KR102594437B1 - 마모 표시 층을 갖는 고무 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마모 또는 마멸을 받는 적어도 하나의 표면을 구비하는 폴리머 제품으로서, 이 제품의 적어도 일부분은 표시 물질의 마이크로캡슐을 포함하고, 이 표시 물질은 마모 상태에 도달했음을 나타내도록 방출되는 것인 폴리머 제품에 관한 것이다. 마이크로캡슐화된 표시 물질은 방향제 또는 착색제일 수 있다. 표시 부분 또는 구역은 제품의 본체를 구성하는 고무 재료 또는 폴리머 재료에 있는 마이크로캡슐의 층 또는 얇은 시트일 수 있다. 제품에는 하나 이상의 표시 층 또는 구역이 있을 수 있다. 다양한 구역에는, 서로 다른 방향제 또는 착색제가 들어 있을 수 있어, 마모의 상태를 점진적으로 나타낼 수 있다.

Description

마모 표시 층을 갖는 고무 제품

본 발명은 일반적으로는 사용시 마모를 받는 고무 또는 폴리머 제품에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 마이크로캡슐화된 방향제 또는 착색제가 매설되어 있는 마모-표시 층을 갖는 벨트, 호스, 타이어 및 휠에 관한 것이다.

여러 다른 타입의 벨트가 동력 전달에 그리고 자동차에서부터 모터사이클에 이르는 여러 용례와 복사기에서부터 여러 산업 기계에 이르는 여러 용례에 그리고 그 외에도 사용된다. 또한, 여러 타이어가 자동차, 트럭 및 여러 산업에 사용된다. 벨트 또는 타이어를 사용하고 유지함에 있어서 큰 과제는 제품의 잔존 수명과 제품의 교체 시기를 예측할 수 있는 것이다. 벨트 및 타이어가 낡아감에 따라, 연령을 결정할 수 있는 여러 징후가 있지만, 마모를 직접 측정하는 것은 항상 쉽고 간단한 관행이었으며, 하지만 이는 게이지와 두께 사양에 관한 지식을 필요로 한다. 다른 알려진 기술은 그다지 간단하지 않다.

미국 특허 제5,351,530호는 전도성-고무-코팅 직물의 마모 상태를 나타내기 위해 전도성의 상실을 측정함으로써 전도성 카본 블랙을 기반으로 한 정전기 방지 고무 조성물이 함침된 피복 캔버스를 사용한다. 이 방법은 또한 계기와 사양을 필요로 한다.

미국 특허 공개 제2017/0002917 A1호는, 제2 재료 아래에 매립된 제1 재료의 시각적으로 식별 가능한 노출을 마모 상태에 대한 기준으로서 이용하여 V-리브드 벨트에 있어서의 마모 상태를 보여주고 리브 베이스에 있어서의 제2 재료의 제거를 감지하는 방법을 개시한다. 특히, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료와 다른 색이다.

미국 특허 공개 제2016/0221400 A1호는, 타이어에 남아 있는 사용 가능한 트레드의 양에 관하여 고객에게 점진적인 증가 표시를 제공하도록 타이어의 트레드 패턴에 통합된 시각적 마모 표시 피처를 개시한다. 상기 피처는 점진적으로 증가하는 깊이의 몰딩 홈 또는 패턴을 포함한다.

미국 특허 제7,748,521호와 미국 특허 제7,766,157호는 서로 다른 극성을 갖는 자성 층의 점진적인 제거에 의한 마모 감지를 개시한다.

미국 특허 제6,653,943호를 참조해 보면, 시스(sheath)의 소정의 마모량을 나타내는 리프트 벨트의 특성을 감지하는 마모 센서가 개시되어 있다. 감지된 특성은 스트랜드와의 전기적 접촉, 시스의 표면으로부터 스트랜드까지의 거리, 또는 시스 표면의 색상 변화일 수 있다.

본 발명은, 센서, 계기, 또는 심지어 사양에 관한 지식을 이용하지 않고서도 고무 제품에 있어서의 마모의 표시를 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 적어도 일부분이 표시 물질의 마이크로캡슐을 포함하는 고무 또는 폴리머 제품으로서, 상기 표시 물질이 마모 상태에 도달했음을 나타내도록 방출되는 것인 고무 또는 폴리머 제품에 관한 것이다.

마이크로캡슐화된 표시 물질은 방향제 또는 착색제일 수 있다.

