KR20060126468A - 톱니벨트 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 다수의 길이방향의 섬유상 내성 인서어트 혹은 코드(3)가 내재된 탄성 중합체 물질로 만들어지는 본체(2)와 코팅 직물(5)로 코팅된 톱니(4)를 포함하는 톱니벨트(1)에 관한 것이다; 상기 코팅 직물(5)의 상부에는 내성층(8)이 접착되도록 형성되어 상기 톱니벨트의 마모저항력을 증가시키고, 탄성중합체 물질이 첨가된 플루오르화계 가소성 중합체를 포함하며, 상기 가소성 중합체는 탄성중합체 물질보다 다량 존재하고 플루오르화계 가소성 중합체를 구성하는 입자의 대부분의 물질은 10gm미만이다. 상기 내성층(8)은 도포를 통해서 직접적으로 상기 직물(5)에 부착된다. 플루오르화 가소성 중합체는 바람직하게 폴리테트라플루오르에틸렌 화합물을 기반으로 한다.
플루오르화 가소성 중합체, 톱니벨트, 내성층
Description
본 발명은 톱니벨트에 관한 것으로, 특히 톱니벨트용 직물의 코팅층에 관한 것이다.
종래의 톱니벨트는 다수의 세로방향의 섬유상 내성 인서어트(insert: 코드(cords) 라고도 한다.)가 내재되는 탄성중합체 물질의 본체와, 코팅 직물로 코팅된 다수의 톱니로 구성되어 있다.
벨트의 각 성분은 기계적 저항성 면에서 벨트 성능을 증가시킴으로써 벨트 파손의 위험을 줄이고 비(比)전달력을 증가시킨다.
벨트의 코팅직물은 마모에 대한 저항력을 증가시켜, 벨트와 상호작용하는 풀리 레이스(pulley race)의 바닥부분과 측면, 벨트 톱니의 측면과 경계면 사이의 마찰로 인한 마모로부터 벨트의 작동 면을 보호한다.
또한 코팅직물은 작동 면의 마찰계수를 감소시키고, 톱니의 변형을 줄여 그로 인한 파손을 방지한다.
코팅직물은 단일 층으로 할 수 있으며, 또한 내구성 및 강성도를 선택적으로 더 강하게 하기 위해 복수 층으로 할 수 있다.
통상적으로 직물에는 본체와 직물 자체 간의 부착력을 증가시키기 위해, 예 를 들면 레조르시놀-포름알데히드 라티스(RFL)와 같은 접착제를 도포한다.
또한 코팅직물의 구조를 변화시키거나 직물에 다른 처리를 하여 구동벨트의 내마모성을 증가시키는 여러 가지 방법들이 알려져 있는데 예를 들면, 할로겐화 중합체로 직물을 처리하는 방법이 있다.
하지만 상기 처리 방법은 톱니벨트의 코팅 직물이 사용 중에 어떠한 경우든지 작동 면을 이루는 한은 내마모성을 현저하게 증가시키지는 못한다.
상기 문제점을 극복하기 위해서 본 건의 출원인이 출원한 유럽특허 1157813 은 플루오르화 가소성중합체, 탄성 중합체 물질 및 가황제를 포함하는 내성층으로 코팅 직물로 코팅한다고 설명했다. 상기 내성층에는 상기 플루오르화 가소성중합체가 상기 탄성 중합체 물질보다 다량 존재한다.
상기 내성층의 사용은 내마모성을 증가시킨다는 점에서 훌륭한 결과를 얻을 수 있다.
내성층은 평균 크기가 20㎛ 이상이고 덩어리형태인 입자를 포함하는 플루오르화 가소성중합체의 사용을 통해서 형성된다. 그 결과 상기 덩어리는, 탄성중합체 용해에서 난용성(difficult mixability)을 일으키는 크기이다. 그러므로 상기 덩어리는 또한 결과적으로 비균질한 최종 내성층에서 나타나고 상기 균질성의 결핍으로 큰소음을 유발한다.
