KR20180104636A - 마찰 전동 벨트 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

마찰 전동 벨트(B)는, 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층(11)을 갖는다. 고무층(11)은, 가교된 고무 성분과, 가교된 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성된다.

Description

마찰 전동 벨트 및 그 제조방법
본 발명은 마찰 전동 벨트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
내마모성 향상을 목적으로 마찰 전동 벨트의 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층을, 초고분자량 폴리에틸렌 입자를 배합한 고무 조성물로 형성하는 것은 공지이다. 예를 들어, 특허문헌 1∼3에는 초고분자량 폴리에틸렌 입자를 배합한 고무 조성물로 V 리브드 벨트의 압축 고무층을 형성하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1 ： 일본 특허공개 2007－070592호 공보 특허문헌 2 ： 일본 특허공개 2007－170454호 공보 특허문헌 3 ： 일본 특허공개 2007－170587호 공보
본 발명은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트로서, 상기 고무층은, 가교된 고무 성분과, 가교된 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성된다.
본 발명은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트의 제조방법으로서, 상기 고무층을, 고무 성분에 가교된 폴리올레핀 입자를 배합한 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하고 상기 고무 성분을 가교시킨 고무 조성물로 형성한다.
도 1은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 2는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 3은, 벨트 성형틀의 종단면도이다.
도 4는, 벨트 성형틀의 일부분의 종단면 확대도이다.
도 5는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 6은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 7은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 3 설명도이다.
도 8은, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 4 설명도이다.
도 9는, 자동차의 보조기계 구동벨트 전동장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 10은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 11은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 12는, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 13은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 14는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 15는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 16은, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 17은, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 18은, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 19는, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 V 리브 1개분의 단면도이다.
도 20은, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 1 설명도이다.
도 21은, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 2 설명도이다.
도 22는, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제조방법의 제 3 설명도이다.
도 23a는, 제 1 실시형태에 대응하는 그 밖의 실시형태에 따른 양면 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 23b는, 제 2 실시형태에 대응하는 그 밖의 실시형태에 따른 양면 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 23c는, 제 3 실시형태에 대응하는 그 밖의 실시형태에 따른 양면 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 23d는, 제 4 실시형태에 대응하는 그 밖의 실시형태에 따른 양면 V 리브드 벨트단편의 사시도이다.
도 24a는, 그 밖의 실시형태에 따른 로우 엣지형 V 벨트단편의 사시도이다.
도 24b는, 그 밖의 실시형태에 따른 양면 로우 엣지형 V 벨트단편의 사시도이다.
도 25는, 그 밖의 실시형태에 따른 평 벨트단편의 사시도이다.
도 26은, 내마모성 평가용 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 27은, 벨트 주행의 주행 시간과 마모율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 28a는, 실시예 1-1의 V 리브드 벨트의 벨트 주행 후 V 리브의 표면 형태를 나타내는 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진이다.
도 28b는, 비교예 1-1의 V 리브드 벨트의 벨트 주행 후 V 리브의 표면 형태를 나타내는 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진이다.
도 29는, 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 30a는, 실시예 2-2의 V 리브드 벨트의 벨트 주행 후 V 리브의 표면 형태를 나타내는 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진이다.
도 30b는, 비교예 2-3의 V 리브드 벨트의 벨트 주행 후 V 리브의 표면 형태를 나타내는 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진이다.
이하, 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 및 2는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)(마찰 전동 벨트)를 나타낸다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 자동차의 엔진 룸 내에 설치되는 보조기계 구동용 벨트 전동장치 등에 이용되는 이음매 없는 것(endless)이다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어 벨트 길이가 700㎜ 이상 3000㎜ 이하, 벨트 폭이 10㎜ 이상 36㎜ 이하, 및 벨트 두께가 4.0㎜ 이상 5.0㎜ 이하이다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)과 중간의 접착 고무층(12)과 벨트 외주측의 배면 고무층(13)의 3중층으로 구성된 V 리브드 벨트 본체(10)를 구비한다. V 리브드 벨트 본체(10)의 접착 고무층(12)의 두께방향의 중간부에는, 벨트 폭 방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선(14)이 매설된다. 압축 고무층(11)의 두께는 예를 들어 1.0㎜ 이상 3.6㎜ 이하이고, 접착 고무층(12)의 두께는 예를 들어 1.0㎜ 이상 2.5㎜ 이하이며, 배면 고무층(13)의 두께는 예를 들어 0.4㎜ 이상 0.8㎜ 이하이다. 또한, 배면 고무층(13) 대신에 배면 보강포(reinforced fabric)가 형성된 구성이어도 된다.
압축 고무층(11)은, 복수의 V 리브(15)가 벨트 내주측에 늘어지도록(수하(垂下)하도록) 형성된다. 복수의 V 리브(15)는, 각각이 벨트 길이 방향으로 연장되는 단면이 거의 역삼각형의 돌조(rib)로 형성됨과 함께, 벨트 폭 방향으로 나란히 형성된다. 각 V 리브(15)는, 예를 들어, 리브 높이가 2.0㎜ 이상 3.0㎜ 이하, 기단 사이의 폭이 1.0㎜ 이상 3.6㎜ 이하이다. V 리브 수는 예를 들어 3개 이상 6개 이하이다(도 1에서는 6개).
압축 고무층(11)은, 고무 성분에, 가교된 폴리올레핀 입자를 포함하는 여러 가지 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하고 고무 성분을 가교시킨 고무 조성물로 형성된다. 따라서, 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 가교된 폴리올레핀 입자를 포함하는 각종 배합제를 함유한다. 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 이와 같이 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)이, 가교된 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성됨으로써, 후술의 실시예에서 나타내는 바와 같이, 비약적으로 높은 내마모성을 얻을 수 있다. 그리고, 이하에서는, 가교된 폴리올레핀 입자를 “가교 폴리올레핀 입자”라 하고, 미가교의 폴리올레핀 입자를 “미가교 폴리올레핀 입자”라 한다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물의 고무 성분으로는, 예를 들어, 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(이하 “EPDM”이라 함), 에틸렌-프로필렌 코폴리머(EPM), 에틸렌-부텐 코폴리머(EDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머(EOM) 등의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머； 클로로프렌 고무(CR)； 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM)； 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 고무 성분은 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하며, EPDM을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
가교 폴리올레핀 입자를 구성하는 폴리올레핀으로는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐 등의 호모폴리머； 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 α-올레핀과의 공중합체 등을 들 수 있다. 가교 폴리올레핀 입자는, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 입자를 이용하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌의 호모폴리머의 입자를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 가교 폴리올레핀 입자는, 가교된 폴리에틸렌 입자를 포함하는 것이 바람직하며, 가교된 폴리에틸렌 입자를 주체로서 포함하는 것이 보다 바람직하고, 가교된 폴리에틸렌 입자만으로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.
