KR20030064378A - 습윤 및 건조 조건하의 사용을 위한 마찰 제어 물품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 100개 이상의 직립 스템(26)/in2의 배열을 갖는 제1 표면(24) 및 제2 표면(25)을 갖는 배킹층(21)을 포함하는 마찰 제어 물품(20)을 제공한다. 직립 스템의 적어도 일부는 탄성체 물질이고 스템은 1.25 이상의 종횡비를 갖는다. 제1 표면은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 및 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내의 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 갖는다. 제1 표면은 또다른 미끄럼 제어 물품과 맞물린 경우 실질적으로 0의 박리 강도 및 인장 강도를 갖는다. 제1 표면은 또다른 미끄럼 제어 물품과 맞물린 경우 비교적 높은 전단 강도를 갖는다. 높은 전단력은 탄성체 물질의 마찰 특성에 주로 인한 것이며 기계적 패스너 상에서와 같은 스템의 기계적 연동 장치로 인한 것은 아니다.
Description
강화된 그립(grip) 및 미끄럼 방지 표면의 개발은 전형적으로 물품의 표면 토폴로지(topology) 및 물질에 집중되어 있다. 일반적인 물질에는 천연 및 합성 고무, 스티렌계 블록 공중합체, 라텍스, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리우레탄, 폴리에스테르-공중합체, 폴리이미드 등이 있다. 표면 토폴로지는 부드러운 것에서부터 과장된 그립핑(gripping) 구조의 범위일 수 있다.
US 특허 제3,585,101호는 널링된(knurled) 패턴을 엠보싱처리하여 향상된 그립핑 표면을 제공하는 부드러운 연성, 가요성 물질, 예컨대 알루미늄, 황동, 플라스틱 등의 얇은 시이트를 개시하고 있다. 이 시이트는 접착제를 사용하여 고체 물체에 부착될 수 있다.
US 특허 제4,488,918호는 함께 공압출되고 플라스틱 필름에 결합된 제2 열가소성 물질로 형성된 강성 피크와 리지(ridges)의 간격이 있는 랜덤 패턴을 포함하는 미끄러지지 않는 표면을 갖는 플라스틱 필름을 개시하고 있다. 표면은 비교적높고, 예리하며, 불규칙적인 플라스틱 피크 및 리지의 패턴을 가져서, 다른 표면과의 기계적 그립핑을 수행하기에 충분히 예리하고, 단단하며 거칠다.
US 특허 제5,234,740호는 조직화된 표면을 갖는 미끄럼 제어 표면을 개시하고 있다. 조직화된 표면에는 돌기 배열, 대표적으로 삼각형 피라미드가 있다. 상기 특허는 시이트가 소프트볼 배트, 골프채, 테니스, 레켓볼, 스쿼시, 배드민턴 라켓과 같은 운동 장비의 손잡이 뿐만 아니라 연장들의 손잡이에도 적용될 수 있음을 개시하고 있다.
발명의 개요
본 발명은 습윤 및 건조 조건 모두에서 쾌적하고 부드러운 촉감, 높은 마찰 특성 및 우수한 그립핑 성능을 갖는 개선된 마찰 제어 또는 그립 표면에 관한 것이다. 그립핑 표면은 열가소성 탄성체로 제조된 다양한 형태의 가요성 직립 스템의 배열을 갖는 부드러운 미소-조직화된 표면이다. 크기, 공간 분포, 스템의 가요성, 스템 배열 패턴 및 탄성체 물질의 특성은 모두 습윤 및 건조 조건 하에 표면의 부드러운 촉감, 진동감쇠, 및 그립핑 성능에 영향을 미친다. 본 발명의 마찰 또는 미끄럼 제어 표면의 다양한 실시양태는 습윤 조건에서도 유체를 직립 스템들로부터 벗어나게 하여, 이들을 건조한 상태로 두어, 높은 마찰 성능을 제공하기 위한 미소채널, 흡수층, 및 친수성/소수성 영역을 포함할 수 있다. 본 미끄럼 제어 물품은 또다른 물품에 적용될 수 있는 랩과 같은 시이트 구조로 형성될 수 있다. 별법으로, 본 미끄럼 제어 물품은 골프채, 야구 배트, 라켓, 자전거 손잡이, 운동기구를 위한 스포츠 그립, 가정용 물품, 건축 및 외과용 도구, 수영장 데크의 미끄럽지 않은 보도면, 다이빙 보드, 욕조 등을 포함하는 다양한 성형품 또는 제조품에 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 미끄럼 제어 물품은 15.5 개/㎠ (100 개/in2)이상, 더욱 전형적으로 54 개/㎠ (350 개/in2) 이상의 스템 배열을 갖는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 배킹층을 포함한다. 직립 스템의 외부 표면의 적어도 일부는 탄성체 물질이다. 스템은 1.25 이상, 바람직하게는 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상, 가장 바람직하게는 3.0 초과의 종횡 비 (스템 높이:스템 직경)를 갖는다. 제1 표면은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 갖는다. 따라서, 수분이 존재하는 경우에도 마찰 특성이 실질적으로 저하되지 않는다. 제1 표면은 다른 미끄럼 제어 표면과 맞물리는 경우, 실질적으로 0의 인장 강도 및 박리 강도를 갖는다.
하나의 실시양태에서, 탄성체 물질을 포함하는 직립 스템 배열이 또한 제2 표면 상에 형성된다. 제2 표면은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 및 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내의 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 갖는다. 제2 표면은 다른 미끄럼 제어 표면과 맞물리는 경우, 실질적으로 0의 인장 강도 및 박리 강도를 갖는다.
다른 실시양태에서, 건조 정적 마찰 계수는 1.0 이상 또는 2.0 이상이다. 다른 미끄럼 제어 표면과 약 53 g/6.45 ㎠(1.86 oz/in2)의 압력에서 맞물리는 경우,제1 표면은 23,268 dyne/㎠ (5.4 oz/in2) 이상, 바람직하게는 43,090 dyne/㎠ (10 oz/in2) 초과, 더욱 바람직하게는 77,562 dyne/㎠ (18 oz/in2) 이상, 가장 바람직하게는 107,725 dyne/㎠ (25 oz/in2) 이상의 동적 전단 강도를 갖는다. 높은 전단력은 탄성체 물질의 마찰 특성에 주로 기인하며, 기계적 패스너(fastener)와 같은 스템의 기계적 연동에 의한 것은 아니다.
배킹층은 미끄럼 제어 물품의 용도에 따라 하나이상의 층, 예컨대 강화 웹, 발포층, 실질적으로 비탄성인 중합체 층, 또는 접착제 또는 발포된 접착제층일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 배킹층은 직립 스템과 일체적으로 형성된 탄성체 물질일 수 있다. 배킹층은 탄성 또는 비탄성일수 있고, 두껍거나 얇을 수 있으며, 다공성 또는 비다공성일 수 있고, 접착제층을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 하나의 실시양태에서, 비탄성체의 배킹층이 직립 스템의 일부를 형성할 수 있다. 배킹층이 임의로 극히 얇을 수 있기 때문에, 본 발명의 미끄럼 제어 물품은 경량 그립 용도로서 사용되기에 적절한 그립 테이프 또는 매우 얇은 랩으로서 구성될 수 있다. 별법으로, 배킹층은 성형, 압출 또는 제조된 물품의 일부일 수 있다.
본 발명은 습윤 및 건조 조건에서 쾌적하며 부드러운 촉감, 높은 마찰 특성 및 우수한 성능을 갖는 마찰 제어 물품에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰 또는 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 1A는 본 발명에 따른 양면 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 교호 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공압출된 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 3A는 본 발명에 따른 교호 공압출된 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제2 표면층 상에 흡수층을 갖는 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 5A는 본 발명에 따른 흡수 물질 및 미소채널을 포함하는 미끄럼 제어 물품의 측면도이다.
도 5B는 도 5A의 미끄럼 제어 물품의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 미끄럼 제어 물품과 상호작용하는 물방울의 개략적 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 미끄럼 제어 물품 상에서 직립 스템으로부터 채널을 통해 벗어나는 수분의 개략적 예시도이다.
도 8은 본 발명의 미끄럼 제어 물품을 사용하는 예시적 물품의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 미끄럼 제어 물품을 제조하는 예시적 방법의 개략도이다.
도 10은 그 위에 각각 본 발명의 물품이 고정되어 있는 글로브와 손잡이 사이와 같이 짝으로 접촉하는 2개의 본 발명의 마찰 제어 물품의 측면도이다.
도 11은 대향 표면이 서로 지나서 이동하여 스템 간섭을 극복하는 도 10의 영역 A의 부분의 확대도이다.
상기 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 양태를 나타내지만, 설명에서 주목되는 바와 같이 다른 실시 양태가 또한 고려된다. 모든 경우에서, 상기 개시 사항은 본 발명을 대표적으로 나타내는 것이며 제한하는 것은 아니다. 많은 다른 변형및 실시 양태가 본 발명의 원리의 범위 및 정신내에서 당업계의 숙련자에 발명될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰 또는 미끄럼 제어 물품(20)의 측면도이다. 물품(20)은 직립 스템(26)의 배열을 갖는 제1 표면(24)을 갖는 배킹층(21)을 포함한다. 상기 스템은 규칙 또는 비규칙적으로 배열될 수 있다. 육각형, 사선, 사인곡선 등과 같은 다양한 패턴의 스템이 사용될 수 있다. 직립 스템(26)은 탄성체 물질로 구성된다. 직립 스템(26)의 전체 외부 표면은 탄성체 물질이다. 도 1의 실시양태에서, 배킹층(21)은 탄성체 물질의 직립 스템(26)과 일체적으로 형성된다. 배킹층(21)과 직립 스템(26)의 조합을 종종 스템 웹(stem web)이라 한다. 예시된 실시양태가 일반적으로 스템(26)을 원통형으로서 나타내지만, 금형으로부터 용이하게 제거되기 위해 스템(26)의 측면은 약간 경사(35)진다. 원추형 콘 또는 피라미드, 직사각형, 반구, 정사각형, 육각형, 팔각형, 검 드롭 등과 같이 원통형이 아닌 다양한 형태가 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 미끄럼 제어 물품(20)은 구조체를 함께 유지하기 위해 탄성체 물질 및 배킹층(21)으로 구성된 직립 스템(26)을 1차적으로 요구한다. 그러나, 배킹층(21)의 탄성 특징이 미끄럼 제어 물품(20)이 그립 랩으로서 사용되는 경우와 같은 일부 용도에 대한 모든 요구를 만족시키는 것은 아니다. 따라서, 추가의 배킹층(22, 34, 36)이 배킹층(21)을 보강하기 위해 제2 표면(25)에 임의로 적용된다. 추가 배킹층(22)은 미끄럼 제어 물품(20)을 안정화하고 보강할 수 있어, 늘임에 대해 저항하고, 인열 내성 뿐만 아니라 다양한 다른 기능들을 향상시킨다. 접착제층(34) 및 이형 라이너(release liner, 36)가 다른 표면에 본 발명의 미끄럼 제어 물품(20)을 부착시키기 위해 임의로 제공된다. 본 명세서에서 사용된 배킹층이란 전형적으로 이들 층중 최대 하나가 직립 스템과 일체적으로 형성되지만, 직립 스템을 지지하는 하나 이상의 층을 갖는 조합물을 말한다.
배킹층은 전형적으로 약 0.05 ㎜ 내지 약 0.38 ㎜ (0.002 in 내지 0.015 in) 두께이다. 일부 경우에, 배킹층은 압출 중 직물의 시이트와 같은 강화 웹을 결합하기에 충분히 두꺼워서 증가된 인열 내성 및 인장 강도를 부여한다. 강화 웹은 미끄럼 제어 물품이 바느질을 통해 가요성 기판에 부착된 경우 특히 유용하다. 배킹층은 발포되거나 고체인 중합체 물질일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 배킹층은 다공성 및(또는) 흡수층, 예컨대 섬유성 물질, 또는 직물 또는 부직물일 수 있는 직물 스크림(scrim)의 층을 포함할 수 있다. 다공성 물질은 수분을 직립 스템으로부터 벗어나게 하고(하거나) 수분을 흡수하는데 유용하다. 하나의 실시양태에서, 배킹층은 실질적으로 비탄성층을 포함하여, 미끄럼 제어 물품의 네킹(necking) 또는 늘임을 방지한다.
배킹층은 미끄럼 제어 물품을 함께 유지하기 위해 탄성체 물질과 충분히 상용적일 것이 요망된다. 적절한 배킹층 물질에는 열가소성 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀(예, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르 (예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리스티렌, 나일론, 아세탈, 블록 중합체 (예, 탄성체 단편을 갖는 폴리스티렌 물질, 셸 케미칼 컴파니(미국 휴스턴 텍사스 소재)로부터 KRATON(등록상표명)으로 구입가능), 폴리카르보네이트, 열가소성 탄성체 (예, 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 나일론계) 및 공중합체 및 이들의 블렌드가 있다. 열가소성 물질은 또한 충전제, 섬유, 대전방지제, 윤활제, 습윤제, 발포제, 계면활성제, 색소, 염료, 커플링제, 가소화제, 현탁화제, 친수성/소수성 첨가제 등과 같은 첨가제를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
임의의 접착제층에는 전형적으로 미끄럼 제어 표면이 적용될 기재 물품에 접착성을 제공하도록 선택된 접착제, 예컨대, 압력 민감성 접착제, 열경화성 또는 열가소성 접착제, 광경화 접착제, 용매에 의해 활성화된 접착제 및 이들의 블렌드를 포함한다. 접착제는 필라멘트를 포함할 수 있다. 배킹층은 임의로 접착제로 적층 또는 함침될 수 있다. 본 발명에 유용한 하나의 접착제는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 구입가능한 접착제 전이 테이프(Adhesive Transfer Tape) 950이다. 또한 여러가지 적절한 에폭시, 우레탄, 합성 또는 천연 기재 고무 및 아크릴 접착제가 이러한 목적으로 시판된다. 용도에 따라, 접착제는 표면에 미끄럼 제어 물품을 이형가능하게 접착 또는 영구적으로 접착시킬 수 있다.