그러므로 높은 내마모성 개선과 함께 톱니벨트의 작동 동안에 소음을 현저히 줄어들게 할 수 있는 해법을 찾는데 연구가 진행되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 높은 내마모성이 있고 동시에, 높거나 낮은 작동률에서 작동하는 동안에 소음 레벨을 작게 할 수 있다는데 있다.
본 발명에서, 상기 목적은 청구항 1에 따른 톱니벨트로 얻어질 수 있다.
본 발명에 따라서, 청구항 7에 따라, 제공되는 공정이 또한 있다.
도면 중에서, 톱니벨트는 1에 의해 전체로 지목된다. 상기 벨트(1)는 탄성 중합체 물질로 형성되고 다수의 길이방향의 섬유상 내성 인서어트 혹은 코드(3)가 내재 된 본체(2)를 포함한다.
상기 본체(2)는 코팅 직물(5)로 코팅된 톱니(4)를 가지고 있다.
상기 본체(2)는 직물로 강화될 수 있고, 바람직하게는 아크릴로니트릴/부타디엔, 수소화 아크릴로니트릴/부타디엔, 폴리에틸렌 클로로술포네이트, EPDM 및 클로로프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 주탄성중합체를 포함하는 탄성중합체 물질의 혼합물을 포함한다.
보다 바람직하게는 주탄성 중합체로서 수소화 아크릴로니트릴/부타디엔을 들 수 있다.
탄성 중합체 물질의 혼합물은 주요 탄성 중합체 이외에도, 다른 탄성 중합체 및 공지의 첨가제, 예를 들어 강화제, 충전재, 안료, 스테아르산, 촉신제, 가황제, 산화방지제, 활성제, 기폭제, 가소제, 왁스, 예가황억제제(pre-vulcanizing inhibitors) 등도 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전재로서의 카본블랙 또는 화이트 충전재를 사용할 수 있고, 그 첨가량은 일반적으로 5~200phr, 바람직하게는 약 70phr이다. 일반적으로 활석가루, 탄산칼슘, 실리카 등을 일반적으로 5~150phr 정도 첨가하거나 또는 충전재를 함유하는 오일에 분포시킬 수 있다. 유기실란은 0.1~ 20phr의 함유량을 사용할 수 있다. 예를들어 아미노 이황화물, 중합 다황화물, 유리황, 또는 유기 및 무기 과산화물 등의 황도우너(sulphur-donor)를 가황제로 사용할 수도 있다. 그 첨가량은 사용된 고무 및 가황제의 종류에 따라 가변적이나, 일반적으로 0.1~10phr을 사용할 수 있다. 혼합물 중에서 가장 많이 사용되는 분해방지제로는, 미정질 왁스, 파라핀 왁스, 모노페놀, 비스페놀, 티오페놀, 폴리테페놀, 히드로퀴논유도체, 아인산염, 아인산염혼합물, 티오에스테르, 나프틸아민, 디페놀아민, 치환 혹은 비치환 디아릴아민유도체, 디아릴페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 퀴놀린 및 아민혼합물을 들 수 있다. 분해방지제의 사용량은 일반적으로 0.1~ 10phr이다. 사용가능한 공정용 오일로는 디티오비스벤자닐하이드, 폴리파라다니트로소벤젠, 질릴 메르캅탄, 폴리에틸렌글리콜, 파라핀오일, 가황 식물성 오일, 페놀수지, 합성오일, 파라핀수지 및 중합에스테르를 들 수 있다. 사용 가능한 공정용 오일의 양은 공지의 0~140phr이 사용된다. 기폭제 중, 스테아릴산은 1~4phr 이 사용된다. 또한 산화칼슘, 산화아연 및 산화마그네슘은 0.1~25phr이 사용된다. 또한 공지의 촉진제 또는 그 조합물로는 아민, 이황화물, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티올, 술펜아미드, 디티오카르바메이트 및 크산틴염을 들 수 있고, 일반적으로 그 양은 0.1~100phr이 사용된다.
내성 인서어트 혹은 코드(3)는, 예를 들어, 고저항 유리섬유로 제조되나, 아라미드 섬유 또는 PBO와 같은 고변형 섬유를 사용할 수도 있다.
