KR102509246B1 - 모세관 구조체를 갖는 도관 - Google Patents

모세관 구조체를 갖는 도관 Download PDF

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체스터 제이. 크미엑
웬이 후앙
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용은 도관(10)을 제공한다. 상기 도관(10)은, (i) 중합체 재료로 구성되며 환형 통로를 한정하는 환형 벽(66); (ii) 상기 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들(68); 및 (iii) 상기 채널들(68) 안에 위치된 슬립 재료를 포함하며, 상기 슬립 재료는 상기 채널들(68) 안에서 모세관 구조체(70)를 형성하며, 상기 모세관 구조체(70)는 상기 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다.

Description

모세관 구조체를 갖는 도관
본 개시내용은 모세관 구조체를 갖는 도관에 관련된 것이다.
케이블 설치 공정에서 오랜 기간 계속되어온 문제는 케이블이 도관 안으로 들어가고 통과할 때 발생하는 높은 장력이다. 설치하는 도중의 높은 장력의 주요 원인은 도관 및/또는 케이블 재킷에 포함된 고 마찰계수(COF) 물질이다. 배합 공정 등을 통해서 COF 물질을 도관에 혼입시키려는 시도가 있었다. 그러나 배합 공정을 통해 낮은 COF 물질을 도관 내에 혼입시키는 것은 도관의 기계적 성질을 손상시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이 공정에는 고가인 낮은 COF 물질이 필요하다. 도관의 내면에 낮은 COF 물질을 공압출시키려는 시도도 있었다. 그러나 낮은 COF 물질의 층을 공압출시키는 데에는 일반적으로 도관의 물질과 공압출되는 저 COF 물질 사이에 결합을 일으키기 위한 결합층이 필요하다. 이 공정은 또한 많은 양의 저 COF 물질을 필요로 한다.
이 기술은 도관이 저 COF 물질을 포함해야 하며 케이블을 설치하는 중에 도관의 기계적 성질을 손상시키지 않고 장력을 감소시킬 수 있어야 한다는 필요성을 인식하고 있다. 또한, 이 기술은 도관이 배합 공정을 통해 제조되는 것에 비해 저렴할 수 있도록 적은 양의 COF 물질을 포함해야 한다는 필요성도 인식하고 있다.
본 개시내용은 도관을 제공한다. 한 구현예에서, 도관은
(i) 중합체 재료로 구성되며 환형 통로를 한정하는 환형 벽;
(ii) 상기 환형 벽의 내면의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들; 및
(iii) 상기 채널들 안에 위치되는 슬립 재료를 포함하며,
상기 슬립 재료는 상기 채널들 안에서 모세관 구조체를 형성하며, 상기 모세관 구조체는 상기 환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다.
도 1은 본 개시내용의 한 구현예에 따른 도관의 사시도이다.
도 1a는 본 개시내용의 한 구현예에 따른 도관을 도 1의 선 1A-1A를 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 2는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 도관의 사시도이다.
도 2a는 본 개시내용의 한 구현예에 따른 도관을 도 2의 선 2A-2A를 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 3a는 본 개시내용의 한 구현예에 따른 도관의 단면도이다.
도 3b는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 도관의 단면도이다.
도 3c는 본 개시내용의 또 다른 구현예에 따른 도관의 단면도이다.
도 3d는 본 개시내용의 또 다른 구현예에 따른 도관의 단면도이다.
도 4는 본 개시내용의 한 구현예에 따른 도관을 제조하기 위한 다이 조립체의 절결 사시도이다.
도 5는 본 개시내용의 한 구현예 따른 것으로 도관 내에 코팅된 전도체가 있는 것을 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 개시내용의 한 구현예에 따른 것으로 도관 내에 코팅된 전도체가 있는 상태를 도 5의 선 5A-5A를 따라 취하여 도시한 단면도이다.
정의 및 시험 방법
원소 주기율표에 대한 모든 언급은 시알시 프레스 인코포레이티드(CRC Press, Inc.)에 의해 출판(1990-1991년 출판)된 것이다. 이 표에서의 원소의 족에 대한 언급은, 족에 번호를 부여하는 새로운 표기법에 의한 것이다.
미국 특허 실무상, 임의의 참조 특허, 특허출원 또는 공보의 내용은, 특히 정의에 대한 개시내용(본 개시내용에 구체적으로 제공된 임의의 정의와 모순되지 않는 정도까지의 내용) 및 당해 기술분야의 일반 지식과 관련하여, 그 전체가 참조로서 원용되어 포함된다(또는 그와 동등한 미국 버전이 참조로서 원용되어 포함된다).
본원에 개시된 수치 범위는 하한 값과 상한 값을 포함한 그로부터의 모든 값을 포함한다. 명시적 값(예: 1 또는 2 또는 3 내지 5 또는 6 또는 7)을 포함하는 범위의 경우, 임의의 두 개의 명시적 값 사이의 임의의 하위 범위가 포함된다(예: 1 내지 2; 2 내지 6; 5 내지 7; 3 내지 7; 5 내지 6; 등).
달리 언급되지 않는 한, 또는 문맥으로부터 암시적이지 않는 한, 또는 본 발명의 기술분야에서 통상적인 것이 아닌 한, 모든 부(part) 및 퍼센트는 중량 기준이며, 모든 시험 방법들은 본 개시내용의 출원일 현재 통용되고 있는 것이다.
마찰계수(COF: Coefficient of Friction)는 ASTM D1894에 따라 측정된다. COF 측정을 위해 사용된 기판은 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 더 다우 케미컬 캄파니(The Dow Chemical Company, Midland, MI, USA.)에서 상업적으로 시판되는 고밀도 폴리에틸렌인 DOW HDPE DGDB-2480 NT이다.
"조성물"이란 용어는 조성물을 포함하는 물질의 혼합물뿐만 아니라 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 지칭한다.
용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는(having)" 및 그 파생어는 그것이 구체적으로 개시되었는지 여부에 관계없이, 임의의 추가 성분, 단계, 또는 절차의 존재를 배제하지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, "포함하는(comprising)"이란 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 달리 언급되지 않는 한, 임의의 추가 첨가제, 보조제, 또는 화합물을 포함할 수 있다. 이에 반해, "본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"이란 용어는 조작성에 필수적이지 않은 것을 제외하고는, 임의의 다른 성분, 단계, 또는 절차를 임의의 후속적인 인용 범위에서 배제한다. "구성되는(consisting of)"이란 용어는 구체적으로 묘사되거나 나열되지 않은 임의의 성분, 단계, 또는 절차를 배제한다. 용어 "또는"은 달리 기재된 바가 없다면 그 나열된 요소들을 개별적으로 가리킬 뿐만 아니라 임의의 조합으로 가리키는 것이다. 단수형의 사용은 복수형의 사용을 포함하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
"전도체"는 열, 빛, 및/또는 전기를 전도하기 위한 하나 이상의 와이어 또는 하나 이상의 섬유이다. 전도체는 단일-와이어/섬유 또는 다중-와이어/섬유일 수 있고, 그리고 스트랜드 형태 또는 튜브 형태를 가질 수 있다. 적합한 전도체의 비제한적인 예는 은, 금, 구리 및 알루미늄 등과 같은 다양한 금속과, 탄소를 포함한다. 전도체는 또한 유리 또는 플라스틱으로 만들어진 광섬유일 수 있다. 전도체는 보호 외피(protective sheath) 안에 배치될 수도 혹은 배치되지 않을 수도 있다. "케이블"은 2 개 이상의 와이어 또는 2 개 이상의 광섬유가, 선택적으로는 공통 절연 피복(insulation covering) 안에서, 결속되게 한 전도체이다. 절연 피복 안의 개별 와이어들 또는 섬유들은 노출되어 있거나, 덮여 있거나, 절연되어 있을 수 있다. 조합 케이블은 전선과 광섬유를 모두 포함할 수 있다. 케이블은 저전압 적용 용도, 중전압 적용 용도, 및/또는 고전압 적용 용도로 설계될 수 있다. 케이블은 광섬유, 금속 와이어(예컨대, 구리 와이어), 및 이들의 조합을 갖는 통신 케이블일 수 있다. 케이블 설계의 비제한적 예는 미국 특허 제5,246,783호; 제6,496,629호; 및 제6,714,707호에 예시되어 있고, 이 특허 각각은 본원에 참조로서 원용되어 포함된다.
