KR20090100378A - 마찰 전동 벨트 - Google Patents

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KR20090100378A
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게이츠 유닛타 아시아 가부시키가이샤
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Abstract

V-리브 벨트(10)는 하부 고무층(12), 접착 고무층(16), 및 직물(22)을 포함한다. 하부 고무층(12)은 짧은 섬유(14)를 포함하며, 일부의 짧은 섬유(14)는 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)으로부터 돌출된다. 이러한 하부 고무층(12)에서, 평균 질소 표면적이 49m2/g 이하(ASTM D1765-01)인 카본블랙인 FEF를 보강제로서 사용하고, 마찰면(12S)에 미세한 요철을 형성함으로써, V-리브 벨트(10)의 사용 시에 이상 소음의 발생이 방지된다. 또한, 이와 같이 보강제를 사용함으로써, 마찰면(12S)으로부터 돌출된 짧은 섬유(14)가 마모된 후에도, 적절한 정도의 표면 거칠기가 유지되어, 이상 소음의 발생이 억제될 수 있다.
Figure P1020097013680
마찰면, 고무층, 마찰 전동 벨트, 요철, 짧은 섬유, 규조토, 접착 고무층, 인장 부재.

Description

마찰 전동 벨트{FRICTION TRANSMISSION BELT}
본 발명은 자동차 엔진, 일반 산업용 동력 전달 장치 등에 사용되는 벨트에 관한 것으로서, 특히 이상 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있는 마찰 전동 벨트에관한 것이다.
자동차, 일반 산업용 동력 전달 장치 등에 있어서, V-벨트, V-리브 벨트, 평벨트와 같은 마찰 전동 벨트가 동력 전달에 널리 사용되어 왔다.
사용되고 있는 마찰 전동 벨트로부터 이상 소음이 발생할 수 있다. 이러한 소음은, 벨트 및 풀리가 이상 없이 작동할 때에도 발생할 수 있다. 예를 들면, 장기간에 걸친 사용으로 마찰 전동 벨트의 표면이 평활하게 되어, 그 평면에 물이 축적되는 경우에, 이상 소음이 발생하는 경향이 현저하게 된다. 이것은, 풀리와 벨트의 마찰 접촉면에 수막이 형성됨으로써 벨트가 미끄러지고, 그 후에, 물이 배수되고 수막이 사라지며 풀리가 회전을 다시 시작하면, 이상 소음이 발생하기 쉽기 때문이다.
마찰 전동 벨트의 유저들은 이상 소음의 발생을 문제로 간주하는 경우가 종종 있다. 따라서, 예를 들면 마찰 전동 벨트가 사용되는 자동차 등에서도, 이상 소음 발생의 큰 원인이 되는 물이 마찰 전동 벨트에 축적되는 것을 방지하기 위한 조치가 취해지지만, 물에 기인하는 이상 소음이 발생하는 것을 완전히 방지하기는 어렵다. 따라서, 유저만이 아니라 자동차 제조자의 입장에서도, 물이 존재하는 경우에도 이상 소음이 발생하지 않는 마찰 전동 벨트를 개발하는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은, 물이 존재하는 경우에도 이상 소음이 발생하지 않는 마찰 전동 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 마찰 전동 벨트에서, 마찰면을 가진 고무층이 배치된다. 상기 고무층은 보강제를 포함하고, 상기 마찰면에, 상기 마찰면에 부착된 물에 의한 상기 마찰 전동 벨트의 슬립을 방지하기 위한 배수용 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 보강제가 카본블랙을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 카본블랙의 평균 질소 표면적(ASTM D1765-01)이 33 내지 99m2/g이고, 특히 40 내지 49m2/g인 것이 바람직하다.
상기 고무층이 짧은 섬유를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고무층이 예를 들면 EDPM(에틸렌 프로필렌 삼원혼성중합체)을 포함하는 고무에 의해 형성되어 있다.
마찰 전동 벨트는, 예를 들면, 상기 고무층에 적층된 접착 고무층, 및 상기 접착 고무층 내에 매립된 인장 부재를 더 포함한다.
본 발명의 고무층 재료는, 마찰 전동 벨트의 마찰면을 가진 고무층을 형성하기 위한 고무층 재료에 있어서, 상기 고무층 재료가 보강제를 포함하며, 상기 마찰면에, 상기 마찰면에 부착된 물에 의한 상기 마찰 전동 벨트의 슬립을 방지하기 위한 배수용 요철을 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 V-리브 벨트의 단면도이다.
