KR20180102664A - 벨트 제조방법, 그것에 사용하는 원통 금형 및 가교장치 - Google Patents

벨트 제조방법, 그것에 사용하는 원통 금형 및 가교장치 Download PDF

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KR20180102664A
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히로카즈 사쿠라이
히사시 이즈미
마사키 미야니시
유사쿠 타오시타
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반도 카가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

금속제의 원통 금형(43)과, 통 형상의 성형체(36)와, 원통 금형(43)을 회전 가능하게 지지하는 회전기구(41)와, 원통 금형(43)을 전자유도가열에 의해 가열하는 전자유도코일(47a, 47b, 47c)을 준비하고, 성형체(36)를 원통 금형(43) 내측에 배치하고, 회전기구(41)에 의해 원통 금형(43)을 회전시키면서 성형체(36)를 내부로부터 가압한 상태에서, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 의해 가열함과 더불어 원통 금형(43)측으로 누르고 가열하여 통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다.

Description

벨트 제조방법, 그것에 사용하는 원통 금형 및 가교장치
본 발명은, V 리브드 벨트, V 벨트, 이붙이 벨트, 평 벨트 등의 벨트 제조방법, 그것에 사용하는 원통 금형 및 가교장치에 관한 것이다.
종래부터, 이러한 V 리브를 갖는 벨트를 제조하는 방법에 있어서, 예를 들어 특허문헌 1과 같이, 동심상으로 배치된, 각각, 원통 형상의 내틀 및 외틀을 이용한 가황 성형방법이 알려졌다. 이 내틀은 고무 등의 가요성 재료로 형성되고, 외틀은 금속 등의 강성 재료로 형성되었다. 이 외틀의 내주면은 성형면으로 구성되고, 내주면에는 V 리브 형성홈이 축방향으로 일정 피치로 형성되었다. 또, 외틀에는, 수증기 등의 열매체나 물 등의 냉매체를 유통시켜 온도 조절하는 온도 조절기구가 배치되었다. 그리고, 각 재료를 세팅하여 형성한 적층체를 배치한 고무 슬리브(sleeve)를 외틀의 내주면측에 안에서 끼운 상태로 세팅하고, 내틀을 팽창시켜 가압하면서 가열하는 것이 알려졌다.
특허문헌 1 ： 일본특허 제5156881호 공보
종래의 외틀에서는, 내부로 가열용 또는 냉각용 매체를 유통시키기 위한 온도 조절기구를 배치하므로 구조가 복잡하고 가공 시간 및 가공비가 든다는 문제가 있다.
게다가, 벨트마다 다른 외틀을 준비해 두어야 하므로, 가공이 힘들어 시간적으로도 비용적으로도 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 간단한 금형으로 벨트를 가열하여 성형할 수 있게 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 상기 벨트 제조방법은, 금속제의 원통 금형과, 통 형상의 성형체와, 당해 원통 금형을 회전 가능하게 지지하는 회전기구와, 당해 원통 금형을 전자유도가열에 의해 가열하는 전자유도코일을 준비하고, 상기 성형체를 상기 원통 금형 내측에 배치하고, 상기 회전기구에 의해 상기 원통 금형을 회전시키면서 상기 성형체를 내부로부터 가압한 상태에서, 상기 전자유도코일에 의해 가열하여 통 형상의 벨트 슬래브(belt slab)를 성형하는 구성으로 한다.
이와 같이 구성하면, 원통 금형 내부로 가열용 또는 냉각용 매체를 유통시키기 위한 재킷을 설치할 필요가 없고, 이를 위한 배관도 필요로 하지 않는다. 전자유도코일이면, 전기를 공급하면 원통 금형을 가열할 수 있으므로 설비를 간단하게 할 수 있다. 또한, 가열용 또는 냉각용 매체를 유통시키기 위한 통로가 형성되지 않아 원통 금형이 간단한 형상이 되므로, 전자유도코일에 의해 균일한 온도로 성형체를 가열하기 쉽다.
또, 상기 전자유도코일을 복수 배치하고, 각 전자유도코일이 상기 원통 금형의 외주의 적어도 일부를 중복 가열하도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 전자유도코일에 의한 가열이 불충분한 영역을 없애 원통 금형 전체를 가능한 균일한 온도로 가열할 수 있다.
또, 적어도 하나의 상기 전자유도코일은, 상기 원통 금형의 축방향 단부보다 벗어나게 배치되어 당해 축방향 단부를 가열한다. 이와 같이 하면, 원통 금형의 축방향 단부의 온도를 균일하게 유지하기 쉽다.
또한, 상기 원통 금형 주위에 배치한 복수 온도센서의 정보를 기초로 상기 각 전자유도코일의 전류 또는 전압을 제어하여 상기 원통 금형의 외주 전체의 온도를 조정하도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 각 온도센서로 얻어진 원통 금형의 실제 온도에 맞추어 각 전자유도코일을 제어할 수 있으므로, 원통 금형 전체의 온도를 더욱 균일하게 할 수 있다.