밀도는 ASTM D792에 따라 측정된다. 그 결과는 입방 센티미터 당 그램(g)(g/cc 또는 g/cm3)으로 기록된다.
"에틸렌계 중합체"는 50 몰% 초과의 중합된 에틸렌 단량체(중합 가능한 단량체의 총 중량을 기준)를 포함하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체이다. 에틸렌계 중합체는 에틸렌 단독중합체, 및 에틸렌 공중합체(에틸렌 및 하나 이상의 공단량체로부터 유도된 단위를 의미함)를 포함한다. 용어 "에틸렌계 중합체" 및 "폴리에틸렌"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 에틸렌계 중합체(폴리에틸렌)의 비제한적인 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 폴리에틸렌을 포함한다. 선형 폴리에틸렌의 비제한적인 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 다성분 에틸렌계 공중합체(EPE), 에틸렌/α-올레핀 다블럭 공중합체(올레핀 블럭 공중합체(OBC)로도 알려짐), 단일 활성점 촉매화 선형 저밀도 폴리에틸렌(m-LLDPE), 실질적으로 선형 또는 선형 플라스토머/엘라스토머, 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함한다. 일반적으로, 폴리에틸렌은 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta catalyst)와 같은 이질 촉매계, 메탈로센, 금속-중심 비메탈로센(non-metallocene metal-centered), 헤테로아릴, 헤테로밸런트 아릴옥시에테르(heterovalent aryloxyether), 포스핀이민과 같은 4족 전이 금속 및 리간드 구조를 포함하는 균질 촉매계 등을 사용하여 기상, 유동층 반응기, 액상 슬러리 공정 반응기 또는 액상 용액 공정 반응기에서 생산될 수 있다. 또한, 이질 촉매 및/또는 균질 촉매의 조합도 또한 단일 반응기 또는 이중 반응기 구성에 사용될 수 있다.
"에틸렌 플라스토머/엘라스토머"는 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C6-C8 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 균질 단쇄 분지 분포를 함유하는 실질적인 선형 또는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머는 0.870 g/cc 또는 0.880 g/cc 또는 0.890 g/cc 내지 0.900 g/cc 또는 0.902 g/cc 또는 0.904 g/cc 또는 0.909 g/cc 또는 0.910 g/cc 또는 0.917 g/cc의 밀도를 갖는다. 에틸렌 플라스토머/엘라스토머의 비제한적 예는 AFFINITY™ 플라스토머 및 엘라스토머(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), EXACT™ 플라스토머(ExxonMobil Chemical에서 입수 가능), Tafmer™(Mitsui에서 입수 가능), Nexlene™(SK Chemicals Co.에서 입수 가능), Lucene™(LG Chem Ltd.에서 입수 가능)을 포함한다.
"고밀도 폴리에틸렌"(또는 "HDPE")은 0.94 g/cc 초과 또는 0.945 g/cc 또는 0.95 g/cc 또는 0.955 g/cc 내지 0.96 g/cc 또는 0.97 g/cc 또는 0.98 g/cc의 밀도 및 적어도 하나의 C4-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 C4 α-올레핀 공단량체를 가지는 에틸렌/α-올레핀 공중합체 또는 에틸렌 단독중합체이다. HDPE는 단일모드 공중합체 또는 다중모드 공중합체일 수 있다. "단일모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 하나의 고유한 피크를 갖는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. 적합한 HDPE의 비제한적인 예는 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)로부터 입수 가능한 CONTINUUMTM DGDA-2490KB이다.
"재킷"은 전도체 상의 코팅이다. 재킷은 전도체와 직접 접촉해 있을 수 있다. 대안적으로, 재킷과 전도체 사이에 하나 이상의 개재 층이 존재할 수 있다.
"선형 저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LLDPE")은 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체 또는 적어도 하나의 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C6-C8 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 이질 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. LLDPE는 종래의 LDPE와는 달리 장쇄 분지가, 존재한다 해도, 거의 없다는 것을 특징으로 한다. LLDPE의 밀도는 0.916 g/cc 내지 0.925 g/cc이다. LLDPE의 비제한적인 예는 TUFLIN™ 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), DOWLEX™ 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), 및 MARLEX™ 폴리에틸렌(Chevron Phillips에서 입수 가능)을 포함한다.
"저밀도 폴리에틸렌"(또는 "LDPE")은 0.915 g/cc 내지 0.925 g/cc의 밀도를 가지며 넓은 분자량 분포(MWD)를 갖는 장쇄 분지를 함유하는, 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 또는 C3-C4 α-올레핀을 포함하는 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 또는 에틸렌 단독중합체이다. LDPE는 통상적으로 고압 자유 라디칼 중합반응(관형 반응기 또는 자유 라디칼 개시제를 갖는 오토클레이브)에 의해 생산된다. LDPE의 비제한적인 예는 MarFlex™(Chevron Phillips), LUPOLEN™(LyondellBasell)뿐만 아니라 Borealis, Ineos, ExxonMobil, 및 기타의 회사의 LDPE 제품을 포함한다.
"중밀도 폴리에틸렌"(또는 "MDPE")은 0.926 g/cc 내지 0.940 g/cc의 밀도를 갖는, 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 또는 C3-C4 α-올레핀을 포함하는 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 또는 에틸렌 단독중합체이다.
본원에서 사용되는 "용융 온도" 또는 "Tm"(그래프로 나타낸 DSC 곡선의 형상과 관련하여서는 용융 피크라고도 함)은 일반적으로는 미국 특허 제5,783,638호에 기재된 폴리올레핀의 용융점 또는 피크를 측정하기 위한 DSC(Differential Scanning Calorimetry) 기법에 의해 측정된다. 둘 이상의 폴리올레핀을 포함하는 다수의 배합물은 하나보다 많은 용융점 또는 용융 피크를 가질 것이며, 다수의 개별 폴리올레핀은 단 하나의 용융점 또는 용융 피크를 포함할 것이라는 점을 주지해야 한다.
