KR20170048498A - 케이블 내로 물의 침투 및 확산을 방지하기 위한 텍스타일 패브릭 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이블 내로 물의 침투 및 확산을 방지하기 위한 텍스타일 패브릭(textile fabric)(1, 1')과 관련이 있으며, 상기 텍스타일 패브릭은 적어도 부분적으로 흡수 재료(3)에 의해 덮여 있고 기공들(4)을 포함하는 적어도 하나의 층(2)을 구비하고, 이때 상기 기공들(4)은 액체 작용하에 상기 흡수 재료(3)의 팽윤 작용(swelling)으로 인해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있고, 그리고 이때 상기 흡수 재료(3)는 적어도 국부적으로 상기 텍스타일 층(2)에 재료 결합 방식(material-fit)으로 접착되어 있으며, DIN ISO 9073-3 규격에 따라 측정된 50N/5cm를 초과하는 기계 방향(machine direction, MD)의 인장 강도를 갖고, 그리고 다음의 방법 단계들: 기공들(4)을 포함하는 층(2)을 중합 가능한 모노머 또는 올리고머 및 흡수 재료(3)의 전구물질(precursor)로서 가교제(cross-linking agent), 습윤제(wetting agent) 및 개시제(initiator)를 포함하는 혼합물로 처리하는 단계, 상기 흡수 재료(3)와 상기 층 사이에 재료 결합 방식의 결합이 형성되면서 상기 모노머 또는 올리고머가 상기 흡수 재료(3)에 중합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있다. 상기 텍스타일 패브릭은 건조 상태에서 DIN EN ISO 9237 규격에 따라 200d㎥/(㎡s)를 초과하는 공기 투과율(air permeability)을 갖는다.
Description
본 발명은 물을 차단하는 텍스타일 패브릭(textile fabric)과 관련이 있다. 계속해서 본 발명은 상기 텍스타일 패브릭을 제조하기 위한 방법 및 케이블 내로 물의 침투 및 확산을 방지하기 위한 상기 텍스타일 패브릭의 용도와 관련이 있다.
전류(에너지) 케이블 또는 데이터 통신- 및 전기 통신 케이블을 포함하는 케이블 시스템들, 예컨대 지하 케이블 시스템들 그리고 특히 물을 통해 안내되는 케이블 시스템들은, 물이 케이블 코어(cable core) 내로 침투하고 케이블을 따라 확산되는 손상 및 파괴에 매우 민감하다. 그럼으로써 케이블 시스템들의 기능의 상당한 손상 및 완전한 고장이 야기될 수 있다.
많은 케이블 제품들에는 물의 침투 및 확산으로부터 보호하기 위해 물을 차단하는 하나 또는 다수의 보호층이 장착되어 있다. 이를 위해, 예를 들어 수밀성 외피, 중앙 코어와 코어 또는 외피 사이에 삽입되어 있는 물을 차단하는 층, 물을 차단하는 실, 물을 차단하는 밴드 및 이들의 조합들이 이용된다. 이러한 유형의 물을 차단하는 보호 장치들은, 예를 들어 광섬유(optical fiber)를 함유하는 중앙 코어 영역들의 방향으로 물의 침투를 저지할 뿐만 아니라, 케이블 축을 따라 물의 확산을 저지하는데, 이러한 물의 확산은 다른 케이블 섹션들의 손상을 야기할 수 있다.
물을 차단하는 층 형태의 밴드들은, 물을 차단하는 활성 화합물들이 케이블 제조 동안에, 예를 들어 기계적 마모에 의해 부분적으로 상실될 수 있다는 단점이 있다. 이와 같은 상황을 방지하기 위해, 물을 차단하는 밴드들은 접착제 및 접착 수단에 의해 밀봉되거나 결합 되는 경우가 많다. 그러나 이러한 유형의 접착제 및 접착 수단은 단점으로 작용하는데, 그 이유는 상기 접착제들이 물을 차단하는 화합물들의 팽윤 작용 및 팽윤 속도를 방해함으로써, 그에 따라 상기 밴드들의 물 차단 특성에 악영향을 미치기 때문이다. 그 밖에, 결합제를 이용함으로써 코팅된 재료들의 중량이 증가한다. 일반적으로 수용성 결합제 또는 접착제가 이용된다. 그 결과, 결합제는 물 접촉시 용해되고 물을 차단하는 화합물은 팽윤하기 시작한다. 그럼으로써, 물을 차단하는 수단은 기판과의 결합이 해제되고, 그에 따라 케이블의 손상시 씻겨나갈 수 있고, 수압하에 케이블 내의 공동부들을 따라 이동할 수 있다.
독일 특히 출원서 DE 4134370C1호는, 접착제에 의해 분말 형태의 고흡수성 수지(super absorbent polymer)로 코팅되어 있는 부직포 재료로 이루어져 있는 팽윤 가능한 케이블 밴디지(cable bandage)를 기술한다. 이와 같은 간행물에서 결합제를 이용한 분말 결합의 문제가 케이블 적용을 위한 자유로운 팽윤 가능성 또는 팽윤 정도의 관점에서 논의된다. 분말 결합과 팽윤 가능성의 절충안이 제안된다.
결과적으로, 케이블 내로 물의 확산이 효과적으로 방지될 수 있는 텍스타일 패브릭을 얻는 것이 바람직하다. 팽윤 작용 및 팽윤 속도를 극대화하기 위해, 상기 텍스타일 패브릭은 가급적 접착제 및/또는 접착 수단이 없어도 지장이 없어야 한다. 또한, 상기 텍스타일 패브릭이 적은 중량 및 다양한 케이블 디자인에 사용되기 위해 충분한 유연성을 갖는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 고흡수성 수지로 이루어진 섬유(SAP 섬유)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나 이와 같은 섬유의 단점은, 상기 섬유가 팽윤 상태에서 낮은 겔 강도(gel strength)를 나타낸다는 것이다. 또한, 상기 SAP 섬유는 매트릭스 섬유 내에 또는 둘레에 고정 결합 되어 있지 않다. 정수압(hydrostatic pressure)에 의해 겔은 케이블 내의 공동부들을 따라 매우 신속하게 이동한다.
독일 특허 출원서 DE 000069609828 T2호에는, 방사선 중합된 화합물 및 물 내에서 팽윤 가능한 화합물로 이루어진 혼합물로 코팅되어 있는 기판을 포함하는 물을 차단하는 컴파운드 패브릭(compound fabric)이 공지되어 있다. 기판들로는 섬유(유리 섬유, 실, 광섬유), 와이어 또는 바아(예컨대 케이블 인장 응력하의 소자들) 또는 튜브(예컨대 폴리머 케이블 피복 또는 버퍼 슬리브) 또는 다른 물품들이 사용된다. 이와 같은 물품들에는 팽윤 가능한 화합물이 제공되고, 이때 두께 변경 가능한 코팅이 형성된다. 이와 같은 간행물에서 기술된 바와 같은 코팅 형성에서의 단점은, 상기 유형의 컴파운드 패브릭이 단지 케이블을 따라 길이 방향으로의 물 확산을 방지하기 위해서만 적합하다는 것이다. 특히 상기 컴파운드 패브릭은 오히려 느린 팽윤 속도와 그에 따른 느린 차단 속도를 나타낸다. 추가적으로, 코팅으로서 팽윤 가능한 화합물을 도포함으로써 기판과의 고정 결합이 달성되지 않는다. 이와 같은 상황은 제조시 그리고/또는 이용 중에, 예를 들어 물 접촉시 상기 팽윤 가능한 화합물의 해제를 야기한다.
따라서 본 발명의 과제는, 선행 기술의 언급된 단점들을 더는 갖지 않는 물을 차단하는 텍스타일 패브릭을 제공하는 것이다. 특히, 분말 형태의 고흡수성 수지 및 접차제들의 이용이 생략될 수 있고, 동시에 케이블 내에서 그리고/또는 상에서 비용 저렴하게 제조되면서, 손상시 상기 케이블을 따라 길이 방향으로 물의 확산에 효과적으로 대응할 수 있는 텍스타일 패브릭이 제공되어야 한다.
본 발명은 앞에서 언급된 과제를 특허 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결한다.
상기 제1항에 따르면, 도입부에 언급된 텍스타일 패브릭은 100Pa의 공기압에서 DIN EN ISO 9237 규격에 따라 측정된 200d㎥/(㎡s)를 초과하는 공기 투과율, 바람직하게는 300 내지 5000d㎥/(㎡s), 더 바람직하게는 500 내지 3000d㎥/(㎡s), 특히 바람직하게는 800 내지 2500d㎥/(㎡s)의 범위 내의 공기 투과율을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 공기 투과율의 측정 공정은 100Pa의 공기압 차에서 0.1 내지 3㎜, 바람직하게는 0.3㎜의 두께 및 공기가 관류하는 20㎠의 표면적을 갖는 표본들을 이용하여 액체와의 접촉 흡수 공정 이전에 이루어졌다.
본 발명에 따른 텍스타일 패브릭은 -높은 공기 투과성을 갖는데도 불구하고- 케이블의 길이 축 방향으로 물의 침투 및 확산을 효과적으로 방지한다는(높은 길이 방향 밀봉도를 갖는다는) 사실이 확인되었다.
당업자에게는 높은 공기 투과성을 갖는 제품들이 우수한 밀봉 효과를 나타낸다는 사실이 놀라웠는데, 그 이유는 이와 같은 목적으로 이미 건조 상태에서 높은 밀봉도를 갖는 제품들을 이용하는 것이 당연했기 때문이다. 공기 투과성은 텍스타일 패브릭의 개방 기공성(open-porousness)의 척도이다. 그러나 본 발명에 따라, 패브릭의 바로 이러한 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성이 흡수제의 신속한 그리고 비교적 장애 없는 팽윤 작용을 야기하고, 그에 따라 물의 유입에 대한 효과적인 밀봉 작용 및 케이블의 길이 방향 축을 따라 물의 운반에 대한 밀봉 작용이 이루어진다는 사실이 확인되었다. 계속해서, 상기 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성이 텍스타일 패브릭 내에서 건조되었지만 팽윤한 흡수 매체의 특히 우수한 고정을 야기한다는 사실이 놀라웠다. 이와 같은 사실은 특히 효과적인 길이 방향 밀봉도를 야기하는데, 그 이유는 외부 수압하에 팽윤한 상기 흡수 매체의 이동이 강하게 제한되기 때문이다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 텍스타일 패브릭의 높은 공기 투과성은 재료 도포 공정 동안에 방법 파라미터들, 예컨대 점도, 흡수제의 양 중에서 다양한 파라미터를 설정함으로써, 예를 들어 적합한 개방 기공형 기판을 선택함으로써 그리고 상기 재료의 적합한 후처리 공정(세척 및 건조, 기계적 후처리 공정)을 실시함으로써 설정된다.
