JP5436215B2 - 複合搬送ベルト - Google Patents

Description

関連出願

本願は、２００６年１１月１６日に出願された、米国仮特許出願番号第６０／８５９３７６の優先権を主張し、その出願は、参照してここに組み入れる。

本発明は、ベルトコンベア、特に、パワーターン（powerturn）ベルトコンベアに関する。

ＵＳ５４９５９３５Ａは、原繊維によって接続した２つの織物スクリムを有するコンベアベルトを開示する。１つの実施形態において、原繊維の不織ウェブがスクリムの外表面に針打ちされ、それにより、形成されたベルトがエラストマ材料の基質の中に完全に包み込まれる。

ＵＳ２３７７６５０Ａには、織布または紐本体および平行な紐を有する３つの層を含むコンベアベルトが示されている。３つの層の平行な紐は、異なる角度で配向されている。コードは、ゴム合成物の中で全てが互いに離れている。

ＥＰ０９８９０７８Ａは、硬化したゴムの中で互いに接続された紐を有する強化層を備えるコンベアベルトを開示する。

紐の層によって補強された伸縮可能なエラストマ材料の他のコンベアベルトは、ＥＰ００４６６９０Ａに開示されている。ベルトは、長手方向の張力下で巻上がる特別なエッジを有する設計である。

本発明は、独立請求項１に係るコンベアベルト、および、独立請求項１５に係るコンベアベルトの製造方法を提供することにより、上述の要求を満たす。好ましい実施形態は、従属請求項から明らかになる。

本発明に係るベルトデザインは、所望方向のベルト特性の調節を可能にし、特に高い引裂強度を与え、小さいベルト重量を可能にし、コンベアベルトのより薄いデザインを可能にする。

コンベアベルトは、第１面および第２面を有するスクリム（粗織りの生地）を含む。多数平行に横たわる第１糸が、機械方向に対して第１角度で配向される。第１糸は、スクリムの第１面および第２面のいずれかの上に重ねられる。多数平行に横たわる第２糸が、機械方向に対して第２角度で配向される。第２角度は、第１角度と異なり、第２糸は第１糸の層の上に層をなして配置される。多数平行に横たわる第３糸が、機械方向に対して第３角度で配向される。第２角度は、第１角度および第２角度と異なる。第３糸は、第２糸の層の上に層をなして配置される。第１、第２および第３糸は、スクリムの第１面および第２面の少なくとも一方に取り付けられる。原繊維を個々の糸を絡めて１つに固めた形態の繊維状材料が、アセンブリの第１面および第２面の少なくともいずれかに取り付けられる。高分子材料でアセンブリと繊維材料とを包み込み、コンベアベルトを形成する。

本発明の搬送ベルトの多方向の係数および引裂強度は、従来のベルトよりも優れている。

本発明は、パワーターンベルトコンベアを含むが、これに限定しない多くのベルトコンベアに使用されてもよい。

本発明は、同じ符号が同一または類似の部分を示す以下の図に示される。
本発明の多層構造を示す複合材料の概略図である。 糸を３方向にステッチボンドした織物スクリムの構造の補強を使用するパワーターンベルトの試験例の結果を示す表である。 パワーターン用途に使用される従来のベルトと、糸を３方向にステッチボンドした織物スクリムの構造の補強を使用するパワーターンベルトとの試験結果を比較する表である。 従来の２方向補強織物スクリムを使用したベルトの４５°間隔の径方向の引張係数を示すグラフである。 バランスのよい従来の２方向補強織物スクリムを使用したベルトの４５°間隔の径方向の引張係数を示すグラフである。 本発明に係るベルトの４５°間隔の径方向の引張係数を示すグラフである。 原繊維の不織ウェブからスクリムを作るニードルパンチを示す立面図である。 エラストマ材料の槽を通して移動するサブアセンブリを示す立面図である。 トップコーティング工程を示す概略図である。 加熱圧板プレスを通過するサブアセンブリを示す概略図である。 スクリムの部分平面図である。 織り合わせた２層織布の断面図である。 多方向糸供給装置の概略図である。 織物スクリムの糸と平行横たわる糸との配置を示す斜視図である。 本発明の複合ベルトの実施形態の側面図である。

