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KR101179734B1 - 환경친화형 전기전도성 벨트 및 그것의 제조방법 - Google Patents

환경친화형 전기전도성 벨트 및 그것의 제조방법 Download PDF

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KR101179734B1
KR101179734B1 KR1020100024870A KR20100024870A KR101179734B1 KR 101179734 B1 KR101179734 B1 KR 101179734B1 KR 1020100024870 A KR1020100024870 A KR 1020100024870A KR 20100024870 A KR20100024870 A KR 20100024870A KR 101179734 B1 KR101179734 B1 KR 101179734B1
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rubber
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fabric
electrically conductive
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최창욱
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룰런즈라버코리아 주식회사
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Abstract

본 발명은 고무 코어가 경사와 위사 방향으로 배향된 전기전도성 전도사(70)를 포함하는 직물(60)로 피복된 것을 특징으로 하는 벨트를 제공한다. 또한, 본 발명은 (i) 전기전도성 전도사(70)를 경사 및 위사 방향으로 배향시켜 직물(60)을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 직물(60)을 고무 코어에 피복하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 전기전도성 벨트의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 벨트는 환경유해물질을 생성할 수 있는 카본 블랙 등의 재료들이 제거되어 환경친화적이며, 벨트의 범포에 전기전도성 섬유를 일정한 간격으로 배향하여 벨트의 표면 전체에 전기전도성을 띨 수 있도록 하였다.

