WO2017033909A1

WO2017033909A1 - コンベヤベルトの製造方法

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Publication number: WO2017033909A1
Application number: PCT/JP2016/074456
Authority: WO
Inventors: 裕輔石橋
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: CN107848711B; CN107848711A; JP2017043444A

Abstract

作業環境を向上させつつ、表面が平滑で汚れの付着を抑制した外観品質に優れたコンベヤベルトを製造することができるコンベヤベルトの製造方法を提供する。水接触角を７０°以上、動摩擦係数を０．３以下、シート厚さを０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下にするとともに、成形体１Ａに接触するシート表面を平滑した離型シート５を、上カバーゴム３と一方の熱板８ａとの間および下カバーゴム４と他方の熱板８ｂとの間に介在させて、離型シート５を上カバーゴム３および下カバーゴム４に接触させた状態にして熱板８ａ、８ｂにより成形体１Ａを挟んで固定した状態を所定時間維持して加硫し、成形体１Ａを加硫して製造されたコンベヤベルト１から離型シート５を剥離させる。

Description

コンベヤベルトの製造方法

　本発明は、コンベヤベルトの製造方法に関し、さらに詳しくは、作業環境を向上させつつ、表面が平滑で汚れの付着を抑制した外観品質に優れたコンベヤベルトを製造することができるコンベヤベルトの製造方法に関するものである。

　コンベヤベルトの製造工程では、心体層を未加硫の上カバーゴムおよび下カバーゴムで挟んだ状態にした成形体を製造する。心体層には、多数本のスチールコードを横並び状態にしたもの、或いは、帆布を用いる。次いで、この成形体を熱板で挟んで加硫することにより、心体層、上カバーゴムおよび下カバーゴムを一体化させる。上カバーゴムおよび下カバーゴムを熱板から離型させ易くする等の目的で、上カバーゴムおよび下カバーゴムの表面にタルク等の粉体を塗布したり、熱板の表面に離型剤を塗布することが行われている。

　しかし、タルクや離型剤が周囲に飛散すると作業環境が悪化する。また、タルクや離型剤は、均一に塗布することが難しい。そして、部分的に残ったタルクや離型剤が経時的に熱板表面に堆積すると、加硫したコンベヤベルトの表面には凹凸が形成されるのでコンベヤベルトの外観品質が低下する。また、加硫時にタルクや離型剤はエア抜き層として機能するが、このように不均一に存在している状態では、十分なエア抜き機能を発揮することができず、加硫故障が発生し易くなる。この加硫故障を防止しようとして、例えば離型剤をより多く塗布すれば、悪循環になって加硫故障を根本的に解決することができなくなる。さらには、塗布したタルクや離型剤に起因する汚れが、コンベヤベルトの表面に転写されて、コンベヤベルトの外観品質が低下するという問題もある。一方、熱板表面に残ったタルクや離型剤を逐次除去する場合、この除去工程の間は、成形体を加硫することができないため、コンベヤベルトの生産性低下の要因になる。

　そこで、タルク等や離型剤を使用しないコンベヤベルトの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法では、成形体の表面と熱板との間に低摩擦係数樹脂製のシート状中間材を介在させた状態にして成形体を加硫する。シート状中間材としては、織物または編物からなる芯体シートが使用される。このシート状中間材の表面の模様の凹凸を通じて、加硫時のエア抜き機能を確保している。

　しかしながら、この方法では、製造したコンベヤベルトの表面にシート状中間材を形成している織物または編物の模様が転写されることになる。このような模様がコンベヤベルトの表面に転写されていると、外観品質上、問題があると判断されることがあるため改善の余地があった。

日本国特開２０１２－８２０３５号公報

　本発明の目的は、作業環境を向上させつつ、表面が平滑で汚れの付着を抑制した外観品質に優れたコンベヤベルトを製造することができるコンベヤベルトの製造方法を提供することにある。

　上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルトの製造方法は、心体層の上面および下面それぞれに、未加硫の上カバーゴム、下カバーゴムを配置してコンベヤベルトの成形体を成形し、この成形体を対向配置された熱板により挟んで固定した状態を所定時間維持して加硫するコンベヤベルトの製造方法において、前記上カバーゴムと一方の前記熱板との間および前記下カバーゴムと他方の前記熱板との間に離型シートを介在させ、前記上カバーゴムおよび前記下カバーゴムに対して前記離型シートを接触させた状態にして前記熱板により前記成形体を挟んで加硫し、次いで前記成形体を加硫して製造されたコンベヤベルトから前記離型シートを剥離させ、前記離型シートとして、水接触角が７０°以上、動摩擦係数が０．３以下、シート厚さが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下、前記成形体に接触するシート表面が平滑なシートを使用することを特徴とする。