図１を参照すると、本発明のためのベース布は、従来の織物スクリム１０（機械方向糸と機械横断方向糸とを織り上げてなる強度部材）、または、以下に検討する織り合わせたデザインであってもよい。機械方向糸および機械横断方向糸は、スクリムのような粗織り布中に提供される。図１１に示す平織り布を含むいかなる布を使用してもよい。図１１の布は、機械方向の縦糸１１０と、機械横断方向の横糸１１３とを含む。糸の選択、布の選択、および、縦糸と横糸の密度は、ステッチボンドした複合材料のバランスのよい布の構造を達成するように選択される。糸の低熱収縮性が、糸の選択において望まれる。紡糸、繊維または他のタイプの糸の間の選択は、ベルトデザインの制約に基づいてなされる。また、糸は、ポリエステル、ポリアミド、綿、絹、ビスコース、レーヨンおよび同様の糸のような様々な合成糸から選択してもよい。

機械横断方向糸の性質は、機械方向糸と同様に重大であり、糸はいかなる従来の合成糸を含んでもよい。機械方向糸および機械横断方向糸のデニールは、制限なく４００デニールから４０００デニールの間とすることができる。織りの密度は、最適な強度のために、約２７１ｇ／ｍ^２（８オンス毎平方ヤード）から約８１４ｇ／ｍ^２（２４オンス毎平方ヤード）の生地重量を与えるために選択される。織物スクリムおよび３方向のステッチボンドした糸は、以下で図２と関連して検討する。

本発明の織物スクリムは、図１２に示す織り合わせた多層合成繊維を含む。平織り織物スクリムから多層織り合わせデザインまでの織りのデザイン変更は、縦糸と横糸との糸の密度の増加に起因する布カバーの密度の増加を可能にする。織りの変更は、また、以下に説明するような横糸ニットのステッチボンドした複合材を形成するときに、縫い針の貫通の容易さを増進する。図示するように、機械横断方向糸１５３と織り合わせた機械方向縦糸１５０の複数層がある。

標準で４００〜４０００デニールを有する多数平行に横たわる糸１４が、多方向糸供給装置１４によってベース布またはスクリム１０に重ねられる（図１３）。糸は、別々に、機械方向（０°、長手方向）に対して配向角度０°から１８０°までの複数の層に配置されてもよい。スクリム１０上に３方向に平行に横たわる糸１３１，１３２および１３３を有する配置の例が図１４に提供される。４方向のような他の糸の配向もまた好ましい。

複数の層１３に、異なる配向角度で平行に横たわる糸が、ベース布１０に、横糸編み上げ縫合機（knitting stitch-bonding machine）によって縫い合わせおよび／または接着、または、他の方法（例えば、熱接着、エポキシ接着剤）によって溶融／接着されてもよい。横糸編み技術におけるベース布と平行に横たわる糸の層との間の接着は、合成繊維構造の糸を使用して縫い目を形成することにより達成される。合成繊維糸アセンブリは、多くの独立した方向（整列した、つまり、０°、９０°、＋４５°および−４５°）に配向された糸を有し、そのため、アセンブリは、織物合成物の中で強化部材として作用する。

