JP6450269B2 - 摩擦伝動ベルトの製造方法 - Google Patents
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Description
外周面に可撓性ジャケットを備えた内型に、未加硫ゴムシート、及び、前記繊維部材を含むベルト部材を巻き付け、加硫対象となるスリーブを形成するスリーブ形成工程と、
外型内に、前記スリーブが巻き付けられた前記内型を挿嵌した後、前記可撓性ジャケットを圧力媒体により膨張させて前記スリーブを前記外型の内周面に押圧する押圧工程と、
押圧工程後、加熱手段により前記スリーブを加硫する、加硫工程とを含み、
前記押圧工程において、前記可撓性ジャケットの内部圧力が所定圧力に達した時点で前記圧力媒体の供給を遮断し、前記圧力媒体を前記可撓性ジャケットの内部空間に封入させた状態で前記スリーブを前記外型の内周面に押圧させることを特徴としている。
これにより、可撓性ジャケットの内部圧力が圧力制御装置等により一定の圧力値に維持される場合と比べて、繊維部材の表面(摩擦伝動面)にゴムが滲出するのを抑制することができる。
また、製造方法の観点から、繊維部材の表面へのゴムの滲み出しを抑制できるものであるので、繊維部材の仕様検討(例えば、編布の場合、嵩高性に係る構成)の自由度を高めることができる。
また、繊維部材の表面にゴムが滲み出していないので、摩擦伝動ベルトの静音性(耐発音性)を向上させることができる。
また、可撓性ジャケットの内部圧力が所定圧力に達した時点で圧力媒体の供給を完全に遮断しているため、圧力媒体の供給を最小限に抑制でき、製造上の負荷を軽減できる。
また、摩擦伝動ベルトの摩擦伝動面になるスリーブの表面に、ゴムが透過されやすい編布を使用した場合でも、上記加硫工程を経ることにより、編布の表面へのゴムの滲み出しを抑制することができる。
以下、図面を参照しつつ、本願発明に係る摩擦伝動ベルトの製造方法について説明する。
本実施形態で製造対象物となるVリブドベルト1は、図1の断面図に示すように、Vリブドベルト1の背面1Aを形成する伸張層11と、伸張層11の一方面に設けられ、Vリブドベルト1の周長方向Mに沿って互いに平行して延びる複数のリブ13を有する圧縮層12と、伸張層11と圧縮層12との間にVリブドベルト1の周長方向Mに沿って埋設される心線14と、リブ13の表面を被覆する繊維部材15とを備えている。Vリブドベルト1では、繊維部材15で被覆されたリブ13の表面が、駆動プーリや従動プーリ等のプーリ外周面と接触する摩擦伝動面になる。
伸張層11及び圧縮層12に用いられる未加硫ゴムシートとしては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ミラブルウレタンゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンジエンモノマー、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴムなどのゴム成分を含むゴム組成物から構成されていればよく、さらに繊維補強(短繊維等を含む)が施されていてもよい。
心線14としては特に限定されず、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維などのポリエステル繊維、6ナイロン繊維、66ナイロン繊維、46ナイロン繊維などの脂肪族ポリアミド繊維(ナイロン繊維)、コポリパラフェニレン・3,4’オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維などの芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、PBO繊維などで形成されたコードを用いることができる。これらの繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの繊維は可撓性ジャケットの膨張率に応じて適宜選択される。
繊維部材15は、圧縮層12に形成されたリブ13の表面を被覆するように配置されている。この繊維部材15は、編布からなり、例えば、ポリエステル系複合糸とセルロース系天然紡績糸(例えば綿糸)とで編成されたもの、あるいは、ポリウレタン繊維をセルロース繊維でカバリングした複合糸で編成されたものが挙げられる。また、繊維部材15には、圧縮層12との接着性を向上させる目的で接着処理を施すのが好ましい。このような接着処理としては、例えば、伸張層11及び圧縮層12と同様のゴム組成物を有機溶媒に溶かしてゴム糊とし、このゴム糊に繊維部材15を浸漬処理する方法が挙げられる。