　本発明によれば、成形体と熱板との間に離型シートを介在させて成形体を加硫するので、タルク等の粉体や離型剤を使用しなくても、製造したコンベヤベルトの表面と熱板との離型不良、熱板の汚れ等を防止できる。それ故、タルクや離型剤等の飛散による作業環境の悪化がない。製造したコンベヤベルトの表面にタルクや離型剤等に起因した汚れが付着することもない。さらには、前記離型シートの水接触角が７０°以上、動摩擦係数が０．３以下、シート厚さが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、前記成形体に接触するシート表面が平滑であるため、加硫時には上カバーゴムおよび下カバーゴムと離型シートとの間を通じて十分にエア抜きをすることができる。そして、製造したコンベヤベルトの表面はマクロ的にもミクロ的にも平坦になり、表面が平滑で汚れの付着を抑制した外観品質に優れた製品にすることが可能になる。

　ここで、前記離型シートとして、この離型シートの母材よりも熱伝導性に優れた材料からなる補強材が、少なくとも前記成形体に接触するシート表面には露出しない状態で埋設されている離型シートを使用することもできる。この場合、補強材の存在によって離型シートにシワ等が発生し難くなり、コンベヤベルトの表面を平滑にするには有利になる。加えて、補強材に起因して加硫時間が長くなるという不具合を回避できる。

　前記離型シートに所定の張力を付与した状態にして前記成形体の加硫を行うこともできる。この場合、離型シートにシワ等が発生し難くなり、コンベヤベルトの表面を平滑にするには有利になる。

　前記上カバーゴムおよび前記下カバーゴムに接触させる際の前記離型シートの温度を、５０℃以上かつ前記成形体の加硫温度以下にするとよい。離型シートは低温よりも高温（５０℃以上）の状態にした方がシワ等の発生を抑制できる。特に、離型シートは高温から低温状態になると、熱収縮によってシワ等が発生し易くなる。一方、離型シートの温度を成形体の加硫温度よりも高くすると、離型シートの熱劣化が懸念される。

図１は本発明のコンベヤベルトを製造する工程をベルト長手方向断面視で例示する説明図である。図２は図１の熱板により成形体を挟んで加硫している状態をベルト長手方向断面視で例示する説明図である。図３は図２の工程を平面視で例示する説明図である。図４は離型シートの変形例を示す長手方向断面図である。図５は図４の離型シートの平面図である。図６はコンベヤベルトの構造を例示するベルト幅方向断面図である。

　以下、本発明のコンベヤベルトの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明す
る。尚、図１～図３では、左側から右側に向かう方向を成形体１Ａ（製造されるコンベヤベルト１）の移動方向とし、右側を前方、左側を後方とする。

　図６に例示するように、本発明により製造されるコンベヤベルト１は、心体層２の上面および下面それぞれに上カバーゴム３、下カバーゴム４が接合されて一体化している。コンベヤベルト１の製造工程の詳細は後述するが、心体層２を挟んで未加硫の上カバーゴム３と未加硫の下カバーゴム４とを配置した成形体１Ａを加硫することにより、コンベヤベルト１が製造される。

　心体層２は、コンベヤベルト１を張設した際の張力を負担する部材である。心体層２は例えば、ベルト長手方向に延在する多数本のスチールコードがベルト幅方向に並列して形成される。或いは、帆布を単層または複層にして心体層２は形成される。詳述すると、心体層２の表面は接着用のコートゴムで被覆されていて、上カバーゴム３および下カバーゴム４と心体層２とは、コートゴムを介して加硫接着されている。コンベヤベルト１は、必要に応じて他の部材が追加されて構成される。

　本発明では、図１～図３に例示する製造装置７を用いてコンベヤベルト１を製造する。この製造装置７は、対向配置された熱板８ａ、８ｂと、それぞれの熱板８ａ、８ｂに隣接配置されたシート供給機９、９とを備えている。それぞれのシート供給機９、９は、繰り出し軸９ａ、巻き取り軸９ｂおよび中間支持軸９ｃを有している。

　それぞれの熱板８ａ、８ｂは、互いに対向する面が平坦な板状体であり、互いが近接離反する方向（図１では上下方向）に、少なくとも一方が移動する。熱板８ａ、８ｂはスチーム等によって所定温度に加熱される。