Description

환경친화형 전기전도성 벨트 및 그것의 제조방법{Environment friendly and electrically conductive belt and method for preparing the same}
본 발명은 환경친화형 전기전도성 벨트 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 고무벨트의 경우 카본 블랙(Carbon black)이라는 탄소가루로 고무의 강도와 성능을 유지하고 벨트 표면의 전기전도성을 부여하는데 이러한 카본 블랙은 유해물질인 다환상 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs) 의 원인물질이 되기 때문에 환경 친화적인 물질로 볼 수 없다.
도 1은 종래의 산업용 벨트의 일부 및 그 단면 구조를 도시한 것이다. 이러한 산업용 감싼 벨트(Wrapped V-belt)는 주행 특성 등을 고려해 여러 가지 종류의 고무류와 범포 및 폴리에스테르(Polyester) 재질의 항장체(30)를 조합해서 만들어지는데, 고무벨트의 주행 특성상 반복적이고 지속적인 굴곡 변형 등의 여러 가지 스트레스가 발생하게 되므로 벨트용 고무에는 이러한 스트레스를 견디기 위한 적절한 강도와 응력이 필요하다. 이러한 강도와 응력을 부여하기 위해서 원료고무 외에도 카본 블랙(Carbon black)이라는 탄소가루와, 원료고무의 고분자 사슬 간 결합을 위해 황과 가황 촉진제 노화방지제 및 기타 약품들을 첨가하게 된다.
또한 고무 벨트는 특성상 여러 가지 종류의 고무류(도 1의 10, 20, 40, 50)가 사용되는데, 이러한 고무류 제조 시 투입되는 약품류에 의해 여러 가지 유해 물질들이 생성 될 수 있다. 특히 카본 블랙으로부터 생성되는 다환상 방향족 탄화수소(PAHs)와 티우람(Thiuram) 계열의 가황 촉진제로부터 생성되는 니트로사민(Nitrosamine), 공정유(Process Oil)에 의한 방향족(Aromatic) 유해 물질 등이 대표적이라 할 수 있다. 이와 같이 유해성을 가지고 있는 고무 벨트류가 음,식료품 관련 기계에 장착될 경우 상당한 문제를 일으킬 수 있는 요인을 가질 수밖에 없을 것이고 설사 유해 물질은 미량이라 하더라도 벨트 구동 중 발생할 수 있는 미세분진 등에 의해 직, 간접적으로 인체에 해를 끼칠 수 있기 때문에 그 유해 인자를 완전 제거하는 것이 시급한 문제라 할 수 있을 것이다.
그러나 친환경 벨트의 제조를 위해 카본 블랙, 티우람계 촉진제, 공정유 등 제거하게 되면 산업용 벨트의 필수 요건인 전기전도성을 잃어 버리는 문제가 발생하게 된다. 즉, 기존의 감싼 벨트의 경우 벨트 외부를 감싼 범포에 고무로 표면 처리 공정을 거치게 되는데 통상 고무에 포함되어 있는 카본 블랙에 의해 전기 전도성을 가지게 된다. 이러한 표면처리를 카본블랙이 빠진 고무로 할 경우 전기 전도성을 잃게 되는 것이다. 카본 함유 고무가 전도성을 띠는 이유는 탄소에 많이 분포되어 있는 파이 전자에 의해서이다.
또한, 일반적으로 전도성을 갖지 않는 벨트는 주행 마찰 또는 주변 환경에 의해 정전기를 띠기 때문에 특정한 장소 주변, 즉 기름 또는 분진이 발생하는 곳에서 사용되게 되면 이러한 정전기로 인해 폭발 또는 화재의 위험이 따를 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고무벨트의 배합에 있어서 환경유해 물질을 생성할 수 있는 재료들을 배제하였고 벨트에 전기전도성을 갖게 하기 위해 기존 제품에 적용되는 범포류에 전기전도성 섬유를 경사와 위사 방향으로 일정하게 배향시켜 벨트 표면에 전도성을 띠도록 함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 환경유해물질을 생성할 수 있는 카본 블랙 등의 재료들이 제거된 환경친화형 전기전도성 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 환경친화형 전기전도성 벨트의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 고무 코어가 경사와 위사 방향으로 배향된 전기전도성 전도사(70)를 포함하는 직물(60)로 피복된 것을 특징으로 하는 벨트를 제공한다.
상기 전기전도성 전도사(70) 간의 간격은, 이 범위에 한정되는 것은 아니지만, 0.1 cm 내지 3 cm인 것이 바람직하다.
상기 고무 코어는 항장체(30)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 직물(60)의 일 측면에 마찰 고무층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 항장체(30)는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 폴리에스테르(Polyester), 아라미드(Aramid), 나이론(Nylon) 및 유리섬유(Glass fiber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성될 수 있다.
상기 고무 코어는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 천연고무, 부타디엔 고무(Butadiene rubber), 스티렌 부타디엔 고무(Stylene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(Chloroprene rubber) 및 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene rubber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성될 수 있다.
또한, 상기 고무 코어는 심고무(compression rubber)(10), 접착고무(cushion rubber)(20), 상심고무(tension rubber)(40) 및 마찰고무(friction rubber)(50)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 직물(60)은 면 직물; 면과 폴리에스테르의 혼방 직물; 또는 면과 나이론의 혼방 직물을 사용할 수 있다.
상기 직물(60)의 두께는, 이 범위에 한정되는 것은 아니지만, 0.3 mm ~ 1.0 mm일 수 있다.
