(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト本体の内部に、複数本の繊維系心線と複数本の金属系心線とが、前記ベルト本体の幅方向に混在するように配置され、
前記繊維系心線を構成する素線が、ガラス繊維からなる非金属性の線であり、前記金属系心線を構成する素線よりも直径が小さいことにより、前記繊維系心線の方が前記金属系心線よりも素線間の間隙が小さいことを特徴とする工業用ベルト。
【請求項２】
前記複数本の繊維系心線全体の重心位置と前記複数本の金属系心線全体の重心位置との距離は、前記ベルト本体の全幅の４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の工業用ベルト。
【請求項３】
前記繊維系心線と前記金属系心線との本数の比率は、繊維系心線：金属系心線＝０．７５：１〜１：０．７５であることを特徴とする請求項１又は２記載の工業用ベルト。
【請求項４】
前記繊維系心線と前記金属系心線とは、前記ベルト本体の幅方向の中心を基準にして対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工業用ベルト。
【請求項５】
前記複数本の繊維系心線と前記複数本の金属系心線のうち、前記ベルト本体の両側最外縁に配置される心線は、前記金属系心線であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の工業用ベルト。
【請求項６】
前記ベルト本体に複数の歯部が設けられた歯付きベルトであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の工業用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用ベルトに関し、詳しくは、ベルト製造時の工程数を何ら増加させずに製造でき、心線の初期伸びの抑制と耐屈曲性の向上とを両立できる工業用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達用ベルトや搬送用ベルト等の工業用ベルトには、ベルト強度と抗張力を付与するため、ベルト本体の長さ方向に延びる複数本の心線が埋設されている。
【０００３】
例えば、スチールコードからなる心線を用いて構成された工業用ベルトが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
このような工業用ベルトは、使用時にベルトが弛まないように最初に張力を付与するが、この張力付与により、使用開始後数日の間に心線に初期伸びが発生する。初期伸びとは、心線に初期段階で生じる永久伸びのことである。心線は複数本の素線が撚られて構成されているため、ベルトに付与された張力によって素線同士の間隙が締まり、密着状態に至る過程で心線に伸びが生じ、初期伸びが生ずる。
【０００５】
初期伸びが発生するとベルト張力が低下するため、初期伸びが問題となる用途の場合、初期伸びが収束した後に、ユーザーにてベルトの張力を張り直す手間を必要としている。
【０００６】
一般に、初期伸びを抑えるためには、心線を構成する素線径を小さくすることにより素線同士の間隔を小さくしたり、心線の撚り回数を減らすことにより、張力を付与した後の心線締まりによる影響を小さくしている。このような心線締まりによる影響を小さくするには、スチールコードのような金属系心線よりも、繊維系心線のほうが、心線素線径を小さくでき、且つ素線間を密にすることができるため適している。
【０００７】
例えば、化学繊維や無機繊維からなる心線を用いて構成された工業用ベルトが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３８１１４１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９７８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、心線として繊維系心線を使用した工業用ベルトは、局所的に屈曲した場合に屈曲疲労を起こす虞がある。これは、繊維系心線は金属系心線に比べて折り曲げ強度が低いことが原因であると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、心線の初期伸びの抑制と耐屈曲性の向上とを両立できる工業用ベルトを提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１３】
１．ベルト本体の内部に、複数本の繊維系心線と複数本の金属系心線とが、前記ベルト本体の幅方向に混在するように配置されていることを特徴とする工業用ベルト。
２．前記複数本の繊維系心線全体の重心位置と前記複数本の金属系心線全体の重心位置との距離は、前記ベルト本体の全幅の４０％以下であることを特徴とする前記１記載の工業用ベルト。
３．前記繊維系心線と前記金属系心線との本数の比率は、繊維系心線：金属系心線＝０．７５：１〜１：０．７５であることを特徴とする前記１又は２記載の工業用ベルト。
４．前記繊維系心線と前記金属系心線とは、前記ベルト本体の幅方向の中心を基準にして対称に配置されていることを特徴とする前記１〜３の何れかに記載の工業用ベルト。
