JP3764413B2 - 伝動ベルトの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルトの製造方法に係り、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心線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、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。（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
更には、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展開装置を設け、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開示されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−９８４７号公報
【特許文献２】
特開平６−１０６６０２号公報
【０００８】
【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。
【０００９】
本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対処するもので、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し、またベルトの可撓性を向上させて接着ゴム層と圧縮ゴム層の界面隔離を阻止した伝動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短繊維を円周方向へ引き伸ばしながら円周方向へ配向させるように押出成形して筒状成形体を作製した後、該筒状成形体を押出方向に沿って切開して短繊維入りゴムシートにし、
該短繊維入りゴムシートを薄片に漉き割りして裁断ゴムシートにし、
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、上記裁断ゴムシートを短繊維の配向（押出方向と直角方向）に優れる層がリブ型に面するように介在させ、
上記可撓性ジャケットを膨張させて上記裁断ゴムシートを外型に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て、
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する、伝動ベルトの製造方法にある。
【００１１】
上記発明では、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なっても、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心線もしくは接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、心線と圧縮ゴム層間もしくは接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる。更には、ベルト成形工程において、予め未加硫の予備成型体を作製するために、可撓性ジャケットの膨張による心線の伸張量を小さく設定でき、心線の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともない。
【００１２】
本願請求項２記載の発明は、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と接着ゴムを巻き付けた伝動ベルトの製造方法にある。
【００１３】
本願請求項３記載の発明は、裁断ゴムシートとして、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を使用す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、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した各１枚を、短繊維の配向が劣る表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に、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し使用することできる。
【００１４】
本願請求項４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。
【００１５】
【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の巻き取り手段４０とを備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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へ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へ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。
【００１８】
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、そして吐出口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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、冷却水をポンプによって内ダイ９に設けた通路を通過させて循環させる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、図４に示すように、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以外の長さ方向への伸び率（％）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。伸び率格差が５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。
【００２７】
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２５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（当初の間隔Ｌ）を付け、ガイドロール４１の到達点における寸法安定したシート１８のマーク間隔（サイド２５の長さ方向の間隔Ｘ、それ以外のところの長さ方向の間隔Ｙ）を測定し、サイド２５の長さ方向の伸び率は（Ｘ−Ｌ）をＬで除し、それ以外のところの長さ方向の伸び率は（Ｙ−Ｌ）をＬで除して求める。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
得られたゴムシート１８は、図５に示すように、内側の表面層４６と外側の表面層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。短繊維が表面層での配向が内層に比べて劣る場合には、表面層の厚みは最大１．５ｍｍ程度である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、接着ゴム層もしくは心線に近接する位置に使用することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
このような方法によって得られた短繊維の配向が良好な内層４６と短繊維の配向が劣る表面層４６が積層した裁断ゴムシート５３ａを用いてＶリブドベルトを成形する。その工程を図９〜図１３により順次説明する。
先ず、内型７１に装着された可撓性ジャケット７２の外周面に、表面層４６が可撓性ジャケット７２に面するように、裁断ゴムシート５３ａを巻き付ける。
【００４５】
次いで、図９に示すように上記裁断ゴムシート５３ａを捲き付けた内型７１を外型７６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７１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７１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。
【００４６】
媒体送入機を作動して高圧空気もしくは高圧蒸気を媒体送入排出路Ｂ、媒体流通口Ａを経て、可撓性ジャケット７２の内部に送入する。可撓性ジャケット７２は、その上下部が内型７１上に密閉固定されているため、可撓性ジャケット７２の内面と内型７１の外面の間に空気が充満し、可撓性ジャケット７２は次第に膨張する。そして、その外周面に装着されている裁断ゴムシート５３ａ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７６のリブ型７５と３０〜１２０秒間接触せしめる。
