KR20240038780A - 오일에서 사용하는 치형 동력 전달 벨트 - Google Patents

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커스티 피터브리지
폴 피어슨
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게이츠 코포레이션
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Abstract

오일과 접촉하여 사용하기에 적당한 치형 동력 전달 벨트는 엘라스토머 벨트 바디, 바디에 내장된 나선형으로 권취된 인장 부재, 및 풀리 접촉 표면 상에 마련되며 재킷으로 덮여 있는 치형부를 구비하며, 상기 재킷은 적어도 하나의 응고제, RFS 접착 촉진제가 합성되며 플루오로폴리머가 없는 니트릴 함유 엘라스토머로 형성된 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층을 갖는 직조 패브릭이며, 상기 패브릭은 씨실의 파라-아라미드 섬유 및 날실의 메타-아라미드 섬유를 구비하며 나일론 섬유를 구비하지 않는다.

Description

오일에서 사용하는 치형 동력 전달 벨트
본 발명은 일반적으로 치형 또는 동기식 벨트에 관한 것이며, 특히, 오일에서의 사용을 개선하기 위해 접촉 표면 상에 특수 고무 코팅을 갖는 치형 벨트에 관한 것이다.
타이밍 벨트 또는 동기식 벨트라고도 하는 무한 치형 벨트는 내연 기관에서 밸브 이동을 크랭크 및 피스톤 이동과 동기화하거나 시간을 맞추기 위해 자주 사용된다. 또한 오일 펌프, 워터 펌프, 연료 분사 펌프, 밸런스 샤프트 등과 같은 액세서리를 구동하는 데에도 사용된다. 건식 벨트 구동부 상의 건식 치형 벨트는 엔진 블록 외측에 장착되어 오일 접촉으로부터 보호된다. 건식 벨트 구동부는 크랭크샤프트와 캠 샤프트가 엔진 벽을 통과하여야 하므로 일반적으로 추가적인 밀봉부, 커버 및 공간을 필요로 한다. 습식 벨트 또는 "오일 중 벨트(belt-in-oil)(BIO)" 방식의 벨트 및 구동부는 엔진 블록 내부에 또는 유사한 오일-습식 환경 내에 위치하므로 추가의 밀봉부와 커버의 필요성을 배제하여 공간 절약 가능성을 제공한다. 타이밍 벨트 폭뿐만 아니라 풀리 폭과 인장부 폭은 공간 요구 사항을 결정하는 데 크게 영향을 미친다. 벨트 폭을 최소화하기 위해서는, 벨트가 구동부의 부하 조건 및 굽힘 반경에 따른 굴곡 피로에 대한 저항성, 연마 및 마모에 대한 저항성, 및 오일과의 지속적인 접촉 및 열과 같은 환경 조건에 대한 저항성을 포함하여 매우 높은 내구성을 갖추어야 한다. 마모 잔해가 오일에 남으며 심할 경우 오일 필터를 조기에 막아 엔진 손상을 유발할 수 있으므로, 내마모성이 특히 중요하다.
본 명세서에 참조로서 인용된 미국 특허 공보 제2020/0141283 A1호에 BIO 시스템이 개시되어 있다. 개시된 벨트는 치형부를 덮는 처리 패브릭을 포함한 다양한 종래의 내유성 재료를 포함한다.
미국 특허 공보 제US 2014/0080647 A1호에는, 선택적인 RFL(즉, 레조르시놀-포름알데히드-라텍스) 처리와 함께, 경화 에폭시 또는 에폭시-고무 처리를 포함하는 패브릭 처리가 개시되어 있다. 이러한 처리는 치형 재킷의 내마모성과 내유성 및 내수성을 향상시키며, 고온 및 고부하 조건 하에서 또는 오일이나 물과 같은 환경에서 사용되어도 만족스러운 내구성을 갖는 치형 벨트를 제공하기 위한 것이다.
JPH06101741A에는 커버 패브릭 표면이 고무 페이스트로 형성된 고무 층으로 덮여 있는 치형 벨트가 개시되어 있다. 고무 층은 벨트 바디에 비해 쉽게 열적으로 열화되기 때문에, 사용 개시 초기에 단시간에 경화되어, 마찰 계수를 감소시키며 연마를 감소시킨다.
미국 특허 제9,927,001 B2호에는, 고온에서 오일과 지속적으로 접촉할 때 벨트 수명을 늘리는데 매우 유리한 처리로 알려진 4가지 패브릭 처리를 거친, 건조 시에 및 특히 오일 내에서 고온에 견디는 피복 패브릭을 구비한 치형 벨트가 설명되어 있다. 제4 외부 층이 마찰 방지 재료, 바람직하게는 PTFE(즉, 폴리트레트라플루오로에틸렌)와 같은 불소화 폴리머를 포함한다. 마찬가지로, 미국 특허 제US 8,568,260 B2호에는 다른 엘라스토머 재료보다 더 많은 양으로 존재하는 불소화 플라스토머를 기반으로 한 외부 층을 구비한, 오일과 함께 사용하기 위한 치형 벨트가 개시되어 있다. 미국 특허 공보 제2011/0111902 A1호에도 PTFE, PVF(즉, 폴리비닐플루오라이드) 또는 PVDF(즉, 폴리비닐리덴플루오라이드)로 형성된 내유성 불소화 보호 층을 갖춘 치형 벨트가 개시되어 있다.
본 발명은 플루오로폴리머, 흑연이나 몰리브덴과 같은 윤활제를 함유하지 않으며 벨트 바디와 동일하거나 유사한 조성을 가지며 벨트 바디만큼 우수하거나 더 나은 내열성을 갖는 매끄럽고 연속적인 고무 치형 표면 코팅을 제공하거나, BIO 용례 및 구동부용의 내구성이 있는 치형 벨트를 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 나선형으로 권취된 인장 부재가 내장된 엘라스토머 벨트 바디와, 풀리 접촉 표면 상에 마련되며 재킷으로 덮여 있는 치형부를 구비한 치형 동력 전달 벨트에 관한 것이다. 상기 재킷은 일반적으로 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층을 형성하는 내유성 및 내열성 고무 조성물로 외측이 코팅된 직조 패브릭이다.
