KR101360831B1 - 전동 벨트 및 그 제조 방법 - Google Patents

전동 벨트 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고온 분위기 하에서의 열화가 억제되고, 또한 저온 분위기 하에서의 유연성이 우수하고, 또한 쉽게 마모되지 않는 전동(傳動) 벨트를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와, 메탈로센(metallocene) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10인 고무 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 벨트를 제공하는 것이다.
전동 벨트, 고무 조성물, 지글러-나타 촉매, 메탈로센 촉매, 공중합체 고무

Description

전동 벨트 및 그 제조 방법{TRANSMISSION BELT AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 고무 조성물로 구성되어 있는 전동(傳動) 벨트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전동 벨트에는 V 벨트나 V 리브드(ribbed) 벨트 등의 마찰 전동 벨트 등이 알려져 있고, 이들은 자동차나 일반 산업용 등에 널리 사용되고 있다.
상기 전동 벨트는, 예를 들면, 표면을 덮는 고무 코팅 범포(帆布)와, 필라멘트계 등의 심선(芯線)이 매설된 접착 고무층과, 상기 접착 고무층에 적층된 압축 고무층을 구비하고 있고, 주로 고무 조성물로 구성되어 있다.
이러한 종류의 전동 벨트에 있어서는, 고온 분위기 하에서의 고무의 현저한 열화를 억제하고, 저온 분위기 하에서의 고무의 유연성을 향상시킨다는 관점 등에서, 고무 조성물의 고무 성분으로서는, 종래, 천연 고무(NR), 스티렌부타디엔 공중합체 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 수소화 니트릴-부타디엔 고무(H-NBR), 알킬화 클로로술폰화 폴리에틸렌(ACSM) 등이 널리 사용되고 있다.
특히 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무는, 클로로프렌 고무보다 내열성 및 내 한성에 있어서 우수한 특징을 가지고 있으므로, 비교적 많이 사용되는 것이다(예를 들면, 특허 문헌 1).
그러나, 상기 종래의 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무는 쉽게 마모되므로 클로로프렌 고무보다 수명이 짧아진다는 점을 가지고 있다. 또한, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무로 구성되는 전동 벨트는 -40℃ 등의 가혹한 저온 조건 하에서의 주행 시험 등에 있어서 유연성이 떨어진다는 점 가지고 있다.
이상과 같이 종래의 전동 벨트는, 쉽게 마모되고, 또한 저온 분위기 하에서는 여전히 유연성이 불충분하다는 문제를 가지고 있다.
특허 문헌 1: 일본국 일본 특허출원 공개 1997-176402호 공보
그래서, 본 발명은, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 고온 분위기 하에서의 열화가 억제되고, 또한 저온 분위기 하에서의 유연성이 우수하고, 또한 쉽게 마모되지 않는 전동 벨트를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와, 메탈로센(metallocene) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 포함하고, 또한 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10인 고무 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서는, 비교적 고온 분위기 하에서의 열화가 억제되고, 또한 저온 분위기 하에서의 유연성이 우수하고, 또한 쉽게 마모되지 않는 전동 벨트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 전동 벨트(V 리브드 벨트)의 횡단면에서 본 모식도이다.
도 2는 벨트 주행 시험 방법을 나타낸 개략도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 고무 캔버스 범포층, 2: 심선, 3: 접착 고무층, 4: 리브, 5: 압축 고무층, 6: 단섬유, 11: 종동 풀리, 12: 구동 풀리, 13: 직경 70mm의 아이들러 풀리, 14: 직경 45mm의 아이들러 풀리
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도 1에 도시된 V 리브드 벨트의 횡단면에서 본 모식도를 참조하면서 설명한다.
본 발명의 실시형태의 V 리브드 벨트는, 무단 벨트 형상으로 형성되어 있고 내측으로부터 외측에 걸쳐 적층된 적층 구조를 가지고 있다.
