KR20130041095A - 전동 벨트 - Google Patents

Abstract

환경에 친화적인 전동 벨트를 제공하는 것을 과제로 한다. 가교 고무에 의해 형성되어 있는 전동 벨트로서, 80 질량％ 이상이 석유 외 자원으로 이루어지고, 상기 가교 고무의 베이스 고무가 천연 고무인 것을 특징으로 하는 전동 벨트를 제공한다.

Description

전동 벨트{TRANSMISSION BELT}

본 발명은 전동 벨트에 관한 것으로서, 구체적으로는 가교 고무에 의해 형성되어 있는 전동 벨트에 관한 것이다.

종래, V 벨트를 비롯하여, V 리브드 벨트, 평 벨트, 환 벨트, 톱니형 벨트 등의 여러 가지 전동 벨트가 동력 전달 용도에 널리 사용되고 있다.

이 종류의 전동 벨트로는, 폴리우레탄 수지 등을 베이스로 한 수지 조성물로 형성된 것, 또는 에틸렌·α-올레핀 고무, 클로로프렌 고무 등을 베이스로 한 고무 조성물로 형성된 것이 알려져 있으며, 각각 재료의 특성에 따른 사용 구분이 이루어지고 있다.

또한, 전동 벨트는, 상기 고무 조성물로 이루어지는 가교 고무 이외에도 여러 가지 재료가 사용되어 형성되어 있으며, 일반적인 고무제의 V 벨트를 예로 들면, 심선 (心線) 이나 범포가 스틸 코드나 멀티 필라멘트사 등에 의해 형성되어 있다.

그런데, 최근 환경 부하를 저감시키는 대처가 이루어지고 있으며, 예를 들어, 전동 벨트에 있어서도 클로로프렌 등의 할로겐을 많이 함유하는 베이스 고무를 대신하여 에틸렌·α-올레핀 고무를 채용하여, 다이옥신 등의 환경 부하 물질의 발생을 억제시키는 대처가 이루어지고 있다 (하기 특허문헌 1, 단락 [0002] 등 참조).

또한, 하기 특허 2 에 나타나 있는 바와 같이, 최근 타이어 등에 있어서는 석유 외 자원에서 유래하는 재료를 적극적으로 이용함으로써 제조에 필요해지는 이산화탄소 배출량을 삭감하는 것이 검토되고 있다.

한편, 전동 벨트에 있어서는 상기와 같은 비할로겐화에 대한 검토가 이루어지고 있는 정도이고, 이산화탄소 배출량의 삭감에 관련된 검토가 충분히 이루어지고 있지 않다.

즉, 전동 벨트에 있어서는, 종래 환경에 충분히 친화적인 제품이 제공되고 있지 않다는 문제를 갖고 있다.

일본 공개특허공보 2009-156467호 일본 공개특허공보 2003-063206호

본 발명은, 상기와 같은 문제의 해결을 도모하는 것을 과제로 하고 있고, 환경에 친화적인 전동 벨트를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 가교 고무에 의해 형성되어 있는 전동 벨트로서, 80 질량％ 이상이 석유 외 자원으로 이루어지고, 상기 가교 고무의 베이스 고무가 천연 고무인 것을 특징으로 하는 전동 벨트를 제공한다.

본 발명에 의하면, 전동 벨트를 구성하는 가교 고무의 베이스 고무가 천연 고무인 점에서, 클로로프렌 등이 베이스 고무로서 사용되고 있는 종래의 전동 벨트에 비해, 사용이 끝난 후의 처리 과정 등에 있어서 다이옥신 등의 환경 부하 물질이 배출되는 것을 억제시킬 수 있다.

또한, 전동 벨트의 전체 질량의 80％ 이상이 석유 외 자원인 점에서, 적은 이산화탄소 배출량으로 제조가 가능하여 이산화탄소 배출량의 삭감에 기여할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 환경에 친화적인 전동 벨트를 얻을 수 있다.

도 1 은 일 실시형태의 V 벨트의 단면 구조를 나타내는 부분 사시도이다.
도 2 는 벨트 평가 방법의 개략을 나타내는 모식도이다.

본 발명의 실시형태에 대해, 도 1 에 나타내는 V 벨트를 예로 설명한다.

본 실시형태의 V 벨트는, 구동측과 종동측에 형성된 원판상의 풀리에 걸려 동력 전달 (전동) 을 실시시킬 수 있도록 무단상 (無斷狀) 으로 형성되어 있으며, 도 1 은, 본 실시형태의 V 벨트를 그 길이 방향 (둘레 방향) 에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면 모습을 나타내는 개략도이다.

