JP2017512957A - 導電性動力伝達ベルト - Google Patents

Abstract

エラストマのベルト本体（１２）と、ベルト本体を補強するコード層内のカーボンファイバーコードのような導電性の抗張コード（１４）と、ポリプロピレンフィルムのような導電性の熱可塑性材料の外部層（１８）と、抗張コード層と外部層の間に位置し、外部層と抗張コードの間に電気的連続性を付与する、導電性の帆布層（１４）とにより構成されたベルト（１０）。導電性糸は帆布の中に織り込まれてもよく、また帆布の両面に存在し、かつ外部層および抗張コードの両方に接触して電気的連続性を付与してもよい。

Description

本発明は導電性動力伝達ベルトに関し、より詳しくは静電気導電性タイミングベルトに関し、特に導電性フィルムと帆布と抗張コードを有するベルトに関する。

駆動ベルトは、タイミングアプリケーションのため、動力伝達、運動制御、輸送アプリケーションに用いられる。動力伝達ベルトは平ベルト、歯付きベルト、Ｖベルト、マルチＶリブドベルト、あるいは他の特殊な形状の形態を有する。それらは、典型的には、電気的に絶縁および／または電気的絶縁材料を含む。ベルトは帯電状態を維持しない、すなわちベルトが帯電防止性能を有することがときどき望まれる。

帯電防止性能は種々の標準で定義され、１以上の次の特性を概略的に含む。１０^８オームよりも低い表面抵抗、１０^９オームよりも低い体積抵抗、１０^６オーム／ｍよりも低いグランドブリーダー抵抗。ＢＳ ＰＤ ＣＬＣ／ＴＲ ５０４０４：２００３、ＤＩＮ ＥＮ １３４６３−１、およびＩＥＣ ６００７９−０のような標準は、静電気による危険性の回避について情報を与える。ＡＳＴＭ Ｄ−２５７は種々のゴム製品の抵抗テストを提供する。特にタイミングベルトに適用可能であるのは、ＩＳＯ ９５６３：１９９０（Ｅ）の標準であり、これは新規な帯電防止ベルトの抵抗が、上記標準に従って測定したときに６×１０^５Ｌ／ｗを超えるべきではないことを述べている。ここで、ＩＳＯ ９５６３標準に合致するベルトは、ベルトが新しかろうと使用済みであろうと、「導電性」と呼ばれる。使用において、ベルトは摩耗あるいは導電性材料要素の破損によって、早く導電性を喪失しうる。

米国特許第８１９２３１６号明細書は、非導電性の自然または合成ポリマーファイバーと導電性ファイバーとを含む、帯電防止の耐摩耗性帆布を有するエラストマ動力伝達ベルトを開示している。導電性ファイバーは、銀等の導電性金属コートを有する合成ポリマーファイバーである。

ＪＰ１０１８４１０Ａは歯付きベルトの偽造者を阻止するために導電性ヤーンを使用することを開示している。

米国特許第６７７０００４号明細書は、プーリに接触する表面に導電性熱可塑性層を有するタイミングベルトを開示している。開示内容は、ベルトの導電性が長い耐用期間にわたって維持されることを主張し、撓み性試験に基づいて２つの例を提供している。より厳しい負荷テストにおける性能は報告されていない。

米国特許第４７６７３８９号明細書は、織布の糸の中の導電性フィラメントまたは織布の支持部材と樹脂のカバーリングの間の導電層のいずれかから生じる帯電防止性能を有する、樹脂被覆された織布の平ベルトを開示している。導電性フィラメントは金属あるいはカーボンファイバーであってもよい。導電層は、すすを含有した樹脂であってもよい。樹脂のカバーリングは熱可塑性ポリウレタンであってもよい。米国特許第７３２８７８５号明細書は、導電性熱可塑性物質から成形された導電性歯付きプーリを教示している。熱可塑性物質は、導電性マイクロファイバー、グラファイト、あるいはカーボンブラックが混合されたものを使用することによって導電性を有してもよい。

