KR100666766B1 - 나사모양의강모들을제조하기위한방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노 필라멘트를 압출함으로서 스크류유사 강목의 제조방법에 관한 것이다. 스크류유사 강목들이 동일한 소정의 품질을 가진 일반 강목들과 같은 방법으로 저렴하게 제작이 가능한 방법을 제공하기 위하여 비원형 단면을 가진 모노 필라멘트가 압출되고 인출후 1차 신장이 된 연후에 이어서 그의 단면축소가 이루어지고 연이어 더 신장이 되며 최소한 그의 길이 일부에서 스크류유사 재료에 대하여 비틀린 다음 수축에의하여 안정화가 된다. 타원 또는 다각형의 단면을 가지거나 또는 한 개의 코어와 최소한 한 개의 축 방향과 평행한 립을 가진 모노 필라멘트를 압출 할 수 있다. 또 다른 방법에 따라서 최소한 2개의 모노 필라멘트들이 빠지자 그들 단면의 수축이 수반된 다음 연이어 더 신장 비틀림이 함께 이루어져서 스크류유사 강목 재료를 제공 열수축에 의하여 안정화를 시켜준다.

Description

나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법{PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF SPIRALLED BRISTLES}

본 발명은 모노필라멘트들(monofilaments)을 압출함으로써 플라스틱으로 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

임의의 유형의 브러시제품용 강모는 최초에 그리고 주로, 스크래칭(scratching) 및 스크레이핑(scraping)에 의해 오염된 표면을 벗겨내고 오물을 제거하는, 상기 강모들의 자유단부를 통하여 솔질작용을 수행한다. 더 강한 압력이 가해질 경우에, 상기 강모들은 둥글게 구부러져서 그 원주면(circumferential surface)을 사용하여 작용한다. 상기 강모들은 이 경우에 보다 부드러운 작용으로 상기 표면 상에서 쓰다듬으면서 미끄러지는 효과(stroking and sliding effect)를 나타낸다.

상술한 효과들을 가지는 원형의 강모들(circular bristles) 이외에, 형상화된 강모들(profile bristles)도 또한 공지되어 있는데, 여기서는 강모가 둥글게 구부러질 경우에, 형상 가장자리가 보다 강한 스크레이핑 작용을 갖는다. 또한, 나사 모양의 형상을 가지는 세차 브러시용 강모들이 공지되어 있는데(DE-U-93 19 214, DE-A-1 140 901), 여기서는 나사선들의 피치(pitch)가 매우 크다. 이것은 국부적으로 나사선의 단지 일부만이 맞물려지는 점에서, 형상화된 강모들에 의해 가해지는 강한 스크레이핑 작용을 감소시키기 위한 것이다. 급격한 나사선을 가지는 이러한 강모는 대체로 별 형상으로 된(star-shaped) 횡단면을 가지는 모노필라멘트를 비틂으로써 얻어질 수 있다. 이것이 어떻게 일어나는지 그리고 특히 어떻게 양호한 복원능력(re-righting capacity)을 가지는, 안정한 강모로 되는지는 상기 선행기술에서 미해결된 상태로 남아 있다.

원추형 강모들의 원주면에 나사선 또는 나사 모양을 제공하는 것이 또한 공지되어 있다(DE-U-85 22 986). 이것은 차후에 나사선을 형상화함으로써, 또는 상기 강모를 압출함으로써 이루어진다. 이러한 강모는 특히 헤어브러시들의 경우에 있어서 매체를 도포하는 작용을 개선하고 촉진하는 기능을 갖는다. 압출되거나 또는 차후에 형상화된 강모들은, 적절한 굽힘저항(bending resistance)을 갖기 위하여 상당한 횡단면을 가져야 한다. 따라서 이것들은 강모들이라기 보다는 오히려 핀들이다.

마지막으로, 용융파단(melt fractures)이 발생할 정도로 강한 전단응력 하에서 모노필라멘트를 압출함으로써 나사 모양의 섬유들을 제조하는 것이 공지되어 있다(DE-A-16 60 646). 따라서 나사 형상은 압출기다이(extruder die)에서 직접 형성되고, 상기 다이 이후에 급랭시킴으로써 고정된다. 그러나, 아직 용융 상태인 플라스틱 재료의 급랭 뿐만 아니라 용융파단을 일으키는 강한 전단응력으로 인하여, 섬유의 안정성이 상당히 저하된다. 따라서, 상기 섬유는 강모 재료로 사용될 수 없고, 상기 나사선의 피치에 영향을 미치는 것 또한 불가능하다.

