JP6724489B2 - コンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルト - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトに関し、さらに詳しくは、コンベヤベルトの幅方向両端部の耐引き裂き性を向上させることができるコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトに関するものである。

コンベヤベルトの搬送側では、ベルト幅方向両端部を中央部に対して上側に屈曲させてトラフ状にして使用される。そのため、ベルト幅方向両端部では中央部よりも引っ張り歪みが大きくなり、これに起因して引き裂きが生じ易い。

コンベヤベルトには、張設した際の張力を負担する心体が埋設されているが、これら心体を工夫した様々なコンベヤベルトが提案されている（例えば、特許文献１、２）。特許文献１では、心体の耐挫屈性を損なうことなく生産性を向上させるために、平織構造の心体の縦糸および横糸を無撚り化するとともに、コンベヤベルトの伸びを特定範囲に限定することが提案されている。特許文献２では、横糸としてポリエステル繊維を採用した心体の品質を向上させるために、横糸の繊度および撚り数を特定範囲に限定することが提案されている。

しかし、これら提案されている心体は、ベルト幅方向両端部に生じる引き裂きに注目したものではないため、コンベヤベルトがトラフ状になった状態では、ベルト幅方向両端部の引っ張り歪みが相対的に高くなる。それ故、ベルト幅方向両端部の耐引き裂き性を向上させることはできない。

特開２００９−２７４７９８号公報 特開２０１４−２０１８５３号公報

本発明の目的は、コンベヤベルトの幅方向両端部の耐引き裂き性を向上させることができるコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルト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用繊維補強層は、縦糸が長手方向に延在し、横糸が幅方向に延在する織構造のコンベヤベルト用繊維補強層において、前記繊維補強層の長手方向の切断荷重の１／１０荷重時の幅方向両端部での伸度が、幅方向中央部での伸度の１１０％以上２００％以下であり、前記幅方向両端部における前記縦糸がポリアミド繊維からなり、前記幅方向中央部における前記縦糸がポリエステル繊維からなり、前記幅方向両端部および前記幅方向中央部における前記横糸はすべて同じ材質の繊維からなり、前記織構造が２／２破れ綾織構造であることを特徴とする。

本発明のコンベヤベルトは、上記のコンベヤベルト用繊維補強層が、前記縦糸の延在方向をベルト長手方向にして心体として埋設されていることを特徴とする。

本発明によれば、繊維補強層の幅方向では、比較的低い引っ張り荷重での伸びが、両端部において相対的に大きくなっている。そのため、この繊維補強層をその縦糸の延在方向をベルト長手方向にして心体としてコンベヤベルトに埋設すれば、ベルト幅方向両端部の伸びが相対的に大きくなる。これにより、コンベヤベルトがトラフ状で使用されても、ベルト幅方向両端部の引っ張り歪みが緩和されるので、ベルト幅方向両端部の耐引き裂き性を向上させることが可能になる。

ここで、前記織構造を２／２破れ綾織構造にするとよい。これにより、コンベヤベルトの耐衝撃性を向上させるには有利になる。

前記幅方向両端部における前記縦糸が例えばポリアミド繊維からなり、前記幅方向中央部における前記縦糸が例えばポリエステル繊維からなる仕様にする。この仕様によれば、コンベヤベルトがトラフ状になった状態において、ベルト幅方向両端部の伸びを相対的に大きくし易くなる。

本発明のコンベヤベルトでは、前記心体が複数の補強層を積層した複層構造であり、この複層構造の最外周の補強層が前記コンベヤベルト用繊維補強層である仕様にすることもできる。この仕様により、本発明の繊維補強層による効果を効率的に得ることができる。

本発明のコンベヤベルト用繊維補強層を埋設したコンベヤベルトを例示する横面図である。 図１のコンベヤベルトの平面図である。 図１の繊維補強層を拡大して平面視で例示する説明図である。 図１のコンベヤベルトを張設した状態を例示する説明図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明のコンベヤベルト用繊維補強層およびコンベヤベルトを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明のコンベヤベルト１には、本発明のコンベヤベルト用繊維補強層３（以下、繊維補強層３という）が心体２として埋設されている。心体２は、張設されたコンベヤベルト１に生じる張力を負担する部材である。心体２の上下にはそれぞれ、上カバーゴム６、下カバーゴム７が配置されていて、心体２、上カバーゴム６および下カバーゴム７は加硫接着によって一体化している。心体２はベルト長手方向に連続していて、幅方向寸法はベルト幅よりも若干小さくなっている。これにより、コンベヤベルト１の幅方向両端は、心体２が存在していない耳ゴムになっている。