【００４７】
このとき、可撓性ジャケット７２の膨張押圧力により、上記裁断ゴムシート５３ａが外型７６のリブ型７５に押圧され、第１０図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７７を形成するに至る。
【００４８】
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７２内に充満しているエアーを排気し、次いで吸引作用で可撓性ジャケット７２を図９に示す元の位置に収縮復帰せしめる。
【００４９】
そして、内型７１を外型７６から抜き取り、内型７１の可撓性ジャケット７２の外周面に補強布７８、およびコードからなる心線７９を順次に捲き付ける。その後、図１１に示すようにこの内型７１を外型７６内へ設置した後、図１２に示すように可撓性ジャケット７２を膨張させ、補強布７８と心線７９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７６のリブ型７５に装着した予備成型体７７に密着して一体的に加硫し、ベルトスリーブ８０を作製する。上記製造方法のように未加硫の予備成型体７７を成型することにより、成形時に可撓性ジャケット７２の膨張による心線７８の伸張量を抑え、また心線７８の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともなく、また寸法変化の少ないＶリブドベルトを作製することができる。
【００５０】
加硫後は、図１３に示すように、可撓性ジャケット７２を収縮させた内型７１を外型７６から抜き取った後、外型７６に装着した加硫ベルトスリーブ８０を取り出す。そして、加硫ベルトスリーブ８０を別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、ドラムより取出して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リブドベルトが複数本得られる。尚、外型７６を前述のような分割式モールドを使用した場合、未加硫スリーブの挿入ならびに加硫スリーブの取り外しが容易にでき、かつこの分割面が一種のエアー抜きの機能を果し、Ｖ型リブをより一層正確に形成することができる。
【００５１】
得られたＶリブドベルト５５は、図１４に示すように、短繊維４５の配向が劣る表面層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、ベルト背面には背面補強材５９が１プライ積層している。
【００５２】
心線６０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層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。
【００５３】
心線６０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。
【００５４】
背面補強材５９は、織物、編物、不織布から選択されるが、より好ましいものは不織布である。構成す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レゾルシン−ホルマリン−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬後、未加硫ゴムを基布５に擦り込むフリクションを行ったり、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。
【００５５】
尚、本発明方法では、以下の方法も実施可能である。
（１）裁断ゴムシート５３ａの筒状積層体を、可撓性ジャケット４２を装着した内型４１とリブ型４５を刻印した外型４６との間に介在させることもできる。即ち、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの筒状積層体を外型４６のリブ型４５に接した状態で配置し、また内型４１と外型４６との間に間隙をおいて配置し、未加硫の予備成型体２１を形成してもよい。
【００５６】
（２）接着ゴムシートを使用せず、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層にしてもよい
【００５７】
（３）内型７１の可撓性ジャケット７２の外周面には、補強布７８、心線７９、接着ゴムシート、あるいは補強布７８、接着ゴムシート、心線７９を順次に捲き付けることもできる。また、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの表面層４６に接着ゴムシートを巻き付けることもできる。
【００５８】
（４）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、先ず、内型７１に装着された可撓性ジャケット７２の外周面に、短繊維の配向性に劣る裁断ゴムシート５３ｃもしくは５３ｄを巻きつけた後、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を積層してもよい。
【００５９】
（５）内型７１から抜き取られた加硫ベルトスリーブ８０は、以後別のドラムに挿入し、加硫ベルトスリーブ８０のリブ部表面層を公知のグラインダーホイールを用いて研削し短繊維を突出させてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項に係る伝動ベルトの製造方法では、短繊維混入ゴムを環状拡張ダイも用いて押出成形し、得られた筒状成形体を押出方向に沿って切開して短繊維入りゴムシートにし、該短繊維入りゴムシートを薄片に漉き割りして裁断ゴムシートにしたもの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心線もしくは接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、心線もしくは圧縮ゴム層間もしくは接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止でき、更にはベルト成形工程において、予め未加硫の予備成型体を作製するために、可撓性ジャケットの膨張による心線の伸張量を小さく設定でき、心線の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともなく、寸法安定性も優れている。
【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、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して得られたものを、短繊維の配向が劣る表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に、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して使用することができる。
【００６２】
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シートにして、これを伝動ベルトに有効活用できる。
【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】ベルト加硫機で予備成型体を作製する前の状態を示す横断図である。
【図１０】ベルト加硫機で予備成型体を作製した後の状態を示す横断図である。
【図１１】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを作製する前の状態を示す横断図である。
【図１２】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを加硫している状態を示す横断図である。
【図１３】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを作製した後の状態を示す横断図である。
【図１４】本発明方法によって得られたＶリブドベルトの断面図である。
【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 表面層
４７ 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
７１ 内型
７２ 可撓性ジャケット
７５ リブ型
７６ 外型
７７ 予備成形体
【発明の属する技術分野】
本発明は伝動ベルトの製造方法に係り、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心線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、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。（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