상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 응고제, 접착 촉진제를 갖지만 플루오로폴리머 첨가제는 없는 니트릴 함유 엘라스토머를 기반으로 할 수도 있다. 상기 외부 고무 층은 벨트 바디와 비교하여 동등하거나 더 높은 내열성을 가질 수도 있으며, 고무 경도 테스트로 측정했을 때 더 연성일 수도 있다. 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 흑연, 몰리브덴과 같은 윤활제 성분뿐만 아니라 플루오로폴리머도 구비하지 않을 수도 있다. 상기 조성물이 하나 이상의 응고제 및 레조르시놀-메틸렌 공여체-실리카("RFS") 접착 촉진제 시스템을 포함할 수도 있다.
상기 패브릭이 에폭시 또는 에폭시 고무를 기반으로 처리되었을 수도 있다. 상기 재킷의 내측이 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물과 동일한 조성을 가질 수도 있는 접착성 고무 조성물로 코팅될 수도 있다. 이러한 모든 고무 조성물은 수소화 니트릴 고무("HNBR")와 같은 내유성 니트릴 엘라스토머를 기반으로 할 수도 있다.
상기 패브릭이 아라미드 섬유와 같은 내열성 및 내유성 섬유로 직조될 수도 있지만, 나일론 섬유는 구비하지 않는다. 상기 패브릭이 씨실의 파라 아라미드 및 날실의 메타 아라미드를 가질 수도 있다. 씨실이 신축성 향상을 위해 탄성사를 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한, 오일과 접촉 상태로 사용하는 치형 벨트를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 전술한 바와 같은 직조 패브릭을 제공하는 단계, 전술한 바와 같은 하나 이상의 처리를 적용하는 단계, 및 최종적으로 전술한 바와 같은 외부 고무 층을 도포하여 재킷을 형성하는 단계를 포함한다. 그런 다음 재킷이 벨트 바디 재료 및 인장 코드와 함께 성형되어, 풀리와 접촉하도록 되어 있는 치형 표면 상에 일반적으로 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층을 구비한 무한 치형 벨트가 제조된다.
본 발명은 또한, 오일 중에서 사용하기 위한 벨트의 치형부 표면 상에 사용하기 위한 전술한 재킷에 관한 것이다.
외부 고무 층 또는 코팅이 오일에서 사용하기 위한 벨트의 내구성을 증가시켜, 벨트 폭을 감소시킬 수 있으며 오일을 오염시키는 잔해의 생성을 감소시킬 수 있다.
위에서 본 발명의 특징 및 기술적 이점이 다소 광범위하게 설명되었으며, 이것은 이어지는 본 발명의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수도 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징 및 장점이 이하에 설명될 것이다. 당업자라면 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위해 다른 구조를 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 쉽게 활용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 당업자라면 이러한 등가의 구성이 첨부된 청구범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다는 것을 인식하여야 한다. 본 발명의 특징이라고 생각되는 신규 특징, 그 구성 및 작동 방법과 함께 본 발명의 추가의 목적 및 장점이 첨부 도면과 관련하여 고려될 때 이하의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 도면은 예시 및 설명의 목적으로만 제공되며 본 발명의 한계를 정의하기 위한 것은 아님을 명시적으로 이해하여야 한다.
동일한 도면 부호가 동일한 부분을 나타내는, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치형 벨트의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 오일 내에서 본 발명의 실시예의 성능을 테스트하는 데 사용되는 HOL 테스트의 개략도이다.
도 3은 벨트 성능을 테스트하는 데 사용되는 모터 구동식 엔진 BIO 구동부의 개략도이다.
도 4는 드릴 프레스 마모 테스트의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신규한 벨트의 일부분의 사진이다.
도 6은 일정 테스트 시간 이후의 도 5의 벨트 부분의 사진이다.
도 7은 추가 테스트 시간 이후의 도 6의 벨트의 사진이다.
도 8은 일정 테스트 시간 이후의 종래 기술의 벨트 일부의 사진이다.
본 발명의 동기식 벨트(200)의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에는 무한 벨트의 일부만 도시되어 있음을 이해하여야 한다. 벨트(200)는 홈 붙이 스프로킷 또는 홈 붙이 풀리와 맞물리는 치형부(214)를 일측 상에 포함한다. 치형부(214)는 랜드(land)(215)와 교번한다. 치형부(214)의 플랭크로부터 랜드(215)까지의 곡선형 전이부를 루트(root) 또는 치형부 루트라고 한다. 벨트(200)는 이면(220) 상에는 치형부를 구비하지 않지만, 대안의 실시예에서는 양측 상에 유사한 치형부가 마련될 수도 있다. 바디 고무 또는 엘라스토머는 치형부 고무(212)와 이면 고무(222)를 포함한다. 치형부측은 치형부 재킷(216)으로 덮여 있으며, 이면(220)측은 선택적인 이면 재킷(224)으로 덮여 있다. 치형부 반복 길이를 피치, "P"라고 한다. 인장 부재(218)가 벨트 바디 고무에 내장되어 벨트에 높은 인장 계수를 제공한다.
치형부 재킷(216)은 패브릭(217), 표면 고무 층(219), 및 접착 층(213)과 같은 하나 이상의 추가적인 패브릭 처리를 포함한다. 재킷(216)은 하나 이상의 벨트 특성, 예를 들어, 접착성, 내유성, 내마모성 등뿐만 아니라 타이밍 오류 및 내구성과 같은 시스템 성능 특성을 향상시키도록 설계된다. 패브릭 처리는 당업계에 공지된 임의의 적합한 처리일 수도 있다. 마찬가지로, 이면 재킷(224)은 패브릭 및 치형부 재킷과 동일하거나 상이한 처리 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 따라서, "재킷(jacket)"이라는 용어는, 일반적으로 벨트에 조립될 준비가 된 형태인, 하나 이상의 처리가 포함된 패브릭을 설명하는 데 사용된다. "패브릭(fabric)"은, 일부 섬유 처리가 포함될 수도 있긴 하지만, 일반적으로 처리 적용 이전의 미가공의 직조 재료, 부직 재료, 또는 편직 재료를 의미한다.
본 발명의 벨트는 오일 침지형 또는 부분 오일 침지형 구동부에 사용될 때 우수한 내마모성 및 연마 저항성을 나타낸다. 이러한 성능의 주요 특징은 표면 고무 층(219)과 치형부 패브릭(217)에 사용되는 섬유 재료이다. 시너지 효과, 즉, 개별 부분의 합보다 더 큰 효과가 발휘된다. 마모 및 연마로 인해 발생하는 잔해를 감소시킴으로써, 시스템이 이러한 잔해로 인한 부작용으로부터 보호된다. 종래의 BIO 시스템은 벨트 잔해로 인해 오일 필터가 막혀 현장에서 고장이 발생하곤 하였다. 마모를 감소시키거나 내구성을 증가시킴으로써, 벨트 수명도 향상되며, 또는 벨트가 더 좁게 형성될 수 있어 엔진 내 공간을 절약할 수 있다.
