JP4104214B2 - コンベヤベルト及びそれを作る方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はコンベヤベルト及びそれを作る方法に関し、更に詳細には、コンベヤベルトの完成した表面の一部になるポリマー材料を離型材料として利用する、かかるコンベヤベルト及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
コンベヤベルトを製造する普通の方法は、上面及び下面を有する細長いベルト形態の材料の本体を得ることであり、コンベヤベルトの材料は少なくとも大部分がゴム及び/又は合成ゴムからなる。コンベヤベルト本体は加熱した上プラテンと下プラテンとの間に位置決めされ、次いで、プラテンをコンベヤベルト本体に押し付けて、ゴム及び/又は合成ゴム(以後「ゴム」と称する)の加硫を引き起させる。ほとんど普通、スチールケーブル、布或いはその他の材料のような強化材料が、本体を形成すべきゴム材料の層の間に設けられる。更に、ベルト本体の層は、クッションゴム材料で作られた内層とカバーゴム材料からなる外層のように組成が異っても良い。
【0003】
プラテン間に位置決めされ、プラテンによって押し付けられる本体の上面及び下面に、ある種の離型剤を与えることが通常必要であり、その結果、ゴム材料の加硫を引き起こす熱及び圧力の付与の完了時、プラテンを、形成されたばかりのベルト部分から適確に分離することができる。これを行う1つの普通の方法は、剥離を行い且つくっつきを防止するような化学物質或いは布状材料を使用することである。化学的剥離材は、粉末(例えばタルク)、液体(例えばシリコンスプレー)、或いは固体(パラフィンワックス)の形態である。これらはベルトの上面及び底面に加えられる。又、離型剤として、布材料(例えば細いストランドの平織ポリエステル布)を使用することができる。布は加硫後に除去される。又、合成材料又は天然材料(例えばナイロン又は綿状「天使の髪」)の軽い不揃いな小束が使用される。そのような材料の1つの型式が、商標「セレックス(CEREX)」の下に製造されている。非常に薄いこの材料は、ベルト表面に加硫処理されて、ベルトの一部になる。
【0004】
ベルトの上下面部分の特性に関する数多くの重要な配慮がある。そのような配慮の1つはこれらの上下面の外観である。プラテンをベルト部分に当てる加硫工程中、ベルト表面の色、濃淡或いは肌が不均一になり、その結果、ベルトの外観を低下させる異なる濃淡及び/又は色の「斑点」があることがしばしば起こる。又、ベルトが非常に反射する表面(即ち鏡状表面)を有するならば、斑点は、反射的に柔らかい肌表面がある場合よりも実質的にもっと目立つようになる。
ベルト表面の特性に関する他の配慮は、そのエラストマー特質である。荷重ベルトが支持ローラの上を通るとき、ローラと接触しているベルト表面部分のへこみがある。ベルトの表面部分のエラストマー特質が悪ければ、ベルトをローラ上で移動させるのにもっと大きなエネルギーを必要とし、かくして、もっと強力なモーターを必要とする。他方、ベルトの表面部分が圧縮からもっと弾性的に回復するならば、ベルトを移動させるのに必要とされるエネルギーを減少させる。
【0005】
米国特許文献の調査は多数の特許を明らかにし、これらは次のものである。
米国特許第4,744,843号(ルイス(Lewis))は、コンベヤベルト用剥離剤の使用を開示する。第1欄、第35行及びそれに続く箇所に、発明が次のように記載されている。
「私は、かみ合わされ且つ各交錯点で結合され、或いは結合されない、好ましくは連続フィラメントのような溶融ポリマーで、好ましくは直接作られた重合性単量体不織布を、ベルト及び関連した材料を成形する際に非常に満足な離型材として使用することができ、不織布は成形物品の一部になることを発見した。出来上った成形物品は、閉じ込められた空気やガスの除去及び成形物品の外観に影響を及ぼす離型材の付着の除去により、成形物品の良い外観を有する。」