도 1A는 일반적으로 도 1에 예시된 바와 같은 추가 배킹층(22, 34, 36)이 없는 양면 미끄럼 제어 물품(20')의 단면도이다. 물품(20')은 제1 및 제2 표면(24', 25') 양면에 직립 스템(26')의 배열을 갖는 배킹층(21')을 포함한다. 직립 스템(26')은 단일 탄성체 물질로 구성된다. 도 1A의 실시양태에서, 배킹층(21')은 탄성체 물질의 직립 스템(26')과 일체적으로 형성된다. 또다른 실시양태에서, 상부 및 하부는 2 개의 상이한 탄성체 물질로부터 공압출될 수 있다. 본 발명에 따른 양면 미끄럼 제어 물품은 다양한 개시 실시양태로부터 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 교호 미끄럼 제어 물품(40)의 측면도이다. 스템(46)의 하부(44)는 배킹층(42)에 한정된다. 스템(46)의 상부(48)는 탄성체 물질로 구성된다. 배킹층(42) 및 스템의 하부(44)는 미끄럼 제어 물품(40)의 용도에 따라 탄성 또는 비탄성의 다양한 물질로 구성될 수 있다. 적어도 상부(48)의 외부 표면이 탄성체 물질이다. 하나의 실시양태에서, 스템(44)의 상부(48)는 소수성 특성을 갖는다. 소수성 특성은 소수성 물질로부터 상부(48)를 구성함으로써 또는 상부(48)를 소수성 특징을 갖도록 처리함으로써 수득될 수 있다. 비극성 액체와의 접촉과 관련된 용도를 위해, 스템(46)의 상부(48)가 친수성 특징을 수득하도록 처리될 수 있다 (예, 코로나 처리).
도 3은 본 발명에 따른 공압출에 의해 형성된 또다른 교호 미끄럼 제어 물품(50)의 단면도이다. 배킹층(52)이 탄성체 스템(56)에 구조적 일체성을 더하도록 중심 영역(54)으로 돌출된다. 배킹층(52)은 전형적으로 단단한 중합체 물질이다.
도 3A는 본 발명에 따른 공압출에 의해 형성된 교호 미끄럼 제어 물품(50')이다. 스템(56') 및 배킹층(52')은 탄성체 물질로 구성된다. 스템(56')은 추가 배킹층(53')의 중심 영역(54')을 관통하여 돌출해 있다. 추가 배킹층(53')은 구조적 안정성, 소수성/친수성 특성 또는 기타 다양한 기능을 제공할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 추가 배킹층(53')은 스템(56')의 구성에 사용된 것들과 상이한 특성을 갖는 탄성체 물질일 수 있다.
도 4는 흡수층(76)과 유체 소통하도록 배킹층(74)을 관통하는 다수의 홀(72)을 갖는 미끄럼 제어 물품(70)의 측면도이다. 흡수층(76)은 탄성체 스템(78)으로부터 수분을 흡수하여 습윤 조건에서 우수한 마찰 특성을 유지한다.
도 5A 및 5B는 돌출 탄성체 스템(86)들 간의 배킹층(84) 상에 미소채널(82)을 갖는 미끄럼 제어 물품(80)을 예시한다. 미소채널(82)은 구동력의 방향으로 유체의 신속한 수송을 일으키는 모세관 힘을 이용한다. 흡수층(88)이 배킹(84)의 제1 표면(90)을 따라 위치하여 구동력을 제공한다. 이와는 달리, 구동력은 스템(86) 상의 친수성 영역 및(또는) 중력일 수 있다.
습윤 및 건조 조건 모두에서 본 발명의 미끄럼 제어 물품의 뛰어난 마찰 특성을 제공하기 위해 다수의 메카니즘이 조합된다. 도 6은 스템(64)의 소수성 팁(tip, 62) 상에 존재하는 개별 물방울(60)의 개략적 예시도이다. 물방울(60)은 미끄럼 제어 물품(66)을 흔들거나 그립핑함으로써 스템(64)으로부터 쉽게 제거된다. 수분의 재분포 또한 스템 밀도에 의해 영향을 받는다.
수분(60)의 다량 침적은 도 7에 예시된 바와 같이, 스템(64)의 기저에서 액체의 분포를 일으키지만 팁(62)은 건조한 상태로 남아있다. 물 또는 다른 임의의 극성 액체가 미끄럼 제어 물품(66)의 표면 상에 침적되는 경우, 스템(64)의 팁(62)은 열가소성 탄성 중합체의 소수성 특징 때문에 노출된 채로 남는다. 친수성 물질로 배킹층을 구성하여 팁(62)으로부터 물(60)이 벗어나도록 한다.
다른 표면을 갖는 직립 스템(64) 그립은 스템의 탄성체 물질의 마찰 특성에주로 기인한다. 마찰 성능은 스템(64)이 다른 표면으로 돌출될 것을 요구하지 않는다 (즉, 2부분 기계적 패스너상에서와 같은 연동 기계적 맞물림이 요구되지 않음). 따라서, 마찰 접촉이 연성 또는 강성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명은 높은 마찰 특성 및 터치시 부드러운 촉감을 갖는 스템 웹 구조물에 관한 것이다. 본 발명의 구조물은 정사각형, 보편적으로 이격되거나 랜덤하게 이격된 배열로 배열된 다수의 스템을 포함한다. 바람직하게는, 스템의 밀도는 139 내지 465 스템/cm2(900 내지 3,000 스템/in2)의 범위이고, 스템의 직경은 일반적으로 0.02 내지 0.027 cm(8 내지 11 mil)이고, 스템의 종횡비는 약 2이다. 물(또는 또다른 극성 유체)가 본 발명의 마찰 제어 물품의 스템 웹 표면에 적용되는 경우, 유체는 스템들 사이에서 스템 표면상에 균일하게 분포한다. 스템이 소수성 외면을 갖는 경우, 스템의 최외곽 팁은 스템을 이루는 재료의 소수성으로 인해 건조 상태로 잔류한다. 스템상의 경사진 벽(임의적임)은 최외곽 팁으로부터 스템이 설치되어 있으며 돌출되어 있는 배킹 하향 쪽으로 유체를 구동하는 추가의 모세관 힘을 생성한다. 물(또는 다른 극성 유체)과의 이 독특한 상호작용은 본 발명의 구조물을 그립핑 용도에 유용하도록 만든다.
본 발명의 마찰 제어 물품의 부드러운 촉감은 연성 물질, 스템 기하학 및 스템 간격의 조합에 의해 생성된다. 따라서, 사람의 손가락에서 촉각 점 이외의 서로 더 인접하게 스템을 배치하는 것은 촉감으로 개별 스템을 구별하는 것을 어렵게 한다. 스템은 적용된 그립 압력에서 구부려지고 이는 구조물에 추가의 연성을 부여한다. 또한, 스템이 높은 마찰계수(예를 들어 0.8 초과)를 갖는 연성의 낮은 듀로미터(예를 들어, 50 쇼어(Shore) D 미만)의 재료로 제조될 수 있는 것이 중요한 특징이다. 구조물의 주요 "연성" 성분은 재료 압착으로부터 보다는 스템 구부러짐으로부터 기인한다. 스템은 바람직하게는 매우 낮은 수치의 장력 및 압착 세트를 갖는 매우 탄력성인 탄성체로부터 형성된다. 그 결과, 본 발명의 스템 웹 구조물은 여러회 사용후 그의 부드러운 촉감을 보유한다. 구부러진 스템은 마찰에 이용가능한 추가의 표면 영역을 노출시켜 그립핑 성능을 증진시킨다. 그립핑 부하가 완화됨에 따라, 스템은 그의 원래의 상향 돌출 위치로 복귀한다.
본 발명의 마찰 또는 미끄럼 제어 물품은 최소 압력에서 다른 마찰 또는 미끄럼 제어 물품과 맞물린 경우 높은 전단력을 제공한다. 직립 스템이 실질적으로 높은 가요성 탄성체 물질로 구성되기 때문에, 높은 전단력은 (기계적 패스너와 같은) 스템의 기계적 연동 장치로부터 또는 대향하는 경성 스템으로부터의 단순한 기계적 블록킹으로부터 유도되는 것은 아니다. 그보다는, 직립 스템의 마찰 특성은 2개의 미끄럼 제어 물품이 서로 맞물리는 경우 스템 크기, 스템 밀도 및 스템 패턴에 의해 강화된다. 본 발명의 미끄럼 제어 물품의 연성의 고 마찰 스템은 구부러질 수 있어서 목적하는 특성을 달성한다. 또한 미끄럼 제어 물품을 포함하는 표면을 그립핑하기 위해 위치한 본 발명의 미끄럼 제어 물품을 갖는 글로브도 가능한 용도이다.
직립 스템이 연동되지 않기 때문에, 본 발명의 미끄럼 제어 물품은 동일 또는 유사한 스템 웹 구조로 맞물리는 경우 실질적으로 0의 박리 및 인장력을 갖는다. 이러한 특징은 전형적으로 사용자가 미끄럼 제어 물품에 의해 발생된 임의의 박리 또는 인장력을 극복할 필요 없이, 그립핑된 품목을 신속히 이형시키도록 자유로와야하기 때문에, 이러한 그립핑 목적을 위한 본 발명의 미끄럼 제어 물품을 안전하게 사용하기 위해 중요하다. 예를 들면, 본 발명의 미끄럼 제어 물품은 자전거의 손잡이 바 주변에 랩핑되고, 사이클링 글로브에 적용될 수 있다. 사용자가 자전거의 손잡이 바를 쥐는 경우, 2개의 미끄럼 제어 물품이 최소 압력의 전단력으로 우수한 미끄럼 제어 특성을 제공하도록 맞물린다. 그러나, 실질적으로 0 값의 박리 및 인장력이 사용자가 2개의 미끄럼 제어 물품으로부터 실질적으로 0인 저항성을 갖는 손잡이 바를 이형시킬 수 있도록 한다.
2개의 본 발명의 마찰 제어 물품의 스템 웹 표면이 대면하여 합쳐치는 경우, 대향 스템들 사이의 기계적 간섭 및 스템 대 스템 마찰의 소정의 조합은 예측가능하고 신뢰할만한 마찰 제어 계면을 생성한다. 그러한 대향 스템 웹이 동일할 수 있는 반면, 스템 웹 표면은 성질, 물질 또는 이를 위한 스템 간격이 동일할 필요는 없다. 따라서, 한 표면상의 465 스템/cm2(3,000 스템/in2) 패턴은 대향 표면상의 155, 310, 465 스템/cm2(1,000, 2,000, 3,000 등 스템/in2) 패턴과 유효한 기계적 간섭을 달성할 것이다. 전단 성능은 스템 밀도에 따라 달라지고 예측가능하다. 측방향 변위력이 2개의 대향 스템 웹 표면 사이에 적용됨에 따라 각각의 표면의 스템은 다른 표면의 스템의 각각의 측면을 따라 미끄러지고 구부러진다. 이 유형의 상호작용은 기계적 2부분 패스너상에서와 같이 대향 스템의 연동과 모두 동일하지는 않는 스템 맞물림으로부터 발생되는 제어된 마찰력을 생성한다. 2개의 마찰 제어 물품 사이의 유효한 마찰 계수는 사용되는 상대적 물질, 스템 기하학, 스템 간격 및 마찰 표면에 법선으로 적용되는 힘의 크기에 따라 달라진다.
도 10 및 11은 대면하여 간섭 관계로 정렬된 2개의 마찰 제어 물품의 대향하여 짝이 되는 스템 웹들 사이의 관계를 일반적인 용어로 나타낸다. 도 10은 대향 미끄럼 제어 물품(90a 및 90b)을 나타낸다. 미끄럼 제어 물품(90a)은 제1 표면(93a) 및 제2 표면(94a)를 갖는 배킹층(92a)을 갖는다. 직립 스템(95a)은 배킹층(92a)의 제1 표면(93a)으로부터 돌출되어 있다. 또다른 배킹층 또는 다른 지지 몸체 구조물(96a)은 배킹층(92a)의 제2 표면(94a)에 고정되어 있다. 마찬가지로, 미끄럼 제어 물품(90b)은 제1 표면(93b) 및 제2 표면(94b)를 갖는 배킹층(92b)을 갖는다. 직립 스템(95b)의 배열은 배킹층(92b)의 제1 표면(93b)으로부터 돌출되어 있다. 또다른 배킹층 또는 다른 지지 몸체 구조물(96b)은 배킹층(92b)의 제2 표면(94b)에 고정되어 있다. 미끄럼 제어 물품(90a 및 90b)이 스템 웹 대면 정렬로 정렬되고(도 10에서와 같이) 그 위의 스템 웹 배열에 법선 힘으로서 함께 압력을 받는 경우, 스템이 나타낸 바와 같이 기계적으로 간섭된다.
도 11은 측방향 변위력이 2개의 대향 미끄럼 제어 물품(90a 및 90b) 사이에 적용되는 경우 대향 스템(95a 및 95b)의 접촉 맞물림을 더욱 상세히 나타낸다. 맞물린 스템은 구부러지나 대향 미끄럼 제어 물품(90a 및 90b)의 상대적 측방향 이동에 저항하여 높은 전단력 저항을 달성하는 반면, 여전히 대향 미끄럼 제어 물품(90a 및 90b)을 분리시키기 위한 박리력 저항이 없거나 전혀 제공하지 않는다.스템 구부러짐의 정도는 물질 특성 및 적용된 힘에 따라 달라진다.
