KR20120089418A - 불소화된 첨가물을 포함하는 탄성중합체 조성물 및 구동 벨트의 제조를 위한 이의 용도 - Google Patents

불소화된 첨가물을 포함하는 탄성중합체 조성물 및 구동 벨트의 제조를 위한 이의 용도 Download PDF

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데이코 유로페 에스.알.엘.
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Abstract

본 발명은 NBR, HNBR, XHNBR, EP(D)M, 및 말레이즈드 EPDM으로부터 선택된 중합체, 및 상기 중합체와 화학적 반응에 의해 결합을 형성하여 측쇄를 형성하도록 채택된 화합물로부터 수득한 분지된 중합체를 포함하는 탄성중합체 조성물에 관한 것이다. 상기 화합물은 퍼플루오로알킬 작용성 그룹을 포함하는 그룹 Y와 이중결합과 반응하도록 채택된 작용성 그룹을 포함한다. 바람직하게는, Y = F(CF2CF2)m 으로, 여기에서 m의 범위는 2 내지 20이고; R은 이중결합 C=C, 삼중결합 C≡C, 작용성 알코올, 카복실, 에스테르, 아크릴, 메타크릴 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명은 또한 구동 벨트용 몸체 화합물로서 조성물의 용도 및 오일욕에서의 이의 용도에 관한 것이다.

Description

불소화된 첨가물을 포함하는 탄성중합체 조성물 및 전동 벨트를 제조하기 위한 이의 용도 {ELASTOMERIC COMPOSITIONS COMPRISING FLUORINATED ADDITIVES AND USE THEREOF FOR MANUFACTURING POWER TRANSMISSION BELTS}
본 발명은 퍼플루오로알킬 작용성 그룹을 포함하는 탄성중합체 조성물, 및 구동 벨트의 제조를 위한, 특히 톱니형 (toothed) 및 폴리-V 벨트용 몸체 화합물 (body compound)의 성분으로서 이의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오일과 직접 접촉하거나, 부분적으로 오일에 침지된 상태의 상기 톱니형 벨트의 용도에 관한 것이다.
구동 벨트는 일반적으로 "코드 (cords)"로도 불리우는 다수의 종축 선형 (filiform) 내성 인서트가 내장된 탄성 몸체와, 코팅 직물로 코팅된 다수의 톱니 (teeth)를 포함한다. 그러한 톱니는 다중 레이스 또는 폴리-V 벨트의 경우 종방향으로, 또는 톱니형 벨트(toothed belt)의 경우 횡방향으로 배열될 수 있다.
벨트의 각 성분은 기계적 내성면에서의 성능을 증가시켜, 벨트의 파손 위험을 감소시키고 특정의 전달가능한 동력을 증가시키는데 기여한다.
코팅 직물은 내마모성을 증가시켜 벨트 톱니의 측면과 상부 사이 및 벨트와 상호작용하는 풀리 레이스의 측면과 바닥 사이에서의 마찰 (rubbing)로 인한 마모로부터 벨트의 작용면을 보호한다.
또한, 코팅 직물은 작용면 상의 마찰계수를 감소시키고, 톱니의 변형을 감소시키며 특히 톱니의 뿌리를 강화시켜 이의 파손을 피하도록 한다.
코드는 특히 벨트에 요구되는 기계적 특성을 보장하는데 기여하며, 특히, 시간이 경과됨에 따라 벨트의 성능을 유지하도록 벨트 자체의 모듈러스에 실질적으로 기여한다.
코드는 일반적으로 높은 모듈러스 섬유를 수차례 꼬아 형성시킨 다음, 이어서 코드를 둘러싸는 몸체 화합물과의 섬유의 화합성을 증가시키도록 채택된 화합물, 예를 들어 "접착제"로 작용하는 탄성 라텍스로 처리한다.
최종적으로, 몸체 화합물은 다양한 성분들이 연결될 수 있도록 하며 적절한 경도를 갖고 있어 벨트 자체를 형성하는 다양한 요소가 벨트 자체의 최종 성능에 상승적으로 기여하도록 한다.
