KR20100058464A

KR20100058464A - 마찰전동벨트 및 이를 이용한 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치

Info

Publication number: KR20100058464A
Application number: KR1020107002829A
Authority: KR
Inventors: 토모유키 후지가와; 시게키 오쿠노; 에이지로 나카시마
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: EP2175163B1; US20100203994A1; WO2009016797A1; KR101411523B1; JP2009030728A; US9169897B2; JP5291901B2; EP2175163A1; CN101802441A; EP2175163A4; CN101802441B

Abstract

마찰전동벨트(B)는, 고무제 벨트 본체(10)의 적어도 풀리 접촉부분(13) 표면에 노출되도록 단섬유(14) 및 카본블랙(18)이 분산되어 배치된다. 단섬유(14)는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인, 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함하며, 또, 카본블랙(18)은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경 카본블랙을 포함한다.

Description

마찰전동벨트 및 이를 이용한 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치 {FRICTION TRANSMISSION BELT AND AUTOMOBILE ANCILLARY DRIVE BELT TRANSMISSION UNIT USING THE SAME}

본 발명은, 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분이 고무조성물로 형성된 마찰전동벨트 및 이를 이용한 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치에 관한 것이다.

로에지형의 V벨트나 V립 벨트와 같이, 풀리 접촉부분인 압축 고무층이 고무조성물로 형성된 마찰전동벨트에 있어서, 그 압축 고무층에 이용할 고무조성물에 카본블랙을 배합하는 것은 주지의 기술이다.

예를 들어 특허문헌1에는, V립 벨트의 압축 고무층을, 고무 100중량부에 대해, (가)질소흡착 비표면적이 70㎡/g 이상이며 디부틸프탈레이트 흡유량이 100㎤/100g 미만인 카본블랙을 20중량부∼60중량부, (나)질소흡착 비표면적이 70㎡/g 미만이며 디부틸프탈레이트 흡유량이 100㎤/100g 미만인 카본블랙을 15중량부∼55중량부의 비율로 함유한 고무조성물로 구성한 것이 개시되어 있으며, 이로써 내마모성, 내구성 및 내발음성을 개량할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌2에는, 전동벨트의 압축 고무층을, 고무 100중량부에 대해 카본블랙이 50중량부 이상 포함되며 또 그 카본블랙에, 요소흡착량 40㎎/g 이하인 대경(大徑) 카본블랙이 고무 100중량부에 대해 30중량부 이상 포함된 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무조성물로 구성한 것이 개시되어 있으며, 이로써 수명 저하를 억제하면서, 향상시킨 소음 억제효과를 장기에 걸쳐 유지시킬 수 있다고 기재되어 있다.

또 마찰전동벨트에서, 압축 고무층에 이용할 고무조성물에 단섬유를 배합하는 것 또한 주지의 기술이다.

예를 들어 특허문헌3에는, 전동벨트 압축 고무층의 보강용 단섬유 배합량을 고무 100질량부에 대해 15질량부∼30질량부로 함과 동시에, 비닐론 단섬유의 배합량을 나일론섬유 배합량의 1배∼4배로 하는 것이 개시되어 있으며, 이로써 고무의 가공성을 저하시키지 않고 전동벨트의 동적 피로수명 향상, 나아가 마찰계수의 안정화를 도모할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌4에는, V립 벨트의 압축 고무층에 나일론 단섬유, 비닐론 단섬유 등을 배합하고, 단섬유를, 벨트 표면에 돌출되며 섬유 단면적이 커지는 상태로 배치하는 것이 개시되어 있으며, 이로써 스틱슬립(stick-slip) 현상으로 인한 소음의 발생을 방지할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌5에는, V립 벨트의 압축 고무층에 아라미드 단섬유 및 비아라미드 단섬유 양쪽을 배합하고, 아라미드 단섬유만 그 일부를 벨트 표면에서 돌출시키고, 그리고 그 아라미드 단섬유의 매몰을 억제하도록 비아라미드 단섬유의 일부를 벨트 표면에 노출시키는 것이 개시되어 있으며, 이로써 벨트주행의 시간적 변화에 따른 벨트의 마모현상 및 슬립현상이라는, 전혀 다른 과제를 해결할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌6에는, V립 벨트의 압축 고무층에 수용성 단섬유를 배합하는 것이 개시되어 있으며, 이로써 벨트의 슬립률을 저감하며, 또 벨트 주행 시의 소음을 경감시킬 수 있다.

특허문헌7에는, V립 벨트의 압축 고무층에, RFL처리된 겔화 가능한 폴리비닐알코올 섬유의 단섬유를 배합한 것이 개시되어 있으며, 이로써 전동벨트의 주수(注水) 시 슬립으로 인한 전동능력 저하와 소음 발생을 효과적으로 방지할 수 있다고 기재되어 있다.

일본특허공개2006-183805호공보 일본특허공개2006-316812호공보 일본특허공개평성10-213184호공보 일본특허공개평성03-219147호공보 일본특허공개평성07-004470호공보 일본특허공개2003-314624호공보 일본특허공개2006-118661호공보

최근, 엔진룸 소형화의 요구가 높아지고 있으며, 자동자의 보기류 구동벨트전동장치로서, 크랭크축 풀리(구동 립풀리) 및 파워스티어링 풀리, 에어컨 풀리(종동 립풀리) 등 3개 이상의 풀리에 1개의 V립 벨트가 감긴 서펜타인 구동(Surpentine drive) 방식의 것이 널리 보급되고 있다.

그러나 자동차의 고 기능화에 따라 엔진룸의 수납부품이 증가되어, 보기류 구동 벨트전동장치의 풀리 배치도, 예를 들어 서로 인접하며 V립 벨트가 걸어진 한 쌍의 풀리의 벨트 스팬(span) 길이를 좁게 하지 않을 수 없다. 또는 풀리의 얼라인먼트 공차를 크게 하지 않을 수 없다는 제약이 발생되었다. 그리고 이에 따라, 보기류 구동 벨트전동장치에 있어서, 서로 인접하며 V립 벨트가 감긴 한 쌍의 립풀리의 미스얼라인먼트 양이 커지고, 그 결과 미스얼라인먼트에 기인하는 소음의 발생이 현저해진다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 벨트 주행시의 이음 발생을 억제하는 효과가 매우 우수한 마찰전동벨트 및 그것을 이용한 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 마찰전동벨트는, 고무제 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분 표면에 노출되도록 단섬유 및 카본블랙이 분산되어 배치된 것이며, 상기 단섬유는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인, 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함하고, 또, 상기 카본블랙은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경 카본블랙을 포함한다.

