KR20130138733A

KR20130138733A - 톱니형 벨트

Info

Publication number: KR20130138733A
Application number: KR1020137005892A
Authority: KR
Inventors: 게이지 사카모토; 신지 우치가시마; 마사나오 사카모토
Original assignee: 게이츠 유닛타 아시아 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-12-19
Also published as: WO2012114967A1; BR112013021734B1; EP2687750A4; AU2012221398A1; US9752648B2; RU2550098C2; MX2013009733A; MX361197B; RU2013143144A; AU2012221398B2; EP2687750B1; US20140080647A1; CN103328853A; EP2687750A1; BR112013021734A2; CN103328853B

Abstract

고온, 고부하 환경 하에서나 오일 또는 물 접촉 환경 하에서도, 내구성(耐久性)이 양호한 톱니형 벨트(toothed belt)를 제공한다. 톱니형 벨트(10)는, 톱니 고무부(11)와, 백킹 고무부(backing rubber portion)(12)로 구성되는 벨트 본체(13)를 구비한다. 톱니 고무부(11)의 표면을, 톱니형 직물(齒布; facing fabric)(20)로 피복한다. 톱니형 직물(20)은, RFL 처리되고, 또한 외표면(21)이 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복된 것이다. 제1 에폭시 수지의 경화물의 연화점(軟化点)은, 예를 들면, 110℃ 이상이며, 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량은, 예를 들면 100 ~ 1500g/eq이다. 또는, 톱니형 직물(20)은, 제2 에폭시 수지와 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 경화제와 고무 성분을 포함하는 처리제에 의해 함침(含浸) 처리된 것이다.

Description

톱니형 벨트{TOOTHED BELT}

본 발명은, 톱니형 벨트(toothed belt)에 관한 것이며, 특히 고온, 고부하 환경 하에서나, 물이나 오일에 접촉하는 환경 하에서 사용되는 톱니형 벨트에 관한 것이다.

종래, 내연 기관 등에 있어서, 동력 전달을 위해 톱니형 벨트가 사용된다. 톱니형 벨트는, 내마모성을 향상시키기 위해, 벨트의 톱니면(齒面; tooth surface)에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)이나 고무풀 등의 처리제에 의해 함침(含浸) 처리된 톱니형 직물(齒布; facing fabric)이 접착된다.

최근, 톱니형 벨트는, 엔진룸의 컴팩트화 등에 의해, 사용 환경의 고온화나 소형화가 진행되어, 고온·고부하 환경 하에서 사용되는 경우가 많아지고 있다. 또한, 톱니형 벨트는, 그 용도가 넓어지고 있고, 오일에 접촉하는 환경 하에서 사용되는 경우도 있다.

그러나, 톱니형 벨트는, 고온·고부하 환경 하에서 사용되면, RFL 등의 톱니형 직물 처리제가 조기에 마모되므로, 톱니형 직물에 크랙(crack) 등이 생기기 쉬워져, 그 수명이 짧아질 우려가 있다. 또한, 톱니형 벨트는, 상기한 톱니형 직물 처리제가 충분한 내유성(耐油性)을 가지고 있지 않으므로, 오일 접촉 환경 하에서 사용되는 경우에도 수명이 짧아지기 쉬운 경향이 있다.

특허 문헌 1에는, 톱니형 직물이 RFL 처리된 후, 또한 에폭시 화합물 등이 첨가된 고무풀에 의해 함침 처리가 행해지는 것이 개시되어 있다.

또한, 종래, RFL 처리나 고무풀 처리에 의해, 톱니형 직물의 열화를 방지하여, 벨트의 내구성(耐久性)을 향상시키는 기술이 널리 알려져 있다. 그러나, 벨트가 물이나 오일이 접촉하는 환경 하에서나, 고온 환경 하에서는, RFL이나 고무풀 등의 처리제는, 열화되기 쉬워, 충분히 톱니형 직물을 보호할 수 없다. 그러므로, 톱니형 직물에 함침된 처리제는 조기에 마모되어, 풀리(pully)가 톱니형 직물의 섬유 재료에 직접 접촉하게 되어, 톱니형 직물에 크랙 등이 생겨, 벨트의 내구성이 저하된다.

예를 들면, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, RFL 처리액에, 방향족 에폭시 수지가 첨가되어 톱니형 직물의 인장(引張) 강도를 향상시킬 수 있는 구성도 알려져 있다.

일본공개특허 제2004-324832호 공보 일본공개특허 제2001-220008호 공보

그러나, 특허 문헌 1에서의 에폭시 화합물은, 톱니형 직물과 벨트 본체와의 접착성을 개선하기 위해 사용되고 있고, 톱니형 직물 표면에 피복을 형성하기 위해 사용되는 것은 아니다. 그러므로, 인용 문헌 1에서는, 에폭시 화합물에 의해, 내마모성이나 내유성이 향상되는 것은 아니다.

또한, 벨트 본체의 고무에, 내유성 향상을 위해 불소 고무가 사용되는 경우도 있지만, 불소 고무는, 오일의 종류에 따라서는 팽윤(澎潤)될 가능성이 있으므로, 벨트 본체를 불소 고무로 한 것만으로는, 내유 성능이 충분하지 않은 경우가 있다.

또한, RFL를 베이스로 한 처리액은, 에폭시 수지가 부가적으로 첨가되어도, 톱니형 직물의 내수, 내열, 내유성 등을 충분히 향상시킬 수 없어, 고온, 고부하 환경 하에서나, 오일이나 물에 접촉하는 환경 하에서 사용되는 벨트의 내구성을 충분히 향상시킬 수는 없다.

그래서, 본 발명은, 이상의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 톱니형 직물의 내마모성이나 내유성·내수성을 향상시켜, 고온·고부하 환경 하에서나, 오일이나 물에 접촉하게 되는 환경 하에서 사용되어도, 내구성이 양호한 톱니형 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 제1 발명에 관한 톱니형 벨트는, 한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적(交互的)으로 형성된 벨트 본체와, 그 벨트 본체의 한쪽 면에 설치되고, 또한 외표면이 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복된 톱니형 직물을 구비한 것을 특징으로 한다.

제1 에폭시 수지의 경화물의 연화점(軟化点)은, 110℃ 이상인 편이 바람직하다. 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량은, 150 ~ 1500인 것이 바람직하다. 또한, 제1 에폭시 수지의 경화물은, RFL 처리된 톱니형 직물에 피복되어 있는 것이 바람직하다.

제1 에폭시 수지는, 제1 경화제에 의해 경화되고, 제1 경화제는, 예를 들면, 아민류의 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀 노볼락계 경화제, 이미다졸계 경화제, 및 디시안디아미드계 경화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 경화제를 포함한다. 제1 경화제는, 바람직하게는 이미다졸계 경화제이다.

제1 에폭시 수지는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 및 장쇄(長鎖) 지방족 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

본 제1 발명에 관한 톱니형 벨트의 제조 방법은, 톱니형 직물의 한쪽 면에 제1 에폭시 수지를 포함하는 제1 에폭시 수지액을 코팅하고, 톱니형 직물의 다른 쪽 면 측에 배치된 고무를 가류(加硫)함으로써 톱니형 직물과 고무를 일체화시켜, 톱니형 직물에 코팅된 제1 에폭시 수지를 경화시키는 것을 특징으로 한다.

본 제2 발명에 관한 톱니형 벨트는, 한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적으로 형성된 벨트 본체와, 그 벨트 본체의 한쪽 면에 피복된 톱니형 직물을 구비하고, 톱니형 직물이, 제2 에폭시 수지, 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제, 및 고무 성분을 포함하는 처리제 조성물로 처리된 것을 특징으로 한다.

제2 에폭시 수지는, 예를 들면, 지방족형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 및 페녹시형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지는, 이들 중 지방족형 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 경화제는, 바람직하게는 이미다졸계 경화제이다.

고무 성분은 라텍스인 동시에, 톱니형 직물은, 처리제 조성물이 물에 의해 희석된 것에 의해 함침 처리되는 것이 바람직하다. 또한, 고무 성분은, 니트릴 고무(NBR), 수소 첨가 니트릴 고무(HNBR)나 수소 첨가 카르복실화 니트릴 고무(HXNBR)인 것이 바람직하다. 또한, 제2 에폭시 수지와 고무 성분(예를 들면, 라텍스)의 중량비는, 예를 들면, 1:9 ~ 9:1이다.

벨트 본체의 톱니형 직물에 접착되는 부분은, 고무와 레조르시놀과 멜라민 화합물을 포함하는 고무 조성물이 가류되어 성형된 것인 것이 바람직하다. 또한, 벨트 본체의 톱니형 직물에 접착되는 부분의 고무는, HNBR나 HXNBR을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 제2 에폭시 수지, 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제, 및 고무 성분을 포함하는 처리제 조성물로 처리된 톱니형 직물은, 그 외표면이, 또한 제3 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복되어 있어도 된다.

본 제2 발명에 관한 톱니형 벨트의 제조 방법은, 한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적으로 형성된 벨트 본체와, 그 벨트의 본체의 한쪽 면에 피복된 톱니형 직물을 구비하는 톱니형 벨트의 제조 방법으로서, 제2 에폭시 수지, 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제, 및 고무 성분을 포함하는 처리제 조성물로 톱니형 직물을 처리하고, 그 처리된 톱니형 직물에 미가류(未加流) 고무 시트(sheet)를 중첩시킨 후, 가류 성형하여 톱니형 벨트를 얻는 것을 특징으로 한다.

본 제1 발명에 있어서는, 톱니형 직물 표면이 제1 에폭시 수지에 의해 피복된 것에 의해 톱니형 직물의 내마모성이나 내유성이 향상되고, 고온·고부하 환경 하에서나 오일 접촉 환경 하에서 사용되어도, 톱니형 벨트의 내구성이 양호한 것으로 된다.

또한, 본 제2 발명에 있어서는, 톱니형 벨트의 톱니형 직물 처리를 개량함으로써, 벨트의 내수, 내열, 내유성 등이 향상되므로, 벨트가 고온·고부하 환경 하에서나 물이나 오일에 접촉하는 환경 하에서 사용되어도, 톱니형 벨트의 내구성이 양호한 것으로 된다.

