KR102215225B1 - V리브드 벨트 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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아라타 하세가와
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미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤
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Abstract

본 발명은 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유를 혼연한 꼰 코드를 포함하는 V리브드 벨트에 관한 것이다.

Description

V리브드 벨트 및 그의 제조 방법
본 발명은, 심선(心線)으로서 아라미드 섬유와 저모듈러스(低 modulus) 섬유를 혼연(混撚)한 꼰 코드를 포함하는 V리브드 벨트(V-ribbed belt) 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
작금, 자동차의 연비 규제의 강화가 진행 중, 엔진의 연비 개선책의 하나로서 아이들링 스탑(idling stop) 기구를 탑재한 차량이 증가하고 있다. 그리고, 아이들링 스탑 상태로부터의 엔진의 재기동에 있어서, 올터네이터로부터 보기(補機) 구동 벨트를 개재하여 크랭크 샤프트를 구동하는 벨트식 ISG(Integrated Starter Generator) 구동이 보급되어 있다. 벨트식 ISG 구동에 있어서는, ISG 비탑재의 통상의 엔진에 비하여, 벨트에 높은 동적 장력이 발생한다. 예를 들면, ISG 비탑재의 경우에 벨트에 발생하는 동적 장력이 250N/리브(rib) 정도로 한 경우, 벨트식 ISG 구동을 탑재한 경우에는, 350N/리브 정도의 동적 장력이 벨트에 발생하는 형편이다. 그 때문에, 벨트식 ISG 구동을 탑재한 엔진에 이용되는 보기 구동용 V리브드 벨트에는, 높은 동적 장력이 발생한 경우에 있어서도 벨트의 늘어남을 작게 유지하기 위해 인장 탄성률이 높은 것이 요구되고 있다. 이를 위해, 아라미드 섬유 등, 늘어남이 작고 탄성률이 높은 섬유를 포함하는 심선이 호적하게 이용된다. 또, 동적 장력이 높기 때문에, 내발음성 및 내구성에 있어서도 매우 높은 레벨이 요구되고, 리브 표면(마찰 전동면)을 포면으로 피복하는 구성이 호적하게 이용된다.
리브 표면을 포면으로 피복한 V리브드 벨트는, 통상 몰드형 부(mold型付) 공법에 의해 제조된다. 그러나, 몰드형부 공법에서는, 심선을 포함하는 벨트의 구성재료의 적층체를 외주 방향으로 확장할 필요가 있기 때문에, 늘어남이 작은 심선의 적용이 곤란하게 되어 있다. 심섬의 늘어남이 작으면, 적층체가 충분히 확장 가능하지 않아 리브 형상이 불량으로 된다든지, 심선의 피치(심선의 벨트 폭 방향의 늘어섬)가 흐트러진다든지, 심선이 손상된다든지 하여, 전동 벨트(傳動 belt)의 인장 강력이나 내구성이 저하한다고 하는 좋지 않은 상태가 발생한다. 그 대책으로서, 일본국 특개2008-100365호 공보(특허문헌1)에는, 아라미드 섬유와 중간 신도(中間 伸度)가 비교적 큰 섬유를 혼연한 연사 코드(撚絲 cord)를 이용하여 전동 벨트를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 강직한 아라미드 섬유에 대하여, 폴리에스테르 섬유나 폴리아미드 섬유 등의 중간 신도가 비교적 큰 섬유를 혼연하는 것에 의해, 몰드형부 공법에 있어서의 압압 성형(押壓成形)에 있어서도 심선의 피치의 불량이나 심선의 손상의 발생을 억제함과 함께, 엔진의 부하 변동이 큰 구동장치에 있어서도 사용 가능한 고모듈러스(高 modulus)의 전동 벨트를 제조할 수 있다고 기재되어 있다.
그러나, 이 전동 벨트에서도, 벨트 제조 시에 있어서의 연사 코드의 늘어남이나 벨트의 내구성은 충분하지 않은 경우가 있고, 개선이 요구되고 있었다.
특허문헌1 : 일본국 특개2008-100365호 공보(청구항1, 단락 [0017] [0027])
본 발명의 목적은, 몰드형부 공법에서의 제조시에 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상을 억제할 수 있고, 또한 동적 장력이 높은 용도에 사용하여도 내발음성(耐發音性)이나 내구성도 우수한 V리브드 벨트 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, V리브드 벨트의 심선을 형성하기 위한 꼰 코드로서, 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유를 혼연하는 것에 의해, V리브드 벨트가 몰드형 공법에서의 제조 시에 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상을 억제할 수 있고, 또한 동적 장력이 높은 용도에 사용하여도 내발음성이나 내구성도 유지할 수 있다는 것을 밝혀 내고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 V리브드 벨트는, 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유를 혼연한 꼰 코드를 포함한다. 상기 저모듈러스 섬유의 인장 탄성률은 20GPa 이하이어도 좋다. 상기 고신도 아라미드 섬유의 비율은, 꼰 코드 중 60~95 질량%이어도 좋다. 상기 꼰 코드는, 복수의 아래꼬기 사(下撚絲)를 위꼬기(上撚)한 꼰 코드 또는 복수의 무연사(無撚絲)를 꼰 꼰 코드이고, 이 꼰 코드의 아래꼬기 계수(係數)가 0~6이고, 또한 위꼬기 계수가 2~6이어도 좋다. 상기 꼰 코드는 랭 꼬기(Lang 撚)이어도 좋다. 랭 꼬기의 꼰 코드에 있어서, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비가 4~8(특히 5~7)이어도 좋고, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수가 1 이하이어도 좋다. 상기 꼰 코드는, 제연(諸撚)이고, 또한 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수가 2 이상이어도 좋다. 본 발명의 V리브드 벨트는, 마찰 전동면의 적어도 일부가 포면으로 피복되어 있어도 좋다. 본 발명의 V리브드 벨트는, 벨트식 ISG 구동을 탑재한 엔진에 장착되는 V리브드 벨트이어도 좋다.
본 발명에는, 상기 꼰 코드를 접착 처리하여 심선을 조제하는 심선 조제 공정을 포함하는V리브드 벨트의 제조 방법에 있어서, 상기 심선 조제 공정에 있어서, 접착 처리의 열처리 시에 히트 세트(heat set) 연신률 3% 이하에서 열 연신 고정(熱 延伸 固定)하는 제조 방법도 포함된다.
본 발명에서는, V리브드 벨트의 심선을 형성하기 위한 꼰 코드로서, 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유가 혼연되고 있기 때문에, 몰드형부 공법에서의 제조시에 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상을 억제할 수 있고, 또한 동적 장력이 높은 용도에 사용하여도 내발음성이나 내구성도 유지할 수 있다.
[도1] 도1은, 본 발명의 V리브드 벨트의 일 예를 나타내는 개략 단면도이다.
[도2] 도2는, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 심선의 굴곡 피로 시험을 평가하기 위한 시험기를 나타내는 개략도이다.
[도3] 도3은, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 V리브드 벨트의 내구성 주행 시험을 평가하기 위한 시험기를 나타내는 개략도이다.
[도4] 도4는, 실시 예 1~6 및 비교 예 11~12에 있어서의 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비와, V리브드 벨트의 주행 수명과의 관계를 나타내는 그래프이다.
