KR102197495B1 - 내마모성 다중 직물 - Google Patents

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히로시 츠치쿠라
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 종래 기술의 문제점을 개선하여 내마모성이 높고, 종래보다 고하중 하의 환경 하에서도 장기간 발휘 슬라이딩성을 발휘할 수 있는 내마모성 포백을 제공한다. 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 다중 직물로서, 슬라이딩 직물이 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 A를 포함한 직물이며, 베이스 직물이 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유보다 낮은 섬유 B로 이루어지는 직물이며, 슬라이딩 직물과 베이스 직물이 서로의 경사 및/또는 위사로 서로 얽혀 결합하고 있는 내마모성 다중 직물.

Description

내마모성 다중 직물{WEAR-RESISTANT MULTILAYER FABRICS}
본 발명은 내마모성을 갖는 슬라이딩성 다중 직물에 관한 것이다.
종래부터 불소 수지는 그 저마찰 계수를 활용하여 슬라이딩 부재의 표층에 라미네이트나 코팅되어서 사용되고 있다. 그러나, 불소 수지의 라미네이트나 코팅에서는 불소 수지막이 얇으며, 또한 비접착성 때문에 박리되기 쉬워 장기적으로 슬라이딩성을 유지하기 위해서는 라미네이트나 코팅을 반복할 필요가 있었다. 이러한 결점을 해소하기 위해서 불소 수지를 섬유화하고, 편직물이나 부직포로 해서 슬라이딩 부재의 표면에 배치시킴으로써 마찰 내구성을 향상시키고, 또한 타소재와 접착하기 쉬운 편직물과 복합해서 보다 강고하게 접착하는 슬라이딩재가 개발되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 지지체와 슬라이딩부로 이루어지는 베어링 구조체에 있어서, 적어도 표면에 단사 섬도 3.5d 이하의 PTFE계 섬유가 존재하는 섬유 포백으로 슬라이딩부 표면을 피복한 것을 특징으로 하는 베어링 구조체에 의해 이활성이 우수한 베어링 구조체를 제작한다는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 자동차의 스태빌라이저 바의 방진 고무의 마찰을 저감하기 위해서 다층 구조를 갖는 포백이며, 한쪽 표면이 불소계 섬유를 포함하고, 다른쪽 표면이 열융착성 섬유를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 포백과 방진 고무의 슬라이딩면으로의 접착성을 향상시킨 것이 개시되고, 특허문헌 3에는 한쪽 표면이 불소계 섬유를 포함해서 이루어지고, 다른쪽 표면이 불소계 섬유 이외의 섬유에 미리 수지가 피복해서 이루어지는 디핑실을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 포백에 의해 고무와의 접착성을 개선시키는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4에는 횡단면 C자형상을 나타내고, 무단형상으로 형성된 본체 수지부와, 이 본체 수지부의 내측면에 본체 수지부의 길이를 따라 설치된 범포(帆布)를 구비하고, 이 범포는 본체 수지부에 설치된 기포(基布)와, 상기 기포의 표면의 일부를 덮도록 기포에 설치되고, 기포보다 낮은 마찰 특성을 갖는 불소 섬유 슬라이딩포를 구비한 것을 특징으로 하는 맨 컨베이어의 이동 난간이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 5에는 단면 원호 오목형상의 하측 하중 수용면을 갖는 하부 슈와, 단면 원호 오목형상의 상측 하중 수용면을 갖는 상부 슈와, 하부 슈 및 상부 슈의 하측 하중 수용면 및 상측 하중 수용면 사이에 개재되어 있음과 아울러, 상면 및 하면에 상부 슈 및 하부 슈의 상측 하중 수용면 및 하측 하중 수용면에 각각 면접촉하는 단면 원호 볼록형상면을 구비한 슬라이딩체를 구비한 면진(免震) 장치에 있어서, 슬라이딩체가 섬유 직포 강화 열경화성 합성 수지의 적층체로 이루어지는 베이스체와, 서로 중합된 4불화에틸렌 수지 섬유의 직포 및 유기 섬유의 직포를 불소 수지제의 실에 의해 봉합 일체화해서 이루어지는 복합 직포 및 상기 복합 직포에 함침 도포된 열경화성 합성 수지로 이루어지는 복합 직포 시트로 이루어지고, 또한 복합 직포 시트의 유기 섬유의 직포측에 있어서 기체의 상면 및 하면의 각각에 일체로 접합된 표층재와, 기체 및 각 표층재에 슬라이딩체의 단면 원호 볼록형상면이 되는 각 표층재의 표면에서 개구함과 아울러, 기체의 일부까지 연장되어서 형성된 적어도 하나의 오목부와, 오목부에 있어서 표층재에 둘러싸이는 부분과 상기 부분에 연속하는 기체에 둘러싸이는 부분에 충전 유지된 고체 윤활제로 이루어지는 면진 장치가 개시되어 있다.