가교 폴리올레핀 입자는, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 평균 분자량(중량 평균 분자량, 수 평균 분자량)이 50만 이상의 초고분자량 폴리올레핀 입자가 가교된 것을 포함하는 것이 바람직하며, 평균 분자량이 50만 이상의 초고분자량 폴리올레핀 입자가 가교된 것을 주체로서 포함하는 것이 보다 바람직하고, 평균 분자량이 50만 이상의 초고분자량 폴리올레핀 입자가 가교된 것만으로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 초고분자량 폴리올레핀 입자의 평균 분자량(중량 평균 분자량, 수 평균 분자량)은, 바람직하게는 100만 이상, 보다 바람직하게는 180만 이상, 더욱 바람직하게는 200만 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 600만 이하, 보다 바람직하게는 350만 이하, 더욱 바람직하게는 300만 이하이다. 초고분자량 폴리올레핀 입자로는, 예를 들어, 초고분자량 폴리에틸렌 입자를 들 수 있다.
가교 폴리올레핀 입자의 평균 입경은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 170㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 150㎛ 이하이다. 이 평균 입경은, 가교 폴리올레핀 입자의 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진에서 확대 배율을 고려하여 실측한 50개 이상 100개 이하의 입경(최대 외경)을 산술 평균함으로써 구해진다.
가교 폴리올레핀 입자의 입도 분포는, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 입경이 100㎛ 이상 150㎛ 이하의 범위에 있는 것이 70질량％ 이상, 보다 바람직하게는 80질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 90질량％ 이상이다.
가교 폴리올레핀 입자의 형상은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서 구체 형상에 가까운 것이 바람직하고, 가교 폴리올레핀 입자의 최대 외경을 최소 외경으로 나눈 종횡비는, 바람직하게는 2.00 이하, 보다 바람직하게는 1.50 이하, 더욱 바람직하게는 1.30 이하이다. 이 종횡비는, 가교 폴리올레핀 입자의 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진에서 확대 배율을 고려하여 실측한 50개 이상 100개 이하의 최대 외경을 최소 외경으로 나눈 것을 산술 평균하여 구해진다. 가교 폴리올레핀 입자는, 배합 전 형태가, 입경이 10㎛ 이상 50㎛ 이하의 구상 입자가 클러스터 형상으로 응집된 것인 경우, 이들 구상 입자가 제조 시 가열에 의해 융착되어 일체화됨으로써 구체 형상 내지 타원체 형상으로 형성된 것인 것이 바람직하다.
가교 폴리올레핀 입자의 135℃의 데칼린 안에서 측정한 극한점도[η]는, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 5dl／g 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 50dl／g 이하, 보다 바람직하게는 30dl／g 이하이다.
가교 폴리올레핀 입자의 융점은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 125℃ 이상, 보다 바람직하게는 130℃ 이상이며, 또한, 바람직하게는 145℃ 이하이다. 이 융점은, 시차주사 열량측정(DSC)에 의해 구해진다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 가교 폴리올레핀 입자의 함유량은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 20질량부 이상, 보다 바람직하게는 50질량부 이상, 더욱 바람직하게는 70질량부 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 100질량부 이하, 보다 바람직하게는 90질량부 이하이다.
이 가교 폴리올레핀 입자는, 미가교 폴리올레핀 입자에 방사선을 조사함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 미가교 폴리올레핀 입자에 방사선을 조사하면, 폴리올레핀의 분자사슬의 절단과 가교가 일어나, 결과적으로, 분자사슬이 가교점에서 결합한다. 방사선의 조사에 의하면, 입자의 중심 부분에서 바깥 방향으로 차례로 가교가 진행된다. 방사선으로는, 예를 들어, α선, β선, γ선, 전자선, 이온 등을 들 수 있으나, 전자선 또는 γ선을 이용하는 것이 바람직하다. 방사선의 조사선량은, 바람직하게는 50kGy 이상, 보다 바람직하게는 100kGy 이상이고, 또한, 바람직하게는 700kGy 이하, 보다 바람직하게는 500kGy 이하이다.
가교 폴리올레핀 입자는, 내부에 중공부를 갖는 중공 가교 폴리올레핀 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)에 분산된 가교 폴리올레핀 입자가 중공 가교 폴리올레핀 입자를 포함함으로써, 물로 덮일 때 슬립으로 인한 동력 전달 능력의 저하를 억제할 수 있다. 이는, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11) 표면에 노출된 중공 가교 폴리올레핀 입자의 중공부에 의한 배수 효과 및 중공부의 가장자리가 풀리에 걸림에 따른 구동 효과가 얻어지기 때문이라 생각된다. 가교 폴리올레핀 입자에서의 중공 가교 폴리올레핀 입자의 함유량은, 내부가 채워진 중실 가교 폴리올레핀 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 이와 같은 중실 가교 폴리올레핀 입자는, 미가교 폴리올레핀 입자에 충분히 많은 조사선량의 방사선을 조사함으로써 얻을 수 있다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 가교 폴리올레핀 입자와 더불어, 추가로 가교하지 않은 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하여도 된다. 이 경우, 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 가교 폴리올레핀 입자 및 미가교 폴리올레핀 입자의 합계 함유량은, 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 내마모성을 높이는 관점에서, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 20질량부 이상, 보다 바람직하게는 50질량부 이상, 더욱 바람직하게는 70질량부 이상이며, 또한, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 100질량부 이하, 보다 바람직하게는 90질량부 이하이다. 또한, 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 가교 폴리올레핀 입자의 함유량은, 미가교 폴리올레핀 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 미가교 폴리올레핀 입자는, 내부에 중공부를 갖는 중공 미가교 폴리올레핀 입자를 포함하여도 된다. 미가교 폴리올레핀 입자에서의 중공 미가교 폴리올레핀 입자의 함유량은, 내부가 채워진 중실 미가교 폴리올레핀 입자의 함유량보다도 적은 것이 바람직하고, 미가교 폴리올레핀 입자 전체가 중실 미가교 폴리올레핀 입자인 것이 보다 바람직하다.
배합제로서는, 카본블랙 등의 보강재, 충전재, 가공조제, 가황조제, 가교제, 공가교제(co-crosslinker) 등을 들 수 있다.
보강재로는, 카본블랙으로는, 예를 들어, 채널블랙(channel black); SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF, N-234 등의 퍼네스블랙(furnace black); FT, MT 등의 서멀블랙(thermal black); 아세틸렌블랙(acetylene black) 등을 들 수 있다. 보강재로는 실리카도 들 수 있다. 보강재는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 보강재의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 30질량부 이상 60질량부 이하이다.
충전재로는, 예를 들어, 탄산칼슘이나 층상 규산염 등을 들 수 있다. 충전재는, 이들 중 한 쪽 또는 양쪽을 이용하는 것이 바람직하다. 충전재의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 10질량부 이상 60질량부 이하이다.
