KR100803786B1

KR100803786B1 - 톱니벨트

Info

Publication number: KR100803786B1
Application number: KR1020010027834A
Authority: KR
Inventors: 디메코마르코; 시폴로네프랑코; 카르라노아투로; 발도비노카르로; 페나자마리오; 디기아코모토마소
Original assignee: 데이코 유럽 에스.알.엘. 콘 유니코 소시오
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2008-02-15
Also published as: ITTO20000468A0; EP1157813B1; CA2348224A1; ITTO20000468A1; BR0102792A; US20020015825A1; DE60100139T2; EP1157813A1; ES2194810T3; AR028617A1; BR0102792B1; US6739997B2; ATE235367T1; DE60100139D1; KR20010107612A; IT1320359B1; JP4703035B2; JP2002039276A

Abstract

톱니벨트(1)는 다수의 세로방향의 섬유상 내성 인서어트(3)가 매립되어 있는 탄성중합체 재질로 된 본체(2), 및 코팅직물(5)로 코팅된 톱니(4)로 구성되어 있고, 코팅직물(5) 상부에는 톱니벨트의 내마모성을 증가시키고, 중합체 재질이 첨가된 플루오르계 가소성 중합체를 포함하며 톱니벨트의 내마모성을 증가시키는 내성층(8)이 부착되어 있으며, 상기 내성층에는 가소성 중합체가 탄성중합체 재질 보다 다량 존재한다. 상기 가소성 중합체는 폴리테트라플루오르에틸렌이 바람직하고, 탄성중합체 재질은 HNBR을 함유한다. 내성층(8)은 두께가 0.01∼1.5mm이고, 코팅직물(5)과 내성층(8) 사이에 접착제(9)가 도포되어 있다.

톱니벨트, 인서어트, 코팅직물

Description

톱니벨트{Toothed Belt}

도 1은 본 발명에 따른 톱니벨트의 단면 사시도,

도 2는 작동 중 직물의 마모를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 톱니벨트와 종래 기술에 따른 톱니벨트의 시간별 2pld (pitch-line distance)의 변화를 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 톱니벨트를 전자현미경으로 본 단면도.

본 발명은 톱니벨트용 직물의 코팅층에 관한 것이다.

종래의 톱니벨트는 다수의 세로방향의 섬유상 내성 인서어트(inserts: 이하, 코오드(cords)라 한다.)가 매립되어 있는 본체와, 코팅직물로 코팅된 다수의 톱니로 구성되어 있다.

벨트의 각 성분은 기계적 저항성면에서 벨트성능을 증가시킴으로써 벨트파손의 위험을 줄이고 특정의 전달력을 증가시킨다.

벨트의 코팅직물은 마모에 대한 저항력을 증가시켜, 벨트와 상호작용하는 풀리의 홈의 측면과 벨트톱니의 측면과의 마찰로 인한 마모로부터 벨트의 작동면을 보호한다.

또한 코팅직물은 작동면의 마찰율을 감소시키고, 톱니의 변형을 줄여 그로 인한 파손을 방지한다.

코팅직물은 단일층으로 할 수 있으며, 또한 강도를 보다 강화하기 위해 복수 층으로도 할 수 있다.

통상적으로 직물에는 본체와 직물 자체간의 부착력을 증가시키기 위해, 예를 들어 레조르시놀-포름알데히드 라텍스(RFL)와 같은 접착제를 도포한다.

종래에 코팅직물의 구조를 변화시키거나 직물에 다른 처리를 하여 구동벨트의 내마모성을 증가시키는 여러 방법들이 알려져 있다. 예를 들어, 할로겐화 중합체로 처리한 톱니벨트용 직물을 처리하는 방법이 알려져 있다.

그러나 상기의 처리방식은, 톱니벨트의 코팅직물이 사용중에 어떤 경우든 작동면을 이루기 때문에 내마모성을 현저하게 증가시키지는 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 내마모성이 확실히 개선된 톱니벨트 및 어떤 종류의 톱니벨트에도 적용할 수 있으며 용이하게 실행할 수 있는 제작공정을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 톱니벨트는 본체와 다수의 톱니로 구성되며, 상기 톱니는 직물으로 코팅되어 있고, 상기 톱니벨트는 상기 직물을 외부코팅한 내성층을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 내성층은 플루오르화 가소성중합체(plastomer), 탄성중합체 재질(elastomer material) 및 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상 기 내성층에는 상기 플루오르화 가소성 중합체가 상기 탄성중합체 재질보다 다량 존재한다.