2개의 대향하는 본 발명의 마찰 제어 물품의 마찰 계면을 최적화함에 있어서, 각각의 마찰 제어 물품의 총 스템 면적(도 5B의 배향에서 고려되는 바와 같이 물품의 총 면적에 대한 스템의 면적)은 2개의 대향 마찰 제어 물품 표면의 스템이 용이하게 함께 맞춰지도록 약 45% 미만인 것이 바람직하다. 약 45% 미만의 총 스템 면적이 바람직하지만, 더욱 바람직한 총 스템 면적은 약 40% 미만, 훨씬 더 바람직한 총 스템 면적은 약 35% 미만이다. 한 바람직한 실시 양태에서, 총 스템 면적은 약 30%이다. 따라서, 총 스템 면적에 대해 스템들 사이에 상당한 공극 면적이 존재한다. 2개의 본 발명의 마찰 제어 스템 표면은 서로 접촉하게 되는 경우(예를 들어, 도 10), 스템의 공간 간섭은 상대적 측방향 이동에 저항한다. 하나 또는 양쪽의 마찰 제어 물품에 대한 추가의 측방향 이동 힘은 스템을 구부러지게 하여 서로에 대해 미끄러지게 한다(예를 들어, 도 11 참조). 하나의 마찰 제어 그립핑 표면에 대한 다른 마찰 제어 그립핑 표면의 미끄럼 저항은 (1) 깨끗이 통과하도록 스템을 구부리는데 요구되는 힘 및 (2) 대향 스템의 벽들 사이의 마찰의 2개의 인자로부터 기인된다. 각각의 인자는 특정한 마찰 제어 적용을 다루고 목적하는 마찰 특성을 달성하도록 조정될 수 있다. 따라서, 스템을 형성하는 물질의 마찰 계수를 변화시키면 마찰 인자가 증가한다. 스템의 형상을 변화시킴으로써, 예를 들어 스템 형상을 단면이 정사각형으로 만듬으로써 스템들 사이의 중첩을 증가시키고 스템을 구부리는데 요구되는 높은 힘을 생성할 것이다. 물질의 보다 높은 굴곡 모듈러스는 대향 표면을 미끄러지게 하는데 요구되는 힘의 보다 큰 크기인 유사한결과를 야기할 것이다.
몇몇 실시 양태에서, 마찰 제어 재료의 대향하는 짝 표면은 동일한 물질로부터 형성될 수 있거나(이 경우 양쪽 스템은 유사한 방식으로 구부러짐), 하나의 마찰 제어 물품이 다른 마찰 제어 물품보다 더 강성이고 덜 가요성(또는 훨씬 경성)인 물질로부터 형성될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 이들 인자는 스템 배열의 하나가 어느 정도 구부릴 수 있게 충분히 가요성인 한, 짝지어진 제어 제어 물품의 목적하는 마찰 특성을 제어하도록 변화될 수 있다. 일반적으로, 마찰 계수는 표면의 특성이고 힘에 독립적이다. 그러나, 본 발명에서, 스템은 적용되는 수직 부하하에 변형되고 이는 유효(측정된) 마찰 계수를 변경한다. 이러한 후자의 사실은 마찰 부하에 의존하게 한다. 따라서, 본 발명자들은 측정된 계수를 나타내는 용어 유사 마찰 계수를 도입한다. 이 후자의 값은 물품에 발휘되는 법선 힘에 대한 측방향 힘의 비율로서 표현될 수 있다.
대향 마찰 제어 물품의 대면 접촉 표면 사이의 마찰 계면은 사용되는 상대 물질, 스템 기하학, 스템 간격 및 마찰 표면에 법선으로 적용되는 힘의 크기에 따라 달라지는 설계에 의해 미리 결정될 수 있다. 대향 스템 배열의 스템은 법선력이 적용되는 경우 대향하여 접촉하고 상호맞는 관계로 정렬되고(도 10에 나타난 바와 같이), 스템 배열 사이의 상대적 측방향 변위력의 적용은 적어도 하나의 배열의 스템이 구부러지게 한다. 2개의 대향 마찰 제어 물품의 상대적 측방향 이동은 그러한 스템을 구부러지게 하는데 요구되는 예측가능한 힘 및 대향 접촉 스템들 사이의 마찰 간섭에 의해 저항된다.
본 발명의 미끄럼 제어 물품의 부드러운 촉감은 탄성체 물질의 종류 및 스템의 기하학에 주로 기인한다. 탄성체 물질은 바람직하게는 약 70D 미만 (Estane(등록상표명)58091); 더욱 바람직하게는 약 90A 미만, 가장 바람직하게는 약 60A 미만의 쇼어 경도를 갖는다. 인장 모듈러스는 바람직하게는 약 12 MPa(1740 psi) 미만, 더욱 바람직하게는 약 6 MPa(870 psi) 미만, 가장 바람직하게는 약 4 MPa(580 psi) 미만이다. 스템 높이, 스템 직경 및 스템들간의 간격 (스템 기하학이라 함)이 표면 상에 부드러운 촉감을 형성하기 위한 중요한 인자들이다. 일반적으로, 스템이 길수록 그 가요성에 때문에 촉감이 부드러워진다. 스템 간격의 경우, 손가락 끝의 촉각점들 간의 평균 거리는 대략 1.27 ㎜ (0.050 in)이다. 물체들 간의 간격이 촉각 거리의 반 미만인 경우, 표면 상 돌기들 간의 구분이 어려워진다. 따라서, 가장 좋은 촉감은 전형적으로 가능한 가장 높은 스템 밀도를 갖는 스템 웹의 경우 수득된다. 310 개/㎠ (2,000 개/in2) 초과의 스템 밀도가 피부와 접촉한 경우 고유의 부드럽고 쾌적한 촉감을 형성한다.
다시 도 1을 참고로, 스템은 미끄럼 제어 물품의 성능을 최적화하기 위해 실질적으로 돌출될 필요가 있다. 스템은 탄성체 물질의 종류 및 스템 직경에 의해 돌출을 유지한다. 직립 스템은 대표적으로 약 0.254 ㎜ 내지 약 1.27 ㎜(0.010 in 내지 약 0.050 in), 더욱 대표적으로 약 0.51 ㎜ 내지 약 1.02 ㎜ (0.020 in 내지 0.040 in) 범위의 높이(28)를 갖는다. 인접한 스템들(26) 간의 간격 또는 갭(30)은 일반적으로 약 0.254 ㎜ 내지 약 2.54 ㎜(0.01 in 내지 약 0.1 in) 및 더욱 대표적으로 약 0.46 ㎜ 내지 약 0.84 ㎜(0.018 in 내지 0.033 in)이다. 스템(26)은 약 0.076 ㎜ 내지 약 0.76 ㎜(0.003 in 내지 약 0.030 in)의 최대 단면 치수(29)를 갖는다. 스템(26)은 적어도 15.5 개/㎠(100 개/in2), 더욱 대표적으로 약 54 개/㎠ 내지 약 1550 개/㎠(350 개/in2내지 약 10,000 개/in2)의 밀도로 배킹 상에 배열된다.
스템은 1.25 이상, 바람직하게는 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상, 가장 바람직하게는 3.0 이상의 종횡 비를 가지나, 일부 용도의 경우 3.0 초과의 종횡 비도 가능하기는 하다. 종횡 비란 최대 단면 치수에 대한 핀 높이의 비를 말한다. 원형 단면을 갖는 핀의 경우, 최대 단면 치수는 핀 직경이다. 스템 또는 핀이 탄성체 물질로부터 형성되는 경우, 비교적 작은 스템 직경은 터치에 대한 스템 웹 표면의 부드러운 성질을 증진시킨다.
도 8은 본 발명에 따른 미끄럼 제어 표면(102)을 갖춘 예시적 물품(100)의 사시도이다. 물품(100)은 골프채, 야구 배트, 손잡이 등과 같은 다양한 구조에 부착하기에 적절한 개구부(104)를 한쪽 끝에 갖는 성형된 그립이다. 물품(100)은 다양한 공정, 예컨대 사출성형, 프로필 압출, 롤 압출 형성을 사용하여 제조될 수 있다.
몇몇 실시 양태에서, 마찰 제어 물품에 대한 광학 효과를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 배킹층의 하나 또는 양면상에 추가의 미세복제 기술을 통해 및(또는) 투명한, 반투명한, 편광성 등인 물질로부터 배킹층을 형성함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 미끄럼 제어 물품을 참고로 하여, 투명한 배킹층(21)은 배킹층(21)의 제2 표면(25)상의 인쇄가 미끄럼 제어 물품(20)의 스템 웹 측면으로부터 보일 수 있게 할 것이다. 또한, 스템(26)은 투명할 수 있거나 또다른 불투명 물질로부터 형성되거나 불투명 코팅물로 코팅되어 다양한 목적하는 광학 효과를 달성할 수 있다. 또한, 인쇄가 임의의 목적하는 정보, 장식 또는 광고 목적을 위해 미끄럼 제어 물품(20)의 제1 표면(24)상에(스템(25) 사이의 랜드상에) 적용될 수 있다. 특정한 미끄럼 제어 물품은 완전히 투명하거나 소망하는 경우 단지 부분 또는 부분들로 투명할 수 있다.
본 발명의 마찰 또는 미끄럼 제어 물품에 대한 많은 추가의 적용이 고려된다. 이들에는 마찰 제어 물품 단독의 사용(한 표면상에) 또는 대향 마찰 제어 물품과 조합하여(도구가 취급될 때 짝 맞물림을 위해 글로브의 손바닥상에 그리고 도구의 대향 손잡이상에 마찰 제어 물품을 제공하는 것과 같이) 사용하는 것이 포함될 것이다. 본 발명의 마찰 제어 물품은 스포츠, 의료, 가정, 수송, 군사적 및 산업 용도와 같이 다양한 분야에서 많은 적용에 추가 유용성을 갖는다. 그러한 많은 용도에서, 본 발명의 마찰 제어 물품은 본원에 개시된 다른 특징들(예를 들어, 미소채널, 다공성 배킹층(예를 들어, 접착제), 흡수층, 교호 압출 및 형성 기술 및 구조물(예를 들어, 접착제 랩으로서), 마찰 제어 물품의 소수성 또는 친수성(및 구체적으로 그 위의 스템의 소수성 또는 친수성)을 변화시키는 것 등)중 하나 이상 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 마찰 제어 물품을 위한 추가의 고려되는 스포츠 적용은
- 카누 또는 카약 패들과 같은 보팅에 사용되는 패들의 손잡이상에서
- 미끄러짐을 감소시키는 보트 및 개인 선박의 표면상에서(시트, 손잡이 바, 그립, 발판, 갑판 표면 등과 같이 탑승자에 의해 관련되는 임의의 표면상에서)
- 사용자의 발 또는 장화에 의해 관련되는 스키(수상 또는 스노우)의 그러한 부분들상에서
- 미끄럼을 방지하기 위해 사용자에 의해 관련되는 설상차의 그러한 부분들(설상차 시트, 손잡이, 그립, 발판 등과 같이)상에서
- 윈드서핑 보드 및 손잡이, 및 요트 및 항해 장비의 사용자 관련된 표면 상에서
- 승마 장비, 예를 들어 고삐, 안장, 승마 바지(예를 들어 넓적 다리 패치), 승마 채찍, 브러쉬 등에서
- 체조 장비(예를 들어, 체조자에 의해 관련되거나 접촉되는 안마, 도약, 바닥 운동, 링 및 손잡이)상에서
- 볼의 그립성, 던지는 능력, 잡는 능력 등을 증진시키기 위한 볼의 표면상에서
- (시이트 형태로 적용되거나 테이프 형태로 스틱 둘레에 랩핑된) 하키 스틱의 손잡이 또는 퍽 취급 표면상에서
- 스케이트보드의 사용자 접촉 표면상에서
- 자전거 페달, 모토싸이클 페달, 자동차 페달 등과 같은 페달의 사용자 관련 표면상에서
- 수중 공원 내부관, 다른 물 장난감, 래프트, 뜨는 물품 등의 사용자 접촉 표면상에서
- 스쿠버 다이빙 및 스노클링 용도에 사용하기 위한 수중 양말의 외부 및(또는) 내부 표면상에서 그리고(또는) 스쿠버 다이빙 또는 스노클링에 사용하기 위한 수영 물갈퀴의 내부 표면상에서
- 양말의 내부 및(또는) 외부 표면 및(또는) 신발류에 대한 사용자의 발의 미끄럼을 최소화하기 위한 부츠 또는 신발류의 내부 표면상에서
- 사용자에 의한 볼의 마찰 제어 및 조작을 증가시키기 위한 축구화와 같은 볼 관련 신발류의 외부 표면상에서
- 균일한 패드 조립체(예를 들어, 풋볼, 하키 또는 라크로스 패드)의 노출 표면상에서 및 그러한 패드를 덮는 스웨터, 바지, 브리저 또는 양말의 내부 짝 부분에서
- 레슬링 및 체조와 같은 스포츠용 전문 신발류상에서
- 매트 및 신발상의 대향 마찰 제어 물품이 골프 채를 스윙할 때 발을 꼬이지 않도록 사용자를 가르치는데 도움이 되는 골프 연습 매트 및 신발과 같은 스포츠 연습 장비상에서
- 사용자에 대한 스트랩의 미끄럼을 최소화하기 위한 배낭 스트랩 및 카메라 스트랩과 같은 스트랩용 패치상에서(그리고 트랩상의 패치와 만날 수 있는 사용자 의류상의 대향 패치상에서)
- 샌달 또는 다른 신발류의 발 측면 및(또는) 바닥 측면상에서
- 운동 기구 그립 또는 손잡이 또는 다른 스포츠 스틱 손잡이 또는 그립 또는 손잡이 바(예를 들어, 필드 하키 스틱, BMX 바이크 손잡이 바, 레이싱 차량 핸들, 조정용 그립, 수상 스키 손잡이, 수영장 사다리 또는 계단 손잡이 등)상에서
- 스프레이 스커트 및 그립퍼를 포함하는 카약의 사용자 관련 표면상에서
- 소화기 그립 및 손잡이, 예를 들어 피스톨 그립, 리플 버트 그리고 글로브 및 어깨 패드와 같은 대향하는 사용자 착용 표면상에서
- 시트 쿠션 표면상에서(사용자 접촉 및(또는) 그의 지지 접촉 측면상에서)
- 궁술 장비, 예를 들어 라이저 그립 및(또는) 스트링 및 활고자 영역상에서
- 항해, 스키, 총렵, 등산, 휠체어 경주, 골프, 라켓 스포츠, 스틱 취급 스포츠, 볼 취급 스포츠, 체조, 래프팅, 항해, 설상차, 궁술, 축구 골키퍼 글로브 등와 같은 스포츠 적용에 사용되는 글로브의 모든 방식에서.