"다성분 에틸렌계 공중합체"(또는 "EPE")는, 특허 참조문헌인 미국 특허 제6,111,023호; 미국 특허 제5,677,383호; 및 미국 특허 제6,984,695호에 개시된 것과 같이, 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C6-C8 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함한다. EPE 수지는 0.905 g/cc 또는 0.908 g/cc 또는 0.912 g/cc 또는 0.920 g/cc 내지 0.926 g/cc 또는 0.929 g/cc 또는 0.940 g/cc 또는 0.962 g/cc의 밀도를 갖는다. EPE 수지의 비제한적 예는 ELITE™ 강화 폴리에틸렌(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), ELITE AT™ 첨단 기술 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), SURPASS™ 폴리에틸렌(PE) 수지(Nova Chemicals에서 입수 가능), 및 SMART™(SK Chemicals Co.에서 입수 가능)을 포함한다.
"다중모드 에틸렌 공중합체"는 분자량 분포를 나타내는 GPC에 적어도 2개의 고유 피크를 가지는 에틸렌/C4-C10 α-올레핀 공중합체이다. 다중모드는 2개의 피크를 가지는 공중합체(이중모드) 뿐만 아니라 2개보다 많은 피크를 가지는 공중합체를 포함한다. HDPE의 비제한적 예로는 DOW™ 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), ELITE™ 강화 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), CONTINUUM™ 이중모드 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능), LUPOLEN™(LyondellBasell에서 입수 가능)뿐만 아니라, Borealis, Ineos 및 ExxonMobil의 HDPE 제품이 있다.
"올레핀계 중합체" 또는 "폴리올레핀"은 50몰 퍼센트 초과의 중합된 올레핀 단량체(중합 가능한 단량체의 총 양을 기준)를 포함하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체이다. 올레핀계 중합체의 비제한적인 예로는 에틸렌계 중합체 및 프로필렌계 중합체가 있다.
"중합체"는 중합된 형태로, 중합체를 구성하는 다중 및/또는 반복 "단위" 또는 "mer 단위"를 제공하는, 동일한 유형이든 상이한 유형이든 간에, 단량체를 중합시킴으로써 제조된 화합물이다. 따라서, 중합체라는 총칭은 단지 한 가지 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 가리키는데 통상적으로 사용되는 용어 단독중합체, 및 적어도 두 가지 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 가리키는데 통상적으로 사용되는 용어 공중합체를 포괄한다. 이는 또한, 모든 형태의 공중합체, 예컨대 랜덤, 블럭 등을 포괄한다. 용어 "에틸렌/α-올레핀 중합체" 및 "프로필렌/α-올레핀 중합체"는 에틸렌 또는 프로필렌 각각과 하나 이상의 추가의 중합 가능한 α-올레핀 단량체를 중합시켜 제조한 상기한 바와 같은 공중합체를 가리킨다. 중합체가 종종 명시된 단량체 함량을 "함유하는", 명시된 단량체 또는 단량체 유형에 "기반하는", 하나 이상의 명시된 단량체"로 제조된" 것 등으로서 언급되지만, 이와 관련하여 용어 "단량체"는 명시된 단량체의 중합체 잔사(remnant)를 언급하는 것이지 중합되지 않은 화학종을 언급하는 것은 아닌 것으로 이해되어야 함을 주지해야 한다. 일반적으로, 본원에서 중합체는 상응하는 단량체의 중합된 형태인 "단위"에 기초하는 것으로 간주한다.
"프로필렌계 중합체"는 50몰 퍼센트 이상의 중합된 프로필렌 단량체(중합 가능한 단량체의 총 양을 기준)를 포함하고, 선택적으로, 적어도 하나의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체이다.
"외피(sheath)"는 일반적인 용어이며, 케이블과 관련하여 사용되는 경우 절연 피복 또는 레이어, 보호 재킷 등을 포함한다.
"초저밀도 폴리에틸렌"(또는 "ULDPE") 및 "극저밀도 폴리에틸렌"(또는 "VLDPE") 각각은 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 적어도 하나의 C3-C10 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C4-C8 α-올레핀 공단량체, 또는 적어도 하나의 C6-C8 α-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 이질 단쇄 분지 분포를 함유하는 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. ULDPE 및 VLDPE 각각은 0.885 g/cc, 또는 0.90 g/cc 내지 0.915 g/cc의 밀도를 가진다. ULDPE 및 VLDPE의 비제한적 예는 ATTANE™ 초저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능) 및 FLEXOMER™ 극저밀도 폴리에틸렌 수지(The Dow Chemical Company에서 입수 가능)를 포함한다.
상세한 설명
본 개시내용은 도관을 제공한다. 한 구현예에서, 상기 도관은 중합체 재료로 구성된 환형 벽을 포함하고, 상기 환형 벽은 환형 통로를 형성한다. 상기 도관은 또한 상기 환형 벽의 내면의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들과, 이 채널들 내에 위치된 슬립 재료를 포함한다. 상기 슬립 재료는 상기 채널들 안에 모세관 구조체를 형성하고, 상기 모세관 구조체는 환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다.
한 구현예에서, 상기 도관 내에 코팅된 전도체가 배치된다.
본원에서 사용되는 "도관"은 환형 벽을 갖는 긴 튜브형 구조체이다. 환형 벽은 도관을 관통해 연장되는 환형 통로를 형성한다. 환형 벽은 단층 구조 또는 다층 구조일 수 있거나, 혹은 아닐 수도 있다. 도 1은 환형 통로(61)를 한정하는 환형 벽(66)을 갖는 도관(60)을 도시하고 있다. 코팅된 전도체와 같은 물품은 환형 통로(61)를 통해 연장되거나, 아니면 그 안에 배치될 수 있다. 환형 벽(66)은 도 1에 도시된 바와 같이 대향하는 표면, 즉 외면(64)과 내면(62)을 갖는다.
환형 벽(66)은 중합체 재료로 구성된다. 적합한 중합체 재료의 비제한적인 예는 폴리올레핀(예컨대, 에틸렌계 중합체 및 프로필렌계 중합체), 폴리염화비닐("PVC") 및 이들의 조합을 포함한다. 한 구현예에서, 중합체 재료는 에틸렌계 중합체, 프로필렌계 중합체, PVC, 또는 이들의 조합이다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 에틸렌계 중합체를 포함한다. 적합한 에틸렌계 중합체(폴리에틸렌)의 비제한적인 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 폴리에틸렌을 포함한다. 적합한 선형 폴리에틸렌의 비제한적인 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 다성분 에틸렌계 공중합체(EPE), 에틸렌/α-올레핀 다블럭 공중합체(올레핀 블럭 공중합체(OBC)로도 알려짐), 단일 활성점 촉매화 선형 저밀도 폴리에틸렌(m-LLDPE), 실질적으로 선형인 폴리에틸렌, 또는 선형 에틸렌, 에틸렌계 플라스토머/엘라스토머, 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 MDPE이다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 HDPE이다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 프로필렌계 중합체이다. 적합한 프로필렌계 중합체의 비제한적 예는 프로필렌 단독중합체, 랜덤 프로필렌 공중합체, 프로필렌 충격 공중합체, 프로필렌/α-올레핀 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 프로필렌 단독중합체이다.
다른 구현예에서, 중합체 재료는 프로필렌/α-올레핀 공중합체이다. 적합한 α-올레핀은 C4-C20 α-올레핀 또는 C4-C10 α-올레핀을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 적합한 α-올레핀의 비제한적인 예는 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐 및 1-옥텐을 포함한다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 폴리염화비닐("PVC")을 포함한다.
