KR100492680B1 - 저성장 동력 전달 벨트 - Google Patents

저성장 동력 전달 벨트 Download PDF

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KR100492680B1
KR100492680B1 KR10-2003-7009313A KR20037009313A KR100492680B1 KR 100492680 B1 KR100492680 B1 KR 100492680B1 KR 20037009313 A KR20037009313 A KR 20037009313A KR 100492680 B1 KR100492680 B1 KR 100492680B1
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 탄소 섬유 코드로 구성된 길이 방향으로 신장하는 인장 부재(18)를 포함하는, 동력 전달 벨트(10), 보다 구체적으로 투스형 동력 전달 벨트에 관한 것이며, 여기서 벨트는 100℃에서 수행된 고온 벨트 성장 분석 하에 48 시간 후 원래 길이를 기준으로 0.1% 이하의 벨트 성장을 나타낸다. 또한, 본 발명은 감소된 벨트 성장을 나타내는 그러한 벨트를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

저성장 동력 전달 벨트{LOW GROWTH POWER TRANSMISSION BELT}
본 발명은 V 벨트, 다중 V 리브형(ribbed) 벨트 및 투스형(toothed) 동력 전달 벨트를 비롯한 동력 전달 벨트에 관한 것이며, 보다 구체적으로 하나 이상의 코드를 포함하고, 이들 코드 중 적어도 하나가 탄소 섬유 얀(carbon fiber yarn)으로 형성되어 있는, 길이 방향으로 신장하는 인장 부재를 포함하는 그러한 벨트에 관한 것이다.
동력 전달 벨트는 일반적으로 풀리(pulley)들 사이에서와 같이 동력을 전달하기 위해 사용되고 있다. 이 동력 전달 벨트는 정상 작동 중에 극도의 온도 및 하중(loading 또는 load) 상태에 처할 수 있다. 상대적으로 낮은 모듈러스의 경화된 탄성중합체 본체 부분과 벨트의 일차적인 하중 지탱 성분을 한정하는 상대적으로 높은 모듈러스의 인장 부재를 모두 포함하는 벨트의 복합적인 구조로 인하여, 그리고 그 벨트가 일상적으로 처할 수 있는 극도의 하중 및 온도 상태로 인하여, 각각의 성분 부품에는 고도의 내구성, 가요성 및 일관성(consistency)이 요구된다.
전적이지 않지만 보다 일반적으로 투스형 벨트의 이용과 관련된 한가지 특정 문제점은 벨트 성장(belt growth)의 문제점이고, 이것은 벨트의 영구적인 변형을 구성하며, 장기간 작동의 결과로서, 극도의 역학 하중, 극도의 온도, 부적합한 성분 선택 또는 전술한 것들의 조합을 발생시킬 수 있다. 특히, 인장 부재를 에워싸고 있는 재료가 불충분한 내열성을 지니고 있는 경우, 상대적으로 높은 온도에서의 작동은 그러한 재료를 매우 쉽게 부서지게 할 수 있으므로 상기 재료가 주위 벨트 본체에 인장 부재를 효과적으로 더 이상 결합시키지 못하는데, 이는 벨트 인장 강도의 저하 및 이로 인한 빠른 벨트 성장을 유발한다. 그러한 벨트의 영구적인 변형은 부적합한 투스 홈(tooth-groove) 상호작용, 인장 장애 및 궁극적으로 인장 코드의 치명적인 장애를 유발한다.
고무 복합 물품에서 강화 재료로서 탄소 섬유를 도입시키는 것은 통상적인 섬유, 예를 들면 유리 코드와 비교하여 그것의 상대적으로 높은 모듈러스로 인하여 일부 용도에 개선된 성능의 가능성을 제공하고 있다. 그러나, 지금까지도 장기간 작동 수명 및 관련된 문제점을 위해 주위 탄성중합체 성분에 섬유를 접착시키는 것은 적절히 해결되지 않고 있다. 미국 특허 제5,807,194호에는 우레탄 벨트 본체 부분을 지닌 투스형 동력 전달 벨트 구성물에서 인장 코드로서 탄소 섬유의 용도가 개시되어 있다. 그 개시내용은 코드 처리제를 갖는 탄소 섬유 코드에 국한되는데, 상기 코드는 벨트 복합 구조물내 코드 처리제의 혼입을 허용하며, 벨트 주조 공정 동안 다양한 양의 우레탄 벨트 재료 자체를 픽업(pick-up)하는 코드를 포함한다. 우레탄 재료 그 자체, 즉 경화 단계 전의 액체 형태의 주조 가능한 성질은 우레탄을 탄소 섬유 주위로 그리고 탄소 섬유의 간극 내로 유동하게 한다. 그러나, 그 개시내용은 주조 불가능한 탄성중합체 벨트 본체 부분, 예를 들면 수소화된 아크릴로니트릴 부타디엔 고무("HNBR") 및 폴리클로로프렌 고무("CR")를 포함하는 벨트 구성물에 적용할 수 없다.
도 1은 매립된 코드 및 벨트 투스를 지닌 본 발명의 실시양태에 따른 벨트를 도시하고 있는, 단면으로 부분 절단된 길이 방향의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 양태를 특성화하는 데 이용되는 테스트 배치의 대표도이다.
상세한 설명
도 1을 참조하면, 투스형 동력 전달 벨트의 형태로서 본 발명의 벨트(10)가 일반적으로 도시되어 있다. 상기 벨트(10)는 임의의 적합한 경화된 탄성중합체 조성물로 형성된 본체(12)와 본체로 형성되고 일정 피치 P로 이격된 벨트 투스(14)를 함께 포함한다. 상기 투스는 벨트 투스의 주변 표면을 따라 배치된, 도시되어 있는 바와 같은 내마모성 직물(16)에 의해 임의로 덮여 있다. 이러한 예시된 실시양태에서는, 나선형으로 와선화된 코드의 인장 부재(18)가 벨트 본체(12) 내에 매립되어 있다.
벨트 본체 탄성중합체 조성물에 사용하기 위해서는, 주조 가능한 탄성중합체 및 주조 불가능한 탄성중합체 모두와 또한 열가소성 탄성중합체를 비롯한 임의의 적합하고/하거나 통상적인 탄성중합체를 사용할 수 있다. 주조 불가능한 탄성중합체로는, HNBR, CR, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무("NBR"), 스티렌-부타디엔 고무("SBR"), 알킬화된 클로로설폰화 폴리에틸렌("ACSM"), 에피클로로히드린, 부타디엔 고무("BR"), 천연 고무("NR"), 및 에틸렌 알파 올레핀 탄성중합체, 예컨대 에틸렌 프로필렌 삼원중합체("EPDM") 및 에틸렌 프로필렌 공중합체("EPM") 또는 전술한 것들 중 임의의 2 이상의 것으로 된 조합물을 유리하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 벨트의 벨트 본체 탄성중합체로서 사용하기에 적합한 주조 가능한 탄성중합체로는, 우레탄, 우레탄/우레아 및 우레아를 비제한적인 예로 들 수 있다. 주조 가능한 탄성중합체의 경우, 본체는 경화시 동력 전달 벨트에 요구되는 필수적인 물리적 특징을 갖는 액상 벨트 재료의 주조물이다. 예를 들면, 상기 재료는 미국 특허 제4,838,843호(Westhoff에게 특허 허여됨), 미국 특허 제5,112,282호(Patterson 등에게 특허 허여됨) 또는 WOP 공개 제96/02584(1996.2.1)(Wu 등에게 특허 허여됨) 중 임의의 문헌에 개시된 바와 같은 특성들을 가질 수 있다.
충전제, 경화제(curatives), 활성화제, 가속화제, 스코치 지연제, 안정화제, 항산화제, 항오존화제 및 가소제를 비롯한 통상적인 탄성중합체 조성물 첨가제는 이러한 목적에 통상적으로 사용되는 양으로 동력 전달 벨트 본체 부분을 형성하는 탄성중합체 구성성분 그 자체와 함께 사용할 수 있다. 도 1 및 도 2에 예시되어 있는 바와 같이 투스형일 수 있지만, V 벨트 또는 다중 V 리브형 벨트 형태일 수도 있는 본 발명의 벨트는, 공지된 벨트 형성 기법들을 이용하여 제작할 수 있으며, 상기 기법 중 임의의 다수의 기법은 해당 기술 분야에서 당업자에게 용이하게 이해된다. 미국 특허 제3,138,962호, 제3,200,180호, 제4,330,287호 및 제4,332,576호에는 투스형 또는 동기전동형(synchronous) 벨트, V 벨트, 다중 V 리브형 벨트를 비롯한 동력 전달 벨트의 예가 개시되어 있다. 미국 특허 제3,200,180호, 제3,772,929호 및 제4,066,732호에는 그러한 벨트의 제조 방법의 예들이 개시되어 있다. 이들 특허 참고 문헌들은 단지 동력 전달 벨트의 다양한 유형 및 이들의 해당 기술 분야 수준의 형성 기법의 예들만을 개시하고 있다.
복수개의 횡 배향된 홈(20)은 벨트의 외부 층에서 임의로 형성될 수 있다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 상기 홈(20)은 벨트의 중량을 감소시키고, 일부 용도에서 또는 특정 환경 하에서, 특히 주조 가능한 재료가 벨트 본체를 형성시키는 데 사용되는 경우, 벨트 가요성을 강화시킬 수 있다.
본체로 형성되는 이격된 투스(14)는 임의의 원하는 단면 형상, 예컨대 사다리꼴형, 곡선형 또는 절단된 곡선형을 가질 수 있다. 곡선형 투스 형상의 예들은 미국 특허 제3,756,091호(Miller에게 특허 허여됨), 제4,515,577호(Cathey 등에게 특허 허여됨) 및 제4,605,389호(Westhoff에게 특허 허여됨)에 기재되어 있다.
투스 전단 강도를 증진시키기 위해 벨트 투스의 주변 표면에, 그리고 특히 스프로킷(sproket)의 홈에 진입시 벨트 투스의 침습성을 감소시키기 위해 주조 가능한 벨트 구성물에 배치된 임의의 내마모성 직물(16)로는, 크림프형 나일론, 면, 대마, 황마, 아라미드, 폴리에스테르 및 유리섬유를 비롯한 임의의 적당하거나 통상적인 재료를 사용할 수 있다. 하나 이상의 플라이(ply)의 직물을 사용할 수 있다. 필요한 경우, 직물은 직물의 가닥이 벨트의 주행 방향에 대하여 일정 각도를 형성하도록 사선으로 절단될 수 있다. 직물은 임의의 원하는 각도에서 위사와 경사로 이루어지는 통상적인 직포와 같은 임의의 원하는 배열을 가질 수 있거나, 픽 코드(pick cord) 배열로 구성되거나, 또는 니트형(knitted) 또는 브레이드형(braided) 배열 등으로 구성될 수 있다.
이러한 예시된 실시양태에서, 코드 형태의 인장 부재(18)는 나란히 이격된 방식으로 벨트의 폭을 가로질러 나선형으로 와선화된다. 본 발명의 비제한적인 실시양태에서, 코드는 벨트 폭의 약 75% 내지 약 95%, 바람직하게는 약 80% 내지 약 92%를 차지할 수 있다.
인장 부재를 구성하는 코드는 복수개의 꼬이고/꼬이거나 다발 형성된 얀을 포함하며, 이들 얀 중 적어도 하나는 임의의 적절한 유형의 탄소 섬유 얀을 포함한다. 본 문단에서, 그리고 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, "섬유(fiber)"와 "필라멘트(filament)"라고 하는 용어는, 예를 들면 4~7㎛의 작은 단면 직경과 적어도 그 직경의 약 100배의 길이, 하지만 일반적으로는 그 배수를 훨씬 더 초과하는 길이 또는 심지어는 무한대의 길이를 가지며, 얀의 기본 요소를 형성하는 재료를 나타내는데 호환가능하게 번갈아 사용된다. "얀(yarn)"이라는 용어는 본 문단에서 그리고 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, 연속 가닥으로 함께 배치되고/되거나, 꼬이고/꼬이거나, 또는 그렇지 않으면 다발을 형성하여 코드의 성분을 형성하는 2개 이상의 섬유, 하지만 일반적으로는 탄소 섬유 얀과 관련하여 1000개 이상의 섬유를 나타내는 데 사용된다. "코드(cord)"라는 용어는 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서 당업계에서 알려져 있는 바와 같이 꼬일 수 있고, 2개 이상의 얀이 사용되는 경우, 더구나 함께 배치되고/되거나, 다발을 형성하고/하거나, 또는 꼬일 수도 있는 하나 이상의 얀의 생성물을 나타내는 데 사용된다.