본 발명에 따라 하나의 매커니즘에 제한되지 않으면서, 본 발명에 따라 섬유와 가교 된 흡수제로 이루어진 상호 침투 네트워크(interpenetrating polymer network)가 형성된다고 추정되고, 상기 상호 침투 네트워크는 적어도 부분적으로 텍스타일 층에 재료 결합 방식(material-fit)으로 결합할 수 있고, 그에 따라 추가 접착제를 이용하지 않고도 단단하게 고정될 수 있다. 추가 접착제로는 텍스타일 패브릭의 제조시 중합 가능한 혼합물에 첨가된 접착제가 고려되는데, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄, 스티롤-부타디엔-고무, 니트릴-부타디엔-고무와 같은 폴리머 결합제 및/또는 비닐 화합물들과 같은 중합 가능한 코모노머가 고려된다. 바람직하게 이와 같은 추가 접착제는 각각 텍스타일 패브릭의 전체 중량을 기준으로 20중량％ 미만, 바람직하게는 0 내지 10중량％, 더 바람직하게는 0 내지 5중량％ 및 특히 0 내지 3중량％의 양으로 존재한다.
그러나 기본적으로, 상기 패브릭은 접착제를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 이와 같은 접착제는 부직포 재료를 경화시키기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해, 바람직하게 비수용성 결합제, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 스티롤-부타디엔-고무, 니트릴-부타디엔-고무가 이용된다. 선행 기술에는, 분말 형태의 고흡수성 수지를 이용하기 위해 텍스타일 패브릭 상에 분말을 고정하기 위한 추가 접착제가 필요하다는 사실이 공지되어 있다. 바람직하게 이를 위해, 상기 고흡수성 수지의 팽윤성을 보장할 목적으로 수용성 폴리머 결합제, 예컨대 폴리비닐알코올이 이용된다. 본 발명에 따른 접근 방식에 의해서는 이러한 유형의 추가 접착제를 이용하는 것이 생략될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 패브릭은 각각 텍스타일 패브릭의 전체 중량을 기준으로 20중량％ 미만, 바람직하게는 0 내지 10중량％, 더 바람직하게는 0 내지 5중량％ 및 특히 0 내지 3중량％ 비율의 수용성 결합제를 함유한다.
실제 실험에서는 흡수제가 습윤 상태에서도 자체 높은 강도를 유지한다(높은 겔 강도를 갖는다)는 사실이 드러났다. 겔의 우수한 고정은 적어도 부분적으로 텍스타일 패브릭의 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성에 의해 야기된다고 추정된다. 이와 같은 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성은 말하자면 흡수제가 넓은 면적에 걸쳐서 결합 될 수 있도록 한다. 이와 같은 사실은 큰 장점인데, 그 이유는 정수압하에 겔 이동이 적게 이루어지고, 이와 같은 방식으로 손상 위치들이 공간적으로 작은 케이블 섹션으로 제한될 수 있기 때문이다. 추가적으로, 케이블 손상시 흡수제가 단지 적은 정도로만 씻겨 나간다는 사실이 확인되었다.
본 발명에 따른 텍스타일 패브릭의 특히 우수한 밀봉 효과에 의해 중합 가능한 혼합물의 재료 도포 공정은 텍스타일 층의 인쇄 공정 또는 분사 공정에 의해 평면 패턴 형태로, 예를 들어 스트립 형태로 이루어질 수도 있고, 이와 같은 방식으로 재료 이용이 강하게 감소함으로써 케이블의 중량이 전체적으로 감소할 수 있다.
흡수제를 함유하는 코팅과 비교하여, 기본 재료로서 기공성 텍스타일 층을 사용함으로써 다음의 장점들이 나타난다:
층 내의 중합 반응은 매트릭스 재료의 완전한 침투를 야기함으로써, 고정 결합 및 낮은 마모도가 달성된다.
텍스타일 층은 신속한 차단을 위해 중요한 큰 표면적을 나타낸다. 이를 위해, 특히 그 자체로 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성을 갖는 기본 재료들, 예를 들어 화합 부직포 재료(chemical bonded non-woven) 또는 스펀레이스 부직포 재료(spunlaced non-woven)가 적합하다. 기본적으로 열적으로 경화된 얇은 부직포 재료도 적합하다. 그러나 이러한 부직포 재료는 흡수제가 제공되기 어려운 작은 표면 구조를 갖는 경우가 많아서, 오히려 평면의 표면 코팅이 달성된다.
부직포 재료상에 분말 형태의 흡수제를 이용하는 것과 비교하여 추가 장점들이 나타난다. 이와 같은 방식으로는, 재료의 팽윤 가능성에 악영향을 미칠 수 있는 분말을 고정하기 위한 추가 폴리머 결합제가 이용될 필요가 없다. 매트릭스 재료 내에 흡수제가 고정 결합 됨으로써, 분말 마모를 방지하기 위한 커버 층은 사용될 필요가 없다. 흡수제의 더 높은 강도로 인해 동시에, 건조 상태 및 습윤 상태에서 화학적 분해 및 열적 분해에 대한 흡수제의 더 높은 안정성이 달성된다. 흡수제 내에 첨가제, 예컨대 카본 블랙(carbon black), 섬유 펄프(fiber pulp) 등을 삽입하는 것은 직접 제조시에 가능하다. 텍스타일 패브릭은 양측에서 팽윤 가능하다. 겔 차단 특성은 나타나지 않는다. 오히려 흡수제는 자유롭게 팽윤 가능하다.
본 발명에 따라, 층 내부에서 흡수 재료의 재료 결합 방식의 결합으로 인해, 상기 흡수 재료의 흡수 용량이 제한되어 있고 기공들이 자체 밀봉 방식으로 폐쇄될 수 있다는 사실이 확인되었다. 상기 폐쇄 공정 또는 자체 밀봉 공정은, 상기 흡수 재료가 자체 팽윤 작용으로 인해 기공들을 완전하게 또는 부분적으로 채우고, 이와 같은 기공들을 액체 및/또는 기체의 유입에 대해, 바람직하게는 물의 유입에 대해 폐쇄하는 방식으로 이루어진다.
계속해서 텍스타일 패브릭은 50N/5㎝를 초과하는 기계 방향(machine direction, MD)의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 사실은 장점으로 작용하는데, 그 이유는 재료들이 예를 들어 포장 재료로서 도포되는 케이블 제조 공정을 위해 일정한 강도가 필요하기 때문이다. 그러나 기본적으로 인장 강도는 각각의 이용 목적에 따라 바람직한 값으로 설정될 수 있는데, 예를 들어 DIN ISO 9073-3 규격에 따라 측정했을 때 80 내지 1500N/5㎝ 및/또는 100 내지 1500N/5㎝ 및/또는 150 내지 800N/5㎝의 값으로 설정될 수 있다. 높은 인장 강도는 케이블 제조를 위해 매우 바람직한데, 그 이유는 재료들이 일반적으로 인장 응력하에서 예를 들어 포장 재료로서 도포되기 때문이다. 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따르면, 텍스타일 패브릭은 언급된 기계 방향의 높은 인장 강도를 이미 작은 두께에서, 예를 들어 3㎜ 미만, 예컨대 0.1㎜ 내지 2㎜ 범위의 두께에서 갖는다.
텍스타일 패브릭은 다양한 두께 범위에서 제조될 수 있다. 이와 같은 사실은 다양한 적용예들에 적합하게 맞추어진 텍스타일 패브릭이 이용될 수 있도록 한다. 이와 같은 방식으로 텍스타일 패브릭은 예를 들어 0.1 내지 3㎜, 또는 0.1 내지 2㎜의 범위 내에 두께를 가질 수 있다. 설치 공간 또는 제공 공간이 제한되어 있는 적용예들에서 텍스타일 패브릭은 케이블 지름의 강한 증가를 야기해서는 안 된다. 이와 같은 경우에, DIN ISO 9073-2 규격에 따라 측정했을 때 1㎜ 미만의 두께, 예를 들어 0.1㎜ 내지 0.8㎜ 또는 0.2㎜ 내지 0.6㎜의 두께가 바람직하다. 특정한 케이블 적용예에서 텍스타일 패브릭은 추가적으로 완충 작용하는 층의 기능을 담당할 수 있다. 이 경우, 1.0㎜ 내지 3.0㎜, 예를 들어 1.1㎜ 내지 2.0㎜ 또는 1.2㎜ 내지 1.8㎜의 두께가 바람직하다.
흡수 재료는 본 발명에 따라, 바람직하게 자체 중량의 적어도 대략 10배, 특히 대략 20배 및 바람직하게는 대략 30배 또는 그 이상의 액체를 흡수할 수 있는 팽윤 가능한, 바람직하게는 액체에 의해 팽윤 가능한, 특히 물에 의해 팽윤 가능한 재료로 이해된다. 본 발명에 따른 흡수 재료는 기본적으로 특히 물, 수성 염류 용액, 빗물, 바닷물, 지하수 및/또는 응축수와 같은 임의의 액체들을 흡수하기 위해 적합하다. 바람직하게 흡수 재료는 비수용성을 갖는다.
재료 결합 방식의 결합에 의해 상기 흡수 재료는 손실되지 않고 층 내에 배치되어 있다. 바람직하게 본 발명에 따른 층은 텍스타일 층이다. 이와 같은 사실은 케이블 생산시 텍스타일 패브릭의 가공을 수월하게 한다.
바람직하게 재료 결합 방식의 결합에 의해 단층 구조가 가능하다. 계속해서, 텍스타일 패브릭이 자체 단층 구조로 인해 특히 유연하고 이동 가능하며, 또한 작은 두께를 갖는다는 사실이 바람직하다.
또 다른 장점은, 흡수 재료가 텍스타일 층을 안정화하고 추가적인 보강 부재가 필요하지 않다는 것이다.
상기 흡수 재료는 접착제로써 이용될 수 있다.
그 밖에, 상기 흡수 재료의 양을 변경 가능하게 설정함으로써 액체에 대한 상기 텍스타일 패브릭의 흡수 용량이 조절될 수 있다. 그럼으로써, 케이블 내에서 최적의 차단 특성이 달성될 수 있고, 적합한 설정시 중량 및 부피 증가가 최소화될 수 있다.
바람직하게 층의 섬유는 부분적으로 또는 전체적으로 흡수 재료에 의해 코팅되어 있다. 그럼으로써, 상기 흡수 재료는 점착성 층으로서 섬유 표면상에 도포된다. 코팅으로는, 섬유를 일정하게 그리고 연속적으로 둘러싸거나 또는 감싸는 얇거나 또는 두꺼운 층이 고려된다. 이와 같은 사실은 흡수 재료와 층의 섬유 사이의 우수한 접착을 가능하게 한다. 또한, 흡수 재료로 이루어진 층의 두께는 최적으로 설정될 수 있다.
패브릭의 표면상에 직접 형성되는 코팅은 개별 섬유의 코팅으로부터 구별된다. 상기 유형의 표면 코팅의 형성은 본 발명에 따라, 말하자면 상기 패브릭의 공기 투과성 또는 개방 기공성이 본 발명에 따라 의도한 정도 아래로 감소하는 경우에 바람직하지 않다. 위에서 논의되는 바와 같이, 이와 같은 상황은 말하자면 흡수 재료의 팽윤 특성에 단점적으로 작용한다.
