KR102291547B1 - 수지제 벨트 - Google Patents

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마사루 하라다
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엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 내마모성이 우수하고, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수하고, 압출 성형에 적용할 수 있는 성형성이 우수한 수지제 벨트를 제공하는 것을 과제로 하며, 해당 과제는, 열가소성 수지로 이루어지는 벨트 본체(2)의 주행면에, 길이방향을 따라 소정간격으로 배치되는 복수의 톱니부(3)를 가지며, 해당 톱니부(3)를 톱니천(5)으로 피복하여 이루어지는 수지제 벨트(1)로서, 해당 톱니천(5)은, 벨트 길이방향으로 열가소성 합성수지 섬유를 경사로서 이용하고, 또한 벨트 폭방향으로 불소계 수지 섬유를 위사로서 이용하여, 이들 경사와 위사를 직조하여 이루어지는 직포이며, 상기 톱니부(3)의 톱니 표면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 단위면적당 50% 이상이고, 상기 벨트 본체와의 접합면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 50% 이하인 것을 특징으로 하는 수지제 벨트에 의해 해결된다.

Description

수지제 벨트
본 발명은 수지제 벨트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내마모성, 슬라이딩성 및 성형성을 향상시킨 수지제 벨트에 관한 것이다.
종래, 공장의 생산, 반송, 조립용 라인 등의 반송 시스템에 사용되는 벨트나, 타이밍 벨트 등의 마모를 방지하는 방법으로서, (1) 오일, 왁스 등의 윤활제를 도포하는 방법, (2) 슬라이딩면(톱니면, 배면)에 나일론 등의 슬라이딩성이 양호한 재료로 이루어지는 천을 일체로 성형하는 방법, (3) 벨트 본체를 형성하는 재료로서 저마찰 재료를 이용하는 방법 등이 있다.
(1)의 윤활제를 도포하는 방법은, 초기 효과는 얻을 수 있어도, 시간 경과와 함께 효과가 감소해 버리기 때문에, 정기적으로 윤활제를 재도포하는 등의 유지보수가 필요하여 바람직하지 않다. 또한, 벨트의 사용 용도나 벨트에 의한 반송물에 따라서는, 오일이나 왁스 자체가 사용 불가능한 경우도 있어, 범용성이 부족하다.
또 (2)의 나일론계 천을 덮는 방법이나, (3)의 벨트 본체에 저마찰 재료를 이용하는 방법은, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우에 특별히 큰 효과를 기대할 수 없는 경우가 많다.
일본 공개특허공보 특개소55-115643호
이 때문에, 내마모성이 우수한 벨트로, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수한 벨트의 개발이 요망된다.
특허문헌 1에는, 불소계 수지 섬유와 열가소성 합성수지 섬유로 이루어지는 타이밍 벨트용 커버 클로스(cover cloth)와, 그 커버 클로스를 이용한 벨트가 개시되어 있다. 커버 클로스로서는, 벨트 본체의 종(길이)방향으로 불소계 수지 섬유를 경사로서 이용하고, 횡(폭)방향으로 열가소성 합성수지 섬유를 위사로서 이용하고, 이들 섬유를 직조한 직물이 기재되어 있다.
근년, 압출 성형에 우수하기 때문에, 벨트 본체로 열가소성 수지를 이용한 수지제 벨트가 이용되고 있다. 벨트 본체부에 열가소성 수지를 이용한 수지제 벨트는 압출 성형에 우수한 반면, 제법상, 톱니 형상에 대한 추종성(신장 특성)이 필요하기 때문에, 종(길이)방향으로 일정 이상의 신장이 필요하다.
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 벨트에서는, 길이방향의 경사로서 불소계 수지 섬유를 이용하고 있기 때문에, 길이방향으로의 파단시 신장은 20% 정도가 되고, 실용 범위에서는 10% 정도로 신장 특성에서 뒤떨어지기 때문에, 압출 성형에는 적용할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 내마모성이 우수하고, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수하고, 압출 성형에 적용할 수 있는 성형성이 우수한 수지제 벨트가 요망된다.
본 발명의 과제는, 내마모성이 우수하고, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수하고, 압출 성형에 적용할 수 있는 성형성이 뛰어난 수지제 벨트를 제공하는 것에 있다.
또 본 발명의 다른 과제는, 이하의 기재에 의해 분명해진다.
상기 과제는 이하의 각 발명에 의해 해결된다.