米国特許第６２２８４４８号明細書は、好ましくは十分な量のカーボンブラックまたは他の導電性添加物を塗布して約１０^１４オーム／平方よりも小さい表面抵抗を外部層または無端ベルト全体に与えた、導電性エラストマの表面層を使用すること教示している。

米国特許第５４１７６１９号明細書は、導電性カーボンブラックに基づいた帯電防止ゴム組成物が含浸されたカバー帆布を教示している。このような被覆の好ましくない副作用は、使用中における帯電防止効果の急速な喪失を引き起こす、帆布の摩擦抵抗の減少である。発生する摩耗粉は、近傍の電子または電気的要素またはシステムに有害である。米国特許第５３５１５３０号明細書は、導電性ゴム被覆帆布の摩耗状態を表示するために導電性の喪失を使用する。

必要なものは、厳しい負荷環境において長い耐用期間にわたって導電性を維持する導電性ベルトである。

本発明は、負荷を受けて使用されるベルトの耐用期間にわたって導電性を維持する導電性動力伝達ベルトを提供するシステムおよび方法を意図する。

本発明は、エラストマのベルト本体と、ベルト本体を補強するコード層内のカーボンファイバーコードのような導電性の抗張コードと、ポリプロピレンフィルムのような導電性の熱可塑性材料の外部層と、抗張コード層と外部層の間に位置し、外部層と抗張コードの間に電気的連続性を付与する、導電性の帆布層とにより構成されたベルトを意図する。導電性糸またはフィラメントが帆布に含まれて、帆布の両面に存在し、かつ外部層および抗張コードの両方に接触して電気的連続性を付与してもよい。導電性糸またはフィラメントは帆布において、織られ、縫われ、ニードルパンチされ、あるいは編みこまれてもよい。導電性糸はポリアミドの表面における銀等の導電性金属コートファイバーを含んでもよい。導電性糸は、所定の間隔を空けられるか重量分率で、非導電性糸の中に織り込まれ、非導電性ファイバーとともに束ねられてもよい。所定量の導電性糸は、１ミリ以上、または１から１０ミリの範囲、または約３ミリから約５ミリの間隔を空けられてもよく、あるいは全帆布重量に対して、少なくとも１％または１％から９％の重量比率であってもよい。導電性糸は帆布の経糸または緯糸方向または両方向であってもよい。

他の実施形態において、導電性帆布は導電材料含浸コートを有する帆布であってもよい。

本発明はまた、導電性熱可塑性フィルム、導電性帆布、および導電性抗張コードがベルトモールドに貼り付けられ、これら３つが電気的接触する、導電性ベルトを製造する方法を意図する。

後述する本発明の詳細な説明がよく理解されるようにするため、前述は本発明の特徴と技術的利点を広く概説したものである。本発明の付加的な特徴および利点は以下に記載され、それは発明の請求項の主題を構成する。本発明と同じ目的を実施するために他の構造を修正または設計する基礎として、開示された概念と特定の実施形態は容易に利用されることが当業者によって理解されるべきである。また、このような均等の構成は添付された請求項に記載された本発明の範囲から逸脱しないことが当業者によって理解されるべきである。本発明の特徴であると確信する新規な特徴は、その機構および方法に関し、さらなる目的と利点とともに、添付された図面に関連して検討されるとき、以下の記載からよく理解されるであろう。しかし、各図面は説明と記述の目的のために使用され、本発明の限定としては意図されないことは明確に理解される。

ここに組み込まれ、数字が部材を示している明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、その記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。図において、