또한, 상기 성형체 내측에 배치한 팽창 슬리브로 유체를 보내 팽창시킴으로써, 상기 성형체를 상기 원통 금형측으로 누르도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 균일한 온도로 가열된 원통 금형에 균등한 압력으로 눌리면서 확실하게 가열되어, 벨트 슬래브가 효율적으로 가열된다. 여기서, 유체는, 공기, 질소, 증기, 과열증기, 오일을 포함한다.
또한, 가열 후에 상기 원통 금형의 외주에 직접 냉각수를 분사하여 냉각시키도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 회전기구에 탑재시킨 채로 원통 금형을 냉각시킬 수 있으므로 효율적이다.
또한, 상기 원통 금형을 상기 회전기구에 3점 이상의 점접촉으로 지지하도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 원통 금형에 가해진 열이 다른 부재로 흘러 들어가지 않아, 금형으로의 열전도가 균일화된다.
또한, 상기 원통 금형을 가열하기 위한 증기나 냉각하기 위한 냉각수를 유통시키기 위한 배관 또는 유체유로가 형성되지 않는 것으로 하여도 된다. 예를 들어, 원통 금형은, 상하 플랜지부, 보강용 들보(beam), 배관, 유체유로를 구비하지 않고, 내면에 V 홈부, 코그 홈부, 또는 톱니 홈부가 있고, 원통부 이외에 큰 열용량의 금속부를 갖지 않는, 반송용 홈이 있는 것 이외에는 거의 원통 형상의 금형을 생각할 수 있다. 경우에 따라서는, 상하 구별 없는 대칭의 통 형상체로 구성하여도 된다. 이와 같이 하면, 원통 금형이 매우 단순하면서 원주방향으로 균등한 형상이 되어 보다 균일한 온도로 가열하기 쉽다.
또한, 원통 금형 외주면에서의 축방향 단부의 적어도 한쪽에 오목홈을 형성하여도 된다. 이 오목홈을 형성함으로써 단면적이 저감되어 단부로의 열전도도 저감된다. 또, 이 오목홈에 반송용 현수도구를 걸도록 하면, 반송용 오목홈 등을 별도로 가공할 필요가 없어 가공비가 절감된다.
또한, 원통 금형을 단일 금속재료로 구성하여도 된다. 이와 같이 하면, 구조가 매우 간단하고 균일한 온도로 가열하기 쉽다.
또한 상기 벨트 제조방법에 사용하는 가교장치를, 상기 금속제의 원통 금형과, 상기 원통 금형을 회전 가능하게 지지하는 회전기구와, 상기 원통 금형을 전자유도가열에 의해 가열하는 전자유도코일을 갖는 것으로 하고, 상기 회전기구가 상기 원통 금형과의 접촉 면적을 줄이는 복수의 지지용 돌출부를 갖도록 구성하여도 된다. 이와 같이 하면, 회전기구 측으로의 전열을 줄일 수 있다.
또, 상기 전자유도코일을 상하 복수 단으로 배치하고, 인접하는 전자유도코일을 원주방향으로 어긋난 위치에 배치하여도 된다. 이와 같이 하면, 복수의 전자유도코일을 상하로 나열하면 서로 접촉하는 부분이 있어도, 각각의 전자유도코일을 서로 접촉시키지 않고 원통 금형으로부터 동일 갭을 두고 배치할 수 있다.
또한, 전자유도코일을 복수의 각형 코일로 구성하여도 된다. 즉, 하나의 원통 형상의 코일이면 원통 금형의 지름 변화에 대응할 수 없으나, 복수의 각형 코일이면, 원통 금형의 바깥 지름이 바뀌어도 각형 코일 1세트로 대응할 수 있다.
본 발명에 의하면, 금속제 원통 금형의 내면에 통 형상의 벨트 슬래브를 누른 상태에서 전자유도코일로 가열하도록 한 것에 따라, 가열용 또는 냉각용 매체를 원통 금형 내부로 유통시킬 필요가 없어져 간단한 금형으로 벨트 슬래브를 가열 성형할 수 있다.
도 1은, 실시형태에 따른 제조방법 1로 제조하는 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 2는, 제조방법 1에서 이용하는 코어 고무시트의 사시도이다.
도 3a는, 제조방법 1의 부재 준비공정의 코어고무층 형성부의 제작 방법을 나타내는 도이다.
도 3b는, 도 3a의 IIIB-IIIB 단면도이다.
도 4a는, 제조방법 1의 성형공정을 나타내는 제 1 도이다.
도 4b는, 제조방법 1의 성형공정을 나타내는 제 2 도이다.
도 4c는, 제조방법 1의 성형공정을 나타내는 제 3 도이다.
도 4d는, 제조방법 1의 성형공정을 나타내는 제 4 도이다.
도 5a는, 가교장치를 나타내는 단면도이다.
도 5b는, 원통 금형의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5c는, 원통 금형의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 5d는, 원통 금형의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6a는, 제조방법 1의 가교공정을 나타내는 제 1 도이다.