이러한 마이크로캡슐을 갖는 하나 이상의 층 또는 구역이 있을 수 있다. 여러 구역 또는 층에 서로 다른 방향제 또는 착색제가 들어 있을 수 있다. 서로 다른 구역의 서로 다른 방향제 또는 착색제는 마모 상태에 대한 점진적인 표시를 제공할 수 있다.

전술한 내용에는, 이하의 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록, 본 발명의 특징 및 기술적 이점에 대한 개요가 다소 대략적으로 기술되어 있다. 본 발명의 청구범위의 대상을 형성하는, 본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 이하에 기술될 것이다. 개시된 특정 실시형태 및 개념은, 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 설계 또는 변경하기 위한 기반으로서 용이하게 이용될 수 있다는 것이 당업자에게 인지되어야 할 필요가 있다. 또한, 이러한 등가의 구성이 첨부된 청구범위에 제시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다는 것이 당업자에게 인식되어야 할 필요가 있다. 본 발명의 구조 및 작동 방법 양자 모두에 관한, 본 발명의 특징을 나타내는 것으로 여겨지는 신규한 피처와, 이와 더불어 추가적인 목적 및 이점은, 첨부 도면과 관련하여 고려될 때, 이하의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다. 그러나, 각 도면은 예시 및 설명의 목적으로만 제공되며, 본 발명의 한계의 규정을 의도하고 있지 않는 것으로 분명히 이해되어야 한다.

본 명세서에 포함되어 그 일부분을 형성하며 유사한 도면부호가 유사한 부분을 나타내고 있는 첨부 도면은, 본 발명의 실시형태를 보여주며, 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 사용하는 마이크로캡슐의 단면도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 사용하는 마이크로캡슐이 들어 있는 시트 재료의 부분 파단 사시도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시 층의 부분 파단 단면도이고;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 5개의 표시 층의 부분 파단 단면도이며;
도 5는 본 발명의 V-벨트 실시형태의 단면도이고;
도 6은 본 발명의 타이어 실시형태의 단면도이며;
도 7은 본 발명의 호스 실시형태의 단면도이고;
도 8은 본 발명의 휠 실시형태의 부분 파단 사시도이며;
도 9는 본 발명의 다중-V-리브드 벨트 실시형태의 단면도이고;
도 10은 도 9의 벨트의 부분 A의 확대도이다.

본 발명은 벨트, 타이어, 또는 임의의 다른 엘라스토머 제품의 마모 상태를 나타내는 간단하고 실용적이며 정확한 방식에 관한 것이다. 따라서, 마모를 받는 제품의 일부분이 방향제 또는 착색제의 마이크로캡슐을 포함하도록 제품이 구성된다. 마모 상태가 상기한 일부분에 도달하는 경우, 마이크로캡슐은 노출되고 파열되어, 그 내용물을 방출하고 마모의 상태를 표시하나다. 상기한 일부분을 본원에서 "표시 구역" 또는 "표시 층"이라 한다.

일 실시형태에서, 엘라스토머의 얇은 시트가, 바람직하게는 수 미크론 내지 최대 1 밀리미터 범위의 두께를 갖는, 표시 층을 위해 만들어질 수 있다. 용례에 따라, 이 시트는 상기 바람직한 두께 범위보다 더 얇게 또는 더 두껍게 만들어질 수 있다. 이러한 얇은 엘라스토머 시트에는, 소량의 착색제나 염료, 또는 방향제나 향료, 또는 양자 모두가 들어 있는 캡슐이 매설되어 있다. 상기 얇은 시트는 상기 엘라스토머 제품에 있어서의 표시 층으로서 소정 깊이에 매설된다. 상기 소정 깊이는 표면에 있을 수 있는데, 이 경우에는 표면이 닳아 없어지기 시작하자마자 마모의 표시가 제공될 것이다. 상기 소정 깊이는 표면 아래의 어딘가에 있을 수 있고, 이 깊이에서 마모의 상태를 제품의 사용자에게 나타내는 것이 요망된다. 마모가 상기한 표시 층에 도달하면, 마모로 인하여 캡슐이 부서지고, 착색된 염료, 또는 향기, 또는 양자 모두가 방출되어, 벨트 또는 타이어 등과 같은 마모된 제품을 점검 또는 교체할 시기임을 최종 사용자에게 알린다.