충전재의 층상 규산염으로는, 스멕타이트족(smectite group), 버미큘라이트족(vermiculite group), 카올린족(kaolin group)을 들 수 있다. 스멕타이트족으로서는, 예를 들어, 몬모릴로나이트, 베이델라이트(beidellite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite) 등을 들 수 있다. 버미큘라이트족으로서는, 예를 들어 3·8면체형 버미큘라이트, 2·8면체형 버미큘라이트 등을 들 수 있다. 카올린족으로는, 예를 들어, 카올리나이트, 디카이트, 할로이사이트, 리자다이트, 에임자이트, 크리소타일 등을 들 수 있다. 층상 규산염은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 층상 규산염의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 10질량부 이상 50질량부 이하이다.
가공조제로는, 예를 들어, 스테아르산, 폴리에틸렌 왁스, 지방산의 금속염 등을 들 수 있다. 가공조제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 가공조제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.1질량부 이상 3질량부 이하이다.
가황조제로는, 예를 들어, 산화아연(아연화(亞鉛華))이나 산화 마그네슘 등의 금속 산화물 등을 들 수 있다. 가황조제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 가황조제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 1질량부 이상 10질량부 이하이다.
가교제로는, 예를 들어, 유기과산화물 및 황을 들 수 있다. 가교제는, 유기과산화물을 단독으로 이용하거나 황을 단독으로 이용하여도 되고, 또한 이들 양쪽을 병용하여도 된다. 가교제의 배합량은, 유기과산화물의 경우, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5질량부 이상 8질량부 이하이고, 또한, 황의 경우, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5질량부 이상 4질량부 이하이다.
공가교제로는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 액상 폴리부타디엔, N,N’-m-페닐렌비스말레이미드 등을 들 수 있다. 공가교제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에서의 공가교제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5질량부 이상 7질량부 이하이다.
압축 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 내마모성 향상의 작용 효과를 악화시키는 않는 범위에서 단섬유를 포함하여도 되나, 실질적으로 단섬유를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
접착 고무층(12)은, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성된다. 배면 고무층(13)도, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성된다. 배면 고무층(13)의 표면은, 접촉하는 평 풀리와의 사이에서 발생하는 소리를 억제하는 관점에서, 직포의 결(texture)이 전사된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
접착 고무층(12) 및 배면 고무층(13)의 각각은, 고무 성분에 여러 가지 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 조성물이 가열 및 가압되고 가교제에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다. 따라서, 접착 고무층(12) 및 배면 고무층(13)의 각각은, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유한다. 배면 고무층(13)은, 평 풀리와의 접촉에서 점착이 발생하는 것을 억제하는 관점에서, 접착 고무층(12)보다도 약간 단단한 고무 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.
접착 고무층(12) 및 배면 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물의 고무 성분으로는, 예를 들어, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머, 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있으나, 압축 고무층(11)과 동일한 고무 성분인 것이 바람직하다.
배합제로서는, 압축 고무층(11)의 경우와 마찬가지로, 카본블랙 등의 보강재, 충전재, 가공조제, 가황조제, 가교제, 공가교제 등을 들 수 있다.
압축 고무층(11), 접착 고무층(12), 및 배면 고무층(13)은, 동일 배합의 고무 조성물로 형성되어도 되며, 또한, 다른 배합의 고무 조성물로 형성되어도 된다.
심선(14)은, 폴리에스테르 섬유(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유(PEN), 아라미드 섬유, 비닐론 섬유 등의 연사(撚絲)로 구성된다. 심선(14)의 직경은 예를 들어 0.50㎜ 이상 2.5㎜ 이하이고, 단면에서 서로 인접하는 심선(14) 중심 사이의 치수는 예를 들어 0.050㎜ 이상 0.20㎜ 이하이다. 심선(14)은, V 리브드 벨트 본체(10)의 접착 고무층(12)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형 가공 전에 RFL 수용액에 침지된 후에 가열되는 접착 처리 및／또는 고무풀에 침지된 후에 건조되는 접착처리가 실시된다.
다음으로, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조방법에 대해 설명한다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조에서는, 도 3 및 4에 나타내는 바와 같이, 동심상으로 배치된, 각각, 원통 형상의 내틀(21) 및 외틀(22)을 구비한 벨트 성형틀(20)을 이용한다.
이 벨트 성형틀(20)에서는, 내틀(21)은 고무 등의 가요성 재료로 형성된다. 외틀(22)은 금속 등의 강성 재료로 형성된다. 외틀(22)의 내주면은 성형면으로 구성되고, 그 외틀(22)의 내주면에는, V 리브 형성홈(23)이 축방향으로 일정 피치로 형성된다. 또한, 외틀(22)에는, 수증기 등의 열매체나 물 등의 냉매체를 유통시켜 온도 조절하는 온조기가 배치된다. 그리고, 이 벨트 성형틀(20)에서는, 내틀(21)을 내부로부터 가압 팽창시키기 위한 가압 수단이 배치된다.
제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조에서, 먼저, 고무 성분에 각 배합제를 배합하고, 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기로 혼련하여 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 시트 형상으로 성형하고 압축 고무층(11)용 미가교 고무시트(11’)를 제작한다. 압축 고무층(11)용 미가교 고무시트(11’)에는 가교 폴리올레핀 입자를 배합한다. 이 가교 폴리올레핀 입자는, 미가교 고무시트(11’)에 배합하기 전에, 미가교 폴리올레핀 입자에 방사선을 조사하거나 하여 미리 제조한다. 이 때, 미가교 폴리올레핀 입자에 충분히 많은 조사선량의 방사선을 조사함으로써 중실 가교 폴리올레핀 입자를 얻을 수 있다. 이 배합 전 가교 폴리올레핀 입자는, 입경이 10㎛ 이상 50㎛ 이하의 구상 입자가 클러스터 형상으로 응집된 형태를 가져도 된다.
마찬가지로, 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’) 및 배면 고무층용 미가교 고무시트(13’)도 제작한다. 또한, 심선용 연사(14’)를 RFL 수용액에 침지하여 가열하는 접착 처리를 실시한 후, 고무풀에 침지하여 가열 건조하는 접착 처리를 실시한다.
이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 고무 슬리브(25)를 씌우고, 그 위에, 배면 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’) 및 압축 고무층용 미가교 고무시트(11’)를 차례로 감아 미가교 슬래브(S’)를 형성한다. 그리고, 이 때, 미가교 고무시트(11’, 12’, 13’)를, 결 방향이 벨트 길이 방향(둘레 방향)이 되도록 감는다.
이어서, 미가교 슬래브(S’)를 형성한 고무 슬리브(25)를 원통 드럼(24)으로부터 분리하고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이를 외틀(22)의 내주면측에 내측 감합 상태로 세팅한다.
다음으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 내틀(21)을 외틀(22)에 세팅된 고무 슬리브(25) 내측에 위치시켜 밀폐한다.
