KR20050022337A

KR20050022337A - 마찰전동벨트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050022337A
Application number: KR1020040066340A
Authority: KR
Inventors: 시부타니도모야
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2005-03-07
Also published as: JP2005069358A; US20050143209A1; DE602004017817D1; CN1590803A; EP1510726A3; EP1510726A2; EP1510726B1

Abstract

본 발명은 단섬유 함유 고무를 사용하지 않는 신규 구조의 마찰전동벨트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

마찰전동벨트(B)는, 복수의 풀리에 감겨 사용되며, 벨트본체와 풀리 사이의 마찰에 의해 동력을 전달하는 것이다. 벨트본체의 동력전달부(14)는, 벨트 두께방향으로 고무층(14a)과 부직포층(14b)이 교대로 적층된 구조로 구성된다.

Description

마찰전동벨트 및 그 제조방법{FRICTIONAL FORCED POWER TRANSMISSION BELT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 마찰전동벨트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 보기구동용 전동벨트로서 일반적으로는, V리브벨트가 사용되고 있다. V리브벨트는 그 벨트본체가 고무로 형성되며, 그 중에 풀리 접촉부분인 리브고무층(동력전달부)에는, 벨트 폭방향으로 배향된 단섬유가 함유돼있다. 또 벨트본체에 함유되는 단섬유는 벨트 표면으로부터 돌출되며, 이로써 벨트 표면의 마찰저항이 저감되어, 풀리와의 사이에 발생하는 소음의 억제 및 벨트 표면의 마모 억제를 도모한다.

일본국 실개평 6-40497호 공보에는, V리브벨트의 리부 부분 중, 리브 선단부에는 단섬유를 벨트 길이방향과 거의 일치시키고, 나머지 리브기초부에는 단섬유를 벨트 길이방향과 거의 직교하는 방향의 배향을 갖고 각각 매설시킨 단섬유의 2층 구조로 된 리브부를 가진 것이 개시되었다. 그리고 이에 따르면, V리브벨트를 평풀리에 걸어 평벨트로서 사용할 경우 벨트주행 시 파생되는, 귀에 거슬리는 스틱슬립(stick slip) 음의 발생을 억제할 수 있다고 기재돼있다.

일본국 특개평 7-63242호 공보에는, 수소첨가 아크릴로니트릴 고무로 구성된 리브고무층과, 이 리브고무층에 접하는 심체층과, 이 심체층에 접하는 상부 범포층을 구비한 V리브벨트로서, 리브고무층의 리브 기저부를 구성하는 수소첨가 아크릴로니트릴 고무에는 단섬유가 복합되며, 또 이 단섬유는 거의 벨트 폭 방향으로 배향되고, 리브고무층의 리브 선단부를 구성하는 수소첨가 아크릴로니트릴 고무에는 불포화 카르복실산 금속염이 배합된 것이 개시되었다. 그리고 이에 따르면, 사용분위기 온도의 상승 등, 가혹한 조건하의 사용에서도 우수한 내열성, 내마모성 및 내굴곡 피로성을 가지며, 마모고장 등의 문제 발생이 없어 높은 수명을 갖는다고 기재돼있다.

또 일본국 실공평 7-29330호 공보에는, 단섬유를 벨트 폭 방향으로의 배향성을 갖고 혼입시킨 접착고무층 중에 항장체 로프를 매설시킨 항장체층의 위쪽에 신장층을, 또 아래쪽에 압축고무층을 적층시킨 동력전달용 V벨트로서, 압축층을 구성하는 고무층 내에 횡발 직포(code fabric)를 매설시킴과 동시에, 상기 항장체층과 횡발 직포 사이에, 상기 항장체층의 혼입단섬유보다, 고무중량단위 당, 항상 다량의 단섬유를 벨트 폭 방향으로 배향 혼입시킨 보강고무층을 개재시킨 것이 개시되었다. 그리고 이에 따르면, 횡발 직포 벨트의 가교성형 시에 발생하는 항장체 로프 쪽으로의 이상접근, 횡발 직포의 매설형태의 왜곡을 방지하며, 또한 벨트주행 시 항장체층과 횡발 직포의 극단적인 벨트 횡방향 치우침에 의한 측부압력에 대한 저항력 차의 완화에 의해, 또 항장체층 중의 단섬유 양으로써 의도적으로 그 매설 단섬유 양을 증대시켜 명확한 경도변화를 유지시킨 보강고무층의 존재는 경도가 큰 항장체 로프와 횡발 직포의 직접적인 접촉 회피의 역할을 하여, 양 부재간의 박리현상 발생을 억제하고, 최악의 경우 항장체 로프가 튕겨 나가는 현상을 억제하여, 벨트의 내구성을 증대시킬 수 있다고 기재돼있다.

일본국 특개평 10-338377호 공보에는, 탄성재료와, 탄성재료 중에 분산된 단섬유를 함유하는 벨트체를 갖는 반송용 무단벨트로서, 단섬유의 길이는 1mm∼10mm, 단섬유의 굵기는 0.5데닐∼30데닐이며, 단섬유가 탄성재료에 대해 1∼30중량%의 비율로 배합되어, 단섬유가 벨트체 중에 벨트체의 길이방향으로 배향되어 분산된 것이 개시돼있다. 이에 따르면, 두께가 비교적 얇으며 또 한쪽 면의 마찰계수가 높아진다고 기재돼있다.

