JP2019001553A - コンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ゴムと繊維補強層とをベルト幅方向に向かって剥離させる際に、ゴムと繊維補強層との固着性を向上させることができる繊維補強層及びコンベヤベルトを提供する。
【解決手段】縦糸４がベルト長手方向に延在し、横糸５がベルト幅方向に延在する織構造の繊維補強層３を心体２としてコンベヤベルト１に埋設し、繊維補強層３の平面視で、縦糸４の露出面積Ａ１と横糸５の露出面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２を３．０以上５．０以下に設定し、エンドレス加工する際には、ベルト長手方向端部１ａそれぞれで、カバーゴム６をベルト幅方向に向かって剥離させて繊維補強層３の表面には適度にゴム成分Ｒを残存させ、残存させたゴム成分Ｒの間に加硫接着剤７等を介在させて加硫することでベルト長手方向端部１ａどうしを接合する。
【選択図】図５

Description

本発明は、コンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトに関し、さらに詳しくは、ゴムと繊維補強層とをコンベヤベルトの幅方向に向かって剥離させる際に、ゴムと繊維補強層との固着性を向上させることができるコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトに関するものである。

帯状のコンベヤベルト１を環状にするには、いわゆるエンドレス加工を行う。エンドレス加工では、接合するそれぞれのベルト長手方向端部においてカバーゴムを除去する。心体として繊維補強層が使用されているコンベヤベルトでは、エンドレス加工の際にそれぞれの繊維補強層の表面にはゴム成分（カバーゴムと繊維補強層とを接着させる接着ゴム等）が若干残存していて、この残存しているゴム成分どうしの間に加硫接着剤等を介在させて加硫することでベルト長手方向端部どうしを接合する（例えば特許文献１参照）。

繊維補強層に積層されて接合されているカバーゴムを除去するには、カバーゴムに切れ目を入れて、その切れ目を発端にしてカバーゴムを繊維補強層から剥離させる。エンドレス工程でカバーゴムをコンベヤベルトの長手方向（以下、ベルト長手方向という）に向かって剥離させる場合は問題が生じないが、コンベヤベルトの幅方向（以下、ベルト幅方向という）に向かって剥離させる場合、コンベヤベルトが過加硫されている仕様等では、カバーゴムを剥離させた繊維補強層の表面に残存するゴム成分の量が過小になったり、まったく残存しないことがある。ゴム成分の残存量が過小であると、ベルト長手方向端部どうしを強固に接合することができず、ゴム成分が残存していなければベルト長手方向端部どうしを接合することができない。

本願発明者は、カバーゴムをベルト幅方向に向かって剥離させた場合に、繊維補強層の表面にゴム成分が残存しなくなる原因を追究し、この原因を解消する手段を種々検討することで本願発明を創作するに至った。

特開２０１４−３７２８０号公報

本発明の目的は、ゴムと繊維補強層とをベルト幅方向に向かって剥離させる際に、ゴムと繊維補強層との固着性を向上させることができるコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルト用繊維補強層は、縦糸がベルト長手方向に延在し、横糸がベルト幅方向に延在する織構造のコンベヤベルト用繊維補強層において、前記繊維補強層の平面視で、前記縦糸の露出面積Ａ１と前記横糸の露出面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が３．０以上５．０以下に設定されていることを特徴とする。

本発明のコンベヤベルトは、上記のコンベヤベルト用繊維補強層が、心体の少なくとも最上層および最下層として埋設されていることを特徴とする。

本発明によれば、繊維補強層の平面視で、前記縦糸の露出面積Ａ１と前記横糸の露出面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が従来よりも低くて、３．０以上５．０以下に設定されている。この比Ａ１／Ａ２を従来に比して低く設定することで、ゴムと繊維補強層とをベルト幅方向に向かって剥離させる際に、縦糸を構成するフィラメントがゴムに引張られて開いた状態になることが生じ難くなる。これに伴い、縦糸のフィラメント部分の破壊が抑制されて、繊維補強層の表面に付着している接着剤層が縦糸から分離し難くなる。そのため、ゴムと繊維補強層との固着性を従来に比して向上させることができる。

ゴムをベルト長手方向に向かって剥離させる場合では、比Ａ１／Ａ２が３．０以上に設定されているので、横糸を構成するフィラメントがゴムに引張られて過剰に開いた状態になることもない。したがって、ゴムを剥離させる方向に拘わらず、繊維補強層の表面には適度にゴム成分を残存させることができる。そのため、ベルト長手方向端部それぞれの残存しているゴム成分の間に加硫接着剤等を介在させて加硫することでベルト長手方向端部どうしを強固に接合することが可能になる。

