KR20180015135A - 중합체 체인 링크 - Google Patents

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KR20180015135A
KR20180015135A KR1020177034030A KR20177034030A KR20180015135A KR 20180015135 A KR20180015135 A KR 20180015135A KR 1020177034030 A KR1020177034030 A KR 1020177034030A KR 20177034030 A KR20177034030 A KR 20177034030A KR 20180015135 A KR20180015135 A KR 20180015135A
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디트리히 빈케
로엘로프 마리센
오토 버그스마
요세프 미카엘 그루버
메디 하비비
알버트 제임스 리컵
쾰렌 알프레드 반
리셀 조스 반
애닐 오잔 얄신
에덴 구스타프 갈레인 반
테사 포케마
다미엔 오셈스
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 경사를 포함하는 스트립을 포함하는 체인 링크로서, 상기 스트립이 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션을 포함하고, 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이가 상기 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 긴 체인 링크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 체인 링크를 포함하는 체인 및 상이한 적용례에서 상기 체인의 용도에 관한 것이다.

Description

중합체 체인 링크
본 발명은 경사(warp yarn)를 포함하는 스트립(strip)을 포함하는 체인 링크(chain link)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 체인 링크를 포함하는 체인에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특정 적용례에서 상기 체인의 용도에 관한 것이다.
이러한 체인 링크는 종래 기술로부터 이미 공지되어 있다. 예를 들어, 국제 출원공개 제2008/089798호는 폴리올레핀 멀티필라멘트 얀(multifilament yarn), 특히 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 멀티필라멘트 얀을 포함하는 스트립을 포함하는 체인 링크를 개시한다. 국제 출원공개 제2009/115249 A1호는 중합체 멀티필라멘트 얀를 포함하고 인접한 체인 링크와 상호연결되는 부분에서 적어도 두께 τ1을 갖는 제1 체인 링크를 개시하고, 인접 링크는 상기 제1 체인 링크와 상호연결되는 부분에서 적어도 두께 τ2를 갖고, 이때 τ2/τ1 비는 1.2 이상이다. 국제 출원공개 제2009/115249 A1호에 개시된 체인은 상이한 재료, 두께 및 중량으로 제조되고 대략적으로 동일한 강도를 갖는 교호하는 경질(rigid) 및 가요성(flexible) 링크로 제조될 수 있다.
전술한 문헌에 기재된 체인은 당해 분야에서 개선을 나타내지만, 합성 체인을 더욱 개선할 필요가 있다. 종래 기술에 개시된 체인의 효율은 2개의 인접한 체인 링크 사이의 응력 분포가 다소 불균일하기 때문에 낮고, 이는 예상되거나 원하는 것보다 체인에 가해진 낮은 하중에서 체인 링크의 손상 또는 파손을 야기한다. 또한, 공지된 하이브리드 체인 구조는 전형적으로 체인에 부가적인 중량을 초래한다. 또한, 상이한 두께 및 중량을 갖는 상이한 유형의 재료를 갖는 종래 기술의 체인 링크를 사용함으로써, 복잡한 방법에 의해 고비용으로 체인이 제조되고, 체인 링크가 상이한 노화(예컨대, 열화 및 부식) 거동을 나타내기 때문에 안전에 위험을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인접한 체인 링크 사이의 최대 하중 전달을 관리하면서 강도의 손실을 감소시키는, 사용된 얀의 양에 대하여 개선된 효율을 갖는 체인을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 경사를 포함하는 스트립을 포함하는 체인 링크로서, 상기 스트립이 종 방향 코어 섹션(core section) 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션(edge section)을 포함하고, 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이가 상기 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 긴, 체인 링크에 의해 달성된다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 체인 링크를 체인 구조체에 사용함으로써, 체인의 파단 강도 및 효율의 증가가 얻어짐을 발견하였다. 또한, 사용된 섬유 강도의 손실이 현저히 적어 체인의 강도 단위 당 비용이 낮아진다.
본 발명에 따른 체인 링크의 부가적인 이점은 보다 가벼운 중량 및 더 높은 안전 인자를 포함하고, 즉 높은 하중을 받을 때 파괴되거나 파손되는 경향이 덜 하다.
본원에서 "섬유"는 길이, 폭 및 두께를 갖는 긴 본체로 이해되고, 상기 본체의 길이 치수는 폭 및 두께의 횡 치수보다 훨씬 크다. 섬유는 당해 분야에서 필라멘트로 공지된 연속적인 길이, 또는 당해 분야에서 스테이플 섬유로 공지된 불연속적인 길이를 가질 수 있다. 섬유는 다양한 단면, 예컨대 원형, 콩-형상, 타원형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있고, 비틀리거나 비틀리지 않을 수 있다.
본원에서 "얀"은 복수의 섬유 또는 필라멘트, 즉 2개 이상의 개별 섬유 또는 필라멘트를 함유하는 긴 본체로 이해된다. 본원에서 개별 섬유 또는 필라멘트는 섬유 또는 필라멘트 자체로 이해된다. 용어 "얀"은 연속적인 필라멘트 얀, 또는 복수의 연속 필라멘트 섬유, 및 스테이플 섬유로도 지칭되는 짧은 섬유를 함유하는 스테이플 얀 또는 방적사(spun yarn)를 함유하는 필라멘트 얀을 포함한다. 이러한 얀은 당업자에게 공지되어 있다.
본원에서 "스트립"은 두께(t) 및 폭(w)을 갖는 긴 본체를 의미하고, 두께(t)는 폭(w)보다 훨씬 작다. 특히, 본원에서 "스트립"은 코어 섹션 및 종 방향 엣지 섹션을 갖고, 바람직하게는 코어 섹션의 중심에서의 최대 두께(tmax), 바람직하게는 종 방향 엣지 섹션에서의 최소 두께(tmin) 및 폭(w)를 갖고, 두 두께가 폭(w)보다 작은 긴 본체를 의미한다. 최대 및 최소 두께는 또한 동일할 수 있다. 이러한 스트립은 바람직하게는 가요성 본체, 특히 직물 또는 직조된 구조, 예컨대 당해 분야에서 또한 좁은 직조(weave) 또는 텍스타일 웨빙(textile webbing)으로도 공지된 평직 및/또는 능직 직조 구조이다. 스트립은 규칙적인 또는 불규칙적인 단면을 가질 수 있다. 스트립은 다르게는 테이프 또는 중공 원형 텍스타일 튜브 또는 슬리브일 수 있다. 본원에서 "스트립"은 또한 웨빙 또는 좁은 직조 또는 직조된 구조체로 지칭될 수 있다.
"경사"는 일반적으로 상이한 또는 유사한 조성을 갖는 다수의 얀으로 이해되고, 또한 경사 시스템(warp system)으로 지칭될 수 있다. 각각의 경사는 스트립의 기계 방향으로 실질적으로 길이 방향으로 연장된다. 일반적으로, 길이 방향은 경사의 길이에 의해서만 제한되는 반면, 스트립의 폭은 주로 개별 경사의 수(본원에서 피치의 수라고도 지칭됨) 및 사용된 직조기의 폭에 의해 제한된다.
용어 "위사(weft yarn)"는 일반적으로 스트립의 기계 방향을 가로지르는 교차 방향으로 연장되는 얀을 지칭한다. 상기 스트립의 직조 시퀀스(weaving sequence)에 의해 정의되는 위사는 하나 이상의 경사와 반복적으로 꼬이거나 상호연결된다. 경사와 위사 사이에 형성된 각도는 바람직하게는 약 90°이다. 스트립은 하나의 단일 위사, 또는 유사하거나 상이한 조성을 갖는 다수의 위사를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 스트립 내의 위사는 하나의 단일 위사 또는 복수의 위사 일 수 있다.
본원에서 "식서"(또는 변폭)는 스트립 또는 웨빙 또는 좁은 구조의 직조된 최외곽 엣지, 특히 스트립 또는 웨빙 또는 좁은 구조의 엣지를 의미하고, 이때 스트립의 엣지에 수직인 방향으로 연장되는 얀은 자유 단부로서 스트립으로부터 연장되지 않지만, 스트립으로 복귀함으로써 엣지에서 연속적이다. 식서는 전형적으로 셔틀 직조 공정에서 필 얀(fill yarn)(또한 위사로 지칭됨)으로 형성되지만, 다른 기술에 의해 또는 경사로 제조될 수도 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 위사 및/또는 경사는 고성능 얀으로 가공될 수 있는 임의의 중합체 및/또는 중합체 조성물을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립은 고성능 얀을 포함한다.
본 발명과 관련하여, "고성능 얀" 또는 "고성능 섬유"는 알파-올레핀의 단독중합체 및/또는 공중합체를 포함하거나 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체, 예컨대 에틸렌 및/또는 프로필렌; 폴리옥시메틸렌; 폴리(비닐리딘 플루오라이드); 폴리(메틸펜텐); 폴리(에틸렌-클로로트라이플루오로에틸렌); 폴리아미드 및 폴리아라미드, 예를 들어 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)(케브라르(Kevlar: 등록상표)로 공지됨); 폴리아릴레이트; 폴리(테트라플루오로에틸렌)(PTFE); 폴리{2,6-다이이미다조-[4,5b-4',5'e]피리디닐렌-1,4-(2,5-다이하이드록시)페닐렌}(M5로 공지됨); 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO)(자일론(Zylon: 등록상표)으로 공지됨); 폴리(헥사메틸렌아디파미드)(나일론 6,6으로 공지됨); 폴리부텐; 폴리에스터, 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(1,4-사이클로헥실리덴 다이메틸렌 테레프탈레이트); 폴리아크릴로니트릴; 미국 특허 제4,384,016호부터 공지된 폴리비닐 알콜 및 굴열성 액정 중합체(LCP), 예컨대 벡트란(Vectran: 등록상표)(파라-하이드록시벤조산과 파라-하이드록시나프탈산의 공중합체)을 포함하는 얀 또는 섬유를 포함한다. 또한, 탄소 나노튜브를 포함하는 경사 및/또는 위사가 가능하다. 또한, 상기 중합체를 포함하는 얀의 조합은 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립을 제조하는데 사용되는 경사에 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 체인 링크는 폴리올레핀, 바람직하게는 알파-폴리올레핀, 예컨대 프로필렌 및/또는 에틸렌 단독중합체 및/또는 프로필렌 및/또는 에틸렌-기반 공중합체를 포함하는 경사를 포함한다. 상기 중합체 물질의 평균 분자량(Mw) 및/또는 고유 점도(IV)는 당업자에 의해 용이하게 선택되어 원하는 기계적 특성, 예컨대 인장 강도를 갖는 섬유를 수득할 수 있다. 기술 문헌은 강한 섬유, 즉 높은 인장 강도를 갖는 섬유를 수득하기 위하여 당업자가 사용하여야 하는 Mw 또는 IV의 값뿐만 아니라 이러한 섬유를 제조하는 방법에 대한 추가 지침을 제공한다.
