KR100210986B1 - 아라미드 섬유 코오드 및 그것을 사용한 동력 전동용 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 아라미드 섬유 코오드는 무연 리본상으로 집속 처리한 아라미드 섬유의 필라멘트군에 에폭시 화합물로 선 처리를 실시하고 하연을 가한 후, 그 하연된 집속사를 복수개 가지런히 맞추고 상기 하연 방향과 역방향에 상연 계수가 4.0

Description

아라미드 섬유 코오드 및 그것을 사용한 동력 전동용 벨트

제1도는 본 발명에 관계하는 동력 전동용 벨트의 1예를 도시하는 부분 단면 사시도.

제2도는 굴곡 피로 시험에 의한 굴곡 횟수와 강력 유지율과의 관계를 도시하는 도면.

제3도는 본 발명 실험예중의 상연 계수와 인장 강도와의 관계를 도시하는 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 내인장체(아라미드 섬유 코오드)

본 발명은 내굴곡 피로성, 인장강도 및 내인장체 코오드의 풀림성을 개선한 아라미드 섬유 코오드 및 동일 코오드를 내인장체 코오드에 사용한 동력 전동용 벨트에 관한 것이다.

종래 V 벨트 등의 내인장체 코오드는 섬유 필라멘트를 다발로 묶고, 그것을 몇개 꼬아 맞춰서 소정의 굵기로 한 다음 고무와의 접착 때문에 몇개의 상이한 처리액을 사용하여 처리를 실시하였다.

그런데, 근래, 아라미드 섬유 코오드가 그 우수한 특성으로 동력 전동용 벨트의 내인장체로서 널리 이용되고 있는데 이 아라미드 섬유 코오드에 상기 처리를 실시한 경우, 접착 때문에 처리액이 코오드 안까지 들어가고, 다시 코오드 자체를 덮어 코오드의 굴곡 피로성에 악영향을 끼치고 있었다.

게다가, 상기 아라미드 섬유는 고강도, 고 모듈러스이고 또한 고온 분위기중의 칫수 안전성이 우수하지만 동섬유 코오드를 톱니 부착 벨트, V 리브드 벨트 및 컷 엣지 타입의 V 벨트 등의 벨트 양측면(컷트면)에 내인장체를 노출시킨 동력 전동용 벨트(로엣지 벨트, 이하 RE 벨트라칭함)의 심선 코오드로서 사용했을 경우, 그 컷트면에서 그 섬유 필라멘트가 뛰쳐나오는 소위 풀림성이라는 문제가 발생한다.

그래서 아라미드 섬유 코오드의 이용이 높아짐과 더불어 아라미드 섬유 코오드의 굴곡 피로성과 풀림의 문제의 해결 및 코오드 자체의 인장강도의 유지가 강하게 요구되기에 이르렀다. 이중, 굴곡 피로성의 개선에 대해선 꼬임이 중요한 요건을 이루고 있으며 꼬임 계수를 특정 범위로 하므로서 피로성을 개선하는 것이 특개소 56-105135호 공보 등에 기재되어 있는 한편, 원사에 하연을 가해서 가지런히 하고, 역방향의 상연을 가하는 동시에 상연 계수나 카테너리(catenary)를 특정 수치범위로 하고, 전자를 3.55.7, 후자를 0.8 이하로 하므로서 굴곡 피로성이 개선된다는 것이 특개평 2-42230호 공보에 의해서 개시되어 있다. 확실히 연수를 많게 하면 굴곡 피로성의 향상에 유효하지만 그러나 그 반면, 코오드 자체의 인장강도의 저하를 초래한다. 이것은 연수가 많으면 코오드 길이 방향에 대해서 섬유축의 경사가 커지며 인장 방향과 섬유 방향이 어긋나기 때문이며 또, 가지런하게 맞춰지지 않는 영향도 고려된다.