米国特許第4,411,947号(ハインホールド(Haynhold))は、スチールケーブルで強化したゴム或いは合成材料の本体を有するコンベヤベルトを示す。ベルトには弾性的に変形可能なクッションインサートが形成され、該インサートはエアポケットを収容し且つ上カバー層及び/又は下カバー層に埋設される。これが関係する問題は、載せられるべき材料は、通常、ベルトに落とされるので、コンベヤベルトが荷重位置で応力を受けることにある。従って、これらのエアポケットはベルトを保護してこれらの衝撃に耐える。これらは、2つの布層15からなる二重織り布5であり、それらを平行関係に保つようにこれらは糸25で相互に連結される。
【0006】
米国特許第2,841,515号(ルントン(Runton)等)は、キャンバス層で作られたベルトを示し、該キャンバス層はキャンバス層を互いに結合する合成フォームをキャンバス層の間に有する。フォームの層は又、硬い物体がベルトの上に落ちたとき、ベルトを切断したり引き裂いたりするのを防止する保護コートが必要とされるとき、ベルトの面に置かれる。
米国特許第2,515,778号(ノーランド(Knowland)等)は、缶詰産業及び食糧取扱い産業で使用されるようになっているベルトを開示する。ベルトの本体は、「ユニットに加硫され、かつ結合され、加硫された合成プラスチック組成物で被覆されたゴム引き多重プライ」で作られる。層は、薄い色で無臭であり、溶剤、油、油脂等に対して耐性のものである。プラスチック組成物及び布シートは圧力及び加熱の下に結合されてプラスチックを軟化させ、その結果、プラスチックが布シートに浸透してこれに結合する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法では、最初に、上面及び下面を有する細長い本体を準備する。本体は、未加硫のゴム、合成ゴム或いはそれらの組合わせである材料からなり、この本体材料は加硫温度を有する。
離型材料を、本体の上面及び下面の少なくとも一方に隣接して置く。離型材料は、隙間開放空間を有し、且つ加硫温度よりも高い溶融温度或いは崩壊温度を有するポリマー材料からなる。
加熱されたプラテン手段を本体の上面及び下面に当てて、離型材料に隣接した本体の表面部分を少なくとも軟化させ、本体部分の少なくとも一部を離型材料の隙間開放空間に流入させ、かつ又、本体材料を加硫してコンベヤベルト部分を形成する。
【0008】
次いで、プラテン手段をコンベヤベルト部分から引込める。
本工程によって作られたコンベヤベルト部分は、離型材料及びこれに隣接したベルト表面部分が結合されるようになり、離型材料が本体のこれと隣接した表面部分に埋設されて、実質的に均一な、そして反射的に柔らかい表面肌を得ることを特徴とする。
本発明の方法では、離型材料は約0.5mm乃至4mm、好ましくは、約0.5mm乃至2mmの最大孔径をもった連続気泡フォームである。
好ましい形態では、離型材料は加硫エラストマーである。又、好ましい形態では、離型材料は0.1より大きくない、望ましくは、約0.03より大きくないtanδを有する。
【0009】
好ましい離型材料は少なくとも1つのポリマーからなり、該ポリマーはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリへキサン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアクリル酸エステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレア、シリコン、ポリエステルテレフタレート、ポリヘプテン、又は架橋ポリオレフィンである。
本発明の工程によって作られたベルトは、未加硫ゴム、合成ゴム又はそれらの組合わせである材料の細長い本体からなる。離型材料は上で説明したような材料であり、これは細長い本体の少なくとも一方の表面部分、好ましくは、細長い本体の上面及び下面の両方に埋設される。本発明の他の特徴は、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1A及び図1Bを参照して、本発明を適用した先行技術のベルト製造作業を示す。最初に、先行技術のベルト製造システムにすでに存在している要素を説明し、次いで、どのように本発明が前記要素に組込まれているかを説明する。
図1に示した(全体的に10で指定した)ベルト製造システムはリールフィーダー11を左端に有し、このフィーダーには、スチールケーブルを案内ロールアセンブリ16に、そして第1クランプ18に送る複数のドラム12がある。ケーブルは第1クランプ18から予備張力ステーション20を通り、そこから第2クランプ21を通って、張力装置22に差し向けられる。