본 실시형태의 V 벨트는, 상기 풀리의 회전 중심을 향하여 폭이 좁아지도록 풀리의 외주를 따라 형성된 단면 V 자상의 홈 (V 홈) 에 끼워넣어진 상태로 사용되고, 그 V 홈 내벽면과의 사이의 마찰력을 이용하여 마찰 전동을 실시시킬 수 있도록 형성되어 있다.

따라서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 내주측일수록 폭이 좁아지는 형상을 갖고, 그 단면 형상이 역 등변 사다리꼴이 되도록 형성되어 있다.

이 V 벨트는, 상기 풀리 사이에 걸어 당해 V 벨트에 가해지는 장력에 의해 V 홈의 안쪽을 향하여 진입시켰을 때에, 그 V 홈의 내벽면에 의해 압축되는 압축 고무층 (1) 을 그 내주측에 갖고 있고, 그 압축 고무층 (1) 에 외주측에서 접하는 접착 고무층 (2) 를 추가로 갖고 있다.

또, 본 실시형태의 V 벨트는, 상기 접착 고무층 (2) 에 심선 (3) 이 매설되어 있고, 그 심선 (3) 에 의해 상기 장력에 저항하는 강도가 부여되고 있다.

보다 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 벨트 단면에 있어서, 복수 개의 심선 (3) 이, 벨트 폭 방향으로 대략 등간격으로 나열된 상태가 되도록 매설되어 있다.

또한, 상기 심선 (3) 은 단면에 있어서 복수 개 매립되어 있는 것처럼 보일 뿐, 실제로는 한 개의 심선이 V 벨트를 스파이럴상으로 주회 (周回) 하도록 매설되어 있다.

또, 본 실시형태의 V 벨트는, 그 표면이 러버 코트 범포 (4) 에 의해 형성되어 있고, 배면부 (외주측), 양 측면부, 전면부 (내주측) 모두가 상기 러버 코트 범포 (4) 에 의해 포위된 구조를 갖고 있다.

즉, 상기 러버 코트 범포 (4) 는, 상기 압축 고무층 (1) 과 상기 접착 고무층 (2) 을 내측으로 끌어들이도록 하여 V 벨트의 외표면을 형성하고 있다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 V 벨트는, 상기 V 홈에 진입시켰을 때에, 상기 압축 고무층 (1) 을 주로 하여 벨트 폭 방향으로 압축시키고, 그 반발력을 그 압축 고무층 (1) 의 측면에 접착되어 있는 러버 코트 범포 (4) 의 외표면과 V 홈의 벽면과의 마찰력으로 전환시켜 마찰 전동을 행할 수 있도록 형성되어 있다.

또한, 그 러버 코트 범포 (4) 는, 범포의 표리 양면측으로부터 미 (未) 가교의 고무 조성물이 새겨져 코팅되고, 상기 압축 고무층 (1) 과 상기 접착 고무층 (2) 을 덮는 상태로 된 후에 상기 고무 조성물이 가교되어 상기 압축 고무층 (1) 과 상기 접착 고무층 (2) 에 접착되어 있다.

이 V 벨트는, 그 전체 질량에서 차지하는 석유 외 자원의 재료 비율이 80 ％이상인 것이, 환경에 친화적인 전동 벨트로 하는 데에 중요하다.

이하에, 이 V 벨트의 형성 재료에 대해 설명한다.

(고무 조성물)

상기 압축 고무층 (1), 접착 고무층 (2) 을 형성하고 있는 가교 고무, 및 러버 코트 범포 (4) 에 있어서 범포에 담지되어 있는 가교 고무는, 베이스 고무, 무기 필러, 오일, 및 각종 고무 약품을 포함한 고무 조성물로 형성되어 있다.

단, 상기 베이스 고무에는 천연 고무를 사용하는 것이 중요하다.

즉, 종래의 전동 벨트에 있어서는, 그 형성 재료에 있어서의 고무 성분으로서 에틸렌·α-올레핀 고무, 클로로프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무 등의 합성 고무가 사용되고 있지만, 통상적으로 이들 합성 고무는 원유의 나프타 분해에 의해 얻은 물질을 출발 물질로 하고 있기 때문에 이들 합성 고무를 베이스 고무로서 이용하면 V 벨트의 전체 질량에서 차지하는 석유 외 자원의 재료 비율을 80 ％ 이상으로 하는 것이 곤란해지는 점에서 천연 고무를 상기 베이스 고무로 하는 것이 중요하다.

단, 소량 (예를 들어, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해, 합성 고무의 총사용량 15 질량부 이하) 이면, 이들 합성 고무를 상기 천연 고무에 추가하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 무기 필러로는, 실리카, 탄산칼슘, 몬모릴로나이트, 탄산마그네슘 등의 입자가 채용될 수 있다.

