JP6693673B2

JP6693673B2 - 繊維機械用ベルト

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Publication number: JP6693673B2
Application number: JP2015165839A
Authority: JP
Inventors: 直道中井; 利光東
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: CN107923080B; JP2017043854A; TW201723248A; US10557218B2; EP3342906B1; HK1252104A1; US20180245247A1; CN107923080A; KR20180042304A; KR102567232B1; EP3342906A4; TWI741999B; WO2017033907A1; EP3342906A1

Description

本発明は、繊維機械用ベルトに関する。

繊維機械において用いられるベルトは、通常、表面にゴム層を有している（例えば、特許文献１参照）。こうしたベルトにおける表面のゴム層は、ベルトの耐摩擦性や耐屈曲性を担っている。

繊維機械としての合撚機においては、一対のベルトを交差するように配設して、それぞれプーリにより互いに交差走行させ、一対のベルトが、互いに対向する面によって糸をニップしてツイステッドヤーンが製造される。一方、繊維機械としてのカバリング機においては、紡糸ボビンを支持した中空スピンドルを高速で回転させ、この中空スピンドルを通過して走行する芯糸に、紡糸ボビンから供給されるカバー糸を巻付けてカバードヤーンが製造される。カバリング機においては、中空スピンドルに接触して配置されたベルトによって、中空スピンドルの高速回転が達成されている。

特開２００７−３１４８９５号公報

繊維機械の運転中には、比較的高い音域の走行音がプーリとの接触部分から発生することがある。現在、６０００〜８０００Ｈｚの周波数が走行音の中に確認されている。音圧レベルが過剰に高くない場合であっても、６０００〜８０００Ｈｚの周波数は一般に不快に感じる範囲であるとされている。良好な作業環境を維持するために、繊維機械の運転中における不快な走行音は低減することが求められる。

そこで本発明は、ベルト走行中に発生する走行音を低減できる繊維機械用ベルトを提供することを目的とする。

本発明に係る繊維機械用ベルトは、芯体帆布を備えた繊維機械用ベルトであって、前記芯体帆布は、経糸が複数の緯糸と交差し、前記経糸と前記緯糸が交差する組織点の集合体がベルトの長手方向の一方へ規則的にずれて斜文線が形成される綾織組織を基本とする織物で構成され、前記斜文線は、前記集合体の一部が所定の間隔で前記一方と反対の他方へずれて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、斜文線は、集合体の一部が所定の間隔でベルトの長手方向の一方と反対の他方へずれて形成されている。これにより、芯体帆布は、ベルトの幅方向における表面の起伏が抑制されているので、経年使用を経ても、ベルト表面の性状に与える影響を抑制することができる。したがって繊維機械用ベルトは、走行中に発生する走行音を低減することができる。

本実施形態に係る繊維機械用ベルトの断面図である。本実施形態に係る芯体帆布の綾織組織の最小単位を示す模式図であり、図２Ａは表面、図２Ｂは裏面である。本実施形態に係る芯体帆布の表面性状を測定した結果を示す図であり、図３Ａは拡大画像、図３Ｂは３次元イメージ像、図３Ｃは高低差を測定した結果を示す。従来の芯体帆布の織組織の最小単位を示す模式図である。従来の芯体帆布の表面性状を測定した結果を示す図であり、図５Ａは拡大画像、図５Ｂは３次元イメージ像、図５Ｃは高低差を測定した結果を示す。ベルト走行音を測定する試験機を説明する模式図である。ベルト走行音を測定した結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

１．全体構成
図１に示す繊維機械用ベルト１０は、芯体帆布１２と、芯体帆布１２の両面にそれぞれ設けられた第１の樹脂層１４ａ、第２の樹脂層１４ｂと、第１の樹脂層１４ａの表面に設けられたプーリ側層１６と、第２の樹脂層１４ｂの表面に設けられたスピンドル側層１８とを備える。

