KR101992858B1 - 마찰 전동 벨트 - Google Patents

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Abstract

풀리 접촉면을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트로서, 고무층은, 친수성 무기 필러와, 슬립 저항성 재료를 함유하는 고무 조성물로 이루어진다. 슬립 저항성 재료는, 풀리 접촉면으로 돌출하며, 또 공정 수분율 0.4％ 이하의 소수성(hydrophobicity) 수지 입자 및 소수성 수지 섬유 중 적어도 한쪽이다. 고무 조성물에서의 친수성 무기 필러의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 35질량부 이상이다.

Description

마찰 전동 벨트
본 발명은 마찰 전동 벨트에 관한 것이다.
풀리 접촉면에, 폴리머 입자나 단섬유가 노출된 마찰 전동 벨트는 공지된 것이다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 고분자량 폴리에틸렌 입자를 배합한 고무 조성물로 V 리브드 벨트의 압축 고무층을 형성하는 것, 추가로 단섬유를 포함시키는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 고분자량 폴리에틸렌 입자를 배합한 고무 조성물로 V 리브드 벨트의 리브 표면층을 형성하고, 단섬유를 심는(稙毛) 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1 ： 일본 특허공개 2007－070592호 공보 특허문헌 2 ： 일본 특허공개 2007－170454호 공보
본 발명의 과제는, 마찰 전동 벨트가 물에 젖었을 때의 이상음 발생을 억제하는 것이다.
본 발명은, 풀리 접촉면을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트로서, 고무층은, 친수성 무기 필러 및 슬립 저항성 재료를 함유하는 고무 조성물로 이루어진다. 슬립 저항성 재료는, 풀리 접촉면으로 돌출하며, 또, 공정 수분율 0.4％ 이하의 소수성(hydrophobicity) 수지 입자 및 소수성 수지 섬유 중 적어도 한쪽이다. 고무 조성물에서의 친수성 무기 필러의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 35질량부 이상이다.
본 발명에 의하면, 마찰 전동 벨트에 있어서, 친수성 무기 필러와, 소수성 수지 입자 및 소수성 수지 섬유 중 적어도 한쪽인 슬립 저항성 재료를 함유하는 고무 조성물로 풀리 접촉면이 될 고무층을 형성함으로써 물에 젖었을 때의 이상음 발생을 억제할 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 2는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 3은, 벨트 성형틀의 종단면도이다.
도 4는, 벨트 성형틀의 일부분의 종단면 확대도이다.
도 5는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 6은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 7은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 3 설명도이다.
도 8은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 4 설명도이다.
도 9는, 자동차의 보조기계 구동벨트 전동장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 10은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 11은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 12는, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 13은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 14는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 15는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 16a는, 그 밖의 실시형태에 따른 로우 엣지형 V 벨트의 사시도이다.
도 16b는, 그 밖의 실시형태에 따른 평 벨트의 사시도이다.
도 17은, 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
이하, 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 및 도 2는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)(마찰 전동 벨트)를 나타낸다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 자동차의 엔진 룸 내에 설치되는 보조기계 구동용 벨트 전동장치 등에 이용되는 이음매 없는 것(endless)이다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어 벨트 길이가 700∼3000㎜, 벨트 폭이 10∼36㎜, 및 벨트 두께가 4.0∼5.0㎜이다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 벨트 내주측의 압축 고무층(11)과 중간의 접착 고무층(12)과 벨트 외주측의 신장 고무층(13)의 3중층으로 구성된 V 리브드 벨트 본체(10)를 구비한다. V 리브드 벨트 본체(10)의 접착 고무층(12)의 두께방향 중간부에는, 벨트 폭 방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선(14)이 매설된다. 압축 고무층(11)의 두께는 예를 들어 1.0∼3.6㎜이고, 접착 고무층(12)의 두께는 예를 들어 1.0∼2.5㎜이며, 신장 고무층(13)의 두께는 예를 들어 0.4∼0.8㎜이다. 또한, 신장 고무층(13) 대신에 배면 보강포(reinforced fabric)가 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 더불어, 벨트 폭 방향으로 나란히 형성된다. 압축고무층(11)의 이들 복수의 V 리브(15)의 표면이 동력 전달면으로서 풀리 접촉면을 구성한다. 각 V 리브(15)는, 예를 들어, 리브 높이가 2.0∼3.0㎜, 기단 사이의 폭이 1.0∼3.6㎜이다. V 리브의 수는 예를 들어 3∼6개이다(도 1에서는 6개).
압축 고무층은, 고무 성분에, 친수성 무기 필러 및 슬립 저항성 재료를 포함하는 여러 가지 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 성분을 가열 및 가압하고 고무 성분을 가교시킨 고무 조성물로 형성된다. 따라서, 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 친수성 무기 필러 및 슬립 저항성 재료를 포함하는 각종 배합제를 함유한다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 풀리 접촉면을 구성하는 압축 고무층(11)이, 친수성 무기 필러 및 슬립 저항성 재료를 함유하는 고무 조성물로 형성되고, 풀리 접촉면에 슬립 저항성 재료가 분산되어 노출되므로, 후술하는 실시예에서 나타내는 바와 같이, 물에 젖었을 때의 이상음(피수(被水) 시의 이상음 발생)을 억제할 수 있다. 여기서, 슬립 저항성 재료는, 소수성 수지 입자 및 소수성 수지 섬유 중 적어도 한쪽이며, 공정 수분율이 0.4％ 이하이다. 또, 친수성 무기 필러의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해 합계 35질량부 이상인 것이 바람직하고, 45질량부 이상인 것이 보다 바람직하며, 55 이상인 것이 더욱 바람직하다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물의 고무 성분으로는, 예를 들어, 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(이하 “EPDM”이라 함), 에틸렌-프로필렌 코폴리머(EPM), 에틸렌-부텐 코폴리머(EDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머(EOM) 등의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머； 클로로프렌 고무(CR)； 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM)； 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 고무 성분은 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하며, EPDM을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
고무 조성물에 배합되는 슬립 저항성 재료는 소수성 수지 입자 및／또는 수지 섬유이고, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스테르 등이다. 폴리올레핀으로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐 등의 호모폴리머； 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 α-올레핀과의 코폴리머 등을 들 수 있다. 이들의 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌의 호모폴리머의 입자 또는 섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 폴리에스테르로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트 등을 들 수 있다. 이들의 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 입자 또는 섬유를 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 개시에 있어서, JIS L 0105에 규정된 공정 수분율이 0.4％ 이하인 수지 섬유는 소수성 수지 섬유인 것으로 하고, 동일 수지로 이루어지는 입자는 소수성 수지 입자인 것으로 한다. 단, 이들 섬유 및 입자로 한정되는 것은 아니다.