５．前記複数本の繊維系心線と前記複数本の金属系心線のうち、前記ベルト本体の両側最外縁に配置される心線は、前記金属系心線であることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の工業用ベルト。
６．前記ベルト本体に複数の歯部が設けられた歯付きベルトであることを特徴とする前記１〜５の何れかに記載の工業用ベルト。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、心線の初期伸びの抑制と耐屈曲性の向上とを両立できる工業用ベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る工業用ベルトの一実施形態を示す部分断面図
【図２】図１中の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿う断面図
【図３】本発明に係る工業用ベルトにおける心線の他の配置態様によって重心位置を説明する図１中の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿う断面図
【図４】心線の概略構成を示す拡大断面図
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明に係る工業用ベルトにおける心線の他の配置態様を示す図１中の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿う断面図
【図６】初期伸びによる張力低下確認試験の試験方法を説明する図
【図７】初期伸びによる張力低下確認試験における試験時間と張力との関係を示すグラフ
【図８】折り曲げ試験の試験方法を説明する図
【図９】破断試験における折り曲げ径と破断強度との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る工業用ベルトの部分断面図、図２は、図１中の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿う断面図である。また、図３は、本発明に係る工業用ベルトにおける心線の他の配置態様によって重心位置を説明する図１中の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿う断面図である。
【００１８】
本実施形態に示す工業用ベルト１は、ベルト本体２の下面に複数の歯部３が設けられた歯付きベルトであり、全体が例えばポリウレタン等のゴム状弾性材によって形成されている。
【００１９】
ベルト本体２の内部には、該ベルト本体２の長さ方向（図１中の左右方向）に沿って延びる複数本の心線４が、ベルト本体２の幅方向（図２の左右方向）に間隔をおいて設けられている。図１中の符号５は心線押え溝である。心線押え溝５は、工業用ベルト１の製造時に、心線４をベルト本体２内の所定位置に支持するための成形型の突部が転写されたものである。心線４は、この心線押え溝５の部位において露出している。
【００２０】
心線４は、複数本の繊維系心線４１と複数本の金属系心線４２とからなり、これらがベルト本体２の幅方向に混在するように配置されている。ここで「幅方向に混在する」とは、ベルト本体２の幅方向について、繊維系心線４１と金属系心線４２とが偏りなく配置されていることを意味している。例えば、繊維系心線４１と金属系心線４２との全体本数が互いに等しく、これら繊維系心線４１及び金属系心線４２が同本数おきに交互に配置されている状態は、偏りなく配置されていると言える。
【００２１】
また、繊維系心線４１と金属系心線４２との全体本数が異なっていてもよく、例えば、２本の繊維系心線４１と３本の金属系心線４２とが交互に配置されている状態も、偏りなく配置されていると言える。さらに、１本の繊維系心線４１と４本の金属系心線４２とが交互に配置されている状態も、偏りなく配置されていると言え、本発明の目的を達成することができる状態である。このように、１本以上の繊維系心線４１と１本以上の金属系心線４２とを交互に配置する場合においては、隣接する繊維系心線４１と金属系心線４２との本数の差を３本以下とすることが好ましく、２本以下とすることがより好ましい。
【００２２】
さらに、図３に示すように、複数本の繊維系心線４１全体の重心位置Ｇａと複数本の金属系心線４２全体の重心位置Ｇｂとの距離Ｌが、０に近いほど好ましい。この距離Ｌは、ベルト本体２の全幅Ｗの４０％以下とすることが好ましい。このような状態は、繊維系心線４１及び金属系心線４２の本数や太さに依らず、これら繊維系心線４１及び金属系心線４２の偏りは小さく、本発明の目的を達成することができる状態である。
【００２３】
ベルト本体２の内部に配置される繊維系心線４１と金属系心線４２とは、図２に示すように、幅方向に段差なく並設されるものに限らず、図示しないが、幅方向に段違いに（千鳥状に）配列されるものとしてもよい。
【００２４】
繊維系心線４１を構成する素線としては、ガラス繊維（グラスファイバー）、アラミド繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維等の化学繊維からなる非金属の線が使用される。
【００２５】
金属系心線４２を構成する素線としては、スチールやステンレス等の線が使用される。
【００２６】
