(57)【要約】【課題】心線の配列を良好に維持し、心線間のボイドの発生もなくして心線の動的な剥離を阻止し、耐久性に優れた、低コストの伝動ベルトとその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ベルト長手方向に沿ってコードからなる心線２を包囲するように接着ゴム層３を配し、この接着ゴム層３に密着してリブゴム層４を設け、ベルト背面５と腹面６には帆布を積層せずに各ゴム層３，４を露出させた伝動ベルト１である。接着ゴム層３が心線２の周りを完全に包囲するように存在することから、ゴム組成物の圧入時には心線３の乱れはなく、また心線３の圧縮変形も回避されてボイド発生もないために、安定したベルト走行が確保され、また心線と接着ゴムの界面でのベルト走行時の剥離もなくなる。また、構成部材も少なくなって低コストの伝動ベルトを提供できる。【選択図】図１
2006207772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト長手方向に沿ってコードからなる心線を包囲する接着ゴム層を配し、該接着ゴム層に密着してリブゴム層を設け、ベルト背面と腹面には帆布を積層せずに各ゴム層を露出させたことを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
圧縮ゴム層に短繊維を含有させる請求項１記載の伝動ベルト。
【請求項３】
接着ゴムで包囲したコードからなる心線を樹脂型の表面にスピニングし、
該樹脂型を装着したコア型を、内周面に沿って刻印した少なくとも一つのリブ溝を有する外型に嵌め込んでリブゴム層を形成するキャビティを設け、
混練して流動させたゴム組成物をいったんゴム溜め部にプールした後、該ゴム組成物をキャビティへ圧入してリブゴム層を成形し、
加硫してベルトスリーブに作製し、
該コア型をベルトスリーブと樹脂型との界面で脱型する、
ことを特徴する伝動ベルトの製造方法。
【請求項４】
コア型の外表面にはローレット加工されている請求項３記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項５】
樹脂型がポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、そして超高分子量ポリエチレン樹脂から選ばれた少なくとも１種である請求項３記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項６】
接着ゴムで包囲したＳ撚りとＺ撚りコードの一対の心線を樹脂型に巻き付ける請求項３記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項７】
接着ゴムを包囲した心線の断面が矩形もしくは偏平状である請求項６記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項８】
接着ゴムを包囲した心線の断面において、接着ゴムの占める面積が２０〜１５０％である請求項７記載の伝動ベルトの製造方法。
【請求項９】
ゴム組成物としてエチレン−α−オレフィンエラストマーを主体ゴムに使用する請求項３乃至８の何れかに記載の伝動ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝動ベルトとその製造方法に係り、詳しくは心線の配列を良好に維持し、心線の動的な剥離を阻止し、耐久性に優れた、低コストの伝動ベルトとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム、エラストマー、樹脂材料を何らかの形状に成形する際には様々な方法が用いられているが、圧縮成形法以外の方法、即ちトランスファー成形、圧入成形、射出成形等では、材料と金型との間に大きなせん断力、摩擦力が生じることは広く知られている。これらの力は特に薄物を成形する際には顕著である。例えば、転写ベルトのような平ベルトや歯付ベルトを製造するにあたっては、円筒状の加硫用金型を用い、この加硫用金型の外周に筒状金型を設置し、形成されたキャビティ内へ熱可塑化したゴム組成物を圧入していた。
【０００３】
例えば、歯付ベルトの成形では、熱可塑化したゴム組成物を金型のキャビティ内に圧入するトランスファー成型も開示されている。（特許文献１）
【０００４】
また、Ｖリブドベルトをトランスファー成形や圧入成形する場合には、コア型の表面にコードからなる心線をスパイラルに巻付けた後に、リブ溝付きの外型に嵌入し、ゴム溜め部に熱可塑化したゴム配合物を収容した後に、圧入ピストンを装着した上型を押圧することにより、加圧したゴム配合物を流動させながらキャビティを充満させていた。その後、外型を加熱して加硫していた。加硫後、上型を上昇させ、コア型を抜取り、ベルトスリーブを外型から脱型していた。
