KR100476720B1 - 레피어 직기용 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도와 내마모성을 향상시킨 레피어 직기용 휠에 관한 것으로, 레피어 휠(A)의 몸체부(1)가 탄소섬유의 외장 피복부(3)와 폴리우레탄섬유에 강화섬유가 혼합된 발포체의 중심부(2)로 이루어진 적층체로 이루어지며, 상기 몸체부(1)의 중심부(2)를 구성하는 강화섬유는 그와 함께 혼합되는 폴리우레탄섬유의 총 중량을 기준으로 하여 4-40중량％ 첨가된다.

Description

레피어 직기용 휠{wheel for rapier loom}

본 발명은 레피어 직기용 휠에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 강도 및 내마모성 등의 물성이 크게 개선되어 내구성이 우수한 레피어 직기용 휠에 대한 것이다.

무북직기(shuttleless loom)의 일종인 레피어 직기(rapier loom)는 크게 레피어 헤드를 유지하는 레피어 밴드와, 이 레피어 밴드에 의해 유지된 레피어 헤드가 직기의 경사 개구로부터 전진 및 후퇴하여 위사가 경사 개구에 삽입되도록 하기 위하여 그 주위에 감겨진 상기 레피어 밴드를 전·후방으로 구동시키는 레피어 휠로 이루어진다.

그래서, 내마모성이 우수하고 견고하면서도 가요성이 있는 레피어 밴드를 정확하게 구동시키려면 레피어 휠 또한 강도와 내마모성이 커야 한다. 이러한 물성이 요구되는 레피어 휠(A)은 구동축이 관통하는 중앙의 부싱(a), 상기 부싱(a)과 일체적으로 결합되는 몸체부(1)와 이 몸체부(1) 주위를 에워싸며 레피어 밴드(4)를 구동시킬 수 있도록 그와 맞물리는 요철이 원주 전체적으로 형성된 톱니부(b)의 전형적인 구조로 이루어지며, 예전에는 이 부싱(a)과 톱니부(b)는 물론 몸체부(1)까지도 금속으로 구성되었었다.(도1 참조) 그래서, 종래의 레피어 휠은 그 자체의 무거운 중량으로 직기의 고속 작업이 불가능하였으며 휠의 피로가 심하여 직기에 무리를 주게 되어 결과적으로 위사가 사절됨에 따라 직기 전체가 정지하는 일이 빈번하였다.

그래서, 최근에는 레피어 휠의 중량을 줄일 수 있는 대안으로, 그 몸체부(1)에 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam)를 적용함으로써 경량으로 휠을 제작할 수 있었다. 그러나, 이 경우에도 경량인 점은 바람직하나 강도 및 내마모성 등의 물성 측면에서는 금속 휠에 비하여 상당히 떨어져 작동 중 부러지는 일이 종종 있어서 비능률적임과 동시에 내구성 측면에서 부족한 점이 많았으며 또 직기 전체적으로 피로감이 높아서 위입(緯入)되는 사가 절단되는 등의 단점이 여전히 도출되었고 무엇보다도 종래의 금속 휠에 비해 작업효율이 상승되지 못한 치명적인 단점이 지적되고 있었다.

그래서, 본 발명자는 당 기술분야에 다년간 종사해 오면서 레피어 직기의 휠에서의 상술한 문제점을 인식하고 가벼우면서도 기존의 금속 휠의 물성에 대적할 수 있는 특성을 구비한 새로운 소재를 개발하기 위하여 다방면에 걸쳐 예의 연구를 거듭하게 되었으며, 그 결과 경량이면서도 내마모성 등의 물성을 보강하여 기계의 피로감을 줄이고 내구성을 향상시켜 직기의 수명을 연장하며 위입률(緯入率)을 좋게 하고 사절(絲切)의 원인을 원천적으로 해결할 수 있는 새로운 소재의 레피어 휠을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에 따르면, 구동축이 관통하는 중앙의 부싱(a), 상기 부싱(a)과 일체적으로 결합되는 몸체부(1)와 이 몸체부(1) 주위를 에워싸며 레피어 밴드(4)를 구동시킬 수 있도록 그와 맞물리는 요철이 원주 전체적으로 형성된 톱니부(b)로 이루어지는 레피어직기용 휠에 있어서, 상기 몸체부(1)가 폴리우레탄섬유에 강화섬유가 혼합된 발포체의 중심부(2)와 그를 양쪽에서 둘러싸는 탄소섬유의 외장 피복부(3)의 적층체인 것을 특징으로 한다.

