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KR102478923B1 - 랩드 v 벨트 - Google Patents

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KR102478923B1
KR102478923B1 KR1020207033371A KR20207033371A KR102478923B1 KR 102478923 B1 KR102478923 B1 KR 102478923B1 KR 1020207033371 A KR1020207033371 A KR 1020207033371A KR 20207033371 A KR20207033371 A KR 20207033371A KR 102478923 B1 KR102478923 B1 KR 102478923B1
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KR
South Korea
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rubber layer
rubber
belt
layer
compression
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KR1020207033371A
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슈헤이 니시다
타카시 니시오
Original Assignee
미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 심체를 포함하는 심체층과, 이 심체층의 벨트 외주 측에 적층된 신장 고무층과, 상기 심체층의 벨트 내주 측에 적층된 압축 고무층과, 벨트 외표면의 전면을 피복하는 외피포를 포함하는 랩드 V 벨트에 있어서, 상기 압축 고무층이 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층을 포함하고, 신장 고무층의 고무 경도가 제2 압축 고무층의 고무 경도보다 높고, 제1 압축 고무층의 고무 경도보다 낮은, 랩드 V 벨트에 관한 것이다.

Description

랩드 V 벨트
본 발명은 마찰 전동면(摩擦傳動面)이 V자상(字狀)으로 경사지게 형성되어 다축 레이아웃(多軸 layout)에서 이용되는 랩드 V 벨트에 관한 것이다.
마찰 전동에 의해 동력을 전달하는 V 벨트에는, 마찰 전동면이 노출된 고무층인 로-에지 (Raw-EDGE) 타입(로-에지 V 벨트)과, 마찰 전동면(V자형 측면)이 커버포(cover 布)로 덮여진 랩드 (Wrapped) 타입(랩드 V 벨트)이 있고, 마찰 전동면의 표면 성상(고무층과 커버포와의 마찰계수)의 차이로부터 용도에 따라 구분하여 사용되고 있다. 이러한 V 벨트는 자동차 및 산업 기계 등 광범위한 분야에서 사용되고 있으며, 전동용량의 증대나 장치의 대형화 등에 의해, 고부하에서 사용된다. 그 때문에, V 벨트는, 좌굴변형(坐屈變形)(dishing)을 방지하기 위해, 벨트 폭 방향의 강성(내측압성(耐側壓性))을 높이는 것이 요구된다.
예를 들면, 다음의 특허문헌1~3에서는 내측압성을 높이도록 고안된 마찰 전동 벨트가 제안되어 있다. 통상, 내측압성을 확보하기 위해서는, 압축 고무층이나 신장 고무층에는 단섬유 등의 배합에 의해 보강한 역학 특성이 큰 고무 조성물이 이용된다.
일본특개평10-238596호 공보(특허문헌1)에는, 코드가 매설된 접착 고무층과, 이 접착 고무층을 통해 적층된 신장 고무층 및 압축 고무층과, 상기 신장 고무층 및 압축 고무층의 적어도 한쪽에 적층된 범포층을 구비하고, 양측면에 상기 각 고무층이 노출하고 또한 저면이 코그(cog)상으로 형성된 전동용 V 벨트에 있어서, 상기 신장 고무층 및 압축 고무층의 적어도 한 쪽의 고무 경도를 90~96°, 접착 고무층의 고무 경도를 83~89°의 범위로 설정하는 것, 신장 고무층 및 압축 고무층에는 아라미드 단섬유를 벨트 폭 방향으로 배향시켜 내측압성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.
또, 일본특개2009-150538호 공보(특허문헌2)에는, 신장 고무층의 고무 경도가 85~92의 범위 내이고, 압축 고무층의 고무 경도가 90~98의 범위 내이고, 압축 고무층의 고무 경도는 신장 고무층의 고무 경도보다도 3~10 이상 높게 설정된 코그드 V 벨트(cogged V belt)가 개시되어 있다. 이 코그드 V 벨트는, 고부하 전달에 있어서도 디싱을 억제하면서, 또한 심선의 매설부에서의 벨트의 상하 간 박리나 및 심선 돌출도 일어나기 어렵고, 또한 벨트의 굴곡성도 구비하고 있다.
더욱이, 일본특개2010-196888호 공보(특허문헌3)에는, 압축 고무층이 심선에 가까운 상층과 벨트 내주면 측의 하층의 적어도2 층으로 이루어지고, 하층에 비해 상층의 경도를 높게 설정(상층의 경도가 93~99의 범위, 하층의 경도가 80~88의 범위)된 동력 전동용 벨트가 개시되어 있다. 이 문헌에는, 경도가 높은 상층에 의해 벨트의 내변형성을 향상시킬 수 있지만, 벨트의 굴곡시에 가장 큰 응력을 받아 크게 변형하는 벨트의 하층에 있어서 경도가 낮은 고무를 배치하고 있는 것으로부터, 내굴곡피로성(耐屈曲疲勞性)이 우수하고 균열도 발생하기 어렵게 할 수 있는 것이 기재되어 있다.
그런데, 농업 기계를 대표하는 콤바인(수확기)에 탑재되는 탈곡 장치 등에 있어서는, 엔진과 연동하는 구동축과, 복수의 작업 축과를, 1본(本)의 장척(長尺) V 벨트로 현가(懸架)한 다축 레이아웃이 채용되고, 현가된 장척 V 벨트는, 정 구부러짐뿐만 아니라 역 구부러짐도 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 가혹한 주행 조건에서 사용되는 것이 많다.
또, 이 용도에서는, 마찰 전동면을 포함하여 벨트 전면(全面)을 전주(全周)에 걸쳐 커버포로 덮은 랩드 V 벨트가 이용된다. 그 이유는, 마찰 전동면이 노출된 고무층인 로-에지 V 벨트를 이용하면, 전동면의 마찰 계수가 높고 벨트에 걸리는 스트레스가 커져 조기 절단으로 이어진다든지, 벨트에 얽힌 짚 등에 의해 고무가 손상될 우려가 있기 때문이다. 랩드 V 벨트를 이용하는 것으로, 전동면의 마찰 계수가 작아지고, 적당히 슬립하여 벨트에 걸리는 스트레스가 완화된다. 또, 전동면이 보호되어 손상되기 어려워진다.
근년에는, 장비의 고마력화[벨트 1본당에 걸리는 부하(기준 전동용량)이 8PS 이상]가 진행되고, 벨트에 걸리는 스트레스가 커지고 있다. 종래의 랩드 V 벨트에서는, 내측압성이 불충분하기 때문에, 풀리로부터의 측압에 의해 좌굴변형(디싱)이 생기고, 그 변형에 의한 자기 발열(발열에 의한 내부 손실)이 발생할 우려가 있다. 좌굴변형이 지나치게 되면, V 벨트 내부에서 발생하는 전단 응력이, 심선층 부근(심선과 접착 고무층과의 계면이나, 접착 고무층과 압축 고무층과의 계면)에 집중되어 계면 박리가 생길 우려가 있다. 더욱이, 변형에 의한 자기 발열에 의해 고무가 열화하는 경우도 있고, 심선과 고무와의 접착력이 저하되어 심선 박리로 이어지는 경우도 있다. 그 결과, 주행 중에 벨트 폭 방향으로 배열된 각 심선의 장력이 불균일하게 되기 때문에, 도1에 나타낸 바와 같이, 주행 중에 벨트가 밸런스를 무너뜨리면, 경사되어 주행하고, 곧 전복(반전)해 버릴 우려가 있다.
그 때문에, 장척 V 벨트를 이용하여, 역 구부러짐도 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 다축 레이아웃에 호적하고, 또한 고마력화 [8PS 이상/본]에도 적응할 수 있도록 한 내측압성을 확보할 수 있는 랩드 V 벨트의 제품 설계가 필요하게 되었다.
내측압성을 개선할 수 있는 상기 특허문헌1~3의 마찰 전동 벨트는, 스쿠터나 자동차 등의 차량 또는 일반 산업용 기계 등의 벨트식 변속장치에 이용되는, 2축 레이아웃에서 사용되는 단척 V 벨트이고, 벨트의 전복이 걱정되는 용도는 아니기 때문에, 전복 방지를 상정한 제품 설계는 아니다. 또, 로-에지 V 벨트에 관한 설계이며, 마찰 계수의 차이를 고려할 필요도 있다. 그 때문에, 상기의 제품 설계에 대해서는 특허문헌1~3의 처방을 단순히 적용할 수 없고, 새로운 제품 설계가 필요하게 되었다.
특허문헌1: 일본 특개평 10-238596호 공보(청구항 1, 단락 [0008]) 특허문헌2: 일본 특개 2009-150538호 공보(청구항 1, 단락 [0010]) 특허문헌3: 일본 특개 2010-196888호 공보(청구항 1, 단락 [0013][0025])
따라서, 본 발명의 목적은, 역 구부러짐도 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 다축 레이아웃이고, 또한 8PS 이상/본의 고마력이 요구되는 용도(가혹한 다축 레이아웃 용도)에 이용하여도, 전복을 억제할 수 랩드 V 벨트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 내측압성이 우수하고, 가혹한 다축 레이아웃 용도로 이용하여도 내구성을 향상시킬 수 랩드 V 벨트를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 심체(芯體)를 포함하는 심체층, 이 심체층의 벨트 외주 측에 적층된 신장 고무층, 상기 심체층의 내주 측에 적층된 압축 고무층 및 외피포(外被布)를 포함하는 랩드 V 벨트에 있어서, 상기 압축 고무층을, 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층으로 구성하고, 각 층의 고무 경도를, 제2 압축 고무층, 신장 고무층, 제1 압축 고무층의 순으로 높게 되도록 조정함으로써, 역 구부러짐도 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 다축 레이아웃이고, 또한 8PS 이상/본의 고마력이 요구되는 용도에 이용하여도, 전복을 억제할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 랩드 V 벨트는, 심체를 포함하는 심체층과, 이 심체층의 벨트 외주 측에 적층된 신장 고무층과, 상기 심체층의 벨트 내주 측에 적층된 압축 고무층과, 벨트 외표면의 전면을 피복하는 외피포를 포함하는 랩드 V 벨트에 있어서, 상기 압축 고무층이, 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층을 포함하고, 신장 고무층의 고무 경도가, 제2 압축 고무층의 고무 경도보다 높고, 제1 압축 고무층의 고무 경도보다 낮다. 상기 제1 압축 고무층의 평균 두께는, 압축 고무층 전체의 평균 두께에 대하여 90~50%이어도 좋다. 신장 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)는 85~90°, 제1 압축 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)는 90~95°, 제2 압축 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)는 72~80°의 범위 내이어도 좋다. 상기 제1 압축 고무층과 상기 제2 압축 고무층과의 상기 고무 경도 Hs(JIS A)의 차는 12~21°이어도 좋다. 상기 제1 압축 고무층과 상기 신장 고무층과의 상기 고무 경도 Hs(JIS A)의 차는 3~10° (특히 3~5°)이어도 좋다. 신장 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률(모듈러스)은 17~28MPa, 제1 압축 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률 (모듈러스)은 30~40MPa, 제2 압축 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률(모듈러스)은 13~18MPa이어도 좋다. 상기 전동면인 외피포의 마찰계수는 0.91~0.96이어도 좋다. 상기 압축 고무층의 내주 측의 표면과, 외피포와의 사이에 보강포층이 개재하여도 좋다.