일본 실용 신안 공개 평 1-98921호 공보 일본 특허 공개 2008-150724호 공보 일본 특허 공개 2009-35827호 공보 일본 특허 공개 2011-42413호 공보 일본 특허 공개 평 2008-45722호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 섬유 포백은 PTFE계 섬유와 다른 섬유를 혼방, 교연(交撚), 합연(合撚)해서 얻어지는 사조로 구성한 포백이며, 또는 기포로서 일반적인 합성 섬유 포백을 사용하고, 입모(파일)로서 PTFE계 섬유를 사용한 입모 포백, 또한 상기 기포에 전기 식모한 포백인 것으로 되어 있고, 전자와 같이 불소 섬유와 다른 섬유를 혼방, 교연, 합연해서 얻어지는 사조로 구성한 포백에서는 마멸한 불소 섬유는 섬유 간극에 퇴적하지만, 퇴적하는 공간이 적어 마멸한 불소 섬유가 계외로 배출되기 때문에 대폭적인 내구성 향상은 어렵거나, 후자와 같이 표층의 불소 섬유를 입모, 식모시키면 불소 섬유의 구속성이 낮아 용이하게 마모되어 버리거나 하는 것이었다.
특허문헌 2, 3에 구체적으로 기재된 포백을 고하중 하의 환경 하에서 슬라이딩시키는 용도에 사용하면 불소 섬유가 움직이기 쉽고, 슬라이딩 거리가 길어짐에 따라 불소 섬유로의 대미지가 커 마찰 계수의 상승이나 내구성의 저하가 일어나기 쉽고, 또한 하중이 높아짐에 따라 내구성이 낮아지는 것이었다.
특허문헌 4에 기재된 기술은 주행 중의 맨 컨베이어 벨트의 마찰 저감을 도모하여 수명을 연장하는 것이지만, 맨 컨베이어 벨트의 내측에 있는 범포와 슬라이딩 포백의 고정을 용이하며 또한 확실하게 행하기 위한 것이며, 맨 컨베이어 벨트에 걸리는 저하중 하에서의 슬라이딩을 전제로 하고 있어 하중이 높아지면 내구성이 극단적으로 낮아지는 것이었다. 특허문헌 5에 기재된 이 구조는 기체의 섬유 직포 강화 열경화성 합성 수지의 적층체와 4불화에틸렌 수지 섬유의 접착성을 향상시키는 것을 목적으로 하여 유기 섬유의 직포와 봉합 일체화하기 위해서 공정이 번잡해지는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 더 개선하여 내마모성이 높고, 종래보다 고하중 하의 환경 하에서도 장기간 슬라이딩성을 발휘할 수 있는 내마모성 포백을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 다음의 구성을 갖는다.
(1) 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 다중 직물로서, 슬라이딩 직물이 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 섬유 A를 포함한 직물이며, 베이스 직물이 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 PTFE 섬유 A보다 낮은 섬유 B로 이루어지는 직물이며, 슬라이딩 직물과 베이스 직물이 서로의 경사(經絲) 및/또는 위사(緯絲)로 서로 얽혀 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(2) (1)에 있어서, 상기 다중 직물이 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 종횡 다중 직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 섬유 B의 인장 강력이 슬라이딩 직물을 구성하는 PTFE 섬유 A보다 높은 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이딩 직물의 표면에 관찰되는 PTFE 섬유의 비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 섬유 B가 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드, 유리, 탄소, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO), 폴리페닐렌술파이드(PPS)로부터 선택되는 1개 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(6) (5)에 있어서, 상기 섬유 B가 폴리페닐렌술파이드 섬유인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, PTFE 섬유 A의 표준 상태에서의 파단 강도의 20% 하중 하의 크리프율이 6% 이하인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(8) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 베이스 직물이 평직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이딩 직물이 평직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(10) (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘 결합의 빈도가 0.1 이상 0.6 이하인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 베이스 직물에 수지를 함침하고 있는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(12) (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 10㎫ 이상 400㎫ 이하의 고하중 하에서 사용되는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 내마모성이 높고, 종래보다 고하중 하의 환경 하에서도 장기간 슬라이딩성을 발휘할 수 있는 내마모성 포백이 제공된다.
본 발명에 의한 내마모성 포백은 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 다중 직물로서, 슬라이딩 직물이 PTFE 섬유 A를 포함한 직물이며, 베이스 직물이 표준 상태에서의 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 PTFE 섬유보다 낮은 섬유 B로 이루어지는 직물로 구성되고, 또한 슬라이딩 직물과 베이스 직물이 서로의 경사 및/또는 위사로 서로 얽혀 결합하고 있는 것이 필요하다.
본 발명에 있어서, 저마찰 슬라이딩을 가능하게 하는 PTFE 섬유 A로서는 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유가 사용된다. 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유로서는 테트라플루오로에틸렌의 호모폴리머, 또한 전체의 90몰% 이상, 바람직하게는 95몰% 이상이 테트라플루오로에틸렌인 코폴리머를 들 수 있지만, 슬라이딩 특성의 점에서 테트라플루오로에틸렌 단위의 함유량은 많은 편이 바람직하고, 호모폴리머인 것이 보다 바람직하다. 상기 테트라플루오로에틸렌에 공중합 가능한 단량체로서는 트리플루오로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 테트라플루오로프로필렌, 헥사플루오로프로필렌 등의 불화비닐 화합물이나, 프로필렌, 에틸렌, 이소부틸렌, 스티렌, 아크릴로니트릴 등의 비닐 화합물을 더 들 수 있지만, 이들에 한정할 필요는 없다. 이러한 모노머 중에서도 불화비닐 화합물, 그것도 불소 함유량이 많은 화합물인 것이 섬유 마찰 특성의 점에서 바람직하다.