또한 본 발명은 상기 직물과는 다른 상기 내성층을 형성하는 단계를 포함하는 톱니벨트의 제조공정을 제공한다.

이하에, 본 발명을 보다 명확히 이해하기 위해 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도면 1에서, 참조번호 1은 톱니벨트 전체를 나타낸다. 벨트(1)는 탄성중합체 재질로 된 본체(2)를 포함하며, 다수의 세로방향의 섬유상 내성 인서어트가 매립되어 있다.

본체(2)는 벨트(1)의 세로방향으로 연장되는 씨실과 벨트(1)의 가로방향으로 연장되는 날실을 갖는 코팅직물(5)로 코팅된 톱니(4)를 갖는다.

본체(2)는 직물로 충전가능하고, 주요 탄성중합체로서, 바람직하게는 아크릴로니트릴/부타디엔, 수소화 아크릴로니트릴/부타디엔, 클로로술포네이트 폴리에틸렌, EPDM 및 클로로프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 탄성중합체를 포함하는 탄성중합체 재질의 혼합물을 포함한다.

보다 바람직하게는 주요 탄성중합체로서 수소화 아크릴로니트릴/부타디엔을 들 수 있다.

탄성중합체 재질의 혼합물은 주요 탄성중합체 이외에도, 다른 탄성중합체 및 공지의 첨가제, 예를 들어 강화제, 충전재, 안료, 스테아르산, 촉진제, 경화제, 산 화방지제, 활성제, 개시제, 가소제, 밀랍, 선경화억제제(pre-vulcanizing inhibitors) 등도 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전재 카아본블랙 또는 화이트 충전재를 사용하는 경우, 그 첨가량은 일반적으로 5∼200phr, 바람직하게는 약 70phr이다. 또한 일반적으로 활석, 탄산칼슘, 실리카 등을 충전재함유 오일에 5∼150phr 정도 첨가할 수 있다. 유기실란은 0.1∼20phr를 사용할 수 있으며, 아미노 디술피드, 아미노중합 폴리술피드, 유리황 과산화물, 유기과산화물, 무기과산화물 등의 황도우너(sulphur-donor) 경화제를 사용할 수도 있다. 그 사용량은 고무 및 경화제의 종류에 따라 가변적이나, 일반적으로 0.1∼10phr를 사용할 수 있다. 혼합물 중에서 가장 많이 사용되는 붕괴방지제로는, 예를 들어 모노결정성 왁스, 파라핀 왁스, 모노페놀, 비페놀, 티오페놀, 폴리페놀, 히드로퀴논유도체, 아인산염, 아인산염혼합물, 티오에스테르, 나프틸아민, 디페놀아민, 치환 혹은 비치환 디아릴아민유도체, 디아릴페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 퀴놀린 및 아민혼합물을 들 수 있다. 붕괴방지제의 사용량은 일반적으로 0.1∼10phr이다. 사용가능한 공정용 오일로는 디티오비스벤자닐하이드, 폴리파라-디니트로소벤젠, 질릴 메르캅탄, 폴리에틸렌글리콜, 파라핀오일, 경화 식물성 오일, 페놀수지, 합성오일, 파라핀수지 및 중합에스테르를 들 수 있다. 사용가능한 공정용 오일은 통상 0∼140phr이 사용된다. 개시제 중, 스테아르산은 통상 1∼4phr이 사용된다. 통상의 첨가제, 예를 들어 산화칼슘, 산화아연 및 산화마그네슘은 0.1∼25phr이 사용된다. 또한 통상의 촉진제 또는 그 조합물로는 아민, 이황화물, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티올, 술펜아미드, 디티오카르바메이트 및 크산틴염을 들 수 있고, 일반적으로 0.1∼100phr이 사 용된다.

내성 인서어트(3)는, 예를 들어 고저항 유리섬유로 제조되나, 아라미드섬유 또는 PBO 등의 고변형 섬유를 사용할 수도 있다.

톱니벨트(1)의 코팅직물(5)은 하나 또는 그 이상의 층으로 제조될 수 있으며, 2 ×2 바둑무늬(twill)로 알려진 직조기술로 얻어질 수 있다.

반면 코팅직물(5)은 기계적 부착력을 증가시키기 위해 적어도 거친 표면을 얻을 수 있는 직조방법으로 얻어질 수 있다.