도 6b는, 제조방법 1의 가교공정을 나타내는 제 2 도이다.
도 6c는, 제조방법 1의 가교공정을 나타내는 제 3 도이다.
도 7은, 제조방법 1의 마무리공정을 나타내는 도이다.
이하, 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 실시형태에 따른 제조방법에 의해 제조되는 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 이 V 리브드 벨트(B)는, 각종 기계의 동력 전달 부재로서 이용되는 것이다. V 리브드 벨트(B)의 벨트 길이는 예를 들어 700∼3000㎜, 벨트 폭은 예를 들어 10∼36㎜, 및 벨트 두께는 예를 들어 4.0∼5.0㎜이다.
실시형태의 V 리브드 벨트(B)는, 두께방향 내주측의 코어고무층(111)과 외주측의 접착고무층(12)을 포함하는 고무제의 벨트 본체(10)를 구비한다. 코어고무층(111)에 의해 두께방향의 내주측에 길이방향으로 연장되고, 풀리 접촉 부분을 구성하는 복수의 V 리브(15)가 벨트 폭방향으로 배열된 압축고무층(11)이 구성된다. 여기서, 이 코어고무층(111)이 표면고무층이나 표면 범포로 피복되어도 된다. 접착고무층(12)의 두께방향 중간부에는 심선(13)이 매설된다. 심선(13)은, 접착고무층(12) 내에서, 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 매설된다. 접착고무층(12)의 외주측, 즉, 벨트 배면에는 보강포(reinforced fabric)(14)가 부착된다. 여기서, V 리브드 벨트(B)는 보강포(14) 대신에 신장고무층이 형성되어, 압축고무층, 접착고무층, 및 신장고무층에 의해 고무제의 벨트 본체가 구성되어도 된다.
복수의 V 리브(15)는, 각각이 벨트 길이방향으로 연장되는 단면이 거의 역삼각형의 돌조로 형성됨과 더불어 벨트 폭방향으로 병렬 형성된다. 각 V 리브(15)는, 예를 들어, 리브 높이가 2.0∼3.0㎜, 및 리브 기단 사이의 폭이 1.0∼3.6㎜이다. 리브 수는 예를 들어 3∼6개이다(도 1에서는 리브 수가 3).
코어고무층(111)은, 고무성분에 각종 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교(未架橋) 고무 조성물이 가열 및 가압되어 가교된 서로 다른 고무 조성물로 형성된다. 고무성분으로는, 예를 들어, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머(EPDM이나 EPR), 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소첨가 아크릴로 니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 고무 성분은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 배합제로는, 카본 블랙 등의 보강제, 충전제, 가소제, 가공보조제, 가교제, 공가교제(co-crosslinker), 가황 촉진제, 가황 촉진보조제, 노화 방지제 등을 들 수 있다.
심선(13)은, 예를 들어, 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유, 아라미드 섬유, 비닐론 섬유 등의 연사로 구성된다. 심선(13)에는, 벨트 본체(10)의 접착고무층(12)에 대한 접착성을 부여하기 위해 접착 처리가 실시된다.
보강포(14)는, 예를 들어, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유, 면 등의 직포, 편직포, 또는 부직포로 구성된다. 보강포(14)에는, 벨트 본체(10)의 접착고무층(12)에 대한 접착성을 부여하기 위해 접착 처리가 실시된다.
(제조방법 1)
본 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조방법 1에 대해 도 2∼7에 기초하여 설명한다.
제조방법 1은, 부재 준비공정, 성형공정, 가교공정, 및 마무리공정으로 구성된다.
＜부재 준비공정＞
부재 준비공정에서는, 코어고무층(111)이 될 코어 고무시트(111’), 접착고무층(12)이 될 접착 고무시트(12’), 심선(13’), 및 보강포(14’)를 제작한다.
－코어 고무시트(111')－
니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기를 이용하여, 고무성분과 배합제를 혼련한 후, 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 두께가 두꺼운 판 형상의 미가교 고무시트(111”)(도 3a에만 도시)로 형성한다. 그리고, 이 미가교 고무시트(111”)로부터 코어 고무시트(111’)를 제작한다. 코어 고무시트(111’)는, 한쪽 면에, 각각, 직선상으로 연장되는 돌조로 구성된 복수의 압축고무층 형성부로서의 코어고무층 형성부(111a’)가 나란히 연장되도록 연설된 고무시트이다. 복수의 코어고무층 형성부(111a’)는 동일한 형상이다. 각 코어고무층 형성부(111a’)는, 선단측을 향할수록 폭이 좁아지도록 형성되고, 구체적으로는, 단면 형상이 등각 사다리꼴로 형성된다. 이와 같은 코어 고무시트(111’)는, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 미가교 고무시트(111”)를, 코어 고무시트(111’)의 코어고무층 형성부(111a’)의 형상에 대응한 둘레방향으로 연장되는 사다리꼴 홈(21a)이 축방향으로 연설된 코어고무틀 포함 롤(21)과 플랫 롤(22)과의 사이로 통과시켜, 미가교 고무시트(111”)의 한쪽 면에, 코어고무틀 포함 롤(21) 외주면의 사다리꼴 홈(21a)을 눌러 코어고무층 형성부(111a’)를 형성함으로써 제작할 수 있다. 또한, 코어 고무시트(111’)는, 프레스 성형이나 압출 성형으로도 제작할 수 있다. 여기서, 평 벨트 등의 제조에 이용할 경우에는, 코어 고무시트(111’)의 형상은, 평탄한 미가교 고무시트(111”)인 채가 좋다.
