(57)【要約】【課題】耐環境性に優れ、背面にて紙葉類が滑ることなく搬送され、又歯部の硬度を背部の硬度よりも高くし、歯部の組成物中に滑剤を含有させることによって、プーリとのかみ合い時に歯飛びや発音することなく、円滑な同期伝動を得ることができるポリウレタン製歯付ベルト及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部２と、ポリウレタンエラストマーを基材とした背部４と、歯部２又は背部４に埋設された心線３を有するポリウレタン製の歯付ベルト１において、上記背部４及び歯部２を形成するポリウレタンエラストマーのポリオール成分がポリエーテルポリオールであり、上記背部４の硬度が歯部２の硬度よりも低く、さらに歯部２は滑材を含んだポリウレタンエラストマーであって、背部４と歯部２とで少なくとも２層となっているポリウレタン製歯付ベルト１である。【選択図】図１
2008144965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部と、ポリウレタンエラストマーを基材とした背部と、歯部又は背部に埋設された心線を有するポリウレタン製の歯付ベルトにおいて、上記背部及び歯部を形成するポリウレタンエラストマーのポリオール成分がポリエーテルポリオールであり、上記背部の硬度が歯部の硬度よりも低く、さらに歯部は滑剤を含んだポリウレタンエラストマーであって、背部と歯部とで少なくとも２層となっていることを特徴とするポリウレタン製歯付ベルト。
【請求項２】
前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項１に記載のポリウレタン製歯付ベルト。
【請求項３】
長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部と、心線を埋設したポリウレタンエラストマーを基材とした背部を有するポリウレタン製の歯付ベルトの製造方法において、前もって心線を螺旋状に巻いた内型と、内型との間でキャビティを形成するように配置した外型とを配し、少なくとも内型と外型とを組立体として、前記組立体を高速回転させ、前記キャビティに末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤とを含む第一成形材料を注入した後、成形材料の硬化の初期の段階において、成形後の硬度が第一成形材料よりも硬くなる末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤及び少なくとも滑剤とを含む第二成形材料を注入することによって、少なくとも第一層となる背部が第二層となる歯部よりも硬度が小さい少なくとも二層のポリウレタンエラストマーからなる歯付ベルトを製造することを特徴とするポリウレタン製歯付ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項３に記載のポリウレタン製歯付ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタン製歯付ベルトに係り、詳しくは背面にて紙葉類等を搬送するポリウレタン製歯付ベルト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリウレタン製歯付ベルトは、背面にて紙葉類の搬送に使用されている。従来のポリウレタン製歯付ベルトを使用すると、ベルト背面と歯面が同じ配合のポリウレタンで、硬度も同じであった。ベルト歯面の耐久性を得るために、ベルト背面も歯面の硬度に合わせていたが、ベルト背面の硬度が高く、摩擦係数も小さかった為、ベルト背面で紙葉類を搬送する際に、ベルト背面にて滑りが発生し、十分な搬送力がなかった。又、逆に搬送力を得る為に、ベルトの硬度を下げ、ベルト背面の摩擦係数を大きくした場合、ベルト歯面の硬度も小さくなり、ベルト歯が柔らかく、歯飛びの現象が起きたり、耐久性に劣るなどの問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載のように搬送ベルトを２層とし、背面ゴム層としてポリオール成分がポリエステルポリオールであるミラブルウレタンゴムをマトリックスゴムとする第一の組成物からなり、本体ゴム層が、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるミラブルウレタンゴムをマトリックスゴムとする第二の組成物となる搬送ベルトが開発された。
【０００４】
