KR100907780B1

KR100907780B1 - 마찰전동벨트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100907780B1
Application number: KR1020087004050A
Authority: KR
Inventors: 마나부 오모리; 히로유키 시리이케; 히로유키 타치바나
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: DE112007000151B4; WO2008007647A1; US20090264236A1; DE112007000151T5; US7988577B2; CN101326386A; JP2011102641A; CN101326386B; KR20080037037A; JP5341870B2; JPWO2008007647A1

Abstract

마찰전동벨트(B)는, 벨트본체(10)의 적어도 풀리 접촉부분(13)이 탄성체 조성물로 형성된다. 벨트본체(10)의 풀리 접촉부분(13)은, 풀리 접촉표면에 다수의 셀형 오목홈(15)이 형성된다.

벨트, 탄성체, 셀형 오목홈, 중공입자, V리브

Description

마찰전동벨트 및 그 제조방법{FRICTION DRIVING BELT AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 벨트본체의 적어도 풀리 접촉부분이 탄성체(Elastomer) 조성물로 형성된 마찰전동벨트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차에 탑재된 엔진의 동력을 보기(補機)를 구동시키기 위해 전달하는 마찰전동벨트로서 V리브벨트가 널리 일반적으로 이용된다.

그런데 이 V리브벨트를 회전변동이나 부하가 큰 엔진의 보기 구동계에 사용하는 경우, 강우(降雨) 등으로 벨트가 젖으면 벨트가 풀리 상에서 미끄러져 이음(異音)이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 이음은, 물에 젖은 후의 습윤상태에서는 벨트 운동마찰계수가 평상시에 비해 낮아지는 한편, 습윤상태에서 건조상태로 상태가 변화하면 운동마찰계수가 높아지는데, 습윤상태에서 건조상태로의 상태변화가 급격히 불연속적으로 일어나므로, 벨트의 둘레방향을 따라 습윤상태 부분과 건조상태 부분이 혼재(混在)하게 되어, 벨트와 풀리 사이의 미끄럼과 밀착을 교대로 반복하는 스틱슬립(Stick-slip) 현상이 일어나기 때문에 발생하는 것으로 생각된다.

특허문헌 1(일본 특허공개 2001-165244호 공보)에는, 압축 고무층에 면 단섬 유 및 파라(para)계아라미드(aramid) 단섬유가 함유됨과 아울러, 리브 측면으로부터 돌출되며, 또 돌출된 파라계아라미드 단섬유가 연축(Fibrilation)되고, 상기 면 단섬유와 파라계아라미드 단섬유의 함유량을 압축 고무층 고무 100중량부에 대하여 면 단섬유를 10∼40중량부, 파라계아라미드 단섬유를 5∼10중량부 함유한 V리브벨트가 개시되어 있다. 이로써, 자동차용 벨트에서 회전변동이 큰 엔진에 사용할 경우에 주수(注水)처리시의 미소한 미끄러짐을 억제함으로써 발음(發音)을 없앨 수 있다고 기재되어 있다.

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나 상기 특허문헌 1에 개시된 V리브벨트에서는, 단섬유의 함유량이 많기 때문에 밸트 자체의 강성(剛性)이 높아지므로, 오히려 벨트 풀리 상에서의 슬립이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은, 벨트본체의 적어도 풀리 접촉부분이 탄성체 조성물로 형성된 마찰전동벨트로서, 상기 벨트본체의 풀리 접촉부분은, 풀리 접촉표면에 다수의 셀형 오목홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 벨트본체가 탄성체 조성물로 형성된 마찰전동벨트의 제조방법은, 중공입자가 배합된 탄성체 조성물을 가열 성형함으로써 벨트본체 전구체를 형성하는 단계와, 상기 형성된 벨트본체 전구체를 절삭하여 풀리 접촉부분을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 벨트본체의 풀리 접촉부분의 풀리 접촉표면에 다수의 셀형 오목홈이 형성됨으로써, 물에 젖었을 때의 이음 발생을 억제할 수 있다.