이어서, 외틀(22)을 가열함과 함께, 내틀(21)의 밀폐된 내부에 고압 공기 등을 주입하여 가압한다. 이 때, 도 8에 나타내는 바와 같이, 내틀(21)이 팽창되어, 외틀(22)의 성형면에, 미가교 슬래브(S’)의 벨트 형성용 미가교 고무시트(11’, 12’, 13’)가 압축되고, 또한, 이들 고무 성분의 가교가 진행되어 일체화됨과 함께 연사(14’)와 복합화하고, 최종적으로 원통 형상의 벨트 슬래브(S)가 성형된다. 가교 폴리올레핀 입자는, 배합 전 형태가, 입경이 10㎛ 이상 50㎛ 이하의 구상 입자가 클러스터 형상으로 응집된 것인 경우, 이들 구상 입자가 가열에 의해 융착되어 일체화됨으로써 구체 형상 내지 타원체 형상으로 형성된다. 이 벨트 슬래브(S)의 성형 온도는 예를 들면 100℃ 이상 180℃ 이하, 성형 압력은 예를 들어 0.5㎫ 이상 2.0㎫ 이하, 성형 시간은 예를 들어 10분 이상 60분 이하이다.
그리고, 내틀(21)의 내부를 감압하여 밀폐를 풀고, 내틀(21)과 외틀(22) 사이에서 고무 슬리브(25)를 개재하여 성형된 벨트 슬래브(S)를 꺼내, 벨트 슬래브(S)를 소정 폭으로 절단하여 안과 밖을 뒤집음으로써 V 리브드 벨트(B)가 얻어진다. 또한, 필요에 따라, 벨트 슬래브(S)의 외주측, 즉, V 리브(15)측 표면을 연마하여도 된다.
도 9는, 제 1 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 이용한 자동차의 보조기계 구동벨트 전동장치(30)의 풀리 레이아웃을 나타낸다. 이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)는, V 리브드 벨트(B)가 4개의 리브 풀리 및 2개의 평 풀리 총 6개의 풀리에 감아 걸려 동력을 전달하는 서펜타인 드라이브(serpentine drive) 방식의 것이다.
이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)에서는, 최상 위치에 리브 풀리인 파워 스티어링 풀리(power steering pulley)(31)가 배치되고, 이 파워 스티어링 풀리(31)의 하방에 리브 풀리인 AC 제네레이터 풀리(AC generator pulley)(32)가 배치된다. 또한, 파워 스티어링 풀리(31)의 좌측 하방에는 평 풀리인 텐셔너 풀리(tensioner pulley)(33)가 배치되고, 이 텐셔너 풀리(33)의 하방에는 평 풀리인 워터펌프 풀리(water pump pulley)(34)가 배치된다. 또한, 텐셔너 풀리(33)의 좌측 하방에는 리브 풀리인 크랭크샤프트 풀리(crank shaft pulley)(35)가 배치되며, 이 크랭크샤프트 풀리(35)의 우측 하방에 리브 풀리인 에어컨 풀리(air conditioning pulley)(36)가 배치된다. 이들 풀리는, 예를 들어, 금속 프레스 가공품이나 주물, 나일론 수지, 페놀 수지 등의 수지 성형품으로 구성되고, 또한, 풀리 직경이 φ50㎜ 이상 φ150㎜ 이하이다.
이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)에서는, V 리브드 벨트(B)는, V 리브(15)측이 접촉하도록 파워 스티어링 풀리(31)에 감아 걸리고, 이어서, 벨트 배면측이 접촉하도록 텐셔너 풀리(33)에 감아 걸린 후, V 리브(15)측이 접촉하도록 크랭크샤프트 풀리(35) 및 에어컨 풀리(36)에 차례로 감아 걸리고, 또한, 벨트 배면측이 접촉하도록 워터펌프 풀리(34)에 감아 걸리며, 그리고, V 리브(15)측이 접촉하도록 AC 제네레이터 풀리(32)에 감아 걸리고, 마지막으로 파워 스티어링 풀리(31)에 되돌아오도록 배치된다. 풀리 사이에서 걸쳐진 V 리브드 벨트(B)의 길이인 벨트 스팬 길이는 예를 들어 50㎜ 이상 300㎜ 이하이다. 풀리 사이에서 생길 수 있는 미스얼라인먼트(misalignment)는 0° 이상 2° 이하이다.
(제 2 실시형태)
도 10 및 11은, 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 그리고, 제 1 실시형태와 동일 명칭의 부분은, 제 1 실시형태와 동일 부호를 이용하여 나타낸다.
제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 압축 고무층(11)은, 표면 고무층(11a)과, 그 표면 고무층(11a)으로 피복된 코어 고무부(11b)를 갖는다. 표면 고무층(11a)은, V 리브(15)의 표면 전체를 따르도록 층상으로 형성되어 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성한다. 표면 고무층(11a)의 두께는 예를 들어 50㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 코어 고무부(11b)는, 표면 고무층(11a) 내측에 형성되고, 압축 고무층(11)에 있어서 표면 고무층(11a) 이외의 부분을 구성한다.
표면 고무층(11a)은, 제 1 실시형태의 압축 고무층(11)과 마찬가지로, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 가교 폴리올레핀 입자를 포함하는 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다.
코어 고무부(11b)는, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 가교 폴리올레핀 입자를 함유하여도 되고, 그 고무 성분 100질량부에 대한 함유량은, 표면 고무부(11a)를 형성하는 고무 조성물에서의 가교 폴리올레핀 입자의 고무 성분 100질량부에 대한 함유량보다도 적은 것이 바람직하다. 그러나, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서는, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 실질적으로 가교 폴리올레핀 입자를 함유하지 않는 것이 바람직하며, 구체적으로는, 고무 성분 100질량부에 대한 그 함유량이, 바람직하게는 10질량부 이하, 보다 바람직하게는 5질량부 이하, 더욱 바람직하게는 2질량부 이하, 가장 바람직하게는 0질량부이다. 또한, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하여도 되나, 가교 폴리올레핀 입자와 마찬가지로, 실질적으로 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 접착 고무층(12) 또는 배면 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
이상 구성의 제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 이와 같이 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 표면 고무층(11a)이, 가교 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성됨으로써, 비약적으로 높은 내마모성을 얻을 수 있다. 또한, 가교 폴리올레핀 입자의 함유량이, 표면 고무부(11a)보다도 코어 고무부(11b) 쪽이 적으면, 코어 고무부(11b)에서의 가교 폴리올레핀 입자를 기점으로 하는 균열 발생이 억제되므로, 내굴곡 피로성을 높일 수 있다.
제 2 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조하기 위해서는, 압축 고무층(11)의 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’) 및 코어 고무부용 미가교 고무시트(11b’)를 제작한다. 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’)에는 가교 폴리올레핀 입자를 배합한다. 이어서, 제 1 실시형태와 동일한 방법에 의해, 도 12에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 씌운 고무 슬리브(25) 위에, 배면 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’), 그리고 압축 고무층(11)의 코어 고무부용 미가교 고무시트(11b’), 및 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’)를 차례로 감아 미가교 슬래브(S’)를 형성한다. 그리고, 이 미가교 슬래브(S’)에 의해 도 13에 나타내는 바와 같은 원통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
(제 3 실시형태)
도 14 및 15는, 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 그리고, 제 1 실시형태와 동일 명칭의 부분은, 제 1 실시형태와 동일 부호를 이용하여 나타낸다.