공지되어 있는 몸체 화합물은 가능하게는 경도를 증가시키기 위하여 섬유로 강화된 탄성재 1종 이상을 함유한다. 특히, 수소화된 아크릴로니트릴 부타디엔 또는 HNBR과 같은 공중합체를 함유하는 몸체 화합물이 일반적으로 톱니형 벨트에 사용된다. 대신, 폴리-V 벨트의 경우, 당해 분야에서의 통상적인 해결책은 EP(D)M으로 불리우는, (임의로 디엔) 에틸렌-프로필렌의 공중합체를 함유하는 몸체 화합물을 사용하는 것이다.
그러나, 선행 기술의 벨트는 윤활유와 직접 접촉하여 사용시, 예를 들어, 벨트가 오일과 직접 접촉하거나 함유된 상태로, 적어도 부분적으로, 오일욕에서 침지되는 경우 파괴되는 경향이 상당하였다.
최근에는, 수많은 구동 시스템이 구동 벨트 대신, 기어 또는 체인을 사용하지만, 이들은 일반적으로 생산이 더욱 복잡하고 소음이 더 크다. 또한, 벨트가 더욱 큰 메싱 (meshing) 정확성을 보장할 뿐만 아니라, 더 낮은 단가를 제시하기 때문에 벨트로 대체하는 것이 바람직하다.
이런 이유로, 구동 시스템 전체에서 다른 변형없이 체인과 기어를 구동 벨트로 대체하는 것이 바람직하며, 따라서, 톱니형 벨트는 필수적으로 오일과 접촉하거나 심지어는 고온의 오일, 가능하게는 연료와 혼합된 오일에 침지된 상태에서 작동될 것이다.
그러한 조건에서, 특히, 벨트의 몸체는 팽윤되는 경향이 있으며, 이는 탄성중합체성 화합물에 의한 오일의 흡수 때문이며 파손 빈도를 상당히 증가시킨다.
유럽특허 EP1735543에는 디엔 단량체 및 니트릴 그룹을 함유하는 단량체로부터 수득한 공중합체로 형성된 탄성중합체성 화합물을 포함하며, 또한 톱니의 작용면을 코팅하고 있는 직물을 포함하고 불소화된 플라스토머와 경화제를 포함하는 저항성 탄성중합체층으로 코팅되어 있는 몸체를 벨트에 사용함으로써, 내구성 시험에서 벨트의 행태를 향상시키는 것이 자동차 제조업자에 의해 제시되어 있다.
이로써 얻게된 결과에 고무되긴 했지만, 구동 벨트의 상이한 부품을 형성하는 상이한 재료 사이 및 그러한 재료와 구동 벨트가 작동하게 되는 환경 간의 화학적-물리적 화합성을 증가시키기 위한 해결책을 계속 찾고 있으며, 구동 벨트의 적절한 내구 연한을 얻는 것이 목표이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 수명이 길며 따라서 최적의 기계, 접착, 내마모, 메싱 정확성 및 음향 방출 특성, 특히 구동 벨트가 적어도 부분적으로 오일욕, 가능하게는 연료와 혼합된 오일욕에 침지된 작동 상태에서의 이들 특성을 갖는 구동 벨트를 수득하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구동 벨트 제조용 재료를 적합하게 선택하여, 벨트의 전체적인 작동 온도 범위에서 최적의 특성을 발휘할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구동 벨트를 형성하는 상이한 요소 간의 상대적인 화학적 적합성을 최적화하는 것, 특히 '팽윤 경향'을 감소시켜 벨트 몸체의 윤활유에 대한 내성을 향상시키는 것이다.
본 발명에 따라서, 이들 목적은 청구항 1에 따르는 탄성중합체 조성물을 사용함으로써 성취된다.