【特許文献１】特許第３４７４６９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の搬送ベルトは、背面ゴム層のポリオール成分がポリエステルポリオールであるミラブルウレタンゴムであることから、ポリエーテルポリオールに比べて耐湿性に劣り、長期間使用した場合や、高温多湿雰囲気中で使用した場合、背面に亀裂が入る等の問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するものであり、耐環境性に優れ、背面にて紙葉類が滑ることなく搬送され、又歯部の硬度を背部の硬度よりも高くし、歯部の組成物中に滑剤を含有させることによって、プーリとのかみ合い時に歯飛びや発音することなく、円滑な同期伝動を得ることができるポリウレタン製歯付ベルト及び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】
【０００７】
本発明は、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部と、心線を埋設したポリウレタンエラストマーを基材とした背部を有するポリウレタン製の歯付ベルトにおいて、上記背部及び歯部を形成するポリウレタンエラストマーのポリオール成分がポリエーテルポリオールであり、上記背部の硬度が歯部の硬度よりも低く、さらに歯部は滑剤を含んだポリウレタンエラストマーであって、背部と歯部とで少なくとも２層となっているポリウレタン製歯付ベルトにある。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項１に記載のポリウレタン製歯付ベルトにある。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部と、心線を埋設したポリウレタンエラストマーを基材とした背部を有するポリウレタン製の歯付ベルトの製造方法において、前もって心線を螺旋状に巻いた内型と、内型との間でキャビティを形成するように配置した外型とを配し、少なくとも内型と外型とを組立体として、前記組立体を高速回転させ、前記キャビティに末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤とを含む第一成形材料を注入した後、成形材料の硬化の初期の段階において、成形後の硬度が第一成形材料よりも硬くなる末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤及び少なくとも滑剤とを含む第二成形材料を注入することによって、少なくとも背部が歯部よりも硬度が小さい少なくとも二層のポリウレタンエラストマーからなる歯付ベルトを製造するポリウレタン製歯付ベルトの製造方法にある。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項３に記載のポリウレタン製歯付ベルトの製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記背部及び歯部を形成するポリウレタンエラストマーのポリオール成分がポリエーテルポリオールであり、上記背部の硬度が歯部の硬度よりも低く、さらに歯部は滑剤を含んだポリウレタンエラストマーであって、背部と歯部とで少なくとも２層となっているポリウレタン製歯付ベルトであることから、耐環境性に優れ、ベルト背面にて紙葉類が滑ることなく搬送され、又、プーリとのかみ合い時に歯飛びや発音をすることなく、円滑な同期伝動を得ることができるという効果がある。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項１に記載のポリウレタン製歯付ベルトであることから、ベルト背部は紙葉類を確実に搬送し、ベルト歯部は歯飛びすることなく、確実に同期駆動するという機能をより果たすことができるという効果が有る。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、長手方向に沿って所定間隔で配置した複数のポリウレタンエラストマーを基材とした歯部と、心線を埋設したポリウレタンエラストマーを基材とした背部を有するポリウレタン製の歯付ベルトの製造方法において、前もって心線を螺旋状に巻いた内型と、内型との間でキャビティを形成するように配置した外型とを配し、少なくとも内型と外型とを組立体として、前記組立体を高速回転させ、前記キャビティに末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤とを含む第一成形材料を注入した後、成形材料の硬化の初期の段階において、成形後の硬度が第一成形材料よりも硬くなる末端イソシアネート基を有し、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであるウレタンプレポリマーと架橋剤及び少なくとも滑剤とを含む第二成形材料を注入することによって、少なくとも第一層となる背部が第二層となる歯部よりも硬度が小さい少なくとも二層のポリウレタンエラストマーからなる歯付ベルトを製造するポリウレタン製歯付ベルトの製造方法であることから、第一層と第二層が混ざることなく、かつ第一層と第二層が層間剥離することなく、背部は紙葉類の搬送、歯部は同期伝動としての別の機能を有する歯付ベルトを得ることができる効果がある。