本发明涉及一种纤维机械用皮带。
背景技术：
纤维机械中使用的皮带通常在表面具有橡胶层(例如，参照专利文献1)。这种皮带表面的橡胶层承担皮带的耐磨性和抗弯曲性。
在作为纤维机械的捻线机中，一对皮带彼此交叉配置，并且分别通过皮带轮相互交叉行进，一对皮带通过彼此面对的表面夹持纱线而制造捻纱。另一方面，在作为纤维机械的包纱机中，通过使支承纺纱筒管的中空纱锭高速旋转，将从纺纱筒管供给的罩纱卷绕在通过该中空纱锭而行进的芯纱上而制造包覆纱。在包纱机中，中空纱锭的高速旋转通过配置成与中空纱锭接触的皮带来实现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2007-314895号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术课题
在纤维机械的运行过程中，可能会从与皮带轮的接触部分产生较高音域的行进音。目前，在行进音中确认有6000到8000hz的频率。即使在声压水平不是很高的情况下，6000～8000hz的频率通常是不舒适的范围。为了保持良好的工作环境，要求在纤维机械运行过程中减少不舒适的行进音。
因此，本发明的目的在于提供一种纤维机械用皮带，其能够减少皮带行进过程中产生的行进音。
为解决技术课题的技术手段
根据本发明的纤维机械用皮带，其包括芯体帆布，其特征在于，所述芯体帆布由以斜纹组织为基本的织物构成，在所述斜纹组织中，经纱与多个纬纱交叉，并且所述经纱与所述纬纱交叉的组织点的集合体向皮带的长度方向的一侧有规律地偏移而形成斜纹线，所述斜纹线被形成为所述集合体的一部分在预定间隔上向与所述一侧相反的另一侧偏移。
发明的效果
根据本发明，斜纹线被形成为集合体的一部分在预定间隔上向与皮带的长度方向的一侧相反的另一侧偏移。由此，可以抑制芯体帆布的表面在皮带的宽度方向上的起伏，从而即使经过随时间的使用也能够抑制对皮带表面特性带来的影响。因此，纤维机械用皮带可以降低行进时产生的行进音。
附图说明
图1是本实施方式的纤维机械用皮带的剖视图。
图2是表示本实施方式的芯体帆布的斜纹组织的最小单位的示意图，图2a是表面，图2b是背面。
图3是表示测量本实施方式的芯体帆布的表面特性的结果的图，图3a表示放大图像，图3b表示三维图像，图3c表示测量高度差的结果。
图4是表示现有的芯体帆布的织组织的最小单位的示意图。
图5是表示测量现有的芯体帆布的表面特性的结果的图，图5a是放大图像，图5b是三维图像，图5c是测量高度差的结果。
图6是示出用于说明测量皮带行进音的测试机的示意图。
图7是示出测量皮带行进音结果的图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本发明的实施方式。
1.整体结构
图1所示的纤维机械用皮带10包括芯体帆布12、分别设置在芯体帆布12的两表面上的第一树脂层14a和第二树脂层14b、设置在第一树脂层14a的表面上的皮带轮侧层16、以及设置在第二树脂层14b的表面上的纱锭侧层18。
＜芯体帆布＞
芯体帆布12的材料可以选自聚酯纤维、尼龙纤维等。作为聚酯纤维，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维，聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维等，作为尼龙纤维，例如可以举出尼龙6纤维和尼龙66纤维。尤其，pet纤维作为芯体帆布12的材料是优选的。芯体帆布12的厚度没有特别限定，但是通常优选为0.4～1.2mm程度，更优选为0.45～0.8mm程度。