또, 상기 무기 필러로는, 탤크, 클레이, 카올리나이트, 알루미나, 세리사이트, 마이카 등의 운모 광물의 입자가 채용될 수 있다.

또한, 상기 무기 필러로는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산화티탄 등의 입자가 채용될 수 있다.

이것들은, 고무의 보강 성분으로서 이용되지만, 그 보강 효과가 우수한 점에서, 실리카 입자, 탄산칼슘 입자, 몬모릴로나이트 입자, 탄산마그네슘 입자, 및 탤크 입자 내의 어느 하나가 채용되는 것이 바람직하고, 특히 실리카 입자가 채용되는 것이 바람직하다.

또, 가리비 껍질이나 게의 갑각을 분쇄해 얻어지는 입자를 무기 필러로서 채용하는 것도 가능하다.

또한, 통상적으로 이들 무기 필러는 석유 외 자원에 의해 얻어지는 것이다.

압축 고무층 (1), 접착 고무층 (2), 및 러버 코트 범포 (4) 의 가교 고무를 구성하는 고무 조성물에 있어서의 당해 무기 필러의 배합량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 배합량이 지나치게 적은 경우에는, 보강 효과가 충분히 발휘되지 않을 우려를 갖고, 과잉되게 배합되면 가교 고무에 균열이나 결락을 발생시키기 쉬워진다.

이와 같은 점에 있어서, 상기 고무 조성물에 있어서의 무기 필러의 배합량은, 통상적으로 상기 천연 고무 100 질량부에 대해, 30 질량부 이상 200 질량부 이하로 된다.

또한, 이 무기 필러로는, 통상적으로 평균 입자경 100 ㎛ 이하 정도의 크기의 입자가 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 고무의 보강 성분으로는 일반적으로는 카본 블랙이 사용되지만, 예를 들어, 퍼네스 블랙 등으로 불리는 카본 블랙은, 석유를 불완전 연소시킨 그을음에 의해 얻어지는 것으로서, 이 카본 블랙을 이용하면 V 벨트의 전체 질량에서 차지하는 석유 외 자원의 재료 비율을 80 ％ 이상으로 하는 것이 곤란해진다.

단, 소량이면 카본 블랙을 상기 고무 조성물에 함유시켜도 된다.

그러나, 그 경우에도 카본 블랙의 함유량은 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 10 질량부 이하 정도로 하는 것이 바람직하고, 5 질량부 이하 정도로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 대두, 쌀겨 등의 식물을 탄화시킨 카본 블랙은 석유 외 자원인 것으로서 이용할 수 있는 것이다.

또, 고무의 보강에는 단섬유 등도 사용되지만, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 섬유 등의 합성 섬유는 석유 자원에서 유래하는 재료이기 때문에, 단섬유를 배합한다면, 예를 들어 목면, 목분 등의 섬유나 레이온, 아세테이트와 같은 재생 섬유 등의 석유 외 자원으로 이루어지는 섬유를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 하이스티렌 수지, 쿠마론 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등의 유기 보강제를 상기 고무 조성물에 함유시켜도 된다.

단, 이것들도 석유 자원에서 유래한 것이므로, 배합량은 소량에 그치게 해 두는 것이 바람직하다.

상기 오일로는, 통상적으로 고무에 사용되는 프로세스 오일을 사용할 수 있으며, 아로마 오일, 나프텐 오일, 파라핀 오일 등이 사용될 수 있다.

단, 이것들은 석유 자원에서 유래한 것이므로, 사용한다고 해도 V 벨트의 전체 질량에서 차지하는 석유 외 자원의 재료 비율을 80 ％ 이상으로 유지시킬 수 있는 범위에서 사용하는 것이 중요하다.

이와 같은 석유 자원에서 유래한 오일을 대신하여 석유 외 자원으로 이루어지는 오일을 사용할 수도 있으며, 예를 들어 피마자유, 면실유, 아마인유, 유채씨유, 대두유, 팜유, 야자유, 낙화생유, 로진, 파인 오일, 파인 타르, 톨유, 콘유, 겨기름, 홍화유, 참기름, 올리브유, 해바라기유, 팜핵유, 동백유, 호호바유, 마카데미아 너트유, 새플라워유, 동유 (桐油) 등의 식물 유지를 사용할 수 있다.

상기 고무 약품으로는, 일반적으로 유기 화합물에 대해서는, 그 대부분이 석유 자원에서 유래한 재료이고, 그러한 재료로는 각종 노화 방지제 등을 들 수 있다.

또, 유기 과산화물 가교를 실시시키는 경우이면, 통상적으로 당해 유기 과산화물도 석유 자원에서 유래하는 재료에 포함된다.