도 1은 본 제1 발명의 실시형태에 관한 톱니형 벨트의 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 본 제1 발명의 실시형태에 관한 톱니형 벨트의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 제2 발명의 실시형태에 관한 톱니형 벨트의 단면도이다.
도 4는 본 제2 발명의 실시형태에 관한 톱니형 벨트의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 5는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 벨트의 동마찰(動摩擦) 계수를 나타낸 그래프이다.
도 6은 주행 시험의 레이아웃(layout)을 나타낸 개략도이다.
도 7은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 주행 시험에서의 벨트의 내구 시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 서보펄서(servopulser) 시험기를 나타낸 개략도이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1의 서보펄서 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 벨트의 응력-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 2, 비교예 3의 주행 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 3 및 비교예 3의 내수 주행 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 2, 비교예 3의 내유 주행 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 에폭시 수지로서 지방족형의 것을 사용했을 때의 접착 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 에폭시 수지로서 노볼락형의 것을 사용했을 때의 접착 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 제1 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

＜실시형태＞

도 1은, 본 제1 발명의 실시형태에 있어서의 톱니형 벨트를 나타낸다. 톱니형 벨트(10)는, 무단상(無端狀)으로 형성되어, 예를 들면, 내연 기관 등에 있어서, 종동(從動) 및 원동(原動) 풀리(도시하지 않음)에 걸어돌려져 사용되는 것이다. 톱니형 벨트(10)는, 원동 풀리의 토크(구동력)를, 맞물림 전동(轉動)에 의해 종동 풀리에 전동시키는 타이밍 벨트이다.

톱니형 벨트(10)는, 한쪽 면 측에 설치된 톱니 고무부(11)와, 다른쪽 면 측에 설치된 백킹 고무부(backing rubber portion)(12)에 의해 일체로 형성된 벨트 본체(13)와, 톱니 고무부(11)와 백킹 고무부(12)와의 경계 부분에 있어서, 스파이럴형으로 감겨져 벨트의 길이 방향으로 연장되어 매설되는 심선(心線)(14)을 구비한다.

톱니 고무부(11)는, 벨트 본체(13)의 한쪽 면 측에, 벨트의 길이 방향을 따라 톱니부(15)와 톱니 바닥부(16)를 교호적으로 형성하는 것이다. 톱니 고무부(11)는, 톱니부(15)의 대부분을 차지하는 동시에 백킹 고무부(12) 상에 적층되고, 톱니부(15)의 형상을 따라 형성된 코어 고무부(core rubber portion)(17)와, 그 코어 고무부(17) 상에 적층되는 얇은 톱니 표면 고무부(18)를 구비한다. 톱니 표면 고무부(18)의 표면[즉, 벨트 본체(13)의 한쪽 면]에는, 톱니 고무부(11)를 피복하는 톱니형 직물(20)이 접착된다.

코어 고무부(17)에는, 나일론 섬유, 아라미드(aramid) 섬유 등으로 이루어지는 단섬유(短纖維)(도시하지 않음)가 혼입되는 한편, 톱니 표면 고무부(18) 및 백킹 고무부(12)에는, 단섬유가 혼입되어 있지 않다. 그러므로, 코어 고무부(17)의 모듈러스는, 톱니 표면 고무부(18) 및 백킹 고무부(12)의 모듈러스보다 높아진다.

벨트 본체(13)를 구성하는 백킹 고무부(12), 코어 고무부(17) 및 톱니 표면 고무부(18)의 고무 성분에는, 수소 첨가 니트릴 고무(HNBR), 니트릴 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-프로필렌디엔 고무(EPDM), 불소 고무, 또는 이들의 혼합물 등이 사용되지만, 내열성이나 내구성 등의 관점에서 HNBR이 바람직하다. 고무부(12, 17, 18)는, 서로 동일한 고무 성분이 사용되어도 되지만, 상이한 고무 성분이 사용되어도 된다.

본 실시형태에 있어서 톱니형 직물(20)은, RFL(레조르신-포르말린-라텍스) 처리가 행해지고, 또한 그 외측의 면인 외표면(21)[즉, 벨트 본체(13)에 접착되지 않는 측의 면]이, 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복된 것이다.

톱니형 직물(20)은, 특별히 한정되지 않지만, 벨트의 길이 방향을 따라 연장되는 제1 실[예를 들면, 씨실(weft threads)]과, 벨트의 폭 방향을 따라 연장되는 제2 실[예를 들면, 날실(warp threads)]이 짜여져 구성된 직물이다. 톱니형 직물(20)은, 예를 들면, 제1 실이 신축성 실, 제2 실이 비신축성 실로 구성되며, 벨트의 길이 방향으로 신축성을 가진다.

톱니형 직물(20)에 행해지는 RFL 처리는, 톱니형 직물(20)이 RFL 처리액에 침지된 후, 가열 건조되는 함침 처리에 의해 행해진다. RFL 처리액은, 라텍스와 레조르신·포름알데히드 축합물을 포함하고, 이들이 예를 들면, 물 등에 의해 희석된 것이다. 라텍스로서는, 상기한 고무 성분 등의 라텍스가 사용되지만, 바람직하게는 HNBR 라텍스가 사용된다. 또한, 톱니형 직물(20)에 대한 RFL의 부착량(고형분)은, 40 ~ 80g/㎡ 정도이다.

본 실시형태에 있어서, 제1 에폭시 수지의 경화물에 의한 피복은, 제1 에폭시 수지 및 제1 경화제가 용제 등으로 희석된 제1 에폭시 수지액이, RFL 처리된 톱니형 직물(20)의 한쪽 면에 코팅된 후, 후술하는 고무 가류 시의 가열에 의해 제1 에폭시 수지가 경화되어 형성된다. 톱니형 직물(20)에 코팅된 제1 에폭시 수지액에 포함되는 용제는, 가류 전에 자연 건조 등에 의해 휘발되는 것이 바람직하다.

제1 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 장쇄 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상이 사용되어도 된다. 제1 에폭시 수지로서는, 이들 중에서도 비스페놀 A형 에폭시 수지, 또는 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.

제1 에폭시 수지는, 그 융점이 상온(25℃)보다 높은 이른바 고체 타입인 것이 바람직하다. 고체 타입이 사용되면, 톱니형 직물(20)에 코팅된 경화 전의 제1 에폭시 수지액은, 용제가 휘발되면 끈적거림이 쉽게 발생하지 않아, 취급성이 양호해진다. 단, 제1 에폭시 수지는, 용융되지 않으면 쉽게 경화되지 않으므로, 그 융점은, 후술하는 가류 시의 가열 온도보다 낮은 편이 바람직하다.

또한, 제1 에폭시 수지의 경화물의 내열성을 양호하게 하기 위해, JIS K7236에 기초한 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량은, 비교적 낮은 것이 바람직하고, 예를 들면 100 ~ 1500g/eq인 것이 바람직하고, 150 ~ 1000g/eq인 것이 더욱 바람직하다.

제1 에폭시 수지는, 제1 경화제에 의해 경화되는 것으로서, 제1 경화제로서는, 아민류의 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀 노볼락계 경화제, 이미다졸계 경화제, 디시안디아미드계 경화제 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상이 사용되어도 된다.

제1 경화제로서는, 이들 중에서도 촉매계 경화제인 이미다졸계 경화제가 바람직하다. 촉매계 경화제인 이미다졸계 경화제는, 촉매적으로 에폭시 환끼리를 직접 반응시켜, 제1 에폭시 수지를 중합시키므로, 경화물의 경도를 높이기 쉽고, 이로써, 톱니형 직물(20)의 외표면(21)의 마찰 계수를 내리기가 용이해진다. 또한, 그 첨가량이 적어지게 되므로, 톱니형 직물(20)에 코팅된 경화 전의 제1 에폭시 수지액은, 용제가 휘발되면, 끈적거리지 않아 취급성이 우수하다.

제1 에폭시 수지의 경화물은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고온 하에서도 높은 경도를 유지하여 톱니 표면에 양호한 마찰 계수를 부여함으로써, 톱니형 직물(20)의 내마모성을 양호하게 하기 위해, 비교적 높은 연화점을 가지는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 연화점은 110℃ 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 연화점은, 열 기계 분석 장치 「TMA/SS120U」(에스아이아이 나노테크놀로지사 제조)를 사용하여, 측정 온도 범위: 30℃ ~ 350℃, 하중 100mN, 승온(昇溫) 5℃/분의 조건 하에서 측정되는 것이다.

제1 에폭시 수지의 경화물은, 너무 두꺼우면, 균열 등이 생겨, 톱니 크랙(tooth crack)의 기점(起点)으로 될 우려가 있다. 그러므로, 톱니형 직물(20)에 대한 제1 에폭시 수지액(즉, 제1 에폭시 수지의 경화물)의 부착량(고형분)은, 비교적 적은 쪽이 바람직하고, 예를 들면 10 ~ 50g/㎡ 정도로서, RFL의 부착량(고형분)의 1/2보다 적은 편이 바람직하다. 또한, 톱니형 직물(20)은 통상 직포(woven fabric)이므로, 그 표면에 직목(weave texture)에 의한 요철(凹凸)이 있지만, 상기 부착량은, 경화물에 의해 피복된 후에도 그 요철이 표면[외표면(21)]에 남도록 한 양인 것이 바람직하다. 제1 에폭시 수지의 경화물로 피복된 외표면(21)에, 직목의 요철에 기초한 요철이 있으면, 특히 벨트[톱니형 직물(20)]이 오일에 접촉하지 않는 상태로 사용되는 경우에, 이상음(異常音)의 발생이 용이하게 억제된다.

다음에, 도 2를 사용하여 본 실시형태에 있어서의 톱니형 벨트(10)의 제조 방법을 설명한다. 상기한 바와 같이, RFL 처리되고, 또한 톱니형 직물(20)의 한쪽 면(21')[외표면(21)이 되는 면]에 제1 에폭시 수지액이 코팅된 톱니형 직물(20)은, 먼저, 종래 공지의 방법에 의해, 톱니부(23) 및 톱니 바닥부(24)를 교호적으로 가지는 콜게이트형(corrugated shape)으로 미리 성형된다.