次に、Vリブドベルト1の製造方法について説明する。
Vリブドベルト1の製造方法として、加硫成形により製造する方法を以下に説明する。この製造方法で使用する組み型(内型20、外型30)、加熱手段について説明する。
まず、組み型を構成する内型20について説明する。内型20は、図2に示すように、円筒状のドラム21の外周面にブラダ22(可撓性ジャケットに相当)を備えた構成をしている。内型20のドラム21上面には、搬送チャック穴部24にエア配管接続用カプラ25が装着された天板23が配置されている。エア配管接続用カプラ25としては、オートジョイントタイプのソケット(流体用継手)が好ましい。なお、後述する実施例では、コスメック社製(型番JLS020・H・MO)のエア配管接続用カプラ25を使用している。
加熱手段としては、図6に示すように、外型30のドラム31の外周側に配置される、加熱用ジャケットを備えた加熱用ジャケット付金型40を使用する。本実施形態では、加熱用ジャケット付金型40を予め外型30に外嵌・締結している。
次に、Vリブドベルト1の製造方法の工程について説明する。
まず、図3に示すように、外周面にブラダ22を装着した内型20に、ベルト部材を巻き付ける。具体的には、外周面にブラダ22を装着した内型20に、未加硫の伸張層用シート11Sを巻きつけ、この上に心線14を螺旋状にスピニングし、更に未加硫の圧縮層用シート12S(未加硫ゴムシートに相当)と繊維部材15としての編布シート15Sとを順次巻き付けて、加硫対象となるスリーブ10を作製する(スリーブ形成工程)。
次に、図4に示すように、外型30の内周内に、スリーブ10を巻き付けた内型20を、外型30と内型20とが同心円状になるように挿入ガイド33に沿って挿嵌する。そして、締結具により内型20と外型30とを固定する。このとき、外型30の環状の溝31aが複数形成された溝形成面とスリーブ10の外周面との間には所定の隙間が設けられている。
次に、図5に示すように、与圧装置29から圧力媒体(エア)をブラダ22に供給しブラダ22を膨張させる(押圧工程)。このとき、ブラダ22の内部圧力が所定圧力に達した時点で、与圧装置29からの圧力媒体(エア)の供給を完全に遮断させて、圧力媒体(エア)がブラダ22の内部空間に封入された状態をつくる。これにより、スリーブ10は外型30の溝形成面に押し付けられた状態で保持される。この段階では、図5に示すように、型付されるスリーブ10は溝形成面の溝31aに完全には圧入されていない状態である(外型30の溝形成面とスリーブ10の外周面との間には隙間が残った状態)。なお、圧力媒体(エア)がブラダ22の内部空間に封入された状態は、以降の加硫及び冷却完了時点まで継続され、圧力媒体(エア)の排気(真空引き)操作によって解除される。
次に、図6に示すように、加熱用ジャケット付金型40の加熱用ジャケットに内部蒸気が加熱され、スリーブ10に対する加硫が始まる(加硫工程)。この加硫工程において、加熱用ジャケット付金型40による加熱によりスリーブ10に対する加硫が始まると、軟化したスリーブ10は、ブラダ22の内部圧力により外型30の溝形成面に押圧された状態で更に変形する。この段階では、図6に示すように、型付されるスリーブ10は溝形成面の溝31aに完全に圧入される(外型30の溝形成面とスリーブ10の外周面との間には隙間がない状態)。
次に、図8に示すように、スリーブ10を冷却(水冷)する。そして、冷却完了後、図9に示すように、ブラダ22内部の圧力媒体(エア)の排気(真空引き)を行う。そして、図10に示すように、内型20を外型30より抜き取り、複数のリブ13を有する加硫済のスリーブ10を外型30より脱型した後、カッター等を用いてこの加硫済のスリーブ10をVリブドベルト長手方向Mに沿って所定の幅でカットしてVリブドベルト1を得る。
次に、比較例1、実施例1、実施例2の製造方法の各工程について説明する。
図3に示すように、外周面にブラダ22を装着した内型20に、未加硫の伸張層用シート11Sを巻きつけ、この上に心線14を螺旋状にスピニングし、更に未加硫の圧縮層用シート12S(未加硫ゴムシートに相当)と繊維部材15としての編布15Sとを順次巻き付けて、加硫対象となるスリーブ10を作製した(スリーブ形成工程)。このスリーブ形成工程は比較例1、実施例1、実施例2において共通とした。
