KR100262071B1 - 동력전달벨트 - Google Patents
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Abstract
고온환경하의 주행에서도 벨트 본체의 내부발열이 억제되며, 또 벨트 본체화 심선의 접착강도가 우수하며, 주행수명이 긴 동력전달벨트를 제공한다.
이부를 보유하는 벨트 본체의 원료고무에 100℃하에서의 무니점도값이 90이상인 수소첨가 니트릴고무를 사용한다. 이것에 의해, 고온환경하의 주행에서도 벨트 본체의 내부발열이 억제된다. 벨트 본체와의 접착을 위해서 심선의 최외층에 카슈변성페놀수지층을 형성하고, 벨트 본체의 길이방향을 따라서 심선을 매설한다.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 동력전달벨트를 나타내는 사시도이다.
제2도는 직물을 구성하는 날실을 확대한 도면이다.
제3도는 심선과 배합고무와의 접착강도를 평가하는 시험에서 사용하는 시험편을 나타내는 사시도이다.
제4도는 제3도의 시험편을 시험기에 부착한 상태를 나타내는 도면이다.
제5도는 고온굴곡주행시험을 실시하기 위한 시험장치를 나타내는 도면이다.
제6도는 본 발명의 동력전달벨트의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 동력전달벨트 12 : 벨트 본체
13 : 심선 14 : 이부
16 :직물
본 발명은 예를 들어, 내연기관에 있어서 엔진의 출력축, 에어콘디셔너, 교류발전기 등 간에서 각 축의 회전력을 전달하는 동력전달벨트에 관한 것이다.
종래의 동력전달벨트는 예를 들어, 벨트 본체의 한쪽면에 이부(tooth portion)를 형성함과 아울러 심선을 벨트 본체에 매설하여 구성된다. 근래에는 내연기관의 성능이 향상되어 크랭크축의 회전 속도가 향상되고, 또 각종 보조기를 구동하기 때문에 큰 부하가 발생하게 되었다. 이 때문에 동력전달벨트가 장착된 주변의 온도가 한층 더 높아졌다.
벨트 본체에 사용되는 원료 고무로서는, 근래에 클로로프렌고무 대신에 수소첨가 니트릴고무가 고성능의 내연기관용으로서 사용되고 있었다. 수소첨가 니트릴고무는 내열성이 우수하다고 말하지만, 고무가 고속으로 반복신축될 때, 고무 자체에서 발생하는 열(이하, 이것을 내부발열이라고 한다)이 커져서, 상기한 내연기관의 요구에 응하는 것이 곤란하게 된다.
이같은 문제를 해결하기 위해서, 열열화(熱劣化)에 대하여 고무 자신이 강한 내성을 지닐 필요가 있다. 즉 고온의 환경하에서 동력전달벨트가 고속회전으로 구동할 때, 고무의 내부발열이 적은 것이 바람직하다. 또한 내발열성이 우수하고, 탄성을 수반하는 강성을 보유하도록 수소첨가 니트릴고무를 메타크릴산아연 등의 에틸렌성 불포화카르복실산금속염과 디쿠밀퍼옥시드 등의 과산화물과 가교하는 기술이, 특개소 63-270753호 공보 등에 개시되어 있지만, 아직 충분하다고 말할 수 없다.
또 동력전달벨트의 주행수명은, 벨트 본체에 사용되는 배합고무의 내열성에만 의존하지 않고, 배합고무와 심선의 재료 및 양자의 접착강도 등과도 밀접한 관계가 있으므로, 서로 상호작용하고 있다.
본 발명은 이상의 과제를 해결하기 위한 것으로, 고속회전의 주행에 있어서도 벨트 본체의 내부발열이 낮게 억제됨과 동시에, 배합고무와 심선과의 접착강도를 충분히 높여서, 이부가 끊어지지 않으며, 주행수명이 긴 동력전달벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 동력전달벨트는 100℃에서의 무니점도(Mooney viscocity)가 90이상인 수소첨가 니트릴고무를 원료고무로 하여 형성된 벨트 본체와, 이 벨트 본체내에 매설되며, 벨트 본체의 길이방향으로 연장한 심선을 구비하며, 심선의 최외측에는 불포화 결합이 있는 측쇄를 보유하는 페놀 및(또는) 페놀카르복실산과 소정의 화합물을 함유하는 성분으로 변성한 페놀수지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
카슈(cashew)변성 페놀수지는 방향족성 수산기에 있는 극성이 있는 부분과, 탄소로 이루어지는 측쇄가 있는 극성이 없는 부분으로, 즉 극성이 있는 것과 없는 것의 성질을 함께 지니고 있다. 따라서 동력전달벨트를 구성하는 심선을 피복하고 있는 극성이 큰 오우버코우트층의 최외층과, 동력전달벨트를 구성하는 극성이 적은 고분자량의 수소첨가 니트릴고무를 과산화물 가황에 의해서 강고하게 접착할 수 있다. 마찬가지로 카슈변성 페놀수지에 의하면, 극성을 보유하는 처리가 실시된 직물표면과 고분자량의 수소첨가 니트릴고무를 강고하게 접착시킬 수 있다.