＜芯体帆布＞
芯体帆布１２の材質は、ポリエステル繊維およびナイロン繊維等から選択することができる。ポリエステル繊維としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、およびポリブチレンテレフタレート繊維等が挙げられ、ナイロン繊維としては、例えばナイロン６繊維、およびナイロン６６繊維等が挙げられる。特に、ＰＥＴ繊維が芯体帆布１２の材質として好ましい。芯体帆布１２の厚さは特に限定されないが、通常、０．４〜１．２ｍｍ程度であるのが好ましく、０．４５〜０．８ｍｍ程度であるのがより好ましい。

芯体帆布１２は、表面及び裏面が従来に比べ、より平坦である点が特徴である。芯体帆布１２の構成を、図２を参照して詳細に説明する。図２に芯体帆布１２の綾織組織の最小単位１１を示す。最小単位１１は、縦４個、横８個のマスで構成されている。各マスは、経糸と緯糸が交差する組織点であり、縦列が経糸を、横列が緯糸を示す。黒色で塗りつぶされたマスは、経糸が緯糸の上を通って交差する第１組織点１３である。塗りつぶされていないマスは、経糸が緯糸の下を通って交差する第２組織点１５である。

本図に示す綾織組織の最小単位１１は、縦方向がベルトの長手方向Ｌであり、横方向がベルトの幅方向Ｗである。図２Ｂに示す綾織組織の最小単位１１の裏面は、表面（図２Ａ）を左右方向に裏返した状態を示している。裏面は、表面に対し第１組織点１３と第２組織点１５が逆に表れることになる。また芯体帆布１２は、綾織組織が両面で同じではない。すなわち芯体帆布１２は、表面（図２Ａ）と裏面（図２Ｂ）において同一の最小単位１１が表れない。

芯体帆布１２は、経糸がより多くの緯糸と交差し、経糸と緯糸が交差する組織点としての第１組織点１３の集合体１９がベルトの長手方向Ｌの一方へ規則的にずれて斜文線１７が形成される綾織組織を基本とする織物である。本実施形態の場合、経糸と緯糸の浮きの数、すなわち第１組織点１３の数と、第２組織点１５の数は同じで２個である。一つの縦列に着目すると、経糸は、２本の緯糸の上を通過した後、２本の緯糸の下を通過することを繰り返している。これにより一つの縦列において、２個の第１組織点１３と、２個の第２組織点が繰り返し表れる。ここで集合体１９は、２個の第１組織点１３で形成される。

斜文線１７は、集合体１９がベルトの長手方向Ｌの一方へ規則的にずれていると共に、集合体１９の一部が所定の間隔でベルトの長手方向Ｌの一方と反対の他方へずれて形成されている。各集合体１９は、隣同士の縦列において一部の第１の組織点１３同士が繋がり、全体として連続している。

本実施形態の場合、集合体１９が右隣の縦列に行くにしたがってマス一つ分ずつ縦方向下にずれている。例えば、左から２番目の縦列における集合体１９に対し、右隣の縦列（左から３番目の縦列）における集合体１９は、マス一つ分だけ縦方向下にずれていることにより、上側の第１組織点１３において２番目の縦列における集合体１９と繋がっている。同様に、左から４番目の縦列における集合体１９は、左から３番目の縦列における集合体１９に対し、マス一つ分だけ縦方向下にずれている。

さらに、左から５番目の縦列においては、集合体１９が縦方向上にマス一つ分ずれている。これにより、左から縦５番目の縦列における集合体１９は、下側の第１組織点１３において左から縦４番目の縦列における集合体１９と繋がっている。次いで左から６番目の縦列における集合体１９は、左から縦５番目の縦列における集合体１９に対し、マス一つ分だけ縦方向下にずれている。このように芯体帆布１２は、所定間隔（本図の場合、中４列）ごとに集合体１９の一部が縦方向上にマス一つ分ずれている。これにより斜文線１７は、ベルトの長手方向Ｌの一方へ規則的にずれている集合体１９のみで形成した場合に比べ、ベルトの幅方向Ｗに対し、ゆるやかな傾斜となっている。