다르게는, 본원에서 고성능 얀은 1.2 N/tex 이상, 더욱 바람직하게는 2.5 N/tex 이상, 가장 바람직하게는 3.5 N/tex 이상, 더욱 가장 바람직하게는 4 N/tex 이상의 인성 또는 인장 강도를 갖는 얀, 바람직하게는 중합체 얀을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 실용적인 이유로, 고성능 얀의 인성 또는 인장 강도는 10 N/tex 이하일 수 있다. 인장 강도는 하기 "실시예"에 기술된 방법에 의해 측정될 수 있다.
고성능 얀의 인장 모듈러스는 40 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 60 GPa 이상, 가장 바람직하게는 80 GPa 이상일 수 있다. 상기 얀 내의 섬유의 역가는 바람직하게는 100 dtex 이상, 더욱 더 바람직하게는 1,000 dtex 이상, 더욱 더 바람직하게는 2,000 dtex 이상, 더욱 더 바람직하게는 3,000 dtex 이상, 더욱 더 바람직하게는 5,000 dtex 이상, 더욱 더 바람직하게는 7,000 dtex 이상, 가장 바람직하게는 10,000 dtex 이상이다.
바람직하게는, 경사 및/또는 위사는 중합체, 더욱 바람직하게는 폴리올레핀, 더욱 더 바람직하게는 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 고성능 얀을 포함한다. 경사 및/또는 위사는 실질적으로 중합체, 바람직하게는 폴리올레핀, 더욱 바람직하게는 고성능 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)으로 이루어질 수 있다. 체인에서, 힘은 전형적으로 상호연결을 통해 하나의 체인 링크에서 다른 체인 링크로 전달되고, 링크는 직접적으로 국부적인 상호 접촉을 한다. 접촉점 또는 위치에서, 체인 링크는 일반적으로 고도의 응력(주로 압축 응력)을 받고, 이는 국부적인 손상이나 심지어 링크의 파손을 야기하기 쉽다. 얀에서 고성능, 특히 UHMWPE를 사용할 때, 특히 동적 하중 조건 하에서 체인의 서비스 수명과 신뢰성이 향상된다.
본 발명과 관련하여, 표현 "실질적으로 이루어진"은 "미량의 추가 종을 포함할 수 있다" 또는 다른 말로 "98 중량%를 초과를 포함한다"는 의미를 갖고, 따라서 2 중량% 이하의 추가 종의 존재를 허용한다.
"UHMWPE"는 135℃에서 데칼린 중 용액 상에서 측정된 5 dl/g 이상, 바람직하게는 약 8 내지 40 dl/g의 고유 점도(IV)를 갖는 폴리에틸렌인 것으로 이해된다. 고유 점도는 Mn 및 Mw와 같은 실제 몰질량 파라미터보다 더욱 쉽게 측정할 수 있는 몰질량(분자량이라고도 함)에 대한 척도이다. IV와 Mw 사이에는 몇 가지 경험적 관계가 있지만, 그러한 관계는 몰질량 분포에 의존한다. 방정식 Mw = 5.37 x 104 [IV]1.37(유럽 출원공개 제0 504 954 A1호 참조)에 기초하여, 8 dl/g의 IV는 약 930 kg/mol의 Mw와 동일할 것이다. 바람직하게는, UHMWPE는 100개의 탄소 원자 당 하나의 분지, 바람직하게는 300개의 탄소 원자 당 하나의 분지를 갖는 선형 폴리에틸렌이고; 분지 또는 측쇄 또는 쇄 분지는 통상적으로 10개 이상의 탄소 원자를 함유한다. 선형 폴리에틸렌은 5 몰% 이하의 하나 이상의 공단량체, 예컨대 프로필렌, 부텐, 펜텐, 4-메틸펜텐 또는 옥텐과 같은 알켄을 추가로 함유할 수 있다.
본원에서 "UHMWPE 얀"은 초고몰질량 폴리에틸렌을 포함하고 1.5 N/tex 이상, 바람직하게는 2.0 N/tex 이상, 더욱 바람직하게는 2.5 N/tex 이상 또는 3.0 N/tex 이상의 인성을 갖는 섬유를 포함하는 얀인 것으로 이해된다. 섬유의 인장 강도(또한 단순히 강도) 또는 인성은 실험 섹션에 기술된 공지된 방법에 의해 측정된다. 로프에서 UHMWPE 섬유의 인성의 상한은 없지만, 전형적으로 이용가능한 섬유는 최대 약 5 내지 6 N/tex의 인성을 갖는다. UHMWPE 섬유는 또한, 예컨대 75 N/tex 이상, 바람직하게는 100 N/tex 이상, 또는 125 N/tex 이상의 높은 인장 모듈러스를 갖는다. UHMWPE 섬유는 고-모듈러스 폴리에틸렌 섬유 또는 고성능 폴리에틸렌 섬유라고도 지칭된다.
UHMWPE 얀은 바람직하게는 5 dtex 이상, 더욱 바람직하게는 10 dtex 이상의 역가를 갖는다. 실제적인 이유로, 본 발명의 얀의 역가는 수천 dtex 이하, 바람직하게는 5,000 dtex 이하, 더욱 바람직하게는 3,000 dtex 이하이다. 바람직하게는, 얀의 역가는 10 내지 10,000 dtex, 더욱 바람직하게는 15 내지 6,000 dtex, 가장 바람직하게는 20 내지 3,000 dtex이다.
UHMWPE 섬유는 바람직하게는 0.1 dtex 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 dtex 이상, 가장 바람직하게는 0.8 dtex 이상의 필라멘트 역가를 갖는다. 최대 필라멘트 역가는 바람직하게는 50 dtex 이하, 더욱 바람직하게는 30 dtex 이하, 가장 바람직하게는 20 dtex 이하이다.
바람직하게는, UHMWPE 얀은 겔-방사 섬유, 즉 겔-방사 공정으로 제조된 섬유를 포함한다. UHMWPE 섬유의 제조를 위한 겔 방사 공정의 예는 유럽 출원공개 제0 205 960 A호, 유럽 출원공개 제0 213 208 A1호, 미국 특허 제4,413,110호, 영국 출원공개 제2042414 A호, 영국 출원공개 제2051667 A호, 유럽 특허 제0 200 547 B1호, 유럽 특허 제0 472 114 B1호, 국제 출원공개 제01/73173 A1호 및 유럽 특허 제1 699 954호에 기재되어 있다. 겔 방사 공정은 전형적으로 높은 고유 점도의 중합체(예를 들어, UHMWPE)의 용액을 제조하고, 용액을 용해 온도 초과의 온도에서 섬유로 압출하고, 섬유를 겔화 온도 미만으로 냉각시킴으로써 섬유를 적어도 부분적으로 겔화시키고, 용매의 적어도 부분적인 제거 전에, 동안에 및/또는 후에 섬유를 인발함을 포함한다. 수득된 겔-방사 섬유는 매우 적은 양, 예를 들어 500 ppm 이하의 용매를 함유할 수 있다.
상기 스트립은, 예를 들어, 총 중량 스트립 조성으로부터 0 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 양으로 임의의 통상적인 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 위사 및/또는 경사는 목적하는 특성에 따라 접착력을 감소시키거나 개선하기 위한 코팅제, 착색제, 용매, 산화방지제, 열 안정화제, 유동 촉진제 등에 의해 코팅될 수 있다. 상기 얀은 얀에서 섬유를 함께 유지하기 위해, 바람직하게는 10 내지 20 중량%의 폴리우레탄, 특히 수분산된 폴리우레탄 코팅제로 코팅될 수 있다. 다른 적합한 코팅제는 실리콘, 폴리에스터 및 반응성-기반 코팅을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 경사는 본원에서 언급되는 고성능 얀의 정의에 따라 고성능 얀을 포함한다. 바람직하게는, 경사는 총 경사 중량 조성을 기준으로 10 중량% 이상의 고성능 얀, 더욱 바람직하게는 25 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 100 중량%의 고성능 얀을 함유할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 고성능 얀은 폴리에틸렌을 포함하거나 폴리에틸렌으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 UHMWPE를 포함하거나 UHMWPE로 이루어진다.
본 발명의 체인 링크의 스트립 내의 위사는 바람직하게는 본원에서 언급된 고성능 얀의 정의에 따라 고성능 얀을 포함한다. 더욱 바람직한 양태에서, 위사는 총 위사 중량 조성을 기준으로 10 중량% 이상의 고성능 얀, 더욱 바람직하게는 25 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 100 중량%의 고성능 얀을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 고성능 얀은 고성능 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 UHMWPE를 포함한다.
