KR100899062B1 - 저마찰 베어링 표면을 위한 부직포 재료 - Google Patents

저마찰 베어링 표면을 위한 부직포 재료

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KR100899062B1
KR100899062B1 KR1020047001007A KR20047001007A KR100899062B1 KR 100899062 B1 KR100899062 B1 KR 100899062B1 KR 1020047001007 A KR1020047001007 A KR 1020047001007A KR 20047001007 A KR20047001007 A KR 20047001007A KR 100899062 B1 KR100899062 B1 KR 100899062B1
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재메 에이. 암푸에로아우자
믹하일 알. 레비트
아더 알. 넬슨
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 자기 윤활 베어링 및 다른 분야에서 라이너용 기재로 사용될 수 있는, 플루오로폴리머 플록 및 아라미드 플록을 포함하는 포화가능 부직포 재료에 관한 것이다.

Description

저마찰 베어링 표면을 위한 부직포 재료 {NONWOVEN MATERIAL FOR LOW FRICTION BEARING SURFACE}
본 발명은 플루오로폴리머 섬유 및 다른 추가의 습윤성 구조 유기 섬유를 포함하는 포화가능(saturable) 부직포 재료에 관한 것이다. 이러한 부직포를 자기(self) 윤활 베어링 표면에서 라이너 재료로, 여과 시스템에서 밀폐제로, 전기 절연물 및 다른 분야에서 사용할 수 있다.
자기 윤활 베어링에 대한 라이너 재료로서 직물 또는 편직물을 사용하는 것은 당업계에서 잘 공지되어 있다. 이들 직물 또는 편직물은 전형적으로 플루오로폴리머사(yarn) 및 구조사 (예를 들어, 면, 폴리에스테르 또는 유리 섬유 등)로 이루어진다.
미국 특허 제 2,804,886호 (화이트(White)), 제 3,055,788호 (스탄호프 (Stanhope)등), 제 3,037,893호 (화이트) 및 GB 861,506 (라이트(Wright) 등)에서 마찰 분야에서 플루오로폴리머 직물의 용도를 개시하였다. 그러나, 이러한 직물을 기재로 하는 라이너는 매우 고가이고 전형적으로 약 0.127 mm 이상의 두께로만 제한되어 있다. 산업계에 알려진 이러한 직물은 복잡하고 고가의 제조 공정을 요구하고 열 흐름에 현저한 저항이 있는 특성을 나타낸다. 이 열 저항으로 인해 약 0.5 m/s 또는 그 초과의 범위의 상대 속도에서 과열된 베어링이, 라이너 재료의 현저한 손실로 나타나듯이, 마찰 값을 증가시켜 따라서 이들의 사용 수명을 단축시키고 이로 인해 작동 조건을 제한하고 이러한 라이너의 더 많은 교체가 필요하게 되어 그 결과 제조 또는 작동 비용을 증가시키는 결과를 낳는다.
또한, 플루오로폴리머 섬유 및 적당한 정도의 습윤 및 건조 강도를 부직포 구조에 제공하기에 충분한 양의 결합제를 포함하는 부직포 구조는 당업계에 잘 알려져 있다. 미국 특허 제 3,114,672호 (스콧(Schott))은 화학적으로 활성인 고온 가스의 여과에 사용할 수 있는 이러한 물질을 개시하였다.
또한, 당업계에서 공지된 것으로는 m-아라미드 섬유, m-아라미드 피브리드, 및 플루오로폴리머 섬유로 이루어진 판지 재료가 있다. 판지 재료는 미국 특허 4,888,578 (헨드렌(Hendren), 프로보스트(Provost) 등)에서 개시되어 있듯이 전기 절연물로 주로 사용된다.
