JP2004316787A - Ｖリブドベルトとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確に成形したリブ部の外層に存在する短繊維を起毛させてベルト走行時の騒音を軽減したＶリブドベルトと、生産コストを低減したＶリブドベルト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１を埋設したゴム層と、該ゴム層に隣接してベルト長手方向に延びるリブ部６を有するＶリブドベルト１であり、リブ部６が短繊維８を含まないゴム弾性体からなる内層１０と、短繊維８を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の外層１１からなり、外層１１の表面に存在する短繊維８を起毛させた構成からなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＶリブドベルトとその製造方法に係り、詳しくは正確に成形したリブ部の外層に存在する短繊維を起毛させてベルト走行時の騒音を軽減したＶリブドベルトとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から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において回転速度を変えた一対のカレンダーロールに短繊維を含んだ未加硫ゴムを投入し、圧延されたゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向へ配向させ、そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その後、積層工程において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、続いて巻付け工程において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得られたベルト成形体を加硫し、そしてグライダーホイールによってベルトスリーブ表面に複数のリブ部を研削し、リブ部表面に短繊維を突出させて走行時の騒音を軽減したベルトを製造していた。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。
【０００３】
他の方法として、特許文献１には、内モールドに装着した未加硫スリーブを外方へ膨張させて外モールドの内周面に設けたリブ型へ押圧してリブ部を型付けして得られたベルトスリーブを作製し、このベルトスリーブのリブ部表面を薄く研削して短繊維を露出させたＶリブドベルトの製造方法が開示されている。
【０００４】
一方、このような研削方法によって短繊維をリブ部表面に露出させる以外に、特許文献２には静電植毛によって動力伝動側及び被伝達面の少なくとも一方の伝達部接触表面に立毛を設け、走行時の騒音を軽減した動力伝動用部材が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、ベルト表面にフロック加工されたファブリックを装着し、摩擦係数を増加させた駆動面を設けた伝動ベルトが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−８６２３６号公報
【特許文献２】
特開平９−１４３６１号公報
【特許文献３】
特開２００１−８２５４９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、リブ部全体に短繊維を使用しているために、耐側圧性が向上する反面、短繊維の使用量が増し、また短繊維をベルト幅方向へ配向させるカレンダー工程でも工数が増して、生産コストが上昇する問題があった。
【０００８】
また、静電植毛によって直接リブ部の表面に立毛すると、Ｖ形状のリブ溝の入口付近では充分な植毛が出来ても、リブ溝に奥深い個所では植毛しにくいといった問題があった。一方、フロック加工されたファブリックを用いる場合には、不織布のようなファブリック（基体）に接着剤を塗布し、この上に短繊維フロックを機械的に、また静電気的に付着したものをベルトの製造に使用するものであり、フロック加工されたファブリックの端部をラップ接合し、あるいは突合せ接合するために、ベルト成形後にはファブリックの接合部から剥離が起こる可能性があった。
【０００９】
本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究した結果、正確に成形したリブ部の外層に存在する短繊維を起毛させてベルト走行時の騒音を軽減したＶリブドベルトと、生産コストを低減したＶリブドベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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ゴム層と、該ゴム層に隣接してベルト長手方向に延びるリブ部を有するＶリブドベルトにおいて、リブ部が短繊維を含まないゴム弾性体からなる内層と、短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の外層からなり、該外層の表面に存在する短繊維を起毛させたＶリブドベルトにあり、外層の表面から起毛した短繊維がベルト走行時の騒音を軽減し、またリブ部における短繊維の使用量が減少するとともに短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体を使用しているために低コストなベルトになる。