스트립의 종 방향 엣지 섹션에서의 경사의 길이(L)는 스트립의 코어 섹션에서의 경사의 길이(L)보다 2% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 더욱 바람직하게는 10% 이상, 더욱 더 바람직하게는 15% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상, 가장 바람직하게는 30% 이상, 가장 바람직하게는 40% 이상 길다. 더욱 짧은 길이는 체인 효율을 증가시키지 못 한다. 스트립의 종 방향 엣지 섹션에서의 경사의 길이(L)는 스트립의 코어 섹션에서의 경사의 길이(L)보다 50% 이하로 긴 것이 바람직하고, 이는 보다 긴 길이가 매우 느슨하고 불안정한 체인 구성을 나타낼 수 있기 때문이다.
임의의 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 본 발명에 따른 체인 링크의 구성에서 스트립을 사용함으로써, 인접한 상호연결된 체인 링크 사이의 접촉면이 변하고 힘이 각각의 지점에서 체인 링크의 각 방향으로 더 균등하게 분포되어 국부적인 피크 응력을 최소화시키는 것으로 여겨진다. 이는 상호연결된 인접한 체인 링크 사이에 최적의 새들(saddle)을 형성하여 상기 링크 사이의 최대 하중 전달을 가능하게 하고 체인의 파단 강도 및 효율의 증가를 야기할 수 있다. 최적의 새들은 큰 접촉면과 체인 링크의 임의의 지점에서 모든 방향으로의 거의 동일한 힘 분포를 특징으로 할 수 있고, 이는 인접한 체인 링크 사이에 최적의 하중 전달을 야기한다.
인접한 링크를 향한 위치와 관련하여, 스트립의 각 엣지 섹션은 외면 및 내면을 가질 수 있다. 외부 엣지 섹션 측면은 스트립(예컨대, 인접한 체인 링크)의 외부/내부를 향하는 부분이다. 내부 엣지 섹션 측면은 스트립의 코어를 향하는 엣지의 부분이고 외부 엣지에 대향한다. 양쪽 내부 엣지 측면은 코어 섹션에 인접하다. 양쪽 외측 엣지 측면은 외부(예를 들어, 인접한 체인 링크)를 향하고 있다. "내부" 섹션과 "외부" 섹션이라고 지칭되지만, 이러한 명명은 제한적이지 않고 상호교환가능하다는 것은 말할 필요도 없다. 본원에서 스트립의 코어는 2개의 종 방향 엣지 섹션 사이에 위치하는 스트립의 종 방향 섹션이고 종 방향 엣지 섹션의 양쪽 내부 섹션에 인접하다. 각각의 종 방향 엣지는 식서를 포함하거나 식서로 이루어질 수 있다.
외부 및/또는 다른 스트립을 향한 위치에 관하여, 하나의 스트립의 각각의 엣지 섹션은 전형적으로 상부 표면(본원에서 "상부 측면"으로도 지칭될 수 있음) 및 상부 표면에 대향하는 하부 표면(본원에서 "하부 측면"으로도 지칭될 수 있음)을 갖는다. 상부 표면 및 하부 표면이라고 지칭되지만, 이러한 명명은 제한적이지 않고 상호교환가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
스트립은 바람직하게는 2개의 종 방향 엣지 섹션을 갖는다.
스트립의 코어 섹션 표면은 바람직하게는 스트립의 전체 표면의 2% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상 또는 40% 이상이다. 스트립의 코어 섹션은 바람직하게는 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 표면의 50% 이하를 덮는다. 각각의 엣지 섹션은 바람직하게는 본 발명에 따른 체인 링크에서 스트립의 표면의 25% 이하를 덮는다. 스트립의 엣지 섹션 및 코어 섹션은 바람직하게는 스트립의 표면의 100%를 덮는다.
경사의 농도는 스트립의 폭을 가로지르는 기울기로서 변화할 수 있고, 각각의 엣지 섹션은 바람직하게는 최장 길이를 갖는 경사를 함유하고, 코어 섹션은 바람직하게는 최단 길이를 갖는 경사를 함유한다. 코어로부터 엣지 섹션을 향하여 경사의 길이가 증가하는 기울기는 대칭 구성의 스트립의 각 측면에서 49%, 47.5%, 45%, 40%, 25%를 덮을 수 있다. 바람직하게는, 코어로부터 경사의 길이의 종 방향 엣지 섹션으로의 부드러운 전이 기능이 존재한다.
바람직하게는, 스트립은 복수의 경사 및 전형적으로 복수의 위사를 포함한다. 경사 및 위사에 의해 형성된 직조 또는 웨빙 구조는 직조 공정 중에 경사와 위사 사이에 사용된 직조 시퀀스뿐만 아니라 사용된 경사 및 위사의 개수 및 직경에 따라 여러 유형이 될 수 있다. 이러한 상이한 시퀀스는 당업자에게 널리 공지되어 있다. 공지된 직조 공정을 통해, 위사는 경사와 섞여 짜이게 된다. 이와 같이 섞여 짜인 구조는 또한 단층 스트립으로 지칭될 수 있다. 스트립은 하나의 치수(두께)가 2개의 다른 치수(길이 또는 경사 방향 및 폭 또는 위사 방향)보다 훨씬 작은 3차원 물체로 간주될 수 있다. 일반적으로, 길이 방향은 경사의 길이에 의해서만 제한되는 반면, 스트립의 폭은 주로 사용되는 경사 및 직조 기계의 폭에 의해 제한된다.
본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 경사 시스템은 최소 크립 속도(creep rate) 및/또는 비 중량 및/또는 신장률 및/또는 밀도, 추가로 인접한 체인 링크 사이의 최적의 새들 형성 및 응력 감소된 최대 하중 전달을 추가로 제공할 수 있는 차이와 같은 유사하거나 상이한 특징을 갖는 경사를 포함할 수 있다.
스트립의 코어 섹션은 종 방향 엣지 섹션에 포함된 경사(바람직하게는 경사 B)보다 낮은 최소 크립 속도를 갖는 경사(바람직하게는 경사 A)를 포함할 수 있고, 최소 크립 속도는 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정된다. 바람직하게는, 보다 낮은 최소 크립 속도를 갖는 경사는 폴리에틸렌, 바람직하게는 고성능 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 UHMWPE, 심지어 가장 바람직하게는 올레핀 분지(OB)를 포함하는 UHMWPE를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 보다 낮은 최소 크립 속도를 갖는 경사는 올레핀 분지를 포함하는 UHMWPE를 포함한다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 스트립에서 보다 낮은 최소 크립 속도를 갖는 경사는 폴리에틸렌, 바람직하게는 고성능 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 UHMWPE, 심지어 가장 바람직하게는 올레핀 분지(OB)를 포함하는 UHMWPE로 실질적으로 이루어진다. 이러한 UHMWPE는, 예를 들어 본원에 참조로서 포함된 국제 출원공개 제2012/139934호에 기술되어 있다. OB는 1 내지 20, 더욱 바람직하게는 2 내지 16, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 10, 가장 바람직하게는 2 내지 6의 탄소 원자의 수를 가질 수 있다. 섬유 인발성 및 안정화 크립에 관한 양호한 결과는 상기 분지가 바람직하게는 알킬 분지, 더욱 바람직하게는 에틸 분지, 프로필 분지, 부틸 분지 또는 헥실 분지, 가장 바람직하게는 에틸 또는 부틸 분지일 때 수득된다. 1,000개의 탄소 원자 당 올레핀 분지, 예를 들어, 에틸 또는 부틸 분지의 수는, 예를 들어 유럽 특허 제0 269 151호(특히, 제4면)에서와 같이 NMR 측정에 기초한 교정 곡선을 사용하여 1,375 cm-1에서의 흡수를 정량함으로써 2 mm 두께의 압축 성형 필름 상에서 FTIR에 의해 측정될 수 있다. UHMWPE는 또한 바람직하게는 0.01, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1.30, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 1.10, 더욱 더 바람직하게는 0.30 내지 1.05의 탄소 원자 1,000개 당 올레핀 분지의 양(OB/1000C)을 갖는다. 본 발명에 따라 사용된 UHMWPE가 에틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 0.40 내지 1.10, 더욱 바람직하게는 0.60 내지 1.10, 또한 더욱 바람직하게는 0.64 내지 0.72, 또는 0.65 내지 0.70, 가장 바람직하게는 0.78 내지 1.10, 또한 가장 바람직하게는 0.90 내지 1.08, 또는 1.02 내지 1.07의 탄소 원자 1,000개 당 에틸 분지의 양(C2H5/1000C)을 갖는다. 본 발명에 따라 사용된 UHMWPE가 부틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 0.05 내지 0.80, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 0.60, 더욱 더 바람직하게는 0.15 내지 0.55, 가장 바람직하게는 0.30 내지 0.55의 탄소 원자 1,000개 당 부틸 분지의 양(C4H9/1000C)을 갖는다. 바람직하게는, 올레핀 분지를 포함하는 UHMWPE를 포함하는 얀은 올레핀 분지를 포함하고 신장 응력(ES), 및 0.2 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상인 탄소 원자 1,000개 당 올레핀 분지의 수(OB/1000C)와 신장 응력(ES) 사이의 비 (OB/1000C)/ES를 갖는 UHMWPE를 방사함으로써 수득된다. 상기 UHMWPE 섬유가 70℃의 온도에서 600 MPa의 하중을 받고, 90시간 이상, 바람직하게는 100시간 이상, 더욱 바람직하게는 110 내지 445시간, 바람직하게는 110시간 이상, 더욱 더 바람직하게는 120시간 이상, 가장 바람직하게는 125시간 이상의 크립 수명을 갖는 비가 측정될 수 있다. UHMWPE의 신장 응력(ES, 단위 N/mm2)은 ISO 11542-2A에 따라 측정될 수 있다. UHMWPE는 바람직하게는 0.3 이상, 더욱 바람직하게는 0.4 이상, 더욱 더 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 더 바람직하게는 0.7 이상, 더욱 더 바람직하게는 1.0 이상, 더욱 더 바람직하게는 1.2 이상의 비 (OB/1000C)/ES를 갖는다. 본 발명에 사용된 UHMWPE가 에틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 1.00 이상, 더욱 바람직하게는 1.30 이상, 더욱 더 바람직하게는 1.45 이상, 더욱 더 바람직하게는 1.50 이상, 가장 바람직하게는 2.00 이상의 비 (C2H5/1000C)를 갖는다. 바람직하게는, 상기 비는 1.00 내지 3.00, 더욱 바람직하게는 1.20 내지 2.80, 더욱 더 바람직하게는 1.40 내지 1.60, 더욱 더 바람직하게는 1.45 내지 2.20이다. UHMWPE가 부틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 0.25 이상, 더욱 더 바람직하게는 0.30 이상, 더욱 더 바람직하게는 0.40 이상, 더욱 더 바람직하게는 0.70 이상, 더욱 바람직하게는 1.00 이상, 가장 바람직하게는 1.20 이상의 비 (C4H9/1000C)/ES를 갖는다. 