本装置の実施形態の部分的に破断した斜視図である。

図１の実施形態の、拡大して部分的に破断した断面図である。

厳しい使用の後における図１のベルトの部分的に破断した側面図である。

導電性帆布の模式図である。

ベルトの耐久性を試験するために用いられるベルト駆動装置のレイアウトの模式図である。

ベルトの導電性テストの模式図である。

図５の駆動装置においてテストされた、多数の実施例および比較例ベルトのベルト寿命のテスト時間のパーセントに対する、ベルトの電気抵抗のグラフである。

図５の駆動装置のレイアウトにおいてテストされた、多数の実施例および比較例ベルトのベルト寿命のパーセントに対する、ベルトの電気抵抗のグラフである。

図１は、ランド部１３と交互に並ぶ歯１５を含む歯面１７と、平坦な背面１１とを有するタイミングベルト１０の形態をとる本発明の導電性ベルトの一実施形態を示す。タイミングベルト１０の内部構造は、エラストマ本体１２と、これに埋設された抗張コード１４と、帆布層１６と、外部層１８とを含む。抗張コード１４はカーボンファイバーあるいは金属ワイヤ等の導電材料を含む。コードは、導電材料が少なくとも複数の場所においてコードの表面に存在するのであれば、ガラス、アラミド、ＰＢＯ等の非導電コード材料と導電材料の混合物であってもよい。帆布層１６も同様に導電性である。外部層１８もまた導電性であり、あるいは、少なくとも静電気を消失させるのに適した表面伝導率をベルトに与える導電性熱可塑性フィルムまたは導電性熱硬化性コーティングであってもよい。帆布層１６は、外部層と導電性抗張コードの間を導通させる。得られた導電性ベルトは、その表面において導電性を有するだけでなく、あるいはコードを介して導電性を有するだけでもなく、コードと表面、およびこれらの間における帆布層を介して導電性を有する。

タイミングベルトのエラストマ歯を覆う材料を「ジャケット」と呼ぶことは周知である。ベルト１０の導電性ジャケットは導電性外部層１８と導電性帆布層１６の組合せを含む。したがって、導電性ジャケットと導電性抗張コードの間が導通する。

図２は図１のベルト１０の特徴の一部をより詳細に示している。図２において、抗張コード１４は、間に隙間２２を有する個々のファイバー２４を束ねて示される。本体１２のエラストマ材料は隙間２２の中に、部分的あるいは完全に貫通してもよい。これに替えて、隙間の一部あるいは全てに、ベルト本体のエラストマ材料とは異なるコード処理剤が浸み込んでいてもよい。帆布１６は経糸２６と緯糸２７を含む。図示されるように、経糸はベルトの幅あるいは横方向にわたって延び、緯糸はベルトの長さあるいは長手方向にわたって延びる。帆布の織によって、経糸が長手方向の糸、また緯糸が横方向の糸であってもよく、あるいは帆布はベルトに対して角度をつけて設けられてもよい。緯糸２７は導電性ファイバー２８、２８′、２８″を含む。導電性ファイバー２８は抗張コード１４との接触点を示す。導電性ファイバー２８′は抗張コード１４または外部層１８と接触しない。導電性ファイバー２８″は外部層１８との接触点を示す。図示されたベルト１０では、帆布１６の導電性ファイバー２８と導電性外部層１８と抗張コード１４の間における多重の接触がある。この結果、ベルトの導電性はコード、帆布および外部層により、多重の経路を介して確立してもよい。

本発明のベルトは、導電性表面のみ、あるいは導電性コードのみ、あるいは導電性帆布のみを有する従来のベルトよりも格段に優れた導電性を示す。このような従来のベルトは、導電要素が損傷し、あるいは摩耗するに従って、急速に導電性を失う。事実、ベルトの劣化の程度や摩耗の程度を決定する方法として、導電性の望ましくない損失を利用することが提案されていた。しかし、導電性を要求する多くのアプリケーションにおいて、ベルトがその寿命において導電性を維持することが望まれる。本発明はこの目的を達成する。さらに、異なるアプリケーションが、ベルトの使用可能な寿命の終了につながる異なるタイプのベルト損傷、すなわち異なる「損傷モード」を生じるかもしれない。歯の負荷が低いがプーリの直径が小さいタイミングベルト駆動装置は、外部層あるいは帆布が摩耗する前にコードの損傷、すなわち抗張コード損傷モードを経験しやすい。そのベルトが導電性のために導電性抗張コードに依存するならば、その寿命の間に徐々に導電性を失う。一方、通常の直径のプーリを有する、歯の負荷が高い駆動装置は、ジャケットの摩耗損傷モードすなわち歯剪断損傷モードを起こしやすい。そのベルトが表面導電性あるいは帆布導電性に依存するならば、導電性の外部層あるいは導電性の帆布（場合によっては）がどこかで摩耗するとすぐに、導電性の維持を失いやすい。