이어서, 콜게이트형의 톱니형 직물(20)의 다른 쪽 면(22') 상에, 톱니 표면 고무 시트(18') 및 코어 고무 시트(17')가 상기 순서로 압착(壓着)되어, 고무가 부착된 톱니형 직물(28)이 얻어진다. 이 때, 톱니 표면 고무 시트(18') 및 코어 고무 시트(17')는, 톱니형 직물(20)을 향해 압압(押壓)되는 것에 의해, 톱니부(23) 상에 상대적으로 두껍게 압착되는 한편, 톱니 바닥부(24) 상에 상대적으로 얇게 압착된다.

그 후, 톱니를 가지는 몰드(30)에, 고무가 부착된 톱니형 직물(28)이 권취된다. 톱니를 가지는 몰드(30)는, 원통형상을 가지고, 그 외주면에 오목부(31)와 볼록부(32)가 주위 방향을 따라 교호적으로 형성된 것으로서, 고무가 부착된 톱니형 직물(28)의 각각의 톱니부(23)는, 각각의 오목부(31)의 내부에 배치된다. 그리고, 고무가 부착된 톱니형 직물(28)의 각각의 톱니부(23)는, 통상, 오목부(31)에 완전히 일치한 형상으로 되어 있지 않고, 톱니부(23)와 오목부(31)의 사이에는 간극이 있다.

이어서, 코어 고무 시트(17') 상에 심선(14)이 나선형으로 권취되고, 심선(14) 상에 또한 백킹 고무 시트(12')가 권취된다. 그 후, 톱니를 가지는 몰드(30)는, 가류 챔버(도시하지 않음) 내에 수용된다. 그리고, 백킹 고무 시트(12'), 코어 고무 시트(17') 및 톱니 표면 고무 시트(18')는, 가류 성형 후에, 백킹 고무부(12), 코어 고무부(17) 및 톱니 표면 고무부(18)가 되는 미가류 고무 시트이다.

가류 챔버 내에 있어서, 톱니를 가지는 몰드(30) 상에 권취된 미리 성형 고무가 부착된 톱니형 직물(28) 등은, 예를 들면, 스팀에 의해 가열되고, 가류 챔버 내에 설치된 가류 가방 등에 의해 외측으로부터 내측을 향해 가압된다. 이 가압·가열에 의해, 오목부(31) 내부의 간극은 완전히 없어지고, 또한 고무 시트(12', 17', 18') 등이 가류됨으로써, 톱니형 직물(20), 고무 시트(12', 17', 18') 및 심선(14)이 일체화되어 벨트 슬래브(velt slab)가 얻어진다. 또한, 이 가열에 의해, 톱니형 직물(20)의 한쪽 면(21')에서는, 코팅되어 있던 제1 에폭시 수지가 제1 경화제에 의해 경화되어, 제1 에폭시 수지의 경화물에 의한 피복이 형성된다. 벨트 슬래브는, 톱니를 가지는 몰드(30)로부터 분리되어(demolded), 적절히 연마 등 된 후, 소정 폭으로 재단되는 것에 의해, 톱니형 벨트(10)(도 1 참조)가 된다.

이상과 같이 본 제1 발명 실시형태에서는, 톱니형 직물(20)의 외표면(21)이 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복된 것에 의해, 외표면(21)의 마찰 계수가 고온 환경 하에서도 양호해지기 때문에, 고온 환경 하에서의 톱니형 직물(20)의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 톱니형 직물(20)은 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복되는 것에 의해, 톱니형 직물(20)의 강도가 향상되어, 톱니부(15)의 변형에 따른 내부 발열도 억제된다. 따라서, 벨트 수명, 특히 고온, 고부하 환경 하에서의 벨트 수명을 양호하게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 외표면(21)에 제1 에폭시 수지의 경화물이 피복된 것에 의해, 벨트의 내유성도 향상되므로, 벨트(10)가 오일에 접촉하는 용도로 사용되는 경우에도 벨트의 수명을 양호하게 할 수 있다. 또한, 톱니형 직물(20)은, 벨트 본체(13)에 접착되는 내표면 측에는, 제1 에폭시 수지의 경화물이 피복되지 않기 때문에, 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해, 벨트 본체(13)와 톱니형 직물(20)의 접착성이 저하되지 않는다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 톱니형 직물(20)은, RFL 처리 대신에, 고무풀에 의한 함침 처리가 행해져도 된다. 단, 제1 에폭시 수지와의 접착성을 고려하면, 톱니형 직물(20)은 RFL 처리되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 에폭시 수지액은, 톱니형 직물(20)이 콜게이트형으로 미리 성형되기 전에 톱니형 직물(20)에 코팅되었지만, 미리 성형된 후(예를 들면, 고무 시트가 톱니형 직물에 압착된 후)에 코팅되어도 된다.

또한, 톱니형 벨트는, 도 1의 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 톱니 표면 고무부(18)가 생략되어도 되고, 코어 고무부(17)와 백킹 고무부(12) 사이에, 심선(14)을 내부에 매설하는 접착 고무부 등이 설치되어도 된다. 또한, 톱니형 직물(20)은 미리 성형되지 않아도 된다. 단, 톱니형 직물(20)이 미리 성형되면, 가류 성형 시의 톱니형 직물의 신장량이 적어지므로, 제1 에폭시 수지의 경화물이 톱니형 직물(20)에 균일하게 피복되기 용이해진다.

＜제2 발명의 실시형태＞

다음에, 도 3, 도 4를 사용하여 본 제2 발명의 실시형태에 있어서의 톱니형 벨트를 설명한다. 제1 발명의 실시형태와 같은 개소(箇所)에는 같은 부호를 부여한다.

도 3은 본 제2 발명의 실시형태에 있어서의 톱니형 벨트를 나타낸다. 톱니형 벨트(10)는, 무단상으로 형성되어, 예를 들면, 내연 기관 등에 있어서, 종동 및 원동 풀리(도시하지 않음)에 걸어돌려져 사용되는 것이다. 톱니형 벨트(10)는, 원동 풀리의 토크(구동력)를, 맞물림 전동에 의해 종동 풀리에 전동시키는 타이밍 벨트이다.

톱니형 벨트(10)는, 한쪽 면 측에 설치된 톱니 고무부(11)와, 다른쪽 면 측에 설치된 백킹 고무(12)에 의해 일체로 형성된 벨트 본체(13)와, 톱니 고무부(11)와 백킹 고무(12)와의 경계 부분에 있어서, 스파이럴형으로 감겨져 벨트의 길이 방향으로 연장되어 매설되는 심선(14)을 구비한다.

톱니 고무부(11)는, 벨트 본체(13)의 한쪽 면 측에, 벨트의 길이 방향을 따라 톱니부(15)와 톱니 바닥부(16)를 교호적으로 형성하는 것이다. 톱니 고무부(11)는, 톱니부(15)의 대부분을 차지하는 동시에 백킹 고무(12) 상에 적층되고, 톱니부(15)의 형상을 따른 형상을 가지는 코어 고무부(17)와, 그 코어 고무부(17) 상에 적층되고, 톱니 고무부(11)의 표면에 배치되는 얇은 톱니 표면 고무부(18)를 구비한다. 톱니 표면 고무부(18)의 표면[즉, 벨트 본체(13)의 한쪽 면]에는, 톱니 고무부(11)를 피복하는 톱니형 직물(20)이 접착된다.

코어 고무부(17)에는, 나일론 섬유, 나일론을 변성한 변성 나일론 섬유, 아라미드 섬유 등으로 이루어지고, 섬유 길이 0.5 ~ 10㎜ 정도의 단섬유(25)가 혼입되는 한편, 톱니 표면 고무부(18) 및 백킹 고무(12)에는, 단섬유가 혼입되어 있지 않다. 그러므로, 코어 고무부(17)의 모듈러스는, 톱니 표면 고무부(18) 및 백킹 고무(12)의 모듈러스보다 높아진다. 그리고, 코어 고무부(17)에는, 톱니 고무부(11)의 강도를 보다 향상시키기 위해, 아라미드 단섬유가 혼입되는 것이 바람직하다.

코어 고무부(17)에 있어서 단섬유(25)는, 톱니부(15)의 중앙 영역에서는, 대략 벨트의 두께 방향으로 배향되고, 또한 그 중앙 영역으로부터 톱니면에 가까워지는 것에 따라, 톱니면을 따르도록 두께 방향에 대하여 경사지게 배향되어, 톱니부(15)의 정상부 근방이나 톱니 바닥부(16) 근방에서는 대략 벨트의 길이 방향을 따라 배향된다.

톱니 표면 고무부(18)는, 고무와 각종 첨가제를 함유하는 고무 조성물이 가류되어 성형된 것이다. 이 고무 조성물은, 고무로서 수소 첨가 니트릴 고무(HNBR)를 주성분으로서 포함하는 것이지만, 수소 첨가 카르복실화 니트릴 고무(HXNBR)나 니트릴 고무(NBR) 등의 다른 고무 성분을 포함해도 된다.

톱니 표면 고무부(18)를 성형하기 위한 고무 조성물에는, 매트릭스로서, 상기 고무에 더하여, α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산 금속염을 포함해도 된다. α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산 금속염은, 예를 들면, 매트릭스(고무 및 α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산 금속염의 합계 중량)에 대하여, 0.2 ~ 0.4 정도 함유된다.

α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산 금속염은, α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산과 금속이 이온 결합한 것이며, α-β-에틸렌성 불포화 카르복실산으로서는, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산 등의 모노카르본산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산 등의 디카르복실산이 사용되고, 바람직하게는 메타크릴산이 사용된다. 금속으로서는, 예를 들면, 아연, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 알루미늄, 주석, 납 등이 사용되고, 바람직하게는 아연이 사용된다. 그리고, 예를 들면, 상기 금속염으로서는 디메타크릴산 아연이 사용된다.

톱니 표면 고무부(18)를 성형하기 위한 고무 조성물은, 또한 내첨형(內添型) 접착제로서, 레조르시놀과 멜라민 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 톱니 표면 고무부(18)에 이들 화합물이 배합되는 것에 의해, 가류 시의 가열 등에 의해 멜라민 화합물이나 레조르시놀이 중합되어 망눈 구조(network structure)가 구축되어, 톱니 고무부(11)의 표면의 인렬(引裂) 강도 등이 높아진다. 또한, 후술하는 에폭시-고무 처리제 조성물에 의해 함침 처리된 톱니형 직물(20)에 대한 톱니 표면 고무부(18)의 접착 강도를 높일 수 있다.