【００１１】
本願請求項２記載の発明は、外層のゴム弾性体に存在する短繊維として、少なくともポリアミド短繊維を含むＶリブドベルトにあり、ポリアミド短繊維の存在によってより一層ベルト走行時の騒音を軽減することができる。
【００１２】
本願請求項３記載の発明は、外層のゴム弾性体が固体潤滑材を含有しているＶリブドベルトにあり、更にベルト走行時の騒音を軽減することができる。
【００１３】
本願請求項４記載の発明は、ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層と、該ゴム層に隣接してベルトの長手方向に延びるリブ部を有するＶリブドベルトの製造方法において、
外周面に可撓性ジャケットを装着した内型と、内周面にリブ型を刻印した外型との間に、短繊維を含まないゴム弾性体と短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の積層物を介在させ、
上記可撓性ジャケットを膨張させて上記積層物の短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体が外型の刻印したリブ型に密着するように未加硫の予備成型体を作製し、
外型から離脱した内型の可撓性ジャケット面に少なくとも心線を巻き付け、
再度、上記内型を外型内に設置し、可撓性ジャケットを膨張させて心線を外型に装着した予備成型体と一体的に加硫し、
脱型してリブ部を有する加硫ベルトスリーブを作製し、
上記加硫ベルトスリーブのリブ部表面を研磨して短繊維を起毛させた、Ｖリブドベルトの製造方法にあり、外層に存在する短繊維を起毛させてベルト走行時の騒音を軽減し、またリブ部における短繊維の使用量が減少するとともに短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体を使用しているために低コストなベルトを仕上ることができる。
【００１４】
本願請求項５記載の発明は、外層のゴム弾性体に存在する短繊維として、少なくともポリアミド短繊維を含むＶリブドベルトの製造方法にある。
【００１５】
本願請求項６記載の発明は、外層のゴム弾性体が固体潤滑材を含有しているＶリブドベルトの製造方法にある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
図１は本発明に係るＶリブドベルトの断面斜視図である。Ｖリブドベルト１は、高強度で低伸度のコードよりなる心線２を接着ゴム層３中に埋設し、その下側に弾性体層である圧縮ゴム層４を有している。この圧縮ゴム層４にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ部６が設けれ、リブ部６の内層１０は短繊維が存在しないゴム弾性体であり、またリブ部６の外層１１は短繊維８が三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体が使用され、該外層１１の表面に存在する短繊維８が起毛してリブ部６表面を被覆した状態になっている。
【００１７】
接着ゴム層３に使用されるゴム弾性体としては、リブ部６の内層１０のゴム弾性体に同一もしくは類似している。
【００１８】
内層１０と外層１１の各ゴム弾性体に使用する原料ゴムとしては、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ォン化ポリエチレン、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挙げることができる。
【００１９】
更に、上記各ゴム弾性体には、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。
【００２０】
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。
【００２１】
上記外層１１のゴム弾性体に含有する短繊維としては、６６ナイロン、６ナイロン等のポリアミド短繊維、商品名コーネックス、ノーネックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等のアラミド短繊維、ポリエステル短繊維、綿等を用いることができる。短繊維の長さは１〜８ｍｍ程度の範囲のものが好ましく、またその太さは５〜１０デニールのものが好ましい。そして、外層１１の短繊維の配合量は、原料ゴム質量部に対して２０〜５０質量部に設定されるものである。短繊維の配合量を２０質量部以上に設定することによって、ベルトのＤＲＹ時とＷＥＴ時の伝達力の差を小さくすることができ、ステックスリップの発生を低減して異音発生を減少させることができるものである。短繊維の配合量が５０質量部を超えると、原料ゴム中での短繊維の分散が悪くなってゴム物性が低下するので、短繊維は５０質量部以下の配合量に設定するのが好ましい。
【００２２】
上記外層１１のゴム弾性体に固体潤滑材を配合することができる。この固体潤滑材は六方晶系または燐片状のグラファイト、二硫化モリブデン、そしてポリテトラフルオロエチレンから選ばれたものであり、その添加量は原料ゴム１００質量部に対して１０〜１００質量部、好ましくは１０〜６０質量部であり、１０質量部未満の場合にはベルト表面の摩擦係数が低下せずにステックスリップ音を軽減することが困難になり、他方１００質量部を越えると、ゴム物性の伸びが小さくなり、ベルト寿命が短くなる。
