KR101735084B1 - 전동벨트 및 이를 구비한 벨트 전동장치 - Google Patents

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Abstract

전동벨트(B)는, 고무제 벨트본체(10)에 심선(心線)(14)이 매설(埋設)된다. 심선(14)은, 각각, 섬도(纖度) 1000∼1250dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연(下撚)한 4가닥의 하연사(下撚絲)를 가지고, 이들 4가닥의 하연사를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연(上撚)한 총(總) 섬도 4000∼5000dtex의 제연사(諸撚絲)로 구성된다.

Description

전동벨트 및 이를 구비한 벨트 전동장치{POWER TRANSMISSION BELT AND BELT TRANSMISSION SYSTEM INCLUDING THE POWER TRANSMISSION BELT}
본 발명은, 전동벨트 및 이를 구비한 벨트 전동장치에 관한 것이다.
전동벨트의 심선(心線)에 파라계 아라미드 섬유를 이용할 수 있는 것은 공지된 것이다.
특허문헌 1에는, 더블 코그 V 벨트(double cogged V-belt)의 심선으로서, 각각, 섬도(纖度) 1650dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 4.3으로 하여 일방향으로 하연(下撚)한 3가닥의 하연사(下撚絲)를 가지고, 이들 3가닥의 하연사를, 꼬임계수를 3.6으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연(上撚)한 총(總) 섬도 9900dtex의 제연사(諸撚絲)를 이용하는 것이 개시되어 있다. 그리고, 특허문헌 1에서는, 꼬임계수를 다음 식에 의해 산출하고 있다.
꼬임계수＝0.496×꼬임수(회／10㎝)×(섬도(dtex))1／2
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2005-265106호 공보
본 발명은, 고무제 벨트 본체에 심선이 매설(埋設)된 전동벨트에 있어서, 상기 심선은, 각각, 섬도 1000∼1250dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연한 4가닥의 하연사를 가지고, 상기 4가닥의 하연사를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연한 총(總) 섬도 4000∼5000dtex의 제연사로 구성된다.
도 1은, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 2는, 심선을 구성하는 제연사의 사시도이다.
도 3(a)은, 하연사가 5가닥인 심선의 단면도이고, 도 3(b)은, 하연사가 4가닥인 심선의 단면도이다.
도 4는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트를 이용한 자동차의 보조기계(補助機械) 구동 벨트 전동장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 5는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법 1을 나타내는 제 1 설명도이다.
도 6은, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법 1을 나타내는 제 2 설명도이다.
도 7는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법 1을 나타내는 제 3 설명도이다.
도 8는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법 1을 나타내는 제 4 설명도이다.
도 9는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법 1을 나타내는 제 5 설명도이다.
도 10(a)은, 그 밖의 실시형태에 관한 로 엣지형 V 벨트(raw edge V belt)의 사시도이고, 도 10(b)은, 그 밖의 실시형태에 관한 랩트 V 벨트(wrapped V belt)의 사시도이며, 도 10(c)은, 그 밖의 실시형태에 관한 평벨트의 사시도이고, 도 10(d)은, 그 밖의 실시형태에 관한 이붙이 벨트(toothed belt)의 사시도이다.
도 11은, 벨트 주행시험기의 풀리 레이아웃을 나타낸다.
이하, 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(V 리브드 벨트(B))
도 1은, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)(전동벨트)를 나타낸다. 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 자동차 엔진 룸 내에 설치되는 보조기계(補助機械) 구동용 벨트 전동장치 등에 이용되는 이음매 없는(endless) 것이다. 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 벨트 길이가 700∼3000㎜, 벨트 폭이 10∼36㎜, 및 벨트 두께가 4.0∼5.0㎜이다.
실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 벨트 내주측(內周側)의 풀리 접촉부분을 구성하는 압축 고무층(11)과 벨트 외주측의 접착 고무층(12)과의 이중 층(層)으로 구성된 고무제 V 리브드 벨트 본체(10)를 구비한다. V 리브드 벨트 본체(10) 접착 고무층(12)의 벨트 외주측에는 배면 보강포(backside reinforced fabric)(13)가 붙여진다. 또, 접착 고무층(12)의 두께 방향 중앙에는, 벨트 폭 방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선(14)이 매설된다. 여기서, 배면 보강포(13) 대신에 배면 고무층이 형성된 구성이어도 된다.