본 발명의 실시양태의 실시에서 사용하기 위한 예시적인 탄소 섬유는, 예를 들면 전술한 미국 특허 제5,807,194호에 기술되어 있는데, 이 특허의 내용은 본 발명의 실시양태의 실시에서 사용될 수 있는 예시적인 탄소 섬유의 유형, 배열 및 명칭과 관련하여 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 탄소 섬유는 일반적으로 폴리아크릴로니트릴 섬유와 같은 기타 섬유를 카본화(carbonizing)시킴으로써 제조되는데, 이 카본화 공정에서는 섬유의 직경이 실질적으로 감소된다. 하나 이상의 탄소 섬유로 형성되는 얀은, 실제 예를 들면 약 66 tex 내지 약 1650 tex의 단위 길이 당 질량과 약 1,000 내지 약 24,000의 필라멘트 계수(filament count)(즉, 얀 당 개별 탄소 섬유의 수)를 가질 수 있다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 탄소 섬유는 ASTM D4018에 따라 측정하였을 때 약 50 GPa 내지 약 350 GPa 범위, 바람직하게는 약 100 GPa 내지 약 300 GPa 범위, 가장 바람직하게는 약 150 GPa 내지 약 275 GPa 범위 내의 인장 모듈러스를 지닌다. 본 발명의 실시양태에서, 특히 개별 탄소 섬유의 단면 직경이 약 4 ㎛ 내지 약 7 ㎛ 범위 내에 있는 경우의 실시양태에서, 동력 전달 벨트에 사용되는 코드의 필라멘트 계수는 약 5,000 내지 약 24,000일 수 있다. 또 다른 실시양태에서는, 코드의 필라멘트 계수가 약 9,000 내지 15,000일 수 있다. 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 탄소 얀 및 그 얀으로 형성된 코드는 데니어(denier) 또는 데시텍스(decitex)보다는 오히려 그 얀에 함유된 섬유의 수에 의해 특성화할 수 있다. 숫자와 문자 "K"의 명명법은 얀 내의 탄소 섬유 수를 나타내는 데 사용된다. 따라서, "3K" 탄소 섬유 얀에서, "K"는 "1,000 개의 섬유"에 대한 약어 표시이고, "3"은 승수(乘數)를 나타낸다. 그러므로, "3K"의 탄소 얀은 3,000개의 섬유 또는 필라멘트로 이루어진 얀과 동일하다는 것을 의미한다. 또한, 코드의 명명법과 관련하여, 예를 들면 "3K-5" 탄소 섬유 코드에서, "5"는 5개의 3K 얀이 함께 꼬이고/꼬이거나, 또는 그렇지 않으면 다발을 형성하여 필라멘트 계수가 15,000인 코드를 형성한다는 것을 나타낸다. 본 발명의 실시양태에서, 탄소 섬유 코드는 다음과 같은 것들에 제한되는 것은 아니지만, 6K-1, 3K-3, 6K-2, 12K-1, 3K-4, 3K-5, 6K-3 및 6K-4를 비롯한 주어진 용도에 적합한 임의 얀의 조합물을 포함한다.
본 발명을 실시하는 데 사용하기에 적합한 탄소 섬유의 비제한적인 예는 명칭 TORAYCA-T400 HB 6K 40D 및 TORAYCA-T700 GC 12K 41E로 토레이(Toray)로부터 입수 가능하며, 또한 유사한 재료가 명칭 T-650/35 6K 309NT 및 T-650/35 12K 309NT로 비피 아모코 케미컬스 컴파니(BP Amoco Chemicals Co.)를 통해서도 입수 가능하다.
섬유 제조업자들은 전형적으로 섬유를 사이징제로 코팅하는데, 이 사이징제는 일반적으로 섬유가 얀으로 가공되어(processed) 스풀에 감길 때 파단되는 것을 방지하고/하거나, 또는 섬유 및 이 섬유로부터 형성된 얀을 코드 처리제(들)로 습윤시키는 것을 용이하게 하는 작용을 한다. 따라서, 일부 실제 예에서, 상기 사이징제는 처리된 코드를 동력 전달 벨트 내에 혼입시키기 위해 얀 및/또는 필라멘트에 도포된 코드 처리제와 상용성이 있는 화학적 구조를 가질 수 있으며, 그러므로 예를 들면 수계 또는 용매계 에폭시 용액일 수 있다. 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, "사이징제(sizing)"라고 하는 용어는 전술한 바와 같은 작용을 부여하기 위해 건조되는 그렇게 처리된 얀 또는 필라멘트, 즉 사이징제가 도포되어 있는 건조된 얀 또는 필라멘트의 중량을 기준으로 하여 약 0.2 건조 중량% 내지 2.0 건조 중량%의 수준으로 얀 및/또는 얀 필라멘트에 도포된 일반적으로 얇은 필름(박막)을 나타내는 데 사용된다.
본 발명의 실시양태에 따르면, RFL 조성물, 즉 레조르시놀-포름알데히드 반응 생성물을 더 함유하는 탄성중합체 라텍스 조성물은 얀 및/또는 이 얀의 하나 이상의 탄소 필라멘트의 적어도 일부에 코드 처리제로서 도포된다. 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, "코드 처리제(cord treatment)"라는 용어는 (사이징제를 포함할 수 있거나, 또는 포함하지 않을 수도 있는) 얀 및/또는 얀 필라멘트에 도포되고, 얀 및/또는 얀 필라멘트 표면의 적어도 일부 위에, 그리고 그러한 코드 처리된 얀의 다발 형성 및/또는 꼬기 과정 및/또는 다른 조합이나 배열을 통해 형성된 그러한 코드의 필라멘트들 및 얀(들) 사이에 형성되는 하나 이상 간극의 적어도 일부 내에 배치되며, 그렇게 처리된 코드의 최종 중량을 기준으로 2.0% 이상의 수준으로 그러한 얀 및/또는 얀 필라멘트에 도포되는 물질을 나타내는 데 사용된다.
RFL 구성성분으로는, 임의의 적합한 물질을 사용할 수 있다. RFL 용액 중의 레소르시놀-포름알데히드 수지 분율(分率)은 건조 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 40 중량%를 나타내고 라텍스 분율은 약 60 중량% 내지 약 98 중량%를 나타내는 것이 바람직하다. 레소르시놀-포름알데히드 수지 분율은 건조 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 30 중량%를 나타내고 라텍스 분율은 약 70 중량% 내지 95 중량%를 나타내는 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 실시양태에서 이러한 비율은 탄소 섬유의 다양한 필라멘트가 충분히 함침되어 이들의 마모와 파단을 충분히 감소시킬 수 있도록 하는 한편, 통상적으로 이용되는 꼬기과정 및 케이블링 작업을 수행하는데 필요한 충분한 가요성을 유지시키는 것으로 밝혀졌으며, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 구체적인 실시양태와 관련하여 그 내용은 아래에 보다 상세히 설명되어 있다. 그러나, 사용된 레조르시놀-포름알데히드 수지 및 라텍스의 특정 분율이나 성취되는 픽업(pick-up) 수준과는 상관 없이, 본 발명의 실시에서 코드 처리제 용액 중의 고형물 수준은 RFL 용액이 처리 공정 동안 실질적으로 안정하게 유지되는 지점까지 도달하여 그 지점에서 유지되어야 하는 것으로 밝혀졌다.
RFL 용액 중의 라텍스 성분은 HNBR, NBR, 카르복실화 HNBR, 카르복실화 NBR, 비닐 피리딘/스티렌 부타디엔 고무("VP/SBR"), 카르복실화 VP/SBR, SBR, 클로로술폰화 폴리에틸렌("CSM"), 에틸렌 알파-올레핀 유형 탄성중합체, 예컨대 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원중합체("EPDM") 및 에틸렌 프로필렌 공중합체("EPM"), 또는 전술한 것들 중 임의의 2 이상으로 된 조합물을 비롯한 임의의 적합한 유형을 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 라텍스 성분은 카르복실화 HNBR 유형이며, 중량을 기준으로 미량에서 동일한 양 또는 비율까지 또는 그 이상으로 EPDM 또는 EPM과 같은 에틸렌 알파 올레핀 유형 탄성중합체를 비롯한 다른 탄성중합체 유형을 포함할 수 있다. 에틸렌 알파 올레핀 탄성중합체는 저온 가요성과 같은 형성된 벨트의 저온 성능 특성을 개선시키기 위해 단독으로 사용되거나, 또는 임의의 2종 이상의 조합물로도 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 코드 처리제는 얀 표면의 적어도 일부를 코팅하고 그 얀의 개별 섬유들 사이에 형성된 간극의 적어도 일부 내에 코팅하기 충분한 양으로 얀에 도포된다. 본 발명의 실시양태에서, 코드 처리제의 픽업 수준은 그렇게 처리된 코드의 최종 중량을 기준으로 약 5.5 건조 중량% 내지 약 30 건조 중량% 범위, 바람직하게는 약 7 건조 중량% 내지 약 25 건조 중량% 범위, 보다 바람직하게는 약 7.5 건조 중량% 내지 약 24 건조 중량% 범위 내에서 달성된다.
본 발명의 실시양태에서, 제로 꼬임(즉, 꼬이지 않은) 탄소 섬유 얀 또는 하나 이상의 탄소 섬유를 포함하는 얀 다발은 RFL 코드 처리제를 함유하는 함침조 내에 침지되고, 이렇게 함침된 섬유 얀은 건조되며, 이후 얀 또는 얀 다발은 사용된 특정 코드 유형에 대한 적절한 배열로 꼬이고, 이렇게 코팅된 코드는 이 코드의 표면에 도포된 적합한 코드 접착제의 추가 오버코트를 임의로 포함할 수 있으며, 상기 설명한 바와 같이 임의의 통상적이거나 적합한 방법을 이용하여 벨트 구조물에 혼입된다. 본 문단에서 그리고 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, "오버코트(overcoat)"라는 용어는 코드의 표면에 도포되지만, 일반적으로 개별 얀들 및/또는 이 얀의 섬유들 사이에 형성된 간극 내에 체류하지 않는 물질을 나타내는 데 사용되며, 일반적으로 그렇게 처리된 코드의 최종 중량을 기준으로 약 1 건조 중량% 내지 약 10 건조 중량% 범위의 수준에서 주위 벨트 재료로의 처리된 코드의 접착을 용이하게 하는 기능을 수행한다.
본 발명의 비제한적인 실시양태에서, 코드 처리 단계를 수행할 때, 코드 처리제는, 얀 및/또는 이 얀의 하나 이상의 섬유에 코드 처리제를 도포한 후, 얀의 코어에 있는 것들을 비롯한 가능한 한 얀의 많은 필라멘트를 도포하도록, 얀의 내부로 침투되며, 얀의 개별 섬유들 사이에 형성된 간극 및 자체 섬유들의 간극 내부까지 침투되는 것이 허용된다. 코드내 RFL인 코드 처리제의 픽업 양을 최대화시키기에 적당한 방법이라면 어떠한 방법이라도 이용할 수 있지만, 본 발명의 실시에서 반드시 이용되는 것은 아니다. 그러나, 한 실시양태에서, 또한 상기 설명한 코팅 공정은 함침 단계 동안 최종적으로 수행되는 단계로서, 함침 단계가 발생시킬 수 있는 것 이상으로 각각의 섬유가 증가된 면적을 제공하도록 탄소 얀들을 구성하고 있는 필라멘트를 전연시킴으로써 탄소 얀을 연속화(opening)하는 단계를 더 포함한다. 이러한 얀을 연속화하거나 전연시키는 과정은 임의의 적당한 작업에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 놀랍게도 하나 이상의 변수를 조작하는 것을 통해 RFL 코드 처리제의 탄성 모듈러스를 선택함으로써, 특정 동력 전달 벨트 구성물은 하기에 보다 상세히 설명된 바와 같이 100℃에서 수행된 고온 벨트 성장 분석(High Temperature Belt Growth Analysis) 하에 48 시간 후 측정했을 때 감소된 영구 벨트 성장을 나타내는 벨트를 생성시키기 위해 최적화할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 실시양태에 있어서, RFL 코드 처리제의 모듈러스 선택은 코드가 노출되는 온도 및/또는 처리 공정 동안 코드 처리제에 함침된 얀의 노출 기간을 포함하는 코드 가공 조건(이후에는 "가공 조건(processing conditions)"이라고 칭함)을 조정하는 것; 탄소 섬유 내에 함침시키기 위한 RFL 코드 처리제 용액에 카본 블랙과 같은 충전제를 상대적으로 적은 양으로 첨가하는 것; RFL 내의 포름알데히드:레조르시놀의 중량비를 조절하는 것; RFL 내의 레조르시놀 포름알데히드 수지:라텍스의 중량비를 조절하는 것; 코드 처리제 용액에 통상적인 항산화제의 수성 분산액을 미량으로 첨가하는 것; RFL 용액에 대한 라텍스 유형을 선택하는 것; 및 RFL에 블록킹된 이소시아네이트를 첨가하는 것을 비롯한 다수의 방식으로 달성할 수 있다.