ケーブルは、張力装置22からカレンダー部分24に差し向けられ、このカレンダー部分でゴム材料の層を、ケーブル14の走行経路に移動させて強化ケーブル14の上下に位置決めさせる。更に詳細には、走行経路にクッションゴムの上層及び下層をそれぞれ送り込む上ロール26及び下ロール28があり、これに続いて、クッションゴム層の上下に付けられるカバーゴムの層を有する上ロール30及び下ロール32がある。先行技術において良く知られているように、ゴム材料の層を互いに正確に位置決めするために、種々の機器や装置がこのカレンダー部分24に組込まれる。かくして、33で指示したカレンダー部分を出るベルト材料層と強化ケーブルのこのレイアップ(組合わせ)は、ゴム材料の2つの上層、ゴム材料の2つの下層、及びそれらの間に配置された複数の長手方向に延びるケーブルからなる。この段階では、ゴム層は未加硫である。
【0011】
次の段階は、このベルトレイアップ33の部分を加硫プレス34に移動させることである。この加硫プレス34は非常に概略的に示されていることを理解すべきであり、指示された上構造体36及び下構造体38があり、その間に上プラテン40及び下プラテン42が位置決めされている。加硫プレス34は、プラテン40,42を所定の温度レベルに保つように構成された設備の比較的精巧な部片であり、これらのプラテン40,42の端には、温度勾配が存在する。
加硫プレス34の右には、最初に、X線ステーション44があり、次いで、引張ローラアセンブリ46があり、該引張ローラアセンブリ46から、完成ベルト48が50でドラム52に巻かれる。
上に列挙した成分のすべては、先行技術にすでに存在することを理解すべきである。このシステム10の操作は次の通りである。ケーブル14を要素16乃至要素22を通してカレレンダー部分24に差し向ける。ゴム層を、ロール26乃至ロール32から送って、32でベルトレイアップを形成する。ベルトレイアップ32の部分を加硫プレス34に差し向け、次いで、ベルトレイアップの走行を停止する。
【0012】
次いで、上プラテン40と下プラテン42を互いに向かって移動させ、加硫プレスの作業領域にあるベルト部分を把持し、ベルト部分54に熱と圧力の両方を加える。典型的には、約1.2cmの厚さを有するベルト部分に対して、加硫時間は約10分乃至30分である。この加硫時間中、ゴム材料は軟化して、ケーブル14と密に接触し、そしてゴム材料は加硫されることになる。加硫時間後、プラテン40,42を開放し、作業ラインはその作業を続け、ベルトレイアップ32の次の部分を加硫プレス34の作業領域に移動させる。
本発明にまったく関連しないのでここで説明していないシステム12の種々の機能がある。例えば、ケーブルに適正な張力を加え、そしてケーブルを解放するためにクランプ18,21、予備張力装置20及び張力装置22がケーブル24に対して作動する仕方は説明していない。
【0013】
かくして、再び、上で指示したように、説明した製造システム10のすべての構成要素は先行技術にすでに存在する。
本発明の教示を図2に示すような本システムに組込むために、本発明の方法及び装置に利用される離型材料の上層及び下層をベルトレイアップ33に組込む手段が、図1A及び図1Bのベルト製造作業に加えられる。かくして、図2に示すように、離型材料60,62のシートの上ロール56及び下ロール58が、ロール32,30のすぐ右に設けられる。本発明を組込んだシステム10の作業ラインが、ゴム層とケーブルのレイアップ33を加硫プレス34に移動させるように機能しているとき、これらのロール56,58も回転させて、上下の離型シート60,62を、加硫プレス34内のベルトレイアップ部分54の上下に位置決めされるようにプラテン40と42の間の作業領域に送り込む。離型材料及びすぐ下のゴム本体材料の位置を、図2に幾分概略的に示す。
【0014】
次いで、プラテン40,42を移動させて、ベルトレイアップ部分54と加圧接触させるとき、離型層60,62は、以下で更に説明する方法で、ゴム材料の表面部分に実質的に埋設されるようになる。離型材料60,62のシートは等しいので、上シート60の組成及び特徴を説明すれば十分であり、この説明は下シート62にも適用される。