한편, 벨트 측면의 풀림 정도에 대해선 연수가 적으면 벨트 측면으로 나오는 섬유 길이가 길고, 벨트 커팅 때 커터 등으로 섬유가 뛰쳐나와 풀림이 발생한다고 생각되는데 이것에 대해선 예컨대 (1) 레졸신 포르마린 고무라텍스 접착액(이하, RFL액이라 칭함)를 쓰는 방법, (2) 에폭시 또는 이소시아네이트 화합물로 먼저 처리한 후, RFL액을 쓰는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, (1)은 기재한 RFL액 처리뿐인 경우엔 굴곡성은 양호하나 풀어지기 쉬우며 한편, (2)의 방법에선 코오드가 견고해지며 풀어짐성은 개선되나 굴곡 피로성이 나쁘다는 등 아직, 만족한 상태엔 이르고 있지 않다.

이상과 같은 상황을 감안하여 코오드의 꼬임과 처리 방법을 조합하고 아라미드 섬유 코오드의 굴곡 피로성, 인장강도, 풀어짐성의 개선을 목적으로 해서 에폭시 화합물 등에 의해서 접착 처리된 무연 리본상의 3003100 데니일의 아라미드 섬유 필라멘트를 하연해서 케이블 스티치로 하고, 그 케이블 스티치를 적어도 2개 묶어 꼰 다음, RFL액으로 처리한 후 고무 풀 또는 고무 풀만으로 접착 처리한 코오드이며 그 상연 계수는 1-4이고 하연 계수는 -11이며, 상연 계수 X와 하연 계수 Y의 관계가 Y0.6X+1.3이며 또한 Y-1.5X+5.0인 아라미드 섬유 코오드 및 이것을 사용한 동력 전동용 벨트가 본 출원인에 의해 앞서 제안되었다(특원평 3-133419호).

상기 제안에 관계하는 발명이나 앞서 개시된 각 발명은 어느 것이나 다 아라미드 섬유 코오드의 굴곡 피로성, 인장강도, 다시 풀어짐성의 개선에 관한 것인데 특개평 2-42230호 공보에 개시된 것은 상연 계수가 5.0이상이고 하연 계수를 크게 잡으면 양자의 비가 1.25이하인 경우에도 인장강도의 저하가 크게 될 우려가 있고, 또, 본 출원인의 제안에 관계하는 상기 선행 기술에선 상연 계수와 하연 계수의 관계에서 풀림 대책이 아직 충분하다고 할 수 없는 면이 남아 있다.

그래서, 본 발명은 상기한 여러점에 대해서 더욱 검토를 거듭하고 아라미드 섬유를 필라멘트상으로 먼저 처리함과 더불어 상연 계수를 많게 해서 굴곡 피로성 및 풀림성을 개선하고 또한, 하연 계수를 작게 하고 인장강도의 저하비율을 낮추어 양자가 갖춰져서 아라미드 섬유 코오드를 내인장체로 하는 동력 전동용 벨트의 굴곡 피로성, 내인장체 로프의 풀림성을 개선함과 더불어 아울러 내인장체 로우프의 인장강도의 저하를 저지하고 그 개선을 도모하는 것을 목적으로 하는 것이다.

그리고, 상기 목적에 적합한 본 발명의 특징은 무연 리본상으로 집속 처리한 아라미드 섬유의 필라멘트군에 에폭시 화합물로 미리 처리를 실시하고 하연을 가한 후, 그 하연된 집속사를 복수개 가지런히 맞추고 상기 하연 방향과는 역방향으로 상연 계수가 4.07.0이고, 또한, 상연 계수의 비가 1.25 이상이 되게 상연시켜 얻어진 연사 코오드를 다시 RFL액으로 접착 처리해서 이루는 아라미드 섬유 코오드 및 동 아라미드 섬유 코오드를 내인장체로서 사용한 동력 전동용 벨트에 있다.

여기에서 상기 아라미드 섬유 코오드를 구성하는 연사 코오드의 총 데니일로선 300030000데니일인 것이 유리하다.

본 발명에 있어선 미리 아라미드 섬유 코오드를 필라멘트의 상태에서 에폭시 화합물 등으로 미리 처리하므로서 무연 리본상의 필라멘트의 집속성을 높히고 풀림성을 개량하며 코오드 강력의 저하, 굴곡 피로성의 열화를 일으키지 않게 상연수를 많이, 하연수를 적게 해서 상연 계수를 4.07.0, 상연 계수와 하연 계수의 비를 1.25 이상으로 한 것에 의해서 상연수에 의해 굴곡 피로성 및 풀림성을 양호하게 하고 하연수에 의해서 인장강도의 저하를 막아 굴곡 피로성, 풀림성, 인장강도 모두의 성능을 고루게 만족하는 것을 가능케 한다.