1.
열가소성 수지로 이루어지는 벨트 본체의 주행면에, 길이방향을 따라 소정간격으로 배치된 복수의 톱니부를 가지며, 상기 톱니부를 톱니천(tooth cloth)으로 피복하여 이루어지는 수지제 벨트로서,
상기 톱니천은, 벨트 길이방향으로 열가소성 합성수지 섬유를 경사로서 이용하고, 또한 벨트 폭방향으로 불소계 수지 섬유를 위사로서 이용하여, 이들 경사와 위사를 직조하여 이루어지는 직포(woven fabric)이며,
상기 톱니부의 톱니 표면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 단위면적당 50% 이상이고, 상기 벨트 본체와의 접합면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 50% 이하인 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
2.
상기 벨트 본체는 폴리우레탄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재된 수지제 벨트.
3.
상기 열가소성 합성수지 섬유는 나일론으로 이루어지고, 상기 불소계 수지 섬유는 테트라플루오로에틸렌계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2에 기재된 수지제 벨트.
4.
상기 톱니천의 세로방향의 인장 신장율은 20% 이상 60% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 3 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
5.
상기 벨트 본체와 상기 톱니천은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 4 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
6.
상기 톱니천은, 규격 JIS K6372, 규격 JIS K6373, 규격 ISO 5296-1 또는 규격 ISO 5296-2에 기재된 사다리꼴 치형 벨트의 MXL 타입, XL 타입, L 타입, H 타입 또는 XH 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지거나,
또는, 규격 DIN7721에 기재된 사다리꼴 치형 벨트의 T2.5 타입, T5 타입, T10 타입 또는 T20 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 5 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
7.
상기 톱니천은, 특수 사다리꼴 치형 벨트의 AT 타입의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 5 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
8.
상기 톱니천은, 규격 JIS B1857-1 또는 규격 ISO 13050에 기재된 원호 치형 벨트의 H 타입, S 타입, P 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 5 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
9.
상기 톱니천은, 원호 치형 벨트의 MA 타입의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 5 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
10.
상기 톱니천은, 벨트 배면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 9 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
11.
상기 톱니천은, 벨트 배면부 및 톱니면부에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 9 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
12.
상기 벨트 본체는, 스틸 선, 스테인리스 선, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 카본 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 적어도 하나의 종류를, 심선(core wire)으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 1 ~ 11 중 어느 하나에 기재된 수지제 벨트.
본 발명에 의하면, 내마모성이 우수하고, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수하고, 압출 성형에 적용할 수 있는 성형성이 우수한 수지제 벨트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수지제 벨트의 일례를 나타내는 주요부 사시도,
도 2의 (a)는 평직물의 섬유의 교착 상태를 나타내는 도면이고, (b)는 불소계 수지 섬유의 노출 비율을 설명하기 위한 평직물의 완전조직도,
도 3은 톱니천의 세로방향 인장 신장율의 그래프,
도 4는 내마모성 확인시험에 이용한 장치를 설명하는 도면,
도 5는 내마모성 확인시험에 이용한 장치를 설명하는 도면, 그리고
도 6은 내마모성 확인시험의 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 수지제 벨트의 일례를 나타내는 주요부 사시도이다.
도 1에 있어서, 수지제 벨트(1)는, 벨트 본체(2)의 주행면 쪽에 톱니부(3)를 가지고 있다. 톱니부(3)의 양측에는, 치저(4)가 형성된다. 톱니부(3)와 치저(4)의 표면에는, 이것들을 피복하도록 톱니천(tooth cloth)(5)이 제공되어 있다.
벨트 본체(2)로서는, 생산, 반송, 조립 라인 등에서 타이밍 벨트로서 사용되는 공업용 벨트라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 플렉스 벨트나 조인트 벨트 등을 이용할 수 있다.
톱니부(3)와 치저(4)는 교대로 형성되어 주행면 쪽에 있어서의 길이방향을 따라 톱니를 갖춘 풀리와 함께 맞물리도록 구성된다. 풀리의 톱니와 함께 맞물려 동력을 전달하므로, 체인이나 톱니바퀴와 같이 정확하게 동기화된 동력전달을 행할 수 있다.