PTFE 섬유는 부드러운 재질이며, 저하중 슬라이딩 시에는 그 저마찰 슬라이딩성에 의해 우수한 내마모성을 나타내지만, 고하중 슬라이딩에 의해 마멸하여 닳아 없어지기 쉬운 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 특정 베이스 직물과의 다중 직물로 함으로써 고하중 슬라이딩에 의해 PTFE가 마멸해도 직물 전체적으로는 마찰에 의한 파단이 발생하는 일 없이 장기간 슬라이딩 특성을 발휘할 수 있는 내마모성 포백이 얻어지는 것이다. 즉, 본 발명과 같은 다중 직물로 함으로써 고하중 슬라이딩에 의해 닳아 없어지는 PTFE를 슬라이딩 직물과 베이스 직물이 얽혀 결합점이나 베이스 직물의 슬라이딩면측에서 받아 일부가 얽혀 결합점이나 베이스 직물의 슬라이딩 직물측 표면에 코팅됨과 아울러, 남은 PTFE는 베이스 직물의 요철 부분에 고여가게 된다. 그 때문에 다중 직물 전체가 마멸해가도 베이스 직물의 요철 부분에 고인 PTFE가 베이스 직물 표면을 계속해서 코팅함으로써 포백 표면은 계속적으로 PTFE 코팅된 상태가 되어 장기에 걸쳐 슬라이딩성을 계속해서 유지한다.
본 발명의 PTFE 섬유의 형태로서는 1개의 필라멘트로 구성되는 모노필라멘트, 복수개의 필라멘트로 구성되는 멀티필라멘트 모두를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 PTFE 섬유를 구성하는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트로 이루어지는 섬유의 총 섬도로서는 50~2000dtex가 바람직하고, 더 바람직하게는 100~1000dtex의 범위 내인 것이 바람직하다. 포백을 구성하는 섬유의 총 섬도가 50dtex 이상이면 섬유의 강력이 강하여 제직 시의 실 끊김을 저감할 수 있으므로 공정 통과성이 향상된다. 2000dtex 이하이면 포백 표면의 요철이 적으므로 슬라이딩성으로의 영향이 없으며, 또한 포백의 강성이 지나치게 높아지지 않아 유연성이 손상되지 않으므로 사용면의 형상을 따르기 쉬워진다.
또한, 슬라이딩 직물은 PTFE 섬유와 기타 섬유를 합연한 섬유나, PTFE 섬유만 또는 기타 섬유를 혼합한 방적사를 사용할 수도 있다. 슬라이딩 특성의 점에서 PTFE 섬유의 함유량이 많은 편이 바람직하다.
상기 PTFE 섬유와 기타 섬유를 혼합한 방적사에서의 PTFE 섬유의 비율은 방적사 중 50중량% 이상이 바람직하다. PTFE 섬유의 비율을 50중량% 이상으로 함으로써 마찰 계수의 악화를 방지할 수 있다.
슬라이딩성을 보다 안정되게 하기 위해서는 상기 슬라이딩 직물의 표면에 관찰되는 PTFE 섬유의 비율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 80% 이상으로 함으로써 마찰 계수의 변동이 감소, 슬라이딩 방향의 균일성이 안정되어 슬라이딩의 방향성이 작아진다. 상기 PTFE 섬유의 비율은 후술하는 방법에 의해 구한 값으로 한다.
본 발명의 내마모성 다중 직물을 구성하는 베이스 직물은 표준 상태에서의 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 PTFE 섬유보다 낮은 섬유 B로 이루어지는 것이다. 또한, 여기에서 말하는 표준 상태는 20℃, 상대 습도 65%RH이다.
베이스 직물을 구성하는 섬유 B의 표준 상태에서의 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 PTFE 섬유보다 높아지면 베이스 직물이 변형되기 쉬워지고, 베이스 직물이 변형되어버리면 마멸 PTFE를 받아내기 어려워지거나, 슬라이딩 시에 베이스 직물이 신장되기 쉬워지고, 또한 슬라이딩 직물과의 마찰이 생겨 슬라이딩면뿐만 아니라 포백 계면에서의 마모가 생겨 내구성이 낮아져버린다. 상기 크리프율은 후술하는 방법에 의해 구한 값으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 베이스 직물의 변형이나 신장을 억제하여 내마모성을 향상하기 위해서는 상기 베이스 직물을 구성하는 섬유 B의 인장 강력이 슬라이딩 직물을 구성하는 PTFE 섬유보다 높은 것이 바람직하다.