다음에서 도입부에 언급된 과제가 해결된다.
흡수 재료는 커버 없이 제공될 수 있는데, 다시 말해 상기 흡수 재료는 커버 층에 의해 덮이거나 또는 둘러싸이지 않도록 제공될 수 있다. 이와 같은 사실은 신속한 액체 흡수를 가능하게 하는데, 그 이유는 액체가 캐리어- 또는 커버 층을 통과해야하는 상황이 생략되기 때문이다.
본 발명에 따라 이용된 흡수 재료는 액체와의 접촉시 형태 변형으로 인해, 특히 팽윤 작용 및 부피 증가로 인해 기공들을 폐쇄한다.
텍스타일 층은 부직포, 부직포 재료, 직물, 편성물 및/또는 면포로서 형성될 수 있다. 그럼으로써, 특히 평평한 구조의 텍스타일 패브릭을 얻을 수 있고, 상기 텍스타일 패브릭은 간단하게 변형 가능하다. 이와 같은 사실은 텍스타일 패브릭의 추가 가공을 수월하게 한다.
본 발명에 따라 바람직하게 부직포 재료가 이용된다. 본 발명에 따라 부직포 재료의 이용이 특히 바람직하다. 웹 형성은 카딩 공정(carding process)에서 건식으로 이루어질 수 있거나, 또는 습식 웹 공정에서 이루어질 수 있다. 바람직하게 웹 형성은, 섬유 웹 내에 가로 방향보다 세로 방향(기계 방향)으로 더 큰 비율의 섬유가 위치 설정되어 있도록 (길이 방향으로 놓인 섬유 웹으로) 이루어진다. 이와 같은 사실은 바람직한데, 그 이유는 길이 방향으로 더 큰 인장 강도가 달성될 수 있기 때문이다. 대안적으로 또는 추가적으로 인장 강도를 높이기 위해 보강 실(reinforcement thread)이 길이 방향으로 함께 통합될 수도 있다. 경화 공정은 기계적으로, 화학적으로 그리고/또는 열적으로 이루어질 수 있다. 기계적 경화 공정은 바느질 기술에 의해 또는 워터 젯(water jet) 및/또는 공기를 이용한 층 내 섬유의 혼교(interweave)에 의해 이루어질 수 있다. 케이블 적용예들을 위해서는 작은 두께 및 높은 인장 강도의 부직포 재료가 필요하다. 이와 같은 이유로 바느질 기술에 의한 경화 공정은 본 발명에 따른 케이블 제품 내 이용시 오히려 단점으로 작용한다.
화합 부직포 재료들의 경우, 함침 공정(impregnating), 분사 공정 또는 그 밖의 통상적인 도포 방법들에 의해 섬유 웹에 접착제 또는 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭을 제조하기 위해 이용되는 혼합물이 제공될 수 있다. 그럼으로써, 높은 인장 강도를 갖는 충분히 단단한 제품이 제조될 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 케이블 제품 내 이용시 장점으로 작용한다.
바람직한 일 실시 형태에 따르면, 텍스타일 층은 폴리올레핀-, 특히 폴리페닐렌설파이드-, 폴리에스테르-, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트-, 폴리부틸렌테레프탈레이트-; 폴리아미드-, 특히 폴리아미드 6.6(나일론®)-, 폴리아미드 6.0(펄론®)-; 폴리비닐클로라이드-, 폴리아크릴니트릴-, 폴리이미드-, 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론®)-, 아라미드-, 울-, 코튼-, 실크-, 헴프-, 대나무-, 케냐프-, 사이잘-, 셀룰로오스-, 콩-, 플랙스-, 유리-, 현무암-, 탄소-, 비스코스 섬유 및 상기 섬유들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유들을 함유한다.
특히 바람직하게 텍스타일 층은 폴리에틸렌-, 폴리프로필렌-, 폴리아미드-, 폴리-p-페닐렌테레프탈아미드-, 폴리-m-페닐렌테레프탈아미드-, 폴리에스테르-, 코튼-, 비스코스 섬유 및 상기 섬유들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유들을 함유한다. 자체 우수한 기계적 특성들, 열적 안정성 및 경제성으로 인해 폴리에스테르, 이 경우 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트가 본 발명에 따라 특히 바람직하다.
본 발명에 따라 텍스타일 층은 기공들을 포함한다. 상기 기공들은, 섬유 구조로 인해 특수하게 층 내에 존재하는 기공들에 의해 형성될 수 있다. 본 발명에 따라 텍스타일 패브릭은 ISO 8971-4 규격에 따라 50 내지 95％, 특히 80 내지 90％의 범위 내의 공극률을 갖는다. 바람직하게 상기 패브릭은, 측정 액체로서 갈덴 및 모세관류 포로미터(Capillary Flow Porometer) CFP-1200-AEXL를 이용하여 ASTM E 1294-89 규격에 따라 측정된 2 내지 20마이크로미터의 최소 기공 지름 및/또는 10 내지 150마이크로미터의 평균 기공 지름 및/또는 50 내지 500마이크로미터의 최대 기공 지름을 갖는 기공 분포를 갖는다.
계속해서, 상기 기공들은 리세스들 및/또는 관통구들이 형성됨으로써 제공될 수 있다는 사실도 고려할 수 있다. 상기 기공들에 의해 흡수 재료는 액체 흡수 공정 이후에 기공들의 구조에 상응하게 공간적으로 제한되면서 팽창할 수 있고, 텍스타일 패브릭의 중량- 및 부피 증가는 변경될 수 있다.
상기 기공들은 통계학적으로(statistic) 분포할 수 있다. 이와 같은 사실은 층 내 신속한 액체 흡수 공정을 가능하게 한다. 바람직하게 액체가 침투하는 장소에 직접적으로 제공된 통풍구 내부에서 국부적인 액체 흡수 공정이 이루어진다.
또한, 상기 기공들은 무선적 기하학 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 모세관 효과(capillary effect)가 발생하여 층 내 매우 신속한 액체 흡수 공정이 야기된다.
면적 중량은 넓은 범위에서 변경될 수 있다. 바람직하게 텍스타일 패브릭은 DIN EN 29073-1 규격에 따라 20 내지 400g/㎡, 바람직하게는 20 내지 300g/㎡, 특히 30 내지 250g/㎡의 면적 중량을 갖는다. 이러한 면적 중량을 갖는 본 발명에 따른 패브릭은 뛰어난 안정성을 갖는다.
상기 텍스타일 패브릭은, 예를 들어 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세테이트, 셀룰로오스에 기초하는 추가적으로 삽입된 친수성 섬유를 갖지 않을 수 있다. 텍스타일 패브릭의 전체 중량을 기준으로 추가적으로 삽입된 친수성 섬유의 비율은 100중량％ 미만, 바람직하게는 50중량％ 미만, 특히 바람직하게는 25중량％ 미만, 특히 0중량％일 수 있다.
이러한 유형의 텍스타일 패브릭은 케이블 내에 그리고/또는 케이블 둘레에 밀봉 부재로써 이용될 수 있다. 그러나 몇몇 적용 목적을 위해, 패브릭은 복합물로서, 예를 들어 텍스타일, 필름, 종이 형태의 지지- 및/또는 보호층들과 결합 된 적층물로서 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 다음의 방법 단계들:
a) 기공들을 포함하는 층을 중합 가능한 모노머 또는 올리고머 및 흡수 재료의 전구물질(precursor)로서 가교제(cross-linking agent), 습윤제(wetting agent) 및 개시제(initiator)를 포함하는 혼합물로 처리하는 단계 및
b) 상기 흡수 재료와 상기 층 사이에 적어도 부분적으로 재료 결합 방식의 결합이 형성되면서 상기 모노머 또는 올리고머가 상기 흡수 재료에 중합하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭을 제조하기 위한 방법도 포함한다.
놀랍게도, 습윤제를 사용함으로써, 흡수 재료와 층의 재료 결합 방식의 결합이 이루어지고, 상기 흡수 재료는 손실되지 않고 상기 층에 결합 되도록 혼합물의 표면 장력이 영향을 받는다는 사실이 확인되었다. 동시에, 텍스타일 패브릭에 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성이 제공된다. 이미 위에서 확인된 바와 같이, 이와 같은 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성은 건조 상태 및 습윤 상태에서, 그리고 그에 따라 팽윤 상태에서 상기 흡수 재료의 우수한 고정을 야기하고, 이는 케이블의 길이 방향으로 물 운반의 놀랍도록 효과적인 차단을 달성한다.
바람직하게 흡수 재료를 층에 결합하기 위해서는 접착 물질, 접착제 및/또는 접착 촉진제가 사용될 필요가 없다. 그 결과, 추가적인 방법 단계, 말하자면 흡수 재료를 층에 고정하는 단계가 생략될 수 있다. 또한, 흡수 재료를 층에 열적으로 고정하는 공정도 필요하지 않다.
본 발명에 따른 방법에 의해 흡수 재료는 텍스타일 층 내로 직접 삽입될 수 있고, 이와 같은 층에 결합할 수 있다. 그럼으로써, 상기 흡수 재료의 액체 흡수율 및 팽윤 작용이 의도적으로 제어되고, 상기 층 내부에서 기공들이 자체 밀봉 방식으로 폐쇄된다.
본 발명에 따른 방법의 추가 장점은, 중합 반응으로 인해 흡수 재료가 층 내부에서 우수하게 접착되고, 상기 방법에 따라 제조된 텍스타일 패브릭은 상승한 마모 강도를 나타낸다는 것이다.
본 발명에 따라 습윤제는, 용액 내에서 또는 혼합물 내에서 물 또는 다른 액체들의 표면 장력을 감소시킴으로써, 결과적으로 층과 같은 고형 몸체의 표면 내에 더 우수하게 침투하여 공기의 이동 중에 상기 층을 적시고 습윤 시킬 수 있는 천연 물질들 또는 합성 물질들로 이해된다.
바람직하게 습윤제는, 글리세린, 프로필렌글리콜, 소르비톨, 트리히드록시스테아린, 페놀, 산 수지, 포스폴리파이드, 에틸렌옥사이드/지방 알코올에테르, 프로필렌글리콜을 갖는 프로필렌옥사이드의 에톡실레이트, 소르비톨 및 글리세린의 에스테르 및 이와 같은 물질들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
특히 바람직하게 습윤제로서 다음 화학식
의 화합물이 사용되고, 이때 R은 선형 또는 분기형 알킬기이고, 이때 x는 4; 5; 6.3; 6.5; 7; 8; 9; 10 또는 11이며, 바람직하게는 6.5; 7; 8; 9; 10, 특히 6.5; 7; 8; 9이다. 실제 실험에서, 상기 유형의 습윤제를 사용할 경우, 혼합물의 표면 장력이 특히 효과적으로 감소함으로써, 텍스타일 층 내로 혼합물의 침투가 수월해진다는 사실이 드러났다. 이와 같은 사실은 흡수 재료와 층 사이에 뛰어난 접착을 야기한다.