본 발명에 따라서, 청구항 5에 따르는 구동 벨트, 더욱 특히, 청구항 6에 따르는 톱니형 벨트 및 청구항 7에 따르는 폴리-V의 제조에서의 상기 탄성중합체 조성물의 용도가 또한 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 청구항 8에 따르는, 침유된 또는 부분적으로 유침된 상기 탄성중합체 조성물을 포함하는 벨트의 용도가 또한 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 청구항 9에 따르는 톱니형 벨트, 청구항 10에 따르는 폴리-V 벨트 및 청구항 11에 따르는 구동 시스템이 제공된다.
보다 원활한 이해를 위하여, 본 발명을 또한 첨부되는 도면을 참고로 하여 설명한다:
도 1은 본 발명에 따르는 톱니형 벨트의 부분적 사시도이다;
도 2는 본 발명에 따르는 제1 톱니형 벨트를 사용하는 제1 구동 시스템의 도해이다;
도 3은 본 발명에 따르는 폴리-V 벨트의 부분적 사시도이다.
도 1은 톱니형 벨트 (1)를 전체적으로 나타낸 것이다. 벨트 (1)는 탄성중합체 물질로 제조된 몸체 (2)를 포함하는데, 여기에는 코드로도 언급되는, 다수의 종축 선형 (filiform) 내성 인서트 (3)가 내장되어 있다. 몸체 (2)는 벨트의, 코팅 직물 (5)로 코팅되어 있는 톱니 (4)가 있는 제1면과 제2면, 또는 배면 (6)을 갖는다.
바람직하게는, 배면 (6)도 직물 (7)로 코팅되어 있다. 더욱 바람직하게는, 톱니 (4)를 코팅하고 있는 직물 (5)가 배면 (6)을 코팅하고 있는 직물 (7)과 동일하다.
몸체 (2)는 NBR, HNBR 및 XHNBR 중에서 선택되는 중합체를 포함하는 탄성중합체 조성물을 포함한다. 바람직하게는, 몸체 (2)는 수소화도가 높은 HNBR을 함유하는 조성물을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 조성물의 중합체의 잔류 불포화도 범위가 0.5 내지 10 이다.
예를 들어, 소위 완전 포화된 HNBRs, 즉, 이중결합 잔류 퍼센트가 최대 0.9%인 HNBRs를 사용할 수 있지만, 포화도가 더 낮은 대체용 HNBRs, 예를 들어, 포화도가 4% 또는 5.5%인 HNBRs, 소위 부분적으로 포화된 HNBRs를사용할 수 있다.
톱니형 벨트 (1)의 몸체 화합물로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 톱니형 벨트의 여러가지 부품의 다른 처리에서도 사용될 수 있는 HNBR 공중합체의 예로 Lanxess에 의해 생산되는 THERBAN 족에 포함되는 공중합체, 예로서 니트릴 그룹을 34% 가지며 수소화도가 최대 0.9%인 THERBAN 3407, 니트릴 그룹을 34% 가지며 불포화도가 최대 0.9%인 THERBAN 3406, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 0.9%인 THERBAN 3607, 니트릴 그룹을 34% 가지며 불포화도가 최대 4%인 THERBAN 3446, 니트릴 그룹을 34% 가지며 불포화도가 최대 5.5%인 THERBAN 3447, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 2%인 THERBAN 3627, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 2%인 THERBAN 3629, 니트릴 그룹을 39% 가지며 불포화도가 최대0.9%인 THERBAN 3907이 있다.
ZETPOL이란 명으로 Nippon Zeon에 의해 생산되는 HNBRs도 대체물로 사용될 수 있다. 상세하게는, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 0.9%인 ZETPOL 2000, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 0.9%인 ZETPOL 2000L, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 4%인 ZETPOL 2010, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 4%인 ZETPOL 2010L, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 4%인 ZETPOL 2010H, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 5.5%인 ZETPOL 2020, 니트릴 그룹을 36% 가지며 불포화도가 최대 5.5%인 ZETPOL 2020L이 있다.