직물(5)은 중합체 재질, 바람직하게는 지방족 또는 방향족 폴리아미드, 보다 바람직하게는 고 내열성 및 고 인성을 갖는 6/6 폴리아미드로 구성된다.

또 직물(5)은 각 씨실의 코어가 탄성실로 구성되고, 상기 탄성실 위에 적어도 하나 이상의 합성실을 권취하는 방식일 수 있으며, 상기 합성실은 고 내열성 및 고 기계저항성을 갖는 실로 구성되고, 상기 고 내열성 및 고 기계저항성을 갖는 실 위에 적어도 하나 이상의 코팅실을 권취한다.

코팅직물(5)은 직물(5) 자체의 본체(2)의 탄성중합체 재질에 대한 부착력을 증가시키기 위해 통상적으로 접착제, 특히 RFL로 도포되며, 그 양은 10∼30wt%가 바람직하다. 또 동일한 접착제가 강화 인서어트(3) 및 본체(2) 사이에도 사용된다.

본 발명에 의하면, 톱니벨트(1)는 직물(5)의 외부를 코팅하는 것으로, 코팅직물(5)의 상부에 탄성중합체 재질과 플루오르화 가소성 중합체로 된 내성층(8)을 또한 포함할 수 있으며, 상기 플루오르화 가소성 중합체는 탄성중합체 재질보다 다량 존재한다.

또한 코팅직물(5)과 내성층(8) 사이에는 접착제(9), 예를 들어 CHEMOSIL(상품명, HENKEL사) 접착제 또는 CHELOK(상품명, LORD사) 접착제가 도포된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 직물(5)과 내성층(8) 사이의 흰 부분은 접착제(9)를 나타내며, 내성층(8)은 하부의 직물(5)과 뚜렷이 구분되어 분리되어 있는 것을 알 수 있다.

플루오르화 가소성 중합체는 탄성중합체 재질 100부에 대해 101∼150중량부로 존재하는 것이 바람직하다.

내성층(8)은 경화제로서 과산화물을 또한 포함한다. 과산화물은 일반적으로 탄성중합체 재질 100부에 대해 1∼15중량부가 첨가된다.

플루오르화 가소성 중합체는 폴리테트라플루오르에틸렌, 예를 들어 ZONYL(상품명, DUPONT사) 또는 ARGOFLON(상품명, AUSIMONT사)이며, 탄성중합체 재질은 HNBR을 포함한다. 탄성중합체 재질은 폴리메타크릴산 아연염으로 개질된 HNBR이보다 바람직하며, 예를 들어 ZEOFORTE ZSC(상품명, NIPPON ZEON사)를 들 수 있다.

내성층(8)의 두께는 0.01∼1.5mm가 바람직하며, 필요한 저항력을 확보하기 위해서는 0.200∼0.300mm가 보다 바람직하다.

내성층(8)은 캘린더(calender)에 의해 단일한 공정으로 직물에 결합하는 것이 바람직하다. 이 경우, 내성층(8)을 첫번째 롤러의 쌍으로 압착하고, 두번째 롤러의 쌍으로 직물에 직접 결합한다. 그렇지 않으면, 내성층(8)은 첫 단계에서 미리 롤로 감길 수 있으며, 그 후에 직물(5)에 결합될 수도 있다.

이어서, 톱니벨트(1)를 공지의 방법에 의해 경화하는데, 여기에서는 자세히 기재하지 않는다.

본 발명에 의한 톱니벨트의 특성 시험에서 그 장점이 분명하게 드러난다.

특히, 톱니벨트의 코팅직물(5)이 상기한 형태의 내성층(8)으로 코팅되면 어떠한 경우에 톱니벨트의 내마모성이 내성층(8)이 없는 경우 보다 상당히 크다는 놀라운 사실을 발견하였다.

또한 상기 내성층(8)은 플루오르화계 첨가물의 전형적인 특성인 우수한 내마멸 특성 및 탄성중합체 재질의 우수한 기계적 특성을 가지며, 접착제(9)에 의해 직물에 부착할 수가 있다.

또한 상기 내성층(8)은 내성 인서어트(3)를 손상시킬 수 있는 오염물질, 예를 들어 물로부터 톱니벨트(1)를 보호할 수 있다.

이하에 본 발명에 의한 톱니벨트를 실시예를 들어 상세히 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

본 발명에 의한 내성층(8)에 사용될 수 있는 플루오르화 가소성 중합체의 특성을 표 1에 나타낸다.