도 1은, V리브벨트의 사시도이다.

도 2는 리브의 확대단면도이다.

도 3은, V리브벨트 제조방법의 설명도이다.

도 4는, 보기 구동용 벨트전동장치의 풀리 배치를 나타낸 도면이다.

도 5는, 내구평가용 벨트주행시험기의 풀리 배치를 나타낸 도면이다.

도 6은, 운동마찰계수 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 관한 V리브벨트(B)(마찰전동벨트)를 나타낸다. 이 V리브벨트(B)는, 예를 들어 자동자 엔진의 동력을 보기를 구동시키기 위해 전달하는 것으로, 길이 1000∼2500 ㎜, 폭 10∼20 ㎜, 및 두께 4.0∼5.0 ㎜로 형성된다.

이 V리브벨트(B)는, 외측부분인 접착고무층(11)과 내측부분인 리브고무층(12)의 이중 층으로 구성된 V리브벨트 본체(10)를 구비하며, 그 V리브벨트 본체(10)의 외측 표면에 보강포(17)가 접착된다. 또 접착고무층(11)에는, 벨트 폭방향으로 피치를 형성하도록 나선형으로 배치된 심선(心線, 16)이 매설된다.

접착고무층(11)은, 단면이 가로로 긴 장방형의 띠형상으로 구성되며, 예를 들어 두께 1.0∼2.5 ㎜로 형성된다. 접착고무층(11)은, 베이스 탄성체에 여러 가지 배합제가 배합된 탄성체 조성물로 형성된다. 베이스 탄성체로는, 예를 들어 에틸렌프로필렌디엔 단량체(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 수소첨가 니트릴고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 배합제로는, 예를 들어 가교제, 노화방지제, 가공보조제, 가소제, 보강재, 충전재 등을 들 수 있다. 또, 접착고무층(11)을 형성하는 탄성체 조성물은, 베이스 탄성체에 배합제가 배합되어 혼련(混練)된 미가교 탄성체 조성물을 가열 및 가압하여 가교시킨 것이다.

리브고무층(12)은, 풀리 접촉부분을 구성하는 복수의 리브(13)가 내측으로 늘어지도록 형성된다. 이들 복수의 리브(13)는, 각각이 둘레방향으로 이어지는 단면이 거의 역삼각형의 돌기로 형성됨과 아울러, 벨트 폭방향으로 병렬로 형성된다. 각 리브(13)는, 예를 들어 리브 높이가 2.0∼3.0 ㎜, 기저부 사이의 폭이 1.0∼3.6 ㎜로 형성된다. 또 리브 수는, 예를 들어 3∼6 개이다(도 1에서는 리브 수 3).

리브고무층(12)은, 베이스 탄성체에 여러 가지 배합제가 배합된 탄성체 조성물로 형성된다. 베이스 탄성체로는, 예를 들어 에틸렌프로필렌디엔 단량체(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 수소첨가 니트릴고무(H-NBR) 등을 들 수 있다. 배합제로는, 예를 들어 가교제, 노화방지제, 가공보조제, 가소제, 보강재, 충전재, 단섬유(14), 중공(中空)입자(18) 등을 들 수 있다. 또, 리브고무층(12)을 형성하는 탄성체 조성물은, 베이스 탄성체에 배합제가 배합되어 혼련된 미가교 탄성체 조성물을 가열 및 가압하여 가교시킨 것이다.

리브고무층(12)을 형성하는 탄성체 조성물에는 단섬유(14)가 배합되며, 이 단섬유(14)는 벨트 폭방향으로 배향하도록 배치된다. 또 단섬유(14) 중 풀리 접촉표면, 즉 리브 표면에 노출된 것은, 그 리브 표면에서부터 돌출된 것이다. 이와 같은 단섬유(14)로는, 예를 들어 아라미드 섬유, 폴리에스텔 섬유, 면 등을 들 수 있다. 단섬유(14)는, 예를 들어 길이가 0.2∼3.0 ㎜이며, 베이스 탄성체 100질량부에 대한 배합량이 3∼30중량부이다.

