WO2016047052A1 - 歯付ベルト - Google Patents

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WO2016047052A1
WO2016047052A1 PCT/JP2015/004448 JP2015004448W WO2016047052A1 WO 2016047052 A1 WO2016047052 A1 WO 2016047052A1 JP 2015004448 W JP2015004448 W JP 2015004448W WO 2016047052 A1 WO2016047052 A1 WO 2016047052A1
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WO
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toothed belt
tooth
belt
fabric
woven
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PCT/JP2015/004448
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English (en)
French (fr)
Inventor
勇次 関口
真二 鈴木
Original Assignee
バンドー化学株式会社
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Publication date
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Priority to EP15843453.0A priority patent/EP3187749B1/en
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
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    • F16G1/28—Driving-belts with a contact surface of special shape, e.g. toothed
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
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    • F16G1/14—Driving-belts made of plastics
    • F16G1/16—Driving-belts made of plastics with reinforcement bonded by the plastic material

Definitions

  • the present invention relates to a toothed belt.
  • toothed belts made of polyurethane resin are used.
  • Patent Documents 1 to 4 a core wire arranged so as to form a spiral having a pitch in the belt width direction is embedded in an endless toothed belt body made of polyurethane resin.
  • a toothed belt in which a nonwoven fabric is embedded on the inner peripheral side of the embedded position is disclosed.
  • Patent Document 5 discloses a toothed belt provided with a canvas so as to cover an inner peripheral surface having a tooth portion in an endless toothed belt main body formed of polyurethane resin.
  • the present invention includes an endless toothed belt body formed of polyurethane resin having a plurality of teeth provided at intervals on the inner peripheral side, and a belt width along the belt length direction on the toothed belt body.
  • the toothed belt main body disposed on the inner circumferential side of the core wire embedded in the belt thickness direction in the toothed belt main body, the core wire being arranged and embedded so as to form a spiral having a pitch in the direction
  • a woven fabric or a knitted fabric that is provided so as to extend along the belt length direction and includes a polyurethane resin that forms a belt body with a belt. Of weave or knitted fabric Uneven surface formed due to the eye is a toothed belt is constructed.
  • FIG. 3 is a partial side view of the toothed belt according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a longitudinal cross-sectional enlarged view of a tooth bottom part. It is a top view of the woven structure of a plain woven fabric. It is a top view of the weave structure of the oblique woven fabric. It is a top view of the weave organization of a satin weave fabric.
  • FIG. 3 is a first explanatory view of the manufacturing method of the toothed belt according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a second explanatory diagram of the manufacturing method of the toothed belt according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a third explanatory view of the manufacturing method of the toothed belt according to the first embodiment. It is a top view of a flat knitted fabric.
  • FIG. 1 shows a toothed belt B according to the first embodiment.
  • the toothed belt B according to the first embodiment is an endless meshing transmission belt that is suitably used for high torque transmission applications such as machine tools, printing machines, textile machines, and injection molding machines.
  • the toothed belt B according to Embodiment 1 has, for example, a belt length of 500 to 3000 mm, a belt width of 10 to 200 mm, and a belt thickness (maximum thickness) of 3 to 20 mm.
  • the toothed belt B includes an endless toothed belt main body 10 formed of polyurethane resin, and a plurality of tooth portions 11 are arranged at a constant pitch on the inner peripheral side of a wide flat body having a flat outer peripheral side.
  • the tooth bottom 11 is formed between the tooth parts 11 adjacent to each other, and the boundary part between the tooth part 11 and the tooth bottom part 12 is circular inward in a side view. It is comprised in the tooth root part 13 immersed in the arc shape.
  • a cog may be provided on the outer peripheral side.
  • Examples of the tooth profile of the tooth portion 11 in a side view include an STS tooth profile and a trapezoidal tooth profile in which both sides bulge outward in an arc shape.
  • the tooth portion 11 has 30 to 400 teeth, a tooth width W (dimension in the belt length direction) of 2 to 10 mm, a tooth height H of 2 to 8 mm, and an arrangement pitch P of 5 to 20 mm. is there.
  • the polyurethane resin forming the toothed belt body 10 is obtained by curing a urethane composition obtained by blending a urethane prepolymer with a compounding agent such as a curing agent or a plasticizer, by heating and pressing.
  • a compounding agent such as a curing agent or a plasticizer
  • urethane prepolymer examples include those in which the isocyanate component is tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI) and the like and the polyol component is polytetramethylene ether glycol (PTMG) and the like.
  • the urethane prepolymer may be composed of a single species or a mixture of a plurality of species.
  • curing agent examples include 1,4-phenylenediamine, 2,6-diaminotoluene, 1,5-naphthalenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, and 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane.
  • MOCA 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 1-methyl-3,5-bis (methylthio) -2,6-diaminobenzene, 1-methyl-3,5′-diethyl- 2,6-diaminobenzene, 4,4′-methylene-bis- (3-chloro-2,6-diethylaniline), 4,4′-methylene-bis- (3-chloro-2,6-diethylaniline) 4,4'-methylene-bis- (ortho-chloroaniline), 4,4'-methylene-bis- (2,3-dichloroaniline), trimethylene glycol-di-para-aminoben Zoate, 4,4'-methylene-bis- (2,6-diethylaniline), 4,4'-methylene-bis- (2,6-diisopropylaniline), 4,4'-diaminodiphenylsulfone, etc.
  • the curing agent may be composed of a single species or a plurality of species.
  • the compounding amount of the curing agent is such that the ⁇ value (NH 2 / NCO), which is the ratio of the number of moles of NH 2 in the curing agent to the number of moles of NCO in the urethane prepolymer, is 0.70.
  • the amount is in the range of ⁇ 1.10.
  • plasticizer examples include dialkyl phthalates such as dibutyl phthalate (DBP) and dioctyl phthalate (DOP), dialkyl adipates such as dioctyl adipate (DOA), and dialkyl sebacates such as dioctyl sebacate (DOS).
  • the plasticizer may be composed of a single species or a plurality of species.
  • the compounding amount of the plasticizer is, for example, 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer.
  • examples of other compounding agents include colorants, antifoaming agents, and stabilizers.
  • the physical properties of the polyurethane resin constituting the toothed belt body 10 are preferably, for example, a hardness of 70 to 100 ° (conforms to JIS K7312).
  • a core wire 14 is embedded in the flat belt portion so as to form a spiral along the belt length direction and having a pitch in the belt width direction.
  • the core wire 14 has, for example, a core wire diameter of 0.2 to 5 mm and an arrangement pitch in the belt width direction of 0.25 to 6 mm.
  • the PLD is, for example, 0.2 to 5 mm.
  • the core wire 14 is composed of, for example, a single twisted yarn, various twisted yarns, a Lang twisted yarn, a core yarn, a braided string, or the like.
  • the core wire 14 is provided in a double spiral shape so that two types of S-twisted yarn with an upper twist of S twist and a Z-twisted yarn with an upper twist of Z twist are alternately arranged in the belt width direction. Also good.
  • the fiber material constituting the core wire 14 examples include inorganic fibers such as carbon fiber, glass fiber, and metal fiber; organic fibers such as aramid fiber, polyester fiber, PBO fiber, nylon fiber, and polyketone fiber.
  • the core wire 14 may be composed of a single type of fiber, or may be composed of a plurality of types of fibers. It is preferable that the core 14 is subjected to an adhesive treatment such as drying before being molded, for example, after being immersed in an epoxy adhesive before molding.
  • a flat strip-like nonwoven fabric 15 is arranged and embedded along the belt length direction on the inner peripheral side of the embedded position of the core wire 14 in the belt thickness direction.
  • the nonwoven fabric 15 may be composed of one sheet or may be composed of a plurality of sheets.
  • the nonwoven fabric 15 includes a polyurethane resin that forms the toothed belt body 10 and is provided so as to form a layer in a side view.
  • a portion of the nonwoven fabric 15 corresponding to the tooth bottom portion 12 contacts the core wire 14 and is thinly compressed in the belt thickness direction.