상기 멜라민 화합물로서는, 예를 들면, 아미노기 중 적어도 일부가 메톡시메틸화된 멜라민 화합물로서, 구체적으로는, 헥사 메톡시 메틸올 멜라민, 그 부분 축합물인 올리고머, 또는 이들 혼합물인, 헥사 메톡시 메틸올 멜라민 화합물이 사용된다. 이와 같은 멜라민 화합물은, 그 25℃에서의 점도(DIN19268에 의함)가 3000 ~ 8000 mPa·s 정도로 되는 것이 바람직하다.

레조르시놀은, 고무 조성물의 매트릭스 100 중량부에 대하여, 0.3 ~ 8 중량부, 바람직하게는 0.5 ~ 4.5 중량부, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3.0 중량부 배합된다. 또한, 멜라민 화합물은, 레조르시놀보다 배합 부수(중량)가 적은 것이 바람직하고, 고무 조성물의 매트릭스 100 중량부에 대하여, 0.2 ~ 5 중량부, 바람직하게는 0.3 ~ 2.7 중량부, 더욱 바람직하게는 0.9 ~ 1.8 중량부 배합된다. 멜라민 화합물이나 레조르시놀의 배합량이, 상기 범위보다 많아지면, 인렬 강도나 파단(破斷) 강도 등이 양호해지기 어려워지는 한편, 상기 범위보다 적으면 접착 강도가 향상되기 어려워진다.

톱니 표면 고무부(18)를 성형하기 위한 고무 조성물은, 실리카를 포함하는 것이 바람직하다. 실리카로서는, 미립자 또는 분말형 등의 것이 사용된다. 본 실시형태에서는, 실리카에 포함되는 수분에 의해, 멜라민 화합물로부터 포름알데히드가 공여(供與)되어 그 포름알데히드에 의해 레조르시놀이 중합되는 동시에, 멜라민 화합물도 중합되어 상기한 바와 같이 접착력이나 인렬 강도 등이 양호해진다. 실리카는, 고무 조성물의 매트릭스 100 중량부에 대하여, 5 ~ 50 중량부, 바람직하게는 20 ~ 40 중량부이다.

톱니 표면 고무부(18)를 형성하기 위한 고무 조성물은, 첨가물로서, 또한 가류제, 가소제, 윤활제, 카본 블랙 등의 공지의 고무 첨가제를 포함한다. 본 실시형태에서는, 가류제로서는, 유기과산화물계의 가류제가 사용되는 것이 바람직하다.

톱니 표면 고무부(18)를 성형하기 위한 고무 조성물은, 다음과 같이 준비된다. 먼저, 실리카 등의 가류제 및 내첨형 접착제(레조르시놀 및 멜라민 화합물) 이외의 고무 조성물의 첨가제가, 바람직하게는 하기 1차 반죽보다 높은 온도에서, 고무와 함께 혼련된다. 이어서, 상기 내첨형 접착제가 더해지고 또한 혼련(1차 반죽)된다. 이 1차 반죽에서는, 혼련 온도는 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 이로써, 실리카의 수분이 조성물 중에 방출되고, 상기한 바와 같이, 멜라민 화합물로부터 포름알데히드가 공여되기 용이해진다. 1차 반죽을 끝낸 혼합물에는 또한 가류제가 첨가되어 가류제의 가류 온도 미만(1차 반죽의 혼련 온도 미만)에서 혼련되어 고무 조성물을 얻을 수 있다(2차 반죽). 이 고무 조성물은, 시트형으로 되어, 톱니 표면 고무 시트(18')(도 4 참조)로서 사용된다. 단, 고무의 혼련 방법은, 이 방법에 한정되지 않고, 예를 들면, 가류제 이외의 첨가제가 1차 반죽이나 2차 반죽으로 적절히 첨가되어도 된다.

코어 고무부(17)는, 상기한 레조르시놀 및 멜라민 화합물이 배합되지 않는 한편, 단섬유(25)가 혼입된 고무 조성물로 형성된 것이지만, 그 외의 구성은, 톱니 표면 고무부(18)와 같아도 된다. 또한, 코어 고무부(17)의 고무 성분은, 톱니 표면 고무부(18)와 마찬가지로, HNBR을 주성분으로 하는 것이 바람직하지만, 물론, HXNBR나 NBR 등의 다른 고무 성분을 포함해도 된다.

백킹 고무(12)는, 종래 공지의 톱니형 벨트의 백킹 고무에 사용되는 고무와 마찬가지의 것이 사용되지만, 단섬유가 혼입되어 있지 않은 것이 바람직하다. 또한, 백킹 고무(12)에 사용되는 고무는, 톱니 고무부(11)와 마찬가지로, HNBR을 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 필요에 따라 그 외의 고무 성분을 포함해도 된다.

톱니형 직물(20)은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 벨트의 길이 방향을 따라 연장되는 제1 실(예를 들면, 씨실)과 벨트의 폭 방향을 따라 연장되는 제2 실(예를 들면, 날실)이 짜여져 구성된 직물이다. 톱니형 직물(20)은, 예를 들면, 제1 실이 신축성 실, 제2 실이 비신축성 실로 구성되며, 벨트의 길이 방향으로 신축성을 가지고 있고, 미리 성형될 때 콜게이트형으로 성형되기 용이해진다. 본 실시형태에서는, 벨트 표면의 강도를 향상시키기 위해, 톱니형 직물(20)을 구성하는 적어도 일부의 섬유가, 아라미드 섬유인 것이 바람직하고, 예를 들면, 제1 실 중 적어도 일부가 아라미드 섬유인 것이 바람직하다.

톱니형 직물(20)은, 제2 에폭시 수지(프리폴리머)와, 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제와, 고무 성분을 포함하는 에폭시-고무 처리제 조성물을 희석액(용매)으로 희석한 처리액에 의해 함침 처리된 것이다. 상기 처리제 조성물에 포함되는 고무 성분은, 라텍스인 것이 바람직하고, 또한 처리제 조성물을 희석하기 위한 용매로서는 물이 바람직하다. 단, 희석 용매는 톨루엔, MEK(메틸에틸케톤) 등의 유기용제 등이라도 되고, 상기 처리액은, 미가류 고무 폴리머, 제2 에폭시 수지 및 제2 경화제를 포함하는 에폭시-고무 처리제 조성물을 유기용매로 희석한 것이라도 된다. 또한, 에폭시-고무 처리제 조성물은, 이 조성물에 포함되는 고무 성분을 가류하기 위한 가류제를 포함해도 된다. 가류제를 포함하는 처리액에 의해 함침 처리된 톱니형 직물은, 후술하는 고무 가류 시의 가열에 의해, 상기 고무 성분이 가류제에 의해 가류되어, 톱니형 직물의 내유 팽윤성이나 내열성이 한층 향상된다.

상기 함침 처리는, 예를 들면, 톱니형 직물이 처리액에 침지된 후, 가열 건조에 의해 물 등의 용매가 증발됨으로써 행해진다. 여기서의 가열은, 상기 용매를 단시간에 기화하고, 가열 건조 시에 제2 에폭시 수지를 가능한 한 경화시키지 않도록 하기 위해, 비교적 높은 온도에서 단시간에 행해지는 것이 바람직하고, 예를 들면, 후술하는 가류 시의 가열 온도보다 높은 온도에서 행해진다. 톱니형 직물(20)에 부착된 제2 에폭시 수지는, 열경화성 에폭시 수지이며, 후술하는 고무 가류 시의 가열에 의해 경화제에 의해 경화되어 톱니형 직물(20)의 표면에는, 제2 에폭시 수지의 경화물과 라텍스 등의 고무 성분에 의한 피막이 형성된다.

에폭시-고무 처리제 조성물에 포함되는 제2 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 지방족형 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상이 사용되어도 된다. 그리고, 제2 에폭시 수지는, 그 수평균 분자량이 300 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 수평균(數平均) 분자량은, 겔 투과 크로마토 그래프(GPC)에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 값을 말한다.

에폭시-고무 처리제 조성물을 희석하기 위한 용매가 물인 경우에는, 제2 에폭시 수지는, 수용성인 것이 바람직하고, 이로써, 제2 에폭시 수지는 처리액에서 용해되므로, 처리액의 취급성이 양호하게 되어, 균일한 피막을 형성하기 용이해진다. 예를 들면, 상기 예시한 제2 에폭시 수지 중, 지방족형 에폭시 수지는, 수용성을 나타내는 경우가 많고, 통상, 용매로서 물을 포함하는 처리액에 있어서 물 용매에 용해된다.

또한, 지방족형 에폭시 수지는, 경화물에 의한 피막의 경도를 적절한 것으로 하기 용이하여, 톱니 고무와의 접착성을 높이면서, 벨트의 내구성(耐久性)을 용이하게 향상시킬 수 있다. 지방족형 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 폴리 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르 등의 폴리 글리세린계의 것을 들 수 있다. 또한, 제2 에폭시 수지는, 제2 경화제에 의한 경화에 의해 망눈 구조가 구축 가능하도록, 관능기(에폭시기)를 3개 이상 가지는 것이 바람직하다.

에폭시-고무 처리제 조성물에 있어서, 제2 에폭시 수지와 고무 성분의 중량비(고형분 중량비)는, 예를 들면, 제2 에폭시 수지: 고무 성분이 9:1 ~ 1:9이며, 바람직하게는 7: 3 ~ 3:7이다. 또한, 예를 들면, 제2 에폭시 수지가 상기한 바와 같은 지방족형인 경우에는, 톱니형 직물(20)의 경도를 적절히 하면서, 접착 성능을 양호하게 하기 위해, 제2 에폭시 수지의 배합 중량이 고무 성분의 배합 중량 이상인 것이 바람직하다. 한편, 노볼락형 등의 방향족계에서는, 소량으로 톱니형 직물(20)이 경직되기 쉽기 때문에, 피막의 경도를 적절히 하면서, 접착 성능을 양호하게 하기 위해서는, 제2 에폭시 수지의 배합 중량을 고무 성분의 배합 중량 이하로 하는 것이 바람직하다.