중합체 재료는 첨가제를 포함하거나, 혹은 포함하지 않을 수도 있다. 적합한 첨가제의 비제한적 예는 산화 방지제, 착색제, 자외선(UV) 흡수제 또는 안정제, 블로킹 방지제, 난연제, 상용화제, 가소제, 충전제, 가공 보조제, 가교 결합제(예: 과산화수소) 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 항산화제를 포함한다. 적합한 항산화제의 비제한적 예는 페놀계 항산화제, 티오계 항산화제, 인산염계 항산화제, 및 히드라진계 금속 불활성화제를 포함한다. 추가적인 구현예에서, 중합체 재료는 당해 중합체 재료의 총 중량 기준으로 0.1 wt% 또는 0.2 wt% 내지 0.3 wt%의 양으로 존재하는 IRGANOX 1035와 같은 항산화제를 포함한다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 충전제를 포함한다. 적합한 충전제의 비제한적 예는 산화아연, 붕산아연, 몰리브덴산아연, 황화아연, 유기 점토와 같은 점토, 카본블랙, 탄산칼슘, 유리섬유, 및 이들의 조합을 포함한다. 충전제는 난연성 특성을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다.
한 구현예에서, 중합체 재료는 처리 보조제를 포함한다. 적합한 가공 보조제의 비제한적 예로는 오일, 유기산(예컨대 스테아린산) 및 유기산의 금속 염(예컨대 스테아린산 아연)이 포함된다.
환형 벽은 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
1. 복수의 채널
도 1에서, 도관(10)은 환형 벽(66)의 내면의 길이 L을 따라 연장되는 복수의 채널을 포함한다. 도관(60)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 연장되는 복수의 채널(68)을 갖는다. "채널"은 환형 벽(66)의 중합체 재료 내의 긴 공간이다. 각 채널(68)은 중합체 재료 내의 작은 홈으로서, 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 연장된다. 환형 벽(66)이 다층 구조인 경우, 환형 벽(66)의 내면(62)은 최내층의 내면이다. 채널의 깊이는 환형 벽(66)의 외면(64)까지는 연장되지 않는다. 각 채널(68)은 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같은 단면도에서 보았을 때 채널 주연부 둘레에서 연장되는 채널 벽(69)에서부터 형성된다. 채널 벽(69)은 환형 벽(66)을 형성하는 중합체 재료로 형성된다.
각 채널(68)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 전체 길이 L을 따라 연장되거나, 혹은 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L의 일부분을 따라 연장될 수 있다. 한 구현예에서, 각 채널(68)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 전체 또는 실질적으로 전체 길이 L을 따라 연장된다. 다른 구현예에서, 각 채널(68)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L의 일부분을 따라 연장된다. 한 구현예에서, 각 채널(68)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L의 50% 또는 60% 또는 70% 내지 80% 또는 90% 또는 95% 또는 99% 또는 100%를 따라 연장된다. 채널들(68)이 환형 벽의 내면(62)의 길이 L을 따라 연속적으로 또는 간헐적으로 연장될 수 있다.
한 구현예에서, 복수의 채널들(68)이 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 소정의 패턴으로 연장된다. 적합한 패턴의 비제한적 예는 평행한 패턴, 나선형 패턴, 정현곡선형 패턴 및 이들의 조합을 포함한다. 한 구현예에서, 하나 이상의 채널(68)이 서로 교차하거나, 혹은 서로 접촉할 수 있다. 다른 구현예에서, 채널들(68)이 십자형 패턴으로 교차한다.
한 구현예에서, 복수의 채널들(68)이 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 평행한 패턴으로 연장된다. 본원에 사용된 "평행"이라는 용어는 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 동일한 방향으로 연장되며 도 1에 도시된 바와 같이 종축(X)에 대해 평행한 배향을 유지하는 채널들을 가리킨다. 평행한 채널들은 서로 교차하지 않는다. 도 1 및 도 1a는 평행한 채널들(68)을 도시하고 있다.
한 구현예에서, 복수의 채널들(68)이 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 나선형 패턴으로 연장된다. 본원에 사용된 "나선형"이라는 용어는 환형 벽(66)의 내면(62) 상에서 그 둘레로 길이 L을 따라 나선형으로 연장되되 교차하지 않는 채널들을 가리킨다. 도 2 및 도 2a는 나선형 채널들(68)을 도시하고 있다.
한 구현예에서, 복수의 채널들(68)이 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 정현곡선형 패턴으로 연장된다(도시되지 않음). 본원에 사용된 "정현곡선형"이라는 용어는 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 파형으로 연장되는 채널들을 가리킨다. 다른 구현예에서, 정현곡선형 패턴은 교차하지 않는 채널들(68)로 구성된다.
한 구현예에서, 하나 이상의 채널이 서로 교차하거나, 혹은 서로 접촉할 수 있다. 다른 구현예에서, 채널들이 십자형 패턴으로 교차한다.
채널들(68)이 내부 환형 벽(62)을 따라 이격된 방식으로 배열된다. 한 구현예에서, 채널들(68)이 각각 서로 동일한 거리로 이격된다.
한 구현예에서, 도관(60)은 2 또는 3 또는 4 또는 5 또는 6 내지 7 또는 8 또는 9 또는 10 또는 11 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 또는 16 또는 18 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 개의 채널(68)을 포함한다. 다른 구현예에서, 도관(60)은 2 또는 4 내지 8 또는 10 또는 15 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 개의 채널(68)을 포함한다. 다른 구현예에서, 도관(60)은 적어도 2 개의 채널(68)을 포함한다.
복수의 환형 벽은 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
2. 슬립 재료
각 채널 안에 슬립 재료가 위치된다. "슬립 재료"는 저 마찰계수(COF)를 갖는 조성물이다. "저 마찰계수"는 0.02 내지 0.15의 COF이다. 한 구현예에서, 슬립 재료는 0.02 또는 0.04 또는 0.06 또는 0.07 또는 0.08 또는 0.09 또는 0.10 내지 0.13 또는 0.14 또는 0.15의 COF를 갖는다.
적합한 슬립 재료의 비제한적 예는 실리콘, 지방산 아미드, 가소제, 유기아민, 이염기성 에스테르, 스테아린산염, 황산염, 지방산, 광유, 식물유, 플루오르화 유기수지, 흑연, 이황화텅스텐, 이황화몰리브덴, 및 이들의 조합을 포함한다. 슬립 재료는 중합체 재료를 포함할 수 있거나, 혹은 포함하지 않을 수도 있다. 상기 중합체 재료는 본원에서 앞에 개시된 임의의 중합체 재료일 수 있다. 한 구현예에서, 중합체 재료는 에틸렌계 중합체, 프로필렌계 중합체, 폴리아미드(예컨대, 나일론) 또는 이들의 조합이다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 실리콘이다. "실리콘"은 일반적으로 실록산계 단량체 잔기 반복 단위를 포함하는 중합체이다. "실록산"은 하기 구조식 (I)을 갖는 단량체 잔기 반복 단위이다.
