KR102568578B1 - 밴드 피복식 마찰 전동 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 새틴직(satin weave) 밴드 직물이 벨트의 외부 주위를 감싸고 있는 밴드 피복식 마찰 전동 벨트에 관한 것이다. 밴드 직물은 날실과 씨실로 된 새틴직일 수 있고, 아라미드 섬유과 같은 고강도 내마모성 얀을 포함할 수 있으며, 나일론 및/또는 면과 같은 고접착성 얀을 포함할 수 있다. 아라미드 및/또는 나일론 섬유는 단섬유 또는 필라멘트 섬유일 수 있다. 밴드 직물은 처리될 수 있다. 벨트 직물은 4 × 1 새틴직을 가질 수 있다. 밴드 직물은 바이어스 방향으로 피복될 수 있다. 고접착성 얀은 주로 V 벨트와 접촉하는 섬유 내측부에 마련될 수 있고, 고강도 내마모성 얀은 주로 벨트의 풀리 접촉 외면인 직물의 외측부에 마련될 수 있다. 밴드 피복식 벨트는, V 벨트, 라운드 벨트, 이중 V 벨트 또는 멀티 V 벨트일 수도 있고, 다른 마찰 벨트 프로파일을 가질 수 있다.

Description

밴드 피복식 마찰 전동 벨트

본 발명은 일반적으로, 하나 이상의 외측 직물층이 벨트 주위를 감싸는, V 벨트와 같은 밴드 피복식 마찰 전동 벨트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일부 아라미드 섬유와 다른 섬유를 포함하는 새틴직(satin weave)의 밴드 직물을 갖는 V 벨트에 관한 것이다.

피복식 또는 밴드 피복식 마찰 전동 벨트는 통상적으로 고무 함침 또는 기타 폴리머 함침 직물로 된 외층이 벨트 코어를 둘러싸도록 구성된다. 커버 또는 “밴드 플라이(band ply)”는 주변 요소로부터 벨트를 보호하고, 벨트의 마찰 특성을 조절하며, 그리고 마찰식 벨트 구동 장치에서 시브(sheave)(풀리)에 접촉할 때에 벨트의 마모를 방지하는 것을 비롯한 다수의 기능을 제공한다.

Hollaway 등에게 허여된 미국 특허 제4,238,530호는, 정방형 직조 직물(square weave fabric)을 사용하고, 직물을 약 45°의 각도로 비교적 넓은 스트립으로 절단하는 것을 교시한다. 그 다음에 개별 스트립은, 접착제로서의 점착성 탄성중합체 화합물을 사용하여 한쪽 스트립의 단부가 다른 쪽 스트립의 단부에 겹쳐짐으로써 함께 겹이음(lap slicing)되고, 그 후 롤 형태로 권취된다. 직물은 원한다면 벨트 주위를 감싸기 위해 원하는 폭 및 길이의 비교적 좁은 테이프로 종방향으로 절단될 수 있다. 이 방법에 의해 래핑(wrapping)으로 인한 횡방향 겹침부뿐만 아니라 종방향 시임(seam)이 형성된다. 횡방향 겹침부는 특히 바람직하지 않은 주기적인 벨트 소음 및 진동을 유발할 수 있다.

바이어스 재단된 직조 직물로 감싸거나 피복될 수 있는 V 벨트와, 연속적인 바이어스 재료 스트립이 소정 길이의 튜브형 직조 직물로부터 나선형으로 절단되는 바이어스 직물을 준비하는 방법을 개시하고 있는 Griffin에게 허여된 미국 특허 제3,784,427호는 대표적인 기술이다.

날실과 씨실이 90° 각도로 교차하고, 교차각이 90°미만이거나 90°를 초과하도록 변경되는, 바이어스 재단된 직조 직물로 덮일 수 있는 다수의 벨트 형상을 개시하고 있는 L.W. Mitchell에게 허여된 미국 특허 제2,519,590호도 또한 대표적인 기술이다.

미국 특허 제6,595,883호는 임의의 자연적인 또는 합성의 다양성의 임의의 바람직한 각도로 날실 및 씨실의 직조를 포함하는 임의의 적합한 또는 통상적인 유형의 텍스타일 재료를 사용하는 텍스타일 구성요소를 갖는 클러칭(clutching) 용례에 적합한 V 벨트를 개시하고 있다. 바람직한 실시예에서, 직물은 날실이 100° 내지 130°의 각도로 씨실과 직조되고, 씨실과 날실 모두가 벨트의 주행 방향 또는 종방향에 대해 약 57°± 7°의 방향으로 배향된 나일론/면 혼방 바이어스 직물이다.

상기 특허는, 통상 외층 직물의 한쪽 가장자리가 다른 쪽 가장자리와 겹쳐지도록 제조되는 "완전 피복식(full-cover)" V 벨트를 개시한다. Daugherty 등에게 허여된 미국 특허 제7,942,773호는 가장자리가 겹쳐지는 것을 피하는, 커버 직물 또는 직물들의 다양한 구성을 개시한다. 일부 벨트는 하나 이상의 표면 상에 다수의 직물층을 가질 수 있다. 밴드 플라이 직물은 정방형 직조 직물, 능직물, 편직물, 브레이드(braid), 또는 펠트나 니들 펀칭된 양모피(needle-punched fleece) 와 같은 부직포 일 수 있다.

Kimura 등에게 허여된 미국 특허 제4,302,197호는 치형부 커버 천이 상이한 타입의 날실 섬유 및 씨실 섬유로 직조된 치형 벨트를 개시하고, 날실와 씨실 중 어느 하나는 천의 한쪽 면에서 보다 큰 노출 표면적을 갖고, 날실와 씨실 중 다른 하나는 천의 반대쪽 면에서 보다 큰 노출 표면적을 갖는다. 천은 4/1 능직물이다.