本発明のコンベヤベルト用繊維補強層を埋設したコンベヤベルトを例示する横面図である。 図１のコンベヤベルトを平面視で例示する説明図である。 図１のコンベヤベルトをプーリ間に張設した状態を例示する説明図である。 図３のＸ−Ｘ断面図である。 図１の繊維補強層を平面視で拡大して例示する説明図である。 図１のカバーゴムを剥離させる工程を横断面視で例示する説明図である。 表面にゴム成分を残存させた繊維補強層どうしを接合する工程を側方からの断面視で例示する説明図である。 図７の繊維補強層どうしを接合した状態を側方からの断面視で例示する説明図である。 カバーゴムを剥離させる工程での繊維補強層の状態を拡大して平面視で模式的に例示する説明図である。 繊維補強層の別の実施形態を拡大して平面視で模式的に例示する説明図である。

以下、本発明のコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明のコンベヤベルト１には、本発明のコンベヤベルト用繊維補強層３（以下、繊維補強層３という）が心体２として埋設されている。心体２は、張設されたコンベヤベルト１に生じる張力を負担する部材である。繊維補強層３の表面には接着ゴムが付着していて、心体２の上下にはそれぞれ、カバーゴム６が配置されている。心体２とカバーゴム６とは加硫接着によって一体化している。心体２はベルト長手方向に連続していて、幅方向寸法はベルト幅よりも若干小さくなっている。これにより、コンベヤベルト１の幅方向両端は、心体２が存在していない耳ゴムになっている。尚、図中の矢印Ｌはベルト長手方向（コンベヤベルト１の長手方向）を示し、矢印Ｗはベルト幅方向（コンベヤベルト１の幅方向）を示している。

長手方向端部どうしが接合されて環状になったコンベヤベルト１は、図３、図４に例示するようにプーリ８ａ、８ｂの間に張設されて使用される。そして、搬送物１０を載せて運ぶ搬送側では、ベルト幅方向両端部は回転軸が水平に対して所定角度ａで傾斜した支持ローラ９により下面を支持され、ベルト幅方向中央部は回転軸が水平な支持ローラ９により下面を支持される。これにより、ベルト幅方向両端部は、ベルト幅方向中央部に対して上側に屈曲して、コンベヤベルト１はトラフ状になって使用される。プーリ８ａ、８ｂまわりを屈曲する際には、環状のコンベヤベルト１の最外周に配置された繊維補強層３に最も大きな引張応力が生じ、最内周に配置された繊維補強層３に最も大きな圧縮応力が生じる。

この実施形態では、心体２は、本発明の繊維補強層３が４層積層された構造になっている。心体２は４層構造に限らず、単層構造或いはその他の複数層構造にすることもできる。

図５に例示するように、この繊維補強層３は縦糸４がベルト長手方向に延在し、横糸５がベルト幅方向に延在し、縦糸４および横糸５が互いに１本おきに上下に交錯する平織構造になっている。繊維補強層３は、縦糸４の延在方向をベルト長手方向にして埋設される。

縦糸４には、複数本のフィラメントを撚って形成されたマルチフィラメントヤーンが用いられる。横糸５には、マルチフィラメントヤーンまたは１本のフィラメントを撚って形成されたモノフィラメントヤーンが用いられる。縦糸４と横糸５は同じ材質にすることも異なる材質にすることもできる。縦糸４には例えばポリエステル繊維を使用し、横糸５には例えばポリアミド繊維を使用する。ポリアミド繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６等を例示できる。

本発明では、繊維補強層３の平面視で、縦糸４の露出面積Ａ１と横糸５の露出面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が３．０以上５．０以下に設定されていることが特徴の１つである。縦糸４の露出面積Ａ１とは、平面視で横糸５に覆われていて見えない部分を除いた面積である。横糸５の露出面積Ａ２とは、平面視で縦糸４に覆われていて見えない部分を除いた面積である。図５では露出面積Ａ１の領域を一点鎖線の斜線により示し、露出面積Ａ２の領域を破線の斜線により示している。

繊維補強層ではベルト長手方向の強力を十分に確保することが重要である。そのため、縦糸が横糸に比して太くなっていることが一般的であり、従来、比Ａ１／Ａ２は例えば５．３以上になっている。一方、本発明の繊維補強層３は従来に比してこの比Ａ１／Ａ２が小さくなっている。即ち、従来の繊維補強層に比して、本発明では縦糸４の露出面積Ａ１が小さくなっている。