集合体１９で形成される斜文線１７は、経糸と緯糸の数が等しく、密度が同じ場合、ベルトの長手方向Ｌとのなす角度が４５°より大きい。

上記のように芯体帆布１２は、経糸が複数の緯糸と交差する綾織組織を基本とする織物で構成されていることにより、ベルト長手方向の引張強度を向上することができる。また芯体帆布１２は、集合体１９が最少の組織点で形成されている。すなわち芯体帆布１２は、２個の第１組織点１３と２個の第２組織点１５が縦方向に繰り返し表れるように織られているため、経糸の起伏を抑制し、表面及び裏面をより平坦化することができる。

芯体帆布１２は、斜文線１７がベルトの幅方向Ｗに対しゆるやかな傾斜となっていることにより、ベルトの幅方向と交差する斜文線１７の数が低減するので、ベルトの幅方向において表面の起伏を抑制することができる。

芯体帆布１２は、綾織組織の最小単位において、第１組織点１３の数と、第２組織点１５の数が同じであることにより、より均一な表面を得ることができる。

芯体帆布１２は、前記第１組織点１３における経糸と、第１組織点１３に隣接する第２組織点における緯糸の高さの差、より具体的には、本図中、Ｐ１と、Ｐ２の高低差が８０μｍ以下であるのが好ましい。このような芯体帆布１２は、上記のような綾織組織とすると共に、太さが1000〜1700デシテックスの経糸と、太さが1000〜1700デシテックスの緯糸とを用い、密度をタテ：170〜200、ヨコ：40〜60とすることで得ることができる。この場合、経糸は撚度を80〜170／ｍ、緯糸は無撚とするのが好ましい。

＜第１、第２の樹脂層＞
第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂは、熱可塑性エラストマーを用いて形成され、繊維機械用ベルト１０に接着性および柔軟性を付与する。熱可塑性エラストマーとしては、例えば熱可塑性ポリウレタン（Thermoplastic Polyurethane：TPU)エラストマー、ポリエステルエラストマー等が挙げられる。なかでも、柔軟性および屈曲性がより優れていることから、ＴＰＵエラストマーが好ましい。第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂそれぞれの厚さは特に限定されず、通常、０．２〜０．８５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜０．８５ｍｍ程度であるのがより好ましい。

＜プーリ側層＞
第１の樹脂層１４ａ表面のプーリ側層１６は、繊維機械においてプーリに接触して摩擦に供される。このプーリ側層１６は、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム、およびウレタンゴム等から選択されるゴム材料を用いて作製することができる。これらのゴム材料は、単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。簡便な手法で芯体帆布１２に固着でき、良好な接着が得られることから、ゴム材料としてはＮＢＲが好ましい。プーリ側層１６の厚さは、特に限定されず、通常、０．１５〜０．４５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜０．３ｍｍ程度であるのがより好ましい。

また、プーリ側層１６の硬度（ＪＩＳ−Ａ）は、６０〜８３°以下であることが好ましく、７０°以下であることがより好ましい。プーリ側層１６の硬度は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して求めることができる。

＜スピンドル側層＞
第２の樹脂層１４ｂ上のスピンドル側層１８は、繊維機械においてスピンドルに接触してスピンドルを回転させる。このスピンドル側層１８は、プーリ側層１６と同様の材料で形成することができる。スピンドル側層１８の厚さは、特に限定されず、通常、０．１５〜０．４５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜０．３ｍｍ程度であるのがより好ましい。

２．製造方法
繊維機械用ベルト１０は、芯体帆布１２と第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂ、第１の樹脂層１４ａとプーリ側層１６、第２の樹脂層１４ｂとスピンドル側層１８とが固着して剥離しないような方法であれば、任意の方法により製造することができる。