[꼰 코드]
본 발명의 V리브드 벨트에서는, 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유를 혼연한 꼰 코드를 포함한다. 본 발명에서는, 인장 탄성률이 큰 고신도 아라미드 섬유를 포함하기 때문에, 고부하 전동에 있어서도 우수한 내구성을 나타낸다. 또, 저모듈러스 섬유를 포함함과 함께, 상기 고신도 아라미드 섬유의 중간 신도가 비교적 크기 때문에, 벨트 제조 시에 심선을 포함하는 벨트의 구성 재료의 적층체를 외주 방향으로 충분히 확장하는 것이 가능하고, 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상이 억제되고, 벨트의 내구성이 우수하다. 저모듈러스 섬유의 인장 탄성률은, 늘어남을 확보하는 점 때문에, 어느 정도 작을 필요가 있고, 예를 들면 20GPa 이하이다.
(고신도 아라미드 섬유)
꼰 코드에 포함되는 한 쪽의 원사(原絲)인 고신도 아라미드 섬유는, 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상(예를 들면 0.8~3%)이면 좋고, 바람직하게는 0.9% 이상(예를 들면 0.9~2%), 더 바람직하게는 1% 이상(예를 들면 1~1.5%)이어도 좋다. 고신도 아라미드 섬유의 상기 중간 신도가 0.8% 미만이면, 벨트 제조 시의 둘레 방향으로의 확장에 의해 심선이 대미지(damage)를 받아, 내구성이 저하할 우려가 있다.
또한, 본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 중간 신도는 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도를 의미하고, JIS L1017(2002)에 준거한 방법으로 측정 가능하다.
고신도 아마미드 섬유의 인장 탄성률은, 사용 시의 벨트 늘어남을 억제하기 위하여는 높은 쪽이 바람직하지만, 지나치게 너무 높으면 상기 중간 신도가 작게 되는 경향으로 되기 때문에, 적절한 범위로 조정될 필요가 있고, 그 범위는 50~100GPa이면 좋지만, 바람직하게는 50~90 GPa(예를 들면 60~90 GPa), 더 바람직하게는 60~80 GPa(특히 60~70 GPa) 정도이다.
또한, 본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 인장 탄성률은JIS L1013(2010)에 기재한 방법으로 하중-늘어남 곡선을 측정하고, 하중 1000MPa 이하의 영역의 평균 경사를 구하는 방법으로 측정 가능하다.
저모듈러스 섬유와 혼연되는 고신도 아라미드 섬유 자신은 연사(아래꼬기 사)이어도 좋고, 무연사(섬유속(纖維束))이어도 좋다. 고신도 아라미드 섬유 자신의 아래꼬기 계수는, 0~6 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 0.1~5, 바람직하게는 0.3~4 정도이다. 아래꼬기 계수를 너무 크게 하면, 인장 강력이 저하한다든지, 벨트 늘어남이 크게 되어 전동 불량이 발생한다든지, 슬립에 의한 발열이 크게 되고, 내구성이 저하할 우려가 있다.
특히, 꼰 코드가 랭 꼬기인 경우, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수는 3 이하(특히 1이하)이어도 좋고, 예를 들면 0.1~3, 바람직하게는 0.2~1, 더 바람직하게는 0.3~0.8(특히 0.3~0.7) 정도이어도 좋다. 랭 꼬기에 의해 내굴곡피로성(耐屈曲疲勞性)이 어느 정도 담보되고 있기 때문에, 아래꼬기 계수는 작은 편이 늘어남을 억제하는 점에서는 바람직하다.
한편, 꼰 코드가 제연인 경우, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수는 1.5 이상(특히 2 이상)이어도 좋고, 예를 들면 1.5~6, 바람직하게는 2~5.5, 더 바람직하게는 3~5(특히 3.5~4.5) 정도이어도 좋다. 구성 자체가 내굴곡피로성이 우수한 랭 꼬기와 다르고, 제연 구성으로 한 경우에는 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수를 크게 하는 것이 바람직하다. 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수를 크게 하면, 제연 구성으로 한 경우에도 내굴곡피로성을 확보하고, 내구성을 향상할 수 있다.
또한, 본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 아래꼬기 계수 및 위꼬기 계수의 각 꼬기 계수는, 이하의 식에 기초하여 산출할 수 있다.
꼬기 계수 = [꼬기 수(회/m) ×
Figure 112019129021818-pct00001
토탈섬도(tex)]/960
원사인 고신도 아라미드 섬유는, 통상, 파라계 아라미드 섬유를 포함하는 파라계 아라미드 멀티필라멘트 사(絲)이다. 더욱이, 파라계 아라미드 멀티필라멘트 사는, 파라계 아라미드 섬유의 모노필라멘트 사를 포함하고 있으면 좋고, 필요하다면, 다른 섬유(폴리에스테르 섬유 등)의 모노필라멘트 사를 포함하고 있어도 좋다. 파라계 아라미드 섬유의 비율은, 모노필라멘트 사 전체(멀티필라멘트 사)에 대하여 50 질량% 이상(특히 80~100 질량%)이어도 좋고, 통상, 전(全) 모노필라멘트 사가 파라계 아라미드 섬유로 구성되어 있다.
멀티필라멘트 사는, 복수의 모노필라멘트 사를 포함하고 있으면 좋고, 예를 들면 100~5000본(本), 바람직하게는 300~2000본, 더 바람직하게는 600~1000본 정도의 모노필라멘트 사를 포함하고 있어도 좋다. 모노필라멘트 사의 평균 섬도(纖度)는, 예를 들면 0.8~10dtex, 바람직하게는 0.8~5dtex, 더 바람직하게는 1.1~1.7dtex 정도이어도 좋다.
원사인 고신도 아라미드 섬유는, 단독 반복 단위의 파라계 아라미드 섬유(예를 들면, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유인 제인(帝人)㈜ 製 「토와론」이나 토레ㆍ듀퐁㈜ 製 「케부라」 등)이어도 좋고, 복수의 반복 단위를 포함하는 공중합 파라계 아라미드 섬유(예를 들면, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드와 3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드와의 공중합 아라미드 섬유인 제인(帝人)㈜ 製 「테크노라」 등)이어도 좋다.
저모듈러스 섬유와 혼연된 고신도 아라미드 섬유(멀티필라멘트 사 자신)의 본수(本數)는, 특별히 제한되지 않고, 1본 이상이면 좋고, 예를 들면 1~10본, 바람직하게는 2~5본, 더 바람직하게는 3~4본(특히 3본) 정도이다.
고신도 아라미드 섬유의 비율은, 꼰 코드 중 50~99 질량%이어도 좋고, 예를 들면 60~95 질량%, 바람직하게는 60~90 질량%, 더 바람직하게는 70~90 질량%(특히 75~85 질량%) 정도이어도 좋다. 고신도 아라미드 섬유의 구성 비율이 너무 낮으면, 벨트의 늘어남이 크게 되어 전동 불량이 발생한다든지, 슬립에 의한 발열이 크게 되어 내구성이 저하할 우려가 있다. 역으로 구성 비율이 너무 높으면벨트 제조 시에 심선을 포함하는 벨트의 구성 재료의 적층체를 외주 방향으로 충분히 확장하는 것이 가능하지 않아 심선의 피치가 흐트러진다든지, 심선이 손상하여 벨트의 내구성이 저하할 우려가 있다.