コンベヤベルト１を環状にする際には、帯状のコンベヤベルト１の長手方向端部１ａどうしをエンドレス加工により接合する。エンドレス加工ではカバーゴム６に切れ目を入れて、その切れ目を発端にしてカバーゴム６を繊維補強層３から剥離させる。カバーゴム６は、図６に例示するようにベルト幅方向に向かって剥離させる。

心体２が複数の繊維補強層３で構成されている場合は、それぞれの長手方向端部１ａでは図７に例示するようにカバーゴム６を除去して繊維補強層３をステップ状にする。積層されている繊維補強層３どうしは、一方の繊維補強層３をベルト幅方向に向かって剥離させる。この剥離作業では繊維補強層３どうしの間の接着ゴムと繊維補強層３とがベルト幅方向に向かって剥離されることになる。剥離作業後の繊維補強層３の表面にはゴム成分Ｒ（接着ゴムなど）が若干残存する。

次いで、図８に例示するように、それぞれのベルト長手方向端部１ａの残存しているゴム成分Ｒの表面に加硫接着剤７を塗布する。そして、ゴム成分Ｒどうしの間に加硫接着剤７等を介在させた状態で加硫することで、積層した繊維補強層３の対向表面どうしを接合させる。これにより、ベルト長手方向端部１ａどうしが接合して環状のコンベヤベルト１が形成される。

上述した剥離作業の際には、図９に例示するように縦糸４には剥離力ｆが作用する。そのため、この剥離力ｆに起因して縦糸４を構成しているフィラメント４ａどうしの間が広くなってフィラメント４ａが開いた状態になる。尚、横糸５の延在方向は縦糸４の延在方向と略直交している。そのため、この剥離力ｆが横糸５に作用しても、横糸５を構成するフィラメント５ａが、縦糸４を構成するフィラメント４ａのように開いた状態になることはない。

本願発明者は、フィラメント４ａが開いた状態になることで、フィラメント４ａ部分が破壊し易くなり、フィラメント４ａに付着している接着剤層が剥離させたカバーゴム６側に一体化して付着してしまい、これが一因になって繊維補強層３の表面にゴム成分Ｒが残存し難くなることを見出した。そこで、この知見に基づいて、本発明の繊維補強層３では、従来に比して上述した比Ａ１／Ａ２が小さくして５．０以下に設定されている。

比Ａ１／Ａ２を小さくすることで、剥離力ｆが直接的に作用する縦糸４の面積が減少する。そのため、同じ剥離力ｆが作用しても縦糸４のフィラメント４ａが開いた状態になり難くなり、繊維補強層３の表面にはゴム成分Ｒが残存し易くなる。その結果、ゴムをベルト幅方向に向かって剥離させる場合であっても、積層する繊維補強層３どうしを強固に接合させることができ、ひいては、長手方向端部１ａどうしを強固に接合させることが可能になる。

比Ａ１／Ａ２が３．０以未満であると、ゴムをベルト長手方向に向かって剥離させる際には、横糸５がマルチフィラメントヤーンの場合は、その時の剥離力に起因してフィラメント５ａが開いた状態になり易い。その結果、繊維補強層３の表面にはゴム成分Ｒが残存し難くなる。そのため、本発明では、比Ａ１／Ａ２が３．０以下５．０以下に設定されている。

本発明はカバーゴム６等のゴムをベルト幅方向に向かって剥離させる際に生じる新たな課題、即ち、エンドレス加工を行う際に従来注目されていなかった課題に対して有益な解決手段になっている。しかも、ゴムをベルト長手方向に向かって剥離させる際にも、ベルト長手方向に対して斜めに向かって剥離させる際にも、剥離作業後の繊維補強層３の表面には十分な量のゴム成分Ｒが残存し、長手方向端部１ａどうしを強固に接合させることが可能になっている。

比Ａ１／Ａ２を小さくするため具体的には、縦糸４を細くする（縦糸４の繊度Ｆ１を小さくする）、縦糸４の配置密度を小さくする、横糸５を太くする（横糸５の繊度Ｆ２を大きくする）、横糸５の配置密度を大きくするなどの選択肢がある。縦糸４を細くし過ぎる場合や縦糸４の配置密度を過小にする場合は、繊維補強層３のベルト長手方向の強力を確保し難くなるという問題が生じる。一方、横糸５を太くし過ぎる場合や縦糸４の配置密度を過小にする場合は縦糸４のクリンプ率（上下屈曲する程度）が増大する。これに伴い、張設されたコンベヤベルト１では経時的な伸びが大きくなって、コンベヤベルト１が蛇行走行し易くなる等の問題が生じる。そのため、縦糸４の繊度Ｆ１および配置密度、横糸５の繊度Ｆ２および配置密度を、コンベヤベルト１の使用条件等に応じて適切な範囲にする。