芯体帆布12的特征在于，与现有的相比表面和背面更平坦。将参照图2详细说明芯体帆布12的结构。图2示出了芯体帆布12的斜纹组织的最小单位11。最小单元11由纵向的4个单元和横向的8个单元组成。各单元是经纱和纬纱交叉的组织点，纵列表示经纱，横列表示纬纱。涂黑的单元是经纱经过纬纱之上而交叉的第一组织点13。没有涂黑的单元是经纱经过纬纱之下而交叉的第二组织点15。
在该图所示的斜纹组织的最小单位11中，纵向表示皮带的长度方向l，横向表示皮带的宽度方向w。图2b所示的斜纹组织的最小单元11的背面示出了将表面(图2a)在程度方向上反转的状态。背面相对于表面，第一组织点13和第二组织点15被相反地表示。此外，芯体帆布12在两表面上不是相同的斜纹组织。即，在芯体帆布12的表面(图2a)和背面(图2b)上不出现相同的最小单位11。
芯体帆布12为以斜纹组织为基本的织物，在该斜纹组织中，经纱和多个纬纱交叉，并且将作为经纱与纬纱交叉的组织点的第一组织点13的集合体19向皮带的长度方向l的一侧有规律地偏移而形成斜纹线17。在本实施方式中，经纱和纬纱的浮纱数量，即第一组织点13的数量和第二组织点15的数量是相同的，是两个。关注一个纵列，经纱经过两个纬纱之上后，经过两个纬纱之下，并重复进行这样的过程。因此，在一个纵列中，两个第一组织点13和两个第二组织点重复出现。在此，集合体19由两个第一组织点13形成。
斜纹线17被形成为集合体19向皮带的长度方向l的一侧有规律地偏移的同时，集合体19的一部分以预定的间隔向与皮带的长度方向l的一侧相反的另一侧偏移。在各集合体19中，在相邻的纵列中部分第一组织点13彼此连接，并且整体连续。
在本实施方式中，随着向右相邻的纵列移动，集合体19在纵向上向下移动一个单元。例如，对于从左起第二纵列的集合体19，右相邻的纵列(从左起第三纵列)的集合体19在纵向上向下移动一个单元，并且上侧的第一组织点13与第二纵列的集合体19连接。同样，从左起第四纵列的集合体19相对于从左起第三列的集合体19在纵向上向下移动一个单元。
进一步地，在从左起第五纵列中，集合体19在纵向上向上移动一个单元。由此，从左起第五纵列的集合体19中下侧的第一组织点13与从左起第四纵列的集合体19连接。接着，从左起第六纵列的集合体19相对于从左起第五纵列的集合体19在纵向上向下移动一个单元。如上所述，在芯体帆布12中，每预定间隔(本图中，其中四列)集合体19的一部分在纵向上上向移动一个单元。由此，斜纹线17与仅由向皮带的长度方向l的一侧有规律地偏移的集合体19形成的情况相比，相对于皮带的宽度方向w平缓地倾斜。
由集合体19形成的斜纹线17在经纱和纬纱的数量相同、且密度相同时，与皮带的长度方向l形成的角度大于45°。
如上所述，芯体帆布12由将经纱与多个纬纱交叉的斜纹组织为基本的织物构成，从而可以提高皮带的长度方向的拉伸强度。另外，在芯体帆布12中，集合体19由最小的组织点形成。也就是说，芯体帆布12被编织为两个第一组织点13和两个第二组织点15在纵向上重复出现，因此可以抑制经纱的起伏，并且可以使表面和背面更加平坦。
芯体帆布12通过斜纹线17相对于皮带的宽度方向w平缓地倾斜，由此与皮带的宽度方向交叉的斜纹线17的数量减少，所以可以抑制皮带在宽度方向的表面的起伏。
在芯体帆布12中，通过在斜纹组织的最小单位中，第一组织点13的数量和第二组织点15的数量是相同的，从而可以获得更均匀的表面。