　上側の熱板８ａの後方側端部に隣接して繰り出し軸９ａが配置され、前方側端部に隣接して中間支持軸９ｃが配置されている。巻き取り軸９ｂは中間支持軸９ｃの前方斜め上方に配置されている。繰り出し軸９ａと中間支持軸９ｃとは、互いを結ぶ直線が上側の熱板８ａの下面と実質的に平行になるように配置されている。下側の熱板８ｂの後方側端部に隣接して繰り出し軸９ａが配置され、前方側端部に隣接して中間支持軸９ｃが配置されている。巻き取り軸９ｂは中間支持軸９ｃの前方斜め下方に配置されている。繰り出し軸９ａと中間支持軸９ｃとは、互いを結ぶ直線が下側の熱板８ｂの上面と実質的に平行になるように配置されている。

　それぞれの繰り出し軸９ａには、離型シート５が巻き付けられている。離型シート５は繰り出し軸９ａから繰り出されて、途中で中間支持軸９ｃにより支持されて巻き取り軸９ｂに巻き取られる構成になっている。巻き取り軸９ｂは回転駆動され、繰り出し軸９ａはフリーに回転するフリーモードとブレーキが作用して回転しない固定モードとに切り替え可能になっている。中間支持軸９ｃの位置に巻き取り軸９ｂを配置して、中間支持軸９ｃを省略することもできる。

　離型シート５は、成形体１Ａの加硫温度では実質的に永久変形しない耐熱性を有している。その耐熱温度は例えば、１７０℃以上、より好ましくは１８０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上である。離型シート５のシート厚さは、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、水接触角は７０°以上、動摩擦係数は０．３以下の仕様になっている。

　水接触角とは、ＪＩＳ　Ｒ　３２５７：１９９９に規定されている接触角である。水接触角は１００°以上であることがより好ましく、１８０°に近いほど好ましい。即ち、離型シート５は、撥水性に優れていることが好ましい。

　動摩擦係数は、ＪＩＳ　Ｋ　７１２５：１９９９に準拠して求めた値である。動摩擦係数は、より好ましくは０．１以下である。

　離型シート５は、低摩擦の樹脂材料、金属材料、鉱物材料等、或いは、これらの複合材料から成っている。具体的には、フッ素樹脂シート、ダイヤモンドライクカーボンシート、ハードクロムメッキ処理シート等を離型シート５として例示できる。

　離型シート５の表面は平滑になっている。本発明における平滑とは、ミクロ的な滑らかさ（表面粗さが小さい）とマクロ的な滑らかさとを兼ね備えることを意味する。ミクロ的な滑らかさについては、算術平均粗さＲａが１μｍ～１０μｍ程度になっている。マクロ的な滑らかさとは、目視で表面に凹凸や穴などがなく平坦であることである。例えば、織物や編物は表面に構成部材の繊維によって凹凸模様や穴が存在しているので平坦ではなく、マクロ的に滑らかではない。したがって、離型シート５は非織物および非編物である。離型シート５の両面全範囲が上述した平滑であってもよいが、成形体１Ａの加硫時に離型シート５の成形体１Ａに接触する表面だけが上述した平滑であってもよい。

　以下、本発明のコンベヤベルトの製造方法の手順を説明する。

　図１に例示するように、成形体１Ａを熱板８ａ、８ｂの間に配置する。熱板８ａ、８ｂの互いに対向する表面はそれぞれ、離型シート５により被覆されている。

　次いで、図２に例示するように、熱板８ａ、８ｂが近接するように少なくとも一方を移動させて、熱板８ａ、８ｂにより成形体１Ａを挟んで固定した状態にする。この状態では、上カバーゴム３と熱板８ａとの間および下カバーゴム４と熱板８ｂとの間に離型シート５が介在する。離型シート５は図３に例示するように、熱板８ａ、８ｂの平面内で、上カバーゴム３および下カバーゴム４の長手方向（図３では左右方向）および幅方向（図３では上下方向）の全範囲を覆って接触した状態になっている。

　繰り出し軸９ａは固定モード、巻き取り軸９ｂは回転駆動が停止した状態になっていて、離型シート５には長手方向に適度な張力を付与されている。繰り出し軸９ａを固定モードにした後、巻き取り軸９ｂを若干回転駆動することで、離型シート５に張力を付与することができる。即ち、それぞれのシート供給機９、９を離型シート５に張力を付与するテンショナとして機能させることができる。巻き取り軸９ｂの回転量を調節することにより、離型シート５に所望の張力を付与するとよい。付与する張力は、離型シート５が弛みなく張設される最低限の張力でよい。離型シート５に所定の張力を付与すると、離型シート５にシワ等が発生し難くなり、加硫したコンベヤベルト１の表面を平滑にするには有利になる。

