KR920008170B1

KR920008170B1 - 전동 벨트

Info

Publication number: KR920008170B1
Application number: KR1019870003905A
Authority: KR
Inventors: 사또시 마시모; 요시오 야마구찌; 가즈히로 다께다; 야스시 기따하마
Original assignee: 미쯔보시 벨트 가부시끼가이샤; 오다 긴조
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1992-09-24
Also published as: EP0243152A2; KR870010339A; DE3765161D1; EP0243152B1; EP0243152B2; EP0243152A3; JPS62255637A; US5045138A

Abstract

내용 없음.

Description

전동 벨트

제1도는 본 발명에 따른 V-벨트의 종단면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 립을 가진 V 벨트의 종단면도.

제3도는 응력비를 측정할 때 부하와 시간의 관계를 도시한 그래프.

제4도는 처리 전후의 로우프의 강도 및 변형율의 관계를 도시한 도면.

제5도는 벨트 가동 시간과 축부하 인덱스간의 관계를 도시한 도면.

제6도는 풀리에스터 코드 열인발 및 경화 공정을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 풀리에스터 코드 14 : RFL 용액

15 : 오븐 16 : 롤러

17 : 롤러 19 : 흡착 용액

본 발명은 전동 벨트, 특히 V 벨트, V 립을 가진 벨트, 평 벨트 같은 마찰 전동 벨트에 관한 것이다. 이 벨트들의 연신도는 가동중에는 제한이 되며, 고인장 상태를 겪고 전동 효율도 높다. 또, 시간에 따른 치수 변화 및 건열 수축도도 이런 벨트에서는 모두 작다.

풀리 사이에 걸린 평 벨트, V 벨트, V 립을 가진 벨트 같은 벨트는 벨트와 풀리 사이에 발생한 마찰력을 통해 동력을 전달한다. 따라서, 이들 벨트는 그에 부여된 여러 가지 조건에 따라 약간의 인장을 갖도록 해야 한다. 벨트 인장력이 저하되면 벨트와 풀리의 결합도가 저하된다. 결국, 벨트는 풀리상에서 리끄러지려하며, 전동 효율을 악화시킨다.

벨트 장력이 저하되는 것은 보통, 가동중에 벨트와 풀리간의 마찰에 의해 발생된 열에 의해 발생되는 벨트 견인력 및 벨트 주위에서의 인장 부재의 응력 완화에 의해 유발된다.

인장 부재는 벨트 성능에 따라 몇가닥의 필라멘트를 꼬아서 만든 몇 개의 꼬인 코드로 구성된다. 이 코드는 벨트의 고무층에 잘 접착되도록, 그리고 탄성 계수가 높아지고 응력 완화도가 작으며, 열응력이 커지도록 열인발 및 열경화시킨다. 열처리를 한 코드는 탄성 계수가 높으며 강도가 크고 열수축응력이 크다. 그후, 코드는 약간의 인장하에서 고무층에 접착되고 그후 고무층은 유황처리한다.

벨트 고무층에 접착시킨 코드는 고무층에 유황처리하는 도중에 발생된 열로 인해 이완되고 부식된다. 이런 단점에 비추어 인장 부재로서는 고강도 풀리에스터 파이버가 자주 사용되는데, 이는 동적 특성 및 열적특성이 우수하기 때문이다.

일본국 특허공보 제80-50578호에서는, 과인발된 풀리에스터 파이버로 구성된 인장 부재가 기재되어 있는데, 총 인발율은 5%정도였다. 이런 구조에 따르면, 전동 효율은 벨트가 풀리상을 주행하는 동안 풀리상에서 벨트가 미끄려져서 발생하는 마찰열로 인해 일어나는 풀리에스터 파이버의 열수출력에 의해 얻어진다.

일본국 공개특허공보 1982-161119호는 강도가 높고 수축율이 낮으며 피로 저항이 높은 고무보강 풀리에스터 파이버 제조 방법을 기재하고 있다. 이 발명에 따르면, 풀리에스터 파이버로 만든 고부보강 폴리에스터 코드는 전동 벨트의 고무층에 접착하기 전에 고온 열처리를 자주한다. 상기한 열처리에도 불구하고 코드의 물리적 성질은 유지된다.

