JP5559450B2 - コンベヤベルト - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトに関し、さらに詳しくは、繰り返し屈曲による帆布層の縦糸の座屈を防止して耐座屈性を向上したコンベヤベルトに関するものである。

コンベヤベルトは、一般的にゴム層の間に平織構造の帆布層やスチールコード層からなる芯材を挟んで構成されている。芯材は、コンベヤベルトに対する要求性能により複数の帆布層を積層して構成することがある。このような複数の帆布層が積層されたコンベヤベルトでは、稼動中にプーリまわりを通過して屈曲する際に、内周側に積層された帆布層が中立面よりも内周側になる。そのため、内周側の帆布層には屈曲する度に繰り返し圧縮応力が発生し、この帆布層を構成する縦糸が圧縮応力により座屈して破断に至ることがある。縦糸が座屈したままコンベヤベルトを稼動し続けると帆布層の大きな損傷に発展してコンベヤベルトが稼動できなくなるという問題が発生する。

この対策のため、複数の帆布層を積層した芯材を有するコンベヤベルトでは、帆布層をシームレスの織布により構成して特殊な補強層を積層するなど、帆布層の材質や構成が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、従来の提案では縦糸の座屈を十分に防ぐことができず、コンベヤベルトの耐座屈性の更なる向上が求められていた。
特開平８−８１０２９号公報

本発明の目的は、繰り返し屈曲による帆布層の縦糸の座屈を防止して耐座屈性を向上した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は、上下のゴム層の間に、コンベヤベルトの長手方向に延設された縦糸とコンベヤベルトの幅方向に延設された横糸とが１本ごとに浮き沈みして交錯する平織構造の帆布層を複数積層して埋設し、これら帆布層を芯材としたコンベヤベルトであって、前記複数の帆布層のうち、少なくともコンベヤベルトの最も内周側に積層される帆布層について、縦糸の材質がポリエステル、横糸の材質がナイロンであるとともに、コンベヤベルトの成型、加硫後の該帆布層のゲージ厚Ｈと、縦糸のゲージ厚ｈと、横糸の配列ピッチＰとで下記（１）式により算出される縦糸クリンプ率Ｃを２．９％以上、かつ該帆布層の縦糸のカバーファクタＫ１と横糸のカバーファクタＫ２の合計値Ｋを４２００以上５５００以下としたことを特徴とするものである。
Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）²＋Ｐ²）^1/2／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）
ここで、Ｋ１＝ｄ１×（Ａ１／ｂ１） ^1/2 、Ｋ２＝ｄ２×（Ａ２／ｂ２） ^1/2 であり、ｄ１、ｄ２はそれぞれ縦糸、横糸の糸密度（本／５０ｍｍ）、Ａ１、Ａ２はそれぞれ縦糸、横糸の繊度（ｄｔｅｘ）、ｂ１、ｂ２はそれぞれ縦糸、横糸の糸比重（ｇ／ｃｍ ³ ）である。

本発明のコンベヤベルトによれば、コンベヤベルトが稼動してプーリ等のまわりを通過する度に繰り返し屈曲する際に中立面の内周側となって最も大きな圧縮応力が生じる最内周側に積層される帆布層について、コンベヤベルトの成型、加硫後の上記（１）式により算出した縦糸クリンプ率Ｃを２．９％以上にすることにより、横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の織構造の湾曲具合を大きくしている。これにより、屈曲による縦糸に生じる圧縮応力を分散させて座屈の発生を防止することができる。

更に、最内周側に積層される帆布層の縦糸と横糸のカバーファクタの合計値Ｋを４２００以上５５００以下として、縦糸と横糸の目の詰まり具合を設定している。これにより、コンベヤベルトの製造時の加熱による帆布層の収縮を抑制して、縦糸の大きな湾曲具合を維持することができるので、コンベヤベルトの耐座屈性を向上することが可能になる。

以下、本発明の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に例示するように、本発明のコンベヤベルト１は、ゴム層２、２の間に介挿した芯材３が、４層の帆布層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（以下帆布層３ａ〜３ｄとする）を積層して構成されている。これら帆布層３ａ〜３ｄは平織構造で、すべて同仕様になっている。帆布層３ａ〜３ｄの積層数はコンベヤベルト１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２層以上であればよい。

このコンベヤベルト１は、駆動プーリと遊動プーリとの間に張架され、駆動プーリが回転駆動して稼動することにより、図２に例示するようにプーリ６まわりを通過する度に繰り返し屈曲される。プーリ６まわりを回転移動するコンベヤベルト１には、二点鎖線で示す中立面Ｎを境にして中立面Ｎの外周側の範囲には引張応力が発生し、内周側の範囲には圧縮応力が発生する。

中立面Ｎの位置は、コンベヤベルト１の厚さ、帆布層３ａ〜３ｄの数や位置等により変化するが、図２では内周側に積層された２層の帆布層３ａ、３ｂが中立面よりも内周側に位置することになって繰り返し圧縮応力が発生し、外周側に積層された２層の帆布層３ｃ、３ｄには引張応力が繰り返し発生する。帆布層３ａ〜３ｄを構成する縦糸４や横糸５は引張応力に対してはある程度剛性を有しているが、圧縮応力に対しては剛性が極めて低い。