일본국 특개 2001-146942호 공보에는, 표면에 커버범포를 적층시키고, 벨트 길이방향을 따라 심선을 매설한 접착고무층에 인접하여 압축고무층을 배치한 전동벨트로서, 압축고무층에서는 고무 중에 무기질 재료 미립자를 분산시킨 적어도 1 층의 미립자분산 고무층이, 고무 중에 단섬유를 분산시킨 단섬유 혼입고무층에 개재된 것이 개시돼있다. 이에 따르면 풀리와 접촉하는 전달면의 벨트 두께방향의 면 거칠기를 거칠게 유지할 수 있는 층을 적층시킴으로써, 전달면에 수분이 부착돼도 높은 전동력을 발휘할 수 있으며, 또 고온분위기 하 및 저온분위기 하에서의 벨트주행 수명이 향상되고, 기후변화에 따른 내구성에도 뛰어난 것으로 기재돼있다.

일본국 특개 2001-317595호 공보에는, 벨트 길이방향을 따라 형성한 V리브를 갖는 동력전달용 벨트로서, 단섬유를 배합한 고무층과 단섬유를 배합하지 않은 고무층으로 이루어진 복수의 고무층을 적층시키고, 양 고무층의 적층 조합에 따라 측면의 마찰계수를 조정한 V리브를 형성하는 것이 개시됐다. 그리고 이에 따르면, 고무조성물 배합의 설계변경을 필요로 하는 일없이, 다양한 수준의 마찰계수로 V리브를 제작할 수 있다고 기재돼있다.

그런데 V리브벨트는, 원통형 금형에 미가교 고무시트, 직포, 및 심선 등의 재료를 감은 것을 가열 및 가압 함으로써 제조된다. 이 때 벨트본체의 리브고무층을 형성하는 미가교 고무시트로서, 원통형 금형에 감는 방향에 대해 거의 수직으로 단섬유가 배향된 것이 이용된다.

한편 단섬유가 한 방향으로 배향된 미가교 고무시트는, 단섬유를 함유하는 덩어리 상태의 미가교 고무를 캘린더 롤 등으로 시트상태로 늘임으로써 제조된다. 이 때 제조되는 미가교 고무시트는 단섬유가 시트의 길이방향으로 배향된 것이 된다.

따라서 V리브벨트의 제조 시에는, 길게 형성된 단섬유 함유 미가교 고무시트를, 그 길이방향을 금형에 감는 방향과 일치시켜 그대로 사용할 수는 없으며, 금형의 축 방향 길이보다 약간 짧은 길이로 절단하여, 양 절단 끝이 금형 양쪽이 되도록 원통형 금형에 감아 사용할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 단섬유 함유 고무를 사용하지 않는 신규 구조의 마찰전동벨트 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 복수의 풀리에 감겨 사용되며, 벨트본체와 풀리 사이의 마찰로 동력을 전달하는 마찰전동벨트를 전제로 하며, 상기 벨트본체의 동력전달부는, 벨트 두께방향으로 고무층과 부직포층이 교대로 적층된 구조로 구성된다.

상기 구성의 마찰전동벨트라면, 벨트 표면에 노출되는 부직포층에 의해 벨트 표면의 마찰저항이 저감되어, 풀리와의 사이에 발생하는 소음의 억제 및 벨트 표면의 마모 억제를 도모할 수 있다. 즉 벨트본체의 동력전달부가 단섬유 함유 고무로 형성된 마찰전동벨트와 마찬가지의 벨트 성능을 얻을 수 있다.

본 발명은, 상기 부직포층의 총 두께가 상기 동력전달부 두께의 15% 이상 75% 이하인 것이 바람직하다.

부직포층의 총 두께가 동력전달부 두께에 대해 15∼75%이면, 동력전달이란 기본적인 기능을 수행하며, 벨트 표면의 마찰계수의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다. 즉, 뒤에 구체예에서 나타내는 바와 같이, 부직포층의 총 두께가 동력전달부 두께에 대해 15%보다 적으면 벨트주행 시의 마모가 현저히 증대하며, 부직포층의 총 두께가 동력전달부 두께에 대해 75%보다 많으면 굴곡내구성능이 극단적으로 낮아진다.

이와 같은 마찰전동벨트는, 원통형 금형의 외주 상에, 그 표면을 피복하도록 미가교 고무층과 부직포층이 교대로 적층된 구조로 구성되며, 그 미가교고무층과 부직포층의 적층구조를 가열 및 가압시켜 이들을 일체화시킴으로써 제조할 수 있다. 따라서 벨트본체의 동력전달부가 단섬유 함유 고무로 형성된 마찰전동벨트를 제조하는 경우처럼, 단섬유 함유 미가교 고무시트를 절단하여 단섬유의 배향방향을 벨트 폭 방향과 일치시키는 등의 공정이 필요 없다.

본 발명의 마찰전동벨트는 특별히 종류가 한정되는 것이 아니며, 벨트본체가 로우에지 프레인 V벨트본체인 것, 로우에지 라미네이티드 V벨트본체인 것, 로우에지 코그(cogged) V벨트본체인 것, 혹은 V리브벨트 본체인 것 등 어느 것이라도 상관없다. 자동차의 보기구동용으로는 V리브벨트가 일반적으로 이용되며, 다른 것에 비해 생산량이 현저하게 많은 점에서, 본 발명의 마찰전동벨트가 V리브벨트일 경우, 전체적인 생산성 향상이 가장 높아진다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 V리브벨트(B)를 나타낸다.

