率Ｅ１、サイド２５以外の長さ方法への伸び率Ｅ２としたとき、伸び率格差（Ｅ１−Ｅ２）は０〜５の範囲であり、この範囲であればシートの波打ちは発生しない。上記伸び率Ｅ１、伸び率Ｅ２の測定では、筒状成形体１３の切開した直後のサイドの長さ方向とそれ以外のところの長さ方向に沿って間隔１０ｃｍのマークを付け、巻き取る直前における寸法安定したゴムシート１８のマーク間隔を測定し、伸び率を求める。
【００２９】
上記切断部材２１は、カッター、ナイフといった刃物、レーザーナイフ、超音波振動付きカッターからなり、筒状成形体１３を引裂くように切断し、１枚の所定幅を有するゴムシート１８に仕上げる。無論、刃物のような切断部材２１を加熱保温すれば、筒状成形体１３の切開を容易にすることもできる。
【００３０】
また、図１及び図３に示すように、押出し直後の筒状成形体１３に円周方向へ張力を与えて切開しやすくするように、冷風もしくは圧縮空気を排出する気体吹き付け装置３５を設ける。具体的には、押出された直後の筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ引張り、また同時に筒状成形体１３を早期に冷却する機能を備えている。この気体吹き付け装置３５は、筒状成形体１３の内部に配置され、圧縮空気を供給するコンプレッサー（図示せず）と、これに接続し筒状成形体１３の内部に設置されたノズルからなり、圧縮空気をノズルから多方向へ排出して筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ張力を与え、これによって切開作業を容易にし、また早期に冷却して、ゴムのスコーチを阻止して品質を安定化させる。
【００３１】
巻き取り手段４０は、切断された１枚のゴムシート１８を個別にガイドロール４１を経由し、ライナー４２に重ねて巻取ロール４３に巻付ける。
【００３２】
ここで使用するゴムは、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
しかし、本発明で最も効果を発揮する材料としては、粘着性が強く内ダイ９と外ダイ１０表面へ付着しやすく、押出されたゴムシート１８も内外表面層と内層において短繊維の配向が大きく異なるクロロプレンゴムである。
【００３３】
上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長さは繊維の種類によって異なるが、１〜１０ｍｍ程度の短繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜５ｍｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿であると５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量はゴム１００質量部に対して１０〜４０質量部である。
【００３４】
更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００３５】
上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホスフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石油系の軟化剤が含まれる。
【００３６】
本発明では、予めゴムと少なくとも短繊維をオープンロール、混練機などによって荒練してマスターバッチを作製する。この方法では、オープンロールによってポリマー１００質量部に１０〜４０質量部の短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッチをいったん放出し、これを２０〜５０°Ｃまで冷却する。これはゴムのスコーチを防止するためである。
【００３７】
尚、短繊維とともに１〜１０質量部の軟化剤を投入することができる。これによって短繊維とゴムのなじみが良くなり、ゴム中への分散が良くなるばかりか、短繊維自体が絡み合って綿状になるのを防ぐ効果がある。即ち、軟化剤が短繊維に浸透し、素繊維同士の絡み合いがほぐれるための潤滑剤としての役割をはたし、短繊維が綿状になるのを阻止し、かつ短繊維とゴムのなじみが良くなって短繊維の分散が良くなる
【００３８】
続いて、短繊維を含んだゴムをシリンダー２の押出スクリュー３で混練りした後、シリンダー２の先端に垂直方向に接続した環状拡張ダイ１５から押出して筒状成形体１３を製造するが、内ダイ９を外ダイ１０に収容して所定間隔（ニップル）を設け、短繊維混入ゴム７を吐出口１１へ向って徐々に大きくなる円周方向へ引き伸ばして、短繊維を円周方向に配向させた筒状成形体１３を押出成形する。
【００３９】
その後、連続して押出成形された筒状成形体１３は、２個所の切断部材２１が押出機側から１８０°対角側の１個所で発生したウェルドライン１４を中心にして左右に設けられ、ウェルドライン１４を含むスクラップ片１６を押出方向に沿って２個所切断除去しながら、一枚のゴムシート１８にして該シート１８を個別に巻き取る。
【００４０】