본 발명의 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치는, V립 벨트가, 한 쌍의 립풀리를 포함한 3개 이상의 풀리에 감긴 것이며, 상기 V립 벨트는 벨트 안둘레 쪽에, 각각 벨트 길이방향으로 이어지는 복수의 V립이 벨트 폭방향으로 병렬 형성된 고무제 V립 벨트를 가짐과 더불어, 이 V립 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분 표면에 노출되도록 단섬유 및 카본블랙이 분산되어 배치되고, 상기 단섬유는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함하며, 또, 상기 카본블랙은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경 카본블랙을 포함한다.

본 발명에 따르면, 고무제 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분 표면으로 노출되도록 분산되어 배치된 단섬유 및 카본블랙에 특정 고탄성 단섬유 및 대입경 카본 블랙이 조합되어 포함되므로, 이들 특정 고탄성 단섬유 및 대경 카본블랙중 어느 한쪽만으로는 얻을 수 없는 매우 우수한 벨트 주행시의 이음발생억제 효과를 얻을 수 있다.

도 1은, V립 벨트의 사시도이다.
도 2는, V립 벨트의 제조방법을 나타내는 설명도이다.
도 3은, 보기류 구동 벨트전동장치의 풀리 배치도이다.
도 4는, 풀리의 왜곡으로 인한 미스얼라인먼트(misalignment)의 설명도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는, 풀리의 기울기로 인한 미스얼라인먼트의 설명도이다.
도 6은, 미스얼라인먼트 양을 구하는 방법의 설명도이다.
도 7은 벨트주행시험기의 풀리 배치도이다.

이하, 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 관한 V립 벨트(B)를 나타낸다. 이 V립 벨트(B)는, 예를 들어 자동자의 엔진룸 내에 설치되는 보기류 구동 벨트전동장치에 이용되는 것으로, 벨트 둘레길이 700㎜∼3000㎜, 벨트폭 10㎜∼36㎜, 및 벨트두께 4.0㎜∼5.0 ㎜로 형성된다.

이 V립 벨트(B)는, 벨트 외주측의 접착 고무층(11)과 벨트 내주측 압축 고무층(12)의 이중 층으로 구성된 V립 벨트 본체(10)를 구비하며, 그 V립 벨트 본체(10)의 벨트 외주측 표면에 보강포(17)가 접착된다. 또 접착 고무층(11)에는, 벨트 폭 방향으로 피치를 갖는 나선형을 형성하도록 배치된 심선(16)이 매설된다.

접착 고무층(11)은, 단면이 가로로 긴 장방형의 띠형상으로 형성되며, 예를 들어 두께 1.0㎜∼2.5㎜로 형성된다. 접착 고무층(11)은, 원료 고무성분에 여러 가지 배합제가 배합된 고무조성물로 형성된다. 접착 고무층(11)을 구성하는 고무조성물의 원료 고무성분으로는, 예를 들어 에틸렌프로필렌 고무(EPR)나, 에틸렌프로필렌디엔 모노머 고무(EPDM) 등 에틸렌-α-올레핀 탄성체, 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소첨가 아크릴니트릴고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 이들 중, 환경에 대한 배려나 내마찰성, 내균열성 등 성능의 관점에서, 에틸렌-α-올레핀 탄성체가 바람직하다. 배합제로는, 예를 들어 가교제(예를 들어, 황, 유기과산화물), 노화방지제, 가공보조제, 가소제, 카본블랙 등 보강제, 충전제 등을 들 수 있다. 여기서 접착 고무층(11)을 형성하는 고무조성물은, 원료 고무성분에 배합제가 배합되어 혼합된 미가황 고무조성물을 가열 및 가압하여 가교제에 의해 가교시킨 것이다.

압축 고무층(12)은, 풀리 접촉부분을 구성하는 복수의 V립(13)이 벨트 내주측으로 늘어지도록 형성된다. 이들 복수의 V립(13)은, 각각이 벨트 길이방향으로 이어지는 단면이 거의 삼각형인 돌기형상으로 형성됨과 더불어, 벨트 폭방향으로 병렬 형성된다. 각 V립(13)은, 예를 들어 립 높이가 2.0㎜∼3.0㎜, 기단(基端) 사이의 폭이 1.0㎜∼3.6㎜로 형성된다. 또 립 수는, 예를 들어 3개∼6개이다(도 1에서는 립 수가 6).

압축 고무층(12)은, 원료 고무성분에 여러 가지 배합제가 배합된 고무조성물로 형성된다. 압축 고무층(12)을 구성하는 고무조성물의 원료 고무성분으로는, 예를 들어 에틸렌프로필렌 고무(EPR)나 에틸렌프로필렌디엔 모노머 고무(EPDM) 등 에틸렌-α-올레핀 탄성체, 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 수소첨가 아크릴니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 이들 중, 환경에 대한 배려나 내마찰성, 내균열성 등 성능의 관점에서, 에틸렌-α-올레핀 탄성체가 바람직하다. 원료고무 성분이 에틸렌-α-올레핀 탄성체인 경우에는, 에틸렌 결정성이 높은 것을 이용하거나, 결정성 폴리머와 비결정성 폴리머를 혼합하여 병용함으로써, 마찰계수, 내마찰성, 내접착 마모성을 조정할 수 있다. 배합제로는, 예를 들어 가교제(예를 들어, 황, 유기과산화물), 노화방지제, 가공보조제, 가소제, 카본블랙(18)을 포함한 보강제, 단섬유(14) 등을 들 수 있다. 여기서 압축 고무층(12)을 형성하는 고무조성물은, 원료 고무성분에 배합제가 배합되어 혼합된 미가황 고무조성물을 가열 및 가압하여 가교제에 의해 가교시킨 것이다.

압축 고무층(12)을 형성하는 고무조성물에는 단섬유(14)가 배합되는데, 이 단섬유(14)는 벨트 폭방향으로 배향하도록 배치된다. 단섬유(14) 중 일부분은 풀리 접촉부분 표면, 즉 V립(13) 표면에 분산되어 노출된다. V립(13) 표면에 노출된 단섬유(14)는, V립(13) 표면에서 돌출되어도 된다.

단섬유(14)는, 예를 들어 레조르신·포름알데히드·라텍스 수용액(이하, "RFL수용액"이라 함) 등에 담근 후 가열하는 접착처리가 실시된 장섬유를 길이방향을 따라 소정 길이로 절단하여 제조된다. 단섬유(14)는, 예를 들어 길이가 0.2㎜∼5.0㎜이다. 단섬유(14)는, 예를 들어 섬유 지름이 10㎛∼50㎛이다.

단섬유(14)는, 고무성분 100질량부에 대한 배합량이 30질량부 이하이다.

단섬유(14)는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인, 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함한다.

이러한 고탄성 단섬유로서, 예를 들어 상기 조건을 만족하는 폴리비닐알코올 단섬유, 폴리아세탈 단섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 단섬유(중량 평균 분자량 100만 이상), 폴리케톤 단섬유, 폴리프로필렌 단섬유, 고강도 나일론 단섬유 등을 들 수 있다.