치형부 패브릭(217)은 용도에 따라 필요한 바와 같은 적절한 신축성, 강도, 내마모성, 내열성 및 환경 저항성을 갖춘 임의의 적절한 직조, 편직 또는 부직 패브릭일 수도 있다. 플로우-스루(flow-through) 벨트 제조 공정(이하에 정의됨)에 사용되는 경우에는 종방향 신축성이 80%를 초과하거나 100%를 초과하는 것이 바람직하다. 사전 성형(preform) 공정의 경우, 신축성이 훨씬 낮은 것이 적합할 수도 있으며, 또는 신축성이 크지 않은 것이 적합할 수도 있다. 패브릭은 바람직하게는, 아라미드, PPS, PEEK, 폴리에스테르 및 이들의 조합과 같은 고강도, 내유성, 내마모성 및 내열성 섬유로만 형성된다. 바람직하게는, 패브릭이 아라미드 섬유로만 형성되며, 선택적으로 신축성을 위해 탄성사 성분을 갖는다. 아라미드 섬유 또는 아라미드사는 파라-아라미드 섬유 또는 파라-아라미드사 또는 메타-아라미드 섬유 또는 메타-아라미드사 또는 이들의 조합일 수도 있다.
패브릭의 예시적인 직조 방식은 2x2 능직 또는 3x1 능직이다. 그러나, 다른 많은 직조 유형도 가능하다.
예시적인 직조 패브릭은 날실의 메타-아라미드사와 씨실의 파라-아라미드사를 갖는다. 파라-아라미드사는 공중합체 파라-아라미드사를 포함할 수도 있다. 파라-아라미드사가 씨실 방향으로 신축성을 제공하기 위해 탄성사 성분을 포함할 수도 있다. 탄성사가 고무 탄성사 또는 폴리우레탄 탄성사일 수도 있다. 탄성은 높은 신축성, 예를 들어, 높은 수준의 수축성을 수반하는 100~500% 이상의 신축성을 의미한다. 씨실 방향이 최종 벨트의 종방향인 것이 바람직하다. 신축성이 나타나는 방향이 날실 방향이며 벨트의 종방향이 되도록 이러한 방향 및 재료가 뒤바뀔 수도 있다. 충분한 신축성을 갖춘 실은, 텍스처라이징(texturizing), 탄성 코어 랩핑(wrapping), 바이어스 배향 및 이들의 조합을 포함한, 선택된 섬유에 적합한 임의의 공지된 방법에 의해 획득될 수도 있다. 씨실 또는 신축성 방향에 대해 아라미드를 탄성 코어 상에 랩핑하는 것이 선호된다. 나일론 또는 폴리아미드 섬유는 날실 또는 씨실 모두에서 본 발명에 사용하기에는 적합하지 않다. 따라서, 종래의 자동차 타이밍 벨트 재킷의 주된 섬유인 나일론 6-6은 본 발명에 사용하기에는 적합하지 않다.
적합한 파라-아라미드 섬유로는 듀퐁(DuPont)의 상표명 케블라(Kevlar)로 판매되는 섬유, 테이진 아라미드(Teijin Aramid)의 상표명 티와론(Twaron) 및 테크노라(Technora)(공중합체)로 판매되는 섬유, 코오롱 인더스트리(Kolon Industries)의 상표명 헤라크론(Heracron)으로 판매되는 섬유가 있다. 적합한 메타-아라미드 섬유로는 듀퐁의 상표명 노멕스(Nomex)로 판매되는 섬유와 테이진의 상표명 코넥스(Conex)로 판매되는 섬유가 있다.
표면 고무 층(219)은 내유성, 내열성 고무 조성물로 형성된다. 표면 고무 조성물은 임의의 적합한 고내유성 엘라스토머, 예를 들어, 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 카르복실화 니트릴(XNBR 또는 HXNBR)과 같은 니트릴기 함유 공중합체 엘라스토머 등을 기반으로 할 수도 있다. 니트릴기 함유 엘라스토머는 고무의 유리 전이를 낮추는 제3 모노머를 포함할 수도 있다. 다양한 등급의 니트릴기 함유 엘라스토머의 혼합물이 사용될 수도 있다. 예시적인 엘라스토머에는, 소위 ZSC 재료를 포함하여, 제온(Zeon)의 상표명 제트폴(Zetpol)로 판매되는 다양한 등급과 알랑세오(Arlanxeo)의 상표명 테르반(Therban)으로 판매되는 다양한 등급이 포함된다. 플루오로엘라스토머 및 플루오로폴리머는 본 발명에서는 사용되지 않는다.
표면 고무 조성물은, 베이스 엘라스토머 이외에, 강화 충전재, 가소제, 열화 방지제, 접착 촉진제, 응고제, 경화제 등을 포함한 다양한 배합 성분 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 예시적인 강화 충전재에는 카본 블랙, 실리카, 및 단섬유가 포함된다. 아연 디아크릴레이트 또는 아연 디메타크릴레이트와 같은 하나 이상의 응고제를 포함하는 것이 바람직하며, 이것은 조성물의 혼합 중에 첨가될 수도 있거나, 조성물에 사용되는 HNBR 등급(예를 들어, 제온(Zeon)의 ZSC에서와 같이)에 포함될 수도 있다. 다른 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 응고제가 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 또한, 조성물이 접착 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 접착 촉진제는 랑세스(Lanxess)의 상표명 코헤더(Cohedur)로 판매되는 제품과 같은 레조르시놀 및/또는 포름알데히드 기반 수지이다. 고무 조성물은 유리하게는, 레조르시놀, 포름알데히드 또는 메틸렌 공여체와 같거나 이와 동등한 반응성 수지 시스템, 및 예가 본 명세서에 참조로서 인용된 독일 레버쿠젠(Leverkusen) 소재 바이에르 아게(Bayer Ag)의 켐퍼만(Kempermann) 등의 "고무 산업용 매뉴얼(Manual for the Rubber Industry)" 제2판, 372 & 512-535 페이지(1991)에 개시되어 있는, 일반적으로 "RFS" 접착 시스템으로 지칭되는 실리카를 포함할 수도 있다. 이 "RFS" 시스템의 주요 목적은 패브릭과 외부 고무 층 사이의 접착력을 향상시키는 것이다. 실리카는 또한 강화 충전재이다. 표면적이 높은 실리카가 선호된다. 과산화물 경화 시스템은 그 내열성 때문에 선호된다.
