JP5486362B2

JP5486362B2 - コンベヤベルト用繊維補強層の製造方法およびコンベヤベルト用繊維補強層

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Publication number: JP5486362B2
Application number: JP2010065145A
Authority: JP
Inventors: 裕子奥野; 和人梁取
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011195301A

Description

本発明は、コンベヤベルト用繊維補強層の製造方法およびコンベヤベルト用繊維補強層に関し、さらに詳しくは、横糸の配置密度を小さくして適度なトラフ性を確保しながら、エンドレス加工性の向上と製造時の横糸の乱れおよび耳割れを抑制できるコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法およびコンベヤベルト用繊維補強層に関するものである。

コンベヤベルトの心材としては、一般に、平織構造の繊維補強層を単数または複数積層したものが使用され、その繊維補強層の仕様については、種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。平織構造の繊維補強層は、例えば、パイプコンベヤベルトや空気浮上式コンベヤベルトなどのキャリアローラや外側を保持するガイドパイプに馴染むように変形する性能（トラフ性）が強く求められるコンベヤベルトにも用いられている。

平織構造の繊維補強層の場合、横糸の配置密度を小さくして横剛性をある程度低減させることによりトラフ性を向上させることができる。しかしながら、横糸の配置密度が小さくなると縦糸がばらけ易くなるためエンドレス加工性が低下するという問題が生じる。また、接着液にディッピングさせた繊維補強層を熱処理する際に、横糸方向をフリーな状態にして縦糸方向のみにテンションを負荷して、繊維補強層を縦糸方向に送りながら処理を行なうと横糸の乱れが生じる。横糸が乱れると、引張特性や耐久性等が変化して品質がばらついて悪影響が生じることになる。

そこで、縦糸方向に実質的にテンションを負荷しない状態にするとともに横糸方向の動きを拘束して、繊維補強層を縦糸方向に送りながら処理を行なうと横糸の乱れを抑えることが可能になる。この方法では、横糸方向の動きを拘束するために繊維補強層の幅方向両端部をクランプ等で保持する必要がある。そのため、保持された繊維補強層の幅方向両端部では縦糸どうしの間隔が開いてばらける（耳割れ）という新たな問題が生じる。

特開平１１−２４６０１８号公報特開２００６−２８２２９９号公報

本発明の目的は、横糸の配置密度を小さくして適度なトラフ性を確保しながら、エンドレス加工性の向上と製造時の横糸の乱れおよび耳割れを抑制できるコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法およびコンベヤベルト用繊維補強層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の製造方法は、横糸を５〜１５本／５ｃｍの密度で配置した平織構造のコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法であって、横糸のカバーファクタを３００〜４５０にするとともに、繊維補強層のカバーファクタを３３００以下にし、横糸の繊度を４００〜１４００ｄｔｅｘにして、繊維補強層の幅方向両端部で、横糸の先端部分を繊維補強層の内側に折り返して編み込むことによりタックイン構造にして、この繊維補強層を接着液にディッピングさせた後に縦糸方向に送りながら熱処理を行なう際に、タックイン構造にした繊維補強層の幅方向両端部を保持した状態にして、縦糸方向に０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下のテンションを負荷して、横糸方向は繊維補強層の動きを拘束するだけの状態にして処理を行なうことにより、熱処理後の繊維補強層の布目曲がりを０〜０．５％にすることを特徴とする。

ここで、例えば、前記熱処理を行なう際に、繊維補強層の幅方向両端部のタックイン構造の折り返し部を、縦糸方向に移動するクランプで保持することにより、横糸方向は繊維補強層の動きを拘束するだけの状態にする。

本発明のコンベヤベルト用繊維補強層は、コンベヤベルトに埋設される平織構造の繊維補強層の横糸の配置密度を５〜１５本／５ｃｍにしたコンベヤベルト用繊維補強層であって、横糸のカバーファクタが３００〜４５０、繊維補強層のカバーファクタが３３００以下であり、横糸の繊度が４００〜１４００ｄｔｅｘであり、幅方向両端部に、横糸の先端部分が繊維補強層の内側に折り返して編み込まれたタックイン構造を有し、接着液にディッピングさせて熱処理した後の布目曲がりが０〜０．５％であることを特徴とする。

前記タックイン構造の折り返し部の幅は、例えば１ｃｍ〜３ｃｍにする。

本発明によれば、繊維補強層の横糸の配置密度を５〜１５本／５ｃｍとして比較的小さくすることで、コンベヤベルトにおいては横剛性の低下に寄与し、さらに、横糸のカバーファクタを３００〜４５０にするとともに、繊維補強層のカバーファクタを３３００以下にし、横糸の繊度を４００〜１４００ｄｔｅｘにすることにより、適度なトラフ性を得ることができる。また、繊維補強層の幅方向両端部をタックイン構造にすることで、接着液にディッピングさせた繊維補強層を縦糸方向に送りながら熱処理を行なう際に、幅方向両端部をクランプ等で保持して横糸方向の動きを拘束しても耳割れが生じ難くなる。このようにして繊維補強層の横糸方向の動きを十分に拘束できるので横糸の乱れも抑制されて熱処理後の繊維補強層の布目曲がりを０〜０．５％にすることが可能になる。

