KR100355915B1 - 내마모성 호스 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유연성등의 호스의 특성을 손상하는 일없이, 내마모성이 우수한 호스를 얻는 것이 가능한 내마모성 호스 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
호스본체(1)의 외면고무층(4)상에는 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감고 가열하여 일체화시킨 초고분자량 폴리에틸렌층(5)이 설치되어 있다. 상기 초고분자량 폴리에틸렌층(5)을 설치하는 호스본체(1)로서는 미가황 호스, 가황 호스중 어떤것이라도 무방하고, 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감은 후, 가열하여 용융접착할 필요가 있다. 상기 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 두께는 호스 본체(1)의 유연성이나 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 배치 방향을 고려하여 결정하면 양호하고, 그 두께는 0.05mm∼1.0mm 정도가 바람직하다.
Description
[기술분야]
본 발명은 내마모성 호스 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유연성등의 호스 특성을 손상하는 일없이, 내마모성이 뛰어난 내마모성 호스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[배경기술]
종래, 건설기계나 공작기계등에 사용되는 액압 호스 등, 특히 유압 호스를 시작으로 하는 고압 호스는 특히 만곡된 부분등이 사용시에 호스끼리 또는 다른 금속 배관과 접촉하여 마모되는 경우등이 있다. 이와같은 경우, 호스본체의 외관은 국부적으로 마모하고, 심한 경우에는 보강층이 노출되고, 파괴되는 문제가 있었다.
따라서, 종래부터 호스본체의 외관의 내마모성의 향상이 강하게 요구되고 있고, 외관 고무에 내마모성을 부여하기 위해, 재질을 바꾸거나 두께를 두껍게 하는 등 다양한 대책이 검토되고 또한 실험 등을 행하고 있지만, 액압 호스, 유압 호스로서 중요한 특성인 유연성을 나쁘게 하는 등 특성의 균형을 고도로 만족하는 호스를 얻을 수 없어서, 근본적인 해결에는 이르고 있지 못한 것이 현재 상태이다.
[발명의 개시]
본 발명은 이러한 종래의 과제에 착안하여 발명된 것으로, 유연성등의 호스의 특성을 손상하는 일없이, 내마모성이 양호한 내마모성 호스 및 그 제조 방법을제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 내유성 또는 내약품성 고무재질등의 고무재료로 이루어진 내면고무층과, 내면고무층상에 적층된 보강층 및 그 외측에 적층되는 외면고무층으로 이루어진 내마모성 호스에 있어서, 상기 외면 고무층상에 초고분자량 폴리에틸렌층을 일체적으로 설치하는 내마모성 호스가 제공된다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 따른 호스 외부면의 내마모성을 개량한 호스는 상기와 같이 구성되고, 내약품성, 내유성 고무재료등의 고무재료로 이루어지는 내면고무층상에 보강층 및 그 외측에 외면고무층을 적층하여 호스본체를 형성하고, 상기 호스본체의 외면고무층상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감아서, 가열하므로써 외면고무층과 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 용융접착하여 일체적으로 형성하는 것이다.
상기 초고분자량 폴리에틸렌층의 피복율은 50% 이상으로 하여도 무방하고, 양호하게는 75% 이상이다. 또한 초고분자량 폴리에틸렌층의 두께는 호스 본체의 길이 방향으로 균일하게 형성하거나, 초고분자량 폴리에틸렌층의 두께를 호스 본체의 길이 방향으로 일정한 간격으로 변화하도록 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 사각 형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 호스본체의 외면고무층상에 감아서 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 두께를 일정하게 형성하거나, 띠형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 호스본체의 외면고무층상에 일정의 간격으로 나선형(spiral)으로 감거나, 띠형상으로 형성한 초고분자랑 폴리에틸렌 필름을 호스본체의 외면고무층상에 일정한 간격으로 두께가 변화하도록나선형으로 감아서 형성하는 것이다.
이러한 구조의 호스의 성형시에 사용하는 호스본체는 미가황(황을 첨가하지 않음) 상태나, 가황(황을 첨가함) 상태에서도 외면고무층에 대해 양호한 접착을 얻는 것이 가능하다.
즉, 초고분자량 폴리에틸렌 필름은 미가황 또는 가황 상태의 재료와 적층시키고, 일체적으로 가열 용융시킬 때 상호 분자가 서로 용융 확산하고, 소위 용융 접착(fusion bonding)함으로써 양호한 접착을 얻을 수 있는 형태를 가짐으로써, 종래의 고무/수지재료에 필요했던 접착제등의 접착재료를 함유시키는 일없이 직접 일체 형성할 수 있는 특징을 갖는다.
본 발명의 내마모성 호스의 제조 방법의 한 특징을 하기에 예시하지만 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.