다른 실시형태에서는, 복수의 표시 구역 또는 층이 사용될 수 있고, 복수의 표시 구역 또는 층은 서로 다른 착색제 또는 착취제를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 표시 층이 녹색 착색제, 또는 쾌적한 정원 꽃들의 향기를 포함할 수 있고, 이에 따라 벨트 또는 타이어 또는 다른 제품의 상태가 좋음을 나타낸다. 일단 상기한 제1 층이 닳아 없어지면, 제2 표시 층이 마모의 중간 상태를 나타내기 위해 노란 색상 및/또는 보다 안정적인 향기를 포함할 수 있다. 마모의 심각한 상태를 또는 타이어 또는 벨트 또는 다른 제품을 교체할 시기임을 나타내기 위해 빨간 염료 및/또는 불쾌한 냄새를 포함할 수 있다.

본 발명의 여러 변형이 구상될 수 있다. 단지 1개, 2개, 또는 3개의 층을 사용하기 것 보다는, 점진적으로 색상 및/또는 향기가 변화하는 상대적으로 더 얇은 표시 구역 또는 층을 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다. 또한, 표시 층(들)의 두께는 색상과 향기가 얼마나 오래 지속될 것인가를 결정할 것이다. 항상 캡슐들 중의 일부가 접촉 영역에 있고 부숴져 개방될 준비가 되어 있어, 향기 및/또는 색상 효과를 연속적으로 유지하는 방식으로, 캡슐들은 표시 구역(들)의 두께 전반에 걸쳐 배치 또는 배향될 수 있다. 대안적으로, 표시 구역과 비표시 구역을 분리함으로써, 표시 층들은 잠시 동안 보이게 될 수 있고, 추가적인 마모로 다음 표시 층이 노출될 때까지 보이지 않게 될 수 있다.

캡슐들이 들어 있는 엘라스토머 표시 층은, 부품의 성능과 양립 가능하도록 또는 부품의 성능을 저하시키지 않도록, 벨트 또는 타이어 또는 그 밖의 제품과 동일한 또는 유사한 재료로 만들어질 수 있다. 캡슐들은 작고, 그 농도와 염료 함량은 환경(도로, 엔진실 등)을 착색하기에는 충분하지 않고 벨트 또는 타이어를 단지 덮을 만큼 작은 것이 바람직하다. 캡슐들은 직경, 또는 평균 직경에서의 크기가 수백 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 범위일 수 있다. 염료 및 향기를 위한 재료는 무독성이고, 환경 친화적이며, 부품들의 성능에 영향을 미치지 않는다. 이는, 설계에 의한 경우를 제외하고는, 캡슐들이 마찰계수에 영향을 미치지 않을 것이라는 것을 의미한다. 예를 들어, 얼음과 눈과 같은 특정 조건에서 작동하는 특정 타이어의 경우에 마찰이 더 필요하다면, 염료 또는 임의의 그 대체물은 마찰을 증가시키는 데 기여하도록 설계될 수 있다. 이러한 표시 층은 타이어의 외부에 그리고 소기의 두께로 있을 수 있어, 사용하기 시작한 직후에 효과적일 수 있다.

본 발명은 기계 또는 전자 디바이스를 필요로 하지 않으며, 벨트 또는 타이어의 마모를 정량적으로 결정하는 데 어떠한 기술적 전문 지식도 필요로 하지 않는다. 임의의 비전문가는 벨트 또는 타이어 상에 방출된 색상을 보거나 및/또는 서로 다른 향기를 맡을 수 있다. 특히, 최종 소비자가, 예를 들어 모터사이클에서와 같이, 고무 부품에 가까이 있는 용례의 경우, 좋은 색상과 쾌적한 향기를 갖는 것이 제품의 매력을 늘릴 수 있다. 많은 최종 사용자들은 그들의 차고에 들어갈 때 좋은 냄새 또는 쾌적한 향기를 찾게 됨을 인정할 것이다. 이러한 감각적 매력은 또한 타이어, 벨트, 또는 그 밖의 고무 제품의 잔존 수명과 마모율을 최종 사용자에게 나타내는 기술적 기능을 제공한다.