즉, 가장 내측에 배치되고, 또한 롤러 등의 동력 전달 부재에 압접(壓接)되는 압축 고무층(5)과, 상기 압축 고무층(5)에 접하여 있는 접착 고무층(3)과, 상기 접착 고무층(3)에 접하여 있는 고무 캔버스(canvas) 범포층(1)이 적층되어 구성되 어 있다. 상기 압축 고무층(5)에는 V 리브드 벨트의 폭방향으로 복수 세트의 리브(4)가 형성되어 있다. 상기 접착 고무층(3)에는 V 리브드 벨트의 폭방향으로 일정한 간격으로 복수개의 심선(2)이 벨트 길이 방향으로 연장된 상태로 매설되어 있다.
본 실시형태에 있어서 상기 압축 고무층(5)은 하기와 같은 소정의 고무 조성물로 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서 상기 압축 고무층(5)을 구성하는 상기 소정의 고무 조성물은, 지글러-나타 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와, 메탈로센 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 포함하고, 또한 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10으로 설정되어 있다.
그리고, 메탈로센 촉매는 싱글 사이트 촉매라고도 하고 균일한 활성점(活性点)을 가지므로, 지글러-나타 촉매와 같은 멀티 사이트 촉매를 사용한 경우에 비해 얻어지는 중합체의 분자량 분포를 좁게 할 수 있다.
따라서, 상기 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무는 분자량 분포가 좁고 분자의 운동성이 구속되기 쉽기 때문에, 단독으로 사용한 경우에는 마모가 억제되지만, 한편으로는 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무보다도 저온 조건 하에서의 폴리머의 운동성이 뒤떨어진다는 문제를 가지고 있다.
그러나, 본 실시형태에 있어서는 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10으로 설정되어 있다.
이것에 의해, 본 실시형태의 V 리브드 벨트는, 상기 문제를 극복할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 상기 압축 고무층(5)을 구성하는 상기 소정 고무 조성물 중, 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무로서는, 지글러-나타 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-1-부텐 공중합체 고무, 에틸렌-1-옥텐 공중합체 고무나, 디엔 성분을 포함하는 공중합체 고무 등을 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 지글러-나타 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무가 바람직하고, 특히 에틸렌 성분이 50 ~ 70 중량%, 프로필렌 성분이 25 ~ 45 중량%, 디엔 성분이 4 ~ 8 중량%가 되는 중량 비율로 각 모노머 성분이 함유되어 있는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 압축 고무층(5)을 구성하는 상기 소정 고무 조성물 중, 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무로서는, 메탈로센 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-1-부텐 공중합체 고무, 에틸렌-1-옥텐 공중합체 고무나, 디엔 성분을 포함하는 공중합체 고무 등을 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무가 바람직하고, 특히 에 틸렌 성분이 50 ~ 70 중량%, 프로필렌 성분이 25 ~ 45 중량%, 디엔 성분이 4 ~ 8 중량%가 되는 중량 비율로 각 모노머 성분이 함유되어 있는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서 상기 압축 고무층(5)은, 측압(側壓)에 견딜 수 있도록 V 리브드 벨트의 폭방향으로 배향된 단(短)섬유(6)를 가지고 있다.
상기 단섬유(6)로서는, 예를 들면, 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아미드 섬유, 면 섬유, 비단 섬유, 마(麻) 섬유, 양모 섬유, 셀룰로오스 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 전(全) 방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리파라페닐렌 벤즈비스옥사졸 섬유, 탄소 섬유, 폴리케톤 섬유, 현무암 섬유 등을 사용할 수 있다.
또한, 이 압축 고무층(5)을 구성하는 고무 조성물에는, 통상, 상기와 같은 단섬유(6) 이외에 첨가제, 연화제, 카본 블랙, 가교제, 가류(加硫) 촉진제 등이 배합된다.
상기 첨가제로서는, 벨트 주행시에 있어서의 이상음(異常音)의 발생을 저감할 수 있는 점에 있어서, 폴리에틸렌 입자를 함유하는 첨가제가 바람직하고, 예를 들면, 점도법(粘度法)에 의한 평균 분자량이 50만 ~ 600만의 초고분자량 폴리에틸렌 등이 사용된 폴리에틸렌 입자를 들 수 있다.
또한, 첨가 후에 있어서도 첨가제의 입자가 형상을 유지하고 있는 것이 바람직하고, 사용 시의 평균 입자 직경은 10㎛ ~ 수백㎛인 것이 바람직하다.