밴드 피복식 V 벨트 커버 직물을 위한 바이어스 배향 직조 직물을 사용하는 것이 알려지거나 제안되고, 날실 또는 씨실은 아라마드, 면 및 나일론으로 된 단섬유 얀(yarn) 또는 필라멘트 얀을 포함하고, 직조는 새틴직, 수정된 새틴직 또는 새티인(sateen)이다.

본 발명은, 밴드 피복식 V 벨트와 같은 밴드 피복식 마찰 전동 벨트를 위한 밴드 직물을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 새틴직 밴드 직물이 벨트의 외측부 주위를 감싸는 밴드 피복식 마찰 전동 벨트에 관한 것이다. 밴드 직물은 날실 및 씨실로 된 새틴 직물일 수 있다. 밴드 직물은 2개 이상의 섬유 재료로 된 혼방 얀을 포함할 수 있다. 날실 및 씨실은 동일할 수 있는데, 즉 밸런싱 직물 구성(balanced fabric construction)일 수 있다. 대안으로서, 날실 및 씨실은 상이할 수 있는데, 즉 언밸런싱 구성일 수 있다. 밴드 직물은, 주로 직물 및 벨트의 외측부에 위치할 수 있는 아라미드 섬유과 같은 고강도 또는 고탄성 또는 내마모성 섬유 재료 또는 얀을 포함할 수 있다. 밴드 직물은, 벨트 본체에 접합되는 직물의 내측부에 주로 위치할 수 있는 나일론 또는 면과 같은 고접착성 섬유 재료 또는 얀을 포함할 수 있다. 밴드 직물은 워프페이스형(warp-faced) 새틴 또는 웨프트페이스형(weft-faced) 새틴으로서 직조될 수 있다. 밴드 직물은 벨트 축에 평행하게 또는 바이어스 각도로 배향될 수 있다. 아라미드 또는 나일론 섬유와 같은 얀의 섬유는 단섬유 또는 필라멘트 섬유일 수 있다. 밴드 직물은 처리될 수 있다. 벨트 직물은 4 × 1 새틴직을 가질 수 있다. 밴드 피복식 벨트는 V 벨트 또는 라운드 벨트일 수 있고, 무단형일 수 있다.

밴드 직물이 벨트 축에 평행하게 배향되는 경우, 직물은 유리하게는 평행한 얀 - 날실일 수 있음 - 에서 예정된 레벨의 신축성을 포함할 수 있다. 신축량은 유리하게는 25 mm 직물 폭당 2 kg의 규정 하중에서 5 % 또는 10 % 내지 최대 35 % 또는 80 %일 수 있다. 평행 배향 날실 스트레치 직물을 지닌 벨트는 직물을 바이어싱하고 시프트(shift)하는 다양한 종래의 방법보다 용이하고 저렴하게 제조될 수 있고, 횡방향 겹침부가 전혀 없다.

결과적인 밴드 피복식 벨트는 내부 고무 재료가 벨트 표면까지 거의 관통하지 않거나 전혀 관통하지 않을 수 있다. 밴드 피복식 벨트는 사용 중에 개선된 마찰계수의 안정성을 가질 수 있다.

전술한 내용은, 후속하는 본 발명의 상세한 설명이 보다 양호하게 이해될 수 있도록, 오히려 본 발명의 피쳐(feature) 및 기술적 장점을 광범위하게 약술하였다. 본 발명의 청구범위의 대상을 형성하는 본 발명의 추가의 피쳐 및 장점은 이후에 설명하겠다. 당업자라면, 개시된 개념 및 특정 실시예는, 본 발명의 동일한 목적을 이행하기 위해 수정하거나 다른 구조를 구성하기 위한 근간으로서 용이하게 활용될 수 있다는 점을 이해해야만 한다. 당업자라면, 그러한 등가의 구성은 첨부된 청구범위에 기술한 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것도 또한 이해해야만 한다. 다른 목적 및 장점과 함께 본 발명의 조직 및 작동 방법 양자 모두에 관하여 본 발명의 특징으로 생각되는 신규한 피쳐들은, 아래의 설명이 첨부도면과 연계하여 고려될 때에 아래의 설명으로부터 양호하게 이해될 것이다. 그러나, 각 도면은 예시 및 설명의 목적으로만 제공되며, 본 발명의 한계의 규정으로서 의도되지 않는다는 점을 분명히 이해해야만 한다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 이루는 첨부 도면 - 유사한 도면부호는 유사한 부분을 가르킴 - 은 본 발명의 실시예를 예시하는 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 V 벨트를 활용하는 V 벨트 구동 장치의 개략도이다.
도 2는 섹션 2-2를 따라 취한 도 1의 구동 장치의 V 벨트의 단면도이다.
도 3은 종래기술의 평직물을 예시한다.
도 4는 본 발명의 대안의 밴드 또는 커버 구성의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 대안의 밴드 또는 커버 구성의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 V 벨트 커버 직물을 위한 4/1 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 4/1 새틴직의 다른 면을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 V 벨트 커버 직물을 위한 6/1 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 V 벨트 커버 직물을 위한 7/1 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 12-하네스 수정 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다른 12-하네스 수정 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 12-하네스 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 다른 12-하네스 수정 새틴직을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 다른 12-하네스 새틴직을 보여주는 도면이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밴드 피복식 벨트(18)를 활용하는 밴드 피복식 마찰 전동 벨트 구동 장치(10)를 보여준다. 도 1에는, 구동 시브(12), 피동 시브(14), 이들 둘레에서 견인되고 구동 관계로 내부에 밀어넣어지는 벨트(18) 및 플랫페이스형(flat-faced) 아이들러 풀리(18) - 벨트 상부 또는 넓은 면에 맞물려, 벨트에 대한 장력을 유지하고 시브들 사이에서의 느슨함을 제거할 수 있음 - 를 포함하는 전형직인 전동 구동 시스템(10)이 도시되어 있다.