－접착 고무시트(12’)－
니더, 밴버리 믹서 등의 혼련기를 이용하여, 고무성분과 배합제를 혼련한 후, 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 시트 형상으로 성형하여 접착 고무시트(12’)를 제작한다.
－심선(13’)－
심선(13’)을 구성하는 연사에, RFL 수용액에 침지하여 가열하는 접착처리, 및／또는, 고무풀에 침지하여 건조시키는 접착처리를 실시한다. 이들 접착처리 전에, 에폭시 수지 용액 또는 이소시아네이트 수지 용액에 침지하여 가열하는 베이스 처리를 실시하여도 된다.
－보강포(14’)－
보강포(14’)를 구성하는 직포 등에, RFL 수용액에 침지하여 가열하는 접착처리, 고무풀에 침지하여 건조시키는 접착처리, 및 벨트 본체(10)측이 될 면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 접착처리 중 1종 또는 2종 이상의 접착처리를 실시한다. 이들 접착처리 전에, 에폭시 수지 용액 또는 이소시아네이트 수지 용액에 침지하여 가열하는 베이스 처리를 실시하여도 된다. 여기서, 보강포(14’) 대신에 신장고무층을 형성할 경우에는, 접착 고무시트(12’)와 동일한 방법으로 신장고무층이 될 신장 고무시트를 제작한다.
＜성형공정＞
성형공정에서는, 먼저, 성형기(도시하지 않음)에, 축방향이 수평방향으로 되도록 원통 형상의 성형 맨드릴(31)을 회전 가능하게 축지지하고, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 성형 맨드릴(31) 위에 보강포(14’)를 감고, 그 위에 추가로 접착 고무시트(12’)를 감는다. 성형 맨드릴(31)은, 제조할 V 리브드 벨트(B)의 벨트 길이에 대응한 것을 선택한다. 이 때, 보강포(14’) 위에 접착 고무시트(12’)가 적층된다. 신장고무층을 형성할 경우에는, 보강포(14’) 대신에 신장 고무시트를 이용하여 동일한 조작을 실시한다.
이어서, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 접착 고무시트(12’) 위에 심선(13’)을 나선상으로 감고, 그 위에 추가로 접착 고무시트(12’)를 감는다. 이 때, 접착 고무시트(12’) 위에 심선(13’)의 층이 적층되고, 또한, 심선(13’)의 층 위에 접착 고무시트(12’)가 적층된다.
다음으로, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 전체 둘레에 걸쳐 접착 고무시트(12’) 위로부터 롤러(32)로 누른다. 이 때, 심선(13’) 사이로 고무가 유동되어 심선(13’)이 한 쌍의 접착 고무시트(12’) 사이에 매설됨으로써 위치 고정되어, 전체적으로 일체화된 통 형상의 항장체(38)가 형성된다.
이어서, 도 4d에 나타내는 바와 같이, 항장체(38)의 접착 고무시트(12’) 위에, 코어고무층 형성부(111a’)가 외측이 되어 둘레방향으로 연장되도록 코어 고무시트(111’)를 감는다. 이 때, 성형 맨드릴(31) 외측에, 코어 고무시트(111’)의 코어고무층 형성부(111a’)측의 형상으로 형성된 빗 형상의 가이드(33)를, 축방향으로 연장됨과 더불어 빗살(33a)이 성형 맨드릴(31)측을 향하도록 형성함으로써, 코어 고무시트(111’)는, 각 코어고무층 형성부(111a’)가 한 쌍의 빗살(33a) 사이로 안내되어 고정밀도로 둘레방향으로 연장되도록 감겨 접착 고무시트(12’) 위에 적층된다.
이상과 같이 하여, 성형 맨드릴(31) 위에, 보강포(14’), 접착 고무시트(12’), 심선(13’), 접착 고무시트(12’) 및 코어 고무시트(111’)가 내측으로부터 차례로 적층된 원통 형상의 미가교 슬래브(S’)를 성형한다. 이 미가교 슬래브(S’)는, 코어 고무시트(111’)를 통 형상으로 형성한 것, 즉, 외주면에, 각각, 둘레방향으로 연장되는 복수의 돌조로 구성된 코어고무층 형성부(111a’)가 축방향으로 연설되면서 미가교 고무 조성물로 형성된 통 형상의 성형체(36)를 포함한다. 미가교 슬래브(S’)의 코어고무층 형성부(111a’)의 수는 예를 들어 20∼100개이다.
여기서, 평 벨트 등의 제조에 이용할 경우에는, 평탄한 코어 고무시트(111’)를 이용하여 미가교 슬래브(S’)를 성형하면 된다.