본 발명의 과제는 종래의 강모들과 동일한, 미리 정해질 수 있는 품질 및 저렴한 방법으로 나사 모양의 강모들을 제조하는 것을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 과제는 모노필라멘트가 원형의 형상(circular shape)과는 다른 횡단면으로 압출되며, 압출된 나온 후 그 횡단면이 감소하며 1차 연신(prestretching)되고, 이후 2차 연신된 후 상기 모노필라멘트의 길이의 일부분 이상이 비틀려져서 나사 모양의 강모 재료로 되며, 상기 비틀림 이후에 열수축에 의해 안정화시킴으로써 해결된다. 압출기에서 모노 필라멘트를 제거하자마자 즉시 1차 연신이 발생하는 반면, 2차 연신은 냉각 후, 예를 들면 모노 필라멘트가 수조를 통과한 이후에 발생한다.

1차 연신 및 이어지는 2차 연신이 발생함에 따라, 형상화된 강모는, 종래의 형상화되지 않은 강모로부터 공지된 것과 동일한 강도 특성들을 얻을 수 있다. 이후, 모노 필라멘트 축에 대하여 비틂으로써, 모노 필라멘트로부터 나사 모양의 또는 나사선형 강모 재료가 획득된다. 상기 방법으로 획득되는 나사선은 원형의 형상에 걸쳐 돌출되는 모노필라멘트의 형상으로부터 얻어지며, 전체 강모 길이에 걸쳐 또는 단지 상기 강모의 길이의 일부에만 걸쳐 연장될 수 있다. 상기 강모 재료를 바람직한 형상으로 고정시키기 위하여, 비틀림 이후의 안정화는 상승된 온도의 작용에 의해서, 또는 감겨진 나사 모양의 강모 재료를 주위온도 또는 보다 높은 온도에서 보관함으로써 공지된 방법으로 이루어질 수 있다.

2차 연신후 비틀림 이전에, 상기 모노필라멘트가 열수축(heat shrinkage)에 의해 예비 안정화되는 것이 바람직하다. 상기 예비 안정화 과정 동안에, 상기 모노필라멘트는 열작용을 받고, 이후 냉각되며, 그 결과 상기 모노필라멘트는 수축된다. 비틀림 이후에 다시 안정화 과정을 거침으로써, 상기 모노필라멘트는 비틀린 상태로 영구히 고정된다.

압출에 의해 제작된 모노필라멘트는 타원형 또는 다각형 횡단면을 가질 수 있다. 축 내에 비틀림 중심을 가지는 타원형 횡단면의 경우에 있어서, 강모 재료는 표면에 결쳐 진행되는 2개의 나사선을 가진 상태로 얻어진다. 다각형 횡단면에 있어서는 모서리 수에 상응하는 수의 나사선들이 존재한다. 바람직하게는, 4개의 나사선들이 원주면 또는 외피 상에 형성되도록 하기 위해, 직사각형, 특히 정사각형의 횡단면을 선택하는 것이 좋다.

이것 대신에, 코어 및 축방향으로 평행한 1개 이상의 리브(rib)를 구비하는 모노필라멘트를 압출하여 비트는 것도 가능하다. 이 경우에 있어서는 나사산의 높이가 상기 리브 높이에 따라 미리 정해질 수 있는 상태로 강모재료가 얻어지며, 그 결과 비교적 깊은 채널들(channels)이 상기 강모 상에 형성될 수 있다.

사용하는 경우, 사용자는 이러한 브러쉬가 특히 연마적으로 작용하는 나사 모양의 강모를 갖는다는 것을 인식하여야 하고, 실수로, 예를 들어 민감한 잇몸 치료용 칫솔과 같은 경우에 사용하지 않도록 하여야 한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 예를 들어 코어는 투명하거나 또는 흰색이고 나사선은 지시색 또는 표시색을 갖는 강모와 같이 다른 색깔의 플라스틱이 압출됨으로써, 1개 이상의 리브 또는 다각형 횡단면의 1개 이상의 가장자리가 모노필라멘트 코어와 색깔이 다르게 된다. 채색을 위해 안료가 사용될 경우에, 상기 나사선은 보다 단단하고 동시에 거친 표면을 가진다.