에폭시-고무 처리제 조성물에 포함되는 제2 경화제로서는, 상기 각각의 제2 에폭시 수지를 경화할 수 있는 것이면 되지만, 예를 들면, 촉매계 경화제인 이미다졸계 경화제가 사용되는 것이 바람직하다. 촉매계 경화제는, 촉매적으로 에폭시 환끼리를 직접 반응시켜, 제2 에폭시 수지를 중합한다. 또한, 제2 경화제는, 제2 에폭시 수지와 마찬가지로, 물에 가용(可溶)이며, 처리액에서 용해되어 있던 쪽이 양호하다.

또한, 에폭시-고무 처리제 조성물에 포함되는 고무 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, HNBR로 형성되는 톱니 표면 고무부(18)와의 접착성을 향상시키기 위해, NBR, HNBR, 또는 HXNBR이 사용되는 것이 바람직하고, 즉 NBR 라텍스, HNBR 라텍스, 또는 HXNBR 라텍스가 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 에폭시-고무 처리제 조성물에 포함되는, 고무 성분을 가류하기 위한 가류제로서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 톱니형 직물의 내유 팽윤성이나 내열성을 향상시키기 위해, 아민계 가류제, 페록사이드 가류제, 유황계 가류제가 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 에폭시-고무 처리제의 톱니형 직물(20)에 대한 부착량(고형분)은, 예를 들면 5 ~ 200g/㎡이며, 바람직하게는 20 ~ 100g/㎡이다. 부착량이 5g/㎡보다 적으면 벨트의 내수, 내열, 내유성 등의 성능 향상 효과가 부족하고, 부착량이 200g/㎡보다 많으면 톱니형 직물의 강성이 너무 높아지게 되어, 범포(帆布) 크랙의 발생이나 심선의 굴곡 성능의 저하를 초래한다.

다음에, 도 4를 사용하여 본 실시형태에 있어서의 톱니형 벨트(10)의 제조 방법을 설명한다. 상기한 바와 같이, 에폭시-고무 처리제 조성물로 함침 처리된 톱니형 직물(20)은, 먼저, 종래 공지의 방법에 의해, 톱니부(23) 및 톱니 바닥부(24)를 교호적으로 가지는 콜게이트형으로 미리 성형된다.

이어서, 콜게이트형의 톱니형 직물(20)의 한쪽 면(22') 상에, 톱니 표면 고무 시트(18') 및 코어 고무 시트(17')가 상기 순서로 압착되어 고무가 부착된 톱니형 직물(28)이 얻어진다. 이 때, 톱니 표면 고무 시트(18') 및 코어 고무 시트(17')는, 톱니형 직물(20)을 향해 압압되는 것에 의해, 톱니부(23) 상에 상대적으로 두껍게 압착되는 한편, 톱니 바닥부(24) 상에 상대적으로 얇게 압착된다. 그리고, 코어 고무 시트(17')에 혼입되는 단섬유(25)는, 길이 방향을 따라 배합되어 있던 것이, 도 2로부터 명백한 바와 같이, 압착될 때 적절히 경사지고, 톱니형 벨트(10)에서의 단섬유와 거의 마찬가지로 배향되게 된다.

이어서, 코어 고무 시트(17') 상에 심선(14)이 나선형으로 권취되고, 심선(14) 상에 또한 백킹 고무 시트(12')가 권취된다. 그 후, 톱니를 가지는 몰드(30)는, 가류 챔버(도시하지 않음) 내에 수용된다. 그리고, 백킹 고무 시트(12'), 코어 고무 시트(17') 및 톱니 표면 고무 시트(18')는, 가류 성형 후에, 백킹 고무(12), 코어 고무부(17) 및 톱니 표면 고무부(18)가 되는 미가류 고무 시트이다.

가류 챔버 내에 있어서, 톱니를 가지는 몰드(30) 상에 권취된 고무가 부착된 톱니형 직물(28) 등은, 예를 들면, 스팀에 의해 가열되고, 가류 챔버 내에 설치된 가류 가방 등에 의해 외측으로부터 내측을 향해 가압된다. 이 가압·가열에 의해, 오목부(31) 내부의 간극은 완전히 없어지고, 또한 고무 시트(12', 17', 18') 등이 가류됨으로써, 톱니형 직물(20), 고무 시트(12', 17', 18') 및 심선(14)이 일체화되어 벨트 슬래브가 얻어진다. 또한, 이 가열에 의해, 톱니형 직물(20)에 부착되어 있던 에폭시-고무 처리제 조성물은, 제2 에폭시 수지(프리폴리머)가 제2 경화제에 의해 경화되는 동시에, 고무 성분이 바람직하게는 조성물 중의 가류제에 의해 가류되어, 톱니형 직물(20)은, 제2 에폭시 수지의 경화물과 가류되어 고무 성분에 의해 피막된다. 벨트 슬래브는, 톱니를 가지는 몰드(30)로부터 분리되어 적절히 연마 등이 행해진 후, 소정 폭으로 재단되는 것에 의해, 톱니형 벨트(10)(도 3 참조)가 된다.

이상과 같이 본 제2 발명 실시형태에서는, 톱니형 직물(20)이 제2 에폭시 수지-고무 성분에 의해 피막되는 것에 의해, 톱니형 직물의 내수, 내열, 내유성이나, 내마모성을 높일 수 있으므로, 벨트가 고온·고부하 환경 하에서나 물이나 오일에 접촉하는 환경 하에서 사용되어도, 톱니형 벨트의 내구성이 양호한 것으로 된다. 또한, 톱니형 직물(20)이 접착하는 톱니 표면 고무부(18)에는, 소정의 내첨형 접착제가 배합되므로, 톱니 고무부(11)와 제2 에폭시 수지-고무 성분에 의해 피막된 톱니형 직물(20)과의 접착 강도를 더욱 양호하게 하여, 벨트의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

그리고, 본 실시형태에서는, 톱니형 직물(20)의 외표면(21), 즉 톱니 표면 고무부(18)에 접착되는 면과는 반대측의 면은, 이하에 나타낸 바와 같이, 또한 제3 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복되어 있어도 된다.

제3 에폭시 수지의 경화물에 의한 피복은, 제3 에폭시 수지(프리폴리머) 및 제3 경화제가 용제 등으로 희석된 제3 에폭시 수지액이, 톱니형 직물(20)의 외표면에 코팅된 후, 상기한 가류 성형 시의 가열에 의해 제3 에폭시 수지가 경화되어 형성된다. 톱니형 직물(20)에 코팅된 제3 에폭시 수지액에 포함되는 용제는, 가류 전에 자연 건조 등에 의해 휘발되는 것이 바람직하다. 그리고, 제3 에폭시 수지액의 코팅은, 상기한 에폭시-고무 처리제 조성물에 의해 이미 함침 처리된 톱니형 직물에 대하여 행해진다.

이 제3 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상이 사용되어도 된다. 제3 에폭시 수지로서는, 이들 중에서도 비스페놀 A형 에폭시 수지, 또는 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.

제3 에폭시 수지(프리폴리머)는, 그 융점이 상온(25℃)보다 높은 이른바 고체 타입인 것이 바람직하다. 고체 타입의 것이 사용되면, 톱니형 직물(20)에 코팅된 경화 전의 제3 에폭시 수지액은, 용제가 휘발되면 끈적거림이 쉽게 발생하지 않아, 취급성이 양호해진다. 단, 제3 에폭시 수지는, 용융되지 않으면 쉽게 경화되지 않으므로, 그 융점은, 가류 시의 가열 온도보다 낮은 편으로 된다.

또한, 제3 에폭시 수지의 경화물의 내열성을 양호하게 하기 위해, JIS K7236에 기초한 제3 에폭시 수지의 에폭시 당량은, 100 ~ 7000g/eq인 것이 바람직하고, 150 ~ 5000g/eq인 것이 더욱 바람직하다.

제3 에폭시 수지는, 제3 경화제에 의해 경화되는 것으로서, 그 제3 경화제로서는, 아민류의 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀 노볼락계 경화제, 이미다졸계 경화제, 디시안디아미드계 경화제 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상이 사용되어도 된다.

제3 경화제로서는, 이들 중에서도 촉매계 경화제인 이미다졸계 경화제가 바람직하다. 촉매계 경화제인 이미다졸계 경화제는, 촉매적으로 에폭시 환끼리를 직접 반응시켜, 에폭시 수지를 중합시키므로, 경화물의 경도를 높이기 쉽고, 이로써, 톱니형 직물(20)의 외표면(21)의 마찰 계수를 내리기가 용이해진다. 또한, 그 첨가량이 적어지게 되므로, 톱니형 직물(20)에 코팅된 경화 전의 제3 에폭시 수지액은, 용제가 휘발되면, 끈적거리지 않아 취급성이 우수하다.

제3 에폭시 수지의 경화물은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고온 하에서도 높은 경도를 유지하여 톱니 표면에 양호한 마찰 계수를 부여함으로써, 톱니형 직물(20)의 내마모성을 양호하게 하기 위해, 비교적 높은 연화점을 가지는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 연화점은 110℃ 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 연화점은, 열 기계 분석 장치 「TMA/SS120U」(에스아이아이·나노테크놀로지사 제조)을 사용하여, 측정 온도 범위: 30℃ ~ 350℃, 하중 100mN, 승온 5℃/분의 조건 하에서 측정되는 것이다.