또한, 스테아르산이나 산화아연 등에 대해서는, 통상적으로 석유 외 자원에서 유래한 재료로서 취급되고 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 고무 조성물은, 유황 가교 (가류(加硫)) 에 의해 가교 고무를 형성시키는 것이 바람직하고, 그 경우에는 가류 촉진제(加硫促進劑)를 병용할 수 있다.

이것들은, 통상적으로 석유 자원에서 유래한 재료이며, 예를 들어 유황, N,N'-m-페닐렌디말레이미드, 메타크릴산아연, p,p'-디벤조일퀴논옥심, 폴리-p-디니트로소벤젠, 4,4'-디페닐메탄비스말레이미드, 페닐메탄말레이미드, 3,3'-디메틸-5,5'-디에틸-4,4'-디페닐메탄비스말레이미드, 4-메틸-1,3-페닐렌비스말레이미드, 1,6-비스말레이미드-(2,2,4-트리메틸)헥산p-퀴논디옥심, 4,4'-디티오디모르폴린 등의 가류제(加硫劑)나, 알데히드-암모니아계, 알데히드-아민계, 티오우레아계, 구아니딘계, 티아졸계, 술펜아미드계, 티우람계, 디티오카르바민산염계, 크산토겐산염계 등의 가류 촉진제를 사용할 수 있다.

특히 가교 고무에 대해 내열성을 부여하여 그 내구성 향상을 도모할 수 있는 점에 있어서, 티우람계의 가류 촉진제를 채용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 테트라키스(2-에틸헥실)티우람디술파이드를 채용하는 것이 바람직하다.

또, 러버 코트 범포 (4) 의 외표면을 구성하는 가교 고무는, 내점착 마모성을 부여할 수 있는 점에 있어서, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해, 30 질량부 이상 200 질량부 이하가 되는 비율로 석유 외 자원으로 이루어지는 무기 필러를 함유시키는 것이 바람직하고, 이 무기 필러로는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 5 질량부 이상, 바람직하게는 20 질량부 이상의 비율로 실리카 입자를 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실리카 입자의 배합량은, 천연 고무 100 질량부에 대해, 100 질량부 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 러버 코트 범포 (4) 의 외표면을 구성하는 가교 고무에는, 상기 실리카 입자에 추가하여 탄산칼슘 입자, 및 몬모릴로나이트 입자 내의 적어도 일방을 상기 무기 필러로서 함유시키는 것이 바람직하다.

또, 러버 코트 범포 (4), 압축 고무층 (1), 접착 고무층 (2) 을 형성하는 가교 고무에 내열성을 부여하여 내구성 향상을 도모할 수 있는 점에 있어서, 당해 가교 고무에는, 노화 방지제 (석유 자원에서 유래한 재료) 를 함유시키는 것이 바람직하고, 그 중에서도 아민계 노화 방지제를 함유시키는 것이 바람직하다.

아민계 노화 방지제로는, 예를 들어 N-페닐-2-나프틸아민, N-페닐-1-나프틸 아민 등의 N-나프틸아민계, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민, p-(p-톨루엔·술포닐아미드)-디페닐아민, 알킬화디페닐아민 등의 디페닐아민계, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민 등의 p-페닐렌디아민계, 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 중합체, 6-에톡시-1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린 등의 메틸퀴놀린계의 것을 들 수 있다.

그 중에서도 가교 고무에 우수한 내열 노화성을 부여할 수 있는 점에 있어서, p-페닐렌디아민계 노화 방지제와 메틸퀴놀린계 노화 방지제를 병용하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 실리카 입자 등으로 이루어지는 무기 필러의 분산성을 향상시켜 벨트 강도를 향상시킬 수 있는 점에 있어서는, 25 ℃ 의 톨루엔 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₁) 에 대한 25 ℃ 의 클로로포름 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₂) 의 비율 (ΔV₂/ΔV₁) 이 1.24 이상이 되도록 고무 조성물의 배합을 조정하는 것이 바람직하다.

즉, 무기 필러의 응집괴를 가교 고무 중에 존재시키면, 그 응집괴를 기점으로 한 크랙을 발생시킬 우려를 갖는 점에서, 상기 비율로 나타나는 고무의 극성을 어느 정도 이상으로 향상시키는 것이 바람직한 것이다.

또한, 통상적으로 상기 비율 (ΔV₂/ΔV₁) 의 상한치는 1.5 정도이다.

이 비율 (ΔV₂/ΔV₁) 을 조정하는 구체적인 방법으로는, 예를 들어 가류제의 배합량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 이 체적 변화율 (ΔV₁,ΔV₂) 에 대해서는, 후술하는 방법에 의해 측정할 수 있다.