[실시예]

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적 실시상태를 설명한다.

제1도는 본 발명에 관계하는 아라미드 섬유 코오드를 사용한 동력 전동용 벨트의 1예이며 도면에서 로엣지 톱니 부착 벨트에 적용한 예를 도시하고 있다.

물론, 본 발명의 아라미드 섬유 코오드는 로엣지 벨트(RE벨트), 톱니 부착 벨트, V리브 벨트 등에도 적용 가능하며 각각 소기의 실효를 발휘하는데 가장 유리한 것으로는 도면에 도시하는 RE 톱니 부착 V벨트이다.

제1도에서 (1)은 동력 전동용 벨트로서의 RE 톱니 부착 V벨트, (2)는 접착층이며 접착층(2)은 NR(천연고무), SBR(스틸렌, 프타젠고무), CR(클로로 플렌고무), NBR(니트릴고무) 등 주지의 고무재의 단일재 또는 이들 부재의 적절한 브랜드로 이룬다. 그리고, 이 접착층(2) 중에는 면, 펄프 같은 천연 섬유, 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 등의 합성 섬유, 인견, 레이온 등의 재생 섬유소 섬유, 카본파이버 등의 무기 섬유 등으로 이루는 섬유의 그 아스펙트비가 502000 범위에 있는 단섬유(3a)가 고무 100 중량부에 대해서 125 중량부의 비율로, 또한 벨트의 폭 방향으로의 배향을 유지하고 혼입되어 있음과 더불어 통상, 폴리에스텔, 지방족 폴리아미드 방향족 폴리아미드(상품명:케플러) 또는 유리 섬유 등으로 이루는 저신도 고강력의 내인장체 로프가 벨트 길이 방향을 따라서 병렬상으로 매설되어서 내인장체층(5)을 형성하고 있는데 본 발명에 있어서 내인장체 로프로서 아라미드 섬유 코오드(4)가 쓰이고 있다.

또한, 이 내인장체층(5)의 상부에는 도시예에선 신장층을 형성하는 폴리에스텔, 지방족 폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 유리 섬유, 또는 카본 섬유 등으로 되는 가로 코오드지(7)가 1 내지 복수층, 고무층중에서 각 코드는 벨트 폭 방향으로 배치하고 다시 그 상부에는 경위 면사로 되는 바이아스 범포, 또는 광각 범포 또는 기모(wooly) 가공한 권축 나일론 경사와 통상의 나일론 위사로 직성한 고무 부착 신축성 범포(8)가 1 내지 복수층 통상 1 내지 3층 적층 점착되어 있다.

한편, 항장체층(5)의 하부에는 압축 고무층(10)이 설치되며 이 압축 고무층에는 그 하면부에 일정의 피치로 톱니부(11)가 형성되어 있다. 그리고 압축 고무층(10)에는 상기 가로 코오드지(7)와 동 재질의 가로 코오드지(12)가 적어도 1층, 도면상은 중간 고무층(6)을 끼고 2층, 벨트 길이 방향으로 상기 톱니부와 거의 비슷한 형으로 매입되며 이것으로 가로 코오드지(12a),(12b)는 전체적으로 톱니부와 거의 마찬가지로 파형을 보이며, 또한 각 코오드 단부를 벨트의 압축 고무층(10)측면에 노출시키고 매설되어 있다. 이 경우, 가로 코오드지(12a), (12b)의 매설 위치는 상기 내인장체를 이루는 아라미드 섬유 코오드지(4) 하면에서 그 코오드지(4)에 가장 접근시키는 벨트하면, 즉 톱니 부착 v벨트의 경우 톱니골부(13)까지의 최소의 벨트 두께를 W로 했을 때 내인장체 코오드지의 하면에서 0.05W0.8W의 범위내에 위치하고 있다.