본 발명은 수지가 다른 추가의 습윤성 구조 유기 섬유와 블렌딩된 플루오로폴리머 섬유를 포함하는 전체 구조 모두에 걸쳐 배어들어갈 수 있도록 수지로 함침될 수 있는 포화가능 또는 개방 다공성, 부직포 구조를 제공하는 이점을 제공한다. 추가적으로, 본 발명의 두께를 갖는 포화가능 부직포 구조 및 본 발명의 적용은 당업계에 기술된 바가 없다. 또한, 본 발명은 얇은 구조를 제공함으로써, 두꺼운 직물의 사용을 통하여 겪는 업계에서 인식되는 문제를 처리한다. 또한, 본 발명은 종래 재료보다 더 빠른 속도에서 사용될 수 있거나 또는 종래 재료와 유사한 속도에서 사용될 수 있으면서 길어진 사용 수명을 가질 수 있고, 더 많은 하중 용량에서 사용될 수 있는 점에서 다른 여러 이점을 제공한다.
본 발명의 요약
본 발명은 종이 또는 다른 시트 구조에 현재 사용되는, 폴리에스테르, 레이온, 셀룰로오스, 아라미드, 폴리아미드, 모, 면, 폴리올레핀 (구조 섬유와 함께) 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 섬유와 함께, 플루오로폴리머 섬유 및 다른 추가의 습윤성 구조 유기 섬유의 블렌드를 포함하는, 자기 윤활 베어링에 대한 라이너 재료 및 다른 분야에서 사용될 수 있는 포화가능 부직포 재료에 관한 것이다. 추가의 습윤성 구조 유기 섬유는 본 발명의 포화가능 부직포 재료에 마찰 저항과 같은 새로운 특성을 부여한다.
본 발명은 또한 자기 윤활 베어링 뿐 아니라, 본 발명의 포화가능 부직포 구조 및 수지를 포함하는 종이 또는 시트 또는 수지침투 가공재(prepreg)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은
a.) 습윤성 구조 유기 플록, 플루오로폴리머 플록, 및 임의로 결합제를 포함하는 혼합물의 수분산액을 제지 장치의 스크린으로 배달하는 단계;
b.) 수분산액에서 물을 빼내어 습윤 종이 펠트를 남기는 단계;
c.) 습윤 종이 펠트를 건조하는 단계; 및
d.) 임의로, 건조된 부직포 재료를 더 치밀하게 하기 위하여 캘린더링하는 단계
를 포함하는 본 발명의 포화가능 부직포 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
상세한 설명
본 발명은 예를 들어 자기 윤활 베어링의 라이너로 또는 다른 저마찰 하중 베어링 표면으로서 유용한 포화가능 부직포 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내화학약품성 때문에 여과 시스템에, 저유전율 및 낮은 손실 계수 때문에 전기 절연물에, 및 다른 분야에 예를 들어, 내화학약품성이 필수 성질인 산업 배관에 사용되는 플랜지 재료에 사용될 수 있다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료는 플루오로폴리머 플록 및 하나 이상의 추가의 다른 습윤성 구조 유기 플록의 혼합물을 포함하고, 및 임의로 결합제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 플루오로폴리머 플록은 혼합물의 약 30 중량% 이상을 구성한다. 또한, 결합제는 사용시 혼합물의 약 30 중량% 이하를 구성한다. 당업자는 어느 때 이러한 결합제가 필요할 것인지 인식하고 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 플루오로폴리머 플록, 하나 이상의 추가 습윤성 구조 유기 플록, 및 결합제가 사용될 때 임의의 결합제의 실질적으로 균일한 분포를 갖는다. 그러나, 이러한 분포는 필수 요건이 아니다.
"섬유" 또는 "플록"과 함께 사용되는 용어 "구조"는 구조적 보전성 및 강도를 제공하는 강화 기능을 수행하는 섬유 또는 플록을 의미한다. 또한 플루오로폴리머 섬유로 만들어진 플루오로폴리머 필름이 베어링을 사용하는 동안에 흐를 수 있게 하는 비유동 지지 섬유 또는 플록을 의미한다. 구조 섬유 또는 플록은 본 발명의 마모 저항을 더 크게 한다. 또한, 섬유 또는 플록은 본 발명에 용융 마찰 저항을 제공한다.