離型材料60はくまなく隙間開放空間を有するポリマー材料である。好ましい形態では、これは、望ましくは、少なくとも一部が架橋分子構造を有する連続気泡フォーム材料である。これは熱硬化性材料でも熱可塑性材料でも良い。融点(或いは材料の他の崩壊点)は、ベルトレイアップのゴム材料の加硫温度よりも高くすべきである。離型材料60が熱可塑性材料であれば、溶融温度はベルトの本体を形成する材料の加硫温度より高くすべきである。典型的な最適加硫温度は、通常、143±3℃であるが、化学反応を引き起こす薬剤に応じて、それより高くても低くしても良い。
【0015】
種々のポリマー材料を使用することができる。これらは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリへキサンのようなポリオレフィン群の材料を含む。他の候補は、ポリウレタン、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアクリル酸エステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレア、シリコン、ポリエステルテレフタレート、ポリヘプテン、架橋ポリオレフィンである。
上で指示したように、離型材料は連続気泡構造のものである。一般的には、より大きい割合の連続気泡容積を有することが、隣接したゴムのフォーム材料への浸透がもっと容易に達成されるので、より有益である。フォームの密度は、一般的には、低い範囲にある。例えば、ポリウレタンフォームを使用するならば、密度は約14kg/m3である。しかしながら、もっと高い密度の材料を使用することができる。密度が低すぎると、次いで、離型材料はあまりに脆弱になり、利益が失われる。本実験分析は、密度が10kg/m3程度に低いほどであるならば、これは望ましくないことを指示する。より広い範囲内で、フォームの最大孔径は約0.1mmと約4mmとの間にある。2mmの径が望ましい。
【0016】
離型材料の厚さは、望ましくは、1mmの範囲にある。例えば、1.2mmの厚さは満足であることが分かっており、0.8mmの厚さは最適厚さにより近いことがわかった。一般的には、薄い離型材料を、好ましくは、その厚さ以下では材料が脆弱になりすぎて実際の仕方で使用できない厚さの下限で作るのが良い。フォーム離型材料は、一般的には、ブロックで製造され、薄いスライスを切り離すことによって、シート材料をこれらのブロックから切ることができる。ポリマー材料のブロックが連続工程で作られるならば、次いで、ブロックが作られているときに、スライスをブロック材料から切ることができる。
作業中、上離型層60及び下離型層62を加硫プレスの作業領域に位置決めし、プラテン40,42を移動させて離型材料と接触させるとき、プラテンは離型材料を、典型的には、平方センチメートル当り5kg乃至40kgの範囲の圧力で加圧する。又、プラテンの表面の温度は少なくとも加硫温度と同じくらいであり、おそらく130℃乃至160℃、或いはそれより高い。
【0017】
加硫プレス内にあるベルト層部分の温度が増すとき、ゴム材料の中の種々の成分の蒸発から生じる一定量の「ガス発生」がある。種々の成分が、ベルトレイアップ部分の表面の部分を(被覆の変色の斑点或いは異なった陰を生じさせる)プラテンから引離す、閉じ込められたガスのポケットを形成しないような仕方で離型層60,62に入ることがわかった。これを達成する方法は完全に確認されていないが、これはフォームの開放空間に蓄積しているガスによるものであり、かつ又、離型材料の通路の中を流れて離型材料の外側に移動するガス状物質によることがある。