得られたゴムシート１８は、図５に示すように、内表面層４６と外表面層４７での短繊維４５の配向（押出方向と直角方向）が内層４８に比べて劣る場合、あるいは内層４８から内外表面層４６、４７にかけて円周方向に均一に配向したもので、その厚さは３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍである。短繊維が内外表面層での配向が内層に比べて劣る場合には、内外表面層の厚みは最大１．５ｍｍ程度である。
【００４１】
そして、図６（ａ）に示すように、所定厚みのゴムシート１８を、一対の送り込みロール５０とゲージローラ５１間を送り込み速度０〜２０ｍ／分（可変速）で図中矢印方向へ移動させながら、図６（ｂ）に示すようにホルダー５４内を先端が鋭角であってゴムシート１８の移動方向と直角方向（図中矢印）へ回転するバンドナイフ５２に当接してゴムシート１８を漉割しつつ略均一な厚みをもった２つの薄片ゴムシート５３ａ、５３ｂに裁断する。バンドナイフ５２は材質としてＳＫＳやスウェーデン鋼を使用する。ゴムシートの最大裁断幅は１，５００ｍｍ程度である。
【００４２】
図７は２枚にスライスした裁断ゴムシートで、（ａ）が上側の裁断ゴムシート５３ａで、（ｂ）が下側の裁断ゴムシート５３ｂであり、これは内外表面層４６，４７での短繊維４５の配向が内層４８に比べて劣っているゴムシート１８を２つの裁断ゴムシート５３ａ，５３ｂにした場合である。
【００４３】
無論、本発明では、図８に示すように裁断ゴムシート５３ａ，５３ｂのそれぞれを更に図６の方法によって２枚にスライスして４枚の裁断ゴムシート５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆに仕上ることもできる。４枚の裁断ゴムシートにすると、内層の５３ｄ，５３ｅは短繊維の配向（押出方向と直角方向）は良好で、機械特性において異方性をもった裁断ゴムシートになり、伝動ベルトの圧縮ゴム層の最外層に使用することができる。また表面層の裁断ゴムシート５３ｃと５３ｆは、内層に比べて短繊維の配向（押出方向と直角方向）が劣っているけれども、圧縮ゴム層でも接着ゴム層に近接する位置に使用することができる。
【００４４】
次に上記２枚の裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂを用いたＶリブドベルト１の製造方法の一例を以下に示す。
まず、図９に示すように、円筒状の成形ドラム６０の周面に基布６１と接着ゴム６２を巻き付けた後、この上に心線６３を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム６４として裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂを順次巻き付ける。この場合、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂにおける短繊維の配向性に劣るゴム層４６もしくは４７を心線６３側に配置してベルト成形体６５を得た後、これを加硫して加硫ベルトスリーブにする。
【００４５】
次に、加硫ベルトスリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架し、所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の加硫ベルトスリーブに当接するように移動して加硫ベルトスリーブの圧縮ゴム層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研削する。
【００４６】
このようにして得られた加硫ベルトスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００４７】
得られたＶリブドベルト５５は、図１０に示すように、短繊維４５の配向が劣る内外表面層４６が心線６０を埋設した接着ゴム層５６側に配置され、短繊維の配向が良好な内層４８がリブ部５８を有する圧縮ゴム層５７の最外層へ配置されている。これによる伝動ベルトの不具合はない。尚、ベルト背面には基布５９が１プライ積層している。
【００４８】
また、本発明では、４枚の裁断ゴムシート５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆも使用することができる。この場合、短繊維の配向性に劣る裁断ゴムシート５３ｃもしくは５３ｄを心線６３側に配置し、その上に短繊維の配向性に優れる裁断ゴムシート５３ｄもしくは５３ｅを積層して圧縮ゴム６４としてベルト成形体６５を得た後、これを加硫して加硫ベルトスリーブにする。
【００４９】
【実施例】
次に、伝動ベルトの製造方法の具体的実施例を以下に示す。
（裁断ゴムシートの作製）
表１に示すＣＲゴム配合物を用い、予めオープンロールによってゴムに短繊維を投入して混練した後、マスターバッチをいったん放出し、これを常温まで冷却する。このマスターバッチと他の配合剤を図１に示す短繊維入りゴムシートの製造装置のシリンダーに投入し、押出スクリューの回転により短繊維を混入した。