본 발명은, 심체를 포함하는 심체층, 이 심체층의 벨트 외주 측에 적층된 신장 고무층, 상기 심체층의 내주 측에 적층된 압축 고무층, 및 외피포를 포함하는 랩드 V 벨트에 있어서, 상기 압축 고무층이, 적어도 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층을 포함하고, 각층의 고무 경도가, 제2 압축 고무층, 신장 고무층, 제1 압축 고무층의 순으로 크게 되도록 조정되어 있다. 그 때문에, 가혹한 다축 레이아웃 용도로 이용하여도 전복을 억제할 수 있다. 더욱이, 내측압성을 향상시킬 수 있고, 가혹한 다축 레이아웃 용도로 이용하여도, 내구성을 향상할 수 있다.
[도1] 도1은 랩드 V 벨트가 경사지어 주행하고 있는 상태와 전복한 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
[도2] 도2는, 본 발명의 랩드 V 벨트의 일례의 개략 단면도이다.
[도3] 도3은, 본 발명의 랩드 V 벨트의 다른 예의 개략 단면도이다.
[도4] 도4는, 실시 예에서의 마찰 계수의 측정 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
[도5] 도5는, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 JIS B형의 랩드 V 벨트의 주행 시험을 설명하기 위한 개략도이다.
[도6] 도6은, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 JIS C형의 랩드 V 벨트의 주행 시험을 설명하기 위한 개략도이다.
[도7] 도7은, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 JIS B형의 랩드 V 벨트의 내전복성 결과를 나타내는 그래프이다.
[도8] 도8은, 실시 예 및 비교 예에서 얻어진 JIS C형의 랩드 V 벨트의 내전복성의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에, 필요에 따라 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 랩드 V 벨트는, 압축 고무층이, 고무 경도가 다른 2 종류의 압축 고무층을 포함하는 적층 구조를 가지며, 또한 각 층의 고무 경도가 조정되는 것을 제외하고, 관용의 랩드 V 벨트이어도 좋다. 관용의 랩드 V 벨트는, 예를 들면, 내주 측의 압축 고무층, 외주 측의 신장 고무층 및, 그 사이에 개재하는 심선을 매설한 심체층(접착 고무층)을 갖는 무단상(無端狀)으로 V자상 단면의 벨트 본체와, 상기 벨트 본체의 V자상 단면의 주위를 벨트 원주 방향의 전장에 걸쳐 피복하는 외피포(커버포)로 이루어지고, 상기 외피포로 피복된 V 자상 단면의 좌우 양측면이 마찰 전동면인 V 벨트이어도 좋다. 또한, V자상 단면에 있어서, 벨트 폭이 넓은 측을 외주 측, 벨트 폭이 좁은 측을 내주측으로 한다.
도2는, 본 발명의 랩드 V 벨트의 일례의 개략 단면도이다. 도2에 나타내는 랩드 V 벨트(1)는, 벨트 외주 측으로부터, 신장 고무층(또는 상심(上芯) 고무층)(2), 심체(3)가 가류(加硫) 고무 조성물 중에 매설된 심체층(접착 고무층)(4), 제1 압축 고무층(제1 V심(芯) 고무층)(5a), 제2 압축 고무층 (제2 V심 고무층)(5b)이 순차적으로 적층된 무단상의 벨트 본체와, 이 벨트 본체의 주위를 벨트 원주 방향 전장에 걸쳐 피복하고 있는 외피포(6)(직물, 편물, 부직포 등)로 형성되어 있다. 이 예에서는, 심체(3)는, 벨트 폭 방향으로 소정의 간격으로 배열된 심선(연선(撚線) 코드)이다. 또, 이 예에서는, 심체층(4)은, 심체(3)가 매설된 가류 고무 조성물로 형성되어 있지만, 심체층은 신장 고무층과 압축 고무층의 계면에 배설된 심체(3)만으로 형성되어 있어도 좋다. 본 명세서 및 특허 청구의 범위에서는, 심체층이 심체만으로 형성되어 있는 경우, 벨트 본체 중에서 간격을 두고 배설된 심체를 심체층이라 칭하고, 이러한 심체층은, 심체가 신장 고무층과 압축 고무층의 계면에 배설된 형태뿐만 아니라, 신장 고무층과 압축 고무층의 계면에 배설된 심체의 일부 또는 전부가 제조 과정에서 신장 고무층 또는 압축 고무층 중에 매설된 형태도 포함한다.
본 발명의 랩드 V 벨트는, 역구부러짐을 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 다축 레이아웃(후술하는 실시 예의 평가 시험에 있어서의 도5 및 도6과 같은 레이아웃)에서 특유한 전복을 방지 할 수 있는 벨트이다. 즉, 랩드 V 벨트가 각 풀리에 감아 걸려 굴곡된 상태에서는, 구부러짐에 동반하여, 외주 측의 고무층은 신장하는 변형, 내주 측의 고무층은 압축하는 변형이 생긴다. 또, 역구부러짐으로 감겨 걸린 경우는, 외주 측과 내주 측과의 관계가 역으로 되고, 어느 경우에도, 외주 측이나 내주 측의 고무층에 변형(신장 또는 압축)하기 어려운 고무 조성물을 이용하면, 굴곡성이 저하된다. 그 결과, 풀리에 감아붙임성(卷付性)이 저하하면, 풀리의 V 홈에 대하여 벨트가 피팅(fitting)하기 어렵게 되고, 주행 중에 전복이 생기기 쉽게 된다. 한편, 굴곡성(풀리에 대한 피팅성)을 우선하여, 변형하기 쉬운 유연한 고무 조성물을 이용하면, 풀리 대한 내측압성이 저하된다. 그 결과, 내측압성이 저하하여도, 좌굴변형이 커지기 때문에 전복하기 쉽게 된다. 이러한 관점으로부터, 본 용도에서는 굴곡성(풀리에의 피팅성)과 내측압성과의 밸런스가 중요하며, 설계 사상으로서는, 벨트 두께 방향의 중앙 부분의 층(제1 압축 고무층)의 경도 및 강도를 가능한 한 높게 하고, 외주 측 또는 내주 측의 층으로 되는 신장 고무층, 제2 압축 고무층의 경도를 적당한 범위로 조정하는(높게도 낮게도 하는데 불과하다) 것이 포인트가 된다. 특히, 굴곡성과 내측압성과는 상반되는 특성이기 때문에, 밸런스를 잡는 것이 곤란하지만, 본 발명에서는, 각층의 고무 경도의 조정에 의해, 내전복성을 향상하는 데 성공하였다.
본 발명의 랩드 V 벨트에 있어서, 벨트 외주면의 폭은, 예를 들면 15~35㎜(특히 16~25㎜)이어도 좋고, 랩드 V 벨트의 두께는, 예를 들면 10~20㎜(특히 10~15㎜)이어도 좋다.
[압축 고무층]
본 발명에서는, 압축 고무층은, 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 이 제1 압축 고무층보다 고무 경도가 낮고, 또한 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층을 포함하는 2 층 이상의 적층 구조를 가지고 있고, 신장 고무층의 고무 경도를 제1 압축 고무층보다도 낮게, 제2 압축 고무층보다도 높게 조정하는 것에 의해, 벨트의 내측성을 향상할 수 있다.
압축 고무층은, 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층을 포함하고 있으면 좋고, 3층 이상의 적층 구조이어도 좋지만, 내측압성이나 생산성 등의 점으로부터, 제1 압축 고무층과 제2 압축 고무층으로 이루어지는 2층 구조가 바람직하다.
제1 압축 고무층의 고무 경도는, 제2 압축 고무층 및 신장 고무층의 어느 것의 고무 경도보다도 크고, 제1 압축 고무층과 신장 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)의 차(제1 압축 고무층의 고무 경도-신장 고무층의 고무 경도)는, 예를 들면 1 ° 이상이면 좋고, 바람직하게는 1~10°(예를 들면 3~10°), 보다 바람직하게는 2~7°(예를 들면 2~5°), 더욱 바람직하게는 3~5° (특히 3~4°) 정도이다. 양 층의 고무 경도의 차가 너무 작으면, 가혹한 다축 레이아웃 용도에서의 내전복성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 커도 상기 내전복성이 저하할 우려가 있다.
제1 압축 고무층의 고무 경도 Hs는, 예를 들면 80~100° 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 바람직하게는 90~95°, 보다 바람직하게는 91~95°, 더욱 바람직하게는 92~94° 정도이다. 고무 경도가 너무 작으면 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
제2 압축 고무층은, 제1 압축 고무층 및 신장 고무층의 어느 것의 고무 경도보다도 작고, 제1 압축 고무층과 제2 압축 고무층의 고무 경도 Hs의 차(제1 압축 고무층의 고무 경도-제2 압축 고무층의 고무 경도)는, 예를 들면 1° 이상(특히 5° 이상)이면 좋고, 바람직하게는 5~30°(예를 들면 7~27°), 보다 바람직하게는 10~25°(예를 들면 12~21°), 더욱 바람직하게는 12~20°(특히 15~20°), 가장 바람직하게는 16~18° 정도이다. 신장 고무층과 제2 압축 고무층의 고무 경도 Hs의 차(신장 고무층의 고무 경도-제2 압축 고무층의 고무 경도)는, 예를 들면 5~30°(예를 들면 7~25°), 바람직하게는 10~20°(예를 들면 12~18°), 더욱 바람직하게는 13~15° 정도이다. 제2 압축 고무층과 제1 압축 고무층 또는 신장 고무층과의 고무 경도의 차가 너무 작으면, 가혹한 다축 레이아웃 용도에서의 내전복성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 커도 상기 내전복성이 저하할 우려가 있다.