베이스 직물을 구성하는 섬유의 인장 강력을 PTFE 섬유보다 높게 함으로써 베이스 직물이 강고해지고, 마멸 PTFE를 받아내는 능력이 올라 내구성이 향상된다. 베이스 직물을 구성하는 섬유의 인장 강력은 PTFE 섬유의 구속과 마멸한 PTFE 섬유를 받아내기 위해서 PTFE 섬유 강력의 1.2배 이상이 바람직하고, 1.5배 이상이 보다 바람직하다. 상한으로서는 특별히 제한은 없지만, 얽힘을 위한 장력 밸런스 조정이 용이해지는 점에서 20배 이하가 바람직하고, 15배 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 직물 구조로서 변형이나 신장을 억제하기 위해서 천에 대한 실의 면적의 비율로 나타내는 베이스 직물의 천 충전도(New tightness factor)가 60% 이상 100% 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 65% 이상 100% 이하이다. 베이스 직물의 천 충전도를 60% 이상으로 함으로써 마멸한 PTFE 섬유의 계외로의 유출을 억제하고, 내마모성 향상시킬 수 있다. 또한, 편직성의 관점에서 100% 이하로 하는 것이 바람직하다.
섬유 B로서는 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드, 유리, 탄소, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO), 폴리페닐렌술파이드(PPS)로부터 선택되는 1개 이상의 섬유이며, 또한 표준 상태(20℃×65%RH)에서의 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 PTFE 섬유의 그것보다 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 섬유 중에서는 내열성, 내약품성, 내가수분해성 등 가혹한 환경 하에서도 내구성이 있는 PPS 섬유인 것이 보다 바람직하다.
PTFE 섬유에는 셀룰로오스계 섬유 용액에 미세 분말을 혼합해서 방사한 후 셀룰로오스를 승화시키는 습식 방사법, 필름을 할섬(割纖)하는 슬릿법이나 필름을 찰과시켜서 개섬(開纖)하는 스카이브법 등이 있고, 그 제조법에 적합한 중합도의 PTFE 수지가 사용되고 있다.
크리프 특성은 일반적으로 섬유의 제조 방법이나 사용되는 수지의 중합도에 따라 크리프 특성이 변화되지만, 본 발명의 내마모성 직물에 사용하는 PTFE 섬유는 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하의 크리프율이 6% 이하인 것이 바람직하다. 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하의 크리프율을 6% 이하로 함으로써 슬라이딩 시에 PTFE 섬유의 신장이 억제되어 온도 상승 시나 고하중 시의 내구성이 향상되기 쉬워진다. PTFE 섬유의 크리프율의 하한으로서는 0.5% 이상인 것이 제직성의 점에서 바람직하다.
또한, 베이스 직물을 구성하는 섬유 B의 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하의 크리프율은 상기한 바와 같이 PTFE 섬유의 크리프율보다 낮은 것이지만, 장기에 걸친 슬라이딩성 유지 효과를 보다 현저하게 발휘시키기 위해서는 3% 이하인 것이 바람직하고, 2% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 열가소성 섬유에 대해서는 연신 배율, 열 세팅 온도, 시간 등의 조건에 따라 크리프율을 변경할 수 있지만, 미연신사나 반연신사 등은 크리프율이 높아지므로 사용할 때에 주의가 필요하다.
본 발명의 내마모성 직물에 있어서의 다중 직물은 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 2층 이상의 직물이 서로의 경사 및/또는 위사와 서로의 위사 및/또는 경사로 서로 얽혀 결합한 복수층을 갖는 1매의 직물을 가리킨다. 그 중에서도 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 종횡 다중 직물인 것이 바람직하다. 종횡 다중 직물이란, 예를 들면 슬라이딩 직물과, 베이스 직물이라는 복수의 직물이 각각 독립된 경사와 위사를 갖고, 서로의 경사 및/또는 위사로 서로 일정 빈도로 얽혀 결합하고 있는 직물을 가리킨다. 경사와 위사를 상이한 실로 제직한 능직이나 새틴 그 자체는 외관상 2중 구조이지만, 복수의 직물을 갖지 않기 때문에 다중 직물은 아니다. 또한, 예를 들면 공통의 경사와, 2종류 이상의 위사를 사용하여 2층 이상의 직물이 얽혀 결합하도록 짜여진 횡 다중 직물 등은 다중 직물이지만, 복수의 직물이 각각 독립된 경사와 위사를 갖지 않기 때문에 종횡 다중 직물은 아니다. 종횡 다중 직물로 함으로써 슬라이딩 직물과 베이스 직물에서 공통인 섬유를 사용하지 않기 때문에 슬라이딩 직물에는 슬라이딩성이 높은 섬유종을 선택하고, 베이스 직물에는 마멸한 PTFE 섬유를 받아내는 것에 적합한 섬유종을 선택할 수 있다. 또한, 다중 직물 중에서도 슬라이딩 직물과 베이스 직물로 이루어지는 2중 직물이 마모에 의해 마멸한 PTFE 섬유를 마찰 표면에 가까운 장소에서 유지할 수 있는 면과, 편직성 등의 생산면에서 바람직하다.