밴드 피복식 벨트(18)의 2-2에서의 통상적인 단면이 V 벨트 형태로 도 2에 도시되어 있다. V 벨트(18)의 구성은 일반적으로 사다리꼴 형상의 벨트 본체 내에 매설된 인장 부재(19)를 포함하고, 벨트 본체는 2개 층의 밴드 플라이(또는 커버) 직물, 즉 내부 밴드(11) 및 외부 밴드(13)로 둘러싸인다. 외부 밴드(13)의 상세가 본 발명의 주제이다. 본 발명의 벨트는 단지 하나의 밴드 플라이 직물층을 가질 수도 있고, 1개보다 많은 층을 가질 수도 있다. 벨트 본체는 고무 또는 고무 유사 재료로 형성될 수 있고, 압축 섹션 고무층(20), 인장 섹션 고무층(26), 섬유 포함 고무층(24) 및 보강 직물층(22) - 직조, 부직, 타이어 코드 등과 같은 임의의 타입의 보강 또는 지지 직물일 수 있음 - 과 같은 다양한 보강층을 포함할 수 있다. 임의의 원하는 개수의 고무 또는 보강층이 벨트 본체에서 사용될 수 있다. 본 발명의 밴드 피복식 벨트가 상보적인 형상을 갖는 자동차용 및 산업용 시브 또는 풀리들 사이에서의 동력 전달을 비롯한 다양한 용례에 사용될 수 있지만, 본 발명의 밴드 피복식 벨트는 산업용 용례에 특히 적합하다. 본 발명의 벨트에 적용할 수 있는 단일 가닥의 산업용 V 벨트의 표준 단면은 산업 표준 치수로는 A, B, C, D, 2L, 3L, 4L, 3V, 5V, 8V형이 있고 미터계 치수로는 SPZ, SPA, SPB, SPC형이 있다. 임의의 원하는 마찰 벨트의 단면은 본 발명에 따른 직물 랩을 사용할 수 있다. 예컨대, V자형 측면은 다소 오목할 수 있고/있거나, 상부면 및 저부면은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 크라운을 가질 수 있거나, 벨트는 라운드형 또는 이중 V자형과 같은 기타 통상의 형상을 가질 수 있다. 밴드 피복식 벨트는, 예컨대 멀티 V 벨트 구동 장치에서 다수의 벨트가 하나의 벨트처럼 기능하도록 타이 밴드로 나란히 함께 묶일 수 있다.

도면들 중 도 2는 밴드(11, 13)가 벨트 주위에 감겨 15의 벨트 상부면에서 겹치는 것을 보여준다. 이러한 겹침부는 두께 변화부를 형성할 수 있다. 대안으로서, 벨트는 맞대기 결합부(들)를 갖도록 또는 중첩부가 없는 구성을 가질 수 있다. 도 4 및 도 5는 커버들의 중첩부를 제거하는 대안의 구성 방법을 예시한다. 도 4에서, 벨트 본체(20b)의 경사진 측면 및 저부가 우선 U자형 직물(45)로 덮인 다음, 뒤집힌 U자형 직물(47)로 덮인다. 도 5에서, 벨트 본체(20b)의 경사진 측면 및 저부는 우선 U자형의 2개 직물층(51)으로 덮인 다음, 뒤집한 U자형 직물(53)로 덮인다. U자형 및 뒤집힌 U자형 밴드 직물은 임의의 원하는 순서로 적층될 수 있다.

벨트 본체는 고무로 형성되는데, 여기서 "고무(rubber)"는 예를 들면 혼합밀(mixing mill)에서 고상 형태로 처리될 수 있는 가교 결합 가능한 천연 또는 합성 엘라스토머를 의미한다. 그러한 고무는 통상 고무 가공 산업 분야에서 잘 알려진 적절한 배치(batch)식 또는 연속식 믹서 내에서 생형(green form) 또는 미(未)경화 형태로 적절한 첨가제, 증량제, 보강제, 가속제, 충전제, 그리고 예를 들면 황 또는 퍼옥사이드와 같은 경화제 등과 함께 혼합된다. 본 발명에 유용한 전형적인 합성 고무로는 폴리클로로프렌(CR), 에틸렌과 프로필렌(또는 기타 α-올레핀)의 코폴리머, 에틸렌과 프로필렌(또는 기타 α-올레핀), 그리고 디엔 모노머의 터폴리머, 예컨대 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 수소화 니트릴 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 클로로설폰화 에틸렌, 에틸렌-아크릴 코폴리머, 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머, 실리콘 고무, 플루오로엘라스토머, 이들의 혼합물 등이 있다.

벨트 본체의 다양한 층들 중 임의의 층은 전술한 고무 재료 중 임의의 재료로 형성될 수 있고, 상기 층들은 통상 직물 보강제의 유무와 관계 없이 고무 스톡의 층 또는 캘린더 시트(calanered sheet)로서 성형 드럼(building drum) 상에서 꼬아진다. 벨트 본체의 섬유 충전층은, 몇몇 예로서 면, 아라미드, 레이온, 폴리에스테르와 같은 임의의 통상의 섬유 충전제를 포함할 수 있다.

