JP2005040951A - 熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルト - Google Patents
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Abstract
【課題】心線の並びが良好で、寸法精度も高く、そして心線を熱可塑性エラストマーで充分に包囲して接着性を高めてベルト寿命を向上させた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルトを提供する。
【解決手段】歯部成形部を設けた内型３を外型２の第１層目成形用空所５ａに設置して、熱可塑性エラストマーを、ゲート入口８からこれと相対向する位置にあるゲート末端４１までゲート体積を変化させたリングゲート１４から内型の歯部成形部へ流し込んでベルト歯部層１５を形成し、外型２から脱型した内型３のベルト歯部層１５の周面に、心線１６をスパイラルに巻き付けし、上記内型３を外型の第２層目成形用空所２ｂ内に設置して熱可塑性エラストマーを上記心線１６の巻き付け幅を最大ゲート幅とするように設定したフィルムゲート４６から心線１６の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層１７を成形し、内型３からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる。
【選択図】 図７
【解決手段】歯部成形部を設けた内型３を外型２の第１層目成形用空所５ａに設置して、熱可塑性エラストマーを、ゲート入口８からこれと相対向する位置にあるゲート末端４１までゲート体積を変化させたリングゲート１４から内型の歯部成形部へ流し込んでベルト歯部層１５を形成し、外型２から脱型した内型３のベルト歯部層１５の周面に、心線１６をスパイラルに巻き付けし、上記内型３を外型の第２層目成形用空所２ｂ内に設置して熱可塑性エラストマーを上記心線１６の巻き付け幅を最大ゲート幅とするように設定したフィルムゲート４６から心線１６の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層１７を成形し、内型３からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトに係り、詳しくは溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くし、また内型を安定して設置して精度の高い寸法を有する熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリウレタン製歯付ベルトはスリップのない回転を伝える同期伝動方式であるため、一般産業用、精密機器用等の動力伝動用ベルトとして広く使用されている。このポリウレタン製歯付ベルトは通常注型方法によって製造され、具体的には突条のノーズに心線を巻き付けた円筒状内型を外型に入れ、内型と外型で形成されたキャビティーに液状ポリウレタンを注型し硬化した後、内型から脱型した広幅のベルトスリーブを所定幅に切断する方法が取られている。このノーズは心線の中心部とベルト溝底面間の距離であるＰＬＤ値を適度に維持し、プーリとの噛み合いを最適なものにしている。
【０００３】
他の製造方法である射出成形法では、突条のノーズに心線を巻き付けた円筒状内型を外型に入れた金型装置を射出成形機に装着し、溶融樹脂を射出成形機のノーズからスプルー、放射状ランナー、ゲートを経由して空気抜きをしながらキャビティーに充填した後、内型からベルトスリーブを脱型し、ベルトスリーブを所定幅に切断して歯付ベルトを作製していた。
【０００４】
また、他の方法としては、予めコードのような心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを成形し、形成するベルトの幅に切断したものを内型に嵌挿し、この内型を外型に組み合わせた後、熱可塑性樹脂を型内に射出して充填するもので、心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを使用することによって心線の乱れを阻止することが、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ショット成形でノーズを無くした１層目の樹脂層を成形し、この樹脂層の周面に心線をスパイラルに巻き付けた後、２層目の溶融樹脂をキャビティに射出し充満させてベルト背面部に成形する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−２３７９３４号公報
【特許文献２】
特開２００３−２５３７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、心線をノーズに巻き付ける製造方法では、樹脂がキャビティに加圧下のもとで成形硬化するために、収縮応力が内部残留応力として残り、ベルト走行を長期に行うと、ベルト歯元部から亀裂が発生しやすいことがあった。また、ノーズの存在するベルトを走行させると、プーリ上で多角形に折れた状態になり、応力がノーズ位置に集中して心線に疲労を与えていた。そして、これを繰り返すことで、ノーズ位置の心線が屈曲疲労の限界に達して切断してしまうことがあった。しかも、金型のパーティングライン面からの樹脂漏れが発生し、バリ取りの後加工が必要であった。
【０００８】
特に、ノーズ位置で露出したガラス繊維コードのような心線は、ベルトスリーブの脱型時に内型と擦れることによって傷つくほか、多角形効果によって動的疲労を受けやすく、このため心線を巻きつける前に内型との接着糊を心線にソーキングしたり、心線を巻きつけた後で接着糊を塗布する方法も提案された。しかし、これらの方法ではベルトスリーブの脱型性を損なうほか、内型の汚染や表面粗度の増大により射出樹脂の充填がショートするなどの弊害を招くことがあった。
【０００９】
また、内型に巻き付けた心線の並びが射出圧力の大きさによって乱れ、補強機能を発揮できないことがあった。特許文献１に開示された方法はこれを改善している。しかし、この方法では予めコードのような心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを作製し、この補強シートを成形するベルトの所定幅に切断して内型に嵌挿する方法であるために、工数がかかりすぎて生産性が悪く、また製品コストが高くなることがあった。
【００１０】
また、特許文献２では、このような問題を解決するが、心線が巻付け張力により１層目の樹脂層に幾分沈み込む投錨効果を起こし、射出時の強烈な樹脂圧や粘性抵抗を受けた場合であっても心線の乱れが起き難いが、しかし１層目の樹脂層（スリーブ）ごと樹脂流れ方向へ引き伸ばされることもあり、この場合には心線の並びが乱れるという問題があった。
【００１１】
本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究した結果、心線の並びが良好で、寸法精度も高く、そして心線を熱可塑性エラストマーで充分に包囲して接着性を高めてベルト寿命を向上させた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
長手方向に延在した溝状部と突状部を円周方向に沿って交互に設けた内型を外型に設置し、熱可塑性エラストマーを該内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、
上記外型から取り出した内型のベルト歯部層の表面に心線をスパイラルに巻き付けし、
再度、上記内型を外型に設置した後、熱可塑性エラストマーを心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１３】
本発明の構成では、第１層目成形において、溶融樹脂を内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００１４】