용어 "습윤성"이란 에폭시, 페놀수지 및 폴리아미드를 포함하나 이에 한정되지 않는 열경화성 수지 조성물에 의하여 습윤성인 구조 유기 플록을 말한다.
본원에서 사용되는 용어 "자기 윤활"이란 그 자체가 낮은 마모율을 가져오는 낮은 마찰 계수의 폴리머 표면을 갖는 베어링 때문에 추가적인 윤활제 예컨대 그리스, 오일 또는 다른 윤활제가 필요하지 않는 베어링을 말한다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료는 섬유를 물에 분산시키는 단계, 스크린 위에 분산액을 붓는 단계, 중력 및 진공의 작용으로 분산액의 물을 제거하여 시트를 형성하는 단계 및 건조시키는 단계를 포함하는 통상의 습식 제지 방법으로 제조될 수 있다. 한 펠트에 기대어 또는 두 펠트 사이에서 시트를 습식 프레싱 (압축)하는 것은 건조 이전에 수행하여 시트의 밀도 및 강도를 증가시키고 건조 이전에 그 수분 함량을 감소시킬 수 있다. 이 방법은 또한 결합제의 임의적 사용을 포함하는데, 상기 결합제는 아라미드 피브리드를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 산업계에서 알려진 다른 결합제, 예를 들면 수용성 폴리 (비닐 알콜) 섬유, 폴리 (비닐 아세테이트) 분산액, 플루오로폴리머 분산액, 및 셀룰로오스를 포함하는 다른 유형의 펄프가 이 방법에서 사용될 수 있다. 본 발명의 포화가능 부직포 재료의 다른 제조 방법은 스펀레이스법과 같이 섬유가 공기 분산으로부터 스크린에 퇴적된 후 히드로인탱글링되는 당업계에 잘 알려진 건식 제조법을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 형성된 포화가능 부직포 재료는 최종 물질의 밀도 및 강도 요건에 따라 임의로 캘린더링될 수 있다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료를 기재로 하는 수지침투 가공재(prepreg)를 본 발명의 구조 내로 무리없이 흘러들어가는 능력을 갖는 매트릭스(matrix) 수지 용액 또는 분산액 또는 용융액을 사용하는 임의의 공지된 기술에 의하여 제조할 수 있다. 매트릭스 수지는 점성이 높거나 낮은 쪽 중의 하나일 수 있다. 그러나, 매트릭스 수지의 점성이 높아도 용액에 녹아야 한다. 반면, 점성이 낮은 매트릭스 수지를 사용한다면, 용액 또는 분산액이 필요하지 않을 수 있다.
본원에서 사용하는 "수지침투 가공재"란 수지에 의하여 함침되나 여전히 최종 복합물의 제조 동안 압축 및(또는) 성형하기에 충분한 성형성을 가지는 부직포 섬유질 재료를 의미한다. 열경화성 수지의 경우, 이들은 수지침투 가공재에서 경화 단계 B (부분적 가용성)에 있고, 추가적으로 후에 단계 C (가교됨, 불용성)까지 경화될 수 있다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료의 기본 중량이 약 17 g/㎡ 내지 약 810 g/㎡이고 두께가 약 0.02mm 내지 약 8.0mm이다.
