KR930003943B1 - 기어로울러 권축 금속섬유다발의 제조방법 및 이 금속 섬유다발로 구성되는 제품 - Google Patents

기어로울러 권축 금속섬유다발의 제조방법 및 이 금속 섬유다발로 구성되는 제품 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

기어로울러 권축 금속섬유다발의 제조방법 및 이 금속 섬유다발로 구성되는 제품
첨부도면은 본 발명의 실시예를 보여주는 개략도.
본 발명은 기어로울러 권축 금속 섬유다발의 제조방법 및 예컨대 금속 섬유다발(bundle) 형태의 이들 섬유로 구성되는 제품에 관한 것이다. 이외에 본 발명은 이들로부터 유도되는 혼합사 및 권축 금속 섬유 같은 제품은 물론 소결 및 비소결 금속 섬유웨브에 관한 것이다.
본 출원인의 독일연방공화국 실용신안 제7521192호로부터, 금속 섬유다발을 기어로울러사이로 통과시키므로서 금속 섬유다발을 권축시키는 것이 공지되어 있다. 그러나 이러한 방법에 있어서, 권축공정중 기어로울러의 이(tooth) 상부에 의한 다발에 대한 압력은 파쇄로 인하여 권축상부에서 필라멘트 부분이 소성변형되게 한다. 그러나 다발 두께에서 섬유의 상대 위치에 따라 이러한 권축 조작은 상이한 분쇄 또는 평탄 효과를 가져오게 되며, 따라서 다발을 따라 권축의 연속 및 영구적인 특성에 특정 임의성을 야기시키게 된다.
또한 때때로 다발은 권축상부의 대역에서 강하게 밀접되므로 인접섬유는 서로 바람직하지 않게 얽힐 수 있어 그 후의 조작중 이들을 분리시키기에 곤란하게 될 수 있다. 그러나 이러한 불리점은 다발을 기어로울러를 통과시키기 전에 측방으로 개방시키므로써 경감될 수 있었다. 이러한 시도된 해결책은 부가적인 개방조작을 요한다는 사실외에, 그와 같은 개방조작은 좀처럼 완전히 만족한 결과를 주지 못하는, 즉 매우 영속적인 권축조작을 실현하게 된다는 사실을 알았다.
이러한 불리점을 피하기 위하여, 본 발명은 권축 조작중 섬유와 기어로울러의 직접 접촉을 피하는 것을 제안하고 있다. 영구 권축파 변형을 갖는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 연성 및 응집성 매트릭스 재료에 금속 섬유다발을 매입시킨다음 이러한 복합 매트릭스/섬유다발을 최소한 두개의 물림 기어로울러의 이사이로 통과시키고, 그 후 매트릭스 재료를 제거함으로써 상술한 문제점에 대한 실제적인 해결책을 제공하여 준다.
본 발명에 따르면, 다발의 매 섬유는 매 섬유가 인접섬유로부터 분리되도록 매트릭스 재료에 의하여 에워싸이는 것이 바람직하다. 이와같은 방식으로, 다발에서 매 단일 섬유는 기어로울러 이 또는 인접 섬유에 의하여 접촉됨이 없이 영구 권축 변형된다. 복합재료에서 섬유가 비교적 직선이며 서로 평행한 경우, 이러한 권축 변형은 필연적으로 매 섬유에서 동일하게 된다. 더우기, 이와같은 권축변형에 의하여, 평균 섬유 단면 형태는 섬유의 전체 길이에 대하여 동일하게 유지될 것이다. 특정 목적을 위하여, W/A〉2, 바람직하기로는 W/A
Figure kpo00001
4인 2-30㎜ 사이의 파장(W)과 0.2-7㎜ 사이의 파의 진폭(A)을 갖는 단일의 거의 사인곡선의 지그재그 권축(한 평면에서)을 적용하면 충분할 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부도면에 도시되어 있다. 이 도면에 도시한 바와 같이 이러한 권축은 평행하게 배열된 복합재료 다발(1)을 서로 적당히 맞물리고, 상호 평행한 회전축을 갖는 한쌍의 기어로울러(2)의 닙을 통과시키므로써 적용될 수 있다.