도 2는, 제1 실시예의 고무층 재료를 사용하여 제조된 V-리브 벨트가 일정 시간 사용된 상태에서, V-리브 벨트의 하부 고무층의 마찰면의 확대 화상이다.
도 3은, 제2 실시예의 고무층 재료를 사용하여 제조된 V-리브 벨트가 일정 시간 사용된 상태에서, V-리브 벨트의 하부 고무층의 마찰면의 확대 화상이다.
도 4는, 제1 비교예의 고무층 재료를 사용하여 제조된 V-리브 벨트가 일정 시간 사용된 상태에서, V-리브 벨트의 하부 고무층의 마찰면의 확대 화상이다.
도 5는, 제1 비교예의 고무층 재료를 사용하여 제조된 V-리브 벨트가 일정 시간 사용된 상태에서, V-리브 벨트의 하부 고무층의 마찰면의 확대 화상이다.
도 6은, 사용 후의 상태에 있는, 제1 실시예의 V-리브 벨트의 제1 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은, 사용 후의 상태에 있는, 제2 실시예의 V-리브 벨트의 제1 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 사용 후의 상태에 있는, 제1 비교예의 V-리브 벨트의 제1 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, 사용 후의 상태에 있는, 제1 실시예의 V-리브 벨트의 제2 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은, 사용 후의 상태에 있는, 제2 실시예의 V-리브 벨트의 제2 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은, 사용 후의 상태에 있는, 제1 비교예의 V-리브 벨트의 제2 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 사용 후의 상태에 있는, 제2 비교예의 V-리브 벨트의 제2 물 주입 슬립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
아래에서, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태의 V-리브 벨트(10)의 단면도이다.
V-리브 벨트(10)(마찰 전동 벨트)는, 하부 고무층(12), 접착 고무층(16), 직물(22)을 포함한다. 하부 고무층(12) 및 직물(22)은, V-리브 벨트(10)의 표면에 배치된다. 접착 고무층(16)은 하부 고무층(12)에 적층되고, 접착 고무층(16)의 표면은 직물(22)로 덮인다. 하부 고무층(12)에 의해, 복수개의 V-리브(20)가 형성된다. V-리브(20)는, V-리브 벨트(10)의 길이방향으로 연장되며, V-리브 벨트(10)의 폭방향으로 병렬로 배치된다.
V-리브(20)의 표면, 즉 하부 고무층(12)의 표면(12S)은, 풀리(도시되지 않음)에 결합되는 마찰면이다. 하부 고무층(12)에는, 복수개의 짧은 섬유(14)가 포함된다. 짧은 섬유(14)는, 대략 V-리브 벨트(10)의 폭방향을 따라 배향된다. 일부의 짧은 섬유(14)는, V-리브(20)의 측면으로부터 돌출되거나, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)으로부터 돌출된다. 접착 고무층(16)의 대략 중앙에, 코드(18)(인장 부재)가 매설된다.
다음에, 하부 고무층(12)의 조성에 대해 설명한다. 표 1은, 본 실시형태의 실시예와 비교예에 있어서, 하부 고무층(12)을 형성하기 위해 사용되는 고무층 재료의 조성을 나타낸다.
표 1 고무층 재료의 조성 (*)
고무 재료 보강제(카본블랙) 흑연 짧은 섬유
EDPM HAF FEF SRF 나일론 66 면
제1 실시예 100 0 60 0 15 10 10
제2 실시예 100 50 0 0 15 15 10
제1 비교예 100 60 0 0 0 25 0
제2 비교예 100 0 0 0 15 15 10
(*) 단위는 모두 중량부
모든 실시예 및 비교예에서, 고무층 재료는, 주성분으로서 EPDM(에틸렌 프로필렌 삼원혼성중합체)을 100 중량부 포함한다. 또한, 이러한 제1 실시예, 제2 실시예, 제1 비교예, 및 제2 비교예의 고무층 재료는, 고무의 강도 및 모듈러스 특성을 향상시키기 위해 보강제로서 카본 블랙을 포함한다. 제1 실시예에서는, 60 중량부의 FEF(ASTM D1765-01에 있어서의 코드 N500 상당품으로서, 평균 질소 표면적은 40 내지 49m2/g임), 제2 실시예 및 제1 비교예에서는, 50 또는 60 중량부의 HAF(ASTM D1765-01에 있어서의 코드 N300 상당품으로서, 평균 질소 표면적은 70 내지 99m2/g임), 제2 비교예에서는, 50 중량부의 SRF(ASTM D1765-01에 있어서의 코드 N700 상당품으로서, 평균 질소 표면적은 21 내지 32m2/g임)가 사용된다. 또한, 제1 실시예, 제2 실시예, 및 제1 비교예의 고무층 재료는, 정상운전 시의 스틱-슬립(stick-slip)을 방지하기 위해 흑연을 15 중량부 포함한다.