비제한적인 배합 성분의 몇 가지를 예로 들자면, 본 발명의 제품 및 표시 층에 사용될 수 있는 엘라스토머 재료는, 일반적으로 충전제, 가소제, 분해 방지제, 경화제 및 보조제와 배합되는 모든 종류의 고무 엘라스토머 및 화합물을 포함한다. 엘라스토머 재료는 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 통상적으로, 엘라스토머 제품은 표시 층을 비롯한 여러 재료 층으로 구축된 후, 소기의 위치에 있는 표시 층들이 최종의 영구적인 형상을 확보하도록 성형, 가황, 또는 경화된다. 표시 층을 비롯한 여러 층은, 예를 들어 오픈 밀에서의 엘라스토머의 시트화, 압출, 또는 캘린더링, 또는 임의의 다른 적절한 프로세스에 의해 생성될 수 있다. 일단 층이 만들어지면, 층이 부품 안으로 또는 위로 성형, 래핑, 접합, 프레싱 등이 될 수 있거나, 및/또는 부품의 일체형 부분이 되도록 부품과 함께 경화될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 건조 분말 형태의 캡슐화 재료는 천연 고무 또는 합성 고무(예를 들어, EPM, EPDM, CR, SBR, HNBR, BR, ACM, AEM, NBR 등)와 혼합되고, 구동 벨트, 운반 벨트, 타이어, 호스, 또는 휠의 마모 표면 위로 구축된다. 대안적으로, 동일한 또는 서로 다른 캡슐화 재료를 갖는 복수의 층이 벨트, 타이어, 호스, 휠, 또는 그 밖의 제품의 마모 표면 상에 또는 아래에 구축될 수 있다. 표 1은 가능한 고무 제법으로서, 보강 충전제는 카본 블랙 또는 그 밖의 백색 충전제(예를 들어 실리카, 활석, 점토 등)일 수 있고, 가소제는 석유 또는 합성 에스테르일 수 있으며, 경화제는 황 경화 시스템(황+촉진제) 또는 과산화물 경화 시스템(과산화물 + 보조제)일 수 있고, 또는 방사선 경화 혹은 자외광 경화 등과 같은 그 밖의 방법에 의해 경화될 수 있는 고무 제조법의 예를 보여준다.

고무 제법의 예
성분	PHR
고무	100
보강 충전제	20~100
가소제	5~50
산화 방지제	1
캡슐화된 물질	5~50
경화제
황	1~3
촉진제	1~5
또는 과산화물(+보조제)	2~8

본 발명의 개념은 또한, 반드시 엘라스토머일 필요는 없는 다른 열가소성 또는 열경화성 폴리머를 기반으로 한 제품 및 표시 층에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 개념은 마모를 받고 마모의 표시를 필요로 하는 플라스틱 기어, 풀리, 또는 휠에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 제조 프로세스는 엘라스토머의 경우와 다를 수 있지만, 표시 구역(들)을 갖는 결과적인 구조는 유사하다. 예를 들어, 열가소성 나일론 풀리 또는 휠(캐스터)의 경우, 표시 층은 하나의 부품으로서 가황되는 대신에 베이스 구조 상에 오버-몰딩될 수 있다.

위 설명에 기초하여, 본 발명의 범위 내에서 여러 서로 다른 제품에 다양한 형상, 크기, 및 형태가 있을 수 있다는 것은, 당업자들에게 명백할 것이다. 본 발명의 장점으로는: 벨트, 호스, 또는 마모를 받는 임의의 유사한 제품의 마모 상태를 결정하는 간단하고 효과적인 방식이라는 점; 마모를 결정하는 비용 효과적인 방식일 수 있다는 점; 최종 사용자가 마모에 대한 특정 지식, 기술적 전문 지식, 또는 사양을 가질 것을 필요로 하지 않는다는 점; 측정 장비 또는 기구를 필요로 하지 않는다는 점; 기술적 이익에 더하여 감각적 매력을 제공할 수 있다는 점 등이 있다.

또한, 동일한 또는 고도로 양립 가능한 폴리머 제제의 얇은 층을 사용하는 것과, 불활성 쉘에 들어 있는 염료 또는 방향제의 총 레벨이 낮은 것은, 물품의 무결성이 손상되지 않음을 의미한다. 상기 레벨과 양립 가능성은, 표시 물질이 방출되는 경우라도, 물품 본체의 물리적 특성과 표면의 물리적 특징이 (색상을 제외하고는) 바뀌지 않는 정도의 레벨과 양립 가능성일 수 있다.