즉, 미가황의 고무 호스본체를 사용하는 경우, 상기 호스본체상에 어떠한 방법으로 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감은 후, 또한 직무의 워핑테이프, 납등의 금속재료, 4-메틸펜틴-1(TPX) 등의 수지재료로 또한 피복하고, 가압 가황시의 가압재료로 이루어진다.
또한, 가황관내에서 가압 가황시키고, 호스본체를 가황시키는 동시에 본체 외관과 초고분자량 폴리에틸렌과의 상기 용융 접착도 완료시키고, 상기 가압 재료를 제거하고 본 발명의 호스를 갖는다. 이러한 가압, 가열 조건은 통상 실시되는 고무의 가황 조건의 어느것이라도 무방하지만, 통상 110∼190℃ 양호하게는 120∼170℃, 압력 1∼30kgf/㎠ 양호하게는 1.5∼10kgf/㎠ 에 의해 행해진다.
또한, 가황 고무 호스를 사용하고, 상기와 마찬가지로 초고분자량 폴리에틸렌을 배치하여도, 가황외면 고무층과 초고분자량 폴리에틸렌 필름은 용융접착하고 견고한 밀착력을 얻을 수 있다. 이런경우, 가압 가열은 호스본체의 가황이 아니고, 외면 고무와 초고분자량 폴리에틸렌의 용융접착에 필요한 시간만으로 양호하고 통상은 70∼150℃ 양호하게는 80∼140℃, 압력 1∼30kgf/㎠ 양호하게는 5∼10kgf/㎠에 의해 행해진다.
제 1 도는 본 발명을 실시한 내마모성 호스의 일부를 벗겨낸 사시도를 도시하고, 1 은 호스본체이고, 2 는 천연고무(NR), 스티렌-부타디엔 공중합체 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무(NBR), 부틸 고무(IIR), 염소화 부틸 고무(Cl-IIR), 부롬화 부틸 고무(Br-IIR) 및 이소부틸렌-p-메틸스티렌 공중합체등의 변성 IIR 고무등 통상 이용되는 고무재료, 또한 양호하게는 CR, NBR, EPDM, 부틸계 고무재료등의 내유성, 내약품성의 고무재료 및 이들의 혼합물, 또는 CR/SBR, NBR/SBR 등의 다른 범용 고무와의 혼합물에 의해 이루어진 내면고무층이고, 3 은 나이론, 폴리에스테르등의 보강용계나 스틸코드등으로 이루어진 편조보강층이고, 4 는 보강층(3)의 외측에 형성된 내마모, 내유성, 내기후성 합성고무 등으로 이루어진 외면고무층을 나타내고, 상기 외면 고무층의 재질로서는 예를들면, NR, SBR, BR, CR, EPDM, IIR, 변성 IIR 등의 폴리머 및 그들의 혼합물로 이루어진 고무재질을 사용하고 있다.
상기 호스본체(1)의 외면고무층(4)상에는 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감아서 가열 일체화하고 용융접착시킨 초고분자량 폴리에틸렌층(5)이 설치되어 있다.
이런 초고분자량 폴리에틸렌층(5)을 설치하는 호스 본체(1)로서는 미가황호스, 가황호스의 어느것이라도 무방하고, 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감은 후, 가열하여 용융접착할 필요가 있다.
상기 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 두께는 호스본체(1)의 유연성이나 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 배치 방향을 고려하여 결정하면 좋고, 한정적인 것은 아니지만 최종적으로 그 두께는 0.05∼1.0mm 정도가 바람직하다.
본 발명의 초고분자량 폴리에틸렌 필름은 분자량 100 만 이상의 로드 형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 깍아서 가공하기 때문에, 두께를 0.05mm 이하로 형성하는 것이 실질적으로 곤란하고, 또한, 사용했다고 해도 가공성형시 주름이 발생하여 양호하지 않다. 또한, 1.0mm 이상 두께의 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감은 경우에는 호스본체(1)의 유연성이 손상되기 때문에, 상기의 범위가 양호하다.
또한, 호스본체(1)의 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌층(5)을 배치하는 경우, 그 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 피복율로서는 양호하게는 50% 이상, 더욱 양호하게는 75% 이상으로 하는 것이 가능하다.
상기와 같은 초고분자량 폴리에틸렌 필름에 간격을 갖는 호스에서는 유연성이 또한 향상되고, 필름의 두께를 증대시키는 것이 가능하다.
다음으로, 호스본체(1)의 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 배치하는 방법에 관해 설명하면, 이미 형성한 미가황 또는 가황제의 호스본체(1)에 제 2 도에 도시한 바와같은 소정의 두께로 형성한 시트 형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6a)을 말아감는 형태[호스본체(1)의 축방향과 평행하게 감겨진다]로 감겨지고, 호스본체(1)의 외면고무층(4)과 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6a)을 일체화시키기 위해 가열함으로써 용융 접착을 행한다.
