KR20100114089A

KR20100114089A - 마찰전동벨트

Info

Publication number: KR20100114089A
Application number: KR1020107018480A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 시리이케; 토모유키 야마다; 히로유키 타치바나; 후미히로 무카이
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-10-22
Also published as: US20100298079A1; DE112009000157B4; DE112009000157T5; CN101910675B; KR101265821B1; CN101910675A; US8475310B2; WO2009093465A1; JP5259631B2; JPWO2009093465A1

Abstract

벨트 본체의 내주측에 형성된 압축고무층이 풀리에 접촉하도록 감기는 마찰전동벨트에 있어서, 벨트 주행 시의 소음 저감과 내구성의 양립을 도모할 수 있는 구성을 얻는다. 압축고무층을, 단섬유를 함유하지 않는 구성으로 하며, 또 이 압축고무층의 적어도 풀리 접촉면의 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 한다.

Description

마찰전동벨트{FRICTION BELT FOR POWER TRANSMISSION}

본 발명은, 벨트 본체의 내주측에 형성된 압축고무층이 풀리에 접촉하도록 감겨서 동력을 전달하는 마찰전동벨트에 관한 것이며, 소음 저감 및 장수명화의 기술분야에 속한다.

종래부터, 엔진이나 모터 등의 구동력을 피구동측으로 전달하는 구성으로서, 구동측 및 피구동측의 회전축에 풀리를 연결하고, 이들 풀리에 마찰전동벨트를 감는 구성이 널리 알려져 있다. 이와 같은 마찰전동벨트에는, 높은 동력전달능력이 요구되는 한편, 벨트 주행 시의 정숙성도 요구된다. 이와 같은 요구를 만족시키기 위해서는, 벨트 표면의 마찰계수를 소정의 동력전달능력을 확보할 수 있는 정도로 저감시킬 필요가 있다. 예를 들어, 상기 마찰전동벨트가 Ｖ리브드벨트인 경우, 특허문헌 1 등에 개시되는 바와 같이, 풀리에 접촉하는 압축고무층에 벨트 폭방향으로 배향된 단섬유가 혼입되어 보강되고, 그 단섬유가 벨트 표면으로부터 돌출되어 있으므로 벨트 표면의 마찰계수가 저감되어, 저(低)소음성 및 내(耐)마모성의 향상이 도모되고 있다.

그리고 상기 특허문헌 1에는, 압축고무층의 단섬유가 탈락되거나 마멸된 경우에도, 마찰계수의 저감 효과를 얻을 수 있도록, 열경화성 수지의 분말을 배합한 고무조성물을 이용하는 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2006-266280호 공보

발명이 해결하고자 하는 과제

그런데 상술한 바와 같이, 압축고무층에 단섬유가 혼입된 마찰전동벨트에서는, 이 단섬유에 의해 마찰계수를 저감시킬 수 있는 반면, 압축고무층이 벨트 주행 시에 굴곡을 반복하면, 가늘고 긴 단섬유 주위의 고무층에 균열이 발생하기 쉬워진다. 즉, 상기 단섬유가 혼입된 마찰전동벨트에서는, 벨트 주행 시의 소음 저감을 도모할 수 있으나, 단섬유를 혼입하지 않은 벨트에 비해 굴곡 피로성이 낮다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 벨트 본체의 내주측에 형성된 압축고무층이 풀리에 접촉하도록 감기는 마찰전동벨트에 있어서, 벨트 주행 시의 소음 저감과 내구성의 양립을 도모할 수 있는 구성을 얻는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰전동벨트에서는, 풀리에 접촉하는 압축고무층에 단섬유가 함유되지 않는 구성으로 하며, 또 이 압축고무층의 풀리 접촉면의 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 함으로써, 내구성의 향상과, 마찰계수의 저감에 의한 소음 저감을 양립시키도록 한다.

구체적으로는, 제 1 발명에서는, 벨트 본체의 내주측(內周側)에 형성된 압축고무층이 풀리에 접촉하도록 감겨서 동력을 전달하는 마찰전동벨트를 대상으로 한다. 그리고 상기 압축고무층에는, 단섬유가 함유되지 않으며, 또 이 압축고무층의 적어도 풀리 접촉면의 표면 거칠기가 Ra로 3㎛ 이상인 것으로 한다.

이 구성에 의해, 압축고무층에 단섬유가 함유되지 않으므로, 벨트 주행에 의해 벨트가 굴곡을 반복하여도, 단섬유에 기인하여 균열이 발생하는 일이 없으므로, 벨트의 굴곡 피로성을 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 압축고무층의 풀리 접촉면의 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 함으로써, 이 압축고무층의 풀리 접촉면과 풀리 표면과의 마찰계수를 저감시킬 수 있고, 후술하는 표 2에 나타내는 바와 같이, 벨트 주행 시에 발생하는 소음(슬립음)을 저감시킬 수 있다.

상술한 구성에 있어서, 상기 압축고무층에는, 파우더 형상의 수지분체(樹脂粉體)가 혼입되어 있는 것으로 한다(제 2 발명). 이와 같이, 종래와 같은 단섬유가 아닌, 파우더 형상의 수지분체를 압축고무층 내에 혼입함으로써, 단섬유를 이용하는 경우에 비해 균열의 발생을 억제하여 벨트의 굴곡 피로성을 향상시킬 수 있음과 더불어, 상기 제 1 발명과 같은 풀리 접촉면의 표면 거칠기(Ra로 3㎛ 이상)를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.