이하 도면에 표시된 실시예에 의해서 본 발명을 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예인 동력전달벨트(11)의 일부를 파단한 사시도를 나타낸다. 벨트 본체(12)의 한쪽면에는 이부(14)가 형성되며, 벨트 본체(12)의 핏치라인 상에는, 상연(上撚)이 S연(S-twist secondary twist)인 심선(13)과 상연이 Z연(Z-twist secondary twist)인 심선(13)이 병렬로 매설되어 있다(단 제1도에서는 S연, Z연의 심선(13)을 구별하지 않고 있다). 이들 이부(14)의 표면은 직물(16)로 덮어진다.
직물(16)은 벨트길이방향을 따라서 설치된 신축성을 보유하는 날실(warp)(17)과, 벨트축 폭방향을 따라서 설치된 비신축성의 씨실(weft)(18)을 능직하므로써 얻어진다. 또 벨트구조학상 설명되는 날실과 씨실의 정의는 직물제조상에서 본 날실과 씨실의 정의와 반드시 일치하는 것은 아니다. 제2도에 표시하듯이, 날실(17)은 코어사(19)의 주위로 방적사(21)가 권취되며, 또 그 주위로 권축사(22)가 권취된 복합사이다.
본 발명에서 벨트 본체(12)를 구성하는 원료고무로서는, 에틸렌성 불포화니트릴 공역디엔계 고포화 공중합체 고무(이하 니트릴고무라고 한다)가 사용된다. 에틸렌성 불포화니트릴로는, 에틸렌성 불포화결합을 보유하는 인접탄소의 일단에 니트릴기(-CN)가 부가되어 이루어지는 화합물로서 아크릴로니트릴 등이 있다. 또 공역디엔은 2개의 이중결합이 인접되어 이루어지는 화합물로서, 부타디엔, 이소프렌 등이 있다.
본 발명의 동력전달벨트로 사용되고 있는 니트릴고무에 있어서, 탄소간 불포화결합에 대하여 수소첨가가 실시되고 있다. 일반적으로, 니트릴고무의 탄소간 불포화결합에 대한 수소첨가율이 80%이상에서 고무의 내열노화성은 향상되며, 현재에는 99%까지 높일 수 있다. 본 발명의 동력전달벨트에 사용되는 수소첨가 니트릴고무의 수소첨가율은 80∼99%가 바람직하다.
본 발명의 동력전달벨트로 사용되고 있는 수소첨가 니트릴고무는, 종래의 수소첨가 니트릴고무에 비해서 더 고분자량의 수소첨가 니트릴고무가 사용되고 있다. 분자량의 크기는 예를 들어 무니점도로 표시된다. 100℃의 측정조건하에서의 무니점도의 값이 종래의 수소첨가 니크릴고무에서는 약 85인데 비해서, 본 발명의 수소첨가 니트릴고무에서는 90이상이며, 약 145인 것이 바람직하다. 또 본 명세서에 있어서 100℃에서의 무니점도의 값이 90이상인 수소첨가 니트릴고무를 "고분자량 타입의 수소첨가 니트릴고무"로 칭한다.
본 발명의 고분자량 타입의 수소첨가 니트릴고무에는, 필요에 따라서 가황이 실시된다. 가황의 방법으로서는, 특히 한정하지는 않지만, 예를 들어 유기과산화물, 유황등에 의한 방법이 바람직하게 사용된다. 유기과산화물은 1종만을 사용해도 좋고, 2종 이상을 사용해도 좋다. 유기과산화물이 사용되는 경우, 고무 100중량부에 대하여 0.2∼100중량부의 범위에서 사용된다. 또 필요에 따라서 메타크릴산아연 및 산화아연 등의 공가황제(covulcanizing agent) 및 가황조제가 사용된다. 특히, 공가황제로서, 트레메틸올프로판·트리메타크릴레이트를 사용하면, 반발탄성이 향상되며, 압축변형이 낮게 억제되는 등의 효과를 얻을 수 있다.
심선(13)은, 특히 한정되지 않지만, 고강도 글라스섬유 또는 방향족 폴리아미드섬유가 바람직하게 사용된다. 심선(13)과 벨트 본체(12)의 접착강도를 증가시키기 위해서, 심선(13)에는 필요에 따라서 예를 들어 레조르신-포름알데히드-라텍스(RFL)층이 형성되고, 이후 라텍스·고무성분과 성질이 유사 또는 동일한 고무성분으로 이루어지는 고무용액속을 통과시키므로써 RFL층과의 접착성이 우수한 오우버코우트층이 형성된다.
본 발명에 있어서, 심선(13)의 최외층에는 변성페놀수지층이 형성되어 있다. 변성페놀수지층은 바람직하게는 카슈변성 페놀수지에 의해 구성된다.
본 발명자등의 실험에 의하면, 통상 타입의 수소첨가 니트릴고무에서는 접착한 오우버코우트층을 지니는 심선(13)은, 고분자량 타입의 수소첨가 니트릴고무에 적용한 경우, 그대로 접착하는 것이 불가능했고, 각종 시험을 반복실시해도 성공하지 못했다. 카슈변성 페놀을 사용하더라도, 당초의 고무에 배합했거나 또는 오우버코우제에 첨가했거나 혹은 쌍방에 배합·첨가해도 양자를 접착할 수 없었다. RFL층에 첨가해도 효과는 마찬가지로, 접착할 수 없었다. 따라서, 카슈변성 페놀수지가 심선(13)의 최외층에 형성되므로써 심선(13)과 본체 고무(12)가 접착될 수 있는 것이 판명되었다.