여기서, “밴드 피복식(banded)”이란 직물로 둘러싸이는 것을 의미한다. 밴드 피복식 벨트는 완전히 둘러싸일 수도 있고, 부분적으로 둘러싸일 수도 있다. 특히, 밴드 피복식 벨트는 적어도 풀리 접촉면이 직물로 덮이도록 둘러싸인다. V 벨트는 상부 전반에 걸쳐 그리고 양 측면까지 상방으로 또는 배면 전반에 걸쳐 그리고 양 측면까지 하방으로 둘러싸일 수 있다. 랩은 벨트를 완전히 덮도록 중첩되는 2개의 3/4 랩일 수 있고, 이에 따라 도 4에 도시한 바와 같이 2개의 측면 상에는 2개의 층이 있고, 나머지 2개 측면 상에는 1개 층이 있다. 랩은 도 2에 개시한 바와 같이 벨트를 완전히 둘러싸는 1개 이상의 직물층일 수 있다. 몰딩된 벨트 슬라브가 V자 형상을 형성하도록 절단되는 소위 원래 에지 또는 절단 에지 V 벨트에는 밴드 피복이 포함되지 않으므로, 벨트의 본체 재료가 각진 풀리 접촉면에서 노출된다. 절단 에지는 예컨대, 선택적으로 1개 이상의 횡방향 보강층이 고무 내에 매설된 1개 이상의 고무층을 드러낼 수 있다. 벨트를 둘러싸는 직물은 밴드 직물이라고 한다.

V 벨트는 풀리 접촉면이 사다리꼴 단면 벨트의 2개의 대향하는 경사진 측면이라는 것을 의미한다. 경사면은 소정 곡률을 포함할 수 있다. V 벨트는 무단 벨트일 수 있다. 벨트 배면측 및/또는 벨트 내측은 유연성을 증대시키기 위해 포함될 수 있는 파형부 또는 톱니부를 가질 수 있다. 그러나, 치형 또는 동기식 포지티브 구동 벨트(positive-drive belt)는 여기에 포함되지 않으며, 톱니형 V 벨트 또는 기타 타입의 밴드 피복식 마찰 벨트와는 별개인 것으로 간주된다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 밴드 직물의 설명으로 돌아가면, 적어도 외측 밴드 직물층은 날실 또는 씨실에 있어서 아라미드, 폴리에스테르, 나일론, PBO(폴리벤조비스옥사졸), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PPS(폴리페닐렌설파이드), 플루오로폴리머 또는 이들의 혼합물과 같은 고성능 섬유로 된 단섬유 얀 또는 필라멘트 얀을 포함할 수 있다. 아라미드는 방향족 폴리아미드이며, 이는 폴리 파라페닐렌 테레프탈아미드, 메타-아라미드 또는 아라미드 코폴리머와 같은 파라-아라미드일 수 있다. 나일론은, 예컨대 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46 등을 포함하는 임의의 적절한 타입의 폴리아미드일 수 있다. 아라미드 얀(즉, 방향족 폴리아미드)은 바람직하게는, 예컨대 DuPont사가 상품명 Kevlar로 시판 중인 Kevlar 등급 또는 Teijin사가 상품명 Twaron 또는 Technora로 시판 중인 Twaron 또는 Technora 등급, 또는 Kolon Industries, Inc.사가 상품명 Heracron으로 시판 중인 Heracron 등급, 또는 Hyosung Corporation사가 상품명 Alkex로 시판 중인 Alkex 등급과 같은 파라-아라미드이다. 임의의 적절한 상용 고성능 얀 또는 얀들이 사용될 수 있다. 바람직한 나일론 얀은 나일론 66이다. 밴드 직물은 100 % 아라미드 섬유 또는 100 % 나일론 섬유, 또는 100 % 기타 고성능 섬유일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 밴드 직물, 적어도 외측 밴드 직물층은 날실 또는 씨실에 있어서, 나일론 또는 셀룰로오스 섬유와 같은 고접착성 섬유로 된 단섬유 또는 필라멘트 얀을 포함할 수 있다. 나일론은, 예컨대 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46 등을 포함하는 임의의 적절한 타입의 폴리아미드일 수 있다. 셀룰로오스 섬유는 면, 아마, 대마, 라미(ramie), 케나프(kenaf), 레이온 등 중 하나 이상일 수 있다. 접착성 얀은 면 또는 나일론 또는 이들의 혼방이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 밴드 직물은 아라미드 얀, 면 얀, 및 나일론 또는 폴리에스테르 얀을 포함하고, 직조는 새틴직(satin weave) 또는 새티인직(sateen weave)이다. 직조는 동일한 날실 및 씨실로 밸런싱될 수도 있고, 상이한 날실 및 씨실로 언밸런싱될 수도 있다. 다수의 밴드 직물층이 마련되는 경우, 내층은 외층과 동일한 구성일 수도 있고, 내층은 임의의 통상의 직물일 수도 있다.

밴드 직물의 얀은 아라미드와 면의 혼방, 또는 아라미드와 나일론의 혼방, 또는 아라미드와 폴리에스테르의 혼방, 또는 아라미드, 면 및 나일론의 혼방, 또는 아라미드, 면 및 폴리에스테르의 혼방을 포함할 수 있다. 면섬유는 단섬유이다. 합성 섬유는 필라멘트 또는 단섬유일 수 있다. 필라멘트 얀이 단섬유 얀과 혼합되어 사용되는 경우, 얀들은 코어 피복(core-lapped)될 수도 있고, 필라멘트 얀과 단섬유 얀의 꼬임(plied twist)일 수도 있다. 밴드 직물의 직조는 상기한 혼방 얀으로 된 밸런싱된 직조일 수 있다.