まず、帯状に成形した芯体帆布１２の両面に、コーティングまたはディッピングにより接着剤を塗布する。接着剤としては、例えばポリウレタン系接着剤を用いることができる。接着剤が塗布された芯体帆布１２の両面には、第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂを押出ラミネーションによりラミネートする。

プーリ側層１６は、カレンダー加工等により、所定のゴム材料を所定の帆布上に塗布してシート状のゴム材料を作製し、得られたシート状のゴム材料を第１の樹脂層１４ａの表面に転写して配置することができる。本実施形態においては、プーリ側層１６の作製に用いられる帆布は平織構造であり、この帆布のピッチは０．７ｍｍ未満に規定される。

スピンドル側層１８は、プーリ側層１６と同様の手法により帆布上にシート状のゴム材料を作製し、得られたシート状のゴム材料を第２の樹脂層１４ｂの表面に転写して配置することができる。スピンドル側層１８を作製する場合には、用いられる帆布は特に限定されず、任意の帆布を用いることができる。

プーリ側層１６およびスピンドル側層１８の転写にあたっては、シート状のゴム材料を第１の樹脂層１４ａ、第２の樹脂層１４ｂの各表面に配置して、最表面に帆布を有する積層体を得る。この積層体に対して加熱加圧条件下で圧搾加硫を行って、所定の厚さに加工する。圧搾加硫の後の厚さは、例えば２．０〜３．０ｍｍ程度とすることができる。圧搾加硫を行うことによって、第１の樹脂層１４ａの表面にはプーリ側層１６が加硫接着により固着され、第２の樹脂層１４ｂの表面には、スピンドル側層１８が加硫接着により固着される。

最表面の帆布を剥離して、芯体帆布１２と、芯体帆布１２の両面にそれぞれ設けられた第１の樹脂層１４ａおよび第２の樹脂層１４ｂと、第１の樹脂層１４ａの上に設けられたプーリ側層１６と、第２の樹脂層１４ｂの上に設けられたスピンドル側層１８とを備えた本実施形態の繊維機械用ベルト１０が得られる。

このようにして得られた繊維機械用ベルト１０は、適用される装置等に応じて所望の寸法とすることができる。例えば、幅は２０〜６０ｍｍ程度、長さは１０〜１６０ｍ程度とすることができる。本実施形態の繊維機械用ベルト１０は、両端部をフィンガー継手により継ぎ合せて無端状とすることができる。無端状としたベルト１０は、繊維機械における２つのプーリ間に、例えば１５〜３０Ｎ／ｍｍ程度の張力で掛け回して使用することができる。

３．作用及び効果
本実施形態に係る繊維機械用ベルト１０において、斜文線１７は、集合体１９がベルトの長手方向Ｌの一方へ規則的にずれていると共に、集合体１９の一部が所定の間隔でベルトの長手方向Ｌの一方と反対の他方へずれて形成されていることにより、ベルトの幅方向における表面の起伏が抑制されている。これにより、ベルト走行中に発生する６０００〜８０００Ｈｚの周波数の音圧レベルを低減することができる。

芯体帆布１２は、２個の第１組織点１３と２個の第２組織点１５が縦方向に繰り返し表れるように織られているため、ベルト長手方向の引張強度を向上すると共に、浮きの数が２個であるため表面及び裏面の起伏を抑制してより平坦化することができる。したがって、芯体帆布１２は、芯体帆布１２上に形成される第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂ、プーリ側層１６及びスピンドル側層１８の厚さが薄くても、また経年使用によって第１の樹脂層１４ａ及び第２の樹脂層１４ｂ、プーリ側層１６及びスピンドル側層１８の厚さが薄くなっても、ベルト表面の性状に与える影響を抑制することができる。したがって繊維機械用ベルト１０は、使用時間が経過しても、走行音が低減された状態を維持することができる。

