JPWO2010016156A1 - 仮撚りベルト - Google Patents

Abstract

一対の仮撚りベルトをそれぞれクラウン加工が施されたプーリに取り付ける。ベルト外面が交差する配置で一方の仮撚りベルトを他方に押接し、これら仮撚りベルトの間に糸を通して糸に撚りを掛ける。仮撚りベルトの幅方向の曲げ剛性を仮撚りベルト同士が圧接される位置において、仮撚りベルトの外面がそれぞれベルト幅方向に沿って凸状に湾曲される値とする。

Description

本発明は、糸の仮撚りに用いられる仮撚りベルトに関する。

仮撚りベルトでは、ゴム部材等からなるベルト本体内にベルト長手方向に沿って複数の心線が埋設され、プーリと接触するベルト内面には織布が貼着される。織布はベルト内面を被覆し、ベルト内面側に埋設された心線がベルト内面に露出することを防止するとともにベルト幅方向への強度を維持している。
ゴムは、加硫時に収縮するため、上記構成のベルトでは、織布が貼着された内面側と、ゴム部材のみからなる外面側との間で収縮に差が発生する。このためベルト加硫後、ベルトは外面側に反り返り、ベルト外面の横断面形状は凹状に湾曲する。
仮撚りベルトを用いた糸撚りでは、ベルト走行方向が９０度で交差するように配置された一対の仮撚りベルトの外面同士を対向させ、両ベルト走行方向に対して４５度方向に牽引される糸を両外面の間を通過させる。糸は仮撚りベルト間を通過する際、走行される仮撚りベルトの両外面に挟まれて捻り力を受け仮撚りされる。しかし、ベルト外面が幅方向に凹状に湾曲していると、糸は両仮撚りベルトのエッジ部分のみで挟まれることになり、安定した撚りを糸に与えることができない。
このような問題に対しては、仮撚りベルトの幅方向への曲げ剛性を高め、加硫後の反りを抑制する構成が知られている。例えば、特開２００２−０１３０３３号公報には、ベルト本体をベルト外面側の表面ゴム層と、ベルト内面側の心線が埋設された補強層とに分け、ベルト内面に貼着される織布に加え、表面ゴム層と補強層との間に織布を埋設する構成が提案されている。

本発明は、仮撚りベルトの走行性を向上し、ベルト寿命、糸品質を向上することを目的としている。
本発明の仮撚りベルトは、糸撚りの際に糸に係合する外面と、クラウン加工されたプーリに係合する内面とを備える仮撚りベルトであって、ベルト幅方向の曲げ弾性率が１５ＭＰａ以下であることを特徴としている。
また、別の観点からは、本発明の仮撚りベルトは、糸撚りの際に糸に係合する外面と、クラウン加工されたプーリに係合する内面とを備える仮撚りベルトであって、内面に編布が貼着されたことを特徴としている。
更に別の観点からは、本発明の糸撚り装置は、クラウン加工を施されたプーリにそれぞれ掛け回される一対の仮撚りベルトの間に糸を通して糸に撚りを掛ける糸撚り装置であって、仮撚りベルト同士が圧接される位置において、仮撚りベルトの外面がベルト幅方向に沿って凸状に湾曲されていることを特徴としている。