바람직하게는, 상기 비는 0.20 내지 3.00, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 2.00, 더욱 더 바람직하게는 1.40 내지 1.80이다. UHMWPE는 바람직하게는 0.70 이하, 더욱 바람직하게는 0.50 이하, 더욱 바람직하게는 0.49 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.45 이하, 가장 바람직하게는 0.40 이하의 ES를 갖는다. 상기 UHMWPE가 에틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 0.30 내지 0.70, 더욱 바람직하게는 0.35 내지 0.50의 ES를 갖는다. 상기 UHMWPE가 부틸 분지를 갖는 경우, 상기 UHMWPE는 바람직하게는 0.30 내지 0.50, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.45의 ES를 갖는다. 분지형 UHMWPE 섬유는 에틸 분지를 포함하고, 탄소 원자 1,000개 당 에틸 분지의 수(C2H5/1000C)와 신장 응력(ES) 사이의 비 (C2H5/1000C)/ES가 1.0 이상이고, C2H5/1000C가 0.60 내지 0.80 또는 0.90 내지 1.10이고, ES가 0.30 내지 0.50인 신장 응력(ES)을 갖는 UHMWPE를 겔-방사함으로써 수득될 수 있다. 바람직하게는, UHMWPE는 15 dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 20 dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 25 dl/g 이상의 IV를 갖는다. 바람직하게는, UHMWPE 섬유는 90시간 이상, 바람직하게는 150시간 이상, 더욱 바람직하게는 200시간 이상, 더욱 더 바람직하게는 250시간 이상, 가장 바람직하게는 290시간 이상, 또한 가장 바람직하게는 350시간 이상의 크립 수명을 갖는다. 분지형 UHMWPE 섬유는 또한 부틸 분지를 포함하고, 탄소 원자 1,000개 당 부틸 분지의 수(C4H9/1000C)와 신장 응력(ES) 사이의 비 (C4H9/1000C)/ES가 0.5 이상이고 C4H9/1000C가 0.20 내지 0.80이고 ES가 0.30 내지 0.50인 신장 응력(ES)을 갖는 UHMWPE를 겔-방사시킴으로써 수득될 수 있다. 바람직하게는, UHMWPE는 15 dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 20 dl/g 이상의 IV를 갖는다. 바람직하게는, 섬유는 90시간 이상, 더욱 바람직하게는 200시간 이상, 더욱 더 바람직하게는 300시간 이상, 더욱 더 바람직하게는 400시간 이상, 가장 바람직하게는 500시간 이상의 크립 수명을 갖는다. 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 경사 A에서 바람직하게 사용되는 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 분지형 UHMWPE는 당해 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 수득될 수 있다. 경사 A에 바람직하게 포함되는 폴리올레핀은 주 중합체 쇄 상에 염소 측기를 추가로 또는 선택적으로 포함할 수 있다. 이러한 섬유는 당해 분야에 이미 공지된 임의의 방법, 예를 들어, 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 UHMWPE의 염소화에 의해 수득될 수 있다. 이러한 염소화 방법은, 예를 들어 본원에 참조로서 혼입된 공개 논문[H. N. A. M. Steenbakkers-Menting, "Chlorination of ultrahigh molecular weight polyethylene", PhD Thesis, technical University of Eindhoven, The Netherlands (1995)]에 기술되어 있다. 이러한 문헌은, 예를 들어, 20 내지 40℃의 현탁액에서; 90℃의 회전 드럼에서; 및 용액에서 PE 분말의 염소화를 기술한다. 폴리에틸렌, 예를 들어. 다양한 양의 염소 기를 갖는 HDPE 및 UHMWPE를 포함하는 섬유가 이 문헌에 기술되어 있다.
보다 낮은 최소 그립 속도를 갖는 경사에 대한 보다 높은 최소 크립 속도를 갖는 경사의 최소 크립 속도의 비, 바람직하게는 경사 A의 최소 크립 속도에 대한 경사 B의 최소 크립 속도의 비는 2 이상일 수 있고, 최소 크립 속도는 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정되고, 코어 섹션에서의 경사 A의 농도는 스트립의 엣지 섹션에서의 얀 A의 농도보다 크고, 엣지 섹션에서의 경사 B의 농도는 스트립의 코어 섹션에서의 경사 B의 농도보다 높고, 경사 B는 고성능 얀을 포함하고, 고성능 얀은, 본원에 기술된 바와 같이, 바람직하게는 폴리에틸렌, 더욱 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하고, 경사 A는, 본원에 기술된 바와 같이, 폴리올레핀 분지를 포함하는 폴리에틸렌, 바람직하게는 올레핀 분지(OB)를 포함하는 UHMWPE를 포함하는 고성능 얀을 포함한다. 경사 A의 최소 크립 속도에 대한 경사 B의 최소 크립 속도의 보다 낮은 비는 무시할만한 효과를 가지거나, 심지어 체인의 효율을 감소시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는, 경사 A의 최소 크립 속도에 대한 경사 B의 최소 크립 속도의 비는 5 이상, 10 이상, 50 이상, 100 이상이다. 경사 A의 최소 크립 속도는 1초 당 1 x 10-5%일 수 있고, 상기 최소 크립 속도는 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정된다. 바람직하게는, 본 발명의 체인 링크의 스트립 내의 경사 A는 또한 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정된 1초 당 4 x 10-6% 이하, 가장 바람직하게는 1초 당 2 x 10-6%의 최소 크립 속도를 갖는다. 가장 바람직하게는, 경사 A의 최소 크립 속도는 1초 당 약 1 x 10-10% 이상이다.
크립은 당해 분야에 이미 공지된 파라미터이고, 전형적으로 재료에 가해지는 장력 및 온도에 의존한다. 높은 장력 및 고온 값은 전형적으로 빠른 크립 거동을 촉진한다. 크립은 언로딩(unloading)시 (부분적으로) 가역적이거나 비가역적일 수 있다. 시간-의존적 변형 속도는 크립 속도로 지칭되고, 섬유가 변형되는 속도를 측정하는 척도이다. 초기 크립 속도는 높을 수 있지만, 크립 변형은 무시할 수 있는 최종 크립 속도(예컨대, 0에 가까움)까지 일정한 하중 동안 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 경사의 최소 크립 속도는 본 발명의 실시예-특징규명 방법 섹션 및 공개된 국제 출원공개 제2016/001158호에 기술된 방법에 의해 측정될 수 있다. 특히, 경사의 최소 크립 속도는 ASTM D885M 표준 방법을 900 MPa의 일정 하중 하에서 30℃의 온도에서 적용하고 크립 응답(즉, 신장률(strain elongation))을 시간의 함수로 측정함으로써 멀티필라멘트 얀에 적용된 크립 측정으로부터 유도되었다. 본원에서 최소 크립 속도는 시간 함수로서 크립의 1차 미분에 의해 측정되고, 이때 이러한 1차 미분은 최저 값을 갖는다(예컨대, 얀의 크립 속도[1/s]는 소위 공지된 셔비 앤 다운(Sherby and Down) 도표에서의 얀의 신장률[%]의 함수로서 도표화됨).
스트립의 코어 섹션의 두께는 스트립의 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션의 두께와 유사할 수 있거나, 코어 섹션의 두께는 종 방향 엣지 섹션의 두께보다 클 수 있다. 후자의 경우, 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 경사는 상이한 역가를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션의 두께보다 큰 코어 섹션의 두께는 당해 분야에 공지된 임의의 방법, 예컨대 상이한 역가를 갖는 스트립의 엣지 섹션에서의 경사를 사용함으로써, 또는 스트립을 이의 종 방향 축을 따라 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 폴드(fold)로 폴딩(folding)하고, 바람직하게는 폴드를 제 위치에 고정된 상태로 유지하기 위해 스티치(stitch)를 적용함으로써 달성될 수 있다. 바람직하게는, 경사 A의 역가는 경사 B의 역가보다 크고, 코어 섹션에서의 경사 A의 농도는 스트립의 종 방향 엣지 섹션에서의 경사 A의 농도보다 크고, 엣지 섹션에서의 경사 B의 농도는 스트립의 코어 섹션에서의 경사 B의 농도보다 크다. 본 발명의 스트립은 각각의 종 방향 엣지 섹션에 포함된 경사 C를 추가로 포함할 수 있고, 이때 경사 A의 역가는 경사 B의 역가보다 크고, 경사 B의 역가는 경사 C의 역가보다 크고, 종 방향 엣지 섹션에서의 개별 경사 B 및 C의 농도는 스트립의 코어 섹션에서의 개별 경사 B 및 C의 농도보다 크다. 경사 C는 스트립의 최외곽 종 방향 엣지 섹션에(예를 들어, 스트립의 외부를 향하여, 경사 B에 인접하여 그리고 종 방향 엣지 섹션에서의 경사 B와 함께, 또는 즉 스트립의 외부와 경사 B 사이에) 위치한다. 경사 A의 역가는 10 내지 1,000,000 dtex, 바람직하게는 100 내지 100,000 dtex, 더욱 더 바람직하게는 1,000 내지 10,000 dtex, 가장 바람직하게는 1,500 내지 7,000 dtex, 가장 더 바람직하게는 2,000 내지 5,000 dtex, 가장 더 바람직하게는 2,000 내지 3,000 dtex일 수 있다. 경사 B의 역가는 5 내지 500.000 dtex, 더욱 바람직하게는 50 내지 250,000 dtex, 더욱 바람직하게는 200 내지 10,000 dtex, 더욱 더 바람직하게는 500 내지 7,000 dtex, 더욱 더 바람직하게는 700 내지 7,500 dtex, 가장 바람직하게는 800 내지 3,000 dtex일 수 있다. 경사 C의 역가는 1 내지 100,000 dtex, 바람직하게는 50 내지 10,000 dtex, 가장 바람직하게는 220 내지 7,500 dtex일 수 있다. 본 발명에 따른 체인 링크에서 스트립 내의 얀 C에 대한 얀 B의 중량비(B/C)는 0.1≤B/C≤10일 수 있다. 바람직하게는, B/C 비는 0.5≤B/C≤5이다. 더욱 바람직하게는, B/C 비는 약 0.7≤B/C≤3이고, 더욱 더 바람직하게는 상기 비는 1≤B/C≤2이다. 경사 C의 농도는 엣지 섹션의 전체 경사 중량 조성을 기준으로 0 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%이다. 각각의 종 방향 엣지 섹션에서 경사 C의 농도는 더욱 바람직하게는 엣지 섹션의 전체 경사 중량 조성을 기준으로 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하이다.