상기 연화제로서는, 파라핀계 또는, 나프텐계 연화제 등을 들 수 있고, 상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 상용성이 양호하며, 비교적 저극성의 광물성 오일을 베이스로 한 것이 바람직하고, 특히 전동 벨트에 저온 하에서의 유연성을 부여할 수 있는 점에 있어서, 유동점이 -25℃ 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 유동점은, JISK 2269에 규정된 방법에 의해 측정할 수 있다.
이 연화제로서는, 이데미쓰고산(出光興産)(주) 제조의 상품명 「다이아나 프로세스 오일 PX-90」「다이아나 프로세스 오일 PX-32」, 「다이아나 프로세스 오일 NS-24」, 「다이아나 프로세스 오일 NS-100」, 고베유가가쿠(KOBE OIL CHEMICAL)(주) 제조의 상품명 「신택 N-60」, 「신택 N-70」, 엣소(주) 제조의 상품명 「LP-49」 「LP-69」 등으로서 시판 중인 것을 사용할 수 있다.
상기 카본 블랙으로서는, 일반적으로 전동 벨트의 고무에 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 퍼니스 블랙(furnace black) , 채널 블랙(channel lack), 서멀 블랙(thermal black), 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙을 사용할 수 있다.
상기 가교제로서는, 유황이나 유기 과산화물 등을 사용할 수 있고, 이 가교제로서 유황이 사용되는 경우에는, 티우람(thiuram), 술펜아미드, 티아졸, 디티오카르바민산염 등의 가류(加硫) 촉진제를 단독 또는 조합시켜 사용하는 것이 바람직하고, 상기 유황은 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 3 중량부의 배합량, 상기 가류 촉진제는 총량으로 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 5 중량부의 배합량으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 압축 고무층(5)을 구성하는 고무 조성물로서는, 이들 이외의 일반적으로 고무 공업에 있어서 사용되는 고무 배합 약제를 본 발명의 효과를 떨어뜨리지 않는 범위에서 배합할 수 있고, 예를 들면, 탄산칼슘, 탈크 등의 충전제나 가소제, 안정제, 가공 조제, 착색제 등을 배합할 수 있다.
상기 접착 고무층(3)은, 압축 고무층(5)의 형성에 사용되고 있는 것과 같은 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무나, 천연 고무, 클로로프렌 고무, 알킬클로로술폰화 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 또는 그 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 부타디엔 고무 등이 단독 또는 복수 혼합되어 사용되고 있는 고무 조성물에 의해 형성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 접착 고무층(3)을 구성하는 고무 조성물에는 상기와 같은 성분 이외에, 보강 성분으로서, 유기 보강제, 카본 블랙, 실리카, 나일론 단섬유, 폴리에스테르 단섬유, 유리 섬유, 세라믹스 섬유 등을 사용할 수 있다.
그 중에서도, 유기 보강제를 사용함으로써 심선과의 접착력을 향상시킬 수 있고, 접착 고무층(3)과 심선(2)의 계면에서의 박리를 억제시켜, V 리브드 벨트의 장기 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 이 접착 고무층(3)을 구성하는 고무 조성물에는, 상기와 같은 성분 이외에, 탄산칼슘, 탈크 등의 충전제나 가소제, 안정제, 가공 조제, 착색제, 연화제, 가류제, 가류조제(加硫助劑), 점착 부여제 등 일반적으로 고무 공업에 사용될 수도 있는 고무 배합 약제를 본 발명의 효과를 떨어뜨리지 않는 범위에서 배합시킬 수 있다.
또한, 상기 접착 고무층(3)에 매설되는 상기 심선(2)에는, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르나, 나일론, 아라미드, 비닐론 등의 합성 수지가 사용된 섬유나, 유리 섬유, 스틸 코드 등을 사용할 수 있고, 상기 심선(2)은, 레조르신·포르말린·라텍스 처리(이하 「RFL 처리」라고도 함)나 용제계 접착제에 의한 접착 처리가 행해진 것을 사용할 수 있다.