외부 표면 고무 조성물은 패브릭에 존재하는 임의의 다공성을 밀봉하는 일반적으로 매끄럽고 연속적인 코팅을 초래하는 임의의 적합한 방법에 의해 치형부 패브릭 또는 처리된 치형부 패브릭(이하 참조)에 도포될 수도 있다. 완성된 벨트의 외부 고무 층은 특히 기름에 젖었을 때 광택이 나거나 반짝일 수도 있지만, 건조되면 일반적으로 매끄럽고 무광택의 마감을 나타낸다. 외부 고무 조성물은 액상 고무 시멘트를 제조하여 시멘트를 패브릭에 브러싱(brushing), 분사, 코팅 또는 침지시킴으로써 도포될 수도 있다. 대안으로서, 고무 조성물이 마찰 또는 스키밍(skimming)과 같은 캘린더링(calendering) 또는 라미네이팅(laminating) 공정을 사용하여 고체 고무로서 도포될 수도 있다. 대안으로서, 외부 고무 층이 벨트 제작 공정 중에 도포될 수도 있다. 라미네이팅에는 1 mil(25 ㎛) 내지 10 mils(0.25 mm)의 고무 두께면 충분하다.
외부 고무 층은 종래 기술의 벨트 구성보다 내화학성과 내마모성이 더 뛰어난 것으로 여겨진다. 고무로 패브릭 질감과 기공을 채우면 입자/유체 혼입이나 오일 침투가 방지되는 것으로 여겨지며, 나일론을 제거하면 내화학성이 증가하는 것으로 여겨진다. 외부 고무 층은 또한, 복합재의 완전성/견고성을 향상시키며 고무 재킷 계면에서 루트 균열 발생을 억제하여 박리를 억제하며 사용 수명을 늘리는 데 도움이 될 수도 있다. 본 발명의 치형부 재킷은 또한, 치형부 맞물림 및 소음 발생에 대한 이점과 함께 수명 경과에 따른 치수 변화가 최소화될 것으로 예상된다.
이면 패브릭은 용도에 따라 적절한 신축성, 강도, 내마모성, 내열성(고온 또는 저온) 및 환경 저항성을 갖춘 임의의 적합한 직조 패브릭, 편직 패브릭 또는 부직 패브릭일 수도 있다. 일반적으로, 이면 패브릭은 벨트 이면에 평평하게 놓일 것이기 때문에 이면 패브릭의 신축성에 대한 특별한 요구 사항은 없다. 벨트 유연성을 유지하기 위해 어느 정도의 신축성이 선호될 수도 있다. 이면 패브릭은 내한성을 향상시켜 반복적인 냉간 시동으로 인한 이면 균열을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이면 패브릭은 RFL 처리가 되어 있을 수도 있다. 이면 패브릭은 치형부 패브릭과 같이 매끄럽고 연속적인 고무 층으로 코팅될 필요는 없지만, 이와 유사하게 코팅될 수도 있다.
치형부 패브릭(213) 및/또는 이면 패브릭(224) 중 하나 또는 둘 다에 대한 바람직한 패브릭 처리는, 본 명세서에 참조로서 인용된 야마다(Yamada) 등의 미국 특허 공보 제2014/0080647 A1호에 설명된 바와 같은, 선택적인 RFL 처리가 먼저 적용되는 에폭시 또는 에폭시-고무 처리를 포함한다. 이러한 처리는 치형부 재킷의 내마모성과 내유수성 및 내수성을 향상시키며, 고온 및 고하중 조건 하에서 또는 오일 또는 물 환경 내에서 사용되어도 만족스러운 내구성을 갖는 치형 벨트를 제공하기 위한 것이다. 처리는 또한, 벨트 바디 및/또는 외부 고무 층에 대한 패브릭의 접착력을 향상시킬 수도 있다. 에폭시-고무 처리는 패브릭에 대한 제1 처리일 수도 있다. 고무 성분은 NBR, HNBR 또는 XHNBR 라텍스와 같은 내유성 라텍스일 수도 있다. 패브릭 처리는 침지, 분무, 브러싱, 롤 코팅, 나이프 코팅 또는 기타 적합한 공정에 의해 적용될 수도 있다.
따라서, 처리된 치형부 패브릭, 즉, 본 발명의 벨트의 치형부를 덮기 위한 재킷은 바람직하게는, 나일론 섬유가 없는 아라미드 신축성 패브릭이며, 먼저 에폭시-고무 침지 처리된 후 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층(219)이 도포된다. 앞서 언급한 RFL과 같은 다른 층이 개입될 수도 있거나, 벨트 바디 재료 또는 치형부 고무에 대한 접착을 위해 내부 표면 상에 다른 층이 포함될 수도 있다.
임의의 적합한 고무 조성물(들)이 치형부 고무(212) 또는 이면 고무(222)에 사용될 수도 있다. 또한, 필요에 따라 인장 코드(218)와 접촉하는 접착 고무 층이나 기타 층과 같은 다른 고무 층이 있을 수도 있다. 필요에 따라 치형부, 인장 코드 층, 이면 및 벨트의 다른 곳에 동일하거나 상이한 화합물이 사용될 수도 있다. 본 명세서에 참조로서 인용된 휘트필드(Whitfield)의 미국 특허 제6,358,171 B1호에는 치형부 고무 또는 벨트 바디 고무용의 예시적인 고무 화합물이 설명되어 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 벨트 바디 고무 조성물은 HNBR과 같은 니트릴기 함유 공중합체 엘라스토머를 포함할 수도 있으며, 엘라스토머는 엘라스토머의 유리 전이를 낮추는 제3 모노머를 포함할 수도 있다. 고무 조성물은 또한, 섬유 보강재의 엘라스토머("PHR") 100 중량부당 약 0.5 중량부 내지 약 50 중량부를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 참조로서 인용된 미국 특허 제9,140,329 B2호에는 치형부 고무 또는 벨트 바디 고무용의 다른 예시적인 고무 화합물이 설명되어 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 벨트 바디 고무 조성물은 HNBR 또는 HXNBR 고무, 레조르시놀 및 멜라민 화합물을 포함할 수도 있다.