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記背部の硬度が歯部の硬度よりも少なくとも１０度低い請求項３に記載のポリウレタン製歯付ベルトの製造方法であることから、ベルト背部は紙葉類を確実に搬送し、ベルト歯部は歯飛びすることなく、確実に同期駆動するという機能をより果たすことができるという効果が有る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
図１は、本発明形態に係るポリウレタン製歯付ベルトの全体斜視概略図である。図１において、ポリウレタン製歯付ベルト１は、背部４と歯部２とからなり、歯部２又は背部内にコードからなる心線３が埋め込まれている。ベルトのしなやかさを確保する為には、好ましくは心線をベルト背部内に埋め込むほうが好ましい。又、背部４と歯部２とは、硬度の異なるポリウレタンエラストマーからなり、好ましくは、背部４の硬度が歯部２の硬度よりも１０度程度小さくするのが良い。
【００１６】
背部４を形成する第一層及び第二層共に、ポリウレタンエラストマーのポリオール成分がポリエーテルポリオールであり、第一層と第二層のポリウレタンエラストマーのイソシアネートの量を変えることによってポリウレタンエラストマーの硬度を変えることができる。又、ポリウレタンエラストマー中の可塑剤の量を変えることによって、ポリウレタンエラストマーの硬度を変えることもできるが、低硬度化を図るときに、過度の可塑剤を混合すると、ベルト背面に可塑剤がブリードし、摩擦係数が低下及び搬送物に可塑剤が付着する等の不具合が発生するので、イソシアネート量で硬度を調節するほうがより好ましい。
【００１７】
又、ベルト歯部２を形成するポリウレタンエラストマー中には、滑剤を添加することができる。前記滑剤は、融点４０〜８０°Ｃのワックス、具体的にはパラフィンワックス又はマイクロクリスタリンワックス、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、脂肪酸と多価アルコールとの部分エステル等が用いられるが、好ましくは、天然又は合成の脂肪酸グリセリドが用いられる。このような天然又は合成の脂肪酸グリセリドとしては、例えば、カプリン酸グリセリンエステル（トリカプリン）、ラウリン酸グリセリンエステル（トリラウリン）、ミリスチン酸グリセリンエステル（トリミリスチン）、パルミチン酸グリセリンエステル（トリパルミチン）、ステアリン酸グリセリンエステル（トリステアリン）、オレイン酸グリセリンエステル（トリオレイン）リノレイン酸グリセリンエステル（トリリノレイン）、ステアリン酸パルミチン酸グリセリンエステル（パルミトジステアリン）等や、又、上述したような脂肪酸グリセリドを主成分とする動植物油脂、特に、動植物脂、例えばパーム油、パーム核油、椰子油、カカオ脂のような植物脂、ラード、牛脂、馬脂、骨脂、バター脂等の動物脂を挙げることができる。
【００１８】
油脂はベルト表面に滲みだしベルト表面の摩擦係数を下げる為に好ましい。特にラード（飽和脂肪酸を多く含むトリグリセリド）は分子量が８００程度であり、ウレタンの軟質のセグメント中を適度な速度で通過し、ポリウレタン表面に析出することにより、持続性のある滑剤として好ましい。ここで、分子量が５００より小さければ早期に滑剤が消費され、又分子量が２０００より大きくなれば、滑剤が軟質のセグメント中をゆっくりとした速度で移動するので、滑剤の効果が早期に出現せず早期に音が発生する問題がある。さらに、配合コスト、作業性の面から考慮してもラード（飽和脂肪酸を多く含むトリグリセリド）が最も好ましい。
【００１９】
油脂をウレタンプレポリマーに添加する方法としては、例えばラードの場合は融点が３０〜３８°Ｃであり、それ以上の温度をラードにかけ液体状にしたうえで、ウレタンプレポリマーに添加し攪拌した後さらに硬化剤を混合し攪拌するとすぐに注型を行うことが望ましい。
【００２０】