本願請求項２記載の発明は、心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
歯部成形部を設けた内型を外型の一方の空所内に設置して、射出した熱可塑性エラストマーをゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端までゲート体積を変化させるように形成したリングゲートから内型の歯部成形部に沿って流し込んで内型の内面にベルト歯部層を形成し、
外型から脱型した内型のベルト歯部層の周面に、心線をスパイラルに巻き付けし、
上記心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、熱可塑性エラストマーを上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするように設定したフィルムゲートから上記心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１５】
第１層目成形において、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで変化させたリングゲートにし、溶融樹脂をリングゲートから内型の歯部成形部の長手方向に設けた溝状部に沿って流すと、溶融樹脂の先端を内型の全周に渡って同じ速度で流れて、ショートすることなく均一に充填でき、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを設けることによって、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００１６】
本願請求項３記載の発明は、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで徐々に大きく変化させたリングゲートである熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にあり、溶融樹脂を内型の全周に渡って同じ速度でより均一に流すことができる。
【００１７】
本願請求項４記載の発明は、心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを相対向する位置に２箇所設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にあり、第２層目成形においてフィルムゲートを１個所のみとした場合に比べて射出圧力が低下して内型の撓み量が小さくなり、また溶融樹脂の充填性が向上して厚み精度を高める効果がある。
【００１８】
本願請求項５記載の発明は、熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１９】
本願請求項６記載の発明は、心線を長手方向に延在させるようにベルト背部層に埋設し、ベルト背部層の少なくとも一方にベルト歯部層を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトであり、ベルト歯部層とベルト背部層において熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致している熱可塑性エラストマー製歯付ベルトにある。
【００２０】
特に、本発明の歯付ベルトでは、ベルト歯部層とベルト背部層において熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致しているために、熱可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線間に流れ込んで心線を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、内部歪みも小さくなって寸法精度の高い熱可塑性エラストマー製歯付ベルトになる。
【００２１】
本願請求項７記載の発明は、心線がベルト歯部間の歯底面で露出していない熱可塑性エラストマー製歯付ベルトにあり、ノーズが存在しないためにプーリ上でベルトが多角形に折れた状態がなく、心線の疲労は少なくなる。
【００２２】
本願請求項８記載の発明は、熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法を図面にもとづいて詳細に説明する。図１は本発明に係る歯付ベルト成形用金型装置の組み立て図、図２は内型の一部切り欠き正面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３をＡ−Ａ方向からみた図、図５は内型を外型に設置して第一層目のベルト歯部層を作製している工程の概略図、図６はベルト歯部層の上に心線をスピニングしている工程の概略図、図７は本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目のベルト工程でベルト背面層を作製している工程の概略図、図８は本発明の歯付ベルトの製造工程であって第１層目工程を示し、図９は本発明の歯付ベルトの製造工程であって第２層目工程を示す。
【００２４】
本発明で使用する金型装置１では、縦型（竪型）射出成形機３０に設置された固定側外型２ａと上下方向に移動する可動側外型２ｂがパーティングライン面４で対面し、このパーティングライン面４でベルト歯部層１５を形成する第１層目成形用空所５ａとこれより容積の大きいベルト背面層を成形する第２層目成形用空所５ｂを交差状態に配置し、これらの空所５ａ、５ｂに内型３を収容する。即ち、外型２に設けた一方の空所５ａに内型３を設置し、キャビティに溶融樹脂を充満してベルト歯部層１５を形成する第１層目成形に使用される。空所５ａより大きい容積をもつ他方の空所５ｂが第１層目成形で得られたベルト歯部層１５の表面に心線１６を巻き付けた内型３を設置しキャビティに溶融樹脂を充満してベルト背面部１７を成形する第２層目成形に使用される。
【００２５】
上記射出成形機３０は、熱可塑性エラストマーをスクリュー３２により粘度を低下させた溶融樹脂３３を所定量だけシリンダー３４内に入れ、ピストン３５によって射出し、ノズル３１から固定側外型２ａ内に設けられたスプルー６、ランナー７、そしてゲート入口８を経由して外型２と内型３間のキャビティ９を充填するが、この場合片方のランナー７のみを開放して一方のキャビティ９へ流し込む。
【００２６】
内型３は、図２に示すように両端部に支持部１０を、中央部にベルトスリーブを成形する歯部成形部１１を有し、歯部成形部１１では長手方向に延在した溝状部１２と突状部１３を周方向に沿って交互に配し、歯部成形部１１と一方の支持部１０の境界部にランナー７に連通するリングゲート１４を形成する。
【００２７】
上記リングゲート１４は、その周面４０が溶融樹脂の浸入するゲート入口８側からこれを半周した対角側のゲート末端４１へ向って徐々に大きく削られており、言い換えるとリングゲート１４の周面４０はゲート入口８からゲート末端４１に向って曲率半径が徐々に小さくなり、リングゲート１４の深さはゲート入口８でＤ、ゲート末端４１でＤ’となり、ゲート入口８から対角側のゲート末端４１へ向って徐々に大きくなり、またリングゲート１４の容積Ｖの増加量も、図４に示すようにゲート入口８からゲート末端４１に向って徐々に大きくなっている。
【００２８】
上記の深さＤ’とＤの差は０．５〜３．０ｍｍであり、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。この範囲内であれば、溶融樹脂３３は初期流路４２としてリングゲート１４をゲート入口８からゲート末端４１へ向かって充填した後、次期流路４３として歯部成形部１１の周面を長手方向に配した溝状部１２と突状部１３に沿って一斉に流れ成形部１１の端部までショートせずに均一に充填する。
【００２９】