図３は、図１のベルト１０が使用可能期間の最後あるいはその近傍においてひどく損傷した状態にある場合の一例を示している。図３において、導電性外部層１８は歯１７の先端に残っているだけである。外部層は歯側部４７とランド部１３において摩耗している。さらに、導電性帆布層１６は歯の基部においてクラック４５が入り破損している。しかしこのような摩耗状態における本発明のベルトは、少なくともランド部１３において、残っている帆布１６を介して抗張コード１４までの外部層として残存している部分による導電性経路を通って、なお導電性を維持している。

帯電防止の耐摩耗性帆布は、経糸と緯糸の織布、編布、あるいは不織布であってもよい。平織、綾織等の織布どんな適切な織布あるいは編布も帆布１６として使用できる。図４は、帆布１６の１つの可能な構成、すなわち７本以上の経糸毎に導電性糸２９を有する経糸２６と６本の緯糸毎に導電性糸３０を有する緯糸２７とからなる２×２の綾織を示している。導電性糸は緯糸だけに織り込まれてもよく、経糸だけに織り込まれてもよく、あるいは経糸と緯糸の両方に織り込まれてもよい。これに替えて、導電性糸あるいはフィラメントは帆布に縫い込まれ、ニードルパンチされ、または編み込まれてもよい。導電性糸の間隔は、望ましい導電性を得るように設定される。その所定の間隔は例えば、１から１０ミリまで、好ましくは約３から５ミリまでの範囲にある。導電性糸は導電性ファイバーのモノフィラメント、導電性ファイバーのフィラメントの束、導電性モノフィラメントまたはファイバーと非導電性ファイバーまたはフィラメントとの混合した束であってもよい。導電性糸は、例えば撚られ、撚り合わされ、覆われ、織られる等のような適当な方法により構成されてもよい。好ましくは、導電性糸における導電性材料は、ベルトの他の要素との電気的な連続を確立するために、糸の表面、したがって得られる帆布の表面に存在する。例えば、導電性糸は導電性フィラメントあるいは糸で覆われた非導電性コアを有するコアインサート構造であってもよい。非導電性高分子ファイバーは金属コート導電性ファイバーのベースファイバーと同様に、いかなる天然ファイバー、またはポリエステル、ナイロンすなわちポリアミド（ＰＡ）、アクリル、コットン、レイヨン、アラミド等の合成繊維であってもよい。ファイバーは、織られ、撚られ、混合されてもよい。合成、複合あるいは混合された糸は、ランダムなファイバーの混合物、種々のタイプの、撚られたり撚り合わされたヤーンあるいは糸、または被覆され、あるいは芯鞘型ヤーンのように構成されてもよい。好ましくは、非導電性ファイバーと導電性ファイバーのためのベースファイバーとは、ＰＡ−６６を含む、ポリエステルおよびポリアミドである。導電性ファイバーは金属コートされたファイバーあるいはフィラメント、カーボンファイバー、金属ファイバー等であってもよい。

本発明の実施形態において、導電性ファイバーは帆布の全重量の約１％から約９％を占めてもよい。他の実施形態において、帆布は約３％から約６％の導電性ファイバーであり、残りのファイバーは非導電性ファイバーの組合せであってもよい。帆布は上述したような導電性糸の所定の間隔と重量比率を有してもよい。導電性帆布における導電性ファイバーあるいは糸の所定の量は、帆布のコストおよび／または性質を最適化するように選択される。ベルトに用いられている帆布に対して付加するときに導電性糸の量を制限する１つの理由は、生産物の負荷容量、耐久性、あるいは他の性能に対して潜在的、否定的な影響を最小限にすることである。帆布は、全体的に導電性糸により製造されるが、これはコストがかかりすぎると思われ、ここに記載された静電気導電性レベルを達成するためには不要である。

