JP6690047B1 - 摩擦伝動ベルト及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
圧縮層表面が、前記編布で被覆されており、
前記編布は、前記編布の一端と他の一端が重なったオーバーラップ部を有し、
前記オーバーラップ部は、前記編布の一端と他の一端を接着する接着成分を含んだ接着領域を有することを特徴としている。
複数の前記接着領域を有してもよく、
各接着領域は、ベルト幅方向に不連続に配置されてもよい。
複数の前記接着領域を有してもよく、
複数の前記非接着領域を有してもよく、
前記複数の接着領域と前記複数の非接着領域とが市松模様状に配置されてもよい。
前記接着領域が波状又は稲妻状であってもよい。
前記接着領域の総面積は、前記オーバーラップ部の面積の10〜50%であってもよい。
前記編布は、イソシアネートが含浸されていてもよい。
前記接着領域で、前記編布の一端と他の一端は前記イソシアネートを除く接着成分により接着されていてもよい。
前記接着成分は、熱可塑性エラストマーを含んでいてもよい。
前記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリウレタンであってもよい。
前記熱可塑性エラストマーは、流動開始点が100℃以上、かつ160℃以下であってもよい。
なお、流動開始点は、JIS K7210−1(2014)に記載の高化式フローテスタ(押出形プラストメータ)を用いて測定できる。内径1mmおよび長さ10mmの孔を有するダイを取り付けたシリンダーに約2gの熱可塑性エラストマーを充填し、294Nの荷重を負荷する。初期温度100℃から6℃/分の速度で昇温し、熱可塑性エラストマーがダイから流出し始める温度を流動開始点とする。
前記オーバーラップ部のベルト周方向における長さは、2mm以上、かつ10mm以下であってもよい。
ゴム組成物を溶媒に溶解したゴム糊を、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側の少なくともいずれか一方に、塗布またはスプレーする工程を含んでもよい。
50〜150μmの厚みを有するゴム組成物のシートを、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側との間に配置する工程を含んでもよい。
溶融した熱可塑性エラストマーを、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側との間に配置する工程を含んでもよい。
図2に示すように、Vリブドベルト1は、外周側のベルト背面を形成する伸張層3と、伸張層3の内周側に設けられた圧縮層4と、伸張層3と圧縮層4との間に埋設されたベルト周方向に延びる心線5とを備え、圧縮層4にベルト周方向に延伸する複数のV字状のリブ部2が形成され、摩擦伝動面となるリブ部2の表面が、一端と他の一端を重ねて接着させたオーバーラップ部62(図3参照)を有する編布6で被覆されている(詳細は後述)。伸張層3と圧縮層4は、後述するように、いずれもゴム組成物で形成されている。なお、必要に応じて、伸張層3と圧縮層4の間に接着層を設けてもよい。この接着層は、心線5の伸張層3及び圧縮層4との接着性を向上させる目的で設けられるが、必須のものではない。接着層の形態としては、接着層に心線5全体を埋設する形態でもよく、接着層と伸張層3との間又は接着層と圧縮層4との間に心線5を埋設する形態でもよい。
圧縮層4を形成するゴム組成物のゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴム、例えば、ジエン系ゴム(天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマーなど)、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。
伸張層3は、圧縮層4と同様のゴム組成物(エチレン−α−オレフィンエラストマー等のゴム成分を含むゴム組成物)で形成してもよく、帆布等の布帛(補強布)で形成してもよい。補強布としては、織布、広角度帆布、編布、不織布などの布材が挙げられる。これらのうち、平織、綾織、朱子織などの形態で製織した織布や、経糸と緯糸との交差角が90°〜130°程度の広角度帆布や編布が好ましい。補強布を構成する繊維としては、前記短繊維と同様の繊維を利用できる。補強布は、RFL液で処理(浸漬処理など)した後、コーティング処理などを施してゴム付帆布としてもよい。