この実施形態では、心体２は、本発明の繊維補強層３が１層と、別の繊維補強層３ａの３層とが積層された４層構造になっている。本発明の繊維補強層３は、心体２の最外周の補強層になっている。心体２を構成する繊維補強層３、３ａの積層数はコンベヤベルト１に対する要求性能（剛性、伸び等）により決定され、この実施形態のような４層に限定されず、単層或いはその他の複数層にすることもできる。

本発明の繊維補強層３は、図３に例示するように、縦糸４が長手方向に延在し、横糸５が幅方向に延在する織構造になっている。繊維補強層３は、縦糸４の延在方向をベルト長手方向にして埋設される。即ち、縦糸４の長手方向がコンベヤベルト１の長手方向になり、横糸５の長手方向がコンベヤベルト１の幅方向になる。

この実施形態では、繊維補強層３の織構造は２／２破れ綾織構造になっている。その他に、繊維補強層３の織構造としては、平織構造などの他の織構造を採用することもできる。

繊維補強層３は、繊維補強層３の切断荷重の１／１０荷重時の幅方向両端部Ｒ１での伸度Ｅ１が、幅方向中央部Ｒ２の伸度Ｅ２に比して大きくなっていて、幅方向中央部Ｒ２の伸度の１１０％以上２００％以下になっている。繊維補強層３の切断荷重の１／１０荷重時の伸度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ６３２２のベルトの引張試験に準拠した試験によって測定する。

繊維補強層３の幅方向中央部Ｒ２とは、例えば、繊維補強層３の幅方向中心ＣＲを中心にした繊維補強層３の全幅ＷＲの５０％〜６０％程度の領域である。幅方向両端部Ｒ１は、幅方向中央部Ｒ２以外の領域なので、繊維補強層３の幅方向両端からそれぞれ全幅ＷＲの２０％〜２５％程度の領域になる。心体２（繊維補強層３）の全幅ＷＲは、コンベヤベルト１の全幅ＷＢよりも若干小さい程度であり概ね同じである。そして、幅方向中心ＣＲとベルト幅方向中心ＣＢとは概ね一致した位置となるので、コンベヤベルト１のベルト幅方向両端部Ｚ１に繊維補強層３の幅方向両端部Ｒ１が埋設され、コンベヤベルト１のベルト幅方向中央部Ｚ２に繊維補強層３の幅方向中央部Ｒ２が埋設されることになる。

幅方向両端部Ｒ１での伸度Ｅ１を幅方向中央部Ｒ２の伸度Ｅ２に対して相対的に大きくするには、例えば、幅方向両端部Ｒ１、幅方向中央部Ｒ２それぞれにおける縦糸４の材質を変えて、幅方向両端部Ｒ１には相対的に伸びの大きな材質を用いる。具体的には、幅方向両端部Ｒ１における縦糸４をポリアミド繊維で構成し、幅方向中央部Ｒ２における縦糸４をポリエステル繊維で構成する。幅方向両端部Ｒ１における縦糸４には複数本のポリアミド繊維を撚ったマルチフィラメントヤーンを用いることも、モノフィラメントヤーンを用いることもできる。幅方向中央部Ｒ２における縦糸４には、複数本のポリエステル繊維を撚ったマルチフィラメントヤーンを用いることもモノフィラメントヤーンを用いることもできる。ポリアミド繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６等を例示できる。

コンベヤベルト１は、図４、図５例示するようにプーリ８ａ、８ｂの間に張設されて使用される。そして、搬送物１０を載せて運ぶ搬送側では、ベルト幅方向両端部Ｚ１は回転軸が水平に対して所定角度ａで傾斜した支持ローラ９により下面を支持され、ベルト幅方向中央部Ｚ２は回転軸が水平な支持ローラ９により下面を支持される。これにより、ベルト幅方向両端部Ｚ１（幅方向両端部Ｒ１）は、ベルト幅方向中央部Ｚ２（幅方向中央部Ｒ２）に対して上側に屈曲して、コンベヤベルト１はトラフ状になって使用される。