図４は、心線の概略構成を示す拡大断面図である。
繊維系心線４１及び金属系心線４２は、図４に概略構成を示すように、何れも複数本の素線４０が撚られることによって構成される。素線４０は、上記の化学繊維や金属からなる線４０ａを複数本束ねることによって構成される。
【００２７】
一般に、心線４の初期伸びを抑えるためには、これら素線４０の径を小さくして隣接する素線４０、４０間の間隙Ｘを小さくすることが効果的である。この観点からは、金属系心線４２よりも、繊維系心線４１の方が、素線４０の径を小さくでき且つ素線４０、４０間を密にできるため適している。しかし、繊維系心線４１は金属系心線４２に比べて折り曲げ強度が低いことから、繊維系心線４１だけでは、ベルトの耐屈曲性が低下する可能性がある。特に、本実施形態に示す工業用ベルト１のように心線押え溝５を有する場合、心線押え溝５の部位は厚みが薄くてベルト剛性が低い上に、心線が露出するため、ベルトが心線押え溝５の部位で局所的に屈曲し易く、心線が屈曲疲労を起こす可能性がある。
【００２８】
しかし、本発明によれば、ベルト本体２の内部に繊維系心線４１と金属系心線４２の両方を配置しているため、初期伸びの抑制と耐屈曲性の両性能を発揮することができ、繊維系心線４１を使用した工業用ベルト１の耐屈曲性の低下を抑制することができる。
【００２９】
すなわち、初期伸びについては、初期伸びが起きにくい繊維系心線４１が支配的に働き、工業用ベルト１全体の初期伸びの発生を抑制する。一方、耐屈曲性については、高い曲げ剛性及び耐屈曲性能を有する金属系心線４２が支配的に働き、ベルトに局所的な屈曲が発生した場合でも、金属系心線４２が繊維系心線４１の過度の屈曲を抑制するようにサポートし、工業用ベルト１の耐屈曲性の低下を抑える。繊維系心線４１と金属系心線４２は、ベルト本体２の幅方向に混在するように配置されているため、初期伸び抑制及び耐屈曲性の向上とを工業用ベルト１の全体で両立させることができる。
【００３０】
しかも、この工業用ベルト１は、心線４として繊維系心線４１と金属系心線４２とを混在させて使用するだけでよいため、従来のベルト製造工程を何ら変更する必要はなく、製造工程数が増加することはない。
【００３１】
本発明において、ベルト本体２の内部に並設される繊維系心線４１と金属系心線４２の本数の比率は、繊維系心線：金属系心線＝０．７５：１〜１：０．７５の条件を満たすことが好ましい。この場合、ベルト本体２の全体で見た場合、何れかの心線の本数が極端に偏ることがないため、後述する実施例と同等の効果を類推でき、初期伸び抑制及び耐屈曲性の向上を工業用ベルト１の全体で両立させる上記効果を発揮することができる。なお、繊維系心線：金属系心線＝０．５：１〜２：１の条件を満たすことによっても、後述する実施例には劣るものの、初期伸び抑制及び耐屈曲性の向上を工業用ベルト１の全体で両立させる上記効果を発揮することができる。
【００３２】
図２に示す例では、ベルト本体２の内部に７本の繊維系心線４１と８本の金属系心線４２からなる１５本の心線４（繊維系心線：金属系心線＝０．８７５：１）を混在させて並設している。中央に３本の繊維系心線４１が配置され、その両側にそれぞれ２本ずつの繊維系心線４１と金属系心線４２が交互となるように配列され、全体としてベルト本体２の幅方向に繊維系心線４１と金属系心線４２とが偏りなく配置されている。しかし、繊維系心線４１と金属系心線４２の配置態様は何らこれに限定されない。
【００３３】
例えば図５（ａ）に示すように、図２の配置態様における繊維系心線４１と金属系心線４２とを入れ替えたものとすることもできる。
【００３４】
また、図５（ｂ）に示すように、繊維系心線４１と金属系心線４２とをそれぞれ８本ずつの同数（繊維系心線：金属系心線＝１：１）とすることもできる。図５（ｂ）では、ベルト本体２の幅方向の両端部に１本ずつの金属系心線４２を配置させると共に、その間に繊維系心線４１と金属系心線４２を２本ずつ交互に配置させている。
【００３５】
図５（ａ）（ｂ）に示す態様においても、繊維系心線４１と金属系心線４２とはベルト本体２の幅方向に混在するように並設されるので、図２の態様と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
上記何れの配置態様も、繊維系心線４１と金属系心線４２はベルト本体２の幅方向の中心を基準にして左右対称となるように配置されており、本発明において好ましい態様である。繊維系心線４１と金属系心線４２とでは、ベルト走行時の片寄りや自転性等の特性が異なるため、左右対称に配置することで、走行時のベルトの片寄りを効果的に防止できる。
【００３７】
ところで、ベルト走行時に幅方向の両端部がプーリのフランジ部やガイドレール等に干渉することでせり上がりが発生すると、両端部に局部的に屈曲させる力が働く。このようなベルト走行時のプーリのフランジ部やガイドレール等との干渉が懸念される場合には、図２、図５（ｂ）に示すように、複数本の心線４のうち、ベルト本体２の両側最外縁に配置される心線４を、金属系心線４２とすることが好ましい。金属系心線４２は、繊維系心線４１に比べて曲げ剛性が高く、局部的な折り曲げに強いため、せり上がり時に作用する屈曲力に対する耐久性を向上させることができる。
【００３８】