상기 RFL 처리는, 예를 들면, 레조르신과 포르말린을 (레조르신/포르말린)의 몰비로 1/3 ~ 3/1의 비율로 염기성 촉매 하에 축합시켜, 레조르신-포르말린 수지(레조르신-포르말린 초기 축합물, 이하, 「RF」라고도 함)를 제작하고, 이 RF를 물에 5 ~ 80 중량%의 농도로 분산시킨 것에 라텍스를 혼합하여 제작한 RFL 처리액을 사용하여 실시할 수 있다.
상기 심선(2)의 RFL 처리에 사용되는 RFL 처리액의 고형분 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상, 10 ~ 30 중량%의 범위로 된다.
상기 라텍스로서는, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 또는 알킬클로로술폰화 폴리에틸렌을 폴리머 성분으로서 함유하는 것, 카르복실 변성 비닐피리딘 라텍스, 비닐피리딘 라텍스 등 피리딘기 또는 카르복실기를 포함하는 것, 클로로프렌(CR) 라텍스, 2,3-시클로로부타디엔(2,3DCB) 라텍스 등의 염소기를 함유하는 것, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(NBR) 라텍스, 카르복실기 함유 수소 첨가 NBR 라텍스 등 니트릴기를 함유하는 것, 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR) 라텍스 등 페닐기를 측쇄(側鎖)에 가지는 것을 단독 또는 복수개 혼합하여 사용할 수 있고, 요약하면, 상이한 RFL 처리액을 사용하여 심선에 복수회의 RFL 처리를 실시할 수도 있다.
또한, 이 RFL 처리액에는, RF와 라텍스가 (RF/라텍스)의 중량비로 1/2 ~ 1/10의 비율로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 심선(2)을 용제계 접착제로 상기 접착 처리하는 경우에는, 일반적으로 시판되고 있는 용제계 접착제를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 상기 고무 캔버스 범포층(1)은, 일반적인 전동 벨트에 있어서 사용되는 고무 코팅 범포를 단층 또는 복수층 사용하여 형성할 수 있다.
이 고무 코팅 범포에 사용하는 고무에도, 접착 고무층(3)과 동일하게 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 천연 고무, 클로로프렌 고무, 알킬클로로술폰화 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 또는 그 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 부타디엔 고무 등을 단독 또는 복수 혼합된 것을 채용할 수 있다.
본 실시형태의 전동 벨트는, 상기와 같이 구성되었으나, 이어서, 본 발명의 실시형태의 V 리브드 벨트의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 V 리브드 벨트의 제조 방법은, 성형 드럼에 고무 캔버스 범포층(1)과, 접착 고무층(3)과, 압축 고무층(5)을 각각 형성하기 위한 미가류(未加硫) 고무 시트 제작 공정과, RFL 처리된 심선(2)을 권취하는 권취 공정과, 상기 권취 공정 후에 실시하는 가류 공정과, 상기 가류 공정 후에 실시하는 리브 형성 공정과, 상기 리브 형성 공정 후에 실시하는 절단 공정으로 구성되어 있다.
상기 미가류 고무 시트 제작 공정은, 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등을 사용하여 소정의 배합으로 고무 조성물을 혼련한 후에 캘린더 성형하는 등에 의해 미가류 상태의 고무 시트를 제작하는 공정이다.
상기 권취 공정은, 표면이 평활한 원통형의 성형 드럼의 주위면에 상기 고무 캔버스 범포층(1)을 형성하는 미가류 고무 시트를 권취하고, 이어서, 접착 고무층(3)을 형성하는 미가류 고무 시트를 권취하고, 이어서, RFL 처리된 심선(2)을 나선형으로 스피닝하고, 또한 접착 고무층(3)을 형성하는 미가류 고무 시트를 권취하고, 이어서, 압축 고무층(5)을 형성하는 미가류 고무 시트를 권취하여 적층체를 형성하는 공정이다.