저모듈러스 섬유와 혼연되는 고신도 아라미드 섬유(복수 본의 경우, 각 고신도 아라미드 섬유)의 섬도는 500~3000dtex 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 600~2000dtex, 바람직하게는 700~1700dtex, 더 바람직하게는 800~1500dtex(특히 1000~1200dtex) 정도이어도 좋다. 섬도가 너무 작으면, 늘어남이 크게 된다든지 수명이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 내굴곡피로성이 저하하는 것에 의해 수명이 저하할 우려가 있다.
(저모듈러스 섬유)
꼰 코드에 포함되는 다른 편의 원사인 저모듈러스 섬유는, 상기 고신도 아라미드 섬유보다도 낮은 인장 탄성률을 가지고 있으면 좋지만, 벨트 제조 시의 늘어남을 확보할 수 있는 점 때문에작은 편이 바람직하다. 구체적으로는, 저모듈러스 섬유의 인장 탄성률은, 예를 들면 20GPa 이하, 바람직하게는 15GPa 이하(예를 들면 10GPa 이하), 더 바람직하게는 8GPa 이하(특히 5GPa 이하)이어도 좋고, 예를 들면 0.1~10GPa(특히 1~5GPa) 정도이다. 또, 저모듈러스 섬유의 인장 탄성률의 하한치는 한정되지 않지만, 예를 들면 0.1GPa 이상이 바람직하다.
고신도 아라미드 섬유와 혼연되는 저모듈러스 섬유 자신도, 연사(아래꼬기 사)이어도 좋고, 무연사이어도 좋다. 저모듈러스 섬유 자신의 아래꼬기 계수는, 0~6 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 0.1~5, 바람직하게는 0.2~3, 더 바람직하게는 0.3~2(특히 0.4~1) 정도이다. 아래꼬기 계수를 너무 크게 하면, 인장 강력이 저하한다든지, 벨트 늘어남이 크게 되어 전동 불량이 발생한다든지, 슬립에 의한 발열이 크게 되고, 내구성이 저하할 우려가 있다.
원사인 저모듈러스 섬유도, 통상, 멀티필라멘트 사이다. 멀티필라멘트 사는, 동종의 모노필라멘트 사로 형성되어 있어도 좋고, 이종의 모노필라멘트 사로 형성되어 있어도 좋다.
원사인 저모듈러스 섬유는, 예를 들면, 천연 섬유(면(綿), 마(麻) 등), 재생 섬유(레이온, 아세테이트 등), 합성 섬유(폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 섬유, 폴리스티렌 등의 스티렌계 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유, 폴리비닐알코올 등의 비닐알코올계 섬유, 폴리아미드 섬유, 저신도 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유 등), 무기 섬유(탄소 섬유, 유리 섬유 등) 등이어도 좋다. 이들 섬유는, 단독 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있다. 이들 중, 폴리아미드 섬유가 바람직하고, 나일론 6, 나일론 66 등의 지방족 폴리아미드 섬유가 특히 바람직하다.
고신도 아라미드 섬유와 혼연되는 저모듈러스 섬유(멀티필라멘트 사 자신)의 본수는, 특별히 제한되지 않고, 1본 이상이면 좋고, 예를 들면 1~5본, 바람직하게는 1~3본, 더 바람직하게는 1~2본(특히 1본) 정도이다.
고신도 아라미드 섬유와 저모듈러스 섬유의 질량비는, (고신도 아라미드 섬유/저모듈러스 섬유) = 50/50~99/1 정도이어도 좋고, 예를 들면 60/40~95/5, 바람직하게는 60/40~90/10, 더 바람직하게는 70/30~90/10(특히 75/25~85/15) 정도이다.
고신도 아라미드 섬유와 혼연되는 저모듈러스 섬유(복수 본의 경우, 각 저모듈러스 섬유)의 섬도는 500~3000dtex 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 600~2000dtex, 바람직하게는 700~1500dtex, 더 바람직하게는 800~1200dtex(특히 850~1000dtex) 정도이어도 좋다. 섬도가 너무 작으면, 늘어남이 크게 된다든지 수명이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 내굴곡피로성이 저하하는 것에 의해 수명이 저하할 우려가 있다.
(꼰 코드의 특성)
꼰 코드는, 복수의 아래꼬기 사(1본 이상의 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 사 및 1본 이상의 저모듈러스 섬유의 아래꼬기 사)를 위꼬기한 꼰 코드이어도 좋고, 복수의 무연사(1본 이상의 고신도 아라미드 섬유의 무연사 및 1본 이상의 저모듈러스 섬유의 무연사)를 꼰 꼰 코드(편연(片撚))이어도 좋다. 이들 중, 꼰 코드의 늘어남을 크게 할 수 있는 점 때문에, 꼰 코드는 복수의 아래꼬기 사를 위꼬기한 꼰 코드인 것이 바람직하다. 아래꼬기 사를 위꼬기한 꼰 코드의 경우, 아래꼬기와 위꼬기의 방향이 동일한 랭 꼬기 이어도 좋고, 반대인 제연이어도 좋다. 또 복수의 편연사를 위꼬기하여도 좋고, 편연사와 아래꼬기 사, 또는 편연사와 무연사를 위꼬기하여도 좋다. 이들 중, 내굴곡피로성이 우수하고, 벨트 수명이 향상되는 점 때문에, 랭 꼬기가 바람직하다. 꼰 코드를 랭 꼬기로 구성하면, 내굴곡피로성이 우수하기 때문에, 꼬기 계수를 작게 하여도 심선이나 벨트의 내굴곡피로성이 저하하기 어렵다. 그 때문에, 랭 꼬기에 있어서 꼬기 계수를 작게 하는 것에 의해 인장 강력의 저하나 늘어남의 증가를 억제하는 것이 가능하다.
아래꼬기 사(및 무연사)의 아래꼬기 계수는 0~7(예를 들면 0~6)의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 0.1~5, 바람직하게는 0.3~4 정도이다. 꼰 코드가 랭 꼬기인 경우, 상기 아래꼬기 계수(특히, 고신도 아라미드 심선의 아래꼬기 계수)는, 예를 들면 0.1~3, 바람직하게는 0.2~2, 더 바람직하게는 0.3~1(특히 0.4~0.8) 정도이다. 아래꼬기 계수가 너무 크면, 인장 강력이 저하한다든지, 벨트 늘어남이 크게 되어 전동 불량이 발생한다든지, 슬립에 의한 발열이 크게 되어, 내구성이 저하하는 우려가 있다.
꼰 코드(위꼬기 사)의 위꼬기 계수는 2~6의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 2.5~5.5, 바람직하게는 3~5, 더 바람직하게는 3~4(특히 3~3.5) 정도이다 정도이다. 위꼬기 계수를 너무 크게 하면, 인장 강력이 저하한다든지, 벨트 늘어남이 크게 되어 전동 불량이 발생한다든지, 슬립에 의한 발열이 크게 되어 내구성이 저하하는 우려가 있다. 한편, 위꼬기 계수가 너무 작으면, 내굴곡피로성이 저하하여 벨트 내구성이 저하하는 우려가 있다.
