KR102151822B1

KR102151822B1 - 전동 벨트

Info

Publication number: KR102151822B1
Application number: KR1020207011200A
Authority: KR
Inventors: 유야 신도
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: WO2019069842A1; CN111133223A; DE112018004378T5; JP6505335B1; KR20200051032A; US10968979B2; JPWO2019069842A1; US20200232539A1; CN111133223B

Abstract

전동 벨트(B)는, 벨트 본체(10)와, 그 풀리 접촉측 표면을 피복하도록 형성된 합성 섬유를 주성분으로 하는 천 재료로 구성된 피복포(15)를 구비한다. 피복포(15)의 벨트 본체(10)측 표면이, 고무 성분에 셀룰로스계 단섬유가 분산된 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에 접촉한다. 피복포(15)와 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 풀리 접촉 표면에 노출된다.

Description

전동 벨트

본 발명은 전동 벨트에 관한 것이다.

풀리 접촉 표면이 직포 등으로 피복된 전동 벨트가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, V 리브 표면이 개구부를 갖는 보강포로 피복되고, 그 보강포의 벨트 본체측 표면이 열가소성 수지의 베이스층에 접촉하여, 보강포의 개구부로부터 그 베이스층이 노출된 V 리브드 벨트가 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, V 리브 표면이 셀룰로스계 섬유 및 폴리에스테르 섬유로 형성된 경편포로 피복된 V 리브드 벨트가 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2014-126132호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2015-127590호 공보

본 발명은, 벨트 본체와, 상기 벨트 본체의 풀리 접촉측 표면을 피복하도록 형성된 합성 섬유를 주성분으로 하는 천 재료로 구성된 피복포를 구비한 전동 벨트로서, 상기 피복포의 상기 벨트 본체측 표면이, 고무 성분에 셀룰로스계 단섬유가 분산된 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에 접촉하고, 상기 피복포와 상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 풀리 접촉 표면에 노출된다.

도 1a는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 한 조각의 사시도이다.
도 1b는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 일부분의 횡단면도이다.
도 2a는 벨트 성형틀의 종단면도이다.
도 2b는 벨트 성형틀의 일부분의 종단면 확대도이다.
도 3a는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 1 제조 방법의 제 1 설명도이다.
도 3b는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 1 제조 방법의 제 2 설명도이다.
도 3c는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 1 제조 방법의 제 3 설명도이다.
도 3d는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 1 제조 방법의 제 4 설명도이다.
도 4a는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 2 제조 방법의 제 1 설명도이다.
도 4b는 실시형태에 따른 V 리브드 벨트의 제 2 제조 방법의 제 2 설명도이다.
도 5는 보조기계 구동벨트 전동장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 6은 실시예 1의 V 리브드 벨트의 풀리 접촉 표면의 사진이다.
도 7a는 WET 분위기 전동 능력 시험용 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 7b는 내마모성 시험용 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 8a는 WET 분위기 전동 능력 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 내마모성 시험 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

도 1a 및 1b는, 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)(전동 벨트)를 나타낸다. 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 자동차의 엔진 룸 내에 설치되는 보조기계 구동벨트 전동장치 등에 이용되는 이음매 없는(endless) 동력 전달부재이다. 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.

실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)는, 내주측의 압축 고무층(11)과 중간의 접착 고무층(12)과 외주측의 신장 고무층(13)을 갖는 고무제 벨트 본체(10)를 구비한다. 벨트 본체(10)의 접착 고무층(12)의 두께 방향의 중간부에는, 벨트 폭 방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 심선(14)이 매설된다. 벨트 본체(10)의 압축 고무층(11)의 풀리 접촉측 표면인 내주측 표면은 피복포(15)로 피복된다. 그리고, 신장 고무층(13) 대신에 배면 보강포가 배치되어, 벨트 본체(10)가 압축 고무층(11) 및 접착 고무층(12)으로 구성되어도 된다.

압축 고무층(11)의 내주측에는, 각각, 벨트 길이 방향으로 연장되도록 형성된 단면이 대략 역삼각형인 복수의 돌조가 벨트 폭 방향으로 병렬되도록 형성된다. 그리고, 이들 복수의 돌조 각각의 표면이 피복포(15)로 피복되어 V 리브(16)가 형성된다. 각 V 리브(16)는, 예를 들어, 리브 높이가 2.0㎜ 이상 3.0㎜ 이하, 기단 사이의 폭이 1.0㎜ 이상 3.6㎜ 이하이다. V 리브(16) 수는 예를 들어 3개 이상 6개 이하이다(도 1에서는 6개).

