KR101713186B1

KR101713186B1 - 평 벨트

Info

Publication number: KR101713186B1
Application number: KR1020157035593A
Authority: KR
Inventors: 히사시 마츠다
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2017-03-07
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: WO2010109533A1; US20120021860A1; CN102362095A; US8944948B2; CN102362095B; DE112009004594T5; KR20160004395A; KR20120022752A

Abstract

평 벨트(B)는, 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선(14)이 매설된 심선 유지층(11)과, 이 벨트 내주측에 형성된 풀리 접촉부인 내측 고무층(12)을 갖는다. 심선 유지층(11)은, 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 1∼20질량부이며 또 벨트 폭방향으로 배향되도록 분산된 단섬유(15)를 포함하는 고무 조성물로 형성된다. 내측 고무층(12)은, 단섬유(15)를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성된다.

Description

평 벨트{FLAT BELT}

본 발명은, 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선이 매설된 심선 유지층과 그 벨트 내주측에 배치된 풀리 접촉부인 내측 고무층을 갖는 평 벨트에 관한 것이다.

전동 벨트의 내구성 향상을 목적으로 하여, 심선이 매설된 심선 유지층과 그 내측 혹은 외측 고무층을 탄성률이 서로 다른 고무 조성물로 형성하는 것이 실행되고 있다.

특허문헌 1에는, 심선 유지층 외측에는 심선 유지층보다 탄성률이 높은 고무층을 배치하는 한편, 심선 유지층 내측에는 심선 유지층보다 탄성률이 낮은 고무층을 배치한 V벨트가 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 심선 유지층이 벨트 두께방향으로 배향되도록 단섬유가 분산된 고무 조성물로 형성되며, 그 내측의 톱니 고무층이 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성된 이붙이 벨트가 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 심선 유지층과 그 벨트 내주측에 형성된 풀리 접촉부인 내측 고무층과의 사이에, 단섬유 혼합 고무층이 형성된 평 벨트가 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 열가소성 수지의 심선 유지층과 그 양측의 표면층 각각과의 사이에, 보강포가 배치된 평 벨트가 개시되어 있다.

일본 특허공개 소화 61-286637호 공보 일본 특허공개 2005-180486호 공보 일본 실용신안 공고 평성 6-47155호 공보 일본 특허공개 2001-153186호 공보

본 발명은, 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선이 매설된 심선 유지층과 그 벨트 내주측에 배치된 풀리 접촉부인 내측 고무층을 갖는 평 벨트를 제공하고자 한다.

본 발명은, 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선이 매설된 심선 유지층과, 이 심선 유지층의 벨트 내주측에 형성된 풀리 접촉부인 내측 고무층을 갖는 평 벨트에 있어서, 상기 심선 유지층은, 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 1∼20질량부이며 또 벨트 폭방향으로 배향되도록 분산된 단섬유를 포함한 고무 조성물로 형성되는 한편, 상기 내측 고무층은, 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성된다.

본 실시형태에 관한 평 벨트에 의하면, 심선 유지층이 벨트 폭방향으로 배향된 단섬유를 적당량 포함하므로, 벨트 주행 시의 마찰열로 인한 심선 유지층의 벨트 폭방향 수축변형이 억제되며, 이로써 벨트 폭방향으로 나열되는 심선은 균일하게 부하 분담할 수 있다. 또, 벨트 길이방향에 대한 굽힘 강성(剛性)이 높아지는 일없이, 벨트 폭방향의 강성이 높아진다. 그리고, 결과적으로, 고부하 전동용도에 있어서도 우수한 내구성을 얻을 수 있다. 게다가, 풀리 접촉부인 내측 고무층에는 단섬유가 포함되지 않으므로, 그 표면의 마찰계수가 저감되는 일은 없다.

도 1은, 실시형태에 관한 평 벨트의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 평 벨트의 제조방법을 나타내는 설명도이다.
도 3은, 벨트시험 주행기의 풀리 배치를 나타내는 도이다.

이하, 실시형태에 대해 설명한다.