본 발명의 자기 윤활 베어링을 제조하는 데 몇가지 방법을 사용할 수 있다. 방법 1은 일반적으로 하나 또는 여러 층의 수지침투 가공재를 금속 표면에 도포하고 압력 및 온도를 가하는 (필요하다면) 단계를 포함한다. 방법 2는 일반적으로 하나 또는 여러 층의 수지침투 가공재를 이형제가 임의의 형태, 바람직하게는 둥근 맨드렐에 도포되어 있는 맨드렐에 도포하는 단계 및 그 다음에 이 구조를 유리 섬유 및 수지로 매우 많이 감아 복합체 베어링을 형성하는 단계를 포함한다. 방법 3은 일반적으로 하나 또는 여러 층의 수지침투 가공재를 이형제가 임의의 형태, 바람직하게는 둥근 맨드렐에 도포된 맨드렐에 도포되어 있는 단계 및 다음에 열가소성 수지 또는 엘라스토머를 과다하게 성형하여 베어링을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 플루오로폴리머 섬유 및 다른 추가의 습윤성 구조 유기 섬유를 포함하는 포화가능 부직포 구조가 직물 또는 편직물로서의 자기 윤활 베어링의 예상된 성능과 동일한 정도의 성능 또는 개선된 성능 및 예상된 작업 수명과 동일한 작업 수명 또는 개선된 작업 수명을 제공한다는 것은 놀랍고 예상하지 못한 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "플록"은 짧은 길이로 절단된, 습식 시트의 제조에 통상적으로 사용되는 섬유를 의미한다.
플루오로폴리머 플록은 약 3 내지 약 30 밀리미터의 길이를 갖는다. 바람직한 길이는 약 5 내지 약 13 밀리미터이다. 플루오로폴리머 플록은 패이스트 압출 또는 매트릭스 방사를 사용하여 제조한 폴리 (테트라플루오로에틸렌) (PTFE)의 연속 플루오로폴리머 섬유를 절단하여 만든다. 플루오로폴리머 섬유의 예로서 폴리 (테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌) (FEP), 폴리 (테트라플루오로에틸렌-코-퍼플루오로(알콕시 비닐 에테르)) (PFA), 개질 폴리 (에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌) (ETFE), 폴리 (비닐리덴 플루오라이드) (PVDF), 폴리 (클로로트리플루오로에틸렌) (PCTFE) 및 퍼플루오르화 폴리머로 만들어진 다른 섬유를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 그러나, 분산 방사, 건식 방사, 습식 방사 및 용융 방사로 제조되는 것들과 같은 매트릭스 스펀 PTFE 섬유가 바람직하다. 또한, 다른 유형의 강하고 열에 안정한 플록을 폴리에스테르, 레이온, 아라미드, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리올레핀, 모, 면 및 이의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는 습윤성 구조 유기 플록에 사용할 수 있다. 습윤성 구조 유기 플록의 길이가 약 2 내지 약 30 밀리미터이다. 습윤성 구조 유기 섬유는 구조 무기 섬유와 비교해 볼 때 가공 및 최종 사용 동안에 건강에 안 좋은 효과를 줄 가능성이 적다. 일반적으로, 구조 무기 섬유는 피부 또는 눈에 흡입되거나 침전될 경우 더욱 위험하다. 또한, 본 발명의 부직포 구조에서 구조 무기 섬유의 혼입은 플루오로폴리머 플록, 추가의 습윤성 구조 플록 및 임의의 결합제의 균일한 분포를 얻을 수 있는 능력을 크게 제한한다. 또한, 구조 무기 섬유의 사용은 가볍고 얇은 라이너를 얻을 수 있는 능력도 제한하는데, 이러한 섬유는 부직포 구조에 필수적인 보전성 및 강도를 제공하지 못하기 때문이다. 높은 열안정성, 치수 안정성 및 고강도 때문에 아라미드 플록이 바람직하다. 아라미드 플록은 연속 아라미드 섬유를 절단함으로 만들어 진다. 본 발명은 아라미드 플록을 사용하여 기술할 것이다. 그러나, 다른 앞서 언급한 유형의 구조 플록으로 대체할 수 있고, 이것도 여전히 본 발명의 범주에 속할 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "아라미드 섬유"는 아미드 (-CONH-) 연결의 적어도 85%가 두개의 방향족 고리에 직접 부착된 방향족 폴리아미드 섬유를 의미한다.
