KR20150029694A

KR20150029694A - 전동 벨트

Info

Publication number: KR20150029694A
Application number: KR1020157000513A
Authority: KR
Inventors: 히사시 마츠다
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: US9709129B2; JPWO2014006916A1; IN2015MN00023A; EP2871387A1; JP6192641B2; CN104412002B; KR102070476B1; CN104412002A; EP2871387A4; WO2014006916A1; US20150148165A1; EP2871387B1

Abstract

전동 벨트(B)의 벨트 본체(10) 중 적어도 심선(心線)(14)이 접촉하는 부분(11)은, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머(ethylene-α-olefin elastomer)를 고무성분으로 하고, 그 고무성분에 대해 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합됨과 동시에 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다.

Description

전동 벨트{TRANSMISSION BELT}

본 발명은, 전동 벨트에 관한 것이다.

V 벨트와 V 리브드(V-ribbed) 벨트 등의 전동 벨트에서는, 일반적으로 벨트 본체가 고무 조성물로 형성되고, 이 벨트 본체에 섬유재료로 구성된 심선(心線)이 매설(埋設)되어 있다. 그리고, 이러한 전동 벨트를, 고(高)장력으로 풀리에 감아 걸거나, 또는 소경(小徑)의 풀리에 감아 걸어 이용한 경우, 벨트 본체를 형성하는 고무 조성물과 심선과의 계면에 응력 집중이 발생하여 계면 박리가 발생하고, 경우에 따라서는, 심선이 벨트 본체로부터 튀어나와 버리는 일이 있다.

이 과제를 해결하는 수단으로써, 특허문헌 1에는, 심선이 매설된 벨트 본체의 접착 고무층을, 복소 탄성률(complex modulus)이 15000㎪ 이상의 고무 조성물로 형성한 전동 벨트가 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 심선이 매설된 벨트 본체의 접착 고무층을, 125℃에서의 벨트 길이방향의 10% 신장 시의 인장응력이 1.1∼1.7㎫의 고무 조성물로 형성한 전동 벨트가 개시되어 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1 : 일본 특허 공표 2004-507679호 공보

특허문헌 2 : WO2007/110974

본 발명은, 고무 조성물로 형성된 벨트 본체에 심선이 매설된 전동 벨트에 있어서, 상기 벨트 본체 중 적어도 상기 심선이 접촉하는 부분은, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 고무성분으로 하고, 상기 고무성분에 대해 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합됨과 동시에 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다.

도 1은, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 사시도이다.
도 2는, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트를 이용한 자동차 보조기계(補助機械) 구동용 벨트 전동 장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 3(a)∼도 3(c)는, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트의 제조방법을 나타내는 설명도이다.
도 4는, 제 2 실시형태에 관한 평 벨트의 사시도이다.
도 5는, 제 2 실시형태에 관한 평 벨트를 이용한 벨트 전동장치의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 6은, 심선 박리 접착 시험용 테스트 피스(test piece)의 사시도이다.
도 7은, 심선의 박리 접착력을 측정한 테스트 차트(test chart)를 예시한 도이다.
도 8은, 벨트 주행 시험기의 풀리 레이아웃을 나타내는 도이다.

이하, 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1은, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)(전동 벨트)를 나타낸다. 이 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 자동차의 엔진 룸 내에 설치되는 보조기계(補助機械) 구동용 벨트 전동장치 등에 이용되는 이음매 없는(엔드리스, endless) 것이다. 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 예를 들어, 벨트 길이가 500∼3000㎜, 벨트 폭이 10∼36㎜, 및 벨트 두께가 4.0∼4.8㎜이다.

실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)는, 외측 부분의 접착 고무층(11)과 내측 부분의 압축 고무층(12)과의 이중층으로 구성된 V 리브드 벨트 본체(10)를 구비한다. 그리고, 이 V 리브드 벨트 본체(10)의 외측 표면에 보강포(13)가 점착(bond)된다. 또, 접착 고무층(11)에는, 벨트 폭방향에 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치된 심선(14)이 매설된다.

접착 고무층(11)은, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠형상으로 구성되고, 예를 들어, 두께 0.4∼1.5㎜로 형성된다. 접착 고무층(11)은, 고무성분에 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교(未架橋) 고무 조성물을 가열 및 가압하여, 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성된다.

접착 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물의 고무성분은, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머(ethylene-α-olefin elastomer)이다. 이러한 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머로는, 예를 들어, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 에틸렌-α-올레핀-디엔 공중합체 고무 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(ethylene-propylene diene monomer rubber, EPDM), 에틸렌-프로필렌 코폴리머 고무(ethylene-propylene copolymer rubber, EPM), 에틸렌-부텐 코폴리머 고무(ethylene-butene copolymer rubber, EBM), 에틸렌-옥텐 코폴리머 고무(ethylene-octene copolymer rubber, EOM) 등을 들 수 있다. α-올레핀은, 프로필렌, 부텐, 헥센(hexene), 및 옥텐으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 중 우수한 내열성과 내한(耐寒)성을 나타내는 점에서 에틸렌-α-올레핀-디엔 공중합체 고무를 이용하는 것이 바람직하다. 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머는, 일부가 할로겐(halogen) 치환되어도 된다. 고무성분은, 단일 종의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 이용하여도 되고, 또한, 복수 종의 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 혼합하여 이용하여도 된다. 그리고, 고무성분에는, 이 50질량% 미만의 함유량으로 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머 이외의 고무성분을 포함하여도 된다.

접착 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물에는, 배합제로서, 유황 및 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합된다. 또, 이들 이외의 배합제로는, 예를 들어, 카본 블랙(carbon black), 실리카(silica), 유기 보강제, 가류조제(加硫助劑), 가류 촉진제, 노화 방지제, 실란 커플링제(silane coupling agent) 등이 배합된다.