또, 이와 같은 극성의 고무 조성물에 의해 가교 고무를 형성시키는 경우에 있어서는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 5 질량부 이상 100 질량부 이하가 되는 비율의 실리카 입자를 상기 무기 필러로서 함유시키고, 게다가 페닐렌비스말레이미드, 또는 페닐렌비스말레이미드와 유황에 의한 가교계로 고무를 가교시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 페닐렌비스말레이미드의 함유량은, 통상적으로 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 3 질량부 이상 15 질량부 이하가 되는 비율로 하는 것이 바람직하다.

또 이와 같은 경우에 있어서는, 상기 실리카 입자에 추가하여, 탄산칼슘 입자, 몬모릴로나이트 입자의 적어도 일방을 상기 무기 필러로서 가교 고무에 함유시키는 것이 바람직하다.

또, 특히 상기 압축 고무층 (1) 은, 풀리에 의한 압축이나 굴곡 등의 탄성 변형에 수반되는 발열을 일으키기 쉽고, 그 발열은 마찰열과 함께 동력의 전달률을 저하시키는 요인이 되는 점에서, 소정의 바운드 러버량이 되는 고무 조성물을 가교 시킨 가교 고무로 구성되는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 바운드 러버량이 25 질량％ 이상 65 질량％ 이하 (바람직하게는 55 질량％ 이하) 인 고무 조성물로 이루어지는 가교 고무이고, 게다가 100 ℃ 에 있어서의 저장 탄성률이 14 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하인 가교 고무로 압축 고무층 (1) 을 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 이 바운드 러버량은 후술하는 방법에 의해 측정할 수 있다.

또, 이 압축 고무층 (1) 을 형성시키는 가교 고무에는, 실리카 입자, 탄산칼슘 입자, 몬모릴로나이트 입자, 탄산마그네슘 입자, 및 탤크 입자의 1 종 이상의 무기 입자로 이루어지는 무기 필러를 함유시키는 것이 바람직하다.

상기와 같은 바운드 러버량이 되는 고무 조성물로 상기와 같은 저장 탄성률을 갖는 가교 고무를 형성시키는 데에는, 예를 들어 사용하는 무기 필러의 종류, 양, 입경 등을 조정하는 방법, 또는 당해 무기 필러에 대해 표면 처리를 실시하는 방법, 또는 상기 고무 조성물에 실란 커플링제 등을 배합하는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 상기 접착 고무층 (2) 에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기와 같은 러버 코트 범포 (4) 나 압축 고무층 (1) 과 동일하게 천연 고무를 베이스 고무로서 채용한 석유 외 자원을 주성분으로 하는 고무 조성물로 형성시킬 수 있다.

단, 접착 고무층 (2) 에 대해서는, 매립시키는 심선 (3) 과의 접착성이 우수한 고무 조성물로 형성시키는 것이 바람직하다.

(심선)

상기 심선 (3) 으로는 일반적인 V 벨트에 이용되는 심선을 사용할 수 있다.

단, 폴리아미드 수지 섬유나 폴리이미드 수지 섬유 등의 합성 수지 섬유로 이루어지는 연사 (撚絲) 를 사용하면, 그만큼 석유 외 자원 비율을 저하시키게 되므로, 천연 섬유로 이루어지는 연사를 사용하는 것이 바람직하다.

이 심선을 구성시키는 섬유로는, 식물에서 유래하는 섬유 (식물 섬유) 가 바람직하게 사용될 수 있다.

이 식물 섬유로는, 면, 마, 주트 등의 식물로부터 직접 채취되는 섬유, 레이온, 아세테이트 등의 식물에서 유래한 셀룰로오스를 화학적으로 처리하여 얻어지는 섬유 (셀룰로오스 섬유), 식물 전분에서 유래하는 폴리락트산 섬유 등을 들 수 있는데, 특히 셀룰로오스 섬유제의 심선은 항장력도 높고 바람직하다.

(범포)

또한, 상기 러버 코트 범포 (4) 를 구성하는 범포에 대해서도, 상기 심선과 동일하게 합성 수지 섬유제인 것보다는 천연 섬유제인 것이 바람직하고, 목면제인 것 등과 같은 식물 섬유제인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 V 벨트를 예시하고 있지만, V 리브드 벨트, 평 벨트, 환 벨트, 톱니형 벨트 등의 다른 전동 벨트에 있어서도 베이스 고무를 천연 고무로 함으로써 다이옥신 등의 환경 부하 물질이 배출되는 것을 억제시킬 수 있는 점, 그리고 전체 질량의 80 ％ 이상을 석유 외 자원에서 유래하는 재료로 구성시킴으로써 이산화탄소 배출량 삭감에 기여시킬 수 있는 점에 있어서는 상기 예시한 V 벨트와 동일하며, 이들 전동 벨트도 본 발명이 의도하는 범위의 것이다.