＜가교공정＞
도 5a 및 5b는, 가교공정에서 이용하는 가교장치(40)를 나타낸다.
가교장치(40)는, 회전기구로서의 회전대(41)와, 그 위에 입설된 원주 형상의 팽창드럼(42)과, 그 외측에 장착된 원통 형상의 원통 금형(43)을 구비한다. 여기서, 이 회전기구는, 원판 형상의 회전대(41) 없이 구성하여도 된다.
팽창드럼(42)은, 회전대(41)에 연결된 회전축(42a)과, 이 회전축(42a) 상하에 회전 일체로 연결된 고정링(42b)을 구비한다. 이 상하의 고정링(42b)에는, 원통 형상의 고무제의 팽창 슬리브(42c)의 상하 단부가 밀폐 상태로 연결된다. 회전축(42a)은, 도시하지 않는 회전 모터에 의해, 소정의 속도로 회전대(41)와 함께 회전 가능하게 구성된다. 회전축(42a)의 외주부에는, 각각, 내부로 연통된 다수의 통기공(42d)이 형성된다(도면 상에서는 하나의 통기공(42d)만 도시). 가교장치(40)에는, 회전축(42a) 내부로 고압유체를 도입하여 가압하는 압축기 등의 가압수단(도시하지 않음)이 설치되고, 이 가압수단에 의해 회전축(42a) 내부로 고압유체가 도입되면, 고압유체가 통기공(42d)을 통해 회전축(42a)과 팽창 슬리브(42c)와의 사이로 들어가 팽창 슬리브(42c)를 지름방향 바깥쪽으로 팽창시키도록 구성된다. 여기서, 이 유체는, 공기, 질소, 증기, 과열증기, 오일 등 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는 공기를 이용한다.
원통 금형(43)은 회전대(41)에 탈착 가능하게 구성된다. 회전대(41)에 장착된 원통 금형(43)은, 팽창드럼(42)과의 사이에 간격을 두고 동심상으로 장착된다. 도시하지 않으나, 예를 들어, 회전대(41)에 원통 금형(43)과의 접촉 면적을 줄이는 지지용 돌출부를 복수 형성함으로써, 회전대(41)로의 전열을 줄이도록 하여도 된다.
도 5b∼5d에 일실시예로 나타내는 바와 같이, 원통 금형(43)은, 내주면에, 각각, 둘레방향으로 연장되는 복수의 압축고무층 형성홈(43a)이 축방향(홈 폭방향)으로 연설된다. 각 압축고무층 형성홈(43a)은, 홈 바닥측을 향할수록 폭이 좁아지도록 형성되고, 구체적으로는, 단면 형상이, 제조할 V 리브드 벨트(B)의 코어고무층(111)과 동일한 등각 사다리꼴로 형성된다. 압축고무층 형성홈(43a)의 크기는, 제작할 V 리브드 벨트(B)나 V 벨트의 사양에 맞추어 형성된다.
원통 금형(43)은, 예를 들어, 둥근 강관 등의 단일 금속재료를 깎아서 제작된다. 이와 같이 하면, 구조가 매우 간단하고 균일한 온도로 가열하기 쉬우며, 입수가 용이하고 저가의 재료를 사용할 수 있어, 가공비도 저렴하게 할 수 있다. 원통 금형(43) 외주면에서의 축방향 양단부에는 오목홈(43b)이 형성된다. 이 오목홈(43b)은 상단에만 형성하여도 된다. 이 오목홈(43b)을 형성함으로써 단면적이 저감되어 단부로의 열전도가 저감된다. 또, 이 오목홈(43b)에 반송용 현수도구를 걸도록 하면, 반송용 오목홈(43b) 등을 별도로 가공할 필요가 없어 가공비가 절감된다. 원통 금형(43)의 상하 중간 내주면에 압축고무층 형성홈(43a)이 형성되고, 이 압축고무층 형성홈(43a)이 형성된 영역의 외주면은 평탄면(43c)으로 구성된다. 즉, 이 원통 금형(43)에는, 가열을 위한 증기나 냉각을 위한 냉각수를 유통시키기 위한 배관 또는 유체유로는 형성되지 않고, 또, 상하 구별 없는 대칭의 단순한 통 형상체로 구성된다. 이와 같이 하면, 원통 금형(43)이 매우 단순하면서 원주방향으로 균등한 형상이 되어 보다 균일한 온도로 가열하기 쉽다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 가교장치(40)에는, 원통 금형(43)을 전자유도 가열로 가열하는 전자유도코일(47a, 47b, 47c)이 원통 금형(43)으로부터 소정 갭(G1)을 두고 배치된다. 본 실시형태의 전자유도코일(47a, 47b, 47c)은, 예를 들어 페라이트 코어 수지 몰딩된 각형 코일이다. 각형 코일이기 때문에, 원통 금형(43)의 바깥 지름이 바뀌어도 코일 1세트로 대응할 수 있다. 원통 형상의 코일이면 원통 금형(43)의 지름 변화에 대응할 수 없다. 도 5a에서는, 상하 중앙의 전자유도코일(47b)은 보기 쉽도록 일단 외측에 배치하였으나, 실제로는, 상하의 전자유도코일(47a，47c)을 기준으로 원주방향으로 어긋난 위치에 배치되며, 이들과 마찬가지로, 원통 금형(43)의 평탄한 외주면으로부터 갭(G1)만큼 떨어진 위치에 배치된다. G1은 예를 들어 5㎜로 한다.