고탄성 단섬유는, 길이 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하며, 0.3㎜ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎜ 이상인 것이 더욱 바람직하며, 또 5㎜ 이하인 것이 바람직하며, 3㎜ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 고탄성 단섬유는 섬유 지름이 1㎛∼50㎛인 것이 바람직하며, 5㎛∼40㎛인 것이 보다 바람직하다.

고탄성 단섬유는, 원료 고무성분 100질량부에 대한 함유량이 1질량부∼50질량부인 것이 바람직하며, 3질량부∼30질량부인 것이 보다 바람직하다.

단섬유(14)는, 그밖에, 예를 들어 상기 조건을 만족하지 않는 면 단섬유, p-아라미드 단섬유, m-아라미드 단섬유, 아크릴 단섬유, 나일론 단섬유, 폴리염화비닐리덴 단섬유, 폴리프로필렌(PP) 단섬유, 폴리에틸렌(PE) 단섬유, 레이온 단섬유, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 단섬유, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 단섬유, 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT) 단섬유, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트(PTT) 단섬유, 폴리페닐렌술파이드(PPS) 단섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 단섬유, 폴리벤즈이미다졸(PBI) 단섬유, 폴리이미드(PI) 단섬유, 폴리아릴레이트 단섬유, 폴리디이미다조피리디닐렌지히드록시페닐렌(PIPD) 단섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 단섬유, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 단섬유, 메라민 단섬유 등을 포함해도 된다.

압축 고무층(12)을 형성하는 고무조성물에는 카본블랙(18)이 배합된다. 카본블랙(18)의 일부분은 풀리 접촉부분 표면, 즉 V립(13) 표면에 분산되어 노출된다.

카본블랙(18)은, 예를 들어 평균 입경이 49㎛∼500㎛이다.

카본블랙(18)은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경 카본블랙을 포함한다.

이러한 대경 카본블랙으로는, 예를 들어 상기 조건을 만족하는 FEF-HS, GPF, SRF, SRF-HS, SRF-LS 등 퍼니스 블랙, FT, MT 등의 서멀 블랙 등을 들 수 있다.

대경 카본블랙은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하이나, 요소 흡착량은 3g/Kg 이상인 것이 바람직하며, 5g/Kg 이상인 것이 보다 바람직하고, 또 35g/Kg 이하인 것이 바람직하며, 30g/Kg 이하인 것이 보다 바람직하다. 그리고 질소 흡착 비표면적은, 3㎡/g 이상인 것이 바람직하며, 5㎡/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 또 35㎡/g 이하인 것이 바람직하며, 32㎡/g 이하인 것이 보다 바람직하다.

대경 카본블랙은, 평균 입경이 45㎛∼500㎛인 것이 바람직하며, 55㎛∼500㎛인 것이 보다 바람직하다.

대경 카본블랙은, 원료 고무성분 100질량부에 대한 함유량이 20질량부∼100질량부인 것이 바람직하며, 40질량부∼80질량부인 것이 보다 바람직하다.

카본블랙(18)은, 그밖에, 예를 들어 상기 조건을 만족하지 않는 SAF, ISAF, HAF 등을 포함해도 된다.

압축 고무층(12)을 형성하는 고무조성물은, 그밖에 폴리테트라플루오로에틸렌 분말, 초고분자량 폴리에틸렌 분말(중량 평균 분자량 100만 이상), 이황화몰리브덴 분말, 그라파이트 분말 등 감마(減摩)제, 탄산칼슘, 실리카, 수산화알루미늄 등 피수처리 시의 슬립을 억제하는 충전제 등을 포함해도 된다.

접착고무층(11)과 압축 고무층(12)은 별개의 고무조성물로 형성되어도 되며 또, 똑같은 고무조성물로 형성되어도 된다.

보강포(17)는, 예를 들어 면, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유 등의 실로 형성된 평직, 능직, 주자직 등으로 된 직포(17')로 구성된다. 보강포(17)는, V립 벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 RFL수용액에 담근 후 가열하는 접착처리 및/또는 V립 벨트 본체(10)측인 표면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 접착처리가 실시된다. 여기서, 보강포(17) 대신 벨트 외주측 표면부분이 고무조성물로 구성되어도 된다. 또 보강포(17)는 편물로 구성되어도 된다.

심선(16)은, 폴리에스테르 섬유(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유(PEN), 아라미드섬유, 비닐론 섬유, 폴리케톤 섬유 등의 연사(撚絲)(16')로 구성된다. 심선(16)은, V립 벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 RFL수용액에 담근 후에 가열하는 접착처리 및/또는 고무풀에 담근 후에 건조시키는 접착처리가 실시된다.

최근, 엔진룸 소형화의 요구가 높아지고 있으며, 자동자의 보기류 구동벨트전동장치로서, 크랭크축 풀리(구동 립풀리) 및 파워스티어링 풀리, 에어컨 풀리(종동 립풀리) 등 3개 이상의 풀리에 1개의 V립 벨트가 감긴 서펜타인 구동(Surpentine drive) 방식의 것이 널리 보급되고 있다. 그러나 자동차의 고 기능화에 따라 엔진룸의 수납부품이 증가되어, 보기류 구동 벨트전동장치의 풀리 배치도, 예를 들어 서로 인접하며 V립 벨트가 걸어진 한 쌍의 풀리의 벨트 스팬(span) 길이를 좁게 하지 않을 수 없다. 또는 풀리의 얼라인먼트 공차를 크게 하지 않을 수 없다는 제약이 발생되었다. 그리고 이에 따라, 보기류 구동 벨트전동장치에 있어서, 서로 인접하며 V립 벨트가 감긴 한 쌍의 립풀리의 미스얼라인먼트 양이 커지고, 그 결과 미스얼라인먼트에 기인하는 소음의 발생이 현저해진다는 문제가 있다.

그러나 이상과 같은 구성의 V립 벨트(B)에 의하면, V립(13) 표면에 노출되도록 분산되어 배치된 단섬유(14) 및 카본블랙(18)에 특정 고탄성 단섬유 및 대경 카본블랙이 조합되어 포함되므로, 이들 특정 고탄성 단섬유 및 대경 카본블랙 중 어느 한쪽만인 경우에는 얻을 수 없는 매우 우수한 벨트주행 시 소음발생 억제효과를 얻을 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어 벨트전동장치의, 서로 인접하며 V립 벨트(B)가 감긴 한 쌍의 립풀리의 미스얼라인먼트 양이 커도, 미스얼라인먼트에 기인하는 소음의 발생을 매우 작게 억제할 수 있다. 또 예를 들어, 풀리와의 사이에 물이 존재하는 사용조건 하에서도 소음 발생을 매우 작게 억제할 수 있다.