압축 고무층(11)은, 복수의 V 리브(15)가 벨트 내주측에 늘어지도록（수하（垂下）하도록） 형성된다. 복수의 V 리브(15)는, 각각이 벨트 길이 방향으로 연장되는 단면이 거의 역삼각형의 돌조(rib)로 형성됨과 동시에, 벨트 폭 방향으로 나열 형성된다. 각 V 리브(15)는, 예를 들어, 리브 높이가 2.0∼3.0㎜, 기단(基端) 사이의 폭이 1.0∼3.6㎜이다. V 리브 수는 예를 들어 3∼6개이다(도 1에서는 6개).
접착 고무층(12)은, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성되며, 두께가 예를 들어 1.0∼2.5㎜이다.
압축 고무층(11) 및 접착 고무층(12)은, 고무 성분에 여러 가지 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하여 가교제에 의해 가교시킨 고무 조성물로 형성된다. 이 고무 조성물은, 유황을 가교제로서 가교한 것이라도, 또한, 유기과산화물을 가교제로서 가교한 것이라도 된다. 압축 고무층(11) 및 접착 고무층(12)은, 다른 배합의 고무 조성물로 형성되어도 되며, 또한, 동일 배합의 고무 조성물로 형성되어도 된다.
압축 고무층(11) 및 접착 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물의 고무 성분으로서는, 예를 들어, 에틸렌－α－올레핀 엘라스토머(ethylene－α－olefin elastomer)(EPDM, EPR 등), 클로로프렌고무(CR; chloroprene rubber), 클로로술폰화 폴리에틸렌고무(CSM; chlorosulfonated polyethylene rubber), 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 배합제로서는, 보강제, 충전제, 노화방지제, 연화제, 가교제, 가류(加硫)촉진제 등을 들 수 있다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에는, 나일론 단섬유(短纖維) 등의 단섬유가 배합되어도 된다. 이 경우, 단섬유가 압축 고무층(11)에 벨트 폭 방향으로 배향하도록 포함되는 것이 바람직하고, 또한, 단섬유가 압축 고무층(11)의 표면으로부터 돌출하도록 포함되는 것이 바람직하다. 그리고, 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에 단섬유를 배합한 구성이 아닌, 압축 고무층(11)의 표면에 단섬유를 식모(植毛) 등에 의해 부착시킨 구성이라도 된다.
배면 보강포(13)는, 예를 들어, 면, 폴리아미드 섬유, 폴리 에스테르 섬유, 아라미드 섬유 등의 실로 형성된 직포(織布), 편물(編物), 부직포(不織布) 등의 천 재료로 구성된다. 배면 보강포(13)에는, V 리브드 벨트 본체(10)와의 접착을 위한 접착처리가 실시된다.
심선(14)은, 도 2에 나타내듯이, 각각, 파라계 아라미드 섬유다발을 일방향으로 하연한 4가닥의 하연사(14a)를 가지고, 이들 4가닥의 하연사(14a)를 하연과는 반대방향으로 상연한 제연사로 구성된다. 여기서, 제연사에는, 하연이 S꼬임 및 상연이 Z꼬임인 Z연사, 그리고 하연이 Z꼬임 및 상연이 S꼬임인 S연사가 포함된다. 심선(14)에는, V 리브드 벨트 본체(10)와의 접착을 위한 접착처리가 실시된다.
심선(14)을 구성하는 파라계 아라미드 섬유의 필라멘트(filament) 섬도는 예를 들어 1.0∼3.0dtex이며, 필라멘트 지름은 예를 들어 10∼15㎛이다. 시판되는 파라계 아라미드 섬유로서는, 예를 들어, Du pont-toray co., ltd. 제품 케블라(Kevlar), Teijin limite. 제품 트와론(twaron) 및 테크노라(technora)를 들 수 있다.
심선(14)을 구성하는 제연사의 4가닥 하연사(14a)의 섬도는 1000∼1250dtex이며, 바람직하게는 1100dtex이다. 4가닥 하연사(14a)의 섬도는 동일한 것이 바람직하다.