한편, 상기 압축고무층 전체에 파우더 형상의 수지분체를 혼입하는 것이 아닌, 상기 압축고무층에 있어서의 풀리 접촉면측에 표면층을 형성하여, 이 표면층에 파우더 형상의 수지분체를 혼입하도록 하여도 된다(제 3 발명).

이와 같이 함으로써, 압축고무층 내의 전체에 파우더 형상의 수지분체를 분산시킬 필요가 없어지므로, 제조가 용이해짐과 더불어, 표면층 이외에는 수지분체가 혼입되지 않으므로, 표면층 이외에서 이 수지분체에 기인하여 균열이 발생하는 일이 없어, 이 표면층 이외의 부분에서의 굴곡 피로 수명의 향상을 한층 더 도모할 수 있다. 따라서 상술한 구성으로 함으로써, 압축고무층 전체에 수지분체가 혼입되는 경우에 비해, 벨트의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 수지분체는, 평균 입경이 45㎛ 이상인 것이 바람직하다(제 4 발명). 이로써, 표 2에 나타내는 바와 같이, 압축고무층의 풀리 접촉면의 표면 거칠기를 확실하게 Ra로 3㎛ 이상으로 할 수 있으며, 상기 제 1 발명의 구성을 확실하게, 또 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 상기 수지분체는, 인장탄성률이 1000㎫ 이상인 것이 바람직하다(제 5 발명). 압축고무층에 혼입된 수지분체를 표면에 노출시키기 위해, 벨트 제조 시에 연삭가공을 실시하나, 상기 수지분체의 인장탄성률을 상술한 범위로 함으로써, 인장탄성률이 낮은 경우에 비해 많은 수지분체를 압축고무층의 표면에 남기는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 바와 같은 인장탄성률을 갖는 수지분체를 이용함으로써, 벨트 주행 시에, 상기 수지분체가 풀리 표면과 접촉한 경우의 마모량도 인장탄성률이 낮은 경우에 비해 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 수지분체는, 초고분자량 폴리에틸렌인 것이 바람직하다(제 6 발명). 이와 같이, 비교적, 낮은 원가이며, 또 마찰계수가 낮은 재료를 이용함으로써, 마찰전동벨트의 원가 저감을 도모할 수 있음과 더불어, 벨트 주행 시의 슬립음의 발생을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 표면층의 두께는, 15㎛ 이상인 것이 바람직하다(제 7 발명). 이와 같이 함으로써, 표면층이 다소 마모되어도, 이 표면층 전체가 마멸되어 마찰계수가 급증하는 것을 방지할 수 있으며, 소음 저감 효과를 비교적 장시간 지속시킬 수 있다.

또한, 상기 벨트 본체가 Ｖ리브드벨트 본체인 것이 바람직하다(제 8 발명). 이로써, 일반적으로, 자동차의 엔진 주변의 보조기기로 동력을 전달하는 경우 등에 이용되는 Ｖ리브드벨트에 있어서, 벨트 주행 시의 소음을 저감시키면서, 내구성의 향상을 도모할 수 있어, 특히 유용하다.

발명의 효과

이상과 같이, 본 발명에 따른 마찰전동벨트에 의하면, 압축고무층에 단섬유를 함유시키는 일없이, 이 압축고무층의 풀리 접촉면의 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 하므로, 굴곡 피로 수명의 향상과 소음 저감의 양립을 도모할 수 있다. 특히, 상기 압축고무층 내에 평균 입경이 45㎛ 이상의 수지분체를 혼입함으로써, 상술한 구성을 확실하게, 또 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 상기 수지분체를 인장탄성률이 1000㎫ 이상의 재료로 함으로써, 벨트 제조 시에 상기 구성을 용이하게 실현할 수 있음과 더불어, 풀리 표면과의 접촉에 의한 마모량도 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 수지분체를 초고분자량 폴리에틸렌으로 함으로써, 원가 저감을 도모하면서, 소음 저감 효과도 높일 수 있다.

한편, 상기 압축고무층에 있어서의 풀리 접촉면측에 표면층을 형성하여, 이 표면층에만 수지분체를 혼입함으로써, 벨트의 내구성 향상을 도모할 수 있다. 그리고 상기 표면층의 두께를 15㎛ 이상으로 함으로써, 비교적 장시간 소음 저감 효과를 지속할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 마찰전동벨트의 일례인 Ｖ리브드벨트의 개략 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 제 2 실시형태에 따른 Ｖ리브드벨트의 리브부의 부분 확대 단면도.
도 3은 내마모성 시험용 벨트 주행 시험기의 풀리 배치를 나타내는 도면.
도 4는 굴곡 수명 평가 시험용 벨트 주행 시험기의 풀리 배치를 나타내는 도면.
도 5는 소음 측정 시험용 벨트 주행 시험기의 풀리 배치를 나타내는 도면.
부호의 설명
B : Ｖ리브드벨트(마찰전동벨트) 10 : Ｖ리브드벨트 본체
11 : 접착고무층 12, 22 : 압축고무층
13, 23 : 리브부 15 : 수지분체
16 : 심선 17 : 배면 범포(帆布)층
24 : 표면층 25 : 본체층
30, 40, 50 : 벨트 주행 시험기 31, 41, 51 : 구동 풀리
32, 42, 52 : 종동 풀리 43 : 리브 풀리
53, 54 : 아이들 풀리