【００５０】
【表１】
そして、表２に示す環状拡張ダイの拡張比、シリンダーの温度条件によって短繊維混入ゴムを吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向へ引き伸ばして筒状成形体を押出成形した。更に、切断部材としてナイフを、押出された筒状成形体から１８０°対角側の１個所で発生したウェルドラインを中心にして左右に設けた２個所の切断部材を配置し、２個所切開しながらウェルドラインを含むスクラップ片を押出方向に沿って切断除去しながら、一枚のシートにし、これを帆布製ライナーに重ねて個々の巻取ロールに巻付けた。
得られたシートのサイドの伸長（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ２（％）、伸び率格差（Ｅ１−Ｅ２）とシートの両端部（サイド）での波打ち、そしてシート厚みのバラツキを求めた。その結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
かくして得られたシートでは、ウェルドラインが連続してトラブルなく切断された。
【００５４】
そして、上記実施例２（厚さ６ｍｍ）の短繊維入りゴムシートを、一対の送り込みロール（直径１００ｍｍ）とゲージローラ（直径１００ｍｍ）間を送り込み速度２〜３ｍ／分で移動させながら、回転するバンドナイフ（幅８６ｍｍ）の鋭角な先端に当接させながらゴムシートを漉割しながら６５０ｍｍ幅で上下半分厚の２枚の薄片ゴムシートに裁断し、更に各薄片ゴムシートを上下半分厚に裁断して４枚の薄片ゴムシートを作製した。４枚の薄片ゴムシート（上から１層目、２層目、３層目、４層目）をプレス加硫（１５３℃×２０分）し、押出方向と平行方向と直角方向の引張強さ（ＴＢ）、切断伸び（ＥＢ）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて測定した。その結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
この結果、４枚切りの裁断ゴムシートの２層目と３層目では、引張強さ（ＴＢ）、切断伸び（ＥＢ）において明確な異方性が出現していた。しかし、１層目と４層目の裁断ゴムシートは機械的特性において異方性に欠けている。
【００５７】
（心線、接着ゴムシート、円筒状帆布の準備）
そして、本実施例では、ポリエステル繊維のロープからなる心線、表１に示すクロロプレンゴム配合物から短繊維を除いたものをバンバリーミキサーで混練後、カレンダーロールで所定厚さに圧延した接着ゴムシートを用意した。そして、ＲＦＬ液（スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体１００重量部、レゾルシン１４．６重量部、ホルマリン９．２重量部、苛性ソーダ１．５重量部、水２６２．５重量部）のみで処理した綿製の袋織布をスパイラルに切断して連続した切断帆布を作製し、この切断帆布を所定長さに切断した後、該短尺帆布の端部を重ね、その端部を工具ホーンと溶融切断ローラとの間に設置し、溶融切断ローラを速度５ｍ／分で連続的に熱圧着させながらその近傍を溶融切断して所定周長に仕上た円筒状帆布を用意した。
【００５８】
（伝動ベルトの作製）
続いて、円筒状ドラムに１プライの上記円筒状帆布を嵌入した後、接着ゴム層を積層し、心線をスピニングした後、上記２枚にスライスした裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に用いてベルト成形体を作製した。この場合、短繊維の配向性に劣るゴム層が接着ゴム層に面するように巻き付けた。そして、ベルト成形体にジャケットを被せて、加硫缶に入れて通常の条件で加硫した。筒状の加硫ベルトスリーブをモールドから取り出した。該スリーブの圧縮ゴム層をグラインダーによってリブ部に成形し、成形体から個々のベルトに切断してＫ型３Ｖリブドベルトを作製した。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本願請求項に係る伝動ベルトでは、圧縮ゴム層として、短繊維入りゴムシートを薄片に裁断した裁断ゴムシートを使用し、短繊維の配向性に劣る面側を接着ゴム層側に配置した伝動ベルトにあり、短繊維の配向性に劣るゴム層を短繊維の配向性に優れるゴム層と接着ゴム層との間に介在しているために、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になっている。
更に、短繊維入りゴムシートが、クロロプレンゴムを混練りした短繊維混入ゴムを環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開したものであると、従来において有効活用できなかったクロロプレンゴムを薄片に裁断した裁断ゴムシートにして、これを伝動ベルトに有効活用できる。
【００６０】