이러한 많은 용도에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및(또는) 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 글로브가 스포츠 물품을 사용하기 위한 사용자에 의해 착용되는 임의의 적용에서(물품이 볼, 스포츠 스틱의 손잡이 또는 장비 고정물이든 간에), 또한 글로브 및 볼, 손잡이 또는 고정물에 본 발명의 마찰 제어 물품이 제공되어 대향 짝 마찰 제어 물품 사이에 높은 전단 강도를 제공하나 이들 사이에 신속한 박리(즉, 이형)을 허용하고 그에 의해 사용자의 그립을 개선시킬 수 있다. 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 스포츠 스틱)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 스포츠 용품에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 마찰 제어 물품을 위한 가정용 적용은 많고, 하기를 포함한다:
- 적소에 유지하기 위한 이불 또는 담요상의 패치상에서
- 분출 건, 물 펌프 및 페인트 볼 장비를 위한 손잡이를 포함하여 장난감 및 보드 게임의 사용자 관련 표면상에서 또는 플레이 매트의 바닥 관련 표면상에서
- 의자, 시트 및 부엌 용구, 특히 아기 시트, 아기 의자 및 용구와 관련한 그러한 용품 및 어린이 급식에 사용되는 급식 용품의 사용자 관련 표면상에서 그리고 아기의 미끄러짐을 방지하기 위한 높은 의자 표면 및 기저귀 변경 테이블상에서
- 상대적 미끄럼을 방지하기 위해 공기 매트리스 및(또는) 침낭에 적용되는 패치상에서
- 정원 도구 및 호스상에서
- 식탁용 매트(그의 상부 및(또는) 하부 표면)상에서
- 부엌 용구, 장비 및 기구의 손잡이상에서
- 음악 기기, 예를 들어 바이올린 턱 패드의 사용자 관련 표면상에서
- 헤어 조각 및(또는) 모자를 사용자의 머리상에 적소에 보유하기 위한 하나 이상의 대향 표면상에서
- 서랍 라이너 또는 도구 박스 라이너로서
- 미끄러짐을 방지하기 위해 작은 융단하에 배치하기 위한 목재 또는 비닐 또는 다른 평탄한 바닥상의 비미끄럼 층으로서
- 목욕, 세척, 부엌 또는 세탁실에서 욕조 라이닝 매트 또는 비미끄럼 표면으로서
- 고온 패드용 피복 물질로서
- 안경 코 패드상의 내미끄럼성 표면으로서
- AV 원격 제어 유지를 위한 패드와 같은 미끄럼을 방지하기 위한 용품 배치를 위한 패드 또는 표면상에서
- 가구 표면(지지 표면, 다른 관련 가구 조각, 모포 또는 사용자를 접촉시키기 위한)상에서
- 그립성, 통기성 및 가요성을 개선시키기 위한 착용 의류상의 패치로서
- 애완동물 장비, 예를 들어 고양이 기어오름 막대기, 애완동물 부티(내측 및 외측 모두) 및 깔짚 박스 미끄럼 방지 패드, 애완동물 사발 미끄럼 방지 패드 및(또는) 깔짚 박스 또는 사발 자체상의 미끄럼 방지 표면을 위해.
많은 이들 가정용 용도에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 다른 적용에서, 2개의 대향 마찰 제어 물품이 연합적으로 사용되어 대향 짝지어진 마찰 제어 물품 사이에 높은 전단 강도를 제공하나 이들 사이에 신속한 박리(즉, 이형)을 허용할 수 있다(예를 들어, 공기 매트리스 및 침낭상의 마찰 제어 물품의 대향 패치상에서). 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 부엌 용구 손잡이)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 가정용 용품에 적용될 수 있다.
의료 영역에서, 단일 적용 또는 짝지어진 적용으로 사용되는 본 발명의 마찰제어 물품을 위한 많은 용도가 가능하다. 이들에는 하기가 포함된다:
- 의료 과정중에 도구가 미끄러지지 않게 하기 위한 드레이프 매트상에서
- 치과 의자, 검사 테이블 표면, 디딤대, 지압 테이블 커버 등과 같은 착석 또는 안락 영역상에서
- 휠체어 시트, 쿠션 및 견인 표면상에서
- 목발 및 보행자의 사용자 및(또는) 바닥 관련 표면상에서
- 치과 도구 손잡이용 표면으로서 및 치과 도구 트레이 및 매트상에서
- 정형 외과 및 다른 수술 도구의 손잡이상에서 그리고(또는) 그의 사용을 위한 조작자 또는 수술 글로브상에서
- 콘돔 또는 콘돔 도뇨관상에서(그의 내부 및(또는) 외부 표면상에서)
- 다른 물질의 랩을 적소에 고정하기 위한 마찰 표면으로서
- 용이한 개방 처방 병을 포함하여 의료 용기의 개방을 용이하게 하기 위한 물질로서
- 내부의 미끄럼을 방지하고 사용자의 그립성을 증진시키기 위한 앰뷸런스 또는 다른 의료 긴급 차량(예를 들어, 의료 헬리콥터)내의 표면 및(또는) 그에 의해 수송되는 물품용 비미끄럼 표면상에서
- 의료 시설에서의 바닥 매트로서
- 마찰 특성을 개선하고(거나) 사용자 접촉 감각을 증진시키기 위한 수술 글로브(그의 내부 및(또는) 외부 표면)상에서
- 의료 부티(그의 내부 및(또는) 외부 표면)상에서
- 일회용 병원 실 또는 샤워 매트 또는 패드상에서
- 공기 순환을 개선시키고 일정한 마찰 이동으로 인한 상처를 감소시키기 위한 간호 홈 침대를 위한 패드 또는 패치로서
- 높은 유체 수술(예를 들어, 관절 촬영 내시경 검사, 비뇨기과 등)에 사용하기 위한 일회용 마찰 매트로서.
많은 이들 의료 적용에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및(또는) 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 상기 언급한 용도 적용의 다른 분야와 같이, 대향 짝지어진 마찰 제어 물품 사이의 높은 전단 강도가 2개의 마찰 제어 물품을 대향 표면상에(예를 들어, 도구 손잡이와 글로브 사이 또는 도구 손잡이와 고정 트레이 사이) 사용함으로써 달성될 수 있다. 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 수술 도구 손잡이)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 의료 용품에 적용될 수 있다.
수송 관련 적용에서 본 발명의 마찰 제어 물품의 많은 사용이 또한 고려된다. 상기 언급된 것 이외에, 본 발명의 마찰 제어 물품은 하기를 포함하여 많은 추가의 방식에 사용될 수 있다:
- 타이어 표면상에서
- 핸들, 핸들 커버, 조작자 노브(knob), 손잡이 및 레버 등 상에서 그리고(또는) 드라이빙 글로브, 기계 작업 글로브 등 상에서
- 조작자 또는 승객 시트상에서 또는 임의의 차량(예를 들어, 자동차, 트럭,버스, 비행기, 보트, 기차, 모토사이클, 보행기 등)에서의 시트커버상에서
- 소하물 또는 장비가 미끄러지는 것을 방지하기 위한 용기 저장 표면상에서(예를 들어, 자동차 트렁크 패드로서)
- 도구가 차량 표면상에서 미끄러지고(거나) 차량 표면이 스크래치되는 것을 방지하기 위한 차량 유지시 펜더 또는 몸체 드레이프로서
- 차량용 바닥 매트로서(예를 들어, 자동차 바닥 매트)
- 수송을 위한 스키와 관련되는 스키 걸이 표면상에서 또는 이동가능한 지붕 걸이, 스키 걸이 또는 화물 운반체의 차량 관련 표면상에서
- 레크레이션 차량, 보트, 비행기 등과 같은 차량에서 서랍, 찬장 및 다른 저장 용기용 라이너로서.
많은 이들 수송 적용에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및(또는) 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 그러나, 몇몇 적용에서, 2개의 대향 마찰 제어 물품이 대향 짝지어진 마찰 제어 물품 사이에 높은 전단 강도를 제공하나 이들 사이에 신속한 박리(즉, 이형)을 허용하는데 사용될 수 있다(예를 들어, 핸들 커버 및 드라이빙 글로브상에서). 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 핸들)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 수송 용품에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 마찰 제어 물품은 앞서 기재된 군사적 적용가능한 용도 이외에 군사 분야에 적용된다. 추가의 군사적 적용은 하기를 포함한다:
- 차량 시트 쿠션, 배낭 및 의류 패치 등 상에서
- 소총 개머리, 권총 그립, 방아쇠 등과 같은 사용자 관련 무기 표면상에서
- 조작자가 마찰 제어 물품을 갖는 글로브를 착용하고 포탄의 일부 또는 포탄 라이너가 작업자의 글로브와 짝이 되기 위한 본 발명의 마찰 제어 물품을 갖는 대포 포탄 부하 적용을 위해.
많은 이들 군사적 특정 적용에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및(또는) 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 그러나, 몇몇 적용에서, 2개의 대향 마찰 제어 물품이 대향 짝지어진 마찰 제어 물품 사이에 높은 전단 강도를 제공하나 이들 사이에 신속한 박리(즉, 이형)을 허용하는데 제공된다(예를 들어, 포탄 부하 조작자 글로브와 포탄 라이너 사이). 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 권총 그립)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 군사적 용품에 적용될 수 있다.
본 발명의 마찰 제어 물품의 사용을 위한 다른 적용은 하기와 같은 산업적 또는 상업적 적용을 포함한다:
- 사다리 디딤대 및(또는) 신발 표면상에서
- 해로운 물질 취급을 용이하게 하는데 사용하기 위해(물질 용기, 그러한 용기 등을 취급하는데 사용하기 위한 글로브상의 마찰 제어 표면)
- 조작자 조작을 위한 호스 단절 표면상에서
- 조작자 조작을 요구하는 노브, 다이얼 및 손잡이상에서
- 정밀 부분 배치가 용이하게 되는 콘베이어 벨트 표면 또는 조립체 정렬 시스템상에서
- 컴퓨터 마우스 패드의 배면부(즉, 마우스 패드의 양면상의 미세복제된 표면)상에서
- 벨트 및 도르래의 대향 표면상에서
- 예를 들어 물리적 요법, 난간, 수영장, 무대, 안전대 등을 위한 레일 또는 그립 표면상에서
- 갑판 표면, 산업적 플로링, 좁은 통로 등과 같은 발걸음 표면상에서
- 소방 설비상에서(예를 들어, 계단, 발판, 에이프론, 손잡이, 그립, 글로브, 헬멧 스트랩, 착용 의류 등 상에서)
- 식품 표면 트레이 또는 다른 식품 표면 표면들(예를 들어, 항공회사 서빙 트레이, 카트, 시트 접지 트레이, 컵 바닥 등)상에서
- 전략적 위치에 배치된 본 발명의 마찰 제어 물품의 대향 또는 단일 패치에 의해 의류 용품을 적소에 유지하기 위해
- 산업적 적용을 위한 높은 전단 마찰 고정물 탑재
- 저장 또는 수송을 위해 적층되는 경우 상대적인 박스 또는 용기 사이에 (또는 팔레트와 그 위의 물질 사이에) 미끄럼 제어를 방지하기 위해. 이 적용에서, 전체 용기는 선택적으로 적용되는 본 발명의 마찰 제어 물품 또는 그의 패치로 피복될 수 있다(예를 들어, 단독으로 또는 다른 용기 표면상의 본 발명의 마찰 제어 물품의 대향 패치와 짝으로 조합하여 주요 면 또는 모서리상에). 본 발명의 마찰제어 물품은 용기 자체상에 형성되거나 감압 접착제와 같은 적합한 수단 또는 다른 패스닝 구성에 의해 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 마찰 제어 물품은 이러한 방식으로 적층된 용기들 사이에 배치된 개별 비부착된 시이트로서 사용될 수 있고 이때 시이트는 그의 한면 또는 양면으로부터 연장되어 있는 스템을 갖는다.
- 보석 전시 케이스와 같은 전시 케이스용 패드 또는 매트로서
- 전자 부품을 위한 임의적인 대전 방지 특성을 포함하는 전자 부품 또는 가연성 물질과 같은 섬세한 성분을 위한 저장 또는 선적 표면으로서
- 전력 도구, 브러쉬, 수동 도구, 휠배럴, 밸브 손잡이 등 상에서
- 비미끄러짐 기단 커버 또는 표면으로서
- 수송중에 미끄러짐을 방지하거나 사용자 또는 취급자에 의한 취급을 증진시키기 위해 수하물, 케이스, 지갑, 백 스트랩상(그의 바닥, 측면 또는 지지 스트랩 표면상)의 표면 또는 패치로서
- 글로브 착용자에 의해 조작되는 장비상에서 단독 또는 짝지어진 본 발명의 마찰 제어 물품과 조합하여 사용되는 특정한 마찰 글로브 그립핑 표면이 요망되는 임의의 산업적 목적을 위한 글로브상에서.