아래꼬기 사와 위꼬기한 꼰 코드에 있어서, 고신도 아라미드 심선의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비는 중요하다. 꼰 코드가 랭 꼬기인 경우, 위꼬기 계수는 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수보다도 큰 편이 바람직하고, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비(위꼬기 계수/아래꼬기 계수)는 3~10의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 4~8, 바람직하게는 4.5~8(예를 들면 5~7.5), 더 바람직하게는 5~7(특히 6.5~7) 정도이다. 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대하여, 위꼬기 계수를 크게 하는 것으로 내굴곡피로성이 향상하고, 내구성을 향상할 수 있다. 내구성이 향상하는 메커니즘의 상세는 불명하지만, 아래꼬기와 위꼬기의 양쪽을 크게 하면, 늘어남이 크게 된다는 디메리트가 크게 되지만, 아래꼬기는 작게 하여 위꼬기를 크게 하는 것으로 탄성률과 내굴곡피로성의 밸런스가 좋게 되기 때문이라고 추정할 수 있다.
한편, 꼰 코드가 제연인 경우, 위꼬기 계수는 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수와 같은 정도의 것이 바람직하고, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비(위꼬기 계수/아래꼬기 계수)는 0.5~2의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 0.6~1.5, 바람직하게는 0.7~1.2, 더 바람직하게는 0.75~1(특히 0.8~0.9) 정도이다. 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수를 위꼬기 계수와 같은 정도로 되도록, 크게 하는 것에 의해, 제연이어도, 내굴곡피로성을 향상할 수 있다.
꼰 코드(위꼬기 사)의 총 섬도는, 예를 들면 1000~10000dtex 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 2000~8000dtex, 바람직하게는 2500~7000dtex, 더 바람직하게는 3000~6000dtex(특히 3500~5000dtex) 정도이다. 총 섬도가 너무 작으면, 늘어남이 크게 된다든지, 수명이 저하하는 우려가 있다. 총 섬도가 너무 크면, 내굴곡피로성이 저하하는 것에 의해 수명이 저하하는 우려가 있다.
[심선 조제 공정]
본 발명의 V리브드 벨트는, 상기 꼰 코드를 포함하고 있으면 좋고, 통상, 상기 꼰 코드를 접착 처리하는 심선 조제 공정을 경유하여 얻어지는 심선을 포함하고 있다.
심선 조제 공정에서는, 심선을 형성하는 꼰 코드와 고무와의 접착력을 높이기 위해, 범용의 접착처리를 행하여도 좋다. 이와 같은 접착 처리로서는, 에폭시 화합물 또는 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는 처리액에 침지하는 방법, 레졸신과 포름알데히드와 라텍스를 포함하는 RFL 처리액에 침지하는 방법, 고무 풀(糊)에 침지하는 방법 등이 열거될 수 있다. 이들의 처리는 단독으로 적용하여도 좋고, 2종 이상 조합시켜 적용하여도 좋다. 또, 침지하는 이외에 분무나 도포하는 방법이어도 좋지만, 접착 성분을 심선의 내부까지 침투시키기 쉬운 점이나 접착층의 두께를 균일하게 하기 쉬운 점 때문에 침지가 바람직하다.
특히, 심선 조제 공정에서는, 각종의 접착 성분을 부착시킨 후, 건조나 경화를 위해 열처리를 행하여도 좋다. 특히, RFL 처리액으로 처리한 후에는 열 연신 고정하기 위해 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 열처리 시의 히트 세트 연신률은 0~3% 정도이어도 좋고, 바람직하게는 0.1~2.5%, 더 바람직하게는 0.5~2% 정도이어도 좋다. 본 발명에서는, 히트 세트 연신률을 작게 하는 것으로 가류(加硫) 시의 늘어남 대(代)를 확보할 수 있기 때문에, 리브 형상을 안정하여 형성하는 것이 가능하고, 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상도 억제하는 것이 가능하다.
본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 히트 세트 연신률은, 열처리 로(爐)의 입구와 출구의 심선의 속도를 측정하는 것에 의해, 이하의 식으로부터 구하는 것이 가능하다.
히트 세트 연신률(%) = {(열처리 로의 출구에서의 심선의 속도 - 열처리 로의 입구에서의 심선의 속도)/열처리 로의 입구에서의 심선의 속도} × 100
[V리브드 벨트]
본 발명의 V리브드 벨트의 형태는, 벨트 길이 방향을 따라 서로 평행하게 연장하는 복수의 V리브부를 가지고 있으면, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 도1에 나타내는 형태가 예시된다. 도1은 본 발명의 V리브드 벨트의 일 예를 나타내는 개략 단면도이다. 도1에 나타내지는 V리브드 벨트는, 벨트 하면(내주면)으로부터 벨트 상면(등면(背面))을 향하여 순서대로, 압축 고무층(2), 벨트 길이 방향으로 심선(1)을 매설한 접착 고무층(4), 커버 범포(帆布)(직물, 편물, 부직포 등) 또는 고무 조성물로 구성된 신장층(5)을 적층한 형태를 가지고 있다. 압축 고무층(2)에는, 벨트 길이 방향으로 연장하는 복수의 단면 V자 형상의 홈(溝)이 형성되고, 이 홈의 사이에는 단면 V자형(역대형(逆台形))의 복수의 V리브부(3)(도1에 나타내는 예에서는 4개)가 형성되어 있고, 이 각 V리브부(3)의 두 개의 경사면(표면)이 마찰 전동면을 형성하고, 리브부와 접하여 동력을 전달(마찰 전동)한다.
본 발명의 V리브드 벨트는 이 형태에 한정되지 않고, 적어도 일부가 풀리의 V리브 홈부(V홈부)와 접촉 가능한 전동면을 가지는 압축 고무층을 구비하고 있으면 좋고, 전형적으로는, 신장층과 압축 고무층과, 그 사이에 벨트 길이 방향을 따라 매설되는 심선을 구비하고 있으면 좋다. 본 발명의 V리브드 벨트에 있어서, 예를 들면, 접착 고무층(4)을 마련하는 것 없이 신장층(5)과 압축 고무층(2)과의 사이에 심선(1)을 매설하여도 좋다. 더욱이, 접착 고무층(4)을 압축 고무층(2) 또는 신장층(5)의 어느 것인가 한 편에 마련하고, 심선(1)을 접착 고무층(4)(압축 고무층(2) 측)과 신장층(5)과의 사이, 혹은 접착 고무층(4)(신장층(5) 측)과 압축 고무층(2)과의 사이에 매설하는 형태이어도 좋다.
또한, 적어도 상기 압축 고무층(2)이 이하에서 상세히 설명하는 고무 조성물로 형성되어 있으면 좋고, 상기 접착 고무층(4)은 접착 고무층으로서 이용되는 관용의 고무 조성물로 형성되어 있으면 좋고, 상기 신장층(5)은 신장층으로서 이용되는 관용의 커버 범포 또는 고무 조성물로 형성되어 있으면 좋고, 상기 압축 고무층(2)과 동일한 고무 조성물로 형성되어 있지 않아도 좋다.