알킬기는 본 발명에 따라 1개 내지 30개, 바람직하게는 3개 내지 20개, 더 바람직하게는 4개 내지 17개 및 특히 6개 내지 11개의 탄소 원자를 갖는 포화 지방족 탄화수소기이다. 알킬기는 선형 또는 분기형일 수 있고, 선택적으로 1개 내지 4개의 탄화수소를 갖는 하나 또는 다수의 지방족 탄화수소기, 특히 포화 탄화수소기에 의해 치환되었다.
실제 실험에서, 습윤제의 비율이 혼합물의 총량을 기준으로 0.1 내지 5중량％, 바람직하게는 1 내지 4중량％, 특히 1.5 내지 3.5중량％의 범위 내에 있는 경우, 층의 특히 균일하고 일정한 습윤 공정이 이루어진다는 사실이 드러났다.
DIN 55660 규격에 따른 혼합물의 표면 장력이 10 내지 72dyn, 바람직하게는 15 내지 60dyn, 특히 20 내지 68dyn의 범위 내에서 설정되는 습윤제를 첨가하는 경우, 층의 습윤 공정과 관련하여 특히 우수한 결과가 달성되었다.
가교 공정은 다수의 개별 고분자가 3차원 네트워크로 연결되는 반응들을 포함한다. 상기 연결 공정은 고분자의 형성시 직접 이루어지거나, 또는 이미 존재하는 중합체들의 반응들에 의해 달성될 수 있다.
가교 공정에 의해 가교된 물질들의 특성들이 변경될 수 있다. 이러한 변경은 가교도(degree of cross-linking)가 높아질수록 증가한다. 가교도로는 폴리머 네트워크를 특징짓기 위한 양적 척도이다. 상기 가교도는 고분자 네트워크 내에서 가교된 기본 요소의 몰 수(number of moles)와 전체적으로 존재하는 기본 요소의 몰 수의 비율로서 계산된다. 상기 가교도는 무차원수로서 또는 퍼센트(물질량)로 제시된다.
본 발명에 따라 이용된 가교제는 화학적 브리지(chemical bridge)에 의해 모노머 또는 올리고머를 국부적으로 서로 연결 또는 가교한다. 이와 같은 브리지 형성은 흡수 재료의 비수용성을 감소시킬 수 있다. 상기 흡수 재료 내로 액체가 침투하는 경우, 이와 같은 흡수 재료는 팽윤하고 분자 평면상에서 이와 같은 네트워크를 조임으로써 기공들이 자체 밀봉 방식으로 폐쇄된다. 그에 따라 상기 기공들을 통해 액체가 침투 또는 통과하는 상황이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 가교제는 바람직하게, 중합 반응 동안에 중합 가능한 모노머 또는 올리고머의 작용기와 반응할 수 있는 적어도 2개의 반응성 작용기를 포함한다.
바람직하게 가교제는 적어도 하나의 올레핀-, 카복실- 및/또는 카복실레이트기를 포함한다. 바람직하게 가교제는 에틸렌글리콜비스아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리메타크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드, 글리세린트리메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, N, N'-메틸렌비스메타크릴아미드, 디알릴말리에이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴테레프탈레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴포스페이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 지방족 다가 알코올의 디- 또는 폴리글리시딜에테르, 에틸렌글리콜글리시딜에테르, 미르센 및 상기 물질들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택되었다.
특히 바람직한 가교제는 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌디메타크릴레이트, 1,1,1-트리메틸프로판트리아크릴레이트, 1,3,5-트리-알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 1,3-부탄디올디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, N,N'-메틸렌디아크릴아미드 및 상기 물질들의 혼합물들이다. 이와 같은 가교제는 특히 흡수 재료의 흡수 용량을 의도적으로 제어하기 위해 적합함으로써, 결과적으로 기공들을 폐쇄하기 위해 단지 낮은 액체 흡수율이 필요하다.
바람직하게 가교도는 4.7*10-5 내지 1.9*10-1, 바람직하게는 2.3*10-4 내지 1.3*10-1, 특히 4.7*10-4 내지 4.9*10-2의 범위 내에서 설정된다. 높은 가교도에 의해 흡수 재료의 흡수 용량은 제한되어 있고, 기공들은 낮은 액체 흡수율에서 폐쇄된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따르면, 가교제의 비율은 모노머 비율의 총량을 기준으로 0.01 내지 40.00중량％, 바람직하게는 0.05 내지 28.00중량％, 특히 0.10 내지 20.00중량％이다. 이와 같은 비율의 가교제의 경우, 흡수 재료의 흡수 용량은 액체와의 접촉시 기공들을 최적으로 그리고 가급적 신속하게 폐쇄할 수 있을 만큼 충분히 높다.
바람직한 추가 실시 형태에 따르면, 중합 가능한 모노머 또는 올리고머는 모노에틸 불포화 모노-카르복시산, 특히 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산; 크로톤산, 소르빈산, 이타콘산, 계피산; 모노에틸 불포화 폴리카르복시산안히드리드, 특히 말레산안히드리드; 카르복시산염, 바람직하게는 수용성 염류, 특히 알칼리-, 암모늄- 또는 아민염; 모노에틸 불포화 모노- 또는 폴리카르복시산, 특히 나트륨메트-, 트리메틸아민메트-, 트리에탄올아민메트-, 나트륨말리에이트, 메틸아민말리에이트; 설폰산, 바람직하게는 지방족 또는 방향족 비닐설폰산, 특히 비닐-, 알릴-, 비닐톨루올-, 스티롤-, 메타크릴설폰산; 2-히드록시-3-메타크릴옥시프로필설폰산; 설포프로필메타크릴레이트, 설폰산염, 바람직하게는 설폰산기 함유 모노머 또는 올리고머의 알칼리-, 암모늄-, 아민염; 히드록시 화합물들, 바람직하게는 모노에틸 불포화 알코올, 폴리올의 모노에틸 불포화 에테르 또는 에스테르, 특히 메트알릴알코올, 알킬렌글리콜, 글리세린, 폴리옥시알킬렌폴리올, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리옥시에틸렌옥시프로필렌글리콜모노메트알릴에테르, 이때 히드록시기는 경우에 따라 에테르화 또는 에스테르화되었고; 아미드, 바람직하게는 모노에틸 불포화 비닐폼-, 아크릴-, 메타크릴-, N-알킬메트-, N,N-디알킬메타크릴-, N-히드록시알킬메타크릴-, N-헥실아크릴-, N,N-디메틸아크릴-, N,N'-디-n-프로필아크릴-, N-메틸올메타크릴-, N-히드록시에틸메타크릴-, N,N'-디히드록시에틸메타크릴아미드, 비닐락탐, 특히 N-비닐피롤리돈; 아미노 화합물들, 바람직하게는 아미노기 함유 에스테르, 모노에틸 불포화 모노- 또는 디카르복시산, 헤테로사이클릭 비닐 화합물들, 특히 디알킬아미노알킬-. 디히드록시알킬아미노알킬-, 모르폴리노알킬에스테르; 비닐피리딘, 특히 2-비닐-, 4-비닐-, N-비닐피리딘, N-비닐이미다졸; 4차 암모늄염, 특히 N,N,N-트리알킬-N-메타크릴로일옥시알킬암모늄염, 특히 N,N,N-트리메틸-N-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드, N,N,N-트리에틸-N-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드, 2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄클로라이드, 특히 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 모르폴리노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸푸마레이트 및 상기 물질들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택되었다. 본 발명에 따라 아크릴산, 메타크릴산, 아미드 및 비닐설폰산 그리고 상기 물질들의 혼합물들이 바람직하다.
바람직하게 모노머 또는 올리고머의 비율은 혼합물의 총량을 기준으로 3 내지 80중량％, 바람직하게는 5 내지 70중량％, 특히 10 내지 50중량％이다. 실제 실험에서, 이와 같은 모노머- 또는 올리고머 비율에서 특히 물에 대한 흡수 재료의 흡수 용량이 충분히 높고, 텍스타일 패브릭이 특히 안정적이라는 사실이 드러났다.
개시제는 본 발명에 따라, 의도한 중합 반응을 구현, 시작 또는 개시하기 위해 모노머 또는 올리고머 및 습윤제를 함유하는 혼합물에 첨가되는 물질들을 의미한다.
바람직하게 개시제로서 수용성 아조 화합물; 산화 환원계; 퍼옥시카르복시산; 퍼옥시카르복시산에스테르; 티오크산텐; 티오아민; 케톤퍼옥사이드; 히드로퍼옥사이드; 디카르보네이트; 옥살레이트; 니트릴, 바람직하게는 발레로니트릴; 아니소인; 벤조페논; 아세토페논; 안트라퀴논; 벤졸크롬트리카보닐; 벤조인; 벤조인에테르; 벤질; 벤질케탈; 4-벤조일비페닐; 페닐프로판디올; 시클로펜타디엔일철(Ⅱ)-큐멘-헥사플루오로포스페이트; 10,11-디히드로-5H-디벤조[a,d]시클로헵텐-5-온; 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드;2-히드록시-2-메틸프로피오페논; 4'-에톡시아세토페논; 에틸안트라퀴논; 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-4'-(메틸티오)-2-모르폴리노프로피오페논, 페난트렌퀴논, 4-페녹시아세토페논; 프로필렌카보네이트 내의 트리아릴설포늄헥사플루오르안티모네이트; 프로필렌카보네이트 내의 트리아릴설포늄헥사플루오로포스페이트-염; α-히드록시케톤; 페닐글리옥시레이트; 벤질디메틸케탈; α-아미노케톤; 2,5-디메틸-2,5-디히드로퍼옥시-헥산; 1,3-디-(2-히드록시퍼옥시이소프로필)-벤졸; 모노아실포스핀; 비스아실포스핀; 포스핀옥사이드; 메탈오센; 퍼옥사이드; 퍼설페이트; 퍼망가네이트; 클로라이트; 세르염; 요오드염 및/또는 히포클로라이트가 이용되고; 바람직하게는 2,2'-아조비스[2(2-이미다졸린-2-일)프로판디히드로클로라이드; 아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드); 아조-비스-시아노펜탄산; 4-벤조일-N,N,N-트리메틸벤졸메탄아미늄클로라이드; 2-히드록시-3-(4-벤조일페녹시)-3-N,N,N-트리메틸-1-프로판아미늄클로라이드모노히드레이트; 2-히드록시-3-(3,4-디메틸-9-옥소-9H-티오크산톤-2-일옥시)-N,N,N-트리메틸-1-프로판아미늄클로라이드; 2-히드록시-1-[4-(히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온; 4-벤조일-N,N-디메틸-N-[2-(1-옥소-2-프로페닐)옥시]에틸벤졸메탄아미늄클로라이드; 1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온; 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴); 안트라퀴논-2-설폰산-나트륨모노히드레이트; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드; 디벤젠크롬; 벤조아민; 벤조인에틸에테르; 벤조인메틸에테르; 벤조인이소부틸에테르; 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실디안히드리드; 4-페닐벤조페논; 2-벤질-2-(디메틸아미노)-4'-모르폴리노부티로페논; 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸벤질; 2,5-디메틸벤조페논; 3,4-디메틸벤조페논; 3'-히드록시아세토페논; 4'-히드록시아세토페논, 3-히드록시벤조페논; α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논; 4-히드록시벤조페논; 2-메틸벤조페논; 디알콕시아세토페논; α-히드록시알킬페논; α-아미노알킬페논; 4,4'-디히드록시벤조페논; 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논; 4-(디메틸아미노)벤조페논, 3-메틸벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케논; 2-히드록시-2-메틸프로피오페논; 2-히드록시-2-메틸-프로피오페논; 4-디메틸아미노베노페논; 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논; 2,2-디에톡시아세토페논; 메틸벤조일포멧; 옥시페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸에스테르; 옥시-페닐-아크릴레이트-2-[2-히드록시-에톡시]-에틸에스테르; 2-클로르티옥산텐-9-온; 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논; 2-메틸-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-프로파논; 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드; 페닐-비스-(2,4,6-트리메틸)-벤조일-포스핀옥사이드; 페로센; 티타노센; 비스-η5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스-[2,6-디플루오로-3-(1H-피로-1-일)-페닐]티탄; (4-메틸페닐)-[4-(2-메틸프로필-(4-메틸페닐)-[4-(2-메틸프로필)페닐]-요오드늄헥사플루오로포스페이트; 암모늄퍼설페이트; 칼륨퍼설페이트; 캄퍼퀴논; 쿠몰시클로펜타디엔일철헥사플루오로포스페이트; 디벤조시클로헵타디에논; 히드록시아세토페논; 티옥산텐-9-온; 4,4'-디메틸벤질; 2-에틸안트라퀴논; 아크릴포스핀옥사이드; 2-메틸벤조일포멧; 디데칸오일퍼옥사이드; 디라우릴퍼옥사이드; 디벤조일퍼옥사이드; 디-(2-에틸)-퍼옥시디카보네이트; 디시클로헥실퍼옥시디카보네이트; 디-(4-테르트-부틸)-시클로헥실퍼옥시디카보네이트; 디아세틸퍼옥소디카보네이트; 디미리스틸퍼옥소디카보네이트; 디-테르트-부틸퍼옥시옥살레이트; 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴); 2,2-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴); 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴); 2,2'-아조비스(N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피온아미드; 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트); 디메틸-2,2'-아조이소부티레이트; 1-히드록시-시클로헥실페닐케톤; 피발산, 네오데칸산, 2-에틸헥산산, 테르트-부틸히드로퍼옥사이드, 테르트-아밀히드로퍼옥사이드 및/또는 쿠몰히드록사이드로부터 제조된 퍼옥시카복시산에스테르; 테르트-아밀히드로퍼옥사이드; 쿠몰히드로퍼옥사이드; 디아실퍼옥사이드; 히드로겐퍼옥사이드; 2-디(3,5,5-트리메틸헥세노일)퍼옥사이드; 히드록시- 및/또는 테르트-부틸퍼옥사이드, 특히 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조페논 및/또는 1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온이 이용된다.