상기 강화섬유는 상기 폴리우레탄섬유의 총 중량을 기준으로 하여 4-40중량％ 첨가되며, 본 발명에서 적용되는 강화섬유로는 유리섬유(glass fiber), 탄소섬유(carbon fiber), 케블러 섬유(kevlar fiber: 미국 뒤퐁사의 상품명), 석면섬유(asbestos fiber), 붕소섬유(boron fiber), 암면(rock wool), 세라믹 섬유(ceramics fiber), 규소섬유(silica fiber) 등을 들 수 있으며, 이들은 분말 또는 찹 스트랜드(chopped strand) 상태로 단일 또는 2이상 혼합되어 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 레피어 휠의 특징을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술한다.

레피어 휠(A)은 도 1에 그의 개략적인 작동 구조와 함께 전형적인 구성을 나타내는 사시도로 알 수 있는 바와 같이, 부싱(a)과 몸체부(1), 또 요철형상의 톱니부(b)로 이루어지며, 휠(1)의 회전으로 그 톱니부(b) 주위에 감겨져 결합되어 있는 레피어 밴드(4)를 구동시킴으로써 레피어 헤드(5)를 전진 또는 후퇴시켜 직기의 개구에 위사를 공급하여 소정의 직물을 고속으로 제직하게 된다.

본 발명에 따르는 레피어 휠(A)에서 상기 부싱(a)과 상기 톱니부(b)는 대부분 금속으로 이루어지며, 그리고 도 2에 나타낸 구조의 몸체부(1)는 탄소섬유의 제직물의 외장 피복부(3)와 중심부(2)의 접합으로 이루어진 적층체로 구성된다.

그리고 중심부(2)를 구성하는 강화섬유는 폴리우레탄섬유의 총 중량을 기준으로 하여 4중량％보다 적게 첨가될 경우 원하는 정도의 물성을 얻을 수 없으며 40중량％를 초과할 경우에는 레피어 휠 전체적으로 탄력성이 낮아지고 중량이 무거워져서 경량 레피어 휠이라는 기본적인 요구조건을 충족시킬 수 없게 되므로, 상기 범위 내에서 혼합되는 것이 중요하다.

상기 몸체부(1)의 중심부(2)는 폴리우레탄 섬유의 발포체 형성시 그에 강화섬유가 첨가되어 발포됨으로써 형성된 발포체로 구성된다.

즉, 본 발명에 따르는 상기 중심부(2)를 이루는 발포체는 폴리우레탄섬유 형성용으로서 디이소시아네이트(diisocyanate)와 글리콜(glycol)과의 중부가반응(重附加反應)에 의하여 형성된 프레폴리머(prepolymer)용액에 강화섬유가 4-40중량％ 첨가되어 혼합된 것으로, 여기에 가교제, 촉매, 난연제 및 정포제(整泡濟) 내지 발포제 등이 첨가되어 적당한 온도 및 수분 하에 반응하여 경화됨으로써 제조된다.

상기 글리콜 성분으로는 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜과 같은 폴리에테르형(polyether形)의 것과 아디프산과 에틸렌글리콜을 축합시킨 것을 주로 하는 폴리에스테르(polyester)형의 것이 다 적용될 수 있으며, 보다 구체적인 예로서 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시테트라메틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌/옥시에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜아디페이트, 폴리부틸렌글리콜아디페이트, 폴리네오펜틸글리콜아디페이트, 폴리부틸렌/헥실렌글리콜아디페이트, 폴리카프로락탐, 폴리-3-메틸펜탄디올아디페이트, 폴리-β-메틸바레로락톤, 다이머-산디올 등의 장쇄글리콜과 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 3-메틸펜탄디올, 3,3-디메틸-1,3-프로판디올, 노난디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 3,3-디메틸올헵탄, 2-에틸-1,6-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 등의 단쇄글리콜 등이 적용될 수 있다.

또 글리콜과 반응시켜 프레폴리머를 합성하는데 사용되는 디이소시아네이트로는 4,4′-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-/2,6-톨루엔디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4′-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 노르보넨디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

프레폴리머에 첨가되는 가교제로는 폴리옥시알킬렌트리올 등의 통상의 가교제가 적용되며, 이와 함께 첨가되는 촉매로는 디부틸 산화주석, 디부틸 주석 디라우레이트, 옥틸산 주석, 옥틸산 아연, 트리에틸렌디아민, N, N, N', N"-테트라메틸헥사메틸렌디아민, N, N, N', N", N"-펜타메틸디에틸렌트리아민 등이 있으며, 또 폴리우레탄수지와 그 강화섬유의 혼합물이 원하는 정도의 경도와 균일한 발포상태에 달하려면 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜 변성 폴리디메틸디록산 등의 실리콘계 정포제(整泡濟)가 적용될 수 있다.