Figure 112019083832569-pct00001
여기서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 히드로카르빌 모이어티이다. "히드로카르빌"은 탄화수소에서 수소 원자를 제거함으로써 형성된 1가의 기이다(예: 에틸과 같은 알킬기, 또는 페닐과 같은 아릴기). 한 구현예에서, 실록산 단량체 잔기는 동일 또는 상이한 알킬, 아릴, 알카릴, 또는 아랄킬 모이어티를 갖는 임의의 디알킬, 디아릴, 디알카릴, 또는 디아랄킬 실록산일 수 있다. 한 구현예에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20, 또는 C1 내지 C12, 또는 C1 내지 C6 알킬, 아릴, 알카릴, 또는 아랄킬 모이어티이다. 다양한 구현예에서, R1 및 R2는 동일 또는 상이한 수의 탄소 원자를 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, R1 및 R2 각각에 대한 히드로카르빌기는 포화되고 선택적으로는 직쇄인 알킬기이다. 또한, 이러한 구현예에서 상기 알킬기는 R1 및 R2 각각에 대해 동일할 수 있다. R1 및 R2에서 사용하기에 적합한 알킬기의 비제한적인 예는 메틸, 에틸, 1-프로필, 2-프로필, 1-부틸, 이소부틸, t-부틸, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함한다. 적합한 실리콘의 비제한적 예는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리(에틸-메틸실록산), 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 실리콘의 비제한적인 예는 또한 국제공개공보 WO 2014/172105호에 개시된 실리콘을 포함하며, 이 공보의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고로 원용되어 포함된다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 지방산 아미드이다. "지방산 아미드"는 하기 구조식 (II)를 갖는 분자이다.
Figure 112019083832569-pct00002
여기서 R은 C3 내지 C27 알킬 모이어티이다. 한 구현예에서, R은 C11 내지 C25 또는 C15 내지 C23 알킬 모이어티이다. 다른 구현예에서, R은 C21 알킬 모이어티이다. R은 포화될 수 있거나, 모노-불포화될 수 있거나, 또는 폴리-불포화될 수 있다. 한 구현예에서, R은 모노-불포화된다. 적합한 지방산 아미드의 비제한적인 예는 에루카미드, 올레아미드, 팔미트아미드, 스테아르아미드, 및 베헨아미드를 포함한다. 또한, 지방산 아미드는 둘 이상의 지방산 아미드의 혼합물일 수 있다. 한 구현예에서, 지방산 아미드는 에루카미드이다. 적합한 지방산 아미드의 비제한적인 예는 또한 국제공개공보 WO 2014/172105호에 개시된 지방산 아미드를 포함한다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 스테아린산염이다. 적합한 스테아린산염의 비제한적 예는 스테아린산 아연, 스테아린산 납, 스테아린산 칼슘, 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 황산염이다. 적합한 황산염의 비제한적인 예는 황산아연이다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 지방산이다. 적합한 지방산의 비제한적 예는 팔미트산, 스테아린산, 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 플루오르화 유기수지이다. "플루오르화 유기수지"는 테트라플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 및 클로로트리플루오로에틸렌으로부터 선택된 하나 이상의 플루오르화 단량체의 중합체이다.
상업적으로 입수 가능한 적합한 슬립 재료의 비제한적 예는 MB50-314(HDPE 중합체 내의 초고분자량 하이드록실-말단 폴리디메틸실록산의 50:50 마스터배치) 및 MB50-002(LDPE 중합체 내의 초고분자량 실록산 중합체의 50:50 마스터배치)를 포함하며, 이 각각은 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 다우코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation, Midland, MI, USA)으로부터 입수 가능하다.
한 구현예에서, 슬립 재료는 당해 슬립 재료의 총 중량 기준으로 10 wt% 또는 20 wt% 또는 30 wt% 내지 40 wt% 또는 45 wt% 또는 50 wt% 또는 55 wt% 또는 60 wt% 또는 70 wt% 또는 75 wt% 또는 80 wt% 또는 90 wt% 또는 100 wt%의 실리콘, 지방산 아미드, 가소제, 유기아민, 이염기성 에스테르, 스테아린산염, 황산염, 지방산, 광유, 식물유, 플루오르화 유기수지, 흑연, 이황화텅스텐, 이황화몰리브덴, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 구현예에서, 슬립 재료는, 당해 슬립 재료의 총 중량 기준으로, 10 wt% 또는 20 wt% 또는 30 wt% 내지 40 wt% 또는 45 wt% 또는 50 wt% 또는 55 wt% 또는 60 wt% 또는 70 wt% 또는 75 wt% 또는 80% 또는 90 wt% 또는 99 wt%의 실리콘, 지방산 아미드, 가소제, 유기아민, 이염기성 에스테르, 스테아린산염, 황산염, 지방산, 광유, 식물유, 플루오르화 유기수지, 흑연, 이황화텅스텐, 이황화몰리브덴, 또는 이들의 조합과; 위와 상반된 양의 중합체 재료, 또는 1 wt% 또는 10 wt% 또는 20 wt% 또는 25 wt% 또는 30 wt% 또는 40 wt% 또는 54 wt% 또는 50 wt% 또는 55 wt% 또는 60 wt% 내지 70 wt% 또는 80 wt% 또는 90 wt%의 중합체 재료를 포함한다.
슬립 재료는 첨가제를 포함할 수 있거나, 혹은 포함하지 않을 수도 있다. 첨가제는 본원에 개시된 임의의 첨가제일 수 있다.
슬립 재료는 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
3. 모세관 구조체
상기 슬립 재료가 상기 채널들 안에 모세관 구조체를 형성한다. "모세관 구조체"는 높이, 폭, 및 깊이를 가지며, 슬립 재료로 구성된 구조이다. 즉, 모세관 구조체는 입체 구조이다. 각 모세관 구조체(70)는 도 1, 도 2, 및 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다. "환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출된" 모세관 구조체는 환형 벽의 내면을 넘어 안쪽으로 연장되는 부분을 갖는다. 대안적으로, 모세관 구조체들(70) 중 하나 이상은 환형 벽(66)의 내면(62)과 동일한 범위에 있을 수 있다.
모세관 구조체(70)는 소정의 단면 형상을 갖는다. 모세관 구조체(70)에 적합한 단면 형상의 비제한적 예는 타원, 다각형, 및 이들의 조합을 포함한다.
한 구현예에서, 모세관 구조체(70)는 다각형 단면 형상을 갖는다. "다각형"은 적어도 세 개의 변으로 감싸인 폐평면 형태이다. 다각형은 정다각형이거나, 또는 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 개 또는 그 이상의 변을 갖는 불규칙한 다각형일 수 있다. 적합한 다각형의 비제한적인 예는 삼각형, 정사각형, 직사각형, 다이아몬드형, 사다리꼴, 평행사변형, 육각형, 및 팔각형을 포함한다. 도 3b는 삼각형 단면 형상을 갖는 모세관 구조체들(70b)을 도시하고 있다. 도 3c는 사다리꼴 단면 형상을 갖는 모세관 구조체들(70c)을 도시하고 있다. 도 3d는 다이아몬드형 단면 형상을 갖는 모세관 구조체들(70d)을 도시하고 있다.
한 구현예에서, 모세관 구조체(70)는 타원 단면 형상을 갖는다. "타원"은 두 개의 고정점인 초점으로부터 주변에 있는 각 지점까지의 거리의 합이 동일하도록 한 평면 곡선이다. 타원은 두 초점을 연결하는 선분의 중간점인 중심을 갖는다. 타원은 장축(중심을 관통한 가장 긴 직경)을 갖는다. 단축은 중심을 관통한 가장 짧은 선이다. 타원의 중심은 장축과 단축의 교차점이다. "원"은 타원의 특정 형태로, 두 개의 초점이 동일한 위치(원의 중심)에 있다. 타원의 비제한적인 예는 원형, 타원형, 및 난형을 포함한다. 도 3a는 원형 단면 형상을 갖는 모세관 구조체들(70a)을 도시하고 있다.