모든 실시예 및 비교예의 고무층 재료에서도, 면 또는 나일론 66의 짧은 섬유(14)(도 1 참조)가 포함된다. 흡수성을 가진 면은, 마찰면 상의 물의 제거를 보조한다. 또한, 이러한 고무층 재료에, 가황제인 유황 및 노화 방지제 등의 공통 성분이 첨가된다.
본 실시예 및 비교예의 V-리브 벨트는, 표 1에 나타낸 고무층 재료를 사용하여 제조된다. 즉, 원통형 드럼(도시되지 않음)에, 직물(22)의 재료, 접착 고무층(16)의 재료 시트, 코드(18), 상술한 고무층 재료의 시트를 감고, 원통형 드럼을 소정 온도 및 압력으로 가압 및 가열한다. 여기에서, 코드(18)를 접착 고무층(16) 내부에 배치하기 위해(도 1 참조), 2장의 접착 고무층(16)의 재료 시트가 코드(18)를 사이에 낀 상태로 원통형 드럼에 감긴다.
원통형 드럼에 대한 가압 및 가열 공정에 의해 얻어진 평벨트 모양의 가황 슬리브를 소정폭으로 절단하고, 하부 고무층을 절단하여 V-리브(20)를 형성함으로써, 하부 고무층(12), 접착 고무층(16), 코드(18), 및 직물(22)을 포함하는 V-리브 벨트(10)(도 1 참조)가 제조된다.
다음에, 본 실시예 및 비교예의 고무층 재료를 사용하여 형성된 하부 고무층(12)의 표면 형상에 대하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시예의 고무층 재료를 사용하여 제조된 V-리브 벨트(10)가 일정 시간 사용된 상태에서, V-리브 벨트(10)의 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)의 확대 화상이다. 도 3 내지 도 5는, 제2 실시예, 제1 비교예, 및 제2 비교예에 있어서 도 2에 각각 대응하는 확대 화상이다.
또한, 상술한 일정 시간 사용의 조건은 다음과 같다. 즉, V-리브 벨트(10)를 직경 120mm의 구동 풀리 및 종동 풀리, 직경 45mm의 인장 풀리(모두 도시하지 않음)에 감고, 85℃의 고온하에 구동 풀리 회전수 4900rpm으로 24시간 주행시켰다. 또한, 도 2 내지 도 5의 확대 화상은, V-리브 벨트(10)의 마찰면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 촬영한 것으로서, 배율은 300배이다.
사용전의 실시예 및 비교예의 각각의 하부 고무층(12)에 있어서, 짧은 섬유(14)(도 1 참조)가 하부 고무층(12)의 표면, 즉 마찰면으로부터 돌출된다. 따라서, 마찰면은 평활하지 않아, 물이 존재한다고 하여도 배수될 뿐 부착되지 않아, 수막이 형성되지 않고, V-리브 벨트(10)가 미끄러지지 않아 이상 소음이 발생하지 않는다. 이에 대해, V-리브 벨트(10)가 사용된 후에는, 마찰면으로부터 돌출되는 짧은 섬유(14)가 마모되어, 모든 마찰면의 조도가 저하된다. 사용 후에는, 제2 비교예, 제1 실시예, 제2 실시예, 및 제1 비교예의 순으로 마찰면의 조도가 유지된다(도 2 내지 도 5 참조).
다음에, 본 실시예 및 비교예의 V-리브 벨트(10)의 제1 주수 슬립 시험의 결과에 대해 설명한다.