図１は、本実施形態の仮撚りベルトの断面図である。
図２は、本実施形態の仮撚りベルトを用いた糸撚り装置の模式図である。
図３は、曲げ試験の配置を示す模式図である。
図４は、曲げ試験において測定される撓み量を示す図である。
図５は、実施例、比較例におけるベルトスラスト量の径時的な変化の移動平均を示すグラフである。
図６は、実施例、比較例における曲げ弾性率とスラスト量の関係を示す分散図である。
図７は、実施例、比較例における布厚さとスラスト量の関係を示す分散図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２を参照して、本実施形態の仮撚りベルトの構成、およびその使用形態について説明する。
図１は、仮撚りベルト１０の横断面図であり、図２は、仮撚りベルト１０を用いて糸の仮撚りを行う際の状態を示す模式図である。仮撚りベルト１０は、例えば合成ゴムを主体として構成される無端ベルトであり、本実施形態では図１に示されるように、ゴム部材からなるベルト本体１１と、ベルト本体１１に埋設される心線１２と、ベルト内面１３に貼着される編布１４とから構成される。心線１２は、ベルト本体１１内のベルト内面１３に隣接した位置において、所定の間隔でベルト長手方向に沿って配設され、ベルト内面１３は編布１４によって被覆される。なお、ベルト外面１５は、ベルト本体１１のゴム部材が露出された状態とされる。
ベルト本体１０を構成するゴム部材は、耐磨耗性、耐油性が要求されるためゴム材料としては、例えばＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭや、これらを２種以上配合したものが用いられる。また、ゴム硬さとしては、ＪＩＳ Ａ７０〜Ａ８０が適用されるが、ＪＩＳ Ａ７５が好適である。
心線１２としては、例えば１０００デニール以下のポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などが用いられる。心線１２は、ベルト長手方向の抗張力部材としての役割を果たし、ベルト幅方向に２０本／インチ以上の割合で配設される。
編布１４には、接着処理後の厚さが０．３６ｍｍ以下（好ましくは０．３４ｍｍ〜０．３１ｍｍ以下）となる所定の伸縮性を備えたものが用いられ、ベルト加硫後のベルト幅方向の曲げ弾性率は１５ＭＰａ以下とされる（なお曲げ弾性率下限は例えば、耐磨耗性等との関連から約５ＭＰａ以上とされるが、これに限定されるものではない）。また、編布１４は、例えばポリエステル繊維からなる。
なお、仮撚りベルトは、ベルト同士の接触によりベルトに静電気が帯電するため導電性が要求される。導電性ベルトには、ゴム自体に導電性をもたせたものや、ゴムと織布を接着するゴム糊に導電性をもたせるものなどが存在する。本実施形態では、編布に導電性をもたせるために導電糸が編み込まれている。
図２に示されるように、糸撚り装置では一対の仮撚りベルト１０が用いられる。仮撚りベルト１０の各々は、ベルト受け面が樽型にクラウン加工された一対の原動プーリ１６および従動プーリ１７にそれぞれ掛けまわされる。２本の仮撚りベルト１０は、それぞれの外面１５がスパンの略中央部付近で互いに対面しながら所定の角度で交差するように配置される。糸１８は、図２下方から上方へと、対面する２本の仮撚りベルト１０の間を通される。このとき、糸１８は両仮撚りベルト１０の外面１５により挟まれ、走行する両仮撚りベルト１０から捩り力を受け、仮撚りが施される。すなわち、仮撚りベルト１０よりも上流側で、糸１８は加撚され下流側で解撚される。なお、本実施形態では、仮撚りベルト１０同士は略９０度で交差され、各仮撚りベルト１０は、糸１８の進行方向に対して略４５度の角度で走行される。
糸撚り装置において、各仮撚りベルト１０は、プーリ１６、１７のベルト受け面のクラウン形状によりベルト受け面の中央に向けて力を受ける。しかし、２本の仮撚りベルト１０は交差する配置で互いに接触して走行されるため、仮撚りベルト１０は、他方の仮撚りベルト１０から横方向（ベルト幅方向）へのスラスト力を受ける。
従来仮撚りベルトは、加硫後の外面側への反りを防止し、安定した糸のニップを実現するために、織布の２層構造を採用するなどしてベルト幅方向の曲げ剛性を高め、ベルトの平面性を高めている。しかし、ベルト外面の平面性が高いと、対向する仮撚りベルト間の接触抵抗が増大し、スラスト力が増大し、プーリベルト受け面におけるスラスト量が増大するため走行不良の原因となり、仮撚りベルトの糸への接触面が均一とならず、解撚張力の制御が困難となる。また、接触抵抗の増大は、ベルトの発熱の原因となりゴムの劣化によるベルト寿命の低下を招く。更に、ゴム物性の変化により糸品質が不安定となる。また、剛性が高いとベルトのエッジ部において糸が搾られ易く糸の品質を低下させる可能性がある。
本願の発明者は、糸撚り装置における仮撚りベルトの挙動を精査した結果、ベルト幅方向の曲げ剛性を従来とは逆に低減することにより、糸撚り装置における仮撚りベルトのスラスト量を低減でき、これにより走行性が向上して上記各課題が解決されることを見出した。