在芯体帆布12中，所述第一组织点13的经纱的高度与相邻于第一组织点13的第二组织点的纬纱之间的高度差，更具体而言，在该图中，p1与p2之间的高度差优选为80μm以下。这样的芯体帆布12可以具有如上所述的斜纹组织，同时使用粗度为1000～1700分特克斯(decitex)的经纱和粗度为1000～1700分特克斯的纬纱，并且使密度为长(タテ)：170～200、宽(ヨコ)：40～60。在这种情况下，优选经纱的捻度为80～170/m，纬纱不捻。
<第一树脂层和第二树脂层>
第一树脂层14a和第二树脂层14b使用热塑性弹性体形成，由此赋予纤维机械用皮带10粘合性和柔软性。作为热塑性弹性体，例如可以举出热塑性聚氨酯(thermoplasticpolyurethane，tpu)弹性体，聚酯弹性体等。其中，tpu弹性体是优选的，因为柔软性和柔软性更好。第一树脂层14a和第二树脂层14b各自的厚度没有特别限定，通常优选为0.2～0.85mm程度，更优选为0.5～0.85mm程度。
<皮带轮侧层>
第一树脂层14a的表面的皮带轮侧层16与纤维机械中的皮带轮接触并提供摩擦。该皮带轮侧层16例如可以使用选自天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、乙烯丙烯橡胶、氯丁橡胶、氯化聚乙烯、表氯醇橡胶、丁腈橡胶(nbr)、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶等的橡胶材料制造。这些橡胶材料可以单独使用或者两种以上组合使用。nbr作为橡胶材料是优选的，因为它可以通过简单的方法紧贴在芯体帆布12上，并且可以获得良好的粘合性。皮带轮侧层16的厚度没有特别限定，通常优选为0.15～0.45mm程度，更优选为0.2～0.3mm程度。
另外，皮带轮侧层16的硬度(jis-a)优选为60～83°以下，更优选为70°以下。根据jisk6301可以得到皮带轮侧层16的硬度。
<纱锭侧层>
第二树脂层14b上的纱锭侧层18与纤维机械中的纱锭接触以使纱锭旋转。该纱锭侧层18可以由与皮带轮侧层16相同的材料形成。纱锭侧层18的厚度没有特别限定，通常优选为0.15～0.45mm程度，更优选为0.2～0.3mm程度。
2.制造方法
对于纤维机械用皮带10，只要是芯体帆布12与第一树脂层14a及第二树脂层14b，第一树脂层14a与皮带轮侧层16，以及第二树脂层14b与纱锭侧层18紧贴以不剥离的方法，可以使用任意的方法制造。
首先，在成形为带状的芯体帆布12的两表面，通过涂布或浸渍涂布粘合剂。作为粘合剂，例如可以使用聚氨酯粘合剂。在涂布有粘合剂的芯体帆布12的两表面，通过挤出层压来层压第一树脂层14a和第二树脂层14b。
皮带轮侧层16可以通过压延加工等将预定的橡胶材料涂覆在预定的帆布上以制造片状橡胶材料，将获得的橡胶材料转印并配置在第一树脂层14a的表面上。在本实施方式中，用于制造皮带轮侧层16的帆布具有平织结构，该帆布的间距(pitch)被规定为小于0.7mm。
纱锭侧层18可以通过与皮带轮侧层16相同的方式在帆布上制造片状橡胶材料，将获得的片状橡胶材料转印并配置在第二树脂层14b的表面上。在制造纱锭侧层18时，所使用的帆布没有特别的限制，可以使用任何帆布。
在皮带轮侧层16和纱锭侧层18的转印时，在第一树脂层14a和第二树脂层14b的各表面上配置片状橡胶材料，以获得在最外表面上具有帆布的层压体。在加热加压条件下对该层压体进行压缩硫化，以加工成预定的厚度。压缩硫化后的厚度例如可以为2.0～3.0mm程度。通过进行压缩硫化，皮带轮侧层16通过硫化粘合紧贴在第一树脂层14a的表面上，纱锭侧层18通过硫化粘合紧贴在第二树脂层14b的表面上。