제1 주수 슬립 시험에서는, 직경 130mm의 구동 풀리, 직경 55mm의 인장 풀리, 및 직경 128mm의 종동 풀리에 V-리브 벨트(10)를 감고, 구동 풀리를 1000rpm으로 회전시켰다. 이 때, 종동 풀리의 부하 토크가 10.0Nm로 되도록 시험 조건을 조정하였다. 또한, 시험 개시 직후의 30초간에는, 종동 풀리에 대하여 물을 매분 300ml의 비율로 주입하고, 슬립의 발생을 조사하였다.
도 6은, 상술한 일정 시간 사용의 조건 하에 24시간 사용된 후의 상태에 있어서의 제1 실시예의 V-리브 벨트(10)의 제1 주수 슬립 시험의 결과를 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8은, 제2 실시예, 및 제1 비교예에 있어서의 도 6에 각각 대응하는 시험 결과이다.
도 6 내지 도 8, 및 후술하는 도 9 이하의 도면에서, 굵은 선은, 마이크로폰(도시되지 않음)에 의해 검출된 V-리브 벨트(10)로부터의 음에 대응하는 전압(음압)을 나타내고, 가는 선은 종동 풀리의 회전수를 나타내며, 횡축은 시간을 나타낸다.
일정 시간 사용 후의 제1 실시예 및 제2 실시예의 V-리브 벨트(10)에 있어서, 종동 풀리의 회전수가 거의 일정하다(도 6 및 도 7 참조). 한편, 제1 비교예에서는, 물을 구동 풀리에 주입하고 시험을 개시한 직후에 V-리브 벨트(10)가 슬립하고, 종동 풀리의 회전수가 대폭 저하하였다. 그 후에, V-리브 벨트(10)가 다시 정상으로 주행을 개시하고, 종동 풀리의 회전수가 상승할 때 이상 소음이 발생하였다(도 8 참조).
제1 주수 슬립 시험의 결과에서는, 제1 비교예(도 8 참조)에서의 음압의 변화의 폭보다 크게 되지 않아도, 제1 실시예 및 제2 실시예(도 6 및 도 7 참조)에 음압은 변화한다. 그러나, 아래에 설명되었듯이, 제1 비교예에서만 이상 소음이 발생한다.
즉, 제1 비교예에서는, 주수에 의해 구동 풀리와 V-리브 벨트(10)의 접촉면 에 수막이 발생하여, V-리브 벨트(10)가 슬립하여 구동 풀리가 공회전한다. 그 후에 수막이 소실되고, V-리브 벨트(10)가 다시 갑짜기 주행을 개시하기 때문에, 주파수가 높은 이상 소음이 발생된다(도 8 참조). 한편, 제1 실시예 및 제2 실시예(도 6 및 도 7 참조)에서는, 종동 풀리의 회전수가 표시하는 바와 같이, V-리브 벨트(10)의 슬립이 방지되기 때문에, 제1 비교예에서 발생하였던 고주파수의 이상 소음은 발생하지 않았다.
다음에, 본 실시예 및 비교예의 V-리브 벨트(10)의 제2 주수 슬립 시험의 결과에 대해 설명한다.
제2 주수 슬립 시험은, 종동 풀리와 단이 진 종동축의 단차부와의 사이에 5mm의 쐐기를 삽입하고, 구동 풀리에 대하여 V-리브 벨트(10)를 약간의 각도를 두고 배치하였다는 점을 제외하고는, 제1 주수 슬립 시험과 동일한 조건에서 행하였다. 이로부터 명백하게 되듯이, 제2 주수 슬립 시험의 조건은, 제1 주수 슬립 시험의 조건보다 더 엄격하다. 또한, 제2 주수 슬립 시험도, 제1 주수 슬립 시험과 같이, 상술한 일정 시간 사용의 조건에서 24 시간 사용된 상태의 제1 실시예, 제2 실시예, 제1 비교예, 및 제2 비교예의 V-리브 벨트(10)에 대하여 행하였다.
제2 주수 슬립 시험에 있어서, 조동 풀리의 회전수가 거의 일정하고, 제1 실시예의 V-리브 벨트(10)는 슬립하지 않았다(도 9 참조). 한편, 제2 실시예, 제1 비교예 및 제2 비교예에서는, 주수에 의해, 시험 개시 직후에 V-리브 벨트(10)가 슬립하기 때문에, 그 후에 V-리브 벨트(10)가 다시 정상적으로 주행을 개시할 때에, 주파수가 높은 이상 소음이 발생하였다(도 10 내지 도 12 참조). 따라서, 제1 주수 슬립 시험에 있어서는 양호한 결과를 나타내었던 제2 실시예의 V-리브 벨트(10)가, 조건이 더 엄격해진 제2 주수 슬립 시험에 있어서는 양호한 결과를 얻지 못했다고 할 수 있다.