  • the thickness of the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the nonwoven fabric 15 is, for example, 0.1 to 0.5 mm.
  • the portion corresponding to the tooth portion 11 of the nonwoven fabric 15 is continuous with the portions corresponding to the tooth portions 11 on both sides, and enters the tooth portion 11 so as to bulge toward the tooth portion 11 in a side view, and the belt thickness direction. It spreads thickly.
  • the maximum thickness (uncompressed thickness) of the portion corresponding to the tooth portion 11 of the nonwoven fabric 15 is, for example, 1.5 to 4.5 mm. From the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11, the portion corresponding to the tooth portion 11 of the non-woven fabric 15 is on average up to a position where the tooth height H is preferably 50% or more on the tooth portion 11 side, more preferably 70. It is preferable to bulge up to a position of% or more ((H ′ / H) ⁇ 100).
  • the nonwoven fabric 15 is preferably low density and bulky from the viewpoint of enhancing the impregnation property of the polyurethane resin.
  • the basis weight of the nonwoven fabric 15 is preferably 200 to 600 g / m 2 , particularly preferably 230 to 300 g / m 2 when the arrangement pitch P of the tooth portions 11 is 8 mm or less, and the tooth portions 11 Is more preferably 390 to 500 g / m 2 .
  • Examples of the fiber material constituting the nonwoven fabric 15 include nylon fiber, polyester fiber, aramid fiber, polyketone fiber, and carbon fiber.
  • the nonwoven fabric 15 may be composed of a single type of fiber or may be composed of a plurality of types of fibers.
  • the nonwoven fabric 15 may be subjected to an adhesive treatment such as drying after being immersed in an epoxy-based adhesive in advance before molding.
  • a woven fabric 16 is provided so as to be integrated along the belt length direction on the inner peripheral side from the embedding position of the nonwoven fabric 15 in the belt thickness direction.
  • the woven fabric 16 may be composed of a single sheet or a plurality of sheets.
  • the woven fabric 16 includes a polyurethane resin that forms the toothed belt body 10 and is provided so as to form a layer in a side view.
  • the portion of the woven fabric 16 corresponding to the tooth bottom portion 12 contacts the nonwoven fabric 15 and is compressed in the belt thickness direction.
  • the thickness of the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the woven fabric 16 is, for example, 0.1 to 0.5 mm.
  • the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the woven fabric 16 contains polyurethane resin, the degree of impregnation is low due to the presence of the nonwoven fabric 15, and as a result, the woven fabric is formed in the tooth bottom portion 12 as shown in FIG. An uneven surface formed due to the 16 weaves is formed. Either the woven fabric 16 may be exposed on the surface of the tooth bottom portion 12, or the woven fabric 16 may be embedded in the surface layer.
  • a conventional toothed belt made of polyurethane resin has a configuration in which a nonwoven fabric is embedded in a toothed belt body disclosed in Patent Documents 1 to 4, or in the toothed belt body disclosed in Patent Document 5. Even if the canvas is provided so as to cover the inner peripheral surface having the teeth, the non-cured polyurethane resin impregnates the nonwoven fabric or the canvas at the time of manufacture at the bottom of the teeth. The non-woven fabric or canvas is embedded in the surface layer of the toothed belt body, and the hard polyurethane resin is exposed on the surface.
  • the uneven surface formed due to the texture of the woven fabric 16 is formed on the tooth bottom portion 12 in this way.
  • the surface becomes a cushion, and the impact sound when the tooth bottom 12 contacts the pulley can be suppressed.
  • the tooth bottom portion 12 has an uneven surface, the resonance sound (air column resonance sound) generated in the gap between the toothed belt B and the pulley when the tooth portion 11 is engaged with the pulley can be reduced.
  • the tension applied to the core wire 14 when winding the core wire 14 is very low in the range of 49 to 294 N, for example, during the production described later.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the uneven surface of the tooth bottom 12 is preferably 5 to 25 ⁇ m, more preferably 10 to 25 ⁇ m.
  • the size (maximum diameter) of the protrusions and recesses in plan view on the uneven surface is preferably 0.3 to 1.2 mm, more preferably 0.5 to 1.0 mm.
  • the arithmetic average roughness (Ra) is a value measured based on JISB0601.
  • the part corresponding to the tooth part 11 of the woven fabric 16 is continuous with the part corresponding to the tooth part 11 on both sides, and forms a locus along the outline of the nonwoven fabric 15 in a side view.
  • the uncompressed thickness of the portion corresponding to the tooth portion 11 of the woven fabric 16 is, for example, 1.6 to 4.6 mm. It is preferable that the portion corresponding to the tooth portion 11 of the woven fabric 16 is not in contact with the nonwoven fabric 15, that is, a polyurethane resin layer exists between the portion corresponding to the tooth portion 11 of the woven fabric 16 and the nonwoven fabric 15. Moreover, it is preferable that the part corresponding to the tooth part 11 of the woven fabric 16 is embedded without being exposed to the surface of the tooth part 11.
  • the portion corresponding to the tooth portion 11 of the woven fabric 16 is preferably located at a position where the most advanced position on the tooth portion 11 side is 60% or more of the tooth height H on average from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11. More preferably, the position is 80% or more ((H ′′ / H) ⁇ 100).
  • the woven fabric 16 is, for example, a plain woven fabric formed of warps 16a and wefts 16b as shown in FIG. 3A, an oblique woven fabric (twill woven fabric) as shown in FIG. 3B, as shown in FIG. It is composed of satin weaving fabric.
  • the fineness of the warp 16a and the weft 16b is preferably 44 to 933 dtex, more preferably 44 to 235 dtex.
  • the yarn density of the warp yarn 16a and the weft yarn 16b is preferably 74 to 430 yarns / 5 cm width, more preferably 132 to 174 yarns / 5 cm width.
  • the basis weight of the woven fabric 16 is preferably 90 to 600 g / m 2 , more preferably 200 to 350 g / m 2 .
  • the basis weight of the woven fabric 16 is preferably 30 to 170%, more preferably 70 to 130%, still more preferably 70% of the basis weight of the nonwoven fabric 15 from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11 and the tooth root portion 13. It is particularly preferable that it is 100%, that is, the same as the basis weight of the nonwoven fabric 15.
  • the woven fabric 16 is preferably provided so that, for example, the warp 16a or the weft 16b coincides with the belt length direction.
  • the weft yarn 16b is composed of a stretch yarn such as a false twist yarn
  • the woven fabric 16 has anisotropy in the stretch property, but the stretch property is enhanced in the belt length direction.
  • the weft 16b is provided so as to coincide with the belt length direction.
  • Examples of the fiber material constituting the woven fabric 16 include nylon fibers such as nylon 6,6 fibers, nylon 4,6, and nylon 6, chemical fibers such as polyketone fibers, aramid fibers, and polyester fibers, and natural fibers such as cotton. Can be mentioned.
  • the woven fabric 16 may be composed of a single type of fiber or may be composed of a plurality of types of fibers.
  • the fiber material constituting the woven fabric 16 is preferably the same as the fiber material constituting the nonwoven fabric 15 from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11 and the tooth root portion 13.
  • the woven fabric 16 may be subjected to an adhesive treatment such as drying after being immersed in an epoxy-based adhesive in advance before molding.
  • the nonwoven fabric 15 includes a polyurethane resin, and the tooth root portion 13 itself has high elasticity over a wide range. Since the generation and progress of cracks are regulated at a position close to the surface, the tooth root portion 13 is reinforced by the laminated structure of the nonwoven fabric 15 and the woven fabric 16, so that the tooth chipping life can be remarkably improved.
  • the toothed belt B according to the first embodiment is wound around, for example, a pair of pulleys, and transmits power from a driving source to the driven side.
  • the outer diameter of the pulley is, for example, 20 to 700 mm.
  • the belt running speed is, for example, 10 to 2000 m / min, and the transmission capacity is, for example, 0.1 to 600 KW.