상기 권취 공정에서 사용되는 RFL 처리된 상기 심선(2)의 RFL 처리 방법은, 먼저 처음에 상기 심선(2)을, 이소시아네이트를 함유하는 톨루엔 용액에 침지한 후, 200 ~ 250℃에서 수십초 동안 가열 건조하고, 이어서, RFL 접착 용액에 침지하고, 190 ~ 210℃에서 수십초 동안 가열 건조하고, 또한 상기 접착 고무층을 구성하는 고무 조성물에 사용되고 있는 고무와 동일한 고무를 톨루엔 용액에 용해하여 얻어지는 접착 용액에 침지한 후, 50 ~ 80℃에서 수십초 동안 가열 건조함으로써 실시한다.
상기 가류 공정은, 상기 적층체를 가류 캔 내에서 가열 및 가압함으로써 적층된 각각의 미가류 고무 시트를 일체화시키는 동시에 고무의 가류를 실시하여 적층 구조가 형성된 환형물을 형성하는 공정이다.
가열 온도로서는, 통상, 150 ~ 180℃의 범위로 설정한다.
상기 가류 캔 내의 가압력으로서는, 통상, 내압을 4 ~ 8kgf/cm2, 외압을 7 ~ 10kgf/cm2의 범위로 설정한다.
상기 가류 처리 시간으로서는, 통상, 20 ~ 60분간의 범위로 설정한다.
상기 리브 형성 공정은, 가류 후의 상기 환형물을 구동롤과 종동롤을 구비하는 제1 구동 시스템에 장착하고, 장력을 걸어 롤을 주행시키면서 연삭휠에 의해 상기 환형물의 표면에 복수 세트의 리브(4)를 형성하는 공정이다.
상기 절단 공정은, 표면에 복수 세트의 리브(4)가 형성된 상기 환형물을 구동롤과 종동롤을 구비하는 제2 구동 시스템에 장착하고, 장력을 걸어 롤을 주행시키면서 복수 세트의 리브(4)가 벨트 길이 방향으로 연장되는 상태로 되도록 상기 환형물을 절단하는 공정이다.
그리고, V 리브드 벨트에 있어서는, 접착 고무층 등과 비교하여 압축 고무층 쪽이, 통상, 마찰열 등에 의한 발열에 의해 고온 분위기 하에 노출될 가능성이 높고, 또한 내마모성이 우수할 것이 보다 강하게 요구되고 있는 점에서, 본 실시형태에 있어서는, 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 소정의 중량 비율(지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무/메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무= 50/50 ~ 90/10)로 함유하는 고무 조성물을 압축 고무층의 형성에 사용하는 경우를 예로 설명하였으나, 압축 고무층뿐아니라, 접착 고무층, 벨트의 표면 및 또는 배면을 피복하는 것과 같은 고무 캔버스 범포층에 사용하는 경우도 본 발명이 의도하는 범위이다.
또한, 상기에 설명한 바와 같은 V 벨트에 한정되는 것이 아니고, 톱니를 가지는 벨트, 평벨트 등의 형성에 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고 무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 소정의 비율로 함유하는 고무 조성물을 사용하는 경우도 본 발명이 의도하는 범위이다.
또한, 전동 벨트의 제조 방법에 대해서도 상기 예시에 한정되는 것은 아니고, 적당히 변경할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 ~ 10, 비교예 1 ~ 비교예 3)
(사용 배합: 압축 고무층)
실시예 1 ~ 실시예 10, 비교예 1 ~ 비교예 3의 전동 벨트의 압축 고무층의 형성에 사용하는 배합(중량부)을 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112009029861728-pct00001
(*1) 메탈로센형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무인, 다우케미컬닛폰사 제조, 상품명 「Nordel 4640」
(*2) 메탈로센형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무인, 다우케미컬닛폰사 제조, 상품명 「Nordel 4725」
(*3) 메탈로센형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무인, 다우케미컬닛폰사 제조, 상품명 「Nordel 5565」
(*4) 지글러-나타 촉매형 에틸렌프로필렌-디엔 공중합체 고무인, JSR사 제조, 상품명 「EP24」
(*5) 지글러-나타 촉매형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무인, JSR사 제조, 상품명 「EP33」
(*6) 지글러-나타 촉매형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무인, JSR사 제조, 상품명 「EP51」
(*7) 도카이카본사 제조, 상품명 「시스트 3」
(*8) 파라핀계 프로세스 오일인, 닛폰산세키유사 제조, 상품명 「샘퍼 2280」(유동점: -17.5℃)
(*9) 파라핀계 프로세스 오일인, 이데미쓰가가쿠사 제조, 상품명 「다이아나 프로세스 오일 PX-9O」(유동점: -45℃)
(*10) 초고분자량 폴리에틸렌 입자인, 미쓰이가가쿠사 제조, 상품명 「하이젝스미리온 240S」(평균 입경 약120㎛)
(*11) 닛폰유시사 제조, 상품명 「비즈스테아린산 쓰바키」
(*12) 사카이가가쿠고교사 제조, 상품명 「아연화 1호」
(*13) 쓰루미가가쿠고교사 제조, 상품명 「오일 셀파」
(*14) 오우치신고가가쿠사 제조, 상품명 「녹셀러-TET」
(*15) 아사히가세이사 제조 「레오나 66, 3mm 컷 제품」
그리고, 상기 메탈로센형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무, 지글러-나타 촉매형 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무에 포함되어 있는 에틸렌, 프로필렌, 디엔의 각 모노머 성분의 중량 비율은, 표 2와 같다.