본 실시형태에 관한 평 벨트는, 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선이 매설된 심선 유지층과, 이 심선 유지층의 벨트 내주측에 형성된 풀리 접촉부인 내측 고무층을 갖는다. 그리고, 심선 유지층은, 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 1∼20질량부이며 또 벨트 폭방향으로 배향되도록 분산된 단섬유를 포함한 고무 조성물로 형성되는 한편, 내측 고무층은, 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성된다.

평 벨트는, V벨트와 같이 풀리에 대한 쐐기효과를 발현하지 않으며, 풀리와의 사이의 마찰만으로 주행하는 것이므로, 사행(蛇行)되기 쉬우며, 주행 안정성이 낮다. 따라서, 평 벨트용 풀리로는, 양측에 플랜지가 형성된 것이나 중심부에서 단부(端部)로 감에 따라 지름이 작아지도록 형성된 크라운 형상인 것이 이용되며, 이로써 평 벨트의 사행을 억제한다. 이와 같은 사정으로, 평 벨트는 주로 저부하의 반송용도나 전동용도 등에 이용된다.

그런데, 최근, 평 벨트의 사행을 제어할 수 있는 풀리가 기술 개발되어, 이에 따라 평 벨트의 고부하 전동용도로의 적용이 기대되고 있으나, 종래의 평 벨트를 그대로 고부하 전동용도로 적용하는 것은 내구성 면에서 문제가 있다.

그러나, 본 실시형태에 관한 평 벨트에 의하면, 심선 유지층이 벨트 폭방향으로 배향된 단섬유를 적당량 포함하므로, 벨트 주행 시의 마찰열로 인한 심선 유지층의 벨트 폭방향 수축변형이 억제되며, 이로써 벨트 폭방향으로 나열되는 심선은 균일하게 부하 분담할 수 있다. 또, 벨트 길이방향에 대한 굽힘 강성(剛性)이 높아지는 일없이, 벨트 폭방향의 강성이 높아진다. 그리고, 결과적으로, 고부하 전동용도에 있어서도 우수한 내구성을 얻을 수 있다. 게다가, 풀리 접촉부인 내측 고무층에는 단섬유가 포함되지 않으므로, 그 표면의 마찰계수가 저감되는 일은 없다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 평 벨트(B)의 일 예를 나타낸다.

본 실시형태에 관한 평 벨트(B)는, 고부하 전동용도로 적합하게 이용되는 것이며, 구체적인 용도로는, 예를 들어 송풍기나 압축기나 발전기의 구동 전달용도나 반송용도 등을 들 수 있다. 또, 본 실시형태에 관한 평 벨트(B)는, JIS K6323에 규정되어 있는 A형, B형, C형 V벨트 용도로도 이용할 수 있으며, 또한 자동차의 보기 구동용도 등 V리브드 벨트 등의 마찰 전동벨트 용도로도 이용할 수 있다.

본 실시형태에 관한 평 벨트(B)는, 벨트 중간층을 구성하는 심선 유지층(11), 벨트 내주측의 내측 고무층(12), 및 벨트 외주측의 외측 고무층(13)을 구비한 3층 적층구조로 구성된다. 심선 유지층(11)에는, 심선(14)이 벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치되어 매설된다. 이 평 벨트(B)는, 예를 들어, 벨트 둘레길이가 600∼3000㎜, 벨트 폭이 10∼20㎜, 및 벨트 두께가 2∼3.5㎜이다.

심선 유지층(11)은, 단면(斷面)이 가로로 긴 사각형의 띠형으로 구성되며, 두께는 예를 들어 0.3∼1.0㎜이다. 심선 유지층(11)은, 베이스 고무에 배합제가 배합되고 혼합된 미가류(未加硫) 고무 조성물이 가열 및 가압되어 가교제에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다.

심선 유지층(11)을 형성하는 고무 조성물의 베이스 고무로는, 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 고무(EPR)나 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(EPDM) 등의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머, 클로로프렌 고무(CR), 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소첨가 니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 이들 중, 고무의 내열성 면에서, 베이스 고무는, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머 또는 수소첨가 니트릴 고무인 것이 바람직하다. 베이스 고무는, 단일 종류의 고무로 구성되어도 되며, 또 복수 종류의 혼합 고무로 구성되어도 된다.