개시제의 비율은 혼합물의 총량을 기준으로 0.1 내지 3중량％, 바람직하게는 0.5 내지 2중량％, 특히 0.7 내지 1.5중량％의 범위 내에 있을 수 있다.
적용 분야에 따라, 혼합물은 충전제를 함유할 수 있다. 충전제들은 부피 또는 중량을 높이고 혼합물의 기술적 특성들을 향상시킬 수 있다. 바람직하게 충전제는 카보네이트, 특히 칼슘카보네이트, 카본블랙, 특히 전도성 카본블랙, 흑연, 이온교환수지, 활성탄, 실리케이트, 특히 활석, 점토, 운모, 실리카, 제올라이트, 백악, 칼슘- 및 바륨설페이트, 알루미늄히드록사이드, 유리 섬유 및 유리공 그리고 목분, 셀룰로오스 분말, 펄라이트, 코크 과립, 플라스틱 과립, 분쇄된 열가소성 수지, 코튼 섬유, 탄소 섬유, 특히 분쇄된 탄소 섬유 그리고 상기 물질들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택되었다. 충전제를 첨가함으로써, 액체 및/또는 공기에 대한 투과성이 변경될 수 있고, 그리고 재료의 열 전도성 및/또는 전기 전도성이 제어될 수 있다.
그 밖에, 혼합물은 살균제, 항산화제, 코모노머, 방부제, 특히 트리아졸 및/또는 벤지미다졸, 점도증가제, 유화제, 소포제, 향수 및/또는 활성 물질을 함유할 수 있다.
방법 단계 b)에서 모노머 또는 올리고머로부터 실시되는 중합 반응에 의해 고흡수성 수지가 형성될 수 있다. 고흡수성 수지는 액체를 우수하게 결합 및 흡수할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라, 고흡수성 수지는 자체 중량의 수배만큼(500배 까지)의 액체, 바람직하게는 물을 흡수하고, 이때 그 부피가 증가하는 중합체로 이해된다.
혼합물을 형성하기 위해, 모노머 또는 올리고머는 바람직하게 수성 용액 내에 용해 또는 유화된다. 상기 혼합물 내의 물 함량은 각각 혼합물의 총량을 기준으로 20 내지 90중량％, 바람직하게는 30 내지 80중량％의 범위 내에 놓일 수 있다. 가교제가 불용해성을 가지면, 상기 가교제는 유화된 형태로 첨가될 수 있다. 추가적으로, 가교제의 용해 또는 분산을 위해 물에 혼합 가능한 유기 용매가 첨가될 수 있다.
후속하여 습윤제 및 개시제가 첨가될 수 있다.
중합 반응은 바람직하게 3 내지 6, 특히 4.3 내지 5.5의 산성 pH-범위에서 일어난다. 이와 같은 조건하에 혼합물은 특히 안정적이다.
아크릴산모노머 또는 위에서 언급된 산성 모노머 또는 올리고머를 중화시키기 위해, 히드록사이드, 바람직하게는 알칼리메탈히드록사이드, 특히 나트륨-, 칼륨- 또는 리튬히드록사이드, 알칼리메탈의 카보네이트 및/또는 암모늄히드록사이드가 사용될 수 있다. 나트륨- 또는 칼륨히드록사이드는 자체 상업적 이용 가능성, 자체 가격 및 자체 안전성으로 인해 특히 바람직하게 이용된다.
상기 혼합물로 층을 처리하는 것은 함침 공정, 인쇄 공정, 코팅 공정 및/또는 분사 공정에 의해 이루어질 수 있다. 도포 방법의 선택 및 개별 방법 파라미터의 설정시 중요한 것은, 그에 따라 본 발명에 따라 설정될 공기 투과성 또는 개방 기공성이 구현될 수 있다는 사실이다. 통상적인 코팅 방법은 닥터 블레이드법(doctor blade method) 및 키스 코팅법(kiss coating method)이다. 닥터 블레이드법의 경우, 통상적으로 코터 블레이드(coater blade)가 기재, 롤러, 테이블 또는 기판에 직접 작용한다. 닥터 블레이드는 코팅 장치로 이해된다. 이와 같은 닥터 블레이드는 재료 웹의 전체 폭에 걸쳐서 고정될 수 있다. 혼합물의 도포 공정은 다음의 코터 블레이드(닥터 블레이트), 롤러 닥터 블레이드, 에어 닥터 블레이드, 고무 블랭킷 닥터 블레이드, 보조 닥터 블레이드, 테이블 닥터 블레이드, 나선형 닥터 블레이드 및/또는 박스형 닥터 블레이드에 의해 이루어질 수 있다. 키스 코팅법의 경우, 통상적으로 평탄한 표면을 갖거나, 또는 표면상에 에칭된, 기계적으로 처리된 또는 널링 처리(knurling)된 홈들을 갖는 프린트 롤러가 사용된다. 혼합물은 상기 프린트 롤러에 의해 코팅될 패브릭 상에 적용될 수 있다. 상기 홈들은 임의의 크기 및 형태를 가질 수 있고, 상기 프린트 롤러의 표면상에서 불연속적으로 또는 연속적으로 분포할 수 있다.
함침 공정에 의해, 특히 패딩 공정(padding) 또는 폼 함침 공정(foam impregnation)에 의해 혼합물을 도포하는 것이 특히 바람직하다. 상기 패딩 공정은 단일 단계로 또는 다중 단계로 실시될 수 있고, 이때 규정된 혼합물이 텍스타일 재료의 ㎡당 균일하게 도포된다. 상기 패딩 공정에서 배쓰(bath)가 롤러 압력에 의해 텍스타일 패브릭 내에 가압된다. 이 경우, 배쓰라는 용어는 자체 구성 성분 전체, 다시 말해 용매, 바람직하게는 물 및 물 내에 함유된 색소, 입자, 염료, 화학 약품 및 보조제와 같은 용해된, 유화된 또는 분산된 성분들을 나타낸다.
층의 함침 공정, 코팅 공정 또는 분사 공정을 위한 혼합물의 도포량은 넓은 범위에서 변경될 수 있다. 통상적으로 10 내지 2500g/㎡, 특히 50 내지 1200g/㎡의 범위 내의 혼합물양이 층의 섬유 구조 내에 삽입된다.
층의 함침 공정, 코팅 공정 또는 분사 공정 이후에 이와 같은 층은 2개의 롤러 사이에 압착될 수 있다. 실제 실험에서, 0.5 내지 8bar, 바람직하게는 1 내지 3bar의 범위 내의 압착 압력에서 도포량이 최적으로 설정될 수 있고, 층의 섬유 구조 내에 도포되는 혼합물이 균일하게 분포할 수 있다는 사실이 드러났다.
후속하여 다음 단계에서 모노머 또는 올리고머의 중합 반응 또는 경화 공정이 일어날 수 있고, 그 결과 흡수 재료가 형성된다. 이용된 개시제 및 반응 조건들에 따라서, 상기 중합 반응은 이온화 방사선의 작용에 의해, 또는 플라즈마에 의해 자가 촉매적으로, 열적으로 도입될 수 있다. 바람직하게 모노머 또는 올리고머는 자외 방사선에서 중합한다.
UV-경화 공정은 UV-램프를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 방사 세기 및 방사 시간은 혼합물과 층의 상태를 복합적으로 고려하여 결정된다. 0.1 내지 120초의 방사 시간에서 방사 세기가 40 내지 400watt/㎝, 바람직하게는 100 내지 250watt/㎝의 범위 내에 있는 경우, 특히 우수한 결과들이 달성된다. 바람직하게 UV-경화 공정은 진공하에서, 또는 무기 기체, 바람직하게는 질소, 헬륨 또는 아르곤에서, 또는 공기 중에서 실시된다.
열적 경화 공정은 오븐 내에서, 공기 중에서 또는 불활성 대기에서, 또는 진공하에서 이루어질 수 있다. 또한, 도포된 혼합물을 통풍 건조기 또는 적외선 건조기와 같은 건조기 내에서 중합 또는 경화하는 것도 고려할 수 있다. 통상적으로 중합 반응 또는 경화 공정은 40 내지 100℃의 온도 범위 내에서 이루어진다.