본 발명의 내마모성 직물에 있어서의 베이스 직물의 조직은 평직, 능직, 새틴 및 기타 조직을 적용할 수 있지만, 베이스 직물은 마멸 PTFE를 받아내는 요철이 보다 균일하게 분포되어 있는 점, 상대재와의 밀착성을 높게 하기 위해서는 평활성 등이 높은 편이 좋은 점 등으로부터 평직이 바람직하다.
또한, 슬라이딩 직물도 평직, 능직, 새틴 및 기타 조직을 적용할 수 있지만, 슬라이딩의 방향 균일성이 높아지는 평직이 바람직하고, 보다 바람직하게는 베이스 직물을 평직, 슬라이딩 직물을 평직으로 한 구조이다.
본 발명의 베이스 직물과 슬라이딩 직물은 서로의 경사 및/또는 위사로 서로 얽혀 결합되어 있지만, 이 얽힘 결합의 빈도는 0.1 이상 0.6 이하인 것이 바람직하고, 0.2 이상 0.4 이하인 것이 보다 바람직하다. 얽힘 결합의 빈도를 0.1 이상으로 함으로써 베이스 직물과 슬라이딩 직물의 접합이 보다 강고해져 베이스 직물과 슬라이딩 직물이 어긋나기 어려워지며, 또한 베이스 직물과 슬라이딩 직물에서의 마찰에 의한 마멸이 방지된다. 한편, 0.6 이하로 함으로써 얽힘 증가에 의해 실의 간극이 감소해서 인치(2.54㎝)당 실 개수를 나타내는 실 밀도가 높아지기 어려워지는 것을 방지하여 경사/위사의 밀도 밸런스를 조절할 수 있다.
또한, 내구성을 높이기 위해서 상기 베이스 직물에 수지를 함침해서 사용하는 것도 가능하다. 여기에서, 수지 함침하는 수지는 열경화성 수지나 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열경화성 수지로서는, 예를 들면 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 규소 수지, 폴리이미드 수지, 비닐에스테르 수지 등이나 그 변성 수지 등, 열가소성 수지이면 염화비닐 수지, 폴리스티렌, ABS 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 불소 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드 등, 또한 열가소성 폴리우레탄, 부타디엔고무, 니트릴고무, 네오프렌, 폴리에스테르 등의 합성 고무 또는 엘라스토머 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도 페놀 수지와 폴리비닐부티랄 수지를 주성분으로 하는 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르 수지를 내충격성, 치수 안정성, 강도, 비용 등으로부터 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 열경화성 수지 및 열가소성 수지에는 공업적으로 그 목적, 용도, 제조 공정이나 가공 공정에서의 생산성 또는 특성 개선을 위해서 통상 사용되어 있는 각종 첨가제를 함유하고 있어도 좋다. 예를 들면, 변성제, 가소제, 충전제, 이형제, 착색제, 희석제 등을 함유시킬 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 주성분이란 용매를 제외한 성분 중에서 중량 비율이 가장 큰 성분을 말하고, 페놀 수지와 폴리비닐부티랄 수지를 주성분으로 하는 수지의 경우에서는 이들 2종류의 수지의 중량 비율이 1번째, 2번째(순서 부동)로 큰 것을 의미한다.
상기 베이스 직물에 수지를 함침하는 방법으로서는 열경화성 수지를 사용하는 경우에는 열경화성 수지를 용제에 용해해서 바니시로 조정하고, 나이프 코팅 가공이나 롤 코팅 가공, 콤마 코팅 가공, 그라비아 코팅 가공 등으로 베이스 직물측에 함침 코팅하는 방법이 일반적으로 사용된다. 또한, 열가소성 수지를 사용할 경우에는 용융 압출 라미네이트 등이 일반적으로 사용된다.
본 발명의 내마모성 다중 직물에 필요에 따라 불소계 윤활제 등을 첨가하는 것도 가능하다.
이렇게 해서 얻어지는 본 발명의 내마모성 다중 직물은 베이스 직물이 슬라이딩 직물의 PTFE 섬유를 강고하게 구속하고, 또한 마멸한 PTFE 섬유를 다중 직물 내에 축적하는 구조이기 때문에 종래보다 고하중 하에서 사용되는 슬라이딩재로 했을 경우에 있어서 특히 장기간 슬라이딩성을 발휘할 수 있고, 예를 들면 10㎫ 이상, 특히 10㎫ 이상 400㎫ 이하라는 매우 높은 하중이 가해지는 환경 하에서도 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명의 내마모성 다중 직물은 특히 10㎫ 이상의 고하중 하에서 사용할 경우 종래의 다른 PTFE 슬라이딩 직물에 대하여 보다 우수한 내마모성 향상 효과를 발휘할 수 있고, 또한 400㎫ 이하로 함으로써 하중 압축에서의 콜드 플로에 의한 PTFE 섬유의 파단을 방지할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용하는 각종 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 표준 상태(20℃×65%RH)에서 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율(크리프율)
직물을 분해하여 얻어진 실을 JIS L1013:2010(화학 섬유 필라멘트사 실험 방법)에 준하여 표준 상태에서 파단 강력을 측정한다. 한편, 표준 상태에서 섬유의 일단을 고정하고, 타단에 섬유에 가해지는 장력이 이 파단 강도의 20%가 되는 하중을 매달고, 1시간 경과한 후에 그 길이(Lc1)를 측정하고, 초기 길이(Lc0)에 대하여 어느 정도 신장되었는지 다음 식에 의해 크리프율을 구했다. 초기 길이는 (5.88mN×표시 텍스수)의 초하중을 건 상태에서의 길이로 했다.