次に、比較例とともに実施例を挙げて本発明の実施形態の具体的な効果について説明する。
実施例１〜３及び比較例１には、何れも図１で示される断面構造を有する仮撚りベルトが用いられた。但し、実施例１〜３では、ベルト内面にそれぞれ接着処理後の厚さが０．３７ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．２５ｍｍの編布を貼着した仮撚りベルトが用いられ、比較例１では編布に代えて接着処理後の厚さ０．６５ｍｍの織布を貼着した仮撚りベルトが用いられた。各実施例１〜３および比較例１に対して、曲げ試験および走行試験を実施した。
曲げ試験では、各仮撚りベルトのベルト幅方向の曲げ弾性率を測定した。測定はＪＩＳ Ｋ７１７１のプラスチック−曲げ特性の測定法に準じて行われた。すなわち、仮撚りベルトのスラブをベルト長さ方向に幅Ｗ＝１０ｍｍ、ベルト幅方向に支点間距離Ｌ＝６０ｍｍが得られる長さに裁断して試験片とし、図３に模式的に示されるように、６０ｍｍ離れた２つの支点の上に試験片を水平に載置し、試験片の支点間中央位置を鉛直下向きに２ｍｍ／ｍｉｎの速さで押下した。このときの支点間中央位置での撓みは、図４に示されるように、試験片上面の水平位置から変位量ΔＬとして測定した。
曲げ試験では、歪みが０．０５〜０．２５％の範囲にある５点の試験力Ｆを計測し、そのときの歪みε（％）および応力σ（Ｎ／ｍｍ^２）から曲げ弾性率Ｅ＝σ／εを算出し、その平気値から各試料片の曲げ弾性率を算定した。なお、歪みεおよび応力σは以下の式から算出される。

ここで、Ｔは試験片（ベルト）の厚さである。
曲げ試験の結果、織布を用いた比較例１の仮撚りベルトにおけるベルト幅方向の曲げ弾性率は２４．２２ＭＰａ、編布を用いた実施例１〜３の仮撚りベルトにおけるベルト幅方向の曲げ弾性率はそれぞれ１５．３４ＭＰａ、１４．９３ＭＰａ、１４．４８ＭＰａであった。
一方、走行試験では、仮撚りベルトの走行安定性を評価するためにベルト位置の測定を行った。まず、プーリに取り付けられた各仮撚りベルト（１対）を図２のように対面させて略９０度交差させて配置し、測定前にベルト同士が接触しない状態で走行させて、プーリに掛け回された仮撚りベルトがクラウン加工されたプーリのベルト受け面中央に位置するようにした。その後、一方の仮撚りベルトを他方の仮撚りベルトに圧接して両仮撚りベルトを走行させた。ベルト位置の測定には、ベルト側方に配置したレーザ変位計を用い、ベルト側面にレーザ光を当ててベルト側面の位置を測定した。
図５は走行試験における走行時間と仮撚りベルトのスラスト量の関係を示すグラフである。図５において、横軸は走行時間（ｓ）であり、縦軸は計測されたベルトスラスト量（ｍｍ）の２０点平均値である。すなわちグラフに示された各データ系列は、２０点の移動平均である。データＤ０は比較例１、データＤ１は実施例１、データＤ２は実施例２、データＤ３は実施例３の走行試験の結果に対応する。なお、本試験においてスラスト量の評価は、比較例１、実施例１〜３の全てで走行状態が略安定する区間Ａ（１６０ｓ〜１８０ｓ）におけるスラスト量の平均値を用いて行った。
走行試験の結果、織布を用いた比較例１の仮撚りベルトに対するスラスト量の評価値（平均値）は０．７０４ｍｍ、編布を用いた実施例１〜３の仮撚りベルトに対するスラスト量の評価値（平均値）はそれぞれ０．５３０ｍｍ、０．１９７ｍｍ、０．２５４ｍｍであった。
図６は、比較例１および実施例１〜３の仮撚りベルトに対する上記スラスト量の評価値（ｍｍ）とベルト幅方向の曲げ弾性率（ＭＰａ）との間の関係を示す分散図である。図６において、点Ｐ０は比較例１、点Ｐ１〜Ｐ３はそれぞれ実施例１〜３に対応し、スラスト量は、ベルト幅方向の曲げ弾性率が１５ＭＰａを下回ると大幅に減少することが分かる。
また、図７は、比較例１の織布および実施例１〜３の編布の厚さとスラスト量（評価値）との関係を示す分散図である。図７に示されるように、スラスト量は編布の厚さが略０．３６ｍｍ以下（または０．３４ｍｍ〜０．３１ｍｍ以下）となると大幅に低減する。なお図６と同様に、図７において、点Ｐ０は比較例１、点Ｐ１〜Ｐ３はそれぞれ実施例１〜３に対応する。
表１に比較例１、実施例１〜３の特性および各試験結果を示す。