また、溶融樹脂３３はリングゲート１４からそれぞれの溝状部１２と突状部１３に沿って長手方向に流れるために、キャビティ９を完全に充填し、また外型２ａ、２ｂのパーティングライン面４からの漏れの発生なく、バリ取り等の後加工が不要になる。
【００３０】
上記の金型装置１を用いて歯付ベルトを作製する場合、最初に図５に示すように外型２に設けた空所５ａに内型３を設置し、空所５ａと内型３間に形成されるキャビティ９に溶融樹脂を充満して歯部成形部１１を形成する第１層目成形が行われる。
【００３１】
第１層目成形では、図５と図７に示すように、内型３を可動側外型２ｂの空所５ａに設置した後、内型３の支持部１０の設けた貫通穴に突き出しピンを嵌入して固定する。射出成形機３０のノズルから溶融樹脂３３をスプルー６、ランナー７を経由してリングゲート１４のゲート入口８から対角側のゲート末端４１へ向かって充填した後、続いて歯部成形部１１の周面を長手方向に配した溝状部１２と突状部１３に沿って一斉に流し、溝状部１２を充填するとともに突状部１３の表面にフィルム層２５を設けた歯部成形部１１の端部までを均一に充填してベルト歯部層１５を形成する。このため、ベルト歯部層１５の不良率の発生は少なくなる。
【００３２】
この場合の内型３と外型２ａ、２ｂの金型温度は、３０〜９０°Ｃが好ましい。突状部１３と外型２ａ、２ｂ間の間隔はベルトのＰＬＤを確保する肉厚部であり、ベルトのサイズによって設計変更される。
【００３３】
ここで用いられる溶融樹脂３３である熱可塑性エラストマーは、例えばエステル系熱可塑性エラストマー（例えば、東洋紡績社製：商品名ペルプレン、デュポン社製：商品名ハイトレル）、オレフィン系系熱可塑性エラストマー（例えば、エー・イー・エス・ジャパン社製：商品名サントプレーン）、動的架橋系熱可塑性エラストマー（例えば、理研ビニル工業社製：アクティマー）、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等があり、伝動ベルトの用途を考慮すると、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーが好ましい。
【００３４】
第１層目成形を終えると、可動側外型２ｂを固定側外型２ａから分離するように昇降手段の動作によって下方へ移動し、ベルト歯部層１５を装着した内型３を取り出して次工程のスピニング工程へ移す。スピニング工程では、図６に示すように該内型３を心線のスピニング装置（図示せず）の回転軸に装着し、スピニング装置のテンションロ−ルを介してガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、スチールコードからなる低伸度、高強力のコードからなる心線１６を所定のスピニングピッチで螺旋状に巻き付ける。スピニングテンションは３０〜７０Ｎであり、心線１６がベルト歯部層１５に食い込む程度である。
【００３５】
このスピニング工程において、心線１６をベルト歯部層１５の表面に巻き始めるときの心線１６の末端固定方法は、例えばリングゲート１４から形成された肉厚の端部の表面に切り溝を設け、この中に心線１６の端部を入れて固定することができる。心線１６は摩擦係数の大きくフラットなベルト歯部層１５上に巻かれ、更にテンションにより０．０５〜０．１ｍｍ程度沈み込んで投錨効果により、ベルト歯部層１５上で確実に固定する。
【００３６】
続いて、図７と図９に示すように、心線１６を巻き付けた内型３を再度可動側外型２ｂの他方の空所５ｂへ設置し、内型３の支持部１０の設けた貫通穴に突き出しピン４５を嵌入して固定する。その後、可動側外型２ｂを昇降手段の動作により移動させて固定側外型２ａと合体させる。外型２ａ、２ｂのパーティングライン面４には、２つに分岐したランナー７，７が心線１６の巻き付け幅にほほ等しい幅の末端ランナー７ａに結合して配置し、更に各末端ランナー７ａにはこれと同じ幅で０．１〜２ｍｍ厚のフィルムゲート４６を有している。溶融樹脂３３は末端ランナー７ａからフィルムゲート４６を経由して巻き付け幅にほほ等しい幅で心線１６の巻き付け方向へ流れ込む。フィルムゲート４６の幅が心線１６の巻き付け幅より狭くなると、溶融樹脂３３がフィルムゲート４６から一斉に流れず、端部では中央部に較べて流れが悪くなる不具合が発生する。
【００３７】
即ち、上記フィルムゲート４６は、キャビティ内における溶融樹脂の流動方向を、ゲートからの流入方向に対して平行にするために効果的である。このフィルムゲート４６による整流効果をさらに上げるためには、フィルムゲート４６のゲート幅全体において充填する溶融樹脂の体積が均等であることが必要である。もし、分岐したランナー７に直接フィルムゲート４６を設置した場合、フィルムゲート４６全幅における充填する溶融樹脂体積は傾斜分布する（フィルムゲート４６の中央から両端に掛けて充填体積が異なる）などの原因で、キャビティ内の流動ベクトルも流入方向からズレて、平行ではなくなってしまう。この現象はフィルムゲート４６内の流動ベクトルに差異が発生するものである。またこれは溶融樹脂の粘度が高いほど顕著に現れるものであると言える。この現象を抑制するためには、溶融樹脂をランナー末端７ｂに予めゲート幅方向の全域に渡って充填させておく工夫が必要になる。溶融樹脂を流し込むための末端ランナー７ｂは、分岐したランナー７から流れ出た溶融樹脂を直接フィルムゲート４６内に流さずに、まず末端ランナー７ｂ内のフィルムゲート４６幅全域に渡って充填されることを狙って、設置されるものである。
【００３８】
そして、溶融樹脂３３を射出して、２つに分岐したランナー７から末端ランナー７ｂへ流し込み、フィルムゲート４６から心線１６の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層１７を成形し、これによって溶融樹脂の流れを良好にして心線１６の並びの乱れを無くすことができる。
【００３９】
可動側外型２ｂを固定側外型２ａから分離した後、内型３を突き出しピン４５により持ち上げることで、可動側外型２ｂから容易に取り出すことができる。そして、ベルトスリーブ１８を内型３から脱型する。本発明の場合、内型３の上にじかに心線１６を巻き付けることがないため、予め内型３に離型剤を積極的に塗布できるためベルトスリーブ１８の脱型性において全く問題がない。
【００４０】
その後、ベルトスリーブ１８をカット機（図示せず）の２つのロールに懸架して回転させながら、カッターにより所定幅に切断し、図１０に示す歯付ベルト２０を形成することができる。
【００４１】
この歯付ベルト２０は、心線１６を長手方向に延在するようにベルト背部層１７に完全に埋設して歯部２１間の歯底２２面で露出しておらず、ベルト背部層１７の下側に所定間隔で歯部２１をもつベルト歯部層１９を有している。心線１６は配列の乱れがなく、ノーズがないために脱型時に内型との擦れによる損傷も起っていない。また、心線１６が埋設しているため動的疲労を受けにくくなり、ベルトの寿命を延ばすことができる。
【００４２】
しかも、ベルト歯部層１９とベルト背部層１７における熱可塑性エラストマーの流れ方向（図中ａ，ｂ矢印方向）が交差しており、かつベルト背部層１７においては熱可塑性エラストマーの流れ方向（図中ｂ矢印方向）が心線１６の巻き付け方向と一致している。このため、熱可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線１６間に流れ込んで心線１６を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、また内部歪みも少なくなって寸法精度の高い熱可塑性エラストマー製歯付ベルトになる。
【００４３】
むろん、第１層目成形と第２層目成形で使用する熱可塑性エラストマーの硬度差を設けることもでき、例えば歯部１９は変形の少ない硬い樹脂、ベルト背面部１７は屈曲性の良いしなやかな樹脂を使用することによってベルトの寿命を向上させることもできる。また、ベルト背面部１７にも歯部を形成できる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明に係る歯付ベルトの製造方法の具体的実施例を以下に示す。