심선 유지층(11)을 형성하는 고무 조성물에 배합되는 배합제로는, 예를 들어, 가교제, 가교조제, 가류촉진제, 노화방지제, 보강제, 충전제, 증강제, 가소제, 가공조제, 안정제, 착색제 등을 들 수 있다. 각 배합제는, 단일 종류로 구성되어도 되며, 또 복수 종류로 구성되어도 된다.

가교제로는, 예를 들어, 유기과산화물, 황 등을 들 수 있다.

유기과산화물로는, 예를 들어, 디큐밀 퍼옥시드 등의 디알킬 퍼옥시드류, t-부틸 퍼옥시드 아세테이트 등의 퍼옥시드 에스테르류, 디시클로 헥사논 퍼옥시드 등의 케톤 퍼옥시드류 등을 들 수 있다. 유기과산화물의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 0.5∼30질량부인 것이 바람직하고, 1∼15질량부인 것이 더욱 바람직하다. 가교제가 유기과산화물의 경우, 추가로, 가교조제가 배합되는 것이 바람직하다. 가교조제로는, 예를 들어, 트리알릴 이소시아누레이트(TAIC) 등을 들 수 있다. 가교조제는, 단일 종류로 구성되어도 되고, 또 복수 종류로 구성되어도 된다.

황의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 0.2∼3.5질량부인 것이 바람직하고, 1∼3질량부인 것이 더욱 바람직하다. 가교제가 황인 경우, 추가로 가교촉진제가 배합되는 것이 바람직하다. 가교촉진제로는, 예를 들어, N-옥시디에틸렌 벤조티아졸-2-설펜아미드(OBS) 등을 들 수 있다. 가교촉진제는, 단일 종류로 구성되어도 되고, 또 복수 종류로 구성되어도 된다.

노화방지제로는, 예를 들어, 아민계 노화방지제, 페놀계 노화방지제 등을 들 수 있다. 노화방지제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 0.1∼5질량부인 것이 바람직하고, 0.5∼3질량부인 것이 더욱 바람직하다.

보강제로는, 예를 들어, 퍼네이스블랙이나 서멀블랙 등의 카본블랙 등을 들 수 있다. 보강제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 20∼100질량부인 것이 바람직하고, 40∼80질량부인 것이 더욱 바람직하다.

충전제로는, 예를 들어, 탄산칼슘, 활석(talc), 규조토(diatomite) 등을 들 수 있다. 충전제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 5∼50질량부인 것이 바람직하고, 5∼30질량부인 것이 더욱 바람직하다.

증강제로는, 실리카 등을 들 수 있다. 증강제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 5∼80질량부인 것이 바람직하고, 5∼60질량부인 것이 더욱 바람직하다.

가소제로는, 디부틸 프탈레이트(DBP)나 디옥틸 프탈레이트(DOP) 등의 디알킬 프탈레이트, 디옥틸 아디페이트(DOA) 등의 디알킬 아디페이트; 디옥틸 세바케이트(DOS) 등의 디알킬 세바케이스 등을 들 수 있다. 가소제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 0.1∼40질량부인 것이 바람직하고, 0.1∼20질량부인 것이 더욱 바람직하다.

가공조제로는, 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 방향족계 오일 등을 들 수 있다. 가공조제의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 0.1∼40질량부인 것이 바람직하고, 0.1∼20질량부인 것이 더욱 바람직하다.

심선 유지층(11)을 형성하는 고무 조성물에는, 단섬유(15)가 벨트 폭방향으로 배향되도록 분산되어 포함된다.

단섬유(15)로는, 예를 들어, 나일론6 단섬유, 나일론6,6 단섬유, 폴리에스테르 단섬유, 면 단섬유, 아라미드 단섬유 등을 들 수 있다. 단섬유(15)는, 단일 종류로 구성되어도 되고, 또 복수 종류로 구성되어도 된다.