【特許文献１】特開２００３−３３４８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のトランスファー成形や圧入成形する場合には、コア型の脱型が困難であった。特に、Ｖリブドベルトを成形する場合には、ベルトスリーブがリブ溝付きの外型に密着していることから、コア型の脱型時にはベルトスリーブ背面とコア型との界面を滑らせていたために、コア型の抜取り力が大きくなり、またスムーズに抜けない場合には、ベルトスリーブが応力集中を受けて損傷するといったこともあった。
【０００６】
更には、成形時に、圧入したゴム組成物が大きなせん断力によって心線の配列を乱すことがあった。得られたベルトを走行させると、蛇行しやすくなり、そして心線が早期に剥離する、所謂ポップアウト現象を起こすことがあった。また、心線がゴム組成物の圧入時に圧縮変形して心線間に空間を形成し、ゴム配合物が心線間に充分充填できず、ボイドとして残ることがあった。これにより、成形したベルトはボイドの影響を受けて動的な剥離によりポップアウト現象を起こし、早期に亀裂が発生することがあった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、心線の配列を良好に維持し、心線間のボイドの発生もなくして心線の動的な剥離を阻止し、耐久性に優れた、低コストの伝動ベルトとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項記載の発明１、２では、ベルト長手方向に沿ってコードからなる心線を包囲する接着ゴム層を配し、該接着ゴム層に密着してリブゴム層を設け、ベルト背面と腹面には帆布を積層せずに各ゴム層を露出させた伝動ベルトであり、接着ゴム層が心線の周りを完全に包囲するように存在することから、ゴム組成物の圧入時には心線の乱れはなく、また心線の圧縮変形も回避されてボイド発生もないために安定したベルト走行が確保され、また心線と接着ゴムの界面でのベルト走行時の剥離もなくなって耐久性に優れ、更に帆布等の構成部材を使用しないために低コストの伝動ベルトになる。
また、圧縮ゴム層に短繊維を含有させることもでき、圧縮ゴム層の耐側圧性も向上する。
【０００９】
本願請求項記載３の発明では、接着ゴムで包囲したコードからなる心線を樹脂型の表面にスピニングし、該樹脂型を装着したコア型を、内周面に沿って刻印した少なくとも一つのリブ溝を有する外型に嵌め込んでリブゴム層を形成するキャビティを設け、混練して流動させたゴム組成物をいったんゴム溜め部にプールした後、該ゴム組成物をキャビティへ圧入してリブゴム層を成形し、加硫してベルトスリーブに作製し、該コア型をベルトスリーブと樹脂型との界面で脱型する、伝動ベルトの製造方法にある。本発明では、接着ゴムで包囲した心線を樹脂型の表面にスピニングして接着ゴム間の間隙をなくした後にリブゴム層を形成するために、心線は直接大きなせん断力を受けないために配列乱れがなく、心線の圧縮変形もなくなってボイドの発生も起こらない。また、コア型をベルトスリーブと樹脂型との界面で脱型するために、脱型作業が容易になる。
【００１０】
本願請求項記載４〜８の発明では、樹脂型をコア型に抱き付きやすくするために、コア型の外表面にはローレット加工されている場合、樹脂型がポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、そして超高分子量ポリエチレン樹脂から選ばれた少なくとも１種である場合や、接着ゴムで包囲したＳ撚りとＺ撚りの一対のコードからなる心線を樹脂型に巻き付ける場合や、接着ゴムを包囲した心線の断面が矩形もしくは偏平状である場合や、接着ゴムを包囲した心線の断面において、接着ゴムの占める面積が２０〜１５０％である場合や、ゴム組成物として熱可塑化して圧入しやすいエチレン−α−オレフィンエラストマーを主体ゴムに使用する場合を含んである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の伝動ベルトとその製造方法では、接着ゴム層が心線の周りを完全に包囲するように存在していることから、ゴム組成物の圧入時には心線の配列乱れがなく、また心線の圧縮変形も回避されてボイド発生もないために、心線と接着ゴムの界面でのベルト走行時の剥離もなくなって耐久性に優れた伝動ベルトになり、またコア型をベルトスリーブと樹脂型との界面で脱型するために脱型作業が容易になると言った効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１は本発明に係る伝動ベルトの断面斜視図、図２は接着ゴムを心線に付着する装置の断面図、図３は使用する心線の断面図、図４は伝動ベルトの製造装置の概略図、そして図５は図４のＡ部拡大図を示す。
【００１３】
本発明の伝動ベルト１は、図１に示すように、ベルト長手方向に沿ってＳ撚りコード２ａとＺ撚りコード２ｂからなる心線２を包囲するように接着ゴム層３を配し、接着ゴム層３に密着してベルト長手方向に延びる断面略三角形の複数のリブゴム層４を設け、ベルト背面５と腹面６に帆布を積層せず、ベルト背面５と腹面６では接着ゴム層３とリブゴム層４が露出した構成部材の少ないベルト構造になっている。