유황의 배합량은, 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 접착력을 향상시키고, 또 벨트 주행 시의 V 리브드 벨트(B)의 발열을 억제하여 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 계면에서의 박리를 억제하는 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 2 질량부 이상인 것이 바람직하고, 2.5질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 유황의 배합량은, 마찬가지 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 4질량부 이하인 것이 바람직하고, 3.5 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다.

α,β-불포화 지방산 금속염은, α,β-불포화 지방산과 금속 산화물을 반응시킨 것이다. α,β-불포화 지방산으로는, 예를 들어, 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴산(acrylic acid), 이타콘산(itaconic acid), 크로톤산(crotonic acid) 등의 α,β-모노에틸렌성 불포화 카르복실산(α,β-monoethylenic unsaturated carboxylic acid) 등을 들 수 있다. 금속으로는, 예를 들어, 아연, 마그네슘, 나트륨, 리튬, 알루미늄 등을 들 수 있고, 특히 2가 금속인 아연 또는 마그네슘이 바람직하다. α,β-불포화 지방산 금속염으로는, 구체적으로는, 예를 들어, 디메타크릴산 아연, 디메타크릴산 마그네슘, 디아크릴산 아연(zinc diacrylate) 등을 들 수 있다. α,β-불포화 지방산 금속염은, 단일 종을 이용하여도 되고, 또, 복수 종을 이용하여도 된다.

α,β-불포화 지방산 금속염의 배합량은, 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 접착력을 향상시키는 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 0.5질량부 이상인 것이 바람직하고, 1.0 질량부 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, α,β-불포화 지방산 금속염의 배합량은, 마찬가지 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 5.0질량부 이하인 것이 바람직하고, 4.0질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다.

카본 블랙으로는, 예를 들어, 퍼네이스 블랙(furnace black)(SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF, N-234 등), 서멀블랙(thermal black)(FT, MT 등), 채널블랙(EPC, CC 등), 아세틸렌 블랙 등을 들 수 있다. 카본 블랙은, 단일 종을 이용하여도 되고, 또, 복수 종을 이용하여도 된다. 카본 블랙의 배합량은, 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 접착력을 향상시키고, 또 접착 고무층(11)을 우수한 내굴곡성(耐屈曲性)을 가지면서 유연한 고무탄성을 갖는 것으로 하고, 이에 따라 심선(14)이 접착 고무층(11)으로부터 튀어나오는 것을 방지하는 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 10질량부 이상인 것이 바람직하고, 20질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 카본 블랙의 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 60질량부 이하인 것이 바람직하고, 55질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다.

실리카로는, 졸겔법(solgel method), 습식법(wet method), 건식법(dry method) 등의 각종 제조법에 의해 얻어진 것을 들 수 있다. 특히, 보강효과 그리고 저(低)발열성과 습윤(濕潤) 시의 마찰특성 등의 관점에서 습식법으로 제조한 실리카가 바람직하다. 실리카의 마이크로 구조(microstructure)는 특히 제한되지 않으나, 고무분자와의 상호작용을 높일 수 있는 점에서 BET 흡착 비표면적(比表面積)이 50∼200㎠/g 인 것이 바람직하다. 실리카의 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 20질량부 이상인 것이 바람직하고, 30질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 실리카의 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부 이하인 것이 바람직하고, 90질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 75질량% 이상인 것이 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 1000질량% 이하인 것이 바람직하고, 900질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

실리카 및 카본 블랙의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 70질량부 이상인 것이 바람직하고, 75질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 실리카 및 카본 블랙의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부 이하인 것이 바람직하고, 90질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다.

유기 보강제로는, 예를 들어, 페놀수지, 하이 스티렌(high-styrene)수지, 쿠마론 인덴수지(coumarone-indene resin), 아미노 수지, 비닐 톨루엔 수지, 리그닌 수지(lignin resin), 부틸페놀-아세틸렌 수지(Butylphenol-Acetylene resin), 자일렌 포름알데히드 수지(xylene-formaldehyde resin) 등을 들 수 있다. 이들 중 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 접착력을 한층 더 향상시킬 수 있고, 또, 접착 고무층(11)과 심선(14)과의 계면에서의 박리를 억제하여 V 리브드 벨트(B)의 내구성 향상 효과가 더욱 현저하게 되는 관점에서는, 열경화성(熱硬化性) 페놀수지 및 멜라민 수지(melamine resin)가 바람직하다. 유기 보강제는, 단일 종을 이용하여도 되고, 또, 복수 종을 이용하여도 된다. 유기 보강제의 배합량은, 접착 고무층(11)을, 우수한 내마모성, 내굴곡성을 가지면서 유연한 고무탄성을 갖는 것으로 하는 관점에서, 고무성분 100질량부에 대해 0.5∼3.0 질량부인 것이 바람직하다.

가류조제로는, 예를 들어, 산화 마그네슘과 산화아연 등의 금속산화물, 금속 탄산염, 스테아린산 등의 지방산 및 그 유도체(誘導體) 등을 들 수 있다. 가류조제는, 단일 종을 이용하여도 되고, 또한, 복수 종을 이용하여도 된다. 가류조제의 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 3.0∼10질량부인 것이 바람직하다.

접착 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 심선(14)이 접착 고무층(11)으로부터 튀어나오는 것을 억제하는 관점에서, 120℃에서의 복소 탄성률이(complex modulus) 20㎫ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 접착 고무층(11)을 형성하는 고무 조성물은, 마찬가지 관점에서, 120℃에서의 복소 탄성률(complex modulus)이 30㎫ 이하인 것이 바람직하다.

압축 고무층(12)은, 풀리 접촉부분을 구성하는 복수의 V 리브(15)가 내측으로 늘어지도록 형성된다. 이들 복수의 V 리브(15)는, 각각이 둘레방향으로 이어지는 단면이 거의 역삼각형의 돌조(rib)로 형성됨과 동시에, 벨트 폭방향으로 나열 형성된다. 각 V 리브(15)는, 예를 들어, 리브 높이가 1.5∼2.5㎜, 기단(基端) 사이의 폭이 2.3∼4.7㎜로 형성된다. 또, 리브 수는, 예를 들어, 3∼10개이다(도 1에서는 6개).