この後、図4に示すように、外型30の内周内に、スリーブ10を巻き付けた内型20を、外型30と内型20とが同心円状になるように挿入ガイド33に沿って挿嵌した。外型30の敷き板32に設けられている挿入ガイド33によって内型20の挿入が案内されることによって、外型30の溝形成面とスリーブ10の外周面との間には所定の間隙を均一に設けることができた。また、内型20と外型30とが位置ずれしないように、内型20と外型30とを締結具(ボルト等)で締結した。この挿嵌工程は比較例1、実施例1、実施例2において共通とした。
次に、図5に示すように、与圧装置29の与圧ノズル先端をエア配管接続用カプラ25(流体継手)に接続し(エア配管接続用カプラ25内の弁が開く)、ブラダ22内へエアの供給を開始した。
次に、比較例1及び実施例1では、図6に示す加熱用ジャケット付金型40による加硫、実施例2では、図7に示す加硫缶140による加硫を行った。
(1)押圧工程においてブラダ22を膨張させた後の加硫工程の加熱対応として、第一温度ステップ(低温60〜120℃×2〜20分、予備加熱)と、第二温度ステップ(高温150〜200℃、本加硫)を設けた。各温度ステップの水準、切替えタイミング等詳細条件も各例同じとした。
(2)ブラダ22内部圧力であって、二つの圧力ステップのうち高圧側に維持されるときの内部圧力(第一圧力ステップの圧力)(比較例1)、または、ブラダ22内へのエアの供給を遮断させてブラダ22内へエアを封入させたときの内部圧力(実施例1,2)であるPa1の水準を、1.2MPaに固定した。
(3)スリーブ10に関し、165℃で1分間加硫したときの累積加硫度を1とした場合に、累積加硫度30に達したときを加硫の終点とした(Ts2)。
最後に、比較例1、実施例1、実施例2では、図8に示すように、スリーブ10を冷却(水冷)した。そして、冷却完了後、図9に示すように、ブラダ22内部の圧力媒体(エア)の排気(真空引き)を行った。そして、図10に示すように、内型20を外型30より抜き取り、複数のリブ13を有する加硫済のスリーブ10を外型30より脱型した後、カッター等を用いてこの加硫済のスリーブ10をVリブドベルト長手方向Mに沿って所定の幅でカットしてVリブドベルト1を得た。
上記測定により得られた加硫パターンI(比較例1)、及び、加硫パターンII(実施例1、実施例2)について説明する。
Pa1:ブラダ22の内部圧力であって、二つの圧力ステップのうち高圧側に維持されるときの圧力(第一圧力ステップの圧力)(比較例1)、または、ブラダ22内へのエア供給を遮断させてブラダ22内へエアを封入させたときの圧力(実施例1,2)であり、1.2MPa(測定値)であった。
Pa2:ブラダ22の内部圧力であって、二つの圧力ステップのうち低圧側に維持されるときの圧力(第二圧力ステップの圧力)(比較例1)であり、1.0MPa(測定値)であった。
Pmin:ブラダ22の内部圧力であって、最低圧力、実質的には型付完了時点(ブラダ膨張率100%)での圧力である(実施例1,2)。実施例1,2とも、1.15MPa(測定値)であった。なお、このときの経過時間は9.5分であった。
Pmax:ブラダ22の内部圧力であって、最高圧力、実質的には加硫完了時点(Ts2)での圧力である(実施例1,2)。実施例1,2とも、約1.5MPa(測定値)であった。
T0:ブラダ22の内部温度であって、ブラダ22内へのエア供給を圧力Pa1で遮断させてブラダ22内にエアを封入させた時点(i)での温度である(実施例1,2)。実施例1,2とも、40℃(測定値)であった。
Tmax:ブラダ22の内部温度であって、最高温度、実質的には加硫完了時点(Ts2)での温度である(実施例1,2)。実施例1,2とも、約120℃(測定値)であった。
Ps1:加熱手段へ供給される蒸気の圧力であって、二つの温度ステップのうち低圧側に維持されるときの蒸気圧(第一温度ステップの蒸気圧)(各例共通)。各例共通0.1MPa→温度換算で約100℃。
Ps2:加熱手段へ供給される蒸気の圧力であって、二つの温度ステップのうち高圧側に維持されるときの蒸気圧(第二温度ステップの蒸気圧)(各例共通)。各例共通1.0MPa→温度換算で約180℃。