하연사(14a)의 하연 꼬임계수는 1200∼1350이다. 4가닥 하연사(14a)의 하연 꼬임계수는 동일한 것이 바람직하다. 심선(14)을 구성하는 제연사의 상연 꼬임계수는 900∼1100이다.
하연의 꼬임계수는 상연의 꼬임계수보다 크다. 하연 꼬임계수에 대한 상연 꼬임계수의 비(比)(상연의 꼬임계수／하연의 꼬임계수)는, 바람직하게는 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.67 이상이며, 또한, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.96 이하, 더욱 바람직하게는 0.72 이하이다.
여기서, 꼬임계수는 아래 식에 의해 산출된다.
［수식 1］
Figure 112016100974529-pct00001
여기서, 하연의 꼬임수로서는, 바람직하게는 35회／10㎝ 이상, 보다 바람직하게는 38회／10㎝ 이상이며, 또한, 바람직하게는 46회／10㎝ 이하, 보다 바람직하게는 43회／10㎝ 이하이다. 상연의 꼬임수로서는, 바람직하게는 13회／10㎝ 이상, 보다 바람직하게는 14회／10㎝ 이상이며, 또한, 바람직하게는 19회／10㎝ 이하, 보다 바람직하게는 18회／10㎝ 이하이다.
심선(14)을 구성하는 제연사의 총 섬도는 4000∼5000dtex이며, 바람직하게는 4400dtex이다. 심선(14)의 바깥 지름은, 바람직하게는 0.73∼0.83㎜이다. 심선(14)의 바깥 지름은, 횡단면에서의 심선(14)의 최대 바깥 지름이다.
심선(14)을 구성하는 제연사의 실 강도(强度)는, 바람직하게는 680N 이상, 보다 바람직하게는 720N 이상이다.
심선(14)은, 상연이 Z꼬임인 Z연사 또는 상연이 S꼬임인 S연사의 1가닥의 제연사로 구성되고 일중 나선을 형성하도록 배치되어도 된다. 이 경우, 심선(14)은, 상연이 Z꼬임인 Z연사로 구성되는 것이 바람직하다. 심선(14)은, 상연이 Z꼬임인 Z연사 및 상연이 S꼬임인 S연사의 2가닥의 제연사로 구성되고 이중 나선을 형성하도록 배치되어도 된다. 단면(斷面)의 상호 인접하는 심선(14) 중심 사이의 길이는 예를 들어 0.05∼0.20㎜이다.
실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는, 바람직하게는 2.1kN 이상, 보다 바람직하게는 2.4kN 이상이다.
그런데, 최근, 자동차의 연비 향상책으로써, 다운사이징 엔진(engine downsizing)의 채용이 검토되고 있다. 그러나, 이와 같은 다운사이징 엔진에서는 실린더 수가 적으므로, 엔진에 장착된 보조기계 구동용 V 리브드 벨트에는, 종래보다 큰 장력변동이 부여되므로, 큰 충격이 반복 부여되어도 우수한 내(耐)굴곡 피로성을 갖는 것이 요구된다.
이와 같은 요구에 대해, 이상의 구성의 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 고무제 V 리브드 벨트 본체(10)에 매설된 심선(14)이, 각각, 섬도 1000∼1250dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연한 4가닥의 하연사(14a)를 가지고, 이들 4가닥의 하연사(14a)를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연한 총 섬도 4000∼5000dtex의 제연사로 구성됨으로써, 후술의 실시예에서 나타내는 바와 같이, 큰 충격이 반복 부여되어도 우수한 내굴곡 피로성을 얻을 수 있다.