상기 코어 및 1개 이상의 리브 또는 다각형 횡단면의 1개 이상의 가장자리는 상이한 플라스틱들로 만들어지는 것이 바람직하다. 그 결과 얻어진 나사선은, 특히 그 경도에 관하여, 특수한 사용 조건에 적합할 수 있다. 비교적 연질의 재료로 된 리브의 경우에, 예를 들어 카페트의 먼지를 꼼꼼하게 제거하는 것이 가능하다. 리브 또는 리브들이 비교적 경질의 재료인 경우에는, 예를 들어 치아관리의 목적을 위하여, 치아를 효과적으로 클리닝하는 것이 가능하다. 예를 들어, 녹을 제거하기 위한 것과 같은 강력한 솔질작용은 연마용 재료로 된 리브에 의해 가능하다. 상기 코어 및 리브들을 서로 다른 색상으로 디자인함으로써, 특수한 브러시의 솔질 특성에 관한 정보가 사용자에게 제공될 수 있다.

어떤 브러시들에 있어서는 강모들이 미리 정해진 강성을 가질 필요가 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의해서, 상기 모노필라멘트가 코어 및 다른 플라스틱 재질로 된 코어를 둘러싸는 주위부(envelope)로 압출될 경우에 적합한 강성이 얻어질 수 있다. 재질 선택에 따라, 상기 코어는, 예를 들어 굽힘능력에 대한 강모의 전형적인 특성을 가질 수 있는 반면에, 상기 코어를 둘러싸는 주위부는 의도되는 용도를 위해 가장 적절한 특성을 갖게 된다. 상기 주위부 상의 리브들은 동일한 재료로 또는 상이한 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명의 과제에 대한 다른 하나의 해결방안은, 예를 들어 원형의 횡단면을 가지는 모노필라멘트의 압출을 기초로 한다. 이러한 방법은, 적어도 2개 이상의 모노필라멘트가 압출기로부터 제거될 때 그 횡단면이 감소하며 1차 연신되고, 이후에 2차 연신되며, 그 다음에 함께 비틀려져서 나사 모양의 강모 재료로 되고, 비틀린 이후에는 열수축에 의해 안정화된다는 특징을 갖는다.

따라서 이 경우에 있어서, 강모의 나사 모양으로 형상화된 원주면은 임의의 횡단면을 갖는, 2개 이상의 모노필라멘트가 함께 비틀어짐으로써 얻어진다. 이것들의 안정성은 강모들에 대해 통상적으로 사용되는 제조공정으로부터 얻어진다.

여기서, 다시 상기 모노필라멘트들은 2차 연신후 비틀림 이전에 열수축에 의하여 안정화될 수 있다. 또한, 이러한 안정화는 상승된 온도 작용에 의해서, 또는 감겨진 강모 재료를 주위온도 또는 더 높은 온도에서 보관함으로써 이루어질 수 있다.

상기 솔질 작용은 강모 또는 강모 재료의 유효길이에 대한 비틀림의 정도, 즉 비틀림의 결과로서 형성된 나사선의 피치에 특히 의존한다. 적어도 나사선이 강모의 유효길이를 따라 180°를 두르도록, 상기 나사선 피치는 상기 강모의 유효길이의 2배를 초과해서는 안된다는 점이 알려졌다. 바람직하게는, 상기 나사선이 강모 재료 직경만한 작은 피치를 가지는 것이 좋다. 칫솔의 경우에, 강모길이의 ㎝당 2회 이상, 바람직하게는 3회 내지 5회의 감김(turns)이 존재하도록 피치를 채택하는 것이 유리한 것으로 입증되었다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 모노필라멘트 또는 모노필라멘트들은 탄성 플라스틱으로 만들어진다. 이렇게 하여, 강모 재료로부터 제조된 강모들은 그 직경이 감소되며 길이방향으로 팽창될 수 있기 때문에, 예를 들어, 칫솔 또는 치간 클리너(interdental cleaner)로서 사용될 경우에, 상기 강모들이 치아들 사이의 틈새로 들어갈 수 있고, 상기 틈내에 꽉 끼어 움직이지 않는 일이 생기지는 않는다. 압출기로부터 나오면서 강모가 늘어나며, 추가적으로 비틀릴 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 강모 재료는 다양한 브러시들에서 특히 유리하게 사용될 수 있다. 따라서 표면 상의 나사선들 사이에 위치되는, 보다 깊은 공간들은 솔질 동안에 분리되는 오물을 수용하고 저장하는 데 특히 적합하며, 솔질과정이 끝나면 상기 오물이 배출된다. 이러한 작용들은, 예를 들어 카페트브러시들, 진공청소기브러시들, 폴리싱브러시들(polishing brushes) 등에 유리하다.

또한 상기 나사선들 사이에 형성되는 공간들은, 예를 들어 헤어브러시들, 페인트용브러시 및 화장용브러시 등에서와 같이, 도포할 매체를 수용하기 위해 사용될 수 있다.