압축 고무층(11)은, 풀리 접촉측 표면인 내주측 표면을 따르도록 층상으로 형성된 표면 고무층(11a)과, 이 표면 고무층(11a)의 내측에 형성된 내부 고무층(11b)을 갖는다. 표면 고무층(11a)의 두께는, 바람직하게는 0.5㎜ 이상 1.5㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.7㎜ 이상 1.0㎜ 이하이다.

표면 고무층(11a)은, 고무 성분에 셀룰로스계 단섬유 및 각종 고무 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교(未架橋) 고무 조성물이 가열 및 가압되고 고무 성분이 가교됨으로써 얻어진, 고무 성분에 셀룰로스계 단섬유가 분산된 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물로 형성된다. 따라서, 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물은, 벨트 본체(10)의 피복포(15)로 피복된 압축 고무층(11)의 표면 고무층(11a)의 부분을 형성한다.

표면 고무층(11a)을 형성하는 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 고무 성분으로는, 예를 들어, 에틸렌·프로필렌 공중합체(EPR), 에틸렌·프로필렌·디엔 터폴리머(이하 "EPDM"이라고 함), 에틸렌·옥텐 공중합체, 에틸렌·부텐 공중합체 등의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머; 클로로프렌 고무(CR); 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM); 수소 첨가 아크릴로니트릴 고무(H-NBR), 천연 고무(NR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 니트릴 고무(NBR), 실리콘 고무(Q), 플루오린 고무(FKM) 등을 들 수 있다. 표면 고무층(11a)을 형성하는 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 고무 성분은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 포함하는 것이 보다 바람직하며, EPDM을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

셀룰로스계 단섬유로는, 예를 들어, 면, 마 등의 천연 셀룰로스 섬유, 레이온 등의 재생 셀룰로스 섬유, 아세테이트 섬유 등의 단섬유를 들 수 있다. 셀룰로스계 단섬유는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 면을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 셀룰로스계 단섬유의 섬유 길이는, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하이다. 셀룰로스계 단섬유의 섬유 직경은, 바람직하게는 10㎛ 이상 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 40㎛ 이하이다. 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에서의 셀룰로스계 단섬유의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대하여, 바람직하게는 5질량부 이상 60질량부 이하, 보다 바람직하게는 10질량부 이상 50질량부 이하이다.

고무 배합제로는, 카본 블랙이나 실리카 등의 보강재, 오일, 가공조제, 가황 촉진조제, 유황이나 유기과산화물의 가교제, 공가교제(co-crosslinker), 가황 촉진제 등을 들 수 있다. 그리고, 표면 고무층(11a)을 형성하는 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물은, 예를 들어, 나일론 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 등의 셀룰로스계 단섬유 이외의 단섬유를 함유하여도 된다.

내부 고무층(11b)은, 고무성분에 각종 고무 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 조성물이 가열 및 가압되고 고무 성분이 가교된 고무 조성물로 형성된다. 내부 고무층(11b)의 고무 성분으로는, 표면 고무층(11a)과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 내부 고무층(11b)의 고무 성분은, 표면 고무층(11a)의 고무 성분과 동일한 것이 바람직하다. 고무 배합제로는, 표면 고무층(11a)과 마찬가지로, 보강재, 오일, 가공조제, 가황 촉진조제, 가교제, 공가교제, 가황촉진제 등을 들 수 있다.

접착 고무층(12)은, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성되며, 그 두께가 예를 들어 1.0㎜ 이상 2.5㎜ 이하이다. 신장 고무층(13)도, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠 형상으로 구성되며, 그 두께가 예를 들어 0.4㎜ 이상 0.8㎜ 이하이다. 신장 고무층(13)의 표면에는, 배면 구동 시의 소리 발생을 억제하는 관점에서, 직포 패턴이 형성되는 것이 바람직하다. 접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)은, 고무 성분에 각종 고무 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 고무 조성물이 가열 및 가압되고 고무 성분이 가교된 고무 조성물로 형성된다.

접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)의 고무 성분으로는, 표면 고무층(11a)과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 접착 고무층(12) 및 신장 고무층(13)의 고무 성분은, 표면 고무층(11a) 또는 내부 고무층(11b)의 고무 성분과 동일하여도 된다. 고무 배합제로는, 표면 고무층(11a)이나 내부 고무층(11b)과 마찬가지로, 보강재, 오일, 가공조제, 가황 촉진조제, 가교제, 공가교제, 가황촉진제 등을 들 수 있다.