압축 고무층(12)은, 고무성분에 여러 가지 배합제가 배합된 고무 조성물로 형성된다. 고무성분으로는, 예를 들어, 에틸렌프로필렌 디엔모노머 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 수소첨가 니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 배합제로는, 예를 들어, 가교제, 가류조제, 가류 촉진제, 노화 방지제, 가소제(可塑劑), 보강재, 충전재, 단섬유, 중공(中空)입자 등을 들 수 있다. 그리고, 압축 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물은, 고무성분에 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하여 가교시킨 것이다. 이 고무 조성물은, 유황을 가교제로서 가교한 것이라도 되고, 또, 유기 과산화물을 가교제로서 가교한 것이라도 된다.

압축 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물에는, 나일론 단섬유 등의 단섬유(16)가 배합되어도 된다. 그 경우, 단섬유(16)가 압축 고무층(12)에 벨트 폭방향으로 배향하도록 포함되는 것이 바람직하고, 또, 단섬유(16)가 압축 고무층(12)의 표면으로부터 돌출하도록 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 압축 고무층(12)을 형성하는 고무 조성물에 단섬유(16)를 배합한 구성이 아닌, 압축 고무층(12)의 표면에 단섬유(16)를 부착시킨 구성이라도 된다.

보강포(13)는, 폴리 에스테르 섬유와 면 등의 날실과 씨실로 이루어진 평직(plain weave) 등의 직포로 구성된다. 보강포(13)에는, V 리브드 벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 레조르신ㆍ포르말린ㆍ라텍스 수용액(이하, "RFL 수용액"이라 함)에 침지(浸漬)하고 가열하는 처리 및 V 리브드 벨트 본체(10)측이 되는 표면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 접착 처리가 실행된다. 보강포(13)는, 예를 들어 두께가 0.5∼2.0㎜이다.

심선(14)은, 벨트 폭방향으로 피치를 갖는 나선을 형성하도록 배치되나, 이 나선의 피치는 예를 들어 0.6∼1.5㎜이다.

심선(14)은 섬유재료로 형성된다. 심선(14)을 형성하는 섬유재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 섬유, 파라계 아라미드(para-aramid) 섬유, 메타계 아라미드(meta-aramid) 섬유, 4,6 나일론 섬유, 6,6 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 심선(14)은, 단일 종의 섬유재료로 구성되어도 되고, 또, 복수 종의 섬유재료가 혼재되어 구성되어도 된다. 심선(14)을 구성하는 섬유재료의 섬도(纖度)는 예를 들어 200∼5000dtex이고, 필라멘트(filament) 지름은 예를 들어 0.003∼0.030㎜이다. 심선(14)을 구성하는 섬유재료의 총 섬도는 예를 들어, 2000∼18000dtex이다. 심선(14)의 바깥지름은 예를 들어 0.4∼2.2㎜ 이상이다.

심선(14)의 실 구성으로는, 예를 들어, 편연사(片撚絲), 제연사(諸撚絲), 랭(lang)연사, 끈목(braid)을 들 수 있다. 이들 중 편연사 및 제연사가 바람직하다.

심선(14)이 편연사의 경우, 연수(撚數)는, 예를 들어 2∼60T/10㎝이다. 편연사의 심선(14)은 S연사라도 되고, 또, Z연사라도 되며, 또한, S연사 및 Z연사 양쪽을 이중 나선을 형성하도록 구성하여도 된다.

심선(14)이 제연사의 경우, 하연사(下撚絲)의 섬도는, 예를 들어 600∼5000dtex이다. 하연수는, 예를 들어 2∼60T/10㎝이다. 하연사의 가닥수는 예를 들어 2∼20가닥이다. 상연수는, 예를 들어 2T/10㎝ 이상이다. 제연사의 심선(14)은, 상연(上撚)이 S연인 S연사(撚絲)라도 되고, 또, 상연이 Z연인 Z연사(撚絲)라도 되며, 또한 S연사 및 Z연사 양쪽을 이중 나선을 형성하도록 구성하여도 된다.

심선(14)에는, V 리브드 벨트 본체(10)의 접착 고무층(11)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에, RFL 수용액에 침지한 후에 가열하는 접착처리 및/또는 고무풀에 침지한 후에 건조시키는 접착처리가 실행된다.

접착처리에 이용하는 RFL 수용액은, 레조르신과 포름알데히드(formaldehyde)와의 초기 축합물(condensate)에 라텍스를 혼합한 것이다. 레조르신(R)과 포르말린(F)와의 몰비(mol ratio)는, 예를 들어, R/F=1/1∼1/2이다. 라텍스로는 예를 들어, 비닐피리딘 스티렌 부타디엔 고무 라텍스(vinylpyridine-styrene-butadiene rubber latex, Vp?BR), 클로로프렌 고무 라텍스(chloroprene rubber latex, CR), 및 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 라텍스(chlorosulfonated polyethylene rubber latex, CSM) 등을 들 수 있다. 라텍스는, 단일 종을 이용하여도 되고, 또, 복수 종을 이용하여도 된다. 레조르신과 포름알데히드와의 초기 축합물(RF)과 라텍스(L)의 질량비는 예를 들어, RF/L=1/5∼1/20이다.

접착처리에 이용하는 고무풀은, 미가교 고무 조성물을 톨루엔(toluene) 등의 용제에 용해시킨 것이다. 고무풀에 포함되는 미가교 고무 조성물로는, 예를 들어, 접착 고무층(11) 형성 전의 미가교 고무 조성물 등을 들 수 있다. 따라서, 고무풀에 포함되는 미가교 고무 조성물은, 고무성분이 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머이고, α,β-불포화 지방산 금속염이 배합되어도 된다.