이같이 카슈변성 페놀수지가 심선(13)의 최외층에 형성되므로써 심선(13)과 본체고무(12)가 강고하게 접착할 수 있는 것은, 방향성 수산기가 있는 카슈유(cashewoil)(카슈너트 외피액)의 높은 극성과 변성 페놀성분의 탄소수가 15인, 길고 또한 불포화 이중결합을 보유하는 측쇄가, 오우버코트층과 본체 고무(12)와의 접착에 유효하게 작용하고 있다고 생각된다.
카슈유의 주성분으로는 3종류의 화학물이 알려져 있으며, 각 성분 모두 화학구조적으로는 탄소 6개로 이루어지는 방향환에 결합하고 있는 극성이 큰 페놀성 수산기와, 방향환에 결합하고 있는 탄소수 15개로 이루어지며, 이중결합을 지닌 극성이 작은 측쇄로 구성되어 있다.
오우버코우트층의 고무성분의 클로로술폰화 폴리에틸렌은 염소를 포함하고 있으므로 극성이 크며, 수소첨가 니트릴고무에는 극성이 큰 염소는 포함되어 있지 않으며, 또 고분자량 타입의 고무이므로 극성이 작다고 생각된다.
극성이 큰 오우버코우트층과 극성이 작은 고분자량의 H-NBR의 사이에 페놀을 단순히 개재시켜 가열가압을 실시해도, 접착이라는 관점에서 양자에 변화는 보이지 않는다. 이에 대해서, 본 발명에서는 오우버코우트층과 벨트 본체고무(12)의 H-NBR 사이에, 카슈변성 페놀층을 개재시켜 벨트로 형성하면, 양자를 강고하게 접착할 수 있다. 이것은 카슈변성 페놀수지의 극성이 작은 측쇄가 극성이 작은 본체 고무(12)에 친화되고, 극성이 큰 페놀부는 큰 오우버코우트층에 친화되어, 강고한 접착이 된다고 생각된다. 오우버코우층을 구성하는 고무성분은, 상기한 외에 동족체의 염소를 포함하는 염소화 폴리에틸렌, 알킬클로로술폰화 폴리에틸렌 등의 고무성분이라도 좋다.
한편 벨트 본체(12)를 구성하는 고분자량 타입의 H-NBR층과 카슈변성 페놀이 접하는 곳에는, 배합고무중의 과산화물 가황제에 의해 상기한 H-NBR과 카슈변성 페놀의 측쇄부와의 사이에 가교가 이루어지게 된다.
본 발명에서는 심선(13)이 카슈변성 페놀의 메틸에틸케톤용액에 침지되어 있으므로 건조후에는 심선의 최외층에 피막이 형성되어 있으며, 카슈변성 페놀과 접하는 H-NBR과는 가교반응이 일어나기 쉬운 조건이 되며, 이점이 중요하다.
본 발명자등은 카슈변성 페놀을 통상의 방법에 따라서 상기한 H-NBR에 직접 첨가한 경우, 또는 오우버코우트층에 직접 첨가한 경우, 어떤 것도 접착할 수 없었다. 이것은 직접 첨가한 경우에는 접착이 실시되는데 필요한 계면에서의 카슈변성 페놀농도가 작게 되기 때문이라고 생각된다. 바꾸어 말하면, 통상 고려되는 농도에서는 H-NBR과 RFL은 접착할 수 없다.
변성페놀수지층은 측쇄가 있는 페놀성분을 함유하는 천연물에 의해 변성된 페놀로 구성되어도 좋다. 변성된 페놀로서는 래커변성페놀(Japanese lacquer-modified phenol), 츠타 래커변성페놀(Tsuta lacquer-modified phenol), 인도차이나 래커변성페놀(Indochina lacquer-modified phenol), 타이텅 래커변성페놀(Taitung lacquer-modified phenol), 버마 래커변성페놀(Burmese lacquer-modified phenol), 캄보디아 래커변성페놀(Cambodian lacquer-modified phenol), 카슈변성페놀 (cashew-modified phenol) 및 비라원외피액 변성페놀(bhilawan shell liquid-modified phenol)이 있다.
변성페놀수지층은 천연에서 생산되고 측쇄를 지니는 페놀성분으로 변성한 페놀수지로 구성되는 것이 좋다. 천연에서 생산되는 페놀성분으로 변성된 페놀로서는, 카르돌변성페놀(cardol-modified phenol), 카르다놀변성페놀(cardanol-modified phenol), 우루시올변성페놀(urushiol-modified phenol), 락콜변성페놀(laccol-modified phenol), 티치올변성페놀(thitsio -modified phenol), 모레아콜변성페놀(moreacol-modified phenol) 및 비라와놀변성페놀(bhilawanol-modified phenol)이 있다.