이에 더불어, 상기 압축 고무층(12)의 고무배합은, 벨트주행에 따른 마찰계수의 시간적 변화가 적음과 더불어 접착 마모도 적고 내마찰성도 양호하며, 또 벨트주행 시의 압축 고무층(12) 발열이 작은 점에서, 열로 인한 심선(16)의 접착력 저하에 기인하는 심선(16)의 분리(cord separation)도 발생하기 어렵고, 이로써 안정된 동력전달을 할 수 있다.

다음으로, 상기 V립 벨트(B)의 제조방법을 도 2에 기초하여 설명한다.

V립 벨트(B)의 제조에서는, 바깥둘레에, 벨트 배면을 소정 형상으로 형성하는 형성면을 갖는 내측 금형과, 안둘레에, 벨트의 압축 고무층을 소정 형상으로 형성하는 형성면을 갖는 고무슬리브가 이용된다.

우선, 내측 금형의 바깥둘레를 보강포(17)가 될 직포(17')로 피복한 후, 그 위에, 접착고무층(11)의 외측부분(11b)을 형성하기 위한 미가황 고무시트(11b')를 감는다.

이어서 그 위에, 심선(16)이 될 연사(16')를 나선형으로 감은 후, 그 위에, 접착 고무층(11)의 내측부분(11a)을 형성하기 위한 미가황 고무시트(11a')를 감고, 다시 그 위에, 압축 고무층(12)을 형성하기 위한 미가황 고무시트(12')를 감는다. 이때, 압축 고무층(12)을 형성하기 위한 미가황 고무시트(12')로서, 감김방향과 직교하는 방향으로 배향된 단섬유(14)가 배합된 것을 이용한다. 이 미가황 고무시트(12')는, 원료 고무성분 100질량부에 대해 단섬유가 50질량부 이하 배합되며, 그 단섬유(14) 중, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인 단섬유가 원료 고무성분 100질량부에 대해 1질량부 이상 배합된 것이다.

그 후, 내측 금형 위의 성형체에 고무 슬리브를 씌우고, 이를 성형가마에 세팅하여, 내측 금형을 고열의 수증기 등으로 가열함과 동시에 고압을 걸어, 고무 슬리브를 반지름방향 안쪽으로 누른다. 이때, 원료 고무성분이 유동되는 동시에 가교반응이 진행되며, 이와 더불어 연사(16') 및 직포(17')의 고무에의 접착반응도 진행한다. 그리고, 이로써 통모양의 벨트 슬래브(Slab)(벨트본체 전구체)가 성형된다.

그리고 내측 금형으로부터 벨트 슬래브를 꺼내, 이를 길이방향으로 여러 개로 분할한 후, 각각의 바깥둘레를 연삭숫돌로 연마 절삭하여 V립(13), 즉 풀리 접촉부분을 형성한다. 이때, 풀리 접촉부분 표면에 노출되는 단섬유(14)는, 풀리 접촉부분 표면, 즉 V립(13) 표면에서 돌출된 형태로 되어도 된다. 여기서, 연마 절삭되는 고무조성물이 상기 특정 고탄성 단섬유 및 대경 카본블랙이 조합되어 포함된 것이므로, 마찰로 인한 발열이 작고, 이로써 종래에 비해 연삭숫돌의 사용가능 기간이 길어진다.

마지막으로, 분할되고 바깥둘레에 V립(13)이 형성된 벨트 슬래브를 소정 폭으로 절단하여 각각의 표리를 바꿈으로써 V립 벨트(B)가 얻어진다.

다음에, 상기 V립 벨트(B)를 이용한 자동자의 엔진룸에 설치되는 보기류 구동 벨트전동장치(30)에 대하여 설명한다.

도 3은, 이 보기류 구동 벨트전동장치(30)의 풀리 배치를 나타낸 것이다. 이 보기류 구동 벨트전동장치(30)는, 4개의 립풀리 및 2개의 평풀리의 6개 풀리에 감긴 서펜타인 구동(surpentine drive) 방식의 것이다.

이 보기류 구동 벨트전동장치(30)의 배치는, 최상위치의 파워스티어링 풀리(31), 그 파워스티어링 풀리(31) 하방에 배치된 AC생성 풀리(32), 파워스티어링 풀리(31)의 좌측 하방에 배치된 평풀리인 텐셔너 풀리(33), 이 텐셔너 풀리(33) 하방에 배치된 평풀리인 물펌프 풀리(34), 텐셔너 풀리(33)의 좌측 하방에 배치된 크랭크축 풀리(35), 이 크랭크축 풀리(35)의 우측 하방에 배치된 에어컨 풀리(36)로 구성된다. 이들 중 평풀리인 텐셔너 풀리(33) 및 물펌프 풀리(34) 이외는 모두 립풀리이다. 그리고 V립 벨트(B)는, V립(13) 쪽이 접촉되도록 파워스티어링 풀리(31)에 감긴 다음에, 벨트 배면이 접촉되도록 텐셔너 풀리(33)에 감긴 후, V립(13) 쪽이 접촉되도록 크랭크축 풀리(35) 및 에어컨 풀리(36)에 차례로 감기며, 또 벨트 배면이 접촉되도록 물펌프 풀리(34)에 감기고, 그리고 V립(13) 쪽이 접촉되도록 AC생성 풀리(32)에 감겨, 마지막에 파워스티어링 풀리(31)로 돌아오도록 배치된다.

이상과 같은 구성의 보기류 구동 벨트전동장치(30)에서는 상기 V립 벨트(B)를 이용하므로, 특히 크게 미스얼라인먼트가 발생하기 쉬운, 벨트 스팬 길이가 90㎜ 이하이고 서로 인접하며 V립 벨트(B)가 감긴 적어도 한쪽이 립풀리인 한 쌍의 풀리를 포함하는 경우, 또는 실제로 미스얼라인먼트 양이 2.70°보다 크고 서로 인접하며 V립 벨트(B)가 감긴 적어도 한쪽이 립풀리인 한 쌍의 풀리를 포함하는 경우라도, 미스얼라인먼트에 기인한 소음의 발생을 작게 억제할 수 있다.

여기서 벨트 스팬 길이란, 서로 인접하며 V립 벨트(B)가 감긴 한 쌍의 풀리에 있어서 공통 접선의 접점간 거리이다(요켄도(養賢堂) 발행 "신판 벨트전동·정밀반송의 실용 설계 벨트전동기술 간담회편" 제 39 쪽).

또 미스얼라인먼트는, 한 쌍의 립풀리(P1, P2) 중 한쪽 풀리의 다른 쪽 풀리에 대한, 도 4에 나타내는 바와 같은 풀리의 왜곡이나, 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 풀리의 기울기가 원인으로 발생한다. 미스얼라인먼트 양(α)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 립풀리(P1, P2)에 V립 벨트(B)를 감아 소정의 축 가중을 부여한 상태에서 이들의 축간 위치(C)를 측정함과 동시에, 축 위치에 있어서 한쪽 립풀리(P1)에 대한 다른 쪽 립풀리(P2)의 전후방향 왜곡(ΔC)을 측정하여, α＝tan^－1(ΔC/C)로서 구해진다(요켄도(養賢堂) 발행 "신판 벨트전동·정밀반송의 실용 설계 벨트전동기술 간담회편" 제 64 쪽 및 제 65 쪽).