[표 2]
Figure 112009029861728-pct00002
(사용 배합: 접착 고무층)
모든 실시예, 비교예의 전동 벨트의 제조에 있어서 접착 고무층을 구성하는 고무 조성물은 공통으로 하였다.
구체적으로는, 표 3에 나타낸 배합을 사용하였다.
[표 3]
Figure 112009029861728-pct00003
(*1) 지글러-나타 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무이다.
(고무 캔버스 범포층용 고무 조성물)
상기 고무 캔버스 범포층의 형성에 사용하는 고무 조성물로서는, 접착 고무와 같은 고무 조성물을 사용하였다.
(접착 고무층에 매설되는 심선)
모든 실시예, 비교예의 전동 벨트의 제조에 있어서 접착 고무 심선은 공통으로 하였다.
구체적으로는, 다음과 같다.
처리되지 않은 심선으로서 폴리에스테르 코드(1000데니어(denier)/2×3, 상 꼬음 9.5T/10cm(Z), 하 꼬음 2.19T/10cm(데이진(帝人)(주) 제조))를 준비하였다.
먼저 처음에, 전 처리로서 이소시아네이트를 함유하여 이루어지는 톨루엔 용액(이소시아네이트 고형분 20중량%)에 상기 처리되지 않은 심선을 침지한 후, 240 ℃에서 40초간의 가열에 의해 건조시켰다.
이어서, 전 처리한 심선을 하기에 나타낸 RFL 접착 용액에 침지하고, 200℃에서 80초간의 가열에 의해 건조 처리하고, 또한 상기 접착 고무층에서 사용한 것과 동일한 고무 조성물을 톨루엔 용액에 용해하여 얻어지는 접착 용액에 침지한 후, 60℃에서 40초간의 가열에 의해 건조시키는, RFL 처리를 행하였다.
그리고, RFL 접착 용액으로서는, 레조르신(7.31 중량부)과 포르말린(37 중량% 농도, 10.77 중량부)을 혼합하여 교반하고, 또한 수산화나트륨 수용액(고형분 0.33 중량부)을 첨가하여 교반한 후, 물을 첨가하고, 5시간 숙성하여, 레조르신-포르말린 수지(레조르신-포르말린 초기 축합물, RF)R/F비 = 0.5의 RF 수용액을 조절하고, 상기 RF 수용액에 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM) 라텍스(고형분 40%)를 RF/L비가 0.25가 되도록(라텍스 고형 분량에 맞추어 45.2 중량부) 첨가하고, 또한 물을 첨가하여, 고형분이 20%가 되도록 조절하여 교반하고, 또한 12시간 숙성한 것을 사용하였다.
(가류 고무의 물성 평가)
각 실시예, 비교예의 전동 벨트의 압축 고무층의 형성에 사용되는 고무 조성물의 가류 후의 물성을 조사하기 위해, 표 1의 배합으로 가류 고무 시트를 제작하였다.