단섬유(15)의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 1∼20질량부이며, 1∼10질량부인 것이 바람직하다.

단섬유(15)의 섬유길이는, 0.1∼5㎜인 것이 바람직하고, 0.5∼3㎜인 것이 더욱 바람직하다.

단섬유(15)의 인장 탄성률은, 1∼800CN/dtex인 것이 바람직하고, 20∼600CN/dtex인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 이 인장 탄성률은, 절단 전의 필라멘트사에 대해, JIS L1013에 준하여 측정할 수 있다.

단섬유(15)는, 표면에 이른바 접착처리가 실시된 것이라도 되며, 또 접착처리가 실시되지 않은 것이라도 된다. 이러한 접착처리로는, 예를 들어, 레조르신·포르말린·라텍스 수용액(이하 「RFL 수용액」이라 함) 등에 침지시킨 후에 가열하는 처리나 고무풀에 침지시킨 후에 건조시키는 처리 등을 들 수 있다.

내측 고무층(12)은, 단면이 가로로 긴 사각형의 띠형으로 구성되며, 두께가 예를 들어 0.5∼1.5㎜이다. 내측 고무층(12)은, 베이스 고무에 배합제가 배합되어 혼합된 미가류 고무 조성물이 가열 및 가압되고 가교제에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다. 이 내측 고무층(12)이 풀리 접촉부를 구성한다.

내측 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물의 베이스 고무로는, 상기 심선 유지층(11)을 형성하는 것과 동일한 것을 들 수 있다.

내측 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물에 배합되는 배합제로는, 상기 심선 유지층(11)을 형성하는 것과 동일한 것을 들 수 있다.

내측 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물에는, 단섬유(15)가 포함되지 않는다.

외측 고무층(13)은, 단면이 가로로 긴 사각형의 띠형으로 구성되며, 두께가 예를 들어 0.5∼1.5㎜이다. 외측 고무층(13)은, 베이스 고무에 배합제가 배합되어 혼합된 미가류 고무 조성물이 가열 및 가압되어 가교제에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다. 이 외측 고무층(13)이 벨트 배면부를 구성한다.

외측 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물의 베이스 고무로는, 상기 심선 유지층(11)을 형성하는 것과 동일한 것을 들 수 있다.

외측 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물에 배합되는 배합제로는, 상기 심선 유지층(11)을 형성하는 것과 동일한 것을 들 수 있다.

외측 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물에는, 심선 유지층(11)과 마찬가지로 단섬유가 포함되어도 되며, 또, 내측 고무층(12)과 마찬가지로 단섬유가 포함되지 않아도 된다.

외측 고무층(13)을 형성하는 고무 조성물에 단섬유가 포함되는 경우, 섬유종류로는, 심선 유지층(11)에 포함된 것과 동일한 것을 들 수 있다. 단섬유의 배합량은, 베이스 고무 100질량부에 대해 1∼20질량부인 것이 바람직하고, 1∼10질량부인 것이 더욱 바람직하다. 단섬유의 섬유길이는, 0.1∼5㎜인 것이 바람직하고, 0.5∼3㎜인 것이 더욱 바람직하다. 단섬유의 인장 탄성률은, 1∼800CN/dtex인 것이 바람직하고, 20∼600CN/dtex인 것이 더욱 바람직하다. 단섬유는, 벨트 폭방향, 벨트 길이방향, 및 벨트 두께방향 모두에 배향되도록 분산되어도 되며, 또 무배향으로 배치되어도 된다. 단섬유는, 표면에 이른바 접착처리가 실시된 것이라도 되며, 또 그것이 실시되지 않은 것이라도 된다.

심선 유지층(11), 내측 고무층(12), 및 외측 고무층(13)은, 베이스 고무가 동일 종류로 구성되어도 되고, 또 베이스 고무가 서로 달라도 된다.

심선(14)은, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유(PET)나 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유(PEN) 등의 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유, 비닐론 섬유 등의 연사로 구성된다. 심선(14)은, 바깥 지름이 예를 들어 0.1∼2.0㎜이다.