심선(14)은, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유, 폴리아미드 섬유 등의 연사로 구성된다. 심선(14)의 직경은 예를 들어 0.5㎜ 이상 2.5㎜ 이하이고, 단면에서 서로 인접하는 심선(14) 중심 사이의 치수는 예를 들어 0.05㎜ 이상 0.20㎜ 이하이다. 심선(14)에는, 벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 레조르신·포르말린·라텍스 수용액(이하 "RFL수용액"이라고 함)이나 고무풀 등에 의한 접착처리가 실시된다.

피복포(15)는, 합성 섬유를 주성분으로 하는 천 재료로 구성된다. 피복포(15)는, 벨트 본체(10)의 압축 고무층(11)의 표면 고무층(11a)의 풀리 접촉측 표면인 내주측 표면을 따라, 그 풀리 접촉측 표면인 내주측 표면을 피복함과 함께, 벨트 본체(10)측 표면이 표면 고무층(11a)의 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에 접촉하도록 형성된다. 피복포(15)의 두께는, 바람직하게는 0.3㎜ 이상 1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎜ 이상 0.8㎜ 이하이다.

피복포(15)를 구성하는 천 재료를 형성하는 합성 섬유로는, 예를 들어, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유 등을 들 수 있다. 폴리아미드 섬유로는, 예를 들어, 나일론 6 섬유, 나일론 6,6 섬유 등을 들 수 있다. 피복포(15)를 구성하는 천 재료를 형성하는 합성 섬유는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 내마모성이 우수한 폴리아미드 섬유를 포함하는 것이 보다 바람직하며, 나일론 6,6 섬유를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 피복포(15)를 구성하는 천 재료를 형성하는 섬유 재료는, 합성 섬유 이외에 셀룰로스계 섬유 등의 천연 섬유도 포함하여도 된다.

피복포(15)를 구성하는 천 재료로는, 편포, 직포, 및 부직포를 들 수 있다. 편포로는, 위편포 및 경편포를 들 수 있다. 위편포로는, 예를 들어, 평편포, 고무편포, 펄편포 등을 들 수 있다. 경편포로는, 예를 들어, 덴비(denbigh)편포, 코드편포, 아틀라스편포 등의 트리코편포 등을 들 수 있다. 직포로는, 예를 들어, 평직포, 사문직포, 주자직포 등을 들 수 있다. 편포의 경우, 웨일 방향 및 코스 방향 각각의 코(loop) 수는, 2.54㎝당, 바람직하게는 20코 이상 80코 이하, 보다 바람직하게는 40코 이상 60코 이하이다. 편포의 웨일 방향의 코 수는, 코스 방향의 코 수 이하인 것이 바람직하고, 코스 방향의 코 수 미만인 것이 더 바람직하다. 피복포(15)에는, 벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, RFL수용액이나 고무풀 등으로의 침지에 의한 접착처리가 실시된다.

실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에서는, 피복포(15)의 섬유의 간극으로부터 표면 고무층(11a)의 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 침투하고, 그 결과, 풀리 접촉 표면인 V 리브(16) 표면에, 피복포(15)와 표면 고무층(11a)의 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출된다.

자동차의 보조기계 구동벨트 전동장치에서는, 전동 벨트로서 일반적으로 V 리브드 벨트가 이용되고, 그것이 WET 분위기에서 슬립하면, 전동 성능이 저하됨과 더불어, 스틱 슬립 이상음이 발생하여, 추가로 연비의 저하를 초래하는 문제가 있다. 그러나, 이와 같은 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)에 의하면, 풀리 접촉 표면인 V 리브(16) 표면에, 합성 섬유를 주성분으로 하는 천 재료로 구성된 피복포(15)와 함께 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출되므로, 합성 섬유의 피복포(15)에 의한 높은 내마모성을 가지면서, WET 분위기에서 셀룰로스계 단섬유가 흡수(吸水)하여, 풀리 접촉 표면이 DRY 분위기에 가까워져, 결과적으로, WET 분위기에서의 전동 성능의 저하를 억제할 수 있다.