본 발명은 자동차 및 비자동차 용례에 대한 모든 벨트, 타이어, 호스 및 유사한 제품에 사용될 수 있다. 구동 벨트는 평 벨트, 다중-V-리브드 벨트, 모든 타입의 V-벨트, 이붙이 벨트 등을 포함한다. 운반 벨트는 다양한 고무 또는 열가소성-엘라스토머(TPE) 기반의 이송 벨트를 포함한다. 고무 휠, 폴리우레탄 휠, 플라스틱 풀리, 플라스틱 휠 등과 같은 마모를 받는 폴리머로 제조된 모든 부품들에 사용될 수 있다.

적용시 마모되지 않는 제품들에 대해서도 또한 사용될 수 있다. 마이크로캡슐과 그 쾌적한 효과를 노출시킬 수 있는 기계 가공, 연마 등과 같은 작업을 받을 수 있는 재료의 외층에 마이크로캡슐이 매설될 수 있다.

본원에서 사용하는 캡슐은 마이크로캡슐로 지칭될 수 있다. 마이크로캡슐화는 액체, 기체 또는 미세한 고체 입자의 작은 방울을 천연 또는 합성 폴리머의 쉘로 감싸는 임의의 기술을 지칭한다. 마이크로캡슐화는 활성 성분을 보호하고, 영양 손실을 줄이며, 풍미를 감추거나 보존하고, 캡슐화된 물질의 방출을 제어하며, 약물 복용량을 줄이고, 약물을 특정 위치로 전달하며, 캡슐화된 물질의 취급을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 무카본 종이는 초기의 마이크로캡슐화의 상업 용례이었다. 식품 산업에서, 마이크로캡슐화는, 내구성을 증가시키거나, 휘발성을 감소시키거나, 또는 건식 혼합을 목적으로 액체를 고체로 전환하기 위해, 광, 산소 및 습기 등과 같은 환경 조건으로부터 캡슐화된 성분을 보호하도록 풍미, 효소, 오일 및 지방을 캡슐화하는 데 널리 사용되고 있다. 농업에서, 수용성 비료는 왁스, 아스팔트, 및 폴리우레탄 등과 같은 폴리머에 의해 캡슐화되는데, 이로써 비료 농도가 국지적으로 더 높아지는 것이 방지될 것이고 살포 횟수가 줄어들 것이다. 제약 산업에서, 마이크로캡슐화는 치료제의 방출을 제어하고 투약후 과다 복용을 방지하는 데 사용된다. 화장품 산업에서, 마이크로캡슐화는 탈취제와 향수의 지속적인 방출을 확보하는 데 사용된다.

마이크로캡슐에 캡슐화된 물질은 또한 코어, 내상(內相), 또는 내용물이라 지칭될 수 있고, 캡슐화 매트릭스 또는 쉘은 또한 코팅, 벽 물질, 또는 멤브레인이라 지칭될 수 있다. 코어는 결정질, 비정질, 에멀션, 고체의 현탁액, 또는 더 작은 마이크로캡슐 등과 같은 임의의 형태일 수 있다. 쉘은 단층 또는 다층일 수 있고, 한 종류 또는 여러 종류의 물질로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시형태들에서, 검, 탄수화물, 셀룰로오스, 지방질, 무기물 및 단백질을 비롯한 다수의 물질이 쉘에 사용될 수 있다. 예를 들어, 벽 물질은 PMU(폴리옥시메틸렌 우레아) 또는 젤라틴, 또는 다른 고분자 전해질 또는 무기물일 수 있다. 벽 물질의 선택은 코어 물질의 물리 화학적 특성, 마이크로캡슐을 만드는 프로세스, 및 최종 제품의 소기의 특성에 따라 좌우된다.

캡슐화된 착색제 또는 염료 물질은 크롬옥사이드 그린, 오렌지 몰리브데이트, 레드 산화철, 화이트 티타녹스 등과 같은 하나 이상의 무기 색재료, 및/또는 프탈로시아닌 그린, 오렌지 벤지이미다졸론, 레드 퀴나크리돈, 옐로우 디아릴리드 등과 같은 하나 이상의 유기 색재료일 수 있다.

캡슐화된 방향제 또는 방향 물질은 디메틸 안트라닐레이트, 에틸-2-메틸 부티레이트, 에틸 안트라닐레이트, 헬리오트로핀(또는 피페로날), 천연 메틸 아니세이트, 천연 에틸 아세테이트 등과 같은 합성 또는 천연 방향 화학물일 수 있다.