특히, 본 발명의 V리브드 벨트는, 높은 동적 장력이 발생하는 용도에 있어서도 내발음성이나 내구성이 우수하기 때문에, 동적 장력이 높은 용도에서 범용되는 V리브드 벨트인 것이 바람직하다. 이와 같은 V리브드 벨트로서는, 마찰 전동면의 적어도 일부가 포면으로 피복되어 있는 V리브드 벨트가 열거될 수 있다. 포면은, 마찰 전동면의 적어도 일부를 피복하고 있으면 좋지만, 통상, 마찰 전동면 전체를 피복하고 있다.
(심선)
접착 고무층(4) 내에는, 복수의 심선(1)이, 벨트 길이 방향으로 각각 연장하고, 또한 벨트 폭 방향으로 소정의 피치로 서로 이격하여 배치되어 있다.
심선의 평균 피치(인접하는 심선의 중심간의 평균거리)는, 심선 지름이나 목적의 벨트 인장 강도에 맞추어 적의 선택할 수 있고, 예를 들면, 0.6~2mm, 바람직하게는 0.8~1.5mm, 더 바람직하게는 0.9~1.05mm 정도이다. 심선의 평균 피치가 너무 작으면, 벨트 제조 공정에 있어서 심선끼리의 걸림이 발생할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 벨트의 인장 강도 및 인장 탄성률이 저하할 우려가 있다. 심선의 평균 피치는, V리브드 벨트의 폭 방향의 단면에 있어서 인접하는 심선의 중심간의 거리를 10개소 측정하고, 이들을 평균한 값이다. 또한, 심선의 중심간의 거리는 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투영기 등의 공지의 장치를 이용하여 측정할 수 있다.
심선은, S 꼬기, Z 꼬기의 어느 것이어도 좋지만, 벨트의 직진성을 높이기 위해 S 꼬기와 Z 꼬기를 교호로 배설하는 것이 바람직하다. 심선은, 접착 처리에 더하여, 접착 고무층을 구성하는 고무 성분을 포함하는 고무 조성물로 피복되어 있어도 좋다.
(고무 조성물)
압축 고무층(2), 접착 고무층(4) 및 신장층(5)은, 고무 성분을 포함하는 고무 조성물로 형성되어 있어도 좋다. 고무 성분으로서는, 가류(加硫) 또는 가교(架橋) 가능한 고무를 이용하여 좋고, 예를 들면, 디엔계 고무(천연 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴부타디엔 고무(니트릴 고무), 수소화니트릴 고무 등), 에틸렌-α-올레핀엘라스토머, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 알킬화 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 에피클로로히드린 고무, 아크릴계 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 불소 고무 등이 열거될 수 있다. 이들의 고무 성분은, 단독 또는 2종 이상을 조합시켜 사용하는 것이 가능하다. 바람직한 고무 성분은, 에틸렌-α-올레핀엘라스토머(에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 3원공중합체(EPDM) 등), 및 클로로프렌 고무이다. 더욱이, 내오존성, 내열성, 내한성, 내후성을 가지고, 벨트 중량을 저감할 수 있는 점 때문에, 에틸렌-α-올레핀엘라스토머(에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 3원공중합체(EPDM) 등)이 특히 바람직하다. 고무 성분이 에틸렌-α-올레핀엘라스토머를 포함하는 경우, 고무 성분 중의 에틸렌-α-올레핀엘라스토머의 비율은 50 질량% 이상(특히 80~100 질량% 정도)이어도 좋고, 100 질량%(에틸렌-α-올레핀엘라스토머만)가 특히 바람직하다.
고무 조성물은, 단섬유(短纖維)를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 예를 들면, 폴리올레핀계 섬유(폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 등), 폴리아미드 섬유(폴리아미드6 섬유, 폴리아미드66 섬유, 폴리아미드46 섬유, 아라미드 섬유 등), 폴리알킬렌아릴레이트계 섬유(예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 섬유 등의 C2-4알킬렌C8-14아릴레이트계 섬유), 비닐론 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 등의 합성 섬유; 면, 마, 양모 등의 천연 섬유; 탄소 섬유 등의 무기 섬유 등이 열거될 수 있다. 이들 단섬유는, 단독 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있다. 고무 조성물 중에서의 분산성이나 접착성을 향상시키기 위해, 단섬유에는, 심선과 마찬가지로, 관용의 접착 처리(또는 표면 처리)를 실시하여도 좋다.
고무 조성물은, 관용의 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다. 관용의 첨가제로서는, 예를 들면, 가류제 또는 가교제(또는 가교제계)(유황계 가류제 등), 공가교제(비스말레이미드류 등), 가류조제 또는 가류 촉진제(티우람계 촉진제 등), 가류지연제, 금속 산화물(산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 바륨, 산화 철, 산화 동, 산화 티탄, 산화 알루미늄 등), 보강제(예를 들면, 카본블랙이나, 함수(含水) 실리카 등의 산화 규소), 충전제(클레이, 탄산칼슘, 탈크, 마이카 등), 연화제(예를 들면, 파라핀오일이나, 나프텐계 오일 등의 오일류 등), 가공제 또는 가공조제(스테아린산, 스테아린산 금속염, 왁스, 파라핀, 지방산 아마이드 등), 노화 방지제(산화 방지제, 열노화 방지제, 굴곡균열 방지제, 오존열화 방지제 등), 착색제, 점착 부여제, 가소제, 커플링제(실란 커플링제 등), 안정제(자외선 흡수제, 열안정제 등), 난연제, 대전 방지제 등이 열거될 수 있다. 이들의 첨가제는, 단독 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다. 또한, 금속 산화물은 가교제로서 작용하여도 좋다. 또, 특히 접착 고무층(4)을 구성하는 고무 조성물은, 접착성 개선제(레졸신-포름알데히드 공축합물, 아미노 수지 등)를 포함하고 있어도 좋다.
압축 고무층(2), 접착 고무층(5) 및 신장층(5)을 구성하는 고무 조성물은, 서로 동일하여도 좋고, 사로 달라도 좋다. 마찬가지로, 압축 고무층(2), 접착 고무층(5) 및 신장층(5)에 포함되는 담섬유도, 서로 동일하여도 좋고, 서로 달라도 좋다.
(커버 범포)
신장층(5)은, 커버 범포로 형성되어 있어도 좋다. 커버 범포는, 예를 들면, 직포, 광각도 범포, 편포, 부직포 등의 포재(布材)(바람직하게는 직포) 등으로 형성 가능하고, 필요하다면, 접착 처리, 예를 들면, RFL 처리액으로 처리(침지 처리 등)한다든지, 접착 고무를 상기 포재에 문질러 넣는 프릭션(friction)이나, 상기 접착 고무와 상기 포재를 적층(코팅)한 후, 상기의 형태로 압축 고무층 및/또는 접착 고무층으로 적층하여도 좋다.