외부 고무 층뿐만 아니라 벨트 바디의 고무 조성물(들)은 충전재, 가소제, 열화 방지제, 가공 보조제, 경화제, 응고제, 호환제 등과 같은 당업계에 공지된 추가 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
벨트용 인장 코드(218)는 당업자에게 공지된 임의의 것일 수도 있지만, 바람직하게는 섬유 유리, PBO(즉, 폴리 p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 아라미드, 탄소 섬유 또는 이들 중 두가지 이상의 혼성물을 포함한다. 인장 코드는 바람직하게는, 오일 습식 환경에서 사용하기 위해 내유성이 높은 접착성 처리를 포함한다. 예를 들어, 접착성 처리는 라텍스, 고무 또는 기타 내유성 재료를 함유한 니트릴을 기반으로 할 수도 있다. 바람직한 인장 코드는 너슨(Knutson)의 미국 특허 제6,945,891호에 개시된 바와 같은 탄소 섬유, 또는 아키야마(Akiyama) 등의 미국 특허 제7,682,274호에 설명된 바와 같은 유리/탄소 혼성물 코드를 포함한다. 인장 코드용으로 바람직한 섬유 유리는 K-유리, U-유리, M-유리 또는 S-유리와 같은 고강도 섬유 유리를 포함한다.
본 발명의 치형 벨트는 공지된 벨트 제조 방법에 따라 제조될 수도 있다. 가장 일반적인 방식은 홈이 있는 맨드릴에 다양한 재료를 도포하는 것으로서, 치형부 커버 재킷에서부터 시작하여, 나선형으로 권취된 인장 코드 또는 코드들과 바디 고무 또는 고무들을 거쳐, 이면 재킷에서 끝난다. 그런 다음 벨트 슬래브가 있는 맨드릴이, 재료를 함께 압착하기 위해 가열 및 가압될 수 있는, 가압 가능한 쉘(shell)에 삽입되어, 고무가 치형부 홈으로 흘러 들어가 치형부 재킷을 홈 형상으로 밀어 넣는다("플로우-스루(flow-through)" 방법으로 공지됨). 대안으로서, 치형부 재킷이, 맨드릴에 치형부 재킷을 배치하기 전이나 배치하는 동안, 선택적으로 치형부를 채우는 치형부 고무를 사용하여 대략적인 홈 형상으로 사전 성형될 수 있다("사전 성형 방법"). 이러한 방법에 대한 다른 변형예도 가능하다. 패브릭으로 이면이 형성된 벨트를 제작할 때의 주요 추가 특징은 원하는 최종 벨트 두께를 얻기 위해 고무 층을 주의 깊게 측정해야 한다는 것이다. 그 이유는 고무로 이면이 형성된 벨트에서 흔히 하는 것처럼 벨트 이면을 크기에 맞게 연삭할 수 없기 때문이다. 선호되는 아라미드 패브릭에는 예비 성형 방법이 선호될 수도 있지만, 두 가지 방법이 모두 사용될 수도 있다.
벨트 바디용 고무 화합물은 일반적으로 치형부 강성과 치형부 및 타이밍 벨트의 부하 용량에 크게 기여하는 모듈러스 수준을 갖는다. 이면 고무 화합물은, 치형부 고무와 다른 경우, 치형부 고무처럼 부하를 직접 전달하지 않기 때문에 벨트 유연성을 향상시키기 위해 모듈러스가 다소 낮거나 더 연성일 수도 있다. 치형부 커버 재킷은 치형부 강화에 기여하며, 이것은 또한 치형부 강성과 벨트의 부하 용량에 기여한다. 인장 코드는 일반적으로 모듈러스(또는 스팬 강성) 및 강도와 같은 타이밍 벨트의 인장 특성을 지배한다. 이러한 재료를 선택하여 벨트 스팬 강성과 치형부 강성의 조합을 최적화하면, 시스템 부하를 감소시키며 벨트에 필요한 강도를 최소화하면서 더 좁은 벨트가 동일한 시스템 타이밍 오차를 가지도록 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 내용이 본 명세서에 참조로서 인용된 미국 특허 공보 제2020/0141283 A1호를 참조한다.
외부 고무 층 화합물은 유리하게는 치형부 또는 이면 고무보다 낮은 모듈러스를 가질 수도 있다. 외부 고무 층은 패브릭에 완충 작용을 제공하며 오일 침투를 방지하는 것으로 여겨진다. 치형부 고무보다 약간 더 연성이며(예를 들어, 쇼어 A 또는 IRHD와 같은 고무 경도 시험기로 측정된 바와 같은), 핫 오일이 존재하는 상태에서 벨트의 수명에 걸쳐 이러한 연성을 유지하는 제형이 유리하다.
예
본 발명이 어떻게 발견되었는지는 흥미로운 이야기이다. 공간 절약을 위해 벨트 폭을 줄였을 때 제어 구성을 이용한 BIO 테스트에서 과도한 마모가 발생한 것으로 나타났다. 제어 벨트는 설계 당시의 BIO 조건 하에서는 매우 우수한 벨트였다. 제어 벨트는 씨실에 고성능 나일론과 p-아라미드를 혼합하고 날실에 나일론을 혼합한 최첨단 패브릭 및 야마다(Yamada) 등의 미국 특허 공보 제2014/0080647 A1호에 설명된 바와 같은 패브릭 상의 일부 특수 코팅을 포함한다. 특수 코팅은 내유성이 매우 높기 때문에 더 가혹한 BIO 조건에서도 동일하게 성능을 잘 발휘할 것으로 예상되었다. 대신, 심각도를 높인 BIO 테스트에서의 첫 번째 실험의 벨트 수명은 매우 실망스러웠으며, 치형부 플랭크와 랜드 영역 모두에서 과도한 재킷 마모가 관찰되었다. 흥미롭게도 재킷을 벨트 바디 재료에 접착하는 데 사용된 고무 층이 마모되지 않은 것으로 추가로 관찰되었다. 접착용으로 설계된 이 고무 층은 내열성과 내유성이 매우 우수했지만 내마모성이나 연마 저항성을 갖추기 위한 특별한 기능은 없었다. 이 고무 층에는 PTFE, 흑연 윤활제, 이황화 몰리브덴 및 기타 잘 알려진 마찰 개질제가 포함되어 있지 않았다.
고무 층에 대한 이러한 관찰은 동일한 고무 층을 벨트 외부에도 적용하자는 아이디어로 빠르게 이어졌다. 불행히도 이 두 번째 실험을 실행했을 때 BIO 테스트에서 벨트 수명이나 내마모성 향상에 긍정적인 효과가 나타나지 않았다.