구체적으로는, 각 고무 조성물을 밴버리 믹서에 의해 혼련한 후, 캘린더 롤에 의해 압연하여 시트화하고, 상기 단섬유를 벨트 폭방향으로 배향시켜 미가류 고무 시트를 작성하였다.
또한, 상기 미가류 고무 시트를 160℃에서 30분간 가열하여 가류 처리를 행하여, 가류 고무 시트를 얻었다.
(가류 고무 시트의 물성)
각 가류 고무 시트를 사용하여, 표 2에 나타낸 물성 평가를 행하였다.
상기 가류 고무 시트의 경도에 대하여는 JISK 6253에 의해(타입 A) 듀로미터(durometer) 경도를 구하였다.
또한, 상기 가류 고무 시트의 반열리(反列理) 방향의 인장 시험을 JISK 6251에 의거하여 실시하고, 100% 모듈러스(M100), 인장 강도(Ts), 파단 신장(Elo)을 구하였다.
이들 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure 112009029861728-pct00004
(실시예 1 ~ 실시예 10, 비교예 1 ~ 비교예 3의 V 리브드 벨트의 제작)
상기에 설명한 압축 고무층용, 접착 고무층용, 고무 캔버스 범포층용의 배합 및 RFL 처리된 심선을 사용하여 실시예 1 ~ 실시예 10, 비교예 1 ~ 비교예 3의 V 리브드 벨트를 각각 제조했다.
구체적으로는, 압축 고무층, 접착 고무층의 각각의 고무 조성물을 밴버리 믹 서에 의해 혼련하고, 캘린더 롤에 의해 시트화하여, 접착 고무층용, 압축 고무층용의 미가류 시트를 제작하고, 표면이 평활한 원통형의 성형 드럼의 주위면에 고무 캔버스 범포층용 시트를 감아 세팅한 것의 위에, 접착 고무층용 미가류 고무 시트를 권취하고, 또한 RFL 처리한 심선을 나선형으로 스피닝하고, 그 위에 다시 접착 고무층용 미가류 고무 시트를 권취하고, 마지막으로, 압축 고무층용 미가류 고무 시트의 순으로 권취하여 적층체로 하였다.
이어서, 상기 적층체를 내압 6kgf/cm2, 외압 9kgf/cm2, 165℃로 가열한 가류 캔 내에서, 35분간, 가열 가압을 행하여, 가류 일체화된 환형물을 얻었다.
상기 환형물을 구동롤과 종동롤을 구비하는 제1 구동 시스템에 장착하여 소정의 장력 하에서 주행하면서, 이것에 연삭휠에 의해 상기 환형물의 표면에 복수개의 리브를 형성하고, 또한 상기 환형물을 다른 구동롤과 종동롤을 구비하는 제2 구동 시스템에 장착하여 장력 하에서 주행하면서 리브가 벨트 길이 방향으로 연장되는 상태로 되도록 상기 환형물을 절단하고, 각각 리브의 수 3, 주위 길이 1000mm의 V 리브드 벨트를 얻었다.
(V 리브드 벨트의 주행 시험)
상기 제조 방법에 의해 얻은 각각의 상기 V 리브드 벨트에 대하여 하기의 주행 시험을 행하였다.
또한, V 리브드 벨트의 주행 시험을 설명하는 개략도를 도 2에 나타낸다.
상기 V 리브드 벨트의 주행 시험으로서 상기 벨트를 직경 120mm의 종동 풀 리(11), 직경 120mm의 구동 풀리(12), 직경 70mm의 아이들러(idler) 풀리(13) 및 직경 45mm의 아이들러 풀리(14)에 권취하여, 종동 풀리 부하를 16마력, 아이들러 풀리(14)에 대한 장력을 85kgf, 구동 풀리 회전수를 4900rpm으로 하여, 상기 V 리브드 벨트의 주행을 실시하였다.
(고온 주행 시험)
(V 리브드 벨트의 마모성)
상기 주행 시험 조건에서 각각의 상기 V 리브드 벨트를 80℃의 분위기 하에서 200시간 주행시킨 후, 상기 V 리브드 벨트의 주행 전의 중량으로부터 주행 후의 중량을 계산하여, 중량 감량(減量)을 구하고, 이 중량 감량을 주행 전의 중량으로 나눔으로써, 상기 V 리브드 벨트의 마모율(%)을 구하였다.