심선(14)의 심선 유지층(11)에서의 매설위치는, 벨트 두께방향의 중앙이라도 되며, 또 벨트 두께방향의 내측 고무층(12)에 가까운 쪽이라도 되고, 또한 벨트 두께방향의 외측 고무층(13)에 가까운 쪽이라도 된다.

심선(14)은, 심선 유지층(11)에 대한 접착성 부여를 위해, 성형가공 전에 RFL수용액에 침지시킨 후에 가열하는 접착처리 및/또는 고무풀에 침지시킨 후에 건조시키는 접착처리가 실시된 것이 바람직하다.

이상의 구성의 평 벨트(B)에 의하면, 심선 유지층(11)은 벨트 폭방향으로 배향된 단섬유(15)를 적당량 포함하므로, 벨트주행 시의 마찰열로 인한 심선 유지층(11) 벨트 폭방향의 수축변형이 억제되며, 이로써 벨트 폭방향으로 나열되는 심선(15)이 균일하게 부하 분담할 수 있다. 또, 벨트 길이방향에 대한 굽힘 강성이 높아지는 일없이, 벨트 폭방향의 강성이 높아진다. 그리고, 결과적으로, 지름이 작은 풀리에 감는 용도에 있어서도, 또 고부하 전동용도에 있어서도, 높은 주행 안정성 및 우수한 내구성을 얻을 수 있다. 게다가, 풀리 접촉부인 내측 고무층(12)에는 단섬유가 포함되지 않으므로, 그 표면의 마찰계수가 저감되는 일이 없다.

다음은, 본 실시형태에 관한 평 벨트(B)의 제조방법을 도 2에 기초하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 평 벨트(B)의 제조에서는, 원통금형 및 고무 슬리브(모두 도시 생략)를 이용한다.

먼저, 원통금형 외주에, 외측 고무층(13)을 형성하기 위한 미가류 고무시트(13')을 소정 회수 감은 후, 그 위에, 심선 유지층(11)의 외주측 부분을 형성하기 위한 미가류 고무시트(11a')를 소정 회수 감는다. 이 때, 미가류 고무시트(11a')로 시트면 내의 한 방향으로 단섬유(15)가 배향된 것을 이용하여, 단섬유(15)의 배향방향을 원통금형의 축방향과 일치시킨다.

이어서, 그 위에, 심선(14)이 될 연사(14')를 나선형으로 감은 후, 그 위에 심선 유지층(11)의 내주측 부분을 형성하기 위한 미가류 고무시트(11b')를 감는다. 이 때, 상기와 마찬가지로 단섬유(15)의 배향방향을 원통금형의 둘레방향과 일치시킨다.

계속해서, 그 위에, 내측 고무층(12)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(12b')를 감는다. 여기서, 미가교 고무시트(12')는 단섬유를 포함하지 않는다.

그 후, 원통금형 상의 성형체에 고무 슬리브를 씌우고, 이를 성형솥에 넣어 고열의 수증기 등에 의해 가열함과 동시에, 고압을 가해 고무 슬리브를 반지름방향 안쪽으로 누른다. 이 때, 미가류 고무 조성물이 유동됨과 동시에 가교반응이 진행되고, 더불어 연사(14')의 고무로의 접착반응도 진행되며, 이에 따라 통형의 벨트 슬래브(slab)가 형성된다.

그리고, 성형솥으로부터 원통금형을 분리한 후, 원통금형 상에 형성된 벨트 슬래브를 탈형한다.

마지막으로, 벨트 슬래브의 외주면 및 내주면을 연마함으로써 내측 고무층(12) 및 외측 고무층(13)의 두께를 균일화시킨 후에 소정 폭으로 폭절단하여, 각각의 표리를 반대로 함으로써 평 벨트(B)를 얻는다.

여기서, 본 실시형태에서는, 심선 유지층(11), 내측 고무층(12) 및 외측 고무층(13)의 3층 구조인 평 벨트(B)로 하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시형태의 심선 유지층(11) 및 내측 고무층(12)과 마찬가지 구성을 갖는 것이라면, 2층 구조인 것이라도 되며, 또 4층 이상의 구조인 것이라도 된다.

