KR20030020866A - 호스 및 파이프 보강재 - Google Patents

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KR20030020866A
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preform
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KR1020027010173A
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데메이어윌리
파케트마르크
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밀리켄유럽엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 직물의 종방향을 따라 배열된 실질적으로 평행한 보강사 집합물 및 보강사를 서로 연결시키는 다수의 횡사 및/또는 바이어스사를 포함하고, 중합체 재료의 체질 매트릭스를 갖는 호스 및 파이프의 제조에 사용하기 위한 보강재 직물에 관한 것이다. 상기 보강재 직물은 보강재 직물을 호스 또는 파이프의 예비성형품 둘레에 감음으로써 상기 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 안정한 직물이다. 상기 보강재 직물은 횡사 및/또는 바이어스사가 보강사보다 상당히 가볍고, 호스 또는 파이프의 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 부착되도록 보강재 직물의 일면 이상에 점착성을 부여함으로써, 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 적합하게 된다.

Description

호스 및 파이프 보강재{HOSE AND PIPE REINFORCEMENT}
차량 타이어 및 수압 호스와 같은 고무 제품은 "타이어 코드"라 일컫는 것으로 보강되는 것으로 공지되어 있다. 타이어 코드는 일반적으로 다수의 평행한 직물 코드 또는 "가닥"을 포함하는데, 이는 캘린더링 공정에서 고무 시이트에 삽입되어 타이어 또는 호스 예비성형품에 적용하기에 적합한 보강재 제품을 생성한다. 안정되고 견고한 형태로 코드를 위치시키고 그의 후속적인 취급을 용이하게 하기 위해 고무 시이트에 코드를 삽입시키는 것이 필요하다.
캘린더링 공정 자체는 비교적 노동 집약적이고 에너지 집약적인 작업이고, 전형적으로 코드 및 고무 시이트를 둘다 낭비하게 한다. 특히, 각각의 캘린더링 제조 가공물의 가장자리 및 한 말단에서 재료가 대체로 유실된다. 따라서, 신규한대체 보강재 제품과 종래의 캘린더링 작업이 필요하지 않은 방법을 제공하는 것이 매우 바람직할 것이다. 본 발명의 목적은 바로 이러한 제품 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 공압 및 수압용 연질 호스와 같은 중합체 및 고무 제품의 보강재에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 중합체 재료로부터 제조된 비교적 단단한 파이프의 보강재에도 적용가능한 것으로 여겨질 것이다. 본 발명은 특히 호스 및 파이프를 보강시키기 위한 특정한 직물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은, 한 태양에 따라, 중합체 재료의 체질 매트릭스를 갖는 호스 및 파이프의 성형에 사용하기 위한 보강재 직물을 제공하는데, 상기 보강재 직물은 직물의 종방향을 따라 배열된 실질적으로 평행한 보강사 집합물 및 보강사를 서로 연결시키는 다수의 횡사(transverse yarn) 및/또는 바이어스사를 포함한다. 상기 보강재 직물은, 호스 또는 파이프의 예비성형품 둘레에 보강재 직물을 감음으로써 상기 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 안정한 직물이다. 횡사 및/또는 바이어스사가 보강사보다 상당히 가볍고, 호스 또는 파이프의 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 부착되도록 보강재 직물의 일면 이상에 점착성이 부여됨으로써, 보강재 직물은 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 적합하게 된다. 본원에 사용된 "부착"이란 용어는 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스와 보강재 직물 사이에 특별히 강한 결합이 달성될 수 있음을 의미하지 않고, 이보다는 "부착"이란 용어는 후속적인 성형 작업 동안에 호스 또는 파이프의 예비성형품의 적당한 곳에 보강재 직물을 고정시키는데 필요한 특정량의 점착성을 의미하는데 사용된다.
보강재 직물의 일면 이상에 점착성을 부여하는 것 이외에, 화학적 마무리처리를 종방향 보강사 또는 보강재 직물 전체에 적용하여 호스 또는 파이프의 완전한 성형 후 보강사와 호스 또는 파이프의 중합체 체질 매트릭스의 강한 결합을 보장할 수 있다. 화학적 마무리처리는 점착성을 부여하는 작업 이전에 또는 이와 동시에 적용될 수 있다.