여기서, 본 실시형태에서는, 압축 고무층(12) 전체가 단일 고무조성물로 형성된 것으로 했으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, V립(13) 표면의 적어도 풀리 접촉부분이 상기 고무조성물로 형성되면 된다.

또 본 실시형태에서는, 고탄성 단섬유가 압축 고무층을 형성하는 고무조성물에 배합된 것으로 했으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 벨트의 성형전 또는 성형후에 고탄성 단섬유를 V립(13) 표면에 접착시킨 것이라도 된다.

또한 본 실시형태에서는, 4개의 립풀리를 갖는 보기류 구동 벨트전동장치(30)로 했으나, 한 쌍의 립풀리를 포함한 3개 이상의 것이면, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 립풀리를 갖는 것이라도 된다.

[시험평가]

V립 벨트에 대하여 실시한 시험 평가에 대하여 설명한다.

(시험평가용 벨트)

시험평가용 V립 벨트의 압축 고무를 형성하는 고무조성물로서 이하의 기본배합(1∼10)을 이용한다. 배합의 상세함은 표 1에도 나타낸다.

-기본배합 1-

고무성분으로서 에틸렌프로필렌디엔 모노머 고무(EPDM)(1)(JSR사제 상품명:EP43)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 파라핀계 오일(Japan Sun Oil Company, Ltd.제 상품명:SUNPAR 2280) 15질량부, 산화아연(Sakai Chemical Industry Co., Ltd.제 상품명:아연화(亞鉛華) 3종) 5질량부, 스테아린산(New JAPAN Chemical Co.,LTD.제 상품명:스테아린산 50S) 1질량부, 노화방지제(1)(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.제 상품명:NOCRAC224) 0.5질량부, 노화방지제(2)(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.제 상품명:NOCRAC MB) 1.5질량부, 유기과산화물(NOF Corporation.제 상품명:PERCUMYL D-40) 8질량부, 및 황(Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd제 상품명:OIL SULFUR) 0.2질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(1)으로 한다.

-기본배합 2-

고무성분으로서 EPDM(2)(JSR사제 상품명:EP24)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 파라핀계 오일 15질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 2질량부, 황 2질량부, 및 가황 촉진제(1)(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.제 상품명:NOCCELER MSA) 4질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(2)으로 한다.

-기본배합 3-

고무성분으로서 에틸렌옥텐 모노머 고무(EOM)(The Dow Chemical Company사제 상품명:Engage8180)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 파라핀계 오일 15질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 0.5질량부, 노화방지제(2) 1.5질량부, 유기과산화물 8질량부, 및 황 2질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(3)으로 한다.

-기본배합 4-

고무성분으로서 에틸렌부텐 모노머 고무(EBM)(The Dow Chemical Company사제 상품명:Engage7447)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 파라핀계 오일 15질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 0.5질량부, 노화방지제(2) 1.5질량부, 유기과산화물 8질량부, 및 황 0.2질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(4)으로 한다.

-기본배합 5-

고무성분으로서 천연고무(NR)(Thai Thevee Rubber사제 상품명:RSS3)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 아로마계 오일(KOBE OIL CHEMICAL INDUSTRIAL CO.,Ltd.제 상품명:AROMAX BK) 10질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 1질량부, 황 0.5질량부, 가황 촉진제(2)(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO.,LTD.제 상품명:NOCCELER TT) 0.5질량부, 및 가황 촉진제(3)(OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.제 상품명:NOCCELER D) 1.5질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(5)으로 한다.

-기본배합 6-

고무성분으로서 부타디엔고무(BR)(JSR사제 상품명:BR01)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 아로마계 오일 10질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 1질량부, 황 0.5질량부, 가황 촉진제(2) 0.5질량부, 및 가황 촉진제(3) 1.5질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(6)으로 한다.

-기본배합 7-

고무성분으로서 클로로프렌고무(CR)(Showa Neoprene Industries, LTD.사제 상품명:SHOUPRENE GS)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 아로마계 오일 5질량부, 산화아연 5질량부, 산화마그네슘(Kyowa Chemical Industry Co., Ltd제 상품명:KYOUWAMAGU 150) 4질량부, 및 스테아린산 1질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(7)으로 한다.

-기본배합 8-

고무성분으로서 알킬화 클로로술폰화폴리에틸렌 고무(ACSM)(Tosoh Corporation제 상품명:extos ET-8010)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 가소제(ADEKA Corporation제 상품명:Adekasizer RS107) 10질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 및 유기과산화물 8질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(8)으로 한다.

-기본배합 9-

고무성분으로서 니트릴 고무(NBR)(ZEON CORPORATION제 상품명:Nipol 1041)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 가소제 10질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 노화방지제(1) 1.5질량부, 황 0.5질량부, 가황촉진제(2) 0.5질량부 및 가황촉진제(3) 1.5질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(9)으로 한다.

-기본배합 10-

고무성분으로서 수소화 니트릴고무(H-NBR)(ZEON CORPORATION제 상품명:Zetpol 2020)를 이용하며, 이 고무성분 100질량부에 대해, 가소제 10질량부, 산화아연 5질량부, 스테아린산 1질량부, 및 유기과산화물 8질량부를 배합함과 동시에, 소정의 카본블랙 및 단섬유 각각을 소정량 배합하는 고무배합을 기본배합(10)으로 한다.

<실시예 1>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF(TOKAI CARBON CO., LTD. 상품명:SEAST V, 요소 흡착량 26g/Kg 및 질소 흡착 비표면적 27㎡/g, 평균 입경 62㎚) 60질량부, 및 단섬유로서 비닐론 단섬유(Unitika Ltd.제 상품명:HM1 초기 인장 저항도 215cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:없음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 1로 한다.

또, 접착 고무층을 EPDM의 고무조성물, 보강포를 나일론섬유제 직포, 심선을 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유(PEN)제 연사로 각각 구성하며, 벨트 둘레길이를 1210㎜, 벨트 폭을 21.4㎜ 및 벨트 두께를 4.3㎜로 하고, 그리고 립 수를 6개로 한다.

<실시예 2>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 SRF(TOKAI CARBON CO., LTD. 상품명:SEAST S, 요소 흡착량 26g/Kg 및 질소 흡착 비표면적 27㎡/g, 평균 입경 66㎚) 65질량부, 및 단섬유로서 비닐론 단섬유 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 2로 한다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<실시예 3>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 MT(Degussa Engineered Carbons, LP사제 상품명:N-990, 요소 흡착량 8.7g/Kg) 80질량부, 및 단섬유로서 비닐론 단섬유 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 3으로 한다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<실시예 4>

비닐론 단섬유의 배합량을 18질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 4로 한다.

