JP7446105B2 - 無端ベルト及び無端ベルトの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無端ベルト及び無端ベルトの製造方法に関するものである。
高速伝動ベルトとしての無端ベルトは、一般的に、心体層を備える帯状ベルトを用いる。無端ベルトは、帯状ベルトの両端を、接着剤や熱接着を用いて一体に接着した継手部を有する。帯状ベルトの両端は、互いに相補的な形状、例えば、フィンガー形状である。
無端ベルトの継手部は、心体層が切断された状態であるため、引張強度が低い。したがって、無端ベルトは、継手部を起点として破断しやすいという問題があった。
無端ベルトの継手部の引張強度を向上する解決策は、継手部をまたがって補強布を配置し、補強布と心体層を一体的に接合することである（例えば、特許文献１）。特許文献１には、帆布で形成された心体層と、熱可塑性樹脂を含む中間層と、表面帆布層とを積層したベルトが開示されている。補強布は、熱可塑性樹脂を塗布した織布を用いる。
特開２０１５－１０６５３号公報
上記特許文献１の無端ベルトの補強布において、織布と熱可塑性樹脂は互いに表面同士のみで接着しており、当該熱可塑性樹脂を介して心体層、中間層、及び表面帆布層のいずれか２層と接着している。補強布における織布と熱可塑性樹脂の接着力は十分とはいえず、織布が熱可塑性樹脂から剥離してしまう、という問題があった。補強布と熱可塑性樹脂が剥離した場合、上記継手部は十分な強度が得られない。
本発明は、継手部における強度をより向上することができる無端ベルト及び無端ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る無端ベルトは、心体層と、熱可塑性樹脂で形成され、前記心体層の一方の表面に設けられた第１中間層と、前記第１中間層の表面に設けられた第１表面層と、互いに相補的な形状を有する第１端部と第２端部が接合された継手部とを備え、前記第１端部と前記第２端部の間の前記第１中間層に埋設された補強シートを備え、前記補強シートは、厚み方向に貫通した空隙を有し、前記第１中間層は、前記補強シートの前記第１表面層側に配置される表面側中間部と、前記補強シートの前記心体層側に配置される心体側中間部と、前記空隙を通じて前記表面側中間部と前記心体側中間部とをつなぐ接続部とを有する。
本発明に係る無端ベルトの製造方法は、心体層と、熱可塑性樹脂で形成され、前記心体層の一方の表面に設けられた第１中間層と、前記第１中間層の表面に設けられた第１表面層とを備えた帯状ベルトの長手方向の第１端部及び第２端部における前記第１中間層に、それぞれ先端から長手方向に切り込みを入れ、前記第１中間層を、前記第１表面層に一体化された表面側中間部と、前記心体層に一体化された心体側中間部とに分離する工程と、前記第１端部と前記第２端部を、互いに相補的な形状に加工する工程と、突き合わせた状態の前記第１端部と前記第２端部にまたがるように、前記心体側中間部の表面に、厚み方向に貫通した空隙を有する補強シートを配置する工程と、前記第１表面層に一体化された前記表面側中間部及び前記第１表面層で前記補強シートを覆い、前記表面側中間部と前記心体側中間部が前記空隙を通じて一体となるように、前記第１端部と前記第２端部を接合する工程とを備える。
本発明によれば、第１中間層が、補強シートの空隙を通じて、一体であるので、補強シートとより強固に接合している。したがって無端ベルトは、継手部における強度をより向上することができる。
図１のａは本実施形態に係る無端ベルトの平面図、図１のｂは本実施形態に係る無端ベルトの図１のａに示す１ｂ－１ｂ断面図である。 本実施形態に係る無端ベルトの断面を模式的に示す部分拡大断面図である。 本実施形態に係る無端ベルトの製造方法を段階的に示す断面図であり、図３のｃは切り込みを入れる前、図３のｄは切り込みを入れた後である。 本実施形態に係る無端ベルトの製造方法を段階的に示す断面図であり、図４のｅは補強シートを設置した状態、図４のｆは分離部をかぶせた状態である。 本実施形態に係る無端ベルトの使用状態を示す模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態の詳細を説明する。
（全体構成）
図１に示す無端ベルト１０は、心体層１２、第１中間層１４、第２中間層１６、第１表面層１８、及び第２表面層２０を備える。無端ベルト１０の厚さは、通常０．５～１０．０ｍｍである。無端ベルト１０の幅は、通常１０～５０００ｍｍである。図１におけるｘ方向を「長手方向」、ｙ方向を「幅方向」、ｚ方向を「厚み方向」という。
心体層１２は、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維を縦糸、横糸の原料として用いた帆布で形成される。