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 그리고 이하의 바람직한 실시형태의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

《제 1 실시형태》

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 마찰전동벨트의 일례로서 Ｖ리브드벨트(B)를 도 1에 나타낸다. 이 Ｖ리브드벨트(B)는, Ｖ리브드벨트 본체(10)와, 이 Ｖ리브드벨트 본체(10)의 상면(배면, 외주면)측에 적층된 배면(背面) 범포(帆布)층(17)을 구비하고 있으며, 상기 Ｖ리브드벨트 본체(10)는, 횡단면에서 보아 거의 사각형인 접착고무층(11)과, 이 접착고무층(11)의 하면측, 즉 Ｖ리브드벨트 본체(10)의 하면(바닥면, 내주면)측에 적층된 압축고무층(12)으로 이루어진다.

상기 배면 범포층(17)은, 나일론이나 면 등의 직포에 고무를 용제에 용해한 고무풀에 의한 접착처리가 실시되어 Ｖ리브드벨트 본체(10)(접착고무층(11))의 배면에 접착된다. 이로써, 상기 배면 범포층(17)은, 벨트 배면이 평평한 풀리(예를 들어, 배면 아이들 풀리 등)에 접촉하도록 감긴 경우의 동력 전달의 일단을 담당한다.

한편, 상기 접착고무층(11)은, 내열성 및 내후성이 뛰어난 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM) 등의 고무조성물로 이루어지며, 이 접착고무층(11) 내에는, 벨트 길이방향으로 뻗고 또 벨트 폭방향으로 소정 피치를 두고 나열되도록 나선형으로 감긴 복수의 심선(16)이 매설되어 있다. 그리고 이 심선(16)은, 폴리에스테르(PET) 섬유 등으로 이루어진 복수의 단사를 합연(twist)함으로써 구성되어 있다.

상기 압축고무층(12)은, 베이스 고무로서의 EPDM을 함유하는 고무조성물에 의해 구성되어 있으며, 카본블랙 등에 더해, 인장탄성률이 1000㎫ 이상이고 또 평균 입경이 45㎛ 이상인 파우더 형상의 수지분체(15)가 분산되도록 혼입되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 수지분체(15)의 평균 입경을 45㎛ 이상으로 하나, 이 수지분체(15)의 평균 입경은, 균열 발생에 따른 주행 수명의 저하를 방지하는 관점에서, 165㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 따른 Ｖ리브드벨트(B)에서는, 종래의 Ｖ리브드벨트에 함유되어 있는 것과 같은 단섬유는 배합되어 있지 않다.

상기 수지분체(15)는, 원료고무(EPDM) 100중량부에 대해 예를 들면 30중량부의 비율로 배합되어 있다. 이 수지분체(15)의 배합량으로서는, 원료고무(EPDM) 100중량부에 대해 20∼60중량부의 비율인 것이 바람직하다. 이 범위로 상기 수지분체(15)를 배합하는 것은, 벨트 표면에 Ra로 3㎛ 이상의 표면 거칠기를 얻는 동시에, 균열의 발생에 의한 주행 수명의 저하를 방지하는 데 유리해진다. 상기 수지분체(15)는, 예를 들면, 나일론이나 아라미드, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)으로 이루어진다.

여기서, 상기 수지분체(15)의 인장탄성률은, 이 수지분체(15)를 구성하고 있는 수지와 동일한 수지를 이용하여 성형된 시험편(test piece)에 대해, ASTM 시험법 D638에 따라 인장탄성률을 측정함으로써 구해진다.

또한, 상기 압축고무층(12)의 하면측에는, 각각 벨트 길이방향으로 뻗는 복수 열의 리브부(13, 13,…)(본 실시형태에서는 3열)가 벨트 폭방향으로 소정 피치로 나열되도록 형성되어 있다. 이로써, Ｖ리브드벨트(B)를 풀리에 감은 경우에는, 상기 압축고무층(12)의 각 리브부(13)의 측면이 이 풀리의 홈 측면에 접촉한다.

그리고 상기 압축고무층(12)은, 상술한 바와 같은 수지분체(15)를 혼입함으로써, 풀리와의 접촉면, 즉 상기 리브부(13)의 표면의 표면 거칠기가 Ra(산술 평균 거칠기)로 3㎛ 이상으로 되어 있다. 즉, 상기 압축고무층(12)에 혼입된 수지분체(15)는, 그 일부가 표면으로부터 돌출해 있고, 이에 의해, 표면 거칠기가 상술한 바와 같은 소정의 거칠기로 되어 있다. 또한, 균열 발생에 따른 주행 수명의 저하를 방지하는 관점에서, 상기 리브부(13)의 측면의 표면 거칠기는, Ra로 70㎛ 이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 Ｖ리브드벨트(B)의 제조방법의 일례에 대해 간단하게 설명한다.

상기 Ｖ리브드벨트(B)의 제조에는, 외주면에 벨트 배면을 소정형상으로 형성하는 성형면을 구비한 내측 금형과, 내주면에 벨트 내면을 소정형상으로 형성하는 성형면을 구비한 고무 슬리브가 이용된다.