또 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2,3-디클로로프로필) 포스페이트, 염소화 폴리에틸렌, 트리 페닐 포스페이트, 트리에틸 포스페이트 등 반응성 및 비반응성 난연제가 첨가되기도 하며, 그 밖의 흡습제, 안료, 자외선흡수제, 블록킹방지제, 가수분해방지제, 향료, 염료 등이 필요에 따라 적당량 적용될 수 있다.

본 발명의 특징을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위하여 다음에 특정 일례를 들어 기술하나, 본 발명은 이 특정례에 한정되지 않고 본 발명의 정신 및 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서 그 변경 및 수정이 가능함은 당업계에 숙지된 자에게는 분명한 사실이다.

(실시례 1)

중부가반응에 의하여 형성된 폴리우레탄 프레폴리머용액에 동량의 유리섬유의 찹스트랜드와 석면섬유, 암면의 혼합 섬유를 상기 프레폴리머용액의 중량기준으로 1 : 0.25의 비율로 첨가한 후 골고루 잘 혼합하였다.

여기에 폴리옥시알킬렌트리올 등의 통상의 가교제 및 촉매를 극소량 추가한 다음 실리콘계 정포제를 적량 투입하여 원하는 정도로 발포시킨 후 공기 중의 수분과 반응하면서 경화하여 경질의 시이트상 발포체를 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 일정 두께의 시이트상 발포체를 중심으로 하고 그 양쪽에 얇은 두께의 탄소섬유 시이트를 접착하여 폴리우레탄 및 강화섬유의 혼합물의 중심부와 탄소섬유의 외장피복부로 구성된 적층체로 레피어 휠의 몸체부를 형성하고 그 중심에 부싱과 주위로 일정 형상의 톱니부를 일체적으로 고정하여 레피어 휠을 완성하였다.

완성된 레피어 휠을 정해진 소정 규정 하에서 전체적인 물성을 시험하여 본 바, 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 매우 바람직한 결과를 나타내었다.

게다가, 형성된 레피어 휠은 150℃의 고온에서도 변질이 없었으며, 160℃에서 약간의 변태가 일어났다. 그래서, 최고 사용온도는 150℃를 약간 상회하므로 내열성도 아주 우수함을 알 수 있었다.

(표 1)

이상과 같이 본 발명에 따라 레피어 휠을 제조할 경우 그 강도와 내마모성을 상당히 높일 수 있고 내열성도 매우 높아 기존에 흔히 볼 수 있었던 사절이나 위입의 어려움은 없으며 직기의 부속 장비의 피로로 인한 직기의 정지 등의 부작용을 막을 수 있어서 직기의 고 효율화 및 초고속 가동이 가능하여 품질 및 가격 면에서 만족스러운 직물 생산이 가능하다.

도1은 본 발명에 따른 레피어 직기용 휠의 전체적인 형태를 나타내는 구동상태의 사시도,

도2는 상기 도1에 도시된 레피어 직기용 휠의 몸체부 구조를 설명하기 위한 횡단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 휠(wheel) 1 : 휠 몸체부

2 : 중심부 3 : 외장 피복부(外裝 被覆部)

4 : 레피어 밴드(rapier band)

5 : 레피어 헤드(rapier head)

a : 부싱(bushing) b : 톱니부

Claims (2)

1. 구동축이 관통하는 중앙의 부싱(a), 상기 부싱(a)과 일체적으로 결합되는 몸체부(1)와 이 몸체부(1) 주위를 에워싸며 레피어 밴드(4)를 구동시킬 수 있도록 그와 맞물리는 요철이 원주 전체적으로 형성된 톱니부(b)로 이루어지며,

   상기 몸체부(1)가 폴리우레탄섬유 발포체의 중심부(2)와 이 중심부(2)의 양쪽에 접착된 탄소섬유의 외장 피복부(3)로 이루어지는 레피어 직기용 휠에 있어서,

   상기 중심부(2)를 구성하는 폴리우레탄 발포체에 강화섬유가 혼합되며,

   상기 강화섬유가 폴리우레탄섬유의 총 중량을 기준으로 하여 4-40중량％ 첨가되는 것을 특징으로 하는 레피어 직기용 휠.
2. 제1항에 있어서, 상기 강화섬유가 유리섬유, 탄소섬유, 케블러 섬유, 암면, 세라믹 섬유 또는 규소섬유 중에서 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 레피어 직기용 휠.