리브고무층(12)을 형성하는 탄성체 조성물에는 중공입자(18)가 배합되며, 그 중공입자(18) 중 리브 표면, 즉 풀리 접촉표면에 노출된 것은 일부분이 절삭되고 리브 표면에 다수의 셀형 오목홈(15)을 형성한다. 이 셀형 오목홈(15)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 리브 표면에 개구된 미세한 오목홈이며, 평균 지름이 3∼60 ㎛인 것이 바람직하고, 3∼30 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 중공입자(18)로는, 예를 들어 일본필라이트주식회사(Japan Fillite Co.,Ltd,)제(製) EHM303이나 EMS-022, 세키스이화학주식회사(Sekisui Chemical Co.,Ltd,)제 092-40이나 092-120의 아크릴니트릴 공중합체의 것, 와신화학공업사(Washin Chemical Industry Co.,Ltd,)제 와신 마이크로캡슐 등을 들 수 있다. 중공입자(18)는, 예를 들어 입경이 2∼38 ㎛인 것이 바람직하며, 2∼17 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 또 중공입자(18)는, 베이스 탄성체 100질량부에 대한 배합량이 1질량부 이상 15질량부 미만인 것이 바람직하며, 5∼10질량부인 것이 더욱 바람직하다.

보강포(17)는, 폴리에스테르섬유나 면 등의 씨실 및 날실로 이루어지는 평직 등의 직포(17`)로 구성된다. 보강포(17)는, V리브벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 레조르신포르말린라텍스(Resorcin Formalin Latex) 수용액(이하, "RFL수용액"이라 함)에 담그고 가열하는 처리 및 V리브벨트 본체(10) 쪽이 될 표면에 고무풀을 코팅하여 건조시키는 처리가 실시된다.

심선(16)은, 아라미드섬유나 폴리에스테르섬유 등의 연사(撚絲)(16`)로 구성된다. 심선(16)은, V리브벨트 본체(10)에 대한 접착성을 부여하기 위해, 성형가공 전에 RFL수용액에 담근 후에 가열하는 처리 및 고무풀에 담근 후에 건조시키는 처리가 실시된다.

다음으로, 상기 V리브벨트(B)의 제조방법을 도 3에 기초하여 설명한다.

V리브벨트(B)의 제조에서는, 외주(外周)에, 벨트 배면(背面)을 소정형상으로 형성하는 성형면을 갖는 원통형의 내금형(內金型)과, 내주(內周)에, 벨트 내측을 소정형상으로 형성하는 성형면을 갖는 고무슬리브가 사용된다.

우선, 내금형의 외주를 보강포(17)가 될 직포(17')로 피복한 후, 그 위에, 접착고무층(11)의 외측부분(11b)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(11b')를 감는다.

이어서 그 위에, 심선(16)이 될 연사(16`)를 나선형으로 감은 후, 그 위에 접착고무층(11)의 내측부분(11a)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(11a`)를 감고, 다시 그 위에, 리브고무층(12)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(12`)를 감는다. 이때, 리브고무층(12)을 형성하기 위한 미가교 고무시트(12`)로서, 감김방향에 직교하는 방향으로 배향된 단섬유(14) 및 중공입자(18)가 배합된 것을 사용한다. 이 미가교 고무시트(12`)는, 베이스 탄성체 100질량부에 대해 중공입자(18)가 1질량부 이상 15질량부 미만 배합된 것이 바람직하며, 5∼10질량부 배합된 것이 더 바람직하다.