(마찰 전동면을 피복하는 포면)
마찰 전동면의 적어도 일부를 피복하는 포면으로서는, 상기 커버 범포로 예시된 포재를 이용할 수 있고, 커버 범포와 마찬가지로 접착 처리하여도 좋다. 상기 포재 중, 마찰 전동면을 피복하는 포면으로서는, 내구성이나 신장성이 우수한 점 때문에, 편포가 바람직하다. 편포의 재질은, 특별히 한정되지 않고, 저모듈러스 섬유나 벨트에 배합되는 단섬유로서 예시된 섬유 등이 열거될 수 있다. 편포는, 셀룰로스계 섬유(예를 들면, 면사)와, 폴리에스테르계 섬유(PTT/PET 콘쥬게이트 섬유 등)와의 편포이어도 좋다.
[V리브드 벨트의 제조 방법]
본 발명의 V리브드 벨트의 제조 방법으로서는, 전술한 심선 조제 공정을 포함하고 있으면 좋고, 관용의 V리브드 벨트의 제조 방법을 이용할 수 있다.
제1 제조 방법으로서, 가소성 자켓을 장착한 내형(內型)에 미가류(未加硫) 신장 고무 시트, 심선, 및 미가류 압축 고무 시트를 내주 측으로부터 이 순서로 배치한 미가류 슬리브를 형성하는 공정, 가소성 자켓을 팽창시켜 리브 형상의 각인(刻印)을 가지는 외형(外型)에 미가류 슬리브를 내주 측으로부터 압압하여 가류하는 공정을 거쳐, 표면에 리브 형상을 가지는 가류 슬리브를 얻는 방법이 예시될 수 있다.
제2 제조 방법으로서, 가소성 자켓을 장착한 내형에 미가류 압축 고무 시트를 배치한 제1미가류 슬리브를 형성하는 공정, 가소성 자켓을 팽창시켜 리브 형상의 각인(刻印)을 가지는 외형(外型)에 제1 미가류 슬리브를 내주 측으로부터 압압하여, 표면에 리브 형상을 각설(刻設)한 예비 성형체를 형성하는 공정, 가소성 자켓의 팽창을 풀어 예비 성형체를 밀착시킨 외형으로부터 가소성 자켓을 장착한 내형을 이간(離間)시킨 후, 가소성 자켓을 장착한 내형에 미가류 신장 고무 시트 및 심선을 순차 배치하여 제2 미가류 슬리브를 형성하는 공정, 더욱이 가소성 자켓을 재차 팽창시켜, 예비 성형체를 밀착시킨 외형에 제2 미가류 슬리브를 내주 측으로부터 압압하여 예비 성형체와 일체적으로 가류하는 공정을 거쳐, 표면에 리브 형상을 가지는 가류 슬리브를 얻는 방법이 예시될 수 있다.
또한, 마찰 전동면을 포면으로 피복하는 경우, 외형과 당접하는 미가류 슬리브의 최외층(외주측)에는, 포면을 마련하여도 좋다. 또, 심선과 신장 고무 시트의 사이 또는/및 심선과 압축 고무 시트의 사이에 접착 고무 시트를 마련하여도 좋다.
이들의 방법 중, 제1 제조 방법은, 공정이 간소하여 생산성이 우수하고, 제2 제조 방법은, 내형과 외형의 간격을 작게 하는 것에 의해 심선의 확장률을 작게 할 수 있기 때문에, 심선에의 대미지를 억제하는 것이 가능하고, 벨트의 내구성의 저하를 억제할 수 있다. 생산성과 내구성 중, 우선하는 항목에 따라 제조 방법을 선택하는 것이 가능하지만, 본 발명의 목적으로부터는 제2 제조 방법을 적용하는 것이 바람직하다.
실시 예
이하에, 실시 예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시 예에서 사용한 원료의 상세와, 측정한 평가 항목의 평가 방법을 이하에 나타낸다.
[원료]
(꼰 코드)
아라미드1: 帝人㈜ 製 「테크노라(등록상표)」, 중간 신도 0.9%, 인장 탄성률 70GPa
아라미드2: 帝人㈜ 製 「토와론(등록상표)」, 중간 신도 1.0%, 인장 탄성률 60GPa(저탄성 타입)
아라미드3: 帝人㈜ 製 「토와론(등록상표)」, 중간 신도 0.6%, 인장 탄성률 80GPa(표준 타입)
지방족 폴리아미드: 旭化成㈜ 製 「레오나(등록상표) 나일론66」, 중간 신도 11%, 인장 탄성률 3.8GPa
(접착 처리액)
폴리메릭(polymeric) MDI: 토소(Tosoh)㈜ 製 「미리오네이트(등록상표) MR-200」, NCO 함량 30%
NBR 라텍스: 일본제온㈜ 製 「Nipol (등록상표) 1562」, 전고형분 41%, 중고(中高) 니트릴타입
폴리올레핀계 접착제: 로드(Lord)社 製 「Chemlok(등록상표) 233X」, 고형분 27%
(벨트)
EPDM: 다우ㆍ케미칼 일본 ㈜ 製 「NORDEL(등록상표) IP3640」, 에틸렌 함유량 55%, 에틸리덴노르보르넨 함유량 1.8%
카본 블랙 HAF: 동해카본㈜ 製 「시스토(등록상표) 3」
파라핀계 오일: 出光興産㈜ 製 「다이아나(등록상표) 포로세스오일」
노화방지제: 精工化學㈜ 製 「논프렉스(등록상표) OD3」
유기과산화물: 化藥아쿠조㈜ 製 「파-카독스(등록상표) 14RP」
나일론 단섬유: 旭化成㈜ 製 「나일론66」, 섬유 길이 약 0.5mm
편포: 면사와 PTT/PET 콘쥬게이트 사의 위편포(緯編布)
[200N시 늘어남]
JIS L1017(2002)에 준거하여 측정하였다. 상세하게는, 심선 단체(單體)(제작한 접착 처리 코드)를, 오토그래프의 한쌍의 잡기 도구에 코드가 느슨해지지 않게 쪽 곧게 되도록 세트하였다. 이 때의 잡기 간격을 L0(약 250mm)로 하였다. 다음으로, 한쪽의 잡기 도구를 300mm/min의 속도로 이동시켜 코드에 인장 하중을 주고, 인장 하중과 잡기 간격을 기록하였다. 인장 하중이 200N으로 되었을 때의 잡기 간격을 L1(mm)으로 하고, 200N 시 늘어남을 하기의 식으로부터 구하였다.
200N시의 늘어남(%) = ((L1 - L0)/L0)×100
[굴곡피로 시험(강력 유지율)]
도2에 나타낸 바와 같이, 심선 단체(제작한 접착 처리 코드)를, 상하로 배치한 한쌍의 원주형의 회전 바(Φ30mm)에 S자형으로 굴곡시켜 감아 걸고, 심선의 일단을 프레임에 고정하고, 타단에는 1kg의 하중을 걸었다. 다음으로, 이 한쌍의 회전 바가 상대 거리를 일정하게 유지한 채, 상하 방향으로 10만회 왕복(스트로크:140mm, 사이클:100회/분)하는 것으로, 회전 바에의 심선의 감아붙임, 되감기를 반복 행하여, 심선 자체에 굴곡 피로를 주었다. 이 굴곡피로 시험 후의 심선 단체의 인장 강력(잔존 강력)을 측정하고, 미리 측정하여 둔 굴곡피로 시험 전의 인장 강력의 값으로부터 깅력 유지율을 산출하였다.