각각의 톱니부(3)는, 예를 들어 단면 사다리꼴 형상이나 단면 원호형상으로 구성되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
단면 사다리꼴 형상의 톱니부(3)는, 예를 들어, 규격 JIS K6372, JIS K6373, ISO 5296-1 또는 규격 ISO 5296-2에 기재된 MXL 타입, XL 타입, L 타입, H 타입, XH 타입 중 어느 하나, 또는, DIN7721에 기재된 T2.5 타입, T5 타입, T10 타입, T20 타입 중 어느 하나일 수 있다. 또는, AT 타입의 특수 사다리꼴 치형일 수도 있다.
단면 원호형상의 톱니부(3)는, 예를 들어, 규격 JIS B1857-1 및 ISO 13050에 기재된 H 타입, S 타입, P 타입 중 어느 하나일 수 있다. 또는, MA 타입의 원호 치형일 수도 있다.
또, 길이방향으로 이웃하는 각각의 톱니부(3, 3 ...)의 간격(하나의 톱니부의 중심과, 그것에 이웃하는 톱니부의 중심의 거리)은 한정되지 않으며, 예를 들어 5 ~ 30mm 정도이다.
벨트 본체(2)는, 배면부(외주면)(6)로부터 주행면 측의 복수의 톱니부(3)까지가, 압출 성형에 의해 형성되어, 일체화되고 있는 것이 바람직하다.
톱니부(3)나 치저(4)를 포함하는 벨트 본체(2)는, 열가소성 수지로 이루어진다. 열가소성 수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 디엔계 고무, 올레핀계 고무, 아크릴계 고무, 불소 고무, 실리콘계 고무, 우레탄계 고무 등을 예시할 수 있다. 벨트 본체(2)를 형성하는 재료는, 사용 조건에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 그 중에서도, 내마모성 및 성형성의 양립이라고 하는 관점에서, 폴리우레탄을 바람직하게 이용할 수 있다.
벨트 본체(2)의 톱니부 아래쪽에는, 심선(core wire)(7)을 매설할 수 있다. 심선(7)으로서는, 스틸 선이나 스테인리스 선 등의 금속재료의 세선이나, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 카본 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, PBO(폴리파라페닐렌벤즈옥사졸) 섬유 등의 섬유재료의 세선을 이용할 수 있으며, 이들 섬유는, 단독 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다. 또, 심선(7)은, 상기 금속재료의 세선이나 섬유재료의 세선 중 어느 하나를 조합한 재료를 합쳐 꼬은 연선(撚線) 등을 이용할 수도 있다. 심선(7)의 매설 개수나 매설 방식은, 특별히 한정되지 않는다.
벨트 본체(2)의 주행면(풀리와 함께 맞물리는 면)에는, 톱니천(5)이 피복된다. 톱니천(5)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 경사에 열가소성 합성수지 섬유, 위사에 불소계 섬유를 이용한다.
즉, 본 실시형태에서는, 길이방향(종방향)으로 열가소성 합성수지 섬유를 경사로서 이용하고, 폭방향(횡방향)으로 불소계 수지 섬유를 위사로서 이용하여, 직조하여 형성한 저마모성 천(저μ천)을 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 톱니천(5)은, 톱니부(3)에 피복되었을 때, 톱니표면 측(풀리와의 슬라이딩면 측)으로 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율이 단위면적당 50% 이상이며, 톱니부(3)와의 접합면 측(톱니면과의 접착면 측)으로 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율이 50% 이하인 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 톱니부와의 접합면 측에서 톱니부의 형상에 대한 충분한 추종성(신장 특성)을 확보하고, 또한, 내마모성과 슬라이딩성을 향상시킬 수 있다.
톱니표면 측(풀리와의 슬라이딩면 측)으로 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율이 단위면적당 50% 미만이면, 내마모성 및 슬라이딩성이 뒤떨어진다. 또, 풀리와의 슬라이딩시에 소음이 발생되기 쉽다.
톱니부(3)와의 접합면 측(톱니면과의 접착면 측)으로 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율이 50%를 넘으면, 벨트 본체와의 접착성이 뒤떨어지기 때문에, 벨트 동작시에 벨트 본체의 수지와 톱니천 사이에 박리가 생겨 버린다.
본 발명에 있어서, 불소계 수지 섬유가 노출되는 비율이란, 톱니천의 완전조직도에 있어서의 하얀색 매스(mass)로 나타나는, 불소계 수지 섬유가 표면에 떠있는 부분의 면적의 비율을 말한다. 여기서, 직물의 완전조직이란, 그 직물을 구성하는 최소의 반복 단위를 말하고, 경사가 표면에 떠있는 부분을 색칠모양의 매스로 나타내고, 위사가 표면에 떠있는 부분을 백색의 매스로 나타낸 것을 완전조직도라고 한다.