제2 압축 고무층의 고무 경도 Hs는, 예를 들면 60~90° 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 바람직하게는 72~80°, 보다 바람직하게는 73~78°, 더욱 바람직하게는 75~77° 정도이다. 고무 경도가 너무 작으면 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
또한, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 각 고무층의 고무 경도는, JIS K6253 (2012) (가류 고무 및 열가소성 고무 - 경도 구하는 방법 -)에 규정되어있는 스프링 경도 시험(A 형)에 준하여 측정된 값 Hs (JIS A)를 나타내고, 단순히 고무 경도라고 기재하는 경우가 있다.
제1 압축 고무층의 인장 탄성률(모듈러스)은, 벨트 폭 방향에 있어서, 예를 들면 25~50MPa, 바람직하게는 30~40MPa, 더욱 바람직하게는 35~40MPa 정도이다. 인장 탄성률이 너무 작으면 내측압성이 저하할 우려가 있고, 반대로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
제2 압축 고무층의 인장 탄성률(모듈러스)은, 벨트 폭 방향에 있어서, 예를 들어 12~20MPa, 바람직하게는 13~18MPa, 더욱 바람직하게는 14~17MPa 정도이다. 인장 탄성률이 너무 작으면 내측압성이 저하할 우려가 있고, 반대로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
또한, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 각 고무층의 인장 탄성률(모듈러스)은, JIS K6251 (1993)에 준거한 방법으로 측정할 수 있다.
압축 고무층 전체의 평균 두께는, 예를 들면 1~12㎜, 바람직하게는 2~10㎜, 더욱 바람직하게는 2.5~9㎜(특히 3~5㎜) 정도이다.
제1 압축 고무층의 평균 두께는, 압축 고무층 전체의 평균 두께에 대하여, 예를 들면 95~30% 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 바람직하게는 90~50%, 보다 바람직하게는 85~55%, 더욱 바람직하게는 80~60%(특히 75~70 %) 정도이다. 이 비율은, 압축 고무층이 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층만으로 이루어지는 경우의 비율(즉, 도2 중의 L2/L1)이어도 좋다. 제1 압축 고무층의 두께 비율이 너무 작으면 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
압축 고무층은, 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층에 더하여, 고무 경도가 다른 다른 압축 고무층을 더 포함하고 있어도 좋다. 다른 압축 고무층은, 단층이어도 좋고, 복수의 층이어도 좋다. 또, 다른 압축 고무층은, 제1 압축 고무층의 상하면, 제2 압축 고무층의 하면의 어느 것에 적층되어 있어도 좋다. 다른 압축 고무층의 평균 두께는, 압축 고무층 전체의 평균 두께에 대하여, 예를 들면 30% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하이어도 좋다. 즉, 압축 고무층은, 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층을 주요한 층으로서 포함하는 것이 바람직하고, 제1 압축 고무층과 제2 압축 고무층의 합계의 평균 두께는, 압축 고무층 전체의 평균 두께에 대하여, 예를 들면 70% 이상이어도 좋고, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이고, 압축 고무층이 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
압축 고무층은, 랩드 V 벨트의 고무 조성물로서 관용적으로 이용되고 있는 가류 고무 조성물로 형성되어 있어도 좋다. 가류 고무 조성물은, 고무 성분을 포함하는 가류 고무 조성물이어도 좋고, 조성물의 조성을 적절히 조정함으로써, 압축 고무층을 구성하는 각 층, 특히 제1 압축 고무층 및 제2 압축 고무층의 고무 경도 등을 조정할 수 있다. 고무 경도 등의 조정 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 조성물을 구성하는 성분의 조성 및/또는 종류를 바꾸어 조정하여도 좋고, 간편성 등의 점으로부터, 단섬유와 필러의 비율 및/또는 종류를 바꾸어 조정하는 것이 바람직하다.
(제1 압축 고무층)
(A) 고무 성분
제1 압축 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물을 구성하는 고무 성분으로서는, 공지의 가류 또는 가교(架橋) 가능한 고무 및/또는 엘라스토머로부타 선택할 수 있고, 예를 들면, 디엔계 고무[천연 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무(CR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(니트릴 고무); 수소화 니트릴 고무(수소화 니트릴 고무와 불포화 카르본산 금속염과의 혼합 폴리머를 포함한다) 등의 상기 디엔계 고무의 수첨물(水添物) 등], 올레핀계 고무[예를 들면, 에틸렌-α-올레핀계 고무(에틸렌-α-올레핀 엘라스토머), 폴리옥테니렌 고무, 에틸렌-초산비닐 공중합체 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 알킬화 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무 등], 에피클로로히드린 고무, 아크릴계 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 불소 고무 등을 예시할 수 있다. 이들 고무 성분은, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중, 가류제 및 가류 촉진제가 확산되기 쉬운 점으로부터, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머[에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체(EPDM) 등의 에틸렌-α-올레핀계 고무], 클로로프렌 고무가 범용되고, 특히, 변속 벨트 등 고부하 환경에서 이용하는 경우, 기계적 강도, 내후성, 내열성, 내한성, 내유성, 접착성 등의 밸런스에 우수한 점으로부터, 클로로프렌 고무, EPDM이 바람직하다. 더욱이, 상기 특성에 더하여, 내마모성도 우수한 점으로부터, 클로로프렌 고무가 특히 바람직하다. 클로로프렌 고무는 유황 변성 타입이어도 좋고, 비유황 변성 타입이어도 좋다.
고무 성분이 클로로프렌 고무를 포함하는 경우, 고무 성분 중의 클로로프렌 고무의 비율은 50중량% 이상(특히 80~100 중량% 정도)이어도 좋고, 100 질량%(클로로프렌 고무만)가 특히 바람직하다.
(B) 단섬유
상기 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 단섬유를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 예를 들면, 폴리올레핀계 섬유(예를 들면, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 등), 폴리아미드 섬유(예를 들면, 폴리아미드 6 섬유, 폴리아미드 66 섬유, 폴리아미드 46 섬유, 아라미드 섬유 등), 폴리알킬렌아릴레이트계 섬유[예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 섬유 등의 C2-4알킬렌C8-14아릴레이트계 섬유 등], 비닐론 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 등의 합성 섬유; 면, 마, 양모 등의 천연 섬유; 탄소 섬유 등의 무기 섬유 등을 들 수 있다. 이들 단섬유는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 단섬유 중, 합성 섬유나 천연 섬유, 특히, 에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-2,6-나프탈레토 등의 C2-4알킬렌C6-12아릴레이트를 주된 구성 단위로 하는 폴리에스테르 섬유(폴리알킬렌아릴레이트계 섬유), 폴리아미드 섬유(아라미드 섬유 등) 등의 합성 섬유, 탄소 섬유 등의 무기 섬유 등이 범용되고, 그 중에서도 강직하고 높은 강도 및 모듈러스의 섬유, 예를 들면, 폴리에스테르 섬유(특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트계 섬유), 폴리아미드 섬유(특히, 아라미드 섬유)가 바람직하다. 아라미드 섬유는, 높은 내마모성도 가지고 있다. 그 때문에, 단섬유는, 적어도 아라미드 섬유 등의 전방향족 폴리아미드 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 아라미드 섬유는, 상품명 「코넥스」, 「노멕스」, 「케블라」, 「테크노라」, 「트와론」등의 시판품이어도 좋다.
단섬유의 평균 섬유 지름은, 예를 들면 2㎛ 이상, 바람직하게는 2~100㎛, 보다 바람직하게는 3~50㎛(예를 들면 5~50㎛), 더욱 바람직하게는 7~40㎛(특히 10~30㎛) 정도이다. 단섬유의 평균 길이는, 예를 들면 1~20㎜, 바람직하게는 1.5~10㎜, 더욱 바람직하게는 2~5㎜(특히 2.5~4㎜) 정도이다.
고무 조성물 중의 단섬유의 분산성이나 접착성의 관점으로부터, 단섬유는, 관용의 방법으로 접착 처리(또는 표면 처리)되어 있어도 좋다. 표면 처리의 방법으로서는, 관용의 표면 처리제를 포함하는 처리액 등으로 처리하는 방법 등을 들 수 있다. 표면 처리제로서는, 예를 들면, 레졸신(R)과 포름알데히드(F)와 고무 또는 라텍스(L)와를 포함하는 RFL액[예를 들면, 레졸신(R)과 포름알데히드(F)가 축합물(RF 축합물)을 형성하고, 상기 고무 성분, 예를 들면, 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 공중합체 고무를 포함하는 RFL액], 에폭시 화합물, 폴리이소시아네이트 화합물, 실란커플링제, 가류 고무 조성물(예를 들면, 표면 실라놀기를 포함하고, 고무와의 화학적 결합력을 높이는 데 유리한 함수 규산을 주성분으로 하는 습식법 화이트 카본 등을 포함하는 가류 고무 조성물 등) 등을들 수 있다. 이들 표면 처리제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여도 좋고, 단섬유를 같거나 다른 표면 처리제로 복수 회에 걸쳐 순차적으로 처리하여도 좋다.
단섬유는, 풀리로부터의 압압에 대한 벨트의 압축 변형을 억제하기 위해, 벨트 폭 방향으로 배향하여 압축 고무층 중에 매설되어 있어도 좋다.