강력 유지율(%) = (굴곡 후의 인장 강력/굴곡 전의 인장 강력)×100
[내구주행 시험(주행 수명)]
직경 120mm의 구동 풀리(Dr.), 직경 55mm의 텐션 풀리(Ten.), 직경 120mm의 종동 풀리(Dn.), 직경 80mm의 아이들러 풀리(IDL.)를 차례로 배치한 도3에 레이아웃을 나타내는 시험기를 이용하여 행하였다. 시험기의 각 풀리에 걸고, 구동 풀리의 회전수를 4900rpm, 아이들러 풀리에의 벨트의 감아붙임 각도를 90°, 텐션 풀리에의 벨트의 감아붙임 각도를 90°, 종동 풀리 부하를 8.8kW로 하고, 벨트 처음 장력이 395N으로 되도록 일정 하중(약 560N)을 부여하여 분위기 온도 100℃에서 벨트 수명까지 주행시켰다.
실시 예 1
(꼰 코드의 제작)
표5에 나타낸 바와 같이, 1670dtex의 아라미드1의 섬유의 다발을 꼬기 계수 1로 아래꼬기한 아래꼬기 사 3본과, 940dtex의 지방족 폴리아미드의 섬유의 다발을 꼬기 계수 3으로 아라미드 섬유와 동일 방향으로 아래꼬기한 아래꼬기 사 1본을 모아, 아래꼬기와 동일 방향으로 꼬기 계수 3.5로 위꼬기 하여, 랭 꼬기의 꼰 코드를 제작하였다.
(코드의 접착 처리)
우선, 표1에 나타내는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 처리액(25℃)에, 제작한 꼰 코드를 5초간 침지한 후, 150℃에서 2분간 건조시켰다(프리 딥(Pre Dip) 처리 공정). 다음으로, 프리 딥 처리를 끝낸 꼰 코드를 표2에 나타내는 RFL 처리액(25℃)에 5초간 침지한 후, 200℃에서 2분간 열처리를 행하였다(RFL 처리 공정). 이 열처리 시에는, 히트 세트 연신률 0~3%로 열연신 고정하였다. 더욱이, RFL 처리를 끝낸 꼰 코드를 표3에 나타내는 접착 성분을 포함하는 처리액(고형분 농도 7%, 25℃)에 5초간 침지한 후, 160℃에서 4분간 건조시켜(오버 코트 처리 공정), 접착 처리 코드를 얻었다.
표1(프리 딥 처리액)
배합약품 질량부
폴리메릭 MDI 10
톨루엔 100
합계 110
표2(RFL 처리액)
배합약품 질량부
NBR 라텍스 289.6
레졸신 30
37% 포르말린 18.6
물 515
폴리메릭 MDI 37
합계 890.2
표3(오버 코트 처리액)
배합약품 질량부
폴리올레핀계 접착제 18
톨루엔 51.2
합계 69.2
(벨트의 제조)
가소성 자켓을 장착한 내형에, 표4에 나타내는 조성의 미가류 압축 고무 시트 및 편포를 내주측으로부터 이 순서로 배치한 제1 미가류 슬리브를 형성하는 공정, 가소성 자켓을 팽창시켜 리브 형상의 각인을 가지는 외형에 제1 미가류 슬리브를 내주 측으로부터 압압하여, 표면에 리브 형상을 각설한 예비 성형체를 형성하는 공정, 가소성 자켓의 팽창을 풀어 예비 성형체를 밀착시킨 외형으로부터 가소성 자켓을 장착한 내형을 이간시킨 후, 가소성 자켓을 장착한 내형에, 표4에 나타내는 조성의 미가류 신장 고무 시트 및 접착 처리 코드를 순차 배치하여 제2 미가류 슬리브를 형성하는 공정, 더욱이 가소성 자켓을 재차 팽창시켜, 예비 성형체를 밀착시킨 외형에 제2 미가류 슬리브를 내주 측으로부터 압압하여 예비 성형체와 일체적으로 가류하는 공정을 거쳐, 표면에 리브 형상을 가지는 가류 슬리브를 얻었다. 이 가류 슬리브를 커터로 둘레 방향으로 평행하게 커트하여, V리브드 벨트(벨트 사이즈: 3PK1100, 리브 형상 K형, 리브 수 3, 둘레 길이 1100mm)를 얻었다.
표4 (고무 배합)
재료 압축 고무 신장 고무
EPDM 100 100
산화아연 5 5
스테아린산 1 1
카본블랙 HAF 80 80
파라핀계 오일 15 15
노화 방지제 2 2
유기 과산화물 5 5
나일론 단섬유 0 15
합계 208 223
실시 예 2
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기의 꼬기 계수를 4로 변경하는 것 이외는 실시 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 3
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기의 꼬기 계수를 4.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 4
꼰 코드의 제작에 있어서, 1100dtex의 아라미드2의 섬유의 다발을 꼬기 계수 0.5로 아래꼬기 한 아래꼬기 사 3본과, 940dtex의 지방족 폴리아미드의 섬유의 다발을 꼬기 계수 0.5로 아라미드 섬유와 동일 방향으로 아래꼬기한 아래꼬기 사 1본을 모아, 아래꼬기와 동일 방향으로 꼬기 계수 3으로 위꼬기 하여, 랭 꼬기의 꼰 코드를 제작하는 것 이외는 실시 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 5
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기의 꼬기 계수를 3.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 4와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 6
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기의 꼬기 계수를 4로 변경하는 것 이외는 실시 예 4와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 7
꼰 코드의 제작에 있어서, 1100dtex의 아라미드2의 섬유의 다발을 꼬기 계수 3.5로 아래꼬기 한 아래꼬기 사 3본과, 940dtex의 지방족 폴리아미드의 섬유의 다발을 꼬기 계수 0.5로 아라미드 섬유와 동일 방향으로 아래꼬기한 아래꼬기 사 1본을 모아, 아래꼬기와 반대 방향으로 꼬기 계수 3으로 위꼬기 하여, 제연의 꼰 코드를 제작하는 것 이외는 실시 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 8
꼰 코드의 제작에 있어서, 아라미드 섬유2의 아래꼬기 계수를 4로 변경하는 것 이외는 실시 예 7과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 9
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기 계수를 3.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 8와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 10
꼰 코드의 제작에 있어서, 아라미드2의 섬유의 다발에 아래꼬기를 가하지 않고 위꼬기로 제공하는 것 이외는 실시 예 6와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 11
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기의 위꼬기 계수를 4.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 6과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 12
꼰 코드의 제작에 있어서, 아라미드2의 섬유의 다발 및 지방족 폴리아미드의 섬유의 다발의 아래꼬기 계수를 1.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 4와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 13
꼰 코드의 제작에 있어서, 아라미드2의 섬유의 다발의 아래꼬기 계수를 6.5로, 위꼬기 계수를 6.5로 변경하는 것 이외는 실시 예 9와 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
비교 예 1
꼰 코드의 제작에 있어서, 1100dtex의 아라미드3의 섬유의 다발을 꼬기 계수 1로 아래꼬기 한 아래꼬기 사 3본과, 940dtex의 지방족 폴리아미드의 섬유의 다발을 꼬기 계수 3으로 아라미드 섬유와 동일 방향으로 아래꼬기한 아래꼬기 사 1본을 모아, 아래꼬기와 반대 방향으로 꼬기 계수 2.5로 위꼬기 하여, 제연의 꼰 코드를 제작하는 것 이외는 실시 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
비교 예 2
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기 계수를 3.5로 변경하는 것 이외는 비교 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
비교 예 3
꼰 코드의 제작에 있어서, 위꼬기 계수를 4로 변경하는 것 이외는 비교 예 1과 마찬가지로 하여 V리브드 벨트를 제조하였다.