먼저, 상기 내측 금형의 바깥둘레를, 접착제를 부착시키는 처리를 실시한 직포의 배면 범포로 피복한 후, 그 위에, 접착고무층(11)의 배면측 부분을 형성하기 위한 미가교 고무시트를 감는다.

이어서, 그 위에, 접착제를 부착시키는 처리를 실시한 심선(16)을 나선형으로 감은 후, 그 위에, 접착고무층(11)의 내면측 부분을 형성하기 위한 미가교 고무시트를 감고, 다시 그 위에, 압축고무층(12)을 형성하기 위한 미가교 고무시트로서, 원료고무에 카본블랙 등의 충전재나 가소제 등의 고무 배합약품 외, 수지분체(15)를 혼입한 것을 중첩시킨다. 그리고 각(各) 미가교 고무시트를 감을 때는, 각각의 미가교 고무시트의 감김방향의 양 단부끼리는, 중첩시키지 않고 맞대도록 한다.

그 후, 상기 내측 금형 상의 성형체에 고무 슬리브를 외측에서 끼우고, 이를 성형도가니에 세트하고, 내측 금형을 고열의 수증기 등에 의해 가열함과 동시에, 고압을 가하여 고무 슬리브를 반지름방향 내측으로 누른다. 이때, 고무 성분이 유동됨과 함께 가교반응이 진행되며, 심선(16) 및 배면 범포의 고무로의 접착반응도 진행된다. 이로써, 통형의 벨트 슬래브(slab)가 성형된다.

그리고 내측 금형으로부터 벨트 슬래브를 분리하고, 이를 통의 길이방향으로 여러 개로 분할한 후, 각각의 바깥둘레를 연삭하여 리브부(13)를 형성한다. 이때, 이 리브부(13)의 측면의 표면 거칠기가 Ra로 3㎛ 이상이 되도록 리브부(13)의 측면을 연삭한다. 여기서, 연삭 시에, 수지분체(15)를 가능한 한 탈락시키지 않고 리브부(13)에 남기도록 연삭하는 것이 바람직하다. 이로써, 리브부(13)의 측면에, Ra로 3㎛ 이상의 표면 거칠기를 갖는 면을 더욱 확실하게 형성할 수 있다.

여기서, 상기 리브부(13)의 측면의 표면 거칠기를 제어하기 위해서는, 예를 들면 리브부(13)를 연삭 가공할 시에 이용하는 연삭 숫돌의 번수나 연삭 시의 면압력 등의 연삭 가공 조건을 적절하게 선택하거나, 상기 수지분체(15)의 평균 입경을 적절하게 선택하거나 하면 된다.

마지막으로, 분할되어 외주면 상에 리브부가 형성된 벨트 슬래브를 소정 폭으로 자르고, 각각의 표리(表裏)를 뒤집음으로써 Ｖ리브드벨트(B)가 얻어진다.

여기서, 상기 Ｖ리브드벨트(B)의 제조방법은, 상술한 바와 같은 방법에 한정되지 않으며, 리브부의 형상이 형성된 내측 틀에 압축고무층(12)으로부터 차례로 적층하여, 외측 틀과의 사이에서 가열하면서 누르도록 해도 된다. 그 경우에도, 상기 Ｖ리브드벨트(B)의 리브부(13)의 측면을 연삭하여, 수지분체(15)를 노출시킴으로써, 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 한다.

이상의 구성에 의하면, 종래의 단섬유 대신, 압축고무층(12)에 수지분체(15)를 혼입하므로, 단섬유의 경우와 같이 벨트 주행 시의 굴곡에 의해 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 벨트(B)의 내구성 향상을 도모할 수 있다. 게다가 상기 압축고무층(12)의 리브부(13)의 표면으로부터 상기 수지분체(15)가 돌출하여, 이 리브부(13)의 표면 거칠기가 소정의 거칠기(Ra로 3㎛ 이상)로 되어 있으므로, 풀리 표면과의 마찰계수를 저감시킬 수 있다. 이로써, 벨트 주행 시의 슬립음을 저감시키는 것이 가능해진다.

게다가 상기 수지분체(15)의 평균 입경이 45㎛ 이상인 경우, 상술한 바와 같은 상기 압축고무층(12)의 리브부(13)의 표면 거칠기를 확실하게 또 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 상기 수지분체(15)는, 인장탄성률이 1000㎫ 이상의 수지분체인 경우, 특히 UHMWPE의 수지분체인 경우에는, 특수한 연삭조건을 이용하지 않아도 연삭에 의해 리브부(13)로부터 거의 탈락되지 않으므로, 상기 벨트의 제조단계에서도 표면 부근의 고무 부분만을 연삭에 의해 제거하여, 더욱 많은 수지분체(15)를 남길 수 있음과 더불어, 벨트 주행 시에 풀리와의 접촉에 의해 마모되는 양을 저감시킬 수 있으며, 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 수지분체(15)를, 아라미드보다 저(低)원가이며, 또 나일론보다 낮은 마찰계수를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌에 의해 구성함으로써, 저원가이며 또 소음 저감 효과가 높은 Ｖ리브드벨트(B)를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 실시형태에서는 Ｖ리브드벨트를 대상으로 하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, V벨트나 평벨트 등, 풀리에 대해 고무층이 접촉하는 벨트라면, 어떠한 벨트의 고무층에 대해 수지분체(15)를 혼입하여도 된다.