단섬유의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5~50 질량부, 바람직하게는 10~30 질량부, 더욱 바람직하게는 15~25 질량부(특히 18~22 질량부) 정도이다. 단섬유의 비율이 너무 적으면, 제1 압축 고무층의 고무 경도가 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 많으면, 고무 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
(C) 필러
상기 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여 필러를 더 포함하고 있어도 좋다. 필러로서는, 예를 들면, 카본 블랙, 실리카, 클레이, 탄산 칼슘, 탈크, 마이카 등을 들 수 있다. 필러는, 보강성 필러를 포함하는 경우가 많고, 이러한 보강 필러는, 카본 블랙, 보강성 실리카 등이어도 좋다. 또한, 통상, 실리카의 보강성은 카본 블랙의 보강성보다도 작다. 이들 필러는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 내측압성을 향상시키기 위해, 보강성 필러를 포함하는 것이 바람직하고, 카본 블랙을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
카본 블랙의 평균 입경(개수 평균 일차 입경)는, 예를 들면, 5~200㎚, 바람직하게는 10~150㎚, 더욱 바람직하게는 15~100㎚ 정도이고, 보강 효과가 높은 점으로부터, 소립경이어도 좋고, 예를 들면 5~38㎚, 바람직하게는 10~35㎚, 더욱 바람직하게는 15~30㎚ 정도이어도 좋다. 소립경의 카본 블랙으로서는, 예를 들면, SAF, ISAF-HM, ISAF-LM, HAF-LS, HAF, HAF-HS 등을 예시할 수 있다. 이들 카본 블랙은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는, 카본 블랙을 다량으로 배합하여도 가공성의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 제1 압축 고무층의 역학 특성(탄성률)을 향상할 수 있다. 더욱이, 카본 블랙은, 제1 압축 고무층의 마찰 계수를 저감할 수 있어, 제1 압축 고무층의 내마모성을 향상할 수 있다.
필러(특히, 카본 블랙)의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 10~100 질량부, 바람직하게는 20~80 질량부, 더욱 바람직하게는 30~70 질량부(특히 40~60 질량부) 정도이어도 좋다. 필러의 비율이 너무 적으면, 탄성률이 부족하여 내측압상이나 내구성이 저하할 우려가 있고, 너무 많으면 탄성률이 너무 높게 되어, 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
카본 블랙의 비율은, 필러 전체에 대하여 예를 들면 50 질량% 이상이어도 좋고, 바람직하게는 80 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 90 질량% 이상이고, 100 질량%이어도 좋다. 필러 전체에 대한 카본 블랙의 비율이 너무 적으면, 제1 압축 고무층의 고무 경도가 저하할 우려가 있다.
(D) 다른 첨가제
상기 가류 고무 조성물은, 필요에 따라, 가류제 또는 가교제, 공가교제, 가류조제, 가류 촉진제, 가류 지연제, 금속 산화물(산화 칼슘, 산화 바륨, 산화 철, 산화 구리, 산화 티탄, 산화 알루미늄 등), 연화제(파라핀 오일, 나프텐계 오일 등의 오일류 등), 가공제 또는 가공조제(예를 들면, 스테아린산 등의 지방산, 스테아린산 금속염 등의 지방산 금속염, 스테아린산 아마이드 등의 지방산 아마이드, 왁스, 파라핀 등), 접착성 개선제[예를 들면, 레졸신-포름알데히드 공축합물(RF 축합물), 아미노 수지(질소 함유 환상 화합물과 포름알데히드와의 축합물, 예를 들면, 헥사메틸올멜라민, 헥사알콕시메틸멜라민(헥사메톡시메틸멜라민, 헥사부톡시메틸멜라민 등) 등의 멜라민 수지, 메틸올요소 등의 요소 수지, 메틸올벤조구아나민 수지 등의 벤조구아나민 수지 등), 이들의 공축합물(레졸신-멜라민-포름 알데히드 공축합물 등)], 노화 방지제(산화 방지제, 열노화 방지제, 굴곡 균열 방지제, 오존 열화 방지제 등), 착색제, 점착 부여제, 가소제, 활제, 커플링제(실란 커플링제 등), 안정제(자외선 흡수제, 열 안정제 등), 난연제, 대전 방지제 등을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 금속 산화물은 가교제로서 작용하여도 좋다. 또, 접착성 개선제에 있어서, 레졸신-포름알데히드 공축합물 및 아미노 수지는, 레졸신 및/또는 멜라민 등의 질소 함유 환상 화합물과 포름알데히드와의 초기 축합물(프레폴리머)이어도 좋다.
가류제 또는 가교제로서는, 고무 성분의 종류에 따라 관용의 성분을 사용할 수 있고, 예를 들면, 상기 금속 산화물 가류제(산화 마그네슘, 산화 아연, 산화 납 등), 유기 과산화물(디아실퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥사이드 등), 유황계 가류제 등을 예시할 수 있다. 유황계 가류제로서는, 예를 들면, 분말 유황, 침강 유황, 콜로이드 유황, 불용성 유황, 고분산성 유황, 염화 유황 (1염화 유황, 2염화 유황 등) 등을 들 수 있다. 이들 가교제 또는 가류제는, 단독으로 또는 2종이상 조합하여 사용할 수 있다. 고무 성분이 클로로프렌 고무인 경우, 가류제 또는 가교제로서 금속 산화물(산화 마그네슘, 산화 아연 등)를 사용하여도 좋다. 또한, 금속 산화물은 다른 가류제(유황계 가류제 등)와 조합하여 사용하여도 좋고, 금속 산화물 및/또는 유황계 가류제는 단독으로 또는 가류 촉진제와 조합하여 사용하여도 좋다.
가류제의 비율은, 가류제 및 고무 성분의 종류에 따라, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여 예를 들면 1~20 질량부 정도의 범위로부터 선택할 수 있다. 예를 들면, 가류제로서의 금속 산화물의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~20 질량부, 바람직하게는 3~17 질량부, 더욱 바람직하게는 5~15 질량부(특히 7~13 질량부) 정도이다. 금속 산화물과 유황계 가류제를 조합시키는 경우, 유황계 가류제의 비율은, 금속 산화물 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1~50 질량부, 바람직하게는 1~30 질량부, 더욱 바람직하게는 3~10 질량부 정도이다. 유기 과산화물의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여 예를 들면 1~8 질량부, 바람직하게는 1.5~5 질량부, 더욱 바람직하게는 2~4.5 질량부 정도이다.
공가교제(가교조제 또는 공가류제 co-agent)로서는, 공지의 가교조제, 예를 들면 다관능(이소)시아누레이트[예를 들면, 트리아릴이소시아누레이트(TAIC), 트리아릴시아누레이트(TAC) 등], 폴리디엔(예를 들면, 1,2-폴리부타디엔 등), 불포화 카르본산의 금속염[예를 들면, (메타)아크릴산 아연, (메타)아크릴산 마그네슘 등의 (메타)아크릴산 다가(多價) 금속염], 옥심류(예를 들면, 퀴논디옥심 등), 구아니딘류(예를 들면, 디페닐구아니딘 등), 다관능(메타)아크릴레이트[예를 들면, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 부탄디올디(메타)아크릴레이트 등의 알칸디올디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트 등의 알칸폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 비스말레이미드류(지방족 비스말레이미드, 예를 들면, N,N'-1,2-에틸렌디말레이미드, N,N'-헥사메틸렌비스말레이미드, 1,6'-비스말레이미드-(2,2,4-트리메틸)시클로헥산 등의 알킬렌비스말레이미드; 아렌비스말레이미드 또는 방향족 비스말레이미드, 예를 들면, N,N'-m-페닐렌디말레이미드, 4-메틸-1,3-페닐렌디말레이미드, 4,4'-디페닐메탄디말레이미드, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 4,4'-디페닐에테르디말레이미드, 4,4'-디페닐설폰디말레이미드, 1,3-비스(3-말레이미드페녹시)벤젠 등) 등을 들 수 있다. 이들 가교 조제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 가교조제 중, 다관능(이소)시아누레이트, 다관능(메타)아크릴레이트, 비스말레이미드류(N,N'-m-페닐렌디말레이미드 등의 아렌비스말레이미드 또는 방향족 비스말레이미드)가 바람직하고, 비스말레이미드류를 이용하는 경우가 많다. 가교조제(예를 들면, 비스말레이미드류)의 첨가에 의해 가교도를 높여, 접착 마모 등을 방지할 수 있다.
비스말레이미드류 등의 공가교제(가교조제)의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1~10 질량부, 바람직하게는 0.5~8 질량부, 더욱 바람직하게는 1~5 질량부(특히 2~4 질량부) 정도이다.
가류 촉진제로서는, 예를 들면, 티우람계 촉진제[예를 들면, 테트라메틸티우람·모노설파이드(TMTM), 테트라메틸티우람·디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람·디설파이드(TETD), 테트라부틸티우람·디설파이드(TBTD), 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드(DPTT), N,N'-디메틸-N, N'-디페닐티우람·디설파이드 등], 티아졸계 촉진제[예를 들면, 2-메르캅토벤조티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸의 아연염, 2-메르캅토티아졸린, 디벤조티아질·디설파이드, 2-(4'-모르포리노디티오)벤조티아졸 등], 설펜아미드계 촉진제 [예를 들면, N-시클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드(CBS), N,N'-디시클로헥실-2-벤조티아질설펜아미드 등], 구아니딘류(디페닐구아니딘, 디o-톨릴구아니딘 등), 우레아계 또는 티오우레아계 촉진제(예를 들면, 에틸렌티오우레아 등), 디티오카르바민산염류, 크산토겐산염류 등을 들 수 있다. 이들 가류 촉진제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 가류 촉진제 중, TMTD, DPTT, CBS 등이 범용된다.
가류 촉진제의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1~15 질량부, 바람직하게는 0.3~10 질량부(예를 들면 0.5~5 질량부), 더욱 바람직하게는 0.5~3 질량부(특히 0.5~1.5 질량부) 정도이다.
연화제(나프텐계 오일 등의 오일류)의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~30 질량부, 바람직하게는 3~20 질량부, 더욱 바람직하게는 3~10 질량부 (특히 3~8 질량부) 정도이다.
가공제 또는 가공조제(스테아린산 등)의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 10 질량부 이하(예를 들어 0~10 질량부), 바람직하게는 0.1~5 질량부(예를 들면 0.5~3 질량부), 더욱 바람직하게는 1~3 질량부(특히 1.5 ~ 2.5 질량부) 정도이다.
접착성 개선제(레졸신-포름알데히드 공축합물, 헥사메톡시메틸멜라민 등)의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1~20 질량부(예를 들면 0.2~10 질량부), 바람직하게는 0.3~5 질량부(예를 들면, 0.5~2.5 질량부), 더욱 바람직하게는 0.5~3 질량부(특히 0.5~1.5 질량부) 정도이다.
노화 방지제의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.5~15 질량부, 바람직하게는 1~10 질량부, 더욱 바람직하게는 2.5~7.5 질량부(특히 3~7 질량부) 정도이다.
(제2 압축 고무층)
제2 압축 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물을 구성하는 고무 성분으로서는, 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)으로서 예시된 고무 성분을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)과 같다.