소수성 수지 입자를 이용할 경우, 고무 성분 100질량부에 대한 배합량은 50질량부 이상인 것이 바람직하고, 70질량부 이상인 것이 보다 바람직하며, 80질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또, 소수성 수지 섬유를 이용할 경우, 고무 성분 100질량부에 대한 배합량은 10질량부 이상인 것이 바람직하고, 20질량부 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 소수성 수지 입자는, 풀리 접촉면을 구성하는 압축고무층(11)의 내마모성을 향상시킴과 더불어 피수 시의 이상음 발생을 억제하는 관점에서, 평균 분자량(중량 평균 분자량, 수 평균 분자량)이 50만 이상의 초고분자량 소수성 수지 입자인 것이 바람직하고, 그 평균 분자량(중량 평균 분자량, 수 평균 분자량)은, 바람직하게는 100만 이상, 보다 바람직하게는 150만 이상이다. 또, 내굴곡 피로성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 600만 이하이다.
소수성 수지 입자의 평균 입경은, 풀리 접촉면을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 향상시킴과 더불어 피수 시의 이상음 발생을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 170㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 150㎛ 이하이다. 이 평균 입경은, 주사형 전자현미경으로 관찰한 입자의 사진에서 확대 배율을 고려하여 실측한 50∼100개의 입경(최대 외경)을 산술 평균함으로써 구해진다.
소수성 수지 입자의 입도 분포는, 풀리 접촉면을 구성하는 압축고무층(11)의 내마모성을 향상시킴과 더불어 피수 시의 이상음 발생을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 입경이 100∼150㎛의 범위에 있는 것이 70질량％ 이상, 보다 바람직하게는 80질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 90질량％ 이상이다.
또, 소수성 수지 섬유의 직경은, 상기의 소수성 수지 입자의 배합량의 경우와 마찬가지 이유로, 바람직하게는 1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이상이고, 또, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 70㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이다.
다음으로, 고무 조성물에 배합되는 무기 필러로는, 실리카, 층상규산염, 탄산칼슘, 점토(clay) 등을 들 수 있다. 이들 중 1가지를 이용하여도 되며, 복수 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, 고무 조성물에서의 폴리올레핀 입자 및 무기 필러의 합계 함유량이 소정값 이상임과 더불어, 무기 필러의 단독 함유량도 소정값 이상인 것이 바람직하고, 예를 들어 고무 조성물 100질량부에 대해 30질량부 이상인 것이 바람직하다.
무기 필러 중 층상규산염으로는, 스멕타이트족(smectite group), 버미큘라이트족(vermiculite group), 카올린족(kaolin group)을 들 수 있다. 스멕타이트족으로서는, 예를 들어, 몬모릴로나이트, 베이델라이트(beidellite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite) 등을 들 수 있다. 버미큘라이트족으로서는, 예를 들어 3·8면체형 버미큘라이트, 2·8면체형 버미큘라이트 등을 들 수 있다. 카올린족으로는, 예를 들어, 카올리나이트, 디카이트, 할로이사이트, 리자다이트, 에임자이트, 크리소타일 등을 들 수 있다. 층상규산염은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 몬모릴로나이트를 이용하는 것이 바람직하다.
무기 필러 중 실리카로는, 커플링 처리가 실시되지 않은 실리카가 바람직하다. 또, 실리카는, 고무 조성물에서, 고무 성분 100질량부에 대해 30질량부 이상 배합하는 것이 바람직하고, 40질량부 이상 배합하는 것이 보다 바람직하다.
고무 조성물의 다른 배합제로서는, 카본블랙, 가공보조제, 가황보조제, 가교제, 공가교제(co-crosslinker) 등을 들 수 있다.
카본블랙으로는, 예를 들어, 채널블랙(channel black)； SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF, N-234 등의 퍼네스블랙(furnace black)； FT, MT 등의 서멀블랙(thermal black)； 아세틸렌블랙(acetylene black) 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서, 카본 블랙은 주로 흑색 착색을 위해 배합되며, 보강재로 하는 것이 목적인 경우보다 함유량은 적어도 된다. 예를 들어, 고무 성분 100질량부에 대해 15질량부 이하여도 되고, 10질량부 이하여도 되며, 5질량부 이하여도 된다.
가공보조제로는, 예를 들어, 스테아르산, 폴리에틸렌 왁스, 지방산의 금속염 등을 들 수 있다. 가공보조제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 가공보조제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.1∼3질량부이다.
가황보조제로는, 예를 들어, 산화아연(아연화(亞鉛華))이나 산화 마그네슘 등의 금속 산화물 등을 들 수 있다. 가황보조제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 가황보조제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 1∼10질량부이다.