  • a cylindrical inner die 21 is covered with a woven fabric 16 and a nonwoven fabric 15 that are processed into a cylindrical shape, and the core wire 14 is wound spirally thereon.
  • concave grooves 22 having a cross section corresponding to the tooth portion 11 and extending in the axial direction are provided at a constant pitch at intervals in the circumferential direction.
  • the nonwoven fabric 15 having such a length that a slight tension is applied in the circumferential direction when the nonwoven fabric 16 is covered from above.
  • the inner mold 21 is accommodated in a cylindrical outer mold 24.
  • a cavity C for forming a toothed belt body is formed between the inner mold 21 and the outer mold 24.
  • a urethane composition in which a compounding agent is blended with a urethane prepolymer is injected and filled into the sealed cavity C and heated.
  • the toothed belt body 10 is formed by forming the toothed portion 11 in the recessed groove 22 and the tooth bottom portion 12 in the projecting ridge 23, respectively.
  • the urethane composition is impregnated into the nonwoven fabric 15 and cured, the nonwoven fabric 15 is disposed so as to include the polyurethane resin along the belt length direction and is embedded in the toothed belt main body 10.
  • the urethane composition is contained in the woven fabric 16 and cured, so that the woven fabric 16 is disposed along the belt length direction including the polyurethane resin and is provided integrally with the toothed belt main body 10.
  • the woven fabric 16 includes a polyurethane resin, but since the nonwoven fabric 15 is present, the degree of impregnation is low. As a result, an uneven surface formed due to the texture of the woven fabric 16 is formed.
  • the molding conditions are, for example, a molding temperature of 70 to 130 ° C. and a molding time of 10 to 120 minutes.
  • the toothed belt B according to the first embodiment can be obtained by removing the slab from the inner mold 21 and the outer mold 24 and cutting the slab.
  • Embodiment 2 The toothed belt B and the manufacturing method thereof according to the second embodiment have the same external configuration as those in FIGS. 1 and 4 of the first embodiment.
  • the toothed belt B and the manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4 of the first embodiment on the assumption that reference numeral 16 represents a knitted fabric.
  • the knitted fabric 16 extends in the belt length direction on the inner peripheral side of the belt 15 in the belt thickness direction from the embedding position of the nonwoven fabric 15. It is arranged so as to be along, and is provided integrally.
  • the knitted fabric 16 may be composed of one sheet or may be composed of a plurality of sheets.
  • the knitted fabric 16 includes a polyurethane resin that forms the toothed belt body 10, and is provided so as to form a layer in a side view.
  • the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the knitted fabric 16 is in contact with the nonwoven fabric 15 and compressed in the belt thickness direction.
  • the thickness of the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the knitted fabric 16 is, for example, 0.1 to 0.5 mm.
  • the portion corresponding to the tooth bottom portion 12 of the knitted fabric 16 includes polyurethane resin, the degree of impregnation is low due to the presence of the nonwoven fabric 15, and as a result, the tooth bottom portion 12 is caused by the stitches of the knitted fabric 16.
  • the formed uneven surface is constituted. Either the knitted fabric 16 may be exposed on the surface of the tooth bottom portion 12, or the knitted fabric 16 may be embedded in the surface layer.
  • the uneven surface formed due to the stitches of the knitted fabric 16 is formed on the tooth bottom portion 12 as described above, and therefore the uneven surface of the tooth bottom portion 12 is a cushion.
  • the tooth bottom portion 12 has an uneven surface, the resonance sound (air column resonance sound) generated in the gap between the toothed belt B and the pulley when the tooth portion 11 is engaged with the pulley can be reduced.
  • the tension applied to the core wire 14 when the core wire 14 is wound is set to a very high value, for example, 49 to 294 N during the manufacturing process described later. Even if it does, since the nonwoven fabric 15 is interposed between the core wire 14 and the knitted fabric 16, the compression by the core wire 14 is eased, and the unevenness
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the uneven surface of the tooth bottom 12 is preferably 5 to 25 ⁇ m, more preferably 10 to 25 ⁇ m.
  • the size (maximum diameter) of the protrusions and recesses in plan view on the uneven surface is preferably 0.3 to 1.2 mm, more preferably 0.5 to 1.0 mm.
  • the portion corresponding to the tooth portion 11 of the knitted fabric 16 is continuous with the portions corresponding to the tooth portions 11 on both sides, and forms a locus along the outline of the nonwoven fabric 15 in a side view.
  • the uncompressed thickness of the portion corresponding to the tooth portion 11 of the knitted fabric 16 is, for example, 1.6 to 4.6 mm. It is preferable that the portion corresponding to the tooth portion 11 of the knitted fabric 16 is not in contact with the nonwoven fabric 15, that is, a polyurethane resin layer exists between the portion corresponding to the tooth portion 11 of the knitted fabric 16 and the nonwoven fabric 15. Moreover, it is preferable that the part corresponding to the tooth part 11 of the knitted fabric 16 is embedded without being exposed on the surface of the tooth part 11.
  • the part corresponding to the tooth part 11 of the knitted fabric 16 is preferably a position where the most advanced position on the tooth part 11 side is preferably 60% or more of the tooth part height H from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth part 11. More preferably, the position is 80% or more ((H ′′ / H) ⁇ 100).
  • the knitted fabric 16 includes, for example, a flat knitted knitted fabric formed with a knitting yarn 16c as shown in FIG. 5A, a rubber knitted knitted fabric as shown in FIG. 5B, a pearl knitted knitted fabric as shown in FIG. 5C, and the like. ing.
  • the fineness of the knitting yarn 16c is preferably 10 to 1000 dtex, more preferably 50 to 300 dtex.
  • the stitch density is preferably 5 to 100 pieces / 2.54 cm width in the wale direction, more preferably 20 to 40 pieces / 2.54 cm width, and preferably 5 to 100 pieces / 2.
  • the width is 54 cm, more preferably 15 to 35 / 2.54 cm.
  • the basis weight of the knitted fabric 16 is preferably 50 to 600 g / m 2 , more preferably 100 to 400 g / m 2 .
  • the basis weight of the knitted fabric 16 is preferably 30 to 170%, more preferably 70 to 130%, still more preferably 70% of the basis weight of the nonwoven fabric 15 from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11 and the root portion 13. It is particularly preferable that it is 100%, that is, the same as the basis weight of the nonwoven fabric 15.
  • the knitted fabric 16 has higher stretch characteristics in the course direction than the wale direction and has anisotropy in the stretch characteristics, but the course direction is in the belt length direction so that the stretch characteristics are higher in the belt length direction. It is preferable that they are provided so as to match.
  • Examples of the fiber material constituting the knitted fabric 16 include nylon fibers such as nylon 6,6 fibers, nylon 4,6, nylon 6, etc., polyketone fibers, aramid fibers, polyester fibers, and the like.
  • the knitted fabric 16 may be composed of a single type of fiber, or may be composed of a plurality of types of fibers.
  • the fiber material constituting the knitted fabric 16 is preferably the same as the fiber material constituting the nonwoven fabric 15 from the viewpoint of enhancing the reinforcing effect of the tooth portion 11 and the tooth root portion 13.
  • the knitted fabric 16 may be subjected to an adhesive treatment such as drying after being immersed in an epoxy adhesive, for example, before molding.
  • the nonwoven fabric 15 includes a polyurethane resin to make the tooth root portion 13 itself highly elastic in a wide range, and the knitted fabric 16 is formed on the surface of the tooth root portion 13. Since the occurrence and progress of cracks are regulated at a position close to the surface, the tooth root portion 13 is reinforced by the laminated structure of the nonwoven fabric 15 and the knitted fabric 16, so that the tooth chipping life can be remarkably improved.
  • a cylindrical inner mold 21 is covered with a knitted fabric 16 and a non-woven fabric 15 that are processed into a cylindrical shape, and the core wire 14 is wound spirally thereon.
  • concave grooves 22 having a cross section corresponding to the tooth portion 11 and extending in the axial direction are provided at a constant pitch at intervals in the circumferential direction.