ここで、ベルト本体を構成するポリウレタン弾性体はイソシアネートとして、トルエンジイソシアネート及びメチレンジイソシアネート等が、ポリオールとしてはポリテトラメチレングリコール、アジペート系等で構成されている。又、このポリウレタン弾性体中には、耐光安定剤として、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の紫外線安定剤及び、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤の三つの成分からなるものを添加することができる。
【００２１】
ここで、背部を構成するポリウレタンエラストマーは、硬度が６０度から８０度のものが好ましく、ポリウレタンのイソシアネート量を変量することで硬度を調整できる。又、歯部を構成するポリウレタンエラストマーは、硬度を８２度から９５度、好ましくは８５度から９０度が好ましく、背部と歯部のポリウレタンエラストマーの硬度差は、２度から３５度の範囲で設定できる。
【００２２】
心線３としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維などの有機繊維やガラス繊維を挙げることができ、これらの心線３はイソシアネート溶液、エポキシ溶液、ＲＦＬ溶液とゴムコンパウンドの接着剤で処理された撚りコードなどが用いられる。
【００２３】
本発明の製造方法としては、遠心成形方法が採用される。先ず第一層目の原料として、ポリウレタン原料、硬化剤、可塑剤、耐光安定剤等を所定の量準備しておく。又、第二層目の原料として、ポリウレタン原料、硬化剤、可塑剤、耐光安定剤、滑剤等を所定の量準備しておく。そして、前もって歯溝を形成した内型を約１００°Ｃに予熱し、心線を螺旋状に巻き、該内型と内型との間でキャビティを形成する約１００°Ｃに予熱された外型とを組み立て、金型組み立て体とし、１２０°Ｃ程度の環境雰囲気下で前記金型組み立て体を所定の回転数にて回転させる。そして、第一層目の原料を全て混合攪拌し、前記金型組み立て体のキャビティに注型し、所定の時間第一層目を金型組み立て体を回転させながら硬化を継続させる。そして、所定の時間経過後第二層目の原料を全て混合攪拌し、前記金型組み立て体のキャビティ中に注型する。そして、さらに所定の時間金型組み立て体を回転させながら第一層目及び第二層目のポリウレタンを硬化させる。そして、所定時間経過後前記金型組み立て体の回転を停止し、金型組み立て体を解体してベルトスリーブを取り出し、所定の幅に切断してポリウレタン製歯付ベルトが形成される。第一層目のポリウレタンの硬化程度を予備的に１００°Ｃ程度に保持された鉄板上等に第一層目と同じ配合のポリウレタン原料を流し、半硬化状態になるまでの時間を測定し、その時間をもとに第二層目の注型時間を決めても良い。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（実施例１）
表１に示す配合からなる第一層目及び第二層目のポリウレタン原料を用意した。そして、オーブン内で１００°Ｃに予熱された内型にアラミド繊維を心線ピッチを０．５ｍｍでスパイラルに巻きつけた。そして、心線を巻きつけた内型を１００°Ｃに余熱された外型を組み付け、金型組立体として回転盤を有した架橋オーブン中に入れ、金型組立体の中心と回転盤の中心とを合致させて固定した。そして、オーブン内を１２０°Ｃに熱して、密閉し、回転盤を回転させることで金型組立体を４，０００ＲＰＭで回転させた。そして、第一層目のポリウレタン原料を全て混合攪拌して金型組立体内に注型した。そして、回転数と、架橋オーブン内温度を前記値に保持したまま２分後に第二層目のポリウレタン原料を全て混合攪拌して金型組立体に注型した。その後５分間架橋オーブン内温度と回転盤の回転数を前記値に保持した後、回転を停止し、架橋オーブンの蓋を開け、金型組立体を取り出し金型を解体してベルトスリーブを取り出した。そして、そのベルトを５ｍｍ幅にて切断して歯付ベルトとした。ベルト背部の硬度はＪＩＳＡ７０度、歯部の硬度はＪＩＳＡ８５度であった。そして、該ベルト背面の摩擦係数を測定した。Ｈｅｉｄｏｎ式の摩擦係数測定機にて測定し、測定条件は、引っ張り速度１００ｍｍ／分、測定荷重５００ｇｆ、相手材は、アルミニウム板の鏡面加工品とした。その結果を表２に示す。
【００２５】
(実施例２)