가교제로는, 예를 들어, 유기과산화물 및 황을 들 수 있다. 가교제는, 유기과산화물을 단독으로 이용하거나 황을 단독으로 이용하여도 되고, 또한 이들 양쪽을 병용하여도 된다. 가교제의 배합량은, 유기과산화물인 경우, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5∼8질량부이고, 또, 황인 경우, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5∼4질량부이다.
공가교제로는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 액상 폴리부타디엔, N,N’-m-페닐렌비스말레이미드 등을 들 수 있다. 공가교제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 공가교제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5∼7질량부이다.
접착 고무층(12)은, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성된다. 신장 고무층(13)도, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성된다. 신장 고무층(13)의 표면은, 접촉하는 평 풀리와의 사이에서 발생하는 소리를 억제하는 관점에서, 직포의 결(texture)이 전사된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)의 각각은, 고무 성분에 여러 가지 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 조성물이 가열 및 가압되고 가교제에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다. 따라서, 접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)의 각각은, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유한다. 신장 고무층(13)은, 평 풀리와의 접촉에서 점착 발생을 억제하는 관점에서, 접착 고무층(12)보다 약간 단단한 고무 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.
접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물의 고무 성분으로는, 예를 들어, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머, 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있으나, 압축 고무층(11)과 동일한 고무 성분인 것이 바람직하다.
배합제로서는, 압축 고무층(11)과 마찬가지로, 카본블랙 등의 보강재, 충전재, 가공보조제, 가황보조제, 가교제, 공가교제 등을 들 수 있다.
압축 고무층(11), 접착 고무층(12), 및 신장 고무층(13)은, 동일 배합의 고무 조성물로 형성되어도 되며, 또한, 다른 배합의 고무 조성물로 형성되어도 된다.
심선(14)은, 폴리에스테르 섬유(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유(PEN), 아라미드 섬유, 비닐론 섬유 등의 연사(撚絲)로 구성된다. 심선(14)의 직경은 예를 들어 0.5∼2.5㎜이고, 단면에서 서로 인접하는 심선(14) 중심 사이의 길이는 예를 들어 0.05∼0.20㎜이다. 심선(14)은, V 리브드 벨트 본체(10)의 접착 고무층(12)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형 가공 전에 RFL 수용액에 침지된 후에 가열되는 접착 처리 및／또는 고무풀에 침지된 후에 건조되는 접착처리가 실시된다.
(V 리브드 벨트의 제조방법)
다음으로, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조방법에 대해 설명한다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 동심상으로 배치된, 각각, 원통 형상의 내틀(21) 및 외틀(22)을 구비한 벨트 성형틀(20)을 이용한다.
이 벨트 성형틀(20)에서는, 내틀(21)은 고무 등의 가요성 재료로 형성된다. 외틀(22)은 금속 등의 강성 재료로 형성된다. 외틀(22)의 내주면은 성형면으로 구성되고, 그 외틀(22)의 내주면에는, V 리브 형성홈(23)이 축방향으로 일정 피치로 형성된다. 또한, 외틀(22)에는, 수증기 등의 열매체나 물 등의 냉매체를 유통시켜 온도 조절하는 온도 조절기구가 배치된다. 그리고, 이 벨트 성형틀(20)에서는, 내틀(21)을 내부로부터 가압 팽창시키기 위한 가압 수단이 배치된다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조에서, 먼저, 고무 성분에 각 배합제를 배합하고, 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기로 혼련하여 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 시트 형상으로 성형하고 압축 고무층(11)용 미가교 고무시트(11’)를 제작한다. 압축고무층(11)용 미가교 고무시트(11')에는, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 함께 배합한다.
마찬가지로, 접착 고무층용 미가교 고무시트(12') 및 신장 고무층용 미가교 고무시트(13')도 제작한다. 또한, 심선용 연사(14')를 RFL 수용액에 침지하여 가열하는 접착 처리를 실시한 후, 고무풀에 침지하여 가열 건조시키는 접착 처리를 실시한다.
이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 고무 슬리브(25)를 씌우고, 그 위에, 신장 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’) 및 압축 고무층용 미가교 고무시트(11')를 차례로 감아 적층체(S’)를 형성한다. 그리고, 이때, 미가교 고무시트(11’, 12’, 13’)를, 결 방향이 벨트 길이 방향(둘레방향)이 되도록 감는다.
이어서, 적층체(S’)를 형성한 고무 슬리브(25)를 원통 드럼(24)으로부터 분리하고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이를 외틀(22)의 내주면측에 안에서 끼운 상태로 세팅한다.
다음으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 내틀(21)을 외틀(22)에 세팅된 고무 슬리브(25) 내에 위치시켜 밀폐한다.
이어서, 외틀(22)을 가열함과 더불어, 내틀(21)의 밀폐된 내부에 고압 공기 등을 주입하여 가압한다. 이때, 도 8에 나타내는 바와 같이, 내틀(21)이 팽창되어, 외틀(22)의 성형면에, 적층체(S’)의 벨트 형성용 미가교 고무시트(11’, 12’, 13’)가 압축되고, 또한, 이들 고무 성분의 가교가 진행되어 일체화됨과 더불어 연사(14’)와 복합화하고, 최종적으로 원통 형상의 벨트 슬래브(S)가 성형된다. 이 벨트 슬래브(S)의 성형 온도는 예를 들면 100∼180℃, 성형 압력은 예를 들어 0.5∼2.0㎫, 성형 시간은 예를 들어 10∼60분이다.
