JP2017088383A - 平ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】織布を使用した平ベルトを使用すると、ベルトの耳部において織布が摩耗し、繊維のホツレ（毛羽立ち）が生じやすい。ホツレが生じると、ベルトの耳部に繋がった糸が長く伸びた状態となり、そのような糸が、運搬中の物品について検知するためのセンサーに誤って検知される場合がある。これは、ベルトを用いた運搬を行っている装置の誤動作の原因となり得る。織布を使用した搬送用の平ベルトにおいて、耳ホツレを抑制する。【解決手段】搬送用の平ベルト１は、繊維布からなり且つ第１のポリマーが含浸された芯体２と、芯体２の少なくとも一方の面に形成された第２のポリマーからなるポリマー層３、４とを備える。第１のポリマーは、硬化剤を含む。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は平ベルトに関し、特に、織布を使用した搬送用の平ベルトに関する。

種々の物品の運搬のために平ベルトを用いることは一般的であり、工場の生産ラインにおいて製造途中の製品を運搬するためにも用いられている。

このような平ベルトは、例えば、芯体となる織布にゴムシート等を加圧接着する、非加硫のゴムシート等を積層して加硫成形する等の方法により製造されている。また、継ぎ目の無い平ベルトを製造するためには、芯体として袋織された継ぎ目の無い織布を用い、該芯体にゴムシート等を積層して加硫成形した後、所定のベルト幅に切断してシームレスベルトとする等の方法が知られている。

また、ベルトを用いて物品を運搬する際に、ベルト上の物品の有無、位置、向き等をセンサーにより検知し、その結果に基づいて所定の動作を行うことが一般に行われている。

特開平７−４１１２７号公報

上記のような織布を使用した平ベルトを使用すると、ベルトの耳部において織布が摩耗し、繊維のホツレ（毛羽立ち）が生じやすい。ホツレが生じると、ベルトの耳部に繋がった糸が長く伸びた状態となり、そのような糸が、運搬中の物品について検知するためのセンサーに誤って検知される場合がある。これは、ベルトを用いた運搬を行っている装置の誤動作の原因となり得る。

以上に鑑みて、本開示の目的は、織布を使用した平ベルトにおいて、耳ホツレの発生を抑制又は防止することである。

前記の課題を解決するために、本開示の搬送用の平ベルトは、繊維布からなり且つ第１のポリマーが含浸された芯体と、芯体の少なくとも一方の面に形成された第２のポリマーからなるポリマー層とを備える。第１のポリマーは、硬化剤を含む。

本開示の平ベルトによると、芯体に含浸された第１のポリマーが硬化剤を含むので、硬度が増す代わりに脆くなっている。従って、ホツレが生じても千切れやすく、ベルトの耳部に糸が長く繋がった状態とはなりにくい。この結果、センサーによる誤検知及びそれに伴う装置の誤動作を抑制・防止することができる。

図１Ａは、本開示の一実施形態の平ベルトを模式的に示す図である。 図１Ｂは、図１Ａの平ベルトがプーリに巻き掛けられた状態を示す図である。 図２Ａは、平ベルトの製造方法を示す図であり、準備された芯材を模式的に示している。 図２Ｂは、平ベルトの製造方法を示す図であり、芯材にポリマーを塗布する工程を示している。 図２Ｃは、平ベルトの製造方法を示す図であり、芯材及びその両面に設けられたポリマー層をプレスする工程を示している。 図３Ａは、硬化剤を含まないベルトのホツレについて示す図である。 図３Ｂは、硬化剤を含むベルトのホツレについて示す図である。 図４Ａは、耳ホツレ性を評価する装置の構成を示す図であり、横から見たレイアウトを示している。 図４Ｂは、図４Ａの装置を上から見たレイアウトを示している。 図５は、イソシアネートの配合量と耳ホツレ長さとの関係を示す図である 図６は、平ベルトの屈曲疲労性を評価する装置を示す図である。 図７は、イソシアネートと配合量と屈曲疲労寿命指数との関係を示すグラフである。