피복포(15)에 의한 내마모성 및 셀룰로스계 단섬유의 흡수성의 균형 관점에서는, 풀리 접촉 표면인 V 리브(16) 표면에서의 피복포(15)의 표면 점유율은, 바람직하게는 40% 이상 90% 이하, 보다 바람직하게는 50% 이상 80% 이하이다. 피복포(15)의 표면 점유율은, 풀리 접촉 표면인 V 리브(16) 표면의 화상을 취득하고, 그 화상의 농담을 2치화, 즉, 피복포(15)를 흰색 및 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물을 검정색으로 화상 분석함으로써 피복포(15)의 흰색의 면적분율로서 구해진다. 또한, 피복포(15)의 표면 점유율은, 피복포(15)를 구성하는 천 재료의 조직, 그 천 재료를 형성하는 실의 두께나 밀도, 천 재료의 신장률이나 신장 방향, 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 미가교 시의 점도 등에 의해, 피복포(15)의 섬유의 간극으로부터의 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 침투 상태를 조정함으로써 제어할 수 있다.

다음으로, 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 2a 및 2b는, 실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)를 제조할 때 이용되는 벨트 성형틀(20)을 나타낸다.

이 벨트 성형틀(20)은, 동심상(同心狀)으로 배치된, 각각, 원통 형상의 내틀(21) 및 외틀(22)을 구비한다.

내틀(21)은 고무 등의 가요성 재료로 형성된다. 외틀(22)은 금속 등의 강성 재료로 형성된다. 외틀(22)의 내주면은 성형면에 구성되고, 그 외틀(22)의 내주면에는, V 리브(16)와 동일 형상의 V 리브 형성홈(23)이 축방향으로 일정 피치로 형성된다. 외틀(22)에는, 수증기 등의 열매체나 물 등의 냉매체를 유통시켜 온도 조절하는 온도조절기구가 배치된다. 또한, 내틀(21)을 내부로부터 가압 팽창시키기 위한 가압 수단이 배치된다.

(제 1 제조 방법)

실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제 1 제조 방법은, 재료 준비 공정, 성형 공정, 가교 공정, 및 마무리 공정을 가진다.

<재료 준비 공정>

니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기로 고무 성분을 반죽하고, 거기에 셀룰로스계 단섬유 및 각종 고무 배합제를 투입하여 혼련하고, 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 등에 의해 시트 형상으로 성형하여, 벨트 본체(10)의 표면 고무층을 형성하게 되는 미가교 고무시트(11a')를 제작한다.

마찬가지로, 니더, 밴버리 믹서 등의 혼련기로 고무 성분을 반죽하고, 거기에 각종 고무 배합제를 투입하여 혼련하고, 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 등에 의해 시트 형상으로 성형하고, 벨트 본체(10)의 내부 고무층, 접착 고무층(12), 및 신장 고무층(13)을 형성하게 되는 미가교 고무시트(11b', 12', 13')를 제작한다.

또한, 심선(14)을 구성하게 되는 연사(14')에 대해 접착처리를 실시한다. 구체적으로는, 연사(14')를 RFL 수용액에 침지하여 가열하는 RFL 접착처리를 실시한다. 또한, 필요에 따라, RFL 접착처리 전에 베이스 접착처리액에 침지하여 가열하는 베이스 접착처리, 및/또는, RFL 접착처리 후에 고무풀에 침지하여 건조시키는 고무풀 접착처리를 실시한다.

추가로, 피복포(15)를 구성하게 되는 천 재료(15')에 대해 접착처리를 실시한다. 구체적으로는, 천 재료(15')를 RFL 수용액에 침지하여 가열하는 RFL 접착처리를 실시한다. 또한, 필요에 따라, RFL 접착처리 전에 베이스 접착처리액에 침지하여 가열하는 베이스 접착처리, 및/또는, RFL 접착처리 후에 고무풀에 침지하여 건조시키는 소킹 접착처리를 실시한다. 그리고, RFL 접착처리 및 소킹 접착처리를 실시한 천 재료(15')의 단변끼리를 접합하여 원통 형상으로 형성한다.

<성형 공정>

도 3a에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 고무 슬리브(25)를 씌우고, 그 외주 상에, 신장 고무층(13)용 미가교 고무시트(13') 및 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12')를 차례로 각각 소정 횟수 감아 적층하고, 그 위로부터 심선(14)용 연사(14')를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 그 위로부터 추가로 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12'), 내부 고무층용 미가교 고무시트(11b'), 및 미가교 고무시트(11a')를 차례로 각각 소정 횟수 감아 적층하고, 그 위로부터 추가로 피복포(15)용 천 재료(15')를 씌운다. 이때, 고무 슬리브(25) 상에는 미가교 슬래브(S')가 형성된다. 그리고, 셀룰로스계 단섬유를 함유하는 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a')는, 결 방향(grain direction)이 벨트 길이 방향으로 대응하도록 사용하여도 되고, 또, 결 방향이 벨트 폭 방향으로 대응하도록 사용하여도 된다.