전동 벨브의 다른 인장 부재로는 최근에 일본국 공개 특허공보 1985-231044호에 기재된 것이 개발되었다. 이 발명에 따른 인장 부재는 특징 조건하에서 고속 열처리한 풀리에스터 필라멘트를 엮어서 구성된다. 풀리에스터 필라멘트를 단위량 반복 형태로서 에틸렌 테레프탈레이트 85몰 퍼센트 이상을 함유한다. 그 최대 점성은 0.8보다 크다. 그 2중 굴절율은 0.19보다 작다. 그 비결정성 부분의 배향도는 60이하이다. 끝의 카복실그룹 함량은 15당량/10⁶g이다.

열인발 및 열경화된 종래의 풀리에스터 파이버의 건열 수축율은 열응력도가 높아지면 역시 높아지게 된다. 결국, 종래의 풀리에스터 파이버를 구비한 벨트는 시간이 갈수록 치수가 늘어난다. 그러나, 전동 벨트의 인장력이 낮아지는 것을 방지하기 위해 사용하는 대응책은 효과적이 못된다. 따라서, 전동 벨트내에 함유된 코드의 응력 완화도를 저하시키고 그 열응력도를 높이는 것이 좋으며, 이렇게 되면 상기한 종래의 벨트의 단점은 제거된다. 게다가, 벨트의 연신이 영향을 주는 초기 모듈러스는 높일 필요가 있다. 또한, 시간에 따라 벨트 치수 변화를 방지하기 위해 코드의 건열 수축은 작게해야 한다.

상기한 적당한 특성을 갖는 코드를 얻기 위해, 꼬인 풀리에스터 파이버를 열인발, 열경화하는 여러 가지 방법이 연구되어 왔다. 그럼에도 불구하고 종래의 방법으로 제조된 폴리에스터 코드는 상기한 적당한 특성, 즉 건열하의 수축율이 낮고 열응력이 높으며 응력 완화도가 낮게 제조된다.

따라서 본 발명의 목적은 열인발 및 열경화후에 벨트 인장 부재로서 고무층내에 고강도 풀리에스터 파이버가 사용된 전동 벨트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 풀리에스터 파이버 꼬임 코드는 풀리에스터 파이버의 특성을 그대로 유지하고 있으며, 응력 완화뿐 아니라 열응력면에서도 바람직하다. 이리하여 본 발명에 따른 벨트는 약간만 신장되며 인장 강도가 크고 주행중 전동 효율이 바람직하다. 게다가, 그 시간에 따른 치수 변화는 작다.

본 발명에 따른 전동 벨트는 풀리에스터 파이버를 꼬고 거기에 접착제를 발라 형성한 풀리에스터 코드를 포함하며, 이 코드는 고무층을 경화시키기 전에 벨트의 인장 부재로서 벨트 고무층에 배치되고, 벨트로부터 제거된 코드의 초기 모듈러스가 120g/d 보다 크며, 열응력비는 150℃에서 8분간 가열했을 때 0.490g/d 보다 크며 응력비는 0.920 보다 컸다.

본 발명에 따른 전동 벨트를 이하에 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 전동 벨트의 길이 방향 단면도로서, 벨트(1)는 그 상하부 표면에 배치되며 자연 섬유 또는 합성 섬유로 된 고무 함침 직물을 포함한다. 본 발명에 따른 인장 부재(3)는 압축 고무층(5)에 인접 배치된 접착 고무층내에 위치된다. 압축 고무층(5)은 벨트(1)의 폭방향으로 짧은 파이퍼(6)를 포함한다.

본 발명에 따른 전동 벨트는 상기 서술한 구조를 갖는 벨트에 제한되지는 않으며, 고무 함침 직물(2)이 벨트(1) 주변을 둘러싸는 형태의 벨트도 포함한다. V 립을 가진 벨트도 제2도에 도시한 바와 같이 사용할 수 있다. 이 벨트는 립(7)이 길이 방향으로 배치된 압축 고무층(5)으로 구성된 복수개의 립(7)을 갖는다.