プラテン40,42が所定時間ベルトレイアップ部分54に係合した後、レイアップ部分54の上下面に隣接したゴムは軟化し始め、その結果、離型材料60,62の層は隣接したゴム表面材料に押し入れ、材料ゴムはフォーム材料の空間或いは隙間に流れ込む。加硫工程を完了させた時間までに、隣接したゴム材料が離型材料に実質的に完全に浸透し、その結果、ベルト部分をプラテンの外に移動させたとき、離型材料はほとんど見えない。むしろ、目に見える効果は、ベルト部分の表面がその表面全体にわたって実質的に均一である、柔らかい肌を有することである。これは、埋設されたゴム材料と共同して離型材料が非常に小さい凹凸を作り、その結果、肌は「反射的柔らかさ」と呼ばれるものであり、光沢又は反射によるキラキラがない事実によるものと考えられる。これの1つの利点は、ベルト部分の表面に小さな凹凸があるならば、これらが表面の視覚的に柔らかい肌によってあいまいにされることである。又、離型層60,62は、最初の厚さの約5%乃至約25%(一般的には約10%)まで圧縮されている。図3に、圧縮される前の層60を示し、図4に、圧縮されて、本体33の表面で材料に埋設された後の層60を示す。
【0018】
離型材料の他の重要な特徴は、そのエラストマーの性質であり、即ち「レジリエンス」と呼ばれる。本発明の離型材料は、比較的高レベルのレジリエンスを有し、これは、その「tanδ」により測定される。ベルト部分の表面に埋設される本発明の離型材料を使用すると、表面に隣接したゴム材料部分のレジリエンスは影響されず、ひょっとしたら、実際には改善される。これは、ゴムベルト材料の表面に埋設されるようになり、ゴム材料のレジリエンスを低下させる他の離型剤と対照的である。この重要性は、前に「従来の技術」と題する部分の下に、本明細書中で先に論じられた。前に指示したように、これは、支持ローラの上を通る負荷ベルトによるエネルギー損失を実質的に減少させる。これは、レジリエンスがより大きいタイヤのより高い圧力で自動車を運転するのと反対に、自動車が低圧力のタイヤで運転されている状態に似ており、かくして、エネルギー消費が少なくなる。
【0019】
tanδは、損失弾性率と動的弾性率との比と定義される。従って、tanδが小さければ小さいほど、エネルギー消費は少なくなる。望ましくは、tanδは0.1より大きくなく、もっと望ましくは、0.05より大きくなく、或いはひょっとしたら、0.04、0.03、或いは0.02のようにもっと小さい。本発明の基本的教示から逸脱することなしに本発明に対して種々の修正をすることができることを認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明を利用するようになっている、単一の先行技術のコンベヤベルト製造システムの前方部分及び後方部分を示す幾分概略的な図である。
【図1B】本発明を利用するようになっている、単一の先行技術のコンベヤベルト製造システムの前方部分及び後方部分を示す幾分概略的な図である。
【図2】供給ロール32からプラテン34の第1部分まで延びる、先行技術のベルト製造作業の部分だけを示す、図1A及び図1Bと同様の図である。
【図3】拡尺に描かれ、プラテンを当て、ベルト本体のゴム材料を加硫する前のベルト本体の上面に位置したエラストマー離型材料を示す、ベルトの上面に対して横向きの断面平面における横断面図である。
【図4】図3と同様の断面図であるが、完成したベルト部分を形成するためにプラテンを本体及び離型材料に当てた後の表面部分を示す。
【符号の説明】
10 ベルト製造システム
11 リールフィーダー
12 ドラム
14 強化ケーブル
16 案内ロールアセンブリ
18 第1クランプ
20 予備張力ステーション
21 第2クランプ
22 張力装置
24 カレンダー部分
26 上ロール
28 下ロール
30 上ロール
32 下ロール
33 本体
34 加硫プレス
36 上構造
38 下構造
40 プラテン
42 プラテン
44 X線ステーション
46 引張ローラアセンブリ
50 ベルト
52 ドラム
54 ベルト部分
56 上ロール
58 下ロール
60 離型材料
62 離型材料
Claims (20)
- a.上面及び下面を有する細長い本体を準備し、該本体は、未加硫ゴム、合成ゴム、或いはそれらの組合わせである本体材料からなり、該本体材料は加硫温度を有し、
b.離型材料を、前記本体の上面及び下面の少なくとも一方に隣接して置き、前記離型材料は、隙間開放空間を有する連続気泡フォームであり、かつ前記加硫温度よりも高い溶融温度或いはその他の崩壊温度を有するポリマー材料からなり、
c.加熱されたプラテン手段を前記本体の上面及び下面に当てて、前記離型材料に隣接した前記本体の表面部分を少なくとも軟化させ、前記本体部分の少なくとも一部を前記隙間開放空間に流入させ、かつ又、前記本体材料を加硫してコンベヤベルト部分を形成し、