많은 이들 산업적/상업적 적용에서, 단일 마찰 제어 물품은 목적하는 마찰 및(또는) 그립핑 특성을 제공하기에 충분할 수 있다. 글로브가 그 밖의 어떠한 것(예를 들어, 도구 손잡이 또는 밸브 손잡이)를 사용하기 위한 사용자에 의해 착용되는 임의의 적용에서, 글로브 및 손잡이 모두에 본 발명의 마찰 제어 물품이 제공되어 대향 짝지어진 마찰 제어 물품 사이에 높은 전단 강도를 제공하나 이들 사이에 신속한 박리(즉, 이형)을 허용하고 사용자 그립을 개선시키는데 제공될 수 있다. 이외에, 마찰 제어 물품이 특정 형태로 성형하거나 접착제 또는 다른 고정 수단을 사용하여 그의 패치를 적용하거나 용품(예를 들어, 도구 손잡이)을 마찰 제어 물품의 테이프로 랩핑함으로써 그러한 산업적/상업적 용품에 적용될 수 있다.
상기 많은 적용에서 한가지 공통된 작용은 그립에 대한 필요성(예를 들어, 스포츠에서 부여잡고, 고정하고, 압착하고, 붙잡고, 흔들고, 돌리는 등에 대한 필요성)이다. 본 발명의 미세복제된 그립핑 표면은 그립핑 성능을 증가시킴으로써 이 필요성을 만족시키는 것을 돕고 건조 및 습윤 조건 모두에서 그립핑 성능을 촉진시킬 수 있다. 독특한 마찰 제어 물품 표면을 형성하는 스템 또는 "핀"은 가요성이고 대향 표면의 작은 다양한 구석 및 갈라진 틈중으로 맞추어져서 안전한 그립을 제공할 수 있다. 이외에, 이 재료는 습윤 환경에서 잘 작동한다. 본 발명의 마찰 제어 물품은 그 위에 동일한 유형의 마찰 제어 물품을 갖는 또다른 성분과 마찰 간섭을 형성하도록 짝지어진 경우 상당한 성능 개선에 기여한다. 스템은 높은 전단 강도를 제공하도록 간섭하나, 당업자는 마찰 제어 물품의 한 층으로부터 다른 층을 용이하게 "박리"하거나 들어올릴 수 있다. 대부분의 적용에서, 이러한 유형의 그립핑 특성이 중요하다. 본 발명의 미끄럼 제어 물품의 사용자는 (단일 시이트 및 짝지어진 이중 시이트 적용 모두에서) 그립핑 및 마찰 관련 특성에서 현저한 차이를 발견한다. 이에 대한 상당한 기여 인자 및 특히 본 발명의 재료에 매우 부드러운 촉감을 생성하는데 있어서 그러한 인자는 작은 스템 직경(둥근 경우) 또는 작은 스템 최대 단면 치수(달리 구성되는 경우)이다.
탄성체 물질
탄성체 물질은 문헌 [G. Holden et al.,Thermoplastic Elastomers, (2nd ed. 1996]에 기재된 바와 같이, 유동 및 성형될 수 있는 상태로 가열될 수 있는 임의의 열가소성 탄성체일 수 있다. 미끄럼 제어 물품의 일부를 한정하는 적층 또는 배합된 형태의 2개 이상의 상이한 열가소성 탄성체 물질을 사용하는 것 또한 본 발명의 범위 내이다.
본원에서 사용된 용어 "탄성체" 또는 "탄성체의"란 고무와 유사한 탄력 특성을 갖는 고무 또는 중합체를 말한다. 특히, 용어 탄성체는 실질적인 신장을 수행한 다음, 탄성체를 신장시킨 응력의 완화시 본래의 치수로 복귀될 수 있는 물질의 특성을 나타낸다. 모든 경우에, 탄성체는 10 % 이상 신장(0.5 ㎜(0.02 in) 두께시), 더욱 바람직하게는 30 % 이상 신장을 수행하고, 2 초의 신장 및 1 분의 완화 시간 후 50 % 이상의 회복율로 복귀될 수 있어야 한다. 더욱 전형적으로, 탄성체는 그 탄성 한계를 초과하지 않고, 25 % 신장을 수행할 수 있다. 일부 경우, 탄성체는 조성물의 탄성 한계를 초과하거나 찢어짐이 없이 그 본래 치수의 300 % 이상 만큼 신장을 수행할 수 있다. 탄성체는 실온에서 약한 응력 및 응력의 방출에 의한 실질적인 변형 후 거의 그 초기의 치수 및 형태로 신속하게 복귀하는 거대분자 물질로서 ASTM 지정 D883-96에 따른 상기 탄성도를 반영하는 것으로 전형적으로 정의된다. ASTM 지정 D412-98A는 탄성 특성을 평가하기 위해 인장시 고무 특성을 시험하기 위한 적절한 절차일 수 있다.
일부 용도의 경우, 열경화성 탄성체가 사용될 수 있다. 일반적으로 상기 조성물은 경화시 일체화된 네트워크 또는 구조를 형성하는 비교적 고분자량 화합물을 포함한다. 경화는 화학적 경화제, 촉매 및(또는) 조사를 포함하는 다양한 방법에 의할 수 있다.
물질의 최종 물리적 특성은 다양한 인자, 가장 주목할만하게는 수 및 중량평균 중합체 분자량; 탄성체의 강화 영역(경질 단편)의 융점 또는 연화점 (예를 들면, ASTM 지정 D1238-86에 따라 측정될 수 있음); 경질 단편 영역을 포함하는 탄성체 조성물의 중량%; 탄성체 조성물의 연질 단편(저 Tg) 부분 또는 단단하게 하는 구조; 가교결합 밀도 (가교결합들 간의 평균 분자량); 및 첨가제 또는 보조제의 종류 및 양 등의 함수이다.
탄성체 종류의 예에는 음이온성 트리블록 공중합체, 폴리올레핀-기재 열가소성 탄성체, 할로겐 함유 폴리올레핀 기재 열가소성 탄성체, 동적 가황된 탄성체-열가소성 블렌드 기재 열가소성 탄성체, 열가소성 폴리에테르 에스테르 또는 폴리에스테르 기재 탄성체, 폴리아미드 또는 폴리이미드 기재 열가소성 탄성체, 이오노머성 열가소성 탄성체, 중합체 네트워크를 내부침입하는 열가소성 탄성체 중의 수소첨가 블록 공중합체, 카르보양이온성 중합에 의한 열가소성 탄성체, 스티렌/수소첨가 부타디엔 블록 공중합체 함유 중합체 블렌드, 및 폴리아크릴레이트 기재 열가소성 탄성체가 있다. 탄성체의 일부 특정 예에는 천연고무, 부틸 고무, EPDM 고무, 실리콘 고무, 예컨대 폴리디메틸 실록산, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리우레탄, 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원공중합체 탄성체, 클로로프렌 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 (랜덤 또는 블록), 스티렌-이소프렌 공중합체 (랜덤 또는 블록), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 이들의 혼합물 및 이들의 공중합체가 있다. 블록 공중합체는 선형, 라디칼 또는 스타 배열일 수 있으며, 디블록(AB) 또는 트리블록(ABA) 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 탄성체 서로 간의, 또는 변성 비탄성체와의 블렌드 또한 고려된다. 시판 탄성체에는 상표명 KRATON(등록상표명) 하에, 셸 케미칼 컴파니(미국 텍사스주 휴스턴 소재)에서 구입가능한 블록 중합체 (예, 탄성체 단편과의 폴리스티렌 물질)가 있다.
제조 방법
도 9에 예시된 공정은 용융된 열가소성 물질(154)의 하나 이상의 층을 금형(156)으로 압출하기에 적합한 압출 다이(152) 및 압출기를 포함하는 3롤 수직 스택 성형 장치(150)를 나타낸다. 이 경우, 금형(156)은, 롤(158)의 원통형 표면 위를 통과할 때 그 외부 원통형 표면 상에 용융된 열가소성 물질(154)에 전사하기 위한 목적 표면 패턴을 갖는 롤(158)이다. 예시된 실시양태에서, 롤(158)의 표면은 다수의 직립 스템(162)을 형성하는데 적합하게 배열된 다수의 캐비티(160)를 갖는다. 캐비티는 열가소성 물질(154)로부터 적절한 표면 스템 구조를 형성하는데 요구되는 바에 따라 배열, 크기조절 및 형태조절될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 용융된 열가소성 물질(154)의 충분한 추가량이 금형(156)으로 압출되어 배킹층의 일부를 형성한다 (도 1 및 3 참고).
롤(158)은 대향하는 롤(168)에 따라 회전가능하며 닙(nip, 166)을 형성한다. 롤(158)과 대향하는 롤(168) 간의 닙(166)은 용융된 열가소성 물질(154)의 플로우를 캐비티(160)로 가하여, 그 위에 균일한 배킹층을 제공할 수 있게 한다.닙(166)을 형성하는 갭의 간격은 열가소성 물질(154)의 배킹층의 소정 두께를 형성하는 것을 보조하도록 조정될 수 있다. 임의로, 배킹층(164)이 닙(166)을 동시에 형성한다. 탄성체 물질의 조성 및 직립 스템(162)의 기하학에 따라, 배킹층(164)이 미끄럼 제어 물품(172)을 금형(156)으로부터 효율적으로 분리시키는데 유용할 수 있다.
도 9에 예시된 바와 같이, 미끄럼 제어 물품(172)은 롤(158)을 떠난 후 제3의 롤(170)을 횡단할 수 있다. 이 과정에서, 모든 세 개의 롤(158, 168 및 170)의 온도는 열가소성 물질(154)의 목적하는 냉각을 수득하도록 선택적으로 조절될 수 있다. 제3의 롤(170)은 또한 미끄럼 제어 물품(172)에 의해 횡단된 추가 경로를 한정하도록 제공된다.
금형(158)은 연속 공정(예컨대 테이프, 원통형 드럼 또는 벨트) 또는 뱃치 공정(예컨대 사출성형 또는 압축성형) 중 하나에 사용되는 형태일 수 있다. 직립 스템(162)을 형성하기 위한 금형(158)을 제조하는 경우, 금형(158)의 캐비티(160)는 예컨대 드릴링, 기계처리, 레이저 드릴링, 수분 제트 기계처리, 주조, 엣칭, 다이 펀칭, 다이아몬드 회전, 조각, 널링(knurling) 등과 같은 임의의 적절한 방법으로 형성될 수 있다. 캐비티의 위치가 미끄럼 제어 물품의 간격 및 배향을 결정한다. 스템(162)은 캐비티(160)의 형태에 상응하는 형태를 갖는다. 금형 캐비티는 용융된 열가소성 물질이 캐비티로 열가소성 물질의 사출을 용이하게 하도록 적용되는 표면과 대향하는 캐비티의 끝에서 개방될 수 있다. 캐비티가 밀폐된 경우, 캐비티에 진공이 적용되어, 용융된 열가소성 물질이 실질적으로 전체 캐비티를 충전하도록 할 수 있다. 별법으로, 밀폐된 캐비티가 스템 구조의 길이를 보다 길게 형성하여, 사출된 물질이 캐비티 내에서 공기를 압축할 수 있도록 할 수 있다. 금형 캐비티는 그것으로부터 표면 스템 구조물이 용이하게 이형되도록 고안되어야 하며, 그 캐비티 벽 상에 구부러진 벽면 또는 이형 코팅(예컨대 테플론 물질층)을 포함할 수 있다. 금형 표면은 또한 그 위에 이형 코팅을 포함할 수 있어, 금형으로부터 열가소성 물질 배킹층의 이형을 용이하게 한다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 롤의 표면에 대해 구부러질 수 있다.
금형은 강성 또는 가요성인 적절한 물질로 제조될 수 있다. 금형 성분은 금속, 강철, 세라믹, 중합체 물질 (열경화성 및 열가소성 중합체 포함, 예컨대 실리콘 고무) 또는 이들의 조합물로 제조될 수 있다. 금형을 형성하는 물질은 배킹층 및 표면 토포그래피를 형성하는데 사용되는 특정 유동성 열가소성 물질과 관련된 열 에너지를 견디기에 충분한 일체성 및 내구성을 가져야한다. 또한, 금형을 형성하는 물질은 캐비티가 다양한 방법에 의해 형성되도록 하며, 저가이고, 긴 활동 수명을 갖고, 허용가능한 품질의 물질을 꾸준히 제조하며, 가공 파라미터에서 다양한 변수를 허용하는 것이 바람직하다.
용융된 열가소성 물질은 금형 캐비티로 유동되며, 금형의 표면에 걸쳐 유동되어 커버 물질 층을 형성한다. 용융된 열가소성 물질을 용이하게 유동시키기 위해, 열가소성 물질은 전형적으로, 적절한 온도로 가열된 다음, 캐비티에 코팅되어야 한다. 이 코팅 기법은 임의의 종래 기법, 예컨대 칼렌다 코팅, 주조 코팅, 커튼 코팅, 다이 코팅, 압출, 그라비어 코팅, 나이프 코팅, 분무 코팅 등일 수 있다.도 9에는 단일 압출기 및 압출 다이 배열을 나타냈다. 그러나, 2개(또는 그 이상)의 압출기 및 연관된 다이들을 사용하여 다수의 열가소성 물질의 닙(166)으로의 동시 압출이 다성분(적층되거나 블렌딩된) 적층체 커버 물질을 수득할 수 있도록 한다.
용융된 열가소성 물질(154)의 금형(158)으로의 유동은 또한 대향하는 롤(158 및 168)들 간에 압력을 적용함으로써 용이해질 수 있다. 배킹층(164)이 다공성 물질을 포함하는 경우, 3-롤 수직 성형 장치(150)가 용융 열가소성 물질(154)의 침투 정도를 조절한다. 이러한 방식으로, 배킹층을 거의 둘러싸도록 열가소성 물질(154)의 도입과 대향하는 면에 다공성 배킹층(164)을 침투시키기 위해, 배킹층(164)의 표면 코팅에 거의 침투하지 않도록 용융된 열가소성 물질(154)의 양이 조절될 수 있다. 용융된 열가소성 물질(154)의 다공성 배킹층(164)으로의 침투 또한 용융된 열가소성 물질(154)의 온도, 닙(166) 중의 열가소성 물질(154)의 양 및(또는) 금형 캐비티의 선속도와 관련된 압출기 유동 속도에 의해 조절될 수 있다.