図４のような導電性帆布に代わるものとして、適当な非導電性帆布が、帆布に浸透し、帆布において連続性を付与する、導電性ＲＦＬ浸漬処理、導電性ゴムのり、導電性ゴムスキムあるいは摩擦層、または他の導電性コーティング等の、１以上の適当な導電性コーティングあるいは処理を適用することによって導電性を付与されてもよい。ＲＦＬ、ゴムのり、あるいは他のコーティングは、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属粉またはファイバー、あるいは例えばカーボンナノチューブ等を含むカーボンファイバー等の導電性添加物の利用によって導電性を付与されてもよい。

外部層は、帆布に積層される導電性熱可塑性フィルムであってもよい。適当な材料の一例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルを含み、これらはコポリマー、混合物等を含む。熱可塑性フィルムは、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属粉あるいはファイバー、またはカーボンナノチューブ等を含むカーボンファイバー等の導電性添加物を添加することにより導電性を付与されてもよい。好ましい熱可塑性フィルムは、導電性カーボンブラックを有するポリプロピレンである。ポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレンホモポリマーあるいはポリプロピレンコポリマーであってもよい。コポリマーは、大部分がプロピレンであり、すなわちエチレンが約１０％未満である、ポリ（プロピレン―エチレン）であってもよい。積層プロセスでは、導電性フィルムは軟化あるいは溶解され、導電性帆布の中にいくらか浸透してある程度の機械的なインターロックを生じ、導電性帆布との、また強固な機械的および／または化学的接着のための電気的連続性を確保するようになる。

外部層は、帆布に積層され、あるいは貼付される熱硬化性フィルムであってもよい。熱硬化性樹脂は、導電性添加物によって導電性を有する、ゴム組成物、架橋性熱可塑性、ポリウレタン、エポキシ等であってもよい。

エラストマ本体の材料は、ニトリル（ＮＢＲあるいはＨＮＢＲ）、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）、クロロプレン（ＣＲ）、エチレンプロピレン（ＥＰＭあるいはＥＰＤＭ）、ゴム混合物等の加硫可能なゴム組成物を含む好ましいエラストマ組成物、または熱可塑性エラストマ組成物、または鋳型ポリウレタン組成物であってもよい。本体の材料が導電性を有していてもよいが、その必要はない。鋳型ポリウレタンベルトのため、帆布とコードは未処理であるか、または、鋳造工程においてポリウレタンの成形によるペネトレーションに少なくとも部分的に開放することが好ましい。このペネトレーションは、良好な機械的接着（化学的接着に加えて）となり、ベルトの全ての構成要素を一体的に接着させる。導電性材料の浸漬および／またはアップコートにより処理された帆布のため、全ての要素の良好な接着を得ることは難しく、頼れるのは化学的接着だけかもしれない。

ベルトを製造する適当な方法が使用されてもよい。鋳造ポリウレタン製タイミングベルトは例えば米国特許第５２３１１５９号、第５８０７１９４号、および第６９６４６２６号明細書に記載されたように製造されてもよく、これらの内容は参照することにより、この明細書に組み込まれる。この方法において、導電性外部層は導電性帆布に積層されて、導電性ジャケットを構成する。ジャケットは溝付き金型の周囲に巻き付けられ、カーボン抗張コードがジャケットの周りに螺旋状に巻き付けられる。金型はシェル内に置かれ、キャビティにはウレタン材料が充填され、加硫の前にコードと帆布に浸み込む。加硫されたベルトスラブは個別のベルトに切断される。ベルトの製造工程において完成する帆布と抗張コードの間の接着は、結果物であるベルトにおいて維持される。