상기 톱니벨트(1)의 코팅직물(5)은 하나 이상의 층으로 제조될 수 있으며, 2×2 바둑무늬(twill)로 알려진 직조기술로 얻을 수 있다.
선택적으로 상기 코팅직물(5)은 기계적 부착력을 증가시키기 위해 적어도 하나의 거친 표면을 얻을 수 있는 직조방법으로 얻을 수 있다.
상기 직물(5)은 중합체 물질, 바람직하게는 지방족 또는 방향족 폴리아미드, 보다 바람직하게는 고 내열성 및 고 인성을 갖는 6/6 폴리아미드로 구성된다.
또 직물(5)은 각 씨실이 코어인 탄성실로 구성되고, 상기 탄성실 위에 적어도 하나 이상의 합성실을 권취하는 방식일 수 있으며, 상기 합성실은 고 내열성 및 고 기계적저항성을 갖는 실로 구성되고, 상기 고 내열성 및 고 기계적저항성을 갖는 실 위에 적어도 하나 이상의 코팅실을 권취한다.
본 발명에 따르면, 톱니벨트(1)는 상기 직물(5)의 외측에 배치되는, 내성층(8)을 또한 포함할 수 있다. 상기 내성층(8)은 탄성중합체 재질과 플루오르화 가소성 중합체로 된 내성층(8)으로 구성되어, 상기 플루오르화 가소성 중합체는 상기 탄성중합체 물질보다 다량이다.
본 발명에 따르면, 플루오르화 가소성 중합체가 우세하게 형성되는데 즉, 50%이상이, 10㎛보다 작은 평균 치수의 입자, 더욱 바람직하게는 5~9㎛의 크기를 갖는 입자이다.
상기 입자는 종래 기술과는 대조적으로 알려진 것과 같은 치수의 덩어리를 형성하지 않고, 예를 들면 6㎛와 같은 더 작은 치수를 갖는다.
바람직하게 플루오르화 가소성 중합체는 예를 들면 DYNEON TF9201과 같은 폴리테트라플루오르에틸렌계 화합물이다.
바람직하게 내성층(8)을 형성하기 위해 혼합되는 플루오르화 가소성 중합체와 혼합되는 상기 탄성중합체는 HNBR 이고, 더욱 바람직하게 탄성중합체 물질은 폴리메타크릴산 아연염으로 개질된 HNBR 이며, 예를 들어 ZEOFORTE ZSC(NIPPON ZEON사,상품명)가 사용된다.
또한 바람직하게, 상기 코팅직물(5)은 상기 내성층(8)에 직접 연결되기 때문에 그 사이에는 어떤 접착 물질도 없다.
공지의 유럽 특허 1157813에 따르면, 상기 직물과 상기 내성층 사이에 자리하는 것은 상기 직물(5)에 상기 내성층(8)의 접착을 증진시키는 접착 물질이다.
공지의 기술과 다르게, 본 발명에서 내성층(8)은 직물(5)에 직접적으로 접착되도록 제작되었다.
바람직하게 필요한 저항력을 확보하기 위해서 상기 내성층(8)은 중량이 50~80g/m2이고, 평균두께는 30~50㎛이다.
플루오르화 가소성 중합체는 바람직하게 탄성중합체 물질 100부에 대해 101~150 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 내성층(8)은 가황제로서 과산화물을 포함한다. 과산화물은 일반적으로 탄성중합체 재질 100부에 대해 1~15 중량부가 포함된다.
상기 내성층(8)은 바람직하게 상기 직물(5)에 도포(spreading)를 통해서 직물(5)에 직접적으로 적용된다.
이어서, 상기 톱니벨트(1)를 공지의 방법으로 가황하는데, 여기에서는 자세히 기재하지 않는다.
본 발명에 의한 상기 톱니벨트의 특성 시험에서 그 장점이 분명하게 드러난다.
특히, 톱니벨트의 코팅직물(5)이 먼저 설명한 것과 같은 형태의 내성층(8)으로 코팅되면, 상기 톱니벨트의 내마모성이 뛰어나고, 동시에 작동중에 상기 톱니벨트는 고 및 저 작동률에서 소음이 작다는 놀라운 사실을 발견하였다.