실시예

다음으로 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

(평가 실험 1)

하기 표 1, 2 에 나타내는 내용의 배합물을 밴버리 믹서로 혼련하고, 혼련물이 150 ℃ 의 온도에 도달한 후, 1 분간 혼련을 계속하여 얻어진 것을 시트 형성하여 미가교 시트를 제작하고, 이것을 사용하여 표 3 에 나타내는 바와 같은 구성의 둘레 길이 약 1 m 의 V 벨트를 제작하였다.

또한, 표 3 중에 「노치」 항목이 마련되어 있는데, 「노치 있음」 이란, 벨트의 내주측으로부터 심선의 바로 앞에까지 미치는 벨트 측면에서 볼 때에 있어서의 형상이 원호상이 되는 절입 (切入) 을 복수 형성하여 내주측이 파도형이 되도록 성형한 것을 의미하는 것이다.

또, 표 중의 「ΔV₂/ΔV₁」 란, JIS K 6258 에 기초하는 고무의 팽윤 시험을 실시했을 때의, 25 ℃ 의 톨루엔 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₁) 에 대한 25 ℃ 의 클로로포름 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₂) 의 비율을 나타내는 것이다.

또한, 체적 변화율은, 클로로포름, 혹은 톨루엔에 72 시간 침지시킨 가교 고무의 질량으로부터 침지 전의 가교 고무의 질량을 빼고, 그것을 클로로포름, 혹은 톨루엔의 비중으로 나누어 각각의 체적 증가량을 산출함과 함께, 가교 고무의 질량과 밀도에 의해 침지 전의 가교 고무의 체적을 구하고, 상기 체적 증가량을 이 침지 전의 가교 고무의 체적으로 나누어 산출하였다.

이 상기와 같이 벨트 3 ～ 13 은, 그 구성 재료 중, 질량으로 80 ％ 이상이 석유 외 자원에서 유래한 것에 의해 차지되어 있으며, 벨트 1, 2 에 비해 환경에 친화적인 제품이라고 할 수 있다.

이들 벨트를 도 2 (장치 개략도) 에 나타내는 바와 같은 형태로 평가하였다.

이 도 2 에 있어서 부호 21 은 모터, 22, 23 은 토크 검출기, 24, 25 는 풀리, 26 은 V 벨트, 27 은 부하기를 나타내고 있다.

이 장치로는, 부하기 (27) 의 질량이 150 ㎏ 이고, 풀리 (24, 25) 의 외경이 80 ㎜ 인 것을 채용하였다.

(내구 시간)

그리고 부하기 하중을 12 ps 로 설정하고, 환경 온도 90 ℃, 회전수 4800 rpm 의 조건에서 주행 시험을 실시하여 일정 시간마다 장치를 멈추어 벨트 표면에 있어서의 균열 유무를 육안으로 확인하고, 균열이 확인된 시간을 내구 시간으로서 기록하였다.

또, 벨트가 옆으로 넘어지거나 또는 분해된 경우에는, 그 시간을 내구 시간으로서 기록하였다.

(점착 마모성)

벨트 주행 시험 후에 풀리에 고무가 전혀 부착되어 있지 않은 경우를 「◎」, 거의 부착되어 있지 않은 경우를 「○」, 조금 부착되어 있는 경우를 「△」, 다량으로 부착되어 있는 경우를 「×」 로 하여 점착 마모성을 평가하였다.

(고무 가루의 비산)

또한 주행 시험 후의 장치 주변에 보이는 고무 가루의 비산 상황을 확인하여, 고무 가루를 전혀 볼 수 없는 경우를 「◎」, 소량의 고무 가루의 비산이 보이는 경우를 「○」, 고무 가루의 비산이 좁은 범위에서 비산되어 있는 경우를 「△」, 광범위하게 비산되어 있는 경우를 「×」 로 하여 고무 가루의 비산을 평가하였다.

결과를 표 3 에 병합하여 나타낸다.

이 표로부터도 알 수 있는 바와 같이, 25 ℃ 의 톨루엔 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₁) 에 대한 25 ℃ 의 클로로포름 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₂) 의 비율 (ΔV₂/ΔV₁) 이 1.24 ℃ 이상이 되는 가교 고무로 압축 고무층이나 접착 고무층을 형성시킨 벨트 5 ～ 13 은, 내구 시간이 길고 고무 가루의 비산 평가 등에 있어서 양호한 결과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

(평가 실험 2)

하기 표 4, 5 에 나타내는 배합으로 고무 조성물의 혼련을 실시하고, 표 6 에 나타내는 조합으로 상기 평가 실험 1 과 동일하게 V 벨트를 제작하여 내구 시간을 측정하였다.