加硫されたゴムベルトは、例えば米国特許第６６９５７３３号明細書および／またはそこにおいて参照された特許に記載されたように製造されてもよく、それらの内容は参照することにより、この明細書に組み込まれる。ゴム組成物の高い粘性のため、帆布と抗張コードは一般的に種々の浸漬あるいはゴムのりを用いて前処理される。好ましくはその処理剤は、表面と抗張コードの間の連続性が維持されるような導電性材料である。導電性の外部層は、導電性コーティングまたは浸漬による処理の前あるいは後に、帆布に積層されてもよい。浸漬処理剤が適切な導電性であれば、帆布は導電性の糸である必要はない。積層は適切な接着を含んでいてもよい。

長尺の熱可塑性ベルトは例えば米国特許第８６６８７９９号明細書に記載されたように製造されてもよく、その内容は参照することにより、この明細書に組み込まれる。ベルトは所望の長さに切断され、両端が接合されて無端状ベルトに成形されてもよい。ベルトは、この明細書に記載されているように、外部表面材料から導電性抗張コードまでの電気的連続性を確立することによって導電性を有するように作られてもよい。

後述する例において、本発明の例は「実施例」と表示され、比較される例は「比較例」と表示される。ベルトは図５に概略的に示される耐久性テスト駆動装置に配置された。耐久性テストは、室温で、所定の負荷と張力をかけられて２０００ＲＰＭで回転駆動される２４溝プーリ５６、５８に掛け回されたベルト１０を有して示される。選択された張力とＨＰにより、張力比はＴ_１／Ｔ_２（緊張側対緩み側）である。ベルトは、図６に概略的に示され、ＩＳＯ９５６３：１９９０（Ｅ）、１^ｓｔＥｄｉｔｉｏｎ、０８−１５−１９９０（以下「ＩＳＯ９５６３」と呼ぶ）に基づく抵抗測定器６０を用いて電気抵抗をテストされた。図６において、ベルト１０の抵抗は、２つのコンタクト部６２ａ、６２ｂをベルトの歯側部に置くことにより計測される。コンタクト部は、ベルトの３つの歯１７と２つのランド部１３をカバーするように定められる。２つのリード線６３ａ、６３ｂは電極を絶縁試験機６４に接続する。スペーサーハンドル６５はコンタクト部を距離Ｌだけ離して保持し、その距離はコンタクト部間に、６つの歯１７と７つのランド部１３を置くように定められる。ＩＳＯ９５６３は、ベルトと電極の間に導電性流体を使用し、応力を発生させることなくベルト背面１１を硬い絶縁表面に置くことを要求する。しかし、耐久性テストにおいてベルトの全耐用期間にわたってベルトの抵抗を観察することが望まれたので、テストは、背面１１を外気側に置き、張力を付与して、図５の耐久性テストにおいてベルトに対して実行された。剛体による支持がなく、かつ導電性流体を使用することなく反復可能な測定が実際に可能であることが最初に実験により判定された。ＩＳＯ９５６３によれば、帯電防止無端タイミングベルトは、静電気導電性（以下「導電性」ベルトと呼ぶ）としても知られているが、０．６Ｌ／ｗを越えない部分において、メガオーム（ＭΩ）の大きさの電気抵抗を有し、Ｌは図６において示される距離、ｗはベルト幅である。このように、抵抗測定値Ｒは、異なる幅とピッチを有するベルトに対して正規化され、導電性ベルトの要求はＲｗ／Ｌ≦０．６ＭΩと書き換えられる。