실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)에서는, 섬도 1000∼1250dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연한 하연사(14a)를 복수 가닥 모아, 이들 하연사(14a)를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연한 총 섬도 4000∼5000dtex의 제연사로 심선(14)을 구성하나, 이 하연사(14a)의 가닥 수를 4가닥으로 함으로써 우수한 내굴곡 피로성을 얻을 수 있다. 이는, 하연사의 가닥 수가 4가닥보다 적은 경우에는, 하연사를 굵게 하게 되므로, 하연 시에, 필라멘트(filament)가 하연사의 내층 및 외층 사이에서 교체하려고 하는 마이그레이션(migration)이 커지므로, 신장(伸張) 시에, 필라멘트 사이에 부하되는 응력이 불균일하게 되어, 장력변동이 발생한 시에는 현저하게 강도가 저하되는 것이라 추측된다. 한편, 하연사의 가닥 수가 4가닥보다 많은 경우에는, 도 3(a)에 나타내듯이, 심선(14)의 단면에서, 내층에 배치되는 하연사(14a)와 외층에 배치되는 하연사(14a)가 생기고, 전자보다 후자 쪽이 텐션(tension)이 크므로, 신장 시에, 외층의 하연사(14a)에 응력이 집중하여, 장력변동이 발생한 시에는 현저하게 강도가 저하되는 것이라 추측된다. 이에 반해, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)와 같이 심선(14)을 구성하는 하연사(14a)가 4가닥인 경우에는, 도 3(b)에 나타내듯이, 심선(14)의 단면에서, 4가닥의 하연사(14a)가 비교적 균형이 잡힌 안정된 정방(正方) 배치를 취하기 쉬우므로, 신장 시에, 어느 하연사(14a)에도 균등하게 응력이 부하(負荷)되어, 장력변동이 발생한 시에도 강도의 저하를 작게 억제할 수 있다고 추측된다.
*도 4는, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)를 이용한 자동차의 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)의 풀리 레이아웃을 나타낸다. 이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)는, V 리브드 벨트(B)가 4개의 리브 풀리 및 2개의 평 풀리인 6개의 풀리에 감아 걸려 동력을 전달하는 서펜타인 드라이브(serpentine drive) 방식의 것이다.
이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)에서는, 최상 위치에 리브 풀리인 파워 스티어링 풀리(power steering pulley)(21)가 설치되며, 이 파워 스티어링 풀리(21)의 하방(下方)에 리브 풀리인 AC 제네레이터 풀리(AC generator pulley)(22)가 설치된다. 또, 파워 스티어링 풀리(21)의 좌측 하방에는 평 풀리인 텐셔너 풀리(tensioner pulley)(23)가 설치되며, 이 텐셔너 풀리(23)의 하방에는 평 풀리인 워터펌프 풀리(water pump pulley)(24)가 설치된다. 또한, 텐셔너 풀리(23)의 좌측 하방에는 리브 풀리인 크랭크샤프트 풀리(crank shaft pulley)(25)가 설치되며, 이 크랭크샤프트 풀리(25)의 우측 하방에 리브 풀리인 에어컨 풀리(air conditioning pulley)(26)가 설치된다. 이들 풀리는, 예를 들어, 금속 프레스 가공품이나 주물(鑄物), 나일론수지, 페놀수지 등의 수지성형품으로 구성되며, 또, 풀리 지름이 φ50∼150㎜이다.
그리고, 이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)에서는, V 리브드 벨트(B)는, V 리브(15)측이 접촉하도록 파워 스티어링 풀리(21)에 감아 걸리고, 이어서, 벨트 배면(背面)이 접촉하도록 텐셔너 풀리(23)에 감아 걸린 후, V 리브(15)측이 접촉하도록 크랭크샤프트 풀리(25) 및 에어컨 풀리(26)에 차례로 감아 걸리고, 또한, 벨트 배면이 접촉하도록 워터펌프 풀리(24)에 감아 걸리며, 그리고, V 리브(15)측이 접촉하도록 AC 제네레이터 풀리(22)에 감아 걸리고, 마지막으로 파워 스티어링 풀리(21)에 되돌아오도록 설치된다. 풀리 사이에서 걸쳐진 V 리브드 벨트(B)의 길이인 벨트 스팬 길이는 예를 들어 50∼300㎜이다. 풀리 사이에서 생길 수 있는 미스얼라인먼트(misalignment)는 0∼2˚이다.
(V 리브드 벨트(B)의 제조방법)
다음으로, 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)의 제조방법에 대해 설명한다.
실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)의 제조방법은, 재료 준비공정, 재료 세팅공정, 가류 성형공정, 연삭공정, 및 폭 절단공정을 가지며, V 리브드 벨트(B)의 V 리브(15)를 연삭공정의 연삭에 의해 형성한다.
＜재료 준비공정＞
먼저, 고무 성분에 각 배합물을 배합하고, 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기로 혼련(混鍊)하여, 얻어진 미가교(未架橋) 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 시트상(狀)으로 성형하고 압축 고무층(11)용 미가교 고무시트(11')를 제작한다. 압축 고무층(11)에 단섬유를 포함시키는 경우에는, 이 미가교 고무시트(11')에 단섬유를 배합하면 된다. 마찬가지로, 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12')도 제작한다.