예를 들어, 평직물의 경우에, 완전조직도는 도 2 (b)와 같이, 경사, 위사 모두 2개씩으로 표현된다. 실제의 평직물은, 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 경사 및 위사의 투영 직경을 각각 D1, D2라고 하면, 각각의 실 사이에 간극이 존재하지만, 톱니천이 슬라이딩하면, 마찰력이나 마찰열에 의해 실을 구성하는 수지 성분이 피막화되어 각각의 실의 간극을 매우기 때문에, 도 2 (b)에 나타내는 완전조직도에 있어서의 불소계 수지 섬유가 표면에 떠있는 부분의 면적 비율을 노출되는 비율로 한다.
도 2 (b)의 완전조직도에 있어서, 경사 및 위사의 실 밀도를 n1 (개/인치(2.54cm)) 및 n2 (개/인치(2.54cm))라고 할 때, 직물의 완전조직도의 세로(경) 방향의 길이(21) 및 가로(위) 방향의 길이(22)는, 각각 (2.54 × 2) / n2(cm) 및 (2.54 × 2) / n1(cm)가 되고, 직물의 완전조직도의 전체 면적(S)은,
S(㎠) = {(2.54 × 2) / n2} × {(2.54 × 2) / n1}
= 4 × {(2.54 / n2) × (2.54 / n1)}
가 된다.
앞에서 설명한 바와 같이, 직물을 구성하는 경사 및 위사의 투영 직경은 각각 D1, D2이며, 각각의 실 사이에는 간극이 존재하지만, 슬라이딩에 의해 각각의 섬유를 구성하는 수지가 피막을 형성하여 각각의 실 사이의 간극을 균등하게 매웠다고 가정하면, 경사 및 위사가 톱니천 표면에 노출되는 면적 S1 및 S2는 각각 도 2 (b)의 색칠 부분의 면적 및 흰색 부분의 면적에 해당한다. 즉
S1 = 2 × {(2.54 / n2) × (2.54 / n1)}
S2 = 2 × {(2.54 / n2) × (2.54 / n1)}
가 된다.
직물 완전조직도의 투영 면적은 S이므로, 위사에만 불소계 수지 섬유를 이용한 경우의, 불소계 수지 섬유가 톱니천의 표면에 노출되는 비율 P(%)는,
P(%) = (S2 / S) × 100
= 50%
가 된다.
톱니천의 표면에 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율은, 불소계 수지 섬유 및 열가소성 수지 섬유의, 실 밀도 및 직물 조직을 변경함으로써 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 불소계 수지 섬유의 비율은, 직물을 구성하는 실의 밀도에 영향을 받지 않지만, 예를 들어 구성하는 실의 섬도(fineness)가 큰 만큼 직물의 두께가 두꺼워지고, 슬라이딩 하였을 때에 형성되는 피막의 두께가 두꺼워지기 때문에, 내구성이 더욱 향상된다. 한편, 실의 섬도를 작게 하면, 톱니천이 작은 인장 장력으로도 신장하기 쉬워진다. 직물을 구성하는 섬유의 섬도는, 상기 특성을 감안하여, 개별적으로 설계할 수 있다.
열가소성 합성수지 섬유는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 섬유나, PET 등의 폴리에스테르계 섬유, 나일론 등의 폴리아미드계 섬유를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 내피로성, 인장강도, 신축성 등의 관점에서, 나일론을 바람직하게 이용할 수 있다.
해당 방법으로 얻어진 열가소성 합성수지 섬유를 제직하여 얻어진 톱니천은, 세로방향의 인장 신장율이 20% 이상 60% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 말하는 톱니천의 세로방향 인장 신장율이란, JIS1096법(2010)에 준거하여, 시료의 폭 3cm, 척(chuck)간거리 150mm, 인장속도 200mm/분으로 톱니천을 세로방향으로 신장시켰을 때, 세로방향으로 5N/3cm의 하중이 걸릴 때까지의 톱니천의 세로방향으로의 신장도(%)를 말하고, 톱니천의 상이한 장소로부터 5개소 시료를 채취하여 측정한 값의 평균치로 한다. 톱니천은, 톱니부(3)의 톱니면을 피복할 때에, 톱니부(3)의 윤곽(능선)의 길이까지 신장되기 때문에, 이것에 필요한 신장율을 실현시키기 위해서이다.