実施例１
図２に示す内型（Ｓ３Ｍ２１０、成形部長さ１００ｍｍ）を用意した。また、リングゲートはゲート入口の深さＤで１．５ｍｍ、対角側のゲート末端の深さＤ’で３．０ｍｍと大きくなるように外周の曲率半径を徐々に小さくした。
【００４５】
（第１層目成形）
この内型を図１に示す可動側外型の一方の空所に設置した後、可動側外型を移動させてパーティングライン面上で固定側外型に合体させ、型温を７０°Ｃに調節した後、エステル系熱可塑性エラストマーのペレット（東洋紡績社製：商品名ペルプレンＰ４７ＣＨＦＸ、数平均分子量３０，０００）をＣＯ２アシスト装置付き射出成形機に投入し、溶融樹脂をスプルー、ランナー、そしてリングゲートから内型の長手方向に流してベルト歯部層を形成し、第１層目成形を終えた。内型の突状部と外型間の間隔ｄは０．２５ｍｍであった。
【００４６】
可動側外型を移動させた後、可動側外型からベルト歯部層付の内型を取り出した。ベルト歯部層は外型の歯部成形部の端部まで充填して途中で切れることがなく、またベルト歯部層の表面ではパーティングライン面から漏れが見られずバリ取りの後加工は不要であった。
【００４７】
（スピニング工程）
内型をスピニング装置の回転軸に装着した後、アラミド繊維コード（４００Ｄ／２）をベルト歯部層の端部に結び付けた後、スピニングテンション５０Ｎ／本で巻き付け、巻き終わり部もベルト歯部層の端部に巻き付けて固定した。
【００４８】
（第２層目成形）
心線を巻き付けた内型を図１に示す可動側外型の他方の空所に設置した後、同様にして可動側外型を移動させてパーティングライ面で固定側外型に合体し、型温を７０°Ｃに調節した後、第１層目成形と同材質のエステル系熱可塑性エラストマーを用い、シリンダー内に加圧力１２ＭＰａでＣＯ２を圧入し、温度２２０°Ｃに調節した溶融樹脂を射出して２分岐したランナーから相対向する位置に設けたフィルムゲートに流し込み、厚さｅ０．６ｍｍのベルト背面部を成形した。この結果、第２層目成形では心線の乱れはなかった。
【００４９】
（歯付ベルトに仕上げ工程）
可動側外型を移動させた後、固定側外型からベルトスリーブ付の内型を取り出し、内型からベルトスリーブを脱型した。ベルトスリーブの表面ではパーティングライン面から漏れが見られずバリ取りの後加工は不要であった。ベルトスリーブをカット機に取り付けて、幅６ｍｍの歯付ベルトを得た。歯付ベルトは歯型（ＳＴＰＤ）、ベルトピッチ長さ２１０ｍｍ、歯部ピッチ３ｍｍ、歯数７０であり、心線の配列の乱れはなく、そのピッチが正常であった。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法では、第１層目成形において、溶融樹脂を内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００５１】
また、第１層目成形において、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで変化させたリングゲートにし、溶融樹脂をリングゲートから内型の歯部成形部の長手方向に設けた溝状部に沿って流すと、溶融樹脂の先端を内型の全周に渡って同じ速度で流れて、ショートすることなく均一に充填でき、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを設けることによって、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる効果がある。
【００５２】
また、本願請求項記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトでは、ベルト歯部層とベルト背部層における熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致しているために、可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線間に流れ込んで心線を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、また内部歪みも少なくなって寸法精度も高くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯付ベルト成形用金型装置の組み立て図である。
【図２】本発明で使用する内型の一部切り欠き正面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３をＡ−Ａ方向から見た図である。
【図５】内型を外型に設置して第１層目のベルト歯部層を作製している工程の概略図である。
【図６】ベルト歯部層の上に心線をスピニングしている工程の概略図である。
【図７】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目のベルト工程でベルト背面層を作製している工程の概略図である。
【図８】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第１層目工程を示す。
【図９】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目工程を示す。
【図１０】本発明の方法によって得られた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの一部断面斜視図である。
【符号の説明】
１ 金型装置
２ａ 固定側外型
２ｂ 可動側外型
３ 内型
４ パーティングライン面
５ａ 第１層目成形用空所
５ｂ 第２層目成形用空所
７ ランナー
８ ゲート入口
１４ リングゲート
１５ ベルト歯部層
１６ 心線
１７ ベルト背面部
１８ ベルトスリーブ
４１ ゲート末端
４６ フィルムゲート
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトに係り、詳しくは溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くし、また内型を安定して設置して精度の高い寸法を有する熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリウレタン製歯付ベルトはスリップのない回転を伝える同期伝動方式であるため、一般産業用、精密機器用等の動力伝動用ベルトとして広く使用されている。このポリウレタン製歯付ベルトは通常注型方法によって製造され、具体的には突条のノーズに心線を巻き付けた円筒状内型を外型に入れ、内型と外型で形成されたキャビティーに液状ポリウレタンを注型し硬化した後、内型から脱型した広幅のベルトスリーブを所定幅に切断する方法が取られている。このノーズは心線の中心部とベルト溝底面間の距離であるＰＬＤ値を適度に維持し、プーリとの噛み合いを最適なものにしている。
【０００３】
他の製造方法である射出成形法では、突条のノーズに心線を巻き付けた円筒状内型を外型に入れた金型装置を射出成形機に装着し、溶融樹脂を射出成形機のノーズからスプルー、放射状ランナー、ゲートを経由して空気抜きをしながらキャビティーに充填した後、内型からベルトスリーブを脱型し、ベルトスリーブを所定幅に切断して歯付ベルトを作製していた。
【０００４】
また、他の方法としては、予めコードのような心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを成形し、形成するベルトの幅に切断したものを内型に嵌挿し、この内型を外型に組み合わせた後、熱可塑性樹脂を型内に射出して充填するもので、心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを使用することによって心線の乱れを阻止することが、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ショット成形でノーズを無くした１層目の樹脂層を成形し、この樹脂層の周面に心線をスパイラルに巻き付けた後、２層目の溶融樹脂をキャビティに射出し充満させてベルト背面部に成形する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−２３７９３４号公報