第１中間層１４は心体層１２の一方の表面に、第２中間層１６は心体層１２の他方の表面に、それぞれ設けられている。第１中間層１４及び第２中間層１６は、熱可塑性樹脂で形成される。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、又はポリオレフィン系エラストマーである。
第１表面層１８は第１中間層１４の表面に、第２表面層２０は第２中間層１６の表面に、それぞれ設けられている。第１表面層１８及び第２表面層２０は、ゴム、樹脂、帆布、又は合成皮革で形成されている。ゴムは、例えば、ミラブルウレタン、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、又はクロロスルフォン化ポリエチレンである。樹脂は、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、又はポリオレフィン系エラストマーである。帆布は、例えば、ポリエステル繊維、又はナイロン繊維などの繊維を使用した帆布でもよい。第２表面層２０は、上記具体例の中から選択することができ、第１表面層１８と同じでもよいし、異なっていてもよい。
無端ベルト１０は、継手部１５を有する。継手部１５はフィンガー継手である。継手部１５は、接合された状態の第１端部２２と第２端部２４とを有する。第１端部２２は、帯状ベルト（図示しない）の長手方向の先端を含む。第２端部２４は、帯状ベルト（図示しない）の長手方向の基端を含む。無端ベルト１０は、第１端部２２と第２端部２４を接合して、無端状とされている。
第１端部２２及び第２端部２４は、互いに相補的な複数の凹部１９及び凸部２１をそれぞれ有する。凹部１９は、無端ベルト１０の長手方向の内側に凹んだ二等辺三角形及び直角三角形である。凸部２１は、長手方向の外側に突出した二等辺三角形及び直角三角形である。第１端部２２及び第２端部２４は、複数の凹部１９及び凸部２１が形成された鋸刃形状である。凹部１９及び凸部２１の幅方向の長さは５～３０ｍｍ、凹部１９及び凸部２１の長手方向の長さは５～２５０ｍｍである。
無端ベルト１０の第１中間層１４は、第１端部２２と第２端部２４の境界をまたぐ位置に、補強シート２６を有する。補強シート２６は、前記第１端部２２の凹部１９の基端２３から、前記第２端部２４の凹部１９の基端２５までの範囲よりも広い領域に配置されている。補強シート２６の長手方向の長さは、凹部１９又は凸部２１の長手方向の長さの２倍程度であり、１０～５００ｍｍである。補強シート２６の幅方向の長さは、無端ベルト１０の幅方向の長さと同じでもよい。補強シート２６の幅方向の長さは、無端ベルト１０の幅方向の長さの５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、又は９５％以上でもよい。
補強シート２６は、図２に示すように、厚み方向に貫通した複数の空隙２８を有する。補強シート２６は、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維の編布で形成される。補強シート２６の空隙２８は、上記繊維と繊維の間の隙間である。
第１中間層１４は、補強シート２６の第１表面層１８側に配置される表面側中間部２７と、補強シート２６の心体層１２側に配置される心体側中間部２９と、空隙２８を通じて表面側中間部２７と心体側中間部２９とをつなぐ接続部３１とを有する。接続部３１は、それぞれの空隙２８を埋めるように形成されている。接続部３１は、空隙２８を通じて補強シート２６を厚み方向へ貫いている。表面側中間部２７と、心体側中間部２９と、接続部３１は、一体である。補強シート２６の表面は表面側中間部２７と心体側中間部２９に挟まれ、空隙２８は接続部３１で埋められている。補強シート２６は、接着剤を用いずに第１中間層１４と一体化している。
補強シート２６は、厚み方向からみた、単位面積当たりの空隙２８の割合が３５％以上７０％以下である。空隙２８の割合が７０％以下であれば、補強シート２６は十分な強度を有する。空隙２８の割合が３５％以上であれば、表面側中間部２７と、心体側中間部２９と、接続部３１が十分に一体となり、第１中間層１４と補強シート２６の剥離を抑制することができる。
（製造方法）
図３のｃに示すように、接合前の前記第１端部２２と前記第２端部２４の前記第１中間層１４に、それぞれ先端から長手方向に１か所切り込みを入れ、切り込み部３２を形成する。図３のｃは、代表して第１端部２２について示している。切り込み部３２は、長手方向に平行に形成する。切り込み部３２の長手方向の長さは、後に形成する凹部１９及び凸部２１の長手方向の長さよりも長い。切り込み部３２は、第１中間層１４の厚みの中心位置に形成するのが好ましい。切り込み部３２を形成した後の第１中間層１４は、第１表面層１８と一体の表面側中間部２７と、心体層１２と一体の心体側中間部２９とに分離される。