心線5としては特に限定されず、ポリエステル繊維(ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート系繊維、ポリエチレンナフタレート繊維など)、脂肪族ポリアミド(ナイロン)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)、芳香族ポリアミド(アラミド)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)、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2種以上を組み合わせて使用することができる。また、これらの繊維は、後述する可撓性ジャケット51の膨張率に応じて適宜選択される。例えば、可撓性ジャケット51の膨張率が2%を超えるような高伸張の場合は、弾性率の低いポリエステル繊維(特に低弾性ポリブチレンテレフタレート繊維)、ナイロン繊維(特に66ナイロン繊維、46ナイロン繊維)が好ましい。これは、アラミド繊維、PBO繊維などの弾性率が高い繊維では、可撓性ジャケット51が膨張しても繊維は十分に伸張することができず、Vリブドベルト1に埋設される心線5のピッチラインが安定しなかったり、適正なリブ部2の形状が形成されなかったりするためである。このため、弾性率の高い繊維を使用するには、可撓性ジャケット51の膨張率を低く設定(例えば1%程度)するのが好ましい。
編布6は、緯編であっても経編であってもよい。緯編は伸縮性に優れるので、編布6が緯編である場合にはリブ部2で凹凸が形成された摩擦伝動面に編布6をより容易に添わせることができる。緯編で単層に編成されたものとしては、平編(天竺編)、ゴム編、タック編、パール編などが挙げられ、多層に編成されたものとしては、スムース編、インターロック編、ダブルリブ編、シングルピケ編、ポンチローマ編、ミラノリブ編、ダブルジャージ編、鹿の子編(表鹿の子、裏鹿の子、両面鹿の子)などが挙げられる。経編で単層に編成されたものとしては、シングルデンビー、シングルコードなどが挙げられ、多層に編成されたものとしては、ハーフトリコット、ダブルデンビー、ダブルアトラス、ダブルコード、ダブルトリコットなどが挙げられる。
詳細は後述するVリブドベルト1の製造方法の項目で説明するが、本実施形態のVリブドベルト1で使用される編布6は、長尺の編布6に接着処理を施し、接着処理を施した編布6の一端と他の一端が重なり合うようにオーバーラップさせ(図4及び図5参照)、編布6の一端の上面側と他の一端の下面側とを接着して筒状の編布6を作製した後、未加硫の伸張層用シート3S及び未加硫の圧縮層用シート4Sに巻き付けられ、加硫処理されることにより、Vリブドベルト1の摩擦伝動面となるリブ部2の表面を被覆している。なお、編布6は複数の編布の一端と他の一端を接着することで構成されてもよく、一つの編布の両端を接着することで構成されてもよい。
例えば、図6の(a)に示すオーバーラップ部62は、ベルト幅方向に所定間隔で配置された、4つの円形状(ドット状)の接着領域63と、オーバーラップ部62において4つの接着領域63以外の非接着領域64とを有し、4つの接着領域63の接着成分により編布6の一端の上面側と他の一端の下面側とが接着されている。なお、円形状の接着領域63の数は、4個に限らず、4個よりも少なくてもよく、4個よりも多くてもよい。また、接着領域63は、円形状に限らず、四角形状でも三角形状でも楕円形状でもよい。
Vリブドベルト1の圧縮層4の表面を被覆する編布6が、オーバーラップ部62を有しない突き合わせにより接合されている場合、編布6の接合部分の強度を十分に高めることが難しく、接合部分に割れが発生して、編布6が圧縮層4の表面から剥離しやすくなる。また、編布6がオーバーラップ部62を有する場合であっても、接着領域63がないと、編布6が含有する接着成分だけでは、編布6の接合部分の強度が十分ではなく、同じく編布6が圧縮層4の表面から剥離しやすい。そこで、オーバーラップ部62において、編布6の一端の上面側と他の一端の下面側とを接着する接着領域63を設けることにより、接合部分を補強し、編布6が圧縮層4の表面から剥離し難くすることができる。
接着領域63の接着成分としては、主にゴム成分や熱可塑性エラストマーなどを使用できる。
以下では、Vリブドベルト1の製造方法を説明する。まず、長尺の編布6に接着処理を施す。そして、接着処理を施した編布6の端と端とが重なり合うようにオーバーラップさせ(図5参照:オーバーラップ部62)、編布6の一端の上面側と他の一端の下面側とを接着領域63を介して接着する工程(接着工程)を経て、筒状の編布6を作製する。
上記実施形態では、摩擦伝動ベルトの例としてVリブドベルト1について説明したが、本発明内容は、摩擦伝動ベルトであれば、平ベルトやVベルトなどでも採用することができる。
パラフィン系オイル:出光興産(株)製、「ダイアナプロセスオイル」
老化防止剤:精工化学(株)製、「ノンフレックスOD3」
有機過酸化物:化薬アクゾ(株)製、「パーカドックス14RP」
圧縮層用ゴム組成物硬度:87度
接着領域の接着成分用熱可塑性樹脂には、日本ミラクトラン(株)製「E780MSTJ」、エステル系熱可塑性ポリウレタン、硬度80度、流動開始温度120℃ を使用した。
心線には、 1100dtex/1×4構成のアラミドコードを使用し、RFL処理及びゴム糊によるオーバーコート処理を実施した。