実施例２としては、表１に示す配合からなる第一層目及び第二層目のポリウレタン原料を用意した。そして、オーブン内で１００°Ｃに予熱された内型にアラミド繊維を心線ピッチ０．５ｍｍでスパイラルで巻き付けた。そして、心線を巻き付けた内型を１００°Ｃに予熱された外型を組み付け、金型組立体として回転盤を有した架橋オーブン中に入れ、金型組立体の中心と回転盤の中心とを合致させて固定した。そして、オーブン内を１２０°Ｃに熱して、密閉し、回転盤を回転させることで金型組立体を４，０００ＲＰＭで回転させた。そして、第一層目のポリウレタン原料を全て混合攪拌して金型組立体に注型した。その後５分間架橋オーブン内温度と回転盤の回転数を前記値に保持した後、回転を停止し、架橋オーブンの蓋を開け、金型組立体を取り出し金型を解体してベルトスリーブを取り出した。そして、そのベルトを５ｍｍ幅にて切断して歯付ベルトとした。ベルト背部の硬度はＪＩＳＡ７０度、歯部の硬度はＪＩＳＡ８０度であった。そして、該ベルト背面の摩擦係数を測定した。Ｈｅｉｄｏｎ式の摩擦係数測定機にて測定し、測定条件は、引っ張り速度１００ｍｍ／分、測定荷重５００ｇｆ、相手材は、アルミニウム板の鏡面加工品とした。その結果を表２に示す。
【００２６】
従来例としては、一層のポリウレタンベルトを使用し、背部、歯部ともに硬度がＪＩＳＡ８５度で、滑剤無添加のポリウレタンエラストマーを使用した。そして、背面の摩擦係数を実施例と同じ条件で測定した。その結果を表２に示す。
【００２７】
比較例としては、表１に示す配合からなる第一層目及び第二層目のポリウレタン原料を用意した。そして、実施例と同様にオーブン内で１００°Ｃに予熱された内型にアラミド繊維を心線ピッチ０．５ｍｍでスパイラルで巻き付けた。そして、心線を巻き付けた内型を１００°Ｃに予熱された外型を組み付け、金型組立体として回転盤を有した架橋オーブン中に入れ、金型組立体の中心と回転盤の中心とを合致させて固定した。そして、オーブン内を１２０°Ｃに熱して、密閉し、回転盤を回転させることで金型組立体を４，０００ＲＰＭで回転させた。そして、第一層目のポリウレタン原料を全て混合攪拌して金型組立体内に注型した。そして、回転数と、架橋オーブン内温度を前記値に保持したまま２分後に第二層目のポリウレタン原料を全て混合攪拌して金型組立体に注型した。その後５分間架橋オーブン内温度と回転盤の回転数を前記値に保持した後、回転を停止し、架橋オーブンの蓋を開け、金型組立体を取り出し金型を解体してベルトスリーブを取り出した。そして、そのベルトを５ｍｍ幅にて切断して歯付ベルトとした。ベルト背部の硬度はＪＩＳＡ８０度、歯部の硬度はＪＩＳＡ８５度であった。そして、該ベルト背面の摩擦係数を測定した。Ｈｅｉｄｏｎ式の摩擦係数測定機にて測定し、測定条件は、引っ張り速度１００ｍｍ／分、測定荷重５００ｇｆ、相手材は、アルミニウム板の鏡面加工品とした。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表１】
2008144965.tif 000003
【００２９】
【表２】
2008144965.tif 000004
【００３０】
次に、図２のような騒音測定試験機にて発音試験を行った。ベルトはＳ３Ｍタイプの歯付ベルトを用い、ベルト幅は５ｍｍであった。モータとしては、実際にファクシミリの紙送りに使用されるハイブリッド型ステッピングモータを使用して音圧の評価を行った。図２において歯付ベルト１を駆動プーリ１４と従動プーリ１５との間に懸架し、さらに軸間距離調整用ハンドル１８としＬＭガイド２０を用いて歯付ベルト１に張力を与え、従動側プーリ１５に１ｋｇ・ｃｍのトルクが掛かるようにした。そして、パルス発信器は６７０ｐ.ｐ.ｓの発信数に設定し、ＰＭドライバーを作動させステッピングモータ２１を回転させた。そして、図２（ｂ）のように駆動プーリ１４からの距離を２０ｍｍ離して普通騒音計にて発音の測定を行った。このとき駆動プーリ１４の歯数は１７歯、従動プーリの歯数は４６歯であった。そしてその結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
2008144965.tif 000005
【００３２】
表２及び表３の結果より、実施例１及び２は、従来例、比較例よりも背部の摩擦係数が高く、ベルトとのかみ合うときの音圧も低くなっており、静粛になっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るポリウレタン製歯付ベルトの概略斜視図である。
【図２】ファクシミリの実機モータを用いた歯付ベルトの発音試験機の概略図である。の概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    ポリウレタン製歯付ベルト
２    歯部
３    心線
４    背部
１３    発音試験機
１４    駆動プーリ
１５    従動プーリ
１６    ＰＭドライバー
１７    パルス発信器
１８    軸間距離調整用ハンドル
１９    普通騒音計
２０    ＬＭガイド
２１    ハイブリッド型ステッピングモータ
【図１】
2008144965.tif 000006
【図２】
2008144965.tif 000007