<가교 공정>

미가교 슬래브(S')를 형성한 고무 슬리브(25)를 원통 드럼(24)으로부터 분리하고, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 이를 외틀(22)의 내주면측에 내측 감합 상태로 세팅한 후, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 내틀(21)을 외틀(22)에 세팅된 고무 슬리브(25) 내에 위치시켜 밀폐한다.

이어서, 외틀(22)을 가열함과 함께, 내틀(21)의 밀봉된 내부에 고압 공기 등을 주입하여 가압한다. 이때, 내틀(21)이 팽창하고, 외틀(22)의 성형면에, 미가교 슬래브(S')에서의 천 재료(15') 및 표면 고무층용 미가교 고무시트(11a')가 따르도록 형성됨과 함께, 그 이외의 미가교 고무시트(11b', 12', 13')가 압축되어 진입하고, 또, 미가교 고무시트(11a', 11b', 12', 13')의 가교가 진행되어 일체화하고, 연사(14') 및 천 재료(15')가 그것과 복합 일체화하여, 최종적으로, 도 3d에 나타내는 바와 같이, 원통 형상의 벨트 슬래브(S)가 성형된다. 그리고, 벨트 슬래브(S)의 성형 온도는 예를 들어 100℃이상 180℃이하, 성형 압력은 예를 들어 0.5㎫ 이상 2.0㎫ 이하, 및 성형 시간은 예를 들어 10분 이상 60분 이하이다.

<마무리 공정>

내틀(21)의 내부를 감압하여 밀폐를 풀고, 내틀(21)과 외틀(22) 사이에서 고무 슬리브(25)를 개재하여 성형된 벨트 슬래브(S)를 꺼내, 소정 폭으로 가로로 절단하여 안과 밖을 뒤집음으로써 V 리브드 벨트(B)가 제조된다.

(제 2 제조 방법)

실시형태에 따른 V 리브드 벨트(B)의 제 2 제조 방법에서는, 재료 준비 공정에 있어서, 표면 고무층용 미가교 고무시트를 제작하지 않고, 이와 마찬가지의 미가교 고무 조성물을 유기 용제에 용해시킨 고점도의 고무풀을 제조하고, 도 4a에 나타내는 바와 같이, RFL 접착처리 및 소킹 접착처리한 천 재료(15')의 벨트 본체(10)측이 되는 표면에, 그 고무풀을 코팅하여 건조시키는 코팅 접착처리를 실시함으로써, 천 재료(15') 상에 벨트 본체(10)의 표면 고무층을 구성하게 되는 고무풀층(11a")을 적층한다. 코팅 접착처리를 실시한 천 재료(15')는, 고무풀층(11a")이 내측이 되도록 단변끼리 접합하여 원통 형상으로 형성한다.

이어서, 성형 공정에 있어서, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 표면이 평활한 원통 드럼(24) 위에 고무 슬리브(25)를 씌우고, 그 외주 상에, 신장 고무층(13)용 미가교 고무시트(13') 및 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12')를 차례로 각각 소정 횟수 감아 적층하고, 그 위로부터 심선(14)용 연사(14')를 원통 형상의 내틀(21)에 나선상으로 감고, 그 위로부터 추가로 접착 고무층(12)용 미가교 고무시트(12'), 및 내부 고무층용 미가교 고무시트(11b')를 차례로 각각 소정 횟수 감아 적층하고, 그 위로부터 추가로 내측에 고무풀층(11a")이 형성된 천 재료(15')를 씌우고, 고무 슬리브(25) 상에 미가교 슬래브(S')를 형성한다.

그리고, 가교 공정에 있어서, 제 1 제조 방법과 마찬가지로 미가교 슬래브(S')를 벨트 성형틀(20)에 세팅하여 가열 및 가압한다. 이때, 내틀(21)이 팽창하고, 외틀(22)의 성형면에, 미가교 슬래브(S')에서의 천 재료(15') 및 고무풀층(11a")이 따르도록 형성됨과 함께, 미가교 고무시트(11b', 12', 13')가 압축되어 진입하고, 또, 고무풀층(11a") 및 미가교 고무시트(11b', 12', 13')의 가교가 진행되어 일체화하고, 연사(14') 및 천 재료(15')가 그것과 복합 일체화하여, 최종적으로, 원통 형상의 벨트 슬래브가 성형된다.