제2 압축 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 필러를 더 포함하고 있어도 좋다. 필러로서는, 제1 압축 고무층의 필러(C)로서 예시된 필러를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 필러 중의 카본 블랙의 비율도 제1 압축 고무층의 필러(C)와 같다.
제2 압축 고무층에 있어서, 필러(특히 카본 블랙)의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5~80 질량부, 바람직하게는 10~60 질량부, 더욱 바람직하게는 15~50 질량부(특히 20~40 질량부) 정도이어도 좋다. 필러의 비율이 너무 적으면, 탄성률이 부족하여 내측압성이나 내구성이 저하할 우려가 있고, 너무 많으면, 탄성률이 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
제2 압축 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 가소제를 더 포함하고 있어도 좋다. 가소제로서는, 예를 들면, 지방족 카르본산계 가소제(아디프산 에스테르계 가소제, 세바스산 에스테르계 가소제 등), 방향족 카르본산 에스테르계 가소제(프탈산 에스테르계 가소제, 트리멜리트산 에스테르계 가소제 등), 옥시카르본산 에스테르계 가소제, 인산 에스테르계 가소제, 에테르계 가소제, 에테르에스테르계 가소제 등을 들 수 있다. 이들 가소제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 에테르에스테르계 가소제가 바람직하다.
가소제의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~30 질량부, 바람직하게는 3~20 질량부, 더욱 바람직하게는 3~10 질량부(특히 3~8 질량부) 정도이다.
제2 압축 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 단섬유 및 다른 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 제1 압축 고무층의 단섬유(B)로서 예시된 단섬유를 이용할 수 있고, 다른 첨가제로서는, 제1 압축 고무층의 다른 첨가제(D)로서 예시된 첨가제를 이용할 수 있다. 이들 중, 제2 압축 고무층에서는, 상기 고무 성분에 더하여, 가류제 또는 가교제, 가류 촉진제, 가공제 또는 가공조제, 노화 방지제를 포함하는 것이 바람직하다.
가류제로서의 금속 산화물의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~20 질량부, 바람직하게는 3~17 질량부, 더욱 바람직하게는 5~15 질량부(특히 7~13 질량부) 정도이다.
가류 촉진제의 비율은, 고형분 환산으로, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1~15 질량부, 바람직하게는 0.3~10 질량부(예를 들면 0.5~5 질량부), 더욱 바람직하게는 0.5~3 질량부(특히 0.5~1.5 질량부) 정도이다.
가공제 또는 가공조제(스테아린산 등)의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 10 질량부 이하(예를 들면 0~5 질량부), 바람직하게는 0.1~3 질량부, 더욱 바람직하게는 0.3~2 질량부(특히 0.5~1.5 질량부) 정도이다.
노화 방지제의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.5~15 질량부, 바람직하게는 1~10 질량부, 더욱 바람직하게는 2.5~7.5 질량부(특히 3~7 질량 부) 정도이다.
[신장 고무층]
신장 고무층의 고무 경도는, 전술한 바와 같이, 제2 압축 고무층의 고무 경도보다도 높고, 또한 제1 압축 고무층의 고무 경도보다도 낮다.
신장 고무층의 고무 경도 Hs는, 예를 들면 75~95° 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 80~93°(예를 들면 85~90°), 바람직하게는 86~90°, 더욱 바람직하게는 88~90° 정도이다. 고무 경도가 너무 작으면, 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
신장 고무층의 인장 탄성률(모듈러스)는, 벨트 폭 방향에 있어서, 예를 들면 15~30MPa, 바람직하게는 17~28MPa, 더욱 바람직하게는 20~27MPa 정도이다. 인장 탄성률이 너무 작으면, 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면, 경도가 너무 높아 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
신장 고무층의 평균 두께는, 예를 들면 0.5~10㎜(예를 들어 0.5~1.5㎜), 바람직하게는 0.6~5㎜, 더욱 바람직하게는 0.7~3㎜ (특히 0.8 ~ 1㎜) 정도이어도 좋다.
신장 고무층은, 랩드 V 벨트의 고무 조성물로서 관용적으로 이용되고 있는 가류 고무 조성물로 형성되어 있어도 좋다. 가류 고무 조성물은, 고무 성분을 포함하는 가류 고무 조성물 이어도 좋고, 조성물의 조성을 적절히 조정하는 것에 의해, 신장 고무층의 고무 경도 등을 조정할 수 있다. 고무 경도 등의 조정 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 조성물을 구성하는 성분의 조성 및/또는 종류를 바꾸어 조정하여도 좋고, 편리성 등의 점으로부터, 단섬유나 필러의 비율 및/또는 종류를 바꾸어 조정하는 것이 바람직하다.
신장 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물을 구성하는 고무 성분으로서는, 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)으로서 예시된 고무 성분을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)과 같다.
신장 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 단섬유를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 제1 압축 고무층의 단섬유(B)로서 예시된 단섬유를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 고무 성분에 대한 비율도 제1 압축 고무층의 단섬유(B)와 같다.
신장 고무층의 가류 고무 조성물은, 필러를 더 포함하고 있어도 좋다. 필러로서는, 제1 압축 고무층의 필러(C)로서 예시된 필러를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 필러 중의 카본 블랙의 비율도 제1 압축 고무층의 필러(C)와 같다.
신장 고무층에 있어서, 필러(특히 카본 블랙)의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5~100 질량부, 바람직하게는 10~80 질량부, 더욱 바람직하게는 20~60 질량부(특히 30~50 질량부) 정도이어도 좋다. 필러의 비율이 너무 적으면, 탄성률이 부족하여 내측압성이나 내구성이 저하할 우려가 있고, 너무 많으면 탄성률이 너무 높게 되어 풀리 홈과의 피팅성이 저하할 우려가 있다.
신장 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 다른 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다. 다른 첨가제로서는, 제1 압축 고무층의 다른 첨가제(D)로서 예시된 다른 첨가제를 이용할 수 있으며, 바람직한 태양 및 고무 성분에 대한 비율도 제1 압축 고무층의 다른 첨가제 (D)와 같다.
[심체층]
심체층은, 심체를 포함하고 있으면 좋고, 전술한 바와 같이, 심체만으로 형성된 심체층이어도 좋지만, 층간의 박리를 억제하고, 벨트 내구성을 향상시킬 수 있는 점으로부터, 심체가 매설된 가류 고무 조성물로 형성된 심체층(접착 고무층)인 것이 바람직하다. 심체가 매설된 가류 고무 조성물로 형성된 심체층은, 통상, 접착 고무층이라 불리고, 고무 성분을 포함하는 가류 고무 조성물로 형성된 층 내에, 심체가 매설되어 있다. 접착 고무층은, 신장 고무층과 압축 고무층(특히 제1 압축 고무층) 사이에 개재하여 신장 고무층과 압축 고무층을 접착함과 함께, 접착 고무층에는 심체가 매설되어 있다.
접착 고무층의 평균 두께는, 예를 들면 0.2~5㎜, 바람직하게는 0.3~3㎜, 더욱 바람직하게는 0.3~2㎜ (특히 0.5~1.5㎜) 정도이다.
(가류 고무 조성물)
접착 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물의 고무 경도 Hs는, 예를 들면 72~80°, 바람직하게는 73~78°, 더욱 바람직하게는 75~77° 정도이다. 고무 경도가 너무 작으면, 내측압성이 저하할 우려가 있고, 역으로 너무 크면 심체의 주위 가류 고무 조성물이 강직되어 심체가 굴곡하기 어렵게 되며, 접착 고무층의 발열 열화(균열), 심체의 굴곡 피로 등이 발생하여, 심체가 박리할 우려가 있다.
접착 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물을 구성하는 고무 성분으로서는, 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)으로서 예시된 고무 성분을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)와 같다.
접착 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 필러를 더 포함하고 있어도 좋다. 필러로서는, 제1 압축 고무층의 필러(C)로서 예시된 필러를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 필러 중의 카본 블랙의 비율도 제1 압축 고무층의 필러(C)와 같다.
접착 고무층에 있어서, 필러의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~100 질량부, 바람직하게는 10~80 질량부, 더욱 바람직하게는 30~70 질량부(특히 40~60 질량부) 정도 이어도 좋다. 카본 블랙의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 1~50 질량부, 바람직하게는 10~45 질량부, 더욱 바람직하게는 20~40 질량부 정도이어도 좋다.
접착 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 가소제를 더 포함하고 있어도 좋다. 가소제로서는, 제2 압축 고무층의 가소제로서 예시된 가소제를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 고무 성분에 대한 비율도 제2 압축 고무층의 가소제와 같다.
접착 고무층의 가류 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 단섬유 및 다른 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 제1 압축 고무층의 단섬유(B)로서 예시된 단섬유를 이용할 수 있고, 다른 첨가제로서는, 제1 압축 고무층의 다른 첨가제(D)로서 예시된 첨가제를 이용할 수 있다. 이들 중, 접착 고무층에서는 상기 고무 성분에 더하여, 가류제 또는 가교제, 가류 촉진제, 가공제 또는 가공조제, 노화 방지제를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 첨가제의 고무 성분에 대한 비율은, 제2 압축 고무층과 같다.
(심체)
심체층에 포함되는 심체는, 통상, 벨트 폭 방향으로 소정의 간격으로 배열된 심선(撚線코드)이다.심선은, 벨트의 길이 방향으로 연장되어 배설되고, 통상, 벨트의 길이 방향에 평행하게 소정의 피치로 병렬적으로 연장되어 배설되어있다. 심체는, 접착 고무층에 매설되는 경우, 그 일부가 접착 고무층에 매설되어 있으면 좋고, 내구성을 향상시킬 수 있는 점으로부터, 접착 고무층에 심선이 매설된 형태(심선의 전체가 접착 고무층에 완전히 매설된 형태)가 바람직하다. 심체로서는, 심선이 바람직하다.