벨트(1)에 사용할 인장 부재(3)는 풀리에스터 멀티필라멘트를 꼬아서 만든 풀리에스터 코드로 이루어진다. 풀리에스터 코드의 총 데니어는 6000 내지 60000에 이른다. 이 풀리에스터 코드를 이소시아네이트 또는 에폭시계용제로 구성되는 용액에 담근후에 이를 접착성을 부여하기 위해 레조르친-포르말린-라텍스(RFL)에 함침시킨다. 그후, 풀리에스터 코드를 열인발하고 고온에서 경화시킨다.

기술분야에서 알려진 다른 접착제도 상기 서술한 것 대신에 사용할 수 있다. 코드가 상기 접착 또는 옆처리에 들어가기에 앞서 인장 부재로서 사용되는 풀리에스터 코드의 특성은 다음과 같다.

1) 극한 점도(eta)=0.75 내지 0.95

2) 2중 굴절율 델타 n=0.16 내지 0.195

3) 초기 모듈러스=50 내지 106g/d

4) 열응력(150℃, 8분)=0.10 내지 0.60g/d

5) 응력비(초기 설정부하 : 3g/d, 2분)=0.85 내지 0.91

6) 건열 수축율(150℃, 30분)=4.0 내지 9.0%

풀리에스터 코드에 접착제를 적용한 후 건조시켰다. 그후 열인발, 경화시켰다. 이렇게 처리된 인장 부재는 다음 특성을 갖는다.

가) 초기 모듈러스=110g/d 보다 크다.

나) 열응력(150℃, 8분)=0.48g/d 보다 크다.

다) 응력비(초기 설정부하 : 3g/d)=0.925 보다 크다.

라) 건열 수축율(150℃, 30분)=3.5% 보다 작다.

벨트의 인장 부재로서 유황처리된 풀리에스터 코드를 사용한 후, 풀리에스터 코드를 벨트로부터 제거한다. 다음은 풀리에스터 코드의 특성치이다.

가) 초기 모듈러스=120g/d 보다 크다.

나) 열응력(150℃, 8분)=0.490g/d 보다 크다.

다) 응력비(초기 설정부하 : 3g/d)=0.920 보다 크다.

상기 풀리에스터 코드의 특성은 다음 방법으로 측정한다.

1) 초기 모듈러스는 일본공업규격 JIS L-1017(1983)에 따라 얻는다.

초기 모듈러스(g/d)=

P(g/d) :A점에서의 부하, 즉 원점 0부근에서의 최대 접선.

D(데니어) : 공칭 선밀도.

L(mm) : 시편 길이

L'(mm) : TH의 길이

2) 열응력은 일본공업규격 JIS L-1017(1983)에 따라 150℃에서 8분간 측정하였다.

수축력(g/d)=(F-F')/d

F : 시편에 의해 발생된 최대 힘(g)

F' : 예비 인장부하(g)

d : 공칭 선밀도(d)

3) 응력비는 제3도와 같이 Ft/Fo로 표시되는데, 초기 설정부하 3g/d (Fo)를 풀리에스터 코드에 2분간 적용하였다. 그후, 코드로부터 부하를 제거하고 1분간 방치하였다. 상기 작동을 두 번 실행한다. 그후, 상기한 바와 같은 부하 부게를 코드에 적용하고 부하가 코드에 적용된 후에 2분간 측정한 값(제3도 A점)을 Ft를 주어진다.

4) 건열 수축율은 일본공업규격 JIS L-1017(1983)에 따라 얻는다. 코드를 150℃에서 30분간 방치하였다.

수축율(%)=

L : 시편 초기 길이

L' : 시편 최종 길이

시험에서 얻은 상술한 특성치에서 알 수 있는 바와 같이, 초기 모듈러스는 초기 길이 즉 벨트가 주행하지 않을때의 길이와 주행중일때의 벨트 인장 길이에 관계된다. 응력비는 벨트에 초기에 가해진 부하에 따른 벨트 장력 저하에 관계된다. 벨트 전동 효율은 이들 두개의 특성치에 주로 의존된다. 초기 모듈러스와 응력비는 높은 것이 좋다. 유황처리한 벨트로부터 제거되었을 때 측정한 초기 모듈러스가 120g/d 보다 크지 않고 또 응력율이 0.920 보다 크지 않은 경우에는 벨트는 고전동 효율을 가질 수 없다. 또 초기 모듈러스가 120g/d보다 크고 응력율이 0.93보다 크면 더욱 적당하다.