  • non-woven fabric 15 it is preferable to use a non-woven fabric having such a length that a slight tension is applied in the circumferential direction when covered from the knitted fabric 16.
  • the tension applied to the core wire 14 when the core wire 14 is wound is, for example, 49 to 294N.
  • the inner mold 21 is accommodated in a cylindrical outer mold 24.
  • a cavity C for forming a toothed belt body is formed between the inner mold 21 and the outer mold 24.
  • a urethane composition in which a compounding agent is blended with a urethane prepolymer is injected and filled into the sealed cavity C and heated.
  • the toothed belt body 10 is formed by forming the toothed portion 11 in the recessed groove 22 and the tooth bottom portion 12 in the projecting ridge 23, respectively.
  • the urethane composition is impregnated into the nonwoven fabric 15 and cured, the nonwoven fabric 15 is disposed so as to include the polyurethane resin along the belt length direction and is embedded in the toothed belt main body 10.
  • the knitted fabric 16 is disposed along the belt length direction including the polyurethane resin, and is provided integrally with the toothed belt main body 10.
  • the knitted fabric 16 includes polyurethane resin, but the degree of impregnation is low due to the presence of the nonwoven fabric 15, and as a result, an uneven surface formed due to the stitches of the knitted fabric 16 is formed.
  • the toothed belt main body 10, the core wire 14, the nonwoven fabric 15, and the knitted fabric 16 are integrated to form a cylindrical slab.
  • the molding conditions are, for example, a molding temperature of 70 to 130 ° C. and a molding time of 10 to 120 minutes.
  • the toothed belt B according to the second embodiment can be obtained by removing the slab from the inner mold 21 and the outer mold 24 and cutting the slab.
  • the toothed belts of the examples two types of belts having a belt length of 1200 mm, a belt maximum thickness of 4.8 mm, and a belt width of 10 mm and 15 mm were produced.
  • the number of teeth was 150
  • the tooth width W was 5.2 mm
  • the tooth height H was 2.85 mm
  • the arrangement pitch P was 8.0 mm.
  • urethane composition for forming a toothed belt body 3,3′-dichloro-4,4 ′ as a curing agent with respect to 100 parts by mass of a urethane prepolymer (Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd., trade name: Hyprene L-100).
  • a urethane prepolymer Mitsubishi Chemical Polyurethane Co., Ltd., trade name: Hyprene L-100
  • -Diaminodiphenylmethane Ihara Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Iharacamine MT 13 parts by mass and plasticizer dioctyl phthalate (Chisso, trade name: DOP) 10 parts by mass were used.
  • the hardness of the polyurethane resin forming the toothed belt body measured based on JIS K7312, was 92 °.
  • the core wire As the core wire, two kinds of twisted yarns (1270 dtex / 4 ⁇ 5) of an aramid fiber S twisted yarn and a Z twisted yarn were used, and they were provided in a double spiral shape so that they were alternately arranged in the belt width direction.
  • the core wire was subjected to an adhesion treatment in which it was dipped in an epoxy adhesive and then dried.
  • the winding tension of the core wire was 98.1N.
  • the core wire had a core wire diameter of 0.90 mm and an arrangement pitch of 1.5 mm in the belt width direction.
  • PLD was 0.8 mm.
  • non-woven fabric a non-woven fabric made of nylon fiber manufactured without pressure was used.
  • the nonwoven fabric was not subjected to adhesion treatment.
  • the nonwoven fabric had a thickness of 5.4 mm and a basis weight of 250 g / m 2 .
  • the part corresponding to the tooth part of the nonwoven fabric swelled to the position of 70% of the tooth height H on the tooth part side on average ((H ′ / H) ⁇ 100).
  • an oblique woven fabric formed of warp yarns and weft yarns of nylon fibers having a fineness of 235 dtex was provided so that the weft yarns coincided with the belt length direction. Therefore, the fiber material constituting the woven fabric was the same as the fiber material constituting the nonwoven fabric.
  • the woven fabric was not subjected to adhesion treatment.
  • the woven fabric had a thickness of 0.6 mm, a warp and weft yarn density of 200/5 cm width, and a basis weight of 250 g / m 2 . Therefore, the basis weight of the woven fabric was the same as the basis weight of the nonwoven fabric.
  • the most advanced position on the tooth side was an average 80% of the tooth height H ((H ′′ / H) ⁇ 100).
  • the part corresponding to the tooth part of the cloth was not in contact with the non-woven fabric, and was embedded in the tooth part without being exposed on the surface of the tooth part. A surface was formed, and the arithmetic average roughness (Ra) of the uneven surface was 18.2 ⁇ m.
  • a toothed belt B ′ having the same configuration as that of the example except that no woven fabric was used was produced as Comparative Example 1.
  • the tooth bottom portion 12 ′ of the toothed belt B ′ of Comparative Example 1 had a polyurethane resin exposed on the surface, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface was 2.6 ⁇ m.
  • the toothed belt of Comparative Example 1 corresponds to the toothed belt disclosed in Patent Documents 1 to 4.
  • ⁇ Comparative example 2> As shown in FIG. 6B, with the exception of having no non-woven fabric and the woven fabric 16 ′ is provided so as to cover the inner peripheral side surface having the tooth portion 11 ′ in the toothed belt body 10 ′.
  • a toothed belt B ′ having the same configuration was produced as Comparative Example 2.
  • the tooth bottom portion 12 ′ of the toothed belt of Comparative Example 2 had a polyurethane resin exposed on the surface, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface was 1.8 ⁇ m.
  • the toothed belt of Comparative Example 2 corresponds to the toothed belt disclosed in Patent Document 5.
  • FIG. 7A shows a pulley layout 30 of a belt running test machine for noise test.
  • a drive pulley 31 and a driven pulley 32 each having a number of teeth of 24 and an outer diameter of 59.74 mm are disposed in the lateral direction at intervals. It is comprised so that axial load (SW) can be loaded to the side.
  • SW axial load
  • the toothed belts having a belt width of 30 mm in each of the example and the comparative examples 1 and 2 are wound around the driving pulley 31 and the driven pulley 32 of the belt running test machine 30, and an axial load (SW) of 1000 N is applied to the driven pulley 32. Loaded. Then, the rotational speed of the drive pulley 31 was raised from 0 rpm to 5000 rpm for 3 minutes at room temperature, and the belt traveled, and the noise level (dB (A)) from 500 rpm to 3500 rpm was measured using a noise measuring device. The same measurement was performed when the axial load (SW) was 1250N and 1500N.
  • FIG. 7B shows a pulley layout 40 of a belt running test machine for durability test.
  • a drive pulley 41 having 20 teeth and an outer diameter of 49.56 mm and a driven pulley 42 having 40 teeth and an outer diameter of 100.49 mm are arranged at intervals in the lateral direction.
  • the driven pulley 42 is configured to be able to apply an axial load (SW) to the side.
  • the toothed belt having a belt width of 10 mm in each of Examples and Comparative Examples 1 and 2 is wound around the driving pulley 41 and the driven pulley 42 of the belt running test machine 40, and the axial load (SW) of 392N is wound around the driven pulley 42.
  • a torque of 50 N ⁇ m was applied.
  • the belt was run by rotating the drive pulley 41 at a rotational speed of 7000 rpm at room temperature.
  • the belt running was continued until the tooth part chipping and the tooth part wear failure occurred while periodically stopping the belt running and visually observing.
  • a strip-shaped test piece for a tensile test is prepared from a toothed belt after running a belt for 500 hours, and its strength is measured. The strength per hit was calculated, and further, this was divided by the strength per cord in an unrunning toothed belt to calculate the strength retention.
  • Table 1 and FIG. 8 show the results of the noise test.
  • Table 2 shows the results of the durability test.
  • the present invention is useful in the technical field of toothed belts.