実際に本発明に係る繊維機械用ベルトを作製し、評価をした。まず、以下に示す仕様で芯体帆布を作製した。経糸は、ポリエステルフィラメント糸（1100/1（デシテックス／構成）、撚度：150±10/m S,Z）を用いた。緯糸は、ポリエステルフィラメント糸（1100/1（デシテックス／構成）、無撚）を用いた。この経糸及び緯糸を用いて、幅：1100(mm)、長さ：210(m)、密度：経糸が188本/50mm、緯糸が49本/50mmの、本発明に係る綾織組織を有する帯状の芯体帆布を得た。

この芯体帆布の表面性状を測定した結果を図３に示す。測定は、デジタル顕微鏡（株式会社キーエンス製、型番：VHX-5000）を用いた。図３Ａは拡大画像、図３Ｂは３次元イメージ像、図３Ｃは高低差を測定した結果を示す。図３Ｃにおいて、横軸は測定長さ（μｍ）、縦軸は高低差（μｍ）を示す。図３Ａにおいて経糸と緯糸が交差している第１組織点１３が表れている。測定結果より、第１組織点１３における経糸の表面Ｐ１と、前記第１組織点１３に隣接する第２組織点１５における緯糸の表面Ｐ２の高低差が78.841μｍであることが確認できた。この場合、第２組織点１５において緯糸の表面Ｐ２は、前記第１組織点１３の外縁に位置する場所が最も高さが低かった。

比較として、経糸の撚度を150±10/m S,Zとし、図４に示す綾織組織を最小単位５１の組織とした以外は本発明に係る芯体帆布と同様とし、従来の芯体帆布を作製した。従来の芯体帆布について、表面性状を測定した結果を図５に示す。図５Ａは拡大画像、図５Ｂは３次元イメージ像、図５Ｃは高低差を測定した結果を示す。測定結果より、従来の芯体帆布では、第１組織点１３における経糸の表面Ｐ１と、前記第１組織点１３に隣接する第２組織点１５における緯糸の表面Ｐ２の高低差が237.836μｍであった。この場合、第２組織点において緯糸の表面Ｐ２は、前記第１組織点１３に対向する他の第１組織点の外縁に位置する場所が最も高さが低かった。

このことから、本発明に係る芯体帆布は、従来の芯体帆布に比べ、表面の起伏が抑制され、平坦化されていることが確認できた。

次いで帯状に成形した芯体帆布の両面にコーティングによりポリウレタン系接着剤を塗布した。接着剤が塗布された芯体帆布の両面にＴＰＵエラストマーを押出ラミネーションによりラミネートして、第１，第２の樹脂層を０．８ｍｍの厚さで作製した。

ゴム材料としてのＮＢＲを、カレンダー加工により０．２５ｍｍの厚さで帆布（旭化成せんい株式会社製、型番：４０ｄタフタ）に塗布して、プーリ側層の原料となる、帆布に支持されたシート状のゴム材料を得た。用いた帆布のピッチは０．２２ｍｍである。同様の手法により、スピンドル側層の原料となるシート状のゴム材料を得た。

芯体帆布の表面に、形成された第１の樹脂層の上にプーリ側層の原料を配置し、第２の樹脂層の上にはスピンドル側層の原料を配置して、最表面に帆布を有する積層体を得た。この積層体に対して常法により圧搾加硫を行った後、両表面から帆布を剥離して、厚さ２．６ｍｍの実施例に係る繊維機械用ベルトが得られた。同様に、従来の芯体帆布を用いて、比較例に係る繊維機械用ベルトを得た。

＜ベルトの走行音測定＞
実施例および比較例の各繊維機械用ベルトは、両端部を熱融着により接合してフィンガー継手を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトを、図６に示す試験機（社内ミニタンゼンシャルデモ機）３０で走行させて、走行音を測定した。