본 발명에 따른 체인 링크의 스트립 내의 경사 B에 대한 경사 A의 중량비(A/B)는 0.1≤A/B≤10일 수 있다. 바람직하게는, A/B 비는 0.5≤A/B≤이다. 더욱 바람직하게는, A/B 비는 약 0.7≤A/B≤3이고, 더욱 더 바람직하게는 상기 비는 1≤A/B≤2이다. 이러한 중량비를 적용함으로써, 체인의 파단 강도 및 효율은 증가한다. 본 발명에 따른 체인 링크에서 스트립 내의 얀 C에 대한 얀 B의 중량비(B/C)는 0.1≤B/C≤10일 수 있다. 바람직하게는, B/C 비는 0.5≤B/C≤5이다. 더욱 바람직하게는, B/C 비는 약 0.7≤B/C≤3이고, 더욱 바람직하게는 1≤B/C≤2이다.
엣지 섹션에서의 경사 A의 농도는 각각의 종 방향 엣지 섹션의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 0 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상, 또는 20 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상이다.
각각의 종 방향 엣지 섹션에서의 경사 B의 농도는 각각의 종 방향 엣지 섹션에서의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 100 내지 50 중량%, 바람직하게는 100 내지 85 중량%, 가장 바람직하게는 약 100 중량%이다. 각각의 종 방향 엣지 섹션에서의 경사 B의 농도는 각각의 종 방향 엣지 섹션의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 60 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 80 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상이다.
코어 섹션의 경사 A의 농도는 코어 섹션의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 100 내지 50 중량%, 바람직하게는 95 중량% 이하 및 75 중량% 이상, 바람직하게는 100 내지 85 중량%, 가장 바람직하게는 약 100 중량%이다. 코어 섹션에서의 경사 A의 농도는 코어 섹션의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 60 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 80 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상이다.
코어 섹션에서의 경사 B의 농도는 각각의 종 방향 엣지 섹션의 전체 경사 중량을 기준으로 바람직하게는 0 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상, 또는 20 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상이다.
경사 C의 농도는 엣지 섹션에서 엣지 섹션의 전체 경사 중량 조성을 기준으로 0 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%로 변할 수 있다. 종 방향 엣지 섹션에서의 경사 C의 농도는 하나의 엣지 섹션의 전체 경사 중량 조성을 기준으로 더욱 바람직하게는 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량 이하 또는 0.5 중량% 이하이다.
코어 섹션에서의 경사의 총 중량은 합계가 100 중량%이다. 각 엣지 섹션에서의 경사의 총 중량은 합계가 100 중량%이다. 본 발명의 스트립 내의 경사 및 위사의 총 중량은 합계가 100 중량%이다.
경사 A 및 경사 B 및 추가의 경사의 농도는 스트립의 폭을 가로지르는 기울기로서 변할 수 있고, 각각의 종 방향 엣지 섹션은 바람직하게는 약 100 중량% 이하의 경사 B 및/또는 추가의 경사, 예컨대 경사 C를 함유하고, 코어 섹션은 바람직하게는 약 100 중량% 이하의 경사 A를 함유한다. 본 발명에 따른 체인 링크 내의 스트립은 코어 섹션과 종 방향 엣지 섹션(예컨대, 보다 적은 역가를 갖는 얀, 예컨대 얀 B 및 선택적으로 C를 함유함)을 향하여 코어 섹션과 엣지 섹션을 가로질러서 두께를 점진적으로 감소시키면서(예컨대, 역가를 감소시킴으로써), 코어 섹션(예컨대, 더 높은 역가를 갖는 얀, 예컨대 얀 A를 함유함)에서 더 두꺼운(예컨대, 더 높은 역가를 갖는) 단면 프로파일을 가질 수 있다. 이것은 스트립의 거의 렌즈 형상 두께 프로파일 또는 평평한 계단 유사 프로파일, 또는 본원에서 "실질적인 타원형 단면"으로도 언급되는 단면의 거의 타원형 근사의 단면 프로파일을 초래할 수 있다.
스트립은 식 0.2<M/E<3을 만족시킬 수 있고, 이때 M은 스트립의 폭에서의 코어 섹션이고, E는 스트립의 폭에서의 엣지 섹션의 총계이고, 스트립의 전체 폭은 M 및 E로 이루어진다. 바람직하게는, M은 E와 동일하다. 또한 바람직하게는, E = 약 1/2 E1 + 약 1/2 E2이고, 이때 E1은 폭에서의 하나의 종 방향 엣지 섹션이고, E2는 폭에서의 다른(또는 대향하는) 종 방향 엣지 섹션이다. 바람직하게는, 스트립은 식 0.15<M/E<2를 만족시킬 수 있다.
본 발명에 따른 체인 링크에서의 스트립의 폭은 넓은 범위에 걸쳐, 5 mm 이상, 바람직하게는 25 mm 이상, 더욱 바람직하게는 50 mm 이상의 바람직한 폭으로 변할 수 있다. 스트립은 600 mm 이하, 바람직하게는 1,000 mm 이하의 폭을 가질 수 있다. 스트립의 두께는 스트립이 w/tmax = 5:1 이상, 더욱 바람직하게는 w/tmax = 10:1 이상의 폭 대 두께 비를 갖도록 바람직하게 선택되고, 폭 대 두께 비는 바람직하게는 w/tmax = 100:1 이하, w/tmax = 1,000:1 이하, 더욱 바람직하게는 w/tmax = 50:1 이하이다. 스트립의 폭 대 두께 비를 제한함으로써, 체인의 링크가, 예를 들어 후크와 같은 부착 수단에 보다 쉽게 접근할 수 있다. 때때로, 스트립을 밴드 또는 플랫 밴드(flat band)라고도 지칭할 수도 있다. 스트립의 예는 테이프, 필름 또는 스트랩일 수 있다. 스트랩은, 예를 들어, 당해 분야에 공지된 임의의 구성, 예를 들어, 평직 또는 능직 구성으로 얀을 직조, 평직 또는 편직함으로써 쉽게 제조될 수 있다. 스트랩은 바람직하게는 n이 바람직하게는 4 이하, 더욱 바람직하게는 3, 가장 바람직하게 2인 n-가닥 텍스타일 웨빙 구성을 갖는다. 이러한 웨빙 구성은 증가된 가요성을 갖는 체인 링크를 제공하는 이점을 갖는다. 스트랩은 기계적 성질, 더욱 특히 파단 신장률을 조정하기 위해 상이한 기밀성(tightness) 인자로 구성될 수 있다. 바람직한 기밀성 인자는 스트랩이 6% 이하, 더욱 바람직하게는 4% 이하의 파단 신장률을 갖도록 하는 것이다. 본원에서 기밀성 인자는 스트랩의 길이 방향에 평행하게 연장되는 얀의 수에 단위 길이 당 얀의 역가를 곱한 값으로 정의된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 체인 링크는 단위 길이 당 총 중량이 1 g/m 이상이다. 단위 길이 당 중량은 높은 역가 및/또는 보다 많은 멀티필라멘트 얀을 사용하여 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 체인 링크를 포함하는 체인의 파단 강도는 바람직하게는 23 kN 이상, 40 kN 이상, 50 kN 이상, 100 kN 이상, 200 kN 이상, 400 kN 이상, 500 kN 이상, 1,000 kN 이상, 5,000 kN 이상, 10,000 kN 이상, 20,000 kN 이상 또는 50,000 kN 이상이다.