변성페놀수지층은 측쇄를 보유하는 천연페놀카르복실산 또는 이 페놀카르복실산을 함유하는 성분으로 변성된 페놀수지로 구성되어 있어도 좋다.
변성페놀수지층은 천연페놀카르복실산인 아나카르드산변성페놀수지(alcardic acid modified phenol)로 구성되어 있어도 좋다.
변성페놀수지층은 천연페놀카르복실산인 아나카르드산(alcardic acid)을 함유하는 카슈변성페놀수지층으로 구성되어 있어도 좋다.
변성페놀수지층은 페놀에 측쇄를 도입한 페놀로 변성한 페놀수지로 구성되어 있어도 좋다.
변성페놀수지층은 페놀과 오이티씨카유(oiticica oil)의 반응물변성 페놀수지 또는 카테콜(catechol)과 동유(tung oil)(桐油)의 부가반응물변성 페놀수지라도 좋다.
변성페놀수지층은 복수의 탄소로 이루어지는 측쇄를 페놀성 수산기를 보유하는 방향환에 도입하여 이루어지는 성분으로 변성되어 있는 페놀로 이루어지는 수지이어도 좋다. 또 측쇄부분에는 이중결합이 포함되어 있어도 좋다.
어부(14)의 표면은 필요에 따라서 직물로 피복된다. 이 직물(16)은 예를 들어 벨트 길이방향을 따라서 설치된 복합사와, 벨트폭방향을 따라서 설치된 필라멘트사로 능직되어 있다. 그러나 이 실의 구성 및 직물(16)의 직조 방법 등은 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어 직조 방법 등은 목적에 따라서 주자직(sateen weave), 평직(plain weave) 및 여러 변형된 직조방법등이 있다.
직물(16)의 복합사는 예를 들어 탄성사인 폴리우레탄계의 심사(19)와 그 심사(19)의 주위로 권취되어 있는 방적사(21)와, 이 방적사(21)의 외측으로 권취되어 있는 권축사로 구성되어 있다. 또 심사(19)에는 폴리우레탄계의 탄성사, 방적사(21)에는 내열성이 우수한 방향족폴리아미드섬유, 권축사에는 비교적 연화온도가 낮고 또 내마모성이 우수한 지방족계 합성섬유인 나일론섬유, 폴리에스테르섬유 등이 바람직하게 사용되지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
벨트폭방향의 실(18)은 비신축성, 강성 및 내열성이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들어 나일론섬유의 필라멘트사 등이 적합하다.
종래의 수소첨가 니트릴고무를 벨트 본체고무(12)로서 사용하는 경우에, 카르복실니트릴고무를 라텍스성분으로 하는 RFL수용액 등으로 RFL처리를 하여, 직물(16)과 벨트 본체(12)를 접착하였다.
발명자등의 실험에 의하면, 고분자량의 수소첨가니트릴고무를 본체고무로서 사용하는 경우에, 상기한 처리방법을 그대도 적용해도 직물(16)과 본체 고무(12)를 접착할 수 없었다.
카슈변성페놀을 사용하여 여러 시험을 했지만, 당초의 고분자량 타입의 수소첨가 니트릴고무에 배합하여도 또는 직물(16)의 처리제에 첨가해도 양자를 강고하게 접착하는 효과를 얻을 수 없었다. 카슈변성페놀수지가 직물(16)의 최외측면에 형성될때에 양자를 강고하게 접착시킬 수 있다고 판단되었다.
직물(16)에 형성되는 상기한 카슈변성페놀수지층은 래커변성페놀수지로 구성되어도 좋다.
또 직물(16)에 형성되는 변성페놀수지층을 구성하는 수지로서, 카슈변성페놀수지 대신에, 상기한 심선(13)의 경우와 마찬가지로, 래커의 주성분인 우르시올변성페놀등으로 치환할 수 있다.
또한, 변성페놀수지는 복수의 탄소로 이루어지는 측쇄를 페놀성 수산기를 보유하는 방향환에 도입되어 있는 성분으로 변성되어 있는 페놀로 이루어지는 수지로 할 수 있다. 측쇄부분에는 이중결합이 포함되어 있어도 좋다.
본 발명에 있어서, 처리된 직물(16)과 H-NBR의 사이에 카슈변성페놀을 개재하면, 양자는 강고하게 접착되었다. 그 이유는, RFL의 L성분에 분자말단을 카르복실기로 하는 니트릴고무라텍스를 사용하거나 또는 필요에 따라서 극성을 보유하는 클로로페놀유도체를 첨가하여 직물(16)의 표면에 친화하기 때문이라고 생각된다.
또 직물(16)에 사용된 RFL을 사용하여 심선(13)에 RFL처리를 실시하였더니, 굴곡성능도 내수성도 불량하며 주행수명이 긴 동력전달베트를 얻을 수 없었다. 이것은 라텍스고무성분과 오우버코우트의 고무성분이 다르기 때문으로, 양자간의 친화성이 불량한 것에 기인한다고 생각된다. 또 심선(13)의 처리에 사용된 RFL을 직물(16)에 처리하였더니, 주행수명이 긴 동력전달벨트를 얻을 수 없었다.