그 후, 내금형 상의 성형체에 고무 슬리브를 씌우고, 이를 성형가마에 세팅하여, 내금형을 고열의 수증기 등으로 가열함과 동시에, 고압을 걸고 고무슬리브를 반경방향 내측으로 누른다. 이때, 고무성분이 유동하면서 가교반응이 진행하며, 연사(16`) 및 직포(17`)의 고무에의 접착반응도 진행한다. 또 중공입자(18)는, 입자 중의 펜탄(Pentane)이나 헥산(Hexane) 등이 휘발하여 팽창하며, 내부에 다수의 미소한 중공부를 형성한다. 그리고, 이로써 통모양의 벨트 슬래브(Slab)(벨트본체 전구체)가 성형된다.

그리고 내금형에서 벨트 슬래브를 꺼내, 이를 길이방향으로 수 개로 분할한 후, 각각의 외주를 연마 절삭하여, 리브(13), 즉 벨트 접촉부분을 형성한다. 이때, 벨트 접촉표면에 노출되는 중공입자(18)는, 일부분이 절단되고 개구되며, 벨트 접촉표면에 셀형 오목홈(15)을 형성한다.

마지막으로, 분할되고 외주에 리브(13)가 형성된 벨트 슬래브를 소정 폭으로 절단하고, 각각의 표리(表裏)를 바꿈으로써 V리브벨트(B)가 얻어진다.

도 4는, V리브벨트(B)를 이용한 자동차 엔진에 있어서 서펜타인 구동(Surpentine drive)의 보기 구동용 벨트전동장치(40)의 풀리 배치를 나타낸다.

이 보기 구동용 벨트전동장치(40)의 배치는, 최상위치의 파워스티어링(power steering) 풀리(41), 그 파워스티어링 풀리(41) 하방에 배치된 AC제너레이터(generator) 풀리(42)와, 파워스티어링 풀리(41)의 왼쪽 하방에 배치된 평풀리인 인장 풀리(43)와, 이 인장 풀리(43) 하방에 배치된 평풀리인 워터펌프(water pump) 풀리(44)와, 인장 풀리(43)의 왼쪽 하방에 배치된 크랭크축 풀리(45)와, 이 크랭크축 풀리(45)의 오른쪽 하방에 배치된 에어컨 풀리(46)로 구성된다. 이들 중 평풀리인 인장 풀리(43) 및 워터펌프 풀리(44) 이외는 모두 리브풀리이다. 그리고 V리브벨트(B)는, 리브(13) 쪽이 접촉하도록 파워스티어링 풀리(41)에 감기고, 이어서 벨트 배면이 접촉하도록 인장 풀리(43)에 감긴 후, 리브(13) 쪽이 접촉하도록 크랭크축 풀리(45) 및 에어컨 풀리(46)에 차례로 감기며, 또 벨트 배면이 접촉하도록 워터펌프 풀리(44)에 감기고, 리브(13) 쪽이 접촉하도록 AC생성 풀리(42)에 감겨, 마지막에 파워스티어링 풀리(41)로 돌아오도록 배치된다.

상기 구성의 V리브벨트(B)에 의하면, V리브벨트 본체(10)의 리브(13) 표면, 즉 풀리 접촉부분의 풀리 접촉표면에 다수의 셀형 오목홈(15)이 형성됨으로써, 예를 들어 상기와 같이 자동차의 보기구동용 벨트전동장치에 사용하여 물에 젖었을 경우라도 이음의 발생을 억제할 수 있다. 이는 벨트와 풀리 사이에 개재하는 물이 셀형 오목홈(15)으로 도입된 후에 외부로 배수되고 신속하게 제거되며, 습윤상태에서 건조상태로 연속적으로 상태가 변화하므로, 습윤상태의 부분과 건조상태의 부분이 혼재하는 일없이 벨트가 둘레방향을 따라 상태가 균일해져서, 스틱슬립 현상 발생을 억제할 수 있기 때문인 것으로 추측된다.

여기서, 상기 실시형태에서는 V리브벨트(B)를 예로 했으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 그 외 V벨트 등의 마찰전동벨트라도 좋다.

[실시예]

(시험평가용 벨트)

이하의 제1∼제9 실시예 및 비교예의 V리브벨트를 제작한다. 각각의 구성은 표 1에도 나타낸다.