그리고, 내틀(21)의 내부를 감압하여 밀폐를 풀고, 내틀(21)과 외틀(22) 사이에서 고무 슬리브(25)를 개재하여 성형된 벨트 슬래브(S)를 꺼내, 벨트 슬래브(S)를 소정 폭으로 절단하여 안과 밖을 뒤집음으로써 V 리브드 벨트(B)가 얻어진다. 또한, 필요에 따라, 벨트 슬래브(S)의 외주측, 즉, V 리브(15)측 표면을 연마하여도 된다.
도 9는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 이용한 자동차의 보조기계 구동벨트 전동장치(30)의 풀리 레이아웃을 나타낸다. 이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)는, V 리브드 벨트(B)가 4개의 리브 풀리 및 2개의 평 풀리의 6개의 풀리에 감아 걸려 동력을 전달하는 서펜타인 드라이브(serpentine drive) 방식의 것이다.
이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)에서는, 최상 위치에 리브 풀리인 파워 스티어링 풀리(power steering pulley)(31)가 배치되고, 이 파워 스티어링 풀리(31)의 하방에 리브 풀리인 AC 제네레이터 풀리(AC generator pulley)(32)가 배치된다. 또한, 파워 스티어링 풀리(31)의 좌측 하방에는 평 풀리인 텐셔너 풀리(tensioner pulley)(33)가 배치되고, 이 텐셔너 풀리(33)의 하방에는 평 풀리인 워터펌프 풀리(water pump pulley)(34)가 배치된다. 또한, 텐셔너 풀리(33)의 좌측 하방에는 리브 풀리인 크랭크샤프트 풀리(crank shaft pulley)(35)가 배치되며, 이 크랭크샤프트 풀리(35)의 우측 하방에 리브 풀리인 에어컨 풀리(air conditioning pulley)(36)가 배치된다. 이들 풀리는, 예를 들어, 금속 프레스 가공품이나 주물, 나일론 수지, 페놀 수지 등의 수지 성형품으로 구성되고, 또한, 풀리 직경이 φ50∼150㎜이다.
이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)에서는, V 리브드 벨트(B)는, V 리브(15)측이 접촉하도록 파워 스티어링 풀리(31)에 감아 걸리고, 이어서, 벨트 배면측이 접촉하도록 텐셔너 풀리(33)에 감아 걸린 후, V 리브(15)측이 접촉하도록 크랭크샤프트 풀리(35) 및 에어컨 풀리(36)에 차례로 감아 걸리고, 또한, 벨트 배면측이 접촉하도록 워터펌프 풀리(34)에 감아 걸리며, 그리고, V 리브(15)측이 접촉하도록 AC 제네레이터 풀리(32)에 감아 걸리고, 마지막으로 파워 스티어링 풀리(31)에 되돌아오도록 배치된다. 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.
여기서, 본 실시형태의 벨트에 의해 피수 시의 이상음이 억제되는 이유로서는 다음과 같이 생각할 수 있다. 먼저, 본원에서 말하는 피수 시의 이상음은, 물에 젖었을 때 전동벨트의 풀리 접촉면과 풀리와의 마찰면 사이에서 이른바 스틱 슬립 현상이 발생함에 따른 것이다. 전동벨트가 물에 젖으면 마찰 계수가 저하되므로, 마찰면에서 젖은 부분과 젖지 않은 부분이 혼재한 상태가 되면, 부분적으로 마찰력이 다른 상태가 된다. 이는, 스틱 슬립 현상, 나아가 이상음이 발생하기 쉬운 상태이다.
반면, 마찰면 전체가 젖은 상태가 되면 스틱 슬립 현상은 억제된다. 따라서, 풀리 접촉면을 구성하는 고무층을, 친수성 무기 필러를 함유하는 고무 조성물로 형성함으로써, 풀리 접촉면을 젖기 쉽게 하여 스틱 슬립 현상을 억제할 수 있다. 또, 풀리 접촉면을 구성하는 고무층에 슬립 저항성 재료로서 수지 입자 및／또는 수지 섬유를 배합함으로써 동력 전달 능력의 저하를 억제한다. 풀리 접촉면에 노출된 이와 같은 슬립 저항성 재료는, 젖으면 메니스커스력(meniscus power)에 의해 전동벨트와 풀리와의 마찰력을 증대시키고, 스틱 슬립 현상을 발생시키는 원인이 된다. 반면, 본 개시의 벨트에서는 소수성 수지로 이루어지는 입자 및／또는 섬유를 이용함으로써 슬립 저항성 재료의 부분을 젖기 어렵게 하여, 메니스커스력의 발생을 억제함으로써 스틱 슬립 현상 및 이상음의 발생을 억제한다.
또, 상기와 같은 점에서, 무기 필러 중 실리카로는, 커플링 처리를 실시하지 않은 실리카를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 고무 조성물에 실리카를 배합할 경우, 고무 성분에 대한 실리카의 분산성을 향상시키기 위해, 실란 커플링제(silane coupling agent) 등으로 실리카를 처리하는 것이 일반적이다. 그러나, 본 실시형태에서는, 실리카는 커플링 처리를 실시하지 않고 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 고무 조성물의 배합제로서도 커플링제를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 친수성 높은 실리카가 배합된 고무 조성물이 되어, 물에 젖었을 때 벨트의 풀리 접촉면이 젖기 쉬워지므로, 이상음 억제를 위해 바람직하다.
마찬가지로, 무기 필러 중 몬모릴로나이트로는 Ca형 몬모릴로나이트가 바람직하다. 몬모릴로나이트에는 Na＋, K＋, Ca2 ＋, Mg2 ＋과 같은 양이온이 흡착되어 있으며, 가장 많이 흡착되어 있는 양이온이 Na＋인 Na형과, Ca2 ＋인 Ca형이 있다. Ca형 몬모릴로나이트는 Na형에 비해 흡착성이 우수하므로, 풀리 접촉면을 젖기 쉽게 하는 본 실시형태의 목적에 적합하다.