또한, 이런경우에 필름을 전면에 피복하여도, 일부에 간격이 생겨도 무방하다. 전면 피복의 경우, 감는 방법에 따라 필름간의 겹침이 생기고(소위 랩부), 전체적인 필름 두께가 불균일하여도 가압, 가열후의 필름이 용융 유동하고 평활화되기 때문에 목적은 달성된다.
간격을 갖게 설치하는 경우, 피복율이 50% 이상인 것이 바람직하다. 50% 이하에서는 과도하게 마모되어 바람직하지 않다. 또한, 이런경우에 간격은 제품의 표시 등에 필요한 인쇄에 유리하게 된다.
상기 가열처리방법으로서는 호스본체(1)의 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6a)을 배치한 후, 직물 등을 감아서 가황을 행하는 랩핑 가황법, 호스본체(1)의 외면고무층(4)상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6a)을 배치한 후 납을 피복하여 가황을 행하는 피연 가황법등을 이용하고, 가압 가열 온도로서는 70℃∼200℃, 양호하게는 110℃∼170℃ 로 가압 가열을 행함으로써, 호스본체(1)의 외면고무층(4)과 고분자량 폴리에틸렌 필름(6a)이 가열 일체화되고 용융 접착되어 초고분자량 폴리에틸렌층(5)이 형성된다.
또한, 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 배치하는 다른 방법으로서는 제 3 도에 도시한 바와같이, 띠형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6b)을 호스본체(1)에 대해 나선형으로 감겨지고, 상기와 같은 동일 방법으로 가열 가압함으로써 용융접착을 행하고, 초고분자량 폴리에틸렌층(5)이 형성된다.
또한, 상기 띠형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6b)의 배치 방법에서는 제 4 도에 도시한 바와같이 호스본체(1)의 축방향에 초고분자량 폴리에틸렌층(5)의 두께(t)를 균일한 두께로 형성 가능한것 외에, 제 5 도에 도시한 바와같이 호스본체(1)의 길이 방향으로 일정한 간격(L)으로 두께(t)가 변화하도록 형성하는 것도 가능하고, 또한 일정한 간격으로 초고분자량 폴리에틸렌 필름(6b)을 감아서, 호스 본체(1)에 일정한 간격을 갖고 초고분자량 폴리에틸렌층(5)을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 도시 생략했지만, 미리 호스본체(1)의 삽입가능한 통형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 형성해두고, 호스본체(1)를 통형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름에 삽입하여 가열처리함으로써 통형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름이 수축하여 초고분자량 폴리에틸렌층(5)을 형성하는 것도 가능하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고, 본 발명의 범위는 이런 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 5
다음에, 종래의 초고분자량 폴리에틸렌층을 갖지 않는 내마모성 호스와, 본 발명의 초고분자량 폴리에틸렌층을 갖는 내마모성 호스를 비교한 내마모성 시험 결과는 이하의 표 1 과 제 6 도의 그래프에 나타낸다.
시험 방법으로서는 시험편으로 하는 호스본체를 여러개 평행하게 설치하고,이런 호스본체의 외면 고무층상에 예각인 철제지그를 각 호스 1 개당 동등한 일정하중(1.5kgf∼2.5kgf/개)을 가하고, 상기 지그를 왕복운동시켜 4 시간당 마모량 및 마모 상태, 외면고무의 잔존 상태, 보강층의 노출 유무 등을 측정하였다.
마모속도는 0.200m/sec 이고, 마모 거리는 200mm 이다.
또한, 유연성의 4D 굴곡력은 호스본체 직경의 4 배까지 구부리는 힘을 말한다.
[표 1]
비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 3 에 있어서, 통상 고무호스에 비해, 외면 고무재료 소재에도 불구하고 초고분자량 폴리에틸렌 필름은 외면고무에 강하게 용융 접착되고, 극히 양호한 내마모성을 갖는 동시에 유연성이 손상되지 않음을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서, 필름의 배치 방향에 영향을 받지 않고, 랩부는 성형 가황이 균일하기 때문에 안정한 유연성과 내마모성을 가짐을 알 수 있다.
더욱이, 실시예 4 및 실시예 5 에 있어서, 가황호스상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감아 회전시킨 후, 초고분자량 폴리에틸렌이 용융되는 온도 이상으로 가압 가열함으로써 미가황 호스의 경우와 마찬가지로 외면고무층의 재질에 관계없이 용융접착되고, 양호한 내마모성과 유연성을 갖는 것을 알 수 있다.