전자유도코일(47a, 47b, 47c)의 개수는 특별히 제한되지 않으나, 일반적으로 원통 금형(43)의 높이를 적당히 크게 하는 것이 생산 효율이 향상되므로, 그 높이에 맞추어, 도 5a와 같이 예를 들어 3개 배치된다. 그리고, 각 전자유도코일(47a, 47b, 47c)이 원통 금형(43)의 외주의 적어도 일부 범위(G2)를 중복 가열하도록 하면 좋다. 이와 같이 하면, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 의한 가열이 불충분한 영역을 없애 원통 금형(43) 전체를 가능한 균일한 온도로 가열할 수 있다. 즉, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)은, 예를 들어, 페라이트 코어 수지 몰딩으로 구성되기도 하여, 상하 단부에 저에너지 부분이 있으므로, 이 저에너지 부분을 겹침으로써 온도 균일화를 실현한다. 특히 상하의 전자유도코일(47a, 47c)은, 원통 금형(43)의 축방향 단부보다 벗어나게 배치되어 이 상하 단부를 가열하도록 구성한다. 이와 같이 하면, 원통 금형(43)의 축방향 단부의 온도를 균일하게 유지하기 쉬운 이점이 있다.
또, 원통 금형(43) 주위에 배치한 복수의 온도센서(48a, 48b, 48c)의 정보를 기초로 각 전자유도코일(47a, 47b, 47c)의 전류 또는 전압을 제어하여 원통 금형(43)의 외주 전체의 온도를 조정하도록 한다. 예를 들어, 상측의 온도센서(48a)는 상측의 오목홈(43b) 근방에 배치되고, 중앙의 온도센서(48b)는 상하 중앙에 배치되며, 하측의 온도센서(48c)는 하측의 오목홈(43b) 근방에 배치된다. 이와 같이 하면, 각 온도센서(48a, 48b, 48c)로 얻어진 원통 금형(43)의 실제 온도에 맞추어 각 전자유도코일(47a, 47b, 47c)을 제어할 수 있으므로, 원통 금형(43) 전체의 온도를 더욱 균일하게 할 수 있다. 온도센서(48a, 48b, 48c)의 배치를 고안함으로써, 특히 단면적이 작아져 가열되기 쉬운 상하 단부의 온도 변화에 대응하기 쉬워진다. 또, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)과 마찬가지로 3개의 온도센서(48a, 48b, 48c)를 배치함으로써, 각각의 전자유도코일(47a, 47b, 47c)의 전류 또는 전압을 제어하기 쉬워진다.
또한, 가교장치(40)는, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 냉각수단으로서, 냉각시키는 분사노즐(49)이 복수 배치된다. 이 분사노즐(49)에는, 예를 들어, 수도수, 공업용수 등이 공급되도록 구성된다. 이와 같이 하면, 회전대(41)에 탑재시킨 채로 원통 금형(43)을 냉각시킬 수 있으므로 효율적이다.
이 가교장치(40)를 이용한 미가교 슬래브(S’)의 가교공정에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 성형 맨드릴(31)로부터 미가교 슬래브(S’)를 빼내고, 이 미가교 슬래브(S’)를, 가교장치(40)의 회전대(41)로부터 분리한 원통 금형(43)의 내측에 배치한다. 구체적으로는, 원통 금형(43) 내측에, 미가교 슬래브(S’)의 복수의 코어고무층 형성부(111a’) 각각이 원통 금형(43)의 대응하는 압축고무층 형성홈(43a)에 끼워지도록 미가교 슬래브(S’)를 배치한다. 이와 같이 미리 코어고무층 형성부(111a’)를 압축고무층 형성홈(43a)에 끼워 둠으로써, 고무의 신장이 작아지므로 안정된 구조의 V 리브드 벨트(B)를 제조할 수 있다. 원통 금형(43)은, 제조할 V 리브드 벨트(B)의 벨트 길이에 대응한 것을 선택한다. 여기서, 원통 금형(43)의 내주면 및／또는 미가교 슬래브(S’)의 외주면에는, 미리 단섬유나 수지분말 등을 부착시켜 두어도 된다.
이어서, 팽창드럼(42)을 진공 배기한 상태에서, 미가교 슬래브(S’)를 배치한 원통 금형(43)을, 팽창드럼(42)을 덮도록 배치하여 회전대(41)에 장착한다.
이어서, 팽창드럼(42)의 진공 상태를 해제한다. 이 때, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 원통 금형(43)에 배치한 미가교 슬래브(S’)와 팽창드럼(42)과의 사이에는 틈새가 형성된다.