剥离最外表面的帆布，以获得包括芯体帆布12、分别设置在芯体帆布12的两表面上的第一树脂层14a和第二树脂层14b、设置在第一树脂层14a上的皮带轮侧层16及设置在第二树脂层14b上的纱锭侧层18的本实施方式的纤维机械用皮带10。
如此获得的纤维机械用皮带10可以根据所应用的装置等具有期望的尺寸。例如，宽度可以是20～60mm程度，长度可以是10～160m程度。本实施方式的纤维机械用皮带10可以通过指形接头方式接合而形成环状。环状的皮带10例如可以通过以15～30n/mm程度的张力挂在纤维机械的两个皮带轮之间来使用。
3.作用及效果
在本实施方式的纤维机械用皮带10中，斜纹线17被形成为集合体19向皮带的长度方向l的一侧有规律地偏移的同时，集合体19的一部分以预定间隔向与皮带的长度方向l的一侧相反的另一侧偏移，由此皮带的宽度方向上的表面的起伏被抑制。由此，能够降低皮带在行进时产生的6000～8000hz频率的声压水平。
由于芯体帆布12以两个第一组织点13和两个第二组织点15在纵向重复出现的方式被编织，因此能够提高皮带的长度方向的拉伸强度，同时由于浮纱数量为两个，可以抑制表面和背面的起伏，从而更加平坦。因此，即使形成在芯体帆布12上的第一树脂层14a及第二树脂层14b、皮带轮侧层16及纱锭侧层18的厚度较薄，并且第一树脂层14a及第二树脂层14b、皮带轮侧层16及纱锭侧层18的厚度由于随时间使用而变薄，芯体帆布12也可以抑制对皮带表面特性带来的影响。因此，即使在经过使用时间之后，纤维机械用皮带10也能够保持行进音降低的状态。
4.实施例
实际制造并评价了根据本发明的纤维机械用皮带。首先，用以下规格制造了芯体帆布。经纱使用聚酯长丝纱(1100/1(分特克斯/结构)、捻度：150±10/ms，z)。纬纱使用聚酯长丝纱(1100/1(分特克斯/结构)，非捻)。使用这种经纱和纬纱，得到了宽度：1100mm、长度：210m、密度：经纱为188根/50mm、纬纱为49根/50mm的本发明的具有斜纹组织的带状的芯体帆布。
该芯体帆布的表面特性的测量结果在图3中示出。测量时使用了数码显微镜(基恩士株式会社制造、型号：vhx-5000)。图3a示出放大图像，图3b示出三维图像，图3c示出测量高度差的结果。在图3c中，横轴表示测量长度(μm)，纵轴表示高度差(μm)。在图3a中，表示经纱和纬纱交叉的第一组织点13。从测量结果可以确认，第一组织点13的经纱的表面p1和与所述第一组织点13相邻的第二组织点15的纬纱的表面p2之间的高度差为78.841μm。在这种情况下，在第二组织点15中纬纱表面p2的位于第一组织点13的外边缘的位置处高度最低。
为了比较，制造了现有的芯体帆布，该芯体帆布除了经纱的捻度为150±10/ms，z、且以图4所示的斜纹组织作为最小单位51的组织之外，与本发明的芯体帆布相同。图5示出测量现有的芯体帆布的表面特性的结果。图5a示出放大图像，图5b示出三维图像，图5c示出测量高度差的结果。根据测量结果，在现有的芯体帆布中，第一组织点13的经纱的表面p1和与第一组织点13相邻的第二组织点15的纬纱的表面p2之间的高度差为237.836μm。在这种情况下，第二组织点中纬纱表面p2的位于与所述第一组织点13相对的另一第一组织点13的外边缘的位置处高度最低。
由此可以确认，与现有的芯体帆布相比，本发明的芯体帆布的表面的起伏被抑制和平坦化。
接着，在成形为带状的芯体帆布的两表面通过涂覆来涂布聚氨酯类粘合剂。在涂布有粘合剂的芯体帆布的两表面，通过挤出层压来层压tpu弹性体，以制造厚度为0.8mm的第一树脂层和第二树脂层。