Ta0:ブラダ22内へエア供給を開始したとき。このときを経過時間0(分)とした。
Ta1:第一圧力ステップが終了したときの経過時間、かつ、第二圧力ステップの蒸気圧に減圧を開始したときの経過時間(比較例1:5分)。
Ta2:ブラダ22内部の真空引きを開始したときの経過時間(各例共通)。
Ts0:加熱手段に蒸気の供給を開始したときの経過時間(各例共通)。各例共通2(分)。
Ts1:温度ステップとしての、第一温度ステップ(低温、予備加熱)が終了し、第二温度ステップ(高温、本加硫)に要する蒸気の供給を開始したときの経過時間(各例共通)。各例共通7(分)。
Ts2:加硫の終点(累積加硫度が30※)に達したときの経過時間(分)(各例共通)。
※スリーブ10に関し、165℃で1分間加硫したときの累積加硫度を1とした場合に、累積加硫度30に達したときを加硫の終点とした(各例共通)。
(1)ブラダ22の内部温度に関し、エア封入時点の温度(T0:40℃)は、経過時間10分まで変化しなかった(図13参照)。ブラダ22内部空間が空気媒体(エア)ゆえ外部の熱源からの熱がブラダ22の内部空間に伝わりにくいためである。ちなみに、このとき(経過時間10分)の内型20の内周面の表面温度は43.7℃(測定値)であった。これにより、加硫初期段階、即ち、第一温度ステップ(低温、予備加熱)から第二温度ステップ(高温、本加硫)の立ち上がりにかけては、ブラダ22の内部温度がまだ上昇に転じていない段階である(T0:40℃のまま)、ことがわかった。
次に、比較例1、実施例1、実施例2の各製造方法により作製したVリブドベルトの評価を行った。具体的には、各Vリブドベルトの編布(繊維部材:摩擦伝動面)からゴムが滲み出しているか否かを判定する滲出性試験、各Vリブドベルトの摩擦係数測定試験、及び、発音限界角度試験を行った。その評価結果を表3に示す。
滲出性試験では、比較例1、実施例1、実施例2の製造直後のVリブドベルトの編布(繊維部材)の表面を目視で観察し、ゴムの滲出状態を評価した(ゴムは、圧縮層12のゴム組成物)。評価基準としては、ゴムの滲出が無い方が静音性(耐発音性)に優れることがわかっている。ゴムの滲出状態は、静音性(耐発音性)に優れると思われる順に、「無」、「わずかに有」、「有」、「全面ゴム」の4段階とした。その評価結果は、表3に示すように、比較例1では「わずかに有」、実施例1では「無」、実施例2でも「無」であった。
摩擦係数測定試験に関して、乾燥(ドライ)状態での摩擦係数の測定では、図16(A)に示すように、直径121.6mmの駆動プーリ(Dr.)、直径76.2mmのアイドラープーリ(IDL.1)、直径61.0mmのアイドラープーリ(IDL.2)、直径76.2mmのアイドラープーリ(IDL.3)、直径77.0mmのアイドラープーリ(IDL.4)、直径121.6mmの従動プーリ(Dn.)を配置した試験機を用いて行なった。この試験機の各プーリにVリブドベルトを掛架し、通常走行時(DRY)においては、25℃の室温条件下で、駆動プーリ(Dr.)の回転数を400rpm、従動プーリ(Dn.)へのVリブドベルト巻き付け角度を20°とし、一定荷重(180N/6Rib)を付与してVリブドベルトを走行させ、従動プーリ(Dn.)のトルクを0〜最大20N・mまで上げていき、従動プーリ(Dn.)に対するVリブドベルトの滑り速度が最大(100%スリップ)となったときの従動プーリ(Dn.)のトルク値より、以下の式を用いて摩擦係数μを求めた。
μ=ln(T1/T2)/α
ここで、T1は張り側張力、T2は緩み側張力、αは従動プーリ(Dn.)へのVリブドベルト巻き付け角度であり、それぞれ以下の式で求めることができる。
T1=T2+Dn.トルク(kgf・m)/(121.6/2000)
T2=180(N/6Rib)
α=π/9(rad) (※radはラジアン)