본 발명의 보강사는 전형적으로 직물에서 경사로서 배열되지만 연결사는 전형적으로 횡방향 위사, 및/또는 경사에 비스듬하게 연장된 바이어스사로서 배열된다. 보강사는 전형적으로 비교적 무거운 코드이지만, 연결사는 상당히 가볍고, 단일 실만큼 가벼울 수 있다. 본 발명에서, "보다 가벼운"이란 종방향 보강사보다 횡사 및/또는 바이어스사에서 중량이 훨씬 적은 것을 의미한다. 이 때문에 전형적으로 횡사 및/또는 바이어스사가 보강사보다 상당히 적은 인장 강도를 갖게 된다.
보강사 또는 코드는 임의의 다양한 천연 및 합성사 또는 모노필라멘트일 수 있고, 바람직하게는 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아라미드, PVA, 레이온, 면, 탄소, 금속 또는 유리 중 임의의 1종 이상으로부터 형성된다. 위사 및/또는 바이어스사의 조성은 중요하지 않고, 실제로 직물에서 보강 코드를 단단히 고정시킬 수 있는 임의의 유형이면 충분할 것이다. 또한, 종래의 타이어 코드와는 반대로, 본 발명의 직물에서 보강사는 바람직하게는 꼬임이 적은 연사이다. 이는 낮은 탄성을 제공하고, 그 결과 가압 호스 용도에서 낮은 신장률을 나타낸다.
보강재 직물은 일면에만 점착성이 부여될 수도 있지만 양면에 점착성이 부여되는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 직물 전체를 점착성을 부여하는 물질로함침시킬 수 있다. 본원에서, 당해 기술분야에 공지된 바와 같이, 점착성이 부여되는 면은 약간의 압력에 의해 또다른 면에 붙게 될 면이다. 본 발명의 특히 바람직한 형태에서, 보강재 직물의 사는 직물의 전반적인 안정성을 개선시키고/시키거나 호스 또는 파이프 예비성형품의 성형/구성시 호스 또는 파이프 예비성형품의 중합체 매트릭스에 직물을 부착시키는 것을 촉진시키는 코팅물의 도포에 의해 점착성이 부여된다. 코팅재 자체는 바람직하게는 호스의 중합체와 동일하거나 상용성이 있는 액체이다. 직물의 코팅 작업은 직물 전체를 액침시키거나 분무함으로써 수행될 수 있다. 또다르게는, 보강사 자체는 보강재 직물에 혼입되기 전에 개별적으로 처리되거나 코팅될 수 있다.
보강재 직물은, 제직, 제편, 레이드, 망상, 스티칭, 재봉 및 부직 구조를 비롯한, 공지된 다양한 직물 구조에 따라 제조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 직물은 제직 또는 제편된 위사/씨실을 갖는다. 직물은 또한 위사 삽입물을 포함할 수도 있다. 또다른 특히 바람직한 실시태양에서, 보강재 직물은, 직물에서 함께 결합되도록 집합적으로 처리된 사를 포함하는 레이드 구조를 갖는다. 사의 이러한 처리는 또한 코팅 작업일 수 있다. 가장 바람직하게는, 레이드 사의 코팅은 레이드 사를 비교적 견고한 레이드 직물 구조로 결합시키고, 또한 직물에 점착성을 부여하는, 즉 직물 위에 직접 적용되도록 호스 예비성형품의 중합체 매트릭스에 적합하게 부착시키는 두가지 기능을 한다.
본 발명의 보강재 직물은 그의 신규한 구조로 인해 본래부터 안정하게 되고, 따라서 직물을 테이프 형태로 슬릿화하게 한다. 따라서, 본 발명의 보강재 직물은바람직하게는 직물 스트립 또는 테이프의 릴로 슬릿화되어 제공되고, 보강사 또는 코드는 스트립의 종방향으로 연장된다. 사용시, 본 발명의 직물 스트립은 호스의 중합체 매트릭스 예비성형품 둘레에 실질적으로 원주 방향으로 직접 감긴다. 그러나, 직물 스트립은 원주 방향에 대해 약간 비스듬하게 감겨 직물 스트립이 나선형으로 호스 또는 파이프의 길이를 가로지를 수도 있다. 점착성 부여는 보강재 직물을 슬릿화한 후 직물 스트립의 일체성을 유지하는 것을 돕는다.