そのため、心体２が負担する張力は、ベルト幅方向中央部Ｚ２（幅方向中央部Ｒ２）よりもベルト幅方向両端部Ｚ１（幅方向両端部Ｒ１）において相対的に大きくなる。これに伴い、ベルト幅方向両端部Ｚ１（幅方向両端部Ｒ１）ではベルト幅方向中央部Ｚ２（幅方向中央部Ｒ２）よりも引っ張り歪みが大きくなるため、引き裂きが生じ易くなる。即ち、ベルト幅方向両端部Ｚ１には、相対的に大きな引張り歪みに起因してベルト幅方向に延びる引き裂きが発生し易くなる。

ところが、本発明では、心体２として埋設している繊維補強層３は、この繊維補強層３の切断荷重の１／１０荷重時の伸度が、幅方向両端部Ｒ１では幅方向中央部Ｒ２に比して相対的に大きくなっている。そのため、コンベヤベルト１がトラフ状になって使用されても、ベルト幅方向両端部Ｚ１（幅方向両端部Ｒ１）において繊維補強層３が相対的に大きく伸びることで、ベルト幅方向両端部Ｚ１の引っ張り歪みが緩和される。これに伴い、ベルト幅方向両端部Ｚ１の耐引き裂き性を向上させることが可能になる。ここで、維補強層３の切断荷重の１／１０荷重時の伸度を用いているのは、この１／１０荷重の大きさが、張設されたコンベヤベルト１の心体２（繊維補強層３、３ａ）が通常時に負担する張力と比較的近似したレベルであるためである。

繊維補強層３の幅方向両端部Ｒ１での伸度Ｅ１が、幅方向中央部Ｒ２での伸度Ｅ２の１１０％未満では、幅方向中央部Ｒ２に対する幅方向両端部Ｒ１の相対的な伸びが過小であり、ベルト幅方向両端部Ｚ１の耐引き裂き性を向上させるには不十分になる。一方、方向両端部Ｒ１での伸度Ｅ１が、幅方向中央部Ｒ２での伸度Ｅ２の２００％超では、ベルト幅方向両端部Ｚ１が過剰に変形してコンベヤベルト１としての機能が低下する。

心体２が複数の補強層を積層した積層構造の場合、すべての補強層を本発明の繊維補強層３にしてもよいが、コストを抑えるために、一部だけを本発明の繊維補強層３にして、残りは安価な汎用の別の補強層３ａにすることもできる。例えば、この実施形態のように、最外周の１層のみを本発明の繊維補強層３にする。或いは、最外周から１層目および２層目のみを本発明の繊維補強層３にする。

積層構造の心体２において、コンベヤベルト１がトラフ状になった場合に、最も引張り歪みが大きくなるのは、最外周の補強層である。それ故、最外周の補強層として本発明の繊維補強層３を用いると、繊維補強層３の使用量を最小限にしながらも、上述した繊維補強層３よる効果を効率的に得ることができる。

また、繊維補強層３の織構造を２／２破れ綾織構造にすると、平織構造等に比してコンベヤベルト１の耐衝撃性を向上させることができる。コンベヤベルト１における引き裂きは、基本的に、投入される搬送物１０によって生じる局所的な応力集中に起因し、これによりコンベヤベルト１が破損に至ることもある。平織構造では応力集中した場合、縦糸と横糸が１本ずつ交差している為、それぞれの１本に全ての負荷がかかるが、２／２破れ綾織構造であれば、縦糸と横糸がそれぞれ２本引き揃えられている部分がある為、その２本に衝撃を分散させることができる。したがって、コンベヤベルト１（特に上カバーゴム６および繊維補強層３）が損傷し難くなる。

コンベヤベルト１に投入される搬送物１０によって直接的に衝撃を受けるのは上カバーゴム６である。したがって、積層構造の心体２では、最外周の補強層として２／２破れ綾織構造の繊維補強層３を用いると、繊維補強層３の使用量を最小限にしながらも、上述した２／２破れ綾織構造よる効果を効果的に得ることができる。