平織構造の帆布層３ａは、図３に例示するように縦糸４と横糸５とが１本ごとに浮き沈みして交錯する織構造になっており、横糸５の配列ピッチＰ間で縦糸４が上下に湾曲し、横糸５も縦糸４の配列ピッチ間で上下に湾曲している。尚、４層の帆布層３ａ〜３ｄはすべて同仕様なので、図３では代表して帆布層３ａを図示している。

縦糸４は、コンベヤベルト１の長手方向に延設され、横糸５はコンベヤベルト１の幅方向に延設されているため、コンベヤベルト１がプーリ６まわりで屈曲しても横糸５には圧縮応力がほとんど発生しないが、縦糸４には大きな圧縮応力が発生する。

そのため、コンベヤベルト１が稼動してプーリ６等のまわりを通過する度に繰り返し屈曲して圧縮応力が発生する帆布層３ａ、３ｂについては、屈曲により縦糸４が座屈しないようにして、帆布層３ａ、３ｂの大きな損傷に発展する縦糸４の破断を防止する必要がある。特に、最も大きな圧縮応力が発生する最内周側に積層された帆布層３ａについて、縦糸４の座屈を防止する必要がある。

縦糸４の織構造の湾曲具合は、屈曲による座屈の発生に大きく影響し、湾曲具合が小さくて横糸５と直線的に交錯していると、容易に変形することができず、ある点に圧縮応力が集中して折れ曲がって座屈が発生する。一方、縦糸４が上下に大きく湾曲している織構造であれば、広範囲にわたり容易に変形することができるので圧縮応力が分散して座屈する危険性が小さくなる。

そこで、本発明では、図３に示すように、コンベヤベルト１の成型、加硫後の帆布層３ａ〜３ｄの横糸５の配列ピッチＰと、横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬとの比に基づいて、縦糸４の織構造の湾曲具合を規定している。即ち、Ｌ／Ｐ値が大きい程、縦糸４が大きく湾曲していて座屈しにくい構造といえる。

横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬは、厳密には図３に二点鎖線で示したような直線ではなく、縦糸４の湾曲形状に沿った曲線となるが、図示した二点鎖線の直線として近似することにより、容易に縦糸４の長さＬを算出することができる。例えば、図３に示したように、横糸５の配列ピッチＰと帆布層３ａ〜３ｄのゲージ厚Ｈと縦糸４のゲージ厚ｈとを用いて直角三角形の斜辺の長さを求めるようして式Ｌ＝（（Ｈ−ｈ）^２＋Ｐ^２）^１／２により長さＬを算出することができる。

例えば、この長さＬの算出式を用いた下記の（１）式により算出する縦糸クリンプ率Ｃを、縦糸４の織構造の湾曲具合を示す指標として用いることができる。
Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）^２＋Ｐ^２）^１／２／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）

この縦糸クリンプ率Ｃにより帆布層３ａ、３ｂの座屈し易さ、即ち、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価することができ、縦糸クリンプ率Ｃの値が大きい程、繰り返し圧縮応力が生じる帆布層３ａ、３ｂの縦糸４が座屈しにくくなる。コンベヤベルト１が十分な耐座屈性を有するためには、縦糸クリンプ率Ｃが２．９％以上であることが好ましい。縦糸クリンプ率Ｃが２．９％未満であると、縦糸４の織構造の湾曲具合が小さく直線的となり、座屈し易くなって十分な耐座屈性を得ることができない。

尚、縦糸ゲージ厚ｈは実測する他に、例えば、式ｈ＝（縦糸総繊度ａ１（ｄｔｅｘ）÷１００００÷縦糸比重ｂ１（ｇ／ｃｍ^３）÷π）^１／２×２×αにより算出することができる。ここで、α値は縦糸４の扁平係数であり経験値として約０．７４程度となる。また、横糸５の配列ピッチＰは実測する他に、例えば、式Ｐ＝５０÷横糸密度（本／５０ｍｍ）により算出することができる。

帆布層３ａ〜３ｄの縦糸４および横糸５はポリエステル、アラミド、ビニロン、ナイロンなど種々の材質を使用することができるが、縦糸４には伸びが大きく座屈しにくい材質、例えばナイロンを用いることが特に好ましい。縦糸４の材質を剛性の高いポリエステル等にする場合は、座屈し易くなるので、縦糸クリンプ率Ｃを２．９％以上にすることで耐座屈性の大幅な向上が期待できる。尚、屈曲時に圧縮応力が生じる帆布層３ａ、３ｂのみ或いは帆布層３ａのみについて、縦糸４の材質をナイロンにするようにしてもよい。

コンベヤベルト１の製造では、帆布層３ａ〜３ｄにＲＦＬ接着剤を塗布して、それを乾燥・熱延伸する工程があり、その際に帆布層３ａ〜３ｄの幅が多少収縮する。この収縮率は、帆布層３ａ〜３ｄの縦糸４と横糸５の目の詰まり具合に大きく影響を受け、縦糸４の湾曲具合に変化をもたらす。そこで、本発明では、この目の詰まり具合を示す縦糸４と横糸５のカバーファクタの合計値Ｋについても適切な範囲を規定している。