그 밖의 공정은, 제 1 제조 방법과 동일하다.

도 5는, 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. 추가로, 텐셔너 풀리(33)의 좌측 하방에는 리브 풀리인 크랭크 샤프트 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(鑄物), 또는, 나일론 수지, 페놀 수지 등의 수지 성형품으로 구성되며, 풀리 직경이 예를 들어 50㎜ 이상 150㎜ 이하이다.

이 보조기계 구동벨트 전동장치(30)에 있어서, V 리브드 벨트(B)는, V 리브(16)측이 접촉하도록 파워 스티어링 풀리(31)에 감아 걸리고, 이어서, 벨트 배면이 접촉하도록 텐셔너 풀리(33)에 감아 걸린 후, V 리브(16)측이 접촉하도록 크랭크샤프트 풀리(35) 및 에어컨 풀리(36)에 차례로 감아 걸리고, 추가로, 벨트 배면이 접촉하도록 워터펌프 풀리(34)에 감아 걸리며, 그리고, V 리브(16)측이 접촉하도록 AC 제네레이터 풀리(32)에 감아 걸리고, 마지막으로 파워 스티어링 풀리(31)로 되돌아오도록 배치된다. 풀리 사이에서 걸쳐지는 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.

그리고, 상기 실시형태에서는, 압축 고무층(11)이, 셀룰로스계 단섬유를 함유하는 표면 고무층과 내부 고무층과의 2층 구조를 갖는 것으로 하였으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니며, 압축 고무층(11)이, 셀룰로스계 단섬유를 함유하는 단일층 구조를 갖는 것이어도 된다.

상기 실시형태에서는, 마찰 전동 벨트의 V 리브드 벨트(B)를 나타내었으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 풀리 접촉 표면에 피복포(15)와 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출된 전동 벨트라면, 랩 V 벨트나 평벨트와 같은 기타 마찰 전동 벨트여도 되고, 또, 이붙이 벨트와 같은 맞물림 전동 벨트(synchronous power transmission belt)여도 된다.

실시예

(V 리브드 벨트)

이하의 실시예 1~3 및 비교예 1~2의 V 리브드 벨트를 제작하였다.

<실시예 1>

상기 실시형태와 마찬가지 구성의 벨트 길이가 1257㎜이며 V 리브 수가 6개인 V 리브드 벨트 및 벨트 길이가 1257㎜이며 V 리브 수가 3개인 V 리브드 벨트를 제작하였다. 이들 2종의 V 리브드 벨트를 실시예 1로 하였다.

실시예 1의 V 리브드 벨트에서는, 표면 고무층을, 고무 성분의 EPDM에, 섬유 직경 20㎛ 및 섬유 길이 0.3㎜의 면을, 고무 성분 100질량부에 대하여 28질량부 함유시킨 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물로 형성하였다. 또한, 피복포에는, 나일론 6,6 섬유의 벌키 얀(bulky yarn)으로 형성한 웨일 방향 및 코스 방향의 코 수가 각각 40코 및 60코의 평편포를 이용하였다. 벨트 슬래브의 성형 압력을 1.4MPa로 한 바, 도 6에 나타내는 바와 같이, 풀리 접촉 표면의 V 리브 표면에 있어서, 피복포와 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출되었다. 그 표면의 화상을 취득하고, 농담을 2치화, 즉, 피복포를 흰색 및 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물을 검정색으로 화상 분석한 바, 피복포의 표면 점유율이 83% 및 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 표면 점유율이 17%였다.

그리고, 내부 고무층, 접착 고무층, 및 신장 고무층은, 고무 성분을 EPDM으로 하는 고무 조성물로 형성하고, 심선에는 폴리에스테르 섬유의 연사를 이용하였다.

<실시예 2>

피복포에, 나일론 6,6 섬유의 벌키 얀으로 형성한 웨일 방향 및 코스 방향의 코 수가 각각 40코 및 40코의 평편포를 이용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 2종의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이들을 실시예 2로 하였다. 실시예 2의 V 리브드 벨트에서는, 풀리 접촉 표면의 V 리브 표면에 있어서, 피복포의 표면 점유율이 72% 및 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 표면 점유율이 28%였다.