以下、本開示の一実施形態に係る搬送用の平ベルトについて、図面を参照して説明する。

図１Ａは、本実施形態の平ベルト１を模式的に示す断面図（ベルトの幅方向の断面図）である。図１Ａに示す通り、平ベルト１は、合成繊維布からなる芯体２を備える（図中、芯体２の波状の線及び円は布を構成する経緯の糸を象徴的に示すものである）。芯体２の一方の面には搬送物を支持する支持層３、他方の面にはプーリと接触するプーリ接触層４が設けられている。また、芯体２には第１のポリマーが含浸されており、且つ、第１のポリマーは硬化剤を含有する。支持層３及びプーリ接触層４は、第２のポリマーからなるポリマー層であり、芯体２上に塗布して形成されたコーティング層、芯体２上に積層されたシート等である。

図１Ｂには、このような平ベルト１をプーリ５に巻き掛けて使用する様子を示す。この際、プーリ５のプーリフランジ５ａと平ベルト１の端部（耳部）とが接触し、摩耗することが平ベルト１に耳ホツレが生じさせる原因の１つであり、従来の平ベルトにおいて問題となっていた。

ここで、芯体２としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の糸を織った織布を用いることができる。ここで、糸の表面に細かな繊維（毛羽）が多いと、芯体２に含浸させる第１のポリマーを物理的に保持する効果が得られる。この点からは、例えばビニロンが望ましい。

第１のポリマー及び第２のポリマーは、同一のポリマーであっても良いし、異なるポリマーであってもよい。同一のポリマーを用いる場合、芯体２と、支持層３及びプーリ接触層４との接着性が良好になり、接着剤等が不要になる場合もある。また、異なるポリマーを用いる場合、芯体２と、支持層３及びプーリ接触層４とに求められる特性に応じてポリマーを選択できる。

第１のポリマー及び第２のポリマーとしては、例えば、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコンゴム及びフッ素ゴム等を用いることができる。

合成繊維布２に含浸される第１のポリマーが含有する硬化剤は、ポリマーの種類に応じて選択する。例えば、第１のポリマーとしてウレタンを用いる場合には、イソシアネートを用いることができる。また、第１のポリマーとしてクロロプレンゴム又はニトリルゴムを用いる場合、デスモジュール（登録商標）を用いることができる。

このような平ベルト１によると、芯体２に含浸させた第１のポリマーは、硬化剤により硬度が高くなる代わりに柔軟性が低下し、脆くなっている。この結果、ベルトの耳部が摩擦を受けた際に、芯体２を構成する合成繊維布の繊維は短く千切れやすい。つまり、ベルトの耳部に長い繊維が繋がった状態にはなりにくく、ホツレは短くなる。これにより、耳部に繋がったホツレがセンサーの誤動作を生じることは抑制・防止される。

尚、ベルトの表面にポリマーをコーティングすることにより、ベルトの耐摩耗性、耐油性及び耐熱性を向上させる、摩擦係数を織物よりも高くする等の機能を付加することもできる。

（平ベルトの製造方法）
以下、本実施形態の平ベルト１について、図２Ａ〜Ｃを参照して製造方法の一例を説明する。

まず、図２Ａに示すように、袋織により形成されたビニロンの織布を所定の幅に裁断し、筒状の芯体２とする。また、溶媒に第１のポリマーを溶解し、硬化剤を添加して、芯体２に含浸させるためのディッピング液を調整する。次に、芯体２をディッピング液に浸漬し、取り出して乾燥させる。このようにして、第１のポリマーが含浸された芯体２を準備する。

次に、芯体２上に設けられたポリマー層として、支持層３及びプーリ接触層４を形成する。これらは、図２Ｂに示すように、コーティング層として形成しても良い。第２のポリマーによるコーティング層を形成するためには、まず、溶媒に第２のポリマーを溶解したコーティング液を準備する。コーティング液は、ディッピング液よりもポリマー濃度が高い。従って、第１のポリマーと第２のポリマーとが同一である場合、コーティング液を調整した後に、その一部を溶媒によって希釈すると共に硬化剤を添加してディッピング液としても良い。

続いて、第１のポリマーが含浸された芯体２の表面に、コーティング液をコーティングする。例えば、芯体２を２軸のローラー６に巻き掛けて走行させ、ドクターブレード７を用いて塗布することによりコーティングを行っても良い。

また、ポリマー層は、コーティングに変えて、第２のポリマーからなるシートを用いて形成しても良い。このためには、第２のポリマーからなるシートを別途準備し、第１のポリマーが含浸された芯体２に積層する。この際、芯体とシートとを接着するために、必要に応じて接着剤等を用いる。