将作为橡胶材料的nbr通过压延加工涂覆在厚度为0.25mm的帆布(旭化成纤维株式会社制造，型号：40d塔夫绸)，以得到作为皮带轮侧层的材料的、被帆布支撑的片状的橡胶材料。使用的帆布的间距是0.22mm。通过相同的方法，得到作为纱锭侧层的原料的片状的橡胶材料。
将皮带轮侧层的原料配置在芯体帆布表面上形成的第一树脂层上，且将纱锭侧层的原料配置在第二树脂层上，由此得到在最外表面具有帆布的层压体。以常规方式对该层压体进行了压缩硫化后，从两表面剥离帆布，由此得到厚度为2.6mm的本实施例的纤维机械用皮带。同样地，使用现有的芯体帆布，得到了比较例的纤维机械用皮带。
<皮带的行进音的测量>
在实施例和比较例的各纤维机械用皮带中，通过热熔合将两端部接合而制造了具有指形接头的环形皮带。使所得到的环形皮带在图6所示的测试机(公司内部微切向样机)30上行进而测量了行进音。
在测试中，如图所示，将所制造的环形皮带51挂在驱动皮带轮32和从动皮带轮34之间。此时环形皮带51的张力为9n/mm。在驱动皮带轮32和从动皮带轮34之间设置有多个支撑皮带轮36和纱锭38。驱动皮带轮32和从动皮带轮34的直径为120mm，支撑皮带轮36的直径为40mm，纱锭38的直径为20mm。在环形皮带51中，皮带轮侧层16的表面与支撑皮带轮36等皮带轮接触，并且纱锭侧层18的表面与纱锭38接触。当环形皮带51行进时，环形皮带51的皮带轮侧层16的表面被支撑皮带轮36挤压。
通过使驱动皮带轮32沿图中的箭头方向转动，使环形皮带51以2.5m/s的皮带速度行进，并测量了此时产生的行进音。使用噪音计40(理音株式会社制造，型号：na-60)测量了行进音，并且使用未示出的1/3倍频程带滤波器(理音株式会社制造，型号：nx-02a)进行频率分析。环形皮带51与噪音计40之间的距离d为150mm。
图7示出了实施例和比较例的各环形皮带的行进音测量结果。在图7中，横轴表示频率(hz)，纵轴表示声压(db)。对于实施例和比较例的各环形皮带，表1中示出了频率为6300hz的声压(db)。
[表1]
如表1所示，本实施例的环形皮带中，行进约10000小时后的频率6300hz的声压低于比较例的声压。由于6000～8000hz的频率通常是感到不舒适的范围，因此可以知道，即使在本实施例的环形皮带中行进了10000小时之后，也感到不愉快的频率的声压水平降低。
在实施例的环形皮带中，芯体帆布与比较例相比是平坦的，并且经纱与第一组织点的外边缘的纬纱之间的高度差为78.841μm。因此，即使在实施例的环形皮带的表面的树脂层、皮带轮侧层或纱锭侧层变薄，芯体帆布对皮带表面特性的影响也很小，因此与比较例相比，能够降低行进10000小时后的6300hz的频率的声压水平。
另一方面，在比较例的环形皮带中，经纱与第一组织点的外边缘的纬纱之间的高度差为237.836μm，因此，当表面的树脂层、皮带轮侧层或纱锭侧层变薄时，芯体帆布对皮带表面特性的影响较大，因此，行进10000小时后，上升了6300hz频率的声压水平。
5.变形例
本发明不限于在此记载的实施方式，而是可以在本发明的要旨的范围内适当地变更。
在本实施方式的纤维机械用皮带10具有环状时，也可以将皮带的两端部加工为锥形，并将彼此锥形面用粘合剂粘合，由此以天空杆接头连接。作为粘合剂，例如可以使用聚氨酯粘合剂。
另外，在上述实施方式中，说明了斜纹线相对于皮带的宽度方向向右下方形成的情况，但是本发明并不限于此，也可以使斜纹线相对于皮带的宽度方向向右上方形成。
附图标记说明
10纤维机械用皮带
12芯体帆布
13第一组织点
14a第一树脂层
14b第二树脂层
15第二组织点
16皮带轮侧层
16a(皮带轮侧层)表面
17斜纹线
18纱锭侧层
19集合体