【特許文献２】
特開２００３−２５３７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、心線をノーズに巻き付ける製造方法では、樹脂がキャビティに加圧下のもとで成形硬化するために、収縮応力が内部残留応力として残り、ベルト走行を長期に行うと、ベルト歯元部から亀裂が発生しやすいことがあった。また、ノーズの存在するベルトを走行させると、プーリ上で多角形に折れた状態になり、応力がノーズ位置に集中して心線に疲労を与えていた。そして、これを繰り返すことで、ノーズ位置の心線が屈曲疲労の限界に達して切断してしまうことがあった。しかも、金型のパーティングライン面からの樹脂漏れが発生し、バリ取りの後加工が必要であった。
【０００８】
特に、ノーズ位置で露出したガラス繊維コードのような心線は、ベルトスリーブの脱型時に内型と擦れることによって傷つくほか、多角形効果によって動的疲労を受けやすく、このため心線を巻きつける前に内型との接着糊を心線にソーキングしたり、心線を巻きつけた後で接着糊を塗布する方法も提案された。しかし、これらの方法ではベルトスリーブの脱型性を損なうほか、内型の汚染や表面粗度の増大により射出樹脂の充填がショートするなどの弊害を招くことがあった。
【０００９】
また、内型に巻き付けた心線の並びが射出圧力の大きさによって乱れ、補強機能を発揮できないことがあった。特許文献１に開示された方法はこれを改善している。しかし、この方法では予めコードのような心線を溶融樹脂で固着一体化した補強シートを作製し、この補強シートを成形するベルトの所定幅に切断して内型に嵌挿する方法であるために、工数がかかりすぎて生産性が悪く、また製品コストが高くなることがあった。
【００１０】
また、特許文献２では、このような問題を解決するが、心線が巻付け張力により１層目の樹脂層に幾分沈み込む投錨効果を起こし、射出時の強烈な樹脂圧や粘性抵抗を受けた場合であっても心線の乱れが起き難いが、しかし１層目の樹脂層（スリーブ）ごと樹脂流れ方向へ引き伸ばされることもあり、この場合には心線の並びが乱れるという問題があった。
【００１１】
本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究した結果、心線の並びが良好で、寸法精度も高く、そして心線を熱可塑性エラストマーで充分に包囲して接着性を高めてベルト寿命を向上させた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルトを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
長手方向に延在した溝状部と突状部を円周方向に沿って交互に設けた内型を外型に設置し、熱可塑性エラストマーを該内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、
上記外型から取り出した内型のベルト歯部層の表面に心線をスパイラルに巻き付けし、
再度、上記内型を外型に設置した後、熱可塑性エラストマーを心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１３】
本発明の構成では、第１層目成形において、溶融樹脂を内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００１４】
本願請求項２記載の発明は、心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
歯部成形部を設けた内型を外型の一方の空所内に設置して、射出した熱可塑性エラストマーをゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端までゲート体積を変化させるように形成したリングゲートから内型の歯部成形部に沿って流し込んで内型の内面にベルト歯部層を形成し、
外型から脱型した内型のベルト歯部層の周面に、心線をスパイラルに巻き付けし、
上記心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、熱可塑性エラストマーを上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするように設定したフィルムゲートから上記心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１５】
第１層目成形において、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで変化させたリングゲートにし、溶融樹脂をリングゲートから内型の歯部成形部の長手方向に設けた溝状部に沿って流すと、溶融樹脂の先端を内型の全周に渡って同じ速度で流れて、ショートすることなく均一に充填でき、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを設けることによって、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００１６】
本願請求項３記載の発明は、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで徐々に大きく変化させたリングゲートである熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にあり、溶融樹脂を内型の全周に渡って同じ速度でより均一に流すことができる。
【００１７】
本願請求項４記載の発明は、心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを相対向する位置に２箇所設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にあり、第２層目成形においてフィルムゲートを１個所のみとした場合に比べて射出圧力が低下して内型の撓み量が小さくなり、また溶融樹脂の充填性が向上して厚み精度を高める効果がある。
【００１８】
本願請求項５記載の発明は、熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１９】
本願請求項６記載の発明は、心線を長手方向に延在させるようにベルト背部層に埋設し、ベルト背部層の少なくとも一方にベルト歯部層を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトであり、ベルト歯部層とベルト背部層において熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致している熱可塑性エラストマー製歯付ベルトにある。
【００２０】
特に、本発明の歯付ベルトでは、ベルト歯部層とベルト背部層において熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致しているために、熱可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線間に流れ込んで心線を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、内部歪みも小さくなって寸法精度の高い熱可塑性エラストマー製歯付ベルトになる。
【００２１】
本願請求項７記載の発明は、心線がベルト歯部間の歯底面で露出していない熱可塑性エラストマー製歯付ベルトにあり、ノーズが存在しないためにプーリ上でベルトが多角形に折れた状態がなく、心線の疲労は少なくなる。
【００２２】