(제 2 실시형태)
도 10 및 도 11은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 그리고, 제 1 실시형태와 동일 명칭의 부분은, 제 1 실시형태와 동일 부호를 이용하여 나타낸다.
제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 압축 고무층(11)은, 표면 고무층(11a)과 내측 고무부(11b)를 갖는다. 표면 고무층(11a)은, V 리브(15)의 표면 전체를 따르도록 층상으로 형성되고, 표면 고무층(11a)의 이들 복수의 V 리브(15)의 표면이 동력 전달면으로서의 풀리 접촉면을 구성한다. 표면 고무층(11a)의 두께는 예를 들어 50∼500㎛이다. 내측 고무부(11b)는, 표면 고무층(11a) 내측에 형성되고, 압축 고무층(11)에 있어서 표면 고무층(11a) 이외의 부분을 구성한다.
표면 고무층(11a)은, 제 1 실시형태의 압축 고무층(11)과 마찬가지로, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 슬립 저항성 재료(소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유)와, 친수성 무기 필러를 포함하는 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다.
내측 고무부(11b)는, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 내측 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 슬립 저항성 재료 및 친수성 무기 필러를 함유하여도 된다. 여기서, 내측 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 접착 고무층(12) 또는 신장 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
이상 구성의 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 풀리 접촉면을 구성하는 표면 고무층(11a)이, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 이에 따라 풀리 접촉면의 친수성이 향상되고, 또 풀리 접촉면에 소수성의 슬립 저항성 재료가 분산되어 노출되므로, 후술하는 실시예에서 나타내는 바와 같이, 피수 시의 이상음 발생을 억제할 수 있다.
제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조하기 위해서는, 압축 고무층(11)의 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’) 및 내측 고무부용 미가교 고무시트(11b’)를 제작한다. 표면고무층용 미가교 고무시트(11a’)에는, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 배합한다. 이어서, 제 1 실시형태와 마찬가지 방법에 의해, 도 12에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 씌운 고무 슬리브(25) 위에, 신장 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’), 그리고 압축 고무층(11)의 내측 고무부용 미가교 고무시트(11b’), 및 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a')를 차례로 감아 적층체(S’)를 형성한다. 그리고, 이 적층체(S')에 의해 도 13에 나타내는 바와 같은 원통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
(제 3 실시형태)
도 14 및 도 15는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 그리고, 제 1 실시형태와 동일 명칭의 부분은, 제 1 실시형태와 동일 부호를 이용하여 나타낸다.
제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 압축 고무층(11)은, 표면 고무층(11a)과 내측 고무부(11b)를 갖는다. 표면 고무층(11a)은, 다공 고무로 형성되고, V 리브(15)의 표면 전체를 따르도록 층상으로 형성되어 벨트 내주측의 풀리 접촉면을 구성한다. 표면 고무층(11a)의 두께는 예를 들어 50∼500㎛이다. 내측 고무부(11b)는, 중실 고무로 형성되고, 표면 고무층(11a) 내측에 형성되며, 압축 고무층(11)에 있어서 표면 고무층(11a) 이외의 부분을 구성한다.
여기서, 본 출원의 “다공 고무”란, 내부에 다수의 중공부를 가짐과 더불어 표면에 다수의 오목구멍(16)을 갖는 가교 완료된 고무 조성물을 의미하고, 중공부 및 오목구멍(16)이 분산되어 배치된 구조나 중공부 및 오목구멍(16)이 연통된 구조도 포함된다. 또한, 본 출원의 “중실 고무”란, “다공 고무” 이외의 중공부 및 오목구멍(16)을 포함하지 않는 가교 완료된 고무 조성물을 의미한다.
표면 고무층(11a)은, 제 1 실시형태의 압축 고무층(11)과 마찬가지로, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 포함하는 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 표면 고무층(11a)은, 이와 더불어 다공 고무인 점에서, 그 형성 전 미가교 고무 조성물에, 다공 고무를 구성하기 위한 미팽창 중공 입자 및／또는 발포제가 배합된다.
미팽창 중공 입자로는, 예를 들어, 열가소성 폴리머(예를 들어 아크릴로니트릴계 폴리머) 등으로 형성된 쉘 내부에 용제가 봉입된 입자 등을 들 수 있다. 중공 입자는, 1종만 이용하여도 되며, 또한, 2종 이상을 이용하여도 된다. 중공 입자의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5∼10질량부이다. 발포제로는, 예를 들어, 아조디카본아미드를 주성분으로 하는 ADCA계 발포제, 디니트로소펜타메틸렌테트라민을 주성분으로 하는 DPT계 발포제, p,p’-옥시비스벤젠술포닐히드라지드를 주성분으로 하는 OBSH계 발포제, 히드라조디카본아미드를 주성분으로 하는 HDCA계 발포제 등의 유기계 발포제 등을 들 수 있다. 발포제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 발포제의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5∼10질량부이다.
표면 고무층(11a)은 다공 고무이므로, 그 표면에는 다수의 오목구멍(16)이 형성된다. 오목구멍(16)의 평균 구멍 직경은, 바람직하게는 10∼150㎛이다. 오목구멍(16)의 평균 구멍 직경은, 표면 화상으로 측정되는 50∼100개의 수평균에 의해 구해진다.