본 발명에 따른 섬유의 초기 강도에 대한 체인의 생성되는 파단 강도의 강도 효율은 5% 이상, 10% 이상, 30% 이상 또는 50% 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 체인 링크의 스트립은 당해 분야에 이미 공지된 바와 같이 구성될 수 있다(예컨대, 국제 출원공개 제2008/089798호에 기술되어 있음). 재료 스트립은 다르게는 상기 스트립의 복수의 컨벌루션을 형성할 수 있고, 상기 스트립은 종 방향 축을 갖고, 상기 스트립의 각각의 컨벌루션은 상기 스트립의 종 방향 축에 따라 비틀림(twist)을 포함하고, 상기 비틀림은 180°의 홀수 배이다. 이러한 체인 링크는 본원에 참조로서 혼입된 공개된 국제 출원공개 제2013/186206호에 기술되어 있다. 본원에서 스트립의 "컨벌루션"은 본원에서 권취(wounding) 또는 코일링(coiling)이라고도 불리는 이의 루프(즉, 상기 스트립의 길이는 스트립의 종 방향 축에 수직하고 임의의 평면에서 시작하여 동일한 평면에서 순환 방식으로 종결되고, 이에 의해 상기 스트립의 루프를 한정함)로 이해된다. 본원에서 용어 "복수의 컨벌루션"은 또한 "복수의 중첩되는 층으로 코일링된" 것으로 이해될 수 있다. 상기 스트립의 중첩되는 층은 바람직하게는 서로 실질적으로 겹쳐지지만, 측면 오프셋(lateral offset)을 또한 제공할 수 있다. 컨벌루션은 서로 직접 접촉할 수 있지만, 분리될 수도 있다. 컨벌루션 사이의 분리는, 예를 들어, 재료의 추가 스트립, 접착제 층 또는 코팅에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 체인의 체인 링크는 재료 스트립의 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상, 더욱 바람직하게는 4개 이상, 가장 바람직하게는 8개 이상의 컨벌루션을 포함한다. 컨벌루션의 최대 개수는 특별히 제한되지 않는다. 실용적인 이유로, 1,000개의 컨벌루션이 상한치로 간주될 수 있다. 재료 스트립의 각각의 컨벌루션은 종 방향 축을 따라 180°의 홀수 배의 비틀림을 포함할 수 있고; 바람직하게는 홀수 배가 1이다. 상기 180°의 홀수 배의 비틀림은 종 방향 축을 따라 180°의 홀수 배의 비틀림을 포함하는 체인 링크를 초래할 것이다. 상기 재료 스트립의 각각의 컨벌루션에서 비틀림의 존재는 단일 외부 표면을 갖는 체인 링크를 야기한다. 상기 구성의 다른 특징은 재료 스트립의 제1 단부의 측면이 재료의 컨벌루션된 스트립에 의해 한 측면 상에 겹쳐진다는 것이다. 상기 비틀림은 컨벌루션이 상대적 이동에 대해 스스로 고정되도록 하는 구성을 야기하는 것으로 관찰되었다. 바람직하게는, 재료 스트립의 2개 이상의 컨벌루션은 하나 이상의 체결 수단에 의해 서로 연결된다.
본 발명에 따른 체인 링크는 (a) 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 엣지 섹션을 포함하는 스트립을 제공하는 단계(이때, 엣지 섹션에서의 경사의 길이는 상기 스트립의 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 김); (b) 선택적으로, 종 방향 축을 중심으로 180°의 홀수 배만큼 스트립의 제1 길이를 비트는 단계; (c) 스트립의 길이를 다른 스트립과 결합시킴으로써 폐 루프(closed loop)를 형성하는 단계; 및 (d) 다른 스트립을 폐 루프에 겹치게 하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
엣지 섹션에서의 경사의 길이(L)가 스트립의 코어 섹션에서의 경사의 길이(L)보다 긴 경사를 포함하는 스트립은 경사가 직조 공정을 통해 함께 조립되는 장력 및 속도를 조절함으로써 제조될 수 있다. 스트립의 엣지에 보다 적은 경사를 적용함으로써, 스트립의 코어 내의 경사에 비하여 더 긴 길이가 경사에서 형성될 수 있고, 이는 물결 모양 또는 파도 모양의 엣지를 갖는 본 발명에 따른 스트립의 형성을 유도한다. 이는 임의의 공지된 방법, 예컨대 스트립을 가로질러 원하는 길이 기울기에 따라 상이하게 각각의 얀 크릴(creel)을 위한 브레이크를 조절하거나, 또는 직조 직후에 엣지 섹션에서 파도 형상을 갖는 스트립을 강요하거나, 금형(예컨대, 금형은 엣지 섹션에서 만곡된 프로파일을 갖는 견고한 스틸 구성일 수 있고, 프로파일은 금형 구성의 중심을 향해 점점 평평해짐)에서 열 처리함으로써, 달성될 수 있다. 최외곽 종 방향 엣지 섹션을 위한 얀은 최저 속도로 크릴에서 인발될 수 있다. 따라서, 스트립 코어 섹션에서의 얀은 최대 장력 및 최고 속도로 인발될 수 있다. 직조기에서 짠 채로의 웨빙의 형태로 수득된 스트립은 웨이빙(waiving)된 엣지를 나타낼 수 있고, 이는 응력 감소된 원형 링크 새들을 위한 프리-폼(pre-form)을 포함할 수 있다. 스트립의 코어 섹션에서의 경사보다 긴 경사를 포함하는 종 방향 엣지 섹션을 도입함으로써, 프리-폼이 스트립에 미리 포함될 수 있다. 링크에 권취될 때, 모든 스트립의 물결 모양 엣지는 인접한 링크 상에서 최종 최적 응력 감소 위치로 조정될 수 있다.
하나의 종 방향 엣지 섹션으로부터 스트립의 대칭 축(즉, 중심)을 향해 이동할 때, 각각의 개별 경사의 길이는 경사 피치에서 경사 피치로 스트립을 가로질러 점진적으로 감소할 수 있다. 스트립의 중심으로부터 종 방향 엣지 섹션을 향해, 경사의 길이는 다시 점진적으로 증가할 수 있다. 동일한 하중 전달 거동의 경우, 스트립은 바람직하게는 엣지에서 엣지까지 대칭적으로 구성된다.
바람직하게는, 단계 (c)의 폐 루프는 한 쌍의 회전 휠 주위에 형성되고, 형성된 루프가 한 쌍의 휠 주위를 순환하는 동안 재료 스트립의 컨벌루션이 수행될 수 있다. 한 쌍의 휠은 서로 직교하게 배치될 수 있다. 체인 링크는 재료 스트립을 권취하고 융합함으로써 가공될 수 있다. 이러한 체인 링크는, 예를 들어 한 쌍의 휠 주위에 재료 스트립을 권취하여 체인 링크를 형성하고, 재료 스트립을 재료 스트립이 적어도 부분적으로 융합되는 온도인 재료 스트립의 융점보다 낮은 온도까지 가열하고, 예를 들어 휠을 동시에 회전시키면서 휠 사이의 거리를 증가시킴으로써 체인 링크를 연신시킴으로서 제조될 수 있다. 휠 사이의 거리를 증가시킴으로써, 재료 스트립이 전형적으로 인발된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 복수의 상호연결된 체인 링크를 포함하는 체인에 관한 것이다. 본 발명에 따른 체인은 전형적으로 상호연결되는 본 발명에 따른 2개 이상의 체인 링크를 포함한다. 본원에서 체인 링크가 다른 체인 링크와 상호연결되는 부분 또는 (2개의) 인접한 체인 링크가 상호연결되는 부분은 체인이 로딩될 때 다른 체인 링크와 직접 접촉하는 체인 링크의 원주로부터의 부분으로 이해된다.
체인의 체인 링크는 동일하거나 상이한 내부 길이, 내부 폭 크기 및 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 체인 내의 모든 체인 링크는 체인의 효율이 또한 더욱 개선될 수 있는 동일한 길이 및 두께를 갖는다. 본 발명에 따른 체인은 임의의 길이를 가질 수 있다. 실용적인 이유로, 체인은 0.25 내지 12,000 m, 바람직하게는 1 m 이상, 3 m 이상, 6 m 이상, 10 m 이상, 100 m 이상 또는 500 m 이상 또는 1,000 m 이상의 길이를 가질 수 있다. 체인의 길이는 전형적으로 루프의 내부 길이를 함께 연결된 루프의 수와 곱함으로써 측정된다. 체인 링크 내부 길이(L)는 약 25 mm 내지 10 m, 바람직하게는 80 mm, 바람직하게는 100 mm, 바람직하게는 250 mm, 바람직하게는 500 mm, 바람직하게는 1,000 mm, 바람직하게는 3,000 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 체인 링크는 또한 스페이서(spacer), 예컨대 슬리브 부분을 포함할 수 있다. 본원에서 "스페이서"는 2개의 인접한 체인 링크 사이에 하중이 직접 전달되는 접촉 위치에서 인접한 체인 링크 사이에 유효 두께 △를 갖는, 체인 링크로부터 불연속인 재료의 부분으로 이해된다(즉, 체인 링크의 일체 부분을 형성하지 않고, 예를 들어 링크의 원주에 부가되고 체인 링크로부터 분리되거나, 바느질과 같이, 본원에서 하기된 바와 같은 방식으로, 상기 링크에 연결될 수 있음). 이러한 스페이서는 공개된 국제 출원공개 제2015/086627호로부터 이미 공지되어 있다. 이러한 문헌은 하중이 체인 링크 사이에서 직접 전달되는 접촉 위치에서의 두께 △ 및 및 비 △/τ = f(이때, τ는 하중이 체인 링크 사이에서 전달되는 위치에서 임의의 체인 링크의 두께이고, f는 0.10 내지 2.50임)를 갖는 스페이서를 포함하는 체인을 개시한다. 본원에서 "유효 두께"는 각각 본 발명에 따른 체인 내의 스페이서 또는 체인 링크의 단면적의 제곱근을 의미한다. 본 발명에 따른 체인 내의 스페이서는 임의의 유형의 재료, 예컨대, 금속, 바람직하게는 경금속 및 이들의 합금, 예컨대 리튬, 마그네슘 및 알루미늄 및 원소 주기율표의 제4족(즉, 니켈까지의 금속); 중합체, 예컨대 열경화성 중합체 및 중합체 조성물 및/또는 열가소성 중합체 및 중합체 조성물; 텍스타일; 목재 및/또는 임의의 유형의 섬유를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 스페이서는 섬유 재료 또는 텍스타일 재료를 포함한다. 또한 바람직하게는, 스페이서는 중합체 섬유, 즉 중합체 또는 금속 섬유, 즉 금속을 포함하는 섬유를 포함하는 섬유를 포함한다. 상기 중합체 섬유는 바람직하게는 본원에 정의된 고성능 중합체 얀을 포함한다.