本願請求項に係る伝動ベルトの製造方法では、短繊維入りゴムシートを複数の薄片に裁断した裁断ゴムシートにすることにより、短繊維のシート幅方向の配向が比較的厚みにより表面層と内層で変化を受けやすくても、これを伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができ、しかも裁断ゴムシートにおける短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる構造になる。
【００６１】
また、比較的薄い短繊維入りゴムシートを押出成形して、内外表面層における短繊維の押出方向の配向が内層より劣っていても、２枚の薄片ゴムシートに裁断することにより、短繊維の配向が劣る内外表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に配置し、短繊維の配向が良好なカット面を圧縮ゴム層の最外層へ配置することが可能になる。
【００６２】
更には、短繊維入りゴムシートのゴムがクロロプレンゴムである伝動ベルト用短繊維入りゴムシートの製造方法にあり、粘着性が強く、せん断応力が大なる材料であって内外表面層と内層での短繊維の配向が大きく相違しても、複数の薄片ゴムシートに裁断したシートは伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る短繊維入りゴム成形体の製造装置の要部概略図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】図１をＡ−Ａ方向から見た図である。
【図４】本発明において押出成形した筒状成形体を切開した状態を示す図である。
【図５】得られたゴムシートの断面斜視図を示す。
【図６】ゴムシートを裁断しているところを示し、（ａ）はゴムシートをバンドナイフによって漉割しながら２つの裁断ゴムシートにしている状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるバンドナイフの部分斜視図である。
【図７】２枚の裁断ゴムシートで、（ａ）が裁断した一方のゴムシートで、（ｂ）が他方のゴムシートである。
【図８】２枚の裁断ゴムシートを更に２枚に裁断した状態を示す図である。
【図９】ベルト成形体を作製している状態の断面図である。
【図１０】裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用したＶリブドベルトの断面図を示す。
【符号の説明】
１ 短繊維入りゴム成形体の製造装置
２ シリンダー
３ 押出スクリュー
６ 押出機
７ 短繊維混入ゴム
９ 内ダイ
１０ 外ダイ
１３ 筒状成形体
１４ ウェルドライン
１５ 環状拡張ダイ
１６ スクラップ片
１８ ゴムシート
２０ 切断手段
２１ 切断部材
３０ スクラップ回収手段
３１ 収容箱
４０ 巻き取り手段
４６内表面層
４７ 外表面層
４８ 内層
５０ 送り込みロール
５１ ゲージローラ
５２ バンドナイフ
５３ａ、５３ｂ 裁断ゴムシート
５５ リブドベルト
５６ 接着ゴム層
５７ 圧縮ゴム層
５８ リブ部
Claims (6)
- ベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトにおいて、上記圧縮ゴム層として、短繊維のベルト幅方向への配向性が相違する２層のゴム層からなる短繊維入りゴムシートを使用し、短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置したことを特徴とする伝動ベルト。
- 短繊維入りゴムシートが、混練りしたクロロプレンゴム組成物を環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開したものである請求項１記載の伝動ベルト。
- 圧縮ゴム層がベルト長手方向に沿ってリブ部を有している請求項１記載の伝動ベルト。
- 圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製した後、該成形体を加硫してベルト長手方向に沿って心線を埋設した接着ゴム層と、接着ゴム層に隣接して圧縮ゴム層を設けた伝動ベルトの製造方法において、
短繊維混入ゴムを、環状拡張ダイによって円周方向へ引き伸ばしながら短繊維を円周方向へ配向した筒状成形体に作製し、この筒状成形体を押出方向に沿って切開した短繊維入りゴムシートを薄片にした裁断ゴムシートを作製し、
上記裁断ゴムシートを圧縮ゴム層に使用するとともに、裁断ゴムシートにおいて短繊維の配向性（押出方向と直角方向）に劣るゴム層を接着ゴム層側に配置して、圧縮ゴム層、接着ゴム層、そして心線を積層したベルト成形体を作製し、
上記ベルト成形体を加硫してベルトスリーブに仕上る、
ことを特徴とする伝動ベルトの製造方法。 - 裁断ゴムシートが、内外表面層で短繊維の配向（押出方向と直角方向）が内層よりも劣る短繊維入りゴムシートを２枚にスライスして得られたものである請求項３記載の伝動ベルトの製造方法。
- 短繊維入りゴムシートのゴムがクロロプレンゴムである請求項４又は５記載の伝動ベルト用短繊維入りゴムシートの製造方法。
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