  • Toothed belt C Cavity 10, 10 'Toothed belt body 11, 11' Tooth part 12, 12 'Tooth base part 13, 13' Tooth base part 14, 14 'Core wire 15, 15' Nonwoven fabric 16, 16 'Woven cloth , Knitted fabric 16a warp 16b weft 16c knitting yarn 21 inner mold 22 concave groove 23 convex line 24 outer mold

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Abstract

歯付ベルト（Ｂ）は、歯部（１１）間の歯底部（１２）に、織布（１６）の織目又は編布（１６）の編目に起因して形成された凹凸面が構成されている。

Description

歯付ベルト
　本発明は歯付ベルトに関する。
　工作機械、印刷機械、繊維機械、射出成形機等の高トルク伝動用途において、ポリウレタン樹脂製の歯付ベルトが用いられている。
　特許文献１～４には、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線が埋設されていると共に、その心線の埋設位置よりも内周側に不織布が埋設された歯付ベルトが開示されている。
　特許文献５には、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体における歯部を有する内周側表面を被覆するように帆布が設けられた歯付ベルトが開示されている。
特公平５－６２６５７号公報 特許第２９６５４０３号公報 特開２００６－１１２５７４号公報 特開２０１０－９６２２９号公報 特許第２９５４５５４号公報
　本発明は、内周側に複数の歯部が間隔をおいて設けられたポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体と、前記歯付ベルト本体に、ベルト長さ方向に沿うと共にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配されて埋設された心線と、前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記心線の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて埋設された不織布と、前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記不織布の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられた織布又は編布とを有し、前記歯部間の歯底部には、前記織布の織目又は編布の編目に起因して形成された凹凸面が構成されている歯付ベルトである。
実施形態１に係る歯付ベルトの部分側面図である。 歯底部の縦断面拡大図である。 平織り織布の織り組織の平面図である。 斜文織り織布の織り組織の平面図である。 朱子織り織布の織り組織の平面図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第１の説明図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第２の説明図である。 実施形態１に係る歯付ベルトの製造方法の第３の説明図である。 平編み編布の平面図である。 ゴム編み編布の平面図である。 パール編み編布の平面図である。 比較例１の歯付ベルトの部分側面図である。 比較例２の歯付ベルトの部分側面図である。 騒音試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。 耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。 軸荷重と騒音レベルとの関係を示すグラフである。
　以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
　（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る歯付ベルトＢを示す。実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば、工作機械、印刷機械、繊維機械、射出成形機等の高トルク伝動用途に好適に用いられるエンドレスの噛み合い伝動ベルトである。実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば、ベルト長さが５００～３０００ｍｍ、ベルト幅が１０～２００ｍｍ、及びベルト厚さ（最大厚さ）が３～２０ｍｍである。
　実施形態１に係る歯付ベルトＢは、ポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体１０を有し、外周側が平坦な幅広の平帯体の内周側に複数の歯部１１が一定ピッチで間隔をおいて設けられていると共に、相互に隣接する歯部１１間が歯底部１２に構成され、また、歯部１１と歯底部１２との間の境界部分が、側面視が内側に円弧状に没入した歯元部１３に構成されている。なお、外周側にはコグが設けられていてもよい。
　歯部１１の側面視の歯形としては、例えば、両側が外側に円弧状に膨出したＳＴＳ歯形や台形歯形等が挙げられる。歯部１１は、例えば、歯数が３０～４００、歯幅Ｗ（ベルト長さ方向の寸法）が２～１０ｍｍ、歯部高さＨが２～８ｍｍ、及び配設ピッチＰが５～２０ｍｍである。
　歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーに、硬化剤、可塑剤等の配合剤を配合したウレタン組成物が加熱及び加圧されて硬化したものである。
　ウレタンプレポリマーとしては、例えば、イソシアネート成分がトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などであり、ポリオール成分がポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）などであるもの等が挙げられる。ウレタンプレポリマーは、単一種で構成されていても、また、複数種が混合されて構成されていても、どちらでもよい。
　硬化剤としては、例えば、１，４－フェニレンジアミン、２，６－ジアミノトルエン、１，５－ナフタレンジアミン、４，４’－ジアミノジフェニルメタン、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、３，３’－ジメチル－４，４’－ジアミノジフェニルメタン、１－メチル－３，５－ビス（メチルチオ）－２，６－ジアミノベンゼン、１－メチル－３，５’－ジエチル－２，６－ジアミノベンゼン、４，４’－メチレン－ビス－（３－クロロ－２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（３－クロロ－２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（オルト－クロロアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（２，３－ジクロロアニリン）、トリメチレングリコール－ジ－パラ－アミノベンゾエート、４，４’－メチレン－ビス－（２，６－ジエチルアニリン）、４，４’－メチレン－ビス－（２，６－ジイソプロピルアニリン）、４，４’－ジアミノジフェニルスルホンなど、１級アミン、２級アミン、３級アミンのアミン化合物等が挙げられる。硬化剤は、単一種で構成されていても、また、複数種で構成されていても、どちらでもよい。硬化剤の配合量は、例えば、アミン化合物の場合、硬化剤中のＮＨ２のモル数とウレタンプレポリマー中のＮＣＯのモル数との比であるα値（ＮＨ２／ＮＣＯ）が０．７０～１．１０の範囲となる量である。
　可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）やジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のジアルキルフタレート、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のジアルキルアジペート、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のジアルキルセバケート等が挙げられる。可塑剤は、単一種で構成されていても、また、複数種で構成されていても、どちらでもよい。可塑剤の配合量は、例えば、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して３～２０質量部である。
　なお、その他の配合剤としては、例えば、着色剤、消泡剤、安定剤等が挙げられる。
　歯付ベルト本体１０を構成するポリウレタン樹脂の物性は、例えば、硬度が７０～１００°（ＪＩＳ Ｋ７３１２準拠）であることが好ましい。
　歯付ベルト本体１０には、平帯体の部分に、ベルト長さ方向に沿うと共にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線１４が埋設されている。心線１４は、例えば、心線径が０．２～５ｍｍ、及びベルト幅方向の配設ピッチが０．２５～６ｍｍである。また、ＰＬＤは例えば０．２～５ｍｍである。
　心線１４は、例えば、片撚り糸、諸撚り糸、ラング撚り糸、コアヤーン、組紐等で構成されている。なお、心線１４は、撚り糸の場合、上撚りがＳ撚りのＳ撚り糸及び上撚りがＺ撚りのＺ撚り糸の２種がベルト幅方向に交互に並ぶように二重螺旋状に設けられていてもよい。
　心線１４を構成する繊維材料としては、例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維；アラミド繊維、ポリエステル繊維、ＰＢＯ繊維、ナイロン繊維、ポリケトン繊維などの有機繊維等が挙げられる。心線１４は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。心線１４には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていることが好ましい。
　歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の心線１４の埋設位置よりも内周側には、平帯状の不織布１５がベルト長さ方向に沿うように配されて埋設されている。不織布１５は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。