크리프율(%)=[(Lc1-Lc0)/Lc0]×100
(2) 인장 강력(파단 강력)
직물을 분해하여 얻어진 실을 JIS L1013:2010(화학 섬유 필라멘트사 시험 방법)에 준하여 파단 강력을 측정했다.
(3) 슬라이딩 직물의 표면에 관찰되는 PTFE 섬유의 비율(슬라이딩면 불소 섬유 비율)
슬라이딩 직물측의 직물 표면을 KEYENCE CORPORATION제 마이크로스코프 VHX-2000으로 30배로 확대한 사진을 바탕으로 불소 섬유를 포함한 섬유와 그 이외의 표면적의 비율을 계산했다.
(4) 슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘 결합의 빈도(결합 빈도)(경사를 얽힘 실로 할 경우, 위사를 얽힘 실로 할 경우 () 안에 말로 대체)
적어도 1㎝×1㎝의 사이즈의 다중 직물을 분해하여 슬라이딩 직물의 경사(위사)가 베이스 직물측을 지나가는 횟수에 대하여 슬라이딩 직물의 경사(위사)와 베이스 직물의 위사(경사)가 서로 얽히는 횟수와, 베이스 직물의 경사(위사)가 슬라이딩 직물측을 지나가는 횟수에 대하여 베이스 직물의 경사(위사)와 슬라이딩 직물의 위사(경사)가 서로 얽히는 횟수의 평균값이다.
A=슬라이딩 직물의 경사(위사)와 베이스 직물의 위사(경사)가 서로 얽히는 횟수/슬라이딩 직물의 경사(위사)가 베이스 직물측을 지나가는 횟수
B=베이스 직물의 경사(위사)와 슬라이딩 직물의 위사(경사)가 서로 얽히는 횟수/베이스 직물의 경사(위사)가 슬라이딩 직물측을 지나가는 횟수
슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘 결합의 빈도 = (A+B)/2
(5) 직물 밀도
JIS 1096:2010(직물 및 편물의 생지 시험 방법)에 준하여 시료를 평평한 대위에 두고, 부자연스러운 주름 및 장력을 제거하여 상이한 개소에 대하여 50㎜의 경사 및 위사의 개수를 세고, 각각의 평균값을 단위 길이에 대하여 산출했다.
(6) 트라이보기어 동마찰 계수
Shinto Scientific Co., Ltd.제 표면성 측정기 트라이보기어(TYPE: HEIDON-14DR)를 사용하고, 이동 속도 100㎜/min, 하중 1.0㎏이며, 평면 압자(면적 63×63㎜)로 포백을 비스 고정하여 슬라이딩 직물면과 스테인레스판(경면 처리)의 마찰 계수를 구했다. 측정은 항온 항습 환경 하(20±2℃, 60±5%RH)에서 직물 세로 방향, 가로 방향에 대하여 행했다.
(7) 링 마모 시험(마찰 마모 시험 1~3)
JIS K7218:1986(플라스틱의 미끄럼 마모 시험 방법) A법에 준하여 직물은 세로 30㎜, 가로 30㎜로 샘플링하여 동일 크기의 두께 2㎜의 POM 수지판 위에 놓고, 샘플 홀더에 고정했다.
상대재는 S45C로 제작된 외경 25.6㎜, 내경 20㎜, 길이 15㎜의 중공 원통형상의 표면을 샌드 페이퍼로 갈고, 거칠기 측정기(Mitutoyo Corporation제 SJ-201)로 측정하여 0.8㎛±0.1Ra의 범위의 상대재를 사용했다.
링 마모 시험기는 ORIENTEC Co., LTD.제 MODEL:EFM-III-EN을 사용하고, 마찰 하중(㎫)을 변경해서 마찰 속도: 10㎜/초로 시험을 행하여 마찰 슬라이딩 거리 100m까지의 슬라이딩 토크를 측정하고, 안정 부분의 마찰 계수를 계산함과 아울러, 슬라이딩 후의 직물 샘플의 표면 상태를 관찰하고, PTFE부의 마멸이 거의 없는 것을 ◎, 마멸은 있지만 마찰 계수가 안정되어 있는 것을 ○, 마멸해서 마찰 계수가 상승한 것을 △, 직물이 파괴된 것을 ×로 했다.