또, 배면 보강포(13)를 구성하는 천 재료(13')에 대해 접착처리를 실시한다. 구체적으로는, 천 재료(13')에 대해, 프라이머 용액에 침지(浸漬)하여 가열하는 접착처리, RFL수용액에 침지하여 가열하는 접착처리, 고무풀에 침지하여 건조시키는 접착처리, 및 V 리브드 벨트 본체(10)측이 되는 면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 접착처리 중 1 종 또는 2 종 이상의 접착처리를 실시한다.
그리고, 심선(14)을 구성하는 제연사(14')에 대해 접착처리를 실시한다. 구체적으로는, 제연사(14')에 대해, 프라이머 용액에 침지하여 가열하는 접착처리, RFL수용액에 침지하여 가열하는 접착처리, 및 고무풀에 침지하여 건조시키는 접착처리를 실시한다.
＜재료 세팅공정＞
이어서, 도 5에 나타내듯이, 원통틀(mold)(31) 외주(外周)상에, 배면 보강포(13)를 구성하는 접착처리를 실시한 천 재료(13'), 및 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12')를 차례로 감아 적층하고, 이 위에 심선(14)을 구성하는 접착처리를 실시한 제연사(14')를 원통틀(31)에 대해 나선상(狀)으로 일정의 장력을 부여하여 감고, 또한 이 위에 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12') 및 압축 고무층(11)용 미가교 고무시트(11')를 차례로 감아 적층함으로써 벨트 형성용 성형체(B')를 성형한다.
＜가류(加硫) 성형공정＞
이어서, 도 6에 나타내듯이, 벨트 형성용 성형체(B')에 고무 슬리브(sleeve)(32)를 씌우고, 이를 가류기(valcanizer) 내에 배치하고 밀폐함과 동시에, 가류기 내에 고온 및 고압의 증기를 충전시켜 소정의 성형 시간만 유지한다. 이 때, 미가교 고무시트(11', 12')의 가교가 진행되어 일체화 됨과 동시에 천 재료(13') 및 제연사(14')와 복합화하여, 도 7에 나타내듯이, 최종적으로, 원통상(狀)의 벨트 슬래브(belt slab)(S)가 성형된다.
＜연삭공정＞
이어서, 가류기 내로부터 증기를 배출하여 밀폐를 해제하여, 원통틀(31)상에 성형된 벨트 슬래브(S)를 탈형(脫型)하고, 도 8에 나타내듯이, 벨트 슬래브(S)를 한 쌍의 슬래브 걸림 축(33) 사이에 걸침과 동시에, 벨트 슬래브(S)의 외주면에 대해, 둘레 방향으로 연장되는 V 리브형상 홈이 외주면의 축방향으로 연이어 형성된 연삭숫돌(34)을 회전시키면서 접촉시키고, 또, 벨트 슬래브(S)도 한 쌍의 슬래브 걸림 축(33) 사이에서 회전시킴으로써, 이 외주면을 전 둘레에 걸쳐 연삭한다. 이 때, 도 9에 나타내듯이, 벨트 슬래브(S)의 외주면에는 V 리브(15)가 형성된다. 또한, 벨트 슬래브(S)는, 필요에 따라 길이 방향으로 분할하여 연삭을 행하여도 된다.
＜폭 절단공정＞
그리고, 연삭에 의해 V 리브(15)를 형성한 벨트 슬래브(S)를 소정 폭으로 절단하고 앞뒤를 뒤집음으로써 V 리브드 벨트(B)가 얻어진다.
(그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)를 사례로 하였으나, 특히 이에 한정되는 것은 아니고, 도 10(a)에 나타내는 로 엣지형 V 벨트라도 되고, 도 10(b)에 나타내는 랩트 V 벨트라도 되며, 도 10(c)에 나타내는 평벨트라도 되고, 도 10(d)에 나타내는 이붙이 벨트라도 된다.