결과를 표 5에 나타낸다.
(V 리브드 벨트의 이상음 특성)
상기 주행 시험 조건에서 각각의 상기 V 리브드 벨트를 200시간 주행시키고, 상기 V 리브드 벨트로부터 발생되는 이상음의 유무를 확인하였다.
결과를 표 5에 나타낸다.
(저온 주행 시험)
(V 리브드 벨트의 열화성)
사용하는 주행 시험기를 -40℃의 분위기 하에서 주행시키는 것, 및 각각의 상기 V 리브드 벨트를 1시간 주행시킨 후 1시간 정지시키는 것을 1과정으로 하고, 이 주행, 정지를 반복하여 주행 시험을 실시하는 점 이외에는 V 리브드 벨트의 마 모성 평가와 동일하게 V 리브드 벨트의 주행 시험을 실시하였다.
전체 주행 시간(주행 시간만의 적산 시간)이 100 시간 경과 및 200 시간 경과한 시점에서, 상기 V 리브드 벨트의 압축 고무부의 크랙을 육안관찰에 의해 확인하였다.
결과를 표 5에 나타낸다.
(종합 평가)
고온 주행 시험에 있어서의 마모율이 낮고, 저온 주행 시험에서의 100 시간 경과 시점에서의 크랙의 발생을 볼 수 없는 것을 「○」으로 하여 판정하였다.
또한, 고온 주행 시험에 있어서의 마모율이 특히 낮고, 저온 주행 시험에서의 200 시간 경과 시점에서의 크랙의 발생을 볼 수 없고, 또한 이상음의 발생이 없는 경우를 「◎」으로 하여 판정하였다.
고온 주행 시험에 있어서의 마모율이 높거나, 저온 주행 시험에서의 100 시간 경과 시점에서의 크랙의 발생을 볼 수 있었던 경우를 「×」로 판정하였다.
결과를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure 112009029861728-pct00005
상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10인 고무 조성물로 구성하는 압축 고무층을 구비한 V 리브드 벨트는, 80℃에서의 고온 주행 시험에 있어서 마모율이 낮고 쉽게 마모되지 않는 성질을 가지는 것을 확인할 수 있었고, 또한 저온 분위기 하에서의 주행 시험에서는 크랙이 쉽게 생기지 않고 저온 조건 하에 있어서 유연성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 60/40이며, 또한 첨가제와 연화제를 함유하는 고무 조성물로 구성하는 압축 고무층을 구비한 V 리브드 벨트는, 장시간의 주행 시험에 있어서 마모율이 낮고, 쉽게 마모되지 않는 성질을 가지고, 또한 저온 분위기 하에서의 주행 시험에서 크랙이 쉽게 생기지 않고, 저온 조건 하에 있어서 유연성을 가지는 것을 확인할 수 있었고, 또한 폴리에틸렌 입자를 첨가제로서 포함하는 것은, 이상음이 쉽게 발생하지 않는 것도 확인할 수 있었다.

Claims (5)

  1. 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와, 메탈로센(metallocene) 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 포함하고, 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10인 고무 조성물로 구성되어 있는,
    전동(傳動) 벨트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고무 조성물은 첨가제를 함유하고, 상기 첨가제로서 폴리에틸렌 수지 입자가 사용되어 있는, 전동 벨트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고무 조성물은 연화제를 함유하고, 상기 연화제로서 파라핀계 연화제 또는 나프텐계 연화제가 사용되고, 상기 연화제의 유동점은 -25℃ 이하인, 전동 벨트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전동 벨트는 V 리브드(ribbed) 벨트인, 전동 벨트.
  5. 지글러-나타 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와, 메탈로센 촉매 존재 하에서 중합에 의해 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무인 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무를 포함하고, 상기 지글러-나타 촉매형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와 메탈로센형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무와의 중량비가 50/50 ~ 90/10인 고무 조성물을 사용하여 성형하는,
    전동 벨트의 제조 방법.
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