이 V리브벨트(B)는, 접착고무층(11)과, 접착고무층(11) 상면 쪽에 일체로 형성된 상고무층(12)과, 상고무층(12)의 상면 쪽, 즉 벨트 배면 쪽에 접착되어 일체로 형성된 배면보강포(13)와, 접착고무층(11) 하면 쪽, 즉 벨트 안쪽에 일체로 형성된 리브고무층(14)과, 접착고무층(11)의 벨트 두께방향 중심에, 거의 벨트 길이방향으로 이어지면서 폭 방향으로 소정 피치의 나선형으로 형성된 심선(16)으로 구성된다. 그리고 이들 중, 접착고무층(11)과, 상고무층(12)과, 리브고무층(14)으로 V리브벨트 본체가 구성된다.

접착고무층(11)은, V리브벨트 본체에서 중앙의 벨트 길이방향으로 이어지는 평판 띠형태 부분을 이루며, 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM), 수소화 니트릴부타디엔 고무(H-NBR) 등의 고무조성물로 이루어지며, 심선유지층을 구성한다.

상고무층(12)도, V리브벨트 본체에서 접착고무층(11) 위쪽의 벨트 길이방향으로 이어지는 평판 띠형태 부분을 이루며, 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM), 수소화 니트릴부타디엔 고무(H-NBR) 등의 고무조성물로 이루어진다.

배면보강포(13)는, 나일론섬유, 면 등의 씨실 및 날실로 짜여지는 직포에 고무를 용제에 녹인 고무풀에 의한 접착처리가 실시된 것으로 이루어지며, 벨트배면을 보강하는 보강재료를 구성한다.

리브고무층(14)은, V리브벨트 본체에서 접착고무층(11) 아래쪽의 벨트 길이방향으로 이어지는 6 개의 리브(15)가 벨트 폭 방향으로 소정 피치로 배설된 부분을 이룸과 동시에, 고무층(14a)과 부직포층(14b)이 교대로 적층된 구조로 형성되며, 풀리에 직접 접촉하여 동력을 전달하는 동력전달부를 구성한다. 리브고무층(14)을 구성하는 고무층(14a)은, 접착고무층(11)과 마찬가지로 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM), 수소화 니트릴부타디엔 고무(H-NBR) 등의 고무조성물로 이루어진다. 여기서 고무층(14a)을 구성하는 고무조성물에는 단섬유가 함유돼도 된다. 부직포층(14b)은, 나일론섬유, 폴리에스텔섬유, 아라미드섬유 등의 화학섬유나 면 등의 천연섬유 부직포시트에, 벨트성형에 앞서 레졸신·포르말린·라텍스(RFL)액이나 고무를 용제에 녹인 고무풀 등에 의한 접착처리를 실시한 것으로 이루어진다. 또 부직포층(14b)은, 리브고무층(14) 중 벨트 외주 쪽보다 벨트 내주 쪽 비율이 높으며, 리브선단은 부직포층(14b)이다. 또한 부직포층(14b)은, 그 총 두께가 리브고무층(14)의 두께, 즉 리브높이의 15% 이상 75% 이하로 된다.

심선(16)은 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)섬유, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)섬유 또는 폴리비닐 알코올(PVA)섬유로 형성된 연사(Z꼬임)에, 벨트 성형에 앞서 레졸신·포르말린·라텍스(RFL)액 등에 의한 접착처리가 실시됨과 동시에, 연신 열고정처리가 실시된 것으로 이루어지며, 강도 및 항장력을 부여하는 항장체를 구성한다.

이상과 같은 구성의 V리브벨트(B)에 의하면, 벨트 표면에 노출되는 리브고무층(14)의 부직포층(14b)에 의해 벨트 표면의 마찰저항이 저감되어, 풀리와의 사이에 발생하는 소음의 억제 및 벨트 표면의 마모 억제를 도모할 수 있다. 즉 동력전달부인 리브고무층(14)이 단섬유 함유 고무로 형성된 V리브벨트와 마찬가지의 벨트성능을 얻을 수 있다.

또 벨트에 작용하는 전단력(剪斷力)은 동력전달부의 벨트 외주 쪽으로 갈수록 커지므로, 벨트 외주 쪽에서 부직포층(14b)의 비율이 커지면, 층간박리를 일으킬 위험성이 높아지지만, 벨트 외주 쪽보다 벨트 내주 쪽이 부직포층(14b)의 비율이 크므로 이러한 층간박리가 일어나기 어렵다.

그리고 부직포층(14b)의 총 두께가 리브고무층 두께에 대해 15 내지 75%이므로, 동력 전달이란 기본적인 기능을 수행하며 벨트 표면의 마찰계수 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.

다음으로, 이 V리브벨트(B)의 제조방법에 대해 도 2의 (a) 및 (b)에 기초하여 설명한다.

우선, V리브벨트(B)를 제조하기 위한 재료로서, 접착고무층(11)을 형성하기 위한 제 2 미가교 고무시트(11'), 상고무층(12)을 형성하기 위한 제 1 미가교 고무시트(12'), 리브고무층(14)의 고무층(14a)을 형성하기 위한 제 3 미가교 고무시트(14a'), 리브고무층(14)의 부직포층(14b)을 형성하기 위한 부직포시트(두께 0.02∼1.50mm)(14b')로서 접착처리가 실시된 것(혹은 접착처리가 실시되지 않은 것), 배면보강포(13)를 형성하기 위한 직포(13')로서 접착처리가 실시된 것, 및 심선(16)을 형성하기 위한 연사(16')로서 접착처리가 실시된 것을 준비한다.