[실시예]

평 벨트에 대해 실시한 평가시험에 대해 설명한다.

(고무 조성물이 구성)

<심선 유지층용의 고무 조성물>

이하의 심선 유지층용의 고무 조성물 1∼14를 제조한다. 상세한 것은 표 1에도 나타낸다.

-고무 조성물 1-

EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무)(The Dow Chemical사제 상품명 : Nordel IP4640)을 베이스 고무로 하고, 이 베이스 고무 100질량부에 대해, 카본블랙 FEF(Tokai Carbon사제 상품명 : SEAST SO) 70질량부, 파라핀계 오일(Japan Sun oil사제 상품명 : SUNPAR 2280) 10질량부, 스테아린산(New Japan Chemical사제 상품명 : 스테아린산 50S) 1질량부, 산화아연(Sakai Chemical사제 상품명 : 산화아연 3종) 5질량부, 가교조제(SEIKO Chemical사제 상품명 : Hi-Cross M) 2질량부, 유기과산화물(NOF사제 상품명 : PERCUMYL D ) 5질량부, 및 파라 아라미드 단섬유(TEIJIN사제 상품명 : Technora cut fiber CFH3050, 섬유길이 3㎜) 10질량부를 밀폐식 혼합기에 투입하고 혼합하여 얻어진 고무 조성물을 고무 조성물 1로 한다.

이 고무 조성물(1)을 롤(roll)로 압연하여 미가류 고무시트로 하고, 이를 160℃에서 30분간 프레스 성형하여 가교 고무시트를 얻는다. 그리고, 가교 고무시트에 대해, JIS K6253에 준하여 A형 경도계를 이용하여 듀로미터 경도 시험을 실시한다. 경도는 88이다.

-고무 조성물 2-

파라 아라미드 단섬유의 배합량을 1질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(2)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 81이다.

-고무 조성물 3-

파라 아라미드 단섬유의 배합량을 2질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(3)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 82이다.

-고무 조성물 4-

파라 아라미드 단섬유의 배합량을 5질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(4)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 84이다.

-고무 조성물 5-

파라 아라미드 단섬유의 배합량을 20질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(5)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 94이다.

-고무 조성물 6-

파라 아라미드 단섬유 대신에 메타 아라미드 단섬유(TEIJIN사제 상품명 : Conex cut fiber CFA3000, 섬유길이 3㎜) 10질량부를 배합한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(6)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 86이다.

-고무 조성물 7-

파라 아라미드 단섬유 대신에 비닐론 단섬유(UNITIKA사제 상품명 : CFV3010, 섬유길이 3㎜) 10질량부를 배합한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(7)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 85이다.

-고무 조성물 8-

파라 아라미드 단섬유 대신에 면 단섬유(HASHIMOTO사제 상품명 : Denim chipper 5, 섬유길이 5㎜) 10질량부를 배합한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(8)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 82이다.

-고무 조성물 9-

파라 아라미드 단섬유 대신에 나일론 단섬유(Asahi Kasei사제 상품명 : 나일론6,6, 섬유길이 3㎜) 10질량부를 배합한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(9)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 84이다.

-고무 조성물 10-

베이스 고무로서 EPDM 대신에 EBM(에틸렌 부텐 모노머 고무)(The Dow Chemical사제 상품명 : Engage ENR7380)을 이용한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(10)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 90이다.

-고무 조성물 11-

베이스 고무로서 EPDM 대신에 EOM(에틸렌 옥텐 모노머 고무)(The Dow Chemical사제 상품명 : Engage 8180)을 이용한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(11)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 92이다.

-고무 조성물 12-

베이스 고무로서 EPDM 대신에 H-NBR(수소첨가 니트릴 고무)(ZEON사제 상품명 : Zetpol 2010H)을 이용한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하여, 이를 고무 조성물(12)로 한다. 고무 조성물 1과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 86이다.

-고무 조성물 13-

파라 아라미드 단섬유를 배합하지 않는 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하고, 이를 고무 조성물(13)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 79이다.