【００２３】
心線２としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用され、中でもエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが、ベルトスリップ率を低く抑えることができ、ベルト寿命を延長させるために好ましい。また、心線２にはゴムとの接着性を改善する目的で接着処理が施される。このような接着処理としては繊維をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）液に浸漬後、加熱乾燥して表面に均一に接着ゴム層３を形成するのが一般的である。しかし、これに限ることなくエポキシ又はイソシアネート化合物で前処理を行なった後に、ＲＦＬ液で処理する方法等もある。
【００２４】
心線２は、スピニングピッチ、即ち心線の巻き付けピッチを０．９〜１．３ｍｍにすることで、モジュラスの高いベルトに仕上げることができる。０．９ｍｍ未満になると、コードが隣接するコードに乗り上げて巻き付けができず、一方１．３ｍｍを越えると、ベルトのモジュラスが徐々に低くなる。
【００２５】
背面補強材５は、織物、編物、不織布の繊維材料あるいはゴム材料から選択される。繊維素材としては、例えば綿、麻、レーヨン等の天然繊維や、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。上記帆布は公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを背面補強材５に擦り込むフリクションを行い、またＲＦＬ液に浸漬後にゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理する。
【００２６】
このように得られたＶリブドベルトは、外層１１の表面から起毛した短繊維８がベルト走行時の騒音を軽減し、更にリブ部表面からの亀裂の発生も阻止する。
【００２７】
次に、上記Ｖリブドベルトの製造方法について説明する。
まず、本発明では、短繊維を含有させないゴムシート１４と、短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴムシート１６を作製する。その製造方法としていずれも押出方法やカレンダーによる圧延方法がある。
【００２８】
短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴムシートを押出方法で作製する場合には、予めオープンロールによって原料ゴム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まで冷却してゴムのスコーチを防止する。
【００２９】
１〜１０質量部の軟化剤を投入すると、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
【００３０】
続いて、押出機にダイを取り付けた押出装置を用いて短繊維をランダムに配向させたゴムシートに仕上ることができる。ここでは図示していないが、マスターバッチを押出機におけるシリンダーの押出スクリューで混練りした後、短繊維混入ゴムをシリンダーと相対向した位置にあって同一の中心軸線上に配置した内ダイ間のゴム通路で流動阻害を受けず、かつ流れ方向を変えることなくスムーズにダイのゴム通路へ流し、そして該ゴム通路の中を通過させながら短繊維をランダムに配向させた筒状成形体に押出成形し、切断手段によって１個所切開しながら一枚のゴムシートにし、続いて所定間隔に切断する。
【００３１】
短繊維を含まないゴムシート１４でも、上記のような押出成形によって同様に作製することができる。
【００３２】
次いで、図２に示すように短繊維を含まないゴムシート１４と短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴムシート１６を捲き付けた積層物２０を、ベルト加硫機４０の内型４１を外型４６の内側に一定の空隙部を形成するよう基台上に載置する。内型４１は別の成形工程より移動してくる関係上、媒体流通口Ａと媒体送入排出路Ｂとは分離しており、内型４１を基台に載置後、媒体流通口ＡをジョイントＪでパイプと連結する。
【００３３】
媒体送入機を作動して高圧空気等の媒体送入排出路Ｂ、媒体流通口Ａを経て、可撓性ジャケット４２の内部に送入する。可撓性ジャケット４２は、その上下部が内型４１上に密閉固定されているため、可撓性ジャケット４２の内面と内型４１の外面の間に空気が充満し、可撓性ジャケット４２は次第に膨張する。そして、その外周面に装着されている積層物２０を半径方向に均一に膨張させ、加熱ヒーター若しくは高温蒸気で１００〜１６０℃に加熱した外型４６のリブ型４５と３０〜１２０秒間接触せしめる。
【００３４】
このとき、可撓性ジャケット４２の膨張押圧力により、上記三次元的にランダムに配向させたゴムシート１６が外型４６のリブ型４５に押圧され、図３のような表面に複数のＶ型突起を有する未加硫の予備成型体２１を形成するに至る。
【００３５】
その後は、バルブを真空ポンプの方へ切替えて、可撓性ジャケット４２内に充満している空気を排気し、次いで吸引作用で可撓性ジャケット４２を図２に示す元の位置に収縮復帰せしめる。
【００３６】