以上の実施形態は、ベルト本体２の内部に合計１５本又は１６本の心線４を配置させたものを例示したが、心線４の合計本数は何ら限定されず、各心線４１、４２の径、ベルト本体２の幅寸法等に応じて適宜増減することができる。
【００３９】
また、より広幅の工業用ベルトとする場合は、例えば図２、図５（ａ）（ｂ）に示した構成の工業用ベルト１を幅方向に複数個接合するようにしてもよい。
【００４０】
以上の実施形態は、歯部３を有する歯付きベルトを例に挙げて説明したが、本発明は歯部の有無にかかわらず、ベルト本体内部に心線を有する動力伝達用途や搬送用途の工業用ベルトに広く適用できる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の効果を実施例によって例証する。
【００４２】
（実施例１）
ポリウレタン製の有端状の歯付きベルト（幅：２５ｍｍ）のベルト本体内部に、繊維系心線として７本のグラスファイバー心線と、金属系心線として８本のスチール心線とを、図２と同様の配置態様で配置した。
【００４３】
グラスファイバー心線は、直径７μｍのグラスファイバーを２００本束ねたものをベースとし、それを３本に束ね、さらにそれを１１セット撚り合わせることによって形成した。
【００４４】
スチール心線は、直径０．１ｍｍのスチールコードを７本束ねて素線とし、この素線を７本撚り合わせることによって形成した。
【００４５】
この実施例においては、７本の繊維系心線全体の重心位置Ｇａと８本の金属系心線全体の重心位置Ｇｂとの距離Ｌは、ベルト本体の全幅Ｗの４０％以下となっている。
【００４６】
（実施例２）
８本のグラスファイバー心線と７本のスチール心線とを、図５（ａ）と同様の配置態様で配置した以外は実施例１と同一とした。
【００４７】
この実施例においては、８本の繊維系心線全体の重心位置Ｇａと７本の金属系心線全体の重心位置Ｇｂとの距離Ｌは、ベルト本体の全幅Ｗの４０％以下となっている。
【００４８】
（比較例１）
１５本の心線を全てグラスファイバー心線とした以外は、実施例１と同一とした。
【００４９】
（比較例２）
１５本の心線を全てスチール心線とした以外は、実施例１と同一とした。
【００５０】
＜初期伸びによる張力低下確認試験＞
図６に示す２軸試験機のプーリ間（軸間距離：９００ｍｍ）に歯付きベルトを架け渡して端部同士をクランプで接合した。静止状態のまま初張力として５００Ｎの張力をかけた後、所定時間経過毎に張力を測定した。その結果を図７に示す。
【００５１】
また、初期伸びが収束したと想定される１６８時間経過後の張力と、そのときの初張力に対する張力保持率を求めた。その結果を表１に示す。
【表１】
0006697297.tif 000002
【００５２】
＜耐屈曲性試験＞
１．折り曲げ試験
実施例１、２及び比較例１、２の各歯付きベルトについてそれぞれ１０個ずつの試料を作製した。各試料を、直径（折り曲げ径）：１６ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍの丸棒に図８に示すように巻き付け、そのまま１０ｓｅｃ保持した後、解放した。
【００５３】
解放後の各試料について、心線押え溝から内部の心線を目視観察することにより損傷（心線折れ）の有無を評価した。１０個の試料中に１箇所でも心線の損傷が認められた場合は「×」、全く損傷が認められない場合は「○」とした。その結果を表２に示す。
【表２】
0006697297.tif 000003
【００５４】
２．破断試験
各試料を丸棒に巻き付けて折り曲げ試験を実施する前（折り曲げ無し）の各試料と、折り曲げ試験を実施した解放後の各試料について、引張り試験機（TENSION UTA-50KN）を用いて、引張速度：５０ｍｍ／ｍｉｎで引張り試験を行い、試料が破断したときの強度をそれぞれ測定し、１０個の試料の平均値を求めた。その結果を図９に示す。
【００５５】
以上の通り、実施例１、２共に、スチール心線のみを使用する比較例２に比べて初期伸びが大幅に改善し、グラスファイバー心線のみを使用する比較例１と比べて全く遜色のない程度の初期伸び抑制効果が得られた。
【００５６】
また、折り曲げ試験でも、実施例１、２共に、スチール心線のみを使用する比較例２と同様に心線の損傷は認められず、破断強度はグラスファイバー心線のみを使用する比較例１に比べて大幅に向上した。
【００５７】
上記実施例において、グラスファイバー心線を、カーボン繊維からなる繊維系心線、アラミド繊維からなる繊維系心線に代えても、耐屈曲性効果が得られた。
【００５８】
従って、本発明によれば、心線の初期伸びの抑制と耐屈曲性の向上とを両立させることができた。
【符号の説明】
【００５９】
１：工業用ベルト
２：ベルト本体
３：歯部
４：心線
４０：素線
４０ａ：線
４１：繊維系心線
４２：金属系心線
５：心線押え溝
Ｘ：間隙
【図１】
0006697297.tif 000004
【図２】
0006697297.tif 000005
【図３】
0006697297.tif 000006
【図４】
0006697297.tif 000007
【図５】
0006697297.tif 000008
【図６】
0006697297.tif 000009
【図７】
0006697297.tif 000010
【図８】
0006697297.tif 000011
【図９】
0006697297.tif 000012