《제 2 실시형태》

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 Ｖ리브드벨트의 구성에 대해 도 2에 기초하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 제 2 실시형태에 따른 Ｖ리브드벨트에서는, 압축고무층(22)의 리브부(23)가 표면층(24)과 본체층(25)으로 이루어지며, 이 표면층(24)에만 수지분체(15)가 혼입되어 있다. 그리고 그 밖의 구성은, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 도 2에는 리브부(23)의 단면만을 확대하여 나타내며, 이하의 설명에서도 상기 제 1 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

구체적으로는, 압축고무층(22)의 리브부(23)는, 표면측의 표면층(24)과 본체층(25)에 의해 구성되어 있다. 이 표면층(24)은, 베이스 고무로서의 EPDM을 함유하는 고무조성물에, 수지분체(15)가 혼입되어 이루어진 것으로, 이 수지분체(15)를 함유하지 않는 본체층(25)을 피복하도록 형성되어 있다. 이와 같이, 압축고무층(22)의 표면측에만 수지분체(15)를 혼입함으로써, 이 압축고무층(22)의 내부에서의 수지분체에 기인한 균열의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 상기 압축고무층(22) 전체에 수지분체(15)를 혼입하는 경우에 비해 이 압축고무층(22)의 내부의 내구성을 향상시킬 수 있어, 이 압축고무층(22) 전체의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 표면층(24)의 표면도, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 표면 거칠기가 Ra로 3㎛ 이상이 되도록 형성되어 있다. 이로써, 풀리 표면과의 마찰계수를 저감시킬 수 있어, 벨트 주행 시의 슬립음의 발생을 억제할 수 있다. 여기서 이 실시형태에서도, 균열 발생에 의한 주행 수명의 저하를 방지하는 관점에서, 상기 리브부(13)의 측면의 표면 거칠기는, Ra로 70㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 표면층(24) 내에 단섬유가 아닌, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 수지분체(15)를 혼입함으로써, 벨트 주행 시의 벨트(B) 굴곡의 반복에 의한 균열의 발생을 억제할 수 있어, 벨트(B)의 굴곡 피로 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 표면층(24)은, 그 두께가 바람직하게는 15㎛ 이상이 되도록 형성되어 있다. 이로써, 표면층(24)이 다소 마모되어도 수지분체(15)가 혼입된 표면층(24)이 마멸되는 것을 방지할 수 있으며, 이 표면층(24)에 의한 풀리 표면과의 마찰 저감, 즉 벨트 주행 시의 슬립음 저감 효과를 비교적 장시간 지속시킬 수 있다. 여기서, 상기 표면층(24)의 두께로서는, 15㎛∼320㎛가 더욱 바람직하며, 20㎛∼150㎛가 특히 바람직하다. 표면층(24)이 너무 얇으면, 슬립음의 저감 효과나 마모에 대한 내구성이 낮아지는 경향이 있는 한편, 표면층(24)이 너무 두꺼우면 균열의 발생에 의해 주행 수명이 저하되는 경향이 있으므로, 상술한 바와 같은 범위가 바람직하다.

그리고 상술한 바와 같은 구성의 Ｖ리브드벨트 제조방법은, 상기 제 1 실시형태의 Ｖ리브드벨트(B) 제조방법에 있어서, 표면층(24) 및 본체층(25)에 각각 대응하는 미가교 고무시트를 중첩시킨 상태에서 리브형상의 금형을 이용하여 가열 누름하는 제조방법이라도 되고, 압축고무층의 본체층(25)에 대응하는 미가교 고무시트에 대해, 표면층(24)에 대응하는 접착제를 도포한 후, 수지분체를 분무하여 접착시킨 상태에서 가열 누름하는 제조방법이라도 된다.

실시예

Ｖ리브드벨트에 대해 실시한 시험 및 그 평가 결과에 대해 이하에서 설명한다.

(시험 평가용 벨트)

이하의 실시예 1∼12 및 비교예 1∼3의 Ｖ리브드벨트를 제작하였다. 이들 벨트의 배합에 대해서는 표 1에도 정리하여 나타낸다. 여기서, 제작된 Ｖ리브드벨트는, 모두, 둘레길이가 1000㎜, 리브 수가 3, 리브 높이가 2.0㎜, 횡단면의 Ｖ각도가 40도, 및, 피치가 3.56㎜이다.

〈실시예 1〉

고무 성분인 원료고무로서 EPDM을 이용하고, 이 EPDM 100중량부에 대해, 카본블랙(HAF)을 20중량부, 카본블랙(GPF)을 40중량부, 연화제를 14중량부, 산화아연을 5중량부, 스테아린산을 1중량부, 노화방지제를 2.5중량부, 가교제로서의 유황을 2중량부, 가황촉진제를 4중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 상기 제 1 실시형태와 마찬가지 구성인 Ｖ리브드벨트를 실시예 1로 하였다.

〈실시예 2〉

카본블랙(GPF) 40중량부 대신, 카본블랙(HAF)을 60중량부로 하고, 수지분체로서의 나일론 파우더를 30중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 2로 하였다.