얼마 후, 패브릭에 나일론이 존재하면 가혹한 조건에서 오일에 노출된 벨트의 수명에는 해로울 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 세 번째 실험에서는 나일론을 더 많은 파라-아라미드 섬유 또는 메타-아라미드 섬유로 대체하면 벨트 수명이 약 두 배 늘어나는 것으로 나타났다. 고무 층은 이전에는 긍정적인 효과가 없는 것으로 밝혀졌지만, 나일론이 없는 패브릭의 외부에서 다시 시도해 보기로 결정되었다. 놀랍게도 네 번째 실험에서는 외부 고무 층이 다시 벨트 수명을 두 배 이상 늘려 처음 두 번의 실패한 실험에 비해 6배 이상 향상된 것으로 나타났다. 따라서, 나일론을 제거하고 고무 층을 추가함으로써 처음 세 번의 실험의 개별 효과로는 예측할 수 없는 시너지 효과가 나타났다.
위의 관찰 내용이 아래 표 1과 표 2의 데이터에 반영되어 있다. 표 1에는 140℃, 18kW, 6200rpm에서 실행되는 핫 오일 테스터("HOL")의 데이터가 보고되어 있다. 종동 풀리는 캐스트롤 모터 오일 배스(235)에 대략 절반 정도 잠겨 있다. HOL 테스터의 구동부 레이아웃(230)이 도 2에 도시되어 있다. 풀리(231)는 20개의 홈이 있는 구동부이며, 풀리(232)는 40개의 홈이 있는 종동 스프로킷이며, 둘 다 RPX 프로파일 홈이 있다. 아이들러(233)의 외경은 61mm이다. 테스트된 벨트(200)의 폭은 항상 10mm이며, 피치가 9.525mm이고 RPP 치형부 프로파일을 갖춘 85개의 치형부를 구비한다. 설치 장력은 160N이다. 벨트 비교예는 "비교예"로 나타내어지며 본 발명의 벨트 예는 "예"로 나타내어진다.
표 1은 HOL 테스터에서 18kW로 테스트된 4개의 벨트를 비교한다. 시간 단위의 벨트 수명은 여러 테스터에서 여러 번 테스트한 제어 벨트의 평균을 사용하여 테스터 간의 편차를 설명하기 위해 정규화된다. 비교예 1과 비교예 2를 비교하면, 나일론이 패브릭에 존재하는 경우, 본 발명의 외부 고무 층을 추가해도 벨트 수명이 향상되지 않는다는 것을 알 수 있다. 비교예 3과 비교예 1 및 비교예 2를 비교하면, 패브릭에서 나일론을 제거하고 아라미드만을 사용하면 벨트 수명이 두 배 이상 늘어나는 것을 알 수 있다. 그러나, 예 4의 아라미드 전용 패브릭과 외부 고무 층을 조합하면, 비교예 1과 비교예 2에 비해 벨트 수명이 7-8배가 되며, 비교예 3의 벨트 수명의 거의 3배에 달한다. 다시 말해, 외부 고무 층은 놀랍게도 아라미드로만 구성된 패브릭, 즉, 나일론이 없는 패브릭에서만 긍정적인 효과를 나타내는 것으로 보인다.
본 발명의 벨트의 고장 모드가 개선된다는 점에 주목하는 것도 중요하다. 비교용 벨트는 모두 과도한 플랭크 및 랜드 마모뿐만 아니라 어느 시점에서 박리가 발생함으로 인해 고장이 발생하여, 궁극적으로 치형부 전단으로 이어진다. 본 발명의 벨트는 임의의 심각한 마모가 나타나기 전에 루트 균열이 발생하여 보다 일반적으로 허용되는 방식으로 고장이 나는 경향이 있다. 본 발명의 벨트의 루트 균열도 치형부 전단으로 이어지긴 하지만, 수명이 길어 치명적인 파손이 발생하기 전에 사용자가 균열을 발견하고 벨트를 교체할 수 있도록 하며, 랜드 및 플랭크 마모가 없다는 것은 만약 마모 잔해 문제가 해결되지 않은 경우에도 훨씬 개선된다는 것을 의미한다.
표 2에는 전술한 바와 같지만 더 높은 22kW의 부하에서 실행된 핫 오일 테스터("HOL")의 데이터가 보고되어 있다. 이렇게 높은 부하에서는 벨트 수명이 100시간 미만으로 줄어들 수 있으며, 이로 인해 지나치게 가속화된 고장 모드로 인해 신뢰할 수 없는 수치 비교 및 추정이 발생할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 그럼에도 불구하고, 표 2에 나타난 경향은 표 1과 일치하며, 따라서 본 발명의 장점을 예시한다. 비교예 1과 비교예 6은 동일한 벨트 구성이다. 예 4와 예 11은 본 발명의 동일한 벨트 구성이다. 비교예 5 내지 비교예 8은 패브릭의 나일론이 벨트 수명을 허용할 수 없을 정도로 짧게 만든다는 것을 보여준다. 비교예 9는 나일론을 아라미드로 대체하면 수명이 다소 향상된다는 것을 보여준다. 예 10과 예 11은 두 가지 서로 다른 아라미드 패브릭의 외부 고무 층이 벨트 수명을 상당히 연장(최대 9배 연장)시킨다는 것을 보여준다. 본 발명의 이들 두 가지 벨트는 패브릭의 날실에 사용되는 아라미드 유형이 상이하다. 다시 말하면, 벨트의 고장 모드가 비교용 벨트의 심각한 마모와 잔해로부터 본 발명의 벨트의 루트 균열로 전환된다. 비교예 7과 비교예 8을 비교하면, 플루오로엘라스토머의 사용이 외부 코팅용으로 비-불소화 폴리머를 사용하는 것보다 나을 것이 없다는 것을 보여준다. 비교예 7의 플루오로엘라스토머는 PTFE 분말 첨가제를 추가로 포함했지만 여전히 심각한 마모를 나타냈다.
표 3은 외부 고무 층 조성이 서로 다른 4개의 서로 다른 벨트에 대한 보고서이지만, 그 외에는 모두 위의 예 4 및 예 11과 동일하다. 이들 벨트는 미국 특허 공보 제2020/0141283 A1호에 설명된 바와 같이 모터 구동식 엔진 테스트로 작동시켰다. 벨트는 동일한 시간량인 465시간 동안 작동시킨 후 제거하여 검사하였다. 표 3의 각각의 예에서 테스트 레이아웃은 도 3에 도시된 바와 같이 크랭크샤프트에 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 3기통 엔진의 듀얼 오버헤드 캠 구동부로 하였다. 3기통 엔진은 포드 자동차가 생산한 1.0L 폭스 엔진으로 알려져 있다. 순정 오일 습식 타이밍 구동 시스템은 다양한 테스트 주행을 수용하도록 수정되었다. 이 비교를 위해 모든 벨트는 폭 10mm, 치형부 수 116개, 오일 온도 140℃에서 캐스트롤 마그네텍(Castrol Magnatec) 5W-20 오일을 사용하여 오일 습식으로 작동시켰다. 테스트 레이아웃(240)에는 아이들러(244), 및 RPP 치형부 프로파일을 가졌던 벨트(200)와 일치하도록 RPX 홈 프로파일 및 9.525mm 피치를 갖는 19개 홈 구동부 또는 크랭크 풀리(243) 및 2개의 38개 홈 종동 캠 풀리(242, 245)가 포함된다. 구동부 속도는 4750rpm이었다.