이와 같은 이유로, 혼합물을 경화하기 위해 전자 방사선을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 통상적으로 상기 경화 공정은 1 내지 16메가래드, 바람직하게는 2 내지 8메가래드의 범위 내의 흡수 선량에서 이루어진다.
중합 반응에 다음에는 처리된 텍스타일 패브릭이 하나 또는 다수의 세척 단계들을 거칠 수 있다. 그럼으로써 불순물들, 예를 들어 반응하지 않은 모노머, 가교되지 않은 중합체, 첨가제 또는 보조제, 개시제 잔여물이 상기 텍스타일 패브릭으로부터 제거될 수 있다. 세척 공정은 바람직하게 물에 의해 이루어지고, 연속적으로 또는 불연속적으로 이루어질 수 있다. 실제 실험에서, 밀봉 효과가 세척 과정에 의해 향상될 수 있다는 사실이 드러났다. 관찰된 밀봉 효과의 향상은 기공 구조의 균일화 및/또는 섬유 구조의 재조직화에 기초하는 것으로 추정된다.
바람직한 일 실시 형태에 따르면, 중합 반응 다음에는 중화 단계가 이루어진다. 이를 위해, 상기 텍스타일 패브릭은 9 내지 14, 바람직하게는 10 내지 14, 특히 12 내지 14의 범위 내의 pH-값을 갖는 중화 배쓰(neutralisation bath)를 통과할 수 있다.
중화 공정을 위해, 이미 이전에 언급된 히드록사이드, 바람직하게는 알칼리메탈히드록사이드, 특히 나트륨-, 칼륨-, 또는 리튬히드록사이드, 알칼리메탈의 카보네이트 및/또는 암모늄히드록사이드가 사용될 수 있다.
경화 공정 또는 중화 반응 이후에 잔여 액체는 통풍 오븐 내에서 또는 적외선 램브에 의해 추가 건조됨으로써 제거될 수 있다. 본 발명에 따라 바람직하게 건조 공정은 비접촉식 전력 공급에 의해 실시된다(비접촉식 건조 공정). 이 경우, 비접촉식 건조 공정은, 에너지 전달이 열 전달 재료(예컨대 가열된 롤러)와의 직접적인 접촉을 통해 이루어지는 것이 아니라, 오히려 비접촉식으로, 예를 들어 방사선, 바람직하게는 적외 방사선 또는 전자파를 통해 그리고/또는 열 전달 매질로서 고온 공기, 특히 통기 또는 통풍을 통해 이루어진다는 사실을 의미한다. 상기 비접촉식 건조 공정은 바람직한 것으로 증명되었는데, 그 이유는 열 전달 재료와의 직접적인 접촉에 의해 야기되는 표면 밀봉이 방지될 수 있기 때문이다. 통상적으로 대부분의 재료들을 위해 60℃ 내지 180℃의 범위 내의 건조 온도가 적합한 것으로 증명되었다.
상기 텍스타일 패브릭이, 예를 들어 안티 필링-처리 공정(antipilling), 친수화 공정, 정전기 방지 처리 공정, 내화성을 향상시키기 위한 처리 공정 및/또는 촉각적 특성들 또는 광택을 변경하기 위한 처리 공정, 러프닝(roughening), 샌퍼라이징(sanforizing), 샌딩(sanding)과 같은 기계적 방식의 처리 공정 또는 텀블러(tumbler) 내에서의 처리 공정 및/또는 색상 또는 무늬와 같은 외관을 변경하기 위한 처리 공정과 같은 추후의 처리 공정 또는 화학적 방식의 정련 공정을 거치는 것도 고려할 수 있다. 또한, 몇몇 적용 목적을 위해, 상기 텍스타일 패브릭에 추후에, 예를 들어 카보네이트, 특히 칼슘카보네이트, 카본블랙, 특히 전도성 카본블랙, 흑연, 이온교환수지, 활성탄, 실리케이트, 특히 활석, 점토, 운모, 실리카, 제올라이트, 백악, 칼슘- 및 바륨설페이트, 알루미늄히드록사이드, 유리 섬유 및 유리공 그리고 목분, 셀룰로오스 분말, 분말 형태의 고흡수성 수지, 펄라이트, 코크 과립, 플라스틱 과립, 분쇄된 열가소성 수지, 코튼 섬유, 탄소 섬유, 특히 분쇄된 탄소 섬유 그리고 상기 물질들의 혼합물들로부터 선택된 하나 또는 다수의 첨가제 및/또는 충전제가 제공될 수 있다. 충전제 및/또는 첨가제를 첨가함으로써, 예를 들어 액체 및/또는 공기의 투과성이 변경될 수 있고, 재료의 열 전도성 및/또는 전기 전도성이 제어될 수 있다. 상기 첨가제 및/또는 충전제의 접착을 개선하기 위해, 예를 들어 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 스티롤-부타디엔-고무 또는 니트릴-부타디엔-고무에 기초하는 접착제가 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 텍스타일 패브릭은 케이블의 길이 방향 축을 따라 물의 확장을 효과적으로 방지할 수 있는 자체 능력, 자체 낮은 중량, 자체 높은 유연성으로 인해, 예를 들어 다양한 응력 범위의 케이블(전류를 안내하는 지하 케이블 및 해저 케이블) 내에서 그리고/또는 둘레에서, 밀봉 부재로서 뛰어나게 적합하다. 본 발명의 특히 바람직한 일 실시 형태에 따르면, 텍스타일 패브릭은 케이블 내에서 포장 재료 또는 밴디지로서 제공되어 있다. 본 발명의 특별한 일 실시 형태에서 텍스타일 패브릭은 도체 영역 및/또는 차폐 영역 및/또는 케이블 외장 영역 내에서 공동부들에 대한 밀봉 부재로서 사용된다.
이와 같은 방식으로 본 발명에 따른 케이블용 패브릭은 예를 들어 차폐 영역 내에서 -차폐 부재(예컨대 금속-(구리-, 알루미늄-)와이어, 필름, 밴드 및 금속 외피)의 상부 및/또는 하부에서- 이용될 수 있다. 이와 같은 실시 형태는 평균 응력 범위(1 내지 1150kV) 내의 케이블에서 바람직하다.
바람직한 추가 실시 형태에 따르면, 패브릭은 케이블의 도체 영역 내에서 이용된다. 이와 같은 방식으로, 예를 들어 패브릭은 세그먼트화된 도체 내에서 도체 세그먼트들의 피복으로서, 도체 세그먼트들 내에서 전체 도체의 피복으로서, 도체 영역 내에서 개방된 채널들을 따라 놓이는, 밴드로 절단되고 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서 배치되어 있다. 이와 같은 실시 형태는 특히 높은 응력 범위 및 최고 응력 범위(60 내지 1150kV) 내의 케이블에서 바람직하다. 이와 같은 케이블 유형들에서 패브릭은 바람직하게 추가적으로 차폐 영역 내에, 예를 들어 차폐 부재(금속-(구리-, 알루미늄-)와이어, 필름, 밴드 및 금속 외피)의 상부 및 하부에 삽입된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시 형태에 따르면, 패브릭은 단일 케이블, 케이블 번들(cable bundle) 및 도체 코어의 피복으로서, 또는 케이블 번들 내에서 케이블 충전제로서 개방된 채널들을 따라 놓이는, 밴드로 절단되고 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서 삽입된다. 이와 같은 실시 형태는 데이터-, 신호-, 유리 섬유- 및 전기 통신 케이블들에서 특히 바람직하다.
해저 케이블들의 경우, 위에 언급된 이용 범위들에 대해 대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로 외장 내부에 배치하는 것이 추가 이용 범위로서 제안된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 형태는 데이터-, 신호-, 유리 섬유- 및 전기 통신 케이블들, 그리고 에너지 전달용 케이블들 내의 공동부들의 밀봉 부재로서 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭의 용도와 관련이 있다. 에너지 전달용 케이블들 내에서의 이용이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 추가 실시 형태는 단일 케이블, 케이블 번들 내에서 그리고/또는 케이블 층들 사이에서 개방된 채널들을 따라 놓이는, 밴드 형태의 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서, 그리고/또는 개별 케이블 층의 피복으로서 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭의 용도와 관련이 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시 형태는 에너지 전달용 케이블들의 도체 내에서 그리고/또는 위에서, 차폐부 위에서 그리고/또는 아래에서, 외장 내에서 그리고/또는 위에서 그리고/또는 아래에서 공동부들의 밀봉 부재로서 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭의 용도와 관련이 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시 형태는 케이블들의 차폐 부재들 상부 및/또는 하부에서 그리고/또는 도체 영역 내에서 도체 코어의 피복으로서 그리고/또는 세그먼트화된 도체의 하나 또는 다수의 도체 세그먼트의 피복으로서 그리고/또는 도체 코어 또는 도체 세그먼트들 내부의 피복으로서, 그리고 도체 영역 내에서 개방된 채널들을 따라 놓이는 밴드로 절단되고 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭의 용도와 관련이 있다.
도 1은 완전한 커버링을 갖는 텍스타일 패브릭의 개략도이고,
도 2는 건조 상태의 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이며,
도 3은 액체 작용하에 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이고,
도 4는 부분적인 커버링을 갖는 텍스타일 패브릭의 개략도이며,
도 5는 건조 상태의 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이고,
도 6은 물 작용하에 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이며,
도 7은 에너지 전달용 케이블의 층 방식의 구조의 개략도이다.
도 2는 건조 상태의 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이며,
도 3은 액체 작용하에 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이고,
도 4는 부분적인 커버링을 갖는 텍스타일 패브릭의 개략도이며,
도 5는 건조 상태의 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이고,
도 6은 물 작용하에 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭의 상세도이며,
도 7은 에너지 전달용 케이블의 층 방식의 구조의 개략도이다.
도 1은 적어도 부분적으로 흡수 재료(3)에 의해 덮여 있고 기공들(4)을 포함하는 적어도 하나의 층(2)을 구비한 텍스타일 패브릭(1)을 도시하고, 이때 상기 기공들(4)은 액체 작용하에 상기 흡수 재료(3)의 팽윤 작용으로 인해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다.
상기 흡수 재료(3)는 적어도 국부적으로 상기 텍스타일 층(2)에 재료 결합 방식으로 접착되어 있다.
상기 기공들(4) 및 상기 기공들(4)의 크기는 통계학적으로 무작위로 분포되어 있다. 상기 기공들(4)의 기하학적 구조는 무선적이다. 상기 기공들(4)로는 정육면체 또는 정팔면체와 같은 규칙적으로 형성된 기하학적 몸체가 아닌, 오히려 섬유(5) 또는 상기 흡수 재료(3)에 의해 서로 분리되는 개방된 또는 폐쇄된 간극들이 고려된다.
상기 텍스타일 층(2)은 화학적으로 경화된 부직포 재료로 이루어져 있다.
도 1의 텍스타일 층(2)은 폴리에스테르 섬유(5)를 함유한다.
도 1의 흡수 재료(3)는 상기 섬유(5)를 실질적으로 완전히 덮는다.
도 1의 텍스타일 패브릭(1)은 0.5㎜의 두께를 갖는다.