놀랍게도 본 발명의 실시양태에서 본 발명의 실시양태에 따른 탄소 섬유의 코드 처리제로서 사용된 RFL 조성물의 탄성 모듈러스를 최적 수준으로 조절함으로써, 벨트 성장은 현저히 감소되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명에서 영구 벨트 성장을 최소화시키는 것과 관련하여 최적 RFL 탄성 모듈러스는 특정 수준의 인장 모듈러스를 갖는 탄소 섬유에 대해 존재하는 것으로 생각된다. 임의의 특정 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명에서 최적한 코드 처리제의 탄성 모듈러스는 임의 유형의 동력 전달 벨트 인장 코드에 대해 존재하며, 그러한 구성물에 대한 최소의 영구 벨트 성장 값을 발생시키는 것으로 생각된다.
또한, 처리된 코드의 가공 조건, 즉 코드가 RFL 용액의 도포 후 노출되는 상승된 온도 및 노출 기간 중 적어도 하나의 조건은 하기 제공된 실시예 및 이에 수반되는 설명에서 예시된 바와 같이 코드의 최종 수분 함량, 코드의 강도(stiffness) 및 벨트 성장을 저지하는 형성된 벨트 성능에 현저한 영향을 미치도록 조절할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에서 예를 들면 주어진 RFL 조성물 및/또는 코드 유형에 대하여 너무 낮고, 한편 처리된 코드의 잔류(즉, 가공후) 수분 함량이 RFL 조성물의 탄성 모듈러스에 반드시 영향을 미치는 것이 아닌 노출 온도 또는 기간에 관하여, 코드 다발 내부에 보유된 과잉의 수분은 RFL이 인장 코드, 이것의 얀, 섬유 및 간극에 충분하게 또는 균질하게 도포되거나 결합되는 것을 방해할 수 있는 것으로 생각된다. 바꾸어 말하면, 이것은 벨트의 벨트 성장 저항성을 개선시키는 RFL 효용성을 감소시키는 것으로 생각된다. 이와 반대로, 특정 RFL 조성물 및/또는 코드 유형에 대하여 너무 높은 노출 온도 또는 기간에 관해서는, 바람직하직 못한 낮은 수분 함량 및/또는 RFL 조성물의 라텍스 부분의 열화가 발생하고, 이에 상응하게 높은 코드 경도가 초래됨으로써, RFL 코드 처리제의 효과적인 탄성 모듈러스를 취성(brittleness) 및 그의 전술한 관련 문제점들이 발생하는 바람직하지 못한 높은 수준으로 증가시키는 것으로 생각된다.
발명의 개요
본 발명은 경화된 탄성중합체 조성물로 형성된 벨트 본체(12), 및 상기 벨트 본체 내에 매립되어 있는, 탄소 섬유로 형성된 하나 이상의 얀을 포함한 코드를 포함하고 있는 인장 부재(18)를 포함하는 동력 전달 벨트(10)를 제공한다. 본 발명의 실시양태에 따른 탄소 섬유는 50 GPa("giga Pascals") 내지 약 350 GPa 범위 내의 인장 모듈러스를 특징으로 하며, 고온 벨트 성장 분석(High Temperature Belt Growth Analysis) 하에 48 시간 후 100℃에서 0.1% 이하의 벨트 성장을 발생시키도록 선택된 탄성 모듈러스를 지닌 레조르시놀-포름알데히드 수지/고무 라텍스 용액("RFL")으로 형성된 코드 처리제를 포함한다. 또 다른 실시양태에 따르면, 본 발명은 탄성 모듈러스가 20℃에서 약 1.0 × 107 dyne/cm2 내지 약 5.0 × 108 dyne/cm2(약 1.0 × 106 Nm-2 내지 약 5.0 × 107 Nm-2 ) 범위 내에 속하고, 탄성 모듈러스가 100℃에서 약 5.0 × 106 dyne/cm2 내지 약 3.0 × 108 dyne/cm 2(약 5.0 × 105 Nm-2 내지 약 3.0 × 107 Nm-2) 범위 내에 속하도록 인장 코드를 형성하는 얀 및/또는 얀의 하나 이상의 섬유에 도포하기 위한 코드 처리제의 탄성 모듈러스를 선택하는 단계를 포함하는, 개선된 벨트 성장 저항성을 지닌 동력 전달 벨트를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 도면 및 상세한 설명을 검토한 후에 충분히 이해할 수 있으며, 상기 도면에는 다음과 같은 도면이 예시되어 있다.
예시 I
본 발명의 효과를 예시하기 위해서, 투스형 벨트들을 제조하였는데, 각각의 벨트는 19 mm 상부 폭 및 97개 투스(9.525 mm 피치)를 지니고, 932.925 mm의 측정된 길이를 지니며, 실질적으로 동일한 HNBR 벨트 본체 부분과 인장 모듈러스 250 GPa, 단위 길이 당 질량 396 tex 및 필라멘트 계수 약 6000를 각각 갖는 2개의 탄소 섬유 얀으로 형성된 인장 코드를 포함하며, 이 인장 코드는 일본 토레이로부터 상품명 TORAYCA-T400 HB 6K 40D로 입수 가능하다. 각각의 벨트는, 하기 표 2에서 설명한 바와 같이, 특히 인장 코드에 도포된 RFL 코드 처리제의 (건조 온도 및/또는 노출 기간을 비롯한) 가공 조건 및/또는 특정 RFL 코드 처리제의 조성에 있어서 차이가 났다. 표 2에 설명된 후술하는 각각의 실시예 및 비교 실시예에서는, 표 1에 설명된 일반적인 카르복실화 HNBR계 고온 저항성 RFL 용액(이후에는 "X-HNBR RFL 조성물"이라고 칭함)을 상기 설명한 바와 같이 사용하거나, 또는 표 2에서 설명한 바와 같이 추가 변형하여 사용하였다.
X-HNBR RFL 조성물
물질 중량부 중량%(습윤 중량 기준)
탈이온수 88 21.03
암모니아(20.5%, 수성) 4 0.96
레조르시놀-포름알데히드 수지(75.0%, 수성)1 10 2.39
카르복실화 HNBR 라텍스(40% 고형분)2 286 68.35
포름알데히드(37.0% 용액) 3.2 0.77
1PENACOLITE 수지 R-2170(Indspec Chemical) 2 ZETPOL B(Nippon Zeon)
표 1에 설명된 X-HNBR RFL를 제조하기 위해서, 수성 암모니아를 물에 첨가하고, 블렌딩이 완료될 때까지 교반하였다. 이어서, 이와 같이 형성된 용액에 레조르시놀/포름알데히드 수지를 첨가하고, 이 수지가 완전히 용해될 때까지 혼합하였다. 형성된 수지 혼합물은 필요한 경우 추가의 수성 암모니아를 사용하여 9.0 이상의 최종 pH로 조절하였다. 이어서, 이 수지 혼합물을 카르복실화 HNBR 라텍스에 첨가하고, 블렌딩이 완료될 때까지 혼합하였다. 그 때, 이 용액에 교반하면서 포름알데히드를 첨가하고, 형성된 용액을 충분히 혼합하였다. 이어서, 그 혼합물을 2 시간 이상 노화시키고, 필요한 경우 용액의 pH은 수성 암모니아를 사용하여 9.0의 최종 pH로 조절하였다. 이것을 코드 처리제로서 사용하기 전에 16 시간 동안 추가 노화시켰다.
표 1에 설명된 구성성분들 이외에도, 표 2에 설명된 특정 실시예 및 비교 실시예에 사용된 X-HNBR RFL은 또한 45% 고형분 HEVEAMUL M-111b 왁스 분산액(Heveatex) 4.3 습윤 중량%(18 중량부), 41% 우레아 수용액 6.50 습윤 중량%(27.2 중량부) 및 AQUANOX 29(Goodyear Chemical Co.)의 명칭으로 입수 가능한 항산화제 2 습윤 중량%(8.4 중량%)를 포함하였다. 이들 3가지 구성성분, 즉 왁스, 우레아 및 항산화제는 본 발명에 따른 RFL 용액에 필요한 것은 아니지만, 임의로 공정 보조제로서 사용할 수 있고/있거나, 항산화제의 경우 본 발명의 영역과 관련이 없는 특성을 개질시키는 데 사용할 수 있다.
각각의 실시예 4 및 실시예 6과 비교 실시예 5의 경우에는, 상기 단계에서 조성물을 16 시간 동안 노화시킨 후, 혼합하면서 하기 표 2에 기재된 카본 블랙의 각각의 양을 X-HNBR RFL에 첨가하였다. 표 2에 나타낸 바와 같은 경우, 후술하는 예시에 사용된 카본 블랙 유형은 명칭 BLACK SHIELD No. 4로 J.C. 가드 컴파니(J.C. Gadd Co.)로부터 입수 가능한 35% 고형분 분산액이었다. 그러나, 본 발명의 실시에서는, 카본 블랙을 사용하여 RFL 용액의 탄성 모듈러스를 증가시키는 경우, 임의의 통상적이거나 적합한 강화 유형을 사용할 수 있으며, RFL 제조 중 임의의 용이한 단계에서, 예를 들면 라텍스의 첨가 단계와 함께 용액 중에 혼입할 수 있다.
표 2에 설명된 벨트 내의 코드 처리제로서 사용된 X-HNBR RFL 조성물에 대한 탄성 모듈러스를 측정하기 위해서, 각 조성물의 필름 샘플을 역학 기계 분석(Dynamic Mechanical Analysis)으로 처리하였다. 표 1에 설명된 구성성분들 이외에도, 각각의 X-HNBR RFL 조성물은 상기 설명한 항산화제를 조성물의 습윤 중량을 기준으로 2 중량%로 포함하였다.
첨부된 특허청구범위를 비롯한 본 발명의 개시내용 전반에 걸쳐서, "탄성 모듈러스(elastic modulous)"라는 용어는, RFL 조성물 또는 코드 처리제 조성물에 적용했을 때, 하기 설명한 절차에 따라 얻어지는, 실질적으로 건조된 상태의 관련된 조성물의 탄성 모듈러스를 나타내는 데 사용된다. 이것은 인장 코드의 간극 상에, 주위에 그리고 내부에 존재하는 최종 형태의 그러한 조성물의 탄성 모듈러스와 구별하며, 여기서 라텍스 또는 다른 공급원으로부터 유래한 임의의 잔류 물은, 가공 단계에서 실질적으로 배출되지 않는 경우, 조성물의 감소된 효과적인 탄성 모듈러스를 야기할 수 있거나, 또는 장기간 동안 과잉 온도에 대한 처리된 코드의 노출은 조성물의 열화, 특히 낮은 내열성 라텍스, 예를 들면 VP/SBR를 사용하는 조성물의 열화를 초래할 수 있다.
각각의 코드 처리제에 사용된 우레아 또는 왁스 분산액 중 어느 것도 탄성 모듈러스 값이 상기 분석에서 얻어지는 RFL 조성물에 사용되지 않았다. 이러한 변형은 각각의 RFL 조성물의 형성된 탄성 모듈러스에 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 특히, 동일한 탄성중합체 라텍스가 각각의 경우에 사용되었고, RFL 조성물 내의 포름알데히드:레조르시놀의 중량비는 각각의 경우 1.274였으며, 용액의 라텍스:레조르시놀/포름알데히드 수지의 중량비는 각각의 경우에 13.17이었다.