제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 압축 고무층(11)은, 표면 고무층(11a)과, 그 표면 고무층(11a)으로 피복된 코어 고무부(11b)를 갖는다. 표면 고무층(11a)은, 다공 고무로 형성되고, V 리브(15)의 표면 전체를 따르도록 층상으로 형성되어 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성한다. 표면 고무층(11a)의 두께는 예를 들어 50㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 코어 고무부(11b)는, 중실 고무로 형성되고, 표면 고무층(11a) 내측에 형성되며, 압축 고무층(11)에 있어서 표면 고무층(11a) 이외의 부분을 구성한다.
여기서, 본 출원의 “다공 고무”란, 내부에 다수의 중공부를 가짐과 함께 표면에 다수의 오목구멍(16)을 갖는 가교 완료된 고무 조성물을 의미하고, 중공부 및 오목구멍(16)이 분산되어 배치된 구조나 중공부 및 오목구멍(16)이 연통된 구조도 포함된다. 또한, 본 출원의 “중실 고무”란, “다공 고무” 이외의 중공부 및 오목구멍(16)을 포함하지 않는 가교 완료된 고무 조성물을 의미한다.
표면 고무층(11a)은, 제 1 실시형태의 압축 고무층(11)과 마찬가지로, 가교된 고무 성분과, 그 고무 성분에 분산된 가교 폴리올레핀 입자를 포함하는 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 표면 고무층(11a)은, 이와 더불어 다공 고무인 점에서, 그 형성 전 미가교 고무 조성물에, 다공 고무를 구성하기 위한 미팽창 중공 입자 및／또는 발포제가 배합된다.
미팽창 중공 입자로는, 예를 들어, 열가소성 폴리머(예를 들어 아크릴로니트릴계 폴리머)등으로 형성된 쉘 내부에 용제가 봉입된 입자 등을 들 수 있다. 중공 입자는, 1종만 이용하여도 되며, 또한, 2종 이상을 이용하여도 된다. 중공 입자의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5질량부 이상 10질량부 이하이다. 발포제로는, 예를 들어, 아조디카본아미드를 주성분으로 하는 ADCA계 발포제, 디니트로소펜타메틸렌테트라민을 주성분으로 하는 DPT계 발포제, p,p’-옥시비스벤젠술포닐히드라지드를 주성분으로 하는 OBSH계 발포제, 히드라조디카본아미드를 주성분으로 하는 HDCA계 발포제 등의 유기계 발포제 등을 들 수 있다. 발포제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 발포제의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.5질량부 이상 10질량부 이하이다.
표면 고무층(11a)은 다공 고무이므로, 그 표면에는 다수의 오목구멍(16)이 형성된다. 오목구멍(16)의 평균 구멍 직경은, 바람직하게는 10㎛ 이상 150㎛ 이하이다. 오목구멍(16)의 평균 구멍 직경은, 표면 화상으로 측정되는 50개 이상 100개 이하의 수평균에 의해 구해진다.
코어 고무부(11b)는, 가교된 고무 성분과 각종 배합제를 함유하는 고무 조성물로 형성된다. 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 가교 폴리올레핀 입자를 함유하여도 되고, 그 고무 성분 100질량부에 대한 함유량은, 표면 고무부(11a)를 형성하는 고무 조성물에서의 가교 폴리올레핀 입자의 고무 성분 100질량부에 대한 함유량보다도 적은 것이 바람직하다. 그러나, 내굴곡 피로성을 높이는 관점에서는, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 실질적으로 가교 폴리올레핀 입자를 함유하지 않는 것이 바람직하며, 구체적으로는, 고무 성분 100질량부에 대한 그 함유량이, 바람직하게는 10질량부 이하, 보다 바람직하게는 5질량부 이하, 더욱 바람직하게는 2질량부 이하, 가장 바람직하게는 0질량부이다. 또한, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하여도 되나, 가교 폴리올레핀 입자와 마찬가지로, 실질적으로 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 중공부 및 오목구멍(16)을 제외한 표면 고무층(11a)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다. 또한, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 접착 고무층(12) 또는 배면 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
또한, 코어 고무부(11b)를 형성하는 고무 조성물은, 접착 고무층(12) 또는 배면 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물과 동일하여도 된다.
이상 구성의 제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 이와 같이 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)의 표면 고무층(11a)이, 가교 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성됨으로써, 다공 고무라도 내마모성이 낮을 것으로 예상되며, 비약적으로 높은 내마모성을 얻을 수 있다. 또한, 가교 폴리올레핀 입자의 함유량이, 표면 고무부(11a)보다도 코어 고무부(11b) 쪽이 적으면, 코어 고무부(11b)에서의 가교 폴리올레핀 입자를 기점으로 하는 균열 발생이 억제되므로, 내굴곡 피로성을 높일 수 있다.
제 3 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조하기 위해서는, 압축 고무층(11)의 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’) 및 코어 고무부용 미가교 고무시트(11b’)를 제작한다. 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a')에는, 폴리올레핀 입자와 더불어, 중공 입자 및／또는 발포제를 배합한다. 이어서, 제 1 실시형태와 동일한 방법에 의해, 도 16에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 씌운 고무 슬리브(25) 위에, 배면 고무층용 미가교 고무시트(13’) 및 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’)를 차례로 감아 적층하고, 그 위에 심선용 연사(14’)를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 추가로 그 위에 접착 고무층용 미가교 고무시트(12’), 그리고 압축 고무층(11)의 코어 고무부용 미가교 고무시트(11b’), 및 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a’)를 차례로 감아 미가교 슬래브(S’)를 형성한다. 그리고, 이 미가교 슬래브(S’)에 의해 도 17에 나타내는 바와 같은 원통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
(제 4 실시형태)
도 18 및 19는, 제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 나타낸다. 그리고, 제 1 및 제 3 실시형태와 동일 명칭의 부분은, 제 1 및 제 3 실시형태와 동일 부호를 이용하여 나타낸다.
제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 압축 고무층(11)은, 표면 고무층(11a)과, 그 표면 고무층(11a)으로 부분적으로 피복된 코어 고무부(11b)를 갖는다. 표면 고무층(11a)은, 다공 고무로 형성되고, 양측의 V 리브(15)의 각각의 외측 측면부를 따르도록 형성되며, 또한, 서로 인접하는 한 쌍의 V 리브(15)의 대향하는 측면부 및 그들을 연결하는 리브 바닥부를 따르도록 형성되어 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성한다. 이 후자의 표면 고무층(11a)은, 단면 형상이 역 “U” 자형으로 형성된다. 따라서, 각 표면 고무층(11a)은, 양측의 V 리브(15)의 각각의 외측 측면부, 또는, 서로 인접하는 한 쌍의 V 리브(15)의 대향하는 측면부를 포함하도록 형성된다. 표면 고무층(11a)의 두께는 예를 들어 50㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 코어 고무부(11b)는, 중실 고무로 형성되고, 표면 고무층(11a) 내측에 형성되며, 압축 고무층(11)에 있어서 표면 고무층(11a) 이외의 부분을 구성한다.