さらに、タックイン構造を採用することによって、繊維補強層の幅方向両端部では縦糸が横糸にサポートされてばらけ難くなる。したがって横糸の配置密度が小さいながらもエンドレス加工性を向上させることができる。

コンベヤベルトに埋設されている本発明のコンベヤベルト用繊維補強層を例示する断面図である。図１の繊維補強層の平面図である。繊維補強層を構成する縦糸の諸撚り構造を例示する説明図である。繊維補強層を接着液にディッピングさせた後の熱処理工程を例示する説明図である。コンベヤベルトをプーリ間に架張した状態を例示する側面図である。

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

図１、図２に例示するように、本発明のコンベヤベルト用繊維補強層１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）は、上ゴム層４と下ゴム層５との間に心材としてコンベヤベルト６に埋設されている。繊維補強層１の積層数はコンベヤベルト６に対する要求性能（剛性、伸び等）により決定され、４層に限定されず、単層或いはその他の複数層となる。

これら繊維補強層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、ベルト長手方向に延びる縦糸２と、ベルト幅方向に延びる横糸３とが交互に上下に交差する平織構造であり、すべての層が同仕様になっている。横糸３の配置密度は５〜１５本／ｃｍであり、比較的小さな密度に設定されている。そのため、この繊維補強層１を用いるとコンベヤベルト６の横剛性低下に寄与するので、パイプコンベヤベルトの場合ではキャリアローラに馴染むように変形し易くなり、空気浮上式コンベヤベルトの場合では、ベルト外側を保持するガイドパイプに馴染むように変形し易くなる。

さらに、横糸３のカバーファクタを３００〜４５０とするとともに、繊維補強層１のカバーファクタを３３００以下とし、横糸３の繊度を４００〜１４００ｄｔｅｘにしている。カバーファクタと横糸３の繊度を上記範囲に設定するとともに、横糸３の配置密度を５〜１５本／ｃｍにすることで、繊維補強層１を面としてある程度しっかりと仕様にしつつ、適度なトラフ性を得ることができる。

尚、縦糸２のカバーファクタＫ１、横糸３のカバーファクタＫ２は、下記（１）、（２）式により算出される。
Ｋ１＝ｄ１×（Ｄ１／ｂ１）^1/2・・・（１）
Ｋ２＝ｄ２×（Ｄ２／ｂ２）^1/2・・・（２）

ここで、ｄ１、ｄ２はそれぞれ縦糸２、横糸３の糸密度（本／５０ｍｍ）、Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ縦糸２、横糸３の繊度（ｄｔｅｘ）、ｂ１、ｂ２はそれぞれ縦糸２、横糸３の糸比重（ｇ／ｃｍ³）である。縦糸２のカバーファクタと横糸３のカバーファクタの合計値が繊維補強層１のカバーファクタになる。

また、繊維補強層１の幅方向両端部は、横糸３の先端部分が繊維補強層１の内側に折り返して編み込まれている。即ち、幅方向両端部に横糸３の折り返し部Ｂを有するタックイン構造になっている。

繊維補強層１の幅方向両端部では、折り返して編み込まれている横糸３によって縦糸２がより確実にサポートされるので、縦糸２がばらけ難くなる。したがって横糸３の配置密度が小さいながらもエンドレス加工性を向上させることができる。

折り返し部Ｂの幅Ｗは、例えば１ｃｍ〜５ｃｍ程度、好ましくは１ｃｍ〜３ｃｍにする。折り返し部Ｂの幅Ｗが１ｃｍ未満では、縦糸２のばらけ防止に対する効果および熱処理時の耳割れ防止に対する効果が過小になる。一方、この幅Ｗを５ｃｍ超にしても追加的に得られるこれらの効果は小さく、また、重量増大につながる。

この繊維補強層１は、接着液にディッピングさせた後、熱処理が施される。その熱処理後の繊維補強層１の布目曲がりが０〜０．５％になっている。布目曲がりとは、ＪＩＳＬ１０９６に規定された方法により測定された布目曲がり（％）である。即ち、横糸３が縦糸２に対して直交するように配置されていて乱れが非常に少ない状態になっている。横糸３が乱れると、繊維補強層１（ひいてはコンベヤベルト６）の引張特性や耐久性等が変化して品質がばらついて悪影響が生じるが、本発明では横糸３の乱れが抑制されるので一定の品質を確保することができる。