　上カバーゴム３および下カバーゴム４に接触させる際の離型シート５の温度は、５０℃以上かつ成形体１Ａの加硫温度以下にすることが好ましい。具体的には、この際の離型シート５の温度を例えば５０℃以上１２０℃以下にする。

　離型シート５は低温よりも高温（５０℃以上）の状態にした方がシワ等の発生を抑制できる。例えば、連続して離型シート５を使用する場合、高温状態の離型シート５が低温状態になると、熱収縮によって離型シート５にはシワ等が発生し易くなる。一方で、離型シート５の温度を成形体１Ａの加硫温度よりも高くすると、離型シート５が熱劣化し易くなる。

　上述のように成形体１Ａを熱板８ａ、８ｂにより挟んで固定した状態を所定時間維持して、成形体１Ａを所定の温度で加熱するとともに所定の圧力で加圧して加硫する。加硫する際の所定の温度（加硫温度）は例えば１４０℃以上１６５℃以下、所定の圧力は例えば２．０ＭＰａ以上４．０ＭＰａ以下である。

　この加硫時には、未加硫の上カバーゴム３および下カバーゴム４が流動する。ここで、離型シート５を介在させずに成形体１Ａを加硫した場合、熱板８ａと未加硫の上カバーゴム３との間の不安定な界面、熱板８ｂと未加硫の下カバーゴム４との間の不安定な界面はそれぞれ、界面の余剰エネルギを解消する方向に変化して、最も表面エネルギ的に近いどうしの状態に変化する。そして、ゴムの表面エネルギは熱板８ａ、８ｂの表面エネルギよりも大きく、熱板８ａ、８ｂの表面に傷などの凹部が存在すると、界面の余剰エネルギを解消しようとしてゴムが凹部に集まり易くなる。即ち、流動する上カバーゴム３、下カバーゴム４は、熱板８ａ、８ｂの表面の粗い部分から優先的に吸着する。その結果、熱板８ａ、８ｂの表面の粗くない部分では、ゴムの余剰エネルギが解消されず、加硫されたゴム表面には凹凸が残るため、製造されたコンベヤベルト１の表面を平滑にするには不利になる。

　一方、本発明では、水接触角が７０°以上、動摩擦係数が０．３以下の離型シート５を介在させて成形体１Ａを加硫するので、離型シート５とカバーゴム３との間の界面、離型シート５と下カバーゴム４との間の界面はそれぞれ、表面エネルギの偏りがない。しかも、上カバーゴム３および下カバーゴム４は離型シート５に対して滑らかに流動するので、製造されたコンベヤベルト１の表面が平滑になる。これに伴って、加硫時には上カバーゴム３および下カバーゴム４と離型シート５との間を通じて十分にエア抜きをすることも可能になる。また、離型シート５の表面には、上カバーゴム３や下カバーゴム４の成分が付着し難いので、離型シート５を汚れがない状態で繰り返し使用できるメリットもある。

　この加硫を経て、成形体１Ａは加硫されてコンベヤベルト１（コンベヤベルト１の一部分）になる。成形体１Ａの加硫後は、熱板８ａ、８ｂが離反するように少なくとも一方を移動させ、製造されたコンベヤベルト１に接触している離型シート５を剥離させる。離型シート５は、水接触角が７０°以上の特性を有しているので、製造したコンベヤベルト１から容易に剥離させることができる。

　その後、製造したコンベヤベルト１の部分（加硫した部分）を長手方向前方に移動させて、成形体１Ａの次に加硫する部分を図１に例示するように熱板８ａ、８ｂの間に配置する。次いで、既述した同様の工程を行って成形体１Ａを加硫する。この際に、離型シート５の先の加硫で使用した部分（成形体１Ａに接触させた部分）を繰り返し用いることも、異なる部分を用いることもできる。異なる部分を用いる場合は、繰り出し軸９ａをフリーモードに切り替えて、巻き取り軸９ｂを回転駆動させて、離型シート５を長手方向に必要長さだけ繰り出す。このように順次、成形体１Ａを長手方向にずらして加硫することによりコンベヤベルト１を製造する。

　シート供給機９を使用せずに、例えば、熱板８ａの下面、熱板８ｂの上面にそれぞれ、離型シート５を着脱自在に設けることもできる。離型シート５を熱板８ａ、８ｂに着脱自在に設ける場合、スプリング等の弾性材を介在させて、離型シート５に所定の張力を付与した状態にして熱板８ａ、８ｂに取り付けるとよい。