임의로, 첨가제를 아라미드와 함께 사용할 수 있고 폴리섬유 구조 전체에 걸쳐 분산될 수 있다. 약 10 중량 퍼센트 이하 만큼의 다른 폴리머성 재료가 아라미드와 함께 배합될 수 있음이 알려져 왔다. 또한 아라미드의 디아민을 대체하는 약 10 퍼센트의 다른 디아민 또는 아라미드의 디애시드 클로라이드를 대체하는 약 10 퍼센트의 다른 디애시드 클로라이드를 갖는 코폴리머를 사용할 수 있음이 알려져 있다.
다른 유형의 결합제가 습식 (제지) 기술에 의하여 포화가능 부직포 재료를 제조하는데 사용될 수 있다. 그들의 열 안정성, 높은 결합 능력 및 소수성 플루오로폴리머 플록의 물 중에서의 분산을 더 좋게 하는 보조제로서의 작용 때문에 아라미드 피브리드가 바람직한 유형의 결합제이다. 결합제는 또한 하나 이상의 아라미드 섬유 및 습윤 강도 수지의 혼합물을 포함할 수 있다. 그러나, 당업자에게 알려진 다른 결합제, 예를 들어, 수용성 폴리 (비닐 알콜) 섬유, 폴리 (비닐 아세테이트) 분산액, 플루오로폴리머 분산액, 및 셀룰로오스를 포함하는 다른 유형의 펄프를 사용할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이 용어 "피브리드"는 이들 세 치수 중의 적어도 하나가 가장 긴 치수에 비하여 아주 작은 크기인 매우 작은 비과립 섬유 또는 필름형 입자이다. 이들 입자는 고전단응력 하에서 비용매를 사용하여 폴리머성 재료 용액을 침전시켜 제조된다. 본원에서 사용되는 용어 "아라미드 피브리드"는 용융점 또는 분해점이 320℃ 초과인 방향족 폴리아미드의 비과립 필름형 입자를 의미한다. 피브리드는 약 0.2mm 내지 약 1mm 범위의 가장 긴 길이 치수를 갖고, 길이 대 너비 비율이 약 5:1 내지 약 10:1이다. 두께 치수는 미크론 단위 정도의 차수, 예를 들어 약 0.1mm 내지 약 1.0 미크론이다. 전혀 건조하지 않는 상태의 상기 아라미드 피브리드를 사용하는 것이 요구되지는 않지만 바람직하다. 피브리드를 결합제로서, 종이의 아라미드 플록 성분 주위에 물리적으로 얽히게 하여 침착할 수 있다.
방향족 폴리아미드 외에, 아라미드 피브리드는 임의로 염료, 안료, 첨가제 예컨대 대전방지제, 계면활성제, 또는 충전제 예컨대 카본 블랙, 실리카 및 이산화티탄을 포함할 수 있다.
나아가 본 발명은 플루오로폴리머 플록 및 하나 이상의 습윤성 구조 유기 플록의 블렌드를 포함하는 포화가능 부직포 재료 또는 포화가능 시트 구조에 관한 것이다. 부직포 재료의 조성은 임의로 약 30 중량% 이하의 결합제를 포함하고, 여기서 섬유 결합제 또는 피브리드 결합제가 바람직하다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료는 부직포 시트를 형성하는 임의의 통상의 건식 또는 습식 방법에 의하여 만들어 질 수 있다. 이러한 본 발명의 시트의 제조 방법의 예로서
a) 플루오로폴리머 플록, 다른 습윤성 구조 유기 플록 및 임의로 결합제의 혼합물의 수분산액을 제지 장치의 스크린 위로 옮기는 단계;
b) 수분산액으로부터 물을 제거하여 습윤 부직포 펠트를 남기는 단계;
c) 습윤 부직포 펠트를 건조하는 단계; 및
d) 임의로, 형성되고 건조된 본 발명의 부직포 재료를 캘린더링하여 밀도 및 강도를 증가시키는 단계
를 포함하는 방법이 있다.