직물 직조는 도 3과 같은 단순한 다이어그램으로 예시될 수 있다. 도 3은 종래의 평직 또는 정방형 직조(square weave)를 보여준다. 어두운 정사각형은, 씨실의 상부를 가로질러 육안으로 확인 가능한, 수직으로 연장되는 날실을 나타낸다. 밝은 정사각형은, 날실의 상부를 가로질러 육안으로 확인 가능한, 수평으로 연장되는 씨실을 나타낸다. 평직은 날실와 씨실의 교차 개수를 최대화하여, 강한 직물을 형성한다. 평직의 양면은 대체로 동일한 것처럼 보이며, 동일한 양의 날실와 씨실가 각 면에서 노출된다. 다이어그램에서 각각의 교차 지점은, 2가닥의 날실과 2가닥의 씨실 사이의 중간에서 발생하는 공극을 나타낸다. 피복된 벨트가 몰딩될 때, 이 공극으로 인해 고무가 벨트 표면에 침투할 수 있다. 고무 침투[또는 “관통(strike through)”]는 바람직하지 않을 수 있다. 예컨대 벨트 표면에서 노출된 직물 섬유가 소정 마찰계수 또는 내마모성 정도를 제공하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 고무 침투는 마찰계수를 현저히 증가시킬 수 있고/있거나 벨트의 내마모성을 감소시킬 수 있다.

도 6은 바람직한 새틴직을 예시한다. 새틴직은 상대적으로 적은 개수의 날실과 씨실의 교차 지점을 갖고, 상대적으로 표면에서 볼 수 있는 씨실은 거의 없다. 날실은 단일 씨실 아래로 통과하기 전에 4가닥의 씨실 상부에 위치한다. 따라서, 도 6의 능직은 4 × 1 새틴직이다. 씨실이 노출되는 교차부는 직물 표면에 걸쳐 균일하게 분포되며, 가능한 한 서로로부터 멀리 이격되어 있다. 노출된 날실의 상대적으로 긴 연장부는 플로트(float)라고 한다. 긴 플로트로 인해 매우 매끄러운 표면이 형성된다. 얀으로 된 플로트는 얀이 서로 매우 근접하게 놓이게 하여, 심지어는 날실과 씨실의 교차부에도 개수가 보다 적고 보다 소형인 공극을 형성한다. 그 결과, 새틴직으로 인해 벨트 표면 상에서 관통(즉, 고무 침투)이 훨씬 적을 수 있다. 그 결과, 본 발명의 벨트는 훨씬 더 일관되고 제어 가능한 마찰계수 및 마모성을 가질 수 있다.

도 7은 도 6의 새틴직의 반대측 면을 보여주는 도면이다. 도 7에서는, 이제 씨실이 긴 플로트를 나타내고, 상대적으로 날실은 거의 노출되지 않는다. 새틴직의 2개 면 간의 이러한 차이의 결과로서, 날실 대 씨실을 위한 상이한 얀을 사용(즉, “언밸런싱” 구성)함으로써 상기 2개의 면이 상이한 기능을 위해 구성될 수 있다. 피복된 V 벨트와 관련하여, 벨트의 마모면, 즉 직물의 “외측” 표면에서 더 많이 노출될 때에는 날실을 위해 내마모성이 높은 얀을 사용하고, 벨트 본체의 고무, 즉 직물의 “내측” 표면에서 더 많이 노출될 때에는 씨실을 위해 우수한 접착 특성을 갖는 얀을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 직물은 날실이 도 6에 도시한 외측면 상에서 노출(워프페이스형 새틴직이라고 함)되거나, 대안으로서 씨실이 노출(웨프트페이스형 새틴직이라고 함)되도록 직조될 수 있다. 이들과 같은 직물 구성의 상세에 관한 선택은 계획된 직물 절단 또는 벨트 피복 방법과 함께 각 면에서 필요한 재료, 또는 벨트 상에서의 원하는 얀의 배향에 좌우될 수 있다.

직물은 날실이나 씨실이 벨트 종축과 평행하게 되도록 배향될 수 있다. 따라서, 직물 구성의 선택은 벨트 설계자가 어느 얀이 종방향으로 또는 벨트의 길이 주위로 연장되는지를 선호하느냐에 그리고 어느 얀이 횡방향으로, 즉 벨트 단면 주위로 연장되는지를 선호하느냐에 좌우될 수 있다. 이에 따라, 벨트 횡방향을 위해서는 더욱 보강되고 고탄성인 얀을 선택하고, 벨트 종방향을 위해서는 더욱 유연한 얀을 선택하며, 외측 노출면을 위해서는 둘 중 내마모성이 한층 더한 얀을 선택하고, 내부 또는 내측 표면을 위해서는 둘 중 접착성이 한층 더한 얀을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 상기한 선택 모두는 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주된다. 밴드 직물의 평행 배향의 한가지 장점은 직물을 비스듬하게 절단하고, 바이어스 각도를 변경하며, 관련 프로세싱에 대한 필요성이 제거된다는 것이다