<실시예 5>

비닐론 단섬유의 배합량을 16질량부로 하며, 또 나일론 단섬유(Asahi Kasei Corporation제 상품명:Leona66 초기 인장 저항도 44cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:없음) 4질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 5로 한다.

<실시예 6>

비닐론 단섬유의 배합량을 10질량부 및 나일론 단섬유의 배합량을 16질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 5와 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 6으로 한다.

<실시예 7>

또 초고분자량 폴리에틸렌 분말(Mitsui Chemicals, Inc.제 상품명: HIZEX MILLION240S) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 실시예 6과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 7로 한다.

<실시예 8∼16>

상기 기본배합(2∼10) 각각에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 그리고 단섬유로서 비닐론 단섬유 10질량부 및 나일론 단섬유 16질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 8∼16으로 한다.

또, 접착 고무층을 압축 고무층과 동일종류의 고무조성물로, 보강포를 나일론섬유제 직포로, 심선을 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유(PEN)제 연사로 각각 구성하며, 벨트 둘레길이를 1210㎜, 벨트 폭을 21.4㎜ 및 벨트 두께를 4.3㎜로 하고, 그리고 립 수를 6개로 한다.

<실시예 17>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 폴리아세탈 섬유(Asahi Kasei Corporation제 상품명:Tenac SD 초기 인장 저항도 141cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:없음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 17로 한다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<실시예 18>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 폴리프로필렌 섬유(1)(UBE-NITTO KASEI CO., LTD.제 상품명:Simtex HM 초기 인장 저항도 100∼140cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:없음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 실시예 18로 한다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 1>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 FEF(TOKAI CARBON CO., LTD. 상품명:SEAST SO, 요소 흡착량 44g/Kg 및 질소 흡착 비표면적 42㎡/g, 평균 입경 43㎚) 50질량부, 및 단섬유로서 비닐론 단섬유 18질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 1로 한다. 여기서, 이는 특허문헌3의 사양이다.

<비교예 2>

비닐론 단섬유의 배합량을 16질량부로 하며, 또 나일론 단섬유 4질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 1과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 2로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌3의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 3>

비닐론 단섬유의 배합량을 10질량부 및 나일론 단섬유의 배합량을 16질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 1과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 3으로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌3의 사양이다.

<비교예 4>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 HAF(TOKAI CARBON CO., LTD. 상품명:SEAST3, 요소 흡착량 80g/Kg 및 질소 흡착 비표면적 79㎡/g, 평균 입경 28㎚) 20질량부 및 카본블랙 GPF 55질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 4로 한다. 여기서, 이는 특허문헌1과 동일한 사양이다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 5>

카본블랙 HAF의 배합량을 60질량부 및 카본블랙 GPF의 배합량을 15질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 4와 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 5로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

<비교예 6>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 ISAF(TOKAI CARBON CO., LTD. 상품명:SEAST6, 요소 흡착량 121g/Kg 및 질소 흡착 비표면적 119㎡/g, 평균 입경 22㎚) 20질량부 및 카본블랙 GPF 50질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 6으로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 7>

카본블랙 ISAF의 배합량을 55질량부 및 카본블랙 GPF의 배합량을 15질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 6과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 7로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

<비교예 8>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 ISAF 20질량부 및 카본블랙 SRF 50질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 8로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 9>

카본블랙 ISAF의 배합량을 50질량부 및 카본블랙 SRF의 배합량을 15질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 8과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 9로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

<비교예 10>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 HAF 20질량부 및 카본블랙 SRF 550질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 10으로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 11>

카본블랙 HAF의 배합량을 60질량부 및 카본블랙 SRF의 배합량을 15질량부로 하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 것을 제외하고 비교예 10과 동일구성의 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 11로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

<비교예 12>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 HAF 45질량부 및 카본블랙 GPF 30질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 12로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 13>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부 및 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 13으로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 14>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 HAF 15질량부 및 카본블랙 GPF 60질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 14로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 15>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 55질량부 및 카본블랙 SRF 15질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 15로 한다. 여기서, 이것도 특허문헌1의 사양이다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 16∼24>

상기 기본배합(2∼10) 각각에서, 카본블랙으로서 카본블랙 FEF 50질량부, 그리고, 단섬유로서 비닐론 단섬유 10질량부 및 나일론 단섬유 16질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 16∼24로 한다.

<비교예 25∼33>

상기 기본배합(2∼10) 각각에서, 카본블랙으로서 카본블랙 HAF 20질량부 및 카본블랙 GPF 55질량부, 그리고 단섬유로서 나일론 단섬유 25질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 25∼33으로 한다.

<비교예 34>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 나일론 단섬유 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 34로 한다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 35>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 폴리프로필렌 섬유(2)(UBE-NITTO KASEI CO., LTD.제 상품명:Simtex HT 초기 인장 저항도 65∼100cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:없음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 35로 한다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 36>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 면(하시모토 주식회사(橋本株式會社)제 상품명:데니므초퍼5 초기 인장 저항도 60∼82cN/dtex 섬유길이 5㎜ 주사슬 방향족:없음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 36으로 한다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 37>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 p-아라미드 단섬유(Teijin Limited제 상품명:Technora 초기 인장 저항도 520cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:있음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 37로 한다.

또, 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

<비교예 38>

상기 기본배합(1)에서, 카본블랙으로서 카본블랙 GPF 60질량부, 및 단섬유로서 m-아라미드 단섬유(Teijin Limited제 상품명:Conex 초기 인장 저항도 64cN/dtex 섬유길이 1㎜ 주사슬 방향족:있음) 10질량부를 배합하여 혼합한 미가교 고무조성물로부터 압축 고무층을 형성한 V립 벨트를 제작하며, 이를 비교예 38로 한다.

그리고 접착 고무층 등 그밖의 구성은 실시예 1과 동일하다.

(시험평가방법)

도 7은, 시험평가에 이용한 벨트주행시험기(70)의 풀리 배치를 나타낸다.

이 벨트주행시험기(70)는, 최상위치에 배치된 풀리 지름 61㎜의 제 1 종동 립풀리(71)와, 제 1 종동 립풀리(71)의 우측 하방에 배치된 풀리 지름 61㎜의 제 2 종동 립풀리(72)와, 제 2 종동 립풀리(72)의 우측 하방에 배치된 풀리 지름 101㎜의 구동 립풀리(73)와, 구동 립풀리(73) 좌측에 배치된 풀리 지름 80㎜의 제 1 아이들 풀리(74)와, 제 1 아이들 풀리(74) 좌측에 배치된 풀리 지름 120㎜의 제 3 종동 립풀리(75)와, 제 3 종동 립풀리(75)의 우측 상방이면서 제 1 종동 립풀리(71)의 좌측 하방인 위치에 배치된 풀리 지름 61㎜의 제 2 아이들 풀리(76)를 구비하며, V립 벨트(B)가 제 1 종동 립풀리(71), 제 2 종동 립풀리(72), 구동 립풀리(73), 제 1 아이들 풀리(74), 제 3 종동 립풀리(75) 및 제 2 아이들 풀리(76)의 순으로 감기도록 구성된다. 또 제 1 종동 립풀리(71)는 상하 가동(可動)으로 구성되며, V립 벨트(B)에 대해 사하중(dead weight)을 부하할 수 있도록 구성된다. 제 3 종동 립풀리(75)와 제 1 아이들 풀리(74) 사이의 벨트 스팬 길이는 90㎜이다.