이들 시험 결과는 이하의 사실을 나타내는 것으로 생각된다. 제1 비교예에 있어서는, 사용후의 V-리브 벨트(10)의 풀리 접촉면, 즉, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)(도 1 및 도 4 참조)과, 풀리 표면과의 경계면에 수막이 형성되어, V-리브 벨트(10)가 슬립한다. 마찰면(12S)이 평활하기 때문에, 수막이 비교적 장시간에 걸쳐 유지되고, V-리브 벨트(10)의 정상적인 주행이 방해를 받는다. 또한, 제2 비교예에서는, 마찰면(12S)(도 5 참조)은 평활하지 않지만, 마찰면(12S)의 마모가 극심하고 편마모 등에 의해 V-리브 벨트(10)가 슬립하여 이상 소음이 발생되었다.
이들 비교예에 대하여, 하부 고무층(12)에, 적절한 정도의 거칠기를 가지는 마찰면(12S)이 적절하게 형성되어 있는 제1 실시예 및 제2 실시예(도 2 및 도 3 참조)에서는, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)으로부터 물이 빠르게 제거되기 때문에, V-리브 벨트(10)는 슬립 방지 성능이 우수하다. 이 결과, 실시예의 V-리브 벨트(10)에 있어서, 슬립에 의한 이상 소음의 발생이 방지될 수 있다.
이상과 같이, 평균 질소 표면적이 40 내지 49m2/g(ASTM D1765-01) 정도의 카본블랙인 FEF를 보강제로서 사용하고, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)에 미세한 배수용 요철을 형성함으로써(제1 실시예), 서로에 대해 경사진 풀리에 감긴 엄격한 사용조건하에서도, V-리브 벨트(10)의 슬립이 확실하게 방지되어, 이상 소음의 발 생이 방지될 수 있다(도 6 및 도 9 참조). 이미 사용된 상태의 제1 실시예의 V-리브 벨트(10)에서도 슬립이 방지될 있기 때문에, FEF를 사용함으로써, 표면 거칠기의 유지에 기여하는 짧은 섬유(14)(도 1 참조), 즉 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)으로부터 돌출된 짧은 섬유(14)가 마모된 후에도, 배수용의 요철이 유지될 수 있다. 제1 실시예에서는, 제2 실시예보다 양호한 결과가 얻어졌기 때문에, 배수용 요철을 형성하는 카본블랙으로서, 평균 질소 표면적이 40 내지 49m2/g인 FEF가 특히 우수하다고 할 수 있다.
또한, ASTM D1765-01의 평균 질소 표면적이 70 내지 99m2/g 정도인 카본블랙인 HAF를 사용한 경우에도, 온건한 사용조건에서는, V-리브 벨트(10)의 슬립이 억제되어, 이상 소음의 발생이 방지될 수 있다(도 7 및 도 10 참조). 따라서, HAF를 사용함으로써, 마찰면(12S)으로부터 돌출된 짧은 섬유(14)가 마모된 상태에서도, 배수용 요철은 유지될 수 있다.
이와 같이, 제1 실시예 및 제2 실시예에서, 장기간에 걸쳐 사용된 후의 V-리브 벨트(10)에서도 이상 소음 발생의 방지 효과가 유지되기 때문에, SRF를 제외하고는 FEF, HAF 등의 평균 질소 표면적이 33 내지 99m2/g인 카본블랙에 의해, 슬립 및 이상 소음의 발생이 억제될 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시형태에 의하면, V-리브 벨트(10)의 하부 고무층(12)에 있는 보강제를 조절함으로써, 물이 V-리브 벨트(10)의 마찰면(12S)에 부착된 경우에도 슬립 및 이상 소음의 발생이 방지될 수 있다.
이하에서, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 하부 고무층(12)(도 1 참조)을 형성하기 위한 고무층 재료에 규조토가 첨가되는 점 등이 제1 실시형태와 다르다. 본 실시형태에서도, 고무층 재료의 조성을 제외하고는, 제1 실시형태와 동일한 방법으로 V-리브 벨트(10)(도 1 참조)가 제조되었다.
