KR20140007454A

KR20140007454A - 톱니형 벨트

Info

Publication number: KR20140007454A
Application number: KR1020137025542A
Authority: KR
Inventors: 도시아키 가사자키; 다카히코 요시다; 쇼오지 시미즈; 신스케 우에가키; 요오코 오오니시; 하루히코 나카무라; 류키 이노우에
Original assignee: 니타 가부시키가이샤; 게이츠 유닛타 아시아 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-01-17
Also published as: TW201302913A; CN103534511A; TWI540176B; WO2012133922A1; CN103534511B; JP2012215248A; JP5681020B2

Abstract

본 발명의 톱니형 벨트는, 벨트 본체의 전부 또는 일부가, 열가소성 폴리우레탄(A)과, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)를 함유하는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)와 열가소성 폴리우레탄(A)의 중량 비율[(B)/(A)]은 0.1/99.9∼30/70인 것이 바람직하다. 본 발명의 톱니형 벨트에 따르면, 고부하에서 장시간 사용해도, 벨트 본체에 마모, 손상, 크랙, 파단 등이 발생하기 어렵고, 내구성이 극히 우수하다.

Description

톱니형 벨트{TOOTHED BELT}

본 발명은, 동력 전달용, 반송용 등에 이용되는 톱니형 벨트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 벨트 본체의 전부 또는 일부가 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 톱니형 벨트에 관한 것이다.

톱니형 벨트는, 마찰에 의해서만 회전력을 전달하는 평벨트나 V벨트와는 달리, 풀리에 설치된 치형과 맞물리게 함으로써, 슬립하는 일 없이 회전을 전달할 수 있는 벨트이다. 이로 인해, 톱니형 벨트는, 고부하 혹은 동기 동력 전달용 벨트, 정밀 반송용 벨트로서 널리 이용되고 있다.

톱니형 벨트는, 통상, 벨트 본체와, 필요에 따라 설치되는 항장체 등에 의해 구성된다. 그리고 상기 벨트 본체는, 열가소성 엘라스토머에 의해 형성하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2004-224848호 공보에는, 치면 고무층과 배면 고무층을 우레탄 엘라스토머에 의해 형성한 톱니형 벨트가 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 출원 공개 제2004-347054호 공보에는, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머로 이루어지는 본체부와, 항장체로서의 심선과, 벨트 치면을 덮는 범포를 구비하는 톱니형 벨트가 개시되어 있다.

그러나 종래의 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머에 의해 형성된 벨트 본체를 갖는 톱니형 벨트를 고부하 동력 전달용 벨트 등으로서 이용하면, 조기에 벨트 본체가 마모되거나, 크랙이 발생하고, 벨트의 내구성이 충분하지 않은 경우가 있다.

일본 특허 출원 공개 제2004-224848호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-347054호 공보

따라서, 본 발명의 목적은, 동력 전달용 등으로서 고부하에서 사용해도, 조기에 벨트 본체에 마모, 손상, 크랙, 파단 등이 발생하지 않는 내구성이 극히 우수한 톱니형 벨트를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 지금까지는 가교하여 공업용 고무 제품으로서 이용하는 일이 많고, 다른 수지의 개질제로서는 그다지 사용되고 있지 않았던 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 EPDM)를 열가소성 폴리우레탄에 배합하여 얻어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 톱니형 벨트의 벨트 본체를 형성하면, 내마모성 및 내굴곡 피로성이 현저하게 향상되고, 내구성이 극히 우수한 톱니형 벨트가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은, 벨트 본체의 전부 또는 일부가, 열가소성 폴리우레탄(A)과, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)를 함유하는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트를 제공한다.

상기 톱니형 벨트에 있어서, 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)와 열가소성 폴리우레탄(A)의 중량 비율[(B)/(A)]은, 0.1/99.9∼30/70인 것이 바람직하다.

또한, 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)는, 무수 말레산으로 변성된 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합체인 것이 바람직하다.

또한, 벨트 본체의 적어도 치부는, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 경도(JIS K6253 듀로미터 타입 A)는 75 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에 있어서, 경도는, JIS K6253(듀로미터 타입 A)에 준거하여 측정된 값이다.

본 발명의 톱니형 벨트는, 벨트 본체가 특정한 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있으므로, 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내굴곡 피로성도 우수하고, 고부하에서 장시간 사용해도, 조기에 벨트 본체에 마모, 손상, 크랙, 파단 등이 발생하기 어렵고, 내구성이 극히 우수하다.

도 1은 본 발명의 톱니형 벨트의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 톱니형 벨트를 제조하는 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 제4 비교예에서 얻어진 열가소성 엘라스토머 얼로이(EPDM과 에테르계 TPU의 얼로이)의 펠릿 단면의 SEM 사진이다.
도 4는 제4 실시예에서 얻어진 열가소성 엘라스토머 얼로이(무수 말레산 변성 EPDM과 에테르계 TPU의 얼로이)의 펠릿 단면의 SEM 사진이다.
도 5는 제6 비교예에서 얻어진 열가소성 엘라스토머 얼로이(EPDM과 에스테르계 TPU의 얼로이)의 펠릿 단면의 SEM 사진이다.
도 6은 제7 실시예에서 얻어진 열가소성 엘라스토머 얼로이(무수 말레산 변성 EPDM과 에스테르계 TPU의 얼로이)의 펠릿 단면의 SEM 사진이다.