용융된 열가소성 물질(154)이 금형 캐비티(160) 내 및 금형 표면(156) 상에 코팅된 후, 열가소성 물질은 냉각되어 응고되고, 그 위에 목적 외부 표면 토포그래피를 형성한다(예, 직립 스템(162)). 이어서, 응고된 열가소성 물질이 금형(158)으로부터 분리된다. 열가소성 물질(154)은 응고되는 경우 종종 수축하는데, 이것이 물질(예, 표면 스템 구조 및 배킹층) 및 일체화 필름층의 금형으로부터의 이형을 용이하게 한다 (도 1 참고). 금형의 일부 또는 전체가 냉각되어 표면 스템 구조 및 배킹층이 응고되는 것을 보조할 수 있다. 냉각은 물, 강제된 공기, 열전도 액체 또는 기타 냉각 공정을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 성형 공정, 예컨대 사출 성형은 열경화성 탄성 중합체를 이용할 수 있다. 열경화성 수지가 용융된 물질로서 사용되는 경우, 수지는 비경화 또는 비중합된 상태의 액체로서 금형에 적용된다. 수지는 금형 상에 코팅된 후, 수지가 고체로 될 때까지 중합 또는 경화된다. 일반적으로 중합 공정은 경화 시간 또는 에너지 공급원에 대한 노출 중 하나, 또는 둘 다에 관여하여 중합을 용이하게 한다. 에너지 공급원이 제공되는 경우, 이는 열 또는 방사 에너지, 예컨대 전자 빔, 자외선 또는 가시광선일 수 있다. 수지는 응고된 후, 금형으로부터 분리된다. 일부 경우, 표면 스템 구조가 금형으로부터 분리된 후 열경화성 수지를 추가로 중합 또는 경화할 것이 요망될 수 있다. 적절한 열경화성 수지의 예에는 멜라민, 포름알데히드 수지, 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 있다. 그 하나 이상의 면 상에 직립 스템 구조를 갖는 배킹층의 형성은 US 특허 제4,290,174호 (Kalleberg); 제5,077,870호 (Melbye et al.); 및 제5,201,101호 (Rouser et al.)에 개시된 것과 같이 사출 성형 또는 프로필 압출에 의해 수행될 수 있다.
정적 및 동적 마찰 계수 측정을 위한 시험 절차
각 필름 샘플의 정적 및 동적 마찰 계수는 트윙-앨버트 인스트루먼트 컴파니(Thwing-Albert Instrument Company, 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재)로부터 구입가능한 Thwing-Albert 모델 225-1 마찰/박리 시험기에서 측정하였다. 장비 조작은 [Thwing-Albert Instruction Manual, 마찰/박리 시험기, 모델 #225-1 개정 5/94 소프트웨어 버전2.4]에 구체화되어 있다. 정적 마찰 계수에 대한 분석은 토레이 울트라스웨이드 아메리카(Toray Ultrasuede America, 미국 뉴욕주 맨하탄 소재)로부터 구입가능한 Ultrasuede(등록상표명)HP 하에 구입한 인조가죽의 샘플에 대해 칭량된 5.08 ㎝ ×5.08 ㎝(2 in ×2 in)의 미끄럼 제어 물품 샘플의 움직임을 일으키는데 요구되는 수평력을 측정하였다.
마찰 시험 시험편은 5.08 ㎝ ×5.08 ㎝(2 in ×2 in)의 미끄럼 제어 물품 샘플을 5.08 ㎝ ×5.08 ㎝(2 in ×2 in)의 금속 시험 슬레드(sled)에 고정시킴으로써 제조하였다. 이 시험편은 양면 압력 민감성 접착제, 예컨대 SCOTCH 9851 (미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴파니에서 구입가능, 미국 미네소타주 세인트폴 소재)로 슬레드에 부착하였다. 금속 시험 슬레드는 200 g(17.6 oz)이었다.
마찰 시험용 인조 가죽 샘플을 제조하기 위해 대략 10.16 ㎝ ×30.48 ㎝(4 in ×12 in)의 샘플을 양면 압력 민감성 접착제 테이프 (예컨대, SCOTCH 9851)로 금속 시이트에 고정하여, 시험 도중 샘플이 움직이거나 주름지는 것을 방지하였다.
샘플이 접착된 금속 시이트는 제공된 스프링 클립으로 금속 압반 시험 표면 상에 고정시켰다. 전체 200 g(35.2 oz)로 칭량되는 슬레드 바닥 위의 필름 샘플과 함께 금속 시험 슬레드를 직물 상에 놓고, 지침 매뉴얼에 규정된 지침에 따라 직물에 대해 5.1 ㎝/분(2 in/분)의 속도로 10 초 동안 끌어당겼다. 이어서, 정적 마찰 계수를 샘플 상에 미끄럼을 일으키도록 측정된 수평력을 슬레드의 200 g(35.2 oz) 법선력으로 나누는 기계에 의해 계산하였다. 5 회 이상의 측정을 각 마찰 시험 샘플 및 미끄럼 제어 물품에 대해 기록하였다. 산술 평균은 마찰/박리 시험기에 의해 계산하였다.
동적 전단 강도 시험 방법
동적 전단 강도를 I-질량 박리 시험기 상에서 측정하였다. 시험기를 180°박리 모드로 설정하였다. 약 3.8 ㎝ ×12.7 ㎝(1.5 in ×5 in)의 스템 웹 샘플을 양면 테이프, 예컨대 3M 404를 사용하여, 약 1.6 ㎜(1/16 in) 두께, 6.35 ㎝ ×22.9 ㎝(2.5 in 폭 ×9 in 길이)의 알루미늄 시험 패널의 중심에 세로로 부착하였다. 유사하게, 약 2.54 ㎝ ×2.54 ㎝(1 in ×1 in)의 스템 웹 샘플을 약 1.6 ㎜(1/16 in) 두께, 6.35 ㎝ ×22.9 ㎝(2.5 in 폭 ×9 in 길이)의 알루미늄 시험 패널의 중심에 부착하였다. 이어서, 패널을 서로 접촉하는 각 샘플의 스템과 함께 방치하였다. 어떠한 압력도 적용되지 않은 알루미늄 패널을 포함하는 2개의 샘플의 맞물린 두께를 디지탈 캘리퍼스 게이지를 사용하여 측정하였다. 상부 패널의 중량은 대략 53 g(1.76 oz)이었다.
스템 웹의 더 큰 샘플을 갖는 알루미늄 패널을 스템 웹의 측면이 올라간 I-질량 시험기의 움직이는 플랫폼에 부착하였다. 약 2.54 ㎝ ×2.54 ㎝(1 in ×1 in)의 스템 웹 샘플을 갖는 알루미늄 패널을 맞물린 위치에 스텝 웹이 있도록 상단에 놓았다. 스템 웹은 힘 게이지로부터 가장 먼 끝에 있어 상부 패널의 샘플이 하부 샘플을 통해 끌어당겨지도록 위치하였다. 바는 맞물린 두께보다 대략 0.13 ㎜ 내지 0.254 ㎜ (0.005 내지 0.010 in)의 큰 갭을 갖는 맞물린 쌍에 걸쳐 위치하였다. 이 바는 2 개의 스템 웹 샘플이 맞물리기에 과도한 압력을 발하지 않고 샘플의 맞물림이 풀어지는 것을 방지하도록 고안하였다. 상부 알루미늄 패널의 끝은게이지가 움직이는 플랫폼에 직접적으로 평행인 힘을 측정하는 위치에서 힘 게이지에 부착하였다.
I-질량 시험기를 균형을 맞추고, 0점 조정하고, 2 초 평균 시간을 측정하도록 조정하였다. 간격이 있는 바의 위치를 2 초 평균 시간 동안 스템 웹 샘플 위에 직접적으로 위치하도록 조정하였다. 플랫폼 속도는 30.5 ㎝/분 (12 in/분)으로 설정하였다. 피크, 골 및 평균 힘을 각 샘플에 대해 측정하였다. 각 샘플을 3회 시험하고, 평균 값을 계산하였다.
실시예에 사용된 물질
실시예의 샘플을 제조하기 위해 다양한 탄성체 물질들이 사용되었다. 이 물질들을 표 1에 요약하였다. 특정 샘플의 일부 특성을 표 2에 요약하였다.
| 물질 | 공급원 |
| ESTANE(등록상표명)58661 | B.F.Goodrich (미국 오하이오주 클리블렌드 소재) |
| ESTANE(등록상표명)58238 | B.F.Goodrich (미국 오하이오주 클리블렌드 소재) |
| VECTOR(등록상표명)4111 | Exxon Chemical Co. (미국 텍사스주 휴스턴 소재) |
| ESTANE(등록상표명)5740-820 | B.F.Goodrich (미국 오하이오주 클리블렌드 소재) |
| KRATON(등록상표명)G1657 | Shell Oil Co. (미국 텍사스주 휴스턴 소재) |
| 물질 | 100%탄성율(MPa) | 최종신도 | 200 %신도에서의인장세트 | 마찰계수 | 인장강도(MPa) | 경도쇼어 A |
| 폴리우레탄Estane(등록상표명)58238 | 4.5 | 680 % | 3 % | 1.35 | 48.3 | 75 |
| 폴리우레탄Estane(등록상표명)58661 | 5.86 | 640 % | 3 % | 1.4 | 52.4 | 80 |
| 폴리우레탄Estane(등록상표명)5740x820 | 3.8 | 750 % | 5.6 % | 1.5 | 24.9 | 79 |
| Vector(등록상표명)4111 | 1.9 | 1200 % | 15 % | 2.55 | 29 | 38 |
| Kraton(등록상표명)G1657 | 2.4 | 750 % | 10 % | 2.1 | 23.4 | 65 |
| MPR Alcryn(등록상표명)2080-BK | 6.45 | 280 % | 8 % | 0.9-2.6 | 13 | 77 |
블렌드의 유동학 및 형태학
Estane(등록상표명) 58661 및 Vector(등록상표명) 4111 모두의 점도를 DSR 및 모세 유동계(CR)을 사용하여, 스템 웹 압출시 사용된 온도인 204 ℃(400 ℉)에서 수 십 개의 전단 속도에 걸쳐 측정하였다. 전단 속도가 높을수록 (>10 s-1), Vector(등록상표명) 4111의 탄성율 및 점도가 Estane(등록상표명) 58661의 것들보다 대략 2배가 됨이 명백하다.
주사 전자 현미경(SEM)을 다양한 조성의 블렌드의 형태학을 조사하는데 사용하였다. 블렌드는 브라벤더 혼합기를 사용하여 혼합하고, 60 초 동안 6.9 MPa (1000 psi)에서 약 216 ℃(420 ℉)에서 고온 압축법을 사용하여 실리콘 금형으로 압축하였다. 물질 함유 도구를 드라이아이스 상에서 냉각하였다. 샘플을 금형으로부터 박리하였다. 하기 기재된 고온 압축 블렌드만을 연구하였다. 샘플 표면근처에서 현미경 사진을 찍었다. 분산된 형태학이 거의 모든 샘플에 존재하였다. 60/40 Estane(등록상표명) 58661/Vector(등록상표명) 4111 샘플에서만 임의의 공-연속 구조가 존재하였다.
실시예 1
50:50 중량의 폴리우레탄 수지 Estane(등록상표명) 58661 및 스티렌계 트리블록 공중합체 Vector(등록상표명) 4111을 펠렛으로서 건조 블렌딩하였다. 폴리우레탄이 구조의 내구성과 탄성을 제공한 한편, Vector는 마찰 성능을 향상시켰다. Estane(등록상표명) 58661을 4 시간 이상 약 82.3 ℃(180 ℉)에서 건조시켰다. 펠렛의 혼합물을 약 2 wt%의 카본블랙/폴리우레탄 블렌드와 혼합하였다. 최종 블렌드 중의 카본블랙 함량은 1 wt%를 넘지 않았다.
롤 보다는 벨트로서 도구를 배열하는 것을 제외하고는 일반적으로 도 9에 예시된 바와 같이 혼합물을 압출하였다. 압출기를 폴리올레핀 가공을 위해 약 6.35 ㎝(2.5 in)의 축 직경을 갖는 데이비스 표준 단축 압출기로서 고안하였다. 약 8 rpm에서 약 13.8 MPa(2000 psi)의 용융 압력으로 다이를 통해 용융물을 배출하였다. 압출기의 최종 구역에서 온도는 약 216 ℃(420 ℉)였다. 다이의 온도는 약 232 ℃(450 ℉)였다. 다이 개구부 구경은 약 0.51 ㎜ (0.020 in)였다.
상기 용융물을 약 345,705 Pa (50 psi)의 닙 압력에서 금속 롤에 의해 실리콘 벨트/도구로 압축하였다. 롤들 중 하나는 약 65.6 ℃(150 ℉)로 가열된 도구화(tooled)된 표면을 가졌다. 표면은 직경 약 0.254 ㎜(0.010 in)이며, 약0.46 ㎝(0.018 in) 간격의 홀 배열을 포함하였다. 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 제품명 404로 구입가능한 이중 코팅된 테이프의 배킹층을 닙에 도입하고, 직립 스템과 대향하는 웹 면에 접착하였다. 웹 및 이중 코팅된 테이프를 약 1.5 m/분 (5 ft/분)의 속도로 도구화된 표면으로부터 제거하였다.
생성 스템 웹은 약 490 개/㎠(3159 개/in2)의 스템을 가졌다. 스템의 중심에서 중심까지의 간격은 x-방향으로 약 0.439 ㎜ (0.0173 in) 및 y-방향으로 약 0.465 ㎜ (0.0183 in)였다. 스템 직경은 약 0.15 ㎜(0.0059 in)였으며, 스템 높이는 약 0.625 ㎜(0.0246 in)였다. 인접하는 스템들 간의 갭은 약 0.127 ㎜(0.005 in)였다. 가장 큰 가능한 개별 스템 단면적(0.0005067 cm2(0.000078545 in2))을 한정하는 도구 직경 홀(0.0254 cm(0.010 in))의 크기를 사용하여, 스템으로 이루어진 스템 웹의 각각의 평방 인치의 면적(약 490 스템/cm2(3159 스템/in2)에서)은 따라서 총 면적의 약 24.8% 이하이다.