심선(14)에는, RFL 수용액 및/또는 고무풀에 의한 접착처리 전에, 에폭시나 이소시아네이트(블록 이소시아네이트)를 톨루엔 등의 용제에 용해시키거나, 또는 물에 분산시킨 언더 코팅제(하지(下地) 처리제)에 침지(浸漬)하고 가열하는 접착처리가 실시되는 것이 바람직하다.

그런데, 특허문헌 1에 개시된 전동 벨트와 같이, 단지 접착 고무층을 형성하는 고무 조성물의 복소 탄성률을 크게 한 것만으로는, 벨트 길이방향의 강성(剛性)이 너무 높아지고, 특히 작은 풀리에 감아 걸어 이용한 경우, 접착 고무층의 복원력이 크기 때문에 내구성이 악화되기 쉽다. 또, 특허문헌 2에 개시된 전동 벨트와 같이, 접착 고무층을 형성하는 고무 조성물의 125℃에서의 벨트 길이방향의 10% 신장(伸張) 시의 인장응력을 1.1∼1.7㎫이 되도록 한 것만으로는, 특히 전동 벨트가 고(高)장력으로 풀리에 감아 걸려 이용한 경우, 내구성이 저하하기 쉽다.

그러나, 이상의 구성의 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)에 의하면, V 리브드 벨트 본체(10) 중 심선(14)이 접촉하는 접착 고무층(11)이, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 고무성분으로 하고, 그 고무성분에 대해 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합됨과 동시에 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성되므로, 심선(14)과 V 리브드 벨트 본체(10)와의 접착력을 향상시킬 수 있고, 이로써 심선(14)이 접착 고무층을 형성하는 고무 조성물로부터 박리되는 것을 억제할 수 있으며, 그 결과, 고(高)장력으로 풀리에 감아 걸리거나, 또는 소경(小徑)의 풀리에 감아 걸려 이용된 경우에도 충분한 내구성을 얻을 수 있다.

도 2는, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)를 이용한 자동차 보조기계 구동용 벨트 전동장치(20)의 풀리 레이아웃을 나타낸다. 이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)는, V 리브드 벨트(B)가 4개의 리브 풀리 및 2개의 평 풀리를 합쳐 6개 풀리에 감겨 동력을 전달하는 서펜타인 드라이브 방식(serpentine drive type)의 것이다.

이 보조기계 구동벨트 전동장치(20)는, 최상 위치의 파워 스티어링 풀리(power steering pulley)(21)와, 이 파워 스티어링 풀리(21)의 약간 경사진 우측 하방에 배치된 AC제네레이터 풀리(AC generator pulley)(22)와, 파워 스티어링 풀리(21)의 좌측 경사진 하방이며, 또한 AC제네레이터 풀리(22)의 좌측 경사진 상방에 배치된 평 풀리인 텐셔너 풀리(tensioner pulley)(23)와, AC제네레이터 풀리(22)의 좌측 경사진 하방이며, 또한 텐셔너 풀리(23)의 바로 밑에 배치된 평 풀리인 워터펌프 풀리(24)와, 텐셔너 풀리(23) 및 워터펌프 풀리(24)의 좌측 경사진 하방에 배치된 크랭크 샤프트 풀리(crank shaft pulley)(25)와, 워터펌프 풀리(24) 및 크랭크 샤프트 풀리(25)의 우측 경사진 하방에 배치된 에어컨 풀리(air-conditioner pulley)(26)를 구비한다. 이들 중, 평 풀리인 텐셔너 풀리(23) 및 워터펌프 풀리(24) 이외는 모두 리브 풀리(rib pulley)이다. 이들 리브 풀리 및 평 풀리는, 예를 들어, 금속의 프레스 가공품이나 주물(鑄物), 나일론 수지, 페놀 수지 등의 수지 성형품으로 구성되며, 또, 풀리 지름이 Φ50~150㎜이다.

이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)에서는, V 리브드 벨트(B)는, V 리브(15)측이 접촉하도록 파워 스티어링 풀리(21)에 감기고, 이어서, 벨트 배면이 접촉하도록 텐셔너 풀리(23)에 감긴 후, V 리브(15)측이 접촉하도록 크랭크 샤프트 풀리(25) 및 에어컨 풀리(26)에 차례로 감기며, 또한, 벨트 배면이 접촉하도록 워터펌프 풀리(24)에 감기고, 그리고, V 리브(15)측이 접촉하도록 AC제네레이터 풀리(22)에 감기며, 마지막에 파워 스티어링 풀리(21)로 되돌아오도록 설치된다.

제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)를 이용한 이 보조기계 구동 벨트 전동장치(20)에서는, V 리브드 벨트(B)의 V 리브드 본체(10) 중 심선(14)이 접촉하는 접착 고무층(11)이, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머를 고무성분으로 하고, 이 고무성분에 대해 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합됨과 동시에, 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성되므로, 고(高)장력으로 풀리에 감겨 이용되거나, 또는 풀리가 소경화(小徑化) 되어도, 충분한 내구성을 얻을 수 있다.

다음에, 제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)의 제조방법에 대해 도 3(a)∼도 3(c)에 기초하여 설명한다.

제 1 실시형태에 관한 V 리브드 벨트(B)의 제조에 있어서, 먼저, 원료고무에 각 배합물을 배합하고, 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼련기(混練機)에서 혼련하고 얻어진 미가교 고무 조성물을 캘린더 성형 등에 의해 시트형상으로 성형하여 접착 고무층(11)용의 미가교 고무시트(11’)(벨트 형성용 미가교 고무 조성물)를 제작한다. 마찬가지로, 압축 고무층(12)용의 미가교 고무시트(12’)도 제작한다. 이 때, 압축 고무층(12)에 벨트 폭방향으로 배향(配向)하도록 단섬유(16)를 함유시키는 경우에는, 시트형상으로 성형한 것을 소정 길이로 절단하고, 이들을 단섬유(16)가 폭방향으로 배향하도록 연결하여 미가교 고무시트(12’)를 형성하면 된다. 또한, 보강포(13)가 되는 직포(13’)에, RFL 수용액에 침지하고 가열하는 처리 및 V 리브드 벨트 본체(10)측이 되는 표면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 접착 처리를 행하고, 양단 변을 접합하여 통형상으로 형성한다. 또, 심선(14)이 되는 꼰 실(연사(撚絲))(14’)을 언더 코팅제 및 RFL 수용액의 각각에 침지하고 가열하는 접착처리를 행한 후, 고무풀에 침지하고 가열 건조하는 접착처리를 행한다.