이하, 실시예와 비교예를 참고로 본 발명의 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
표 1의 배합고무 A∼D에는, 원료고무와 그 원료고무에 배합되어 있는 가황제, 가황조제, 공가황제 등의 재료 및 그 부수를 나타낸다. 부수는, 원료고무 100중량부에 대한 각 재료의 중량부로 나타낸다.
[표 1]
주) (1) 일본제온주식회사제, 고분자량타입의 에틸렌성 불포화니트릴 공역디엔계 고포화중합고무(포화도 96%)
(2) 일본제온주식회사제, 통상타입의 에틸렌성 불포화니트릴 공역디엔계 고포화중합고무(포화도 96%)
(3) 일본제온주식회사제, 통상타입의 에틸렌성 불포화니트릴 공역디엔계 고포화중합고무(포화도 99%)
(4) 4, 4'-(α, α-디메틸벤질)디페닐아민, 유니로얄화학사
(5) 디쿠밀퍼옥사이드, 다이컵40C, 헤큐리스사, 유기과산화물계가황제
(6) 1, 3-비스(t-부틸퍼옥시-m-이소프로필벤젠, 베록시몬(Veroxymon)F40, 일본유지주식회사제, 유기 과산화물가황제
(7) 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 선에스테르 TMP, 삼신화학사
(8) "-"는 배합하지 않는 것, "***"은 미측정인 것을 나타낸다.
이들 배합고무 A∼D에 관해서 내부발열의 비교를 실시하였다. 비교는 굿리치 플랙소시험(Goodrich flexo test, ASTM D623-62 Standard Methods of Test for Compression Fatigue ofo Vulcanized Rubber)으로 실시하였다. 모두에 대하여 가압가황을 실시한 후, 100℃, 압축의 회수가 1800/회, 압축의 거리가 0.121인치(3.07㎜)의 조건하에서 측정하고, 시험편의 형상은 높이 0.77인치(19.6㎜)의 원통형으로 했다. 시험편의 온도의 상승은 열전대를 사용하여 측정되었다. 시험은 23파운드(102뉴우톤)과 50파운드(223뉴우톤)의 부하를 준 경우에 대해서 실시하였다. 이 결과를 표 1의 하단에 나타낸다.
또, 100℃의 측정조건에서 배합고무 A∼D의 원료고무의 무니점도값을 각각 측정하면, 배합고무C의 원료고무가 85인 것에 대하여, 배합고무A와 B의 원료고무는 145로 큰 값을 나타낸다. 이것에 의해 배합고무 A와 B의 원료고무가 배합고무C의 원료고무보다 고분자량타입인 것이 판명된다.
표 1에 표시하듯이, 배합고무A, B는 배합고무C, D보다 내부발열이 낮게 억제되어 있다. 그 이유로서, 배합고무A, B에 있어서, 고분자량타입의 수소첨가 니트릴고무가 원료고무로서 사용되는 것과, 또 메타크릴산아연의 비율이 많은 것 등으로 생각된다. 특히 배합고무B와 C를 비교하면, 고분자량타입의 수소첨가 니트릴고무가 종래의 수소첨가 니트릴고무에 비해서 내부발열이 낮게 억제되어 있는 것으로 생각된다.
[실시예 2]
또 실시예1의 시험에 의한 고무의 변형비율을 평가하는 퍼머넌트 세트(permanent set)가, 굿리치플랙소시험에 따라서 측정되었다. 이 결과를 표 1의 최하단에 나타낸다. 부하를 제거한 후에의 원통형상의 원래의 높이에 대한 변형의 비율을 백분율로 표시하였다. 이 값이 작다는 것은 부하를 제거한 후에 남아있는 변형의 비율이 작다는 것을 나타낸다.
[실시예 3]
다음에, 심선과 배합고무와의 접착을 평가하기 위해서, 심선의 최외층에 카슈변성페놀수지층을 형성시켰을 때와, 형성을 시키지 않았을 때의 비교를 하였다. 먼저, 이 비교시험에 사용된 실시예 시험편1, 실시예 시험편2, 비교예 시험편1, 비교예 시험편2의 구성을 설명한다.
(1) 실시예 시험편1
직경 7㎛의 고강도 글라스섬유(상품명 : U-글라스, 일본글라스섬유사제)를 200가닥 묶은 스트랜드를 3묶음 모아서 하연(primary twist)을 하여 새끼줄로 하며, 또 새끼줄을 11묶음 모아서 상연(second twist)을 실시하여, 심선을 얻을 수 있다. 표 2에 이 고강도 그라스 섬유의 조성을 나타낸다.
[표 2]
주) 표중 (*)는 Na2O, K2O의 혼합물이다.
라텍스성분으로서 부타디엔-에틸렌-비닐비닐리덴-테르-폴리머 및 클로로술폰화 폴리에틸렌라텍스가 첨가된 RFL액에 심선을 침지하고, 건조시키면, 심선에 RFL층이 형성된다. 이후 심선은 한쪽 방향으로 하연하고, 반대방향으로 상연하고, 클로로술폰화 폴리에틸렌의 고무용액에 침지한 후 건조시키므로써, 심선에 오우버코우트층이 형성된다.