이어서, 팽창드럼(42) 내로 고압유체를 도입하여 팽창 슬리브(42c)를 팽창시키고, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 미가교 슬래브(S’)의 각 코어고무층 형성부(111a’)를, 원통 금형(43)의 대응하는 압축고무층 형성홈(43a)에 끼운 상태에서, 팽창 슬리브(42c)에 의해 누른다.
이어서, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 회전대(41)를 회전시키고, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 전류를 공급하여 원통 금형(43)을 소정 시간 가열한다.
도 6b에 나타내는 바와 같이, 각 코어고무층 형성부(111a’)가 원통 금형(43)의 대응하는 압축고무층 형성홈(43a)에 끼워진 상태로, 원통 금형(43)에 의해 가열됨과 더불어 팽창 슬리브(42c)가 접촉함으로써 원통 금형(43)측으로 눌린다. 이로써, 미가교 슬래브(S’)에 포함되는 코어 고무시트(111’), 및 접착 고무시트(12’)의 고무 성분의 가교가 진행되어 일체화됨으로써, 복수의 V 리브드 벨트(B)의 코어고무층(111)을 포함하는 압축고무층(11) 그리고 접착고무층(12)으로 구성되는 벨트 본체(10)의 연결체가 형성됨과 더불어, 고무 성분이 심선(13’) 및 보강포(14’)와 접착하여 복합화되고, 최종적으로 원통 형상의 벨트 슬래브(S)가 성형된다. 가열 온도는 예를 들어 100∼180℃, 압력은 예를 들어 0.5∼2.0㎫, 및 가공 시간은 예를 들어 10∼60분이다.
＜마무리공정＞
마무리공정에서는, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 의한 가열을 정지하고, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)을 후퇴시킨 후, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 회전대(41)를 회전시킨 채 분사노즐(49)로부터 냉각수를 분사한다.
이어서, 회전대(41)의 회전을 정지하고, 냉각수를 건조시킨 후, 팽창 슬리브(42c)를 다시 진공 배기한다.
그리고, 회전대(41)로부터 원통 금형(43)을 분리하고, 원통 금형(43)으로부터, 그 내측에 성형된 벨트 슬래브(S)를 꺼낸다.
그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 원통 금형(43)으로부터 꺼낸 벨트 슬래브(S)를, 복수의(본 실시형태에서는 3개의) 코어고무층 형성부(111a’)를 단위로 절단하고, 안과 밖을 뒤집음으로써 본 실시형태의 V 리브드 벨트(B)를 얻는다.
이처럼 본 실시형태에서는, 성형체(36)를 원통 금형(43) 내측에 배치하고, 원통 금형(43) 내측에 배치한 성형체(36)를, 성형체(36)의 복수 돌조 각각을 포함하는 압축고무층(11)이 될 코어고무층 형성부(111a’)가, 원통 금형(43)의 대응하는 압축고무층 형성홈(43a)에 끼워진 상태에서, 회전대(41)에 의해 원통 금형(43)을 회전시키면서 가열함과 더불어 원통 금형(43)측으로 눌러 가교시켜, 통 형상의 벨트 슬래브를 성형하도록 하였다. 따라서, 원통 금형(43) 내부로 가열용 또는 냉각용 매체를 유통시키기 위한 재킷을 설치할 필요가 없고, 이를 위한 배관도 필요로 하지 않는다. 또, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)이면, 전기를 공급하면 원통 금형(43)을 가열할 수 있으므로 설비를 간단하게 할 수 있다. 또한, 가열용 또는 냉각용 매체를 유통시키기 위한 통로가 형성되지 않아 원통 금형(43)이 간단한 형상이 되므로, 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 의해 균일한 온도로 성형체(36)를 가열하기 쉽다.
또, 성형체(36) 내측에 배치한 팽창 슬리브(42c)로 유체를 보내 팽창시킴으로써, 성형체(36)를 원통 금형(43)측으로 누르도록 하였으므로, 균일한 온도로 가열된 원통 금형(43)에 균등한 압력으로 눌리면서 확실하게 가열되어, 벨트 슬래브(S)가 효율적으로 가교된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 금속제의 원통 금형(43) 내면에 통 형상의 벨트 슬래브(S)를 누른 상태에서 전자유도코일(47a, 47b, 47c)에 의해 가열하도록 함으로써, 가열용 또는 냉각용 매체를 원통 금형(43) 내부로 유통시킬 필요가 없어져, 간단한 원통 금형(43)에 의해 벨트 슬래브(S)를 가교 성형할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
본 발명은, 상기 실시형태에 대해, 이하와 같은 구성으로 하여도 된다.
즉, 상기 실시형태에서는, 마무리공정에서 벨트 슬래브(S)를, 3개의 코어고무층 형성부(111a’)를 단위로 절단하고, 안과 밖을 뒤집음으로써 본 실시형태의 V 리브드 벨트(B)를 얻도록 하였으나, 하나의 코어고무층 형성부(111a’)를 단위로 절단하고, 안과 밖을 뒤집음으로써 로우 엣지 V 벨트를 얻도록 하여도 된다.