도 1의 텍스타일 패브릭(1)은 100g/㎡의 면적 중량을 갖는다.
도 2는 건조 상태의 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭(1)의 상세도를 도시한다. 이와 같은 텍스타일 패브릭(1)은 적어도 부분적으로 흡수 재료(3)에 의해 덮여 있고 기공들(4)을 포함하는 적어도 하나의 층(2)을 구비하고, 이때 상기 기공들(4)은 액체 작용하에 상기 흡수 재료(3)의 팽윤 작용으로 인해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 상기 흡수 재료(3)는 국부적으로 상기 텍스타일 층(2)에 재료 결합 방식으로 접착되어 있다.
상기 층(2)의 섬유(5)는 상기 흡수 재료(3)로 완전히 덮여 있거나 또는 코팅되어 있다.
도 2에 도시된 통풍 개구(4)는 개방되어 있다.
도 3은 액체 작용하에 도 1에 도시된 텍스타일 패브릭(1)의 상세도를 도시한다. 침투하는 액체는 흡수 재료(3)에 의해 흡수된다. 팽윤한 상기 흡수 재료(3)는 도 2에 도시된 통풍 개구(4)를 완전히 채우고, 이와 같은 통풍 개구를 액체 또는 기체의 유입에 대하여 폐쇄한다.
도 4는 적어도 부분적으로 흡수 재료(3)에 의해 덮여 있고 기공들(4)을 포함하는 적어도 하나의 층(2)을 구비한 텍스타일 패브릭(1')을 도시하고, 이때 상기 기공들(4)은 액체 작용하에 상기 흡수 재료(3)의 팽윤 작용으로 인해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다.
상기 흡수 재료(3)는 적어도 국부적으로 상기 텍스타일 층(2)에 재료 결합 방식으로 접착되어 있다.
상기 흡수 재료(3)는 섬유(5)를 부분적으로 덮는다.
상기 기공들(4)은 상기 층(2) 내에 균일하게 분포되어 있다.
도 4에 도시된 텍스타일 패브릭(1')은 100g/㎡의 면적 중량을 갖는다.
도 5는 건조 상태의 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭(1')의 상세도를 도시한다. 흡수 재료(3)는 국부적으로 층(2)의 섬유(5)에 재료 결합 방식으로 결합 되어 있다.
기공들(4)은 개방되어 있다.
도 6은 물 작용하에 도 4에 도시된 텍스타일 패브릭(1')의 상세도를 도시한다.
침투하는 물은 흡수 재료(3)에 의해 부피 증가하에 흡수된다. 상기 흡수 재료(3)가 팽윤함으로써 통풍 개구(4)는 부분적으로 폐쇄된다.
도 4에 도시된 텍스타일 패브릭(1')의 두께는 물 작용하에 3배만큼 증가하였다.
도 7은 에너지 전달용 케이블의 예시적인 층 방식 구조의 개략도를 도시한다. 케이블 층(1)은 개별 와이어 또는 도체 세그먼트로 형성될 수 있는 도체를 나타낸다. 도 7에서 케이블 층(2)으로는 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭이 밀봉 층으로서 삽입된다. 케이블 층(3)은 본 도면에서 다층 방식으로 형성되어 있는 폴리에틸렌으로 이루어진 절연층을 나타낸다. 도 7에서 케이블 층(4)으로는 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭이 밀봉 층으로서 삽입된다. 케이블 층(5)은 차폐부이다. 도 7에서 케이블 층(6)으로는 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭이 밀봉 층으로서 삽입된다. 케이블 층(7)은 케이블 외피이다. 외장은 상기 도면에 도시되어 있지 않다. 이와 같은 외장은 상기 케이블 외피 하부에 배치될 수 있다.
방금 기술된 텍스타일 패브릭은 다음의 실시예들에 따라 제조될 수 있다:
실시예 1:
부분 중화된 아크릴산 용액을 제조하기 위해 8.00g의 나트륨히드록사이드가 21.00g의 물 내에서 용해되고 21.00g의 아크릴산과 혼합된다. 후속하여 25.00g의 부분 중화된 아크릴산 용액이 0.50g의 1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 1.00g의 헵틸폴리에틸렌글리콜에테르(C7H15O(CH2CH2O)6 .5H) 및 47.00g의 물과 균일하게 혼합된다. 상기 용액의 pH-값은 대략 4이다.
상기 용액에 0.25g의 N,N'-메틸렌디아크릴아미드가 첨가되고, 이와 같은 용액은 대략 22℃의 온도에서 15분 동안 교반된다. 상기 얻은 용액은 20℃에서 패딩 장치(padder) 내에 제공된다. 후속하여 기초 재료로서 40g/㎡의 면적 중량을 갖는 10×10㎝의 (100Pa의 공기압 차에서 1500d㎥/(㎡s)를 초과하는 공기 투과율을 갖는, 길이 방향으로 놓이고 화학적으로 경화된 0.2㎜ 두께의) 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포가 도입되고, 상기 패딩 장치(Sawafill 1122, Sandler(社))를 통과한다. 180g/㎡의 용액이 층의 섬유 구조 내에 삽입된다.
함침 된 상기 부직포는 2개의 롤러 사이에서 압착되고, UV-처리 공정에 의해 아크릴산, 가교제, 습윤제 및 개시제를 함유하는 혼합물의 중합 반응이 시작된다. 상기 UV-처리 공정은 UV-램프(Dr. Hoenle(社), Uvahand 250 타입, 램프 당 250와트)를 스위치-온 함으로써 이루어진다. 조사 시간은 10초이다. 흡수 재료의 가교도는 0.011이다. 조사된 상기 부직포는 물로 세척되고 70℃에서 4시간 건조된다.
실시예 1에서 제조된 텍스타일 패브릭의 면적 중량은 65g/㎡이다.
팽윤율은 규정 시간 안에 텍스타일 패브릭에 의해 흡수되는 물의 양을 의미하며, 이때 이와 같은 값은 상기 텍스타일 패브릭의 건조 상태의 중량을 기준으로 한다.
팽윤율은 0 내지 20분의 시간 안에 중량 증가를 측정함으로써 결정된다. 팽윤 작용 이후의 면적 중량은 1800g/㎡이다.
실시예 1에서 제조된 텍스타일 패브릭의 두께는 0.3㎜이다. 상기 텍스타일 패브릭의 인장 강도는 150N/5㎝이고, 공기 투과율은 100Pa의 공기압 차에서 1800d㎥/(㎡s)이다.
참조예 1:
예시 1의 접근 방식에 상응하게 추가 텍스타일 패브릭이 제조되었다. 그러나 예시 1과 다르게, 500d㎥/(㎡s) 미만의 공기 투과율을 갖는 열적으로 경화된 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포 재료가 사용되었다. 그럼으로써, 의도한 120d㎥/(㎡s)의 공기 투과율을 갖는 본 발명에 따른 패브릭을 얻는다.
실시예 2:
케이블 내의 공동부들을 따라 물의 운반을 차단하는 시뮬레이션을 위해, 텍스타일 패브릭에 의해 야기된 길이 방향 밀봉도가 일정한 간극 높이하에서 검사되었다. 본 실험은 제조된 지하- 또는 해저 케이블들에서 실시되는 검사 방법들에 따라 이루어진다. 이와 같은 실험에서 케이블 측면에 보어가 제공되고, 1m의 물기둥에 해당하는 수압이 가해진다. 규정 시간 이후에 케이블이 개방되고, 물의 진행 거리가 분석된다.
이 경우 사용되는 실험의 디자인은 다음과 같다: 베이스 플레이트로서 (각각 350㎜ 길이의) 2개의 긴 측면 A 및 (각각 310㎜ 길이의) 2개의 짧은 측면 B와 C를 갖는 플렉시글래스(plexiglass)로 이루어진 직사각형 플레이트가 이용된다. 상기 베이스 플레이트 상에는 (각각 297㎜ 길이의) 2개의 긴 측면 A' 및 (각각 210㎜ 길이의) 2개의 짧은 측면 B'와 C'를 갖는 직사각형 표본 접촉 표면이 표시되어 있다. 이 경우, 상기 표본 접촉 표면의 짧은 측면 B'는 상기 베이스 플레이트의 측면 B와 동일선상에 있고, 2개의 측면 A'는 상기 베이스 플레이트의 2개의 측면 A에 대해 같은 거리로 위치 설정되어 있으며, 이와 같은 2개의 측면 A에 대해 평행하게 진행한다. 상기 표본 접촉 표면상에는 텍스타일 패브릭의 DIN-A4 샘플이 놓인다. 상기 표본 접촉 표면은 측면 A'와 C'를 따라 진행하는 1㎜ 깊이의 밀링 된 그루우브(groove)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 그루우브 내에는 3㎜ 지름의 유연한 실리콘 튜브(silicon tube)가 삽입된다. 상기 튜브는 추후에 증착된 커버 플레이트에 대한 밀봉 작용을 위해 이용된다. 상기 실리콘 튜브 이외에 상기 베이스 플레이트의 외부 측면 A 상에는 각각 (원형 횡단면에서) 350㎜의 길이 및 2㎜의 지름을 갖는 특수강으로 이루어진 막대가 놓인다. 그 다음에는 자체 치수(350㎜×310㎜)가 상기 베이스 플레이트에 상응하는 플렉시글래스로 이루어진 커버 플레이트가 놓인다. 커버- 및 베이스 플레이트는 외부 영역(표본 접촉 표면 외부)에서 측면 A당 각각 3개의 나사/너트 및 측면 B 상에서 추가 나사/너트 쌍에 의해 서로 단단하게 나사 결합 된다. 이 경우, 커버 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 간격, 소위 간극 높이는 이전에 삽입된 금속 막대들에 의해 규정된다. 상기 간극 높이는 대략 2㎜이다. 그뿐 아니라, 나사들을 조일 때 탄성적인 실리콘 튜브가 압축됨으로써, 결과적으로 측면 A'와 C'를 따라서 상기 표본 접촉 표면 영역 내에서 밀봉 공정이 달성된다. 상기 표본 접촉 표면은 측면 B'에서 개방되어 있고, 이는 측면 C'에서 측면 B' 방향으로 공급된 물의 추후 진행 방향을 규정한다. 상기 커버 플레이트는 상기 표본 접촉 표면 상부에 210㎜×50㎜ 치수의 직사각형 개구를 포함하고, 상기 개구의 긴 측면은 상기 표본 접촉 표면의 측면 C'와 동일선상에 있다. 상기 개구 상에는 500ml의 물로 채워질 수 있는 플렉시글래스로 이루어진 정방형의 물 저장 용기가 제공되어 있다.
밀봉 실험은 2개의 단계로 실시된다. 제1 단계에서 개방된 분리 깔때기(separating funnel)로 이루어진 물 저장 용기가 500ml의 탈-이온화된 물로 채워진다. 물은 표본 접촉 표면의 영역 내에서 규정된 간극 내로 흐른다. 전방의 물 흐름을 플렉시글래스로 이루어진 투명한 커버 플레이트를 통해 추적할 수 있다. 흡수제가 공급된 텍스타일 패브릭이 삽입된 경우, 이와 같은 텍스타일 패브릭이 팽윤하고, 상기 간극은 차단되며, 그리고 물의 전방 흐름이 정지한다. 전방 흐름이 정지할 때까지의 시간이 측정되어 밀봉 시간으로 표시된다. 해당 밀봉 경로는 측면 C'과 전방의 물 사이의 평균 거리를 의미하며 그래픽 방식으로 측정된다.