(8) 연사 수
연사 수는 직물을 분해하여 경사, 위사 각각을 JIS L1013:2010(화학 섬유 필라멘트사 시험 방법)에 준하여 검연기를 사용하고, 그립 간격을 50㎝로 하여 규정의 초기 하중 하에서 시료를 부착하여 연사 수를 측정하고, 2배해서 1m당 연사 수를 구했다.
(9) 내가수분해성
오토클레이브를 사용하여 160℃의 포화 수증기 중에서 24시간 처리를 행하고, 직물의 강신도를 JIS1096:2010(직물 및 편물의 생지 시험 방법)에 준하여 측정하고, 처리 전후의 강도 유지율을 측정했다.
(10) 천 충전도(New tightness factor)
천 충전도는 천을 평면에 조사했을 때, 이론적으로 실이 간극 없이 막혀 있는 상태를 100%로 하여 실제로 실이 차지하는 면적의 비율을 %로 나타낸 것이며, 기본적으로는 SHOKEI GAKUIN UNIVERSITY 정기 간행물 제 54 집 P139~P147(New tightness factor에 의한 직물 구조의 해석)에 기재된 것이다.
베이스 직물에 대하여 단위 길이(㎝)에 실의 최대 밀도로서 완전 조직 내에 이론적으로 간극 없이 막혀 있을 경우의 실의 개수와 실제의 직밀도의 비를 충전도로 하여 100을 곱해서 %로 나타냈다. 또한, 산출에 있어서, 베이스 직물측에 얽히는 슬라이딩 직물의 경사 및 위사는 카운트하지 않고 산출했다.
단위 길이(㎝)당 이론적으로 간극 없이 막혀 있는 실의 개수는 직물의 경사와 위사의 교착 상태를 고려하여 기하학적으로 식 1.로 나타내어진다.
직물의 기하학적 구조
tm=e/{(e-i)πd/4+2id} 식 1.
여기에서, e: 일완전 조직의 실의 수
i: 일완전 조직의 교착의 수
d: 실의 직경(㎝)
tm: 단위 길이(1㎝) 중의 이론적인 최대 실 개수
e: i의 계수

직물 조직명
e의 값
i의 값

평직		 2 2

1/2사문직		 3 2

2/2사문직		 4 2

3/1사문직		 4 2

3/3사문직		 6 2

4/4사문직		 8 2

5매 2뜀 주자		 5 2
실의 직경으로서 문헌 중에는 그 측정 방법이 섬유의 굵기, 섬유의 비중, 패킹 팩터로부터 산출하는 것으로 기재되어 있지만, 패킹 팩터의 산출에는 직물의 단위 중량, 직물의 두께가 필요하다. 다중 직물의 경우, 베이스 직물 단독의 정확한 단위 중량, 두께를 얻을 수 없기 때문에 패킹 팩터를 1(단사끼리가 간극 없이 밀착하고 있는 것으로 가정)로 하여 실의 직경을 식 2.에 의해 구했다.
d(㎝)=0.00357×(실의 굵기(tex)/Φ×ρf)^(1/2) 식 2.
Φ: 패킹 팩터(=1)
ρf: 섬유의 비중
직물의 구조 밀도비를 나타내는 New Tightness Factor(T)는 식 3.에 의해 구했다.
T(%)=[(ta1+ta2)/(tm1+tm2)]×100 식 3.
ta1: 단위 길이(1㎝) 중의 실제로 실이 차지하는 경사 개수
ta2: 단위 길이(1㎝) 중의 실제로 실이 차지하는 위사 개수
tm1: 단위 길이(1㎝) 중의 이론적인 최대 경사 개수
tm2: 단위 길이(1㎝) 중의 이론적인 최대 위사 개수
실시예 1
베이스 직물 섬유로서 220dtex, 50필라멘트, 연사 수 300t/m의 크리프율 2.0%의 PPS 섬유를 경사, 위사에 사용하고, 슬라이딩 직물로서 440dtex, 60필라멘트, 연사 수 300t/m, PTFE 섬유를 경사, 위사에 사용하여 각각의 직물 밀도가 세로 70+70개/인치(2.54㎝)[슬라이딩 직물 세로+베이스 직물 세로(개/인치(2.54㎝), 이하 동일], 가로 60+60개/인치(2.54㎝)[슬라이딩 직물 가로+베이스 직물 가로(개/인치(2.54㎝), 이하 동일], 슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘은 슬라이딩 직물과 베이스 직물의 경사를 얽힘 실로서 결합의 빈도가 0.2가 되도록 래피어 직기로 2중 평직물을 제작했다. 그 후 80℃의 정련조에서 정련을 행하고, 200℃에서 세팅했다.
이 직물을 분해하여 경사, 위사의 강력, 크리프율, 연사 수를 측정함과 아울러, 직물로서 트라이보기어, 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 2에 정리했다.
비교예 1
440dtex, 60필라멘트, 연사 수 300t/m, 크리프율 4.5%의 PTFE 섬유를 경사, 위사에 사용하고, 그 직물 밀도를 세로 70개/인치(2.54㎝), 가로 60개/인치(2.54㎝)의 평직물을 작성하여 실시예 1과 마찬가지의 정련, 세팅 처리를 행했다. 이 직물을 분해하여 경사, 위사의 강력, 크리프율, 연사 수를 측정함과 아울러, 직물로서 트라이보기어 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 2에 정리했다.