상기 전기전도성 전도사(70)는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 스테인레스사 또는 탄소 섬유를 사용할 수 있다.
일 구체예로서, 상기 전기전도성 전도사(70)는 스테인레스사를 사용할 수 있다.
또한, 상기 전기전도성 전도사(70)는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 벨트는 V자형일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 벨트는 톱니를 추가로 포함할 수 있다(toothed belt).
일 구체예로서, 상기 벨트는 동력 전달용(power transmission belt) 또는 컨베이어용(conveyor belt)으로 사용될 수 있다.
일 구체예로서, 상기 단면구조는 역 사다리꼴 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은
(i) 전기전도성 전도사(70)를 경사 및 위사 방향으로 배향시켜 직물(60)을 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 직물(60)을 고무 코어에 피복하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 전기전도성 벨트의 제조방법을 제공한다.
상기 전기전도성 전도사(70) 간의 배향 간격은, 이 범위에 한정되는 것은 아니지만, 0.1 cm 내지 3 cm인 것이 바람직하다.
본 발명의 벨트는 환경유해물질을 생성할 수 있는 카본 블랙 등의 재료들이 제거되어 환경친화적이며, 벨트의 범포에 전기전도성 섬유를 일정한 간격으로 배향하여 벨트의 표면 전체에 전기전도성을 띨 수 있도록 하였다.
도 1은 종래의 산업용 벨트의 일부 및 그 단면 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 환경친화형 전기전도성 벨트의 일부 및 그 단면 구조를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1: 환경친화형 전기전도성 벨트의 제조
본 발명은 고무벨트의 배합에 있어서 환경유해 물질을 생성할 수 있는 재료들을 배제하였고, 벨트에 전기전도성을 갖게 하기 위해 범포에 전도성 필라멘트를 경사와 위사 방향으로 일정하게 배향시켰다.
구체적으로, 본 발명의 전기전도성 벨트는 아래와 같은 단계를 거쳐 제조할 수 있다:
1-1. 전도성 직물의 준비
벨트용 범포에 스테인레스사를 경사 및 위사 방향으로 1.0cm 간격으로 배향시켜서 직물(60)을 제조하였다. 그 후, 제조된 직물(60)에 내측에 얇게 마찰(Friction) 고무를 코팅하고, 이 직물(60)을 규격에 맞게 알맞은 폭으로 잘랐다 (Bias 및 Slitting 단계). 배향시킨 전도사(70) 간의 간격에 따른 전도성 결과는 하기 표 1과 같다.
전도성 직물의 전도성 결과
Test용
포 시편의 폭		 전압(V) Result 저항
(㏁)
전도사 2cm 간격 36 mm 500 26.4 x 103
전도사 1cm 간격 36 mm 500 0.20
1-2. 벨트의 성형
규정된 길이만큼 심고무(10)를 잘라 성형기의 원통형 드럼에 감고, 상기 심고무(10) 위에 항장체(30)를 2.5Kgf의 장력과 100mm 당 76올의 간격으로 감고, 상기 항장체(30) 위에 상심고무(40)를 감았다. 상기와 같이 성형된 고무 코어를 일정한 폭으로 자른 후 V-형상으로 만들었다 (Skiving 단계). 상기 고무 코어를 1-1에서 준비한 전도성 직물(60)로 피복하여 벨트를 제조하였다 (Covering 단계).
1-3. 벨트의 가황
1-2에서 피복한 상기 벨트를 Pot 가황기, Roto 가황기, Press 가황기 등에서 가황할 수 있으나 본 발명에서는 Pot 가황기에서 증기압을 사용하여 외압 7.5Kgf 내압 4.5kgf의 압력으로 19분 동안 가황함으로써 벨트의 탄성과 강도를 갖게 하였다.
본 발명의 벨트 제조에 사용되는 고무류에는 카본 블랙을 일절 사용하지 않았으며, 티우람(Tiuram)계 촉진제 및 공정유(Process oil)도 배제하였다.
실시예 2: 본 발명의 벨트의 전기전도성
본 발명의 환경친화형 벨트의 통전성 실험을 실시하여 종래의 산업용 벨트의 전기전도성과 비교하였다(표 2).
가황 후 24시간 후에 제작된 V-Belt를 온도 15 ~ 30℃에서 전기 저항을 500V 직류 절연 저항계로 측정했을 때 아래 [표 2]의 Specification_ISO1813(ISO 1813 Belt drives ? V-ribbed belts, joined V-belts and V-belts including wide section belts and hexagonal belts ? Electrical conductivity of antistatic belts: Characteratics and methods of test)를 만족해야 한다.
전기전도성 비교실험 결과
ISO1813 종래의 벨트 본 발명의 벨트
저항 (㏁) Max. 3.6 0.56 0.20
상기 표 2에서 비교 test돤 종래의 벨트는 Roulunds Rubber Korea사에서 현재 시중에 유통시키고 있는 SPZ규격의 벨트로 카본블랙 등을 사용한 범용적인 벨트이다.
상기 표 2와 같이, 본 발명의 벨트는 종래의 벨트에 비해서 전기전도성이 현저히 향상되었다.
지금까지 예시적인 실시 태양을 참조하여 본 발명을 기술하여 왔지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서도 다양한 변화를 실시할 수 있으며 그의 요소들을 등가물로 대체할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명이 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10. 심고무 (Compression rubber)
20. 접착고무 (Cushion rubber)
30. 항장체 (Tension member)
40. 상심고무 (Tension rubber)
50. 마찰고무 (Friction rubber)
60. 직물 (Cover fabric)
70. 전기전도성 전도사(Conductivity filament)