내측 고무부(11b)는, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 내측 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 중공부 및 오목구멍(16)을 제외한 표면 고무층(11a)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
내측 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 함유하여도 된다. 여기서, 내측 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 접착 고무층(12) 또는 신장 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
이상 구성의 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 풀리 접촉면을 구성하는 표면 고무층(11a)이, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러를 함유하는 고무 조성물로 형성되어, 풀리 접촉면의 친수성이 향상되고, 또 풀리 접촉면에 슬립 저항성 재료(소수성 수지 입자 및/또는 소수성 수지 섬유)가 분산되어 노출되므로, 후술하는 실시예에서 나타내는 바와 같이, 피수 시의 이상음 발생을 억제할 수 있다.
제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조하기 위해서는, 압축 고무층(11)의 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’) 및 내측 고무부용 미가교 고무시트(11b’)를 제작한다. 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’)에는, 소수성 수지 입자 및／또는 소수성 수지 섬유와, 친수성 무기 필러와 함께, 중공 입자 및／또는 발포제를 배합한다. 이어서, 제 2 실시형태와 마찬가지 방법에 의해(도 12 및 도 13 참조), 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 씌운 고무 슬리브(25) 위에, 신장 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’), 그리고 압축 고무층(11)의 내측 고무부용 미가교 고무시트(11b’), 및 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’)를 차례로 감아 적층체(S’)를 형성한다. 그리고, 이 적층체(S’)에 의해 원통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
(그 밖의 실시형태)
상기 제 1∼3 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)를 도시하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 마찰 전동 벨트이면, 예를 들어, 도 16a에 나타내는 바와 같은 벨트 내주측의 풀리 접촉면을 구성하는 압축고무층(11)을 갖는 로우 엣지형 V 벨트(B)여도 되고, 또, 도 16b에 나타내는 바와 같은 벨트 내주측의 풀리 접촉면을 구성하는 내측 고무층(17)을 갖는 평 벨트(B)여도 된다.
실시예
(V 리브드 벨트)
이하의 실시예 1∼17 및 비교예 1∼7의 V 리브드 벨트를 제작하였다. 그리고, 각각의 구성에 대해서는 표 1, 표 2에도 나타낸다.
＜실시예 1＞
밀폐식 밴버리 믹서의 챔버에 고무 성분으로서의 EPDM을 투입하여 반죽하고, 이어서, 이 고무 성분 100질량부에 대해, ISAF 카본블랙 2질량부, 폴리에틸렌 수지 입자(Mitsui chemicals, inc.제 상품명： HI-ZEX MILLION 240S, 평균 분자량 200만 정도)를 고무 성분 100질량부에 대해 50질량부, 실리카(Degussa사제, 상품명：ULTRASIL VN3) 40질량부, 층상규산염(Hojun Co., Ltd., 상품명：몬모릴로나이트 호타카) 40질량부, 탄산칼슘(Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd., 상품명：ACTIFORT 700) 5질량부, 중공 입자(Sekisui Chemical Co.,Ltd.제, 상품명：EM403) 2.6질량부, 발포제(Sankyo Kasei Co.,Ltd.제, 상품명：cellmic CE) 7.3질량부, 스테아르산 0.5질량부, 산화아연 5질량부, 순도 40질량％의 유기과산화물 가교제(NOF CORPORATION, 상품명：PEROXYMON F40) 8질량부(순도를 고려한 실질 성분은 3.2질량부), 및 공가교제(Seiko Chemical Co.,Ltd., 상품명：Hi-Cross M) 2질량부를 투입 배합하여 혼련하고, 얻어진 미가교 고무 조성물을 이용하여 압축 고무층의 표면 고무층을 형성한 상기 제 3 실시형태와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 1로 하였다.
이용한 실리카(ULTRASIL VN3)는, 커플링 처리가 실시되지 않은 실리카이다. 또, 몬모릴로나이트 호타카는, Ca형 몬모릴로나이트를 소다회에 의해 개질한 제품이다.
또한, 압축 고무층의 내측 고무부, 그리고 접착 고무층 및 배면 고무층을, EPDM을 고무 성분으로 하는 다른 고무 조성물로 형성하였다. 또한, 심선을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유제의 연사로 구성하였다. 그리고, 벨트 길이를 900㎜, 벨트 폭을 21.36㎜, 벨트 두께를 4.3㎜로 하고, 리브 수를 6개로 하였다. 또, V 리브측 표면은 연마하였다.
＜실시예 2＞
실시예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 무기 필러 중 하나인 몬모릴로나이트로서, Hojun Co., Ltd.제의 상품명： Ben-Gel Blight 11을 40질량부(고무 성분 100질량부 기준. 이하의 실시예 2∼13 및 비교예 1∼5에서도 동일) 이용하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 2로 하였다.
이용한 몬모릴로나이트(Ben-Gel Blight 11)는 Ca형 몬모릴로나이트이다.
＜실시예 3＞
실시예 2에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 수지 입자의 배합량을 70질량부로 하며, 또 발포제를 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 2와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 3으로 하였다.
＜실시예 4＞
실시예 2에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 수지 입자의 배합량을 100질량부로 하고, 중공 입자의 배합량을 3.1질량부로 하며, 또 발포제를 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 2와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 4로 하였다.
＜실시예 5＞
실시예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자로서 Mitsui chemicals, inc.제의 상품명：HI-ZEX MILLION 630M을 80질량부, 몬모릴로나이트로서 Ben-Gel Blight 11을 40질량부 이용하였다. 또, 중공 입자의 배합량을 2.7질량부로 하며, 또 발포제를 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 5로 하였다.
＜실시예 6＞
실시예 5에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 실리카로서 ULTRASIL VN3을 30질량부 이용하였다. 또, 카본 블랙의 배합량을 12질량부로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 5와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 6으로 하였다.
<실시예 7>
실시예 6에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 중공 입자의 배합량을 2.8질량부로 하였다. 또, 공가교제로서, 실시예 6의 Hi-Cross M 2질량부와 함께, 메타크릴산 아연(Kawaguchi Chemical Industry Co., LTD., 상품명：ACTOR ZMA)을 20질량부 배합하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 6과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 7로 하였다.