<제1 실시예>

베이스 탄성체로서 에틸렌프로필렌디엔 단량체(EPDM)(DuPont Dow Elastomers Co.,Ltd.제 상품명:노데르IP4640) 100질량부에 대해, 카본블랙 HAF40[토카이 카본 주식회사(Tokai Carbon.Co.,Ltd.)제 상품명:시스트3] 및 카본블랙 FEF30[일본강화학주식회사(Nippon Steel Chemical Carbon Co.,Ltd.)제 상품명:HTC#100]을 합하여 70질량부, 연화제[일본 선오일 주식회사(JAPAN Sun Oil Co.,Ltd.)제 상품명: 삼파2280] 12질량부, 산화아연[사카이 화학 공업사((SAKAI Chemical Industry Co.,Ltd.)제 상품명: 아연화3종) 3질량부, 스테아린산[카오사(KAO Corporation.)제 상품명:스테아린산] 1질량부, 디크밀퍼옥시드(가교제)[NOF사(NOF Corporation.)제 상품명:퍼크밀D] 3질량부, 나일론 단섬유[토라이사(TORAY Industries Inc.)제 상품명:레오나66 섬유길이 1㎜] 20질량부, 및 중공입자(A)[일본 필라이트 주식회사(Japan Fillite Co.,Ltd.)제 상품명:092-40 입경 10∼17㎛] 1질량부를 배합하여 혼련한 미가교 탄성체 조성물을 이용하여 리브고무층을 형성한 V리브벨트를 제작하며, 이를 제1 실시예로 한다.

또, 접착고무층을 EPDM의 탄성체 조성물, 보강포를 나일론 섬유제 직포, 심선을 폴리에틸렌나프타레이트 섬유(PEN)제 연사로 각각 구성하며, 벨트 길이 2280 ㎜, 폭 25 ㎜ 및 두께 4.3 ㎜로 하고, 리브 수를 6 개로 한다.

<제2 실시예>

미가교 탄성체 조성물에 배합한 중공입자(A)의 배합량을 5질량부로 한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제2 실시예로 한다.

<제3 실시예>

미가교 탄성체 조성물에 배합한 중공입자(A)의 배합량을 10질량부로 한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제3 실시예로 한다.

<제4 실시예>

미가교 탄성체 조성물에 배합한 중공입자(A)의 배합량을 15질량부로 한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제4 실시예로 한다.

<제5 실시예>

미가교 탄성체 조성물에, 중공입자(A) 대신 중공입자(B)(Skeisui Chemical.Co.,Ltd.제 상품명:EHM303 입경 24∼34㎛)를, 베이스 탄성체 100질량부에 대하여 10질량부 배합한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제5 실시예로 한다.

<제6 실시예>

미가교 탄성체 조성물에, 중공입자(A) 대신 중공입자(C)(Sekisui Chemical Co.,Ltd. 상품명:EMS-022 입경 25∼35㎛)를, 베이스 탄성체 100질량부에 대하여 10 질량부 배합한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제6 실시예로 한다.

<제7 실시예>

미가교 탄성체 조성물에 배합한 중공입자(A)의 배합량을 20질량부로 한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제7 실시예로 한다.

<제8 실시예>

미가교 탄성체 조성물에, 중공입자(A) 대신 중공입자(D)(Japan Fillite Co.,Ltd.제 상품명:092-120 입경 28∼38㎛)를, 베이스 탄성체 100질량부에 대하여 10질량부 배합한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제8 실시예로 한다.

<제9 실시예>

미가교 탄성체 조성물에, 중공입자(A) 대신 중공입자(E)(Washin Chemical Industry Co.,Ltd.제 상품명:와신 마이크로캡슐 입경 2∼5㎛)를, 베이스 탄성체 100질량부에 대하여 10질량부 배합한 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 제9 실시예로 한다.

<비교예>

미가교 탄성체 조성물에 중공입자를 배합하지 않는 것을 제외하고 제1 실시예와 동일 구성의 V리브벨트를 제작하며, 이를 비교예로 한다.