필름은 유리 샘플 수집기 평판을 각각의 RFL 용액을 함유하는 용기 내로 침지시켜서 두께가 0.05 mm이고 측정된 길이가 22.7 mm인 필름 샘플을 각각의 실제 예에서 얻음으로써 제조하였다. 상기 설명한 바와 같이 X-HNBR RFL 조성물을 생성시키기 위한 제조 단계들은 상기 분석을 위한 각각의 RFL 용액을 제조하는 데 사용하였다. 테스트 견본은, 표 2에 지시된 바와 같이 코드 처리제로서 사용되는 경우, RFL 용액이 노출되는 것보다 더 높은 온도와 반대로 상기 분석을 위해 단지 50℃의 노출 온도에서 건조시켰지만, 그럼에도 불구하고 각각의 경우에 테스트 샘플은 실질적으로 건조된 것으로 생각된다. 이는 상대적으로 높은 온도가 처리된 코드의 상대적으로 질량이 더 나가고 복합한 구조물 내부의 RFL 조성물을 충분하게 또는 실질적으로 건조시키는 데 필요하긴 하지만, 상대적으로 낮은 온도가 샘플 슬라이스에 의해 제공된 상대적으로 작고 평평하며 복잡하지 않는 형태 내의 그러한 조성물을 충분히 건조시키는 데 필요하기 때문이다.
따라서, 이러한 RFL 조성물 테스트 샘플에 대하여 본 명세서에 기재된 효과적인 탄성 모듈러스 범위는 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 투스형 동력 전달 벨트의 구성물에서 코드 처리제로서 사용된 동일한 제제의 RFL 조성물에 의해 나타난 탄성 모듈러스와 실질적으로 일치한 것으로 기대되지만, 단 주어진 처리된 코드에 대한 (건조 온도 및 노출 기간을 비롯한) 가공 조건은 상기에 추가로 지적하고 하기에 보다 상세하게 설명한 바와 같이 지나치게 높은 코드 강도를 초래하는 일 없이 RFL 조성물을 실질적으로 건조시키도록 선택되어야 한다.
1.6Hz 및 0.1% 긴장(strain)으로 설정되고 인장 모드로 설정된 RSA 테스트 장치를 사용하여 경화된 RFL 테스트 샘플을 분석하였다. 탄성 모듈러스를 약 -70℃ 내지 약 170℃의 온도 범위에 걸쳐 빠르게 측정하였다. 20℃ 및 100℃에서 취한 온도 판독치에 대한 결과를 표 2의 관련 항목 하에 후술하였다.
표 2에서 예시된 각각의 벨트에 대하여, X-HNBR RFL를 단독으로 또는 RFL 조성물에 첨가된 카본 블랙의 미량 비율을 포함하도록 표 2에 따라 변형된 바와 같이 상기 설명한 탄소 섬유 얀에 대한 코드 처리제로서 다음과 같이 도포하였다. 제1 단계에서는 꼬이지 않은 얀을 적당한 X-HNBR RFL 또는 카본 블랙 변형된 X-HNBR RFL 용액을 함유하는 탱크 내에 함침시켰다. 임의의 방법을 이용하여 코드 처리제를 본 발명에 따른 코드에 도포할 수 있긴 하지만, 예시적인 실시예의 경우, 탄소 섬유 얀의 필라멘트는 함침 단계 동안 전연시켜서 섬유의 노출 면적을 증가시킴으로써 코드에 도포된 RFL 코드 처리제의 양을 증가시켰다. 이러한 전연 과정은 각각 측정된 직경이 1 mm이고 서로 34 mm만큼 분리되어 있으며, RFL 처리제 중에 잠겨 있고 얀의 경로에 수직 방향으로 배치되어 있으며, 얀 내에서 연속화 경향 및 핀과 접촉하는 대부분의 라인을 차지하도록 전연되는 얀의 필라멘트를 형성시키는 2개의 핀 주위로 얀을 통과시킴으로써 수행하였다. RFL 조성물 함유 침지 탱크에서 잠시 동안 얀 상의 인장을 40 g 내지 50 g으로 제어하였다. 이후, 얀은 과량의 처리제를 제거하고 코드 처리제의 침투를 강화하기 위해 탱크로부터 제거시 직경이 0.81 mm인 스틸 다이에 통과시켰다. 이어서, 얀을 2개의 오븐에 통과시켰다. 각각의 오븐은 길이가 3 미터로 측정되었고, 각각의 오븐내에서 얀의 체류 시간은 4.5초이었다. 제1 오븐 내의 평균 오븐 온도는 145.8℃이었다. 제2 오븐 내의 평균 오븐 온도는 하기 표에 기재되어 있는 바와 같이 약 231.5℃, 267.0℃ 및 302.5℃이었다. 임의의 특정 이론 또는 관행에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 처리된 코드를 하기 설명한 실시예에 따라 충분한 노출 기간 동안 상대적으로 보다 낮은 제1 상승된 온도와 상대적으로 보다 높은 제2 상승된 온도에 모두 노출시키는 단계는 코드를 건조시키기 위한 하나의 효율적인 수단, 즉 RFL 조성물의 라텍스 부분으로부터 잔류 물의 실질적의 양을 제거하는 과정 및 또한 RFL 조성물의 레조르시놀-포름알데히드 부분의 적어도 일부를 RFL 조성물의 라텍스 부분의 적어도 일부 및 탄소 코드 자체의 적어도 일부와 반응시킴으로써, 코드에 대한 코드 처리제의 접착을 증진시키는 과정을 제공하는 것으로 생각된다.
2개의 오븐을 사용하여 하기 설명된 실시예들의 목적에 사용하기 위한 처리된 코드를 가공하긴 하지만, 이러한 작업은 단일 오븐 또는 동등한 장치에서 추가로 발생할 수 있는 단일 작업으로 달성할 수 있다는 점을 용이하게 이해해야 한다. 표 2에서 설명된 각각의 경우에서, RFL 픽업, 즉 제2 오븐으로부터 코팅된 얀의 출현시 얀에 도포되거나 얀 내부에 도포된 코드 처리제의 양은 얀의 최종 건조 중량을 기준으로 20.45 중량% 내지 21.0 중량%이었다. 코드 처리제의 픽업 수준은 코드 처리제의 도포 및 가공, 그리고 16 시간 동안 105℃로 처리되고 가공된 얀의 노출 후 10 미터 길이의 얀의 중량 증가를 측정함으로써 본 예시 및 다른 모든 예시의 목적으로 측정하였다.
건조용 오븐으로부터 출현시, 샘플의 단일 코팅된 얀의 경도는, 코팅된 코드의 경도가 코드 처리제의 탄성 모듈러스에 관련이 있는 것으로 생각되기 때문에, 테이버(Taber) V-5 경도 테스터(Stiffness Tester)에 의해 측정하였다. 본 예시에 사용되고 본 방법에 따라 분석된 각각의 코팅된 얀의 유형의 경우에는, 10개의 측정 단위의 카운터밸런스를 사용하여 코드 경도의 상대 측정치를 생성시켰다. 결과들을 값이 얻어지는 경우에 표 2에 기재하였다.
이렇게 처리되고 가공된 코드의 수분 함량, 즉 RFL 조성물의 라텍스 부분에 의해 주로 기여되는 잔류 물은, 16 시간 동안 105℃에서 얀을 노출시킨 후 처리되고 가공된 얀의 10 미터 구간 중 중량 손실을 측정함으로써 추가로 결정하였으며, 그 결과를 추가로 하기 표 2에 기재하였다.
각각의 실시예 및 비교 실시예의 경우, 이어서 그렇게 처리된 2개의 얀을 미터 당 80회 꼬기의 속도로 METUNAT 꼬기 기기(Memmingen Co.로부터 입수 가능함)를 사용하여 인장 하에 함께 꼬았다. 상기 기기를 30% 브레이크(brake)로 설정하였고, 600 g 패키지 렛-오프(let-off) 인장을 사용하였다. 코드 구성물은 얀을 함께 꼬아 코드를 형성시키는 6K-2, 즉 2개의 6000 필라멘트 TORAYCA-T400 HB 40OD 6K 얀이었다.
명칭 CHEMOSIL 2410으로 헨켈(Henkel)로부터 입수 가능한 30% 고형분 조성물을 포함하는 오버코트를 크실렌 중의 8.2% 고형분으로 만든 후, 각각의 코드에 도포하여 코드와 주위 벨트 구성성분 부재 간의 접착을 강화시켰다. 이렇게 하기 위해서는, 꼬인 코드를 1 kg의 인장 하에 풀고, 전술한 제2 처리제를 함유한 탱크 중에 함침시킨 후, 측정된 길이가 8 미터인 오븐에 90℃에서 분 당 18 미터의 속도로 통과시켰다. 건조시킨 후, 코드는 2차로 동일한 단계들에 노출시켰다. 처리된 코드 상의 이러한 오버코트의 픽업 수준은 처리된 얀의 5 건조 중량% 미만이었다.
표 2에서 설명한 각각의 실시예 및 비교 실시예에 대하여 상기 설명한 바와 같은 2개의 벨트를 다음과 같이 제조하고 분석하였으며, 테스트시 24 시간 및 48 시간 후 개별 벨트에 대하여 얻어진 결과를 제공하였다. 표 2에서 상기 기재된 바와 같이 영구 벨트 길이 성장을 측정하기 위해서는 각각의 벨트를 도 3에 제공된 구조 설명에서 설명된 바와 같이 6가지 풀리(32, 40, 36, 38, 34 및 42)로 이루어진 리그(30) 주위에 트레이닝 처리하였다. 구동기 풀리(32) 및 풀리(40)는 각각 벨트 투스로 메싱 처리하기 위한 19개의 스프로킷 홈을 9.525 피치로 지녔다. 폴리(36)는 벨트 투스로 메싱 처리하기 위한 20개의 스프로킷 홈을 9.525 피치로 지녔다. 풀리(34, 38)는 평평하였다. 즉, 측정된 직경이 각각 50 mm인 비투스형 풀리들과 인장된 풀리(42)는 평평하고 직경이 70 mm로 측정되었다. 테스트 장치는 테스트 리그를 함유하는 체임버로 구성되었으며, 그 내부에 온도가 테스트 전반에 걸쳐 100℃로 유지되었다. 벨트를 하중 전혀 없이 시계 방향으로 리그 상에서 구동기 풀리(32)에 적용된 6200 RPM과 풀리(42)에 적용된 장착 인장 200N으로 작동시켰고, 벨트 길이 증가(즉, 벨트 성장)를 테스트시 24 시간 후, 이어서 마찬가지로 테스트시 48 시간 후 단일 벨트에 대하여 각 기간의 종점에서 벨트의 원래 길이로부터 증가한 분량에 대한 백분율로서 측정하였다. 본 발명의 개시내용 목적상 및 본 발명의 개시내용 전반에 결쳐서, 본 테스트는 "고온 벨트 성장 분석"이라고 칭한다.
비교실시예 1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
X-HNBR RFL 조성물에 첨가된 카본 블랙의 양(중량%, 습윤) 0.0 0.0 0.0 4.0 8.0 4.0
20℃에서 RFL 필름의 탄성 모듈러스(dyne/cm2) 5.7 ×107 5.7 ×107 5.7 ×107 1.0 ×108 8.2 ×108 1.0 ×108
100℃에서 RFL 필름의 탄성 모듈러스(dyne/cm2) 2.2 ×107 2.2 ×107 2.2 ×107 3.5 ×107 1.6 ×108 3.5 ×107
영역 1 평균 오븐 온도(℃) 145.8 145.8 145.8 145.8 145.8 145.8
영역 2 평균 오븐 온도(℃) 231.5 267.0 302.5 231.5 231.5 267.0
코드 수분 함량(% H2O) 7.1% 6.4% 3.3% 15.5% 12.4% 2.4%
코드 경도(평균)(10개 단위 카운터밸런스) 56.4 58.0 -- 73.6 82.4 86.0
24 시간 후 벨트 성장(%) 0.1210.093 0.0710.093 0.1040.082 0.0550.104 0.0980.087 0.0930.082
48 시간 후 벨트 성장(%) 0.1320.115 0.0710.093 0.0980.109 0.0440.082 0.1310.093 0.0870.099
동일한 코드 처리제 RFL 용액에 대하여 그러한 온도에서 노출 기간을 일정하게 유지하면서 코드 처리 공정 동안 코드의 제2 단계 건조 온도를 다양하게 하는 효과는, 표 2에 보고된 비교 실시예 1에 대한 결과와 실시예 2 및 실시예 3에 대한 결과에서 이해할 수 있다. 이들 결과에 나타난 바에 의하면, 상기 설명한 바와 같이 약 267℃의 제2 영역 오븐 온도에서, 24 시간 후 및 48 시간 후 벨트 길이는 모두 벨트의 원래 길이와 비교 측정했을 때 0.1% 미만(실시예 2)이었던 반면에, 보다 낮은 제2 영역 오븐 온도(비교 실시예 1)와 보다 높은 제2 영역 오븐 온도(실시예 3) 모두에서, 0.1% 이상의 벨트 길이 증가는 24 시간 판독치 및 48 시간 판독치 모두에 있어 하나 이상의 실제 예에서 발생한다. 따라서, 코드가 주어진 노출 기간 동안 노출되는 상승된 온도 및 코드 처리 공정 동안 RFL 조성물은 코드를 포함하는 벨트의 최종 특성들에 영향을 미친다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 최소의 영구 벨트 길이 증가가 이러한 코드를 혼입하고 있는 벨트의 경우에 발생하는 이러한 특정 조성물에 대하여 주어진 노출 기간에 최적합한 온도 범위가 존재한다는 것을 이해할 수 있다.