필요 신장율은, 예를 들어, 전술한 사다리꼴 치형의 경우에는 약 20 ~ 45%, 전술한 원호 치형의 경우에는 약 40 ~ 55% 정도이다. 따라서, 톱니천은, 세로방향의 인장 신장율이 20% 이상 60% 이하인 것이 바람직하다. 한편, 세로방향의 인장 신장율이 60%를 넘으면, 톱니천을 피복할 때에 톱니천이 지나치게 신장됨으로써 벨트 수지가 톱니천의 겉으로 배어나와서 슬라이딩성이 저하하는 것과 함께, 톱니천의 실 풀림이 발생하기 쉬워지는 문제가 있다.
따라서, 톱니천의 세로방향의 인장 신장율을 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.
불소계 수지 섬유로서는, 3불화, 4불화, 6불화 등의 수지 중 어느 하나를 이용할 수 있지만, 내마모성, 내열성, 내약품성 등의 관점에서, 테트라플루오로에틸렌계 수지가 바람직하다.
테트라플루오로에틸렌계 수지로서는, 4불화에틸렌의 중합체 또는 4불화에틸렌과 다른 모노머와의 공중합체를 들 수 있고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 4불화에틸렌-6불화프로필렌 공중합체(FEP), 4불화에틸렌-퍼플루오로알콕시기 공중합체(PFA), 4불화에틸렌-올레핀 공중합체(ETFE) 등을 들 수 있고, 이것들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다.
특히, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 바람직하게 이용할 수 있다. 단, PTFE에 폴리우레탄을 혼합한 것은 제외한다.
열가소성 합성수지 섬유 및 불소계 수지 섬유의 섬유 형태는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 필라멘트사 또는 방적사 중 어느 하나일 수도 있고, 단독 조성의 섬유의 연사일 수도 있고, 혼연사, 혼방사 등일 수도 있다. 또, 각 섬유의 평균 섬유길이도 특별히 한정되지 않는다.
톱니천의 제직 조직은, 각각의 면에 노출되는 불소계 수지 섬유의 비율을 전술한 바와 같이 할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 평직, 능직(사문직), 주자직(수자직, 새틴)이나, 이것들의 변화 조직으로부터 선택할 수 있다.
[형성 방법]
본 발명의 수지제 벨트의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 성형틀 위에, 톱니천(5), 심선(7), 벨트 본체(2)를 형성하는 열가소성 수지를 차례로 중첩하고, 가압하에서 150℃ 이상의 습열하에서 수지를 가류하여 형성할 수 있다.
이상의 설명에 있어서는, 톱니천이 벨트 본체의 톱니부를 피복하는 하나의 태양에 대해 설명하였지만, 이것들로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 배면부 및 톱니부를 톱니천으로 피복할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 내마모성이 우수하고, 고속, 고부하로 슬라이딩하는 경우의 슬라이딩성이 우수하고, 압출 성형에 적용할 수 있는 성형성이 우수한 수지제 벨트를 제공할 수 있다.
더욱이 본 발명에 의해 벨트를 구동용, 반송용으로 사용할 때 고부하 상태가 되었을 경우에도, 풀리와의 맞물림부나 가이드 레일과 슬라이딩시켰을 때의 슬라이딩성이 양호하고 내마모성이 우수한 사양으로 되고, 또한, 소음의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 벨트 배면부(톱니부와 반대면)에는, 종래에는 나일론계 천을 사용하는 것이 일반적이었지만, 본 발명의 수지제 벨트는, 배면부(톱니부와 반대면)에 주행면(톱니부면)과 동일한 톱니천을 사용할 수 있다. 이것에 의해, 반송 용도에 있어서, 벨트 배면부에서 반송물을 어큐물레이트(accumulated)시키는 경우에, 슬라이딩성 향상이나 내마모성을 기대할 수 있다. 이상에 의해, 사용시의 벨트 내구성이 향상됨으로써 유지보수 비용 저감이 가능해지고, 다양한 용도로의 사용을 기대할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 해당 실시예에 의해 한정되지 않는다.