	실시예									비교예
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
EPDM	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
카본블랙	70	70	70	70	70	70	70	70	70	70
연화제	12	12	12	12	12	12	12	12	12	12
산화아연	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
스테아린산	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
디크밀퍼옥시드	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
나일론단섬유	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20
중공입자(A)(10∼17㎛)	1	5	10	15	0	0	20	0	0	0
중공입자(B)(24∼34㎛)	0	0	0	0	10	0	0	0	0	0
중공입자(C)(25∼35㎛)	0	0	0	0	0	10	0	0	0	0
중공입자(D)(28∼38㎛)	0	0	0	0	0	0	0	10	0	0
중공입자(E)(2∼5㎛)	0	0	0	0	0	0	0	0	10	0
벨트굴곡탄성률 (㎫)	50	48	48	46	40	35	38	15	50	50
균열발생주행시간 (시간)	503	511	509	525	546	580	473	648	510	506
셀형오목홈의 평균지름 (㎛)	15	15	15	15	30	60	15	90	3	―
피수처리 후의 마찰력저하	0.25	0.10	0.02	0.01	0.02	0.03	0.10	0.05	0.02	0.30
피수처리 후의 발음	소	없음	없음	미소	없음	중	소	중	없음	대

(시험평가방법)

<벨트굴곡탄성률>

제1∼제9 실시예 및 비교예 각각에 대하여, JIS K6911에 준하여 길이 80 ㎜, 폭 10 ㎜ 및 두께 4 ㎜의 시험조각(Test-piece)을 잘라내고, 받침점간 거리 60 ㎜ 및 하중속도 2 ㎜/min으로서 벨트굴곡 탄성률을 계측한다.

<벨트내구주행시험>

도 5는, V리브벨트(B) 내구평가용 벨트주행시험기(50)의 풀리 배치를 나타낸다.

이 벨트주행시험기(50)는, 상하로 배치된 풀리지름 120 ㎜의 대 리브풀리(위쪽이 종동 풀리, 아래쪽이 구동 풀리)(51, 52)와, 이들의 상하방향 중간 오른쪽에 배치된 풀리지름 45 ㎜의 소 리브풀리(53)로 구성된다. 소 리브풀리(53)는 벨트감김 각도가 90도를 이루도록 위치가 정해진다.

제1∼9 실시예 및 비교예 각각의 V리브벨트(B)에 대하여, 3 개의 리브 풀리(51∼53)를 감음과 아울러, 834 N의 설치하중(Setting weight)이 부하되도록 작은 지름의 리브 풀리(53)를 측방으로 당기고, 분위기온도 23℃ 하에서, 구동 풀리인 아래쪽 리브 풀리(52)를 4900 rpm의 회전속도로 회전시키는 벨트주행시험을 실시한다. 그리고 리브 표면에 균열이 발생할 때까지의 시간을 계측한다.

<셀형 오목홈의 평균지름>

제1∼제9 실시예 각각에 대하여, 리브선단 표면 및 리브측면 표면 각각을 광학현미경으로 관찰하고, 각 표면의 50∼70 개 셀형 오목홈의 개구 지름을 측정하며, 그 평균값을 평균지름으로 한다.

<운동마찰계수 변화>

도 6은 V리브벨트(B)의 운동마찰계수 측정장치(60)의 구성을 나타낸다.

이 운동마찰계수 측정장치(60)는, 벽면에 장착 고정된 로드셀(Load cell)(61)과, 그 측방에 배치된 리브 풀리(62)로 구성된다.