제 4 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조하기 위해서는, 제 3 실시형태와 마찬가지 방법에 의해, 도 20에 나타내는 바와 같은 원통 형상의 벨트 슬래브(S)를 성형한다. 이 벨트 슬래브(S)의 바깥 둘레에는, 둘레 방향으로 연장되는 단면 형상이 거의 사다리꼴인 돌조(15’)가 축방향으로 나열되도록 형성되고, 그 표면층이 다공 고무(11a”)로 형성되며 또한 그 이외의 내부가 중실 고무(11b”)로 형성된다. 그리고, 도 21에 나타내는 바와 같이, 벨트 슬래브(S)를 한 쌍의 슬래브 걸림 축(26) 사이에 걸침과 함께, 벨트 슬래브(S)의 바깥 둘레에 대해, 둘레 방향으로 연장되는 V 리브 형상 홈이 바깥 둘레의 축방향으로 연이어 형성된 연삭숫돌(27)을 회전시키면서 접촉시키고, 또한, 벨트 슬래브(S)도 한 쌍의 슬래브 걸림 축(26) 사이에서 회전시킨다. 이 때, 도 22에 나타내는 바와 같이, 벨트 슬래브(S)의 바깥 둘레의 돌조가 연삭됨으로써 복수의 V 리브(15)가 형성되고, 이들 복수의 V 리브(15)에서, 다공 고무의 표면 고무층(11a)과 중실 고무의 코어 고무부(11b)가 구성된다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는 제 1 및 제 3 실시형태와 동일하다.
(그 밖의 실시형태)
상기 제 1∼4 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)를 나타내었으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 도 23a에 나타내는 바와 같은 벨트 내주측의 압축 고무층(11)과 더불어, 압축 고무층(11)과 동일 구조의 벨트 외주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 신장 고무층(17)을 갖는 양면 V 리브드 벨트(B)여도 되고, 도 23b∼23d에 나타내는 바와 같은 벨트 내주측의 압축 고무층(11)과 더불어 압축 고무층(11)과 동일 구조의 벨트 외주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 표면 고무층(17a) 및 코어 고무부(17b)로 이루어진 신장 고무층(17)을 갖는 양면 V 리브드 벨트(B)여도 된다.
상기 제 1∼4 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)를 나타내었으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 압축 고무층(11)을 갖는 로우 엣지형 V 벨트(B)여도 되고, 또한, 도 24b에 나타낸 바와 같은 벨트 내주측의 압축 고무층(11)과 더불어, 압축 고무층(11)과 동일한 구성의 벨트 외주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 신장 고무층(17)을 갖는 로우 엣지형 양면 V 벨트(B)여도 된다.
상기 제 1∼4 실시형태에서는, V 리브드 벨트(B)를 나타내었으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 도 25에 나타내는 바와 같은 벨트 내주측의 풀리 접촉 부분을 구성하는 내측 고무층(18)을 갖는 평 벨트(B)여도 된다.
실시예
［실시예 1］
(V 리브드 벨트)
이하의 실시예 1-1 및 비교예 1-1의 상기 제 2 실시형태와 동일한 구성의 V 리브드 벨트를 제작하였다. 그리고, 각각의 구성에 대해서는 표 1에도 나타낸다.
＜실시예 1-1＞
밀폐식 밴버리 믹서의 챔버에 고무 성분으로서의 EPDM을 투입하여 반죽하고, 이어서, 이 고무 성분 100질량부에 대해, 카본블랙 2질량부, 실리카 40질량부, 탄산칼슘 5질량부, 초고분자량 폴리에틸렌 입자 80질량부, 층상 규산염(벤토나이트) 40질량부, 중공 입자 2.7질량부, 스테아르산 0.5질량부, 산화아연 5질량부, 순도 40질량％의 유기과산화물 가교제 8질량부(3.2질량부), 및 공가교제 2질량부를 투입 배합하여 혼련하고, 얻어진 미가교 고무 조성물을 이용하여 압축 고무층의 표면 고무층을 형성한 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 1-1로 하였다.
여기서, 초고분자량 폴리에틸렌 입자는, Mitsui chemicals, inc.제 상품명： HI-ZEX MILLION 240S(평균 분자량 ： 200만, 평균 입경 ： 120㎛)에 전자선의 조사에 의한 가교 처리를 실시한 것을 이용하였다. 따라서, 처리 후의 초고분자량 폴리에틸렌 입자는, 가교된 초고분자량 폴리에틸렌 입자를 포함한다.
그리고, 압축 고무층의 코어 고무부, 그리고 접착 고무층 및 배면 고무층을, EPDM을 고무 성분으로 하는 다른 고무 조성물로 형성하였다. 또한, 심선을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유제의 연사로 구성하였다. 그리고, 벨트 둘레 길이를 900㎜, 벨트 폭을 10.68㎜, 벨트 두께를 4.3㎜로 하고, 리브 수를 3개로 하였다.
＜비교예 1-1＞
초고분자량 폴리에틸렌 입자로서, 가교 처리하지 않은 미가교의 초고분자량 폴리에틸렌 입자를 이용한 것을 제외하고 실시예 1-1과 동일하게 하여 얻어진 미가교 고무 조성물을 이용하여 압축 고무층의 표면 고무층을 형성한 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 1-1로 하였다.
실시예
1-1		 비교예
1-1
EPDM 100 100
가교 PE 입자 80
미가교 PE 입자 80
카본블랙 2 2
실리카 40 40
탄산칼슘 5 5
층상 규산염(벤토나이트) 40 40
중공 입자 2.7 2.7
스테아르산 0.5 0.5
산화아연 5 5
유기과산화물
(순도 40질량%)		 8
(3.2)		 8
(3.2)
공가교제 2 2
마모속도 (ppm/h) 48 464
(시험방법)
도 26은, 내마모성 평가용 벨트 주행 시험기(40)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.
내마모성 평가용 벨트 주행 시험기(40)는, 풀리 직경이 60㎜의 리브 풀리인 구동 풀리(41)와, 그 상방에 배치된 풀리 직경이 60㎜의 리브 풀리인 제 1 종동 풀리(42)와, 이들 상하 방향 중간 우방에 배치된 풀리 직경이 55㎜의 리브 풀리인 제 2 종동 풀리(43)를 갖는다. 마모를 촉진시키기 위해 구동 풀리(41) 및 제 1 종동 풀리(42)의 표면조도(Ra)는 2±0.3㎛로 하였다. 또한, 제 2 종동 풀리의 표면조도(Ra)는 0.3㎛로 하였다.