(실시예 1)
1. 벨트 본체의 제작
DIN7721에 기재된 T5 타입의 사다리꼴 치형을 이용하여, 배면부 및 톱니부를 가지는 벨트 본체를 형성하였다. 벨트 본체는, 폴리우레탄으로 이루어진다. 벨트 본체는, 주행면에 길이방향을 따라 소정간격으로 복수의 톱니부가 형성되어 있다.
2. 톱니천의 제작
열가소성 합성수지 섬유로서, 78dtex (직경 91㎛)의 6, 6 나일론 섬유를 이용하여, 공지의 기술로 양모사(woolly yarn)로 하였다. 또, 불소계 수지 섬유로서, 440dtex (직경 156㎛)의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 섬유를 이용하였다.
상기 6, 6 나일론의 양모사를 경사, PTFE 섬유를 위사로 하여, 경사 밀도 : 86개/인치(2.54cm), 위사 밀도 : 66개/인치(2.54cm)의 2/1 능조직으로 제직함으로써 톱니천을 얻었다. 얻어진 톱니천의 일측 면에 노출되는 PTFE 섬유의 비율은, 단위면적당 33.3%, 타측 면에 노출되는 PTFE 섬유의 비율은, 단위면적당 66.7% 이며, 세로방향의 인장 신장율은 35% 이었다(도 3 참조).
3. 톱니천에 의한 벨트 본체의 피복
벨트 본체의 톱니부의 톱니면에, 상기 2.에서 얻어진 톱니천을 피복한다. 벨트 본체 측에는, PTFE의 노출이 단위면적당 33.3%인 쪽을 접착하도록 피복하였다. 얻어진 벨트를 벨트 1로 하였다.
(비교예 1)
실시예 1에 있어서, 톱니천의 제작 및 톱니천에 의한 벨트 본체의 피복을 생략한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 벨트 2를 얻었다.
(비교예 2)
실시예 1에 있어서, 톱니천에 있어서의 6, 6 나일론의 생사를 경사와 위사로 하여, 경사 밀도를 110개/인치(2.54cm), 위사 밀도를 110개/인치로 한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 벨트 3을 얻었다.
이 톱니천에 대해, 세로방향의 인장 신장율을 측정한 바, 20% 미만이었다(도 3 참조).
4. 시험
(1) 동마찰계수의 측정 시험
벨트 1 ~ 3에 대해, 마찰 계수의 측정 시험을 실시하였다.
시험은, 도 4에 나타내는 인장 시험기를 사용하였다.
측정 조건
하중 : 2kgf
인장속도 : 100mm/min
측정면 : 톱니면
상대재 : SUS
측정면 상태 : 건조
상기의 조건 하에서, 마찰력을 측정하고, 측정된 마찰력으로부터 동마찰계수를 구하였다.
벨트 1 ~ 3에 대해, 각각 3개의 샘플로 시험을 행하고, 동마찰계수의 평균값을 구하였다.
벨트 2의 동마찰계수(평균값)를 기준으로 하여, 벨트 1 및 벨트 3에 대해 동마찰계수(평균값)의 비를 산출해서 평가하였다. 결과는, 표 1에 나타낸다.
(2) 내마모성 확인 시험
벨트 1 ~ 3에 대해, 도 5에 나타내는 2축 부하 시험기를 이용하여, 내마모성 확인 시험을 실시하였다.
구동 풀리 및 종동 풀리
톱니수 : 34개(dp 86.58mm)
재질 : 알루미늄(A2017)
구동 풀리 회전수 : 1000rpm
부하 토크 : 32Nm
상기의 조건 하에서, 구동 모터에 의해 구동 풀리를 구동시켰다.
(2-1)
톱니면의 마모 상태나 마모 가루의 발생 유무에 대해 관찰하였다. 결과는 도 5에 나타낸다.
(2-2)
윤곽 형상 측정기를 이용하여, 시험전과 시험후의 톱니면의 윤곽 형상을 측정하였다. 측정한 윤곽을 겹쳐서 마모량을 측정하였다. 결과는 도 6에 나타낸다.
(2-3)
시험시, 풀리 톱니부와의 맞물림 슬라이딩에 의한 소음발생 유무를 확인하였다. 결과는 표 2에 나타낸다.