또, 도시예에 있어선 내인장체층(5)과 가로 코오드지(12a)간에 보강 고무층(15)이 설치되어 있다. 이 보강 고무층(15)에는 상기 내인장체층(5)을 구성하는 접착 고무층(2) 중에 혼입된 단섬유(3a)와 마찬가지의 재질섬유로 되며 그 아스펙트비가 502000의 범위에 있는 단섬유(3b)가 고무 100 중량부에 대해서 535 중량부이고 또한, 상기 내인장체층(5)을 형성하는 접착 고무층(2)중의 단섬유 혼입량보다 늘 다량의 단 섬유가 벨트 폭 방향으로 배향 혼입되고 있으며 이 보강 고무층(15)의 두께는 통상 0.25.0㎜의 범우에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가로 코오드지(12)의 매설 위치가 0.05W 미만인 경우, 이 보강 고무층(15)의 두께는 극단으로 얇아지고 내인장체층(5)과 가로 코오드지(12a)간의 경계부에서의 박리현상을 효과적으로 방지할 수 없으며 또, 반대로 0.8W 이상이 되면 톱니 바닥에 가로 코오드지가 너무 근접하고 벨트 자체의 굴곡성이 나쁘게 되며 톱니의 골부에 있어서의 균열 발생의 원인이 되며 또한 벨트 폭 방향으로 가로 코오드지층이 평행해서 병렬도 배치되어 있으므로 균열에 대해서 아무 저항이 없고 균열의 성장을 재촉하는 결과가 된다.

또, 압축 고무층(10)에도 이 보강 고무층(15)과 동종의 배합 고무와 보강 고무층(15)중의 혼입단 섬유량과의 비교에서 030% 많고 또, 상기 내인장체층(5)을 형성하는 접착 고무층(2)내의 단섬유(3a) 및 보강 고무층(15) 내의 단섬유(3b)와 마찬가지의 재질로 이루는 단섬유(3c)가 벨트 폭 방향으로 배향 혼입되어 있다.

이상과 같은 구성예를 가지는 RE 톱니 부착 V벨트에 있어서 본 발명의 특징은 상술 같이 내인장체 로프로서 아라미드 섬유 코오드(4)를 쓰는 데 있는데 이 아라미드 섬유 코오드는 이하와 같은 구성을 갖고 있다.

즉 무연 리본상으로 집속한 아라미드 섬유의 필라멘트군에 에폭시 화합물 등으로 미리 처리를 실시하고 하연을 가한 후, 그 하연된 집속사를 복수개 가지런히 갖추고 상기 하연 방향과 역방향으로 상연을 가하고 다시 REL액으로 접착 처리한 것이며 또한 그경우, 상연 계수가 4.07.0이고 게다가 상연 계수와 하연 계수의 비가 1.25 이상이 되게 상연시킨 것이다. 에폭시 화합물 등에 의한 선 처리 및 상연 후의 REL처리는 상술한 본 출원인의 제안에 관계하는 발명에 나타낸 것과 마찬가지의 처리가 실시된다. 하면은 너무 많이 걸면 인장강도의 저하를 초래하므로 가급적 적은 쪽이 바람직하다.

또, 상연 계수는 가급적 많이 하는 것이 굴곡 피로성 및 풀림성의 개선에 유리하며 4.07.0의 비교적 큰 범우가 적용된다.

그리고 상연 계수와 하연 계수와의 비는 1.25이상 있을 것이 필요하며 만일, 1.25 미만에선 상연 계수가 4.07.0의 범위중, 특히 큰 분야에서 하연을 크게 취하면(비가 1.25 이하가 되게) 코오드의 인장강도의 저하가 커지므로 바람직하지 않다. 또한, 연 계수와 꼬임과의 관계는 수식 1에 의해서 구한다.

단, K; 연 계수

T; 1cm당의 연수

D; 코오드의 총 데니일 수

본 발명에서 코드의 총 데니일수는 일반적으로 300030000데니일의 범위가 적당하다고 보는데 가장 실용적으로는 18000데니일이며 이 경우의 구성으로선 1500d/3×4, 즉, 1500데니일의 집속사를 3개 모아서 하연을 가하고, 이것을 다시 4개 모아서 하연 방향과 역방향으로 상연을 가하므로서 코오드를 형성한다.