　本発明では、熱板８ａ、８ｂと成形体１Ａの間に離型シート５を介在させて加硫を行うので、タルク等の粉体や離型剤を使用しなくても、製造したコンベヤベルト１と熱板８ａ、８ｂとの離型不良、熱板８ａ、８ｂの汚れ等を防止できる。それ故、タルクや離型剤等の飛散による作業環境の悪化がない。また、製造したコンベヤベルト１の表面にタルクや離型剤に起因する汚れが付着することもない。熱板表面からタルクや離型剤等を除去する作業も不要になるため、コンベヤベルトの生産性向上にも有利になる。

　さらには、離型シート５のシート厚さが０．４ｍｍ以下であるため、離型シート５を介在させずに成形体１Ａを加硫する場合に比して、加硫時間は僅かに長くなる程度である。離型シート５のシート厚さが薄くなり過ぎると取り扱い性が低下するため、シート厚さを０．２ｍｍ以上にしている。このようにして製造されたコンベヤベルト１の表面は、マクロ的にもミクロ的にも平坦になり、表面が平滑で汚れの付着が抑制された外観品質に優れた製品になる。

　図４、図５に例示するように、離型シート５としては、その母材よりも熱伝導性に優れた材料からなる補強材６を埋設したシートを用いることもできる。この離型シート５では、補強材６が加硫時に少なくとも成形体１Ａに接触するシート表面には露出しない状態で埋設される。補強材６は離型シート５の表面に露出させずに完全に埋設することもできる。また、補強材６は離型シート５の幅方向全長に渡って埋設することもできる。

　補強材６として、具体的には例えばアルミニウムシートや各種金属シート、ガラス繊維シート等を用いることができる。離型シート５をこのような仕様にすると、補強材６の存在によって離型シート５にシワ等が発生し難くなり、コンベヤベルト１の表面を平滑にするには有利になる。加えて、補強材６に起因して加硫時間が長くなるという不具合を回避することもできる。

　未加硫のゴム板サンプルを熱板で挟んで加硫する際に、熱板のゴム板サンプルに接触する面の仕様のみを表１に示すように異ならせて加硫した（比較例１、２および実施例１、２）。比較例１では熱板にＳＳ４００、比較例２では熱板にＳＫＤ６１を使用した。実施例１では熱板とゴム板サンプルとの間にハードクロムメッキ（ＨＣｒ）層を介在させた。実施例２では熱板とゴム板サンプルとの間にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層を介在させた。それぞれの仕様について熱板表面の汚染状態を確認し、その結果を表１に示す。熱板表面の汚染状態は、実用上支障が生じる汚れになるまでの加硫回数で評価した。この加硫回数の数値が大きい程、熱板表面の汚染が少ないことを意味する。

　表１の結果から、実施例１、２は比較例１、２に比して熱板表面の汚染が少ないことが分かる。また、実施例１、２では、加硫したサンプルの表面が平滑であることも確認できた。

１　コンベヤベルト
１Ａ　成形体
２　心体層
３　上カバーゴム
４　下カバーゴム
５　離型シート
６　補強材
７　製造装置
８ａ、８ｂ　熱板
９　シート供給機（テンショナー）
９ａ　繰り出し軸
９ｂ　巻き取り軸
９ｃ　中間支持軸

Claims

　心体層の上面および下面それぞれに、未加硫の上カバーゴム、下カバーゴムを配置してコンベヤベルトの成形体を成形し、この成形体を対向配置された熱板により挟んで固定した状態を所定時間維持して加硫するコンベヤベルトの製造方法において、
　前記上カバーゴムと一方の前記熱板との間および前記下カバーゴムと他方の前記熱板との間に離型シートを介在させ、前記上カバーゴムおよび前記下カバーゴムに対して前記離型シートを接触させた状態にして前記熱板により前記成形体を挟んで加硫し、次いで前記成形体を加硫して製造されたコンベヤベルトから前記離型シートを剥離させ、前記離型シートとして、水接触角が７０°以上、動摩擦係数が０．３以下、シート厚さが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下、前記成形体に接触するシート表面が平滑なシートを使用することを特徴とするコンベヤベルトの製造方法。
　前記離型シートとして、この離型シートの母材よりも熱伝導性に優れた材料からなる補強材が、少なくとも前記成形体に接触するシート表面には露出しない状態で埋設されている離型シートを使用する請求項１に記載のコンベヤベルトの製造方法。
　前記離型シートに所定の張力を付与した状態にして前記成形体の加硫を行う請求項１または２に記載のコンベヤベルトの製造方法。
　前記上カバーゴムおよび前記下カバーゴムに接触させる際の前記離型シートの温度を、５０℃以上かつ前記成形体の加硫温度以下にする請求項１～３のいずれかに記載のコンベヤベルトの製造方法。