이와같이 오우버코우트층이 형성된 심선은 카슈변성페놀수지(상품명 : PR12687, 수미토모 듈러스사제)의 메틸에틸케톤 25%용액에 침지시킨 후 건조시키므로써, 심선의 최외층에 카슈변성페놀수지층이 형성된다.
제3도는 이 실시예 시험편1의 사시도를 나타낸 것이다. 이 실시예 시험편1은 다음과 같이 제작된다. 먼저 폭 25㎜, 길이 120㎜의 큰 배합고무A로 이루어지는 고무시이트(34)를 준비하고, 이 고무시이트(34)상에 길이 120㎜의 상기한 처리가 실시된 심선 (33) 28개를 늘어 놓는다. 또 이 심선상에 보조적으로 직물(32)를 덮어서 프레스로 가열하압하므로써, 실시예 시험편1을 얻을 수 있다.
(2)실시예 시험편2
1500데니어의 두께로 묶은 방향족 폴리아미드섬유를 한방향으로 꼬아 스트랜드를 형성하고, 또 이 스트랜드 2개를 모아서 동일방향으로 상연을 실시하여 심선을 형성한다. 이 심선을 에폭시용액에 침지건조시키고, 이어서 RFL액에 침지후, 건조시켜서 RFL층을 형성한다. 그 후, 고무용액에 침지후 건조시켜서, 심선에 오우버코우트층을 형성시킨다. 이후 실시예 시험편1과 같은 방법으로 심선의 최외층에 카슈변성페놀수지층을 형성시킨다. 이와같이 최외층에 카슈변성페놀수지층이 형성된 심선을, 고무시이트상에 32개 늘어 놓는다. 그 외 구성 및 처리는 실시예 시험편1과 같다.
[비교예 시험편1]
비교예 시험편1에는, 카슈변성페놀수지층이 형성되어 있지 않지만, 그 외 구성 및 처리는 실시예 시험편1과 같다.
[비교예 시험편2]
비교예 시험편2에는, 카슈변성페놀수지층이 형성되어 있지 않지만, 그 외 구성 및 처리는 실시예 시험편2과 같다.
제4도는 이들 시험편31이 시험기에 부착된 상태를 나타낸다. 제4도를 참조하여 시험방법을 설명한다. 심선(33)의 표면이 보이도록 심선(33)과 배합고무(34)간에 시험편(31)의 일잔을 절단한다. 잘라진 심선(33)의 단부와 배합고무(34)의 단부가, 척(chuck)(37)에 부착되어, 인장시험기에 의해 50㎜/분의 인장속도로 인장된다. 접착력은 심선과 배합고무와의 박리하는 힘을 측정하여 평가된다. 이 시험결과를 표 3의 최하단에 나타낸다.
[표 3]
주) 배합고무A는 표 1의 배합고무A와 같다.
표 3에서 표시하듯이 비교예 시험편1, 2에 있어서, 접착강도는 실질적으로 사용할 수 없을 정도로 낮다. 그 이유로서는, 각 시험편에서는 고분자량타입의 수소첨가 니트릴고무의 분자량이 큰 것과 이 고분자량타입의 수소첨가 니트릴고무에 메타크릴산아연이 배합되어 있는 것 등으로 생각된다.
이것에 대해서 실시예 시험편1, 2에서는, 충분하게 실용에 견딜 수 있는 접착력이 얻어졌다. 그 이유로서는, 상기한 카슈변성페놀수지의 성분에는 극성이 큰 방향족성 수산기 외에, 방향족환에는 불포화결합을 포함하는 탄소수 15의 극성이 작은 측쇄가 결합되어 있고, 이 측쇄부분의 역할에 의해 그러한 접착력이 발생되는 것으로 생각된다.
[실시예 4]
직물과 본 발명의 배합고무와의 접착력을 평가하기 위해서, 직물의 벨트본체측 표면에 카슈변성페놀수지층을 형성시킨 경우와, 시키지 않은 경우의 비교를 실시했다. 먼저, 이 비교시험에 사용된 실시예 시험편3, 비교예 시험편3, 비교예 시험편4의 구성을 설명한다.
(1) 실시예 시험편3
벨트길이방향으로 사용하는 날실에는, 심사에 420데이터의 우레탄탄성사가 사용되고, 그 주위에 방향족 폴리아미드섬유의 방적사(상품명 : 테크노라, 테이진주식회사제) 200데니어((필라멘트수 : 133가닥)이 1m당 650회의 비율로 한방향으로 권취되어 있다. 또 그 외측으로는 지방족 폴리아미드섬유인 나일론의 권축사 100데니어(필라멘트수 : 34가닥)이 1m당 850회의 비율로 그 반대방향으로 권취되어 있다. 벨트폭방향으로 연장된 씨실에는, 나일론·필라멘트 100데니어(34가닥)가 사용된다.
날실은 벨트길이방향으로 150날실/5㎝, 씨실은 벨트폭방향으로 170씨실/5㎝로 구성되어 있다. 직조방법은 2/2능직이다.
배합고무와의 접착을 위해서, 직물이 카르복실니트릴고무를 라텍스성분으로서, 2,6-비스(2,4-디히드록시페닐메틸)-4-클로로페놀유도체중합체(상품명 : 발카본드(E(Val cabond E), ICI-VULNAX사제)가 첨가되어 있는 RFL액에 침지후, 건조처리하면, 직물표면에 RFL층이 형성된다. 이 위에 또 카슈변성페놀수지의 메틸에틸케톤 25%용액을 최외표면에 직접 도포하여, 카슈변성페놀수지층을 형성한다.