尚、図１Ａ等では、芯体２の一方の面に支持層３、他方の面にプーリ接触層４が形成されている。ここで、例えば、支持層３をコーティングにより形成し、プーリ接触層４をポリマーからなるシートの積層により形成しても良い。しかしこれには限らず、芯体２の両面にコーティング層を形成しても良いし、両面にシートを積層するのであっても良い。更に、芯体２の一方の面のみに第２のポリマーからなるポリマー層を形成する構成の平ベルトとすることも可能である。平ベルトの使用目的等によって要求される特性が異なるので、必要に応じて構造を選択すれば良い。一例として、通常、コーティングにより形成した方がシートの積層による場合よりも薄いポリマー層とすることができる。従って、使用する機械に応じて望ましい厚さのベルトを得るために、より薄い平ベルトを製造するためにはコーティングを用い、より厚い平ベルトを製造するためにはシートを用いることが考えられる。また、厚いベルトの方が、摩耗に対して余裕を持たせることができる。

以上のように芯体２上にコーティング又はシートの積層を行った後、図２Ｃに示すように、プレス機にてプレスする。つまり、製造中の平ベルト１ａを２軸のローラー６に巻き掛け、２つのプレス型８と、中敷き９とを有するプレス機を用いてプレスを行い、芯体２の両面にポリマー層である支持層３及びプーリ接触層４を有するベルトを構成する。

更に、用いたポリマーの種類に応じて加硫、乾燥、ヒートセット等を行った後、所定の幅に切断して、例示的平ベルト１を得る。

（試験評価用ベルト）
試験評価用ベルトは、芯体２として、ポリエステル繊維（１１０ｄｔｅｘ）を長さ方向、ビニロン繊維（３０番手）を幅方向に用い、袋織により筒状に形成した平織布を用いる。ここでは、幅４００ｍｍ、周長７００ｍｍのものを用いた。

また、芯体２に含浸させる第１のポリマー及びポリマー層を形成するための第２のポリマーとして、いずれもウレタンを用いた。具体的には、日本ミラクトラン社製、商品名P-22SRNATを用いた。

このウレタン１００質量部を溶媒であるＴＨＦ（５００質量部）に溶解し、更に硬化剤としてイソシアネート（住化バイエルウレタン社製、商品名44V20）を所定量（具体的には後述する）加えて、ディッピング液を調整した。

ディッピング液に平織布を浸漬し、乾燥させた後、２軸のローラーに巻き掛け、１３０℃程度に加熱しながら走行させて皺を伸ばした。

次に、コーティングによりポリマー層（支持層３）を形成するためのコーティング液を準備した。具体的には、ウレタン１００質量部を溶媒４００質量部に溶解したものを準備した。

イソシアネートを含むウレタンが含浸された芯体２を２軸のローラーに巻き掛け、芯体２の一方の面に、ドクターブレードを用いて上記のコーティング液を塗布した。

コーティングの後、芯体を裏返して、コーティングした面とは反対側の面にプーリ接触層４を形成した。プーリ接触層４は、ウレタンからなるシートを積層することにより形成した。つまり、芯体２に応じた寸法を有する筒状のウレタンシートを準備し、芯体２のコーティングした面とは反対側の面上に被せて積層させた。ここで、芯体２に含浸させたポリマー及びシートを構成するポリマーは同じウレタンであるから、プレス等により芯体とシートとの接着が可能であり、接着剤等は必要としない。

続いて、プレス機を用いて、芯体２と、コーティング層である支持層３と、シートを積層したプーリ接触層４とをプレスし、一体化させる。

この後、ベルトを２軸のローラーに巻き掛けて走行させながら、１３０℃程度に加熱して乾燥及びヒートセット（寸法安定化）させた。

この後、幅４．５ｍｍに切断し、試験評価用の平ベルトを得た。ベルトの周長は７００ｍｍ、厚さは０．６５ｍｍ程度である。

尚、後に述べるとおり、イソシアネートの添加量と、屈曲疲労性及び耳ホツレ性との関係を得るために、イソシアネートの添加量のみが異なる複数の試験評価用ベルトを作成した。添加量は、ウレタン１００質量部に対する質量部（ＰＨＲ）において、添加量を０ＰＨＲ〜１６ＰＨＲの範囲で設定した。尚、添加量が０ＰＨＲのベルト（比較例の平ベルト）は、芯体２に含浸させるディッピング液に硬化剤（イソシアネート）を加えない点を除いて、上記と同様に作成した。