제1∼제9 실시예 및 비교예 각각의 V리브벨트(B)에 대하여, 길이 1170 ㎜의 장방형 시험조각을 잘라내고, 그 한끝을 로드셀(61)에 고정시키는 동시에, 수평으로 늘이고 리브 풀리(62)에 감으며, 다른 끝에 1.75 ㎏의 추(63)를 매달아 17.2 N의 하중을 부하시켜, 그 상태에서 로드셀(61)을 당기는 방향으로 리브 풀리(62)를 20 rpm의 회전수로 회전시킨다. 회전 개시에서 1 분 후에 리브 풀리(62) 상에 120 ㎖/min 양의 물을 적하시켜, 운동마찰계수의 시간적 변화를 계측한다. 그리고 건조상태에서의 운동마찰계수와 습윤상태에서의 운동마찰계수의 차를 구한다. 여기서 운동마찰계수는 하기의 식에 기초하여 산출한다.

μ'＝ln(T₂/T₁)(π/2)

T₁: 추에 의해 벨트에 생기는 장력

T₂: 로드셀에 의해 계측되는 벨트의 장력

<피수(被水)처리 후의 음압(音壓)>

제1∼제9 실시예 및 비교예 각각의 V리브벨트(B)에 대하여, 회전변동이 크며, 더욱이 부하가 큰 자동차 엔진의 보기구동용 벨트전동장치에 장착하고, 아이들링상태에서 V리브벨트에 120 ㎖/min 양의 물을 적하하며, 그때의 음압을 측정한다. 그리고 90 ㏈ 이상을 "대", 80 ㏈ 이상 90 ㏈ 미만을 "중", 75 ㏈ 이상 80 ㏈ 미만을 "소", 70 ㏈ 이상 75 ㏈ 미만을 "미소", 70 ㏈ 미만을 "없음"으로 평가한다. 여기서 측정을 아이들링 상태에서 실시하는 것은, 음의 발생이 엔진의 저회전 시에 가장 현저해지기 때문이다.

(시험평가결과)

시험평가의 결과를 표 1에 나타낸다.

이에 따르면, 중공입자가 배합된 탄성체 조성물로 형성되며, 리브 표면에 다수의 셀형 오목홈이 형성된 리브고무층을 갖는 제1∼제9 실시예는, 중공입자가 배합되지 않는 탄성체 조성물로 형성되며, 리브 표면에 셀형 오목홈이 형성되지 않는 리브고무층을 갖는 비교예에 비해, 피수처리 후의 음압이 높음을 알 수 있다. 이는, 비교예에서는 습윤상태에서 건조상태로의 상태변화가 급격하게 불연속적으로 일어나므로, 벨트의 둘레방향을 따라 습윤상태 부분과 건조상태 부분이 혼재하게 되어, 벨트와 풀리 사이의 미끄럼과 밀착을 교대로 반복하는 스틱슬립현상이 발생하여 이음이 발생하는데 반해서, 제1∼제9 실시예에서는, 벨트와 풀리 사이에 개재하는 물이 셀형 오목홈으로 도입된 후에 외부로 배수되고 신속하게 제거되며, 습윤상태에서 건조상태로 연속적으로 상태가 변화하므로, 습윤상태 부분과 건조상태 부분이 혼재하는 일없이 벨트가 둘레방향을 따라 상태가 균일해져서, 스틱슬립현상 발생을 억제할 수 있기 때문인 것으로 추측된다.

또 제1∼제9 실시예는, 비교예에 비해, 피수처리 후의 운동마찰계수 저하가 작음을 알 수 있다. 이것 또한, 제1∼제9 실시예에서는, 벨트와 풀리 사이에 개재하는 물이 셀형 오목홈으로 도입된 후에 외부로 배수되고 신속하게 제거됨에 의한 것으로 생각된다.

중공입자(A)의 배합량을 변경한 제1∼제4 및 제7 실시예를 비교하면, 베이스 탄성체 100질량부에 대한 배합량이 1질량부 이상 15질량부 미만의 범위에서는, 배합량이 많아짐에 따라 피수처리 후의 음압도 낮아지지만, 배합량이 15질량부 이상 이 되면 서서히 음압이 높아지는 경향이 있음을 알 수 있다. 또 피수처리 후의 운동마찰계수 저하경향도 이에 대응하는 것임을 알 수 있다. 따라서 중공입자의 배합량으로는, 베이스 탄성체 100질량부에 대해 1 질량부 이상 15질량부 미만으로 하는 것이 바람직하다.