以上のように、本実施形態では、仮撚りベルトのスラスト量を大幅に低減して走行性能を向上することができる。
図５のグラフに示されるように、編布を用いた実施例１〜３では、織布を用いた比較例１に比べて走行初期においてスラスト量が大きい。これは走行初期においては、仮撚りベルト外面の摩擦係数が高いことと、実施例の仮撚りベルトではベルト幅方向の剛性が低いためプーリのクラウン形状の影響でベルトスパン中央付近でもベルト外面がベルト幅方向に沿って僅かに凸状に湾曲しているのに対して、比較例の仮撚りベルトでは剛性が高いことからスパン中央でベルト外面が略平坦になっていることに起因しているものと考えられる。すなわち、実施例においては、ベルト交差部での仮撚りベルト同士の接触は凸面同士の面接触となるが、比較例ではエッジ部同士の点接触となるため実施例における仮撚りベルト間の摩擦力は比較例のそれに比べて大幅に大きくなる。このため、実施例では比較例に比べて大きくスラストされる。しかし、走行時間の経過とともにベルトの接触部が摩耗されると摩擦係数が低くなるため実施例における仮撚りベルト間の摩擦力は小さくなり、プーリのクラウン効果によりベルトはベルト受け面中央に向けて移動する。このときベルト面同士は凸状に湾曲しているためベルトの移動により接触面積は略変わらないため、摩擦力が大幅に増大されることがなくスラスト量も徐々に低減されるものと考えられる。
一方、比較例の仮撚りベルトでは、図５のグラフに示されるように、走行時間が経過してもスラスト量が低減されない。これは、仮撚りベルト同士の接触位置において、仮撚りベルトの外面が略平坦であることに起因するものと考えられる。すなわち、仮撚りベルトがプーリのベルト受け面の外側に向けて移動するときには、ベルト面はクラウン面の傾斜の増大にともなってより傾き、逆に仮撚りベルトがベルト受け面中央に向けて移動するときにはベルト受け面の傾きは小さくなる。したがって、プーリのクラウン効果によりスラスト量が小さくなると、対向する仮撚りベルトのベルト外面は接触位置において平行に近づき接触面が増大する。これにより、仮撚りベルト間の摩擦力が再び増大して各ベルトはプーリ外側へとスラストされ、スラスト量が低減されないものと考えられる。また、比較例の仮撚りベルトでは曲げ剛性が高いためプーリのクラウン効果が小さい。このこともスラスト量が低減しないことに影響しているものと考えられる。
なお、実施例に比べて比較例においてスラスト量の変動が小さいのは、比較例の仮撚りベルトが主にエッジ部で接触していることからスティックスリップを起こし難いことによるものと考えられる。
以上のように、本実施形態によれば、走行時のベルトスラスト量が低減して走行性を向上するとともに、仮撚りベルトと糸の接触を安定させて糸の品質を向上するとともに、ベルトの発熱を抑え、ゴムの劣化によるベルト寿命の低下を低減する。更に、ゴム物性の変化による糸品質へ影響も低減される。
なお、仮撚りベルトの構造は本実施形態に限定されるものではなく、仮撚りベルト同士の接触位置において、仮撚りベルトの外面がベルト幅方向に沿って凸状に湾曲される剛性を備える構成であればよい。

Claims (7)

1. 糸撚りの際に糸に係合する外面と、クラウン加工されたプーリに係合する内面とを備える仮撚りベルトであって、ベルト幅方向の曲げ弾性率が１５ＭＰａ以下であることを特徴とする仮撚りベルト。
2. 前記内面に編布が貼着されたことを特徴とする請求項１に記載の仮撚りベルト。
3. 前記編布の接着処理後の厚さが０．３６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の仮撚りベルト。
4. 糸撚りの際に糸に係合する外面と、クラウン加工されたプーリに係合する内面とを備える仮撚りベルトであって、前記内面に編布が貼着されたことを特徴とする仮撚りベルト。
5. ベルト幅方向の曲げ弾性率が１５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項４に記載の仮撚りベルト。
6. 前記編布の接着処理後の厚さが０．３６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の仮撚りベルト。
7. クラウン加工を施されたプーリにそれぞれ掛け回される一対の仮撚りベルトの間に糸を通して前記糸に撚りを掛ける糸撚り装置であって、前記仮撚りベルト同士が圧接される位置において、前記仮撚りベルトの外面がベルト幅方向に沿って凸状に湾曲されていることを特徴とする糸撚り装置。

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