[톱니형 벨트]

도 1은 본 발명의 톱니형 벨트의 일례를, 일부를 파단하여 모식적으로 나타낸 사시도이다. 이 예에서는, 톱니형 벨트(1)는, 벨트 본체(2)와, 상기 벨트 본체(2)의 내부에 매설되어 있는 심선(항장체)(3)으로 구성되어 있다. 벨트 본체(2)는 배면부(2a)와 치부(2b)로 이루어지고, 배면부(2a)측의 표면(배면)은 평탄면으로 되어 있고, 치부(2b)측의 표면(치면)에는, 벨트의 폭 방향으로 연장되는 단면 사다리꼴 형상의 치부(2b)와 치저부(齒底部)(2c)가, 벨트 길이 방향으로 교대로 일정한 간격으로 형성되어 있다. 치저부(2c)의 벨트 길이 방향의 대략 중앙부에는, 심선(3)을 벨트 본체(2)의 소정 위치에 매설하기 위한 형태의 형상에 대응하는 치흠부(2d)가 형성되어 있다. 그리고 벨트 본체(2)의 배면부(2a) 중에, 복수의 심선(3)이, 벨트 폭 방향으로 소정의 간격을 두고 벨트 길이 방향을 향해 매설되어 있다. 상기 심선(3)은, 고토크 전달이 요구되는 용도에 있어서 연신을 억제하여 높은 강도를 얻기 위해 사용되는 부재이다.

상기 치부(2b)의 단면 형상은 사다리꼴이 아니어도 되고, 예를 들어, 원호 형상(원호 치형) 등이어도 되고, 용도 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

심선(3)으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 스틸 코드, 스테인리스 스틸 코드, 아라미드 섬유 코드, 글래스 섬유 코드, 카본 섬유 코드 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 톱니형 벨트는, 필요에 따라, 상기 이외의 부재나 부품, 피복층 등을 갖고 있어도 된다.

본 발명의 톱니형 벨트는, 벨트 본체(2)의 전부 또는 일부가, 열가소성 폴리우레탄(A)과, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)를 함유하는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 벨트 본체(2)는 1개의 부재로 구성되어 있어도 되고, 2 이상의 부재로 구성되어 있어도 된다. 본 발명에 있어서는, 벨트 본체(2) 중 적어도 치부(2b)가 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이하, 「불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무」를, 단순히 「변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무」 또는 「변성 EPDM」이라 약칭하는 경우가 있다.

[열가소성 폴리우레탄(A)]

본 발명에 있어서, 열가소성 폴리우레탄(A)으로서는, 공지의 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 사용할 수 있다. 열가소성 폴리우레탄(A)은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 열가소성 폴리우레탄은, 통상, 폴리이소시아네이트와, 장쇄 폴리올과, 쇄신장제와, 필요에 따라 다른 이소시아네이트 반응성 화합물을 반응시킴으로써 얻어진다.

상기 폴리이소시아네이트로서는, 분자 내에 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물이면 특별히 제한되지 않는다. 폴리이소시아네이트에는, 예를 들어, 지방족 폴리이소시아네이트, 지환식 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트, 방향지방족 폴리이소시아네이트 등이 포함된다. 폴리이소시아네이트는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

지방족 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들어, 1,3―트리메틸렌디이소시아네이트, 1,4―테트라메틸렌디이소시아네이트, 1,5―펜타메틸렌디이소시아네이트, 1,6―헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,2―프로필렌디이소시아네이트, 1,2―부틸렌디이소시아네이트, 2,3―부틸렌디이소시아네이트, 1,3―부틸렌디이소시아네이트, 2―메틸―1,5―펜타메틸렌디이소시아네이트, 3―메틸―1,5―펜타메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4―트리메틸―1,6―헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,2,4―트리메틸―1,6―헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

지환식 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들어, 1,3―시클로펜탄디이소시아네이트, 1,4―시클로헥산디이소시아네이트, 1,3―시클로헥산디이소시아네이트, 3―이소시아네이트메틸―3,5,5―트리메틸시클로헥실이소시아네이트(이소포론디이소시아네이트), 4,4'―메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 메틸―2,4―시클로헥산디이소시아네이트, 메틸―2,6―시클로헥산디이소시아네이트, 1,3―비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 1,4―비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 노르보르난디이소시아네이트 등의 지환식 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

방향족 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들어, m―페닐렌디이소시아네이트, p―페닐렌디이소시아네이트, 2,4―톨릴렌디이소시아네이트, 2,6―톨릴렌디이소시아네이트, 나프탈레인―1,4―디이소시아네이트, 나프탈레인―1,5―디이소시아네이트, 4,4'―디페닐디이소시아네이트, 4,4'―디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'―디페닐메탄디이소시아네이트, 2,2'―디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'―디페닐에테르디이소시아네이트, 2,2'―디페닐프로판―4,4'―디이소시아네이트, 3,3'―디메틸디페닐메탄―4,4'―디이소시아네이트, 4,4'―디페닐프로판디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

방향지방족 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들어, 1,3―크실렌디이소시아네이트, 1,4―크실렌디이소시아네이트, ω,ω'―디이소시아네이트―1,4―디에틸벤젠, 1,3―비스(1―이소시아네이트―1―메틸에틸)벤젠, 1,4―비스(1―이소시아네이트―1―메틸에틸)벤젠, 1,3―비스(α,α―디메틸이소시아네이트메틸)벤젠 등의 방향지방족 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

폴리이소시아네이트로서는, 1,6―헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'―메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 1,3―비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 1,4―비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 이소포론디이소시아네이트, 2,4―톨릴렌디이소시아네이트, 2,6―톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'―디페닐메탄디이소시아네이트, 1,3―크실렌디이소시아네이트, 1,4―크실렌디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트, 1,3―비스(α,α―디메틸이소시아네이트메틸)벤젠을 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 폴리이소시아네이트로서, 상기 예시의 지방족 폴리이소시아네이트, 지환식 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트, 방향지방족 폴리이소시아네이트에 의한 2량체나 3량체, 반응 생성물 또는 중합물(예를 들어, 디페닐메탄디이소시아네이트의 2량체나 3량체, 트리메틸올프로판과 톨릴렌디이소시아네이트의 반응 생성물, 트리메틸올프로판과 헥사메틸렌디이소시아네이트의 반응 생성물, 폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트, 폴리에테르폴리이소시아네이트, 폴리에스테르폴리이소시아네이트 등) 등도 사용할 수 있다.