＜실시예 8＞
실시예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자의 배합량을 80질량부로 하고, 몬모릴로나이트로서 Ben-Gel Blight 11을 40질량부 이용하였다. 또, 중공 입자의 배합량을 2.7질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 8로 하였다.
＜실시예 9＞
실시예 8에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 슬립 저항성 재료로서의 폴리에틸렌 입자를 배합하지 않는 대신에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 단섬유를 25질량부 배합하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 8과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 9로 하였다.
＜실시예 10＞
실시예 8에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 카본 블랙으로서 HAF 카본을 2질량부 이용하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 8과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 10으로 하였다.
＜실시예 11＞
실시예 10에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 실리카의 배합량을 60질량부로 하며, 또 몬모릴로나이트를 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 10과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 11로 하였다.
＜실시예 12＞
실시예 10에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 몬모릴로나이트로서 Hojun Co., Ltd.제의 상품명：Ben-Gel HPV를 40질량부 이용하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 10과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 12로 하였다.
＜실시예 13＞
실시예 10에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 몬모릴로나이트로서 몬모릴로나이트 호타카를 40질량부 이용하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 10과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 13으로 하였다.
＜실시예 14＞
실시예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자의 배합량을 50질량부로 하고, 실리카의 배합량을 50질량부로 하였다. 몬모릴로나이트는 배합하지 않는 것으로 하였다. 또, 중공 입자의 배합량을 2.7질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 14로 하였다.
＜실시예 15＞
실시예 14에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 실리카의 배합량을 40질량부로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 14와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 15로 하였다.
＜실시예 16＞
실시예 14에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 실리카의 배합량을 30질량부로 하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 14와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 16으로 하였다.
＜비교예 1＞
실시예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, ISAF 카본 블랙의 배합량을 42질량부로 하였다. 실리카 및 탄산칼슘은 배합하지 않는 것으로 하였다. 몬모릴로나이트로서, Ben-Gel Blight 11을 30질량부 이용하였다. 그 밖의 점에서는 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 1로 하였다.
＜비교예 2＞
비교예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자의 배합량을 80질량부로 하였다. 몬모릴로나이트로서, Ben-Gel HPV를 30질량부 이용하였다. 중공 입자의 배합량을 2.9질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 2로 하였다.
＜비교예 3＞
비교예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자의 배합량을 80질량부로 하였다. 중공 입자의 배합량을 2.8질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 3으로 하였다.
＜비교예 4＞
비교예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 폴리에틸렌 입자로서 HI-ZEX MILLION 630M을 80질량부 이용하였다. 중공 입자의 배합량을 2.7질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 4로 하였다.
＜비교예 5＞
비교예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 슬립 저항성 재료로서의 폴리에틸렌 입자를 배합하지 않는 대신에 비닐론 수지 입자를 80질량부 이용하였다. 몬모릴로나이트의 배합량을 40질량부로 하였다. 중공 입자의 배합량을 2.9질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 5로 하였다.
＜비교예 6＞
비교예 1에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 카본 블랙의 배합량을 2질량부로 하였다. 슬립 저항성 재료로서의 폴리에틸렌 입자를 배합하지 않는 대신에 66나일론 단섬유를 25질량부 이용하였다. 또, 실리카로서 ULTRASIL VN3을 40질량부 배합하였다. 몬모릴로나이트의 배합량을 40질량부로 하였다. 탄산칼슘을 5질량부 배합하였다. 중공 입자의 배합량을 2.7질량부로 하며, 또 발포제는 배합하지 않는 것으로 하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 6으로 하였다.
＜비교예 7＞
비교예 6에서 이용한 미가교 고무 조성물에서, 66나일론 단섬유를 배합하지 않는 대신에 나일론 수지 입자 80질량부를 배합하였다. 그 밖의 점에서는 비교예 6과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 7로 하였다.
Figure 112019016820652-pct00021
Figure 112019016820652-pct00022
(시험 평가 방법)
도 17은 벨트 주행 시험기(40)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.
이 벨트 주행 시험기(40)는, 최하 위치에 풀리 직경 140㎜의 아연 도금한 리브 풀리인 구동 풀리(41)가 배치되고, 그 우측 대각선 상방에 풀리 직경 100㎜의 리브 풀리인 제 1 종동 풀리(42)(에어컨 풀리)가 배치되고, 또한, 구동 풀리(41) 및 제 1 종동 풀리(42)의 좌측 대각선 상방에 풀리 직경 60㎜의 리브 풀리인 제 2 종동 풀리(43)(얼터네이터 풀리)가 배치되고, 또한, 제 1 종동 풀리 (42) 좌측방에 풀리 직경 95㎜의 평 풀리인 아이들러 풀리(44)가 배치된다. 그리고, 이 벨트 주행 시험기(40)는, V 리브드 벨트(B)의 리브 풀리인 구동 풀리(41), 제 1 종동 풀리(42) 및 제 2 종동 풀리(43)에 V 리브측이 접촉함과 더불어, 평 풀리인 아이들러 풀리(44)에 배면측이 접촉하며 감아 걸 수 있도록 구성된다.