마이크로캡슐의 크기는 수백 나노미터 내지 수천 마이크로미터, 또는 0.5 미크론 내지 1 mm의 범위일 수 있다. 외층은 매끄럽게, 거칠게, 구형인 것으로, 또는 고르지 못한 것으로 보일 수 있다. 마이크로캡슐은 캡슐 및 캡슐화된 성분의 안정성 및 용례에 따라, 자유-유동성 분말로서 제공되거나 물에 현탁될 수 있다.

침적 또는 원심 분리, 에어 서스펜션 코팅 또는 유동층 코팅, 스프레이 건조, 스프레이 냉각, 공결정화, 리포솜 포집, 코아세르베이션, 유화/용매 증발 또는 추출, 계면 중합을 비롯한 많은 마이크로캡슐화 방법이 있다. 이들 대부분은 화학 반응이 없는 물리적 기술이다. 화학 반응을 수반하는 한 가지 추가적인 방법은 계면 중합이다. 방법의 선택은 경제성, 코어 및 벽 물질의 특성, 마이크로캡슐 크기, 적용 및 방출 메커니즘에 따라 좌우된다.

침적 또는 원심 분리 기술은 코어 물질 액적을 고속으로 액체 벽 물질의 박막을 통과시킨 후, 경화한다. 이 프로세스는 균일하고 상대적으로 큰 캡슐을 만들 수 있다. 에어 서스펜션 코팅 또는 유동층 코팅에서는, 미세한 고체 코어 물질을 공기의 수직 흐름에 의해 부유시키고, 벽 물질 용액을 뿌린다. 용매의 증발 이후에, 캡슐화 물질의 층이 코어 물질 상에 퇴적된다. 이 프로세스를 반복하여 소기의 막 두께를 얻을 수 있다. 이 기술의 경우 코어 입자의 크기는 통상적으로 크다. 보다 작은 입자는 배기 공기에 의해 휩쓸려 가거나 응집되는 경향이 있다.

스프레이 건조는 고온 기체의 흐름에, 일반적으로 공기 또는 경우에 따라서는 질소 등과 같은 불활성 가스의 흐름에, 에멀션 또는 현탁액을 분무하는 것을 수반한다. 폴리머는 캡슐화될 첨가물이 들어 있는 용매에 용해된다. 분무하는 동안, 무화된 액적은 용매가 증발함에 따라 수축되고, 폴리머에 의해 둘러싸인 첨가물을 남긴다. 그 결과로 얻어진 마이크로캡슐은 중실형이고 자유-유동성이다. 코어 물질은 내부 노즐로부터 분무될 수 있고, 캡슐화 물질은 동심 링 노즐로부터 분무될 수 있다. 스프레이 건조에 있어서의 고온은 열적으로 불안정한 일부 물질의 경우 문제가 있지만, 그 낮은 비용으로 인하여 식품 산업에서 풍미를 캡슐화하는 주된 방법이다.

코아세르베이션은 폴리머 상 분리를 기반으로 한 캡슐화 기술이다. 폴리머가 용해된 연속상에 코어 물질을 분산한 후, 폴리머에 대한 비용매를 첨가하고, pH, 이온 강도, 또는 온도를 조정함으로써 침전을 유발하는 것에 의해 폴리머를 코어 물질 상에 점차 퇴적한다. 통상적으로 사용되는 침전제 또는 비용매로는 실리콘 오일, 식물성 기름 및 저분자량 폴리부타디엔 등이 있다. 상 분리가 발생한 경우, 처음에는 매우 미세한 코아세르베이트 액적들이 나타나고, 이 액적들은 고체 분산 입자를 코팅하는 경향이 있다. 고체 입자를 둘러싸는 일관성 있는 코아세르베이트 상이 나타날 때까지 액적들은 합쳐진다. 끝으로, 헥산, 헵탄, 및 디에틸 에테르 등과 같은 과도한 양의 다른 비용매에 노출시켜 용매를 제거하거나, 가교시키거나, 또는 가열함으로써, 코팅은 고화된다. 마이크로캡슐은 여과 또는 원심 분리에 의해 수집되고, 용매로 세척된 후, 건조된다. 코아세르베이션은 효율적이고 폭 넓은 범위의 크기를 갖는 마이크로캡슐을 생산할 수 있다.