비교예 2
베이스 직물 섬유로서 220dtex, 50필라멘트, 연사 수 500t/m의 크리프율 7.5%의 나일론 6 섬유를 경사, 위사에 사용한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 2중 평직물을 제작하고, 실시예 1과 마찬가지의 정련, 세팅 처리를 행했다. 이 직물을 트라이보기어, 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 2에 정리했다.
실시예 2
베이스 직물로서 220dtex-134필라멘트, 연사 수 300t/m이며 크리프율 0.7%의 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(상표 "Kevlar") 섬유를 경사, 위사에 사용한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 2중 평직물을 제작하고, 실시예 1과 마찬가지의 정련, 세팅 처리를 행했다. 이 직물을 분해하여 경사, 위사의 강력, 크리프율, 연사 수를 측정함과 아울러, 직물로서 트라이보기어, 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 2에 정리했다.
실시예 3~7
베이스 직물, 슬라이딩 직물의 조건을 표 2, 표 3과 같이 여러 가지로 변경해서 직물을 작성하고, 실시예 1과 마찬가지의 정련, 세팅 처리를 행했다. 이 직물을 분해하여 경사, 위사의 강력, 크리프율, 연사 수를 측정함과 아울러, 직물로서 트라이보기어, 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 2, 표 3에 정리했다.
이와 같이 본 발명의 내마모성 다중 직물로 함으로써 고하중 하에서의 내마모성이 비약적으로 향상하는 것이 명확해졌다.
비교예 3
440dtex, 60필라멘트, 연사 수 300t/m, 크리프율 4.5%의 PTFE 섬유와, 560dtex, 96필라멘트, 연사 없음, 크리프율 2%의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 사용하고, 더블 라셀 편기로 교편율을 불소계 섬유:폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유=60:40, 코스 수 29코스/인치(2.54㎝), 웰수 19웰/인치(2.54㎝)가 되도록 니팅하여 실시예 1과 마찬가지의 정련, 세팅 처리를 행했다. 이 편물을 분해해서 실의 강력, 크리프율, 연사 수를 측정함과 아울러, 편물로서 트라이보기어, 마찰 마모 시험기 등으로 평가한 결과를 표 3에 정리했다.
Figure 112016004645763-pct00001
Figure 112016004645763-pct00002

Claims (15)

  1. 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 다중 직물로서,
    슬라이딩 직물이 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 A를 포함한 직물이며,
    베이스 직물이 표준 상태에서 파단 강도의 20% 하중 하에서의 크리프율이 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유보다 낮은 섬유 B로 이루어지는 직물이며,
    슬라이딩 직물과 베이스 직물이 서로의 경사 및/또는 위사로 서로 얽혀 결합하고 있고,
    상기 슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘 결합의 빈도가 0.1 이상 0.4 이하이고,
    상기 얽힘 결합의 빈도는, 적어도 1㎝×1㎝의 사이즈의 다중 직물을 분해하여 슬라이딩 직물의 경사 또는 위사가 베이스 직물측을 지나가는 횟수에 대하여 슬라이딩 직물의 경사 또는 위사와 베이스 직물의 위사 또는 경사가 서로 얽히는 횟수와, 베이스 직물의 경사 또는 위사가 슬라이딩 직물측을 지나가는 횟수에 대하여 베이스 직물의 경사 또는 위사와 슬라이딩 직물의 위사 또는 경사가 서로 얽히는 횟수의 평균값이고, 하기 식으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
    슬라이딩 직물과 베이스 직물의 얽힘 결합의 빈도 = (A+B)/2 …식
    A=슬라이딩 직물의 경사 또는 위사와 베이스 직물의 위사 또는 경사가 서로 얽히는 횟수/슬라이딩 직물의 경사 또는 위사가 베이스 직물측을 지나가는 횟수
    B=베이스 직물의 경사 또는 위사와 슬라이딩 직물의 위사 또는 경사가 서로 얽히는 횟수/베이스 직물의 경사 또는 위사가 슬라이딩 직물측을 지나가는 횟수
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 직물은 슬라이딩 직물과 베이스 직물을 포함하는 종횡 다중 직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 직물을 구성하는 섬유 B의 인장 강력이 슬라이딩 직물을 구성하는 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 A보다 높은 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 직물의 표면에 관찰되는 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 A의 비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유 B는 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드, 유리, 탄소, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO), 폴리페닐렌술파이드(PPS)로부터 선택되는 1개 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 섬유 B는 폴리페닐렌술파이드 섬유인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 A의 표준 상태에서의 파단 강도의 20% 하중 하의 크리프율이 6% 이하인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 직물은 평직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 직물은 평직물인 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  10. 삭제
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 직물에 수지를 함침하고 있는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    10㎫ 이상 400㎫ 이하의 고하중 하에서 사용되는 것을 특징으로 하는 내마모성 다중 직물.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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