原合成繊維の綿１６，１９が、スクリム１０に平行に横たわる糸１３をステッチボンドすることにより形成されたサブアセンブリ２０の片面または両面に針打ちされてもよい。図７に示すように、サブアセンブリ２０は、図１に関してサブアセンブリ２０が左から右に移動して示されるように、ロール３９から時計回りに回転する従来のコンベア４０の上に搬送されてもよい。繊維の綿の不織ウェブに提供されるような個別の原繊維４２は、ウェブ敷き拡げ機構４４からサブアセンブリ２０の上面の上に概ね均一分散して拡げられてもよい。複数の繊維のウェブ（綿）の層は、好ましい綿の繊維重量を得るために往復してサブアセンブリ２０の上に横たえられる。針打ち装置４６は、原繊維４２を固め、それによって原繊維４２をサブアセンブリ２０に統合する役目を果たす。綿１６，１９は、毛羽立てられた合成繊維がランダムに配向されてもよい。代案として、繊維は、当業者に知られた方法で綿の中で一方向に配向されてもよい。原合成繊維の綿は、約６７ｇ／ｍ^２（２オンス毎平方ヤード）から３３９１ｇ／ｍ^２（１００オンス毎平方ヤード）の間の全体重量を有してもよい。厳選には、異なる繊度（デニール／デシテックス）を有してもよく、スクリム中の糸に好ましいデニールの範囲が選択されてもよい。綿は、針打ちしてサブアセンブリにする前に、原繊維の一貫性を与えるために、従来の技術を用いて予備針打ちされてもよい。針打ちの技術は、公知であり、ここでは詳細を改めて説明しないが、従来の針打ち操作について説明する米国特許第２０５９１３２を参照してここに組み入れる。返し形状、数、大きさおよび他の変えられるものを用いたベルト打ち針の粗さは、布の糸の破断を防止するように、布の糸の間の開口の度合いに多少なりとも依存する。一般に、しかし限定ではなく、機械方向糸を引き裂かないように配置した返しを有する３２ゲージ針が好ましい。得られる不織複合材は、糸からなる補強材を含み、糸と糸が絡み合った繊維綿１６，１９によって両側を挟まれ、針打ち工程により得られる糸と繊維との絡み合いは、不織複合構造の一体性を維持する。

針打ちされたサブアセンブリ５０は、オーブン（不図示）で熱固定され、不織綿が浸潤工程に晒される前に、織物スクリムを含むステッチボンドした複合織布を熱的に安定化してもよい。熱固定工程の間、織布は、機械方向に８．９ｋｇ／ｍから３９３ｋｇ／ｍ（０．５〜２２ポンド毎インチ）の間で張力が与えられてもよい。張力は、ベルトの幅を横断および長さに沿った皺を取り除く。熱固定は、サブアセンブリに使用した繊維および糸の性質に応じた、熱風温度または他の方向によって行われる。当業者は、材料に応じて選択すべき温度を知るであろう。

アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンポリマー、ポリブタジエン、ＥＰＤＭ、ポリウレタン、シリコンゴム等を含むベルトの浸潤に、広範な液晶ポリマ浸潤剤が使用されてもよい。熱固定された針打ちしたサブアセンブリの浸潤は、繊維質の層に浸透するように、実質的にステッチボンドしたベース織布を貫通するエラストマの高充填を提供する。ステッチボンドしたベース織布および繊維質の層の中の空隙の大多数は、エラストマ材料が充填され、エラストマは、最終製品の本体を通して分散される。熱固定されたステッチボンドしたサブアセンブリ５６は、ローラ６２，６４および６６により容器またはタンク６８内を通って高分子エラストマ材料７０の溶液でコーティングされる前に、ローラ５８および６０によって圧延されてもよい。液体エラストマ７０の液面下のローラ６４の深さにより、サブアセンブリ５６がエラストマ材料７０に晒される時間を調節してもよい。容器６８を出たサブアセンブリ５６は、液体エラストマ材料７０が浸潤しており、もし必要であれば、ベルトから余分な液体エラストマを絞り出し、または、拭き取るために、ローラ６６と共に第４ローラ７２を設けることができる。当然ながら、一部のベルトに浸潤させるには、タンク６８内の１パス搬送で十分であるが、他の針打ちされたベルトの高密度繊維に完全に浸潤させるために、中間圧搾または部分的乾燥工程を有する多段の浸潤工程が要求されてもよい。硬化は、高分子浸潤に適当ないかなる方法によって影響されてもよい。例えば、ベルトは、熱硬化性エラストマを熱によって硬化させてもよい。図９では、例えば、切断および引っ掻き耐性を増強、ＣｏＦを改善、または、ノイズを低減するために、アクリル、シリコン、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＶＣ、ポリウレタン等の熱硬化性カバーの薄い表面コーティング９０が複合アセンブリの頂面に塗布されてもよい。図１０に示すように、浸潤したベルト７５は、エラストマを硬化させるのに十分な温度に加熱された平板圧搾機８０を通過してもよい。３５１５３ｋｇ／ｍ^２から１４０６１３ｋｇ／ｍ^２（５０ポンド毎平方インチから約２００ポンド毎平方インチ）の間の圧力が、現実的であり、使用してもよい圧力の実例である。浸潤したベルト７５は、上板８３と下板８６との間で圧搾され、約６３２７６ｋｇ／ｍ^２から９１３９９ｋｇ／ｍ^２（９０ポンド毎平方インチから約１３０ポンド毎平方インチ）の間の圧力の下で硬化させられる。エラストマの追加は、さらに、不織綿を強化し、摩耗耐性を付加するであろう。ベルトは、表面にパターンを形成した印刷媒体を使用して、浸潤した材料を型押しするために、少なくとも１つの平面と模様または隆起部すなわち、印刷表面を形成するように、硬化中に型押しされる。印刷表面は、型押しされ、従来の織り上げ合成繊維ベルトの表面と同様の外観と機能とを提供する。隆起した表面は、準半球状、棒状、溝状等、いかなる幾何学形状のものであってもよく、ベルトの頂面の低位部分から持ち上げられてもよい。