심선을 구성하는 섬유로서는, 예를 들면, 폴리올레핀계 섬유(폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 등), 폴리아미드 섬유(폴리 아미드 6 섬유, 폴리 아미드 66 섬유, 폴리 아미드 46 섬유, 아라미드 섬유 등), 폴리에스테르 섬유(폴리알킬렌아릴레이트계 섬유)[폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 섬유 등의 폴리 C2-4알킬렌-C6-14아릴레이트계 섬유 등], 비닐론 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 등의 합성 섬유;면, 마, 양모 등의 천연 섬유; 탄소 섬유 등의 무기 섬유 등이 범용된다. 이들 섬유는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 섬유 중, 높은 모듈러스의 점으로부터, 에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-2, 6-나프탈레이트 등의 C2-4알킬렌-C6-10아릴레이트를 주된 구성 단위로 하는 폴리에스테르 섬유(폴리알킬렌아릴레이트계 섬유), 폴리아미드 섬유(아라미드 섬유 등) 등의 합성 섬유, 탄소 섬유 등의 무기 섬유 등이 범용되고, 폴리에스테르 섬유(특히 폴리에틸렌테레프탈레이트계 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트계 섬유), 폴리아미드 섬유(특히, 아라미드 섬유)가 바람직하다.
섬유는 멀티필라멘트사(絲)이어도 좋다. 멀티 필라멘트사의 섬도(纖度)는, 예를 들면 2000~10000 데니어(특히 4000~8000 데니어) 정도이어도 좋다. 멀티 필라멘트사는, 예를 들면 100~5000본 정도의 모노필라멘트사를 포함하고 있어도 좋고, 바람직하게는 500~4000개, 더욱 바람직하게는 1000~3000개 정도의 모노필라멘트사를 포함하고 있어도 좋다.
심선으로서는, 통상, 멀티필라멘트사를 사용한 연선 코드(예를 들면, 제연(諸撚), 편연(片撚), 랭연(Lang撚) 등)을 사용할 수 있다. 심선의 평균 선경(연사 코드의 섬유 지름)은, 예를 들면 0.5~3㎜ 이어도 좋고, 바람직하게는 0.6~2.5㎜, 더욱 바람직하게는 0.7~2㎜ 정도이다.
심선은, 접착 고무층 중에 매설하는 경우, 상기 접착 고무층을 형성하는 가류 고무 조성물과의 접착성을 향상시키기 위해, 표면 처리되어 있어도 좋다. 표면 처리제로서는, 상기 제1 압축 고무층의 단섬유의 표면 처리제로서 예시된 표면 처리제 등을 들 수 있다. 상기 표면 처리제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합시켜도 좋고, 동일 또는 다른 표면 처리제로 복수 회에 걸쳐 순차로 처리하여도 좋다. 심선은, 적어도 RFL 액으로 접착 처리하는 것이 바람직하다.
[외피포]
외피포(커버 포)는, 관용의 포백(布帛)으로 형성되어있다. 포백으로서는, 예를 들면, 직포, 편포(위편포, 경편포), 부직포 등의 포재(布材) 등을 들 수 있다. 이들 중, 평직, 능직, 주자직 등의 형태로 제직한 직포, 경사와 위사의 교차각이 90°를 넘고 120° 이하 정도의 광각도로 제직한 직포, 편포 등이 바람직하고, 일반 산업용이나 농업 기계용의 전동 벨트의 커버포로서 범용되고 있는 직포[경사와 위사의 교차각이 직각인 평직포, 경사와 위사의 교차각이 90°를 넘고 120° 이하 정도의 광각도인 평직포(광각도 범포)]가 특히 바람직하다. 더욱이, 내구성이 요구되는 용도에서는, 광각도 범포이어도 좋다.
포백을 구성하는 섬유로서는, 예를 들면, 폴리올레핀계 섬유(폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 등), 폴리아미드계 섬유(폴리 아미드 6 섬유, 폴리 아미드 66 섬유, 폴리 아미드 46 섬유, 아라미드 섬유 등), 폴리에스테르계 섬유 (폴리알킬렌아릴레이트계 섬유 등), 비닐알코올계 섬유(폴리비닐알코올 섬유, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 섬유, 비닐론 섬유 등), 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 등의 합성 섬유; 셀룰로스계 섬유(셀룰로스 섬유, 셀룰로스 유도체 섬유 등), 양모 등의 천연 섬유; 탄소 섬유 등의 무기 섬유가 범용된다. 이들 섬유는, 단독으로 사용한 단독사이어도 좋고, 2종 이상을 조합한 혼방사이어도 좋다.
이들 섬유 중, 기계적 특성 및 경제성이 우수한 점으로부터, 폴리에스테르계 섬유와 셀룰로스계 섬유와의 혼방사가 바람직하다.
폴리에스테르계 섬유는 폴리알킬렌아릴레이트계 섬유이어도 좋다. 폴리알킬렌아릴레이트계 섬유로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 섬유 등의 폴리C2-4알킬렌-C8-14아릴레이트계 섬유 등을 들 수 있다.
셀룰로스계 섬유에는 셀룰로스 섬유(식물, 동물 또는 박테리아 등에 유래하는 셀룰로스 섬유), 셀룰로스 유도체의 섬유가 포함된다. 셀룰로스 섬유로서는, 예를 들면, 목재 펄프(침엽수, 활엽수 펄프 등), 대나무 섬유, 사탕 수수 섬유, 종자모(종자모) 섬유(면 섬유(카튼린터(cotton linter)), 카폭 등), 진피 섬유(대마, 닥나무, 삼지닥나무 등), 옆섬유(마닐라 마, 뉴질랜드 마 등) 등의 천연 식물 유래의 셀룰로스 섬유(펄프 섬유); 호야 셀룰로스 등의 동물 유래의 셀룰로스 섬유; 박테리아 셀룰로스 섬유; 조류의 셀룰로스 등을 예시할 수 있다. 셀룰로스 유도체의 섬유로서는, 예를 들면, 셀룰로스 에스테르 섬유; 재생 셀룰로스 섬유(레이온, 큐프라, 라이오 셀 등) 등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 섬유와 셀룰로스계 섬유와의 질량 비율은, 예를 들면 전자/후자=90/10~10/90, 바람직하게는 80/20~20/80, 더욱 바람직하게는 70/30~30/70(특히 60/40~40/60) 정도이다.
포백을 구성하는 섬유의 평균 섬도는, 예를 들면 5~30 번수(番手), 바람직하게는 10~25 번수, 더욱 바람직하게는 10~20 번수 정도이다.
포백(원료 포백)의 평량(basis weight)은, 예를 들면 100~500g/㎡, 바람직하게는 200~400g/㎡, 더욱 바람직하게는 250~350g/㎡ 정도이다.
포백(원료 포백)이 직포의 경우, 포백의 사밀도(경사 및 위사의 밀도)는, 예를 들면 60~100본/50㎜, 바람직하게는 70~90본/50㎜, 더욱 바람직하게는 75~85본/50㎜ 정도이다.
외피포는, 단층이어도 좋고, 다층(예를 들면 2~5층, 바람직하게는 2~4층, 더욱 바람직하게는 2~3층 정도)이어도 좋지만, 생산성 등의 점으로부터, 단층(1 플라이(ply)) 또는 2층(2 플라이)이 바람직하다.
외피포는, 벨트 본체와의 접착성을 향상시키기 위해, 고무 성분이 부착된 포백이어도 좋다. 고무 성분이 부착된 외피포는, 예를 들면, 고무 조성물을 용제에 녹인 고무풀(糊)을 소우킹(침지)하는 처리, 고형상의 고무 조성물을 프릭션(문질러 바름)하는 처리 등의 접착 처리를 시행한 포백이어도 좋다. 접착 처리는, 포백의 적어도 한 쪽의 표면을 처리하면 좋고, 적어도 벨트 본체와 접촉하는 면을 처리하는 것이 바람직하다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물을 구성하는 고무 성분으로서는, 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)으로서 예시된 고무 성분을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 제1 압축 고무층의 고무 성분(A)과 같다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 필러를 더 포함하고 있어도 좋다. 필러로서는, 제1 압축 고무층의 필러(C)로서 예시된 필러를 이용할 수 있고, 바람직한 태양 및 필러 중의 카본 블랙의 비율도 제1 압축 고무층의 필러(C)와 같다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물에 있어서, 필러(특히 카본 블랙)의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5~80 질량부, 바람직하게는 10~75 질량부, 더욱 바람직하게는 30~70 질량부 (특히 40~60 질량부) 정도이다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 가소제를 더 포함하고 있어도 좋다. 가소제로서는, 제2 압축 고무층의 가소제로서 예시된 가소제를 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 제2 압축 고무층의 가소제와 같다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물에 있어서, 가소제의 비율은, 고무 성분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 3~50 질량부, 바람직하게는 5~40 질량부, 더욱 바람직하게는 10~30 질량부(특히 15~25 질량부) 정도이다.
외피포에 부착시키는 고무 조성물은, 상기 고무 성분에 더하여, 단섬유 및 다른 첨가제를 더 포함하고 있어도 좋다. 단섬유로서는, 제1 압축 고무층의 단섬유(B)로서 예시된 단섬유를 이용할 수 있고, 다른 첨가제로서는, 제1 압축 고무층의 다른 첨가제(D)로서 예시된 첨가제를 이용할 수 있다. 이들 중, 외피포에 부착시키는 고무 조성물에서는, 상기 고무 성분에 더하여, 가류제 또는 가교제, 가류 촉진제, 가공제 또는 가공 조제, 노화 방지제를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 첨가제의 고무 성분에 대한 비율은, 제2 압축 고무층과 같다.
전동면인 외피포의 마찰 계수는, 예를 들면 0.9~1, 바람직하게는 0.91~0.96, 더욱 바람직하게는 0.92~0.95 정도이다. 또한, 본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 마찰 계수는, 후술하는 실시 예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
외피포의 평균 두께(다층의 경우, 각 층의 평균 두께)는, 예를 들면 0.4~2㎜, 바람직하게는 0.5~1.4㎜, 더욱 바람직하게는 0.6~1.2㎜ 정도이다. 외피포의 두께가 너무 얇으면, 내마모성이 저하할 우려가 있고, 너무 두꺼우면, 벨트의 내굴곡성이 저하할 우려가 있다.
[보강포층]
본 발명의 랩드 V 벨트는, 압축 고무층의 내주면(내주 측의 표면)과 외피포와의 사이에 보강포층을 더 포함하고 있어도 좋다. 도3에, 보강포층을 구비한 본 발명의 랩드 V 벨트의 예를 나타낸다. 이 예에서는, 랩드 V 벨트(11)는 도2의 랩드 V 벨트와 마찬가지로, 신장 고무층(12), 심체(심선)(13)를 매설한 접착 고무층(14), 제1 압축 고무층(15a), 제2 압축 고무층(15b)를 갖춘 다음, 도2의 랩드 V 벨트와는 달리, 제2 압축 고무층(15b)과 외피포(16)와의 사이에 보강포층(17)이 개재하고 있다.