Claims (31)

  1. 고무 코어가 경사와 위사 방향으로 배향된 전기전도성 전도사(70)를 포함하는 직물(60)로 피복되고, 전기전도성 전도사(70) 간의 간격이 0.1 cm 내지 3 cm인 것을 특징으로 하는 벨트.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    고무 코어는 항장체(30)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
  4. 제 1항에 있어서,
    직물(60)의 일 측면에 마찰 고무층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
  5. 제 3항에 있어서,
    항장체(30)는 폴리에스테르(Polyester), 아라미드(Aramid), 나이론(Nylon) 및 유리섬유(Glass fiber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성됨을 특징으로 하는 벨트.
  6. 제 1항에 있어서,
    고무 코어는 천연고무, 부타디엔 고무(Butadiene rubber), 스티렌 부타디엔 고무(Stylene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(Chloroprene rubber) 및 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene rubber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성됨을 특징으로 하는 벨트.
  7. 제 1항에 있어서,
    고무 코어는 심고무(compression rubber)(10), 접착고무(cushion rubber)(20), 상심고무(tension rubber)(40) 및 마찰 고무(friction rubber)(50)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  8. 제 1항에 있어서,
    직물(60)은 면 직물; 면과 폴리에스테르의 혼방 직물; 또는 면과 나이론의 혼방 직물임을 특징으로 하는 벨트.
  9. 제 8항에 있어서,
    직물(60)의 두께는 0.3 mm ~ 1.0 mm임을 특징으로 하는 벨트.
  10. 제 1항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 스테인레스사 또는 탄소 섬유임을 특징으로 하는 벨트.
  11. 제 10항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 스테인레스사임을 특징으로 하는 벨트.
  12. 제 1항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트임을 특징으로 하는 벨트.
  13. 제 1항에 있어서,
    벨트가 V자형임을 특징으로 하는 벨트.
  14. 제 1항에 있어서,
    벨트가 톱니를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
  15. 제 1항에 있어서,
    동력 전달용 또는 컨베이어용임을 특징으로 하는 벨트.
  16. 제 1항에 있어서,
    단면구조가 역 사다리꼴 형태임을 특징으로 하는 벨트.
  17. (i) 전기전도성 전도사(70)를 경사 및 위사 방향으로 배향시켜 직물(60)을 제조하는 단계; 및
    (ii) 상기 직물(60)을 고무 코어에 피복하는 단계를 포함하고,
    상기 전기전도성 전도사(70) 간의 배향 간격이 0.1 cm 내지 3 cm인 것을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제 17항에 있어서,
    고무 코어는 항장체(30)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    직물(60)의 일 측면에 마찰 고무층을 코팅시키는 것을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    항장체(30)는 폴리에스테르(Polyester), 아라미드(Aramid), 나이론(Nylon) 및 유리섬유(Glass fiber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성됨을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  22. 제 17항에 있어서,
    고무 코어는 천연고무, 부타디엔 고무(Butadiene rubber), 스티렌 부타디엔 고무(Stylene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(Chloroprene rubber) 및 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene rubber)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분으로 조성됨을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  23. 제 17항에 있어서,
    고무 코어는 심고무(compression rubber)(10), 접착고무(cushion rubber) (20), 상심고무(tension rubber)(40) 및 마찰 고무(friction rubber)(50)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  24. 제 17항에 있어서,
    직물(60)은 면 직물; 면과 폴리에스테르의 혼방 직물; 또는 면과 나이론의 혼방 직물임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    직물(60)의 두께는 0.3 mm ~ 1.0 mm임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  26. 제 17항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 스테인레스사 또는 탄소 섬유임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 스테인레스사임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  28. 제 17항에 있어서,
    전기전도성 전도사(70)는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  29. 제 17항에 있어서,
    벨트가 V자형임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  30. 제 17항에 있어서,
    벨트가 톱니를 추가로 포함시키는 것을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
  31. 제 17항에 있어서,
    단면구조가 역 사다리꼴 형태임을 특징으로 하는 전기전도성 벨트의 제조방법.
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