이어서 원통형 금형(80)에 통 모양으로 형성한 직포(13')를 외부로부터 끼우듯 씌운 후, 그 위에 제 1 미가교 고무시트(12')를 소정 회수 감고, 다시 그 위에 제 2 미가교 고무시트(11')를 소정 회수 감는다.

계속해서 원통형 금형(80) 상의 제 2 미가교 고무시트(11') 위에, 원통형 금형(80)의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝을 향해 소정 피치의 나선형으로 연사(16')를 감는다.

이어서 연사(16')층 위에 다시 한번 제 2 미가교 고무시트(11')를 소정 회수 감는다.

계속해서 이번에는 제 3 미가교 고무시트(14a')를 소정 회수 감고 그 위에 부직포시트(14b')를 감는다. 이 제 3 미가교 고무시트(14a') 및 부직포시트(14b')를 교대로 감는 작업을 소정 회수 반복한다(1 내지 30회). 이상으로써 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 원통형 금형(80)의 외주 상에는, 금형 쪽에서 차례로 직포(13'), 제 1 미가교 고무시트(12'), 제 2 미가교 고무시트(11'), 연사(16'), 제 2 미가교 고무시트(11'), 제 3 미가교 고무시트(14a') 및 부직포시트(14b')의 적층체가 층상태로 적층된 구조가 구성된다(도 2(a)에서는 부직포시트(14b')가 4층인 경우를 나타냄).

이어서, 상기 적층구조가 구성된 원통형 금형(80)에 고무 슬리브를 씌우고, 이를 성형가마에 넣어 소정 온도 및 압력의 조건 하에서 소정시간 유지시킨다. 이 때 제 1∼제 3 미가교 고무시트(11', 12', 14a')가 유동됨과 동시에 가교되어, 직포(13'), 부직포시트(14b') 및 연사(16')가 고무에 밀착 일체화되어 원통형의 슬래브(slab)가 형성된다. 이상으로써 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 원통형 금형(80)의 외주 상에는, 금형 쪽에서 차례로 배면보강포(13), 상고무층(12), 접착고무층(11)에 심선(16)이 매설된 층, 및 고무층(14a)과 부직포층(14b)이 교대로 적층된 리브고무층(14)이 층상태로 적층된 구조가 구성된다.

이어서 성형가마로부터 원통형 금형(80)을 꺼내어 고무슬립을 빼고, 계속해서, 형성된 슬래브를 벗긴다.

이어서 슬래브를 축 방향으로 3∼4등분하여 절단하고, 각각에 대해 외주면을 둘레방향으로 연마함으로써 리브(15)를 형성 가공한다.

마지막으로 슬래브를 소정 폭으로 절단하고, 리브(15)가 형성된 쪽이 안쪽으로 되도록 표리를 바꿈으로써 V리브벨트(B)가 얻어진다.

상기한 V리브벨트(B)의 제조에 있어서는, 제 3 미가교 고무시트와 부직포시트가 교대로 적층되어 일체화된 긴 길이의 시트를 제 2 미가교 고무시트 위에 소정 회수 감음으로써, 부직포시트 및 제 3 미가교 고무시트의 적층구조를 구성해도 된다. 또 이 긴 길이의 시트는, 제 3 미가교 고무시트와 부직포시트를 적층시킨 2층의 것이라도 되며, 부직포시트를 제 3 미가교 고무시트 사이에 개재시킨 3층의 것이라도 되고, 또는 다층의 것이라도 된다. 그리고 성형 전의 부직포시트(14b')의 두께가 0.20mm 정도까지라면 성형 후의 부직포층(14) 두께는 성형 전과 거의 두께변화가 없다.

이와 같이 V리브벨트(B)의 제조에 있어서는, 제 3 미가교 고무시트(14a')와 부직포시트(14b')에 의해 리브고무층(14)이 형성되므로, 리브고무층(14)이 단섬유 함유 고무로 형성된 마찰전동벨트를 제조하는 경우처럼, 단섬유 함유 미가교 고무시트를 절단하여 단섬유의 배향방향을 벨트 폭 방향과 일치시키는 등의 공정이 필요 없다.

다음으로, V리브벨트(B)를 이용한 벨트전동장치(30)에 대해 설명한다.

도 3은 V리브벨트(B)를 배치한, 자동차엔진의 서펜타인 보기구동을 위한 풀리 구성을 나타낸다.