임의의 특정 이론에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 이러한 단계에서 이러한 노출 기간 동안 너무 낮은 노출 온도, 예를 들면 비교 실시예 1의 경우 약 230℃의 온도는 RFL의 라텍스 성분의 일부를 액체 상태로 유지시키고/시키거나, 또는 너무 낮은 라텍스 성분의 경화 정도를 초래하는데, 이것은 결국 건조된 필름 샘플에 대하여 기재된 것보다 상대적으로 보다 낮은 RFL 모듈러스를 발생시킨다. 전자의 경우는, 예를 들면 비교 실시예 1 및 실시예 2에 대하여 기재된 각각의 수분 함량 및 이들 비교 실시예 1 및 실시예 2 각각의 벨트 성장 결과에 의해 지지된다. 이러한 단계에서 그리고 이러한 노출 기간 동안 너무 높은 온도, 예를 들면 비교 실시예 3의 경우 약 300℃의 온도는 처리된 코드로부터 보다 많은 양의 물을 제거하지만, 하기 설명한 바와 같이 매우 높은 코드 경도가 초래될 정도로 많은 물을 제거하는 것으로 생각된다. 또한, 본 발명에서 과도하게 높은 온도 및/또는 노출 기간은, 건조된 필름 샘플에 대하여 기재된 것과 비교되는 처리된 코드 내부 및 주위의 RFL 조성물의 효과적인 탄성 모듈러스를, 기재된 벨트 성장 결과에 알 수 있는 바와 같이, 유사하게도 불만족스러운 수준으로 증가시키기에 충분한 RFL의 라텍스 성분의 적어도 일부의 보다 높은 경화 정도에 영향을 미칠 수도 있는 것으로 생각된다. 또한, 과도하거나 장기간의 상승된 온도에 노출시키는 것은 RFL, 특히 상대적으로 낮은 내열성을 지닌 고무 라텍스를 혼입하고 있는 RFL 조성물을 열화시킬 수 있다. 양쪽 경우, 영구 벨트 길이 증가의 허용 불가능한 수준이 발생한다.
또한, 이러한 현상은 실시예 4 및 6에 대하여 기재된 결과에서 명백하게 나타나는데, 처리된 코드가 노출되는 온도에서만 차이가 난다. 양쪽 실시예의 벨트가 매우 우수한 벨트 성장 저항성을 나타내긴 하지만, 실시예 6의 벨트는 단지 2.4%만의 잔류 수분을 함유하고 부수적으로 실시예 4에 대하여 기재된 것보다 증가된 코드 경도를 지닌 것으로 실시예 4보다 약간 더 불량한 벨트 성장 저항성을 나타내었다. 따라서, 과도하게 높은 코드 경도 및 부수적으로 낮은 잔류 수분 함량은 보다 적당한 코드 처리제의 도포성(coverage)을 저하시키거나 방해할 수 있지만, 상기 예시한 바와 같이 상대적으로 경도가 있는 코드는 실제 상대적으로 보다 낮은 경도를 나타내는 코드를 포함하는 벨트와 비교하여 현저하게 개선된 벨트 성장 저항성을 발생시키는 것으로 생각된다.
너무 낮은 모듈러스를 갖는 RFL의 경우, 벨트 성장은 탄소 섬유의 개별 필라멘트가 경험하게 되는 증가된 연마성 및 마모성에 기인한 것으로 생각되며, 상기 필라멘트는 낮은 모듈러스 RFL 물질에 의해 충분하게 보호되지 않으므로, 인장 부재의 감소된 강도를 유발한다.
너무 높은 모듈러스를 갖는 RFL의 경우, 탄소 섬유 얀의 필라멘트는 경도가 있는 RFL 코드 처리제에 의해 코팅된 후 꼬기 과정 동안 얀의 휘는 과정(buckling)의 결과로서 손상되는 것으로 생각된다. 또한, 그와 같이 지나치게 높은 모듈러스 RFL 물질의 형성된 코드 경도는 탄소 섬유 얀의 필라멘트들이 꼬인 배열로 함께 효율적으로 및/또는 충분히 충전되는 것을 방해함으로써, 벨트 복합 구조물 내에 상대적으로 많은 양의 공극 공간을 잔류케 하는 것으로 생각된다. 결과적으로, 벨트가 하중 하에 구동됨에 따라, 이러한 공극 공간은 붕괴되고, 벨트는 성장한다. 즉, 벨트는 백분율로 측정했을 때, 벨트의 원래 길이에서 증가한다. 이와 반대로, 이러한 제2 단계에서 이러한 노출 기간 및 특정 구성성분에 대한 최적 온도, 예를 들면 실시예 2의 경우 약 267℃에 노출되었을 때, 유리하게 감소된 수분 함량 및/또는 최적 RFL 탄성 모듈러스를 발생시키는 경화 정도가 달성되고, 벨트가 최소 영구 벨트 성장 결과를 나타내는 것으로 생각된다.
코드 처리제내 라텍스의 경화 정도 및/또는 잔류 수분(및 이로 인한 코드 경도)를 다양하게 하면서, RFL 조성물에 카본 블랙을 첨가하는 것은 물질의 탄성 모듈러스를 증가시키는 효과를 갖는다. 일정한 가공 온도 및 노출 기간에서 RFL 조성물에 미량의 카본 블랙을 첨가하는 효과는 표 2의 비교 실시예 1에 대하여 그리고 실시예 4 및 5에 대하여 기재된 탄성 모듈러스 및 벨트 성장 결과에서 알 수 있다. 이들 결과에 의하면, X-HNBR RFL 조성물에 카본 블랙을 첨가하지 않는 경우(비교 실시예 1), 0.1%를 초과하는 영구 벨트 성장는 테스트시 24 시간 후 및 48 시간 후에 모두 발생한다. 유사하게도, 카본 블랙 8 습윤 중량%를 X-HNBR RFL 조성물에 첨가하는 경우(실시예 5), 0.1%를 초과하는 영구 벨트 성장은 현저히 보다 높은 탄성 모듈러스 코드 처리제를 함유하는 벨트에 대한 테스트시 48 시간 후에 한가지 실제 예에서 발생한다. X-HNBR RFL 조성물에 카본 블랙 4 중량%를 첨가하는 것은 전자의 비교 실시예들 또는 실시예들(실시예 4) 사이에 조성물 탄성 모듈러스를 발생시키는 반면, 24 시간 후 0.1%를 초과하는 하나의 실제 예에서 영구 벨트 길이 증가를 나타내는 것은 테스트시 48 시간 후 0.1% 이하의 벨트 성장을 발생시킨다. 실시예 4에 대하여 기재된 벨트 성장 결과에 관하여, 하나의 실제 예에서 벨트 성장의 수준은 실제적으로 24 시간 후 취한 판독치에서 48 시간 후에 취한 판독치로 감소되었다. 일반적으로 벨트 성장이 테스트시 시간이 증가함에 따라 같이 증가하지만, 일부 실제 예에서 벨트는 어느 정도의 수축, 예를 들면 하나 이상의 탄성중합체 벨트 성분의 팽윤 현상으로 인한 수축 그리고/또는 측정 오류를 통한 수축을 나타낼 수도 있다. 따라서, RFL 코드 처리제에 카본 블랙을 첨가하는 것은 코드 처리제의 탄성 모듈러스에 영향을 미치므로, 결국 그러한 코드 처리제에 의해 처리된 코드를 포함하는 벨트의 최종 특성에도 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 또한, 최소 영구 벨트 길이 증가가 그렇게 처리된 코드를 혼입하고 있는 벨트에 대해 발생하는 경우 RFL 코드 처리제에 대한 카본 블랙의 최적 수준이 존재한다는 것을 알 수 있다.
특히, 주어진 일련의 가공 조건(즉, 상승된 온도 및 노출 기간)에 대하여, 너무 적거나 또는 너무 많은 카본 블랙이 X-HNBR RFL 조성물에 첨가되는 경우, 영구 벨트 성장의 허용 불가능한 수준이 발생하는데, 이는 양쪽 경우에 있어서 상기 설명한 바와 같이 양쪽 경우와 관련된 RFL 코드 처리제의 바람직하지 못한 탄성 모듈러스 및 부수적인 문제점들에 의해 기인한 것으로 생각된다. 이와 반대로, 최적 RFL 모듈러스가 달성되는 경우, 예를 들면 X-HNBR RFL 조성물에 적당한 양의 카본 블랙을 첨가하는 것을 통해 달성되는 경우(즉, 실시예 4의 경우 4 phr), 영구 벨트 성장의 최소 수준이 특히 48 시간 고온 벨트 성장 테스트 결과에서 기재된 바와 같이 발생한다는 것을 알 수 있다. 따라서, X-HNBR RFL 조성물로서 표 1에 설명된 특정 구성성분에 관하여, 그리고 관련 실시예에 이용된 가공 조건에 대하여, 소정의 탄성 모듈러스를 달성하기 위해 카본 블랙을 본 발명에 따라 사용하는 경우, 바람직하게는 RFL 용액의 습윤 중량 당 약 0.5% 내지 약 10%의 양, 보다 바람직하게는 습윤 중량 당 약 0.5% 내지 약 7.5%의 양, 및 가장 바람직하게는 습윤 기준 중량 당 약 2% 내지 약 5%으로 양이 그와 같이 사용된다.
탄성중합체 라텍스 유형을 비롯한 다수의 인자가 변하여 RFL 조성물의 탄성 모듈러스에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 당업자는 상기 설명한 X-HNBR RFL 조성물에 첨가하기 위한 바람직한 카본 블랙의 양에 대하여 상기 제공된 범위가 반드시 다른 조성 및/또는 다른 처리된 코드 가공 조건에 효과적이거나 충분한 것이 아님을 용이하게 인식할 수 있다. 따라서, 일반적으로 본 발명에 따라 RFL 조성물의 탄성 모듈러스를 증가시키기 위해 사용되는 경우, 카본 블랙의 양은 조성물의 약 25 습윤 중량% 이하인 것이 효과적일 수 있다. 사용시 그러한 양은 RFL 조성물의 약 1 습윤 중량% 내지 약 20 습윤 중량%인 것이 바람직하고, RFL 조성물의 약 3 습윤 중량% 내지 약 15 습윤 중량%인 것이 가장 바람직하다.
이러한 분석으로부터 도출되는 결과 및 표 2에서 상기 기재된 실시예 2, 4 및 6에 대한 결과와 일치하는 결과를 이용하면, 상기 설명한 바와 같이 코드의 경도에 악영향을 미치는 일 없이 RFL로부터 실질적인 양의 물을 제거하기에 충분한 가공 조건에 노출시킨 후, 그리고 코드 처리제를 적절하고 충분하게 건조시키기에 충분한 임의의 다른 절차(들)를 수행한 후 RFL 코드 처리제의 탄성 모듈러스는, 20℃의 온도에서, RFL 코드 처리제의 탄성 모듈러스가 바람직하게는 약 1.0 × 107 dyne/cm2(1.0 ×106 Nm-2) 내지 약 5.0 × 108 dyne/cm2 (5.0 ×107 Nm-2) 범위, 보다 바람직하게는 약 3.0 × 107 dyne/cm2(3.0 ×106 Nm-2) 내지 약 3.8 × 108 dyne/cm2(3.8 ×107 Nm-2) 범위, 훨씬 더 바람직하게는 약 3.5 × 107 dyne/cm2(3.5 ×106 Nm-2) 내지 약 3.5 × 108 dyne/cm2(3.5 ×107 Nm-2) 범위, 가장 바람직하게는 약 7.0 × 107 dyne/cm2(7.0 ×106 Nm-2) 내지 약 3.0 × 10 8 dyne/cm2(5.0 ×107 Nm-2) 범위 내에 있고, 100℃에서, RFL 코드 처리제의 탄성 모듈러스가 바람직하게는 약 5.0 × 106 dyne/cm2(5.0 ×106 Nm-2) 내지 약 4.0 × 10 8 dyne/cm2(4.0 ×107 Nm-2) 범위, 보다 바람직하게는 약 1.0 × 107 dyne/cm2(1.0 ×106 Nm -2) 내지 약 2.5 × 108 dyne/cm2(2.5 ×107 Nm-2) 범위, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.8 × 107 dyne/cm2(1.8 ×106 Nm-2) 내지 약 2.7 × 108 dyne/cm2 (2.7 ×107 Nm-2) 범위, 가장 바람직하게는 약 2.5 × 107 dyne/cm2(2.5 ×106 Nm-2) 내지 약 1.0 × 108 dyne/cm2(1.0 ×107 Nm-2) 범위 내에 있도록, 존재하는 것으로 생각된다.