또한, 플루오르화 가소성 중합체의 새로운 공식화는 플루오르화계 첨가물의 전형적인 특성인 우수한 내마멸 특성 및 탄성 중합체 물질의 우수한 기계적 특성을 가지며, 접착제의 사용 없이 상기 직물(5)에 부착할 수가 있다.
접착제의 사용을 피한다는 사실은 또한 상기 벨트(1)의 제작 공정 동안에, 바람직하게 한 단계를 제거할 수 있기 때문에, 시간과 비용면에서 상당한 절약을 할 수 있다.
또한, 본 발명, 특히 플루오르화 가소성 중합체에 따른 내성층(8)의 증진된 특성 덕에, 비용상 적은 양의 플루오르화 물질이 사용되고, 더욱 상기 얇은 내성층(8)이 적용되었음에도 불구하고, 기계적 특성과 내마모성 특성을 유지한다.
결과적으로 도포를 통한 외용(外用)은 일정한 두께의 내성층(8)을 쉽게 얻을 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명에 따라 톱니 벨트는 실시예에 의해 설명되며, 이는 발명의 범위를 한정하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
<실시예 1>
본 발명에 의한 내성층(8)에 사용될 수 있는 플루오르화 가소성 중합체의 특성을 표 1에 나타낸다.
| DYNEON TF 9201 | |
| 평균밀도 ASTM D 1457 | |
| 용융점 ASTM 1457 | |
| 입자크기 분포(Microtac Laser) | 평균6㎛ |
| 비표면적(질소흡수) | 11 |
<실시예 2>
본 발명에 의한 내성층(8)에서의 탄성 중합체 물질의 특성을 표 2에 나타낸다.
| ZETPOL 2010 | |
| 아크릴로니트릴 중량% | 36 |
| Mooney 가소성 MS 1+4㎖ 100℃ | 85 |
| 비중 | 0.98(g/㎤) |
<실시예 3>
본 발명에 의한 내성층(8)의 화학조성을 표 3에 나타낸다. 상기 내성층의 두께는 0.037㎜이다.
| 실시예 2의 탄성중합체 물질 | 100phr |
| 실시예 1의 플루오르중합체계 첨가제 | 125phr |
| 과산화물 | 6phr |
본 발명을 보다 명확히 이해하기 위해, 본 발명에 따른 명세서에서 첨부되는 숫자가 적힌 톱니 벨트의 부분 사시도를 참조하면서 상세히 설명한다.
Claims (7)
- 본체와 복수의 톱니를 포함하고, 상기 톱니는 직물로 코팅되며, 상기 직물은 내성층의 외측에 코팅되고, 상기 내성층은 플르오르화 가소성 중합체, 탄성 중합체 물질 및 가황제를 포함하며, 상기 플루오르화 가소성 중합체는 상기 내성층에 상기 탄성 중합체 물질보다 다량 존재하는 톱니벨트에 있어서, 상기 플루오르화 가소성 중합체는, 평균 크기가 10㎛이하의 작은 입자로 주로 형성되고, 상기 내성층은 상기 직물에 직접 접착되게 성형되는 것을 특징으로 하는 톱니 벨트.
- 제 1항에 있어서, 상기 플루오르화 가소성 중합체는 폴리테트라플루오르에틸렌인 것을 특징으로 하는 상기 톱니벨트.
- 제 1항 또는 코팅된 제 2항의 톱니벨트에 있어서, 상기 두 번째 탄성중합체 물질은 HNBR을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 톱니벨트.
- 제 3항에 있어서, 상기 두 번째 탄성중합체 물질은 폴리메타크릴산 아연염으로 개질 된 HNBR을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 톱니벨트.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내성층은 상기 탄성 중합체 물질에 대해 101~150 중량부의 상기 플루오르화 가소성 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 톱니벨트.
- 제 5항에 있어서, 상기 내성층의 중량이 50~80g/㎡인 것을 특징으로 하는 톱니벨트.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 톱니벨트의 제조방법에 있어서, 상기 내성층이 도포를 통해서 상기 직물에 직접적으로 도포되는 것을 특징으로 하는 톱니벨트의 제조방법.
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