【００１４】
心線２としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が使用され、中でもエチレン−２，６−ナフタレートを主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚り合わせた総デニール数が４，０００〜８，０００の接着処理したコードが、ベルトスリップ率を低くでき、ベルト寿命を延長させるために好ましい。このコードの上撚り数は１０〜２３／１０ｃｍであり、また下撚り数は１７〜３８／１０ｃｍである。総デニールが４，０００未満の場合には、心線のモジュラス、強力が低くなり過ぎ、また８，０００を越えると、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００１５】
上記接着ゴム層３としては、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどを使用することができる。更に、上記ゴムに、軟化剤、カーボンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００１６】
上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホスフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石油系の軟化剤が含まれる。
【００１７】
接着ゴム層３を有する心線２の断面において、接着ゴム層３の占める面積が５０〜８０％であり、この程度のゴム被覆量であれば心線２を隙間なく配列させることができる。
【００１８】
リブゴム層４に使用するゴムとしては、接着ゴム層３と同じであり、好ましくは熱可塑化して圧入しやすいエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラストマー等が使用される。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
【００１９】
上記リブゴム層４には、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長さは繊維の種類によって異なるが１〜１０ｍｍ程度の短繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜５ｍｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿であると５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量はゴム１００重量部に対して１０〜４０重量部である。更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００２０】
また、リブゴム層４に使用するゴム組成物中に、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を使用することもできる。この場合、原料ゴム１００質量部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を５〜２０質量部、より好ましくは５〜１５質量部混合し、これにカーボンブラック、シリカなどの補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄もしくはパーオキサイドからなる加硫剤、共加硫剤を添加したものである。
【００２１】
シリコーン−アクリル樹脂共重合体の添加量が５質量部未満の場合には、プーリ表面との摩擦係数の低下が期待できず、また一方２０質量部を超えると、１００％モジュラス、切断時の伸び等のゴム物性が低下し、またベルト耐久性も低下する。
【００２２】
シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体は、シリコーン樹脂の優れた表面摺動性の効果とアクリル部でポリマーとの相溶性をもたせた平均粒径３０〜２５０μｍの粉体であり、例えば市販品として日信化学工業社製のシャリーヌＲが知られている。
【００２３】
上記ゴム組成物と接着ゴムの架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常ゴム１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される。
【００２４】
また加硫促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。
【００２５】
また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。
【００２６】
コード２ａ，２ｂからなる心線２の表面に接着ゴム層３を連続して包囲付着する場合には、図２に示すように心線２をダイ１２ａに装着した案内部材１３のガイド穴１０へ挿入し本通路１１を横断させ、貫通路１４、そして開放部１５から抜き出して走行可能な状態にする。