이어서, 도 3(a)에 나타내듯이, 원통형 내(內)금형(30)의 외주(外周)에 보강포(13)가 되는 직포(13’)를 씌운 후, 그 위에 접착 고무층(11)의 외측 부분을 형성하기 위한 미가교 고무 시트(11’)를 감고, 이어서, 그 위에 심선(14)이 되는 접착 처리가 완료된 꼰 실(연사)(14’)을 나선형으로 감은 후, 그 위에 접착 고무층(11)의 내측 부분을 형성하기 위한 미가교 고무시트(11’)를 감고, 추가로 그 위에 압축 고무층(12)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(12’)를 감는다.

그리고 나서, 내(內)금형(30) 상의 성형체에 고무 슬리브(sleeve)를 씌우고 이를 성형 솥에 세팅하여, 내(內)금형(30)을 고열의 수증기 등에 의해 가열함과 동시에, 고압을 가하여 고무 슬리브를 반지름 방향 안쪽으로 누른다. 이 때, 고무성분이 유동(流動)됨과 동시에 가교 반응이 진행하고, 더불어, 꼰 실(연사)(14’)의 고무로의 접착 반응도 진행하여 도 3(b)에 나타내듯이 복합화한다. 이에 따라, 통형상의 벨트 슬래브(belt slab)(B’)(벨트 본체 프리폼(preform))가 성형된다.

그리고, 내(內)금형(30)으로부터 벨트 슬래브(B’)를 떼어내고, 이를 길이 방향에서 여러 개로 분할한 후, 도 3(c)에 나타내듯이, 각각의 외주를 연마 절삭하여 V 리브(15)를 형성한다.

마지막으로, 분할된 외주에 V 리브(15)가 형성된 벨트 슬래브(B’)를 소정 폭으로 절단하고, 각각의 앞뒤를 뒤집음으로써 V 리브드 벨트(B)가 얻어진다.

(제 2 실시형태)

도 4는, 제 2 실시형태에 관한 평 벨트(C)를 나타낸다.

이 제 2 실시형태에 관한 평 벨트(C)는, 예를 들어, 송풍기, 압축기(compressor) 또는 발전기의 구동전달 용도나 반송(搬送) 용도 등에 이용되는 이음매 없는 것이다. 제 2 실시형태에 관한 평 벨트(C)는, 예를 들어, 벨트 길이가 600∼3000㎜, 벨트 폭이 10∼100㎜, 및 벨트 두께가 1.0∼5.0㎜이다.

제 2 실시형태에 관한 평 벨트(C)는, 벨트 외측의 띠형상 접착 고무부(심선 매설 부분)(41a)와 벨트 내측의 띠형상 바닥 고무부(41b)가 적층되어 일체가 되고 이음매 없는 평 벨트 본체가 구성된다. 또, 이 평 벨트(C)는, 접착 고무부(41a)의 두께 방향 중앙에 벨트 폭방향으로 일정 피치의 나선을 형성하도록 심선(42)이 매설된다. 또한, 이 평 벨트(C)는, 벨트 외측 표면이 보강포(43)에 의해 피복된다.

접착 고무부(41a)는, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠형상으로 구성되고, 예를 들어, 두께가 0.4∼1.5㎜이다. 접착 고무부(41a)는, 고무성분에 여러 가지 배합제가 배합된 고무 조성물로 형성되고, 그 조성으로는 제 1 실시형태의 접착 고무층(11)과 동일하다.

바닥 고무부(41b)는, 단면이 가로로 긴 직사각형의 띠형상으로 구성되고, 예를 들어, 두께가 0.5∼2.0㎜이다. 바닥 고무부(41b)는, 고무성분에 여러 가지 배합제가 배합된 고무 조성물로 형성된다. 고무성분으로는, 제 1 실시형태의 압축 고무층(12)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어, 에틸렌프로필렌 디엔모노머 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 수소첨가 니트릴 고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 배합제로는, 제 1 실시형태의 압축 고무층(12)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어, 가교제, 가류조제, 가류 촉진제, 노화 방지제, 가소제, 보강재, 충전재, 단섬유, 중공(中空)입자 등을 들 수 있다. 그리고, 바닥 고무부(41b)를 형성하는 고무 조성물은, 고무성분에 배합제가 배합되어 혼련(混鍊)된 미가교 고무 조성물을 가열 및 가압하여 가교시킨 것이다. 이 고무 조성물은, 유황을 가교제로서 가교한 것이라도 되고, 또, 유기 과산화물을 가교제로서 가교한 것이라도 된다.

심선(42)은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리비닐 알코올(PVA) 섬유, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 섬유, 파라계 아라미드섬유, 메타계 아라미드 섬유, 4,6 나일론 섬유, 6,6나일론 섬유, 카본 섬유, 또는 유리섬유로 형성된 꼰 실(연사(撚絲))에 성형가공 전에 RFL 수용액 등에 의한 접착처리가 행해진 것으로 구성된다. 심선(42)은, 예를 들어, 바깥지름이 0.4∼2.2㎜, 벨트 폭방향의 피치는, 바깥지름의 1.2∼2배이다.