실시예 1-1 및 비교예 1-1의 각각의 V 리브드 벨트(B)에 대하여, 초기 벨트 질량을 측정한 후, 상기 내마모성 평가용 벨트 주행 시험기(40)에서, V 리브측이 구동 풀리(41), 제 1 종동 풀리(42), 및 제 2 종동 풀리(43)에 접촉하도록 감아 걸고, 제 1 종동 풀리(42)에 2.62㎾의 회전 부하를 부여함과 더불어, 벨트 장력이 부하되도록 제 2 종동 풀리(43)에 측방으로 157N의 데드웨이트(DW)를 부하하고, 실온 하, 구동 풀리(41)를 4900rpm의 회전 수로 회전시켜 벨트 주행시켰다.
실시예 1-1에 대하여, 벨트 주행 개시부터 19시간 경과 후, 44시간 경과 후, 및 67시간 경과 후에 벨트 주행을 일단 정지하고, 내마모성 평가용 벨트 주행 시험기(40)로부터 V 리브드 벨트(B)를 분리하여 벨트 질량을 측정하고, 이를 초기의 벨트 질량에서 뺀 마모 질량을 초기의 벨트 질량으로 나누어 마모율을 구하였다. 또한, 벨트 주행 시간이 44시간에서 67시간까지 동안의 마모 속도를 구하였다. 비교예 1-1에 대하여, 벨트 주행 개시부터 24시간 경과 후, 44시간 경과 후, 및 70시간 경과 후에 벨트 주행을 일단 정지하고, 내마모성 평가용 벨트 주행 시험기(40)로부터 V 리브드 벨트(B)를 분리하여 벨트 질량을 측정하고, 이를 초기의 벨트 질량에서 뺀 마모 질량을 초기의 벨트 질량으로 나누어 마모율을 구하였다. 또한, 벨트 주행 시간이 44시간에서 70시간까지 동안의 마모 속도를 구하였다.
(시험 결과)
도 27은, 실시예 1-1 및 비교예 1-1의 벨트 주행의 주행 시간과 마모율과의 관계를 나타낸다. 또한, 도 28a 및 28b는, 각각 실시예 1-1 및 비교예 1-1의 벨트 주행 후의 풀리 접촉 부분의 V 리브의 표면 형태를 나타낸다.
도 27에 의하면, 실시예 1-1은, 비교예 1-1보다도 마모의 진전이 느린 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1-1에서는, 벨트 주행 시간이 44시간에서 67시간까지 동안의 단위 시간당 마모율의 진전도인 마모 속도가 48ppm／h인 반면, 비교예 1-1에서는, 대체로 이에 상당하는 벨트 주행 시간이 44시간에서 70시간까지 동안의 마모 속도가 464ppm／h이다. 이는, 실시예 1-1의 마모 속도가 비교예 1-1의 마모 속도의 9분의 1 이하, 즉, 실시예 1-1의 내마모 수명이 비교예 1-1의 9배 이상이고, 내마모성이 비약적으로 향상된 효과를 나타내는 것이다.
실시예 1-1 및 비교예 1-1 중 어느 것을 이용한 초고분자량 폴리에틸렌 입자도, 배합 전 형태가, 구상 입자가 클러스터 형상으로 응집된 것이었으나, 도 28a 및 28b에 의하면, 이들 구상 입자가 융착되어 일체화됨으로써 구체 형상 내지 타원체 형상으로 형성되는 것을 알 수 있다.
［실시예 2］
(V 리브드 벨트)
이하의 실시예 2-1∼2-3 및 비교예 2-1∼2-3의 V 리브드 벨트를 제작하였다. 그리고, 각각의 구성에 대해서는 표 2에도 나타낸다.
＜실시예 2-1＞
밀폐식 밴버리 믹서의 챔버에 고무 성분으로서의 EPDM을 투입하여 반죽하고, 이어서, 이 고무 성분 100질량부에 대해, ISAF 카본블랙 2질량부, 초고분자량 폴리에틸렌 입자에 전자선의 조사에 의한 가교 처리를 실시한 중공 가교 폴리에틸렌 입자(1) 80질량부, 실리카 40질량부, 층상 규산염(벤토나이트) 40질량부, 탄산칼슘 5질량부, 중공 입자 2.7질량부, 스테아르산 0.5질량부, 산화아연 5질량부, 순도 40질량％의 유기과산화물 가교제 8질량부(3.2질량부), 및 공가교제 2질량부를 투입 배합하여 혼련하고, 얻어진 미가교 고무 조성물을 이용하여 압축 고무층의 표면 고무층을 형성한 상기 제 3 실시형태와 동일한 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 2-1로 하였다.
여기서, 중공 가교 폴리에틸렌 입자(1)로서, Mitsui chemicals, inc.제 상품명 ： HI-ZEX MILLION 240S(평균 분자량 ： 200만, 평균 입경 ： 120㎛)에 전자선을 조사선량 200kGy로 조사하여 가교 처리함으로써 중공부가 형성된 것을 이용하였다.
그리고, 압축 고무층의 코어 고무부, 그리고 접착 고무층 및 배면 고무층을, EPDM을 고무 성분으로 하는 다른 고무 조성물로 형성하였다. 또한, 심선을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유제의 연사로 구성하였다. 또한, 압축 고무층의 표면 고무층에는 표면 연마를 실시하였다. 그리고, 벨트 길이를 900㎜, 벨트 폭을 21.36㎜, 벨트 두께를 4.3㎜로 하고, 리브 수를 6개로 하였다.
＜실시예 2-2＞
가교 중공 폴리에틸렌 입자(1) 대신에, Asahi Kasei Chemicals Corporation.제 상품명 ： SUNFINE UH-850(평균 분자량 ： 220만, 평균 입경 ： 150㎛)에 전자선을 조사선량 200kGy로 조사하여 가교 처리함으로써 중공부가 형성된 가교 중공 폴리에틸렌 입자(2)를 이용한 것을 제외하고 실시예 2-1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 2-2로 하였다.
＜실시예 2-3＞
ISAF 카본블랙 대신에 HAF 카본블랙을 이용하며 또한 중공 입자를 이용하지 않은 것을 제외하고 실시예 2-1과 동일 구성이며 또한 상기 제 2 실시형태와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 2-3으로 하였다.
＜비교예 2-1＞
중공 가교 폴리에틸렌 입자(1) 대신에, 전자선 조사에 의한 가교 처리를 실시하지 않은 Mitsui chemicals, inc.의 상품명 ： HI-ZEX MILLION 240S, 즉, 중실 미가교 폴리에틸렌 입자를 고무 성분 100질량부에 대해 50질량부 이용하며 또한 중공 입자를 고무 성분 100질량부에 대해 2.6질량부 및 발포제를 고무 성분 100질량부에 대해 7.3질량부 이용한 것을 제외하고 실시예 2-1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 2-1로 하였다.