<소음 발생시 미스얼라인먼트 양>

실시예 1∼18 및 비교예 1∼38 각각에 대하여, 상기 벨트주행시험기(70)에 설치하여, 제 1 아이들 풀리(74)와의 사이의 미스얼라인먼트 양이 0.00°가 되도록 제 3 종동 립풀리(75)를 조정하고, 그 상태에서 제 1 종동 립풀리(71)에 300N(1 V립당 50N)의 사하중을 부하하며, 분위기온도 5℃하에서 구동 립풀리(73)를 1500rpm으로 회전시켜 시계방향으로 벨트주행 시킨다. 이때, 제 1 종동 립풀리(71), 제 2 종동 립풀리(72) 및 제 3 종동 립풀리(75)의 어느 것에도 부하 토크를 부여하지 않는다.

그리고 제 3 종동 립풀리(75)의 오프셋 양, 즉 미스얼라인먼트 양을 4.00°까지 단계적으로 양을 바꾸어, 하기 평가기준에서의 소음이 발생했을 때의 미스얼라인먼트 양을 소음발생 시의 미스얼라인먼트 양으로 한다. 소음발생의 평가기준으로서, 제 3 종동 립풀리(75)로부터 30㎝ 떨어진 장소에 소음계를 설치하여, 계측되는 소음의 강도가 미스얼라인먼트 양이 0.00°일 때에서부터 3㏈ 커졌을 때를 기준으로, 소음이 발생했다고 판단하는 방법을 이용한다.

또 미스얼라인먼트 양은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 립 풀리(P1, P2)에 V립 벨트(B)를 감아 소정의 축 가중을 부여한 상태에서 이들 축간 위치(C)를 측정함과 더불어, 축 위치에 있어서 한쪽 립 풀리(P1)에 대한 다른 쪽 립 풀리(P2)의 전후방향 왜곡(ΔC)을 측정하여, 미스얼라인먼트 양(α)＝tan^－ ¹(ΔC/C)으로서 구해지는 것이다.

<소음발생 주행시간>

실시예 1∼7, 실시예 17∼18, 비교예 1∼15 및 비교예 34∼38 각각에 대하여, 상기 벨트주행시험기(70)에 설치하여, 제 1 아이들 풀리(74)와의 사이의 미스얼라인먼트 양이 2.00°가 되도록 제 3 종동 립풀리(75)를 앞쪽으로 오프셋시켜 풀리 왜곡으로 인한 미스얼라인먼트를 발생시키고, 분위기온도 5℃하에서 구동 립풀리(73)를 1500rpm으로 회전시켜, 상기 평가기준에서의 소음이 발생할 때까지 시계방향으로 벨트주행 시킨다(단, 비교예 1은 시험개시 직후부터 소음이 발생했기 때문에, 벨트주행은 실시하지 않았다.). 이때, 제 1 종동 립풀리(71), 제 2 종동 립풀리(72) 및 제 3 종동 립풀리(75)의 어느 것에도 부하 토크를 부여하지 않는다. 그리고 그 소음이 발생할 때까지의 벨트주행시간을 소음발생 주행시간으로 한다. 여기서, 벨트주행시간이 300시간을 초과했을 때, 그 시점에서 시험을 종료한다.

<마찰계수 변화·벨트질량 변화>

실시예 1∼7 및 비교예 1∼15 각각에 대하여, 압축 고무층 표면의 마찰계수 및 벨트 질량을 측정한 후 상기 벨트주행시험기(70)에 설치하여, 제 1 아이들 풀리(74)와의 사이의 미스얼라인먼트 양이 0.00°가 되도록 제 3 종동 립풀리(75)를 조정하고, 제 1 종동 립풀리(71)에는 300N(1 V립당 50N)의 사하중을 부하하며, 제 3 종동 립풀리(75)에는 1 V립당 5Nm의 부하 토크를 부여한 상태에서, 분위기온도 80℃하, 구동 립풀리(73)를 4500rpm으로 회전시켜, 50시간 시계방향으로 벨트주행 시킨다.

그리고 벨트주행 후에 다시 압축 고무층 표면의 마찰계수 및 벨트 질량을 측정하여, 마찰계수의 변화량 및 벨트 질량의 변화 비율(마모율)을 계산한다.

<전동면 벨트온도>

실시예 1∼7 및 비교예 1∼15 각각에 대하여, 상기 압축 고무층 표면의 마찰계수 및 벨트 질량을 측정한 후, 다시 상기 벨트주행시험기(70)에 설치하여, 제 1 아이들 풀리(74)와의 사이의 미스얼라인먼트 양이 0.00°가 되도록 제 3 종동 립풀리(75)를 조정하고, 제 1 종동 립풀리(71)에는 300N(1 V립당 50N)의 사하중을 부하하며, 제 3 종동 립풀리(75)에 1 V립당 5Nm의 부하토크를 부여한 상태에서, 분위기온도 80℃하, 구동 립풀리(73)를 4500rpm으로 회전시켜 시계방향으로 벨트주행 시킨다.

그리고 벨트주행시간이 100시간일 때의 전동면인 압축 고무층 온도를 비접촉형 온도계로 측정한다.

<심선 분리 발생시간>

압축 고무층의 온도측정 후, 심선 분리(separation)가 발생할 때까지 벨트주행을 계속하며, 그때의 벨트주행시간을 심선 분리 발생시간으로 한다. 여기서, 벨트주행시간이 300시간을 초과했을 때, 그 시점에서 시험을 종료한다.

<피수처리 시의 소음 발생 유무>

실시예 1∼7 및 비교예 1∼15 각각에 대하여, 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치에 장착하고 엔진을 걸어, 에어컨 및 헤드라이트를 ON상태에서 10분간 아이드링 운전한 후 V립 벨트에 약 10㎖의 수돗물을 낙하(dropping)했을 때, 상기 평가기준에서의 소음이 발생하는지의 여부를 관측한다.

<연삭가공 시의 벨트 표면온도>

실시예 1∼7 및 비교예 1∼15 각각에 대하여, 연삭 숫돌에 의한 V립의 연삭가공에서, 연삭숫돌로 연삭된 후, 30㎝ 이동시킨 위치에서 벨트 표면의 온도를 비접촉형 온도계로 측정한다.