切り込み部３２を形成した後の第１端部２２は、図３のｄに示すように、第１表面層１８と表面側中間部２７とからなる分離部３３を有する。分離部３３は、表面側中間部２７と心体側中間部２９が離れる方向に折り返すことができる。表面側中間部２７と心体側中間部２９が離れる方向は、第１表面層１８の表面へ向かって、分離部３３の先端を折り曲げる方向である。図示しないが、切り込み部３２を形成した後の第２端部２４は、同様に、分離部３３を有する。
第１端部２２と第２端部２４に、公知の工具を用いて、複数の凹部１９及び凸部２１をそれぞれ形成する。凹部１９及び凸部２１を形成する長手方向の範囲は、切り込み部３２が形成された領域より狭い。第１表面層１８を上向きとし、第１端部２２と第２端部２４を、互いの凹部１９と凸部２１を組み合わせて、突き合わせる。
図４のｅに示すように、分離部３３を折り返した状態で、第１端部２２と第２端部２４の境界をまたぐように、心体側中間部２９上に補強シート２６を配置する。補強シート２６は、凹部１９及び凸部２１が形成された範囲を超え、切り込み部３２が形成された領域内に配置する。
図４のｆに示すように、補強シート２６を分離部３３で覆い、表面側中間部２７を補強シート２６表面に接触させる。分離部３３同士の凹部１９と凸部２１を組み合わせて突き合わせる。この状態で第１端部２２と第２端部２４を中心に、少なくとも切り込み部３２が形成された領域を、厚み方向に加圧しながら加熱する。加熱することによって、第１中間層１４及び第２中間層１６の熱可塑性樹脂が溶融し、第１端部２２と第２端部２４の先端同士が融着する。
第１中間層１４において、表面側中間部２７と心体側中間部２９の溶融した熱可塑性樹脂は、補強シート２６の空隙２８を通じて流動し、空隙２８を介して互いに融着する。熱可塑性樹脂が冷却固化することによって、第１中間層１４及び第２中間層１６は、第１端部２２と第２端部２４同士の間で、一体となる。
表面側中間部２７と心体側中間部２９は、接続部３１を介して一体となる。この結果、第１中間層１４は、第１端部２２と第２端部２４の境界をまたぐ位置で補強シート２６を保持する。上記のようにして、第１中間部１４に補強シート２６が埋設された無端ベルト１０を得ることができる。
（作用及び効果）
無端ベルト１０は、図５に示すように、第２表面層２０と駆動プーリ３０の表面が接触するように、駆動プーリ３０に装着され、伝動ベルト又は搬送ベルトとして用いることができる。表面側中間部２７、心体側中間部２９、及び接続部３１は、補強シート２６の空隙２８を通じて一体であるので、第１中間層１４が補強シート２６とより強固に接合している。したがって無端ベルト１０は、補強シート２６と第１中間層１４の剥離を抑制し、継手部１５の強度をより向上することができる。厚み方向からみた、単位面積当たりの空隙２８の割合が３５％以上７０％以下であることによって、継手部１５の強度をより確実に向上することができる。
無端ベルト１０は、心体層１２に対し駆動プーリ３０の半径方向の外側において引張応力、内側において圧縮応力が生じる。無端ベルト１０の第１中間層１４は、心体層１２に対し駆動プーリ３０の半径方向外側に配置される。引張応力が生じる第１中間層１４に設けられた補強シート２６は、継手部１５における引張強度をより向上する。
無端ベルト１０は、補強シート２６を第１中間層１４に埋設するために接着剤を必要としない。一般的に接着剤は第１中間層１４の熱可塑性樹脂より、硬度が高い。継手部１５は、接着剤を有していないため、他の部分と同じ柔軟性を有する。したがって、無端ベルト１０は、駆動プーリ３０上の異物に無端ベルト１０が乗り上げるなどして第１中間層１４により大きい引張応力が生じた場合であっても、継手部１５に応力が集中することを防ぎ、亀裂の発生を抑制することができる。
空隙２８を通じて補強シート２６を厚み方向へ貫いている接続部３１には、無端ベルト１０を引っ張る力によって、せん断応力が生じる。接続部３１のせん断応力は、第１中間層１４と補強シート２６の面方向の位置ずれを抑制する。接続部３１には、厚み方向に引張応力が生じる。接続部３１の引張応力は、補強シート２６表面との間の接着力と相俟って補強シート２６を第１中間層１４から剥がれにくくする。
編布で形成された補強シート２６の空隙２８は、繊維同士の間の隙間であり、複雑な形態である。接続部３１は当該空隙２８を埋めるようにして形成されている。補強シート２６は、第１中間層１４に対し繊維が複雑に絡み合うようにして一体化される。したがって第１中間層１４と補強シート２６は、熱可塑性樹脂と織布が表面のみで接着する場合に比べ、剥がれにくい。
（変形例）
本発明は上記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。
本実施形態に係る継手部１５はフィンガー継手であるが、本発明における無端ベルトの継手は、相互に相補的であれば特に限定されず、例えば、先端に向かって厚みが漸減するスカイバー継手でもよい。