상기 장쇄 폴리올로서는, 예를 들어, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리올레핀폴리올, 폴리아크릴폴리올 등을 들 수 있다. 장쇄 폴리올의 수 평균 분자량은, 통상, 500 이상이며, 바람직하게는 500∼10000, 보다 바람직하게는 600∼6000, 더욱 바람직하게는 800∼4000이다. 장쇄 폴리올은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

폴리에테르폴리올로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌에테르글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 등의 폴리알킬렌에테르글리콜 외에, 에틸렌옥사이드―프로필렌옥사이드 공중합체 등의 모노머 성분으로서 복수의 알킬렌옥사이드를 포함하는(알킬렌옥사이드―다른 알킬렌옥사이드) 공중합체 등을 들 수 있다. 폴리에테르폴리올 중에서도, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG)이 특히 바람직하다.

폴리에스테르폴리올로서는, 예를 들어, 다가 알코올과 다가 카르본산의 축합 중합물, 환상 에스테르(락톤)의 개환 중합물, 다가 알코올, 다가 카르본산 및 환상 에스테르의 3종류의 성분에 의한 반응물 등을 사용할 수 있다. 다가 알코올과 다가 카르본산의 축합 중합물에 있어서, 다가 알코올로서는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3―프로판디올, 1,3―부탄디올, 1,4―부탄디올, 2―메틸―1,3―프로판디올, 1,5―펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6―헥산디올, 3―메틸―1,5―펜탄디올, 2,4―디에틸―1,5―펜탄디올, 1,9―노난디올, 1,10―데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리메티롤에탄, 시클로헥산디올류(1,4―시클로헥산디올 등), 시클로헥산디메탄올류(1,4―시클로헥산디메탄올 등), 비스페놀류(비스페놀 A 등), 당알코올류(자일리톨이나 소르비톨 등) 등을 사용할 수 있다. 한편, 다가 카르본산으로서는, 예를 들어, 말론산, 말레산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 아제라인산, 세바신산, 도데칸디온산 등의 지방족 디카르본산, 1,4―시클로헥산디카르본산 등의 지환식 디카르본산, 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 2,6―나프탈렌디카르본산, 파라페닐렌디카르본산, 트리멜리트산 등의 방향족 디카르본산 등을 들 수 있다. 또한, 환상 에스테르의 개환 중합물에 있어서, 환상 에스테르로서는, 예를 들어, 프로피오락톤, β―메틸―δ―발레롤락톤, ε―카프로락톤 등을 들 수 있다. 3종류의 성분에 의한 반응물에 있어서, 다가 알코올, 다가 카르본산, 환상 에스테르로서는, 상기 예시의 것 등을 사용할 수 있다. 폴리에스테르폴리올 중에서도, 아디프산과 다가 알코올(예를 들어, 에틸렌글리콜, 1,4―부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6―헥산디올 등의 탄소수 2∼6의 알칸디올의 1종 또는 2종 이상)의 축합 중합물인 아디페이트계 폴리에스테르폴리올[예를 들어, 폴리(에틸렌아디페이트), 폴리(디에틸렌아디페이트), 폴리(프로필렌아디페이트), 폴리(테트라메틸렌아디페이트), 폴리(헥사메틸렌아디페이트), 폴리(네오펜틸렌아디페이트) 등의, 폴리(C₂ _― ₆알킬렌아디페이트) 등], ε―카프로락톤을 개환 중합시켜 얻어지는 카프로락톤폴리올, β―메틸―δ―발레롤락톤을 에틸렌글리콜 등의 다가 알코올을 사용하여 개환 중합시켜 얻어지는 폴리에스테르폴리올 등이 바람직하다.

폴리카보네이트폴리올로서는, 예를 들어, 다가 알코올과 포스겐, 클로로포름산에스테르, 디알킬카보네이트 또는 디아릴카보네이트의 반응물, 환상 탄산에스테르(알킬렌카보네이트 등)의 개환 중합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 다가 알코올과 포스겐의 반응물에 있어서, 다가 알코올로서는, 상기 예시의 다가 알코올(예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3―부탄디올, 1,4―부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5―펜탄디올, 1,6―헥산디올, 1,9―노난디올 등)을 사용할 수 있다. 또한, 환상 탄산에스테르의 개환 중합물에 있어서, 알킬렌카보네이트로서는, 예를 들어, 에틸렌카보네이트, 트리메틸렌카보네이트, 테트라메틸렌카보네이트, 헥사메틸렌카보네이트 등을 들 수 있다. 또한, 폴리카보네이트폴리올은, 분자 내에 카보네이트 결합을 갖고, 말단이 히드록실기인 화합물이면 되고, 카보네이트 결합과 함께 에스테르 결합을 갖고 있어도 된다. 폴리카보네이트폴리올의 대표적인 예로서, 폴리헥사메틸렌카보네이트디올, 폴리헥사메틸렌카보네이트디올에 락톤을 개환 부가 중합하여 얻어지는 디올, 폴리헥사메틸렌카보네이트디올과 폴리에스테르디올 또는 폴리에테르디올의 공축합물 등을 들 수 있다.