한 구현예에서, 모세관 구조체들(70)은 원형, 삼각형, 사다리꼴, 다이아몬드형, 및 이들의 조합인 단면 형상을 갖는다.
채널들(68)은 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 모세관 구조체들(70)(예: 70a, 70b, 70c, 70d)의 단면 형상과 비교할 때 역단면 형상을 갖는다. 모세관 구조체의 형상에 대해 "역단면 형상"을 갖는 채널은 모세관 구조의 일부를 수용하도록 구성된 형태를 갖는다. 예를 들어, 채널(68a)은 도 3a에 도시된 바와 같이 모세관 구조체(70a)의 원형 단면 형상과 정합하는 호인 역단면 형상을 갖는다. 한 구현예에서, 모세관 구조체들(70)은 각 모세관 구조체(70)의 단면 형상의 가장 넓은 지점이 환형 벽(66) 내에 위치되도록 해서 환형 벽(66) 내에 고착된다. 도 3a 내지 도 3d는 각 모세관 구조체(70)의 단면 형상의 가장 넓은 지점이 환형 벽(66) 내에 위치되어 있는 모세관 구조체들(70)을 도시하고 있다.
각 모세관 구조체(70)는 각 채널(68)의 길이를 따라 연장된다. 한 구현예에서, 모세관 구조체들(70)은 채널들(68)의 길이의 전체 또는 실질적으로 전체를 따라 연장된다.
각 모세관 구조체(70)는 소정의 체적을 갖는다. 모세관 구조체의 "체적"은 모세관 구조체의 단면 형상의 면적에 모세관 구조체의 길이를 곱한 것과 같다. 한 구현예에서, 각 모세관 구조체(70)의 체적의 5% 또는 10% 또는 15% 또는 20% 또는 25% 내지 30% 또는 35% 또는 40% 또는 45% 또는 50% 미만 또는 50%가 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다. 한 구현예에서, 각각의 모세관 구조체(70)의 체적의 5% 또는 10% 또는 15% 또는 20% 또는 25% 내지 30% 또는 35% 또는 40% 또는 45% 또는 50% 미만 또는 50%가 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출하거나, 또는 각각의 모세관 구조체(70)의 체적의 위와 상반된 크기, 또는 50% 또는 50% 미만 또는 55% 또는 60% 또는 65% 또는 70% 내지 75% 또는 80% 또는 85% 또는 90% 또는 95%가 환형 벽(66)의 채널(68) 내에 위치된다.
모세관 구조체(70)의 개수는 채널(68)의 개수와 동일하거나, 혹은 그렇지 않으면 대응한다. 한 구현예에서, 도관(60)은 2 또는 3 또는 4 또는 5 또는 6 내지 7 또는 8 또는 9 또는 10 또는 11 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 또는 16 또는 18 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 개의 모세관 구조체(70)를 포함한다. 다른 구현예에서, 도관(60)은 2 또는 4 내지 8 또는 10 또는 15 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 개의 모세관 구조체(70)를 포함한다. 다른 구현예에서, 도관(60)은 적어도 2 개의 모세관 구조체(70)를 포함한다.
한 구현예에서, 각각의 모세관 구조체(70)가 각각의 채널(68)에 부착된다. 각각의 모세관 구조체는 공압출만을 통해, 또는 모세관 구조체의 단면 형상을 채널의 역단면 형상에 대해 정합시킨 구조적 짝짓기와 조합된 공압출을 통해, 그 각각의 채널에 부착된다.
한 구현예에서, 환형 벽(66)과 슬립 재료가 후술하는 바와 같이 공압출된다.
한 구현예에서, 슬립 재료로 형성된 각 모세관 구조체(70)는 또한 슬립 재료로 코팅된다(이하에서 "슬립 코팅"이라 함). 슬립 코팅은 본원에 개시된 임의의 슬립 재료일 수 있다. 슬립 코팅은 슬립 재료와 동일한 재료, 혹은 슬립 재료와 다른 재료일 수 있다.
모세관 구조체들은 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
한 구현예에서, 도관(60)은
(i) 에틸렌계 중합체(예컨대, MDPE), 프로필렌계 중합체, PVC, 또는 이들의 조합인 중합체 재료로 구성되며 환형 통로(61)를 한정하는 환형 벽(66);
(ii) 상기 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 연장되는, 2 또는 3 또는 4 또는 5 또는 6 내지 7 또는 8 또는 9 또는 10 또는 11 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 또는 16 또는 18 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 개의 채널(68); 및
(iii) 실리콘, 지방산 아미드, 가소제, 유기아민, 이염기성 에스테르, 스테아린산염, 황산염, 지방산, 광유, 식물유, 플루오르화 유기수지, 흑연, 이황화텅스텐, 이황화몰리브덴, 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 채널들(68) 내에 위치되며, 상기 채널들(68) 내에 모세관 구조체(70)를 형성하는 슬립 재료를 포함하고,
상기 모세관 구조체들(70)은 상기 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다. 한 구현예에서, 모세관 구조체들(70)은 타원형, 다각형, 또는 이들의 조합인 단면 형상을 갖는다. 다른 구현예에서, 각 모세관 구조체(70)의 체적의 5% 또는 10% 또는 15% 또는 20% 또는 25% 내지 30% 또는 35% 또는 40% 또는 45% 또는 50% 미만 또는 50%가 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다. 한 구현예에서, 슬립 재료는 또한 에틸렌계 중합체(예: LDPE)와 같은 중합체 재료를 포함한다.
한 구현예에서, 도관(60)은
(i) MDPE로 구성되며 환형 통로(61)를 한정하는 환형 벽(66);
(ii) 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이 L을 따라 연장되는 2 또는 4 내지 8 또는 10 또는 15 또는 20 개의 채널(68); 및
(iii) 실리콘 및 LDPE를 포함하며 상기 채널들 안에 위치된 슬립 재료로서, 상기 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출하는 모세관 구조체들(70)을 상기 채널들(68) 안에 형성하는 슬립 재료를 포함한다. 한 구현예에서, 상기 모세관 구조체들(70)은 원형, 삼각형, 사다리꼴, 다이아몬드형, 또는 이들의 조합인 단면 형상을 갖는다. 다른 구현예에서, 각 모세관 구조체(70)의 체적의 5% 또는 10% 또는 15% 또는 20% 또는 25% 내지 30% 또는 35% 또는 40% 또는 45% 또는 50% 미만 또는 50%가 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다.
한 구현예에서, 도관(60)은 1mm 또는 2mm 내지 3mm 또는 5mm 또는 10mm 또는 15mm 또는 20mm 또는 25mm 또는 30mm의 두께를 갖는다.