本願請求項８記載の発明は、熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法を図面にもとづいて詳細に説明する。図１は本発明に係る歯付ベルト成形用金型装置の組み立て図、図２は内型の一部切り欠き正面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３をＡ−Ａ方向からみた図、図５は内型を外型に設置して第一層目のベルト歯部層を作製している工程の概略図、図６はベルト歯部層の上に心線をスピニングしている工程の概略図、図７は本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目のベルト工程でベルト背面層を作製している工程の概略図、図８は本発明の歯付ベルトの製造工程であって第１層目工程を示し、図９は本発明の歯付ベルトの製造工程であって第２層目工程を示す。
【００２４】
本発明で使用する金型装置１では、縦型（竪型）射出成形機３０に設置された固定側外型２ａと上下方向に移動する可動側外型２ｂがパーティングライン面４で対面し、このパーティングライン面４でベルト歯部層１５を形成する第１層目成形用空所５ａとこれより容積の大きいベルト背面層を成形する第２層目成形用空所５ｂを交差状態に配置し、これらの空所５ａ、５ｂに内型３を収容する。即ち、外型２に設けた一方の空所５ａに内型３を設置し、キャビティに溶融樹脂を充満してベルト歯部層１５を形成する第１層目成形に使用される。空所５ａより大きい容積をもつ他方の空所５ｂが第１層目成形で得られたベルト歯部層１５の表面に心線１６を巻き付けた内型３を設置しキャビティに溶融樹脂を充満してベルト背面部１７を成形する第２層目成形に使用される。
【００２５】
上記射出成形機３０は、熱可塑性エラストマーをスクリュー３２により粘度を低下させた溶融樹脂３３を所定量だけシリンダー３４内に入れ、ピストン３５によって射出し、ノズル３１から固定側外型２ａ内に設けられたスプルー６、ランナー７、そしてゲート入口８を経由して外型２と内型３間のキャビティ９を充填するが、この場合片方のランナー７のみを開放して一方のキャビティ９へ流し込む。
【００２６】
内型３は、図２に示すように両端部に支持部１０を、中央部にベルトスリーブを成形する歯部成形部１１を有し、歯部成形部１１では長手方向に延在した溝状部１２と突状部１３を周方向に沿って交互に配し、歯部成形部１１と一方の支持部１０の境界部にランナー７に連通するリングゲート１４を形成する。
【００２７】
上記リングゲート１４は、その周面４０が溶融樹脂の浸入するゲート入口８側からこれを半周した対角側のゲート末端４１へ向って徐々に大きく削られており、言い換えるとリングゲート１４の周面４０はゲート入口８からゲート末端４１に向って曲率半径が徐々に小さくなり、リングゲート１４の深さはゲート入口８でＤ、ゲート末端４１でＤ’となり、ゲート入口８から対角側のゲート末端４１へ向って徐々に大きくなり、またリングゲート１４の容積Ｖの増加量も、図４に示すようにゲート入口８からゲート末端４１に向って徐々に大きくなっている。
【００２８】
上記の深さＤ’とＤの差は０．５〜３．０ｍｍであり、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。この範囲内であれば、溶融樹脂３３は初期流路４２としてリングゲート１４をゲート入口８からゲート末端４１へ向かって充填した後、次期流路４３として歯部成形部１１の周面を長手方向に配した溝状部１２と突状部１３に沿って一斉に流れ成形部１１の端部までショートせずに均一に充填する。
【００２９】
また、溶融樹脂３３はリングゲート１４からそれぞれの溝状部１２と突状部１３に沿って長手方向に流れるために、キャビティ９を完全に充填し、また外型２ａ、２ｂのパーティングライン面４からの漏れの発生なく、バリ取り等の後加工が不要になる。
【００３０】
上記の金型装置１を用いて歯付ベルトを作製する場合、最初に図５に示すように外型２に設けた空所５ａに内型３を設置し、空所５ａと内型３間に形成されるキャビティ９に溶融樹脂を充満して歯部成形部１１を形成する第１層目成形が行われる。
【００３１】
第１層目成形では、図５と図７に示すように、内型３を可動側外型２ｂの空所５ａに設置した後、内型３の支持部１０の設けた貫通穴に突き出しピンを嵌入して固定する。射出成形機３０のノズルから溶融樹脂３３をスプルー６、ランナー７を経由してリングゲート１４のゲート入口８から対角側のゲート末端４１へ向かって充填した後、続いて歯部成形部１１の周面を長手方向に配した溝状部１２と突状部１３に沿って一斉に流し、溝状部１２を充填するとともに突状部１３の表面にフィルム層２５を設けた歯部成形部１１の端部までを均一に充填してベルト歯部層１５を形成する。このため、ベルト歯部層１５の不良率の発生は少なくなる。
【００３２】
この場合の内型３と外型２ａ、２ｂの金型温度は、３０〜９０°Ｃが好ましい。突状部１３と外型２ａ、２ｂ間の間隔はベルトのＰＬＤを確保する肉厚部であり、ベルトのサイズによって設計変更される。
【００３３】
ここで用いられる溶融樹脂３３である熱可塑性エラストマーは、例えばエステル系熱可塑性エラストマー（例えば、東洋紡績社製：商品名ペルプレン、デュポン社製：商品名ハイトレル）、オレフィン系系熱可塑性エラストマー（例えば、エー・イー・エス・ジャパン社製：商品名サントプレーン）、動的架橋系熱可塑性エラストマー（例えば、理研ビニル工業社製：アクティマー）、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等があり、伝動ベルトの用途を考慮すると、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーが好ましい。
【００３４】
第１層目成形を終えると、可動側外型２ｂを固定側外型２ａから分離するように昇降手段の動作によって下方へ移動し、ベルト歯部層１５を装着した内型３を取り出して次工程のスピニング工程へ移す。スピニング工程では、図６に示すように該内型３を心線のスピニング装置（図示せず）の回転軸に装着し、スピニング装置のテンションロ−ルを介してガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、スチールコードからなる低伸度、高強力のコードからなる心線１６を所定のスピニングピッチで螺旋状に巻き付ける。スピニングテンションは３０〜７０Ｎであり、心線１６がベルト歯部層１５に食い込む程度である。
【００３５】
このスピニング工程において、心線１６をベルト歯部層１５の表面に巻き始めるときの心線１６の末端固定方法は、例えばリングゲート１４から形成された肉厚の端部の表面に切り溝を設け、この中に心線１６の端部を入れて固定することができる。心線１６は摩擦係数の大きくフラットなベルト歯部層１５上に巻かれ、更にテンションにより０．０５〜０．１ｍｍ程度沈み込んで投錨効果により、ベルト歯部層１５上で確実に固定する。
【００３６】
続いて、図７と図９に示すように、心線１６を巻き付けた内型３を再度可動側外型２ｂの他方の空所５ｂへ設置し、内型３の支持部１０の設けた貫通穴に突き出しピン４５を嵌入して固定する。その後、可動側外型２ｂを昇降手段の動作により移動させて固定側外型２ａと合体させる。外型２ａ、２ｂのパーティングライン面４には、２つに分岐したランナー７，７が心線１６の巻き付け幅にほほ等しい幅の末端ランナー７ａに結合して配置し、更に各末端ランナー７ａにはこれと同じ幅で０．１〜２ｍｍ厚のフィルムゲート４６を有している。溶融樹脂３３は末端ランナー７ａからフィルムゲート４６を経由して巻き付け幅にほほ等しい幅で心線１６の巻き付け方向へ流れ込む。フィルムゲート４６の幅が心線１６の巻き付け幅より狭くなると、溶融樹脂３３がフィルムゲート４６から一斉に流れず、端部では中央部に較べて流れが悪くなる不具合が発生する。
【００３７】