〈실시예 3〉

수지분체로서 나일론 파우더 대신에 아라미드 파우더 30중량부를 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 3으로 하였다.

〈실시예 4〉

수지분체로서 나일론 파우더 대신에 UHMWPE 파우더C를 30중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 4로 하였다.

〈실시예 5〉

수지분체로서 나일론 파우더 대신에 UHMWPE 파우더A를 30중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 5로 하였다.

〈실시예 6〉

압축고무층에 두께 15㎛의 표면층(배합은 실시예 5와 동일)을 형성한 상기 제 2 실시형태와 마찬가지 구성인 Ｖ리브드벨트를 실시예 6으로 하였다. 이때, 압축고무층의 본체층의 배합으로서는, 수지분체를 배합하지 않는 것 이외는 표면층의 배합과 동일한 배합으로 하였다. 또한, 벨트의 제조방법으로서, 표면층 및 본체층에 각각 대응하는 미가교 고무시트를 중첩시킨 상태에서 리브형상의 금형을 이용하여 가열 누름하고, 또한 원하는 표면 거칠기를 얻기 위해 리브 측면을 연삭하는 방법을 채용하였다.

〈실시예 7〉

표면층의 두께가 20㎛인 것을 제외하고 실시예 6과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 7로 하였다.

〈실시예 8〉

표면층의 두께가 100㎛인 것을 제외하고 실시예 6과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 8로 하였다.

〈실시예 9〉

표면층의 두께가 200㎛인 것을 제외하고 실시예 6과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 9로 하였다.

〈실시예 10〉

표면층의 두께가 300㎛인 것을 제외하고 실시예 6과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 10으로 하였다.

〈실시예 11〉

표면층의 두께가 320㎛인 것을 제외하고 실시예 6과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 11로 하였다.

〈실시예 12〉

표면층의 표면 거칠기 Ra가 다른 것을 제외하고 실시예 8과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 실시예 12로 하였다. 여기서, 이 실시예 12에서는, ＃40번수의 연삭 숫돌에 의해 리브 측면을 연삭하였다. 여기서, 이 실시예 12 이외의 실시예 1∼11 및 비교예 1∼3의 Ｖ리브드벨트는, ＃120의 연삭 숫돌에 의해 리브 측면이 연삭되어 있다.

〈비교예 1〉

나일론 파우더 대신에 나일론 단섬유를 25중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 2와 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 비교예 1로 하였다.

〈비교예 2〉

나일론 단섬유를 함유하지 않는 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 1과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 비교예 2로 하였다.

〈비교예 3〉

수지분체로서의 UHMWPE 파우더B를 30중량부, 배합하여 이루어진 고무조성물에 의해 압축고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 Ｖ리브드벨트를 비교예 3으로 하였다.

여기서, 상기 EPDM은 The Dow Chemical Company제 Nordel IP4640을 이용하며, 상기 카본블랙(HAF)은 Tokai Carbon Co., Ltd.,제 SEAST 3, 상기 카본블랙(GPF)은 Tokai Carbon Co., Ltd.,제 SEAST V를 각각 이용하였다. 또한, 상기 연화제는 Japan Sun Oil Company, Ltd.,제 SUNFLEX 2280을, 상기 산화아연은 SAKAI CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.,제 아연화 1호를, 상기 스테아린산은 NOF CORPORATION제 Beads Stearic Camellia을, 상기 노화방지제는 OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.,제 NOCRAC 224를, 상기 유황은 Tsurumi Chemical Co., Ltd.,제 오일 유황을, 상기 가황촉진제는 OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.,제 EP-150을, 각각 이용하였다. 또한, 상기 나일론 단섬유는 Asahi Kasei Corporation제 Leona 66(1㎜ 컷팅 제품)을, 상기 나일론 파우더는 UNITIKA LTD.,제 A1020LP를, 상기 UHMWPE 파우더A는 Mitsui Chemicals Inc.제 HI-ZEX MILLION 240S를, 상기 UHMWPE 파우더B는 Mitsui Chemicals Inc.제 MIPELON XM220을, 상기 UHMWPE 파우더C는 Fluoro-Seal, Ltd.,제 INHANCE UH-1500을, 상기 아라미드 파우더는 TEIJIN TECHNO PRODUCTS LTD.,제 TW5011을, 각각 이용하였다.

(시험 평가 방법)

〈내마모성 시험〉

도 3은, Ｖ리브드벨트의 내마모성 시험 평가용의 벨트 주행 시험기(30)의 배치를 나타낸다. 이 벨트 주행 시험기(30)는, 모두 풀리 지름 60㎜의 리브 풀리로 된 구동 풀리(31) 및 종동 풀리(32)를 구비하고 있다.

상기 실시예 1∼12 및 비교예 1∼3의 각 Ｖ리브드벨트에 대해, 벨트 중량을 계측한 후, 리브부(13, 23)가 풀리(31, 32)에 접촉하도록 이 풀리(31, 32)에 Ｖ리브드벨트를 감는다. 이때, 구동 풀리(31)에 1177N의 사하중이 부가되도록, 이 구동 풀리(31)를 측방으로 당김과 동시에, 7W의 회전부하를 종동 풀리(32)에 부가한다. 그리고 실온(23℃) 하에서 구동 풀리(31)를 3500rpm의 회전속도로 24시간 회전시키는 벨트 주행 시험을 실시하였다.