고 열응력은 높은 탄성 계수를 갖는 코드로부터 발생된다. 열응력은 벨트가 주행중일 때 발생된 열에 의해 발생된다. 열응력이 커지면 커질수록 벨트는 풀리에 더욱 견고하게 결합된다. 즉, 전동 효율이 증가된다. 따라서, 열응력은 150℃에서 0.490g/d 보다 크면, 더욱 적합하게는 0.52g/d 보다 크면 좋다.

그러나, 탄성 계수가 높고 열응력이 높으며 응력 완화가 낮은 풀리에스터 코드는 시간에 따라 그 치수가 증가되며 결국 벨트 치수를 증가시켜 벨트의 질을 저하시킨다.

코드의 건열 수축율은 벨트의 인장 부재로서 사용하기 전에 3.5%미만이 적합하며 더욱 적합하게는 3.3%이하가 좋다. 이는 벨트 치수가 시간에 따라 증가하는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 실시예를 이하에 기술하기로 한다.

본 발명에 사용된 풀리에스터 코드는 상술한 특성을 갖는 꼬인 풀리에스터 멀티필라멘트로 구성된다. 이 코드는 이소시아네이트 혹은 에폭시계용제를 함유하는 용액에 담그고, 그후 레조르친-포르말린-라텍스(RFL) 용액에 함침시킨다. 그후, 고온에서 열인발 및 경화시킨다. 사용한 접착제의 이름과 풀리에스터 코드가 겪는 온도, 풀리에스터 코드의 인발율 및 풀리에스터 코드 특성을 제1표에 도시하였다.

본 발명에 따른 풀리에스터 코드에 접착제를 적용하고 이를 열인발 및 열경화시키는 공정은 다음과 같다.

1) 처리하지 않는 풀리에스터 코드(10)를 이소시아네이트 또는 에폭시로 구성되는 예비처리 용액에 침지시킨다.

이소시아네이트 또는 에폭시는 톨루엔 같은 적당한 용제와 혼합한다.

2) 코드를 약 60℃에서 20 내지 360초간 제1오븐(12)내에서 건조시키고, 20 내지 360초간, 적합하게는 60 내지 180초간 건조하는 것이 좋으며, 그후 20 내지 360초간 혹은 60 내지 180초간 제2오븐에서 건조한다.

3) 코드를 RFL 용액(14)에 함침시킨다.

4) 코드를 220 내지 240℃의 온도에서 제1스테이지에 넣고 그후 오븐(15) 입구에 배치된 롤러(16)와 오븐(15) 출구에 배치된 롤러(17) 사이의 회전비의 차이로 인발한다. 열간인발의 시간 경과는 20초 내지 360초, 적합하게는 60초 내지 180초이다. 인발 비율은 0.5% 내지 2.0%, 적합하게는 1.0 내지 1.7%이다.

5) 코드를 220° 내지 240℃의 온도에서 제2스테이지(18)로 넣고 제1스테이지와 같은 조건에서 인발한다.

6) 코드를 고무 시멘트 같은 흡착용액(19)내에 침지한다.

7) 코드를 100 내지 200℃, 적합하게는 150 내지 180℃의 온도에서 오븐(20)에서 건조한다. 건조 시간은 20초 내지 360초, 적합하게는 60초 내지 180초 사이이다.

8) 코드를 릴(21)상에 감는다.

제6도는 상기한 코드 열인발 또는 열경화 처리 방법을 도시한 것이다.

코드 열인발 및 열경화 처리 공정은 두 공정(4 및 5)을 포함한다. 공정(4 및 5)의 총 인발율은 1 내지 5%, 적합하게는 2 내지 3.5%이다, 공정(4 및 5)은 코드의 열경화의 안정성을 위해 중요한 구실을 한다.