벨트 (1)의 몸체용으로 사용되는 탄성중합체 물질은 또한 통상의 첨가제, 예를 들어, 강화제, 필러, 안료, 스테아르산, 촉진제 (accelerators), 가황제, 산화방지제, 활성화제, 개시제, 가소제, 왁스, 프리-가황 억제제, 분해방지제, 가공 오일 등을 포함할 수 있다.
유리하게는, 카본 블랙이 필러로 사용될 수 있으며, 유리하게는 0 내지 80 phr, 바람직하게는 대략 40 phr 범위의 양으로 첨가된다. 유리하게는, 탈크, 탄산칼슘, 실리카 및 실리케이트와 같은 강화 백색 필러가 0 내지 80 phr 범위의 양으로, 바람직하게는 대략 40 phr의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다. 실란이 또한 0 내지 5 phr 범위의 양으로 유리하게 사용될 수 있다.
유리하게는, 산화아연 및 산화마그네슘이 0 내지 15 phr 범위의 바람직한 양으로 첨가된다.
유리하게는, 트리멜리테이트 또는 에테르 에스테르와 같은 에스테르 가소제가 0 내지 20 phr 범위의 바람직한 양으로 첨가된다.
트리알릴시아누레이트, 유기 또는 무기 메타크릴레이트, 예로서 금속염과 같은 가황 보조제가 0 내지 20 phr 범위의 바람직한 양으로 유리하게 첨가되거나 예를 들어 이소프로필 벤젠 퍼옥사이드와 같은 유기 퍼옥사이드가 0 내지 15 phr 범위의 바람직한 양으로 첨가된다.
본 발명의 양태에 따라서, 톱니형 벨트 (1)의 몸체 (2)는 측쇄를 형성시키기 위해 상기 언급한 중합체의 쇄와 화학 반응에 의해 결합(bond)을 형성하도록 채택된 적어도 하나의 CF2 그룹, 바람직하게는 퍼플루오로알킬 작용성 그룹을 포함하는 화합물을 추가로 포함하는 중합체 조성물을 포함한다.
본 발명에 따르는 벨트 (1)는 예를 들어, 도 2에 나타낸 타입의 구동 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 구동 시스템은 번호 (30)으로 상기 도면에 전체적으로 표시되어 있으며 구동 샤프트 (도시되지 않음)에 견고하게 고정되어 있는 구동 풀리 (31), 제1 및 제2 구동된 풀리 (33a), (33b) 및 벨트의 텐셔닝(tensioning)을 위한 제1 및 제2 텐셔너 (34), (35)를 포함한다.
달리, 탄성중합체 조성물을 사용하여 도 3에 나타낸 바와 같은 폴리-V 벨트를 형성시킬 수 있는데, 도면에는 번호 (10)으로 전체적으로 표시되어 있다. 폴리-V 벨트 (10)은 탄성중합체 물질로 제조된 몸체 (11), 몸체 (11)에 나란히 배열되어 있으며 종방향으로 내장되어 있는 다수의 평행한 선형 저항 인서트 (3), 및 나란히 배열되어 있으며, 몸체 (11)로부터 몸체 자체에 대해 종방향으로 완전하게 연장되어 2개의 인접한 립 (13) 사이에 각각 포함되는 V 레이스를 형성하는, 다수의 평행한 V 립 (13)에 의해 구획된 결합 부분 (12)을 포함한다.
몸체 (11)는 EP(D)M 및 말레이즈드 EPDM 중에서 선택된 중합체를 포함하는 탄성중합체 조성물을 포함한다. 바람직하게는, 몸체 (11)가 EPDM을 함유하는 조성물을 포함한다.
유리하게는, Dow에 의해 생산되는 Nordel 족의 중합체, 예로서 Nordel IP 3720P, Nordel IP 4520, Nordel IP 3745P, Nordel IP 4520, Lanxess에 의해 생산되는 Buna 족의 중합체, 예로서 Buna EP G 6170, Buna EP G 2170, Buna EP T 6250, DSM에 의해 생산되는 Keltan 족의 중합체, 예로서 Keltan® 740, Keltan® 520, 및 Exxon에 의해 생산되는 Vistalon족의 중합체, 예로서 Vistalon 706, Vistalon 2727, Vistalon 2504에 속하는 중합체를 사용할 수 있다.