본 발명의 포화가능 부직포 재료는 미세 라이너에 관한 것이다. 이 라이너는 0.127mm 미만의 두께를 포함하여 넓은 범위의 두께가 가능하도록 한다. 바람직하게는, 라이너는 약 0.02 내지 약 5.0 mm 및 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 2.0mm의 두께 범위를 갖는다. 또한, 본 발명은 그 라이너를 갖는 자기 윤활 베어링에 관한 것이다. 본 발명의 얇은 구조는 더 큰 하중 지지 용량, 더 낮은 유극(clearance), 더 높은 강성 및 베어링의 열 전달의 촉진을 보장할 것이 예상된다. 또한, 열전도성 섬유의 사용은 라이너의 열전도율을 증가시키고, 따라서 베어링의 작업 속도 범위를 증가할 수 있다.
시험 방법
다음의 시험 방법을 아래에 제공된 실시예에서 사용하였다. ASTM D 828-93에 따라서 본 발명의 부직포 재료의 인장 강도를 폭 2.54 cm 및 게이지 길이 18 cm인 시험 견본을 사용하여 인스트론(Instron) 유형 시험 기계 상에서 측정하였다.
포화가능 부직포 재료의 두께 및 기본 중량을 각각 ASTM D 645/D 645-M-96 및 ASTM D 646-96에 따라서 시험 부직포 시트 샘플 면적의 두께 및 중량을 측정함으로써 결정하였다.
스위스 연방 재료 시험 및 연구 실험실(Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research - EMPA)에서 모델 플랫 베어링 표면의 마찰 성능을 옵티몰 게엠베하(Optimol GmbH)로부터의 고주파, 선형진동(SRV) 시험 기계 (ASTM D5707-97)로 시험하였다. 함침된 부직포 시트의 여러 샘플을 제조하고 에폭시형 수지를 사용하여 스틸 기재에 도포하였다.
하기의 조건 하에서 기준 직조 플루오로폴리머 라이너 (참고)로 만든 샘플 과 이들 샘플에 대하여 선형 왕복하는 볼-온-플랫(Ball-on-Flat) 샘플 미끄럼 시험을 행하였다:
시험 파라미터:
접촉 유형: 디스크 위에 볼
볼의 직경: 10mm
볼의 재료: 100Cr6 스틸
수직 하중: 단계적 50, 100, 150 N
진폭: +/-2mm
주파수: 13.3 Hz
사이클 수: 96'000
온도: 25℃
상대 습도: 55 +/- 50 %
시험 결과는 본 발명의 포화가능 부직포로 측정한 마찰 계수(실시예 1)는 기준 직조 라이너(비교예 3)로 측정한 값이거나 더 미만의 값을 나타냄을 보여 주었다. 볼과 샘플 사이의 접촉 위치에서 측정하였을 때 본 발명의 포화가능 부직포 구조의 마모율(실시예 1)은 기준 직조 라이너(비교예 3) 또는 추가적인 구조 섬유가 없는 부직포 구조(비교예 2)에서 측정한 마모율보다 적었다.
실시예 1
플루오로폴리머 플록, 메타-아라미드 플록, 메타-아라미드 피브리드 및 습윤 강도 수지의 혼합물을 포함하는 수분산액을 아래의 비수성 성분의 상대적 함량(중량 퍼센트)으로 제조하였다:
플루오로폴리머 플록 약 45.5%,
메타-아라미드 플록 약 36.4%,
메타-아라미드 피브리드 약 9.1%, 및
습윤 강도 수지 약 9.0%.
분산액을 약 21 cm x 21 cm 핸드시트 금형에 붓고 습식시트를 형성하였다. 시트를 흡취지(blotting paper) 두장 사이에 놓고 롤링 핀으로 카우칭 수를 놓고(couching) 수동 시트 건조기에서 약 190℃로 건조하였다.