そこで、縦糸４の繊度Ｆ１と横糸５の繊度Ｆ２との比Ｆ１／Ｆ２は１．５以上２．５以下に設定することが好ましい。比Ｆ１／Ｆ２が１．５未満では、縦糸４のクリンプ率が過大になり易く、比Ｆ１／Ｆ２が２．５超になると、縦糸４の露出面積Ａ１が過大になり易い。

横糸５の下記（１）式により算出される撚り係数Ｔ１は２０以上５０以下に設定することが好ましい。
撚り係数Ｔ１＝（Ｔ／１０）・（Ｄ）^1/2 ・・・（１）
この（１）式のＴは横糸５の１０ｃｍ当たりの撚り数、Ｄは横糸５の繊度（ｄｔｅｘ）である。

撚り係数Ｔ１が２０未満では、縦糸４の露出面積Ａ１を小さくするは有利になるが、横糸５の露出面積Ａ２を小さくするには不利になり、横糸５の十分な耐疲労性を確保するにも不利になる。撚り係数Ｔ１が５０超では、縦糸４の露出面積Ａ１を小さくするには不利になる。

縦糸４および横糸５の撚り方向は、Ｓ方向（右回りの撚り）でもＺ方向（左回りの撚り）でもよいが、図１０に例示するように、撚り方向を反対にした縦糸４をベルト幅方向に１本ずつ、或いは２本等の複数本ずつ、交互に配列することが好ましい。Ｓ方向撚りの縦糸４とＺ方向撚りの縦糸４をベルト幅方向に交互に織り込むことで、カバーゴム６をベルト幅方向に剥離させる際に、繊維補強層３の半分の縦糸４はフィラメント４ａが開いた状態になり易くても、もう半分の縦糸４のフィラメント４ａは撚りが締まる状態になる。そのため、カバーゴム６をベルト幅方向一方側から剥離させる場合であっても、ベルト幅方向他方側から剥離させる場合であっても、繊維補強層３の表面にゴム成分Ｒを適度に残存させ易くなる。それ故、Ｓ方向撚りの縦糸４とＺ方向撚りの縦糸４とをベルト幅方向に交互に織り込む仕様にすることで、ゴムと繊維補強層３との固着性に対する方向性を無くすことができる。

ポリエステル繊維に比してポリアミド繊維はゴムとの接着性が良好である。そのため、縦糸４にポリエステル繊維を採用し、横糸５にポリアミド繊維を採用することで、ゴムをベルト幅方向に向かって剥離させる際のゴムと繊維補強層３との固着性をより向上させるには有利になる。

心体２が複数の繊維補強層を積層した構造の場合、すべての繊維補強層を本発明の繊維補強層３にしてもよいが、コストを抑えるために、一部だけを本発明の繊維補強層３にして、残りは安価な汎用の繊維補強層にすることもできる。この場合、コンベヤベルト１を製造する際に加硫による熱の影響を最も受け易い最外層に本発明の繊維補強層３を配置する。

即ち、環状に形成される前の帯状のコンベヤベルト１では、心体２を構成する繊維補強層のうち、少なくとも最上層および最下層に本発明の繊維補強層３を採用した仕様にする。もちろん、最上層および最下層のみに本発明の繊維補強層３を採用した仕様にすることもできる。このような仕様にすることで、繊維補強層３の使用量を最小限にしながらも、上述した繊維補強層３よる効果を効率的に得ることができる。

繊維補強層のサンプルとして表１に示す仕様の７種類（従来例、比較例、実施例１〜５）を製造した。また、それぞれの繊維補強層のサンプルを使用してコンベヤベルトのサンプルを製造した。表１中のＰＥＴはポリエステル、Ｎ６６はナイロン６６を意味する。また、表１中のＡ１は縦糸の露出面積、Ａ２は横糸の露出面積、Ｆ１は縦糸の繊度、Ｆ２は横糸の繊度を意味する。それぞれのコンベヤベルトのサンプルは、心体となる繊維補強層の仕様が異なるだけでその他の仕様は同じである。それぞれのコンベヤベルトのサンプルには、繊維補強層を２層埋設した。