또다른 태양에 따라, 본 발명은 다수의 보강사를 직물의 경사로서 실질적으로 나란히 배열시키는 단계, 보강사보다 상당히 가벼운 다수의 위사 및/또는 바이어스사를 배열시켜 상기 다수의 보강사를 상기 다수의 위사 및/또는 바이어스사와 서로 연결시키는 단계, 및 보강재 직물이 호스 또는 파이프의 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 점착되도록 보강재 직물의 일면 이상에 점착성을 부여하는 단계를 포함하는, 호스 또는 파이프 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스 둘레에 직접 감겨지는 안정한 보강재 직물을 제조하는 방법을 제공한다.
또다른 태양에 따라, 본 발명은 전술한 바와 같은 본 발명에 따라 보강재 직물의 신장된 스트립을 제공하는 단계, 중합체 재료의 매트릭스를 포함하는 호스 또는 파이프의 예비성형품을 제공하는 단계, 예비성형품 둘레에 상기 신장된 직물 스트립을 실질적으로 원주 방향으로 감음으로써 보강재 직물을 직접 예비성형품의 중합체 매트릭스에 적용하는 단계를 포함하는, 중합체 재료로부터 제조된 호스 또는 파이프를 보강시키는 방법을 제공한다.
보강재 직물의 스트립 폭은 일반적으로 직물이 적용되는 예비성형품의 직경에 좌우될 것이다. 예를 들어, 스트립의 폭(w)은 바람직하게는 0.50πd 내지 0.90πd 범위내에 있지만, 가장 바람직하게는 하기 수학식 1에 따라 계산된다:
상기 식에서, w는 스트립 폭이고, d는 보강재의 직경이다.
또다른 태양에 따라, 본 발명은 또한 상기 방법에 따라 성형된 호스 또는 파이프를 제공한다.
본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록, 바람직한 실시태양을 실시예에 의해 이후에 기술한다. 본 실시예는 전술한 기술내용을 참고로 하여 해석될 수 있지만 상기 기술내용의 개론을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 한 예시적인 실시태양에서, 수압 회로용 연질 고무 호스, 즉 상당한 내부 압력이 가해지는 연질 고무 호스의 보강재를 위한 직물이 제공된다. 보강재 직물은 기본적으로 한 방향(세로 또는 경사 방향)으로 배향된다. 두 번째 방향 또는 위사 방향은 단지 규칙적으로 주방향을 유지하기 위해 존재한다. 따라서, 상기 직물은 직물의 경사에 실질적으로 평행하고 비교적 조밀하게 배열된 다수의 직물 보강사 또는 코드(예를 들어, 나일론)를 포함한다. 다수의 위사는 경사 보강 코드로 제편되어 직물을 형성한다. 그러나, 사(위사)의 두 번째 세트는 경사 코드보다 가벼운 등급이고, 훨씬 더 성글게 배열될 수 있다.
상기 직물은 호스의 고무 매트릭스에 직접 적용하기에 적합하게 된다. 이 점에 있어서, 직물에 점착성을 부여하여, 호스 또는 파이프를 만들 때 직물의 독립적인 안정성을 향상시키고 고무 재료에의 부착성을 개선시킨다. 점착성을 부여하기 위해, 직물은 예를 들어, 액침시키거나 분무시킴으로써 액체 물질로 코팅될 수 있다. 코팅 물질은 호스의 고무 물질과 상용성이다. 직물은 스트립의 종방향으로 연장된 보강재 경사 코드를 갖는 신장된 스트립으로 스플릿팅된다.
호스의 제조시, 첫 번째 호스 예비성형품이 압출되고, 그 다음 보강재 직물의 스트립이 예비성형품의 고무 매트릭스에 직접 적용된다. 직물 스트립은 실질적으로 원주 방향이지만 바람직하게는 감긴 보강재 직물이 일반적으로 호스의 길이를 가로지르도록 약간 비스듬하게 예비성형품의 둘레에 직접 감긴다. 직물 스트립의 폭은 바람직하게는 하기 수학식 1에 따라 계산된다:
수학식 1
상기 식에서, w는 스트립 폭이고, d는 보강재의 직경이다. 또한, 고무 재료는 그 다음 전형적으로 감긴 보강재 직물 위로 압출된다.
본 발명의 가장 중요한 이점 중 하나는, 타이어 코드를 고무 시이트에 삽입하는, 이전에 필요했던 캘린더링 작업을 제거할 수 있게 한다는 것이다. 따라서, 호스의 중합체 매트릭스에 직접 적용될 수 있는 미리-슬릿화된 보강재 직물을 호스제작자에게 직접 공급할 수 있다. 또한, 본 발명은 호스 제작자의 요구에 맞추어 제작되었던 이전의 것보다 안정하고 정규한 제품을 제공할 수 있다.