밴드 직물이 벨트 축에 평행하게 배향되는 경우, 직물은 유리하게는 평행한 얀에 - 날실일 수 있음 - 예정된 레벨의 신축성을 포함할 수 있다. 예컨대, 날실은 증가된 신축 정도를 제공하기 위해 크림핑(crimping)되거나, 텍스쳐 가공되거나, 탄성 코어를 지니도록 코어 피복될 수 있다. 텍스쳐 가공된 나일론은 신축성 있는 날실을 위해 사용될 수 있다. 신축량은 25 mm 직물 폭당 2 kg의 규정 하중에서 5 % 또는 10 %에서 최대 35 % 내지 80 %일 수 있다. 직물은 이에 따라 25 mm 직물 폭당 2 kg의 규정 하중에서 날실방향으로 5 % 내지 100 % 또는 10 % 내지 35 % 범위의 신축성을 가질 수 있다. 이에 따라, 예컨대 씨실 또는 벨트 종축을 가로지르는 얀은 아라미드 또는 비(非)텍스쳐 가공 나일론이나 폴리에스테르 등과 같은 고보강 섬유일 수 있고, 날실 또는 종방향 얀은 훨씬 더 유연할 수 있다. 이것은 벨트 횡방향 강성을 최대화하고, 벨트 종방향 유연성을 최소화하는 데 기여할 수 있으며, 이들 모두는 마찰 V 벨트에서 매우 바람직하다. 직물은 여기에서 설명되는 새틴 직물들 중 임의의 것일 수 있으며, 이에 따라 직물의 각 면이 여기에서 설명한 고유하고 바람직한 특성뿐만 아니라 상이한 방향 특성을 가질 수 있다. 대안으로서, 신축성 있는 날실을 지닌 직물은 면대면 차이가 요망되지 않는 경우에 평직물 또는 정방형 직물일 수 있다. 날실 스트레치 밴드 직물은 비스듬한 절단, 바이어싱 또는 시프트(shift) 단계들 중 어느 것도 요구하지 않고, 여전히 우수한 횡방향 강도/강성 및 종방향 유연성을 갖기 때문에, 다수의 V 벨트를 결합시키기 위한 타이 밴드로서 또는 교차 코드 보강을 위해서도 또한 매우 유용할 것이다.

비제한적인 예로서, 내마모성 노출 얀은 아라미드, 나일론, PBO, PEEK, PPS, 플루오로폴리머, 폴리에스테르 또는 이들의 혼방이거나 이들을 포함할 수 있고, 접착성이 한층 더한 얀은 면이나 나일론 또는 이들의 혼방이거나 이들을 포함할 수 있다.

피복식 V 벨트는 피복 직물이 바이어스로 배향되도록 구성될 수 있다. 상기한 경우, 바이어스 각도는 또한, 종방향으로 원하는 정도의 신축성 또는 유연성 및/또는 벨트의 횡방향으로 원하는 증가된 강도를 제공하기 위해 원래 90°에서 예정된 각도로 변경될 수 있다. 상기한 바이어스 배향의 경우, “밸런싱” 구성을 제공하기 위해 씨실과 날실 모두를 위해 동일한 얀을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 바이어스 및 바이어스 각도는 임의의 통상의 직조 또는 직조후 기술에 의해 달성될 수 있다. 바이어스 각도는 종래의 장비에서 변경될 수도 있고, 텐타기(tenter frame) 상에서의 변경과 같은 종래의 기술을 이용하여 변경될 수도 있다. 바이어스 재료로 된 연속적인 스트립은 튜브형 새틴직 직물의 길이로부터 나선형으로 절단될 수 있다. 바이어스 재료로 된 스트립은 원하는 각도로 평직물로부터 절단될 수 있고, 보다 긴 스트립이 필요한 경우에는 함께 이어 맞춰질 수 있다. 대안으로서, 직선 절단 스트립이 원하는 나선 또는 바이어스 각도로 벨트 주위에 나선형으로 권취될 수 있다.

“새티인(sateen)”이라는 용어는 통상 새틴직을 갖고, 단섬유인 면으로 형성되는 직물을 위해 사용된다. 새티인 직물의 직조가 여전히 새틴직이기 때문에, 여기에서 “새틴(satin)” 또는 “새틴직(satin weave)”이라는 용어는 직물이 면을 포함하는지, 다른 얀과의 면혼방을 포함하는지, 다른 단섬유 얀을 포함하는지의 여부와 무관하게 사용된다. 새틴 직조 직물은 대부분 반복되는 직조로 생성되는 날실 또는 씨실에서 완전히 플로트로 구성되고, 교차 지점은 가능한 한 균일하고 넓게 이격되어 분포된다. 플로트는, 날실 또는 씨실이 2가닥 이상의 인접한 날실 또는 씨실 위로 연장됨을 의미한다.

다른 실시예에서는, 도 6의 4 × 1 직조 이외의 새틴직이 사용될 수 있다. 도 8은 다른 바람직한 새틴직, 즉 6 × 1 새틴직을 예시한다. 이 새틴직은 상대적으로 훨신 적은 개수의 날실과 씨실의 교차 지점을 갖고, 상대적으로 표면에서 볼 수 있는 씨실은 거의 없다. 날실은 단일 씨실 아래로 통과하기 전에 4가닥의 씨실 상부에 위치한다. 마찬가지로, 도 9는 다른 바람직한 새틴직, 즉 7 × 1 새틴직을 예시한다. 도 12는 11 × 1 새틴직을 예시한다. 도 14는 대안의 11 × 1 새틴직을 예시한다.

새틴직은 직조 간격 또는 규칙성을 변경하는 것에 의해 도 6 내지 도 9에 예시한 것들로부터 변경될 수 있다. 예컨대, 날실 플로트 대 씨실 플로트의 상이한 길이를 갖는 6 × 1 새틴이 가능하다. 마찬가지로, 소위 크로우즈풋 새틴직(crowsfoot satin weave)은 일련의 이격된 교차부를 가질 수 있으며, 이 교차부에서는 도 6 내지 도 9에 도시한 바와같이 단일 씨실 대신에, 2가닥의 인접한(또는 대각선으로 인접한) 씨실이 노출된다. 상기한 대안의 직조 패턴은 여기에서는 수정된 새틴직이라고 한다. 3 × 1 새틴은 가장 통상적으로 크로우풋 새틴이라고 불린다. 도 10은 단순한 3 × 1 크로우풋보다 긴 플로트를 갖지만, 유사한 대각선 방향으로 찍을 이루는 크로싱 패턴을 지닌 수정된 새틴의 예이다. 도 10, 도 11 및 도 13은 본 발명을 실시하는 데 사용 가능한 수정된 새틴직의 더 많은 예를 예시한다.