표 3의 결과는 고무 층이 다양할 수 있지만 모든 조성이 동일하지는 않다는 것을 보여준다. 비교예 12는 PTFE가 첨가된 HNBR을 포함하는 고무 외부 층이 접착 문제와 허용할 수 없는 내마모성을 가지고 있음을 보여준다. 호환 가능한 프라이머를 사용하더라도 BIO 테스트 종결 시에 접착 문제가 분명하게 드러난다. 예 13은 플루오로폴리머 첨가제가 없는 일반적인 HNBR 고무 조성물이 마모 문제를 해결할 수 있으므로 BIO 용례에서 어느 정도 잠재적인 유용성을 갖긴 하지만 일부 접착 문제도 있을 수 있음을 보여준다. 예 14는 ACN 레벨이 더 높은 또 다른 HNBR 조성물로서, 비교예 12 또는 예 13보다 높은 내유성을 제공할 것으로 예상된다. 예 14도 플루오로폴리머 첨가제가 없다. 예 14는 비교예 12의 마모 문제를 크게 회피하긴 하지만, 여전히 접착력이나 프라이머 사용에 있어서 개선의 여지가 있을 수도 있다. 다시 말하지만, 예 14는 접착성 프라이머의 약간의 잠재적 유용성을 보여준다. 위의 예 14 및 예 11과 동일한 외부 고무 조성을 갖는 예 15는 RFS 접착 촉진 성분 덕분에 접착 문제가 나타나지 않는다. 내마모성에도 문제가 없다. 예 8, 예 10, 예11 및 예 15에 사용된 외부 고무 시멘트가 모든 실시예의 접착성 고무 시멘트와 동일하다는 점에 주목할 수도 있다.
표 3의 재료도 드릴 프레스 테스트(Drill Press Test)라고 불리는 건식 마모 테스트로 테스트하였다. 도 4는 본 명세서에 사용된 바와 같은 드릴 프레스 테스트(400)를 예시한다. 이 테스트에서 재킷은 0.75인치(19mm ID) 홀이 있는 1.1인치(28mm OD) 원으로 절단된다. 결과물인 재킷 링(410)은 고무 기재(415)로 가황 처리된다. 재킷 접촉 표면(420)은 72시간 동안 7kg의 접촉력 하에서 약 200rpm으로 회전하는 알루미늄 디스크(425)의 반대면(430)에 의해 연마된다. 중량 손실은 재킷의 내마모성과 샘플에 의해 생성된 잔해의 양을 나타낸다.
놀랍지 않게도, 비교예 12의 PTFE가 이 건식 테스트에서 가장 윤활성이 높다. 그러나 놀랍게도 예 13 및 예 15도 거의 비슷하며, 예 12보다 약간만 더 많은 중량 손실을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 재킷 및 벨트는 건식 벨트 용례뿐만 아니라 오일 습식 용례에도 유용할 수도 있다.
외부 고무 층에 대한 유용하고 바람직한 조성물의 범위는 다음과 같이 요약될 수도 있다. 이 설명은, 특정 용례의 필요에 따라 많은 성분이 대체될 수도 있으며 다른 성분이 포함될 수도 있으며 일부는 생략될 수도 있기 때문에, 제한적인 것으로 의도되는 것은 아니다. 베이스 엘라스토머는 35 내지 45 중량% 범위의 ACN 함량, 0 내지 10% 범위, 바람직하게는 0 내지 4% 범위의 불포화 수준을 갖는 HNBR일 수도 있다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 응고제(들)는 0 또는 5 내지 40 PHR, 바람직하게는 10 내지 30 PHR 범위로 존재할 수도 있다. 강화 충전재(들)는 카본 블랙 및/또는 20 내지 80 PHR, 바람직하게는 30 내지 70 PHR, 바람직하게는 30 내지 50 PHR 범위의 실리카일 수도 있다. 항산화제, 공정 보조제, 과산화물 경화제 및 호환 가능한 가소제가 취급 및 물리적 특성을 위해 원하는 대로 첨가될 수도 있다. 접착 촉진 시스템은 0.5, 1 또는 2-10 PHR의 레조르시놀 및 메틸렌 공여체 성분, 유사한 양의 말레산 무수물계 재료, 또는 기타 접착 촉진 재료 또는 시스템을 포함할 수도 있다.
물리적 특성의 경우, 외부 고무 층은 타이밍 벨트 바디에 사용되는 일반적인 HNBR 고무 구성과 여러 측면에서 유사할 수도 있지만 몇 가지 눈에 띄는 차이점이 있다. 벨트 바디와 외부 층 모두 내유성 및 내열성이 우수하여야 한다. 재킷이 풀리와 접촉할 때 재킷에 대한 완충 효과를 촉진하기 위해 외부 층이 바디 고무보다 다소 연성인 것이 유리한 것으로 여겨진다. 표 4는 예 4, 예 11 및 예 15의 벨트에 사용된 치형부 고무, 이면 고무, 외부 고무 층의 경도를 비교한 것이다. 외부 고무 층은 다른 벨트 고무 구성 요소보다 더 연성으로 시작하여, 150℃에서 168시간 동안 열풍 노화 후에도 그러한 더 연성인 상태를 유지한다. 치형부 또는 이면 고무에 섬유가 장전되며 외부 층에 섬유가 없는 경우 외부 층은 일반적으로 강성 또는 모듈러스가 더 낮다. 표 3의 다른 많은 요인이 또한 상이하긴 하지만, 표 3도 더 연성인 외부 고무 층이 더 단단한 층보다 더 우수하다는 생각을 뒷받침 해준다.