編布には、吸水性繊維としての綿紡績糸(40番手、1本)と、第2の繊維としてのPTT/PETコンジュゲート複合糸(繊度84dtex)とを編成し、編組織が緯編(鹿の子、2層)の編布(繊維部材)を使用した。そして、熱反応型イソシアネート(第一工業製薬(株)製「エラストロンBN−27」、解離温度180℃、固形分濃度30質量%)を固形分濃度が5質量%となるように水で希釈した浸漬液に、上記の編布を10秒間浸漬した後、100℃で5分間乾燥し、熱反応型イソシアネートが含浸した編布(繊維部材)を調製した。
以下に実施例1〜8及び比較例1〜2に係る接着領域形状で接着したオーバーラップ部を有するVリブドベルトの構成について、図12及び図13を参照して説明する。
オーバーラップ長さLを8mmとし、オーバーラップ部を接着領域で補強した。接着領域に使用したゴム組成物としては、表1の接着成分用ゴム組成物を厚み80μmに薄く成形したテープ状のゴム組成物から、直径2mmの円形に打ち抜いたゴム組成物をオーバーラップ部に均一に分散させて並べた。接着領域の占める面積(円形のゴム組成物を並べた箇所の総面積)とオーバーラップ部のうち接着領域を除いた領域である非接着領域の占める面積の割合は、それぞれ25%と75%であった。その後、オーバーラップ部をローラーで圧着して、オーバーラップ部で接着した接合部分を有する編布を形成した。そして、上記実施形態に示す製造方法で3PK1200(リブ形状:K形、リブ数3、周長1200mm)の実施例1に係るVリブドベルトを得た(図6の(b)の接着領域形状に相当)。
実施例2に係るVリブドベルトは、オーバーラップ長さLを4mmとし、接着領域の占める面積と非接着領域の占める面積の割合をそれぞれ15%と85%とした以外は実施例1と同様である(図6の(a)の接着領域形状に相当)。
実施例3に係るVリブドベルトは、オーバーラップ長さLを8mmとし、オーバーラップ部に8mm幅のテープ状のゴム組成物を配置することで、オーバーラップ部全体に接着領域となるゴム組成物を配した以外は実施例1と同様である(図8の(a)の接着領域形状に相当)。
実施例4では、接着領域の接着成分として、実施例1で使用したゴム組成物の替わりに、熱可塑性ポリウレタン(TPU)をディスペンサーで溶融させながら編布に直径2mmの円形ドット状に付着させた以外は実施例1と同様にして、熱可塑性ポリウレタンで補強された接着領域25%(非接着領域75%)を有するVリブドベルトを得た(図6の(b)の接着領域形状に相当)。
実施例5に係るVリブドベルトは、オーバーラップ長さLを4mmとし、接着領域に使用する接着成分を熱可塑性ポリウレタンにした以外は実施例2と同様である(図6の(a)の接着領域形状に相当)。
実施例6に係るVリブドベルトは、オーバーラップ長さLを8mmとし、接着領域の接着成分に熱可塑性ポリウレタンを使用し、この熱可塑性ポリウレタンを波線状(線の幅約2mm)に付着させた。この場合の接着領域の面積は約40%(非接着領域の面積は約60%)であった(図7の(b)の接着領域形状に相当)。
実施例7では、接着領域の接着成分として、実施例1で使用した接着成分用ゴム組成物に、0.1質量%のCNF(日本製紙(株)製「サンローズSLD−F1」、カルボキシメチル化CNF(粉末状)、純度99%以上)をホモジナイザー法により分散させたゴム組成物を使用した以外は実施例1と同様にして、CNFを分散させたゴム組成物で補強された接着領域25%(非接着領域75%)を有するVリブドベルトを得た(図6の(b)の接着領域形状に相当)。
実施例8では、接着領域の接着成分として、実施例4で使用した熱可塑性ポリウレタンに、0.1質量%のCNF(日本製紙(株)製「サンローズSLD−F1」、カルボキシメチル化CNF(粉末状)、純度99%以上)をホモジナイザー法により分散させた熱可塑性ポリウレタンを使用した以外は実施例4と同様にして、CNFを分散させた熱可塑性ポリウレタンで補強された接着領域25%(非接着領域75%)を有するVリブドベルトを得た(図6の(b)の接着領域形状に相当)。
比較例1に係るVリブドベルトは、編布の端と端とが重なり合わないように突き合わせて、超音波溶着で編布の一端と他の一端を接合したベルトであり、オーバーラップ部も接着領域も存在しない構成である(図13参照)。
比較例2に係るVリブドベルトは、オーバーラップ長さLが8mmのオーバーラップ部を有するものの、接着領域が存在しない構成(非接着領域が100%)である(図13参照)。
耐久試験は、それぞれ直径50mmの、駆動プーリ(Dr.)、アイドラプーリ(Id)、従動プーリ(Dn)、テンションプーリ(Ten)を、図11に示したレイアウトで配した多軸走行試験機を用いて行った。具体的には、多軸走行試験機の各プーリに3PK1200(リブ形状:K形、リブ数3、周長1200mm)の各Vリブドベルトを掛架し、駆動プーリの回転数を5600rpm、従動プーリ及びアイドラプーリは無負荷とし、ベルト張力は294N/3リブとして走行させた。試験温度(雰囲気温度)は100℃とし、200時間を上限として編布の剥離やリブゴムのクラックの発生の有無を確認した。耐久試験の結果を図12及び図13に示す。