본 발명의 양태에 따라서, 폴리-V 벨트 (10)의 몸체 (11)은 측쇄를 형성시키기 위한 상기 언급한 중합체의 쇄와 화학 반응에 의해 결합을 형성하도록 채택된 적어도 하나의 CF2 그룹, 바람직하게는 퍼플루오로알킬 작용성 그룹을 포함하는 화합물을 추가로 포함하는 중합체 조성물을 포함한다.
본 발명에 따라서, 상기 화합물은 CF2 그룹을 포함하는 그룹 Y, 및 중합체와 반응하도록 채택된 작용성 그룹을 갖는 그룹 R을 포함한다.
바람직하게는, 상기 그룹 Y가 화학식 Y = F(CF2CF2)m 으로 표시되며, 여기서 m의 범위는 2 내지 20이다.
더욱 바람직하게는, m의 범위가 2 내지 10이다. 더더욱 바람직하게는, m의 범위가 2 내지 6이다.
바람직하게는, 상기 언급된 그룹 R이 이중결합 C=C, 삼중결합 C≡C, 작용성 알코올 그룹, 카복실 작용성 그룹, 에스테르 작용성 그룹, 아크릴 작용성 그룹, 메타크릴 작용성 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
더욱 바람직하게는, 상기 언급된 화합물은 하기 화학식 (1)로 표시되는 퍼플루오로-알킬메타크릴레이트 에스테르
Figure pct00001
, 하기 화학식 (2)로 표시되는 퍼플루오로-알킬아크릴레이트 에스테르
Figure pct00002
, 하기 화학식 (3)으로 표시되는 퍼플루오로-알킬에틸렌
Figure pct00003
, 하기 화학식 (4)로 표시되는 퍼플루오로-알코올
Figure pct00004
(여기서 m은 2 내지 20이다)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, m이 2 내지 10이다. 더더욱 바람직하게는, m이 2 내지 6이다.
바람직하게는, n이 0 내지 10, 더욱 바람직하게는 1 내지 4이다.
이들 화합물들은 CF2 그룹, 바람직하게는 퍼플루오로알킬 그룹의 존재하에서, 몸체 화합물을 형성하는 탄성중합체의 쇄에 존재하는 대응하는 반응성 부위, 예를 들면 HNBR 중합체 쇄에 존재하는 이중결합과 화학적으로 반응할 수 있는 작용성 그룹을 함유하는 분자의 일부와 결합한다.
예를 들어, Du Pont에 의해 상표명 ZONYL®로 판매되는 화합물을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 비점의 범위가 100 내지 220 ℃인 플루오로알킬아크릴레이트 (ZONYL® TA-N), 비점의 범위가 210 내지 350 ℃인 플루오로알킬메타크릴레이트 (ZONYL® TM), 비점의 범위가 40 내지 100 ℃, 예를 들어 58 ℃인 플루오로알킬 올레핀 (ZONYL® PFBE), 및 비점의 범위가 145 내지 245 ℃인 플루오로알킬 알코올 (ZONYL® BA, BA-L, BA-LD, BA-N)을 사용할 수 있다.
유리하게는, 불소화된 화합물과 본 발명의 탄성중합체 조성물에 포함된 중합체 간의 반응이 라디칼 메카니즘에 따라서 일어나며; 대안적으로, 예를 들어, 작용성 알코올 그룹을 함유하는 불소화된 화합물의 경우, 측쇄를 형성시키는 반응이 에스테르화 반응일 수 있다.
본 발명의 양태에 따라서, 톱니형 벨트 (1)의 몸체 (2)는 상기 과불소화된 화합물 중 1개로 작용화된 HNBR, NBR, XHNBR 중합체를 포함한다.