そして、内型４１を外型４６から抜き取り、内型４１の可撓性ジャケット４２の外周面に補強布４７およびコードからなる心線４８を順次に捲き付ける。その後、図４に示すようにこの内型４１を外型４６内へ設置した後、図５に示すように可撓性ジャケット４２を膨張させ、補強布４７と心線４８を半径方向に均一に膨張させ、加熱ヒーター若しくは高温蒸気で１００〜１８０℃に加熱した外型４６のリブ型４５に装着した予備成型体２１に密着して一体的に加硫し、ベルトスリーブ５１を作製する。上記製造方法のように未加硫の予備成型体２１を成型することにより、成形時に可撓性ジャケット４２の膨張による心線４８の伸張量を抑え、また心線４８を平坦に配置でき、寸法安定性に優れたＶリブドベルトを作製することができる。
【００３７】
加硫後は、図６に示すように可撓性ジャケット４２を収縮させ、内型４１を外型４６から抜き取った後、外型４６に装着した加硫済みベルトスリーブ５１を抜き取る。
【００３８】
上記加硫済みベルトスリーブ５１のリブ部表面を研磨して表面加工するために、図７に示すように該ベルトスリーブ５１を主軸５５と従動軸５６の２軸に掛張して走行させながら、ダイヤモンドを電着した研磨ホイール５７を当接しながら回転してリブ部表面６２を０．０５〜０．１ｍｍ程度に研磨し、これによって、リブ部表面６２に存在した短繊維は起毛する。
【００３９】
そして、加硫済みベルトスリーブ５１を別の１軸もしくは２軸のドラムに挿入して回転させながら円周方向に所定幅に切断し、ドラムより取出し反転することにより、周長が一定で、Ｖ形リブが正確に型付形成されたＶリブドベルト１が複数本得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項に係るＶリブドベルトとその製造方法では、リブ部が短繊維を含まないゴム弾性体からなる内層と、短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の外層からなり、該外層の表面に存在する短繊維を起毛させているため、外層の表面から起毛した短繊維がベルト走行時の騒音を軽減し、またリブ部における短繊維の使用量が減少するとともに短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体を使用しているために低コストのベルトに仕上ることができ、更に外層に短繊維として少なくともポリアミド短繊維を使用する場合や、固体潤滑材を添加すれば、より一段とベルト走行時の騒音を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＶリブドベルトの断面図である。
【図２】予備成型体を成形している状態の縦断図である。
【図３】予備成型体を作製した後状態の断面図である。
【図４】未加硫のベルトスリーブを作製する前状態の断面図である。
【図５】ベルトスリーブを加硫している状態の断面図である。
【図６】ベルトスリーブを加硫した後状態の断面図である。
【図７】ベルトスリーブのリブ表面を研磨している状態を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着ゴム層
４ 圧縮ゴム層
６ リブ部
８ 短繊維
１０ 内層
１１ 外層
１４ 短繊維を含まないゴムシート
１６ 短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴムシート
２０ 積層物
２１ 予備成型体
４１ 内型
４２ 可撓性ジャケット
４６ 外型
４８ 心線

Claims (6)

1. ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層と、該ゴム層に隣接してベルト長手方向に延びるリブ部を有するＶリブドベルトにおいて、リブ部が短繊維を含まないゴム弾性体からなる内層と、短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の外層からなり、該外層の表面に存在する短繊維を起毛させたことを特徴とするＶリブドベルト。
2. 外層のゴム弾性体に存在する短繊維として、少なくともポリアミド短繊維を含む請求項１記載のＶリブドベルト。
3. 外層のゴム弾性体は、固体潤滑材を含有している請求項１または２記載のＶリブドベルト。
4. ベルト長手方向に沿って心線を埋設したゴム層と、該ゴム層に隣接してベルトの長手方向に延びるリブ部を有するＶリブドベルトの製造方法において、
   外周面に可撓性ジャケットを装着した内型と、内周面にリブ型を刻印した外型との間に、短繊維を含まないゴム弾性体と短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体の積層物を介在させ、
   上記可撓性ジャケットを膨張させて上記積層物の短繊維を三次元的にランダムに配向させたゴム弾性体が外型の刻印したリブ型に密着するように未加硫の予備成型体を作製し、
   外型から離脱した内型の可撓性ジャケット面に少なくとも心線を巻き付け、
   再度、上記内型を外型内に設置し、可撓性ジャケットを膨張させて心線を外型に装着した予備成型体と一体的に加硫し、
   脱型してリブ部を有する加硫ベルトスリーブを作製し、
   上記加硫ベルトスリーブのリブ部表面を研磨して短繊維を起毛させた、
   ことを特徴とするＶリブドベルトの製造方法。
5. 外層のゴム弾性体に存在する短繊維として、少なくともポリアミド短繊維を含む請求項４記載のＶリブドベルトの製造方法。
6. 外層のゴム弾性体は、固体潤滑材を含有している請求項４または５記載のＶリブドベルトの製造方法。

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