<실시예 3>

피복포에, 나일론 6,6 섬유의 벌키 얀으로 형성한 웨일 방향 및 코스 방향의 코 수가 각각 40코 및 40코의 평편포를 이용하고, 벨트 슬래브의 성형 압력을 1.6MPa로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 2종의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이들을 실시예 3으로 하였다. 실시예 3의 V 리브드 벨트에서는, 풀리 접촉 표면의 V 리브 표면에 있어서, 피복포의 표면 점유율이 57% 및 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 표면 점유율이 43%였다.

<비교예 1>

피복포에, 나일론 6,6 섬유의 벌키 얀으로 형성한 웨일 방향 및 코스 방향의 코 수가 각각 40코 및 60코의 평편포를 이용하고, 벨트 슬래브의 성형 압력을 1.2MPa로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 2종의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이들을 비교예 1로 하였다. 비교예 1의 V 리브드 벨트에서는, 풀리 접촉 표면의 V 리브 표면에 있어서, 피복포만이 노출되고, 피복포의 표면 점유율이 100%였다.

<비교예 2>

피복포에, 굵기가 50번수의 면사로 형성한 웨일 방향 및 코스 방향의 코 수가 각각 40코 및 60코의 평편포를 이용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일 구성의 2종의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이들을 비교예 2로 하였다. 비교예 2의 V 리브드 벨트에서는, 풀리 접촉 표면의 V 리브 표면에 있어서, 피복포의 표면 점유율이 100%였다.

(시험 방법)

도 7a는 WET 분위기 전동 능력 시험용 벨트 주행 시험기(40)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.

WET 분위기 전동 능력 시험용 벨트 주행 시험기(40)는, 도면을 보았을 때 좌측하에 풀리 직경이 121.6㎜의 리브 풀리인 제 1 구동 풀리(41)가 배치되고, 그 우방에 풀리 직경이 141.5㎜의 리브 풀리인 제 2 구동 풀리(42)가 배치된다. 제 2 구동 풀리(42)의 우측 경사진 상방에는 풀리 직경이 77.0㎜의 리브 풀리인 제 1 종동 풀리(43)가 배치되고, 제 2 구동 풀리(42)의 상방에는 풀리 직경이 61.0㎜의 리브 풀리인 제 2 종동 풀리(44)가 배치된다. 제 1 구동 풀리(41)와 제 2 종동 풀리(44) 사이에는 풀리 직경이 76.2㎜의 평 풀리인 제 1 아이들러 풀리(45)가 배치되고, 제 1 종동 풀리(43)와 제 2 종동 풀리(44) 사이에는 풀리 직경이 76.2㎜의 평 풀리인 제 2 아이들러 풀리(46)가 배치된다. 제 2 종동 풀리(44)는, 상하로 움직일 수 있도록 배치되고, 축 하중을 부하할 수 있도록 구성된다.

실시예 1~3 및 비교예 1~2 각각의 V 리브 수가 6개인 V 리브드 벨트(B)에 대하여, V 리브측이 접촉하도록, 제 1 및 제 2 구동 풀리(41, 42) 그리고 제 1 및 제 2 종동 풀리(43, 44)에 감아 걺과 함께, 신장 고무층측이 접촉하도록, 제 1 및 제 2 아이들러 풀리(45, 46)에 감아 걸고, 제 2 종동 풀리(44)에 상방으로 706N의 축 하중을 가하여 벨트 장력을 부여하였다. V 리브드 벨트(B)의 제 2 구동 풀리(42)로의 감아 걸기 각도는 39°였다. 이어서, 21℃의 온도 분위기 하, 제 1 구동 풀리(41)를 800rpm 및 제 2 구동 풀리(42)를 931rpm의 각각의 회전수로 동일 방향으로 회전시키고, 이에 의해 제 2 구동 풀리(42) 상에 있어서 V 리브드 벨트(B)를 강제적으로 슬립시켰다. 또한, 제 1 구동 풀리(41)의 우측의 V 리브드 벨트(B)의 감아 걸기 시작한 부분의 V 리브 표면에는 1분 간에 300㎖ 비율로 물을 떨어뜨렸다. 그리고, 제 2 구동 풀리(42)에 배치한 토크 미터에 의해, 발생 토크의 최대값을 계측하였다.

<내마모성 시험>

도 7b은, 내마모성 시험용 벨트 주행 시험기(50)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.