보강포층도, 상기 외피포와 마찬가지로 관용의 포백으로 형성되어 있다. 포백으로서는, 외피포의 포백으로서 예시된 포백을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 외피포와 같다.
보강포층은, 압축 고무층 및 외피포와의 접착성을 향상시키기 위해, 고무 성분이 부착된 포백이어도 좋다. 고무 성분이 부착된 외피포는, 예를 들면, 고무 조성물을 용제에 녹인 고무풀을 소우킹(침지)하는 처리, 고형상의 고무 조성물을 프릭션(문질러 바름)하는 처리 등의 접착 처리를 시행한 포백이어도 좋다. 고무 조성물로서는, 외피포의 고무 조성물로서 예시된 고무 조성물을 이용할 수 있고, 바람직한 태양도 외피포와 같다. 접착 처리는, 포백의 적어도 한 쪽의의 표면을 처리하면 좋고, 적어도 압축 고무층과 접촉하는 면을 처리하는 것이 바람직하고, 양면을 처리하는 것이 특히 바람직하다.
보강포층의 평균 두께는, 예를 들면 0.4~2㎜, 바람직하게는 0.5~1.4㎜, 더욱 바람직하게는 0.6~1.2㎜ 정도이다. 보강포층의 두께가 너무 얇으면, 내마모성의 향상 효과가 저하할 우려가 있고, 너무 두꺼우면, 벨트의 내굴곡성이 저하할 우려가 있다.
[랩드 V 벨트의 제조 방법]
본 발명의 랩드 V 벨트는, 관용의 방법, 예를 들면, 일본 특개평6-137381호 공보, WO2015/104778호 팜플렛에 기재된 방법 등에 의해 제조할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 랩드 V 벨트는, 예를 들면, 접착 처리한 보강포용 포백과 압연 처리하여 얻은 미가류의 제2 압축 고무층용 시트와 제1 압축 고무층용 시트의 적층체를 재단하여 맨틀에 세팅하고, 미가류의 접착 고무층용 시트를 제1 압축 고무층용 시트 상에 감은 후, 감은 접착 고무층용 시트 상에 심체를 감고, 더욱이 감은 심체 상에 미가류의 신장 고무층용 시트를 감는 감음 공정, 얻어진 환상의 적층체를 맨틀 상에서 절단(바퀴모양 자름)하는 절단 공정, 절단한 환상 적층체를 한 쌍 풀리에 걸고, 회전시키면서 V 형상으로 절삭 가공하는 스카이빙(skiving) 공정, 얻어진 미가류 벨트 본체를, 접착 처리한 외피포용 포백에 의해 랩핑(피복)하고, 가류 공정을 거쳐 얻을 수 있다. 가류 공정에 있어서, 가류 온도는 고무 성분의 종류에 따라 선택할 수 있고, 예를 들면 120~200℃, 바람직하게는 150~180℃ 정도이다. 또한, 단섬유를 포함하는 각 고무층용 시트는, 캘린더 롤 등으로 압연 처리하는 방법 등에 의해, 단섬유를 압연 방향으로 배열(배향)시키는 것이 가능하다.
실시 예
이하에, 실시 예에 따라 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에, 고무 조성물의 사용 원료, 고무 조성물의 제조 방법, 사용된 섬유 재료, 각 물성의 측정 방법 또는 평가 방법 등을 나타낸다.
[고무 조성물의 사용 원료]
클로로프렌 고무: DENKA(주) 제(製) 「PM-40」
산화 마그네슘: 협화(協和)화학공업(주) 제 「쿄와마그30」
스테아린산: 일유(日油)(주) 제 「스테아린산 쯔바키」
노화 방지제: 정공(精工)화학(주) 제 「논플렉스 OD-3」
카본 블랙: 토카이(東海)카본(주) 제 「시스토 3」
실리카: 에보닉저팬(주) 제 「ULTRASIL(등록 상표) VN3」, BET 비표면적 175㎡/g
가소제: ADEKA(주) 제 「RS-700」
가류 촉진제: 대내(大內)신흥화학공업(주) 제 「노쿠세라 TT」
산화 아연: 정동(正同)화학공업(주) 제 「산화 아연 3 종」
나프텐계 오일: 출광흥산(出光興産)(주) 제 「NS-900 」
N,N'-m-페닐렌디말레이미드: 대내(大內)신흥화학공업(주) 제 「바루노쿠 PM」
아라미드 단섬유: 제인(帝人)(주) 제 「코넥스 단섬유」, 평균 섬유 길이 3㎜, 평균 섬유 지름 14㎛, RFL액 (레졸신 2.6부, 37% 포르말린 1.4부, 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스(일본제온(주) (제) 17.2부, 물 78.8부)로 접착 처리한 고형분의 부착율 6 질량%의 단섬유
폴리 에스테르 단섬유: 제인(帝人)(주) 제, 평균 단섬유 길이 3㎜.
[심선]
아라미드 섬유의 꼰 코드, 평균 선 지름 1.985㎜.
[접착 고무층, 프릭션 고무용 고무 조성물]
표1에 나타낸 배합의 고무 조성물 A를 밴버리 믹서(Banbury mixer)로 고무 반죽하고, 이 반죽 고무를 캘린더 롤에 통과시켜 소정 두께의 미가류 압연 고무 시트로 하여, 접착 고무층용 시트를 제작했다. 또, 표1에 나타내는 고무 조성물 B를 밴버리 믹서로 고무 반죽하고, 프릭션용의 괴상(塊狀) 미가류 고무 조성물을 제조하였다. 더욱이, 각각의 고무 조성물의 가류물의 경도 및 인장 탄성률을 측정한 결과도 표1에 나타낸다.
Figure 112020124322550-pct00001
[제1 압축 고무층, 제2 압축 고무층 및 신장 고무층용 고무 조성물]
표2 및 3에 나타내는 배합의 고무 조성물 C~L을 밴버리 믹서로 고무 반죽하고, 이 반죽 고무를 캘린더 롤에 통과시켜 소정 두께의 미가류 압연 고무 시트로 하여, 제1 압축 고무층용 시트, 제2 압축 고무층 및 신장 고무층용 시트를 각각 제작하였다(표3은 제2 압축 고무층용 시트만). 더욱이, 각각의 고무 조성물의 가류물의 경도 및 인장 탄성률을 측정한 결과도 표2 및 3에 나타낸다.
Figure 112020124322550-pct00002
Figure 112020124322550-pct00003
[가류 고무의 고무 경도 Hs]
각 고무층용 시트를 온도 160℃시간 30분에서 프레스 가류하고, 가류 고무 시트(100㎜×100㎜×2㎜ 두께)을 제작하였다. 가류 고무 시트를 3매 서로 겹친 적층물을 시료로 하고, JIS K6253 (2012)에 준거하여, 듀로미터(durometer) A형 경도 시험기를 이용하여 경도를 측정하였다. 또한, 프릭션용의 괴상 미가류 고무 조성물 B는, 괴상 고무로부터 시험체를 샘플링하고, 캘린더 롤에 통과시켜 소정 두께의 미가류 압연 고무 시트를 제조하였다.
[가류 고무의 인장 탄성률(모듈러스)]
가류 고무의 고무 경도 Hs 측정을 위해 제작한 가류 고무 시트를 시료로 하고, JIS K6251 (1993)에 준하여, 덤벨(dumbbell) 모양으로 타발(打拔)한 시험편을 제작하였다. 단섬유를 포함하는 시료에 있어서는, 단섬유의 배열 방향(열리(列理) 방향)이 인장 방향으로 되도록 덤벨 모양으로 타발하였다. 그리고, 시험편의 양단을 척(chuck)(잡이 기구)로 잡아, 시험편을 500㎜/min의 속도로 당길 때, 시험편이 절단에 이르기까지의 인장 응력(인장 탄성률)을 측정했다.
[외피포 및 보강포층용 직포]
폴리 에스테르 섬유와 면과의 혼방사(폴리에스테르 섬유/면=50/50 질량비)의 직포(120° 광각직(廣角織), 섬도는 20 번수의 경사와 20 번수의 위사, 경사 및 위사의 사밀도 75본/50㎜, 평량 280g/㎡)를, 표1의 고무 조성물 B를 이용하여, 캘린더 롤의 표면 속도가 다른 롤 사이에 고무 조성물 B와 직포과 동시에 통과시켜, 직포의 짜임눈(織目) 사이에까지 고무 조성물 B를 문질러 바르는 방법으로 프릭션 처리(직포 표리(表裏)에 대하여 각 1회 행한다)하여 보강포 전구체 및 외피포 전구체를 제조하였다.
[벨트의 마찰 계수]
벨트의 마찰 모듈러스는, 도4에 나타낸 바와 같이, 절단한 벨트(21)의 한 쪽 단부(端部)를 로드셀(22)에 고정하고 다른 쪽 단부에 3kgf의 하중(23)을 실어, 풀리(24)에 벨트의 감아 걸기 각도를 45°로 하여 벨트(21)를 풀리(24)에 감아 걸었다. 그리고, 로드셀(22) 측의 벨트(21)를 30㎜/초의 속도로 15초 정도 당기고, 마찰 전동면(외피포)의 평균 마찰 계수를 측정하였다. 또한, 측정 시에, 풀리(24)는 회전하지 않도록 고정하였다.
[벨트 주행 시험]
(JIS B형 랩드 V 벨트 시험)
실시 예 및 비교 예에서 얻어진 랩드 V 벨트를 이용하여, 도5에 나타낸 바와 같이, 직경 175㎜의 구동(DR) 풀리, 직경 150㎜의 종동(Dn1) 풀리, 직경 162㎜의 종동(Dn2) 풀리, 직경 140㎜의 종동(Dn3) 풀리, 직경 80㎜의 텐션(Ten1) 풀리, 직경 127㎜의 종동(Dn4) 풀리, 직경 70㎜의 텐션(Ten2) 풀리, 직경 70㎜의 텐션(Ten3) 풀리를 배치한 다축 레이아웃의 시험기를 이용하여, 표4에 나타낸 조건에서 벨트를 주행하고, 벨트의 전복이 발생하는 시간을 평가하였다. 내전복성의 평가는, 이하의 기준으로 평가되고, ×, △, ○, ◎의 순서로 평가가 높아지는 것을 나타낸다.