실시예 6 내지 실시예 8 및 비교예 3 또는 비교예 4 에 있어서, 필름 두께는 내마모성에 영향을 미치지 않지만 0.04mm 이하의 얇은 경우, 성형중 또는 성형 가황후의 유동에 견디지 못하고, 주름이 발생하여 제품 외관이 양호하지 않고, 또한 1.0mm 초과에서는 굴곡력의 상승이 크게되어 양호하지 않음을 알 수 있다.
또한, 실시예 9 내지 실시예 11 및 비교예 5 에 있어서, 호스표면에 있어서의 초고분자량 폴리에틸렌층의 피복율이 50% 를 밑도는 경우, 마모량의 값이 급격히 커지고, 개선효과가 급격히 손실됨을 알 수 있다. 역으로 50% 이상에서는 마모량의 저하율은 낮고 내마모성의 효과가 크다는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 12 의 결과에서 명백한 바와같이, 원통형 칩을 사용하고, 마찬가지로 성형 가공하여도 동등한 성능의 호스를 갖는다.
실시예 13 은 초고분자량 폴리에틸렌층을 제 5 도와 같이 두꺼운 두께부와 얇은 두께부를 교대로 형성한 것인데, 호스 유연성은 실시예 6(평균 두께 0.5mm)을 유지하면서, 내마모성은 실시예 5(평균 두께 0.2mm)와 동일하다는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 초고분자량 폴리에틸렌층을 갖는 내마모성 호스의 경우에는 유연성 및 내마모성이 종래의 호스에 비해 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 고무재료로 이루어진 내면고무층과, 내면고무층상에 적층된 보강층 및 그 외측에 적층되는 외면고무층으로 이루어진 내마모성 호스에 있어서, 상기 외면 고무층상에 초고분자량 폴리에틸렌층을 일체적으로 설치했기 때문에, 유연성 등의 호스의 특성을 손상하는 일없이, 내마모성이 우수하고 게다가 장기간 사용가능한 호스를 얻는 효과가 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 내마모성 호스의 일부를 벗겨낸 사시도.
제 2 도는 호스본체에 시트형의 초고분자량 폴리에틸렌 필름이 감겨지는 방법을 도시한 설명도.
제 3 도는 호스본체에 띠형상의 초고분자량 폴리에틸렌 필름이 감겨지는 다른 방법을 도시한 설명도.
제 4 도는 호스본체에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 배치했을 때의 두께를 나타내는 설명도.
제 5 도는 호스본체에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 배치했을 때의 두께를 나타내는 설명도.
제 6 도는 본 발명에 따른 내마모성 호스와 종래의 내마모성 호스를 비교한 시간과 마모량과의 관계를 나타내는 그래프의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 호스본체 2 : 내면고무층
3 : 보강층 4 : 외면고무층
5 : 초고분자량 폴리에틸렌층
6a,6b : 초고분자량 폴리에틸렌 필름
Claims (10)
- 내면고무층과, 내면고무층상에 적층된 보강층 및 그 외측에 적층되는 외면고무층으로 이루어진 내마모성 호스에 있어서,상기 외면 고무층상에 초고분자량 폴리에틸렌층을 일체적으로 설치한 것을 특징으로 하는 내마모성 호스.
- 제 1 항에 있어서,상기 초고분자량 폴리에틸렌층의 피복율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 내마모성 호스.
- 제 1 항에 있어서,상기 초고분자량 폴리에틸렌층의 두께를 호스본체의 길이 방향에 균일하게 형성한 것을 특징으로 하는 내마모성 호스.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 초고분자량 폴리에틸렌층의 두께를 호스본체의 길이 방향으로 일정한 간격으로 변화하도록 형성한 것을 특징으로 하는 내마모성 호스.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 내면고무층은 내유성 또는 내약품성 고무재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 내마모성 호스.
- 내면고무층상에 보강층 및 그 외측에 외면고무층을 적층하여 호스본체를 형성하고, 상기 호스본체의 외면고무층상에 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 감고 가열함으로써 외면고무층과 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 용융 접착하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 내마모성 호스의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,사각 형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 호스본체의 외면고무층상에 감아 초고분자량 폴리에틸렌 필름의 두께를 일정하게 형성하는 것을 특징으로 하는 내마모성 호스의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,띠형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 호스 본체의 외면고무층상에 일정한 간격의 나선형(spiral)으로 감는 것을 특징으로 하는 내마모성 호스의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,띠형상으로 형성한 초고분자량 폴리에틸렌 필름을 호스 본체의 외면고무층상에 일정한 간격으로 두께가 변화하도록 나선형으로 감는 것을 특징으로 하는 내마모성 호스의 제조 방법.
- 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 내면고무층이 내유성 또는 내약품성 고무재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 내마모성 호스의 제조 방법.
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