상기 설명한 바와 같이, RFL 조성물의 탄성 모듈러스를 효과적으로 본 명세서에서 밝혀진 범위 내로 유도하기 위한 방법이라면 어떠한 방법이라도 본 발명의 실시에 동등하게 적절히 이용할 수 있다. 따라서, 예를 들면 RFL의 포름알데히드:레조르시놀의 중량비를 증가시키는 것은 RFL 모듈러스를 증가시키는 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, X-HNBR RFL 조성물로서 표 1에 설명된 조성물에 대한 포름알데히드:레조르시놀의 중량비 약 0.75 내지 약 2.0, 바람직하게는 약 1.0 내지 약 1.75, 가장 바람직하게는 약 1.1 내지 약 1.4는 상기 설명한 효과적인 범위 내의 탄성 모듈러스를 나타내는 건조된 조성물을 발생시키는 데 확정될 수 있다. 또한, 상기 나타난 바와 같이, RFL 용액의 탄성 모듈러스를 증가시키기 위해 RFL 용액에 블록킹된 이소시아네이트 조성물도 첨가할 수 있다. 따라서, 예를 들면 X-HNBR RFL 조성물에 관한 표 1에 설명된 구성성분에 명칭 GRILBOND IL-6으로 EMS 컴파니로부터 입수 가능한 블록킹된 이소시아네이트를 이용 가능한 50% 고형분 수준에서 첨가하여 형성되는 건조된 조성물의 탄성 모듈러스를 증가시켰다. 표 1에 설명된 조성물에 사용하기 위한 50% 고형 물질의 적당한 양은, RFL 용액에 첨가되는 블록킹된 이소시아네이트의 양이 RFL 조성물의 건조 중량을 기준으로 바람직하게는 약 4.6% 내지 약 9.3%가 되도록, 바람직하게는 탄성중합체 100 중량 당 0 내지 25 phr("0 to 25 parts per hundred weight of elastomer"), 보다 바람직하게는 약 2 phr 내지 약 15 phr, 가장 바람직하게는 약 5 phr 내지 약 10 phr일 수 있다.
또한, 건조된 형태의 RFL 조성물의 탄성 모듈러스는 RFL 용액 내의 레조르시놀/포름알데히드 수지("RF 수지")에 관련한 탄성중합체 라텍스 성분의 중량비를 조절하는 것을 통해 증가시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면 표 1에서 설명한 구성성분에 관하여, 라텍스 대 RF 수지의 중량비는 13.17이었지만, 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 보다 바람직하게는 약 7.5 내지 약 17, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 15일 수 있다. 또한, RFL 조성물의 라텍스 성분은 전부 또는 일부가 제2 탄성중합체 라텍스로 대체되거나, 또는 임의의 2종 이상의 탄성중합체 라텍스의 조합물로 대체되어 최종 건조된 RFL 탄성 모듈러스에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 특정 실시양태에 따른 효과를 나타내는 실시예들은 하기 예시 II에서 제공된다.
당업자는 RFL 코드 처리제의 탄성 모듈러스를 조정하기 위한 임의의 다수의 기법이 본 발명에 따라 그와 같이 이용될 수 있고, 또한 상기 설명한 비제한적인 기법 중 2가지 이상이 상기 설명한 효과적인 RFL 탄성 모듈러스 수준을 달성하기 위해 주어진 RFL 조성물에 조합될 수 있다는 점을 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 후술하는 예시 II에서 나타낸 바와 같이, RFL 조성물의 탄성 모듈러스를 효과적인 범위 내로 유도하는 데 효과적인 카본 블랙의 양은 RFL 용액에 사용된 탄성중합체 라텍스의 특정 유형에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 하기 예시 II에 제공된 결과에서 나타난 바와 같이, 표 1에 설명된 것과 기타 실질적으로 유사한 RFL 조성물에 사용된 카르복실화 HNBR를 비카르복실화 HNBR 탄성중합체 라텍스로 대체한 경우, 상기 설명된 절차에 따르면, 20℃ 및 100℃ 모두에서 형성된 조성물의 탄성 모듈러스는 상기 조성물의 탄성중합체 라텍스 성분으로서 카르복실화 HNBR을 사용한 조성물에 의해 나타난 것보다 더 높은 것으로 밝혀졌다.
예시 II
상기 설명한 바와 같이 탄소 섬유 인장 코드 부재를 사용하고 상기 설명한 효과적인 범위 내에 속하는 탄성 모듈러스를 나타내는 RFL 조성물을 코드 처리제로서 사용하는 투스형 동력 전달 벨트는 100℃ 고온 벨트 성장 분석 하에 48 시간 후 측정했을 때 원래 벨트 길이를 기준으로 0.1% 이하의 감소된 벨트 성장을 나타내고, 상기 설명한 효과적인 범위 외부에 속하는 탄성 모듈러스를 나타내는 RFL 조성물로 처리된 탄소 섬유 인장 코드 부재를 사용하는 그러한 벨트는 그러한 기법에 따라 측정했을 때 0.1% 이상의 벨트 성장을 나타내는 것으로 기대된다. 이를 예시하기 위해서, 하기 설명한 바와 같이 변형시키는 것을 제외하고는 실질적으로 예시 I에 대하여 상기 설명한 바와 같으면서 하기 설명한 바와 같이 변형된 표 3에 나타낸 RFL 조성물을 탄소 섬유 코드 처리제로서 혼입하고 있는 탄소 섬유 코드 인장 코드는 실질적으로 예시 I로 상기 설명한 바와 같이 투스형 동력 전달 벨트에 혼입시키기 위해 제조하였다.
RFL 조성물의 탄성 모듈러스 및/또는 샘플 벨트에 의해 나타나는 형성된 벨트 성장에 미치는 탄성중합체 라텍스 유형, 코드 인장 모듈러스 및 가공 조건의 효과를 예시하기 위해서, 카르복실화 HNBR 라텍스 대신에 또 다른 단일 탄성중합체 라텍스 유형 또는 2가지 탄성중합체 라텍스 유형의 조합물을 사용하는 것을 제외하고는 실질적으로 표 1의 X-HNBR RFL 조성물에 대하여 상기 설명한 바와 같이 제조되는 추가의 RFL 조성물을 제조하였다. 각각의 실제 예에서, 포름알데히드:레조르시놀의 중량비 1.274 및 라텍스:레조르시놀-포름알데히드 수지의 중량비 13.17은 RFL 조성물에 대하여 확정되었다.
명칭 ZETPOL A로 니폰 제온(Nippon Zeon)으로부터 입수 가능한 비카르복실화 HNBR 라텍스 285.86 중량부를 한 RFL 조성물(이후 본 발명의 개시내용에서는 "HNBR RFL 조성물"이라고 칭함)에 대체시켰는데, 상기 조성물은 표 1의 RFL 조성물에 대하여 나타낸 바와 같이 탈이온수를 88 중량부 대신 단지 52 중량부만을 더 포함하였다. 이러한 특정 실시예에서는 단지 탈이온수 52 중량%만을 사용하였지만, 일부 환경에서는, 최종 RFL 용액 조성물에 대하여 습윤 기준 중량%의 용어로 표현되는 고형분 수준이 일반적으로 약 25 내지 약 35, 보다 바람직하게는 약 27 내지 약 35, 가장 바람직하게는 약 30 내지 33이 되도록, 예를 들면 용액 안정성 및 저장 수명을 개선시키기 위해 추가의 물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
다음 실시예의 경우, 제1 조합물(이후 본 발명의 개시내용 내에서는 "X-HNBR VP/SBR RFL 조성물")은 표 1에 설명된 RFL 제제에 사용된 40% 고형분 카르복실화 HNBR 라텍스 143 중량부와 명칭 GENTAC FS118로 옴노바 솔루션스(Omnova Solutions)로부터 입수 가능한 41% 고형분 VP/SBR 라텍스 140 부의 조합물을 RFL 조성물의 탄성중합체 라텍스 부분으로서 사용하였다.
다음 실시예의 경우, 제2 조합물(이후 본 발명의 개시내용 내에서는 "X-HNBR/EPDM RFL 조성물")은 표 1에 설명된 RFL 조성물에 사용된 40% 고형분 카르복실화 HNBR 라텍스 142.93 중량부와 명칭 CHEMLOK E0872(현재 EP872)로 더 로드 코포레이션(The Lord Corporation)으로부터 입수 가능한 50% 고형분 EPDM 라텍스 115.20 부의 조합물을 RFL 조성물의 탄성중합체 라텍스 부분으로서 사용하였고, 표 1에 나타낸 바와 같이 탈이온수를 88 중량부 대신 52 중량부로 사용하였다.
다음 실시예의 경우, 제3 조합물(이후 본 발명의 개시내용 내에서는 "EPDM RFL 조성물")은 명칭 CHEMLOK E0872로 더 로드 코포레이션으로부터 입수 가능한 50% 고형분 EPDM 라텍스 180 중량부를 RFL 조성물의 탄성중합체 라텍스 부분으로서 사용하였고, 표 1에 나타낸 바와 같이 탈이온수를 88 중량부 대신 182 중량부로 사용하였으며, 또한 단지 수성 암모니아 1 중량부, 레조르시놀 포름알데히드 수지 8 중량부 및 포름알데히드 2.5 중량부를 사용하였다. 구성성분들 각각의 양에서의 그러한 차이는 다른 예시적인 RFL 조성물에 비하여 보다 높은 고형분 함량 및 그 조성물의 형성되는 보다 큰 불안정성에 기인하였다. 그러나, 조성물은 표 1에 설명된 RFL 조성물에 관하여 제공된 설명에 따라 실질적으로 제조하였다.
상기 설명한 구성성분들 이외에도, 각각의 기재된 실제 예에서 코드 처리제로서 사용하기 위한 표 3에 요약된 특정 예시에 사용된 각각의 조성물은 또한 45% 고형분 HEVEAMUL M-111b 왁스 분산액(Heveatex) 4.3 습윤 중량%(18 중량부)와 41% 우레아 수용액 6.50 습윤 중량%(27.2 중량부)를 임의의 구성성분들로서 포함하였다. 항산화제의 사용이 표 3에 지시되어 있는 경우, 명칭 AQUANOX 29(Goodyear Chemical Co.)로 입수 가능한 항산화제 3.2 습윤 중량%(8.4 중량부)를 사용하였다. 카본 블랙의 사용이 지시되어 있는 경우, 예시 I 하에 상기 설명된 카본 블랙의 동일한 유형 및 상대적 비율을 사용하였다. VP/SBR을 포함하는 조성물의 경우, 사용된 VP/SBR은 명칭 VP 106S로 굿이어 케미칼(Goodyear Chemical)로부터 입수 가능한 41% 고형분 유형이었다.
하기 표 3에 기재된 벨트 성장 테이터를 제공하는 각각의 조성물은, 하기 명시된 바와 같이 그리고 하기 명시된 정도로 수행한 것을 제외하고는, 예시 I에 대하여 상기 제공된 설명에 따라 탄소 섬유 얀에 도포하였다. 그러나, 이들 조성물은 관찰된 벨트 성장의 정도에 미치는 RFL 조성물 탄성 모듈러스의 영향을 예시하기 위해서 표 3에 나타낸 바와 같이 카본 블랙 또는 항산화제 수준 또는 공정 온도 또는 노출 기간을 다양하게 함으로써 변형시켰다.
예시 I에서 상기 사용된 특정 탄소 섬유 유형(이후 본 발명의 개시내용 내에서는 "T400"이라고 칭함) 이외에도, 명칭 TORAYCA-T700 GC 12K 41E로 토레이로부터 입수 가능하고, 인장 모듈러스 230 GPa, 단위 길이 당 질량 800 tex 및 필라멘트 계수 12000를 갖는 제2 탄소 섬유 유형(이후 본 발명의 개시내용 내에서는 "T700"이라고 칭함)을 하기 표에 나타낸 바와 같이 사용하였다.