본 발명에 따른 체인 링크를 포함하는 체인은 또한 이를 트럭, 선박, 항공기 또는 기차 화차 또는, 예를 들어 팔레트 상의 평평한 바닥과 같은 다른 구조물에 부착하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 이중 스터드(double stud)와 같은 팔레트 부착 피팅(fitting)이 체인에 연결될 수 있다. 피팅 및 후크는 엔지니어링 플라스틱 대신 사용할 수 있지만 일반적으로 금속으로 만들어진다. 바람직한 양태에서, 피팅 및 후크는 경량 금속, 바람직하게는 마그네슘 또는 고강도 복합 재료, 예컨대 탄소 섬유 에폭시 복합체로 제조된다. 이러한 경량이지만 강한 피팅은 체인의 중량 감소에 더욱 기여한다.
고정 수단은 접착제, 바람직하게는 적용 후에 경화될 수 있는 액체 접착제; 스티치 및/또는 스플라이싱(splicing)일 수 있다. 바람직하게는, 고정 수단은, 원하는 위치에서 잘 제어된 방식으로 용이하게 적용될 수 있기 때문에, 스티치이다. 바람직하게는, 스티칭은 고강도 섬유를 함유하는 얀으로 수행된다. 액체 접착제는 바람직하게는 도포된 매듭과 같은 연결 수단에 주입된 후, 경화되어 연결 수단을 고정시킨다. 연결은 국부적으로 열 및 선택적으로 압력을 가함으로써 수행될 수 있고, 이에 의해 멀티필라멘트 얀은 적어도 부분적으로 용융되고 함께 융합된다. 바람직하게는, 체인의 단부는, 주철, 강 또는 경질 금속, 예컨대 티타늄, 알루미늄 또는 마그네슘 또는 복합 재료, 예컨대 탄소 섬유, 에폭시 복합체로부터 제조될 수 있는 단축용 후크에 부착될 수 있다. 바람직한 유사한 구성에서, 체인의 한쪽 측면은 텐셔너(tensioner)에 부착되어 화물 또는 적하물의 최적 고정을 위해 합성 체인에 영구적인 하중을 가한다.
설치될 때, 본 발명의 체인은, 예를 들어, 격랑 하의 캐리어의 피칭 데크 상의 중형 군용 항공기 또는 난류 하의 화물 항공기와 같이 극한 조건에서 중량이 큰화물을 안전하게 고정시키는데 유용하고 신뢰성이 있다.
본 발명은 또한 기계적 특성, 특히 본 발명에 따른 체인 링크를 포함하는 체인의 강도를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 상기 체인의 기계적 특성, 특히 강도가, 얀 내의 중합체의 융점 미만, 더욱 바람직하게는 70 내지 130℃ 또는 80 내지 120℃, 가장 바람직하게는 90 내지 110℃에서 사용하기 전에 체인을 예비-연신(pre-stretching)함으로써 개선될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 체인 링크를 포함하는 체인은 폴리올레핀의 용융 온도 Tm 미만의 온도에서, 체인의 파단 하중(breaking load)의 20% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상, 가장 바람직하게는 60% 이상의 정적 하중을, 2 내지 20%, 더욱 바람직하게는 5 내지 10%의 영구 변형을 달성하기에 충분히 긴 시간 동안 적용함으로써, 예비-연신될 수 있다. 본원에서 영구 변형은 체인이 더 이상 회복될 수 없는 변형의 정도로 이해된다. 다르게는, 체인은 실온에서 상기 설명된 바와 같이 예비-연신될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 체인 링크를 적용함으로써 체인과 같은 하중-지지(load-bearing) 컴포넌트의 효율을 증가시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 저장, 고정, 예컨대 덤프스터 홀링(dumpster hauling) 트럭으로의 롤 온/오프 덤프스터(roll on/off dumpster)의 고정 또는 상업용 트럭, 플랫 베드 트레일러(flat bed trailer)로의 적하물의 고정, 화물 취급 및 운반을 위한 래싱(lashing) 및 타이 다운(tie down)을 위한, 항공기 또는 해군 함정의 화물창(cargo-hold)의 리프팅(lifting) 및 호이스팅(hoisting), 로깅(logging), 홀링 및 리깅(rigging), 추진 및 주행, 계류 등에 있어서, 본 발명에 따른 체인의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 체인은 많은 로드 사이클(load cycle)이 적용될 수 있다. 바람직하게는, 사이클의 수는 2 내지 25, 더욱 바람직하게는 5 내지 15, 가장 바람직하게는 8 내지 12이고, 이에 의해 적용되는 최대 하중은 체인의 파단 하중의 60% 미만 또는 45% 미만, 더욱 바람직하게는 체인의 파단 하중의 35% 미만, 가장 바람직하게는 체인의 파단 하중의 25% 미만이다. 본 발명에 따라서, 로드 사이클 동안 체인을 언로딩하는 것이 가능하다. 그러나, 바람직한 방법에서, 적용되는 최소 하중은 1% 이상이다. 본 발명에 따른 체인은 순환 로딩에 내성을 갖는다.
본 발명은 또한 경사를 포함하는 스트립에 관한 것으로서, 상기 스트립은 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션을 포함하고, 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이는 상기 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 길고, 상기 스트립은 테이프이다.
또한, 본 발명은 또한 경사를 포함하는 스트립을 포함하는 체인 링크에 관한 것으로서, 상기 스트립은 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션을 포함하고, 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이는 상기 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 길고, 상기 스트립은 테이프이다. 이러한 테이프는 또한 "섬유질 테이프"로 공지되어 있고, 당해 분야에 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 테이프는 겔-방사 공정에 의해 제조되고, 즉 테이프는 겔-방사 UHMWPE 섬유를 포함한다. 제조된 테이프의 인발, 바람직하게는 1축 인발은 당해 분야에 공지된 수단에 의해 수행될 수 있다. 이러한 수단은 적절한 인발 장치 상에서의 압출 연신 및 인장 연신을 포함한다. 상기 테이프의 제조를 위한 다른 바람직한 방법은 압력, 온도 및 시간의 조합 하에서 단방향 배향된 섬유의 기계적 융합을 포함한다. 이러한 테이프 및 이러한 테이프를 제조하는 방법은 본원에 참조로서 혼입된 유럽 특허 제2 205 928호에 기술되어 있다.
본 발명은 또한 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션을 포함하는 스트립을 포함하는 체인 링크에 관한 것으로서, 상기 엣지 섹션에서의 스트립의 길이는 상기 스트립의 코어 섹션에서의 스트립의 길이보다 길고, 상기 스트립은 테이프이다. 이러한 테이프는 또한 "고체 상태 테이프"로 공지되어 있고, 당해 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 테이프를 제조하기 위한 바람직한 방법은 고체 상태로 수행되는 공정이고, UHMWPE 분말을 순환 벨트의 조합 사이에 공급하고, 융점보다 낮은 온도에서 중합체 분말을 압축-성형하고, 생성된 압축-성형된 중합체를 압연하고, 이어서 인발함을 포함한다. 이러한 방법은, 예를 들어, 본원에 참조로서 혼입된 미국 특허 제5,091,133호 및 제7,993,715호에 기술되어 있다.
본 발명이 청구범위에 기재된 특징들의 모든 가능한 조합에 관한 것임에 유의한다. 명세서에 기술된 특징은 더욱 조합될 수 있다.
또한, 용어 "포함하는"이 다른 원소의 존재를 배제하지 않음에 유의한다. 그러나, 특정 성분을 포함하는 제품에 대한 기술은 또한 이들 성분으로 이루어진 제품을 개시하는 것으로도 이해되어야 한다. 유사하게, 특정 단계를 포함하는 방법에 대한 기술은 또한 이들 단계로 이루어진 방법을 개시하는 것으로도 이해되어야 한다.
본 발명은 비제한적으로 하기 실시예에 의해 추가로 설명될 것이다.
실시예
재료 및 방법
· 고유 점도(IV)는 ASTM-D1601/2004에 따라 데칼린 중에서 135℃에서 측정되고, 이때 용해 시간은 16시간이고, 산화방지제로서 DBPC를 2 g/L 용액의 양으로 사용하고, 0 농도까지의 상이한 농도에서 측정된 점도를 외삽한다. IV와 Mw 사이에는 몇 가지 경험적 관계가 있지만, 이러한 관계는 몰질량 분포에 크게 의존한다. 방정식 Mw = 5.37 x 104 [IV]1.37(유럽 출원공개 제0 504 954 A1호 참조)에 기초하여, 4.5 dl/g의 IV는 약 422 kg/mol의 Mw와 등가일 것이다.
· 얀 또는 필라멘트의 역가는 각각 100 m의 얀 또는 필라멘트를 칭량하여 측정하였다. 얀 또는 필라멘트의 dtex는 중량(mg으로 표시됨)을 10으로 나눔으로써 계산되었다. 다르게는, 10 m를 칭량하고 dtex는 얀 길이의 mg의 수이다. tex = g/km; dtex = g/10 km 또는 mg/10 m.
· UHMWPE 샘플의 측쇄는 NMR 측정에 기초한 교정 곡선을 사용하여 1,375 cm-1에서의 흡수를 정량화함으로써 2 mm 두께의 압축-성형된 필름에 대한 FTIR에 의해 측정된다(예컨대, 유럽 특허 제0 269 151호에서와 같이).
· 인장 특성: 인장 강도(또는 강도) 및 인장 모듈러스(또는 모듈러스)는 ASTM D885M에 특정된 대로 멀티필라멘트 얀 상에서 정의되고 측정되고, 이때 500 mm 섬유의 공칭 게이지 길이, 50 %/분의 크로스헤드 속도 및 유형 "파이버 그립(Fiber Grip) D5618C"의 인스트론(Instron) 2714 클램프를 사용한다. 측정된 응력-변형률 곡선을 기준으로, 모듈러스는 0.3 내지 1% 변형률의 기울기로 측정된다. 모듈러스와 강도의 계산을 위해, 측정된 인장력을 10 m의 섬유를 칭량함으로써 측정된 역가로 나누고; GPa의 값을 0.97 g/cm3의 밀도를 가정하여 계산한다.