発音限界角度試験では、耐発音性の評価として、ミスアライメント発音評価試験機を用いて、乾燥(ドライ)状態での通常走行、及び、湿潤(ウェット)状態での雨天(被水)走行における発音限界角度を求めた。具体的には、図17に示すように、直径100mmの駆動プーリ(Dr.)、直径70mmのアイドラープーリ(Id.)、直径120mmのミスアライメントプーリ(W/P)、直径60mmのテンションプーリ(Ten.)を配置したミスアライメント発音評価試験機を用い、アイドラープーリ(Id.)とミスアライメントプーリ(W/P)の軸間スパンを125mmに設定し、全てのプーリが同一平面上(ミスアライメントの角度0°)に位置するように調整した。そして、ミスアライメント発音評価試験機の各プーリに各例のVリブドベルト(リブ数6個、周長1200mm)を掛架して、室温(25℃)条件下で、駆動プーリ(Dr.)の回転数を1000rpm、ベルト張力を300N/6リブになるように張力を付与してVリブドベルトを走行させた。この時、ミスアライメントプーリを他の各プーリに対し手前側にずらしてゆき(ミスアライメントの角度を徐々に大きくしてゆき)、ミスアライメントで走行させた時において、ミスアライメントプーリの入口付近で発音が発生するときの角度(発音限界角度)を求めた(乾燥状態での通常走行)。また、雨天(被水)走行時を想定して、注水を行う湿潤(ウェット)状態についての発音限界角度試験は、発音限界角度を測定する前に、駆動プーリ(Dr.)の出口付近でVリブドベルトの摩擦伝動面に200ccの水を注水して、上記と同様に、ミスアライメントで走行させた時において発音が発生するときの角度(発音限界角度)を求めた。
S:リブずれまで発音なし(静粛性が極めて良好)
A:発音角度が2°以上3°未満(静粛性良好)
B:発音角度が2°未満(静粛性悪い)
なお、通常、3°付近でベルトがプーリからはずれて(すなわち、リブずれとなり)正常に動力伝達しない状態になる。評価結果は、表3に記載した。
実施例1、及び、実施例2では、編布(繊維部材)の表面(摩擦伝動面)にゴムの滲出が無く、ドライ状態、ウェット状態のいずれでも、摩擦係数のバラツキが小さく、ドライ状態とウェット状態双方の摩擦係数に差はなかった。また、ドライ状態、ウェット状態のいずれでも、耐発音性は良好であった。
実施例1、2によれば、図14に示されるように、型付けの進行に係るブラダ22の内部容積の増加(膨張率の増加)と同時にブラダ22の内部圧力が減少する。つまり、この方法によれば、常に最適なタイミング(ブラダ22内部容積の増加と同時)でブラダ22の内部圧力の減圧を確実なものとすることができることがわかった(ブラダ22が所定圧力でスリーブ10を外型30の溝形成面側に押圧した状態で加硫を始めると、自動的にブラダ22の内部圧力を、所定圧力より減圧することができる)。これにより、ブラダ22の内部圧力が所定圧力値どおり一定になるように維持される比較例1と比べて、編布(繊維部材)の表面(摩擦伝動面)にゴムが滲出するのを抑制することができることがわかった(表3参照)。
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態・実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
10 スリーブ
11 伸張層
12 圧縮層
13 リブ
14 心線
15 繊維部材
20 内型
22 ブラダ
30 外型
31a 溝
40 加熱用ジャケット付金型
M Vリブドベルト長手方向
N Vリブドベルト幅方向
Claims (3)
- 摩擦伝動面が繊維部材である摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
外周面に可撓性ジャケットを備えた内型に、未加硫ゴムシート、及び、前記繊維部材を含むベルト部材を巻き付け、加硫対象となるスリーブを形成するスリーブ形成工程と、
外型内に、前記スリーブが巻き付けられた前記内型を挿嵌した後、前記可撓性ジャケットを圧力媒体により膨張させて前記スリーブを前記外型の内周面に押圧する押圧工程と、
押圧工程後、加熱手段により前記スリーブを加硫する、加硫工程とを含み、
前記押圧工程において、前記可撓性ジャケットの内部圧力が所定圧力に達した時点で前記圧力媒体の供給を遮断し、前記圧力媒体を前記可撓性ジャケットの内部空間に封入させた状態で前記スリーブを前記外型の内周面に押圧させることを特徴とする、摩擦伝動ベルトの製造方法。 - 前記加熱手段は、加硫缶であることを特徴とする、請求項1に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
- 前記繊維部材は編布であり、
前記外型の内周面に、複数の溝が形成された溝形成面が設けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
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