보강포(43)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 폴리 에스테르 섬유와 면 등의 날실 및 씨실로 이루어진 평직 등의 직포로 구성된다. 보강포(43)는, 평 벨트(C)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 RFL 수용액에 침지하고 가열하는 처리 및 평 벨트(C)측이 되는 표면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 처리가 행해진다. 보강포(43)는, 예를 들어 두께가 0.5∼2.0㎜이다.

그리고, 이상과 같은 구성의 평 벨트(C)는, 공지의 제조방법에 의해 제조할 수 있다.

도 5는, 제 2 실시형태에 관한 평 벨트(C)를 이용한 벨트 전동장치(50)의 풀리 레이아웃을 나타낸다.

이 벨트 전동장치(50)는, 평 벨트(C)가 구동풀리(51) 및 종동풀리(52)의 한 쌍의 평 풀리에 감겨 동력을 전달하는 구성의 것이다. 구동풀리(51)의 풀리지름은 예를 들어 50∼200㎜이고, 종동풀리(52)의 풀리지름은 예를 들어 50∼200㎜이다.

(그 밖의 실시형태)

상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, V 리브드 벨트(V-ribbed belt)(B) 및 평 벨트(flat belt)(C)를 전동 벨트의 예로 하였으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, V 벨트(V belt), 이붙이 벨트(toothed belt) 등이라도 된다.

실시예

(V 리브드 벨트)

이하의 실시예 1∼12 및 비교예 1∼12의 V 리브드 벨트(V-ribbed belt)를 제작하였다. 각각의 특징적 구성에 대해서는 표 1∼3에도 나타낸다.

<실시예 1>

상기 제 1 실시형태와 동일 방법에 의해 실시예 1의 V 리브드 벨트를 제작하였다. 구체적으로는, 이 실시예 1의 V 리브드 벨트에서는, 고무성분을 에틸렌 프로필렌 디엔모노머 고무(EPDM)(JSR Corporation제, 상품명: EP22)로 하고, 이 고무성분 100질량부에 대해, 실리카(Evonik Japan제, 상품명: ULTRASIL VN3, BET비표면적(比表面積)이 175㎠/g) 40질량부, FEF카본 블랙(Tokai Carbon Co., Ltd.제, 상품명: SEAST SO, DBP흡유량(吸油量)115㎠/100g) 40질량부, 오일(Japan Sun Oil Company제, 상품명: SUNPAR 2280) 15질량부, 스테아린산(NOF Corporation제, 상품명: 스테아린산 Tsubaki) 1질량부, 산화아연(Sakai Chemical Industry Industry Co., Ltd.제, 상품명: 산화아연 3종) 5질량부, 디메타크릴산 아연(Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.제, 상품명: ACTOR ZMA) 2질량부, 페놀수지(Sumitomo Bakelite Co., Ltd.제, 상품명: SUMILITE RESIN PR12687) 1.5질량부, 유황(Nippon Kanryu Industry Co., Ltd.제, 상품명: SEIMI OT) 3질량부, 티아졸(thiazole)계 가류촉진제(Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.제, 상품명: NOCCELER DM) 1질량부, 및 티오람(thiuram)계 가류촉진제(Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.제, 상품명: NOCCELER TBT) 2질량부를 배합하고 밀폐식 혼련기에서 혼련한 것을 캘린더 롤로 압연(壓延)한 시트형상의 미가교 고무조성물을 이용하여 접착 고무층을 형성하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

압축 고무층은, 에틸렌 프로필렌 디엔모노머 고무(EPDM)에 나일론 단섬유 및 유황을 배합한 고무 조성물로 형성하였다. 심선은, 파라계 아라미드 섬유(Teijin Ltd.제, 상품명: Technora)로 형성된 꼰 실(연사(撚絲))에, 성형가공 전에, 레조르신과 포름알데히드와의 초기 축합물에 라텍스를 혼합한 RFL 수용액에 침지한 후에 가열하는 접착처리를 행한 것으로 구성된다. 보강포는, 고무를 입힌 범포(rubberized cloth)로 구성된다.

실시예 1의 V 리브드 벨트는, 벨트 둘레길이가 1180㎜, 벨트 두께가 4.0㎜, V 리브 높이가 2.0㎜, 및 리브 수가 3개인 것(벨트 폭 10.68㎜)이었다.

<실시예 2>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 30질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 2로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 75질량%이다. 또한, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 70질량부이다.

<실시예 3>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 45질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 55질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 3으로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 82질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부이다.

<실시예 4>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 60질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 40질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 4로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 150질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부이다.

<실시예 5>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 50질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 30질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 5로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 167질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<실시예 6>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 60질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 10질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 6으로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 600질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 70질량부이다.

<실시예 7>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 90질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 10질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 7로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 900질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부이다.

<실시예 8>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 디메타크릴산 아연(zinc dimethacrylate)의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 0.5질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 8로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<실시예 9>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 디메타크릴산 아연의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 3질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 9로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<실시예 10>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 디메타크릴산 아연의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 5질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 10으로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<실시예 11>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 유황의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 2질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 11로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<실시예 12>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 유황의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 4질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 실시예 12로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<비교예 1>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 20질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 60질량부로 하고, 디메타크릴산 아연의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 0질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 1로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 33질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<비교예 2>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 디메타크릴산의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 0질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 2로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<비교예 3>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 20질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 50질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 3으로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 40질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 70질량부이다.

<비교예 4>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 30질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 70질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 4로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 43질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 100질량부이다.

<비교예 5>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 100질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 10질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 5로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 1000질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 110질량부이다.

<비교예 6>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 80질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 0질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 6으로 하였다.

<비교예 7>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 60질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 60질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 7로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 120질량부이다.

<비교예 8>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 80질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 40질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 8로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 200질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 120질량부이다.

<비교예 9>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 실리카의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 30질량부로 하고, 카본 블랙의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 30질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 9로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 60질량부이다.