[실시예]
(V 리브드 벨트)
상기 실시형태의 제조방법과 동일한 방법에 의해 파라계 아라미드 섬유제의 제연사로 심선을 구성한 실시예 1∼4 및 비교예 1∼6의 V 리브드 벨트를 제작하였다. V 리브드 벨트는, 벨트 길이가 1000㎜ 및 벨트 두께가 4.0㎜이고, V 리브 수가 3개인 벨트 폭이 10.68㎜의 것이었다. 각각의 심선을 구성하는 제연사의 구성에 대해서는 표 1에도 나타낸다.
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＜실시예 1＞
실시예 1의 V 리브드 벨트의 파라계 아라미드 섬유제의 심선은, 각각, 섬도 1100dtex의 파라계 아라미드 섬유다발(Teijin limite. 상품명: 트와론(twaron) 1008, 필라멘트의 섬도 1.1dtex, 필라멘트 지름 10.4㎛)을, 꼬임계수를 1350(하연의 꼬임수 ： 42.9회／10㎝)로 하여 일방향으로 S꼬임으로 하연한 4가닥의 하연사를 제작하고, 이 4가닥의 하연사를, 꼬임계수를 900(상연의 꼬임수 ： 14.3회／10㎝)으로 하여 하연과는 반대방향으로 Z꼬임으로 상연한 총 섬도 4400dtex의 제연사로 구성하였다. 심선의 하연 꼬임계수에 대한 상연 꼬임계수의 비(比)(상연의 꼬임계수／하연의 꼬임계수)는 0.67이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 748N이었다. 여기서, 심선은, 이 상연이 Z꼬임인 Z연사의 1가닥의 제연사로 구성하였다.
심선을 구성하는 제연사에는, 프라이머 용액에 침지하여 가열하는 것에 이어, RFL수용액에 침지하여 가열하고, 그리고 고무풀에 침지하여 건조시키는 접착처리를 실시하였다.
프라이머 용액으로서, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 (polymethylene polyphenyl polyisocyanate)의 톨루엔(toluene)용액을 이용하였다. 프라이머 용액에 의한 접착처리는 1회 행하였다.
RFL수용액으로서, 레조르신(resorcin)(R)과 37질량% 포름알데히드 수용액(F: 포르말린(formalin))을 혼합ㅇ교반한 것에, 수산화나트륨 수용액을 추가하여 더 교반한 후, 여기에 물을 추가하여 숙성한 RF수용액에, 클로로술폰화 폴리에틸렌고무(CSM)의 라텍스(L)를 혼합한 것을 이용하였다. RFL수용액에 의한 접착처리는 연속해서 2회 행하였다.
고무풀로서, 후술의 접착 고무층을 구성하는 미가교 고무 조성물을 톨루엔에 용해시킨 것을 이용하였다. 고무풀에 의한 접착처리는 1회 행하였다.
제연사를 원통틀에 대해 나선상으로 감을 시 나선의 피치는 0.95㎜로 하였다.
실시예 1의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.54kN이었다.
그리고, 압축 고무층 및 접착 고무층은, 고무 성분을 EPDM으로 하는 미가교 고무 조성물로 형성하였다. 또한, 배면 보강포는, 면／폴리 에스테르섬유의 혼방사의 직포(織布)로 구성하였다.
＜실시예 2＞
상연의 꼬임계수를 1100(상연의 꼬임수: 17.5회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 실시예 2로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.81이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 728N이었다.
실시예 2의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.46kN이었다.
＜실시예 3＞
하연의 꼬임계수를 1200(하연의 꼬임수: 38.1회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 실시예 3으로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.75이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 752N이었다.
실시예 3의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.55kN이었다.
*＜실시예 4＞
하연의 꼬임계수를 1200(하연의 꼬임수: 38.1회／10㎝) 및 상연의 꼬임계수를 1100(상연의 꼬임수: 17.5회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 실시예 4로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.92이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 739N이었다.
실시예 4의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.52kN이었다.
＜비교예 1＞
각각, 섬도 1100dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수: 40.5회／10㎝)로 하여 일방향으로 S꼬임으로 하연한 3가닥의 하연사를 제작하고, 이 3가닥의 하연사를, 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 18.3회／10㎝)으로 하여 하연과는 반대방향으로 Z꼬임으로 상연한 총 섬도 3300dtex의 제연사로 심선을 구성하고, 이 제연사를 원통틀에 대해 나선상으로 감을 시 나선의 피치를 0.85㎜로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 1로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.78이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 573N이었다.