이 서펜타인 보기구동을 위한 풀리 구성은, 최상위치의 보기A풀리(31)와, 그 보기A풀리(31) 하방에 배치된 보기B풀리(32)와, 보기A풀리(31)의 왼쪽 하방에 배치된 텐셔너풀리(33)와, 이 텐셔너풀리(33) 하방에 배치된 보기C풀리(34)와, 텐셔너풀리(33)의 왼쪽 하방에 배치된 회전축 풀리(35)와, 회전축 풀리(35)의 오른쪽 하방에 배치된 보기D풀리(36)로 구성된다. 이들 중, 평풀리인 텐셔너풀리(33) 및 보기C풀리(34) 이외의 것은 모두 리브풀리이다. 그리고 V리브벨트(B)는, 리브(15) 쪽이 접촉하도록 보기A풀리(31)에 감겨지며, 이어서 벨트배면이 접촉하도록 텐셔너풀리(33)에 감겨진 후, 리브(15) 쪽이 접촉하도록 회전축풀리(35) 및 보기D풀리(36)에 차례로 감기고, 또 벨트배면이 접촉하도록 보기C풀리(34)에 감겨지며, 리브(15) 쪽이 접촉하도록 보기B풀리(32)에 감겨지고, 마지막으로 보기A풀리(31)로 돌아오도록 구성된다. 이 V리브벨트(B)는, 회전축풀리(35)로 구동되어 시계방향으로 주행함으로써 보기A풀리(31) 등의 보기풀리를 구동시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 관한 V리브벨트로는, 도 4의(a)∼(c)에 나타내는 바와 같이 부직포층(14b)이 1층인 것이나, 도 4의 (d)∼(g)와 같이 부직포층(14b)이 2층인 것, 도 4의 (h)∼(k)와 같이 부직포층(14b)이 다수층인 것이라도 된다. 단 벨트에 작용하는 전단력은 리브고무층(14)의 벨트 외주 쪽일수록 크므로, 벨트 외주 쪽에서 부직포층(14b)의 비율이 커지면, 층간박리를 일으킬 위험성이 높아진다. 따라서 상기한 벨트 중 도 4의 (c), (e), (f), (i), 및 (j)와 같이 리브의 기단부 쪽에 부직포층(14b)이 형성된 것보다, 그 밖의 것과 같이 부직포층(14b)이 리브 선단이나 리브 중간에 형성된 것이 바람직하다. 또 벨트주행 시에는 리브 선단부터 풀리에 접촉하므로, 리브 선단의 마찰계수가 낮을수록 벨트 주행 시의 소음발생이 억제된다. 따라서 도 4의 (b), (c), (f), (g), (j), 및 (k)와 같이 리브 선단에 고무층(14a)이 형성된 것보다, 그 밖의 것과 같이 리브 선단에 부직포층(14b)이 형성된 것이 바람직하다. 양자의 관점에서 본다면 도 4의 (a), (d) 및 (h)의 벨트가 좋다.

여기서 상기 실시예에서는 V리브벨트로 했지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 V벨트 등, 기타 마찰전동벨트라도 된다.

(구체예)

실제로 실시한 시험평가에 대해 설명한다.

(시험평가 벨트)

이하의 시험평가용 V리브벨트를 작성한다. 벨트 구성은 도 13에도 나타낸다.

<예 1>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트이며, 레졸신·포르말린·라텍스(RFL)액 및 고무풀에 의한 접착처리를 실시한 것을 이용하여 1 층의 부직포층을 형성한 상기 실시예와 마찬가지 구성의 V리브벨트를 예 1로 한다(리브높이 2.00mm). 여기서 접착고무층, 상고무층 및 리브고무층의 고무층을 형성할 고무조성물로서 클로로프레인고무(CR)를 이용한다. 또 배면보강포로서 나일론섬유의 직포에 고무풀에 의한 접착처리를 실시한 것을 이용한다. 그리고 심선으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)섬유 연사(Z꼬임)에 레졸신·포르말린·라텍스(RFL)액 및 고무풀에 의한 접착처리와 연신 열고정처리를 실시한 것을 이용한다.

<예 2>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 3층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 2로 한다.

<예 3>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 6층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 3으로 한다.

<예 4>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 10층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 4로 한다.

<예 5>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 19층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 5로 한다.

<예 6>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 30층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 6으로 한다.

<예 7>

두께 0.05mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 32층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 7로 한다.

<예 8>

두께 0.20mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 1층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 8로 한다.

<예 9>

두께 0.20mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 2층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 9로 한다.

<예 10>

두께 0.20mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 4층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 10으로 한다.

<예 11>

두께 0.20mm의 나일론섬유의 부직포시트를 이용하여 7층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 11로 한다.

<예 12>

두께 0.05mm의 아라미드섬유의 부직포시트를 이용하여 6층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 12로 한다.

<예 13>

두께 0.20mm의 아라미드섬유의 부직포시트를 이용하여 4층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 13으로 한다.

<예 14>

두께 0.05mm의 폴리에스텔섬유의 부직포시트를 이용하여 6층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 14로 한다.

<예 15>

두께 0.20mm의 폴리에스텔섬유의 부직포시트를 이용하여 4층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 15로 한다.

<예 16>

두께 0.05mm의 면 부직포시트를 이용하여 6층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 16으로 한다.

<예 17>

두께 0.20mm의 면 부직포시트를 이용하여 4층의 부직포층을 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 17로 한다.

<예 18>

리브고무층을 아라미드 단섬유 함유 고무로 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 18로 한다.

<예 19>

리브고무층을 저경도의 고무조성물(단섬유 무함유)로 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 19로 한다.

<예 20>

리브고무층을 고경도의 고무조성물(단섬유 무함유)로 형성한 점을 제외하고 예 1과 동일 구성의 V리브벨트를 예 20으로 한다.

(시험평가방법)

<리브고무층 경도>

예 1∼20 각각의 V리브벨트에 대해, JIS K6301에 나타난 A형 스프링식 경도시험기를 이용하여 리브고무층의 경도를 측정한다.

<리브 표면 마찰계수>

도 5는, 리브고무층 표면의 마찰계수를 측정하는데 이용한 벨트 마찰계수 측정시험기(40)를 나타낸다. 이 벨트 마찰계수 측정시험기(40)는, 풀리지름 60mm의 리브풀리(41)와 그 측방에 배치된 로드 셀(load cell)(42)로 구성된다. 여기서 로드 셀(42)은 후술하는 시험용 벨트조각이 리브풀리(41)를 향해 수평으로 펴진 후에 감기는, 즉 감기는 각도가 90도가 되도록 구성된다.