図１５に移ると、本発明の１つの実施形態が示されている。編み上げられたアセンブリ２００が、平行に横たわる多方向の糸２１０の間に配置され、繊維綿２２０の頂面に針打ちされている。アセンブリは、エラストマ材料２３０で包まれている。

図２に戻ると、３方向糸にステッチボンドした織り合わされたスクリムを使用して形成した本発明に係る複合ベルトの物理的特性が示されている。

図３には、本発明に係る３方向糸にステッチボンドされた２層の織り合わせたポリエステル織布を有する複合ベルトと従来のベルトＡおよびＢとを比較する表が示されている。ベルト「Ａ」は、平織り補強材と両面にエラストマを充填した２層の織り合わせた織物とからなる、従来の重ね合わせたベルト製品である。ベルト「Ｂ」は、従来の２方向織り上げ補強材を使用した不織ベルト製品である。図示するように、多方向の係数および引裂強度は、重さと厚みの低減を考慮して、本発明のベルトが優れている。

図４では、グラフは、従来の織り上げた２方向の補強材を有するベルトの３つの異なる伸びにおける引張係数（Ｎ／ｍｍ）を示す。引張係数は、機械方向で最も高く、他の方向ではかなり低い。

図５は、グラフは、バランスよく織り上げた補強材を有するベルトの異なる伸びにおける引張係数（Ｎ／ｍｍ）を示す。引張係数は、機械方向と機械横断方向とで均衡している。しかしながら、引張係数は、傾向（４５°）方向ではかなり小さい

図６は、本発明に係るベルトの異なる伸びにおける引張係数（Ｎ／ｍｍ）を示す。図示するように、本発明に係るベルトは、０°、９０°、＋４５°および−４５°の方向の引張係数において、当方性の大幅な改善を明示する。

Claims (25)