コンベヤベルト用繊維補強層のサンプルとして表１に示す６種類（従来例、比較例１、２、実施例１〜３）を製造した。すべてのサンプルの横糸はポリエステル繊維にした。表１中の１／１０荷重時の伸度とは、それぞれのサンプルの縦糸の延在方向に対する切断荷重の１／１０荷重時の伸度であり、幅方向端部における伸度Ｅ１および幅方向中央部における伸度Ｅ２を測定した。表１中の幅方向両端部寸法／全幅とは、幅方向両端部の幅寸法の合計値を、全幅（幅方向両端部の幅寸法の合計値と幅方向中央部の幅寸法との合計値）で除した比率（％）である。表１中のＰＥＴはポリエステル、Ｎ６６はナイロン６６を意味する。

それぞれのサンプルを用いて表１に示すコンベヤベルト６種類（従来例ベルト、比較例ベルト１、２、実施例ベルト１〜３）を製造した。それぞれのコンベヤベルトには繊維補強層を４層埋設し、最外周の１層の繊維補強層のみを異ならせた。これらコンベヤベルトに対して下記の３つの性能を測定し、その結果は表１に示すとおりであった。

[幅方向両端部の耐引き裂き性]
それぞれのコンベヤベルトのカットサンプルを用いて、コンベヤベルトの幅方向端部でのベルト幅方向に対する耐引き裂き性を評価した。この評価測定は、所定の引き裂きが生じるまでに要するエネルギーを算出し、算出したエネルギーの大きさを指数で示した。引き裂き抵抗力の測定は、ＪＩＳ Ｌ１０９６に準拠した方法で行った。従来例ベルト１の結果を基準の指数１００にして評価した。指数の数値が大きい程、耐引き裂き性に優れていることを意味する。

[幅方向中央部の耐衝撃性]
それぞれのコンベヤベルトのカットサンプルを用いて、コンベヤベルトの幅方向中央部における耐衝撃性を評価した。この評価測定は、下端が尖った所定重量の重りを水平に張設したコンベヤベルトの上カバーゴムの上に落下させて、重りがコンベヤベルトを厚さ方向に貫通した際の落下高さを測定した。従来例ベルト１の結果を基準の指数１００にして評価した。数値の数値が大きい程、耐衝撃性に優れていることを意味する。

[クリープ性]
それぞれのコンベヤベルトのカットサンプルに、ベルト長手方向に所定の引張り力を負荷し続けて、所定時間後のベルト長手方向の伸びを測定してクリープ性能を評価した。従来例ベルト１の結果を基準の指数１００にして評価した。指数の数値が大きい程、クリープによる伸びが小さくて優れていることを意味する。

表１の結果から実施例ベルト１〜３は従来例ベルトに比して、ベルト幅方向両端部の耐引き裂き性が向上し、クリープ性能は同等であることが分かる。また、幅方向中央部の耐衝撃性については、実施例ベルト１は従来例ベルトと同等であり、実施例ベルト２、３は従来例に比して向上していることが分かる。

１ コンベヤベルト
２ 心体
３ 繊維補強層
３ａ 他の繊維補強層
４ 縦糸
５ 横糸
６ 上カバーゴム
７ 下カバーゴム
８ａ、８ｂ プーリ
９ 支持ローラ
１０ 搬送物

Claims (4)

1. 縦糸が長手方向に延在し、横糸が幅方向に延在する織構造のコンベヤベルト用繊維補強層において、
   前記繊維補強層の長手方向の切断荷重の１／１０荷重時の幅方向両端部での伸度が、幅方向中央部での伸度の１１０％以上２００％以下であり、前記幅方向両端部における前記縦糸がポリアミド繊維からなり、前記幅方向中央部における前記縦糸がポリエステル繊維からなり、前記幅方向両端部および前記幅方向中央部における前記横糸はすべて同じ材質の繊維からなり、前記織構造が２／２破れ綾織構造であることを特徴とするコンベヤベルト用繊維補強層。
2. 前記横糸がポリエステル繊維からなる請求項１に記載のコンベヤベルト用繊維補強層。
3. 請求項１または２に記載のコンベヤベルト用繊維補強層が、前記縦糸の延在方向をベルト長手方向にして心体として埋設されているコンベヤベルト。
4. 前記心体が複数の補強層を積層した複層構造であり、この複層構造の最外周の１層目の補強層のみまたは最外周の１層目および２層目の補強層のみが前記コンベヤベルト用繊維補強層であり、前記複数の補強層のうち一部の補強層だけが前記コンベヤベルト用繊維補強層である請求項３に記載のコンベヤベルト。

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