물론, 복합재료 다발(1)은 상호 평행한 회전축을 갖는 두쌍 이상의 기어로울러의 닙을 통하여 연속적으로 전진될 수 있다. 다음 쌍의 기어로울러(3)와의 결합 깊이 또는 다음 쌍의 기어로울러의 개개의 치면(tooth surface)의 원주 폭(4)은 이전의 기어로울러쌍의 원주폭과 상이할 수 있다.
이와같이, 권축정도는 단계적으로 증가될 수 있으며, 하나 이상의 지그재그 변형이 다소 불규칙한 권축파(crimping wave) (6)를 실현하도록 제 1 의 변형(5)에 겹쳐질 수 있다.
기어로울러의 적당한 조절에 의하여, 필요하다면, 예정된 불규칙 정도를 갖는 권축 파가 실현될 수 있다. 여러쌍의 기어로울러의 도움으로 적용되는 파장(W) 및 파의 진폭(A)에 대한 제한은 W/A〉2인 한은 상술한 값 사이에 놓이는 것이 바람직할 수 있다. 지그재그 형태를 갖는 지배적인 또는 기초 권축 조작은 예컨대 4㎜〈W〈20㎜ 또는 4㎜〈W〈15㎜로 행할 수 있으며, 그 다음 제 2 (어쩌면 제 3)지그재그 형태가 소형 파장으로 겹쳐질 수 있다.
또한, 복합 매트릭스/섬유 다발이 비평행인 회전축을 갖는 최소한 두개의 협동하는 쌍의 기어로울러의 닙을 통하여 통과될 수 있다. 또한 이는 겹친 지그재그 변형의 결과로 최소한 부분적으로 삼차원인 불규칙 권축 파를 형성하게 된다.
예컨대 스테인레스강 섬유같은 금속 섬유는 4-25미크론 사이의 직경을 가질 수 있다. 복합 다발에서 섬유의 수는 2000개 이하에 달하는 것이 바람직하며 통상 특히 복합 다발에 대한 매트릭스 재료가 또한 금속일때 용이한 소성 권축변형을 실현할 수 있도록 500-1500개 사이에 놓이게 된다.
본 발명의 대표적인 실시예는 다발 연신에 의하여 얻어지는 금속 섬유 다발에 대한 상술한 바와 같은 기어로울러 권축조작을 적용하는 것으로 구성되어 있다. 그와같은 방법은 미국특허 제2050298호, 제3277564호 또는 제3394213호에 기술되어 있다. 그다음 금속와이어를 금속와이어 이외의 금속으로 구성되는 피막(예컨대 스테인레스강 와이어상의 동 피막)으로 피복한다. 그다음 이들 피복 와이어의 다발을 금속파이프로 싼다. 그다음, 이 파이프를 연속 와이어 연신 단계에 의하여 소형직경을 갖는 복합 다발로 감소시키므로써, 와이어는 피복재료의 연속적인 연성금속 매트릭스에 분리하여 매입되는 얇은 섬유로 변형된다. 소망하는 단부 직경이 얻어지면, 피복재료는 적당한 피클링 수단 또는 용매의 의하여 본 기술분야의 상태에 따라 제거되어 피복되지 않는 섬유다발로 될 수 있다.
그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 바람직한 단부직경으로 감소된 복합 매트릭스/섬유 다발은 피클링 조작전에 기어로울러 쌍의 닙을 통과한다. 그다음 연성 금속 매트릭스를 예컨대 통상의 피클링 조작에 의하여 제거한다. 복합재료에 대한 권축처리는 피클링 조작이 보다 용이하게 수행된다는 부가적인 이점을 부여한다.
불연속 피클링 조작에 의하여, 예컨대 권축 복합 와이어가 호울더에 감길 때, 인접 권선사이의 자유간극의 수는 극히 커지므로 피클링 및 수세액은 와이어사이에 용이하게 침투할 수 있다. 연속 피클링 라인은 일반적으로 제 1 피클링 욕(bath)으로부터 수세후 건조된 다발의 권선 위치까지 연장된 길이를 갖고 있다. 더우기, 복합 와이어는 방향에 있어서 다수의 변화를 받아 상당한 연신장력을 받는다.