실시 예 1~13 및 비교 예 1~3에서 얻어진 접착 처리 코드 및 V리브드 벨트의 평가 결과를 표5~7에 나타낸다.
Figure 112019129021818-pct00002
Figure 112019129021818-pct00003
Figure 112019129021818-pct00004
[결과 및 고찰]
표 5~7의 결과로부터 명백한 바와 같이, 아라미드 섬유로서 중간 신도가 작은 아라미드3을 사용한 비교 예 1~3은, 코드 물성에 관하여 200N 시 늘어남이 2.0 미만으로 작고, 굴곡피로 시험에 있어서의 강력 유지율도 75%에 미치지 못하고 낮았다. 또, 벨트 물성에 관하여도, 주행 수명이 200 시간 미만으로 짧았다. 주행 수명이 짧은 이유는, 접착 처리 코드의 늘어남이 작으면, 벨트의 제조시(가류시)에 고무가 코드의 사이를 빠져나갈 때의 저항이 크게 되고, 일부의 코드의 위치가 어긋나, 심섬의 피치가 흐트러진 것에 의한다고 추정할 수 있다. 즉, 심선의 피치의 흐트러짐에 의해 벨트의 장력 분담이 불균일하게 되고, 큰 장력이 걸린 심선에 필라멘트의 절단이 발생하기 쉽게 되었다고 추정할 수 있다.
한편, 중간 신도가 큰 아라미드1 및 아라미드2를 사용한 실시 예 1~13은, 코드 물성에 관하여 굴곡피로 시험에 있어서의 강력 유지율이 75% 이상으로 높고, 벨트 물성에 관하여도, 주행 수명이 200 시간 이상으로 길었다. 그 중에서도, 금회 이용한 아라미드 섬유 중에서 가장 중간 신도가 높은 아라미드2를 사용한 실시 예 4~13은, 주행 수명이 특히 길었다.
또, 실시 예 4~13 중에서도, 꼬기 계수가 적절한 범위로 조정되어 있기 때문에, 실시 예 4~9의 주행 수명이 길었다. 랭 꼬기의 꼰 코드를 사용한 실시 예에서 비교하면, 실시 예 10에서는, 아라미드 섬유의 아래꼬기를 0으로 하면, 내굴곡피로성이 저하하기 때문인지, 실시 예 4~6과 비교하여 강력 유지율 및 주행 수명이 저하하였다. 실시 예 11에서는, 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비를 9로 하면, 실시 예 4~6과 비교하여 주행 수명이 저하하였다. 실시 예 12에서는, 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비를 2로 하면, 실시 예 4~6과 비교하여 주행 수명이 저하하였다. 실시 예 13에서는, 아래꼬기 계수 및 위꼬기 계수를 6.5로 하면, 실시 예 7~9와 비교하여 강력 유지율 및 주행 수명이 저하하였다.
더욱이, 꼬기 방식에 하면, 제연보다도 랭 꼬기의 쪽이 주행 수명이 긴 경향에 있었다. 또, 랭 꼬기의 꼰 코드를 사용한 실시 예 중, 실시 예 1~6 및 11~12에 있어서의 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비와, V리브드 벨트의 주행 수명과의 관계를 도4에 나타낸다. 도4로부터 명백한 바와 같이, 랭 꼬기에 있어서는, 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비가 큰 쪽이, 주행 수명이 비교적 긴 경향에 있고, 그 비는 4~8(특히 5~7) 정도의 범위에서 양호였다. 또, 아라미드1을 사용한 실시 예보다도, 아라미드2를 사용한 실시 예의 쪽이 주행 수명이 비교적 긴 것도 명확히 알 수 있다.
본 발명의 V리브드 벨트는, 자동차 엔진의 보기 구동에 이용되는 V리브드 벨트로서 이용할 수 있지만, 몰드형부 공법에서의 제조 시에 심선의 피치의 흐트러짐이나 손상을 억제할 수 있고, 또한 동작 장력이 높은 용도에 사용하여도, 내발음성 및 내구성도 우수하기 때문에, 높은 동적 장력이 발생하는 ISG 탑재 엔진을 구동하기 위한 V리브드 벨트로서 특히 호적하게 이용할 수 있다.
본 발명을 상세하게, 또 특정의 실시 태양을 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 것 없이, 다양한 수정이나 변경을 가하는 것이 가능하다는 것은, 당업자에게 명백하다.
본 출원은, 2017년6월20일 출원의 일본국 특허출원 2017-120811호 및 2018년6월13일 출원의 일본국 특허출원 2018-112540호에 기초한 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1 … 심선
2 … 압축 고무층
3 … V리브부
4 … 접착 고무층
5 … 신장층

Claims (12)

  1. 4cN/dtex 하중시에 있어서의 중간 신도가 0.8% 이상이고, 또한 인장 탄성률이 50~100GPa인 고신도 아라미드 섬유와, 이 고신도 아라미드 섬유보다도 인장 탄성률이 낮은 저모듈러스 섬유를 혼연한 꼰 코드를 포함하는 V리브드 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 저모듈러스 섬유의 인장 탄성률이 20GPa 이하인, V리브드 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 고신도 아라미드 섬유의 비율이 꼰 코드 중 60~95 질량%인, V리브드 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 꼰 코드가 복수의 아래꼬기 사를 위꼬기한 꼰 코드 또는 복수의 무연사를 꼰 꼰 코드이고, 이 꼰 코드의 아래꼬기 계수가 0~6이고, 또한 위꼬기 계수가 2~6인, V리브드 벨트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 꼰 코드가 랭꼬기인, V리브드 벨트.
  6. 제5항에 있어서, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비가 4~8인, V리브드 벨트.
  7. 제5항에 있어서, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수에 대한 위꼬기 계수의 비가 5~7인, V리브드 벨트.
  8. 제5항에 있어서, 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수가 1 이하인, V리브드 벨트.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 꼰 코드가 제연이고, 또한 고신도 아라미드 섬유의 아래꼬기 계수가 2 이상인, V리브드 벨트.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰 전동면의 적어도 일부가 포면으로 피복되어 있는, V리브드 벨트.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트식 ISG 구동을 탑재한 엔진에 장착되는, V리브드 벨트.
  12. 상기 꼰 코드를 접착 처리하여 심선을 조제하는 심선 조제 공정을 포함하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 V리브드 벨트의 제조 방법에 있어서, 상기 심선 조제 공정에 있어서, 접착 처리의 열처리 시에 히트 세트 연신률 3% 이하에서 열 연신 고정하는, 제조 방법.
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