<비교예 10>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 디메타크릴산 아연의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 7질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 10으로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<비교예 11>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 유황의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 1질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 11로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

<비교예 12>

접착 고무층을 형성하는 미가교 고무 조성물의 유황의 배합량을 EPDM 폴리머 100질량부에 대해 5질량부로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 V 리브드 벨트를 제작하고, 이를 비교예 12로 하였다. 따라서, 실리카의 배합량은, 카본 블랙의 배합량에 대해 100질량%이다. 또, FEF 카본 블랙 및 실리카의 합계 배합량은, 고무성분 100질량부에 대해 80질량부이다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

(시험평가 방법)

<동적 점탄성 측정>

실시예 1∼12 및 비교예 1∼12 각각의 V 리브드 벨트의 접착 고무층을 형성하는 고무 조성물에 대해, 프레스 성형(press molding)에 의해 동일 조성의 고무 시트를 제작하고, 또한, 이로부터 벨트 길이방향에 대응하는 결방향(grain direction)을 길이방향으로 하는 가늘고 긴 형상의 테스트 피스(test piece)를 자르고, JIS K6394에 준하여, 동적 점탄성(動的粘彈性) 측정장치(DMA)(TA Instruments Japan제: RSAIII)를 이용하여 동적 점탄성을 측정하고 복소 탄성률을 구하였다. 측정조건은 120℃의 온도 분위기, 인장모드, 주파수 10㎐, 동적변형(dynamic strain) 1.0%, 및 정하중(static load) 0.294㎫로 하였다.

<접착력 측정>

실시예 1∼12 및 비교예 1∼12 각각의 V 리브드 벨트에 대해, 도 6에 나타내듯이, 폭방향으로 절단하여 길이 150㎜로 잘라 낸 가늘고 긴 형상의 벨트 편(片)으로부터 보강포를 박리하여 심선 측면을 노출시킨 테스트 피스(T)를 작성하였다. 이 테스트 피스(T)의 길이방향 일단(一端) 중앙 부근으로부터, 심선 1가닥을 타단(他端) 쪽으로 약 80㎜ 박리하였다. 그리고, 120℃의 분위기 하에서, 테스트 피스(T)의 일단과 박리한 심선 단(端)을 각각 인장 시험기의 척(chuck)에 고정하고, 인장속도 50㎜/분으로 심선의 박리 접착력의 측정을 행하고, 비교예 1의 접착력을 1.00으로 하고, 실시예 1∼12, 비교예 2∼12 각각의 접착력의 상대값(relative value)을 산출하였다. 그리고, 테스트 차트(test chart)는, 도 7과 같이 얻어지고, 이들 중 피크 값을 낮은 것으로부터 5개 선택하여, 이들의 평균값을 박리 접착력으로 하였다. 또, 각 벨트로 2개의 테스트 피스(T)에 대해 시험을 행하고, 데이터는 박리 접착력이 낮은 쪽의 데이터를 채용하였다.

<내구성 시험>

도 8은, V 리브드 벨트의 내구성 시험용 벨트 주행 시험기(60)를 나타낸다.

이 벨트 주행 시험기(60)는, 풀리 지름 120㎜의 리브드 풀리(ribbed pulley)인 구동풀리(61)와, 그 좌측 경사진 상방에 설치된 풀리 지름 85㎜의 평 풀리인 아이들러 풀리(idler pulley)(62)와, 아이들러 풀리(62)의 우측 경사진 상방에 설치된 풀리 지름 120㎜의 리브드 풀리인 제 1 종동풀리(63)와, 구동풀리(61)의 우측 경사진 상방이며 또한 제 1 종동풀리(63)의 우측 경사진 하방에 설치된 풀리 지름 45㎜의 리브드 풀리인 텐션 풀리(64)를 구비한다. 아이들러 풀리(62)에는 벨트 감김 각도(θ₁)가 120도가 되도록, 또, 텐션 풀리(64)에는 벨트 감김 각도(θ₂)가 90도가 되도록, 각각 V 리브드 벨트(B)가 감겨진다. 텐션 풀리(64)는, 감아 걸린 V 리브드 벨트(B)에 벨트 장력이 부하되도록, 좌우 가동(可動)이며 또한 우측에 일정의 데드 웨이트(DW, dead weight)에 의한 축 하중이 부하되도록 구성된다.

실시예 1∼12 및 비교예 1∼12 각각의 V 리브드 벨트(B)에 대해, 상기 벨트 주행 시험기(60)의 구동풀리(61), 피동풀리(62), 및 텐션 풀리(64)에 압축 고무층(12)의 V 리브(15)가 접촉하고, 또한, 아이들러 풀리(62)에 보강포(13)의 표면이 접촉하도록 감아 건 후, 텐션 풀리(61)에는 9.06N의 데드 웨이트(DW)를 우측에 부하하였다. 계속해서 120℃의 분위기 하에서, 구동풀리(61)를 4900rpm의 회전 수로 회전시켜 V 리브드 벨트를 주행시켰다. 그리고, 벨트에 처음 결함이 발생한 부분의 상태를 기록하였다. 또, 벨트에 처음 결함이 발생한 후에도, 심선 주변에 문제가 발생하기까지 주행하고, 벨트 주행을 개시하고 나서 심선 주변에 문제가 발생하기까지의 주행시간을 측정하고, 비교예 1의 주행시간을 1.00으로 하여, 각각의 주행시간의 상대값을 산출하였다.

(시험평가 결과)

시험평가 결과를 표 4∼표 6에 나타낸다.