폴리올레핀폴리올은, 올레핀을 중합체 또는 공중합체의 골격(또는 주쇄)의 성분으로 하고, 또한 분자 내에(특히 말단에) 히드록실기를 적어도 2개 갖는 폴리올이다. 상기 올레핀으로서는, 말단에 탄소―탄소 이중 결합을 갖는 올레핀(예를 들어, 에틸렌, 프로필렌 등의 α―올레핀 등)이어도 되고, 또한 말단 이외의 부위에 탄소―탄소 이중 결합을 갖는 올레핀(예를 들어, 이소부틸렌 등)이어도 되고, 나아가서는 디엔(예를 들어, 부타디엔, 이소프렌 등)이어도 된다. 폴리올레핀폴리올의 대표적인 예로서, 부타디엔호모폴리머, 이소프렌호모폴리머, 부타디엔―스티렌코폴리머, 부타디엔―이소프렌코폴리머, 부타디엔―아크릴로니트릴코폴리머, 부타디엔―2―에틸헥실아크릴레이트코폴리머, 부타디엔―n―옥타데실아크릴레이트코폴리머 등의 부타디엔 혹은 이소프렌계 폴리머의 말단을 히드록실기로 변성한 것을 들 수 있다.

폴리아크릴폴리올은, (메타)아크릴레이트를 중합체 또는 공중합체의 골격(또는 주쇄)의 성분으로 하고, 또한 분자 내에(특히 말단에) 히드록실기를 적어도 2개 갖는 폴리올이다. (메타)아크릴레이트로서는, (메타)아크릴산알킬에스테르[예를 들어, (메타)아크릴산C₁ _― ₂₀알킬에스테르 등]가 적절하게 사용된다. 또한, 폴리올에 관해서는, 여기에 들 수 있었던 것 이외의 모든 재료를 사용할 수 있다.

상기 쇄신장제로서는, 열가소성 폴리우레탄의 제조에 통상 사용되는 쇄신장제를 사용할 수 있고, 그 종류는 특별히 제한되지 않지만, 저분자량의 폴리올, 폴리아민 등을 사용할 수 있다. 쇄신장제의 분자량은, 통상, 500 미만이며, 바람직하게는 300 이하이다. 쇄신장제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

쇄신장제의 대표적인 예로서, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3―프로판디올, 1,3―부탄디올, 1,4―부탄디올, 1,5―펜탄디올, 1,2―펜탄디올, 2,3―펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6―헥산디올, 3―메틸―1,5―펜탄디올, 1,4―시클로헥산디올, 1,4―시클로헥산디메탄올 등의 폴리올(특히, 디올), 헥사메틸렌디아민, 3,3′―디메틸―4,4′―디아미노디시클로헥실메탄, 4,4′―메틸렌비스―2―클로로아닐린 등의 폴리아민(특히, 디아민) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 디올이 특히 바람직하다.

열가소성 폴리우레탄(A)으로서는, 폴리이소시아네이트, 장쇄 폴리올, 쇄신장제를, 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트기의 몰수와, 장쇄 폴리올 및 쇄신장제가 갖는 이소시아네이트 반응성기(수산기, 아미노기 등)의 몰수의 비(NCO/이소시아네이트 반응성기)가, 0.9∼1.3, 특히 0.95∼1.1로 되는 범위에서 반응시켜 얻어진 것이 바람직하다. 장쇄 폴리올과 쇄신장제의 비율[전자/후자(몰비)]은, 열가소성 폴리우레탄의 물성 등에 따라, 예를 들어 0.1∼10, 바람직하게는 0.2∼2의 범위로부터 적절하게 선택할 수 있다. 상기 반응에는, 반응을 촉진하기 위해, 필요에 따라, 제3급 아민, 유기 금속 화합물, 주석 화합물 등의 촉매를 사용해도 된다.

열가소성 폴리우레탄(A)은, 중량 평균 분자량 Mw가 통상 5,000∼1,000,000이며, 명확한 융점을 나타내지 않는 것도 있지만 열가소성을 갖고 있고, 압출 성형, 사출 성형, 열 프레스 성형 등의 일반적인 열가소성 수지용 성형기에 의해 성형 가공할 수 있다.

또한, 열가소성 폴리우레탄(A)의 경도는, 열가소성 엘라스토머 얼로이의 기계적 특성을 높게 하는 관점에서, 75 이상(예를 들어, 75∼96)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 78 이상(예를 들어, 78∼96), 더욱 바람직하게는 89 이상(예를 들어, 89∼95), 특히 바람직하게는 91 이상(예를 들어, 91∼94)이다. 또한, 열가소성 엘라스토머 얼로이에 적당한 유연성을 갖게 하고, 내굴곡 피로성을 높인다고 하는 점에서는, 열가소성 폴리우레탄(A)의 경도는, 예를 들어 75∼93, 특히 78∼91(그 중에서도 78∼88)의 범위가 바람직하다.

열가소성 폴리우레탄(A)으로서는, 시판품을 사용할 수 있다. 시판품으로서, 예를 들어, 경도 80의 아디페이트계 TPU, 경도 90의 아디페이트계 TPU, 경도 90의 카프로락톤계 TPU, 경도 92의 PTMG계 TPU, 경도 92의 아디페이트계 TPU 등을 들 수 있다.

[변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)]

본 발명에 있어서, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)(변성 EPDM)로서는, 공지의 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의해 변성된 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무를 사용할 수 있다. 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

에틸렌―프로필렌―디엔 공중합체(EPDM)는, 에틸렌과 프로필렌과 비공역 디엔의 공중합체이다. 디엔으로서는, 예를 들어, 5―에틸리덴―2―노보넨, 디시클로펜타디엔, 1,4―헥사디엔 등을 들 수 있다. 본 발명에서 사용되는 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(변성 EPDM)는, 이 EPDM을, 예를 들어, 불포화 카르본산 또는 그 유도체(에스테르, 산무수물 등) 또는 그 밖의 관능기로 변성함으로써 얻어진다. 불포화 카르본산 또는 그 유도체로서, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, (메타)아크릴산글리시딜, 말레산에스테르, 무수 말레산 등을 들 수 있고, 그들의 에스테르염, 금속염 등의 구조여도 된다. 이들 중에서도, 아크릴산, 메타크릴산, 무수 말레산이 바람직하고, 특히, 무수 말레산이 바람직하다.