표 2는 본 실시형태의 실시예와 비교예에서의 고무층 재료의 조성을 나타낸다.
표 2 고무층 재료의 조성 (*)
고무 재료 보강제 (카본블랙) 규조토 제오라이트 짧은 섬유 정마찰 계수
EDPM HAF FEF SRF 입자 직경 9 μm 입자 직경 23.4μm 입자 직경 43.6 μm 입자 직경 0.2 μm 입자 직경 1.25 μm 나일론 66 사용 전 사용후
제3 실시예 100 0 60 0 10 0 0 0 0 25 0.679 0.637
제4 실시예 100 0 60 0 15 0 0 0 0 25 0.640 0.795
제5 실시예 100 0 60 0 20 0 0 0 0 25 0.545 0.713
제3 비교예 100 0 60 0 0 0 0 0 0 25 1.031 0.910
제4 비교예 100 0 60 0 5 0 0 0 0 25 0.775 0.732
제5 비교예 100 0 60 0 40 0 0 0 0 25 0.586 0.595
제6 비교예 100 0 60 0 0 15 0 0 0 25 0.613 0.469
제7 비교예 100 0 60 0 0 0 15 0 0 25 0.578 0.588
제8 비교예 100 60 0 0 15 0 0 0 0 25 0.559 0.687
제9 비교예 100 60 0 0 40 0 0 0 0 25 0.600 0.779
제10 비교예 100 0 30 0 30 0 0 0 0 25 0.555 0.508
제11 비교예 100 30 0 0 30 0 0 0 0 25 0.630 0.628
제12 비교예 100 0 0 0 60 0 0 0 0 25 - -
제13 비교예 100 0 60 0 0 0 0 15 0 25 0.813 0.671
제14 비교예 100 0 60 0 0 0 0 0 15 25 0.717 0.781
(*) 단위는 모두 중량부
제3 실시예 내지 제5 실시예, 및 제3 비교예 내지 제5 비교예에서는, 고무 재료인 100 중량부의 EPDM, 60 중량부의 FEF 카본블랙, 25 중량부의 나일론 66과 함께, 0 내지 40 중량부의 규조토가 사용되었다(표 2 참조). 이들 실시예 및 비교예에서는, 평균 입자 직경이 9μm인 규조토가 사용되었다.
제3 실시예 내지 제5 실시예, 및 제3 비교예 내지 제5 비교예의 고무층 재료를 사용한 각각의 V-리브 벨트(10)(도 1 참조)에 대하여, 상술한 제1 주수 슬립 시험을 행하였다. 본 실시형태에서는, 모든 실시예 및 비교예에 대해서도, 제1 실시형태와 동일한 조건에서 일정 시간 사용된 후의 상태만이 아니라, 사용전의 상태의 각각의 V-리브 벨트(10)에 대하여도 동일한 시험을 행하였다.
이러한 제1 주수 슬립 시험에서, 제3 실시예 및 제4 실시예의 V-리브 벨트(10)는, 슬립도 이상 소음도 발생하지 않는 특히 양호한 결과를 나타내었다. 또한, 제5 실시예에서도, 사용후의 V-리브 벨트(10)에서 약간의 슬립 및 이상 소음의 발생이 인식되었지만, 사용전의 V-리브 벨트(10)에서는 제3 실시예 및 제4 실시예와 동일한 양호한 결과를 나타내었다.
또한, 이들 제3 실시예 내지 제5 실시예는, 이하의 점에서 제1 실시형태에서의 제1 실시예 및 제2 실시예(표 1 참조)보다 더 우수하였다. 즉, 제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 주수 슬립 시험을 여러 번 반복하면, 가끔은 슬립 또는 이상 소음의 발생이 인식되는 것에 대하여, 본 실시형태의 제3 실시예 내지 제5 실시예에서는, 항상 동일하고 안정된 시험결과가 얻어졌다.
이에 대하여, 제3 비교예 내지 제5 비교예에서는, 양호한 결과는 얻어지지 않았다. 즉, 제4 비교예의 사용전의 V-리브 벨트(10)에서 슬립 및 이상 소음의 발생이 비교적 작다는 점을 제외하고는, 모든 V-리브 벨트(10)의 사용전 및 사용후 모두에서 슬립 및 이상 소음의 발생이 명백히 인식되었다.