예 1∼20 각각의 V리브벨트에 대해 띠형상의 시험조각을 작성하여, 리브 쪽이 하측으로 되도록 그 한끝을 로드 셀(42)에 고정시킨 후, 리브 쪽이 접촉하도록 리브풀리(41)에 감고, 다른 끝에 1.75kg의 분동(43)을 설치하여 매단다. 이어서 분동(43)을 끌어올리고자 하는 방향으로 리브풀리(41)를 20rpm의 회전속도로 회전시켜, 로드 셀(42)과 리브풀리(41) 사이의 수평부분에 부하되는 시험조각의 장력(T1)을 로드 셀(42)로 측정한다. 이 때, 리브풀리(41)와 분동과의 수직부분에 부하되는 장력(T2)은 분동 무게인 17.15N이다. 그리고 다음 식에 기초하여 마찰계수를 산출한다.

(수식 1)

<리브면 마모율>

도 6은 V리브벨트의 내마모성 시험평가용 벨트주행시험기(50)의 구성을 나타낸다. 이 벨트 내구평가시험기는, 좌우에 배치된 풀리지름 60mm의 한 쌍의 리브풀리(왼쪽이 구동풀리, 오른쪽이 종동풀리)(51, 52)로 구성된다.

예 1∼20 각각의 V리브벨트에 대해, 벨트중량을 계측한 후, 리브 쪽이 접촉하도록 양 리브풀리(51, 52)에 감고, 1177N의 사하중(dead weight)이 부하되도록 구동풀리인 왼쪽의 리브풀리(51)를 측방으로 당김과 동시에, 3.8kW의 회전부하를 종동풀리인 오른쪽 리브풀리(52)에 인가시키고, 실온 하에서 왼쪽의 구동풀리인 리브풀리(51)를 3500rpm의 회전속도로 24시간 회전시키는 벨트주행시험을 실시한다. 그리고 벨트주행 후의 벨트중량을 측정하고 하기 식에 기초하여 마모율을 산출한다.

(수식 2)

<주행내구성>

도 7은 V리브벨트의 내구평가용 벨트주행시험기(60)의 구성을 나타낸다. 이 벨트주행시험기(60)는, 상하로 배설된 풀리지름 120mm의 대경 리브풀리(위쪽이 종동풀리, 아래쪽이 구동풀리)(61, 62)와, 이들의 상하방향 중간 오른쪽에 배치된 풀리지름 70mm의 아이들풀리(64)와, 그 오른쪽에 배치된 풀리지름 45mm의 소경 리브풀리(63)로 구성된다. 아이들풀리(64)는, 벨트가 감기는 각도가 90도가 되도록 위치된다.

예 1∼20 각각의 V리브벨트에 대해, 리브 쪽이 접촉하도록 3 개의 리브풀리(61∼63)에 감음과 동시에 벨트배면이 접촉하도록 아이들풀리(64)에 감으며, 또 834N의 설치하중(setting weight)이 부하되도록 소경 리브풀리(63)를 측방으로 당겨, 분위기온도 85±3℃ 하에서 구동풀리인 하측 리브풀리(62)를 4900rpm의 회전속도로 회전시키는 벨트주행시험을 실시한다. 그리고 균열이 발생할 때까지의 시간을 계측하여, 예 18의 데이터를 100으로 한 각각의 상대 주행내구성을 구한다.

<소음성>

도 8은 V리브벨트의 소음평가용 벨트주행시험기(70)의 구성을 나타낸다. 이 벨트주행시험기(70)는, 풀리지름 130mm의 구동 리브풀리(71)와, 그 왼쪽 위 사선방향으로 배치된 풀리지름 120mm의 대종동 리브풀리(72)와, 구동 리브풀리(71)의 오른쪽 위 사선방향으로 배치된 풀리지름 70mm의 소종동 리브풀리(73)로 구성된다.

예 1∼20 각각의 V리브벨트에 대해, 리브 쪽이 접촉하도록 3 개의 리브풀리(71∼73)에 감고, 구동 리브풀리(71)를 회전시키는 벨트주행시험을 실시한다. 그리고 소종동 리브풀리(73)에서의 소음을 5 단계로 청각평가 한다.

(시험평가결과)

시험결과는 도 13에 나타낸다. 여기서 리브고무층이 단섬유 함유 고무인 예 18을 종래예의 V리브벨트로 생각할 수 있다.

<리브고무층 경도>

리브고무층이 고무-부직포 적층구조인 예 1∼17에서는, 리브고무층의 경도가 모두 83이며, 부직포의 종류나 두께, 부직포층 총 두께에 의존하지 않는 것을 알 수 있다. 리브고무층이 단섬유 함유 고무인 종래예의 예 18에서는, 리브고무층의 경도가 85이며, 예 1∼17보다 약간 높다. 리브고무층이 고무인 예 19 및 예 20에서는 각각의 고무경도가 반영된 결과이다.

<리브고무층 표면의 마찰계수>

도 9의 (a)는, 나일론섬유제 부직포를 이용한 예 1∼11에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 표면의 마찰계수와의 관계를 나타낸다. 또 비교를 위해 예 18∼20의 데이터도 나타낸다.