ZONYL MP 1500
평균 밀도 ASTM D 1457	350∼400 g/l
융점 ASTM D 1457	325 ±10℃
입자크기 분포 (Microtac Laser)	10% < 10㎛ 평균 20 90% < 35㎛
비표면적(질소 흡수)	11

<실시예 2>

본 발명에 의한 내성층(8)에서의 탄성중합체 재질의 특성을 표 2에 나타낸다.

ZEOFORTE ZSC 2195 H
아크릴로니트릴 중량%	36
Mooney 가소성 MS 1+4㎖	70∼90
비중	1.24(g/㎤)
요오드값	28

<실시예 3>

본 발명에 의한 내성층(8)의 화학조성을 표 3에 나타낸다. 상기 내성층의 두께는 0.230mm이다.

실시예 1의 탄성중합체 재질	100phr
실시예 2의 플루오르중합체 첨가제	125phr
과산화물	6phr

<실시예 4>

도 2의 그래프는 벨트내구성 시험을 실행하여 얻은 값을 나타낸 것으로, 내마모성은 경시변화에 따른 2pld를 측정함으로써 얻어진다. 시간별 pld변화가 작은 것이 톱니벨트의 내마모성이 큰 것이다.

본 시험은 수소화 폴리아크릴로니트릴/부타디엔으로 된 본체(2), 유리 E 34 3×13으로 된 강화 인서어트(3) 및 실시예 3과 동일한 조성을 갖는 본 발명에 의한 내성층(8)을 포함하는 톱니벨트와, 내성층을 갖지 않는 톱니벨트를 비교한 것이다.

이 그래프에서 본 발명에 의한 톱니벨트(1)는 직선(21)으로 나타내고, 점선(22)은 종래 기술에 의한 톱니벨트를 나타낸다.

본 시험은 표 4의 특성에 따라 전기구동되는 직접분사방식의 내부연소 디젤엔진의 풀리에 치합된 톱니벨트에 대해 행한 것이다. 벨트는 총 150시간 동안 회전하도록 제조된 것이나, 본 시험은 매 30시간 마다 중단하여 필요한 2pld를 측정하고 마모도를 결정하였다.

본 시험결과(도 2), 본 특허의 주제를 이루는 벨트만이 필요한 내구성을 넘었고 시험종료시까지 양호한 치합조건으로 2pld 7%로 감소한 반면, 내성층(8)이 없는 벨트는 2pld 15%로 감소하고 100시간에서의 코팅직물손실과 그에 따른 치합손실 및 기능성 상실을 나타내었다.

벨트폭	15.0mm
속도	4000rpm
벨트상의 동하중	1800N
분사펌프 압력	1200bar
분사펌프 용량	최대
장력	자동인장기 320N

본 발명에 의하면 내성층을 톱니벨트의 코팅직물에 코팅함으로써 톱니벨트의 내마모성이 상당히 커지며, 내마멸성 및 기계적 특성이 우수하다.

Claims

본체(2), 및 직물(5)로 코팅된 다수의 톱니(4)를 포함하는 톱니벨트(1)에 있어서, 상기 톱니벨트(1)는 상기 직물(5)을 외부 코팅하는 내성층(8)을 포함하고, 상기 내성층(8)은 플루오르화 가소성 중합체, 탄성중합체 재질 및 경화제를 포함하며, 상기 내성층(8)에는 상기 플루오르화 가소성 중합체가 상기 탄성중합체 재질 보다 다량 존재하는 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항에 있어서, 상기 직물(5)과 상기 내성층(8) 사이에 접착제(9)가 도포된 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플루오르화 가소성 중합체는 폴리테트라플루오르에틸렌인 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성중합체 재질은 HNBR을 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제4항에 있어서, 상기 탄성중합체 재질은 폴리메타크릴산 아연염으로 개질된 HNBR을 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내성층(8)은 상기 탄성중합체 재질의 100부에 대해 101∼150중량부의 상기 플루오르화 가소성 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내성층(8)은 두께가 0.01∼1.5mm인 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내성층(8)은 두께가 0.100∼0.280mm인 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
제1항 또는 제2항에 기재된 톱니벨트의 제조방법에 있어서, 상기 내성층(8)은 상기 직물(5)과 별개로 형성되는 것을 특징으로 하는 톱니벨트의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 내성층(8)은 압착성형 후 상기 직물(5)에 직접 부착되는 것을 특징으로 하는 톱니벨트의 제조방법.