플루오로폴리머 플록은 선형 밀도 0.71 텍스이고 길이 0.67 cm인 폴리테트라플루오로에틸렌 플록이었다 (이.아이.듀퐁 드 네모아 앤드 컴파니(E. I. du Pont de Nemours and Company)에 의하여 판매되는 상품명 테프론(TEFLON)(등록상표) 플록).
메타-아라미드 피브리드는 미국 특허 제 3,756,908호에 기술된 바와 같이 폴리 (메타페닐렌 이소프탈아미드)로 만들어졌다.
메타-아라미드 플록은 선형 밀도 0.22 텍스이고 길이 0.64 cm인 폴리 (메타페닐렌 이소프탈아미드) 플록이었다 (이.아이.듀퐁 드 네모아 앤드 컴파니에 의하여 판매되는 상품명 노멕스(NOMEX)(등록상표) 플록).
습윤 강도 수지는 키멘(KYMENE)(등록상표) 557 LX 수지이었다 (허큘레스 케미칼 컴파니(Hercules Chemical Company) 판매).
최종 부직포 재료의 성질을 표 1에 나타내었다.
제조한 부직포 재료를 스카치-웰드(Scotch-Weld) DP-460 에폭시 접착제 (3M 컴파니 판매)를 포함하나 이에 한정되지 않는 실온 경화 에폭시 조성물로 적시고, 편평한 금속 표면과 금속 롤 사이에서 압착하였다. 제조된 수지침투 가공재를 스테인레스 스틸로 만든 플레이트에 부착하고 플레이트를 향해 압축하였다. 12시간 동안 경화한 후, 모델 자기 윤활 베어링가 준비되었다.
베어링 모델을 다른 하중량에서 마찰 성능에 대하여 시험하였다. 시험 결과를 표 2에서 나타내었다.
실시예 2 (비교예)
플루오로폴리머 플록 및 메타-아라미드 피브리드의 혼합물을 포함하는 수분산액을 아래의 비수성 성분의 상대적 함량(중량 퍼센트)으로 제조하였다:
플루오로폴리머 플록 약 91.0%, 및
메타-아라미드 피브리드 약 9.0%.
실시예 1과 같으나 추가로 약 300℃ 및 약 30psi에서 약 5분간 고온압축하여 습식 핸드시트를 제조하였다.
플루오로폴리머 플록은 선형 밀도가 약 0.71 텍스이고 길이 약 0.67 cm인 폴리테트라플루오로에틸렌 플록 약 8 중량 퍼센트 및 선형 밀도가 약 1.10 텍스이고 길이 약 0.67cm인 PFA 플록 약 12 중량%의 혼합물이었다 (이.아이.듀퐁 드 네모아 앤드 컴파니에 의하여 판매되는 상품명 테프론(TEFLON)(등록상표) 플록)
메타-아라미드 피브리드는 미국 특허 제 3,756,908호에 기술된 바와 같이 폴리 (메타페닐렌 이소프탈아미드)로 만들어졌다.
최종 부직포 재료의 성질을 표 1에 나타내었다.
자기 윤활 베어링 모델을 실시예 1에서와 마찬가지로 제조하여 시험하였다.
마찰 시험 결과를 표 2에서 나타내었다.
실시예 3 (비교예)
선형 밀도가 각각 44 텍스(발리 리본 밀스(Bally Ribbon Mills) 판매)인 테프론(등록상표) 및 다크론 연속 필라멘트사를 기재로 하는 평면 직조인 다크론(DACRON)(등록상표)/테프론(TEFLON)(등록상표) 지지 직물을 실시예 1에서와 같이 에폭시 수지로써 함침하고 동일 기법에 의하여 자기-윤활 베어링 모델을 제조하였다.