배합고무A로 이루어지는, 폭 25㎜, 길이 120㎜ 크기의 고무시이트가 준비되며, 이 위에 길이 120㎜의 상기한 직물이 설치되며, 또 이 직물상에 보조적으로 직물을 피복하여 프레스로 가열가압하여 실시예 시험편3이 얻어진다.
(2) 비교예 시험편 3
비교예 시험편3에는, 카슈변성페놀수지층이 형성되어 있지 않은 것 이외에, 구성 및 처리는 실시예 시험편3과 같다.
(3) 비교예 시험편4
비교예 시험편4에는, 클로로페놀유도체중합체가 첨가되지 않는 것 이외에, 구성 및 처리는 실시예 시험편3과 같다.
[표 4]
주) 심선은 날실 복합사 밀도 150가닥/25㎜ 우레탄강성사 420d
방향족 폴리아미드 섬유
필라멘트사 200d 권회연수 650T/m S방향
나일론 66 100d 권회연수 850T/m Z방향
씨실 밀도 170가닥/25㎜
나일론66 100d
직조직 2/2능직
표 4에서 표시하듯이 비교예 시험편3, 4에 대하여 접착강도는 실용적으로 사용할 수 없을 정도로 낮았다. 이것에 대해서 실시예 시험편3은 충분하게 실용에 견딜 수 있는 접착력이 얻어졌다. 그 이유는, 실시예3과 마찬가지로, 카슈변성페놀수지의 측쇄부분의 작용이 큰 것으로 생각된다.
[실시예 5]
다음에, 실시예 벨트 1∼3 및 비교예 벨트 1∼3을 사용하여 동력전달벨트의 주행수명을 비교하였다. 이들 시험편용 동력전달벨트의 구성을 표 5에 나타낸다.
[표 5]
주) (1) 배합고무 A∼D는 표 1의 배합고무 A∼D에 대응하고 있다.
(2) 부하는 벨트폭이 19.1㎜일 경우, 이부에 걸리는 부하를 나타낸다.
(3) 표중의 숫자는 벨트 이가 빠질 때까지의 주행시간을 표시한다.
(1) 실시예벨트1
직물에는 실시예 시험편3의 직물이 사용되었다. 또 심선에는 실시예 시험편1의 심선이 사용되었다.
이 실시예벨트1의 제조방법을 설명한다. 먼저 직물이, 그 신축방향이 금형의 원주방향, 즉 이형 홈부가 늘어선 방향을 따르도록 하여 금형의 외주방향으로 권취되어 있다. 그 직물상에 심선이 권취되어 있고, 또 이 심선상에 배합고무A로 이루어진 고무시이트가 권취되어 있다. 이같이 준비된 금형을 오븐속에서 가압가열하면, 고무가 직물위를 덮도록 유동하여, 벨트이형이 가황형성된다. 가황완료후, 금형을 제거하면 원통형의 벨트슬라브가 얻어진다. 이 벨트슬라브를 절단하여 폭 19.1㎜의 실시예벨트1이 얻어진다.
(2) 실시예벨트2
실시예벨트2에서는 배합고무B가 사용되지만, 그 외 구성 및 처리는 실시예벨트1과 같다.
(3) 실시예벨트3
실시예벨트3에서는 실시예시험편2에서 사용된 심선이 사용됐지만, 그 외 구성 및 처리는 실시예벨트1과 같다.
(4) 비교예벨트1
비교예벨트1에서는 배합고무C가 사용되지만, 그 외 구성 및 처리는 실시예벨트1과 같다.
(5) 비교예벨트3
비교예벨트2에 사용된 직물에 있어서, 벨트 길이방향에 지방족 폴리아미드섬유인 나일론권취사 85가닥/25㎜가 사용되고, 그 실의 굵기는 420데이너(필라멘트수 : 204가닥)이다. 또 벨트폭방향으로의 씨실에 굵기 210데니어(필라멘트수 : 35가닥)의 비신축성 사가 85가닥/25㎜ 사용되었다. 직조방법은 2/2능직이다. 이 직물에는 RFL층이 형성되어 있다. 이들 외의 구성 및 처리는 비교예벨트1과 같다.
(6) 비교예벨트3
비교예벨트3에서는 배합고무D가 사용되지만, 그 외 구성 및 처리는 비교예벨트2과 같다.
(7) 비교예벨트4
비교예벨트4에서는 실시예시험편2에서 사용된 심선이 사용됐지만, 그 외 구성 및 처리는 비교예벨트3과 같다.