벨트 No. 동마찰계수비 비고
벨트 1 0.25 본 발명
벨트 2 1 (기준) 비교
벨트 3 0.33 비교
벨트 No. 결과 비고
벨트 1 주행개시후 672시간(28일)에 소음발생은 확인되지 않았다. 본 발명
벨트 2 주행개시후 12시간에 소음 발생을 확인하였다. 비교
벨트 3 주행개시후 48시간에 소음 발생을 확인하였다. 비교
< 평가 >
표 1로부터, 저마모재인 폴리우레탄이 주행면으로 되어 있는 벨트 2의 동마찰계수를 기준인 1이라고 하면, 나일론으로 이루어지는 톱니천을 주행면에 피복한 벨트 3의 동마찰계수비는 0. 33으로 감소하고 있다.
그에 비해, 본 발명의 벨트 1은, 동마찰계수비가 더욱 낮아지고 있어, 내마모성이 가장 우수하다고 할 수 있다.
또, 도 6 및 표 2로부터, 벨트 2는, 주행개시후 12시간의 시점에서 벨트 본체의 재질인 우레탄 마모 가루가 발생하였다. 그 후, 48시간까지 시험을 행한 바, 톱니면에 약 0.12mm의 마모 형상이 확인되었다.
벨트 3은, 주행개시후 24시간에 나일론으로 이루어지는 톱니천 마모 가루가 발생하였다. 그 후, 약 48시간의 시점에서 톱니면 맞물림부의 톱니천이 마모되어, 벨트 본체의 폴리우레탄이 노출되었다. 96시간까지 주행 시험을 행한 바, 톱니면에 약 0.18mm의 마모 형상이 확인되었다.
그에 비해, 본 발명의 벨트 1은, 672시간의 내마모성 확인 시험을 실시하여도, 마모 형상은 확인되지 않았다. 이 결과로부터도, 본 발명의 벨트는, 내마모성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
또, 표 2의 결과로부터, 벨트 2, 3은, 마모의 결과 소음 발생이 확인되고 있지만, 벨트 1은, 소음 발생도 확인되지 않는다.
1: 수지제 벨트
2: 벨트 본체
3: 톱니부
4: 치저
5: 톱니천
6: 배면부
7: 심선
21: 직물의 완전조직도의 세로(경)방향의 길이
22: 직물의 완전조직도의 가로(위)방향의 길이
D1: 경사의 직경
D2: 위사의 직경

Claims (12)

  1. 열가소성 수지로 이루어지는 벨트 본체의 주행면에, 길이방향을 따라 소정간격으로 배치된 복수의 톱니부를 가지며, 상기 톱니부를 톱니천으로 피복하여 이루어지는 수지제 벨트로서,
    상기 톱니천은, 벨트 길이방향으로 열가소성 합성수지 섬유를 경사로서 이용하고, 또한 벨트 폭방향으로 불소계 수지 섬유를 위사로서 이용하여, 이들 경사와 위사를 직조하여 이루어지는 직포이며,
    상기 톱니부의 톱니 표면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 단위면적당 50% 이상이고, 상기 벨트 본체와의 접합면 측으로 노출되는 상기 불소계 수지 섬유의 비율은 50% 이하이며,
    상기 벨트 본체는 폴리우레탄으로 이루어지며,
    상기 경사가 상기 위사보다 신장되기 쉬운 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 합성수지 섬유는 나일론으로 이루어지고, 상기 불소계 수지 섬유는 테트라플루오로에틸렌계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  4. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천의 세로방향의 인장 신장율은 20% 이상 60% 이하인 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  5. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 벨트 본체와 상기 톱니천은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  6. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천은, 규격 JIS K6372, 규격 JIS K6373, 규격 ISO 5296-1 또는 규격 ISO 5296-2에 기재된 사다리꼴 치형 벨트의 MXL 타입, XL 타입, L 타입, H 타입 또는 XH 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지거나,
    또는, 규격 DIN7721에 기재된 사다리꼴 치형 벨트의 T2.5 타입, T5 타입, T10 타입 또는 T20 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  7. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천은, 특수 사다리꼴 치형 벨트의 AT 타입의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  8. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천은, 규격 JIS B1857-1 또는 규격 ISO 13050에 기재된 원호 치형 벨트의 H 타입, S 타입, P 타입 중 어느 하나의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  9. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천은, 원호 치형 벨트의 MA 타입의 톱니면부에 일체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  10. 삭제
  11. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 톱니천은, 벨트 배면부 및 톱니면부에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
  12. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 벨트 본체는, 스틸 선, 스테인리스 선, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 카본 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 적어도 하나의 종류를, 심선으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 수지제 벨트.
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