　不織布１５は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。不織布１５の歯底部１２に対応する部分は、心線１４に接触してベルト厚さ方向に薄く圧縮されている。不織布１５の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。不織布１５の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、歯部１１側に膨出するように歯部１１に入り込んでベルト厚さ方向に厚く広がっている。不織布１５の歯部１１に対応する部分の最大厚さ（非圧縮厚さ）は例えば１．５～４．５ｍｍである。不織布１５の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、平均して歯部１１側に歯部高さＨの好ましくは５０％以上の位置まで、より好ましくは７０％以上の位置まで膨出していることが好ましい（（Ｈ’／Ｈ）×１００）。
　不織布１５は、ポリウレタン樹脂の含浸性を高める観点から、低密度で嵩高であることが好ましい。不織布１５の目付量は２００～６００ｇ／ｍ２であることが好ましく、特に歯部１１の配設ピッチＰが８ｍｍ以下の場合には２３０～３００ｇ／ｍ２であることがより好ましく、歯部１１の配設ピッチＰが８ｍｍを超える場合には３９０～５００ｇ／ｍ２であることがより好ましい。
　不織布１５を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維、カーボン繊維等が挙げられる。不織布１５は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。不織布１５には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。
　歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の不織布１５の埋設位置よりも内周側には、織布１６がベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられている。織布１６は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。
　織布１６は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。
　織布１６の歯底部１２に対応する部分は、不織布１５に接触してベルト厚さ方向に圧縮されている。織布１６の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。織布１６の歯底部１２に対応する部分は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、歯底部１２には、図２に示すように、織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成されている。歯底部１２には、織布１６が表面に露出していても、また、織布１６が表層に埋設されていても、どちらでもよい。
　従来のポリウレタン樹脂製の歯付ベルトは、特許文献１～４に開示された歯付ベルト本体に不織布が埋設された構成であっても、また、特許文献５に開示された歯付ベルト本体における歯部を有する内周側表面を被覆するように帆布が設けられた構成であっても、歯部間の歯底部では、製造時に未硬化のポリウレタン樹脂が不織布又は帆布に含浸して染み出す結果、不織布又は帆布が歯付ベルト本体の表層に埋設された形態となり、表面に硬いポリウレタン樹脂が露出することとなる。そのため、ベルト走行時において、硬い歯部がプーリに接触する際に発生する打撃音に、硬い歯底部がプーリに接触する際に発生する打撃音が重畳して大きな騒音を発するという問題がある。なお、歯付ベルトを設けた部分をカバーで覆って騒音を遮蔽する対策も考えられるが、その場合、ベルト温度の上昇により歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂が劣化してベルト寿命が短くなってしまう虞がある。
　しかしながら、実施形態１に係る歯付ベルトＢによれば、このように歯底部１２に織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成されているので、この歯底部１２の凹凸面がクッションとなり、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音を抑制することができる。また、歯底部１２の凹凸面があるので、歯部１１のプーリへの噛み合い時に歯付ベルトＢとプーリとの隙間で生じる共鳴音（気柱共鳴音）を低減することもできる。なお、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えるために、後述の製造時において、心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力を例えば４９～２９４Ｎの範囲で非常に高く設定する場合であっても、心線１４と織布１６との間に不織布１５が介設されるので、心線１４による圧縮が緩和され、織布１６の凹凸が潰されてしまうことはない。つまり、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えて耐久性を高めつつ、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音の抑制効果及び歯部１１のプーリへの噛み合い時の共鳴音の低減効果を得ることができる。
　歯底部１２の凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは５～２５μｍ、より好ましくは１０～２５μｍである。凹凸面における平面視における凸部及び凹部の大きさ（最大径）は、好ましくは０．３～１．２ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍである。ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１に基づいて測定される値である。
　織布１６の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、不織布１５の外郭に沿った軌跡を形成している。織布１６の歯部１１に対応する部分の非圧縮厚さは例えば１．６～４．６ｍｍである。織布１６の歯部１１に対応する部分は不織布１５と非接触、つまり、織布１６の歯部１１に対応する部分と不織布１５との間にはポリウレタン樹脂の層が存在することが好ましい。また、織布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の表面に露出せずに埋設されていることが好ましい。織布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、歯部１１側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの好ましくは６０％以上の位置、より好ましくは８０％以上の位置であることが好ましい（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。
　織布１６は、例えば、図３Ａに示すような経糸１６ａ及び緯糸１６ｂで形成された平織り織布、図３Ｂに示すような斜文織り織布（綾織り織布）、図３Ｃに示すような朱子織り織布等で構成されている。経糸１６ａ及び緯糸１６ｂの繊度は、好ましくは４４～９３３ｄｔｅｘ、より好ましくは４４～２３５ｄｔｅｘである。経糸１６ａ及び緯糸１６ｂの糸密度は、好ましくは７４～４３０本／５ｃｍ幅、より好ましくは１３２～１７４本／５ｃｍ幅である。織布１６の目付量は、好ましくは９０～６００ｇ／ｍ２、より好ましくは２００～３５０ｇ／ｍ２である。織布１６の目付量は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５の目付量の好ましくは３０～１７０％、より好ましくは７０～１３０％であり、更に好ましくは１００％、つまり、不織布１５の目付量と同一であることが特に好ましい。
　織布１６は、例えば、経糸１６ａ又は緯糸１６ｂがベルト長さ方向に一致するように設けられていることが好ましい。緯糸１６ｂが仮撚り加工糸等の伸縮加工糸で構成されている場合には、織布１６は、伸縮特性について異方性を有することとなるが、ベルト長さ方向に伸縮特性が高くなるように、緯糸１６ｂがベルト長さ方向に一致するように設けられることが好ましい。
　織布１６を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン６，６繊維、ナイロン４，６、ナイロン６などのナイロン繊維、ポリケトン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の化学繊維や綿等の天然繊維が挙げられる。織布１６は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。織布１６を構成する繊維材料は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５を構成する繊維材料と同一であることが好ましい。織布１６には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。
　以上の構成の実施形態１に係る歯付ベルトＢによれば、不織布１５がポリウレタン樹脂を含んで歯元部１３自体を広範囲で高弾性化すると共に、織布１６が歯元部１３の表面乃至表面に近い位置においてクラックの発生及び進展を規制することから、それらの不織布１５及び織布１６の積層構造によって歯元部１３が補強されるので、耐歯欠け寿命を著しく改善することができる。
　実施形態１に係る歯付ベルトＢは、例えば一対のプーリに巻き掛けられ、駆動源からの動力を従動側に伝達する。ここで、プーリの外径は例えば２０～７００ｍｍである。また、ベルト走行速度は例えば１０～２０００ｍ／ｍｉｎであり、伝達容量は例えば０．１～６００ＫＷである。
　次に、実施形態１に係る歯付ベルトＢの製造方法について説明する。
　まず、図４Ａに示すように、円柱状の内金型２１に筒状に加工した織布１６及び不織布１５を順に被せ、その上から心線１４を螺旋状に巻き付ける。内金型２１の外周には、断面が歯部１１に対応した形状の軸方向に延びる凹溝２２が周方向に間隔をおいて一定ピッチで設けられている。このとき、織布１６として、内金型２１の周長よりも長いものを用い、織布１６を各凹溝２２内で撓むように設けることが好ましい。また、不織布１５として、織布１６の上から被せた際に周方向にやや張力が付与される程度の長さのものを用いることが好ましい。
　次いで、図４Ｂに示すように、内金型２１を円筒状の外金型２４の中に収容する。このとき、内金型２１と外金型２４との間に歯付ベルト本体成形用のキャビティＣが構成される。