본 발명의 예로서, 캡슐화된 물질을 종래의 고무 화합물에 성공적으로 혼합하였다. 캡슐화된 물질은 착색제 또는 방향제일 수 있다. 이러한 고무 화합물의 층이 벨트 제조 프로세스 중에 벨트의 표면 상에 또는 아래에 놓일 수 있다. 벨트를 구동부에 실제로 사용하는 동안, 마이크로캡슐은 부서져 캡슐화된 염료 또는 방향제를 방출할 것이고, 이에 따라 벨트의 마모 상태를 나타낼 것이다.

도면들은 본 발명의 다양한 양태를 보여준다. 도 1은 쉘(12)이 코어(14)를 둘러싸고 있는 마이크로캡슐(10)의 단면도이다. 도 2는 폴리머(22)에 매설된 마이크로캡슐(24)이 들어 있는 시트 재료(20)의 부분 파단 사시도이다. 하나 이상의 시트 재료(20)는 제품 내에 또는 제품 상에 하나 이상의 표시 층을 생성하는 데 사용될 수 있다. 도 3은 마모 표면(26)과 마모 방향(28)과 폴리머 매트릭스(22)에 매설된 캡슐(24)을 보여주는 시트 재료(20)의 부분 파단 사시도이다. 마모가 진행됨에 따라, 캡슐(24)은 파열되어, 표시 물질을 표면 또는 주변으로 방출할 것이다. 도 4는 각 층에 서로 다른 착색제의 캡슐을 갖는 5개의 표시 층을 구비하는 마모 표시 구조(21)를 예시한다. 마모 방향은 다시 화살표 28로 표시된다. 따라서, 새로운 제품은 한동안 층(20)의 캡슐로부터 파란색을 나타낸 후, 층(20')으로부터 녹색을 나타낸 후, 층(20")으로부터 노란색을 나타낸 후, 층(20"')으로부터 오렌지색을 나타낸 후, 끝으로 층(20"")으로부터 빨간색을 나타낼 것이다. 따라서, 점진적인 마모는, 안전한 마모량(파란색과 녹색)에서부터 경고 레벨(노란색 또는 오렌지색)로, 그리고 끝으로 교체를 행할 필요가 있는 레벨(빨간색)로의 진행을 나타내는 점점 더 "따뜻한" 색상을 점진적으로 방출하는 것에 의해 나타내어진다.

도 5는 본 발명의 실시형태인 V-벨트(30)의 단면도이다. V-벨트(30)는 엘라스토머체(34)에 매설된 인장 코드(32)를 포함한다. 마모 표면(36)은, 염료 또는 방향제 등과 같은 마이크로캡슐화된 표시 물질을 포함하는 표시 층(38)으로 피복되어 있다.

도 6은 본 발명의 타이어 실시형태의 단면도이다. 타이어(40)는 3개의 표시 층(47, 48 및 49)으로 피복되어 있는 마모 표면(46)과 트레드 재료(42)를 포함한다. 본원에 기술된 바와 같이, 최종 사용자에게 점진적으로 더 나쁜 마모 상태를 나타내기 위하여, 상기 3개의 표시 층에는 서로 다른 방향제 또는 염료가 들어 있을 수 있다. 상기 3개의 표시 층은 연속적일 수 있거나, 비표시 층에 의해 분리될 수 있다.

도 7은 본 발명의 통상적인 스타일의 호스 실시형태의 단면도이다. 호스(50)는 내부 튜브(52), 보강 층(53) 및 커버 층(54)을 포함한다. 마멸 또는 마모를 받을 가능성이 있는 외부 표면(56)에는 표시 층(58)이 피복되어 있다. 호스가 내부 층 또는 물질을 예시된 것보다 더 적게 갖거나 또는 더 많이 갖더라도, 임의의 소기의 호스 구성이 본 발명의 표시 층 또는 표시 층들을 이용할 수 있는 것으로 이해될 필요가 있다.