· 체인의 인성(cN/dtex 또는 N/tex; 10 cN/dtex = 1 N/tex)은 체인의 파단 강도를 체인의 단위 길이의 중량으로 나눔으로써 측정한다. 중량은 이를 비-하중-지지 위사의 중량만큼 감소시킴으로써 보정되었다.
· 체인의 파단시 파단 강도 및 신장률은 약 21℃의 온도에서 0.1/분의 변형률 속도로 즈윅(Zwick) 1484 유니버셜(Universal) 시험기를 사용하여 건조 체인 샘플 상에서 측정된다.
· 체인의 효율(%)은 체인의 원래의 인성을 하중-지지 경사의 인성으로 나눈 것이다(즉, 성분 섬유 다이니마(Dyneema: 등록상표) SK75 및 SK78의 인성은 35 cN/dtex임). 다이니마(등록상표) DM20을 사용하는 경우, 경사 방향에 사용되는 섬유 등급 당 경사의 수(피치)로 인해 32 cN/dtex인 칭량된 인성이 사용되었다. 비-하중-지지 위사의 재화중량(dead weight) 및 인성은 무시되었다.
· 최대 파단 하중(MBL)은 3개 이상, 바람직하게는 5개의 체인 링크를 포함하는 체인의 건조 샘플을 완전히 파열시키는데 필요한 힘이다.
· 체인의 인장 시험(MBL 측정)은 브레이크 하중 시험기 1000 kN 호리즌털 벤치 fa. ASTEA(시타트, 네덜란드) 시험기를 약 16℃의 온도에서 20 mm/분의 속도로 사용하여 3개 이상, 바람직하게는 5개의 체인 링크를 포함하는 건조 체인 샘플 상에서 수행되었다. 최대 클램프 길이는 1.2 m이고 핀 직경은 150 mm이었다. 체인은 D-섀클(shackle)을 사용하여 시험되었고, 섀클의 직경과 섀클에 연결된 시험 제품의 두께 사이의 비는 5이다. D-섀클은 로프에 대해 병렬 구성으로 배열되었다.
· 얀의 최소 크립 속도는 본원 및 공개된 국제 출원공개 제2016/001158호에 지시된 바와 같이 측정되었다. 경사의 최소 크립 속도는 ASTM D885M 표준 방법을 900 MPa의 일정 하중 하에 30℃의 온도에서 적용한 후, 크립 응답(즉, 변형률, %)을 시간의 함수로서 측정함으로써, 멀티필라멘트 얀 상에 적용된 크립 측정으로부터 유도되었다. 본원에서 최소 크립 속도는 시간의 함수로서 크립의 1차 미분에 의해 측정되고, 이때 1차 미분 값은 가장 최저 값을 갖는다(예컨대, 얀의 크립 속도[1/s]는 소위 공지된 셔비 앤 다운 도표에서의 얀의 신장률[%]의 함수로서 도표화됨).
비교 실험 1(CE1)
경사 방향으로 다이니마(등록상표) SK75 얀으로 제조된 좁은 직조 스트립으로부터 25 mm의 스트립 폭, 1.5 mm의 두께 및 400 mm의 길이를 갖는 8개의 층 체인 링크를 권취하였다. 5 톤(49 kN)의 공칭 파단 강도 및 44 g/m의 레그 중량 갖는 스트립은 귀스 운트 볼프 게엠베하(Guth & Wolf GmbH)(실버 그레이 1" 직조)에서 시판 중이었다. 스트립 내의 경사를 각각 1,760 dtex의 역가, 1 m 당 25회의 비틀림 속도(Z25) 및 35 cN/dtex의 초기 비 얀 강도, 및 900 MPa의 장력과 30℃의 온도에서 측정된 1초 당 2.4 x 10-5%의 최소 크립 속도를 갖는 124개의 다이니마(등록상표) SK75 얀으로 제조하였다. 124개의 모든 경사는 동일한 인장 및 동일한 공급 속도로 제어되었다.
위사 방향의 얀은 880 dtex의 역가, 1 m 당 40회의 비틀림 속도(Z40), 및 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정된 1초 당 5.8 x 10-5%의 최소 크립 속도를 갖는 다이니마(등록상표) SK60 얀으로 제조하였다. 경사의 총 중량에 대한 위사 총 중량의 비는 20:80이었다. 이어서, 스트립(또는 웨빙)을 열 고정시키고, 약 120℃에서 2분 동안 10% 최대 파단 하중(4.9 kN과 동일함)으로 예비-연신시키고, 이어서, 수 분산된 은색 수지(체하테 바이틀리히 게엠베하(CHT Beitlich GmbH)(D)에서 상표명 투비코트 픽스 이체베 콘크(TUBICOAT FIX ICB CONC.)로 시판 중)에서 침지 코팅하고, 이어서 고온 기류로 건조하였다. 최종 스트립은 49 kN 또는 5 미터톤의 MBL을 가졌다.
스트립의 길이를 8개의 층으로 단단히 컨벌루션시켜 스트립의 각각의 컨벌루션에 180° 비틀림을 갖는, 100 mm 내부 길이의 0-형상 링크(루프)를 형성하였다. 스트립의 약 2.5 m에서 총 8회의 컨벌루션을 수행하였다. 이렇게 형성된 180° 비틀린 링크는 100 mm(내부) 및 134 mm(외부)의 대략적인 원주를 갖고, 8개의 층 링크의 두께는 12 mm였다. 슬링(sling)의 2개의 단부를 약 110 mm만큼 겹치게 하고, 440 dtex의 역가를 갖는 다이니마(등록상표) SK75로 제조된 엑스트림텍(XtremeTech: 상표) 20/40(아만 운트 코 게엠베하(Amann & Co GmbH), 독일) 바느질용 실을 사용하여 MW 스티칭 패턴(지그재그)으로 110 mm의 길이에 걸쳐 180° 비틀린 링크의 두께를 통해 함께 스티칭하였다.
이어서, 상기한 바와 같이 수득된 5개의 체인 링크를 상호연결시킴으로써 체인을 제조하였다. 이러한 5개의 링크 체인의 총 길이는 25,660 tex의 역가에 상응하는 0.6 m이었다.
이어서, 수득한 체인을 120℃의 온도에서 1분 동안 100 kN에 상응하는 50% MBL까지 5회 예비-연신하였다.
5개의 체인 링크로 이루어진 체인 샘플을 상기한 바와 같이 제조하였다.
실시예 1(Ex. 1)
실시예 1을, 인공 장애물(점진적인 파도 모양 장치)을 통해 외부 엣지 경사로의 보다 긴 길이가 인위적으로 도입되는 것을 제외하고는 비교 실험 1을 반복하여 수행하였고, 길이가 길수록 웨빙의 중심(코어)으로부터 엣지를 향하여 더욱 멀어졌다. 최외곽 엣지는 스트립의 중심의 경사보다 10% 이상 길었다.

Claims (13)

  1. 위사(weft yarn)와 경사(warp yarn)를 포함하는 스트립(strip)을 포함하는 체인 링크(chain link)로서, 상기 스트립이 종 방향 코어 섹션(core section) 및 종 방향 엣지 섹션(edge section)을 포함하고, 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이가 상기 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 긴, 체인 링크.
  2. 제1항에 있어서,
    엣지 섹션에서의 경사의 길이가 스트립의 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 2% 이상 긴, 체인 링크.
  3. 제1항에 있어서,
    스트립의 코어 섹션 표면은 상기 스트립의 전체 표면의 2% 이상 및 50% 이하인, 체인 링크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    경사가 고성능 얀(yarn)을 포함하는, 체인 링크.
  5. 제4항에 있어서,
    고성능 얀이 중합체, 바람직하게는 폴리올레핀, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌, 가장 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는, 체인 링크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트립이 직조된 구조체인, 체인 링크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트립이 상기 스트립의 복수의 컨벌루션(convolution)을 형성하고, 상기 스트립이 종 방향 축을 갖고, 상기 스트립의 각각의 컨벌루션이 상기 스트립의 종 방향 축을 따라 비틀림(twist)을 포함하고, 상기 비틀림이 180°의 홀수 배인, 체인 링크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    경사가 상이한 역가(titer)를 갖는, 체인 링크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    경사가 900 MPa의 장력 및 30℃의 온도에서 측정되는 상이한 최소 크립 속도(creep rate)를 갖는, 체인 링크.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 체인 링크를 포함하는 체인.
  11. 제10항에 따른 체인을 얀 내의 재료의 융점보다 낮은 온도에서 사용하기 전에 예비-연신(pre-stretching)시킴으로써 체인의 강도를 강화시키는 방법.
  12. 저장, 고정, 예컨대 덤프스터 홀링(dumpster hauling) 트럭으로의 롤 온/오프 덤프스터(roll on/off dumpster)의 고정 또는 상업용 트럭, 플랫 베드 트레일러(flat bed trailer)로의 적하물의 고정, 화물 취급 및 운반을 위한 래싱(lashing) 및 타이 다운(tie down)을 위한, 항공기 또는 해군 함정의 화물창(cargo-hold)의 리프팅(lifting) 및 호이스팅(hoisting), 로깅(logging), 홀링 및 리깅(rigging), 추진 및 주행, 계류 등에 있어서, 제10항에 따른 체인의 용도.
  13. 종 방향 코어 섹션 및 2개 이상의 종 방향 엣지 섹션을 포함하는 스트립으로서, 위사 및 경사를 포함하고 상기 엣지 섹션에서의 경사의 길이가 스트립의 상기 코어 섹션에서의 경사의 길이보다 긴 스트립.
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