도 10 내지 도 14에 도시한 직조는 웨프트페이스형이지만, 이들은 대신에 워프페이형일 수도 있다는 점을 이해해야만 한다.

직조는 직기에서 그들을 형성하는 데 사용되는 하네스의 개수 및 시프트 패턴 면에서 식별될 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7의 4 × 1 새틴은 5개의 하네스를 사용하고, 2개 또는 3개의 각 열만큼 시프트하여 직조될 수 있다. 도 8은 7개의 하네스를 사용하여 2개 또는 5개의 각 열만큼 시프트하는 것에 의해 직조될 수 있다. 도 9의 직조는 8개의 하네스를 사용하여 3개 또는 5개의 각 열만큼 시프트하는 것에 의해 직조될 수 있다. 도 10 내지 도 14 각각은 12개의 하네스를 사용하여 직조될 수 있다. 도 10은 12개의 하네스를 사용하여 5개의 각 열만큼 시프트하여 직조될 수 있고, 3개 및 7개의 플로트가 번갈아 형성된다. 도 11은 12개의 하네스를 사용하여 3개 및 4개의 각 열을 각각 번갈아가며 시프트하여 직조될 수 있고, 5개의 플로트를 형성한다. 도 13은 12개의 하네스를 사용하여 7개의 각 열만큼 시프트하여 직조될 수 있고, 8개 및 2개의 플로트가 번갈아 형성된다. 도 12 및 도 14의 11 × 1 새틴직은 12개의 하네스를 사용하여 5개 또는 7개 열만큼 시프트하여 각각 직조될 수 있다.

바람직하게는, 밴드 직물은 전술한 바와 같이 긴 플로트를 갖는다. 긴 플로트와 짧은 플로트의 조합이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 긴 플로트의 길이는 3 이상 또는 4 이상 또는 5 이상, 또는 4 내지 11이다.

밴드 직물은 마찰계수를 수정하거나, 벨트 본체에 대한 접착성을 향상시키거나, 전기 또는 정전기 전도성을 마련하거나, 두께 또는 부피를 추가하는 등과 같이 추가의 기능을 부여하기 위한 하나 이상의 처리를 포함할 수 있다. 처리는, 침지, 롤링 또는 분사에 의한 것일 수 있는데, 이들은 직물의 한면 또는 양면을 코팅하거나 직물 내로 또는 직물 전반에 걸쳐 침투한다. 예로는, 레소르시놀-포름알데히드-라텍스(“RFL”) 코팅, 에폭시-라텍스 코팅, 고무 시멘트 코팅 또는 다른 타입의 라텍스, 액체 또는 폴리머 코팅이 있다. 상기 처리는, 고무 마찰 코팅 또는 고무 스킴 코팅(rubber skim coating)과 같이 고무, 플라스틱 또는 다른 폴리머 필름을 적층하는 것에 의해 또는 캘린더링하는 것에 의해 도포하는 것일 수 있다.

후속하는 예(“EX”)는 종래 벨트로 된 비교예(“Comp. Ex”)에 대한 본 발명의 벨트의 이점을 예시한다. 벨트는 모두 동일한 아라미드 인장 부재, 폴리클로로프렌 벨트 본체 화합물, RFL 침지 및 CR 고무-시멘트 업코트(upcoat) 직물 처리에 의해 구성되었다. 단지 밴드 직물만이 변경되었다. 벨트는 1개의 밴드 직물층과 2개의 밴드 직물층 각각으로 구성되고 쌍으로 테스트되었다. 비교예 1 및 비교예 2는 종래의 나일론/면 혼방(25/75), 평직 밴드 직물을 가졌다. 비교예 3 및 비교예 4는 종래의 평직 아라미드/나일론/면 혼방(20/20/60) 밴드 직물을 가졌다. 비교예 1 내지 4의 직물은 평직되고, 도 3에 도시한 바와 같이 밸런싱되며, 피복을 위해 바이어스로 절단되었다. 예 5, 예 6 및 예 7을 위한 본 발명의 직물은, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 밸린싱된 4/1 새틴직에 의한 나일론, 면 및 아라미드 단섬유 얀의 혼방으로, 역시 동일한 처리로 코팅되었다. 이들 예 모두에서, 밴드 직물은 텐터-시프트(tenter-shift)되고, 절단되며, 바이어스로 적용된다. 표 1은 이들 예와 밴드 피복식 V 벨트에 사용되는 재료를 열거한다. 코어 고무 재료의 양이 예 5의 폐쇄형 벨트 몰드에 있어서는 약간 많았기 때문에, 예 7은 코어 고무를 약간 적게 조정한 도 5의 반복이었다는 것이 결정되었다. 이러한 조정은 관통을 현저히 개선하였다.

새틴직의 가장 중요한 이점은 벨트 내부로부터 벨트 표면으로의 고무의 관통의 제거이다. 표 1에서 평가된 관통은 직물의 내부로부터 흘러나오는 고무로 덮이는 벨트 표면의 면적 비율의 주관적 측정에 기초한다. 등급 1은, 육안으로 관통을 볼 수 없거나 손으로 느껴지지 않음을 의미하고, 등급 5는 관통으로 인해 표면이 완전히 고무로 피복되었음을 의미한다. 이 경우, 4명의 사람이 각각 각 구성의 2개의 벨트를 가장 가까운 정수 등급으로 순위를 매겼으며, 이에 따라 평균값은 표 1에 보고되었다. 비교예의 평직에 의해 상당량의 고무가 날실과 씨실의 교차부에 있는 공극을 통해 흐른다. 이것은 2개의 직물층에 대해서도 발생한다는 점에 주목하라. 다른 한편, 새틴직을 갖는 본 발명의 벨트에 의해서는 매우 적은 고무 관통이 보이거나 또는 이따금 고무 관통이 전혀 보이지 않으며, 이에 예 6 및 예 7의 경우에는 등급 1.0을 받았다.