CF2 그룹을 포함하는 화합물이 예를 들어, 라디칼 또는 에스테르화 반응에 의해 중합체 쇄의 어느 부위에서나 반응할 수 있음은 명백하다.
HNBR, XHNBR, NBR, EPDM, 말레이즈드 EPDM 고무의 화합물 제조시, 유기 메타크릴레이트 및 유기 아크릴레이트, 뿐만 아니라 금속 메타크릴레이트 및 아크릴레이트가 흔히 사용된다. 금속 메타크릴레이트와 아크릴레이트가 화합물에 도입되면 가황 단계 중 중합체의 가교결합 밀도가 증가된다. 이들 분자는 2개 이상의 작용성 메타크릴 또는 아크릴 그룹을 갖는데, 이들은 라다칼 개시제 (유기 과산화물)의 영향하에서 반응하여, 중합체 쇄와 공유결합을 형성한다. 가교결합은 전형적인 가황 온도, 즉, 일반적으로 라디칼 화학종이 과산화물 분자의 분해로부터 발생되어, 라디칼 개시제로 작용하게 될 경우 140 ℃보다 높은 온도에서 일어난다. 이 반응 중에, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트가 그 자체에서 및/또는 중합체 쇄에서 중합될 수 있다.
상기 언급되고 화학식 (1), (2), (3) 및 (4)로 표시된 불소화된 화합물 및 과불소화된 화합물은 또한 메타크릴레이트, 아크릴레이트, 알코올 그룹, 올레핀 이중결합과 같은 화학적으로 활성인 작용성 그룹을 갖는다. 유기 및 금속 메타크릴레이트 및 아크릴레이트와 같이, 이들 화합물은 가능하게는 라디칼 개시제, 예를 들어, 유기 과산화물의 영향하에서, 중합체 쇄와 반응하여 안정한 공유결합을 형성할 수 있다. 그러나, 이들은 화학적으로 반응성 부위로서 작용할 수 있는 작용성 그룹만을 갖기 때문에, 반응 과정 중 중합체의 가교결합도를 증가시키지 않으면서, (이미 형성된) 중합체 주쇄 상에 "펜던트 쇄 (pendant chains)"가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 동일한 라디칼 조건에서, 상기 언급한 불소화된 화합물 및 과불소화된 화합물은 또한 자체적으로 중합되어, 주 중합체 상에, 분자량이 더 큰 펜던트 쇄를 형성할 수 있거나, 별개의 유니트로, 즉, 중합체에 직접 결합되어 있지 않은 유니트로 화합물 중에 부분적으로 분산될 수 있다.
일단 주 중합체 쇄에 결합되면, 상기 언급한 불소화된 화합물 및 과불소화된 화합물은 탄소-불소 결합의 존재에 의해 발생된 높은 쌍극자로 인하여, 화합물의 극성을 상당히 증가시키며, 또한 표면장력을 상당히 감소시키는 불소화된 및 과불소화된 그룹의 존재로 인해 유리한 특성들을 제공하여, 결국 최종 화합물에 발유성 및 발수성을 제공하고 마찰계수를 감소시킨다.
유리하게는, 본 발명의 불소화된 화합물을 유기 및 금속 메타크릴레이트 및 아크릴레이트와 함께 사용할 수 있다. 이와 같이 함께 사용하게 되면 불소화된 메타크릴레이트와 아크릴레이트 및 유기 또는 금속 메타크릴레이트 및 아크릴레이트 사이에서 혼합된 중합반응을 유발하여, 유기 및 금속 아크릴레이트 및 메타크릴레이트에 기인한 기계적, 접착, 고밀도 가교결합 특성과 높은 극성, 감소된 마찰계수, 소수성, 발유성 (oil-repellence)을 갖는 화합물 또는 중합체를 제공할 수 있다.