d.前記プラテン手段を前記コンベヤベルト部分から引込め、
e.前記コンベヤベルト部分は、前記離型材料及びこれに隣接したベルト表面部分が結合されるようになり、前記離型材料が前記本体のこれと隣接した表面部分に埋設されて、前記離型材料と前記本体材料とが共同することにより形成された凹凸を有する表面肌を得ることを特徴とする、コンベヤベルト部分の製造方法。 - 前記離型材料の連続気泡フォームの最大孔径は、約0.5mm乃至約4mmである、請求項1に記載の方法。
- 前記最大孔径は約0.5mm乃至約2mmである、請求項2に記載の方法。
- 前記離型材料は加硫エラストマーである、請求項2に記載の方法。
- 前記離型材料は加硫エラストマーである、請求項1に記載の方法。
- 前記離型材料は0.1より大きくないtanδを有する、請求項4に記載の方法。
- 前記tanδは0.03より大きくない、請求項5に記載の方法。
- 前記離型材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリへキサン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアクリル酸エステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレア、シリコン、ポリエステルテレフタレート、ポリヘプテン、及び架橋ポリオレフィンの少なくとも1つからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記離型材料は約140℃以上の溶融温度或いは崩壊温度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記離型材料は、前記本体の上面及び下面の両方に隣接して配置され、前記本体の上面部分及び下面部分は、前記本体の上部分及び下部分に埋設された前記離型材料を有する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法によって作られたコンベヤベルト部分。
- 請求項8に記載の方法によって作られたコンベヤベルト部分。
- a.上面及び下面を有する細長い本体を有し、該本体はゴム、合成ゴム、或いはそれらの組合わせからなる、加硫温度を有する本体材料からなり、
b.前記本体は、上面及び下面の少なくとも一方に隣接した離型材料を有し、該離型材料は、隙間開放空間を有する連続気泡フォームであり且つ前記加硫温度よりも高い溶融温度或いはその他の崩壊温度を有するポリマー材料からなり、
c.前記離型材料及び隣接した本体表面部分が結合されて、前記離型材料が前記本体の隣接した表面部分に埋設され、前記離型材料と前記本体材料とが共同することにより形成された凹凸を有する表面肌を得ることを特徴とする、コンベヤベルト部分。 - 前記離型材料の連続気泡フォームの最大孔径は、約0.5mm乃至約4mmである、請求項13に記載のコンベヤベルト部分。
- 前記離型材料は加硫エラストマーである、請求項13に記載のコンベヤベルト部分。
- 前記離型材料は加硫エラストマーである、請求項13に記載のコンベヤベルト部分。
- 前記離型材料は0.1より大きくないtanδを有する、請求項15に記載のコンベヤベルト部分。
- 前記tanδは0.03より大きくない、請求項17に記載のコンベヤベルト部分。
- 前記離型材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリへキサン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアクリル酸エステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレア、シリコン、ポリエステルテレフタレート、ポリヘプテン、及び架橋ポリオレフィンの少なくとも1つからなる、請求項13記載のコンベヤベルト部分。
- 前記離型材料は約140℃以上の溶融温度或いは崩壊温度を有する、請求項13に記載のコンベヤベルト部分。
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