本実施形態に係る無端ベルト１０は、１本の帯状ベルトの両端部を突き合せて接合された１本のベルトで形成できるが、本発明の無端ベルトはこれに限定されず、別々のベルトの両端部の端面同士を接合して形成してもよい。
本実施形態に係る無端ベルト１０は、第１中間層１４に補強シート２６を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限らない。補強シート２６は、第２中間層１６に設けてもよく、第１中間層１４及び第２中間層１６に設けてもよい。
本実施形態に係る無端ベルト１０は、５層構造である場合について説明したが、少なくとも心体層１２、第１中間層１４、第１表面層１８を備えていれば足り、３層、４層、又は６層以上の構造でもよい。
補強シート２６は、編布である場合について説明したが、例えば、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、又はアラミド樹脂のシートを用いてもよい。この場合、補強シート２６は、空隙２８として厚み方向に貫通した穴を有する。穴の形状は、円形、楕円形、多角形とすることができる。補強シート２６は、厚み方向からみた、単位面積当たりの空隙２８の割合が３５％以上７０％以下であることによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
１０ 無端ベルト
１２ 心体層
１４ 第１中間層
１５ 継手部
１６ 第２中間層
１８ 第１表面層
１９ 凹部
２０ 第２表面層
２１ 凸部
２２ 第１端部
２４ 第２端部
２６ 補強シート
２７ 表面側中間部
２８ 空隙
２９ 心体側中間部
３１ 接続部
３３ 分離部

Claims (5)

  1. 心体層と、
    熱可塑性樹脂で形成され、前記心体層の一方の表面に設けられた第１中間層と、
    前記第１中間層の表面に設けられた第１表面層と、
    互いに相補的な形状を有する第１端部と第２端部が接合された継手部と
    を備えた、無端ベルトであって、
    前記第１端部と前記第２端部の間の前記第１中間層に埋設された補強シートを備え、
    前記補強シートは、厚み方向に貫通した空隙を有し、
    前記第１中間層は、
    前記補強シートの前記第１表面層側に配置され、前記第１中間層の熱可塑性樹脂で形成される表面側中間部と、
    前記補強シートの前記心体層側に配置され、前記第１中間層の熱可塑性樹脂で形成される心体側中間部と、
    前記空隙を通じて前記表面側中間部と前記心体側中間部とをつなぎ、前記第１中間層の熱可塑性樹脂で形成される接続部と
    を有し、
    厚み方向からみた、前記補強シートにおける単位面積当たりの前記空隙の割合が３５％以上７０％以下である
    無端ベルト。
  2. 前記第１端部及び前記第２端部は、互いに相補的な複数の凹部及び凸部を有し、
    前記補強シートは、前記第１端部の凹部の基端から、前記第２端部の凹部の基端までの長さよりも長い領域に配置されている、請求項１に記載の無端ベルト。
  3. 熱可塑性樹脂で形成され、前記心体層の他方の表面に設けられた第２中間層と、
    前記第２中間層の表面に設けられた第２表面層と
    を備え、
    前記第２表面層は、駆動プーリに接触可能である、請求項１又は２に記載の無端ベルト。
  4. 前記補強シートは、編布である、請求項１～３のいずれか１項に記載の無端ベルト。
  5. 心体層と、
    熱可塑性樹脂で形成され、前記心体層の一方の表面に設けられた第１中間層と、
    前記第１中間層の表面に設けられた第１表面層と
    を備えた帯状ベルトの
    長手方向の第１端部及び第２端部における前記第１中間層に、それぞれ先端から長手方向に切り込みを入れ、前記第１中間層を、前記第１表面層に一体化された表面側中間部と、前記心体層に一体化された心体側中間部とに分離する工程と、
    前記第１端部と前記第２端部を、互いに相補的な形状に加工する工程と、
    突き合わせた状態の前記第１端部と前記第２端部にまたがるように、前記心体側中間部の表面に、厚み方向に貫通した空隙を有する補強シートを配置する工程と、
    前記第１表面層に一体化された前記表面側中間部及び前記第１表面層で前記補強シートを覆い、前記表面側中間部の熱可塑性樹脂と前記心体側中間部の熱可塑性樹脂が前記空隙を通じて互いに融着し一体となるように、前記第１端部と前記第２端部を接合する工程と
    を備え、
    厚み方向からみた、前記補強シートにおける単位面積当たりの前記空隙の割合が３５％以上７０％以下である
    無端ベルトの製造方法。
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