다음에 본 발명에 있어서의 코오드로서 상연 계수가 4.07.0의 범위에서 상연 계수와 하연 계수와의 비가 1.25 이상인 것이 적당한 이유를 실험예에 의거해서 설명한다.

우선, 총 데니일 18000데니일의 아라미드 섬유 코오드를 사용하고 하기와 같은 처리와 상연 계수, 하연 계수를 선정해서 그 코오드 2개를 매설한 플렛한 벨트를 만들고 각각에 대해서 코오드의 굴곡성을 평가했다.

(a) 종래 처리(REL 접착 처리)

상연 계수 3.0

하연 계수 3.0

(b) 종래 처리(REL 접착 처리)

상연 계수 6.0

하연 계수 3.0

(c) 본 발명 처리(에폭시 선처리+REL 접착 처리)

상연 계수 6.0

하연 계수 3.0

또한, 굴곡성의 평가는 제2도에 도시하듯이 10㎜ 지름의 평 풀리 2개에 상기 각 플렛 벨트를 S자상으로 굴곡시켜서 걸고 2㎏의 하중으로 풀리에 100rpm의 회전을 부여하고 각각의 굴곡 피로 시험을 해하므로서 얻었다.

그 결과는 마찬가지로 제2도에 도시하듯이 본 발명에 관계하는 것(c)가 가장 양호하다는 것이 밝혀졌다.

다음에 본 발명의 경우에서 여러가지의 경우를 선정하고 또한 비교예를 합쳐서 마찬가지 인장강도 시험을 행하여 상하연 계수 3.0의 인장강도 지수를 1.0으로서 평가했다.

그 결과는 제3도와 같은데 이것을 합쳐서 표 1에 나타낸다.

상기 표 1 및 제3도에서 후술의 것이 이해된다.

(1) 하연 계수를 4 이상으로 하면 코오드의 굴곡 피로성은 향상한다.

(2) 상연 계수, 하연 계수를 더불어 많게 하면 코오드의 굴곡 피로성은 향상하는데 상연에 비해서 하연의 굴곡 피로성에 대한 기여율은 낮다.

(3) 하연 계수를 크게 하면 코오드의 인장강도는 저하된다.

(4) 상연 계수가 클 때 하연 계수를 크게 하면 코오드 인장강도는 저하된다.

또한, 본 발명에 의한 선 처리와 접착 처리를 실시하고 하연 계수 3.0에서 상연 계수를 변화시켰는바, 상연 계수가 7.0을 넘어서면 초기 인장강도가 저하함으로 계수의 상항은 7.0으로 했다.

한편, 풀림성을 관찰하기 위해서 종래의 처리법과 본 발명에 있어서의 처리를 대비했다. 본 발명 처리에 의한 코오드로서 무연의 1500데니일의 아라미드 섬유 필라멘트를 3개 집속하고 에폭시 수지(상품명, 에피코오드 828, 셀 가가꾸가부시끼 가이샤제) 4 중량부, DMP-30(2,4,6 트리스디메칠 아미노메칠페놀) 토루엔 95 중량부로 이루는 선 처리액에 담가적시고 200에서 1분간 열 처리한 후, 요소의 하연을 실시하고 이것을 4개 모아서 하연 방향과 역 방향으로 요소의 상연을 실시하고 코오드로 했다.

그리고 이 코오드를 표 2에 나타내는 조성의 REL액에 담가적신 후, 200에서 2분간 열 처리하고 시료를 작성했다.

한편, 비교를 위해 상기와 같은 무연의 1500데니일의 아라미드 섬유 필라멘트를 3개 집속하고 상기 처리함이 없이 하연을 실시하고 후에 4개 모아서 역방향의 상연을 실시하고 이어서 REL 용액으로 접착 처리를 행하여 비교 시료로 했다.

그리고, 상기 각 시료에 있어서 상연 계수와 하연 계수를 각각 조합하고 RE 톱니 부착 V벨트를 작성하고 벨트로서의 외관 평가를 행했다.

평가는 10명에 의한 목시 평가의 평균을 취하고 종래 처리법으로 상연 계수 3.0, 하연 계수 3.0으로 작성한 비교시료를 1로 하고, 전혀 풀림이 없는 상태를 5로 하여 외관 상태를 평가했다.