即ち、上記フィルムゲート４６は、キャビティ内における溶融樹脂の流動方向を、ゲートからの流入方向に対して平行にするために効果的である。このフィルムゲート４６による整流効果をさらに上げるためには、フィルムゲート４６のゲート幅全体において充填する溶融樹脂の体積が均等であることが必要である。もし、分岐したランナー７に直接フィルムゲート４６を設置した場合、フィルムゲート４６全幅における充填する溶融樹脂体積は傾斜分布する（フィルムゲート４６の中央から両端に掛けて充填体積が異なる）などの原因で、キャビティ内の流動ベクトルも流入方向からズレて、平行ではなくなってしまう。この現象はフィルムゲート４６内の流動ベクトルに差異が発生するものである。またこれは溶融樹脂の粘度が高いほど顕著に現れるものであると言える。この現象を抑制するためには、溶融樹脂をランナー末端７ｂに予めゲート幅方向の全域に渡って充填させておく工夫が必要になる。溶融樹脂を流し込むための末端ランナー７ｂは、分岐したランナー７から流れ出た溶融樹脂を直接フィルムゲート４６内に流さずに、まず末端ランナー７ｂ内のフィルムゲート４６幅全域に渡って充填されることを狙って、設置されるものである。
【００３８】
そして、溶融樹脂３３を射出して、２つに分岐したランナー７から末端ランナー７ｂへ流し込み、フィルムゲート４６から心線１６の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層１７を成形し、これによって溶融樹脂の流れを良好にして心線１６の並びの乱れを無くすことができる。
【００３９】
可動側外型２ｂを固定側外型２ａから分離した後、内型３を突き出しピン４５により持ち上げることで、可動側外型２ｂから容易に取り出すことができる。そして、ベルトスリーブ１８を内型３から脱型する。本発明の場合、内型３の上にじかに心線１６を巻き付けることがないため、予め内型３に離型剤を積極的に塗布できるためベルトスリーブ１８の脱型性において全く問題がない。
【００４０】
その後、ベルトスリーブ１８をカット機（図示せず）の２つのロールに懸架して回転させながら、カッターにより所定幅に切断し、図１０に示す歯付ベルト２０を形成することができる。
【００４１】
この歯付ベルト２０は、心線１６を長手方向に延在するようにベルト背部層１７に完全に埋設して歯部２１間の歯底２２面で露出しておらず、ベルト背部層１７の下側に所定間隔で歯部２１をもつベルト歯部層１９を有している。心線１６は配列の乱れがなく、ノーズがないために脱型時に内型との擦れによる損傷も起っていない。また、心線１６が埋設しているため動的疲労を受けにくくなり、ベルトの寿命を延ばすことができる。
【００４２】
しかも、ベルト歯部層１９とベルト背部層１７における熱可塑性エラストマーの流れ方向（図中ａ，ｂ矢印方向）が交差しており、かつベルト背部層１７においては熱可塑性エラストマーの流れ方向（図中ｂ矢印方向）が心線１６の巻き付け方向と一致している。このため、熱可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線１６間に流れ込んで心線１６を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、また内部歪みも少なくなって寸法精度の高い熱可塑性エラストマー製歯付ベルトになる。
【００４３】
むろん、第１層目成形と第２層目成形で使用する熱可塑性エラストマーの硬度差を設けることもでき、例えば歯部１９は変形の少ない硬い樹脂、ベルト背面部１７は屈曲性の良いしなやかな樹脂を使用することによってベルトの寿命を向上させることもできる。また、ベルト背面部１７にも歯部を形成できる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明に係る歯付ベルトの製造方法の具体的実施例を以下に示す。
実施例１
図２に示す内型（Ｓ３Ｍ２１０、成形部長さ１００ｍｍ）を用意した。また、リングゲートはゲート入口の深さＤで１．５ｍｍ、対角側のゲート末端の深さＤ’で３．０ｍｍと大きくなるように外周の曲率半径を徐々に小さくした。
【００４５】
（第１層目成形）
この内型を図１に示す可動側外型の一方の空所に設置した後、可動側外型を移動させてパーティングライン面上で固定側外型に合体させ、型温を７０°Ｃに調節した後、エステル系熱可塑性エラストマーのペレット（東洋紡績社製：商品名ペルプレンＰ４７ＣＨＦＸ、数平均分子量３０，０００）をＣＯ２アシスト装置付き射出成形機に投入し、溶融樹脂をスプルー、ランナー、そしてリングゲートから内型の長手方向に流してベルト歯部層を形成し、第１層目成形を終えた。内型の突状部と外型間の間隔ｄは０．２５ｍｍであった。
【００４６】
可動側外型を移動させた後、可動側外型からベルト歯部層付の内型を取り出した。ベルト歯部層は外型の歯部成形部の端部まで充填して途中で切れることがなく、またベルト歯部層の表面ではパーティングライン面から漏れが見られずバリ取りの後加工は不要であった。
【００４７】
（スピニング工程）
内型をスピニング装置の回転軸に装着した後、アラミド繊維コード（４００Ｄ／２）をベルト歯部層の端部に結び付けた後、スピニングテンション５０Ｎ／本で巻き付け、巻き終わり部もベルト歯部層の端部に巻き付けて固定した。
【００４８】
（第２層目成形）
心線を巻き付けた内型を図１に示す可動側外型の他方の空所に設置した後、同様にして可動側外型を移動させてパーティングライ面で固定側外型に合体し、型温を７０°Ｃに調節した後、第１層目成形と同材質のエステル系熱可塑性エラストマーを用い、シリンダー内に加圧力１２ＭＰａでＣＯ２を圧入し、温度２２０°Ｃに調節した溶融樹脂を射出して２分岐したランナーから相対向する位置に設けたフィルムゲートに流し込み、厚さｅ０．６ｍｍのベルト背面部を成形した。この結果、第２層目成形では心線の乱れはなかった。
【００４９】
（歯付ベルトに仕上げ工程）
可動側外型を移動させた後、固定側外型からベルトスリーブ付の内型を取り出し、内型からベルトスリーブを脱型した。ベルトスリーブの表面ではパーティングライン面から漏れが見られずバリ取りの後加工は不要であった。ベルトスリーブをカット機に取り付けて、幅６ｍｍの歯付ベルトを得た。歯付ベルトは歯型（ＳＴＰＤ）、ベルトピッチ長さ２１０ｍｍ、歯部ピッチ３ｍｍ、歯数７０であり、心線の配列の乱れはなく、そのピッチが正常であった。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法では、第１層目成形において、溶融樹脂を内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる。
【００５１】
また、第１層目成形において、ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで変化させたリングゲートにし、溶融樹脂をリングゲートから内型の歯部成形部の長手方向に設けた溝状部に沿って流すと、溶融樹脂の先端を内型の全周に渡って同じ速度で流れて、ショートすることなく均一に充填でき、また第２層目成形において、心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを設けることによって、溶融樹脂を心線の巻き方向へ流すことができて溶融樹脂の流れを良好にして心線の並びの乱れを無くすことができる効果がある。
【００５２】
また、本願請求項記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトでは、ベルト歯部層とベルト背部層における熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致しているために、可塑性エラストマーが乱流を起こすことなくスムーズに心線間に流れ込んで心線を充分に包囲するために、熱可塑性エラストマーとの接着性が向上してベルト寿命の向上を図ることができ、また内部歪みも少なくなって寸法精度も高くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯付ベルト成形用金型装置の組み立て図である。