第１シリーズの例において、３つの異なるポリウレタンのタイミングベルトが比較された。全ての３つの構成は鋳造、非導電性、ポリウレタンの本体を用いて製造され、８ミリの歯ピッチ、Ｇａｔｅｓ ＧＴ（登録商標）の歯形状、１６ミリの幅、１４０の歯数を有していた。上述した積層ウレタン鋳造工程が使用された。比較例１はアラミドファイバーの非導電性抗張コードと、非導電性ナイロン帆布と、外部層として導電性ポリエチレン熱可塑性フィルムを有していた。比較例２は比較例１と同様にして製造されたが、非導電性の緯糸の中に約４ミリの間隔を空けて設けられた導電性の緯糸を有する、ナイロンの導電性帆布を有していた。実施例３は比較例２と同様にして製造されたが、アラミドの代りに導電性カーボンファイバーの抗張コードを有していた。このように実施例３は、少なくともベルトのランド部において、外部層から導電性抗張コードまで導電経路を有する。これらの構成はテスト結果とともに表１に示される。ベルトは、図７にグラフとして示されるように、時間的な抵抗計測により、１０ＨＰの負荷、張力比が８の条件で耐久性テストとして走行された。抵抗値が導電性ベルトに対するＩＳＯ９５６３の最大値（２．１ＭΩ）を超えたときの時間が、全テスト時間およびテストを終了するための理由とともに、表２に報告されている。比較ベルトは両方とも、テストされたベルトの寿命に達するよりもかなり前（アラミドコードの場合約３７８時間）に導電性を失った。本発明のベルトは導電性を失わず、テストは５１５時間で終了した。本発明のベルトは、ベルトの寿命が限られたテスト材料に対して、より実際的な範囲内になるように、高い負荷でテストされる必要があった。

第２シリーズの例において、本発明のベルトが１９ＨＰで耐久性テストされた。また、伝導性材料として現在市販され、販売促進されている種々の比較例ベルトが耐久性テストされた。ポリウレタン構造の本発明の例は、比較例ゴムベルトよりも、かなり高い負荷能力である。したがってゴムベルトのテスト条件は、約１５０時間までの範囲のベルト寿命を有するように選択された。比較例ベルトは異なる幅を有するので、正規化された抵抗値Ｒｗ／Ｌが計測値を比較するために使用された。ベルトおよびその耐久性と導電性の結果は、表２に記載されている。図８は、計測時間における全ベルト耐用期間のパーセントに対するベルト耐用期間における正規化された抵抗値を示している。同じ構成の多数のベルトがテストされた場合、例の数値は同じにされ、文字の指定は繰り返された。

第２シリーズにおける全ての比較例ベルトはゴムのタイミングベルトである。比較例４は、帆布に対して導電材の浸漬を使用することにより静電気導電性が付与されたゴムベルトである。帆布自体は非導電性のナイロンから製造される。導電性ゴムは所定レベルの導電性を有していてもよいが、帯電防止ベルトに対するＩＳＯ９５６３の要求を満たすために抵抗があまりに高すぎる。さらに、比較例４は非導電性のファイバーグラスの抗張コードを有してもよい。図８に示されるように、比較例４は、テストが開始する前は特にＩＳＯ９５６３に合致するが、おそらく歯表面における導電材の浸漬層の摩耗あるいは破壊により、数時間のテストの後導電性を失う。このように、導電性はベルトの寿命の終了より前に喪失する。

比較例５および６は同様な構成を有するが、比較例６は、ベルトの歯側部に加えて、導電性の背面ポリエチレンフィルムを有すると思われる。これら２つの構成は米国特許第６７７０００４号明細書の教示に従って製造されたと思われる。その特許におけるベルトは導電性ポリエチレン表面層を介して導電性を有するだけであるが、ベルトの寿命に対して導電性を示すと報告された。しかし、‘００４号特許におけるベルトは撓み性試験機においてテストされたに過ぎず、負荷テストではない。撓み性テストは一般的にジャケットの前に抗張コードを損傷しやすく、歯の切断による損傷ではないようである。また、多くの、あるいはほとんどのアプリケーションは、ベルトがいくらかの負荷を受けることを要求する。負荷テストは歯の切断、ジャケットの摩耗等において失敗するようである。比較例５および６における耐久性テストの結果は、負荷をかけたベルトの導電性がベルトの寿命を延ばさないことを示している。

実施例７の発明ベルトは、カーボンファイバーの導電性抗張部材を有する導電性帆布の歯カバーの上に導電性ポリプロピレン表面を含む。実施例７のベルトは歯付き表面と抗張部材の間に電気的連続性を示す。実施例７の発明ベルトは、テストされたベルトの初めから最も低い抵抗を有するだけでなく、連続性の喪失に近づくことなく負荷寿命耐久性テストの終わりに、簡単に達する。これらのベルトは、図３に示された点において摩耗したときでさえ導電性を維持する。