그 결과는 하기 표 3같았다. 평가점 3.0 이상은 일단 합격이다.

상기 표에서, 상연 계수 4.07.0의 범위가 가장 효과가 크다는 것을 알 수 있다. 또, 하연 계수는 외관 향상에 그다지 기여하지 않는 것도 이해된다.

따라서, 아라미드 섬유를 필라멘트상으로 선처리해서 사용하여 꼬아 맞추고 다시, 접착 처리하는 처리법을 적용하고 총 데니일 수가 300030000데니일에서 하연과 상연이 반대 방향이고 또한 상연 계수 4.07.0, 상연 계수가 하연 계수의 1.25배 이상의 본 발명 코오드지는 매우 유효하다.

다시, 계속해서 상기 본 발명에 의한 아라미드 섬유 코오드지를 내인장체로서 쓴 벨트를 실제로 풀리에 걸고 종래 코오드지 사용의 벨트와 더불어 제품 벨트의 굴곡 피로 평가를 행했다.

시료 코오드지로서 본 발명의 경우는 소정의 처리를 실시하고 총 데니일 수 18000데니일의 아라미드 섬유 코오드지에서 상연 계수 6.0, 하연 계수 3.0인 것을 썼다.

한편, 비교 벨트는 종래의 REL 접착 처리만에 의한 처리에서 총 데니일 18000데니일, 상연 계수 3.0, 하연 계수 3.0의 아라미드 섬유 코오드지를 썼다.

또, 벨트의 사양은 상기 코오드지가 바뀔 뿐이고 다른 것은 같은 B형 40인치 톱니 벨트이다.

그리고, 시험은 50φ의 구동 풀리와 171φ의 종동 풀리와의 사이에 해당 벨트를 걸고 구동측 폴리를 1800r·p·m로 회전시키고 종동측 풀리의 5ps의 하중하, 또한 분위기 온도를 70로 고 텐션에 온·오프를 부여해서 수명까지의 시간 및 고장 현상을 관찰했다.

그 결과는 하기의 표 4와 같았다.

본 발명의 아라미드 섬유 코오드지는 아라미드 섬유를 필라멘트의 상태로 에폭시 화합물에 의해서 선 처리하고 하연, 상연을 소정 방향 및 범위에서 건 후, 다시 접착 처리를 실시한 것이며, 필라멘트의 집속성이 양호하게 되어서 풀림성이 개선될뿐 아니라 상연 계수와 하연 계수를 정하고 또한 이것들을 소정의 관계를 갖는 범위내로 했으므로 코오드지의 내굴곡 피로 성능을 높히고 향상시킴과 더불어 인장강도의 저하를 막아 동력 전동 벨트용 코오드지로서의 전체적 성능을 개선할 수 있다.

또, 상기 본 발명, 아라미드 섬유 코오드지를 동력 전동용 벨트의 내인장체로서 사용하므로서 벨트의 내굴곡 피로성을 개선하고 벨트 수명을 높히고 내구성을 증대할 것이 기대된다.

Claims (4)

1. 무연 리본상으로 집속 처리한 아라미드 섬유의 필라멘트군에 에폭시 화합물로 선처리를 실시하고, 하연을 가한 후, 그 하연된 집속사를 다수개 가지런히 맞추고, 상기 하연 방향과 역 방향에 상연 계수가 4.0 내지 7.0이고, 또한 상연 계수와 하연 계수의 비가 1.25 이상이 되게 상연시키고 얻어진 연사 코오드를 다시 RFL액으로 접착 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코오드.
2. 제1항에 있어서, 상기 연사 코오드의 총 데니어 수는 3,000 내지 30,000데니어인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코오드.
3. 벨트 양측에 내인장체를 노출시킨 동력 전동용 벨트에 있어서, 상기 내인장체로서 제1항 기재의 아라미드 섬유 코오드로 형성된 것을 특징으로 하는 동력 전동용 벨트.
4. 제3항에 있어서, 상기 내인장체 코오드의 총 데니어 수는 3,000 내지 30,000데니어인 것을 특징으로 하는 동력 전동용 벨트.