縦糸２および横糸３は、例えは、ポリエステル、ポリケトン、アラミド、ビニロン、ナイロンなどの種々の合成繊維で形成されたものを使用することができる。

縦糸２は、例えば、図３に示すように複数のフィラメント糸２ａをそれぞれ１本ずつ同一方向に下撚りし、次いで、これら下撚りしたフィラメント糸２ａを合わせて逆方向に上撚りした諸撚り構造にする。下撚りするフィラメント糸２ａは１本に限らず、複数本ずつ同一方向に下撚りするようにしてもよい。また、上撚りする糸は複数本であればよい。

諸撚り構造の縦糸２は、１本または複数のフィラメント糸を引き揃え、一方向に撚っただけの片撚り構造に比べて、良好な耐座屈性・耐疲労性を得ることができる。下撚りと上撚りは、異なる撚り数にすることもできるが、安定性を得るために同数、或いは略同数とすることが好ましい。

ここで、上撚りについては、縦糸２の繊度Ｄ１（ｄｔｅｘ）、縦糸２の上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）とした際に、Ｋ＝Ｔ×Ｄ１^1/2により算出される上撚り係数Ｋを１０００〜２４００にするとよい。この上撚り係数Ｋが大きくなる程、縦糸２の引張り強度は低下し、耐座屈性は向上する。そこで、上撚り係数Ｋを１０００以上２４００以下の範囲に設定することで繊維補強層１の強度低下を抑制しつつ、耐座屈性・耐疲労性を向上させることができる。

また、トラフ性を適度に調整するには、繊維補強層１の横糸方向強度を１５０〜３５０Ｎ／ｃｍ程度にするとよい。横糸方向強度とは、繊維補強層１を横糸方向に引張った際の破断強度であり、ＪＩＳＬ１０９６に記載されているラベルストリップ法に準拠した引張試験方法により得られる。

コンベヤベルト６は、図５に例示するように、プーリ７の間に張架されて使用される。コンベヤベルト６がプーリ７まわりを通過する際には、繊維補強層１の中で最内周側の繊維補強層１ａに最大の圧縮応力が生じるため、最も座屈し易くなる。そこで、縦糸２に、既述した諸撚り構造で上撚り係数Ｋを１０００以上２４００以下にした繊維を採用した繊維補強層１を、最内周側の繊維補強層１ａにのみ適用してもよい。或いは、この繊維補強層１を、少なくとも最内周側の１層の繊維補強層１ａに適用するようにしてもよい。

本発明により繊維補強層１を製造する手順は以下のとおりである。

幅方向両端部を上記のようにタックイン構造にした繊維補強層１を、接着液にディッピングさせた後、縦糸方向に送りながら所定の熱処理を行なう。この熱処理は、例えば、図４に示すドライ工程１０、ベーキング工程１１から構成される。

繊維補強層１の熱処理を行なう際には、縦糸方向に０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下の非常に低いテンションが負荷される。繊維補強層１の幅方向両端部（折り返し部Ｂ）は、エンドレスチェーン等の搬送手段９に取り付けられて縦糸方向に移動するクランプ８によって、縦糸方向に所定間隔をあけて保持される。繊維補強層１は、クランプ８によって横糸方向に積極的に引張られることはなく、横糸方向は繊維補強層１の動きが拘束されるだけの状態になる。

尚、上記したクランプ８を備えた装置に限らず、繊維補強層１に対して、縦糸方向には０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下の非常に低いテンションを負荷するとともに、横糸方向は繊維補強層１の動きを拘束するだけの状態にすることができる装置であれば、他の構造、様式の装置を用いることもできる。

この状態で繊維補強層１は、ドライ工程１０、ベーキング工程１１に連続的に順次送られて処理される。ドライ工程１０では、例えば１００℃〜１５０℃程度の雰囲気下を通過させて繊維補強層１に付着した接着液中の不要な成分を蒸発させる。ベーキング工程１１では、例えば２００℃〜２３０℃程度の雰囲気下を通過させて、引き続き乾燥後の接着液を反応、硬化させる。このようにして熱処理を施した繊維補強層１が製造される。次いで、熱処理後の繊維補強層１を、上ゴム層４と下ゴム層５の間に介在させて金型内部で所定時間加硫することにより、コンベヤベルト６が完成する。

本発明では、熱処理時にクランプ８の保持によって、繊維補強層１の横糸方向の動きが拘束されているので、横糸３の乱れ（縦糸方向への乱れ）は抑制される。そのため、熱処理後の繊維補強層１の布目曲がりを０〜０．５％にすることが可能になる。したがって、コンベヤベルト６の引張特性や耐久性等の品質のばらつきが小さくなり、安定した品質を確保し易くなる。