각각의 경우에서, T400 얀 또는 T700 얀은 각각의 RFL 조성물을 함유하는 함침 또는 침지 탱크로부터 출현시 측정된 직경이 1.1 mm인 다이를 통과시킨 후, 표 5에서 나타낸 온도를 지니고 측정된 길이가 3 미터인 제1 건조용 오븐에 분 당 5 미터의 속도로 통과시키고, 이어서 상기 나타낸 온도를 지니고 측정된 길이가 5 미터인 제2 경화용 오븐에 1 분 당 30 미터의 속도로 통과시켰다. T400 얀은 예시 I 하에 상기 설명한 바와 같이 더 가공하였지만, T700 얀은 약 50 kg의 인장 하에 미터 당 80 회전의 속도로 쌍이 아닌 단일로 꼬았으며, 형성된 코드는 예시 I에서 설명한 바와 같이 오버코트로서 CHEMOSIL 2410로 처리하였다. EPDM RFL 조성물의 실시예 11 및 12의 경우, 1 미터 당 60 회전의 꼬기를 사용하였다. 또한, RFL 코드 처리제 함유 침지 탱크를 통해 함침시키기 위해 T700 코드에 대해서는 인장 100 g을 유지하였다.
탄성 모듈러스를 측정하기 위해서, 표 3에 설명된 벨트 견본에 대한 RFL 조성물인 코드 처리제에 사용된 바와 같은 왁스 분산액, 항산화제 또는 우레아 중 어느 것도 탄성 모듈러스 측정값이 얻어지는 RFL 조성물 테스트 샘플에 사용하지 않았고, 그 결과를 표 3에 기재하였다. 마찬가지로, 이것은 코드 처리제의 가공 조건과 관련하여 예시 I 하에 설명된 바를 제외하고는, 다양한 형태의 조성물들의 각자 탄성 모듈러스에 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 테스트 샘플은 온도 범위 하에 각각의 실제 예에서의 탄성 모듈러스를 측정하기 위해 예시 I에서 상기 설명한 절차에 따라 제조하고, 상기 설명한 바와 같이 절차에 따라 탄성 모듈러스를 측정하였으며, 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
단일 코팅된 얀의 경도는 마찬가지로 하기 설명된 다수의 비교 실시예 및 실시예에 대하여 RFL 침지 탱크 및 가공 오븐으로부터 얀의 출현시 확인하였고, 결과를 얻어지는 경우 하기 표에 기재하였다. 그러나, T700 코드를 사용하는 실시예 및 비교 실시예의 경우, T400 코드에 비해 T700 코드의 보다 큰 질량은 유의적인 상대 값을 얻기 위해 보다 더 큰 카운터밸런스의 사용이 필수적이기 때문에, 500 측정 단위를 지닌 Taber V-5 경도 테스터 카운터밸런스를 사용하였다. 가공된 코드 견본의 수분 함량 및 코드 처리제의 픽업 수준은 각각의 경우에 예시 I에 대하여 상기 설명한 절차에 따라 측정하였다.
벨트 성장 결과는, 결과를 테스트시 48 시간 후 대신에 테스트시 100 시간 후에 얻었다는 점을 제외하고는, 예시 I에 관하여 상기 설명한 절차에 따라 얻었다. 이 측정은 48 시간 값보다 더 가혹한 것으로 생각된다. 일반적으로, 적합한 조건, 예를 들면 테스트시 100 시간 동안 본 명세서에 설명되어 있는 처리된 코드를 건조시키는 조건을 사용하더라도 벨트 성장 속도는 일정한 것으로 밝혀졌다. 이와 반대로, 부적합하게 가공된 코드, 예를 들면 불충분하게 그리고/또는 불균일하게 건조된 코드 또는 불충분한 RFL 픽업을 갖는 코드의 경우, 벨트 성장은 일반적으로 안정화되지 못하고, 계속해서 증가한다. 또한, 상기 지적한 매우 드문 환경 하에서 수행한 것을 제외하고는, 테스트시 100 시간 후에 0.1% 미만의 성장을 나타내는 벨트는 테스트시 단지 48 시간 후에 0.1% 미만의 성장을 나타내는 벨트와 동일한 것으로 나타났다.
실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12
탄소 섬유 유형 T400 T700 T700 T700 T700 T700
RFL 코드 처리제 HNBR RFL HNBR RFL HNBR/VPSBR RFL HNBR/EPDMRFL EPMD RFL EPDM RFL
첨가된 카본 블랙(phr) 0.0 0.0 4.0 0.0 0.0 0.0
첨가된 항산화제(phr) 0.0 0.0 2.0 0.0 0.0 0.0
20℃, 탄성 모듈러스(dyne/cm2) 3.9 ×108 3.9 ×108 2.0 ×108* 2.3 ×108 3.8 ×107 3.8 ×107
100℃, 탄성 모듈러스(dyne/cm2) 2.3 ×108 2.3 ×108 7.6 ×107* 6.9 ×107 1.95 ×107 1.95 ×107
영역 1 평균 오븐온도(℃) 및노출 기간(들) 145.8℃및4.5 초 145.8℃및6.0 초 145.8℃및6.0 초 145.8℃및6.0 초 145.8℃및6.0 초 120℃및12.0 초
영역 2 평균 오븐온도(℃) 및노출 기간(들) 267.0℃및4.5 초 249.3℃및6.0 초 249.3℃및6.0 초 249.3℃및6.0 초 286.5℃및6.0 초 225℃및12.0 초
코드 21.0 16.5 17.2 16.9 12.7 11.8
처리제 픽업 수준(건조 중량%)
코드 잔류 수분 함량(%) 6.0 25.3 16.9 8.3 17.7 ---
코드 경도 74.2 16.8 13.1 --- 6.3 9.8
100 시간에서의벨트 경도 0.082 0.082 0.057 0.082 0.055 0.037
*카본 블랙 및 항산화제 첨가하기 전에 조성물로부터 얻은 HNBR/VPSBR RFL 조성물에 대하 여 기재된 탄성 모듈러스 값. 카본 블랙 및 항산화제를 사용하거나 사용하지 않은 X-HNBR RFL에 대하여 표 2에 제공된 데이터에서 제시되어 있는 바와 같이, 표 3에 기재된 값보다 더 높을 것으로 기대된 RFL 코드 처리제에 대한 실제적인 탄성 모듈러스.
X-HNBR RFL 조성물에 대하여 표 2에 기재된 탄성 모듈러스 결과와 비교했을 때, HNBR RFL 조성물에 대하여 표 3에 기재된 결과는 기타 실질적으로 유사한 조성물 중에서 카르복실화 HNBR을 비카르복실화 HNBR로 대체한 것이 형성된 RFL 조성물의 탄성 모둘러스를 현저히 증가시키는 효과를 갖는다는 점을 나타낸다. 그러나, 주목할만 하게도, 이러한 증가된 탄성 모듈러스는 달리, 예를 들면 표 2의 실시예 2와 비교하여 벨트 성장에 대한 증가된 경향을 발생시킬 것으로 기대되긴 하지만, 상대적으로 보다 높은 탄성 모듈러스 코드 처리제를 함유하고 있는 실시예 7은 유사하게 낮은 벨트 성장을 나타내었다. 본 발명에서, 이것은 실시예 2의 경우에 얻어진 약간 더 높은 상응하는 값과 비교하여 실시예 7에 대하여 기재된 바와 같이 낮은 잔류 수분 및 부수적으로 보다 높은 코드 경도에 기인한 것으로 생각된다. 따라서, RFL 조성물에 대하여 기재된 탄성 모듈러스 값이 벨트 성장에 대한 저항성을 측정하는 데 하나의 요인이긴 하지만, 가공된 코드의 수분 함량 및 관련된 코드 경도는 그러한 측정과 관련하여 유사하고, 동시에 특정 정도로 수분을 감소시키는 것(및 이로 인하여 경도를 증가시키는 것)은 감소된 영구 벨트 성장을 발생시키는 것으로 생각된다. 실시예 8는 실시예 7에 대하여 사용된 바와 같이 동일한 HNBR RFL 조성물의 사용을 예시하고 있지만, 상대적으로 보다 질량이 더 나가고 보다 복잡한 T700 코드에 도포되므로 변형된 코드 가공 파라미터, 즉 약간 더 낮은 가공 온도 및 약간 더 긴 노출 기간을 포함한다. 마찬가지로, 이렇게 상대적으로 보다 높은 모듈러스 RFL 조성물의 경우에도 테스트시 100 시간 후 매우 우수한 벨트 성장 결과가 얻어진다. 주목할만 하게도, 매우 우수한 벨트 성장 값은 상대적으로 높은 수분 함량인 것으로 나타나는 것임에도 불구하고 얻어진다. 이렇게 보다 질량이 더 나가는 코드 구조물은 보다 질량이 덜 나가는 T400 코드와 비교하여 벨트 성장 저항성에 악영향을 미치는 일 없이 보다 큰 잔류 수분 함량을 수용할 수 있을 것으로 생각된다.
X-HNBR VP/SBR RFL 조성물 모두에 대하여 기재된 탄성 모듈러스 결과를 표 2에서 X-HNBR RFL 조성물에 대하여 얻은 결과와 비교했을 때, 기타 실질적으로 유사한 조성물 중에서 카르복실화 HNBR 라텍스 50 중량%를 VP/SBR 라텍스로 대체하는 것은 형성된 조성물의 탄성 모듈러스를 증가시키는 효과를 갖지만, X-HNBR RFL의 전부를 HNBR로 대체시킨 것에 의해 나타난 정도까지 증가시키는 효과를 갖는 않는다. 그러나, 마찬가지로, 예를 들면 표 2에서 상기 실시예 2에 대하여 기재된 것과 관련한 코드 처리제의 보다 높은 탄성 모듈러스에도 불구하고, 실시예 10에 대한 샘플 벨트는 테스트시 100 시간 후 벨트 성장에 대한 매우 우수한 저항성을 나타내었다. 마찬가지로, 이것은 본 실시예에 대하여 기재된 상대적으로 낮은 잔류 수분 함량 및 부수적으로 보다 높은 코드 경도 값에 기인할 수 있는 것으로 생각된다.
따라서, 코드 얀 및/또는 이것의 필라멘트에 RFL 조성물을 도포하는 것과 관련하여, 가능한 다량의 물을 제거하는 것은 장기간 사용함에 따라 성장하는 벨트 경향을 감소시키는 것과 관련하여 유리한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 일반적으로 처리된 코드 가공 단계의 종결시 잔류 수분 함량은 본 명세서에 사용되고 상기 설명된 절차에 따라 측정했을 때 약 50 중량% 미만인 것이 바람직하다. 본 발명의 추가 실시양태에서 잔류 수분 함량은 약 30 중량% 미만이고, 또 다른 실시양태에서 잔류 수분 함량은 약 1 중량% 내지 약 25 중량% 범위 내에 존재한다.
표 2에서 X-HNBR RFL 조성물에 대하여 얻은 결과와 비교했을 때, X-HNBR/EPDM RFL 조성물에 대하여 표 3에 기재된 결과는, 표 1에 설명된 X-HNBR RFL 조성물에 사용된 카르복실화 HNBR 라텍스 50 중량%를 EPDM 라텍스로 대체하는 것이 유사하게도 형성된 조성물의 탄성 모듈러스를 증가시키는 효과를 갖지만, 마찬가지로 X-HNBR 전부를 HNBR로 대체하는 것에 의해 나타난 정도까지 증가시키는 효과를 갖는 않는다. 마찬가지로, 매우 우수한 벨트 성장 값이 이들 EPDM계 실시예 11 및 12에서 얻어진다. 가장 주목할만 하게도, 보다 낮은 코드 처리 온도 및 보다 긴 노출 기간을 함유하는 실시예 12의 경우는 특히 지금까지 관찰된 것 중 가장 낮은 벨트 성장 값을 나타낸다. 이것은 코드 처리 공정에서 RFL 조성물로부터 물의 상대적으로 점진적인 제거가 벨트 성장 저항성을 더욱 더 개선시킬 수 있다는 점을 시사한다.