従来の超音波溶着で編布の一端と他の一端を接合した比較例1は、接合部分の編布の伸縮性が低下して応力が集中するためか、接合部分においてリブゴムにクラックが発生し、72時間で寿命となった。また、オーバーラップ部に接着領域が存在しない比較例2では、15時間という短時間で編布がリブ表面から剥離する不具合が発生した。
2 リブ部
3 伸張層
4 圧縮層
5 心線
6 編布
62 オーバーラップ部
63 接着領域
64 非接着領域
10 成形体
21 駆動プーリ
22 従動プーリ
23 V字状溝
51 可撓性ジャケット
52 内型
53 外型
53a リブ型
L オーバーラップ長さ
Claims (15)
- 圧縮層および編布を有する摩擦伝動ベルトであって、
圧縮層表面は、前記編布で被覆されており、
前記編布は、前記編布の一端と他の一端が重なったオーバーラップ部を有し、
前記オーバーラップ部は、前記編布の一端と他の一端を接着する接着成分を含んだ接着領域、及び、前記編布の一端と他の一端が接着されていない非接着領域を有する、摩擦伝動ベルト。 - 複数の前記接着領域を有し、
各接着領域は、ベルト幅方向に不連続に配置されている、請求項1に記載の摩擦伝動ベルト。 - 複数の前記接着領域を有し、
複数の前記非接着領域を有し、
前記複数の接着領域と前記複数の非接着領域とが市松模様状に配置されている、請求項1に記載の摩擦伝動ベルト。 - 前記接着領域が波状又は稲妻状である、請求項1に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記接着領域の総面積は、前記オーバーラップ部の面積の10〜50%である、請求項1〜4の何れか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記編布は、イソシアネートが含浸されている、請求項1〜5の何れか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記接着領域において、前記編布の一端と他の一端はイソシアネートを除く接着成分により接着されている、請求項1〜6の何れか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記接着成分は、熱可塑性エラストマーを含む、請求項7に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリウレタンである、請求項8に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記熱可塑性エラストマーは、流動開始点が100℃以上、かつ160℃以下である、請求項8または9に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記接着成分は、セルロースナノファイバーを含む、請求項1〜10の何れか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 前記オーバーラップ部のベルト周方向における長さは、2mm以上、かつ10mm以下である、請求項1〜11の何れか一項に記載の摩擦伝動ベルト。
- 圧縮層表面が、編布で被覆され、当該編布は、前記編布の一端と他の一端を接着する接着成分を含んだ接着領域、及び、前記編布の一端と他の一端が接着されていない非接着領域を備えたオーバーラップ部を有する、摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
ゴム組成物を溶媒に溶解したゴム糊を、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側の少なくともいずれか一方の前記接着領域に、塗布またはスプレーする工程を含む、摩擦伝動ベルトの製造方法。 - 圧縮層表面が、一端と他の一端が重なったオーバーラップ部を有する編布で被覆された、摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
50〜150μmの厚みを有するゴム組成物のシートを、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側との間に配置する工程を含む、摩擦伝動ベルトの製造方法。 - 圧縮層表面が、編布で被覆され、当該編布は、前記編布の一端と他の一端を接着する接着成分を含んだ接着領域、及び、前記編布の一端と他の一端が接着されていない非接着領域を備えたオーバーラップ部を有する、摩擦伝動ベルトの製造方法であって、
溶融した熱可塑性エラストマーを、前記編布の一端の上側と前記編布の他の一端の下側との間の前記接着領域に配置する工程を含む、摩擦伝動ベルトの製造方法。
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