이렇게 하여 준비된 본 실시예 벨트1∼3과 비교예 벨트 1∼4에 관해서, 100℃, 1분당 5500회전의 조건하에서 주행시험을 실시하였다. 동력전달벨트의 주행수명은, 시험위 이가 빠질때까지의 시간수로 평가되었다. 이때의 실험결과를 표 5의 하단에 나타낸다. 표 5중에 사용되고 있는 숫자는 벨트이가 빠질때까지의 시간수를 표시하고 있다. 표 5에 나타내듯이, 실시예 벨트 1∼3은 비교예 벨트 1∼4에 비해서, 주행수명이 길다. 그 이유는 실시예 벨트1∼3의 원료고무가 고분자량타입의 수소첨가 니트릴고무인 것, 또 실시예 벨트1∼3의 심선과 직물에 카슈변성페놀수지층이 형성되어 있는 것 등을 들 수 있다.
다음에, 상기한 실시예벨트1, 비교예벨트1 및 3을 사용하여 동력전달벨트의 고온굴곡주행시험을 실시하였다. 시험장치는 제5도에 표시하듯이, 3개의 도르레(51)(52)(53)에 벨트(54)를 권회하는 것과 동시에, 도르레(51)(52)사이에 아이들러 풀리(idler pulley)(55)를 설치하고, 또 도르레(52)(53)사이에 텐션(56)을 설치한다. 텐션(56)에는 웨이트(57)등의 부세수단이 설치되어 있고, 이것에 의해 벨트(54)에 일정한 장력이 부여된다. 시험결과는 표 6에 나타낸다.
[표 6]
주) (1)배합고무는 표 1의 배합고무A-D에 대응한다.
(2) 직물(1)은 커버링사로 이루어지며, 직물(2)는 나일론권축사로 이루어진다.
(3) 고온굴곡주행시험은 제5도에 표시되어 있는 장치로 실시된다. 회전수 6000RPM, 환경온도 100℃, 평가는 주행전의 벨트강도의 1/3이 될때까지의 시간을 나타낸다.
표 6에 표시하듯이, 실시예 벨트1에 의하면, 고온굴곡주행시험에 있어서의 내구시간은 비교예벨트1, 3보다도 훨씬 개선되었다.
또 본 발명의 동력전달벨트는 양면에 벨트 이를 보유하는, 양 이 벨트에도 적용가능하다.
또 본 발명의 동력전달벨트는, 제6도에 나타내는 V벨트에도 적용가능하며, 이 V벨트는 그 길이방향으로 연장된 이부(41)와 배면측에 설치된 직물(42)와 심선(43)을 보유하고 있다.
또 직물에 이음매가 있는 경우, 이 이음매는 벨트의 앞에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것은 벨트 이가 도르레 이에 걸렸을 때, 벨트 이 앞이 도르레 이의 이저부에 대응하기 때문에, 도르레로부터 큰 힘을 받지 않기 때문이다.
또 페놀수지에 있어서의 측쇄를 구성하는 탄소수는, 예를 들어 노닐페놀수지와 같게 9이어도 좋다.
본 발명을 설명하기 위해서 특정한 몇가지 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 발명의 범주와 정신을 벗어나지 않게 해당분야의 당업자는 다양한 수정이나 변형이 가능하다.
Claims (23)
100℃에서의 무니점도가 90이상인 수소첨가 니트릴고무를 원료고무로 하여 형성된 벨트 본체(12)와, 이 벨트 본체내에 매설되며, 벨트 본체(12)의 길이방향으로 연장한 심선(13)을 구비하며, 심선(13)의 최외측에는 불포화 결합이 있는 측쇄를 보유하는 페놀 또는 페놀카르복실산중 적어도 1종을 함유하는 성분으로 변성한 페놀수지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항에 있어서, 상기한 무니점도값이 약 145인 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제3항에 있어서, 상기한 벨트 본체(12)가 과산화물 또는 유황으로 가황되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제3항에 있어서, 가황에 사용되는 공가황제가 메타크릴산아연 및 트리메틸올프로판·트리메타크릴레이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항에 있어서, 상기한 심선(13)이 고강도 유리섬유 또는 방향족폴리아미드섬유로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항에 있어서, 상기한 심선에 레조르신-포름알데히드-라텍스층이 형성되고, 또 그 외주로 오우버코우트층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항에 있어서, 상기한 벨트 본체의 적어도 한쪽면에 이부(14)가 형성되고, 이 이부의 표면이 직물(16)에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제7항에 있어서, 상기한 직물(16)의 벨트 본체측의 표면에, 변성페놀수지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제7항에 있어서, 상기한 직물(16)의 표면에, 레조르신-포름알데히드-라텍스층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제7항에 있어서, 상기한 직물(16)이 벨트길이방향을 따라서 설치된 복합사와 벨트폭방향을 따라서 설치된 사(絲)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제10항에 있어서, 상기한 복합사가 탄성사인 폴리우레탄계의 심사와 이 심사의 주위로 권취된 방적사와, 이 방적사의 외측으로 권취된 권축사를 구비한 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 천연으로 생산되는 페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 카슈너트외피액을 함유하는 변성페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 래커변성페놀수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 우루시올변성페놀수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 락콜변성페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 티치올변성페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 모레아콜변성페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 비라원외피액 변성페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 비라와놀변성 페놀수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 페놀성 수산기를 보유하는 방향환에 도입되어 있는 화합물로 변성되어 있는 페놀수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 오이티카유로 변성된 페놀수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 변성페놀수지층이 동유(棟油)와 카테콜의 부가반응물 변성페놀수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력전달벨트.
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