또한, 인장 부재로서 사용된 비처리 풀리에스터 코드는 상기 장점을 갖는다는 것은 중요하다.

접착제를 적용시키고 열인발 및 열경화할 풀리에스터 코드는 제1도에 도시한 벨트 인장 부재로서 사용된다. 비교시험은 이 벨트 및 종래의 벨트의 정적 특성 및 동적 특성을 시험하도록 수행된다. 비교 결과는 제2표에 나타낸 바와 같다.

상기 처리 전후에 있어서의(풀리에스터 필라멘트로 구성되는) 로우프의 강도 및 변형과의 관계는 제4도에 도시되어 있다.

제2도에 도시한 벨트 주행중의 축방향부하, 건열 수축 및 시간에 다른 벨트 치수 변화는 목차로서 표시하였고, 이는 종래 벨트를 100으로 본 것이다.

이 경우위 정적 및 동적 평가는 다음과 같다.

1)주행시험

구동 V 풀리(피치 직경 107mm), 종동 V 풀리(피치 직경 100mm), 및 인장 풀리(피치 직경 70mm)를 구동축 및 두 개의 종동축에 각각 설치한다. 피치 선 길이가 1010mm인 V 벨트를 V 풀리 사이에 건다. 벨트를 V 종동 풀리상에 가해지는 부하가 8ps, 그 회전수가 3600rpm 그리고 대기온도가 25℃인 조건하에서 주행시킨다. 인장 풀리에 가해진 축 부하는 벨트가 예정 시간동안 주행한 후 부하 셀로 측정한다.

2) 정적 평가

벨트 건열 수축율을 코드의 건열 수축율 측정과 같은 방법으로 벨트 수축율에 의해 계산한다. 시험기간 및 온도는 동일해서, 즉 30분, 150℃로 하였다.

측정전 60일간 유황 처리한 벨트의 수축율…벨트 외부 환경 변화율을 60일간 측정.

벨트에서 제거한 코드의 성능…열인발 및 열고정된 코드의 경우에 사용했던 것과 같은 방법으로 측정.

상기한 바와 같이, 열인발 및 열고정된 풀리에스터 코드는 다음과 같은 좋은 특성을 갖는다.

영율은 110g/d 보다 컸다. 열응력은 0.48g/d 보다 컸다. 응력비는 0.925 보다 컸다. 건열 수축율도 3.5%보다 컸다. 코드는 약간의 인장하에서 벨트 고무층내에 배치시키고 고무층을 유황처리하였다. 벨트에서 제거한 코드의 특성치는 다음과 같다.

영율은 120g/d보다 컸다. 열응력은 0.490g/d보다 컸다. 응력비는 0.920 보다 컸다. 상기 서술한 특성에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 벨트는 전동 효율면에서 우수하며 시간에 따른 치수 변화가 적다.

[표 1]

[표 2]

Claims

고무층을 경화시키기 전에 벨트의 인장 부재로서 상기 벨트 고무층내에 배치되는, 풀리에스터 파이퍼를 꼬고 접착제를 적용하여 형성된 풀리에스터 코드를 포함하는 전동 벨트에 있어서, 상기 벨트로부터 제거한 상기 풀리에스터 코드의 초기 모듈러스가 120g/d 보다 크며, 코드를 150℃에서 8분간 가열했을대 열응력이 0.490g/d 보다 크고 응력비가 0.920보다 큰것을 특징으로 하는 전동 벨트.
제1항에 있어서, 풀리에스터 파이버를 꼬고 이 풀리에스터 코드 파이버를 열인발, 열경화하여 풀리에스터에 접착제를 적용하여 형성된 상기 벨트의 인장 부재가 초기 모듈러스가 110g/d 보다 크며 이를 150℃에서 8분간 가열했을 때 열응력이 0.48g/d 보다 크며 응력비가 0.925 보다 크고 인장 부재가 150℃로 가열 되었을 때 건열 수축율이 3.5% 미만인 것을 특징으로 하는 전동 벨트.