수분의 습윤 성능은 스템 웹과 동일한 조성을 갖는 플랫 기판과 물방울 간의 접촉각을 측정함으로써 평가하였다. 접촉각은 약 65°로 측정되었으며, 이는 소수성 물질에 대해 예상된 것이었다 (일반적으로 도 6 참고). 이어서, 다량의 수분을 스템 웹의 구조화된 표면에 적용하고, 광학 현미경으로 관찰하였다. 수분은 스템 사이의 공간에 완전히 충전되었다. 도 7에 나타낸 바와 같이 스템의 팁이 탄성체의 소수성 특성으로 인해 노출되었다. 팁이 노출된 결과, 동일한 조건 하에 시험하는 경우, 플렛 시이트 성능과 비교해 마찰 특성이 향상되었다.
그립핑 성능은 2개의 접근으로 평가하였다. 실험의 첫번째 셋트는 스템 웹의 마찰 특성의 직접적인 측정을 포함하였다. 결과를 스템 웹과 동일한 중합체 블렌드로 제조된 플랫 기판의 성능과 비교하였다. 두번째 접근은 물품에 대한 스템 웹의 직접적인 적용을 포함하였다. 68.6 ㎝ ×2.54 ㎝(27 in ×1 in)의 웹 스트립을 골프채 주위에 감고, 습윤 및 건조 조건 모두에서 존재하는 골프 그립 성능을 비교하였다. 평가 패널은 신규 그립을 갖는 골프채로 몇차례 스윙하였다. 본 발명의 성능이 습윤 조건에서 대조 샘플에 비해 우수한 것으로 믿어졌다. 유사한 시험을 테니스 라켓으로 수행하였다.
실시예 2
도구화된 표면으로부터 스템 웹의 균질한 제거 및 물품의 균일한 적용을 위해, 공압출 공정을 사용하여 2층 구조를 제조하였다. 도구 및 공정 파라미터는 특별히 구체화하지 않는 한, 실시예 1에 기재된 바와 같다. 실시예 1의 이중 코팅된 테이프의 배킹층보다, 폴리우레탄 Estane(등록상표명) 58137 및 Vector(등록상표명) 4111의 80:20 wt%의 블렌드로 제조된 배킹층을 스템 웹과 함께 공압출하였다. 폴리우레탄은 약 22 MPa (3200 psi)의 탄성율 및 70 듀로미터(Durometer)의 경도를 가졌다. 단단한 배킹층을 약 5 rpm에서 약 6.35 ㎝ (2.5 in) 직경의 축을 사용하여 압출하였다. 구조의 스템 부분을 형성한 상층은 약 15 rpm에서 작동하는 약 3.2 ㎝ (1.25 in) 직경 축 압출기를 사용하여 압출하였다. 온도 프로필은 실시예 1에 기재된 바와 동일하였다. 중합체 용융물을 약 216 ℃(420 ℉)의 전면 구역의 온도 및 약 6.9 MPa (1000 psi)의 최소 압력에서 방출하였다. 2개의 용융물은 약232 ℃ (450 ℉)에서 클로에렌(Cloeren) 공급 블록 모델 번호 86-120-398에서 합해졌다. 뜸틀계를 갖는 클로에렌 압출 다이 모델 번호 89-12939를 사용하였다. 구조를 약 1.5 m/분 및 약 3 m/분(5 fpm 및 10 fpm)으로 도구화된 표면으로부터 제거하였다. 약 1.5 m/분(5 fpm) 권취 속도에서 각 층(스템을 포함하지 않음)의 생성 두께는 약 0.254 ㎜(0.010 in)였다.
실시예 3
상이한 스템 기하학 및 약 68,941 Pa(10 psi)의 압력을 갖는 도구를 사용하여 일반적으로 실시예 2에 따라 더욱 짧은 스템을 생성하였다. 스템 웹은 80:20 중량비의 폴리우레탄 수지 Estane(등록상표명) 58661 및 스티렌계 트리블록 공중합체 Vector(등록상표명) 4111이었다. 배킹층은 실시예 2에서의 스템 웹과 공압출된 폴리우레탄 Estane(등록상표명) 58137 및 Vector(등록상표명) 4111의 80:20 wt% 블렌드로 제조되었다.
생성된 스템 웹은 약 235 개/㎠(1516 개/in2)의 스템을 가졌다. 스템들의 중심에서 중심까지의 간격은 x-방향으로 약 0.676 ㎜ (0.0266 in) 및 y-방향으로 약 0.630 ㎜ (0.0248 in)였다. 스템 직경은 약 0.198 ㎜(0.0078 in)였으며, 스템 높이는 약 0.307 ㎜(0.0121 in)였다. 인접하는 스템 간의 갭은 약 0.127 ㎜(0.005 in)였다. 가장 큰 가능한 개별 스템 단면적(0.0005067 cm2(0.00007854 in2))을 한정하는 도구 직경 홀(0.0254 cm(0.010 in))의 크기를 사용하여, 스템으로 이루어진 스템 웹의 각각의 평방 인치의 면적(약 235 스템/cm2(1516 스템/in2)에서)은 따라서총 면적의 약 11.9% 이하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 가공 조건과 중합체 블렌드 배합 및 상이한 스템 기하학을 갖는 도구를 사용하여, 단층 구조 및 약 139 개/㎠(900 개/in2)의 스템 밀도를 갖는 스템 웹을 생성하였다. 스템은 실시예 1의 구조 상의 약 465 개/㎠ (3000 개/in2)의 스템보다 약 50 % 큰 직경을 가졌으며, 이로써 구조의 내구성이 더욱 우수하였다. 스템 높이는 약 0.56 ㎜ 내지 약 0.61 ㎜(0.022 in 내지 0.024 in)였다. 약 0.84 ㎜(0.033 in)의 핀들 간의 거리에서 개별 핀들이 감지될 수 있었다. 핀이 두꺼울수록 또한 덜 가요성이며, 이는 또한 표면의 더욱 거칠고 조악한 촉감에 영향을 미쳤다. 이 표면은 피부 비접촉 용도로 가장 적절하다. 가장 큰 가능한 개별 스템 단면적(0.00007854 in2))을 한정하는 도구 직경 홀(0.010 in)의 크기를 사용하여, 스템으로 이루어진 스템 웹의 각각의 평방 인치의 면적(약 900 스템/in2에서)은 따라서 총 면적의 약 7.1% 이하였다.
실시예 5
80:20 중량의 폴리우레탄 수지 Estane(등록상표명) 58661 및 스티렌계 트리블록 공중합체 Vector(등록상표명) 4111 및 상이한 스템 기하학을 갖는 도구를 사용하여 실질적으로 실시예 1에 따라 스템 웹을 제조하였다. 생성된 스템 웹은 약 46 개/㎠(299 개/in2)의 스템을 가졌다. 스템의 중심과 중심 간의 간격은 x-방향으로 약 1.68 ㎜ (0.066 in) 및 y-방향으로 약 1.29 ㎜ (0.0507 in)였다. 스템 직경은 약 0.459 ㎜ (0.0195 in)였으며, 스템 높이는 약 0.617 ㎜(0.0243 in)였다. 인접하는 스템들 간의 갭은 약 0.254 ㎜(0.010 in)였다. 폴리우레탄의 %가 증가할수록 생성된 미끄럼 제어 물품의 내구성이 증가하였다. 가장 큰 가능한 개별 스템 단면적(0.0020268 cm2(0.00031416 in2))을 한정하는 도구 직경 홀(0.0508 cm(0.020 in))의 크기를 사용하여, 스템으로 이루어진 스템 웹의 각각의 평방 인치의 면적(약 46 스템/cm2(299 스템/in2)에서)은 따라서 총 면적의 약 8.9% 이하였다.
실시예 6
상기 기재된 고온 압축법 및 실시예 1과 유사한 실리콘 도구를 사용하여 스템 웹 시이트를 제조하였다. 표 3에 제형을 설명하며, 여기서 Estane(등록상표명) 58661 대 Vector(등록상표명) 4111의 비는 %이다. 생성된 스템 웹은 약 490 개/㎠ (3159 개/in2)의 스템을 갖고 있었다. 스템의 중심과 중심 간의 간격은 x-방향으로 약 0.439 ㎜ (0.0173 in) 및 y-방향으로 약 0.465 ㎜ (0.0183 in)였다. 스템 직경은 약 0.15 ㎜ (0.0059 in)였으며, 스템 높이는 약 0.625 ㎜(0.0246 in)였다. 인접하는 스템들 간의 갭은 약 0.127 ㎜(0.005 in)였다.
습윤 및 건조 조건 모두에서 다양한 블렌드 조성물의 군 특성을 정량적으로 비교하기 위해, 트윙-앨버 마찰/박리 시험기를 사용하여 정적(SFC) 및 동적(DFC) 마찰 모두를 측정하였다. 또한, 플랫 시이트, 즉 스템 웹의 다른 면에 대한 마찰 계수를 몇 개의 블렌드 조성물에 대해 측정하였다. 다양한 제형의 가열 압축을 사용하여 뱃치 공정으로 제조된 스템 웹에 대한 평균 SFC 및 DFC 값을 표 3에 나타낸다.
| 배합 | SFC 건조 | DFC 건조 | SFC 습윤 | DFC 습윤 |
| Estane 58661 | 1.3 | 1.25 | 1.2 | 1.1 |
| 80/20 | 1.5 | 1.5 | 1.4 | 1.4 |
| 60/40 | 1.8 | 1.75 | 1.7 | 1.6 |
| 50/50 | 1.85 | 1.75 | 1.7 | 1.6 |
| 40/60 | 2.1 | 2.0 | 2.0 | 1.9 |
| 20/80 | 2.3 | 2.11 | 2.1 | 1.8 |
| Vector 4111 | 2.5 | 2.3 | 2.3 | 2.1 |
순수한 Vector(등록상표명) 4111로 제조된 스템 샘플이 가장 높은 DFC 및 SFC를 가지며, 순수한 Estane(등록상표명) 58661 스템 샘플이 가장 낮은 DFC 및 SFC를 갖는다. 혼합물에 대한 것은 거의 직선 관계로 어딘가에 존재한다. 또한, 각 블렌드에 대한 SFC 및 DFC는 스템과 Ultrasuede(등록상표명) 기판 사이에 물을 첨가함에 따라 감소한다. 사실상, 물을 첨가하는 것은 모든 블렌드 조성물에 대한 스템 웹 마찰을 약 7 %만 감소시킨다. 마찰 성능의 적은 차이는 50/50 및 60/40 블렌드에 대해서도 발견된다. 마찰 성능에 기초하여, 60/40 제형이 더 큰 폴리우레탄 부피 분획을 갖기 때문에 더욱 우수한 내구성을 갖게 될 것이다.
실시예 7
폴리우레탄 수지 Estane(등록상표명) 58661 및 스티렌계 트리블록 공중합체 Vector(등록상표명) 4111의 50:50 중량의 스템 웹을 실시예 1에 따라 제조하였다. 스템 기하학은 실시예 1에서 설명된 바와 같다. 플랫 시이트 또한 상기 제형을 사용하여 제조하였다. 스템 웹 및 플랫 시이트에 대한 평균 SFC 및 DFC 값을 표 4에 나타낸다.
| 샘플 | SFC 건조 | DFC 건조 | SFC 습윤 | DFC 습윤 |
| 플랫 필름 | 2.12 | 2.08 | 1.3 | 1.3 |
| 스템 웹 | 2.1 | 2.0 | 2.05 | 1.95 |
표 4로부터, 정적 및 동적 마찰 계수 모두가 건조 조건에서 측정된 경우, 스템 웹(60 % Estane(등록상표명) 58661 및 40 % Vector(등록상표명) 4111) 및 플랫 시이트에 대한 것들이 서로 견줄만함이 명백하다. 그러나, 약간의 수분이 스템 웹에 첨가된 경우, 실험적 오차 범위 내에서 플랫 시이트의 마찰 계수가 30 % 감소한 한편, 스템 웹은 높은 마찰을 유지하였다. 상기 결과는 도 6 및 7에 기재된 습윤 메카니즘과 일치한다.
실시예 8
실시예 1, 3 및 5의 3개의 스템 웹 샘플을 상기 기재된 시험 방법을 사용하여 동적 전단 강도에 대해 검사하였다. 그 결과를 표 5에 요약한다.
| 실시예 | 샘플 | 피크 | 골 | 평균 |
| 1 | 1 | 168,481(39.1 oz/in2) | 140,904(32.7 oz/in2) | 157,709(36.6 oz/in2) |
| 1 | 2 | 144,351(33.5 oz/in2) | 140,904(32.7 oz/in2) | 143,489(33.3 oz/in2) |
| 1 | 3 | 202,523(47.0 oz/in2) | 81,009(18.8 oz/in2) | 136,595(31.7 oz/in2) |
| 1 | 평균 | 171,929(39.9 oz/in2) | 121,082(28.1 oz/in2) | 146,575(33.9 oz/in2) |
| 3 | 1 | 18,959(4.4 oz/in2) | 14,650(3.4 oz/in2) | 16,805(3.9 oz/in2) |
| 3 | 2 | 23,268(5.4 oz/in2) | 18,959(4.4 oz/in2) | 21,545(5.0 oz/in2) |
| 3 | 3 | 35,333(8.2 oz/in2) | 21,114(4.9 oz/in2) | 31,886(7.4 oz/in2) |
| 3 | 평균 | 25,854(6.0 oz/in2) | 18,097(4.2 oz/in2) | 23,268(5.4 oz/in2) |
| 5 | 1 | 168,051(39.0 oz/in2) | 107,725(25.0 oz/in2) | 133,148(30.9 oz/in2) |
| 5 | 2 | 152,969(35.5 oz/in2) | 80,578(18.7 oz/in2) | 135,733(31.5 oz/in2) |
| 5 | 3 | 152,538(35.4 oz/in2) | 81,009(18.8 oz/in2) | 112,034(26.0 oz/in2) |
| 5 | 평균 | 157,709(36.6 oz/in2) | 89,627(20.8 oz/in2) | 127,115(29.5 oz/in2) |
실시예 1 및 5에 따라 제조된 스템 웹이 가장 우수한 전단 강도를 갖고 있었다. 실시예 1 및 3으로부터의 샘플은 실시예 5의 샘플보다 스템 직경 및 스템 밀도에서 더욱 유사하였다. 그러나, 실시예 3의 샘플의 스템 높이는 실시예 1 및 5의 스템의 높이의 대략 절반이었다. 실시예 5의 비교적 낮은 밀도의 스템 웹이 실시예 3의 샘플보다 성능이 더욱 우수하였다. 따라서, 스템 높이가 동적 전단 강도에서 중요한 인자인 것으로 나타난다.