EPDM의 변성은, 예를 들어, EPDM과 불포화 카르본산 또는 그 유도체를, 그라프트 중합 개시제[예를 들어, 1,3―비스(t―부틸파옥시이소프로필)벤젠, 다이큐밀펄옥사이드 등의 과산화물계 개시제 등]의 존재하에서 가열, 혼련함으로써 행할 수 있다. 원료로서 사용하는 EPDM에 있어서의 에틸렌과 프로필렌의 비율은, 엘라스토머로서의 특성 등의 관점에서, 예를 들어, 전자/후자(중량비)＝10/90∼95/5, 바람직하게는 50/50∼85/15 정도이다. 또한, EPDM에 있어서의 디엔 성분 유래의 구성 단위의 함유율은, 예를 들어, EPDM 전체의 0.1∼25중량％, 바람직하게는 1∼20중량％, 더욱 바람직하게는 2∼10중량％ 정도이다.

변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)에 있어서의 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성율은, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 유래하는 구조 단위의 함유율로서, 예를 들어, 변성 EPDM 전체에 대하여, 0.1∼20중량％, 바람직하게는 0.5∼10중량％, 더욱 바람직하게는 1∼8중량％ 정도이다. 이 함유율이 지나치게 적으면, 열가소성 폴리우레탄(A)과 배합하였을 때의 내마모성, 내굴곡 피로성의 개선 효과가 작아지기 쉽다. 한편, 이 함유율이 지나치게 많으면, 엘라스토머로서의 기능이 저하되기 쉬워진다.

EPDM의 변성은, TPU와 블렌드하기 전에 EPDM 단독에 대하여 행해도 되고, 또한, 변성 전의 EPDM을 TPU와 블렌드하는 단계에 있어서 동시에 변성 처리해도 된다. 또한, 미반응의 카르본산 또는 그 유도체를 제거해도 되고, 잔존한 채 사용해도 된다.

변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)의 멜트 플로우 레이트(ASTM D1238 280℃/2.16㎏)는, 예를 들어, 5∼80g/10min, 바람직하게는 10∼40g/10min이다.

변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)로서는, 시판품을 사용할 수도 있다. 시판품으로서, 예를 들어, 상품명 「푸사본드 N416」(무수 말레산 변성 EPDM, 듀퐁사제) 등을 들 수 있다.

또한, 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)는 가교하고 있어도 되고, 미가교여도 된다. 열가소성을 유지한 채 가교하는 동적 가교도 가능하다.

[열가소성 엘라스토머 얼로이]

본 발명에 있어서, 열가소성 엘라스토머 얼로이는, 상기 열가소성 폴리우레탄(A)과, 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)를 함유하고 있다. 이러한 열가소성 엘라스토머 얼로이로부터 얻어지는 톱니형 벨트는, 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내굴곡 피로성도 우수하고, 고부하에서 연속적 또는 단속적으로 장시간 사용해도, 마모, 크랙 등의 손상이 현저하게 억제되어, 수명이 현저하게 길다.

또한, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 성형품 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰하면, 열가소성 폴리우레탄(A)으로 이루어지는 매트릭스 중에, 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)가 고도로 미분산되어 있는 것을 알 수 있다(도 4, 도 6 참조). 예를 들어, 2000배의 SEM 사진에 따르면, 변성 EPDM과 에테르계 TPU로 이루어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이에서는, 요철은 희미하게 보이지만, 입자 형상은 확인할 수 없고, 변성 EPDM과 에스테르계 TPU로 이루어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이에서는, 요철도 거의 관찰되지 않는다. 한편, 변성 EPDM 대신에 무변성의 EPDM을 사용한 경우에는, EPDM의 입자를 분명히 확인할 수 있고, 특히, EPDM과 에스테르계 TPU로 이루어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이에서는, EPDM의 구 형상의 입자가 에스테르계 TPU의 매트릭스 중에 분산되어 있는 것이 명확하게 관찰된다. 변성 EPDM과 TPU(특히, 에스테르계 TPU)로 이루어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 있어서 분산성이 현저하게 향상되는 것은, 변성 EPDM에 있어서의 변성 부위의 극성이 TPU의 극성 부위와 친화성을 갖기 때문이라고 추측된다.

본 발명에 있어서, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)와 열가소성 폴리우레탄(A)의 중량 비율[(B)/(A)]은, 특별히 한정되지 않지만, 0.1/99.9∼30/70의 범위인 것이 바람직하다. 상기 (B)와 (A)의 중량 비율[(B)/(A)]은, 보다 바람직하게는 1/99∼25/75이며, 더욱 바람직하게는 3/97∼22/78(특히, 7.5/92.5∼22/78)이다. 이 비율이 0.1/99.9보다 작은 경우에는, 내마모성, 내굴곡 피로성의 개선 효과가 작아진다. 한편, 이 비율이 30/70을 초과하면, TPU 본래의 특성(기계적 강도)이 저하되기 쉬워진다.

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이는, 상기한 성분 (A), (B) 외에, 필요에 따라 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들어, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 가소제, 안정제, 이형제, 계면 활성제, 대전 방지제, 착색제(안료, 염료), 난연제, 발포제, 윤활제, 충전제, 가교제, 왁스, 노화 방지제 등을 들 수 있다.