◎: 전복이 발생할 때까지의 시간이 50 시간 이상
○: 전복이 발생할 때까지의 시간이 40 시간 이상 50 시간 미만
△: 전복이 발생할 때까지의 시간이 30 시간 이상 40 시간 미만
×: 전복이 발생할 때까지의 시간이 30 시간 미만
Figure 112020124322550-pct00004
(JIS C형 랩드 V 벨트 시험)
실시 예 및 비교 예에서 얻어진 랩드 V 벨트를 이용하여, 도6에 나타낸 바와 같이, 직경 261㎜의 구동(DR) 풀리, 직경 224㎜의 종동(Dn1) 풀리, 직경 241㎜의 종동(Dn2) 풀리, 직경 209㎜의 종동(Dn3) 풀리, 직경 119㎜의 텐션(Ten1) 풀리, 직경 189㎜의 종동(Dn4) 풀리, 직경 104㎜의 텐션(Ten2) 풀리, 직경 104㎜의 텐션(Ten3) 풀리를 배치한 다축 레이아웃의 시험기를 이용하여, 표5에 나타낸 조건에서 벨트를 주행하고, 벨트의 전복이 발생하는 시간을 평가하였다. 내전복성의 평가는 이하의 기준으로 평가되고, ×, △, ○, ◎의 순서로 평가가 높아지는 것을 나타낸다.
◎: 전복이 발생할 때까지의 시간이 50 시간 이상
○: 전복이 발생할 때까지의 시간이 40 시간 이상 50 시간 미만
△: 전복이 발생할 때까지의 시간이 30 시간 이상 40 시간 미만
×: 전복이 발생할 때까지의 시간이 30 시간 미만
Figure 112020124322550-pct00005
실시 예 1~15 및 비교 예 1~3
원통상 드럼의 외주면에, 보강포 전구체와, 표6-9에 나타내는 제2 압축 고무층용 시트와, 표6-9에 나타내는 제1 압축 고무층용 시트와의 적층체를 재단하여 적재한 후, 접착 고무층용 시트, 심선, 및 표6-9에 나타내는 신장 고무층용 시트를, 순차 적층하여 첩착하고, 보강포 전구체와 미가류 고무층과 심선이 적층한 통상(筒狀)의 미가류 슬리브를 형성하였다. 얻어진 미가류 슬리브를, 원통상 드럼의 외주에 배치된 상태에서, 둘레 방향으로 절단하고, 환상의 미가류 고무 벨트를 형성하였다. 또한, 제1 압축 고무층, 제2 압축 고무층 및 신장 고무층은, 단섬유를 포함하는 경우는 단섬유를 벨트 폭 방향으로 배열시켰다.
다음으로, 미가류 고무 벨트를 드럼으로부터 떼내고, 미가류 고무 벨트의 양측면 소정의 각도로 절삭(스카이브)하고, 미가류 고무 벨트의 단면 형상을, V자형 단면으로 형성하였다. 도3에 나타낸 바와 같이, V 자형 단면의 미가류 고무 벨트 (신장 고무층(12), 심체(심선)(13)가 매설된 접착 고무층(14), 제1 압축 고무층(15a), 제2 압축 고무층(15b), 보강포층(17)으로 이루어지는 벨트)에 대하여, 그 주위를 외피포 전구체로 덮는 커버 감기 처리를 실시하고, 미가류 벨트 성형체를 형성하였다.
얻어진 미가류 벨트 성형체를, 링 몰드의 요홈에 삽입하였다. 더욱이, 링 몰드 및 미가류 벨트 성형체의 외주면에 원통상의 고무 슬리브를 끼워 넣은 상태에서, 이들을 가류관압에 수납하고, 가류 온도 160℃에서 가류를 행하고, 가류 벨트를 얻었다. 얻어진 가류 벨트를, 링 몰드로부터 떼내어, B형의 랩드 V 벨트(JIS B, 단면 치수: 폭 16.5㎜×두께 11.0㎜, 벨트 길이 157 인치)를 얻었다. 외피포의 평균 두께는 0.62㎜였다. 얻어진 랩드 V 벨트에 대해, 내전복성을 평가한 결과를 표6-9에 나타낸다. 더욱이, 내전복성의 결과를 도7에 그래프로 나타낸다. 또한, 실시 예 1에서 얻어진 랩드 V 벨트의 마찰 계수를 측정했더니, 0.93이었다.
Figure 112020124322550-pct00006
Figure 112020124322550-pct00007
Figure 112020124322550-pct00008
Figure 112020124322550-pct00009
실시 예 16~17 및 비교 예 4~5
원통상 드럼의 외주면에, 보강포 전구체와, 표10에 나타내는 제2 압축 고무층용 시트와, 표10에 나타내는 제1 압축 고무층용 시트와의 적층체를 재단하여 적재한 후, 접착 고무층용 시트, 심선, 및 표10에 나타내는 신장 고무층용 시트를, 순차 적층하여 첩착하고, 보강포 전구체와 미가류 고무층과 심선이 적층된 통상의 미가류 슬리브를 형성하고, 실시 예 1과 같은 방법으로 미가류 벨트 성형체를 형성하였다.
얻어진 미가류 벨트 성형체를, 링 몰드의 요홈에 삽입하였다. 더욱이, 링 몰드 및 미가류 벨트 성형체의 외주면에 원통상의 고무 슬리브를 끼워 넣은 상태에서, 이들을 가압관에 수납하고, 가류온도 160℃에서 가류를 행하고, 가류 벨트를 얻었다. 얻어진 가류 벨트를, 링 몰드로부터 떼내어, C형의 랩드 V 벨트(JIS C, 단면 치수: 폭 16.5㎜×두께 11.0㎜, 벨트 길이 162 인치)를 얻었다. 외피포의 평균 두께는 0.62㎜였다. 얻어진 랩드 V 벨트에 대해, 내전복성을 평가한 결과를 표10에 나타낸다. 더욱이, 내전복성의 결과를 도8에 그래프로 나타낸다.
Figure 112020124322550-pct00010
표6-9 및 도7의 결과로부터, 실시 예 4가 가장 우수한 내전복성을 보였다. 표6의 결과로부터 명백한 바와 같이, Hs2-Hs1이 작은 비교 예에서는 조기에 전복이 발생하였다.
한편, 표7의 결과로부터 명백한 바와 같이, L2/L1 비가 낮은 실시 예 6이나 L2/L1 비가 높은 실시 예 9는, 내전복성이 약간 떨어지는 결과였다. 대형 기계 중에서 부하가 큰 기능을 담당하는 랩드 V 벨트가, 높은 전동 능력을 얻기 위해 고장력으로 이용된다. 그 결과, 풀리내로 빠져들어 큰 변형(좌굴변형)이 생겨, 벨트 내부에 전단 응력이 발생한다. 실시 예 6은 좌굴변형이 크고 비교적 조기에 전복이 발생하였다.
한편, 실시 예 9는 압축 고무층 전체의 경도가 딱딱하기 때문에 풀리 V 홈과의 피팅성이 결여되는 것으로부터 전복하기 쉬운 결과가 되었다.
표8 및 9의 결과로부터 명백한 바와 같이, Hs2-Hs3가 큰 실시 예 10이나 Hs2-Hs3가 작은 실시 예 15에서는 비교적 조기에 전복이 발생하였다.
표10 및 도8의 결과로부터 명백한 바와 같이, 보다 대형의 벨트에서도 같은 경향이 보였다.
본 발명을 상세하게, 또 특정의 실시 태양을 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.
본 출원은, 2018년 5월 25일 출원의 일본특허출원 2018-100328, 및 2019년 4월 26일 출원의 일본특허출원 2019-086123에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 랩드 V 벨트는, 콤프레셔, 발전기, 펌프 등의 일반 산업용 기계나 콤바인, 모내기 기계, 예초기 등의 농업 기계 등에 이용할 수 있고, 역구부러짐도 동반한 연속적인 굴곡을 반복하는 다축 레이아웃이며, 또한 8PS 이상/본의 고마력이 요구되는 농업 기계에 적합하다.
1, 11 … 랩드 V 벨트
2, 12 … 신장 고무층
3, 13 … 심체
4, 14 … 심체층(접착 고무층)
5a, 15a … 제1 압축 고무층
5b, 15b … 제2 압축 고무층
6, 16 … 외피포
17 … 보강포층

Claims (7)

  1. 심체를 포함하는 심체층과, 이 심체층의 벨트 외주 측에 적층된 신장 고무층과, 상기 심체층의 벨트 내주 측에 적층된 압축 고무층과, 벨트 외표면의 전면을 피복하는 외피포를 포함하는 랩드 V 벨트에 있어서,
    상기 압축 고무층이 벨트 외주 측에 적층된 제1 압축 고무층과, 벨트 내주 측에 적층된 제2 압축 고무층을 포함하고,
    상기 신장 고무층의 고무 경도가 상기 제2 압축 고무층의 고무 경도보다 높고, 상기 제1 압축 고무층의 고무 경도보다 낮은, 랩드 V 벨트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압축 고무층의 평균 두께가, 상기 압축 고무층 전체의 평균 두께에 대하여 90~50%인, 랩드 V 벨트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신장 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)가 85~90°, 상기 제1 압축 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)가 90~95°, 상기 제2 압축 고무층의 고무 경도 Hs(JIS A)가 72~80°의 범위 내이고, 상기 제1 압축 고무층과 상기 제2 압축 고무층과의 상기 고무 경도 Hs(JIS A)의 차가 12~21°, 상기 제1 압축 고무층과 상기 신장 고무층과의 상기 고무 경도 Hs(JIS A)의 차가 3~10°인, 랩드 V 벨트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압축 고무층과 상기 신장 고무층과의 고무 경도 Hs(JIS A)의 차가 3~5°인, 랩드 V 벨트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신장 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률(모듈러스)이 17~28MPa, 상기 제1 압축 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률(모듈러스)이 30~40MPa, 상기 제2 압축 고무층의 JIS K6251 (1993)에 준거한 벨트 폭 방향에 있어서의 인장 탄성률 (모듈러스)이 13~18MPa인, 랩드 V 벨트.
  6. 제1항에 있어서,
    전동면인 외피포의 마찰 계수가 0.91~0.96인, 랩드 V 벨트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 고무층의 내주 측의 표면과, 외피포와의 사이에 보강포층이 개재하는, 랩드 V 벨트.
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