제3 에폭시 수지의 경화물은, 너무 두꺼우면, 균열 등이 생겨, 톱니 크랙의 기점으로 될 우려가 있다. 그러므로, 톱니형 직물(20)에 대한 제3 에폭시 수지액(즉, 제3 에폭시 수지의 경화물)의 부착량(고형분)은, 비교적 적은 쪽이 바람직하고, 예를 들면 10 ~ 50g/㎡ 정도이다. 또한, 톱니형 직물(20)은 통상 직포이므로, 그 표면에 직목에 의한 요철이 있지만, 상기 부착량은, 경화물에 의해 피복된 후에도 그 요철이 표면[외표면(21)]에 남도록 한 양인 것이 바람직하다. 제3 에폭시 수지의 경화물로 피복된 외표면(21)에, 직목의 요철에 기초한 요철이 있으면, 특히 벨트[톱니형 직물(20)]가 오일에 접촉하지 않는 상태로 사용되는 경우에, 이상음의 발생이 쉽게 억제된다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 톱니형 직물(20)의 외표면(21)이 제3 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복되면 외표면(21)의 마찰 계수가 고온 환경 하에서도 양호해지기 때문에, 고온 환경 하에서의 톱니형 직물(20)의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제3 에폭시 수지의 경화물의 피복에 의해, 톱니형 직물(20)의 강도는 향상되어 톱니부(15)의 변형에 따른 내부 발열도 억제된다. 따라서, 벨트 내구성, 특히 고온, 고부하 환경 하에서의 벨트의 내구성을 더욱 양호하게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 외표면(21)에 제3 에폭시 수지의 경화물이 피복된 것에 의해, 벨트의 내유성도 향상되므로, 벨트(10)가 오일에 접촉하는 용도로 사용되는 경우에 벨트의 내구성을 더욱 양호하게 할 수 있다. 또한, 톱니형 직물(20)은, 벨트 본체(13)에 접착되는 내표면 측에는, 제3 에폭시 수지의 경화물이 피복되지 않기 때문에, 제3 에폭시 수지의 경화물에 의해, 벨트 본체(13)와 톱니형 직물(20)의 접착성이 저하되지 않는다. 한편, 제3 에폭시 수지액의 도포는, 에폭시-고무 처리제 조성물에 의해 함침 처리된 톱니형 직물(20)에 대하여 행해지므로, 제3 에폭시 수지의 경화물 피복의 톱니형 직물(20)에 대한 밀착성은 양호하게 되기 용이하다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 톱니형 벨트(10)는, 도 3의 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 톱니 표면 고무부(18)에도 단섬유가 혼입되어도 되고, 코어 고무부(17)에 단섬유가 혼입되지 않아도 된다.

또한, 톱니 표면 고무부(18)는 생략되고, 톱니 고무가 코어 고무부(17)만으로 형성되어도 된다. 단, 이 경우, 코어 고무부(17)에, 상기한 내첨형 접착제(레조르시놀과 멜라민 화합물)가 배합되어 있던 쪽이 양호하다. 물론, 톱니형 직물에 접착되는 톱니 표면 고무부(18)나 코어 고무부(17)에는, 상기한 2개의 내첨형 접착제가 배합되지 않아도 된다.

또한, 코어 고무부(17)와 백킹 고무(12)의 사이에는, 심선(14)을 내부에 매설하는 접착 고무부 등이 설치되어도 된다. 또한, 톱니형 직물(20)은 미리 성형되지 않아도 된다.

그리고, 상기 실시형태에 있어서, 코어 고무부(17), 톱니 표면 고무부(18), 백킹 고무(12)를 구성하는 고무는, EPDM(에틸렌-프로필렌디엔 공중합체) 등의 상기한 HNBR, NBR, HXNBR 이외의 고무 성분을 포함해도 되고, HNBR 이외의 고무 성분을 주성분으로 해도 된다.

[ 실시예 ]

이하, 본 제1 및 제2 발명의 구체적인 예로서 실시예를 나타내지만, 본 제1 및 제2 발명은 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본 제1 발명의 실시형태에 대응하는 예를 나타낸다.

[실시예 1]

먼저, 톱니형 직물로서 날실과 씨실이 2/2의 능직(綾織; twill)으로 직조된 직포를 준비하였다. 날실은, 110dtex의 나일론의 필라멘트계로 구성되는 비신축성 실인 동시에, 씨실은, 470dtex의 우레탄 탄성사로 이루어지는 심사(芯絲)의 주위에, 220dtex의 파라아라미드 섬유사(상품명: 테크노라)로 이루어지는 중간사를 감아 돌리고, 그 중간사의 주위에 다시 110dtex의 나일론 섬유로 이루어지는 커버사를 감아 돌린 복합사로 구성되는 신축성 실이었다. 후술하는 공정에서, 날실은, 벨트의 폭 방향을 따라 연장시키고, 씨실은 벨트의 길이 방향을 따라 연재하였다.

상기 톱니형 직물을, RFL 처리액[RF/라텍스(중량비) = 1/6, 라텍스 성분: HNBR 라텍스]에 침지 후, 건조(온도 160℃, 5분간)시켜, RFL 처리를 행하였다. 톱니형 직물에 대한 RFL 부착량(고형분)은, 80g/㎡였다.

다음에, 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 210g/eq) 100 중량부를, MEK(메틸에틸케톤) 500 중량부로 희석한 것에, 또한 경화제로서 이미다졸계 경화제 3 중량부를 첨가하여, 에폭시 수지액을 준비하였다. 이 에폭시 수지액을, RFL 처리한 톱니형 직물의 한쪽 면에, 부착량(고형분)이 20g/㎡로 되도록, 에어 스프레이 코팅에 의해 코팅하였다. 그 후, 상온(25℃)에 의해 톱니형 직물을 방치함으로써 MEK를 휘발시켰다.

이어서, 톱니 표면 고무 시트 및 백킹 고무 시트로서, 단섬유가 혼입되어 있지 않은 HNBR로 형성된 미가류 고무 시트를 준비하는 동시에 코어 고무 시트로서, 고무 성분 100 중량부에 대하여 아라미드 단섬유가 4 중량부 혼입된 HNBR로 형성된 미가류 고무를 준비하였다. 그리고, 톱니형 직물을 콜게이트형으로 미리 성형한 후에, 톱니 표면 고무 시트 및 코어 고무 시트를 상기 순서로, 에폭시 수지액이 코팅되어 있지 않은 톱니형 직물의 다른 쪽 면에 압착하여, 고무가 부착된 미리 성형된 톱니형 직물을 얻었다.

그 후, 톱니를 가지는 몰드에, 고무가 부착된 미리 성형된 톱니형 직물, 유리 코드로 이루어지는 심선, 및 백킹 고무 시트를 권취하여, 이들을 가류 챔버 내로 온도 150℃, 소정 압력 아래에서 20분간, 가류 성형하여 RU 톱니형의 벨트 슬래브를 얻었다. 실시예 1에서는, 톱니형 직물의 한쪽 면(외표면)에 피복되는 에폭시 수지의 경화물은, 연화점이 150℃였다.

[실시예 2]

에폭시 수지액으로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 900g/eq) 100 중량부를, 용제인 MEK 500 중량부로 희석한 것에, 또한 경화제로서 이미다졸계 경화제 3 중량부를 첨가하여 얻은 것을 사용한 점을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다. 실시예 2에서는, 톱니형 직물의 한쪽 면(외표면)에 피복된 에폭시 수지의 경화물은, 연화점이 100℃였다.

[비교예 1]

톱니형 직물에 에폭시 수지액을 코팅하지 않았던 점을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.

[벨트 톱니면 마찰 계수]

각각의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1에 있어서, 폭 19㎜의 벨트를 1치분(齒分; single tooth) 잘라낸 것을, SUS 마찰재 상에, 톱니 정상부가 마찰재에 접하도록 배치하였다. 그리고, 그 1치분의 벨트에 500g의 하중을 부하한 상태에서, 마찰재를 10㎜/초의 속도로 벨트의 길이 방향으로 30㎜ 이동시켜, 동마찰(動摩擦) 계수를 측정하였다. 동마찰 계수는, 마찰 계수 측정기[HEIDONType: 14FW(신토과학사 제조]에 의해, 25℃ 분위기 하(상태)와 120℃ 분위기 하[열간(熱間)]에서 측정하였다. 측정 결과를 도 5에 나타낸다.

[주행 시험]

도 6은 내연 기관에 사용되는 전동 시스템의 일례를 나타낸 레이아웃이다. 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 벨트 슬래브로부터 얻어진 폭 16㎜의 톱니형 벨트에 대하여, 이 전동 시스템을 사용하여 내구 시험을 실시하였다. 전동 시스템(40)은, 크랭크샤프트(crankshaft)에 연결되는 20 톱니·직경 60㎜의 원동 톱니를 가지는 풀리(41)와, 캠샤프트에 연결되는 40 톱니·직경 121㎜의 종동 톱니를 가지는 풀리(42, 43)와, 직경 80㎜의 평 텐셔너 풀리(flat tensioner pully)(44)를 가진다. 톱니형 벨트(10)를, 풀리(41~43)에 가설(架設)하고, 벨트의 느슨함 측에서 텐셔너 풀리(44)에 의해 외주측으로부터 장력을 부여한 상태에서, 1톱니당에 작용되는 하중을 8.4N/㎜로 하여 4000rpmm으로 운전했다. 시험은 120℃ 분위기 하에서 행하고, 벨트가 파손될 때까지의 운전 시간을 내구 시간으로서 측정하였다. 측정 결과를 도 7에 나타낸다.

[서보펄서 시험]

실시예 1, 비교예 1에 대해서는, 서보펄서 시험에 의해서도 내구성을 평가했다. 서보펄서 시험은, 도 8에 나타낸 서보펄서 시험기(74)를 사용하여 행하였다. 서보펄서 시험기(74)는, 톱니형 벨트의 톱니형에 대응하는 요철 형상을 가지는 금속제 칩(75)과, 클램프(77)를 구비한다. 평가 시험에는, 벨트 슬래브로부터, 폭 20㎜의 톱니형 벨트를 10치분 채취한 시험편(76)을 사용하였다. 시험편(76)을 상하 방향으로 연장하도록 배치하고, 상단을 고정시키는 동시에, 시험편(76)의 하단의 1톱니(76a)를 금속제 칩(75)에 서로 맞물리게 했다. 그리고, 금속제 칩(75)과 시험편(76)의 하단을, 클램프(77)에 의해 좌우로부터 움직이지 않도록 끼워넣었다.