벨트 주행 후의 벨트 중량을 측정하고, 하기 식에 기초하여 손실 마모량(％)을 산출하였다.

손실 마모량(％)＝(초기 중량－주행 후 중량)／초기 중량×100

〈굴곡 수명 평가 시험〉

도 4는, Ｖ리브드벨트의 굴곡 수명 평가용의 벨트 주행 시험기(40)의 배치를 나타낸다. 이 벨트 주행 시험기(40)는, 상하로 배치된 풀리 지름 120㎜의 리브 풀리로 된 구동 풀리(41) 및 종동 풀리(42)와, 이들의 상하방향 중간의 측방에 배치된 풀리 지름 45㎜의 리브 풀리(43)를 구비하고 있다. 상세하게는 상기 구동 풀리(41)의 상방에 상기 종동 풀리(42)가 배치되어 있고, 이들 풀리(41, 42)에 대해 정면에서 보아 상하방향 중간의 오른쪽 측방(도 4에서 지면 오른쪽)에 벨트 감김 각도가 90°가 되도록 상기 리브 풀리(43)가 배치되어 있다.

상기 실시예 1∼12 및 비교예 1∼3의 각 Ｖ리브드벨트를 상기 3개의 풀리(41∼43)에 감아, 리브 풀리(43)에 834N의 설치 하중이 부가되도록 이 리브 풀리(43)를 측방으로 당기고, 분위기온도 23℃ 하에서 구동 풀리(41)를 4900rpm의 회전속도로 회전시키는 벨트 주행 시험을 실시하였다.

그리고 Ｖ리브드벨트(B)의 리브부(13)에 균열이 발생하기까지의 벨트 주행 시간을 계측하였다. 이 시간이 벨트의 굴곡 수명에 대응한다.

〈소음 측정 시험〉

도 5는, Ｖ리브드벨트의 소음 측정용의 벨트 주행 시험기(50)의 배치를 나타낸다. 이 벨트 주행 시험기(50)는, 상하로 배치된 풀리 지름 120㎜의 리브 풀리로 된 구동 풀리(51) 및 종동 풀리(52)와, 이들의 상하방향 중간위치에 배치된 풀리 지름 70㎜의 아이들 풀리(53)와, 상기 구동 풀리(51) 및 종동 풀리(52)의 상하방향 중간의 측방에 위치하는 풀리 지름 55㎜의 아이들 풀리(54)를 구비하고 있다. 상세하게는, 상기 구동 풀리(51) 상방에 상기 종동 풀리(52)가 배치되어 있고, 이들 풀리(51, 52)에 대해 정면에서 보아 상하방향 중간위치에 상기 아이들 풀리(53)가 배치되며, 정면에서 보아 그 오른쪽 측방(도 5에서 지면 오른쪽)에 아이들 풀리(54)가 배치되어 있다. 그리고 상기 아이들 풀리(53, 54)는, 각각, 벨트 감김 각도가 90°가 되도록 배치되어 있다.

상기 실시예 1∼12 및 비교예 1∼3의 각 Ｖ리브드벨트를, 상기 4개의 풀리(51∼54)에 감고, 상기 종동 풀리(52)에는 리브 1개당 2.5㎾의 부하가 가해짐과 동시에, 상기 아이들 풀리(54)에는 리브 1개당 설치 하중 277N이 가해지도록 상기 아이들 풀리(53, 54)를 설치하며, 상기 구동 풀리(51)를 4900rpm의 회전속도로 회전시키는 벨트 주행 시험을 실시하였다.

또한, 상기 아이들 풀리(53)에 벨트가 접하는 위치로부터 측방으로 약 10㎝ 위치에, 소음계(RION CO., LTD.,제 「NA-40」)의 마이크로폰을 설치하여, 벨트 주행 시험 시에 발생하는 소음을 측정하였다.

여기서, 벨트 주행 중의 소음으로서, 상기 구동 풀리(51)를 일정 거리 주행시킨 후, 이 구동 풀리(51)에 대해 물을 주입(200㏄／분)하였을 때의 슬립음을 검출하였다.

(시험 평가 결과)

시험 결과를 표 2에 나타낸다.

상기 시험 결과에 따르면, 압축고무층(22)에 단섬유가 함유되어 있는 것(비교예 1)에 비해, 수지분체(15)를 압축고무층(22)에 혼입한 것(실시예 2∼12 및 비교예 3)이, 균열 발생까지의 벨트 주행 시간이 길어, 벨트의 굴곡 수명이 연장되어 있는 것을 알 수 있다. 게다가, 손실 마모량도, 단섬유가 혼입되어 있는 것에 비해, 수지분체(15)를 혼입한 것이 작아져 있어, 내구성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 압축고무층(22)의 리브부(23) 표면(풀리 표면과의 접촉면)의 표면 거칠기가 Ra로 3㎛보다 작은 것(비교예 2, 3)은, Ra로 3㎛ 이상인 것(실시예 1∼12 및 비교예 1)에 비해, 벨트의 슬립음이 큰 것을 알 수 있다. 여기서, 상기 표 2에 있어서의 Ra는, Mitsutoyo Corporation제 S-3000을 이용하여 측정하였다.