このように、導電性外部層と、導電性帆布および導電性コードと、全ての電気的接続物との組み合わせは、厳しいアプリケーションにおける従来のベルトよりもはるかに長く導電性を維持するベルトを促進する。

本発明とその利点がここに詳しく説明されたが、種々の変更、置き換えおよび修正が、添付された請求項により定義される発明の範囲から逸脱することなく実行可能であることが理解されるべきである。さらに、このアプリケーションの範囲は、この明細書に記載された工程、機械、製造物、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図しない。当業者が本発明の開示から容易に理解されるように、ここに記載された対応する実施形態と実質的に同様な機能を果たし、実質的に同様な結果を達成する、現に存在しあるいはこれから開発される、工程、機械、製造物、組成物、手段、方法あるいはステップが本発明に従って利用される。したがって、添付された請求項はそのような工程、機械、製造物、組成物、手段、方法およびステップを含むことを意図する。ここに開示された発明は、ここに特に開示されない要素なしには適切に実施されない。

Claims (19)

1. エラストマのベルト本体と、前記ベルト本体を補強するコード層内の導電性の抗張コードと、導電性の熱可塑性材料の外部層と、前記抗張コード層と前記外部層の間に位置し、前記外部層と前記抗張コードの間に電気的連続性を付与する、導電性の帆布層とを備えるベルト。
2. 前記導電性帆布層が、前記帆布の両面に存在し、かつ前記外部層および前記抗張コードの両方に接触して電気的連続性を付与する、導電性糸を有する帆布を備える請求項１に記載のベルト。
3. 前記導電性帆布層が、前記帆布の両面に存在し、かつ前記外部層および前記抗張コードの両方に接触して電気的連続性を付与する、帆布と導電性含浸コーティングを有する帆布を備える請求項１に記載のベルト。
4. 前記エラストマのベルト本体がポリウレタンである請求項２に記載のベルト。
5. 前記抗張コードがカーボンファイバーである請求項４に記載のベルト。
6. 前記導電性糸が導電性金属コートファイバーである請求項２に記載のベルト。
7. 前記金属コートが銀である請求項６に記載のベルト。
8. 前記金属コートファイバーが銀でコートされたポリアミドのファイバーである請求項６に記載のベルト。
9. 前記導電性糸が非導電性ファイバーを束ねて構成され、所定の間隔を空けた非導電性糸を有する帆布の中に織り込まれる請求項２に記載のベルト。
10. 前記導電性糸が非導電性糸の周囲に巻き付けられ、所定の間隔を空けた他の非導電性糸を有する帆布の中に織り込まれる請求項２に記載のベルト。
11. 前記所定の間隔が１から１０ミリの範囲である請求項９に記載のベルト。
12. 前記導電性糸が、実質的にベルトの長手方向に配置された帆布の緯糸方向に延びる請求項１１に記載のベルト。
13. 前記導電性糸の数が緯糸における全ての糸の約１０％である請求項１に記載のベルト。
14. 前記導電性糸が帆布の全重量の約１％から約９％を占める請求項１に記載のベルト。
15. 前記導電性熱可塑性材料がポリエチレンである請求項１に記載のベルト。
16. 前記導電性熱可塑性材料がポリプロピレンである請求項１に記載のベルト。
17. 導電性熱可塑性フィルムと導電性帆布と導電性コード層とをベルトモールドに貼り付け、前記導電性帆布が前記フィルムおよび前記コード層の間に接触して位置し、前記フィルムおよび前記コードの間に電気的連続性を付与する、導電性ベルトの製造方法。
18. 鋳造ポリウレタン組成物を導入してベルト本体を成形するとともに、前記帆布と前記抗張コードの少なくとも一部とに含浸させる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記フィルムおよび帆布がベルトモールドに貼り付けられる前に積層される請求項１７に記載のベルト。

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