이상의 결과로부터, 고무층 재료에서, 100 중량부의 고무재료에 대하여 10 내지 20 중량부(고무층 재료 전체에 대하여 5 내지 10 중량%)의 규조토를 첨가함으로써, V-리브 벨트(10)의 슬립 방지 성능을 더욱 향상시켜, 이상 소음의 발생을 더 확실하게 방지할 수 있다는 것이 명백하다. 이것은, 흡수성을 가진 규조토에 의해, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)(도 1 참조)에 부착된 물이 더 효율적으로 제거되기 때문이라고 생각된다.
대조적으로, 제3 비교예 및 제4 비교예에서는, 규조토의 첨가량이 적기 때문에, 하부 고무층(12)의 흡수성능이 부족하여, V-리브 벨트(10)는 슬립한다. 또한, 제5 비교예와 같이, 규조토가 과잉으로 첨가된 경우에는, 마찰면(12S)의 마찰계수(표 2 참조)가 필요 이상으로 저하되기 때문에, V-리브 벨트(10)는 역시 슬립한다. 따라서, 제3 비교예 내지 제5 비교예에서는 제3 실시예 내지 제5 실시예보다 큰 이상 소음이 발생한 것으로 생각된다.
다음에, 제6 비교예 및 제7 비교예에 대하여 설명한다. 이들 비교예에서는, 규조토의 평균 입자 직경이 제3 실시예 내지 제5 실시예에서의 9μm와는 다르며, 각각 23.4μm 및 43.6μm이었다(표 2 참조). 이들 제6 비교예 및 제7 비교예에서는, V-리브 벨트(10)의 사용전후에 상관 없이, 슬립 및 이상 소음의 발생이 명백하게 인식되었다.
따라서, V-리브 벨트(10)의 고무층 재료에 첨가되는 규조토는, 평균 입자 직경이 20μm 이하인 것, 예를 들면 9μm 전후의 가느다란 것을 사용하는 것이 적당하다고 할 수 있다. 이것은, 작은 입자의 규조토를 사용한 V-리브 벨트(10)에서는, 더 큰 입자로 이루어진 규조토를 동일한 중량만 사용하는 경우에 비하여, 하부 고무층(12)의 마찰면(12S)(도 1 참조)에 노출되는 규조토의 양이 크고, 규조토의 단위 중량당 표면적이 큼으로써, 흡수효과가 높다고 생각된다.
다음에, 제8 비교예 및 제9 비교예에 대하여 설명한다. 이들 비교예는, 제1 비교예(표 1 참조)에 규조토를 첨가한 것으로서, 카본블랙으로서 HAF가 사용된다. 이들 제8 비교예 및 제9 비교예에서는, 다른 비교예와 마찬가지로, V-리브 벨트(10)의 사용 전후 모두에서, 슬립 및 이상 소음의 발생이 명확하게 인식되었다.
이들 본 실시형태의 시험 결과도, 고무층 재료에 첨가되는 카본블랙으로서, FEF가 HAF보다 적합하다는 것을 나타낸다.
다음에, 제10 비교예 내지 제12 비교예에 대하여 설명한다. 이들 비교예에서는, 다른 실시예 및 비교예보다 카본블랙의 첨가량을 작게 하거나 없앤다. 카본블랙이 없는 제12 비교예의 조성에서는, 균일한 고무층 재료가 얻어지지 않고, V-리브 벨트(10)를 제조할 수 없었다. 제10 비교예 및 제11 비교예에서도, V-리브 벨트(10)의 사용전후 모두에서, 슬립 및 이상 소음의 발생이 명백하게 인식되었다.
따라서, FEF 또는 HAF의 카본블랙의 첨가량을 상술한 실시예 및 비교예에 비하여 거의 반으로 감소시키거나 없애면, 그 감소량에 상당하는 규조토를 첨가하여도, 양호한 결과는 얻어지지 않는 것이 인식되었다.
다음에, 제13 비교예 및 제14 비교예에 대하여 설명한다. 이들 비교예에서는, 다른 실시예 및 비교예와 다르게, 고무층 재료에 제오라이트가 첨가되었다. 즉, 제13 비교예에서는 평균 입자 직경이 0.2mm, 제14 비교예에서는 평균 입자 직경이 1.25μm인 제오라이트가 각각 15 중량부씩 사용되었다. 이들 제13 비교예 및 제14 비교예의 조성과 제3 비교예의 조성은 제오라이트의 존재만이 다르다.