　続いて、図４Ｃに示すように、密閉したキャビティＣにウレタンプレポリマーに配合剤を配合したウレタン組成物を注入して充填すると共に加熱する。このとき、ウレタン組成物が流動して硬化することにより、凹溝２２において歯部１１及び凸条２３において歯底部１２がそれぞれ形成されることにより歯付ベルト本体１０が構成される。また、ウレタン組成物が不織布１５に含浸して硬化することにより、不織布１５は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に埋設される。更に、ウレタン組成物が織布１６に含まれて硬化することにより、織布１６は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に一体に設けられる。歯底部１２では、織布１６は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、織布１６の織目に起因して形成された凹凸面が構成される。以上のようにして、歯付ベルト本体１０、心線１４、不織布１５、及び織布１６が一体化して円筒状のスラブが成形される。なお、成形条件は、例えば、成形温度が７０～１３０℃、及び成形時間が１０～１２０分である。
　最後に、内金型２１及び外金型２４からスラブを脱型し、それを輪切りすることにより実施形態１に係る歯付ベルトＢを得ることができる。
　（実施形態２）
　実施形態２に係る歯付ベルトＢ及びその製造方法は、外観構成が実施形態１の図１及び４と同一である。以下では、実施形態２に係る歯付ベルトＢ及びその製造方法について、符号１６が編布を示すものとして実施形態１の図１及び４も用いて説明する。
　実施形態２に係る歯付ベルトＢでは、図１に示すように、歯付ベルト本体１０におけるベルト厚さ方向の不織布１５の埋設位置よりも内周側に、編布１６がベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられている。編布１６は、一枚で構成されていても、また、複数枚で構成されていても、どちらでもよい。
　編布１６は、歯付ベルト本体１０を形成するポリウレタン樹脂を含んで、側面視において層を形成するように設けられている。
　編布１６の歯底部１２に対応する部分は、不織布１５に接触してベルト厚さ方向に圧縮されている。編布１６の歯底部１２に対応する部分の厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。編布１６の歯底部１２に対応する部分は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、歯底部１２には、編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成されている。歯底部１２には、編布１６が表面に露出していても、また、編布１６が表層に埋設されていても、どちらでもよい。
　実施形態２に係る歯付ベルトＢによれば、このように歯底部１２に編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成されているので、この歯底部１２の凹凸面がクッションとなり、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音を抑制することができる。また、歯底部１２の凹凸面があるので、歯部１１のプーリへの噛み合い時に歯付ベルトＢとプーリとの隙間で生じる共鳴音（気柱共鳴音）を低減することもできる。なお、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えるために、後述の製造時において、心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力を例えば４９～２９４Ｎと非常に高く設定する場合であっても、心線１４と編布１６との間に不織布１５が介設されるので、心線１４による圧縮が緩和され、編布１６の凹凸が潰されてしまうことはない。つまり、心線１４の撚り戻りやベルト走行初期の伸びを低く抑えて耐久性を高めつつ、歯底部１２がプーリに接触する際の打撃音の抑制効果及び歯部１１のプーリへの噛み合い時の共鳴音の低減効果を得ることができる。
　歯底部１２の凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは５～２５μｍ、より好ましくは１０～２５μｍである。凹凸面における平面視における凸部及び凹部の大きさ（最大径）は、好ましくは０．３～１．２ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍである。
　編布１６の歯部１１に対応する部分は、両側の歯部１１に対応する部分に連続して、側面視において、不織布１５の外郭に沿った軌跡を形成している。編布１６の歯部１１に対応する部分の非圧縮厚さは例えば１．６～４．６ｍｍである。編布１６の歯部１１に対応する部分は不織布１５と非接触、つまり、編布１６の歯部１１に対応する部分と不織布１５との間にはポリウレタン樹脂の層が存在することが好ましい。また、編布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の表面に露出せずに埋設されていることが好ましい。編布１６の歯部１１に対応する部分は、歯部１１の補強効果を高める観点から、歯部１１側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの好ましくは６０％以上の位置、より好ましくは８０％以上の位置であることが好ましい（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。
　編布１６は、例えば、図５Ａに示すような編糸１６ｃで形成された平編み編布、図５Ｂに示すようなゴム編み編布、図５Ｃに示すようなパール編み編布等で構成されている。編糸１６ｃの繊度は、好ましくは１０～１０００ｄｔｅｘ、より好ましくは５０～３００ｄｔｅｘである。編目密度は、ウェール方向には、好ましくは５～１００個／２．５４ｃｍ幅、より好ましくは２０～４０個／２．５４ｃｍ幅であり、コース方向には、好ましくは５～１００個／２．５４ｃｍ幅、より好ましくは１５～３５個／２．５４ｃｍ幅である。編布１６の目付量は、好ましくは５０～６００ｇ／ｍ２、より好ましくは１００～４００ｇ／ｍ２である。編布１６の目付量は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５の目付量の好ましくは３０～１７０％、より好ましくは７０～１３０％であり、更に好ましくは１００％、つまり、不織布１５の目付量と同一であることが特に好ましい。
　編布１６は、ウェール方向よりもコース方向の方が伸縮特性が高く、伸縮特性について異方性を有するが、ベルト長さ方向に伸縮特性が高くなるように、コース方向がベルト長さ方向に一致するように設けられることが好ましい。
　編布１６を構成する繊維材料としては、例えば、ナイロン６，６繊維、ナイロン４，６、ナイロン６などのナイロン繊維、ポリケトン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。編布１６は、単一種の繊維で構成されていても、また、複数種の繊維で構成されていても、どちらでもよい。編布１６を構成する繊維材料は、歯部１１及び歯元部１３の補強効果を高める観点から、不織布１５を構成する繊維材料と同一であることが好ましい。編布１６には、成形前に予め例えばエポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる等の接着処理が施されていてもよい。
　以上の構成の実施形態２に係る歯付ベルトＢによれば、不織布１５がポリウレタン樹脂を含んで歯元部１３自体を広範囲で高弾性化すると共に、編布１６が歯元部１３の表面乃至表面に近い位置においてクラックの発生及び進展を規制することから、それらの不織布１５及び編布１６の積層構造によって歯元部１３が補強されるので、耐歯欠け寿命を著しく改善することができる。
　次に、実施形態２に係る歯付ベルトＢの製造方法について説明する。
　まず、図４Ａに示すように、円柱状の内金型２１に筒状に加工した編布１６及び不織布１５を順に被せ、その上から心線１４を螺旋状に巻き付ける。内金型２１の外周には、断面が歯部１１に対応した形状の軸方向に延びる凹溝２２が周方向に間隔をおいて一定ピッチで設けられている。このとき、編布１６として、内金型２１の周長よりも長いものを用い、編布１６を各凹溝２２内で撓むように設けることが好ましい。不織布１５として、編布１６の上から被せた際に周方向にやや張力が付与される程度の長さのものを用いることが好ましい。心線１４を巻き付ける際に心線１４に付与する張力は例えば４９～２９４Ｎである。
　次いで、図４Ｂに示すように、内金型２１を円筒状の外金型２４の中に収容する。このとき、内金型２１と外金型２４との間に歯付ベルト本体成形用のキャビティＣが構成される。
　続いて、図４Ｃに示すように、密閉したキャビティＣにウレタンプレポリマーに配合剤を配合したウレタン組成物を注入して充填すると共に加熱する。このとき、ウレタン組成物が流動して硬化することにより、凹溝２２において歯部１１及び凸条２３において歯底部１２がそれぞれ形成されることにより歯付ベルト本体１０が構成される。また、ウレタン組成物が不織布１５に含浸して硬化することにより、不織布１５は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に埋設される。更に、ウレタン組成物が編布１６に含まれて硬化することにより、編布１６は、ポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて歯付ベルト本体１０に一体に設けられる。歯底部１２では、編布１６は、ポリウレタン樹脂を含むものの、不織布１５が存在するためにその含浸度合いが低く、その結果、編布１６の編目に起因して形成された凹凸面が構成される。以上のようにして、歯付ベルト本体１０、心線１４、不織布１５、及び編布１６が一体化して円筒状のスラブが成形される。なお、成形条件は、例えば、成形温度が７０～１３０℃、及び成形時間が１０～１２０分である。
　最後に、内金型２１及び外金型２４からスラブを脱型し、それを輪切りすることにより実施形態２に係る歯付ベルトＢを得ることができる。
　その他の構成は実施形態１と同一である。
　（歯付ベルト）
　＜実施例＞
　図１に示す上記実施形態１と同様の構成のＳＴＳ歯形の歯付ベルトを実施例として作製した。
　実施例の歯付ベルトとして、ベルト長さが１２００ｍｍ及びベルト最大厚さが４．８ｍｍで、且つベルト幅が１０ｍｍものと１５ｍｍのものとの２種を作製した。歯部は、歯数が１５０、歯幅Ｗが５．２ｍｍ、歯部高さＨが２．８５ｍｍ、及び配設ピッチＰが８．０ｍｍであった。