상기 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)나 로우 엣지 V 벨트를 예로 설명하였으나, 제조 대상 벨트는 이에 한정되지 않고, 이붙이 벨트, 평 벨트 등, 어떠한 벨트에도 적용할 수 있다. 평 벨트라면, 내주면의 압축고무층 형성홈(43a) 없이 내주면이 평탄해진다. 이붙이 벨트일 경우는, 이에 대응한 압축고무층 형성홈(43a)을 형성하면 된다.
상기 실시형태에서는, 미가교 슬래브의 성형체를 원통 금형(43) 내면에 부착시킨 상태로 가압 및 가열하여 가교하도록 하나, 열가소성 엘라스토머와 심선을 적층시킨 성형체를 원통 금형(43) 내면에 부착시킨 상태로 가압 및 가열하여, 적층체 복합화나 일체화하도록 하여도 된다.
여기서, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물이나 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
S ： 벨트 슬래브
B ： V 리브드 벨트
10 ： 벨트 본체
11 ： 압축고무층
12 ： 접착고무층
12’ ： 접착 고무시트
13, 13’ ： 심선
14, 14’ ： 보강포
15 ： V 리브
21 ： 코어 고무틀 포함 롤
21a ： 사다리꼴 홈
22 ： 플랫 롤
31 ： 성형 맨드릴
32 ： 롤러
33 ： 가이드
33a ： 빗살
36 ： 성형체
38 ： 항장체
40 ： 가교장치
41 ： 회전대(회전기구)
42 ： 팽창드럼
42a ： 회전축
42b ： 고정링
42c ： 팽창 슬리브
42d ： 통기공
43 ： 원통 금형
43a ： 압축고무층 형성홈
43b ： 오목홈
43c ： 평탄면
47a, 47b, 47c ： 전자유도코일
48a, 48b, 48c ： 온도센서
49 ： 분사노즐
111 ： 코어고무층
111’ : 코어 고무시트
111” ： 미가교 고무시트
111a’ ： 코어고무층 형성부(압축고무층 형성부)

Claims (15)

  1. 금속제의 원통 금형과, 통 형상의 성형체와, 당해 원통 금형을 회전 가능하게 지지하는 회전기구와, 당해 원통 금형을 전자유도가열에 의해 가열하는 전자유도코일을 준비하고,
    상기 성형체를 상기 원통 금형 내측에 배치하고,
    상기 회전기구에 의해 상기 원통 금형을 회전시키면서 상기 성형체를 내부로부터 가압한 상태에서, 상기 전자유도코일에 의해 가열하여 통 형상의 벨트 슬래브(belt slab)를 성형하는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자유도코일은, 복수 배치되는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전자유도코일이 상기 원통 금형의 외주의 적어도 일부를 중복 가열하는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 원통 금형 주위에 배치한 복수의 온도센서의 정보를 기초로 상기 각 전자유도코일의 전류 또는 전압을 제어하여 상기 원통 금형의 외주 전체의 온도를 조정하는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전자유도코일은, 상기 원통 금형의 축방향 단부보다 벗어나게 배치되어 당해 축방향 단부를 가열하는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형체 내측에 배치한 팽창 슬리브로 유체를 보내 팽창시킴으로써, 상기 성형체를 상기 원통 금형측으로 누르는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 후에 상기 원통 금형의 외주에 직접 냉각수를 분사하여 냉각시키는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통 금형을 상기 회전기구에 3점 이상의 점접촉으로 지지하는
    것을 특징으로 하는 벨트 제조방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 벨트 제조방법에 사용하는 원통 금형에 있어서,
    가열을 위한 증기나 냉각을 위한 냉각수를 유통시키기 위한 배관 또는 유체유로가 형성되지 않는
    것을 특징으로 하는 원통 금형.
  10. 청구항 9에 있어서,
    외주면에서의 축방향 단부의 적어도 한쪽에는, 오목홈이 형성되는
    것을 특징으로 하는 원통 금형.
  11. 청구항 10에 있어서,
    단일 금속재료로 구성되는
    것을 특징으로 하는 원통 금형.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상하 대칭의 통 형상체로 구성되는
    것을 특징으로 하는 원통 금형.
  13. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 벨트 제조방법에 사용하는 가교장치에 있어서,
    상기 금속제의 원통 금형과,
    상기 원통 금형을 회전 가능하게 지지하는 회전기구와,
    상기 원통 금형을 전자유도가열에 의해 가열하는 전자유도코일을 갖고,
    상기 회전기구는, 상기 원통 금형과의 접촉 면적을 줄이는 복수의 지지용 돌출부를 갖는
    것을 특징으로 하는 가교장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전자유도코일은, 상하 복수 단으로 배치되고, 인접하는 전자유도코일은, 원주방향으로 어긋난 위치에 배치되는
    것을 특징으로 하는 가교장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전자유도코일은, 복수의 각형 코일로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 가교장치.
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