更には、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展開装置を設け、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開示されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−９８４７号公報
【特許文献２】
特開平６−１０６６０２号公報
【０００８】
【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。
【０００９】
本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対処するもので、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し、またベルトの可撓性を向上させて接着ゴム層と圧縮ゴム層の界面隔離を阻止した伝動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短繊維を円周方向へ引き伸ばしながら円周方向へ配向させるように押出成形して筒状成形体を作製した後、該筒状成形体を押出方向に沿って切開して短繊維入りゴムシートにし、
該短繊維入りゴムシートを薄片に漉き割りして裁断ゴムシートにし、
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、上記裁断ゴムシートを短繊維の配向（押出方向と直角方向）に優れる層がリブ型に面するように介在させ、
上記可撓性ジャケットを膨張させて上記裁断ゴムシートを外型に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て、
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する、伝動ベルトの製造方法にある。
【００１１】
上記発明では、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なっても、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心線もしくは接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、心線と圧縮ゴム層間もしくは接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止できる。更には、ベルト成形工程において、予め未加硫の予備成型体を作製するために、可撓性ジャケットの膨張による心線の伸張量を小さく設定でき、心線の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともない。
【００１２】
本願請求項２記載の発明は、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と接着ゴムを巻き付けた伝動ベルトの製造方法にある。
【００１３】
本願請求項３記載の発明は、裁断ゴムシートとして、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を使用す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、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した各１枚を、短繊維の配向が劣る表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に、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し使用することできる。
【００１４】
本願請求項４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。
【００１５】
【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の巻き取り手段４０とを備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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へ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へ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。
【００１８】
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、そして吐出口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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、冷却水をポンプによって内ダイ９に設けた通路を通過させて循環させる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、図４に示すように、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以外の長さ方向への伸び率（％）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。伸び率格差が５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。
【００２７】
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２５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（当初の間隔Ｌ）を付け、ガイドロール４１の到達点における寸法安定したシート１８のマーク間隔（サイド２５の長さ方向の間隔Ｘ、それ以外のところの長さ方向の間隔Ｙ）を測定し、サイド２５の長さ方向の伸び率は（Ｘ−Ｌ）をＬで除し、それ以外のところの長さ方向の伸び率は（Ｙ−Ｌ）をＬで除して求める。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
得られたゴムシート１８は、図５に示すように、内側の表面層４６と外側の表面層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。短繊維が表面層での配向が内層に比べて劣る場合には、表面層の厚みは最大１．５ｍｍ程度である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、接着ゴム層もしくは心線に近接する位置に使用することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
このような方法によって得られた短繊維の配向が良好な内層４６と短繊維の配向が劣る表面層４６が積層した裁断ゴムシート５３ａを用いてＶリブドベルトを成形する。その工程を図９〜図１３により順次説明する。
先ず、内型７１に装着された可撓性ジャケット７２の外周面に、表面層４６が可撓性ジャケット７２に面するように、裁断ゴムシート５３ａを巻き付ける。
【００４５】
次いで、図９に示すように上記裁断ゴムシート５３ａを捲き付けた内型７１を外型７６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７１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７１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。
【００４６】
媒体送入機を作動して高圧空気もしくは高圧蒸気を媒体送入排出路Ｂ、媒体流通口Ａを経て、可撓性ジャケット７２の内部に送入する。可撓性ジャケット７２は、その上下部が内型７１上に密閉固定されているため、可撓性ジャケット７２の内面と内型７１の外面の間に空気が充満し、可撓性ジャケット７２は次第に膨張する。そして、その外周面に装着されている裁断ゴムシート５３ａ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７６のリブ型７５と３０〜１２０秒間接触せしめる。
【００４７】
このとき、可撓性ジャケット７２の膨張押圧力により、上記裁断ゴムシート５３ａが外型７６のリブ型７５に押圧され、第１０図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７７を形成するに至る。
【００４８】
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７２内に充満しているエアーを排気し、次いで吸引作用で可撓性ジャケット７２を図９に示す元の位置に収縮復帰せしめる。