어떤 설명에 얽매이거나 제한될 의도는 없지만, 아라미드에 비해 나일론의 열악한 핫 오일 저항성으로 인해 나일론이 패브릭에 존재하는 한 BIO 용례용 고무 층의 이점은 달성될 수 없는 것으로 여겨진다. 또한, 기름기가 많은 환경에는 이미 윤활 작용이 존재하기 때문에 PTFE나 기타 윤활 첨가제의 존재는 불필요한 것으로 보인다. 따라서 이러한 윤활 첨가제가 내열성이 매우 우수하고 내마모성을 향상시키는 것으로 알려져 있긴 하지만, BIO 용례에는 생각만큼 도움이 되지 않으며 실제로 접착 문제를 일으키고 내마모성을 감소시킬 수 있다. 마지막으로, 종래의 패브릭 처리 방식은 섬유를 코팅하며 및/또는 직조 윤곽을 따라가는 경향이 있어, 오일이 침투할 수 있는 구멍이나 오일이 머무를 수 있는 포켓을 남기는 반면, 본 발명의 고무 층은 패브릭을 완전히 밀봉하고 벨트 치형부와 랜드에 매끄러운 내유성 마감 처리를 제공한다.
도 5는 테스트 또는 오일에 노출되기 전의 예 4, 예 11 및 예 15의 벨트 일부의 사진이다. 도 6은 MER 테스트 107시간 후 외부 고무 층에 의해 제공되는 광택이 나고 매끄러운 표면을 보여주는 동일한 벨트의 사진이다. 테스트에 사용된 오일로 인해 광택이 있는 표면이 매우 뚜렷하게 나타난다. 사용되지 않은 새 벨트 표면 또는 이와 같이 약간 사용된 벨트는 기본 패브릭 직조 흔적(예를 들어, 약간의 물결 모양)을 보일 수도 있지만 일반적으로 매우 매끄럽고 연속적이다. 도 7은 MER 테스트에서 465시간이 지난 후 예 15의 테스트 벨트의 일부를 보여준다. 다시 말하지만, 치형부와 랜드를 포함한 풀리 접촉 표면은 매우 매끄럽고 광택이 있으며 패브릭이 노출된 흔적이 없다. 대조적으로, 도 8은 MER 테스트에서 약 152시간 후의, 풀리 접촉 표면 상에 외부 고무 코팅이 없는 종래 기술의 벨트(비교예 9와 같은)의 일부를 보여준다. 패브릭은 오일로 테스트했음에도 불구하고 광택이 없고, 섬유 코팅이 짜임 사이에 채워져 있지 않으며, 표면이 본 발명의 벨트에서처럼 연속적이고 매끄럽지 않다.
본 발명과 그 장점이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경, 대체 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 본 출원의 범위는 명세서에 기술된 공정, 기계, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예로 제한되도록 의도되는 것은 아니다. 당업자가 본 발명의 개시로부터 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 본 명세서에 설명된 대응 실시예와 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 향후 개발될 공정, 기계, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 또는 단계가 이용될 수도 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그 범위 내에 그러한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 또는 단계를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 개시된 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 없이 적절하게 실시될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 치형 동력 전달 벨트로서:
    나선형으로 권취된 인장 부재가 내장된 엘라스토머 벨트 바디; 및
    풀리 접촉 표면 상에 마련되며 재킷으로 덮여 있는 치형부
    를 포함하며,
    상기 재킷은 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층을 형성하는 내유성 및 내열성 고무 조성물로 외측이 코팅된 직조 패브릭을 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 상기 벨트 바디와 동일한 베이스 엘라스토머를 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 플루오로폴리머 또는 플루오로엘라스토머 성분을 포함하지 않는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부 고무 층은 상기 엘라스토머 벨트 바디와 동등하거나 더 높은 내열성을 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 흑연 또는 몰리브덴 윤활제 성분을 포함하지 않는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재킷은 에폭시 또는 에폭시-고무를 기반으로 하는 제1 패브릭 처리를 추가로 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 재킷은 또한 내측에 접착성 고무 조성물로 코팅되는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접착성 고무 조성물은 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물과 동일한 조성을 갖는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 벨트 바디, 상기 접착성 고무 조성물, 및 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 내유성 니트릴 엘라스토머를 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 내유성 및 내열성 고무 조성물은 HNBR 엘라스토머 및 RFS 접착 촉진제 시스템을 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 패브릭은 아라미드 섬유를 포함하며 나일론 섬유는 포함하지 않는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 패브릭은 날실에 메타-아라미드 섬유를 포함하며 씨실에 파라-아라미드 섬유를 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  13. 제12항에 있어서, 상기 패브릭은 씨실에 탄성사를 추가로 포함하는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 외부 고무 층이 상기 엘라스토머 벨트 바디보다 낮은 듀로미터 경도를 나타내는 것인, 치형 동력 전달 벨트.
  15. 오일과 접촉 상태로 사용하는 치형 벨트용 재킷으로서:
    씨실에 파라-아라미드사 및 탄성사와 날실에 메타-아라미드사로 구성된 직조 패브릭;
    상기 직조 패브릭의 섬유 상의 에폭시 또는 에폭시-고무 처리;
    상기 치형 벨트의 바디와 접촉하도록 되어 있는 상기 에폭시 처리 패브릭에 있어서의 일측 상의 접착성 고무 코팅; 및
    풀리와 접촉하도록 되어 있는 상기 에폭시 처리 패브릭에 있어서의 반대측 상의 매끄럽고 연속적인 고무 층
    을 포함하며,
    상기 고무 층은 플루오로폴리머 성분이 없는 내열성 및 내유성 니트릴 고무 조성물을 포함하는 것인, 치형 벨트용 재킷.
  16. 오일과 접촉 상태로 사용하는 치형 벨트를 제조하기 위한 방법으로서:
    씨실에 파라-아라미드사 및 탄성사와 날실에 메타-아라미드사로 구성된 직조 패브릭을 제공하는 단계;
    상기 직조 패브릭의 섬유 상에 에폭시 또는 에폭시-고무 처리를 적용하는 단계;
    상기 치형 벨트의 바디와 접촉하도록 되어 있는 상기 에폭시 처리 패브릭에 있어서의 일측 상에 접착성 고무 코팅을 도포하는 단계;
    상기 에폭시 처리 패브릭의 반대측 상에 플루오로폴리머 성분이 없는 내열성 및 내유성 니트릴 고무 조성물을 도포하여 재킷을 형성하는 단계; 및
    상기 재킷이 상기 치형 벨트의 치형부를 덮으며 상기 내열성 및 내유성 니트릴 고무 조성물이 풀리와 접촉하도록 되어 있는 치형 표면 상에 광택이 있으며 매끄럽고 연속적인 외부 고무 층을 형성하는 상태로 상기 벨트를 성형하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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