[표 4]

접착 고무층의 120℃에서의 복소 탄성률은, 실시예 1이 22.87㎫, 실시예 2가 20.46㎫, 실시예 3이 26.98㎫, 실시예 4가 27.58㎫, 실시예 5가 23.12㎫, 실시예 6이 22.75㎫, 실시예 7이 29.71㎫, 실시예 8이 23.21㎫, 실시예 9가 21.73㎫, 실시예 10이 20.71㎫, 실시예 11이 21.10㎫, 및 실시예 12가 25.39㎫, 그리고 비교예 1이 22.81㎫, 비교예 2가 23.86㎫, 비교예 3이 19.15㎫, 비교예 4가 25.77㎫, 비교예 5가 33.20㎫, 및 비교예 6이 26.98㎫, 비교예 7이 35.31㎫, 비교예 8이 37.12㎫, 비교예 9가 18.15㎫, 비교예 10이 18.52㎫, 비교예 11이 20.30㎫, 및 비교예 12가 27.27㎫이었다.

[표 5]

심선의 접착력은, 비교예 1의 접착력을 1.00으로 하면, 실시예 1이 1.58, 실시예 2가 1.45, 실시예 3이 1.40, 실시예 4가 1.49, 실시예 5가 1.67, 실시예 6이 1.71, 실시예 7이 1.68, 실시예 8이 1.40, 실시예 9가 1.79, 실시예 10이 1.95, 실시예 11이 1.44, 및 실시예 12가 1.63, 그리고 비교예 2가 1.15, 비교예 3이 1.35, 비교예 4가 1.32, 비교예 5가 1.64, 및 비교예 6이 1.65, 비교예 7이 1.33, 비교예 8이 1.38, 비교예 9가 1.40, 비교예 10이 1.19, 비교예 11이 1.25, 및 비교예 12가 1.67이었다.

[표 6]

벨트 주행을 개시하고 나서 심선의 주변에 문제가 발생하기까지의 주행시간은, 비교예 1의 접착력을 1.00이라 하면, 실시예 1이 2.55, 실시예 2가 2.33, 실시예 3이 2.11, 실시예 4가 2.49, 실시예 5가 2.67, 실시예 6이 2.42, 실시예 7이 2.03, 실시예 8이 2.08, 실시예 9가 2.75, 실시예 10이 2.50, 실시예 11이 2.11, 및 실시예 12가 2.39, 그리고 비교예 2가 1.10, 비교예 3이 1.49, 비교예 4가 1.31, 비교예 5가 1.68, 및 비교예 6이 1.79, 비교예 7이 1.59, 비교예 8이 1.63, 비교예 9가 1.29, 비교예 10이 1.91, 비교예 11이 1.85, 및 비교예 12가 1.93이었다.

또, 벨트를 주행시킨 시에 처음 결함이 발생한 부분의 상태는, 실시예 1∼12에서는, 압축 고무층의 균열이었는데 에 반해, 비교예 1∼5 및 비교예 7∼9에서는, V 리브드 벨트의 분해이고, 비교예 6 및 비교예 10∼12에서는, 접착 고무층으로부터의 심선의 박리이었다.

[산업상 이용 가능성]

본 발명은, 전동 벨트에 대해 유용하다.

B : V 리브드 벨트(전동 벨트) B’ : 벨트 슬래브
C : 평 벨트(전동 벨트) T : 테스트 피스
10 : V 리브드 벨트 본체 11 : 접착 고무층
11’, 12’ : 미가교 고무시트 12 : 압축 고무층
13 : 보강포 13’ : 직포
14 : 심선 14’ : 꼰 실(연사)
15 : V 리브 16 : 단섬유
20 : 보조기계 구동 벨트 전동장치 21 : 파워 스티어링 풀리
22 : AC 제네레이터 풀리 23 : 텐셔너 풀리
24 : 워터펌프 풀리 25 : 크랭크 샤프트 풀리
26 : 에어컨 풀리 30 : 내(內)금형
41a : 접착 고무부 41b : 바닥 고무부
42 : 심선 43 : 보강포
50 : 벨트 전동장치 51 : 구동 풀리
52 : 종동 풀리 60 : 벨트 주행 시험기
61 : 텐션 풀리 61 : 구동 풀리
62 : 아이들러 풀리 63 : 종동 풀리
64 : 텐션 풀리

Claims

고무 조성물로 형성된 벨트 본체에 심선(心線)이 매설(埋設)된 전동 벨트에 있어서,
상기 벨트 본체 중 적어도 상기 심선이 접촉하는 부분은, 에틸렌-α-올레핀 엘라스토머(ethylene-α-olefin elastomer)를 고무성분으로 하고, 상기 고무성분에 대해 α,β-불포화 지방산 금속염이 배합됨과 동시에 유황에 의해 가교된 고무 조성물로 형성되는 전동 벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 유황의 배합량이, 상기 고무성분 100질량부에 대해 2∼4질량부인 전동 벨트.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 α,β-불포화 지방산 금속염의 배합량이, 상기 고무성분 100질량부에 대해 0.5∼5질량부인 전동 벨트.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 α,β-불포화 지방산 금속염이 디메타크릴산 아연(zinc dimethacrylate)인 전동 벨트.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨트 본체 중 적어도 상기 심선이 접촉하는 부분을 형성하는 고무 조성물에는, 카본 블랙(carbon black) 및 실리카(silica)가 추가로 배합되고,
상기 실리카의 배합량이, 상기 카본 블랙의 배합량에 대해 75질량% 이상인 전동 벨트.
청구항 5에 있어서,
상기 카본 블랙 및 상기 실리카의 합계 배합량이, 상기 고무성분 100질량부에 대해 70∼100질량부인 전동 벨트.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 카본 블랙의 배합량이, 상기 고무성분 100질량부에 대해 10∼60 질량부인 전동 벨트.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리카의 배합량이, 상기 고무성분 100질량부에 대해 20∼100질량부인 전동 벨트.
청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카본 블랙이 FEF 카본 블랙인 전동 벨트.
청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리카의 BET 흡착 비표면적(比表面積)이 50∼200㎠/g인 전동 벨트.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고무 조성물의 120℃에서의 복소 탄성률(complex modulus)이 20∼30㎫인 전동 벨트.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨트 본체가, V 리브드 벨트 본체 또는 평 벨트 본체인 전동 벨트.