しかも、繊維補強層１の幅方向両端部は、折り返し部Ｂを設けることで横糸３の配置密度が高くなっている。そのため、両端部がクランプ８によって保持されても、繊維補強層１の幅方向両端部で縦糸２がばらける不具合、いわゆる耳割れを確実に防止することができる。

平織構造の繊維補強層の横糸をナイロン６６繊維として共通にするとともに、接着液にディッピングさせた後の熱処理でのテンションの負荷条件を縦糸方向に０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、横糸方向は繊維補強層の動きを拘束するだけの状態にして共通として、仕様を表１のように異ならせた８種類の試験サンプル（実施例１〜５、比較例１〜３）を作製し、それぞれの試験サンプルについて布目曲がりと、耳割れの発生と、これら試験サンプルを４層にして上ゴム層（３ｍｍ）、下ゴム層（２ｍｍ）を有するコンベヤベルトのサンプルを作製してトラフ性、エンドレス加工性を評価した。結果は表１に示すとおりである。熱処理の条件は、ドライ工程（１３０℃）、ベーキング工程（２２０℃）であった。

[布目曲がり]
ＪＩＳＬ１０９６に規定されている方法により測定した布目曲がり（％）である。数値が小さい程、横糸の乱れが小さいことを示す。

[耳割れ]
熱処理後の試験サンプルの幅方向両端部の耳割れの有無を確認し、耳割れが発生しなかった場合を○、耳割れが発生した場合を×で示した。

[トラフ性]
ＪＩＳＫ６３２２（布層コンベヤベルト）に準拠して行なった。ベルトのサンプル（幅８００ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）の幅方向両端縁を支持バーにより固定し、サンプルを水平に引張った状態で各支持バー端を懸架し、２４時間放置した後にサンプルの最大たわみ量を測定した。最大たわみ量が３００ｍｍ超の場合を良好として○、２００ｍｍ超３００ｍｍ以下の場合を並として△、２００ｍｍ以下の場合を悪いとして×で示した。

[エンドレス加工性]
ベルトのサンプルの長手方向端部どうしを接合する際の加工性の良否を評価したもので、縦糸のばらけ具合が小さく、加工作業が円滑に行なえる場合を良好として○、縦糸のばらけ具合を大きく、加工作業が煩雑になる場合を悪いとして×で示した。

表１の結果から本発明の製造方法で製造した実施例１〜５では、布目曲がりが小さく、耳割れもなく品質が優れていることが分かる。また、実施例１〜５では、トラフ性およびエンドレス加工性も優れていることが分かる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ繊維補強層
２縦糸
２ａフィラメント糸
３横糸
４上ゴム層
５下ゴム層
６コンベヤベルト
７プーリ
８クランプ
９搬送手段
１０ドライ工程
１１ベーキング工程
Ｂ折り返し部

Claims

横糸を５〜１５本／５ｃｍの密度で配置した平織構造のコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法であって、横糸のカバーファクタを３００〜４５０にするとともに、繊維補強層のカバーファクタを３３００以下にし、横糸の繊度を４００〜１４００ｄｔｅｘにして、繊維補強層の幅方向両端部で、横糸の先端部分を繊維補強層の内側に折り返して編み込むことによりタックイン構造にして、この繊維補強層を接着液にディッピングさせた後に縦糸方向に送りながら熱処理を行なう際に、タックイン構造にした繊維補強層の幅方向両端部を保持した状態にして、縦糸方向に０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下のテンションを負荷して、横糸方向は繊維補強層の動きを拘束するだけの状態にして処理を行なうことにより、熱処理後の繊維補強層の布目曲がりを０〜０．５％にするコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法。
前記熱処理を行なう際に、繊維補強層の幅方向両端部のタックイン構造の折り返し部を、縦糸方向に移動するクランプで保持することにより、横糸方向は繊維補強層の動きを拘束するだけの状態にする請求項１に記載のコンベヤベルト用繊維補強層の製造方法。
コンベヤベルトに埋設される平織構造の繊維補強層の横糸の配置密度を５〜１５本／５ｃｍにしたコンベヤベルト用繊維補強層であって、横糸のカバーファクタが３００〜４５０、繊維補強層のカバーファクタが３３００以下であり、横糸の繊度が４００〜１４００ｄｔｅｘであり、幅方向両端部に、横糸の先端部分が繊維補強層の内側に折り返して編み込まれたタックイン構造を有し、接着液にディッピングさせて熱処理した後の布目曲がりが０〜０．５％であるコンベヤベルト用繊維補強層。
前記タックイン構造の折り返し部の幅が１ｃｍ〜３ｃｍである請求項３に記載のコンベヤベルト用繊維補強層。