【００４９】
そして、内型７１を外型７６から抜き取り、内型７１の可撓性ジャケット７２の外周面に補強布７８、およびコードからなる心線７９を順次に捲き付ける。その後、図１１に示すようにこの内型７１を外型７６内へ設置した後、図１２に示すように可撓性ジャケット７２を膨張させ、補強布７８と心線７９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７６のリブ型７５に装着した予備成型体７７に密着して一体的に加硫し、ベルトスリーブ８０を作製する。上記製造方法のように未加硫の予備成型体７７を成型することにより、成形時に可撓性ジャケット７２の膨張による心線７８の伸張量を抑え、また心線７８の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともなく、また寸法変化の少ないＶリブドベルトを作製することができる。
【００５０】
加硫後は、図１３に示すように、可撓性ジャケット７２を収縮させた内型７１を外型７６から抜き取った後、外型７６に装着した加硫ベルトスリーブ８０を取り出す。そして、加硫ベルトスリーブ８０を別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、ドラムより取出して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リブドベルトが複数本得られる。尚、外型７６を前述のような分割式モールドを使用した場合、未加硫スリーブの挿入ならびに加硫スリーブの取り外しが容易にでき、かつこの分割面が一種のエアー抜きの機能を果し、Ｖ型リブをより一層正確に形成することができる。
【００５１】
得られたＶリブドベルト５５は、図１４に示すように、短繊維４５の配向が劣る表面層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、ベルト背面には背面補強材５９が１プライ積層している。
【００５２】
心線６０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層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。
【００５３】
心線６０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。
【００５４】
背面補強材５９は、織物、編物、不織布から選択されるが、より好ましいものは不織布である。構成す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レゾルシン−ホルマリン−ラテックス液（ＲＦＬ液）に浸漬後、未加硫ゴムを基布５に擦り込むフリクションを行ったり、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。
【００５５】
尚、本発明方法では、以下の方法も実施可能である。
（１）裁断ゴムシート５３ａの筒状積層体を、可撓性ジャケット４２を装着した内型４１とリブ型４５を刻印した外型４６との間に介在させることもできる。即ち、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの筒状積層体を外型４６のリブ型４５に接した状態で配置し、また内型４１と外型４６との間に間隙をおいて配置し、未加硫の予備成型体２１を形成してもよい。
【００５６】
（２）接着ゴムシートを使用せず、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの短繊維の配向性に劣るゴム層を接着ゴム層にしてもよい
【００５７】
（３）内型７１の可撓性ジャケット７２の外周面には、補強布７８、心線７９、接着ゴムシート、あるいは補強布７８、接着ゴムシート、心線７９を順次に捲き付けることもできる。また、裁断ゴムシート５３ａもしくは５３ｂの表面層４６に接着ゴムシートを巻き付けることもできる。
【００５８】
（４）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、先ず、内型７１に装着された可撓性ジャケット７２の外周面に、短繊維の配向性に劣る裁断ゴムシート５３ｃもしくは５３ｄを巻きつけた後、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を積層してもよい。
【００５９】
（５）内型７１から抜き取られた加硫ベルトスリーブ８０は、以後別のドラムに挿入し、加硫ベルトスリーブ８０のリブ部表面層を公知のグラインダーホイールを用いて研削し短繊維を突出させてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本願請求項に係る伝動ベルトの製造方法では、短繊維混入ゴムを環状拡張ダイも用いて押出成形し、得られた筒状成形体を押出方向に沿って切開して短繊維入りゴムシートにし、該短繊維入りゴムシートを薄片に漉き割りして裁断ゴムシートにしたもの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心線もしくは接着ゴム層側に配置すれば、ベルトの可撓性が優れ、心線もしくは圧縮ゴム層間もしくは接着ゴム層と圧縮ゴム層間の界面剥離が阻止でき、更にはベルト成形工程において、予め未加硫の予備成型体を作製するために、可撓性ジャケットの膨張による心線の伸張量を小さく設定でき、心線の並びを平坦にでき、ベルト走行に支障をきたすこともなく、寸法安定性も優れている。
【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、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して得られたものを、短繊維の配向が劣る表面層を伝動ベルトの接着ゴム層側に、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して使用することができる。
【００６２】
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シートにして、これを伝動ベルトに有効活用できる。
【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】ベルト加硫機で予備成型体を作製する前の状態を示す横断図である。
【図１０】ベルト加硫機で予備成型体を作製した後の状態を示す横断図である。
【図１１】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを作製する前の状態を示す横断図である。
【図１２】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを加硫している状態を示す横断図である。
【図１３】ベルト加硫機で加硫ベルトスリーブを作製した後の状態を示す横断図である。
【図１４】本発明方法によって得られたＶリブドベルトの断面図である。
【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 表面層
４７ 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
７１ 内型
７２ 可撓性ジャケット
７５ リブ型
７６ 外型
７７ 予備成形体
Claims (4)
- 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短繊維を円周方向へ引き伸ばしながら円周方向へ配向させるように押出成形して筒状成形体を作製した後、該筒状成形体を押出方向に沿って切開して短繊維入りゴムシートにし、
該短繊維入りゴムシートを薄片に漉き割りして裁断ゴムシートにし、
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、上記裁断ゴムシートを短繊維の配向（押出方向と直角方向）に優れる層がリブ型に面するように介在させ、
上記可撓性ジャケットを膨張させて上記裁断ゴムシートを外型に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て、
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する、
ことを特徴とする伝動ベルトの製造方法。 - 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と接着ゴムを巻き付けた請求項１記載の伝動ベルトの製造方法。
- 裁断ゴムシートとして、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を使用する請求項１又は２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１〜３の何れかに記載の伝動ベルトの製造方法。
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