＜비교예 2-2＞
중실 미가교 폴리에틸렌 입자를 고무 성분 100질량부에 대해 70질량부 이용하며 또한 발포제를 이용하지 않은 것을 제외하고 비교예 2-1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 2-2로 하였다.
＜비교예 2-3＞
중실 미가교 폴리에틸렌 입자를 고무 성분 100질량부에 대해 100질량부 및 중공 입자를 고무 성분 100질량부에 대해 3.1질량부 이용한 것을 제외하고 비교예 2-2와 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 2-3으로 하였다.
Figure pct00001
(시험 평가 방법)
도 29는 벨트 주행 시험기(50)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.
이 벨트 주행 시험기(50)는, 최하 위치에 풀리 직경이 140㎜의 아연 도금한 리브 풀리인 구동 풀리(51)가 배치되고, 그 우측 대각선 상방에 풀리 직경이 100㎜의 리브 풀리인 제 1 종동 풀리(52)(에어컨 풀리)가 배치되고, 또한, 구동 풀리(51) 및 제 1 종동 풀리(52)의 좌측 대각선 상방에 풀리 직경이 60㎜의 리브 풀리인 제 2 종동 풀리(53)(얼터네이터 풀리)가 배치되고, 또한, 제 1 종동 풀리 (52) 좌측방에 풀리 직경이 95㎜의 평 풀리인 아이들러 풀리(54)가 배치된다. 그리고, 이 벨트 주행 시험기(50)는, V 리브드 벨트(B)의 V 리브측이 리브 풀리인 구동 풀리(51), 제 1 종동 풀리(52) 및 제 2 종동 풀리(53)에 접촉함과 함께, 배면측이 평 풀리인 아이들러 풀리(54)에 접촉하며 감아 걸 수 있도록 구성된다.
실시예 2-1∼2-3 및 비교예 2-1∼2-3의 각각에 대하여, 상기 벨트 주행 시험기(50)의 각 풀리에 감아 걸고, 400N의 벨트 장력이 부하되도록 아이들러 풀리(54)를 위치 결정하며, 제 1 종동 풀리(52) 및 제 2 종동 풀리(53)에 부하(제 1 종동 풀리(52) ： 1.5㎫, 제 2 종동 풀리(53) ： 20A)를 부가하고, 분위기 온도 25℃ 하, 구동 풀리(51)를 750±120rpm의 회전 수로 회전시켜 벨트 주행시켰다. 그리고, 구동 풀리(51)의 벨트가 감아 걸리기 시작한 부분에 10㎖의 물을 떨어 뜨려, 슬립으로 인한 벨트 주행 정지 유무를 확인하였다.
(시험 결과)
표 2에 시험 결과를 나타낸다. 표 2에 의하면, 풀리 접촉 부분의 표면에 중공 가교 폴리에틸렌 입자가 분산되어 노출된 실시예 2-1∼2-3에서는 벨트 주행은 정지하지 않았으나, 풀리 접촉 부분의 표면에 중실 미가교 폴리에틸렌 입자가 분산되어 노출된 비교예 2-1∼2-3에서는 벨트 주행이 정지하였다. 이 점에서, 풀리 접촉 부분의 표면에 중공 가교 폴리에틸렌 입자가 분산되어 노출된 실시예 2-1∼2-3은, 물에 덮일 시 슬립으로 인한 동력 전달 능력 저하를 억제하는 효과가 높은 것을 알 수 있다.
도 30a 및 30b는, 각각 실시예 2-2 및 비교예 2-3의 벨트 주행 후의 풀리 접촉 부분의 V 리브의 표면 형태를 나타내는 주사형 전자현미경에 의한 관찰 사진이다.
도 30a 및 30b에 의하면, 실시예 2-2에서는, 풀리 접촉 부분의 표면에 노출된 입자에 중공부를 갖는 것이 확인되는 반면, 비교예 2-3에서는, 풀리 접촉 부분의 표면에 노출된 입자에 중공부는 확인되지 않는다. 이러한 점에서, 실시예 2-1∼2-3에서는, 풀리 접촉 부분의 표면에 노출된 중공 가교 폴리에틸렌 입자의 중공부에 의한 배수 효과 및 중공부의 가장자리가 풀리에 걸림에 따른 구동 효과가 얻어지는 것이기 때문이라 생각된다.
본 발명은, 마찰 전동 벨트 및 그 제조방법의 기술분야에 있어서 유용하다.
B ： V 리브드 벨트, V 벨트, 평 벨트(마찰 전동 벨트)
11 ： 압축 고무층
11a, 17a ： 표면 고무층
11b, 17b ： 코어 고무부
17 ： 신장 고무층
18 ： 내측 고무층

Claims (12)

  1. 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트로서,
    상기 고무층은, 가교된 고무 성분과, 가교된 폴리올레핀 입자를 함유하는 고무 조성물로 형성되는 마찰 전동 벨트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가교된 폴리올레핀 입자가, 평균 분자량이 50만 이상의 초고분자량 폴리올레핀 입자를 가교한 것을 포함하는 마찰 전동 벨트.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 가교된 폴리올레핀 입자가 가교된 폴리에틸렌 입자를 포함하는 마찰 전동 벨트.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교된 폴리올레핀 입자가, 중공부를 갖는 중공의 가교된 폴리올레핀 입자를 포함하는 마찰 전동 벨트.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무 조성물에서의 상기 가교된 폴리올레핀 입자의 함유량이 상기 고무 성분 100질량부에 대해 20질량부 이상 100질량부 이하인 마찰 전동 벨트.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무 조성물이 추가로 미가교 폴리올레핀 입자를 함유하는 마찰 전동 벨트.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무층으로 피복된 코어 고무부를 추가로 갖는 마찰 전동 벨트.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코어 고무부는, 상기 가교된 폴리올레핀 입자의 고무 성분 100질량부에 대한 함유량이 상기 고무층보다도 적은 고무 조성물, 또는, 상기 가교된 폴리올레핀 입자를 함유하지 않는 고무 조성물로 형성되는 마찰 전동 벨트.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무층이 다공 고무인 마찰 전동 벨트.
  10. 풀리 접촉 부분을 구성하는 고무층을 갖는 마찰 전동 벨트의 제조방법으로서,
    상기 고무층을, 고무 성분에 가교된 폴리올레핀 입자를 배합한 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하고 상기 고무 성분을 가교시킨 고무 조성물로 형성하는 마찰 전동 벨트의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가교된 폴리올레핀 입자를, 미가교 폴리올레핀 입자에 방사선을 조사하여 제조하는 마찰 전동 벨트의 제조방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 가교된 폴리올레핀 입자는, 배합 전 형태가, 구상 입자가 클러스터 형상으로 응집된 것으로, 상기 구상 입자가 상기 가열에 의해 융착되어 일체화됨으로써 구체 형상 내지 타원체 형상으로 형성되는 마찰 전동 벨트의 제조방법.
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