-고무 조성물 14-

파라 아라미드 단섬유의 배합량을 25질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합하고, 이를 고무 조성물(14)로 한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 96이다.

<내측 및 외측 고무층용의 고무 조성물>

내측 고무층 및 외측 고무층용의 고무로서, 이하의 고무 조성물(15) 및 (16)을 제조한다. 상세한 것은 표 1에도 나타낸다.

-고무 조성물 15-

내측 및 외측 고무층용의 고무 조성물(15)로서, 파라 아라미드 단섬유를 배합하지 않는 것을 제외하고 고무 조성물 1과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 79이다. 여기서, 이 고무 조성물(15)은, 심선 유지층용인 상기 고무 조성물(13)과 동일 구성이다.

-고무 조성물 16-

내측 및 외측 고무층용의 고무 조성물(16)로서, 파라 아라미드 단섬유의 배합량을 15질량부로 한 것을 제외하고 고무 조성물(1)과 동일 구성의 고무 조성물을 혼합한다. 고무 조성물(1)과 마찬가지로 경도를 측정한 바, 90이다.

(시험평가용 평 벨트)

이하의 실시예 1∼12 및 비교예 1∼4 각각의 평 벨트를 제작한다. 각 구성은 표 2에도 나타낸다.

<실시예 1>

고무 조성물(1)로 심선 유지층을 형성하며 또 고무 조성물(15)로 내측 고무층 및 외측 고무층을 형성한 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 1로 한다.

여기서, 심선 유지층은, 단섬유가 벨트 폭방향으로 배향되도록 형성한다. 또 심선을 아라미드 섬유(1100dtex)의 연사로 구성하고, 벨트 둘레길이를 1100㎜, 벨트 폭을 15㎜, 및 벨트 두께를 2.6㎜로 한다.

<실시예 2>

고무 조성물(2)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 2로 한다.

<실시예 3>

고무 조성물(3)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 3으로 한다.

<실시예 4>

고무 조성물(4)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 4로 한다.

<실시예 5>

고무 조성물(5)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 5로 한다.

<실시예 6>

고무 조성물(6)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 6으로 한다.

<실시예 7>

고무 조성물(7)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 7로 한다.

<실시예 8>

고무 조성물(8)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 8로 한다.

<실시예 9>

고무 조성물(9)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 9로 한다.

<실시예 10>

고무 조성물(10)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 10으로 한다.

<실시예 11>

고무 조성물(11)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 11로 한다.

<실시예 12>

고무 조성물(12)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 실시예 12로 한다.

<비교예 1>

고무 조성물(13)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 비교예 1로 한다. 이는, 심선 유지층, 내측 고무층, 및 외측 고무층 전체가 동일 고무 조성물로 형성된 것이다.

<비교예 2>

심선 유지층의 단섬유 배향방향을 벨트 길이방향으로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 비교예 2로 한다.

<비교예 3>

고무 조성물(14)로 심선 유지층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 비교예 3으로 한다.

*<비교예 4>

고무 조성물(15)로 내측 고무층 및 외측 고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 평 벨트를 제작하여, 이를 비교예 4로 한다.

내측 고무층 및 외측 고무층은, 단섬유가 벨트 폭방향으로 배향되도록 형성된다.

(시험평가 방법)

도 3은, 시험평가에 이용한 벨트주행 시험기(30)의 풀리 배치를 나타낸다.

이 벨트주행 시험기(30)는, 상하로 배치된 풀리지름 120㎜인 지름이 큰 평 풀리(상측이 종동 풀리, 하측이 구동 풀리)(31, 32)와 이들 상하방향 중간의 오른쪽에 배치된 풀리지름 75㎜인 지름이 작은 평 풀리(33)로 구성된다. 지름이 작은 평 풀리(33)는, 벨트 내측에 벨트 감김 각도가 90도가 되도록 위치가 정해진다.