마찰 시험의 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 4 (비교예)
플루오로폴리머 플록, 메타-아라미드 플록, 메타-아라미드 피브리드 및 습윤 강도 수지의 혼합물을 포함하는 수분산액을 다음과 같이 비수성 성분의 상대적 함량으로(중량 퍼센트) 제조하였다:
플루오로폴리머 플록 45.5%,
메타-아라미드 플록 24.5%,
메타-아라미드 피브리드 20.0%, 및
습윤 강도 수지 10.0%.
부직포 재료 시트를 실시예 1에서와 같이 제조하고 모든 조성물 성분은 실시예 1에서와 동일하였다. 부직포 재료의 성질을 표 1에 나타내었다.
수지침투 가공재의 제조 동안, 형성된 시트 중의 고함량의 결합제 때문에 수지로 부직포 시트를 충분히 적시는 것을 수행하는 것이 불가능하였다.
<표 1>
실시예 기본 중량g/m2 두께mm
1 90 0.28
2 130 0.37
3 240 0.38
4 90 0.26
<표 2>
실시예 25-30N의 하중에서 마찰 계수 100-150N 하중에서 마찰 계수 100N 하중에서 800분 후의 마모 (mkm)
1 0.18 0.20 45
2 0.22 0.22 110
3 0.22 0.25 100

Claims (15)

  1. 길이가 3 내지 30 밀리미터인 하나 이상의 플루오로폴리머 플록, 하나 이상의 습윤성 구조 유기 플록 및 결합제가 분산되어 있는 혼합물을 포함하며, 상기 결합제가 포화가능 부직포 재료의 약 20 중량% 이하이고, 기본 중량이 약 17 g/㎡ 내지 약 810 g/㎡이고, 두께가 약 0.02mm 내지 약 8.0mm인 포화가능 부직포 재료.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 플루오로폴리머 플록이 혼합물의 약 30 중량% 이상인 포화가능 부직포 재료.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 플루오로폴리머 플록이 하나 이상의 퍼플루오로화 폴리머를 포함하는 포화가능 부직포 재료.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 하나 이상의 섬유 재료를 포함하는 포화가능 부직포 재료.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 하나 이상의 아라미드 피브리드를 포함하는 포화가능 부직포 재료.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 하나 이상의 아라미드 피브리드 및 수지의 혼합물을 포함하는 포화가능 부직포 재료.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 길이가 3 내지 30 밀리미터인 플루오로폴리머 플록, 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 습윤성 구조 유기 플록 및 결합제가 분산되어 있는 혼합물을 포함하며, 상기 결합제가 포화가능 부직포 재료의 약 20 중량% 이하이고, 기본 중량이 약 17 g/㎡ 내지 약 810 g/㎡이고, 두께가 약 0.02mm 내지 약 8.0mm인 포화가능 부직포 재료.
  11. 제 10항에 있어서, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 결합제를 포함하는 포화가능 부직포 재료.
  12. 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 길이가 3 내지 30 밀리미터인 플루오로폴리머 플록, 약 60 중량% 내지 약 40 중량%의 메타-아라미드 플록 및 결합제가 분산되어 있는 혼합물을 포함하며, 상기 결합제가 포화가능 부직포 재료의 약 20 중량% 이하이고, 기본 중량이 약 17 g/㎡ 내지 약 810 g/㎡이고, 두께가 약 0.02mm 내지 약 8.0mm인 포화가능 부직포 재료.
  13. 약 45 중량%의 길이가 3 내지 30 밀리미터인 플루오로폴리머 플록, 약 36 중량%의 메타-아라미드 플록, 약 10 중량%의 메타-아라미드 피브리드 및 약 9 중량%의 수지가 분산되어 있는 혼합물을 포함하며, 기본 중량이 약 17 g/㎡ 내지 약 810 g/㎡이고, 두께가 약 0.02mm 내지 약 8.0mm인 포화가능 부직포 재료.
  14. 삭제
  15. 삭제
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