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이에 있어서, 열가소성 폴리우레탄(A)과 상기 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)의 총 함유량은, 예를 들어, 85중량％ 이상, 바람직하게는 90중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 95중량％ 이상이다.

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 경도는, 75 이상(예를 들어, 75∼95)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 78 이상(예를 들어, 78∼95), 더욱 바람직하게는 89 이상(예를 들어, 89∼95), 특히 바람직하게는 91 이상(예를 들어, 91∼95)이다. 또한, 적당한 유연성을 갖고, 내굴곡 피로성을 높인다고 하는 점에서는, 열가소성 엘라스토머 얼로이의 경도는, 예를 들어 75∼93, 특히 77∼91(그 중에서도 77∼88)의 범위가 바람직하다. 열가소성 엘라스토머 얼로이의 경도는, 열가소성 폴리우레탄(A)의 경도, 상기 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)와 열가소성 폴리우레탄(A)의 중량 비율, 첨가제의 종류 및 양 등에 의해 조정할 수 있다.

또한, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 파단 강도(JIS K7311)는, 예를 들어, 25∼100㎫, 바람직하게는 30∼80㎫, 더욱 바람직하게는 35∼75㎫이며, 파단 연신율(JIS K7311)은, 예를 들어, 300∼1000％, 바람직하게는 350∼800％, 더욱 바람직하게는 400∼700％이다.

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이는, 상기한 열가소성 폴리우레탄(A), 상기 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B) 및 필요에 따라 사용되는 상기 첨가제를, 통상의 폴리머 얼로이 혹은 폴리머 블렌드를 조제하는 경우와 마찬가지의 방법으로 혼합함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 폴리우레탄(A), 상기 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B) 및 필요에 따라 사용되는 첨가제를 소정의 비율로 예비 혼합한 후, 단축 압출기, 2축 압출기, 믹싱 롤, 밴버리 믹서 등을 사용하여, 가열하에서 혼련함으로써 제조할 수 있다. 압출기를 사용하여 가열 혼련을 행하는 경우에는, 용융 압출한 후, 적당한 길이로 절단하여 펠릿 등의 입상물로 해도 된다. 또한, 상기 방법 외에, 열가소성 폴리우레탄(A)의 제조 중에, 상기 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B) 및/또는 첨가제를 넣음으로써, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이를 얻을 수도 있다.

또한, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 제조와 톱니형 벨트의 성형을 동시에 행해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 사이드 피드 방식, 드라이 블렌드 방식 등을 채용할 수 있다.

[톱니형 벨트의 제조]

상기 열가소성 엘라스토머 얼로이는, 용융 성형, 가열 가공이 가능하므로, 본 발명의 톱니형 벨트는, 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형, 캘린더 성형, 주형 등의 임의의 성형법을 이용하여 제조할 수 있다.

도 2는 본 발명의 톱니형 벨트를 제조하는 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 사시도이다. 이 예에서는, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이를, 압출기(4)에 의해, 선단 다이(T 다이)로부터 시트 형상으로 연속적으로 용융 압출하고, 상기 다이 부근에서, 목적으로 하는 톱니형 벨트(1)의 치면 형상에 적합한 요철 형상을 형 표면에 갖는 회전하는 성형용 금형 롤(5)의 표면과 스틸 밴드(9) 사이에 형성된 캐비티에, 용융 수지(20)(열가소성 엘라스토머 얼로이)를 유입시키는 동시에, 심선(3)(스틸 코드 등)을 끌어넣어 성형한다. 성형용 금형 롤(5)의 주위에, 압박 롤(6), 롤(7), 롤(8)이 배치되고, 상기 스틸 밴드(9)는 각 롤(6∼8) 사이에 돌출 설치되어 있고, 성형용 금형 롤(5)과 협동하여 함께 회전하도록 되어 있다. 성형용 금형 롤(5)과 스틸 밴드(9)의 압력에 의해 심선(3)은 용융 수지 중에 매립되고, 장척 형상의 톱니형 벨트(1)가 성형된다.

이와 같이 하여 얻어진 장척 형상의 톱니형 벨트로부터, 이하와 같이 하여 엔드리스 벨트를 제조할 수 있다. 즉, 상기에서 얻어진 장척 형상의 톱니형 벨트를 일정 폭의 핑거(W) 형상의 날붙이에 의해 필요 길이로 컷트하고, 컷트된 벨트 양단부를 맞대어 벨트 치형에 적합한 요철 형상을 표면에 갖는 금형으로 세트하고, 열프레스에 의해 맞댐부를 용착하여 조인트를 형성하고, 엔드리스 벨트로 할 수 있다. 또한, 심선(스틸 코드 등)은 컷트부로 분단되지만, 수지 부분이 용착에 의해 일체화되고 벨트로서 필요한 강도가 유지된다. 또한, 엔드리스 벨트로서는, 조인트가 없는 심리스 벨트여도 된다. 조인트가 없는 심리스 벨트에서는, 더욱 내구성이 높은 벨트로 된다.

본 발명의 톱니형 벨트는, 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내굴곡 피로성도 우수하고, 고부하에서 연속적 혹은 단속적으로 장시간 사용해도, 마모, 손상, 크랙, 파단 등이 발생하기 어렵고, 내구성이 극히 우수하고, 장수명이다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시예 및 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이들에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

실시예 등에서 사용한 재료를 하기에 나타낸다.