(시험평가결과)

표 2∼표 5는 시험평가 결과를 나타낸다.

<소음 발생시 미스얼라인먼트 양>

표 2∼표 4에 따르면, 압축 고무층을 구성하는 고무조성물에 특정 고탄성 단섬유 및 대경 카본블랙이 조합되어 포함되는 실시예 1∼16은, 이들 양쪽이 포함되지 않는 경우 또는 이들 중 한쪽만이 포함되는 경우인 비교예 1∼33에 비해, 소음 발생시의 미스얼라인먼트 양이 매우 높은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1∼16에 따르면, 비교예 1∼33에 비해, 미스얼라인먼트 양이 큰 풀리 배치에 있어서 소음 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 구체적으로, 실시예 1∼16에 따르면, 미스얼라인먼트 양이 2.70°보다 큰 경우라도, 미스얼라인먼트 양이 4°를 초과하여 벨트가 풀리에서 이탈되어 평가를 계속하지 못하게 될 때까지, 미스얼라인먼트로 인한 소음이 발생하지 않는, 탁월한 소음발생 방지효과를 얻을 수 있다.

표 5에 따르면, 실시예 1, 17 및 18은, 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이하인 단섬유를 배합한 고무조성물로 벨트를 형성한 비교예 34∼36에 비해, 소음 발생시의 미스얼라인먼트 양이 매우 높은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1, 17 및 18에 따르면, 비교예 34∼36에 비해, 미스얼라인먼트 양이 큰 풀리 배치에 있어서 소음 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 구체적으로, 실시예 1, 17 및 18에 따르면, 미스얼라인먼트 양이 2.70°보다 큰 경우라도, 미스얼라인먼트 양이 4°를 초과하여 벨트가 풀리에서 이탈되어 평가를 계속하지 못하게 될 때까지, 미스얼라인먼트로 인한 소음이 발생하지 않는, 탁월한 소음발생 방지효과를 얻을 수 있다.

<소음발생 주행시간>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 소음발생 주행시간이 현저하게 긴 것을 알 수 있다(30배 이상). 즉, 실시예 1∼7에 따르면, 비교예 1∼15에 비해, 사용초기단계만이 아닌, 장기에 걸쳐 영속적으로 소음 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

표 5에 따르면, 실시예 1, 17 및 18은, 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이하인 단섬유를 배합한 고무조성물로 벨트를 형성한 비교예 34∼36 및 주사슬에 방향족을 포함한 폴리머인 단섬유를 배합한 고무조성물로 벨트를 형성한 비교예 37∼38에 비해, 소음발생 주행시간이 매우 긴 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1∼7에 따르면, 비교예 1∼15에 비해, 사용초기단계만이 아닌, 장기에 걸쳐 영속적으로 소음발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 특히 실시예 1에 따르면, 그 소음발생 억제의 효과는 현저하다.

<마찰계수변화·벨트질량변화>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 마찰계수 변화가 매우 작은 것을 알 수 있다. 또 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 벨트질량 변화가 동등 내지 작은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 안정된 동력전달을 행할 수 있다.

<전동면 벨트 온도>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 전동면 벨트 온도가 동등 내지 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 벨트주행 시의 압축 고무층 발열이 상대적으로 작다.

<심선 분리 발생시간>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 심선 분리 발생시간이 매우 긴 것을 알 수 있다. 이는, 실시예 1∼7에서는, 비교예 1∼15에 비해, 전술한 바와 같이 벨트주행 시의 압축 고무층 발열이 상대적으로 작은 점에서, 열로 인한 심선의 접착력 저하에 기인하는 심선 분리(cord separation)도 발생되기 어렵기 때문인 것으로 생각된다.

<피수처리시의 소음발생 유무>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은 상기 평가기준에서의 소음 발생이 없음에도 불구하고, 비교예 1∼15는 어느 것도 소음이 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1∼7에 따르면, 실제 차량에서도, 또 물의 존재 하에서도 소음의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

<연삭가공시의 벨트 표면온도>

표 2 및 표 3에 따르면, 실시예 1∼7은, 비교예 1∼15에 비해 연삭가공 시의 벨트표면 온도가 낮은 것을 알 수 있다. 이것도, 실시예 1∼7에서는, 비교예 1∼15에 비해 압축 고무층의 발열이 상대적으로 작은 것에 기인하는 것으로 생각된다. 따라서 연삭숫돌은, 실시예 1∼7의 제조에 사용되는 경우가 비교예 1∼15의 제조에 사용되는 경우보다 수명이 길어진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분이 고무조성물로 형성된 마찰전동벨트 및 이를 이용한 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치에 대하여 유용하다.

Claims

고무제 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분 표면에 노출되도록 단섬유 및 카본블랙이 분산되어 배치된 마찰전동벨트에 있어서,
상기 단섬유는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인, 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함하며, 또,
상기 카본블랙은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경(大徑) 카본블랙을 포함하는 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 단섬유가 폴리비닐알코올 단섬유인 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 벨트 본체는, 벨트 안둘레 쪽에, 각각, 벨트 길이방향으로 이어지는 복수의 V립이 벨트 폭방향으로 병렬 형성된 V립 벨트 본체인 마찰전동벨트.
청구항 3에 있어서,
용도가, 한 쌍의 립 풀리를 포함한 3개 이상의 풀리를 구비하는 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치용인 마찰전동벨트.
V립 벨트가, 한 쌍의 립풀리를 포함한 3개 이상의 풀리에 감긴 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치에 있어서,
상기 V립 벨트는, 벨트 안둘레 쪽에, 각각, 벨트 길이방향으로 이어지는 복수의 V립이 벨트 폭방향으로 병렬 형성된 고무제 V립 벨트를 가짐과 더불어, 이 V립 벨트 본체의 적어도 풀리 접촉부분 표면에 노출되도록 단섬유 및 카본블랙이 분산되어 배치되며,
상기 단섬유는, JIS L 1013에 준하여 측정되는 초기 인장 저항도가 100cN/dtex 이상인, 주사슬에 방향족을 포함하지 않는 폴리머로 형성된 고탄성 단섬유를 포함하고, 또,
상기 카본블랙은, JIS K 6217-1에 준하여 측정되는 요소 흡착량이 40g/Kg 이하, 및/또는 JIS K 6217-2에 준하여 측정되는 질소 흡착 비표면적이 40㎡/g 이하인 대경 카본블랙을 포함하는 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치.
청구항 5에 있어서,
상기 3개 이상의 풀리는, 미스얼라인먼트 양이 2.70°보다 크고 서로 인접하며 상기 V립 벨트가 감긴, 적어도 한쪽이 립풀리인 한 쌍의 풀리를 포함하는 자동차의 보기류 구동 벨트전동장치.