단, 여기서는 부하기의 질량이 100 ㎏ 이고, 100 ㎜ 의 외경을 갖는 풀리를 사용한 점에 대해서는 평가 실험 1 과 상이하다.

또, 여기서는 내구 시간 측정 후에 있어서 벨트의 표면 온도를 측정하였다.

결과를 표 6 에 나타낸다.

또, 표 4, 5 중의 「E'」 는 저장 탄성률을 의미하며, 그 저장 탄성률은 100 ℃ 의 온도 조건에서 측정된 것으로서, 구체적으로는 점탄성 측정 장치를 사용하여 주파수 10 ㎐, 변형 1.0 ％ 의 인장 모드에 의해 측정한 것이다.

또, 바운드 러버량은 다음과 같이 하여 구하였다.

먼저, 가교 전의 고무 조성물을 가로세로 약 1 ㎜ 로 커트한 커트 시료를 약 0.2 g 정밀 칭량함과 함께, 이 커트 시료를 수용시키기 위한 100 메시의 철망 바구니를 정밀 칭량하였다.

이어서, 상기 철망 바구니에 커트 시료를 수용하여 200 ㎖ 의 톨루엔이 수용된 유리병에 넣고, 상기 톨루엔 중에 철망 바구니를 침지시켰다.

이것을 25 ℃ 의 온도 환경 하에서 72 시간 정치한 후에, 상기 철망 바구니를 꺼내어 건조기에서 24 시간 건조시켜 질량을 측정하였다.

얻어진 질량으로부터 미리 정밀 칭량해 둔 철망 바구니의 질량을 빼어 시험 후의 덜 녹은 시료 질량을 구하였다.

이 시험 후의 시료 질량을 A, 초기 커트 시료의 질량을 B, 톨루엔에 불용인 성분의 합계 부수를 C, 전체 배합 부수를 D, 고무의 배합 부수를 E 로 했을 때에, 바운드 러버량 (BR) 을 하기 식에 기초하여 산출하였다.

BR (질량％) ＝ [A － (B × C/D)]/(B × E/D) × 100 (％)

상기와 같이 벨트 17 ～ 24 는, 그 구성 재료 중, 질량으로 80 ％ 이상이 석유 외 자원에서 유래한 것에 의해 차지되어 있으며, 벨트 14 ～ 16 에 비해 환경에 친화적인 제품이라고 할 수 있다.

또, 상기 표 6 에도 나타나 있는 바와 같이, 압축 고무층을, 그 바운드 러버량이 25 질량％ 이상 65 질량％ 이하인 고무 조성물로 이루어지는 가교 고무로 형성시키고, 그 가교 고무의 100 ℃ 에 있어서의 저장 탄성률이 14 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하가 되는 경우 (배합 C-4 ～ C-9) 에는, 내구 시간을 측정한 후의 벨트 표면 온도가 시험 환경 온도인 90 ℃ 에 가까운 온도이고, 발열이 거의 발생하지 않으며 동력의 전달 손실이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

(평가 실험 3)

하기 표 7, 8 에 나타내는 배합으로 고무 조성물의 혼련을 실시하고, 표 9 에 나타내는 조합으로 상기 평가 실험 1 과 동일하게 V 벨트를 제작하여, 내구 시간, 점착 마모, 고무 가루의 비산을 평가하였다.

단, 여기서는 부하기 (27) 의 질량이 100 ㎏ 인 점, 100 ㎜ 의 외경을 갖는 풀리를 사용한 점에 대해서는 평가 실험 1 과 상이하다.

결과를 표 9 에 나타낸다.

상기와 같이 벨트 27 ～ 35 는, 그 구성 재료 중, 질량으로 80 ％ 이상이 석유 외 자원에서 유래하는 것에 의해 차지되어 있으며, 벨트 25, 26 에 비해 환경에 친화적인 제품이라고 할 수 있다.

또, 상기 표 9 에 나타나 있는 바와 같이, 풀리와 접하는 표면을 구성하는 범포용 고무를, 천연 고무 100 질량부에 대해 20 질량부 이상이 되는 비율로 실리카 입자를 함유시킨 배합 F-3 ～ F-8 로 형성하고 있는 경우에는, 실리카 입자를 함유하지 않은 배합 F-2 를 채용했을 경우에 비해 「고무 가루의 비산」 이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 노화 방지제를 파라페닐렌디아민계 노화 방지제만으로 했을 경우 (배합 E-3) 와, 노화 방지제를 파라페닐렌디아민계 노화 방지제와 메틸퀴놀린계 노화 방지제의 병용으로 했을 경우 (배합 E-4) 를 비교하면 후자가 내구 시간이 우수한 것을 알 수 있다.