도 9의 (a)에 의하면, 부직포층 총 두께가 두꺼워짐에 따라 마찰계수가 낮아짐을 알 수 있다. 이는, 리브고무층 표면에 노출된 부직포에 의해 마찰계수의 저감이 도모된 것이다. 이 마찰계수의 저감효과는, 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)까지는 현저하지만, 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)보다 두꺼워지면 작다. 또 예 1∼7이 부직포 두께 0.05mm인 것이며, 예 8∼11이 부직포 두께 0.20mm인 것이지만, 마찰계수는 부직포 두께에 영향을 받지 않고 부직포층 총 두께에 의해 통일된 특성을 나타냄을 알 수 있다. 리브고무층이 단섬유 함유 고무인 종래예의 예 18은 마찰계수가 0.900이며, 이와 동등한 마찰계수로 하기 위해서는, 부직포층 총 두께가 0.50mm(리브고무층 두께의 25%) 이상이면 된다. 또 리브고무층이 고무인 예 19 및 예 20 중, 고무경도가 낮은 예 19는 마찰계수가 매우 높은데 반해, 고무경도가 높은 예 20은 마찰계수가 예 18과 동등하다.

도 9의 (b)는 예 1∼7 및 예 12∼17에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 표면의 마찰계수와의 관계를 나타낸다.

도 9의 (b)에 의하면, 나일론섬유, 아라미드섬유, 폴리에스텔섬유 및 면 부직포 중 어느 것을 사용한 것이라도, 섬유 종류에 관계없이 마찰계수가 부직포층 총 두께에 의존함을 알 수 있다.

<리브고무층의 마모율>

도 10의 (a)는 예 1∼11에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 마모율과의 관계를 나타낸다. 또 비교를 위해 예 18∼20의 데이터도 나타낸다. 도 10의 (b)는 예 1∼7 및 예 12∼17에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 마모율과의 관계를 나타낸다.

도 10의 (a) 및 (b)에 의하면, 마모율도 마찰계수와 동일한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 즉 마모율과 마찰계수에 상관관계가 있다.

구체적으로는, 도 10의 (a)에 의하면 부직포층 총 두께가 두꺼워짐에 따라 마모율이 저감됨을 알 수 있다. 이 마모율의 저감효과는, 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)까지는 현저하지만, 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)보다 두꺼워지면 작다. 또 예 1∼7이 부직포 두께 0.05mm인 것이며, 예 8∼11이 부직포 두께 0.20mm인 것이지만, 마모율은 부직포 두께에 영향을 받지 않고, 부직포층 총 두께에 의해 통일된 특성을 나타냄을 알 수 있다. 리브고무층이 단섬유 함유 고무인 종래예의 예 18은 마모율이 2.02%이며, 이와 동등한 마모율로 하기 위해서는 부직포층 총 두께가 0.50mm(리브고무층 두께의 25%) 이상이면 된다. 그리고 리브고무층이 고무인 예 19 및 예 20 중, 고무경도가 낮은 예 19는 마모율이 높은데 반해, 고무경도가 높은 예 20은 마모율이 예 18과 동등하다. 또한 도 10의 (b)에 의하면, 나일론섬유, 아라미드섬유, 폴리에스텔섬유 및 면 부직포 중 어느 것을 사용한 것이라도, 섬유 종류에 관계없이 마모율이 부직포층 총 두께에 의존함을 알 수 있다.

<주행내구성>

도 11의 (a)는 나일론섬유제 부직포를 이용한 예 1∼11에 대해, 부직포층 총 두께와 벨트 주행내구성과의 관계를 나타낸다. 그리고 비교를 위해 예 18∼20의 데이터도 나타낸다.

도 11의 (a)에 의하면 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)까지는, 부직포층 총 두께가 두꺼워짐에 따라 주행내구성이 향상됨에 반해, 부직포층 총 두께가 0.5mm 이상 두꺼워지면, 부직포층 총 두께가 두꺼워짐에 따라 주행내구성이 저하됨을 알 수 있다. 실용적으로는 주행내구성이 종래예인 예 18의 80% 이상, 즉 주행내구성 80% 이상이면 되며, 따라서 부직포층 총 두께가 0.10mm(리브고무층 두께의 5%) 이상 1.5mm(리브고무층 두께의 75%) 이하이면 된다. 바람직하게는 주행내구성이 종래예인 예 18과 동등 이상, 즉 주행내구성 100% 이상이 좋으며, 이 경우 부직포층 총 두께가 0.3mm(리브고무층 두께의 15%) 이상 0.7mm(리브고무층 두께의 35%) 이하이면 된다. 또 예 1∼7이 부직포 두께 0.05mm의 것이고, 예 8∼11이 부직포 두께 0.20mm의 것이지만, 주행내구성에 대해서도 마찬가지로, 부직포 두께에 영향을 받지 않고, 부직포층 총 두께에 의해 통일된 특성을 나타냄을 알 수 있다. 그리고 리브고무층이 고무인 예 19 및 예 20 중, 고무경도가 낮은 예 19는 주행내구성이 매우 낮은데 반해, 고무경도가 높은 예 20은 주행내구성이 예 18과 동등하다.

도 11의 (b)는 예 1∼7 및 예 12∼17에 대해, 부직포층 총 두께와 벨트 주행내구성과의 관계를 나타낸다.

도 11의 (b)에 의하면 주행내구성에 대해서도 마찬가지로, 나일론섬유, 아라미드섬유, 폴리에스텔섬유 및 면 부직포 중 어느 것을 사용한 것이라도, 섬유 종류에 관계없이 주행내구성이 부직포층 총 두께에 의존함을 알 수 있다.

<소음성>

도 12의 (a)는 나일론섬유제 부직포를 이용한 예 1∼11에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 표면의 소음레벨과의 관계를 나타낸다. 그리고 비교를 위해 예 18∼20의 데이터도 나타낸다.