　歯付ベルト本体を形成するウレタン組成物として、ウレタンプレポリマー（三井化学ポリウレタン社製  商品名：ハイプレンＬ－１００）１００質量部に対して、硬化剤の３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（イハラケミカル工業社製  商品名：イハラキュアミンＭＴ）１３質量部及び可塑剤のジオクチルフタレート（チッソ社製　商品名：ＤＯＰ）１０質量部を配合したものを用いた。歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂のＪＩＳ Ｋ７３１２に基づいて測定した硬度は９２°であった。
　心線として、アラミド繊維のＳ撚り糸及びＺ撚り糸の２種の諸撚り糸（１２７０ｄｔｅｘ／４×５）を用い、それらがベルト幅方向に交互に並ぶように二重螺旋状に設けた。心線には、エポキシ系接着剤に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施した。心線の巻き付け張力を９８．１Ｎとした。心線は、心線径が０．９０ｍｍ、及びベルト幅方向の配設ピッチが１．５ｍｍであった。また、ＰＬＤは０．８ｍｍであった。
　不織布として、ニードルパンチ法により無加圧で製造されたナイロン繊維製のものを用いた。不織布には、接着処理を施さなかった。不織布は、厚さが５．４ｍｍ、及び目付量が２５０ｇ／ｍ２であった。不織布の歯部に対応する部分は、平均して歯部側に歯部高さＨの７０％の位置まで膨出していた（（Ｈ’／Ｈ）×１００）。
　織布として、繊度が２３５ｄｔｅｘのナイロン繊維の経糸及び緯糸で形成された斜文織り織布を用い、緯糸がベルト長さ方向に一致するように設けた。従って、織布を構成する繊維材料は不織布を構成する繊維材料と同一であった。織布には、接着処理を施さなかった。織布は、厚さが０．６ｍｍ、経糸及び緯糸の糸密度が２００本／５ｃｍ幅、並びに目付量が２５０ｇ／ｍ２であった。従って、織布の目付量は不織布の目付量と同一であった。織布の歯部に対応する部分は、歯部側の最先端の位置が平均して歯部高さＨの８０％の位置であった（（Ｈ”／Ｈ）×１００）。従って、織布の歯部に対応する部分は、不織布と非接触であり、また、歯部の表面に露出せずに歯部に埋設されていた。歯底部には、織布の織目に起因した凹凸面が構成されており、その凹凸面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１８．２μｍであった。
　＜比較例１＞
　図６Ａに示すように、織布を有さないことを除いて実施例と同一構成の歯付ベルトＢ’を比較例１として作製した。比較例１の歯付ベルトＢ’の歯底部１２’は、表面にポリウレタン樹脂が露出しており、その表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は２．６μｍであった。なお、この比較例１の歯付ベルトは、特許文献１～４に開示された歯付ベルトに相当する。
　＜比較例２＞
　図６Ｂに示すように、不織布を有さず且つ織布１６’が歯付ベルト本体１０’における歯部１１’を有する内周側表面を被覆するように設けられたことを除いて実施例と同一構成の歯付ベルトＢ’を比較例２として作製した。比較例２の歯付ベルトの歯底部１２’は、表面にポリウレタン樹脂が露出しており、その表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１．８μｍであった。なお、この比較例２の歯付ベルトは、特許文献５に開示された歯付ベルトに相当する。
　（試験評価方法）
　＜騒音試験＞
　図７Ａは、騒音試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウト３０を示す。
　このベルト走行試験機３０は、各々、歯数が２４で且つ外径が５９．７４ｍｍの駆動プーリ３１及び従動プーリ３２が横方向に間隔をおいて配設されており、従動プーリ３２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
　実施例並びに比較例１及び２のそれぞれのベルト幅３０ｍｍの歯付ベルトについて、上記ベルト走行試験機３０の駆動プーリ３１及び従動プーリ３２に巻き掛け、従動プーリ３２に１０００Ｎの軸荷重（ＳＷ）を負荷した。そして、常温下、３分間で駆動プーリ３１の回転数を０ｒｐｍから５０００ｒｐｍまで立ち上げてベルト走行させ、騒音測定器を用いて５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍまでの騒音レベル（ｄＢ（Ａ））を測定した。また、軸荷重（ＳＷ）を１２５０Ｎ及び１５００Ｎとした場合についても同様の測定を行った。そして、各測定から、回転数１０００～５０００ｒｐｍの範囲での騒音レベルの平均値を求めた。なお、回転数１０００ｒｐｍ以上としたのは、回転数１０００ｒｐｍ未満では、装置の共振が測定に与える影響が大きくなるからである。
　＜耐久試験＞
　図７Ｂは、耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウト４０を示す。
　このベルト走行試験機４０は、歯数が２０で且つ外径が４９．５６ｍｍの駆動プーリ４１及び歯数が４０で且つ外径が１００．４９ｍｍの従動プーリ４２が横方向に間隔をおいて配設されており、従動プーリ４２には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
　実施例並びに比較例１及び２のそれぞれのベルト幅１０ｍｍの歯付ベルトについて、上記ベルト走行試験機４０の駆動プーリ４１及び従動プーリ４２に巻き掛け、従動プーリ４２に３９２Ｎの軸荷重（ＳＷ）と共に５０Ｎ・ｍのトルクを負荷した。そして、常温下、駆動プーリ４１を回転数７０００ｒｐｍで回転させてベルト走行させた。そして、定期的にベルト走行を停止して目視観察しながら、歯部欠けや歯部摩耗の故障が生じるまでベルト走行を継続した。
　また、別に５００時間のベルト走行を実施した後の歯付ベルトから引張試験用の短冊状の試験片を作成してその強度を測定し、その強度を心線数で除して心線１本当たりの強度を算出し、更に、これを未走行の歯付ベルトにおける心線１本当たりの強度で除して強力保持率を算出した。
　（試験評価結果）
　表１及び図８は騒音試験の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図８によれば、実施例は、比較例１及び２よりも騒音レベルが低いことが分かる。
　表２は耐久試験の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２によれば、実施例は、比較例１及び２よりも高い耐久性を有することが分かる。
　本発明は歯付ベルトの技術分野について有用である。
Ｂ　歯付ベルト
Ｃ　キャビティ
１０，１０’　歯付ベルト本体
１１、１１’　歯部
１２，１２’　歯底部
１３，１３’　歯元部
１４，１４’　心線
１５，１５’　不織布
１６，１６’　織布，編布
１６ａ　経糸
１６ｂ　緯糸
１６ｃ　編糸
２１　内金型
２２　凹溝
２３　凸条
２４　外金型
 

Claims (12)

  1. 　内周側に複数の歯部が間隔をおいて設けられたポリウレタン樹脂で形成されたエンドレスの歯付ベルト本体と、
    　前記歯付ベルト本体に、ベルト長さ方向に沿うと共にベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配されて埋設された心線と、
    　前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記心線の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて埋設された不織布と、
    　前記歯付ベルト本体におけるベルト厚さ方向の前記不織布の埋設位置よりも内周側に、前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂を含んでベルト長さ方向に沿うように配されて一体に設けられた織布又は編布と、
    を有し、
    　前記歯部間の歯底部には、前記織布の織目又は編布の編目に起因して形成された凹凸面が構成されている歯付ベルト。
  2. 　請求項１に記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記歯底部の凹凸面のＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて測定される算術平均粗さが５～２５μｍである歯付ベルト。
  3. 　請求項１又は２に記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記不織布を構成する繊維材料がナイロン繊維である歯付ベルト。
  4. 　請求項１乃至３のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記不織布の目付量が２００～６００ｇ／ｍ２である歯付ベルト。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記不織布の前記歯部に対応する部分が平均して前記歯部側に歯部高さの５０％以上の位置まで膨出している歯付ベルト。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布を構成する繊維材料が前記不織布を構成する繊維材料と同一である歯付ベルト。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布の目付量が前記不織布の目付量の３０～１７０％である歯付ベルト。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布の前記歯部に対応する部分における前記歯部側の最先端の位置が平均して歯部高さの６０％以上の位置である歯付ベルト。
  9. 　請求項１乃至８のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布は、伸縮特性について異方性を有すると共に、伸縮特性が高い方向がベルト長さ方向に一致するように設けられている歯付ベルト。
  10. 　請求項１乃至９のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布の前記歯部に対応する部分が前記不織布と非接触である歯付ベルト。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記織布又は編布の前記歯部に対応する部分が前記歯部の表面に露出せずに前記歯部に埋設されている歯付ベルト。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれかに記載された歯付ベルトにおいて、
    　前記歯付ベルト本体を形成するポリウレタン樹脂のＪＩＳ Ｋ７３１２に基づいて測定される硬度が７０～１００°である歯付ベルト。
     
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