금속제 칩(75)과 시험편(76)을 끼워넣은 클램프(77)에는, 하방향으로 주기적으로 0으로부터 소정 하중까지 정현파(正弦波)의 하중을 부하하였다. 정현파의 주파수는 1Hz였다. 본 시험에서는, 120℃의 분위기 하에서, 1톱니(76a)의 파단까지의 정현파의 주기 횟수(사이클수)를 측정하였다. 1톱니(76a)의 파단까지의 하중 사이클수 및 그 때의 시간을 가로축으로, 소정 하중을 세로축으로 한 시험 결과를 도 9에 나타낸다.

[히스테리시스(hysteresis) 손실]

실시예 1, 비교예 1에 대해서는, 서보펄서 시험과 마찬가지로 하여, 120℃ 환경 하에서, 1시간(3600 사이클)주기적으로 0 내지 13N/㎜까지의 정현파의 하중을 부하한 후, 1사이클에서의 응력 및 변형을 측정하였다. 그 때의 히스테리시스 손실을 나타내는 응력-변형 곡선을 도 10에 나타낸다.

이상의 결과로부터 명백한 바와 같이, 비교예 1에서의 마찰 계수는, 상온에 있어서는 비교적 낮고 양호한 값으로 되지만, 고온 환경 하에 있어서는 높아지고, 양호한 값으로 유지되지 않았다. 그에 대하여, 실시예 1, 실시예 2는, 마찰 계수가 상온뿐만아니라 고온 환경 하에서도 비교적 낮아져, 비교예 1에 비해 내마모성이 향상되는 것으로 생각된다. 또한, 실시예 1은, 고온 환경 하에서의 히스테리시스 손실이, 비교예 1보다 작아, 톱니의 변형에 따른 발열 등이 억제되는 것을 이해할 수 있다. 그리고, 실시예 1, 실시예 2의 벨트는, 서보펄서 시험이나 내구성 시험의 결과로부터 명백한 바와 같이, 고온, 고부하 환경 하에 있어서 높은 내구성을 가지고 있었다.

[시트(sheet) 침지 시험]

JIS K6258에 준거하여, 실시예 1의 에폭시 수지액의 경화물(150℃, 20분간에서 경화)의 시트를, 140℃의 오일(IRM903)에 72시간 침지한 바, 그 경화물의 체적 변화율은 ＋0.3%였다. 그리고, 비교를 위해, HNBR 고무, 불소 고무에 대해서도 마찬가지로 시험을 행했던 바, 그 체적 변화율은 각각 ＋8%, ＋1%이며, 실시예 1의 에폭시 수지의 경화물은 오일에 의해 쉽게 팽윤되지 않아, 내유성이 양호한 것을 이해할 수 있다.

다음에, 본 제2 발명의 실시형태에 대응하는 예를 나타낸다.

[실시예 3]

먼저, 톱니형 직물로서 날실과 씨실이 2/2의 능직으로 직조된 직포를 준비하였다. 날실은, 110dtex의 나일론의 필라멘트계로 구성되는 비신축성 실인 동시에, 씨실은, 470dtex의 우레탄 탄성사로 이루어지는 심사의 주위에, 220dtex의 파라아라미드 섬유사(상품명: 테크노라)로 이루어지는 중간사를 감아 돌리고, 그 중간사의 주위에 다시 110dtex의 나일론 섬유로 이루어지는 커버사를 감아 돌린 복합사로 구성되는 신축성 실이었다. 후술하는 공정에서, 날실은, 벨트의 폭 방향을 따라 연장시키고, 씨실은 벨트의 길이 방향을 따라 연재하였다.

또한, 에폭시 수지로서의 폴리 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르(상품명: 데나콜 EX-521, 나가세켐텍크사 제조) 70 중량부(고형분 환산)와, 경화제로서의 2-에틸-4-메틸이미다졸 3.5 중량부(고형분 환산)와, NBR 라텍스 30 중량부(고형분 환산)를 혼합하고, 또한 고형분 농도가 14 중량%로 되도록 물로 희석하여 얻은 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을 준비하였다. 상기 톱니형 직물을, 이 용액에 침지 후, 180℃에서 5분간 건조시켜, 톱니형 직물에 에폭시-고무 처리제 조성물을 부착시켰다. 톱니형 직물로의 에폭시-고무 처리제 조성물의 부착량(고형분)은, 40g/㎡였다.

다음에, 톱니 표면 고무 시트로서 표 1에 나타낸 배합의 고무 조성물로 이루어지는 고무 시트를 준비하는 동시에 코어 고무 시트로서, 고무 성분 100 중량부에 대하여 섬유 길이 1㎜의 아라미드 단섬유가 12 중량부 혼입된 HNBR로 형성된 미가류 고무를 준비하였다. 그리고, 상기한 바와 같이 에폭시-고무 처리제 조성물로 함침 처리된 톱니형 직물을 콜게이트형으로 미리 성형한 후에, 톱니 표면 고무 시트 및 코어 고무 시트를 상기 순서로, 톱니형 직물의 한쪽 면에 압착하여, 고무가 부착된 미리 성형된 톱니형 직물을 얻었다.

※1 각 수치는, 중량부를 나타낸다.

※2 HNBR은 수소 첨가율 96%의 것을 사용하였다.

※3 멜라민 화합물은, 25℃에서의 점도(DIN19268에 의함)가 5500 mPa·s로서, 헥사 메톡시 메틸올 멜라민의 부분 축합물인 올리고머를 사용하였다.

그 후, 톱니를 가지는 몰드에, 고무가 부착된 미리 성형된 톱니형 직물, 유리 코드로 이루어지는 심선, 및 단섬유 미혼입의 HNBR에 의해 형성된 백킹 고무 시트를 권취하여, 이들을 가류 챔버 내에서 온도 160℃에서 30분간 가류 성형하여 벨트 슬래브를 얻었다. 벨트 슬래브를 연마 후 재단(裁斷)하고, 폭 19.1㎜, 톱니수 92의 RU 톱니형의 톱니형 벨트를 얻었다.

[실시예 4]

실시예 4는, 고무 시트가 압착되는 한쪽 면과는 반대측의 면인 톱니형 직물의 다른 쪽 면을, 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복시킨 점을 제외하고 실시예 3과 같았다. 즉, 실시예 4에서는, 먼저, 실시예 3과 마찬가지로, 에폭시-고무 처리제 조성물로 함침 처리된 톱니형 직물을 얻었다. 이어서, 톱니형 직물의 다른 쪽 면에, 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 210g/eq) 100 중량부를, MEK(메틸에틸케톤) 500 중량부로 희석하고, 또한 경화제로서 이미다졸계 경화제 3 중량부를 첨가하여 얻은 에폭시 수지액을, 부착량(고형분)이 20g/㎡로 되도록, 에어 스프레이 코팅에 의해 코팅하였다. 그 후, 상온(25℃)에 의해 톱니형 직물을 방치함으로써 MEK를 휘발시켰다. 이어서, 이 에폭시 수지액으로 코팅된 톱니형 직물을 사용하여, 실시예 3과 마찬가지로, 톱니형 벨트를 제작하였다.

[비교예 2]

톱니형 직물을 에폭시-고무 처리제 조성물에 의해 함침 처리하는 대신에, 고무풀에 의해 함침 처리를 행한 점을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다. 그리고, 고무풀은, 고무 성분을 HNBR로 하고, 페놀 레진이 가해진 것이었다. 또한, 톱니형 직물에 대한 고무풀의 부착량(고형분)은, 50g/㎡였다.

[비교예 3]

톱니형 직물을 에폭시-고무 처리제 조성물에 의해 함침 처리하는 대신에, RFL에 의해 함침 처리한 점을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다. 그리고, RFL은, RF/라텍스의 중량비가 1/5이며, 라텍스 성분이 NBR 라텍스였다. 톱니형 직물에 대한 RFL 부착량(고형분)은, 50g/㎡였다.

[주행 시험]

도 6에 나타낸 주행 시험기를 사용하여, 상기 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 2, 비교예 3의 톱니형 벨트에 대하여 주행 시험을 실시하였다. 주행 시험기(40)는, 20 톱니·직경 60㎜의 원동 톱니를 가지는 풀리(41)와, 40 톱니·직경 121㎜의 종동 톱니를 가지는 풀리(42, 43)와, 직경 80㎜의 평 텐셔너 풀리(44)를 가진다. 톱니형 벨트(10)를, 풀리(41~43)에 걸고 돌려, 벨트의 느슨함 측에서 텐셔너 풀리(44)에 의해 외주측으로부터 장력을 부여한 상태에서, 1톱니당 작용되는 하중을 9.2N/㎜로 하여 4000rpm으로 주행시켰다. 시험은 120℃ 환경 하에서 행하고, 벨트가 파손될 때까지의 운전 시간을 내구 시간으로서 측정하였다. 그리고, 비교예 3의 벨트의 내구 시간을 100으로 한 경우의 각 벨트의 내구 시간비를 도 11에 나타낸다.

[내수 주행 시험]

주행 시험에 있어서, 환경 온도를 80℃로 변경하는 동시에, 소정 위치에서 벨트에 [1리터/시간]로 물을 접촉하도록 하여, 200시간 벨트를 운전시켰다. 시험 전, 시험 후의 톱니형 직물의 두께를 측정하여, 시험 전의 톱니형 직물 두께로부터 시험 후의 톱니형 직물 두께를 제한 값을, 물을 접촉시킨 상태 운전 시의 톱니형 직물의 마모량으로서 평가했다. 그리고, 비교예 3의 벨트의 톱니형 직물 마모량을 100으로 한 경우에서의, 비교예 3 및 실시예 3의 각 벨트의 톱니형 직물 마모비를 도 12에 나타낸다. 단, 실시예 4, 비교예 2에 대해서는 본 시험을 실시하고 있지 않다.

[내유 주행 시험]

주행 시험에 있어서, 환경 온도를 130℃로 변경하는 동시에, 소정 위치에서 벨트에 엔진 오일을 접촉시키고, 또한, 1톱니당에 작용되는 하중을 8N/㎜, 회전수를 5400rpm으로 하여 벨트를 주행시키고, 벨트가 파단할 때까지의 운전 시간을 측정하였다. 그리고, 비교예 3의 벨트의 운전 시간을 100으로 한 경우의 각 벨트의 운전 시간비를 도 13에 나타낸다. 단, 실시예 4에 대해서는, 본 시험에 대해서는 실시하고 있지 않다.