도 12의 (a)에 의하면 부직포층 총 두께가 0.5mm(리브고무층 두께의 25%)까지는, 부직포층 총 두께가 두꺼워짐에 따라 소음레벨이 양호, 즉 소음이 저감되지만, 부직포층 총 두께가 0.5mm 이상이 돼도 새로운 소음레벨의 개선은 없음을 알 수 있다. 또 예 1∼7이 부직포 두께 0.05mm인 것이며, 예 8∼11이 부직포 두께 0.20mm인 것이지만, 마찰계수는 부직포 두께에 영향을 받지 않으며 부직포층 총 두께에 의해 통일된 특성을 나타냄을 알 수 있다. 리브고무층이 단섬유 함유 고무인 종래예의 예 18은 소음레벨이 3이며, 이와 동등한 소음레벨로 하기 위해서는, 부직포층 총 두께가 0.30mm(리브고무층 두께의 15%) 이상이면 된다. 또 리브고무층이 고무인 예 19 및 예 20 중, 고무경도가 낮은 예 19는 소음레벨이 열악한데 반해, 고무경도가 높은 예 20은 소음레벨이 예 18과 동등하다.

도 12의 (b)는 예 1∼7 및 예 12∼17에 대해, 부직포층 총 두께와 리브고무층 표면의 소음레벨과의 관계를 나타낸다.

도 12의 (b)에 의하면, 소음성에 대해서도 마찬가지로, 나일론섬유, 아라미드섬유, 폴리에스텔섬유 및 면 부직포 중 어느 것을 사용한 것이라도, 섬유 종류에 관계없이 소음성이 부직포층 총 두께에 의존함을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 벨트 표면에 노출되는 부직포층에 의해 벨트 표면의 마찰저항이 저감되며, 풀리와의 사이에 발생하는 소음의 억제 및 벨트 표면의 마모 억제가 도모되는 점에서, 벨트본체의 동력전달부가 단섬유 함유 고무로 형성된 마찰전동벨트와 마찬가지의 벨트성능을 얻을 수 있다.

또 원통형 금형의 외주 상에, 그 표면을 피복하도록 미가교 고무층과 부직포층이 교대로 적층된 구조로 구성되며, 그 미가교 고무층과 부직포층의 적층구조를 가열 및 가압시키고 이들을 일체화시킴으로써 제조할 수 있으므로, 벨트본체의 동력전달부가 단섬유 함유 고무로 형성된 마찰전동벨트를 제조하는 경우와 같이, 단섬유 함유 미가교 고무시트를 절단하여 단섬유의 배향방향을 벨트 폭방향으로 일치시키는 등의 공정이 필요 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 V리브벨트의 사시도.

도 2의 (a) 및 (b)는 V리브벨트의 제조방법 설명도.

도 3은 V리브벨트가 감긴 서펜타인 보기구동배치를 나타내는 배치도.

도 4의 (a)∼(k)는 각종 형태의 V리브벨트 단면도.

도 5는 리브고무층 표면의 마찰계수를 측정하는데 이용하는 벨트마찰계수 측정시험기 도.

도 6은 V리브벨트의 내마모성 시험평가용 벨트주행시험기의 구성도.

도 7은 V리브벨트의 주행내구성 평가용 벨트주행시험기의 구성도.

도 8은 V리브벨트의 소음평가용 벨트주행시험기의 구성도.

도 9의 (a) 및 (b)는 부직포층 총 두께와 마찰계수의 관계를 나타내는 그래프.

도 10의 (a) 및 (b)는 부직포층 총 두께와 마모율의 관계를 나타내는 그래프.

도 11의 (a) 및 (b)는 부직포층 총 두께와 내구성의 관계를 나타내는 그래프.

도 12의 (a) 및 (b)는 부직포층 총 두께와 소음레벨의 관계를 나타내는 그래프.

도 13은 벨트구성 및 시험평가결과를 나타내는 표.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

B : V리브벨트 11 : 접착고무층

11' : 제 2 미가교 고무시트 12 : 상고무층

12' : 제 1 미가교 고무시트 13 : 배면보강포

13' : 직포 14 : 리브고무층

14a : 고무층 14a' : 제 3 미가교 고무시트

14b : 부직포층 14b' : 부직포시트

15 : 리브 16 : 심선

16' : 연사 30 : 보기구동용 벨트전동장치

31 : 보기A풀리 32 : 보기B풀리

33 : 텐셔너풀리 34 : 보기C풀리

35 : 회전축 풀리 36 : 보기D풀리

40 : 벨트마찰계수 측정시험기

41, 51, 52, 61∼63, 71∼73 : 리브풀리

42 : 로드 셀 43 : 분동(추)

50, 60, 70 : 벨트주행시험기 64 : 아이들풀리

80 : 원통형 금형

Claims

복수의 풀리에 감겨 사용되며, 벨트본체와 풀리 사이의 마찰로 동력을 전달하는 마찰전동벨트에 있어서,

상기 벨트본체의 동력전달부는, 벨트 두께방향으로 고무층과 부직포층이 교대로 적층된 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
제 1 항에 있어서,

상기 벨트본체가 V리브벨트 본체인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
제 1 항에 있어서,

상기 동력전달부는, 상기 부직포층의 총 두께가 이 동력전달부 두께의 15% 이상 75% 이하인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
복수의 풀리에 감겨 사용되는 마찰전동벨트의 제조방법에 있어서,

원통형 금형의 외주 상에, 그 표면을 피복하도록 미가교 고무층과 부직포층이 교대로 적층된 구조로 구성하는 공정과,

상기 미가교고무층과 부직포층의 적층구조를 가열 및 가압시켜 이들을 일체화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트의 제조방법.