비교예 1의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 1.93kN이었다.
＜비교예 2＞
각각, 섬도 1100dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수: 40.5회／10㎝)로 하여 일방향으로 S꼬임으로 하연한 5가닥의 하연사를 제작하고, 이 5가닥의 하연사를, 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 14.2회／10㎝)으로 하여 하연과는 반대방향으로 Z꼬임으로 상연한 총 섬도 5500dtex의 제연사로 심선을 구성하고, 이 제연사를 원통틀에 대해 나선상으로 감을 시 나선의 피치를 1.05㎜로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 2로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.78이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 899N이었다.
비교예 2의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 3.09N이었다.
＜비교예 3＞
각각, 섬도 1680dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수: 32.8회／10㎝)로 하여 일방향으로 S꼬임으로 하연한 3 가닥의 하연사를 제작하고, 이 3가닥의 하연사를, 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 14.8회／10㎝)으로 하여 하연과는 반대방향으로 Z꼬임으로 상연한 총 섬도 5040dtex의 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 3으로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.78이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 811N이었다.
비교예 3의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.72N이었다.
＜비교예 4＞
각각, 섬도 840dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수: 46.4회／10㎝)로 하여 일방향으로 S꼬임으로 하연한 5가닥의 하연사를 제작하고, 이 5가닥의 하연사를, 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 16.3회／10㎝)으로 하여 하연과는 반대방향으로 Z꼬임으로 상연한 총 섬도 4200dtex의 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 4로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.78이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 692N이었다.
비교예 3의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.28N이었다.
＜비교예 5＞
하연의 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수 ：40.5회／10㎝) 및 상연의 꼬임계수를 800(상연의 꼬임수: 12.7회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 5로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.63이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 761N이었다.
비교예 5의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.62kN이었다.
＜비교예 6＞
하연의 꼬임계수를 1275(하연의 꼬임수: 40.5회／10㎝) 및 상연의 꼬임계수를 1200(상연의 꼬임수: 19.1회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 6으로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.94이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 721N이었다.
비교예 6의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.46N이었다.
＜비교예 7＞
하연의 꼬임계수를 1450(하연의 꼬임수: 46.05회／10㎝) 및 상연의 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 15.9회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 7로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.69이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 712N이었다.
비교예 7의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.47kN이었다.
＜비교예 8＞
하연의 꼬임계수를 1100(하연의 꼬임수: 34.95회／10㎝) 및 상연의 꼬임계수를 1000(상연의 꼬임수: 15.9회／10㎝)으로 한 제연사로 심선을 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하여, 이를 비교예 8로 하였다. 이 심선의 상연 꼬임계수의 하연 꼬임계수에 대한 비는 0.91이다. 심선을 구성하는 제연사의 실 강도는 776N이었다.
비교예 8의 V 리브드 벨트의 1개의 V 리브 폭당 벨트 강도는 2.67kN이었다.
*(벨트 주행시험)
도 11은 벨트 주행시험기(40)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.
벨트 주행시험기(40)는, 풀리 지름 50㎜의 구동풀리(41)와, 이 우측 경사진 상방에 설치된 풀리 지름 80㎜의 제 1 아이들러 풀리(42)와, 구동풀리(41)의 우측방(右側方)에 설치된 풀리 지름 75㎜의 제 2 아이들러 풀리(43)와, 이 우측 경사진 상방에 좌우 가동(可動)으로 설치된 풀리 지름 76㎜의 오토 텐셔너 풀리(44)와, 제 2 아이들러 풀리(43)의 우측방에 설치된 풀리 지름 140㎜의 종동풀리(45)를 구비한다. 구동풀리(41), 제 1 아이들러 풀리(42), 및 종동풀리(45)는 리브 풀리이며, 제 2 아이들러 풀리(43) 및 오토 텐셔너 풀리(44)는 평 풀리이다.