【００２７】
続いて、ダイの温度を６０〜１２０℃に調節した後、押出スクリュー１６によって混練し押出したゴム１７をダイ１２ｂの外周部に設けたバイパス通路１９、直線状の本通路１１、そして排出通路２０を滞留させることなく流動排出させる。ゴム１７はバイパス通路１９を１８０度の右回りルートと左回りルートに分流して再度合流して排出通路２０から外部へ排出され、同時に本通路１１を経由して排出通路２０から外部へ排出される。このとき、排出通路２０の弁を全開状態にしてゴムの排出量が多くする。
【００２８】
排出通路２０の弁をやや締めた状態にして本通路１１の内圧を高めると、コード２を５〜１０ｍ／秒で走行させながらゴムを付着し、ゴム被覆型２１の貫通路１４で付着したゴムをコードの表面へ被覆固定し、ゴムを被覆したコードを冷却後、乾燥して、伝動ベルトの心線にする。
【００２９】
ゴム被覆を中止する場合には、コードを抜き取らず、押出機の投入したゴムが無くなるまで排出通路２０の通路を全開状態にして、ゴムの排出量が多くしてゴム流れを良好にする。排出したゴムは再利用できる。
【００３０】
このようにして処理された心線２は、図３に示しているようにＳ撚りとＺ撚りのコード２ａ，２ｂを接着ゴム層３で完全に包囲し、断面形状も正方形、長方形のような矩形、偏平状であってもよい。しかし、矩形の方が心線２を隙間なく配列する上で好ましい。勿論、１本のコードを接着ゴム層３で包囲したものも使用できるが、２本のコードを接着ゴム層３で被覆した心線２を使用すると、コードの捻じれ癖が無くなることからスピニング時におけるコードの配列の乱れも解消でき、スピニング時間を短縮でき、またＺ撚りとＳ撚りを対で使用すると、成形したベルトの振れ、振動の発生も少なくなる。
【００３１】
上記接着ゴム層３で包囲したＳ撚りとＺ撚りの一対のコード２ａ，２ｂからなる心線２をスピニング装置によってコア型３０に装着した樹脂型３１の表面に巻付けて、隣接する接着ゴム層３間を密接させる。コア型３０の表面にはローレット加工して樹脂型３１との抱き合わせをよくしてもよい。
【００３２】
ここで使用する樹脂型３１は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、そして超高分子量ポリエチレン樹脂から選ばれた少なくとも１種であり、滑り特性に優れるものであり、厚さ０．２〜５．０ｍｍの樹脂層である。尚、上記樹脂型３１にはガラス繊維等の補強材、二硫化モリブデン等の滑剤を混入することもできる。
【００３３】
上記コア型３０を予めベース台３２に設置された外型３３内に嵌め込み、コア型３０と外型３３の間隙部にリブゴム層を形成するキャビティ３５を形成する。この外型３３は内周面に沿って刻印した複数のリブ溝３６を有している。
【００３４】
使用するゴム組成物は射出成形機３７によって混練して熱可塑化され、コア型３０の外周部に沿って設けられたゴム溜め部３８にキャビティ３５の容積とほぼ一致する量だけプールされる。圧縮機３９のピストン４１によってゴム溜め部３８内を所定圧で加圧して流動化したゴム組成物４２をキャビティ３５へ圧入する。充填されたゴム組成物４２は、１２０〜１６０℃で２０〜３０分の間、加熱して加硫される。
【００３５】
加硫が終わると、射出成形機３７、圧縮機３９とピストン４０を後退させて、コア型３０を別の場所へ移動して所定圧で押圧してベルトスリーブ４３と樹脂型３１との界面で滑らせて脱型する。そして、外型３３に付着したベルトスリーブ４３を取り出して成形を終える。
【００３６】
本実施形態の伝動ベルトの製造方法は以上説明したとおりであるが、樹脂型３１の表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布して、滑りをよくすることができる。また、樹脂型３１のみをスピニング装置に設置して心線２を巻付けた後に、樹脂型３１をコア型３０に嵌め込むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る伝動ベルトの断面斜視図である。
【図２】接着ゴムを心線に付着する装置の概略図である。
【図３】使用する心線の断面図である。
【図４】伝動ベルトの製造装置の概略図である。
【図５】図４のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    伝動ベルト
２ａ  Ｓ撚りコード
２ｂ  Ｚ撚りコード
２    心線
３    接着ゴム層
４    リブゴム層
５    ベルト背面
６    ベルト腹面
３０  コア型
３１  樹脂型
３３  外型
３５  キャビティ
３６  リブ溝
【図１】
2006207772.tif 000003
【図２】
2006207772.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006207772.tif 000006
【図５】
2006207772.tif 000007