또한, 상기 리브부(23)의 표면 거칠기가 Ra로 3㎛ 이상이라도, 단섬유나 수지분체가 혼입되어 있지 않은 것(실시예 1)은, 단섬유나 수지분체가 혼입되어 있는 것(실시예 2∼12 및 비교예 1)에 비해 손실 마모량이 많아지는 것도 알 수 있다. 이것은, 상기 실시예 1에서는, Ra를 3㎛ 이상으로 하기 위해, 입경이 큰 카본블랙(GPF)을 사용하고 있으나, 입경이 큰 카본블랙으로는 보강 성능이 나빠, 내마모성이나 균열 수명이 저하되기 때문이다. 그리고 입경이 작은 카본블랙(HAF)을 이용하면(비교예 2), 이들 성능을 향상시킬 수 있으나, 상술한 바와 같이, 표면 거칠기가 Ra로 3㎛보다 작아져, 슬립음이 증대되어 버린다.

또한, 상기 표 2로부터, 상술한 바와 같이 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 하기 위해서는, 수지분체의 평균 입경을 45㎛ 이상으로 하는 것이 유리한 것도 알 수 있다. 여기서, 평균 입경은, Keyence Corporation제 디지털 마이크로스코프 VHX-200을 이용하여 450배의 배율로 분체를 관찰하고, 그 중 30개의 평균으로부터 구하였다.

이상과 같이, 벨트의 슬립음(벨트 주행 시의 소음)을 저감시키면서, 벨트의 굴곡 수명을 연장시키기 위해서는, 단섬유를 이용하는 일없이, 압축고무층(22)의 리브부(23) 표면의 표면 거칠기를 Ra로 3㎛ 이상으로 할 필요가 있다. 그리고 이 Ra로 3㎛ 이상의 표면 거칠기는, 상기 압축고무층(22)에 평균 입경 45㎛ 이상인 파우더 형상의 입자부재(15)를 혼입하는 것이 좋다. 이와 같이 하면, Ra로 3㎛ 이상의 표면 거칠기를 확실하게, 또 용이하게 실현할 수 있음과 더불어, 입자부재(15)에 의해 손실 마모량도 적게 할 수 있어, 내구성의 향상을 도모할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 압축고무층(12) 전체에 수지분체(15)를 혼입하는 것이 아닌, 이 압축고무층(22)의 표면측에 표면층(24)을 형성하여, 이 표면층(24)에만 수지분체(15)를 혼입하는 경우(실시예 6∼12), 표면층(24) 이외의 리브부(23)에는 수지분체(15)가 혼입되어 있지 않으므로, 상기 표 2에 나타내는 바와 같이, 이 리브부(23)의 내부에서 균열이 쉽게 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 압축고무층(22)의 표면층(24)에만 수지분체(15)를 혼입함으로써, 압축고무층(12)(리브부) 전체에 수지분체(15)를 혼입하는 경우에 비해, 균열 수명을 연장시킬 수 있어, 벨트의 굴곡 수명의 개선을 도모할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 표면층(24)에만 수지 본체(15)를 혼입할 경우, 표면층(24)의 두께가 20㎛보다 작은 것(실시예 6)에 비해, 이 표면층(24)의 두께가 20㎛ 이상인 것(실시예 7∼12)은 벨트 주행 시의 슬립음이 작고 또 손실 마모량도 적은 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 표면층(24)의 두께는 20㎛ 이상의 두께로 하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 표면층(24)의 두께는, 상술한 마이크로스코프를 이용하여 배율 450배로 관찰 화상에 의해 측정하였다.

또한, 본 실시예에서 이용한 수지분체와 같이, 인장탄성률이 1000㎫ 이상이면, 벨트 제조 시에 연삭하여도 수지분체(15)의 대부분을 리브부(23)의 표면에 남길 수 있어, Ra로 3㎛ 이상의 표면 거칠기를 확보할 수 있음과 더불어, 압축고무층(22)에 단섬유를 혼입한 종래의 것에 비해 내구성의 향상을 도모할 수 있다. 여기서, 상기 표 2에 나타내는 인장탄성률은, 수지분체를 구성하는 수지와 동일한 수지로 된 시험편에 대해 ASTM 시험법 D638에 따라 구한 것이다.

산업상 이용 가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 마찰전동벨트는, 소음을 저감시키면서, 내구성의 향상을 도모할 수 있으므로, 예를 들면 자동차 등에서 풀리 사이에 감겨 동력을 전달하는 벨트로 유용하다.

Claims

벨트 본체의 내주측에 형성된 압축고무층이 풀리에 접촉하도록 감겨서 동력을 전달하는 마찰전동벨트로서,
상기 압축고무층에는, 단섬유가 함유되어 있지 않으며, 또 이 압축고무층의 적어도 풀리 접촉면의 표면 거칠기가 Ra로 3㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 압축고무층에는, 파우더 형상의 수지분체가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 압축고무층에는, 그 풀리 접촉면측에 표면층이 형성되어 있고,
상기 표면층에는, 파우더 형상의 수지분체가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 수지분체는, 평균 입경이 45㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지분체는, 인장탄성률이 1000㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지분체는, 초고분자량 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 3에 있어서,
상기 표면층의 두께는, 15㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨트 본체가, Ｖ리브드벨트 본체인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.