도 8은 본 발명의 휠 실시형태의 부분 파단 사시도이다. 휠(60)은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 또는 열경화성 고무 등의 고체 폴리머의 휠로서 나타내어진다. 휠(60)은 본체(62)와 외부 마모 표면(66)을 포함한다. 이 예시에서, 표시 층(68)은 본체에서 비표시 층(67) 아래에 매설된다. 물론, 본원에 기술된 임의의 표시 층 또는 표시 구역이 휠에 대신 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다중-V-리브드 벨트 실시형태의 단면도이다. V-리브드 벨트(70)는 마모 표면(76)을 갖는 3개의 리브와, 벨트 본체(74)에 매설된 인장 코드(72)를 포함한다. 도 10에 도 9의 벨트(70)의 부분 A의 확대도로 도시된 바와 같이, 마모 표면(76)에는 표시 층(73, 75 및 77)이 피복되어 있다. 또, 본원에 예시된 모든 다른 실시형태에서와 마찬가지로, 임의의 수의 리브가 벨트에 있을 수 있고, 임의의 수 또는 배치 구성의 표시 층 및/또는 비표시 층이 본 실시형태에 사용될 수 있다.

도 9의 벨트(70)는 또한 벨트의 이면측에 피복 재킷(71)을 구비한다. 이러한 피복 재킷은 또한, 예를 들어 구동 시스템의 벨트 텐셔너 또는 이면측 아이들러로부터 마모를 받을 수 있다. 벨트 피복 재킷은 일반적으로 접착, 내마모성, 마찰 특성, 또는 그 밖의 이유로 하나 이상의 트리트먼트와 직물을 포함한다. 직물은 임의의 소기의 스타일의 직조물, 편조물, 부직물일 수 있다. 트리트먼트는 일반적으로 고무 라텍스 제제, 고무 용액, 플라스틱 필름 등과 같은 폴리머 재료를 기반으로 한다. 트리트먼트는, 벨트 형성, 성형, 또는 경화 이전에 또는 이후에, 임의의 소기의 방식으로, 예를 들어 분무, 침적, 적층, 롤 코팅, 나이프 코팅 등에 의해 도포될 수 있다. 본 발명의 실시형태들에서, 재킷은 마이크로캡슐화된 방향제 또는 착색제를 트리트먼트에 포함시킴으로써 마모 표시 층으로 만들어질 수 있다. 다시 말하면, 트리트먼트는 마이크로캡슐화된 표시 물질이 매설되어 있는 폴리머 매트릭스를 구비한다. 이러한 표시 재킷의 다른 예로는 이붙이 벨트 상의 톱니 피복 재킷, 또는 줄무늬 모양의 V-벨트를 완전히 덮는 재킷 등이 있다. 호스 물품은 또한 이러한 방식으로 마모를 표시하게 될 수 있는 커버 재킷을 포함한다. 따라서, 마모 표시 캡슐을 갖는 피복 재킷이 임의의 타입의 벨트, 호스, 또는 그 밖의 유사한 구성의 물품의 임의의 소기의 마모 표면에 포함될 수 있다. 표시 캡슐을 갖는 트리트먼트는 요망되는 표시 효과에 따라, 직물의 일측에만, 즉 외부측 또는 내부측에만, 도포될 수 있다. 2 이상의 서로 다른 표시 트리트먼트는, 예를 들어 본원의 층상 실시형태와 유사한 층들로서, 또는 직물의 양측에 도포될 수 있다. 내부 층은 재킷이 완전히 닳았음을 나타내는 데 사용될 수 있고, 외부 층은 재킷이 여전히 양호한 상태임을 나타낼 수 있다.

본 발명 및 그 이점이 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경, 대체 및 변형이 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시형태에 한정되는 것으로 의도되어 있지 않다. 당업자는, 본원에 기술된 대응 실시형태들이 본 발명에 따라 이용될 수 있는 때와, 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 차후에 개발될 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를, 본 발명의 개시로부터 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그 범위 내에, 상기한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를 포함하는 것으로 의도되어 있다. 본원에 개시된 발명은, 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소가 없는 경우에, 적합하게 실시될 수 있다.

Claims (15)

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7. 사용시 마모 또는 마멸을 받는 물품으로서, 폴리머 본체; 및 피복 재킷을 포함하는 마모를 받는 표면을 포함하고; 상기 재킷은 직물 및 트리트먼트를 포함하며; 상기 트리트먼트는 마이크로캡슐이 매설되어 있는 폴리머 매트릭스를 포함하고; 상기 마이크로캡슐은 방향제 또는 착색제를 포함하는 표시 물질을 함유하는 것인 물품.
8. 제7항에 있어서, 구동 벨트 또는 운반 벨트의 형태인 것인 물품.
9. 제8항에 있어서, V-벨트, 다중-V-리브드 벨트, 또는 이붙이 벨트의 형태인 것인 물품.
10. 제7항에 있어서, 호스의 형태인 것인 물품.
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