실시예 1∼4 및 비교예 1∼8의 각각의 V 리브드 벨트(B)에 대해, 벨트 주행시험기(40)의 구동풀리(41), 제 1 아이들러 풀리(42), 및 종동풀리(45)에 V 리브측이 접촉하며 또한 제 2 아이들러 풀리(43) 및 오토 텐셔너 풀리(44)에 배면측이 접촉하도록 감아 걸림과 동시에, 오토 텐셔너 풀리(44)에 의해 660N의 벨트장력을 부하하고, 실온 하(25℃), 구동풀리(41)의 회전 수를 4초 마다 0∼1000rpm으로 회전 변동시켜 벨트 주행시험을 행하였다. 이 때, 구동풀리(41)의 회전수가 상승할 시에는, V 리브드 벨트(B)에 1개의 V 리브 폭당 최대 560N의 벨트장력이 부하되는 한편, 구동풀리(41)의 회전수가 하강할 시에는, 종동풀리(45)가 타성(惰性)으로 회전함으로써 V 리브드 벨트(B)가 느슨해지므로, V 리브드 벨트(B)에 대해 큰 충격을 반복 부여하였다. 그리고, 실시예 1∼4 및 비교예 2, 3, 5, 6에서는, 회전변동 10만 사이클의 벨트 주행 후에 벨트 강도를 측정하고, 이를 심선 1개당으로 환산한 것을, 미리 측정해 둔 동일 제조 로트의 미주행인 것의 벨트 강도를 심선 1개당으로 환산한 것으로 나눔으로써 벨트 잔존 강도의 백분율을 산출하였다. 여기서, 비교예 1 및 4에 대해서는, 회전변동 10만 사이클의 벨트주행이 완료하기 전에 절단하였다.
(시험결과)
표 1에 시험결과를 나타낸다.
표 1에 의하면, 심선이, 각각, 섬도 1100dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연한 4가닥의 하연사를 가지고, 이들 4가닥의 하연사를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연한 총 섬도 4400dtex의 제연사로 구성된 실시예 1∼4에서는, 그 이외의 비교예 1∼8과 비교하여, 벨트 주행시험 후의 벨트 잔존 강도가 매우 높으며, 즉, 큰 충격이 반복 부여되어도 우수한 내굴곡 피로성을 갖는 것을 알았다.
본 발명은, 전동벨트 및 이를 구비한 벨트 전동장치에 대해 유용하다.
B : V 리브드 벨트, 로 엣지형 V 벨트, 랩트 V 벨트，평벨트，이붙이 벨트(전동벨트)
10 : V 리브드 벨트 본체
14 : 심선
14a : 하연사
14' : 제연사
20 : 보조기계 구동 벨트 전동장치

Claims (14)

  1. 고무제 벨트본체에 심선(心線)이 매설(埋設)된 전동벨트에 있어서,
    상기 심선은, 각각, 섬도(纖度) 1000∼1250dtex의 파라계 아라미드 섬유다발을, 꼬임계수를 1200∼1350으로 하여 일방향으로 하연(下撚)한 4가닥의 하연사(下撚絲)를 가지고, 상기 4가닥의 하연사를, 꼬임계수를 900∼1100으로 하여 하연과는 반대방향으로 상연(上撚)한 총(總) 섬도 4000∼5000dtex의 제연사(諸撚絲)로 구성되는 전동벨트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 하연 꼬임계수에 대한 상연 꼬임계수의 비(比)(상연의 꼬임계수／하연의 꼬임계수)가 0.5∼1인 전동벨트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 4가닥 하연사의 하연 꼬임수가 35∼46회／10㎝인 전동벨트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사 상연의 꼬임수가 13∼19회／10㎝인 전동벨트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선의 바깥 지름이 0.73∼0.83㎜인 전동벨트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 실 강도(强度)가 680N 이상인 전동벨트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선은, 상연이 Z꼬임인 1가닥의 제연사로 구성된 전동벨트.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 4가닥 하연사의 섬도가 동일한 전동벨트.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 4가닥 하연사의 하연 꼬임계수가 동일한 전동벨트.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 4가닥 하연사의 섬도가 1100dtex인 전동벨트.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 심선을 구성하는 제연사의 총 섬도가 4400dtex인 전동벨트.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트 본체가 V 리브드 벨트 본체인 전동벨트.
  13. 청구항 12에 있어서,
    1개의 V 리브 폭당 벨트 강도가 2.4kN 이상인 전동벨트.
  14. 청구항 1의 전동벨트가 복수의 풀리에 감아 걸린 벨트 전동장치.
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