試験にあたっては、図示するように、作製した無端ベルト５１を、駆動プーリ３２と従動プーリ３４との間に掛け回した。この際の無端ベルト５１の張力は、９Ｎ／ｍｍである。駆動プーリ３２と従動プーリ３４との間には、複数のバックアッププーリ３６およびスピンドル３８が配置されている。駆動プーリ３２、従動プーリ３４の直径は１２０ｍｍ、バックアッププーリ３６の直径は４０ｍｍ、スピンドル３８の直径は２０ｍｍとした。無端ベルト５１においては、プーリ側層１６の表面がバックアッププーリ３６等のプーリに接し、スピンドル側層１８の表面がスピンドル３８に接している。無端ベルト５１を走行させた際には、無端ベルト５１のプーリ側層１６の表面は、バックアッププーリ３６に押圧されることとなる。

図中の矢印方向に駆動プーリ３２を回転させることにより、２．５ｍ／ｓのベルト速度で無端ベルト５１を走行させて、この際に発生する走行音を測定した。走行音は、騒音計４０（リオン株式会社製、型番：ＮＡ−６０）により測定し、図示しない１／３オクターブバンドフィルタ（リオン株式会社製、型番：ＮＸ−０２Ａ）により周波数分析を行った。無端ベルト３１と騒音計４０との距離ｄは１５０ｍｍとした。

実施例および比較例の各無端ベルトについて、走行音を測定した結果を図７に示す。図７は、横軸が周波数［Ｈｚ］、縦軸が音圧［ｄＢ］を示す。また実施例および比較例の各無端ベルトについて、６３００Ｈｚの周波数の音圧（ｄＢ）を表１に示す。

上記表１に示すように、実施例の無端ベルトは、約１００００時間走行後において、６３００Ｈｚの周波数の音圧が比較例に比べ低い。６０００〜８０００Ｈｚの周波数は、一般的に不快に感じる範囲であることから、実施例の無端ベルトは、不快に感じる周波数の音圧レベルが１００００時間走行後でも低減されていることがわかる。

実施例の無端ベルトは、比較例に比べ芯体帆布が平坦であり、経糸と第１組織点の外縁における緯糸との高低差が78.841μｍである。このことから、実施例に係る無端ベルトは、表面の樹脂層、プーリ側層やスピンドル側層が薄くなった場合でも、芯体帆布がベルト表面の性状に与える影響が少ないので、１００００時間走行後の６３００Ｈｚの周波数の音圧レベルを、比較例に比べ低下させることができる。

これに対し比較例に係る無端ベルトは、経糸と、第１組織点の外縁における緯糸との高低差が237.836μｍであったため、表面の樹脂層、プーリ側層やスピンドル側層が薄くなった場合、芯体帆布がベルト表面の性状に与える影響が大きく、このため１００００時間走行後の６３００Ｈｚの周波数の音圧レベルが上昇した。

４．変形例
本発明は、ここに記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

本実施形態の繊維機械用ベルト１０を無端状にするにあたっては、ベルトの両端部をテーパー状に加工し、テーパー面同士を接着剤によって接着して、スカイバー継手により継ぎ合せてもよい。接着剤としては、例えばウレタン系接着剤を用いることができる。

また上記実施形態では斜文線をベルトの幅方向に対し右下がりに形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、斜文線をベルトの幅方向に対し右上がりに形成してもよい。

１０繊維機械用ベルト
１２芯体帆布
１３第１組織点
１４ａ第１の樹脂層
１４ｂ第２の樹脂層
１５第２組織点
１６プーリ側層
１６ａ（プーリ側層）表面
１７斜文線
１８スピンドル側層
１９集合体

Claims

芯体帆布を備えた繊維機械用ベルトであって、
前記芯体帆布は、経糸が複数の緯糸と交差し、前記経糸と前記緯糸が交差する組織点の集合体がベルトの長手方向の一方へ規則的にずれて斜文線が形成される２／２綾織組織を基本とする織物で構成され、
前記斜文線は、前記集合体の一部が４本の縦列ごとに１本の縦列という間隔で前記一方と反対の他方へ１組織点分ずれて形成されていることを特徴とする繊維機械用ベルト。
前記芯体帆布は、第１組織点における前記経糸と、前記第１組織点に隣接する第２組織点における前記緯糸との高さの差が８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の繊維機械用ベルト。