청구의 범위에 정의된 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 전술한 직물의 특별한 배열 및 구조를 다양하게 변형시키고/시키거나 부가시킬 있는 것으로 이해될 것이다.

Claims (17)

  1. 직물의 종방향을 따라 배열된 실질적으로 평행한 보강사 집합물 및 상기 보강사를 서로 연결시키는 다수의 횡사 및/또는 바이어스사를 포함하고, 호스 또는 파이프의 예비성형품 둘레에 보강재 직물을 감아 상기 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 안정한 직물인, 중합체 재료의 체질 매트릭스를 갖는 보강된 호스 또는 보강된 파이프의 제조에 사용하기 위한 보강재 직물로서,
    횡사 및/또는 바이어스사가 보강사보다 상당히 가볍고, 호스 또는 파이프의 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 점착되도록 보강재 직물의 일면 이상에 점착성이 부여됨으로써 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 직접 적용하기에 적합하게 된 보강재 직물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    횡사 및/또는 바이어스사의 인장 강도가 보강사의 인장 강도보다 상당히 낮은 보강재 직물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    점착성이 보강사 및 횡사 및/또는 바이어스사를 안정한 직물로 일체화하는 것을 제공하는 보강재 직물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    점착성이 사의 코팅에 의해 제공되는 보강재 직물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    직물이 신장된 스트립의 형태이고, 보강사가 스트립의 종방향으로 연장된 보강재 직물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    직물 스트립이 릴 또는 스풀에 감겨져 제공되는 보강재 직물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    보강사가 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 레이온, 아라미드, PVA, 탄소, 유리 또는 금속, 또는 기타 물질 중 임의의 1종 이상을 사 형태 또는 모노필라메트로서 포함하는 보강재 직물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    제편, 제직, 부직, 레이드, 망상, 스티칭 또는 재봉 구조를 갖는 보강재 직물.
  9. 다수의 보강사를 직물의 경사로서 실질적으로 나란히 배열시키는 단계,
    보강사보다 상당히 가벼운 다수의 위사 및/또는 바이어스사를 배열시켜 상기 다수의 보강사를 상기 다수의 위사 및/또는 바이어스사와 서로 연결시키는 단계, 및
    보강재 직물이 호스 또는 파이프의 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스에 점착되도록 보강재 직물의 일면 이상에 점착성을 부여하는 단계를 포함하는,
    호스 또는 파이프 예비성형품의 중합체 체질 매트릭스 둘레에 직접 감겨지는 안정한 보강재 직물을 제조하는 방법
  10. 제 9 항에 있어서,
    점착성을 부여하는 단계가 직물의 제조 전, 후 또는 동안에 보강사 및/또는 위사 및/또는 바이어스사를 코팅시키는 것을 포함하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    점착성을 부여하는 단계가 상기 사에 액체 형태의 물질을 분무시키거나 상기 사를 상기 물질의 욕에 액침시키는 것 중 하나 또는 둘다를 포함하는 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    사가, 점착성을 부여하는 단계 이전에, 예를 들어 제편, 스티칭, 재봉 또는 제직에 의해 이미 서로 연결되어 있는 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    사에 점착성을 부여하는 단계가 또한 레이드 직물 구조 내에서 사를 함께 결합시키는 기능을 하는 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    직물을 신장된 스트립으로 슬릿팅하여 상기 보강사 또는 코드를 상기 스트립의 종방향으로 연장시키는 단계, 및 상기 스트립을 릴 또는 스풀에 감는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    스트립이 0.50πd 내지 0.90πd 범위, 바람직하게는 0.705πd(여기서, d는 호스 또는 파이프의 보강재 직경임)의 폭을 갖는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 보강재 직물의 신장된 스트립을 제공하는 단계,
    중합체 재료의 매트릭스를 포함하는 호스 또는 파이프의 예비성형품을 성형하는 단계, 및
    직물 스트립을 호스 또는 파이프의 예비성형품 둘레에 실질적으로 원주 방향으로 감음으로써 상기 예비성형품의 중합체 매트릭스에 보강재 직물을 직접 적용하는 단계
    를 포함하는 중합체 재료로부터 제조된 호스 또는 파이프를 보강시키는 방법.
  17. 제 16 항의 방법에 따라 성형된, 중합체 재료의 체질 매트릭스를 갖는 보강된 호스 또는 파이프.
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