실험의 제2 단계에서는 제공되어 있는 슬리브를 통해 물 저장 용기에 1m 높이의 물기둥이 배치된다. 이를 위해, 물 저장 용기로서 분리 깔때기는 튜브를 이용하여 상기 슬리브에 연결되고, 깔때기 내의 물의 위치가 표본 접촉 표면의 100㎝ 상부에 놓이도록 제공된다. 그런 다음, 전방 흐름의 진행이 일정한 수압하에서 측정 시간에 따라 기록된다.
기술된 실험 디자인을 이용하여 실시예 1의 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭이 검사 된다. 비교 예시로는 참조예 1 및 분말 형태의 고흡수성 수지(흡수제 질량: 30g/㎡)가 보조제를 이용하여 코팅으로서 부직포 재료상에 도포되어 있는 재료(참조예 2)가 이용된다.
재료들의 차단 시간 및 차단 경로는 표 1에 나타나 있다. 선행 기술에서 공지된 재료는 14s의 밀봉 시간 및 7㎝의 해당 밀봉 경로에 따라 전방 흐름의 차단을 야기한다. 1800d㎥/(㎡s)의 공기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 실시예 1의 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭은 9s의 현저히 더 짧은 밀봉 시간 및 특히 2㎝의 훨씬 더 짧은 밀봉 경로에서 공동부의 밀봉 작용을 야기한다는 사실이 드러났다. 이와 달리, 120d㎥/(㎡s)의 공기 투과율을 갖는 참조예 1의 텍스타일 패브릭은 물의 유입에 대하여 밀봉 작용을 나타내지 않는다. 공급된 물은 장치를 완전히 통과한다. 실시예 1의 텍스타일 패브릭의 높은 공기 투과성 또는 개방 기공성이 물의 매우 신속한 흡수 공정을 가능하게 한다는 사실이 상기 결과를 설명한다. 그리고 이와 결부된 높은 팽윤 속도 또는 짧은 밀봉 시간이 상기 결과를 설명한다.
|
예시
|
흡수제 질량[g/㎡] | 밀봉 시간[s] | 밀봉 경로[㎝] |
| 실시예 1 참조예 1 참조예 2 |
30 30 30 |
9±2 밀봉 작용 없음 14±2 |
7±1 밀봉 작용 없음 12±1 |
1m 높이의 물기둥의 일정한 압력하에서 밀봉 특성에 대한 분석은 표 2에 나타나 있다.
|
예시
|
흡수제 질량[g/㎡] | 전방 흐름의 진행; 압력: 1m의 물기둥 [cm/일] |
| 실시예 1 참조예 1 참조예 2 |
30 30 30 |
0.5 밀봉 작용 없음 4.5 |
참조예 2에서 전방 흐름은 1m의 물기둥의 일정한 수압하에서 하루(24h)에 4.5㎝ 진행한다. 물 접촉시 수용성 접착제는 용해되고, 분말 형태의 고흡수성 수지가 팽윤한다. 상기 접착제가 자체 기능을 상실했기 때문에, 팽윤한 상기 고흡수성 수지도 부직포 기판상에서 자체 고정 능력을 상실했다. 일정한 수압하에서 팽윤한 상기 고흡수성 수지는 이동 가능하며 공동부를 따라 물리적으로 이동한다. 이와 달리, 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭(실시예 1)은 일정한 수압하에서 현저히 향상된 장기 밀봉 작용을 나타낸다. 전방 흐름은 하루(24h)에 단지 0.5㎝ 진행한다. 그 이유는 기초 재료 내에서 훨씬 개선된 흡수제의 고정 능력 때문이다. 1800d㎥/(㎡s)의 높은 공기 투과율로 인해 본 발명에 따른 텍스타일 패브릭을 위해 흡수제와 부직포 기판 사이의 매우 큰 접촉면이 제공된다. 이 경우, 상기 흡수제는 텍스타일 층의 섬유를 부분적으로 재료 결합 방식으로 둘러싸고, 이는 탁월한 고정 능력 및 매우 우수한 밀봉 능력을 야기한다.
실시예 3:
다양한 건조 유형들, 다시 말해 접촉식 건조 공정 및 비접촉식 건조 공정의 효과를 검사하기 위해, 실시예 1에서 제조된 패브릭은 고온 공기에 의해 한 번 건조되고, 가열된 실린더 건조기로 한 번 건조되었다. 상기 실린더 건조기를 사용하는 경우, 패브릭 표면이 현저히 밀봉되고, 이는 공기 투과율의 상당한 감소에 반영된다는 사실이 드러났다. 그 결과들은 다음의 표에 나타나 있다.
|
예시
|
공기 투과율[d㎥/(㎡s)] |
| 실시예 1, 접촉식 건조 공정 실시예 1, 비접촉식 건조 공정 |
260 1800 |
Claims (15)
- 케이블 내로 물의 침투 및 확산을 방지하기 위한 텍스타일 패브릭(textile fabric)(1, 1')으로서,
적어도 부분적으로 흡수 재료(3)에 의해 덮여 있고 기공들(4)을 포함하는 적어도 하나의 층(2)을 구비하고, 이때 상기 기공들(4)은 액체 작용하에 상기 흡수 재료(3)의 팽윤 작용(swelling)으로 인해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있고, 그리고 이때 상기 흡수 재료(3)는 적어도 국부적으로 상기 텍스타일 층(2)에 재료 결합 방식(material-fit)으로 접착되어 있으며, DIN ISO 9073-3 규격에 따라 측정된 50N/5cm를 초과하는 기계 방향(machine direction, MD)의 인장 강도를 갖고, 그리고 다음의 방법 단계들:
a) 기공들(4)을 포함하는 층(2)을 중합 가능한 모노머 또는 올리고머 및 흡수 재료(3)의 전구물질(precursor)로서 가교제(cross-linking agent), 습윤제(wetting agent) 및 개시제(initiator)를 포함하는 혼합물로 처리하는 단계 및
b) 상기 흡수 재료(3)와 상기 층 사이에 재료 결합 방식의 결합이 형성되면서 상기 모노머 또는 올리고머가 상기 흡수 재료(3)에 중합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있는 상기 텍스타일 패브릭에 있어서,
상기 텍스타일 패브릭은 건조 상태에서 DIN EN ISO 9237 규격에 따라 200d㎥/(㎡s)를 초과하는 공기 투과율(air permeability)을 갖는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭. - 제1항에 있어서,
상기 텍스타일 층(2)은 폴리올레핀-, 특히 폴리페닐렌설파이드-, 폴리에스테르-, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트-, 폴리부틸렌테레프탈레이트-; 폴리아미드-, 특히 폴리아미드 6.6(나일론®)-, 폴리아미드 6.0(펄론®)-; 폴리비닐클로라이드-, 폴리아크릴니트릴-, 폴리이미드-, 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론®)-, 아라미드-, 울-, 코튼-, 실크-, 헴프-, 대나무-, 케냐프-, 사이잘-, 셀룰로오스-, 콩-, 플랙스-, 유리-, 현무암-, 탄소-, 비스코스 섬유 및 상기 섬유들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유(5)를 함유하는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
DIN EN 9073-2 규격에 따라 0.1 내지 3㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭. - 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭을 제조하기 위한 방법으로서,
다음의 방법 단계들:
a) 기공들(4)을 포함하는 층(2)을 중합 가능한 모노머 또는 올리고머 및 흡수 재료(3)의 전구물질로서 가교제, 습윤제 및 개시제를 포함하는 혼합물로 처리하는 단계 및
b) 상기 흡수 재료(3)와 상기 층(2) 사이에 재료 결합 방식의 결합이 형성되면서 상기 모노머 또는 올리고머가 상기 흡수 재료(3)에 중합하는 단계를 포함하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
습윤제로서 다음 화학식
의 화합물이 사용되고, 이때 R은 선형 또는 분기형 알킬기이고, 이때 x는 4; 5; 6.3; 6.5; 7; 8; 9; 10 또는 11이며, 바람직하게는 6.5; 7; 8; 9; 10, 특히 6.5; 7; 8; 9인 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 습윤제의 비율은 혼합물의 총량을 기준으로 0.1 내지 5중량％, 바람직하게는 1 내지 4중량％, 특히 1.5 내지 3.5중량％의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항 내지 제6항 중 하나 또는 다수의 항에 있어서,
습윤제를 첨가함으로써, DIN 55660 규격에 따른 혼합물의 표면 장력이 10 내지 72dyn, 바람직하게는 50 내지 70dyn, 특히 20 내지 68dyn의 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항 내지 제7항 중 하나 또는 다수의 항에 있어서,
가교도(degree of cross-linking)는 4.7*10-5 내지 1.9*10-1, 바람직하게는 2.3*10-4 내지 1.3*10-1, 특히 4.7*10-4 내지 4.9*10-2의 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항 내지 제8항 중 하나 또는 다수의 항에 있어서,
상기 중합 가능한 모노머 또는 올리고머는 아크릴산, 메타크릴산, 아미드, 비닐설폰산 및 상기 물질들의 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 제4항 내지 제9항 중 하나 또는 다수의 항에 있어서,
방법 단계 b)의 중합 반응에 의해 고흡수성 수지(super absorbent polymer)가 형성되는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 제조 방법. - 케이블 내로 물의 침투 및 확산을 방지하기 위한 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭의 용도.
- 데이터-, 신호-, 유리 섬유- 및 전기 통신 케이블들 그리고 에너지 전달용 케이블들 내의 공동부들의 밀봉 부재로서 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭의 용도로서,
상기 텍스타일 패브릭은 단일 케이블, 케이블 번들(cable bundle) 내에서 그리고/또는 케이블 층들 사이에서 개방된 채널들을 따라 놓이는, 밴드 형태의 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서, 그리고/또는 개별 케이블 층의 피복으로서 이용되는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 패브릭의 용도 - 에너지 전달용 케이블들의 도체 내에서 그리고/또는 위에서, 차폐부 위에서 그리고/또는 아래에서, 외장 내에서 그리고/또는 위에서 그리고/또는 아래에서 공동부들의 밀봉 부재로서 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭의 용도.
- 케이블들의 차폐 부재들 상부 및/또는 하부에서 그리고/또는 도체 영역 내에서 도체 코어의 피복으로서 그리고/또는 세그먼트화된 도체의 하나 또는 다수의 도체 세그먼트의 피복으로서 그리고/또는 도체 코어 또는 도체 세그먼트들 내부의 피복으로서, 그리고 도체 영역 내에서 개방된 채널들을 따라 놓이는, 밴드로 절단되고 그리고/또는 실로 꼬아진 밀봉부로서 제1항 내지 제3항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 텍스타일 패브릭의 용도.
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