내마모성 시험용 벨트 주행 시험기(50)는, 도면을 보았을 때 우측에 풀리 직경이 60㎜의 리브 풀리인 구동 풀리(51)가 배치되고, 도면을 보았을 때 좌측에 풀리 직경이 60㎜의 리브 풀리인 종동 풀리(52)가 배치된다. 구동 풀리(51)는, 좌우로 움직일 수 있도록 배치되고, 축 하중을 부하할 수 있도록 구성된다. 종동 풀리(52)에는 3.8kW(5.2PS)의 회전 부하가 부여된다.

실시예 1~3 및 비교예 1~2 각각의 V 리브 수가 3개인 V 리브드 벨트(B)에 대하여, V 리브측이 접촉하도록, 구동 풀리(51) 및 종동 풀리(52)에 감아 걺과 함께, 구동 풀리(51)에 우방으로 1176N의 축 하중을 가하여 벨트 장력을 부여하고, 실온 하, 구동 풀리(51)를 3500rpm의 회전수로 회전시켜 170시간 벨트 주행시켰다. 그리고, 벨트 주행 전후의 질량 변화를 구하여, 이를 마모 감량으로서 마모율을 산출하였다.

(시험 결과)

도 8a는 실시예 1~3 및 비교예 1~2 각각의 WET 분위기 전동 능력 시험의 최대 토크를 나타낸다. 이에 의하면, 최대 토크는, 나일론 6,6 섬유의 피복포의 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에서의 표면 점유율이 100%인 비교예 1이 가장 낮은 한편, 면사의 피복포의 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에서의 표면 점유율이 100%인 비교예 2가 가장 높고, 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에 피복포와 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출된 실시예 1~3이 이들 사이인 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1~3 중에서는, 실시예 2가 가장 높은 것을 알 수 있다.

도 8b는 실시예 1~3 및 비교예 1~2 각각의 내마모성 시험에서의 마모율을 나타낸다. 이에 의하면, 마모율은, 나일론 6,6 섬유의 피복포의 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에서의 표면 점유율이 100%인 비교예 1이 가장 낮은 한편, 면사의 피복포의 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에서의 표면 점유율이 100%인 비교예 2가 가장 높고, 풀리 접촉 표면인 V 리브 표면에 피복포와 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이 노출된 실시예 1~3이 이들 사이인 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1~3 중에서는, 실시예 3이 가장 높은 것을 알 수 있다.

본 발명은 전동 벨트의 기술분야에 있어서 유용하다.

B : V 리브드 벨트
10 : 벨트 본체
15 : 피복포

Claims

벨트 본체와,
상기 벨트 본체의 풀리 접촉측 표면을 피복하도록 형성된 합성 섬유를 포함하는 천 재료로 구성된 피복포
를 구비한 전동 벨트로서,
상기 피복포의 상기 벨트 본체측 표면이, 고무 성분에 셀룰로스계 단섬유가 분산된 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에 접촉함과 함께, 상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 일부가 상기 피복포의 풀리 접촉측에 침투하고,
상기 피복포의 풀리 접촉측 표면 및 상기 피복포로부터 침투한 상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 표면의 양쪽이 풀리에 접촉하도록 구성된 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물이, 상기 벨트 본체의 상기 피복포로 피복된 부분을 형성하는 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물의 상기 고무 성분이 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 포함하는 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유 함유 고무 조성물에서의 상기 셀룰로스계 단섬유의 함유량이, 상기 고무 성분 100질량부에 대하여 5질량부 이상 60질량부 이하인 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유의 섬유 길이가 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하인 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유의 섬유 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 이하인 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스계 단섬유가 면을 포함하는 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 풀리 접촉측 표면에서의 상기 피복포의 표면 점유율이 40% 이상 90% 이하인 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 피복포를 구성하는 천 재료를 형성하는 합성 섬유가 폴리아미드 섬유를 포함하는 전동 벨트.
제 1 항에 있어서,
상기 피복포를 구성하는 천 재료가 편포인 전동 벨트.
제 10 항에 있어서,
상기 피복포를 구성하는 천 재료의 편포는, 웨일 방향 및 코스 방향 각각의 코 수가 2.54㎝당 20코 이상 80코 이하인 전동 벨트.
제 10 항에 있어서,
상기 피복포를 구성하는 천 재료의 편포는, 웨일 방향의 코 수가 코스 방향의 코 수 이하인 전동 벨트.