[접착 강도]

다음에, 이하와 같이, 접착 시험용 샘플 A~H를 제작하고, 에폭시-고무 처리제 조성물에 있어서, 에폭시 수지와 라텍스의 비율을 변경했을 때의 접착 강도의 변화를 확인하였다.

[샘플 A]

실시예 3과 마찬가지의 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액으로 함침 처리한 톱니형 직물을 준비하고, 그 톱니형 직물을 표 1의 배합을 가지는 고무 조성물로 이루어지는 두께 4㎜의 고무 시트에, 160℃, 20분간, 압력 40kgf로 가류 접착시켜, 폭 25㎜, 길이 120㎜의 접착 시험용 샘플 A를 얻었다.

[샘플 B]

고형분 환산으로 폴리 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르 50 중량부, 2-에틸-4-메틸이미다졸 2.5 중량부, NBR 라텍스 50 중량부로 되도록 각 재료의 배합량을 변경하여, 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을 제작한 점을 제외하고 샘플 A와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 B를 얻었다.

[샘플 C]

고형분 환산으로 폴리 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르 30 중량부, 2-에틸-4-메틸이미다졸 1.5 중량부, NBR 라텍스 70 중량부로 되도록 각 재료의 배합량을 변경하여, 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을 제작한 점을 제외하고 샘플 A와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 C를 얻었다.

[샘플 D]

폴리 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르(데나콜 EX-521) 100 중량부(고형분 환산)와, 2-에틸-4-메틸이미다졸 5 중량부(고형분 환산)를 혼합하고, 또한 고형분 농도가 14 중량%로 되도록 물로 희석하여, 라텍스를 함유하지 않은 에폭시 처리제 조성물의 용액을 준비하였다. 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액으로 함침 처리하는 대신에, 이 라텍스를 함유하지 않은 에폭시 처리제 조성물의 용액에 의해 톱니형 직물을 함침 처리한 점을 제외하고 샘플 A와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 D를 얻었다.

[샘플 E]

에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을, 에폭시 수지로서의 크레졸 노볼락형 에폭시 수지(상품명: 데나콜 EM-160, 나가세켐텍크사 제조) 70 중량부(고형분 환산)와, 경화제로서의 2-에틸-4-메틸이미다졸 3.5 중량부(고형분 환산)와, NBR 라텍스 30 중량부(고형분 환산)를 혼합하고, 또한 고형분 농도가 14 중량%로 되도록 물로 희석하여 제작한 것으로 변경한 점을 제외하고, 샘플 A와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 E를 얻었다.

[샘플 F]

고형분 환산으로 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 50 중량부, 2-에틸-4-메틸이미다졸 2.5 중량부, NBR 라텍스 50 중량부로 되도록 각 재료의 배합량을 변경하고, 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을 제작한 점을 제외하고, 샘플 E와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 F를 얻었다.

[샘플 G]

고형분 환산으로 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 30 중량부, 2-에틸-4-메틸이미다졸 1.5 중량부, NBR 라텍스 70 중량부로 되도록 각 재료의 배합량을 변경하고, 에폭시-고무 처리제 조성물의 용액을 제작한 점을 제외하고, 샘플 E와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 G를 얻었다.

[샘플 H]

크레졸 노볼락형 에폭시 수지(데나콜 EM-160) 100 중량부(고형분 환산)와, 2-에틸-4-메틸이미다졸을 5 중량부(고형분 환산)를 혼합하고, 고형분 농도가 14 중량%로 되도록 물로 희석하여, 라텍스를 함유하지 않은 에폭시 처리제 조성물의 용액을 준비하였다. 에폭시-고무 처리제 조성물로 함침 처리하는 대신에, 이 라텍스를 함유하지 않은 에폭시 처리제 조성물의 용액에 의해 톱니형 직물을 함침 처리한 점을 제외하고 샘플 E와 마찬가지로, 접착 시험용 샘플 H를 얻었다.

접착 시험용 샘플 A~H를 사용하여, JISK(6256-2006)에 준거하여, 상온 환경 하(23℃), 고온 환경 하(120℃)에서의 톱니형 직물-고무 시트 사이의 박리 강도를 측정하였다. 그 결과를 도 14, 도 15에 나타낸다.

도 11 ~ 도 13에 나타낸 바와 같이, 에폭시-고무 처리제에 의해 톱니형 직물을 처리한 실시예 3의 벨트는, 고무풀이나 RFL 처리에 의해 톱니형 직물을 처리한 비교예 2, 비교예 3의 벨트보다, 고온 고부하 환경 하에서나, 물 내지 오일 접촉 환경 하 중 어느 것에 있어서도 벨트 수명이나 내마모성이 양호해졌다. 또한, 실시예 4와 같이 에폭시 수지 피복을 형성한 경우에는, 또한 벨트 수명이 양호해지는 것이 이해할 수 있다.

또한, 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 에폭시 수지의 경화물만으로 경화 피막을 형성한 샘플에서는, 박리 강도가 충분히 향상되지 않은 한편, 에폭시 수지-고무로 톱니형 직물을 피막한 샘플에서는, 박리 강도가 향상되었다. 특히, 지방족형에서는, 에폭시 수지의 중량을 라텍스의 중량 이상으로 한 샘플 A, B에서 박리 강도가 양호해지는 동시에, 노볼락형에서는, 어느 샘플에서도 박리 강도가 양호해졌다.

그리고, 샘플 E, F, H에 있어서, 톱니형 직물은, 그 감촉에 의해 비교적 경직되어 있는 것이 확인할 수 있고, 그러므로, 샘플 E, F는, 박리 강도가 양호할뿐, 내구성 부족 등의 성능 저하가 생길 우려가 있다. 그에 대하여, 샘플 A, B, G에서의 톱니형 직물은, 그만큼 경직되어 있지 않고, 또한 박리 강도도 양호하여, 벨트의 내구성 등의 성능을 향상시키기 쉬울 것으로 생각된다.

10: 톱니형 벨트
13: 벨트 본체
20: 톱니형 직물
21: 외표면

Claims

한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적(交互的)으로 형성된 벨트 본체; 및
상기 벨트 본체의 한쪽 면에 설치되고, 또한 외표면이 제1 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복된 톱니형 직물(齒布; facing fabric);
를 포함하는, 톱니형 벨트(toothed belt).
제1항에 있어서,
상기 제1 에폭시 수지의 경화물의 연화점(軟化点)이, 110℃ 이상인, 톱니형 벨트.
제1항에 있어서,
상기 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100 ~ 1500g/eq인, 톱니형 벨트.
제1항에 있어서,
상기 제1 에폭시 수지의 경화물은, RFL(resorcinol formaldehyde latex) 처리된 상기 톱니형 직물에 피복되어 있는, 톱니형 벨트.
제1항에 있어서,
상기 제1 에폭시 수지는, 제1 경화제에 의해 경화되는, 톱니형 벨트.
제5항에 있어서,
상기 제1 경화제는, 아민류의 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀 노볼락계 경화제, 이미다졸계 경화제, 및 디시안디아미드계 경화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 경화제를 포함하는, 톱니형 벨트.
제6항에 있어서,
상기 제1 경화제는, 이미다졸계 경화제인, 톱니형 벨트.
제1항에 있어서,
상기 제1 에폭시 수지는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 및 장쇄(長鎖) 지방족 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함하는, 톱니형 벨트.
톱니형 직물의 한쪽 면에 제1 에폭시 수지를 포함하는 제1 에폭시 수지액을 코팅하고, 상기 톱니형 직물의 다른 쪽 면 측에 배치된 고무를 가류(加硫)함으로써 상기 톱니형 직물과 고무를 일체화시켜, 상기 톱니형 직물에 코팅된 제1 에폭시 수지를 경화시키는, 톱니형 벨트의 제조 방법.
한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적으로 형성된 벨트 본체; 및
상기 벨트 본체의 한쪽 면에 피복된 톱니형 직물;
을 포함하고,
상기 톱니형 직물이, 제2 에폭시 수지, 상기 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제, 및 고무 성분을 포함하는 처리제 조성물로 처리된,
톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 제2 에폭시 수지는, 지방족형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 및 페녹시형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함하는, 톱니형 벨트.
제11항에 있어서,
상기 제2 에폭시 수지는, 지방족형 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 에폭시 수지를 포함하는, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 제2 경화제는, 이미다졸계 경화제인, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 고무 성분은, 니트릴 고무, 수소 첨가 니트릴 고무, 또는 수소 첨가 카르복실화 니트릴 고무를 포함하는, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 제2 에폭시 수지와 고무 성분의 중량비는, 1:9 ~ 9:1인, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 처리제 조성물의 톱니형 직물에 대한 부착량(고형분)은, 5 ~ 200g/㎡인, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 고무 성분은, 라텍스인, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 처리제 조성물이, 상기 고무 성분을 가류하기 위한 가류제를 더 포함하는, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 벨트 본체의 톱니형 직물에 접착되는 부분은, 고무와, 레조르시놀과, 멜라민 화합물을 포함하는 고무 조성물이 가류되어 성형된 것인, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 벨트 본체의 톱니형 직물에 접착되는 부분을 구성하는 고무는, 수소 첨가 니트릴 고무 또는 수소 첨가 카르복실화 니트릴 고무를 포함하는, 톱니형 벨트.
제10항에 있어서,
상기 처리제 조성물로 처리된 톱니형 직물은, 그 외표면이, 또한 제3 에폭시 수지의 경화물에 의해 피복되어 있는, 톱니형 벨트.
한쪽 면 측에 길이 방향을 따라 톱니부와 톱니 바닥부가 교호적으로 형성된 벨트 본체; 및
상기 벨트의 본체의 한쪽 면에 피복된 톱니형 직물;
을 포함하는, 톱니형 벨트의 제조 방법으로서,
제2 에폭시 수지, 상기 제2 에폭시 수지를 경화시키기 위한 제2 경화제, 및 고무 성분을 포함하는 처리제 조성물로 상기 톱니형 직물을 처리하고, 상기 처리된 톱니형 직물에 미가류(未加硫) 고무 시트를 중첩시킨 후, 가류 성형하여 톱니형 벨트를 얻는,
톱니형 벨트의 제조 방법.