縦糸４、横糸５のそれぞれのカバーファクタＫ１、Ｋ２は、下記（２）、（３）式により算出される。
Ｋ１＝ｄ１×（Ａ１／ｂ１）^１／２・・・（２）
Ｋ２＝ｄ２×（Ａ２／ｂ２）^１／２・・・（３）

ここで、ｄ１、ｄ２はそれぞれ縦糸４、横糸５の糸密度（本／５０ｍｍ）、Ａ１、Ａ２はそれぞれ縦糸４、横糸５の繊度（ｄｔｅｘ）、ｂ１、ｂ２はそれぞれ縦糸４、横糸５の糸比重（ｇ／ｃｍ^３）である。

このカバーファクタの合計値Ｋ（Ｋ１＋Ｋ２）は、４２００以上５５００以下とすることが好ましい。この合計値Ｋが４２００未満であると、コンベヤベルト１の製造工程での加熱により横糸５の収縮が大きくなり、この影響で縦糸４の湾曲具合が小さくなって座屈を防止するための十分な湾曲具合を確保することが困難になる。一方、カバーファクタの合計値Ｋが５５００超であると帆布層３ａ〜３ｄの柔軟性が低下するとともに、製造が困難になる。

実施形態では、すべての帆布層３ａ〜３ｄを同一仕様にしているが、コンベヤベルト１の稼動による屈曲により圧縮応力が生じる帆布層３ａ、３ｂについてのみ、或いは最内周側に積層される帆布層３ａについてのみ、上述した縦糸クリンプ率Ｃを２．９％以上とし、かつ縦糸４と横糸５のカバーファクタの合計値Ｋを４２００以上５５００以下に設定するようにしてもよい。

図１に例示したように、上ゴム層３ｍｍ、下ゴム層２ｍｍの間に所定の厚みのゴムをコートした平織構造の同仕様の帆布層を４層積層した芯材を介挿した厚さ約９ｍｍの所定長さの試験サンプルを作製し、帆布層の縦糸の材質をポリエステル、横糸の材質をナイロンとして共通にして、上記した（１）式により算出される縦糸クリンプ率Ｃおよび縦糸と横糸のカバーファクタの合計値Ｋのみを変化させた６種類の試験サンプル（実施例１、２、比較例１〜４）を用いて耐座屈性を評価した。

耐座屈性の評価は、各試験サンプルを直径２００ｍｍのプーリに１８０°巻き付けた際の最も内周側に積層した帆布層の状態を確認したもので、その結果を表１に示す。表１では、最内周側の帆布層がプーリの周面に沿って追従した場合を○、追従せずに波打って縦糸が座屈し易い状態になった場合を×として耐座屈性を示している。

表１の結果より、本発明で指標とした縦糸クリンプ率Ｃの範囲（２．９％以上）およびカバーファクタの合計値Ｋの範囲（４２００以上５５００以下）を満たす帆布層を用いることにより、最も内周側に積層された帆布層においても、波打つことなく剛性の高いポリエステル製の縦糸の座屈を防止できることが確認できた。

本発明のコンベヤベルトの内部構造を例示する断面図である。 図１のコンベヤベルトの屈曲状態を示す説明図である。 図１の最内周側に積層された帆布層の拡大断面図である。

符号の説明

１ コンベヤベルト
２ ゴム層
３ 芯材 ３ａ〜３ｄ 帆布層
４ 縦糸
５ 横糸
６ プーリ

Claims (1)

1. 上下のゴム層の間に、コンベヤベルトの長手方向に延設された縦糸とコンベヤベルトの幅方向に延設された横糸とが１本ごとに浮き沈みして交錯する平織構造の帆布層を複数積層して埋設し、これら帆布層を芯材としたコンベヤベルトであって、前記複数の帆布層のうち、少なくともコンベヤベルトの最も内周側に積層される帆布層について、縦糸の材質がポリエステル、横糸の材質がナイロンであるとともに、コンベヤベルトの成型、加硫後の該帆布層のゲージ厚Ｈと、縦糸のゲージ厚ｈと、横糸の配列ピッチＰとで下記（１）式により算出される縦糸クリンプ率Ｃを２．９％以上、かつ該帆布層の縦糸のカバーファクタＫ１と横糸のカバーファクタＫ２の合計値Ｋを４２００以上５５００以下としたコンベヤベルト。
   Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）²＋Ｐ²）^1/2／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）
   ここで、Ｋ１＝ｄ１×（Ａ１／ｂ１） ^1/2 、Ｋ２＝ｄ２×（Ａ２／ｂ２） ^1/2 であり、ｄ１、ｄ２はそれぞれ縦糸、横糸の糸密度（本／５０ｍｍ）、Ａ１、Ａ２はそれぞれ縦糸、横糸の繊度（ｄｔｅｘ）、ｂ１、ｂ２はそれぞれ縦糸、横糸の糸比重（ｇ／ｃｍ ³ ）である。

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