실시예 1∼16 및 비교예 1∼7 각각에 대해, 상기 벨트 주행시험기(40)를 이용하여 물에 젖었을 때의 이상음(피수 시의 이상음 발생의 유무)에 대해 시험하였다. 이를 위해서는, 시험 대상의 벨트를 벨트 주행시험기(40)의 각 풀리에 감아 걸고, 소정의 벨트 장력이 부하되도록 아이들러 풀리(44)의 위치를 결정하여, 제 1 종동 풀리(42) 및 제 2 종동 풀리(43)에 부하(제 1 종동 풀리(42)：1.5㎫, 제 2 종동 풀리(43)：20A)를 걸고, 분위기 온도 25℃ 하로, 구동 풀리(41)를 750±120rpm의 회전수로 회전시켜 벨트 주행시켰다. 구동 풀리(41)의 벨트가 감아 걸리기 시작한 부분에 10㎖의 물을 떨어뜨려, 부하가 걸리는 장력에서의 이상음 발생 유무를 확인하였다.
시험은, 벨트 장력이 1300N에서 200N까지의 범위에 대해 실시하였다. 단, 벨트 장력은 아이들러 풀리(44)의 위치에 따라 조정되므로 엄밀하게 100N 단위로 설정하는 것은 어렵다. 따라서, 실제 시험에서는, 1300N을 초과하는 값에서 200N을 밑도는 값까지 실시한다. 즉, 1300N을 초과할 정도의 장력에서 시험을 개시하여 이상음 발생이 없으면 아이들러 풀리(44)의 위치를 조정하여 100N 정도 장력을 낮추고, 다시 물을 떨어뜨렸을 때의 이상음 유무를 확인하였다. 순차적으로 벨트 장력을 낮추어 가면서, 이상음이 발생한 경우 그 때의 장력을 기록하였다(상술한 바와 같이 장력을 정확하게 설정하는 것은 어려우므로, 100N 단위의 값으로는 되지 않는다).
(시험 결과)
결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 장력의 수치만을 기재한 경우는, 그 값으로 벨트 장력을 낮추었을 때 피수 시의 이상음이 발생하였음을 의미한다. 수치와 함께 “순간적”이라 기재한 경우, 그 값으로 벨트 장력을 낮추어 벨트를 주행시키고, 물을 떨어뜨린 후에 짧은 시간 이상음이 발생하였으나, 벨트 주행을 계속하면 그 후에는 이상음이 없어졌음을 의미한다. 또, “없음”이란 벨트 장력 1300N에서 200N까지의 모든 장력 영역에서 피수 시의 이상음이 발생하지 않았음을 의미한다.
소수성 수지 입자인 폴리에틸렌 입자를 슬립 저항성 재료로서 이용하며, 또 친수성 무기 필러를 합계 35질량부(실리카 30질량부 및 탄산칼슘 5질량부) 이용하는 실시예 16에서, 벨트 장력이 440N인 시점에서 순간적으로만 피수 시의 이상음이 발생하였다. 실시예 16보다 실리카의 배합량이 10질량부 많은 실시예 15에서는, 벨트 장력이 더 작은 270N의 시점에서 순간적으로만 피수 시의 이상음이 발생하게 되었고, 실시예 16보다 피수 시의 이상음은 억제되었다. 실시예 15보다 실리카의 배합량이 10질량부 더 많은 실시예 14에서는, 벨트장력 1300N에서 200N까지의 모든 범위에서 피수 시의 이상음 발생 없이 충분히 억제되었다.
실시예 1∼13에서는, 모두 소수성 수지 입자 또는 수지 섬유를 슬립 저항성 재료로서 이용하며, 또 친수성 무기 필러를 65, 75, 또는 85질량부 이용하였다. 이들 실시예에서는, 모두 벨트장력 1300N에서 200N까지의 모든 범위에서 피수 시의 이상음 발생 없이 충분히 억제되었다.
반면, 비교예 1∼7에서는 모두 벨트 장력을 200N으로 낮출 때까지(660N에서 1330N까지의 범위에서), 순간적이 아닌 이상음이 발생하였다. 비교예 1∼4에 대해서는, 소수성 수지 입자 또는 수지 섬유를 배합하였는데, 친수성 무기 필러의 배합량이 30 또는 0질량부이다. 비교예 5∼7에 대해서는, 친수성 무기 필러의 배합량은 40 또는 85질량부이지만, 배합된 수지 입자 또는 수지 섬유가 소수성이 아니다(공정 수분율이 4.5％ 또는 5％이고, 본 개시에서의 기준인 0.4％를 초과하였다).
본 발명은, 마찰 전동 벨트의 기술분야에서 유용하다.
B ： V 리브드 벨트, V 벨트, 평 벨트(마찰 전동 벨트)
11 ： 압축 고무층
11a ： 표면 고무층
17 ： 내측 고무층

Claims (9)

  1. 풀리 접촉면을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트로서,
    상기 고무층은, 커플링 처리가 실시되지 않은 실리카를 포함하는 친수성 무기 필러와, 슬립 저항성 재료를 함유하는 고무 조성물로 이루어지고,
    상기 슬립 저항성 재료는, 풀리 접촉면으로 돌출하며, 또, 공정 수분율 0.4％ 이하의 소수성(hydrophobicity) 수지 입자이며,
    상기 고무 조성물에서의 상기 슬립 저항성 재료의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 50질량부 이상이고,
    상기 고무 조성물에서의 상기 친수성 무기 필러의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 35질량부 이상이고,
    상기 고무 조성물은, 커플링제가 배합되지 않는 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고무 조성물에서의 상기 친수성 무기 필러의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 45질량부 이상인 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고무 조성물에서의 상기 친수성 무기 필러의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 55질량부 이상인 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립 저항성 재료는, 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 친수성 무기 필러는, 몬모릴로나이트, 점토 및 탄산칼슘 중 적어도 1가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 고무 조성물에서의 상기 실리카의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 30질량부 이상인 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 고무 조성물의 고무 성분은, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 및 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무 중 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 친수성 무기 필러는, 적어도 Ca형 몬모릴로나이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 전동 벨트.
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