【図２】本発明で使用する内型の一部切り欠き正面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３をＡ−Ａ方向から見た図である。
【図５】内型を外型に設置して第１層目のベルト歯部層を作製している工程の概略図である。
【図６】ベルト歯部層の上に心線をスピニングしている工程の概略図である。
【図７】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目のベルト工程でベルト背面層を作製している工程の概略図である。
【図８】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第１層目工程を示す。
【図９】本発明の歯付ベルトの製造工程であって、第２層目工程を示す。
【図１０】本発明の方法によって得られた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの一部断面斜視図である。
【符号の説明】
１ 金型装置
２ａ 固定側外型
２ｂ 可動側外型
３ 内型
４ パーティングライン面
５ａ 第１層目成形用空所
５ｂ 第２層目成形用空所
７ ランナー
８ ゲート入口
１４ リングゲート
１５ ベルト歯部層
１６ 心線
１７ ベルト背面部
１８ ベルトスリーブ
４１ ゲート末端
４６ フィルムゲート
Claims (8)
- 心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
長手方向に延在した溝状部と突状部を円周方向に沿って交互に設けた内型を外型に設置し、熱可塑性エラストマーを該内型の溝状部の長手方向に沿って流し込んで溝状部を充填するとともに突状部の表面にフィルム層を設けたベルト歯部層を形成し、
上記外型から取り出した内型のベルト歯部層の表面に心線をスパイラルに巻き付けし、
再度、上記内型を外型に設置した後、熱可塑性エラストマーを心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、ことを特徴とする熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法。 - 心線を長手方向に延在させるようにベルト背面部に埋設し、ベルト背面部の少なくとも一方に所定間隔で歯部を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法において、
歯部成形部を設けた内型を外型の一方の空所内に設置して、射出した熱可塑性エラストマーをゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端までゲート体積を変化させるように形成したリングゲートから内型の歯部成形部に沿って流し込んで内型の内面にベルト歯部層を形成し、
外型から脱型した内型のベルト歯部層の周面に、心線をスパイラルに巻き付けし、
上記心線を巻き付けた内型を外型の他の空所内に設置して、熱可塑性エラストマーを上記心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするように設定したフィルムゲートから上記心線の巻き付け方向へ流し込んでベルト背面層を成形し、
内型からベルトスリーブを脱型し、該ベルトスリーブから歯付ベルトに仕上げる、ことを特徴とする熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法。 - ゲート体積をゲート入口からこれと相対向する位置にあるゲート末端まで徐々に大きく変化させたリングゲートである請求項２記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法。
- 心線の巻き付け幅を最大ゲート幅とするフィルムゲートを相対向する位置に２箇所設けた請求項２記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法。
- 熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である請求項１〜４の何れかに記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法。
- 心線を長手方向に延在させるようにベルト背部層に埋設し、ベルト背部層の少なくとも一方にベルト歯部層を設けた熱可塑性エラストマー製歯付ベルトであり、ベルト歯部層とベルト背部層において熱可塑性エラストマーの流れ方向が交差し、かつベルト背部層においては熱可塑性エラストマーの流れ方向が心線の巻き付け方向と一致していることを特徴とする熱可塑性エラストマー製歯付ベルト。
- 心線がベルト歯部間の歯底面で露出していない請求項６記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルト。
- 熱可塑性エラストマーがポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、そして動的架橋系熱可塑性エラストマーから選ばれた少なくとも１種である請求項６または７記載の熱可塑性エラストマー製歯付ベルト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003166240A JP2005040951A (ja) | 2003-05-23 | 2003-06-11 | 熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルト |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003145808 | 2003-05-23 | ||
| JP2003166240A JP2005040951A (ja) | 2003-05-23 | 2003-06-11 | 熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005040951A true JP2005040951A (ja) | 2005-02-17 |
Family
ID=34277120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003166240A Pending JP2005040951A (ja) | 2003-05-23 | 2003-06-11 | 熱可塑性エラストマー製歯付ベルトの製造方法及びこの方法で得られた歯付ベルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005040951A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3235620A1 (de) * | 2016-04-22 | 2017-10-25 | Arntz Beteiligungs GmbH & Co. KG | Verfahren zur herstellung eines endlosen treibriemens |
-
2003
- 2003-06-11 JP JP2003166240A patent/JP2005040951A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3235620A1 (de) * | 2016-04-22 | 2017-10-25 | Arntz Beteiligungs GmbH & Co. KG | Verfahren zur herstellung eines endlosen treibriemens |
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