제13 비교예 및 제14 비교예에서, V-리브 벨트(10)의 사용전후 모두에서, 슬립 및 이상 소음의 발생이 명백하게 인식되었다. 따라서, 규조토에 대신하여 제오라이트를 사용한 경우에도, 양호한 결과는 얻어지지 않았다. 이것은, 제오라이트의 흡수성이 규조토보다 열등하거나, 마찰면(12S)에 있어서의 거칠기 등의 표면 특성이 다른 것으로 인한 가능성이 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 고무층 재료에 무기 다공질인 규조토를 첨가함으로써, 마찰면에 물이 부착된 V-리브 벨트(10)의 슬립 및 이상 소음의 발생을 더 확실하게 방지할 수 있다.
하부 고무층(12)과 같이 V-리브 벨트(10)를 구성하는 각각의 부재의 재료는 이들 실시형태의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 평균 질소 표면적이 소정 범위에 있는 카본블랙이 슬립 및 이상 소음의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 본 실시형태에 사용된 FEF 및 HAF 이외에도 XCF, GPF 등을 하부 고무층(12)의 보강제로서 사용하여도 된다.
또한, 제2 실시형태(제3 실시예 내지 제5 실시예 및 제3 비교예 내지 제12 비교예)에서는 흑연이 사용되지 않았지만, 마찰면(12S)(도 1 참조)의 마찰계수가 필요 이상으로 저하하는 것을 방지하도록 적정한 양의 흑연을 사용할 수 있다.
또한, 보강제로서, 카본블랙 대신에 또는 카본블랙에 더하여, 실리카가 사용될 수 있다.
규조토에 대해서도 마찬가지로, 평균 입자 직경이 상술한 실시예와 다른 것 을 사용할 수 있다.
또한, EPDM으로 형성되는 고무는 일반적으로 내열성 및 내마모성이 우수하다는 이점이 있지만, 하부 고무층(12)이 CR 고무, 수소화 니트릴 고무, 스티렌부타디엔 고무, 천연 고무 등으로 형성될 수 있다. EDPM 등의 가교결합 반응을 위해, 유황 대신에 과산화물을 사용해도 된다. 또한, V-리브 벨트(10) 이외의 마찰전동 벨트, 예를 들면 평벨트, V-벨트 등에, 본 실시형태의 하부 고무층(12)의 고무층 재료을 적용하여도 된다.
본 발명에 의하면, 물이 부착된 경우에도 이상 소음의 발생을 방지할 수 있는 마찰 전동 벨트를 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 마찰면을 가진 고무층이 배치된 마찰 전동 벨트에 있어서,
    상기 고무층이, 평균 질소 표면적(ASTM D1765-01)이 33 내지 99m2/g인 카본블랙을 포함하고,
    상기 마찰면에, 상기 마찰면에 부착된 물에 의한 상기 마찰 전동 벨트의 슬립을 방지하기 위한 배수용 요철이, 상기 카본블랙의 첨가에 의해 형성되어 있는,
    마찰 전동 벨트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평균 질소 표면적(ASTM D1765-01)이 40 내지 49m2/g인, 마찰 전동 벨트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고무층이 짧은 섬유를 더 포함하는, 마찰 전동 벨트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고무층이 규조토를 더 포함하는, 마찰 전동 벨트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고무층이, 100 중량부의 고무 재료당 10 내지 20 중량부의 상기 규조토를 포함하는, 마찰 전동 벨트.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 규조토의 평균 입자 직경이 20μm 이하인, 마찰 전동 벨트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고무층이 EDPM(에틸렌 프로필렌 삼원혼성중합체)을 포함하는 고무에 의해 형성되어 있는, 마찰 전동 벨트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고무층에 적층된 접착 고무층, 및
    상기 접착 고무층 내에 매립된 인장 부재
    를 더 포함하는,
    마찰 전동 벨트.
  9. 마찰 전동 벨트의 마찰면을 가진 고무층을 형성하기 위한 고무층 재료에 있어서,
    상기 고무층 재료가, 평균 질소 표면적(ASTM D1765-01)이 33 내지 99m2/g인 카본블랙을 포함하고,
    상기 마찰면에, 상기 마찰면에 부착된 물에 의한 상기 마찰 전동 벨트의 슬립을 방지하기 위한 배수용 요철을, 상기 카본블랙의 첨가에 의해 형성할 수 있는,
    고무층 재료.
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