또, 제1∼제4 및 제7 실시예를 비교하면, 베이스 탄성체 100질량부에 대한 배합량이 많아짐에 따라, 벨트굴곡 강성이 낮아짐을 알 수 있다. 이는, 중공입자에 의해 리브고무층 내부에 형성되는 중공부가 벨트굴곡 강성을 저하시키는 요인이 되므로, 중공입자의 배합량이 많을수록 중공부의 점유체적이 높아져, 벨트굴곡 강성을 더욱 크게 저하시키기 때문인 것으로 생각된다.

또한, 제1∼제4 실시예에서는 벨트굴곡 강성이 낮아짐에 따라 벨트주행 내구성이 향상하기는 하나, 제7 실시예에서는, 벨트굴곡 강성이 제1∼제4 실시예보다 더 낮음에도 불구하고 벨트주행 내구성이 저하함을 알 수 있다. 이는, 제7 실시예에서는 중공입자의 배합량이 많으므로 리브고무층의 중공부 사이 및 셀형 오목홈 사이의 거리가 제1∼제4 실시예에 비해 짧으며, 이들 사이에서 균열이 발생하기 쉬워지기 때문인 것으로 생각된다.

중공입자의 종류만이 다른 제3, 5, 6, 8, 및 9 실시예를 비교하면, 중공입자 E, A, B, 및 D의 차례로 셀형 오목홈의 평균지름이 크며, 이것이 클수록 벨트굴곡 강성이 낮고, 또, 중공입자(E)의 제9 실시예와 중공입자(A)의 제3 실시예에서 근소하게 역전하기는 하되, 벨트주행 내구성이 높은 경향이 있음을 알 수 있다. 그러나, 그 한편, 셀형 오목홈의 평균지름이 클수록 피수처리 후의 음압이 높음을 알 수 있다. 또, 피수처리 후의 운동마찰계수 저하경향도 그것에 대응하는 것임을 알 수 있다. 이들 결과에 따르면, 피수처리 후의 음압을 낮게 억제할 수 있다는 관점에서, 셀형 오목홈의 평균지름이 3∼30㎛인 것이 바람직한 것으로 생각된다.

본 발명은, 벨트본체의 적어도 풀리 접촉부분이 탄성체 조성물로 형성된 마찰전동벨트 및 그 제조방법에 대해 유용하다.

Claims

벨트본체의 적어도 풀리 접촉부분이, 중공입자(中空粒子)가 배합된 탄성체(Elastomer) 조성물로 형성된 마찰전동벨트로서,

상기 벨트본체의 풀리 접촉부분은, 풀리 접촉표면에, 상기 탄성체 조성물에 배합된 중공입자의 일부가 절제(切除)되어 구성된 다수의 셀형 오목홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,

상기 셀형 오목홈은 평균 지름이 3∼60 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 2에 있어서,

상기 셀형 오목홈은 평균 지름이 3∼30 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
청구항 1에 있어서,

상기 벨트본체가 V리브벨트 본체인 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트.
벨트본체가 탄성체 조성물로 형성된 마찰전동벨트의 제조방법으로서,

중공입자가 배합된 탄성체 조성물을 가열 성형함으로써 벨트본체 전구체(前驅體)를 형성하는 단계와,

상기 형성된 벨트본체 전구체를 절삭하여, 상기 탄성체 조성물에 배합된 중공입자의 일부가 절제됨으로써 다수의 셀형 오목홈이 풀리 접촉표면에 구성된 풀리 접촉부분을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트 제조방법.
청구항 5에 있어서,

상기 탄성체 조성물을, 베이스 탄성체 100질량부에 대해 상기 중공입자가 1질량부 이상 15질량부 미만 배합된 것으로 하는 것을 특징으로 하는 마찰전동벨트 제조방법.