（目視観察）
図３Ａ及び図３Ｂに、イソシアネートを含まない比較例の平ベルト及びイソシアネートを６．５ＰＨＲ含む実施例の平ベルトの写真を示す。いずれも、図の縦方向が平ベルトの幅方向に対応し、上部にベルトの端部（耳）が示されている。

図３Ａに示す比較例の平ベルトの場合、耳ホツレが生じており、その長さは約１ｍｍ及び２ｍｍである。ベルトの全長に亘って、このような耳ホツレ、特に長さ０．５ｍｍ程度以上の耳ホツレが生じている。これに対し、図３Ｂに示す実施例の平ベルトでは、耳ホツレが発生するとしても、その長さは０．５ｍｍ未満となっている。

（耳ホツレ性評価）
図４Ａ及び図４Ｂに、ベルトの耳ホツレ性を評価する装置の構成（プーリレイアウト等）を示している。図４Ａは横から見たレイアウトであり、図４Ｂは上から見たレイアウトである。つまり、一頂点を下方にした正三角形状に３つのプーリ２１が配置され、これに平ベルト１が巻き掛けられている（図を見やすくするために、図４Ｂにおいて下方のプーリ２１は省略している）。また、平ベルト１の端部（耳部）に、支持具２３を用いてサンドペーパー２２を荷重２００ｇにて押しつける。このような状態で平ベルト１を走行させて、発生する耳ホツレの長さ、つまり、ベルトの耳部に繋がっている糸くずの長さを測定した。

尚、プーリ２１の径は３０ｍｍ、回転数は１１０ｒｐｍであり、走行時間は１０分とした。また、サンドペーパー２２の粒度は６０番であり、幅２５ｍｍのものを用いた。

測定の結果を図５のグラフに示す。ここでは、イソシアネートの添加量と、発生した耳ホツレの長さとの関係を示している。イソシアネートの添加量は、ウレタン１００質量部に対する質量部（ＰＨＲ）によって示している。また、耳ホツレの長さは、観察された最大値を示している。但し、添加量が０ＰＨＲの場合の耳ホツレ長さは１ｍｍ以上であることを意味している。

（屈曲疲労性の評価）
図６に、屈曲疲労性を評価する装置の構成（プーリレイアウト）を示している。ここでは、軸数が８のレイアウトにおいて、プーリに巻き掛けられたベルトは十字型を呈している。つまり、四角形に配置された４つの第１プーリ１１の外側に試験評価用の平ベルト１が巻き掛けられ、各第１プーリの間において、第２プーリ１２によって平ベルト１が内側に押し込まれている。平ベルト１は、第１プーリ１１において内側に約１８０°、第２プーリ１２において外側に約９０°屈曲した状態で走行することになる。第１プーリ１１及び第２プーリ１２は、共に軸径が２５ｍｍである。

このようなレイアウトにおいて平ベルト１を走行させて、屈曲後の破断強度を比較した。イソシアネートの添加量と、測定した屈曲疲労性との関係を図７のグラフに示す。ここで、縦軸の屈曲疲労寿命指数とは、イソシアネートを含有しないウレタンを用いた比較例の場合を１とする指数である。イソシアネートの添加量は、ウレタン１００質量部に対する質量部（ＰＨＲ）によって示している。

尚、プーリの回転数は１０００ｒｐｍ、ベルト速度は１．３１ｍ／ｓ、ベルト回転回数は１．８７回／ｓ、走行時間は１８６時間、屈曲回数は１．００×１０^７回である。

（試験評価結果）
図３Ａ及びＢに示す通り、ウレタンにイソシアネートを配合することにより、耳ホツレの発生自体が抑制される。また、耳ホツレが発生したとしても、その長さは（イソシアネートを配合しない場合に比べて）短くなる。

このように、ウレタンにイソシアネートを配合することにより、発生する耳ホツレの長さは短くなることについて、図５に示す。既に述べた通り、長い耳ホツレが発生すると、ベルトで運搬する物品を検知するためのセンサーが耳ホツレを誤って検知してしまい、装置の誤動作を招く。ホツレが発生したとしても、十分に短いものであれば、センサーの誤動作を回避することができる。つまり、ホツレを短くすることが望ましく、例えば、長さ０．５ｍｍ未満とすることが望ましい。