대안으로서, 탄성중합체 조성물에 포함된 중합체를 이들 화합물로, 다음과 같은 단순화된 반응식에 따라서, 라디칼 환경에서 직접 그라프팅시켜 선-처리할 수 있다:
중합체 (즉, HNBR, XHNBR, NBR, EPDM, 말레이즈드 EPDM) + 과산화물 + Zonyl TA-N 및/또는 Zonyl TM.
일반적으로, 본 발명에 따라서, 불소화된 화합물을 중합체, 유리하게는 NBR, HNBR, XHBNR, EP(D)M, 말레이즈드 EPDM 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 중합체와, 더욱 유리하게는, 화합물의 전체 중량에 대해 1 내지 20 범위의 중량비로 반응시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 이들은 화합물의 전체 중량에 대해 1 내지 10 범위의 중량비로 반응시킨다.
바람직하게는, 탄성중합체성 화합물은 강화 섬유를, 더욱 바람직하게는 2 내지 40 phr 범위의 양으로, 더더욱 바람직하게는 20 phr의 양으로 추가로 포함한다. 상기 강화 섬유는 길이가 0.1 내지 10 mm 범위인 것이 유리하다.
섬유를 사용함으로써 몸체 화합물의 기계적 특성이 추가로 향상된다.
강화 섬유는 바람직하게는, 방향족 폴리아미드를 포함하며, 파라미드, 예를 들어, 레조르시놀 및 포름알데히드 라텍스 (RFL) 처리에 의해 화합물에 접착할 수 있는, Technoraⓒ 섬유가 유리하게 사용될 수 있다.
예를 들어, 사용되는 라텍스는 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 공중합체 (VP-SBR)을 포함할 수 있다.
아라미드상 섬유, 예를 들어, Teijn's 1mm-길이 Technora 섬유가 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따라서 제조된 톱니형 벨트 (1)과 폴리-V 체인 (10)의 특성 분석으로부터, 장점을 얻을 수 있음이 자명하게 되었다.
본 발명에 따르는 탄성중합체 조성물을 벨트의 몸체를 형성하는 화합물로 사용함으로써, 놀랍게도 벨트의 수명이 연장되고 따라서 기계적 특성이 향상되고, 접착성이 더 커지며 내마모성이 더 커진다.
특히, 본 발명에 따르는 구동 벨트의 몸체를 제조하는데 상기 탄성중합체 조성물을 사용함으로써, 공지의 화합물에 대해 오일에서 사용할 때 하부 벨트를 확대시킬 수 있다.
이제 본 발명에 따르는 구동 벨트를 실시예로 설명하고자 하며, 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1 및 2에 나타낸 탄성중합체 조성물을 각각의 몸체 화합물용으로 사용하여 구동 톱니형 벨트를 제조하였으며, 실시예 1은 비교 실시예로서, 여기서 톱니형 벨트는 본 발명에 따르는 화합물로 작용화되지 않은 HNBR을 포함한다.
표 1 - 비교실시예 1
성분 phr
Therban 3907 100
Perkadox 14-40 6
ZnO 4
Elastomag 170 3
N-330 20
Diplast TM/ST 10
Saret 633 (금속 아크릴레이트) 10
표 2 - 실시예 2 불소화된 메타크릴레이트와 HNBR을 사용
성분 phr
Therban 3907 100
Perkadox 14-40 6
ZnO 4
Elastomag 170 3
N-330 20
Diplast TM/ST 10
Zonyl TM 8
이에 의해 수득한 벨트를 오일욕에서 내구성 시험을 행하였다.
특히, 본 발명에 따르는 실시예 1과 2의 벨트는 90% 오일과 10% 연료를 함유하는 혼합물과 접촉시켜 내구성 시험을 행한다. 이들 시험을 수행하기 위하여, 구동 풀리, 구동된 풀리 및 튜브를 사용하여 오일/연료 혼합물을 벨트에 직접 분무하는 텐셔너를 포함하는 조정 시스템상에서 벨트를 사용하였다. 시험에 사용된 조건은 하기 표에 나타나 있다.