최종적으로, 상기 강모 단부들과 나사선의 측면들의 상이한 클리닝 작용은 많은 경우들에 있어서 유리하게 조합될 수 있다. 이것은, 예를 들어 칫솔, 마사지용 브러시, 데크브러시(brooms), 실린더용 데크브러시 및 녹제거용 브러시 등에 적용된다. 또한, 나사 모양의 강모들 또는 다발들로 결합된 그러한 강모들은 치간클리너들로서 특히 유리하게 사용될 수 있는데, 이것들은 연속적으로 변화하는 횡단면들이 작용하기 때문에, 왕복운동에 따라 치간 틈새에서 훨씬 양호한 클리닝 작용을 하게 된다. 이러한 치간클리너가 좁은 틈새에 끼인다 하더라도, 잡아 뽑는 대신에 비틀림에 의해 용이하게 뽑아내어질 수 있다. 마지막으로, 상기 나사선 횡단면이 적당히 둥글게 될 경우에, 매우 부드러운 처리(treatment)를 할 수 있다.

치간클리너의 경우에 있어서, 상기 치간클리너가 단지 그 길이의 일부에 걸쳐서만 비틀릴 경우에 더 좋은 장점들을 얻을 수 있다. 비틀리지 않은 부분은 더 작은 횡단면 치수를 가지며, 따라서 보다 용이하게 치아 사이의 틈새로 끼워넣어질 수 있다. 비틀리지 않은 상기 부분이 예를 들어, 가압에 의해 평평해진 횡단면을 적어도 국부적으로 갖는다면, 끼워넣는 것이 더욱 용이해질 수 있다.

주어진 구성 조건(framework condition)에 대해 브러시의 작용을 적합하게 하기 위하여, 상기 나사 모양의 강모들은 다른 형태를 갖는 강모들과 결합되어 함께 사용될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법은 종래의 강모들과 동일한, 미리 정해질 수 있는 품질로 그리고 저렴한 방법으로 나사 모양의 강모들을 제조하여 칫솔을 비롯한 각종 브러시에 적용 가능하게 하는 탁월한 효과가 있다.

Claims (15)

1. 모노필라멘트들의 압출에 의해 플라스틱으로 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법에 있어서,

   비원형 횡단면을 갖는 코어 및 1개 이상의 축방향으로 평행한 리브를 구비한 모노필라멘트가 압출되는 단계와,

   압출된 직후에 그 횡단면이 감소되며 1차 연신되는 단계와,

   이어서 2차 연신되는 단계와,

   이어서 그 길이의 일부분 이상에 걸쳐 cm당 3회 내지 5회로 비틀려져서 나사 모양의 강모 재료로 되는 단계와.

   비틀림 이후에 열수축에 의해 안정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모노필라멘트는 2차 연신 이후 비틀림에 앞서 열수축에 의해 예비 안정화되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 안정화는 감겨진 나사 모양의 강모 재료를 저장함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어의 횡단면이 타원형 또는 다각형인 모노필라멘트가 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 코어의 횡단면이 사각형인 모노필라멘트가 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상이하게 채색된 플라스틱들로 공동 압출(co-extrusion)함으로써, 상기 1개 이상의 리브는 모노필라멘트 코어와 다른 색상을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어 및 1개 이상의 리브는 상이한 플라스틱들로 공동 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 모노필라멘트는 상이한 플라스틱들로 된 코어 및 코어를 둘러싸는 주위부로 공동 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
9. 모노필라멘트들을 압출함으로써 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법에 있어서,

   코어 및 1개 이상의 축방향으로 평행한 리브를 구비한 2개 이상의 모노필라멘트가 압출된 직후에 그 횡단면이 감소되며 1차 연신되는 단계와,

   이어서 2차 연신되는 단계와,

   이어서 cm당 3회 내지 5회로 함께 비틀려져서 나사 모양의 강모 재료로 되는 단계와,

   비틀림 이후에 열수축에 의해 안정화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 2차 연신 이후에, 모노필라멘트가 열수축에 의해 예비 안정화되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 안정화는 감겨진 강모 재료를 높은 온도에서 저장함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
12. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 모노필라멘트는 탄성 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
13. 제 4 항에 있어서,

    상이하게 채색된 플라스틱들로 공동 압출함으로써, 상기 다각형 횡단면의 1개 이상의 가장자리는 모노필라멘트 코어와 다른 색상을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
14. 제 4 항에 있어서,

    상기 코어 및 다각형 횡단면의 1개 이상의 가장자리는 상이한 플라스틱들로 공동 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.
15. 제 4 항에 있어서,

    상기 코어의 횡단면이 정사각형인 모노필라멘트가 압출되는 것을 특징으로 하는, 나사 모양의 강모들을 제조하기 위한 방법.