상기 예시 I에서 제공된 구체적인 실시예들이 단일 탄소 섬유 유형을 사용하긴 하지만, 본 발명의 영역 내에 속하는 것이라면 어떠한 다른 탄소 섬유 유형이라도 동등하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 예시에 포함된 것으로 토레이로부터 입수 가능한 T700 탄소 섬유 유형도 마찬가지로 본 발명에 따라 양성 결과를 제공하였다. 당업자는 이러한 특정 재료가 전술한 예시에서 사용된 섬유보다 더 큰 필라멘트 계수를 지니고 단지 단일 얀만이 그러한 유형을 사용하는 벨트에 대한 인장 코드를 형성시키는 데 유리하게 사용되기 때문에, 그리고 얀 그 자체가 그러한 예시들에 사용된 것보다 더 크기 때문에, 얀 처리 공정 단계 동안 코드 처리제의 탱크로부터 출현시 함침된 얀의 최적 노출 온도는 그러한 코드를 혼입하고 있는 벨트에 대한 최소 벨트 성장을 달성하기 위해 T400 얀에 대하여 상기 설명된 것과 상이하기 쉽다는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 그러한 변형은 해당 기술 분야의 당업자 숙련 기술 내에서 용이하게 이루어지고, 본 발명의 영역 내에 속하며, 예를 들면 상기 표 3에서 T700 코드를 사용하는 테스트 견본에 대한 제2 영역 오븐 온도에서 고려된다.
예시 III
일정한 RFL 경화된 탄성 모듈러스를 지닌 영구 벨트 길이 변화에 미치는 인장 코드 모듈러스의 효과를 추가로 예시하기 위해서, 표 1 및 2에 관련하여 예시 I 하에 상기 설명한 바와 같이 4개의 투스형 벨트를 제조하였다. 각각의 경우, HNBR 벨트 본체 부분을 사용하였고, 표 1의 실시예 4에 대한 설명에 따른 RFL 코드 처리제를 예시 I 하에 상기 설명한 코드 처리 단계에 따라 모든 벨트에 대한 코드 처리제로서 사용하였다. CHEMOSIL 2410(Henkel)의 오버코트를 상기 설명한 바와 같이 유사하게 사용하였다.
벨트 1이라고 불리우는 2개의 벨트는 T400 얀으로 제조되고 인장 모듈러스 250 GPa, 단위 길이 당 질량 396 tex 및 필라멘트 계수 12,000를 지닌 6K-2 코드를 인장 부재로서 포함하였고, 비교 벨트 2라고 불리는 2개의 벨트는 명칭 TORAYM 40B 6K 50B로 토레이로부터 입수 가능한 탄소 섬유로 제조되고 인장 모듈러스 392 GPa, 단위 길이 당 질량 364 tex 및 필라멘트 계수 12,000를 지닌 6K-2 코드를 인장 부재로서 포함하였다. 양쪽 실제 예에서 코드에 대한 얀은 표 2 및 3의 실시예 및 비교 실시예에 관련하여 상기 설명한 바와 같이 동일한 방식으로 꼬았다.
벨트 길이 증가를 측정하기 위해서, 벨트 1 및 비교 벨트 2는 모두 상기 설명한 동일한 벨트 길이 변화 테스트, 즉 장기간의 테스트 시간을 제외하고는 100℃에서 수행된 고온 벨트 성장 분석을 수행하였다. 테스트시 100 시간 후, 벨트 1이라고 불리우는 2개의 벨트는 모두 0.15% 미만의 벨트 성장을 나타내었고, 반면에 비교 벨트 2라고 불리우는 2개의 벨트는 모두 그것의 원래 길이로부터 0.175% 이상 증가를 나타내었다. 주목할만 하게도, 벨트 1이라고 불리우는 2개의 벨트에 의해 나타난 벨트 성장의 수준은 테스트시 100 시간 후 성능과 비교하여 200 시간 지점에서 감소되었고, 반면에 비교 벨트 2라고 불리우는 벨트는 200 시간 지점에서 0.2% 이상의 벨트 성장을 나타내었다. 심지어는 테스트시 300 시간 후에도, 벨트 1이라고 불리우는 벨트는 모두 0.15% 이상의 벨트 성장을 나타내지 않았다. 따라서, 그러한 인장 코드를 함유하는 투스형 벨트에 의해 나타낸 벨트 성장의 정도에 미치는 인장 코드 모듈러스의 효과가 나타났다.
본 발명의 하나 이상의 실시양태에 따라 구성된 동력 전달 벨트에 의해 나타난 벨트 성장 저항성의 현저한 개선 이외에도, 탄소 섬유로 제조되고 본 명세서에 제공된 바와 같이 건조된 탄성 모듈러스를 지닌 코드 처리제를 갖는 인장 코드를 포함하는 그러한 벨트는 또한 높은 하중 용량 및 굴곡 피로 저항성 및 인장 보유 강도를 비롯한 전반적으로 매우 우수한 성능 특성들을 추가로 나타내지만, 이들 특성에 제한되지 않으며, 이들 대부분 특성들은 높은 하중 용도에 사용하고자 하는 투스형 벨트에 통상적으로 사용된 강화 재료, 예를 들면 아라미드 및 유리 섬유의 성능을 초과하다.
예를 들면, 본 발명의 실시양태에 따라 그리고 추가로 도 1에 대하여 본 명세서에 제공된 설명에 따라 구성되는 탄소 섬유 강화된 투스형 동력 전달 벨트는 엔진 운전 테스트시 500 시간 이상을 나타내는 것으로 밝혀졌는데, 여기서 테스트시 벨트 하중은 효과적인 인장 2500N 하에 4000 rpm로 작동할 경우 벨트 폭 1 mm에 대하여 투스 당 8N보다 약간 더 컸다. 이것은 또 다른 재료, 즉 유리로 제조되었다는 점을 제외하고는 동일한 직경의 인장 코드를 포함하는 비교가능한 벨트에 의해 나타난 장애에 비하여 3배 이상의 수명이었다. 또한, 본 발명의 실시양태에 따른 그러한 탄소 섬유 강화된 투스형 벨트는 상기 설명한 고온 벨트 성장 분석시 800 시간 후 그러한 유리 강화된 벨트와 비교하여 66% 이상 보유된 인장 강도, 거의 40% 이상의 보유된 인장 강도를 나타내었다.
본 발명을 예시 목적으로 상세히 설명했지만, 당업자라면 그러한 상세한 설명은 단지 그러한 예시 목적으로 이루어진 것이고, 변형예가 단 특허청구범위에 의해 제한될 수 있다는 점을 제외하고는 본 발명의 기술 또는 범주로부터 벗어나는 일 없이 본 명세서에서 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 본 명세서에 개시된 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되어 있지 않은 임의의 요소의 부재 하에서도 적절히 실시할 수 있다.

Claims (12)

  1. 경화된 탄성중합체 조성물을 포함하는 벨트 본체(12); 이 벨트 본체 내에 매립되어 있고 약 50 GPa 내지 약 350 GPa 범위 내의 인장 모듈러스를 지닌 탄소 섬유를 포함한 얀을 포함하고 있는 나선형으로 와선화된 코드의 인장 부재(18); 상기 탄소 섬유의 적어도 일부를 코팅하는 탄성중합체 라텍스를 포함하고 있는 코드 처리제 조성물을 포함하고, 벨트 길이를 지니는 벨트(10)로서,
    (a) 상기 코드 처리제 조성물은 레조르시놀-포름알데히드 반응 생성물을 더 포함하고,
    (b) 상기 코드 처리제 조성물은 약 1.0 × 106 Nm-2 내지 약 5.0 × 107 Nm-2 범위 내의 20℃에서의 탄성 모듈러스와 약 5.0 × 105 Nm-2 내지 약 4.0 × 107 Nm-2 범위 내의 100℃에서의 탄성 모듈러스 중 적어도 하나를 지닌 것
    을 특징으로 하는 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 48 시간 100℃ 고온 벨트 성장 분석 결과에서 입증된 0.1% 이하의 영구 벨트 성장을 나타내는 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코드는 약 150 GPa 내지 약 275 GPa 범위 내의 인장 모듈러스를 지닌 것인 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코드 처리제 조성물은 20℃에서 약 3.0 × 106 Nm-2 내지 약 3.8 × 107 Nm-2 범위 내의 탄성 모듈러스와 100℃에서 약 1.0 × 106 Nm-2 내지 약 2.5 × 107 Nm-2 범위 내의 탄성 모듈러스 중 적어도 하나를 지닌 것인 벨트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코드 처리제 조성물은 20℃에서 약 7.0 × 106 Nm-2 내지 약 3.0 × 107 Nm-2 범위 내의 탄성 모듈러스와 100℃에서 약 2.5 × 106 Nm-2 내지 약 1.0 × 107 Nm-2 범위 내의 탄성 모듈러스를 지닌 것인 벨트.
  6. 제1항에 있어서, 벨트 길이를 따라 정렬되고 일정 피치로 서로 이격된 벨트 투스를 더 포함하는 벨트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코드 처리제 조성물의 탄성중합체 라텍스는
    (a) 수소화된 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스,
    (b) 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스,
    (c) 카르복실화 수소화된 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스,
    (d) 카르복실화 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스,
    (e) 비닐 피리딘/스티렌 부타디엔 고무 라텍스,
    (f) 카르복실화 비닐 피리딘/스티렌 부타디엔 고무 라텍스,
    (g) 스티렌 부타디엔 고무 라텍스,
    (h) 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 라텍스,
    (i) 에틸렌 알파 올레핀 고무 라텍스, 및
    (j) 전술한 것들 중 임의의 2 이상으로 된 조합물
    중에서 선택된 것인 벨트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 섬유 얀은 약 1000 내지 약 24000 범위 내의 필라멘트 계수를 지니고, 상기 코드는 약 5000 내지 약 24000 범위 내의 필라멘트 계수를 지닌 것인 벨트.
  9. 경화된 탄성중합체 조성물로 된 벨트 본체; 이 본체로 형성되고 일정 피치로 이격된 벨트 투스; 벨트 본체 내에 매립된 하나 이상의 탄소 섬유 얀을 포함하는 나선형으로 와선화된 코드의 인장 부재; 상기 탄소 섬유의 적어도 일부를 코팅하는 탄성중합체 라텍스를 포함한 코드 처리제 조성물을 포함하고, 개선된 벨트 성장 저항성을 지닌 투스형 벨트의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 코드 처리제 조성물을 코드에 도포하여 처리된 코드를 형성시키는 단계,
    (b) 상기 처리된 코드를 미경화된 탄성중합체 조성물 내에 혼입시켜 조립체를 형성시키는 단계, 및
    (c) 상기 조립체를 경화시키는 단계
    를 포함하는 투스형 벨트의 제조 방법에 있어서,
    (d) 상기 코드 처리제 조성물 내에 레조르시놀-포름알데히드 반응 생성물을 혼입시키는 단계, 및
    (e) 약 1.0 × 106 Nm-2 내지 약 5.0 × 107 Nm-2 범위 내에 있는 온도 20℃에서의 탄성 모듈러스와 약 5.0 × 105 Nm-2 내지 약 4.0 × 107 Nm-2 범위 내에 있는 온도 100℃에서의 탄성 모듈러스 중 적어도 하나를 상기 코드 처리제 조성물의 탄성 모듈러스로서 선택하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 코드 처리제 조성물의 상기 탄성 모듈러스의 선택은
    (a) 상기 코드 처리제 조성물의 라텍스 부분의 경화 정도를 선택하는 단계,
    (b) 상기 코드 처리제 조성물에 상기 조성물의 약 25 습윤 중량% 이하의 카본 블랙을 첨가하는 단계,
    (c) 상기 코드 처리제 조성물 내의 포름알데히드 대 레조르시놀의 중량비를 조절하는 단계,
    (d) 상기 코드 처리제 조성물에 상기 조성물의 미량%(습윤 중량 기준)의 블록킹된 이소시아네이트를 첨가하는 단계,
    (e) 상기 코드 처리제 조성물의 탄성중합체 라텍스를 선택하는 단계,
    (f) 상기 코드 처리제 조성물에 탄성 모듈러스 증가 항산화제를 첨가하는 단계, 및
    (g) 코드 처리제 조성물 내의 레조르시놀/포름알데히드 수지 대 탄성중합체 라텍스의 중량비를 조절하는 단계
    중 하나 이상을 통해 달성하는 것인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 처리된 코드의 중량을 기준으로 하여 약 1 중량% 내지 약 25 중량% 범위 내의 수준으로 상기 코드 처리제의 수분 함량을 유도하기에 충분한 조건에 상기 처리된 코드를 노출시켜 가공된 처리 코드를 형성시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 탄소 섬유 상의 코드 처리제의 픽업 수준이 최종 건조 직물 중량을 기준으로 하여 약 5.5 중량% 내지 약 30 중량% 범위 내가 되도록 상기 탄소 섬유에 상기 코드 처리제를 도포하는 것인 방법.
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