벨트의 종류 Dayco 122 RPP + 150
속도 6000 rpm
특정 부하 40 N/mm
오일/연료 혼합물의 온도 140 ℃
오일/연료 혼합물의 양 22 ℓ/시간
구동 풀리의 톱니의 수 22
구동된 풀리의 톱니의 수 44
텐셔너 직경 47 mm
기재된 시험을 행한 톱니형 벨트는 이들 조건에서 최소 80,000,000 사이클 동안 견디었다. 시험 말기에, 벨트의 폭을 측정하여 대조용 폭과 비교하였다. 결과를 다음 표에 나타낸다:
시험후 벨트의 확대 퍼센트
본 발명에 따르는 벨트 7%
오일 적용에 대한 표준 벨트 10%
불소화된 작용성 그룹을 도입시켜 수득한 화합물의 극성이 더 커지면 오일과 직접 접하거나, 부분적으로 침지된 작동 조건에서 내성이 더 좋은 벨트가 된다. 따라서, 기계적 스트레스에 대한 내성이 향상된다.

Claims (11)

  1. NBR, HNBR, XHNBR, EP(D)M, 및 말레이즈드 EPDM으로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체, 및 상기 중합체와 화학적 반응에 의해 결합을 형성하여 측쇄를 형성하도록 채택된 화합물로부터 수득한 분지된 중합체를 포함하는 탄성중합체 조성물로서, 상기 화합물은 화학식 Y = F(CF2CF2)m으로 표시되고, m은 2 내지 20인 그룹 Y와 상기 중합체와 반응하도록 채택된 작용성 그룹을 갖는 그룹 R을 포함하는 것인 탄성중합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, m의 범위가 2 내지 10인 탄성중합체 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 그룹 R이 이중결합, 삼중결합, 알코올 작용성 그룹, 카복실 작용성 그룹, 에스테르 작용성 그룹, 아크릴 작용성 그룹, 및 메타크릴 작용성 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 탄성중합체 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화합물이
    다음 화학식으로 표시되는 퍼플루오로-알킬메타크릴레이트 에스테르
    Figure pct00005

    , 다음 화학식으로 표시되는 퍼플루오로-알킬아크릴레이트 에스테르
    Figure pct00006

    , 다음 화학식으로 표시되는 퍼플루오로-알킬에틸렌
    Figure pct00007

    , 다음 화학식으로 표시되는 퍼플루오로-알킬알코올
    Figure pct00008

    (여기서 m은 2 내지 20이다)
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 탄성중합체 조성물.
  5. 구동 벨트의 제조를 위한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 탄성중합체 조성물의 용도.
  6. 톱니형 벨트 (toothed belt)의 제조를 위한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 탄성중합체 조성물의 용도.
  7. 폴리-V 벨트의 제조를 위한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 탄성중합체 조성물의 용도.
  8. 몸체와 상기 몸체의 적어도 한 표면으로부터 연장되는 다수의 톱니 (teeth)를 포함하며, 오일과 직접 접하거나 부분적으로 오일에 침지되는 톱니형 벨트의 용도에 있어서,
    상기 몸체는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 탄성중합체 조성물을 포함함을 특징으로 하는 톱니형 벨트의 용도.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 탄성중합체 조성물을 포함하는, 몸체(2)를 포함하는 톱니형 벨트(1).
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 탄성중합체 조성물을 포함하는, 몸체(11)를 포함하는 폴리-V 벨트(10).
  11. 적어도 하나의 구동 풀리, 하나의 구동된 풀리, 하나의 톱니형 벨트(1), 및 톱니형 벨트(1)를 오일과 직접 접한 상태로 또는 부분적으로 오일에 침지된 상태로 유지시키기 위한 수단을 포함하며, 상기 벨트(1)는 몸체(2)와 상기 몸체의 적어도 한 표면으로부터 연장되는 다수의 톱니(4)를 포함하고; 상기 톱니가 직물(5)로 코팅되어 있으며; 상기 몸체가 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 탄성중합체 조성물을 포함하는 것인, 차량용 구동 시스템.
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