도관은 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
한 구현예에서, 도관(60)은 도 4에 도시된 나선형 권취 맨드릴 조립체와 같은 나선형 권취 또는 크로스헤드 맨드릴 조립체를 사용하여 중합체 재료와 슬립 재료를 공압출함으로써 제조된다. 도 4는 도관의 환형 벽에 채널들을 용이하게 만들어낼 있도록 한 특징부를 구비한 맨드릴 조립체(100)를 도시하고 있다. 맨드릴 조립체(100)는 하우징(102), 원추형 팁(106), 폴리머 재료 입구(112), 및 슬립 재료 입구(114)를 포함한다. 하우징(102)은 (i) 하우징의 길이를 따라 연장되는 하우징 관형 채널(104) 및 하우징 (102)의 종방향 중심선 축; (ii) 하우징 관형 채널(104)을 둘러싸는 유체 환형 채널(116); 및 (iii) 상기 유체 환형 채널(116)과 유체 연통하는 유체 링(118)으로서, 하우징의 한 단부에 위치된 유체 링(118)을 포함한다. 상기 원추형 팁(106)은 넓은 단부(106a) 및 좁은 단부(106b)를 갖는다. 상기 팁(106)의 넓은 단부(106a)는 유체 링(118)이 위치된 하우징(102)의 단부에 부착된다. 상기 팁(106)은 팁(106)의 길이와 팁(106)의 종방향 중심선 축을 따라 연장되는 팁 관형 채널(108)을 포함한다. 상기 팁(106)은 또한 복수의 팁 유체 채널(110)을 포함하며, 각각의 팁 유체 채널(110)은 유체 링(118)과 유체 연통한다. 상기 팁(106)은 상기 팁 유체 채널(110)과 유체 연통하는 노즐(도시하지 않음)을 구비하며, 상기 노즐은 단부에 위치되며 상기 팁(106)의 좁은 단부(106b)를 넘어 연장된다. 상기 하우징 관형 채널(104)과 상기 팁 관형 채널(108)은 서로 개방된 연통 상태에 있다. 중합체 재료 입구(112)는 유체 환형 채널(116)과 유체 연통되어, 도 4에서 화살표 A로 나타낸 바와 같은 맨드릴 조립체 안으로 공급되는 중합체 재료가 유체 환형 채널(116) 안으로 유입되도록 한다. 중합체 재료는 노즐 둘레를 유동하여 환형 벽을 형성할 때까지 유체 환형 채널(116)을 통해 유동한다. 슬립 재료 입구(114)는 복수의 팁 유체 채널들(110)과 유체 연통되어, 도 4에서 화살표 B로 나타낸 바와 같은 맨드릴 조립체 안으로 공급되는 슬립 재료가 팁 유체 채널들(110) 안으로 유입되도록 한다. 슬립 재료는 중합체 재료가 환형 벽(66)을 형성함에 따라 노즐을 통해 상기 팁 유체 채널들(110)을 빠져나가서 중합체 재료 안으로 들어간다. 노즐들이 상기 팁(106)의 원추 단부를 넘어서 연장되기 때문에, 슬립 재료가 노즐로부터 중합체 재료 안으로 들어가고, 중합체 재료와 슬립 재료가 고화됨에 따라 슬립 재료로부터 (i) 환형 벽에 채널들이 형성되며 (ii) 모세관 구조체들이 형성된다.
한 구현예에서, 코팅된 전도체를 제조하는 방법은 (i) 중합체 재료를 적어도 중합체 재료의 용융 온도까지 가열하고, (ii) 슬립 재료를 적어도 슬립 재료의 용융 온도까지 가열하고, (iii) 상기 슬립 재료로 형성된 모세관 구조체들을 포함하는 채널들을 갖는 환형 벽이 형성되도록 상기 중합체 재료와 상기 슬립 재료를 공압출하는 것을 포함한다. 상기 중합체 재료와 상기 슬립 재료 각각은 압출 가능한 상태에 있다.
한 구현예에서, 본 발명의 도관을 제조하는 방법은 2016년 11월 29일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/427,358호에 개시된 바와 같은 케이블 재킷을 제조하는 방법을 이용하며, 상기 가특허출원의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 원용되어 포함된다.
4. 도관 안에 배치되는 코팅된 전도체
한 구현예에서, 상기 도관 내에 코팅된 전도체가 배치된다. 도 5 및 도 5a는 도관(60) 내의 코팅된 전도체(10)를 도시하고 있다.
한 구현예에서, 코팅된 전도체(10)는 전도체(2)와, 전도체 상의 코팅을 포함한다. 코팅은 전도체 상에 위치된다. 코팅은 전도체를 전체적으로 또는 부분적으로 덮거나 그렇지 않으면 둘러싸거나 감쌀 수 있다. 코팅은 전도체를 둘러싸는 유일한 구성요소일 수 있다. 대안적으로, 코팅은 금속 전도체를 감싸는 다층 재킷 또는 외피의 하나의 층일 수 있다. 한 구현예에서, 코팅은 전도체와 직접 접촉한다. 다른 구현예에서, 코팅은 전도체를 둘러싸는 절연층과 직접 접촉한다.
한 구현예에서, 코팅은 전도체를 위한 최외부 재킷(14)이다. 도 5 및 도 5a는 전도체(2)를 위한 재킷(14)을 갖는 코팅된 전도체(10)를 도시하고 있다. 코팅된 전도체(10)는 전도체(2)와 재킷(14) 사이에 절연층(16)을 포함한다. 재킷(14)은 전도체(2)를 둘러싸는 절연층(16)과 직접 접촉한다.
코팅은 중합체 재료로 형성된다. 상기 중합체 재료는 본 명세서의 앞에서 개시된 임의의 중합체 재료일 수 있다.
한 구현예에서, 코팅된 전도체(10)는 당해 코팅된 전도체(10)의 외면(12) 상에 슬립 재료를 포함한다.
한 구현예에서, 코팅된 전도체는 슬립 재료로 구성된 모세관 구조체들을 갖는 코팅된 전도체이고, 상기 모세관 구조체들은 2017년 1월 31일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/452,719호에 개시된 바와 같이 상기 코팅으로부터 반경 방향 외측으로 돌출되는 바, 이 가특허출원의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고로 원용되어 포함된다.
한 구현예에서, 코팅된 전도체는
전도체; 및
상기 전도체 상의 코팅을 포함하며,
상기 코팅은,
(i) 중합체 재료로 구성되며 상기 전도체의 적어도 일부분을 둘러싸는 환형 벽;
(ii) 상기 환형 벽의 외면의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들; 및
(iii) 상기 채널들 안에 위치되는 슬립 재료를 포함하며,
상기 슬립 재료는 상기 채널들 안에서 모세관 구조체를 형성하며, 상기 모세관 구조체는 상기 환형 벽으로부터 반경 방향 외측으로 돌출한다.
상기 중합체 재료는 본 명세서의 앞에서 개시된 임의의 중합체 재료일 수 있다. 상기 슬립 재료는 본 명세서의 앞에서 개시된 임의의 슬립 재료일 수 있다.
한 구현예에서, 상기 코팅된 전도체는 광섬유 케이블, 통신 케이블(예컨대, 전화 케이블 또는 근거리 통신망(LAN) 케이블), 전기 케이블, 가전기기용 배선, 휴대전화 및/또는 컴퓨터용 전기 충전기 전선, 컴퓨터 데이터 코드, 전기 코드, 기기 배선 재료, 가정 내부 배선 재료, 및 가전기기 부속 코드이다.