실시예 1∼12 및 비교예 1∼4 각각에 대해, 3개의 평 풀리(31, 32, 33)에 감음과 동시에, 392N의 사하중(dead weight)이 부하되도록 지름이 작은 평 풀리(33)를 측방으로 당기고, 분위기 온도 120℃ 하, 구동 풀리인 하측의 평 풀리(32)를 회전수 4900rpm으로 시계 방향으로 회전시켜 벨트를 주행시킨다. 그리고, 벨트주행 불가로 되기까지의 시간을 벨트 내구 주행시간으로서 측정하고, 비교예 1의 벨트 내구주행시간에 대한 주행시간의 비율을 벨트 내구성의 지표로 한다. 또, 벨트주행 불가로 된 고장원인을 관찰한다.

(시험평가 결과)

표 2는, 실시예 1∼12 및 비교예 1∼4의 시험평가 결과를 나타낸다. 또, 단섬유의 배합량만이 다른 실시예 1∼5 그리고 비교예 1 및 3의 결과를 별도 정리하여 표 3에 나타낸다.

표 2에 의하면, 단섬유를 포함하는 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 실시예 1∼12와 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 비교예 1을 비교하면, 전자가 후자보다 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.

벨트 폭방향으로 배향되도록 분산된 단섬유를 포함하는 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 실시예 1과 벨트 길이방향으로 배향되도록 분산된 단섬유를 포함하는 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 비교예 2를 비교하면, 전자가 후자보다 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.

단섬유의 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 1∼20 질량부인 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 실시예 1∼12와 단섬유의 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 25질량부인 고무 조성물로 심선 유지층이 형성된 비교예 3을 비교하면, 전자가 후자보다 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.

단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 내측 및 외측 고무층이 형성된 실시예 1과 단섬유를 포함하는 고무 조성물로 내측 및 외측 고무층이 형성된 비교예 4를 비교하면, 전자가 후자보다 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.

따라서, 심선 유지층이, 단섬유를 베이스 고무 100질량부에 대해 1∼20질량부 배합하고, 그 배향방향이 벨트 폭방향인 고무 조성물로 형성되며 또 내측 고무층 및 외측 고무층이, 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성됨으로써, 우수한 내구성을 얻을 수 있다.

[산업상 이용 가능성]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 평 벨트에 대해 유용하다.

11: 심선 유지층
12: 내측 고무층
13: 외측 고무층
14: 심선
15: 단섬유
30: 벨트주행 시험기

Claims

벨트 길이방향으로 이어짐과 동시에 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선이 매설된 심선 유지층과, 이 심선 유지층의 벨트 내주측에 형성된 풀리 접촉부인 내측 고무층을 갖는 평 벨트에 있어서,
상기 심선 유지층은, 베이스 고무가 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(EPDM)이고, 베이스 고무 100질량부에 대한 배합량이 2~10질량부이며 벨트 폭방향으로 배향되도록 분산해서 배치된 섬유 길이가 0.5~5mm인 파라 아라미드 단섬유, 메타 아라미드 단섬유, 비닐론 단섬유, 면 단섬유, 또는 나일론 단섬유를 포함하는 유기과산화물로 가교된 고무 조성물로 형성되는 한편,
상기 내측 고무층은 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성되고,
또한, 상기 심선 유지층은 단섬유를 포함하는 미가류 고무 상에 상기 심선이 될 연사가 마련되고, 그 위에 단섬유를 포함하는 다른 미가류 고무가 마련되고, 그리고 그들 미가류 고무의 가교 반응이 진행되어서 형성되는 평 벨트.
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제1항에 있어서,
용도가 송풍기, 압축기 혹은 발전기의 구동 전달용도 또는 반송용도인 평 벨트.
제1항에 있어서,
상기 심선 유지층의 벨트 외주측에 배치되며 단섬유를 포함하지 않는 고무 조성물로 형성된 외측 고무층을 추가로 갖는 평 벨트.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 내측 고무층을 형성하는 고무 조성물은 상기 심선 유지층을 형성하는 고무 조성물과 동일하되, 단섬유를 포함하지 않는 평 벨트.
제4항에 있어서,
상기 외측 고무층을 형성하는 고무 조성물은 상기 심선 유지층을 형성하는 고무 조성물과 동일하되, 단섬유를 포함하지 않는 평 벨트.
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