이상의 점에서도, 본 발명에 의하면 환경에 친화적인 전동 벨트를 얻을 수 있고, 또한 적당하게 배합을 조정함으로써 강도, 내마모성, 동력 전달 효율이 우수한 전동 벨트를 얻을 수 있는 것도 상기의 결과로부터 이해할 수 있다.

1 : 압축 고무층
2 : 접착 고무층
3 : 심선
4 : 러버 코트 범포

Claims (16)

1. 가교 고무에 의해 형성되어 있는 전동 벨트로서, 80 질량％ 이상이 석유 외 자원으로 이루어지고, 상기 가교 고무의 베이스 고무가 천연 고무인 것을 특징으로 하는 전동 벨트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가교 고무는, 25 ℃ 의 톨루엔 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₁) 에 대한 25 ℃ 의 클로로포름 중에 72 시간 침지시킨 후의 체적 변화율 (ΔV₂) 의 비율 (ΔV₂/ΔV₁) 이 1.24 이상이 되는 것이고, 그 가교 고무에는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해, 30 질량부 이상 200 질량부 이하가 되는 비율로 석유 외 자원으로 이루어지는 무기 필러가 함유되어 있는 전동 벨트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 천연 고무 100 질량부에 대해 5 질량부 이상 100 질량부 이하가 되는 비율의 실리카 입자가 무기 필러로서 상기 가교 고무에 함유되어 있고, 그 가교 고무에는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 3 질량부 이상 15 질량부 이하가 되는 비율로 페닐렌비스말레이미드가 추가로 함유되어 있는 전동 벨트.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가교 고무에는, 상기 실리카 입자에 추가하여, 탄산칼슘 입자, 및 몬모릴로나이트 입자 내의 적어도 일방이 상기 무기 필러로서 함유되어 있는 전동 벨트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 배면부가 러버 코트 범포에 의해 구성되어 있는 V 벨트이고, 상기 러버 코트 범포를 구성하고 있는 범포가 식물 섬유제인 전동 벨트.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 V 벨트에는, 벨트 길이 방향으로 연장되도록 심선이 매립되어 있고, 그 심선이 셀룰로오스 섬유제인 전동 벨트.
7. 제 1 항에 있어서,
   압축 고무층을 갖는 V 벨트이고, 상기 압축 고무층은, 그 바운드 러버량이 25 질량％ 이상 65 질량％ 이하의 고무 조성물로 이루어지는 가교 고무로 형성되어 있고, 그 가교 고무의 100 ℃ 에 있어서의 저장 탄성률이 14 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하이며, 그 가교 고무에는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 30 질량부 이상 200 질량부 이하가 되는 비율로 석유 외 자원으로 이루어지는 무기 필러가 함유되어 있는 전동 벨트.
8. 제 7 항에 있어서,
   실리카 입자, 탄산칼슘 입자, 몬모릴로나이트 입자, 탄산마그네슘 입자, 및 탤크 입자 내의 1 종 이상이 상기 무기 필러로서 상기 가교 고무에 함유되어 있는 전동 벨트.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   적어도 배면부가 러버 코트 범포에 의해 구성되어 있고, 상기 러버 코트 범포를 구성하고 있는 범포가 식물 섬유제인 전동 벨트.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 V 벨트에는, 벨트 길이 방향으로 연장되도록 심선이 매립되어 있고, 그 심선이 셀룰로오스 섬유제인 전동 벨트.
11. 제 1 항에 있어서,
    적어도 풀리와 접하는 표면을 구성하는 상기 가교 고무에는, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 30 질량부 이상 200 질량부 이하가 되는 비율로 석유 외 자원으로 이루어지는 무기 필러가 함유되어 있고, 상기 천연 고무 100 질량부에 대해 20 질량부 이상이 되는 비율로 실리카 입자가 상기 무기 필러로서 함유되어 있는 전동 벨트.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실리카 입자에 추가하여, 탄산칼슘 입자, 및 몬모릴로나이트 입자 내의 적어도 일방이 상기 무기 필러로서 상기 가교 고무에 함유되어 있는 전동 벨트.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 가교 고무에는, 파라페닐렌디아민계 노화 방지제 및 메틸퀴놀린계 노화 방지제가 추가로 함유되어 있는 전동 벨트.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 고무에는, 가류 촉진제가 함유되어 있고, 그 가류 촉진제가 테트라키스(2-에틸헥실)티우람디술파이드인 전동 벨트.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 배면부가 러버 코트 범포에 의해 구성되어 있는 V 벨트이고, 상기 러버 코트 범포를 구성하고 있는 범포가 식물 섬유제인 전동 벨트.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    벨트 길이 방향으로 연장되도록 심선이 매립되어 있고, 그 심선이 셀룰로오스 섬유제인 전동 벨트.

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