ここで、ウレタンに対するイソシアネートの配合量を多くすることによりホツレの長さは短くなるが、特に、配合量が０ＰＨＲから２ＰＨＲ程度までの間ではホツレが急激に短くなる。それ以上の配合量ではホツレは緩やかに短くなり、８〜１０ＰＨＲ程度を越えるとほぼ変化しなくなる。従って、ウレタンに対するイソシアネートの配合量は、耳ほつれ長さの変曲点となっている添加量２ＰＨＲ以上とするのが良い。添加量が２ＰＨＲの際、耳ホツレの長さは０．４ｍｍ程度であって、望ましい範囲の値である。

更に、図７に示す通り、合成繊維布２に含浸させるウレタンにおけるイソシアネートの含有量が増えると、屈曲疲労寿命指数は低下している。これについて、硬化剤であるイソシアネートの含有量が増えると、その効果として合成繊維布２自体が曲がりにくくなることが原因であると考えられる。つまり、プーリ上で合成繊維布２が屈曲した際に繊維が切断されてしまい、合成繊維布２の強度が低下することになる。

但し、屈曲疲労寿命指数の低下は、イソシアネートの含有量が小さい範囲であれば僅かであり、含有量が一定値を超えると急激に低下する。図７には、ウレタンに対するイソシアネートの配合量が１０ＰＨＲを越えると屈曲疲労寿命指数が急速に低下する（屈曲疲労寿命指数の変曲点が１０ＰＨＲである）ことが示されている。このことから、イソシアネートの配合量は１０ＰＨＲ以下とするのが良い。

以上の通り、合成繊維布２に含浸させるポリマー（例えばウレタン）に対し、２ＰＨＲ以上で且つ１０ＰＨＲ以下の硬化剤（例えばイソシアネート）を配合することにより、屈曲疲労寿命指数の低下を抑えながら、耳ホツレの発生自体を抑制すると共に耳ホツレの長さを短くすることができる。これにより、繊維クズによる搬送物及び／又は周囲の汚染を抑制・防止可能な平ベルトが実現する。尚、ウレタン及びイソシアネートとは異なるポリマー及び硬化剤を用いる場合にも、同様にして適切な硬化剤の配合量を設定すれば良い。

本開示の平ベルトによると、耳ホツレの発生を抑制することができるので、センサーの誤動作を抑制・防止可能な平ベルトとして有用である。

１ 平ベルト
２ 芯体
３ 支持層
４ プーリ接触層
５ プーリ
５ａ プーリフランジ
６ ローラー
７ ドクターブレード
８ プレス型
９ 中敷き
１１ 第１プーリ
１２ 第２プーリ
２１ プーリ
２２ サンドペーパー
２３ 支持具

Claims (7)

1. 搬送用の平ベルトにおいて、
   繊維布からなり且つ第１のポリマーが含浸された芯体と、
   前記芯体の少なくとも一方の面に形成された第２のポリマーからなるポリマー層とを備え、
   前記第１のポリマーは、硬化剤を含むことを特徴とする平ベルト。
2. 請求項１の平ベルトにおいて、
   前記ポリマー層として、前記芯体上に形成されたコーティング層を有することを特徴とする平ベルト。
3. 請求項１の平ベルトにおいて、
   前記ポリマー層として、前記芯体に積層されたシートからなる層を有することを特徴とする平ベルト。
4. 請求項１〜３のいずれか１つの平ベルトにおいて、
   前記硬化剤は、前記第１のポリマー１００質量部に対して、２質量部以上且つ１０質量部以下の範囲で含まれていることを特徴とする平ベルト。
5. 請求項１〜４のいずれか１つの平ベルトにおいて、
   前記繊維布は、ポリエステル、ナイロン及びビニロンのうちの少なくとも１つからなることを特徴とする平ベルト。
6. 請求項１〜５のいずれか１つの平ベルトにおいて、
   前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーは、同じ又は異なるポリマーであり、それぞれ、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコンゴム及びフッ素ゴムのいずれか１つであることを特徴とする平ベルト。
7. 請求項１〜５のいずれか１つの平ベルトにおいて、
   前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーはいずれもウレタンであり、前記硬化剤はイソシアネートであることを特徴とする平ベルト。