실시예 9
상이한 스템 기하학 및 실질적으로 실시예 1에 따라 폴리우레탄 Estane(등록상표명) 28238, 흑색 착색제(Estane(등록상표명) 58238 기재) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 Vector(등록상표명) 4111의 78:2:20 중량비 블렌드로 도구를 사용하여 스템 웹을 제조하였다. 생성된 스템 웹은 약 481 스템/cm2(3,100 스템/in2)이고, 스템 직경은 약 0.025 cm(10 mil)이고, 스템 높이는 약 0.048 cm(19 mil)였다. 스템을 x-방향 및 y-방향에서 인접 스템 사이에 동일한 간격으로 정사각형 패턴으로 배열하였다. 이 실시예의 마찰 제어 물품에 대한 제품 규격은 387 내지 542 스템/㎠(2,500 내지 3,500 스템/in2)의 스템 밀도, 0.02 내지 0.027 cm(9 내지 11 mil)의 스템 직경 및 0.035 내지 0.06 cm(14 내지 24 mil)의 스템 높이였다. 이 실시예의 마찰 제어 물품은 스템 웹 구조물에 높은 마찰 특성(100 g/cm2(22.72 oz/in2) 부하에서 유사 마찰 계수가 6 이상이었음) 및 자전거 손잡이 바 그립 및 짝지어진 자전거 글로브로서 사용하기에 적합한 부드러운 터치 촉감을 제공하였다. 스템은 비교적 가요성이고 구부릴 수 있어서 그러한 글로브와 그립 사이에 목적하고 예측되는 마찰 관계를 생성한다. 가장 큰 가능한 개별 단면적(0.0005067 cm2(0.00007854 in2))을 한정하는 도구 직경 홀(0.0254 cm(0.010 in))의 크기를 사용하여, 스템으로 이루어진 스템 웹의 각각의 평방 인치의 면적(약 481 스템/cm2(3100 스템/in2)에서)은 따라서 총 면적의 약 23.4% 이하였다. 실시예 9에서 최대 지정된 스템 직경(0.0279 cm(11 mil)) 및 가장 밀도가 큰 가능한스템 웹(542 스템/cm2(3500 스템/in2)을 사용하면, 스템 웹의 가장 큰 가능한 면적은 따라서 총 면적의 약 33.3%(0.006128 cm2/스템에서 542개 스템(0.00009503 in2/스템에서 3500개 스템=평방 인치당 0.333 in2)이었다.
본원에 개시된 특허 및 특허 출원은 본원에 참고로 포함된다. 본 발명의 다른 실시 양태가 가능하다. 상기 설명은 예시하기 위한 것이며 제한하기 위한 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 물품에 대한 다른 고려되는 적용은 의류를 착용하기 위한 심미적 및 패션 패치, 경량의 몸 방호물을 제조하는데 사용하기 위한 물질로서, 고무 걸레 또는 섀미 가죽 행주 물질(여기서 이 물질은 다공성 및 물 흡수성일 수 있음)로서, 정전기 대전 필터 부재 또는 도관 라이너(임의로는 항균 특성을 가짐)로서, 태양광 수집기 대면 물질로서, 진동 감쇠 또는 쿠셔닝 적용을 위해, 손목 속박 커프스를 위한 피복재 또는 물질로서 그리고 공기 침대용 대면 표면(여기서 배킹층은 그를 통한 가압 공기의 도입을 위해 그를 통한 구멍 또는 스템을 통해 종방향으로 연장된 구멍을 가짐)으로서 포함한다. 이들 적용 뿐만 아니라 상기 개시 및 제안된 적용에서, 본 발명의 마찰 제어 물품은 액체를 신속히 분산시키고 그에 따라 습윤시 물품의 목적하는 마찰 제어 특성을 증진시키는 것을 돕기 위해 배킹층의 한 표면을 따라 미소채널을 갖는 것과 같은 본원에 개시된 다양한 실시 양태의 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 많은 다른 실시 양태가 상기 설명을 검토할 때 당업계의 숙련자에 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위가 부여하는 동등한 것의 전체 범위와 함께 청구범위를 참고로하여 결정되어야 한다.
Claims (14)
- 제1 표면을 제2 표면과 접촉하도록 정렬하며, 이 때 제1 표면은 배킹층과 적어도 부분적으로 일체형으로 성형되고 제1 표면의 총 면적의 약 1/3 이하를 차지하는 약 3500개 직립 스템/in2의 배열에 의해 한정된 스템 웹으로서 형성되며, 각각의 스템은 쇼어(Shore) 경도가 약 90A 미만인 탄성체 물질로부터 형성되고 약 0.02794 cm(0.011 in)의 최대 단면 치수 및 각각의 스템이 매우 가요성이도록 약 2의 종횡비를 갖고, 그러한 탄성체 스템의 배열은 피부 접촉을 위한 부드럽고 쾌적한 촉감을 한정하며, 상기 스템 웹은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 및 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내의 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 더 갖고, 또한 동일하게 한정된 특성을 갖는 스템 웹과 맞물리는 경우 16,805 dyne/cm2이상의 동적 전단 강도, 실질적으로 0의 박리 강도 및 실질적으로 0의 인장 강도를 갖는 단계,제1 및 제2 표면이 함께 압력을 받도록 압력을 가하고 가압하에 있는 스템 웹의 가요성 스템을 구부러지게 함으로써 제2 표면에 대한 마찰 맞물림을 위한 추가의 스템 표면적을 노출시키는 단계, 및제1 및 제2 표면 사이에 가해진 압력을 완화시켜 구부러진 가요성 스템이 그의 원래 돌출 위치로 되돌아오게 하는 단계를 포함하는, 대향하는 제1 및 제2 표면 사이의 마찰 계면의 한정 방법.
- 제1항에 있어서, 제2 표면이 제1 표면의 스템 웹과 동일하게 한정된 특성을 갖는 스템 웹이고,제1 및 제2 표면의 스템 웹이 함께 압력을 받을 때 그의 각각의 대향하는 스템을 상호 맞추는 단계, 및스템 웹이 함께 압력을 받는 동안, 한 표면에 다른 표면의 측방향 변위력을 적용하여, 상호 맞추어진 대향 스템이 서로간의 기계적 간섭에 의해, 스템을 구부리는데 요구되는 힘에 의해 그리고 대향하며 구부러진 스템의 측면들 사이의 마찰 맞물림에 의해 2개의 표면의 상대적 이동에 저항하도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제2 표면을 제1 표면의 스템 웹과 동일한 영역의 제한을 가지나 실제 구조 및 조성에서 반드시 동일하지는 않은 스템 웹으로서 한정하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제1 표면이 스포츠 장치상의 손잡이, 그립, 발판, 시트와 같은 사용자 접촉 표면 또는 조작 표면의 적어도 일부이고, 이 때 스포츠 장치는 골프채, 모터보트, 요트, 카누 또는 카약, 스케이트보드, 서핑 장비, 윈드 서핑 장비, 운동 장비, 골프 연습 매트와 같은 스포츠 연습 장비, 수상 또는 스노우 스키, 설상차, 승마 장비, 체조 장비, 스포츠 샌달, 하키 스틱, 하키 아이스 롤러, 탁구 고무, 개인 선박, 수중 공원 장비 또는 장난감, 스쿠버 다이빙 및 스노클링용 수중양말 및 수영 물갈퀴, 소화기 그립 및 손잡이, 궁술 장비, 및 볼, 글로브, 그립, 스포츠용 신발류 또는 신발 삽입물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 제1항에 있어서, 제1 표면이 100 g/in2부하에서 6 이상의 유사 마찰 계수를 나타내는 방법.
- 3100개 이상의 직립 스템/in2의 배열에 의해 한정되며 제1 주요면의 총 면적의 약 1/3 이하를 차지하는 스템 웹을 갖는 제1 주요면을 제공하고, 이 때,각각의 스템은 스템의 돌출 둘레를 한정하는 측면 및 제1 주요면으로부터 대면하는 스템의 팁(tip)상에 상부면을 가지며,각각의 스템은 쇼어 경도가 약 90A 미만인 탄성체 물질로부터 형성되고 0.02286 내지 0.02794 cm(0.009 내지 0.011 in)의 최대 단면 치수 및 각각의 스템이 매우 가요성이도록 약 2의 종횡비를 갖고,스템 웹은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 및 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내의 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 갖고, 또한 동일하게 한정된 특성을 갖는 스템 웹과 맞물리는 경우 16,805 dyne/cm2이상의 동적 전단 강도를 가지며, 피부 접촉을 위한 부드럽고 쾌적한 촉감을 한정하는 단계;일부 스템을 제2 주요면과 제1 주요면 사이의 접촉을 통해 상대적 측방향 변위력의 적용시 구부러지게 하고, 스템의 구부러짐은 제2 주요면과 그러한 스템의측면의 적어도 일부 사이의 직접적인 국소적 접촉을 용이하게 하고, 직접적인 국소적 접촉은 제1 주요면에 수직인 방향으로부터 측정가능한 각도 만큼 기울어진 마찰 표면을 각각의 상응하는 스템상에 생성하는 단계; 및제1 및 제2 주요면의 상대적 측방향 이동이 저항받도록 상대적 측방향 변위력의 적용시 상응하는 스템에 의해 각각의 국소적 접촉에서 제2 주요면상에 반응력을 발휘시키고, 이 때 제2 주요면상에 발휘된 반응력은 스템을 구부리는데 요구되는 저항력 및 마찰 표면을 따른 마찰력에 의해 주로 기여되는 단계를 포함하는, 2개의 대향하는 접촉면들 사이의 목적하는 표면 접촉의 생성 방법.
- 제6항에 있어서, 제2 주요면상에 발휘되는 반응력이 마찰 표면을 따른 마찰력에 의해 주로 기여되는 방법.
- 제6항에 있어서, 제2 주요면과 제1 주요면 사이의 접촉을 통한 상대적 측방향 변위력의 적용시, 대향하는 접촉면은 실질적으로 0의 박리 강도 및 실질적으로 0의 인장 강도를 갖는 방법.
- 제6항에 있어서, 제2 주요면을 위한 스템 웹을 제공하며, 스템 웹은 제1 주요면의 스템 웹과 동일한 영역의 제한을 가지나 실제 구조 및 조성에서 제1 주요면의 스템 웹과 반드시 동일하지는 않은 단계를 더 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, 제1 주요면이 100 g/in2부하에서 6 이상의 유사 마찰 계수를 나타내는 방법.
- 사용자가 미끄럼 제어 억제 글로브를 착용하여 사용자의 글로브와 그립핑하려는 물품의 표면 사이의 개선된 마찰 계면을 생성하는 수동 그립핑 활동에서,글로브와 그립핑하려는 물품의 대향하는 접촉면상에 동일한 물질 표면을 배치하여 습윤 및 건조 조건 모두에서 이들 사이에 유효한 마찰 계면을 한정하고,각각의 표면은 배킹층과 적어도 부분적으로 일체형으로 성형되고 배킹층의 제1 표면의 총 면적의 약 1/3 이하를 차지하는 약 3500개 직립 스템/in2의 배열에 의해 한정된 스템 웹이며,각각의 직립 스템은 쇼어 경도가 약 90A 미만인 탄성체 물질로부터 형성되고 0.02286 내지 0.02794 cm(0.009 내지 0.011 in)의 최대 단면 치수 및 각각의 스템이 매우 가요성이도록 약 2의 종횡비를 갖고,각각의 스템 웹은 건조 정적 마찰 계수 0.6 이상, 및 건조 정적 마찰 계수의 20 % 내의 범위의 습윤 정적 마찰 계수를 갖고, 또한 개별적으로 피부 접촉을 위한 부드럽고 쾌적한 촉감을 갖고,글로브와 그립핑하려는 물품의 대향 접촉면이 맞물리는 경우, 각각의 스템 웹은 16,805 dyne/cm2이상의 동적 전단 강도, 실질적으로 0의 박리 강도 및 실질적으로 0의 인장 강도를 갖는 것을 포함하는 것을 개선점으로 하는 수동 그립핑 활동.
- 제11항에 있어서, 그립핑하려는 물품상의 대향하는 접촉면이 성형된 그립으로서 형성되는 것을 개선점으로 하는 수동 그립핑 활동.
- 제11항에 있어서, 각각의 스템 웹의 배킹층이 그 위의 스템에 대향하는 이면을 갖고,스템 웹의 첫번째 하나의 적어도 일부의 배킹층은 투명하고,투명한 배킹층을 통해 그의 스템 측면상의 관찰자에게 화상이 보일 수 있도록 화상이 투명한 배킹층의 이면상에 배치되어 있는 것을 더 포함하는 것을 개선점으로 하는 수동 그립핑 활동.
- 제11항에 있어서, 각각의 물질 표면이 100 g/in2부하에서 6 이상의 유사 마찰 계수를 나타내는 것을 개선점으로 하는 수동 그립핑 활동.
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