それぞれのコンベヤベルトのサンプルに対して下記のベルト長さ変化率、縦糸の強力利用率を測定した。また、それぞれの繊維補強層のサンプルに対して下記の剥離試験（繊維補強層とゴムとの固着性）を行った。その結果は表１に示すとおりであった。

[ベルト長さ変化率]
それぞれのコンベヤベルトのサンプルを同条件でプーリ間に張設して、同条件で走行試験を行い、走行前と走行後でのサンプルの周長の変化率を測定した。変化率は従来例を基準の１００として指数で評価し、指数の数値が小さい方が経時的な周長の増大が抑制されて優れていること意味する。

[縦糸の強力利用率]
走行前のそれぞれのコンベヤベルトのサンプルについて、下記（２）式により算出される縦糸の強力利用率Ｆを把握した。
強力利用率Ｆ＝（繊維補強層の単位幅当たりの縦糸の延在方向破断強力／（１本の縦糸の引張破断強力×繊維補強層の単位幅当たりの縦糸の本数））×１００％・・・（２）
強力利用率Ｆは、繊維補強層において縦糸が本来有している引張強力をどの程度発揮できるかを示す指標であり、Ｆの数値が大きい方が縦糸の強力が無駄なく効率的に発揮されていて優れていること意味する。表１では従来例の強力利用率を基準の１００として指数で評価し、指数の数値が大きい方が優れていることを意味する。

[剥離試験]
それぞれの繊維補強層のサンプルを用いてＪＩＳ Ｋ ６２５６−１：２０１３「布との剥離強さ」に準拠して試験片を製造した。試験片は接着ゴム（ＮＲ重量比率５０％）とカバーゴム（ＮＢＲ重量比率２０％、ＳＢＲ重量比率４０％）の間にそれぞれのサンプルを挟んで加硫して一体化させたものである。そして、ＪＩＳ Ｋ ６２５６−１：２０１３「布との剥離強さ」に準拠してサンプルと接着ゴムとの間を剥離させて、サンプルの接着ゴムとの接合面に残存した接着ゴムの面積を測定した。サンプルを剥離させる方向は、ベルト長手方向（縦糸の延在方向）とベルト幅方向（横糸の延在方向）の２通りで行った。即ち、それぞれの試験片は繊維補強層が異なるだけで試験条件は共通にした。残存した接着ゴムの面積は従来例を基準の１００として指数で評価し、指数の数値が大きい方が接着ゴムの残存量が多くて優れていること意味する。

表１の結果から、実施例１〜５はベルト長さ経時変化率、耐疲労性および縦糸の強力利用率に関しては従来例と同等の性能を有し、ゴムと繊維補強層とをベルト幅方向に向かって剥離する際には従来例よりも格段に多くのゴムが繊維補強層に残存することが分かる。

１ コンベヤベルト
１ａ 長手方向端部
２ 心体
３ 繊維補強層
４ 縦糸
４ａ フィラメント
５ 横糸
５ａ フィラメント
６ カバーゴム
７ 加硫接着剤
８ａ、８ｂ プーリ
９ 支持ローラ
１０ 搬送物
Ｒ ゴム成分

Claims (6)

1. 縦糸がベルト長手方向に延在し、横糸がベルト幅方向に延在する織構造のコンベヤベルト用繊維補強層において、
   前記繊維補強層の平面視で、前記縦糸の露出面積Ａ１と前記横糸の露出面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が３．０以上５．０以下に設定されていることを特徴とするコンベヤベルト用繊維補強層。
2. 前記縦糸の繊度Ｆ１と前記横糸の繊度Ｆ２との比Ｆ１／Ｆ２が１．５以上２．５以下に設定されている請求項１に記載のコンベヤベルト用繊維補強層。
3. 前記横糸の下記（１）式により算出される撚り係数Ｔ１が２０以上５０以下に設定されていることを特徴する請求項１または２に記載のコンベヤベルト用繊維補強層。
   撚り係数Ｔ１＝（Ｔ／１０）・（Ｄ）^1/2 ・・・（１）
   ここで、Ｔは前記横糸の１０ｃｍ当たりの撚り数、Ｄは前記横糸の繊度（ｄｔｅｘ）である。
4. Ｓ方向撚りの前記縦糸とＺ方向撚りの前記縦糸とがベルト幅方向に交互に配列されている請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルト用繊維補強層。
5. 前記縦糸がポリエステル繊維からなり、前記横糸がポリアミド繊維からなる請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤベルト用繊維補強層。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルト用繊維補強層が、心体の少なくとも最上層および最下層として埋設されていることを特徴とするコンベヤベルト。

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