예 8 및 예 9는 신축성 날실이 벨트 종방향에 평행하게 배향된 날실-스트레치 평직물을 사용한다. 날실-스트레치 직물의 날실은 모두 나일론이며, 나일론 날실은 25 mm 직물 폭 당 2kg의 규정 하중에서 날실방향으로 10 % 내지 35 % 범위의 신축성을 갖도록 텍스쳐 가공된다. 씨실은 모두 파라-아라미드 얀이다. 직물은 날실/씨실 각도를 변경하는 일 없이 적용되었다. 놀랍게도, 평직의 경우에도, 날실 스트레치 직물은 가시적인 관통이 없었으며, 상당히 안정한 COF를 가졌다. 새틴직으로 만들면 관통이 없고 더 안정적인 COF가 발생할 것으로 예상된다.

이어서, 벨트에 대해 장력비 슬립 테스트(tension ratio slip test)를 실행하여, 시험 전후에 다양한 계수의 장력비에서 벨트 슬립의 양을 측정하고 마찰 계수("COF")를 측정하였다. 모든 벨트 비교예에서, COF는 테스트 중에 크게 증가한다. 본 발명의 벨트예는 시험 동안 변화가 최소이거나 전혀 없이 매우 안정한 COF 값을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 벨트는 새로 제조된 벨트의 COF 수준에서 더 길고 예측 가능한 성능을 제공해야만 한다.

본 발명과 그 장점을 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 여기에서는 다양한 변경, 대체 및 개조가 이루어질 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시형태로 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 당업자는, 본원에 기술된 대응 실시형태들이 본 발명에 따라 이용될 때와, 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 차후에 개발될 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를, 본 발명의 개시로부터 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그 범위 내에, 상기한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 개시된 발명은, 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부재 시에도 적절하게 실시될 수 있다.

Claims (22)

1. 밴드 피복식 마찰 전동 벨트(banded friction power transmission belt)(18)로서, 벨트(18) 외측부를 감싸는 밴드 직물(11, 13)을 포함하고, 상기 밴드 직물(11, 13)은 날실 및 씨실을 갖는 수정된 새틴직(modified satin weave)을 포함하고,
   수정된 새틴직은,
   a) 다른 길이의 날실 플로트(float) 대(對) 씨실 플로트,
   b) 번갈아가며 형성되는 다른 길이의 날실 플로트들,
   c) 번갈아가며 형성되는 다른 길이의 씨실 플로트들,
   d) 다른 길이의 날실 플로트 대 씨실 플로트 및 번갈아가며 형성되는 다른 길이의 날실 플로트들, 및
   e) 번갈아가며 형성되는 다른 길이의 날실 플로트들 및 번갈아가며 형성되는 다른 길이의 씨실 플로트들
   중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
2. 제1항에 있어서, 상기 밴드 직물(11, 13)은 2개 이상의 상이한 섬유 재료를 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
3. 제2항에 있어서, 상기 날실과 상기 씨실 중 적어도 하나는 2개 이상의 섬유 재료의 혼방을 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
4. 제3항에 있어서, 상기 혼방은 아라미드, 면, 나일론 및 폴리에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 섬유 재료를 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
5. 제1항에 있어서, 상기 날실 및 상기 씨실은 동일한 얀(yarn) 구성으로 이루어 지는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
6. 제1항에 있어서, 상기 날실 및 상기 씨실은 상이한 얀 구성으로 이루어지는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
7. 제6항에 있어서, 상기 밴드 직물(11, 13)의 외측부에 존재하는 얀은 고강도, 내마모성 섬유 재료를 포함하고, 상기 밴드 직물(11, 13)의 내측부에 존재하는 얀은 고접착성 섬유 재료를 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
8. 제7항에 있어서, 상기 밴드 직물(11, 13)의 내측부에 존재하는 얀은 고접착성 섬유 재료로서 면 또는 나일론을 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
9. 제7항에 있어서, 상기 밴드 직물(11, 13)의 외측부에 존재하는 얀은 고강도, 내마모성 섬유 재료로서 아라미드를 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
10. 제9항에 있어서, 아라미드의 섬유는 단섬유 또는 필라멘트 섬유인 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
11. 제1항에 있어서, 상기 밴드 직물(11, 13)은 상기 날실과 상기 씨실 중 어느 하나의 플로트가 상기 날실과 씨실 중 다른 하나의 4가닥 내지 11가닥 위에 위치하는 직조인 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
12. 제1항에 있어서, 상기 밴드 피복식 마찰 전동 벨트는 V 벨트인 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
13. 제1항에 있어서, 밴드 직물(11, 13)은 벨트 종방향에 대해 편향된 각도(bias angle)로 배향되는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
14. 제1항에 있어서, 상기 날실과 씨실은 아라미드, 면, 및 나일론이나 폴리에스테르 섬유로 된 3개 성분 혼방을 포함하는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
15. 제1항에 있어서, 상기 날실은, 25 mm 직물 폭당 2 kg의 규정 하중에서 5 % 내지 100 %의 신축성을 갖는 밴드 직물을 형성하는 신축성을 갖는 것인 밴드 피복식 마찰 전동 벨트.
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