1. 第１面と第２面とを有するスクリム（１０）を含み、第１面と第２面とを有するサブアセンブリ（２０）と、
   少なくとも前記サブアセンブリ（２０）の第１面および第２面の少なくともいずれかに取り付けた綿（１６，１９）と、
   前記サブアセンブリ（２０）と前記綿（１６，１９）とを包み込む高分子樹脂（７０）とを含むコンベアベルトであって、
   前記サブアセンブリは、さらに、長手方向に対して第１角度で配向され、多数平行に横たわる第１糸（１３，１３１）であって、前記スクリム（１０）の第１面および第２面のいずれかに重ねられた第１糸と、
   前記長手方向に対して前記第１角度と異なる第２角度で配向され、多数平行に横たわる第２糸（１３，１３２）であって、前記第１糸（１３，１３１）の層の上に層状に配置された第２糸（１３，１３２）と、
   前記長手方向に対して前記第１角度および前記第２角度と異なる第３角度で配向され、多数平行に横たわる第３糸（１３，１３３）であって、前記第２糸（１３，１３２）の層の上に層状に配置された第３糸（１３，１３３）とを含み、
   前記第１糸、前記第２糸および前記第３糸（１３，１３３）は、前記スクリム（１０）の前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに取り付けられていることを特徴とするコンベアベルト。
2. 前記多数平行に横たわる第１糸（１３，１３１）は、４００〜４０００のデニールを有する請求項１に記載のコンベアベルト。
3. 前記スクリム（１０）は、２７１ｇ／ｍ^２から８１４ｇ／ｍ^２の間の重量を有する請求項１または２に記載のコンベアベルト。
4. 前記第１角度は、前記長手方向に対して０°、＋４５°、−４５°または９０°である請求項１から３のいずれかに記載のコンベアベルト。
5. 前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度は、前記長手方向に対してそれぞれ、＋４５°、−４５°および９０°である請求項１から３のいずれかに記載のコンベアベルト。
6. 前記スクリム（１０）は、ステッチボンドされた平行に横たわる糸（１１０，１１３）を有する請求項１から５のいずれかに記載のコンベアベルト。
7. 前記スクリム（１０）は、平織りである請求項１から６のいずれかに記載のコンベアベルト。
8. 前記スクリム（１０）は、多層織り合わせスクリムである請求項１から６のいずれかに記載のコンベアベルト。
9. 前記綿（１６，１９）は、約６７ｇ／ｍ^２から３３９１ｇ／ｍ^２の間の重量を有する請求項１から８のいずれかに記載のコンベアベルト。
10. 前記第１糸、第２糸および第３糸（１３，１３１，１３２，１３３）は、前記スクリム（１０）の前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに取り付けられている請求項１から９のいずれかに記載のコンベアベルト。
11. 前記綿（１６，１９）は、前記サブアセンブリ（２０）の両面に針打ちされている請求項１から１０のいずれかに記載のコンベアベルト。
12. 前記第１糸、第２糸および第３糸（１３，１３１，１３２，１３３）は、３方向である請求項１から１１のいずれかに記載のコンベアベルト。
13. さらに、前記長手方向に対して、前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度と異なる０°から１８０°の間の第４角度で配向され、多数平行に横たわる第４糸を含む請求項１から１１のいずれかに記載のコンベアベルト。
14. 前記綿（１６，１９）は、原繊維（４２）によって形成され、前記原繊維は個々が絡み合って固まっている請求項１から１３のいずれかに記載のコンベアベルト。
15. 第１面と第２面とを有するスクリム（１０）を準備し、
    前記スクリム（１０）の第１面および第２面のいずれかに、長手方向に対して第１角度で配向して、多数平行に横たわる第１糸（１３，１３１）を重ね、
    前記第１糸（１３，１３１）の上に、前記長手方向に対して前記第１角度と異なる第２角度で配向して、多数平行に横たわる第２糸（１３，１３２）を配置し、
    前記第２糸（１３，１３２）の上に、前記長手方向に対して前記第１角度および前記第２角度と異なる第３角度で配向して、多数平行に横たわる第３糸（１３，１３３）を配置し、
    前記第１糸、前記第２糸および前記第３糸（１３，１３１，１３２，１３３）を、前記スクリム（１０）の前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに取り付けて、第１面および第２面を有するサブアセンブリ（２０）を形成し、
    前記サブアセンブリ（２０）の前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに綿（１６，１９）を取り付け、
    前記サブアセンブリ（２０）および前記綿（１６，１９）を、高分子材料（７０）で包み込んでコンベアベルトを形成する、コンベアベルトの製造方法。
16. 前記スクリム（１０）は、平織りである請求項１５に記載の方法。
17. 前記スクリム（１０）は、多層織り合わせスクリムである請求項１５に記載の方法。
18. 前記綿を、前記サブアセンブリ（２０）に針打ちして取り付ける請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記サブアセンブリ（２０）および前記綿（１６，１９）を、熱固定する請求項１５から１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記熱固定したサブアセンブリ（２０）および前記綿（１６，１９）を、液体高分子（７０）を浸潤させることで包み込み、浸潤したベルト（７５）を形成する請求項１９に記載の方法。
21. 前記熱固定したサブアセンブリ（２０）および前記綿（１６，１９）を、圧延する請求項２０に記載の方法。
22. 前記浸潤したベルト（７５）を、前記高分子が硬化するのに十分な温度に加熱した平板圧搾機（８０）を通過させる請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記第１糸、第２糸および第３糸（１３，１３１，１３２，１３３）を、前記スクリム（１０）の前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに取り付ける請求項１５から２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記綿（１６，１９）は、前記サブアセンブリ（２０）の両面に取り付ける請求項１５から２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度は、前記長手軸に対してそれぞれ、＋４５°、−４５°および９０°である請求項１５から２４のいずれかに記載の方法。

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