<열가소성 폴리우레탄(A)>

TPU―1:경도 90의 아디페이트계 TPU

TPU―2:경도 90의 카프로락톤계 TPU

TPU―3:경도 92의 PTMG계 TPU

TPU―4:경도 92의 아디페이트계 TPU

TPU―5:경도 80의 아디페이트계 TPU

<변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)>

MAH―EPDM:상품명 「푸사본드 N416」(무수 말레산 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무, 듀퐁사제)

<에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무>

EPDM:상품명 「EP21」(에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무, JSR사제)

제1 실시예

TPU―1 100중량부와, MAH―EPDM 10중량부를, 2축 압출기(테크노벨사제, 상품명 「KZW20TW―30」)를 사용하여 혼련하였다. 압출기는 배럴 온도 200℃(단, 피더부 160℃)로 설정하고, 스크류 회전수를 300rpm으로 하여, 상기 수지를 용융 혼련하고, 펠리타이저를 통과시켜 펠릿을 제작하였다. 얻어진 펠릿을 사출 성형기[닛세이쥬시고오교오(日精樹脂工業)사제, 상품명 「NEX110―18E」]를 사용하여 사출 성형하고, 시험편[100㎜×100㎜×두께 2㎜(마모 시험용), 120㎜×10㎜×두께 4㎜(데마띠아 굴곡 시험용)]을 제작하였다.

제1 비교예

원료 수지를, TPU―1 100중량부만으로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제2 실시예

원료 수지를, TPU―2 100중량부와, MAH―EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제2 비교예

원료 수지를, TPU―2 100중량부만으로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제3 실시예

원료 수지를, TPU―3 100중량부와, MAH―EPDM 5중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제4 실시예

원료 수지를, TPU―3 100중량부와, MAH―EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제5 실시예

원료 수지를, TPU―3 100중량부와, MAH―EPDM 20중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제3 비교예

원료 수지를, TPU―3 100중량부만으로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제4 비교예

원료 수지를, TPU―3 100중량부와, EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제6 실시예

원료 수지를, TPU―4 100중량부와, MAH―EPDM 5중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제7 실시예

원료 수지를, TPU―4 100중량부와, MAH―EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제8 실시예

원료 수지를, TPU―4 100중량부와, MAH―EPDM 20중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제9 실시예

원료 수지를, TPU―5 100중량부와, MAH―EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제5 비교예

원료 수지를, TPU―4 100중량부만으로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

제6 비교예

원료 수지를, TPU―4 100중량부와, EPDM 10중량부로 한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 펠릿 및 시험편을 제작하였다.

평가 시험 A

<테이버 마모 시험>

JIS K7311에 준하여, 테이버 마모 시험기를 사용하여, 100㎜×100㎜×두께 2㎜의 시험편에 대해, 마모륜 H―22, 하중 9.8N으로 1000회의 회전 후의 마모량(㎎)을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<굴곡 피로 시험(굴곡 균열 성장 시험)>

JIS K6260에 준하여 데마띠아 굴곡 시험을 실시하였다. 120㎜×10㎜×두께 4㎜의 스트립 형상의 시험편에 대하여, 장변의 중간 부분(길이 방향의 단부로부터 60㎜의 위치)에, 폭 방향의 대략 전체 길이에 걸쳐 깊이 0.5㎜의 절결부(절입부)를 형성한 것을 시험에 제공하였다. 파지구 사이의 최대 거리 80㎜, 파지구 사이의 운동 거리 70㎜, 굴곡 속도 97회/min의 조건에서 시험을 행하고, 시험편의 절결로부터의 균열의 깊이가 3.5㎜에 도달할 때까지의 굴곡 횟수를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<경도>

JIS K6253(듀로미터 타입 A)에 준하여 경도를 측정하였다. 펠릿을 사출 성형기(닛세이쥬시고오교오사제, 상품명 「NEX110―18E」)를 사용하여 사출 성형하고, 시험편 100㎜×100㎜×두께 2㎜를 제작하고, 그것을 3매 겹친 6㎜의 두께의 시험편을 사용하여 경도의 측정을 실시하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<인장 시험>

JIS K7311에 준하여 인장 시험을 실시하고, 파단 강도(㎫) 및 파단 연신율(％)을 구하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<분산 상태 확인 시험(SEM 관찰)>

2축 압출기에서 얻어진 펠릿의 단면을 동결 마이크로톰으로 잘라내고, 주사형 전자 현미경[가부시끼가이샤 히다찌(株式會社日立) 테크놀로지사제, 상품명 「S―4300」]을 사용하여, 2000배로 상기 단면을 관찰하였다. 제4 비교예에서 얻어진 펠릿의 단면의 SEM 사진을 도 3에, 제4 실시예에서 얻어진 펠릿의 단면의 SEM 사진을 도 4에, 제6 비교예에서 얻어진 펠릿의 단면의 SEM 사진을 도 5에, 제7 실시예에서 얻어진 펠릿의 단면의 SEM 사진을 도 6에 나타낸다.