한 구현예에서, 도관(60)의 모세관 구조체들(70) 중 적어도 하나는 코팅된 전도체(10)의 외면(12)과 직접 접촉한다. 한 구현예에서, 도관(60)의 모세관 구조체들(70) 중 적어도 두 개는 코팅된 전도체(10)의 외면(12)과 직접 접촉한다. 도 5a는 도관(60) 내에 배치된 코팅된 전도체(10)를 도시하는 것으로, 여기서는 2 개의 모세관 구조체(70)가 코팅된 전도체(10)의 외면(12)과 직접 접촉하고 있다.
코팅된 전도체의 외면(12)은 도관(60)의 내면(62)과 접촉할 수 있거나, 혹은 접촉하지 않을 수도 있다. 한 구현예에서, 코팅된 전도체(10)의 외면(12)은 도관(60)의 내면(62)과 접촉하지 않는다. 반경 방향으로 돌출된 모세관 구조체들은 도관(60)의 내면(62)이 코팅된 전도체(10)의 외면(12)과 접촉하는 것을 방지한다.
특정 이론에 구속됨이 없이, 저 COF 슬립 재료로 형성되며 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출하는 모세관 구조체들(70)은 전도체(10)가 도관(60)을 관통해서 안으로 당겨질 때 발생하는 장력을 감소시킨다고 믿어진다. 모세관 구조체들(70)은 코팅된 전도체(10)와 접촉하게 되는 환형 벽(66)의 표면적을 감소시킨다. 이렇게 하여, 저 COF 슬립 재료가 코팅된 전도체와 접촉한다. 장력 또는 마찰은 (i) 코팅된 전도체와 도관 사이의 접촉 표면적을 최소화함으로써, 그리고 (ii) 저 COF 슬립 재료로 제조된 모세관 구조체들에 의해 제공되는 윤활 효과에 의해 감소된다. 감소된 장력 또는 마찰은 코팅된 전도체의 설치 용이성을 향상시키고, 코팅된 전도체들을 도관을 관통시켜 설치하는 시간을 줄이며, 설치하는 중에 코팅된 전도체와 도관에 가해지는 손상을 줄이는 결과를 가져온다.
특정 이론에 구속됨이 없이, 저 COF 슬립 재료로 모세관 구조체(70)를 형성하는 데 있어서는, (i) 슬립 재료를 중합체 재료와 배합하여서 환형 벽을 형성하며 (ii) 환형 벽이 슬립 재료로 코팅되는, 예컨대 분무되는 비교 도관에 비해서, 더 적은 양의 슬립 재료를 사용한다고도 믿어진다. 저 COF 슬립 재료의 양이 더 적다는 것은 저 COF 슬립 재료가 비싸기 때문에 유리하다. 또한, 환형 벽(66) 내에 고착된 모세관 구조체들(70)은 중합체 재료를 슬립 재료에 결합시키기 위한 결합층의 필요성을 없앤다.
도관은 본원에 개시된 둘 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
제한이 아닌 예시로서, 본 개시내용의 실시예가 제공된다.
실시예
도 1의 도관(60)은 도 4에 도시된 맨드릴 조립체를 사용하는 공압출을 통해 제조된다. 도관(60)은 MDPE인 중합체 재료로 구성된 환형 벽(66)을 갖는다. 환형 벽(66)은 환형 통로(61)를 형성한다. 15 개의 채널들(68)이 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이를 따라 연장된다. 채널들(68)은 환형 벽(66)의 내면(62)의 길이를 따라 평행한 패턴으로 연장된다. MB50-002(LDPE 중합체 내의 초고분자량 실록산 중합체의 50:50 마스터배치로서, 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 다우코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation, Midland, MI, USA)으로부터 입수 가능함)인 슬립 재료가 상기 채널들(68) 안에 공압출된다. 슬립 재료는 채널들(68) 내에 모세관 구조체들(70)을 형성한다. 모세관 구조체들(70)은 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이 원형 단면 형상(70a)을 갖는다. 모세관 구조체들(70)은 환형 벽(66)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다. 각 모세관 구조체(70)의 체적의 5% 내지 50%가 환형 벽(66)의 내면(62)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출한다.
본 개시내용은 본원에 포함된 구현예들 및 예시들에 한정되지 않고, 다음의 청구범위의 범주 내에 있는 상기 구현예들의 일부 및 상이한 구현예들의 구성요소들의 조합을 비롯한 상기 구현예들의 변형 형태를 포함한다는 것이 명확히 의도되었다.

Claims (15)

  1. (i) 중합체 재료로 구성되며 환형 통로를 한정하는 환형 벽;
    (ii) 상기 환형 벽의 내면의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들; 및
    (iii) 상기 채널들 안에 위치된 슬립 재료
    를 포함하는 도관으로서,
    상기 슬립 재료는 상기 채널들 안에서 모세관 구조체를 형성하며, 상기 모세관 구조체는 상기 환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출하고, 이때 상기 슬립 재료가 상기 슬립 재료의 총 중량 기준으로 30 내지 100 중량%의 실리콘, 지방산 아미드, 가소제, 유기아민, 이염기성 에스테르, 스테아린산염, 황산염, 지방산, 광유, 식물유, 플루오르화 유기수지, 흑연, 이황화텅스텐, 이황화몰리브덴, 또는 이들의 조합을 포함하는, 도관.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 각각의 모세관 구조체가 채널에 부착된, 도관.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 벽과 상기 슬립 재료가 공압출된, 도관.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 채널들이 상기 환형 벽의 내면의 길이를 따라 소정의 패턴으로 연장되고, 상기 패턴은 평행한 패턴, 나선형 패턴, 정현곡선형 패턴, 또는 이들의 조합에서 선택된 것인, 도관.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 모세관 구조체가 타원형 및 다각형으로 구성된 군으로부터 선택된 단면 형상을 갖는, 도관.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도관이 2 내지 20 개의 채널을 포함하는, 도관.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 모세관 구조체가 체적을 가지며, 각 모세관 구조체의 체적의 5% 내지 50%가 환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출된, 도관.
  8. 삭제
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬립 재료가 실리콘을 포함하는, 도관.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬립 재료가 에틸렌계 중합체를 추가로 포함하는, 도관.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합체 재료가 에틸렌계 중합체, 프로필렌계 중합체, 폴리염화비닐(PVC), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 도관.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 모세관 구조체가 체적을 가지며, 각 모세관 구조체의 체적의 5% 내지 50%가 환형 벽으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고;
    상기 중합체 재료가 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)을 포함하고;
    상기 슬립 재료가 실리콘 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는, 도관.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅된 전도체가 도관 내에 배치된, 도관.
  14. 제13항에 있어서, 상기 모세관 구조체들 중 적어도 하나가 상기 코팅된 전도체와 직접 접촉하는, 도관.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 코팅된 전도체는
    전도체; 및
    상기 전도체 상의 코팅을 포함하며,
    상기 코팅은,
    (i) 중합체 재료로 구성되며 상기 전도체의 적어도 일부분을 둘러싸는 환형 벽,
    (ii) 상기 환형 벽의 외면의 길이를 따라 연장되는 복수의 채널들, 및
    (iii) 상기 채널들 안에 위치된 슬립 재료를 포함하며,
    상기 슬립 재료는 상기 채널들 안에서 모세관 구조체를 형성하며, 상기 모세관 구조체는 상기 환형 벽으로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는, 도관.
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