표 1에 나타내는 평가 결과로부터, 본 발명에 있어서 사용하는 열가소성 엘라스토머 얼로이로부터 형성된 성형품은, 열가소성 폴리우레탄으로만 형성된 성형품, 열가소성 폴리우레탄과 무변성의 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무로 이루어지는 열가소성 엘라스토머 얼로이로부터 형성된 성형품과 비교하여, 테이버 마모량뿐만 아니라, 내굴곡 피로성이 현저하게 우수한 것을 알 수 있다. 변성의 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무를 첨가한 경우, 열가소성 폴리우레탄의 재료 특성을 손상시키지 않고, 내마모성과 굴곡 피로성을 개선할 수 있다. 무변성의 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무를 첨가한 경우라도 굴곡 피로성의 개선 효과가 어느 정도 보이는 경우가 있지만, 내마모성과 굴곡 피로성을 함께 대폭으로 개선할 수 있는 것은 변성의 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무에 의해 얼로이화한 경우이다. 또한, 분산 상태 확인 시험의 결과로부터, 분산 상태는, 에스테르계 TPU―EPDM＜에테르계 TPU―EPDM＜에테르계 TPU―무수 말레산 변성 EPDM＜에스테르계 TPU―무수 말레산 변성 EPDM의 순서로 양호해져 있는 것을 알 수 있다. 테이버 마모 및 굴곡 횟수에 있어서의 현저한 개선이 보인 이유는, 에너지 흡수 효과를 갖는 고무 성분의 미분산화에 의한 크랙 신장의 지연 효과에 의해, TPU의 응착 마모가 가혹한 진행으로부터 마일드한 진행으로 상태 변화된 것 등이 생각된다. 이것은, 본 발명에 있어서, TPU와 지나치게 강하게 반응하지 않는 형태로 엘라스토머 성분이 마이크로 상 분리 구조로 되는 조합이 얻어졌기 때문이다. 통상 마이크로 상 분리 구조로 하면, 동피로 조건하에서 얼로이의 발열이 커지고, 이것이 원인으로 되어 내구성이 떨어지게 된다. 그러나 본 발명의 열가소성 엘라스토머 얼로이에서는, 얼로이화에 의한 과도한 경도 변화를 억제하고, 반복 하중이 가해지는 가혹한 조건하에서의 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 이러한 특성을 발현시켜, 효과를 확인한 자는 지금까지 없고, 본 발명자들이 예의 고안함으로써 발견한 것이다.

제10 실시예

제7 실시예에서 얻어진 펠릿(열가소성 엘라스토머 얼로이)을 사용하고, 도 2에 나타내는 방법에 의해 도 1에서 나타내어지는 톱니형 벨트를 제조하였다. 즉, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이를, 압출기에 의해, 선단 다이(T 다이)로부터 시트 형상으로 연속적으로 용융 압출하고, 상기 다이 부근에서, 목적으로 하는 톱니형 벨트의 치면 형상에 적합한 요철 형상을 형 표면에 갖는 성형용 금형 롤의 표면과 스틸 밴드 사이에 형성되는 캐비티에 용융 수지를 유입시키는 동시에, 스틸 코드[3×3×φ0.12(S/Z)]를 끌어넣어 성형하고, 장척 형상의 톱니형 벨트(1)를 얻었다.

얻어진 장척 형상의 톱니형 벨트를 일정 폭의 핑거(W) 형상의 날붙이에 의해 필요 길이로 컷트하고, 컷트된 벨트 양단부를 맞대어 벨트 치형에 적합한 요철 형상을 표면에 갖는 금형으로 세트하고, 열프레스에 의해 맞댐부를 용착하여 조인트를 형성하고, 엔드리스의 톱니형 벨트[치형:T10(사다리꼴 치형), 잇수:120이, 벨트 폭 25㎜, 벨트 길이:1200㎜]를 얻었다. 얻어진 톱니형 벨트에 있어서, 1인치 폭당의 스틸 코드의 타입 개수는 15개이다.

제7 비교예

제3 비교예에서 얻어진 펠릿(열가소성 엘라스토머)을 사용한 것 이외는, 제10 실시예와 마찬가지의 조작을 행하고, 엔드리스의 톱니형 벨트를 제조하였다.

평가 시험 B

<벨트 수명 시험>

제10 실시예 및 제7 비교예에서 얻어진 엔드리스의 톱니형 벨트에 대해, 과부하 주행 시험기를 사용하여 벨트 수명 시험을 행하였다. 주행 시험의 조건은, 이하와 같다. 벨트의 회전 전달 능력이 없어진 시점에서 시험을 종료하였다.

레이아웃:단순 2축

풀리 잇수:14이

회전수:2300rpm

부하 토크:5.88N·m(0.6kgf·m)

초기 장력:216N

그 결과, 제10 실시예의 톱니형 벨트의 수명(주행 시간)은, 제7 비교예의 톱니형 벨트의 수명(주행 시간)을 100으로 한 경우, 900 이상이었다(주행 시간비:9배 이상).

상기한 시험 결과로부터, 톱니형 벨트의 수명은, 열가소성 엘라스토머(얼로이)의 테이버 마모 시험에 있어서의 마모량이나 데마띠아 굴곡 시험에 있어서의 굴곡 횟수와 상관이 있다고 생각된다(표 1).

본 발명의 톱니형 벨트는, 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내굴곡 피로성도 우수하고, 고부하에서 장시간 사용해도, 조기에 벨트 본체에 마모, 손상, 크랙, 파단 등이 발생하기 어렵고, 내구성이 극히 우수하다. 그로 인해, 동력 전달용, 반송용 등의 벨트로서 적절하게 이용할 수 있다.

1 : 톱니형 벨트
2 : 벨트 본체
2a : 배면부
2b : 치부
2c : 치저부
2d : 치흠부
3 : 심선
4 : 압출기
5 : 성형용 금형 롤
6 : 압박 롤
7 : 롤
8 : 롤
9 : 스틸 밴드
20 : 용융 수지(열가소성 엘라스토머 얼로이)

Claims

벨트 본체의 전부 또는 일부가, 열가소성 폴리우레탄(A)과, 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)를 함유하는 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 톱니형 벨트.
제1항에 있어서, 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)와 열가소성 폴리우레탄(A)의 중량 비율[(B)/(A)]이 0.1/99.9∼30/70인, 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의한 변성 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합 고무(B)가, 무수 말레산으로 변성된 에틸렌―프로필렌―디엔 공중합체인, 톱니형 벨트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트 본체의 적어도 치부가 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이에 의해 형성되어 있는, 톱니형 벨트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 얼로이의 경도(JIS K6253 듀로미터 타입 A)가 75 이상인, 톱니형 벨트.