특히, 다수의 권축 복합 와이어는 다발로 되어 다발로서 피클링 설비를 통하여 연신된다. 본 발명에 따른 권축은 다발이 와이어 상으로 미친 연신장력을 분포시키고 탄성적으로 흡수하게 한다. 이와같이 하여, 한편으로 와이어 파열이 방지되고, 다른 한편으로 권축 복합 와이어가 종방향으로 서로 약간 상호 이동할 수 있다. 이는 피클링 및 수세욕에서 권축 복합 다발 가까이에 액체 난류를 증가시킨다. 동시에 권축된 다수의 다발은 피클링, 수세 및 건조후 함께 조립 및 권취되어 다수의 필라멘트, 통상적으로 수천의 필라멘트를 갖는 부피가 큰 연속 필라멘트 다발로 된다.
소망에 따라, 이와같은 다수의 연속 필라멘트 다발을 통상의 섬유 브레이커(예컨대 드래프트 프레임)로 한번 이상의 연신조작에 의하여 부피가 큰 스테이플 섬유 슬라이버로 변형 또는 처리할 수 있다. 조립된 서브다발(subundles)의 권축 파가 일반적으로 동일하지 않고 전체 길이에 걸쳐 변화되었으므로, 즉 한 다발에서 다른 다발까지 더욱 부피가 큰 다발로 변화되었으므로, 다발의 전체 길이에 걸친 파쇄장소의 더 많은 임의적 분배는 파쇄로 얻어진다. 불규칙 권축 파가 복합 와이어에 적용되면, 물론 다발에서 균일하고 보다 현저한 큰 부피가 기대될 수 있다. 드래프트 프레임에서 다발을 파쇄시킴으로써 권축 파는 드래프트 프레임의 공급 로울러와 파쇄 또는 출구 로울러 사이의 닙의 평면에서 다소 강제적으로 스스로 배향된다. 이와같이하여, 다발의 자동 측방 개방은 촉진된다. 이러한 개방은 혼합 슬라이버에 방직섬유로 가능한 추가적인 혼합조작에 비추어 바람직하다고 증명되었다. 섬유 슬라이버를 형성하기 위하여 파쇄 조작 다음에, 또는 파쇄 조작과 동시에, 권축 금속 섬유 다발은 통상의 드래프트 프레임(길 박스(gill-box)의 유무에 관계없이)에서 방직섬유와 같이 실제로 모아져서 다른 섬유와 혼합된다. 선택된 금속 섬유 함량 및 선택된 평균 금속 섬유길이와 혼합된 실로의 변형은 섬유 슬라이버를 이중으로 하고, 로우빙을 형성하고, 스피닝을 함으로써 통상적인 방식으로 수행될 수 있다.
권축 금속 섬유의 적용은 보다 용이한 균질 또는 균일한 혼합을 보증하며, 이는 또한 실의 특성과 질을 보다 일정하게 한다. 공지된 바와 같이, 물론 얻어진 혼합실은 예컨대 정전기 방지 목적 또는 마이크로파의 반사/흡수를 위하여 직포, 망상조직, 파일직물에 혼합될 수 있다.
또한 권축 다발의 용적성은 최소한 하나의 다발이 다른 다발과 상이한 권축형태를 갖도록 상이한 파장(W) 및 파의 진폭(A) 값을 갖는 지그재그 권축, 또는 삼차원 권축다발을 갖는 평면 지그재그 권축다발, 또는 이들 또는 비권축다발과 상호 결합같은 상이한 권축 파 변형과 다발을 결합시키므로써 증가될 수 있다. 또한 용적성은 다발 두께 및 수의 가능한 조합의 선택을 적당히 함으로써 영향을 받을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부피가 큰 필라멘트 다발 또는 스테이플 섬유 슬라이버는 예컨대 공기 섬유 이송장치와 결합될 수 있거나 결합될 수 없는 카아드 조작(소면조작)에 의하여 부직 금속섬유로 용이하게 처리될 수 있다.
스테이플 섬유로 필라멘트 다발의 드래프트 처리에 이어, 상기 섬유는 용이하게 분리되어 공기기류에서 거의 완전히 개성화될 수 있으며, 카아드 또는 랜도-웨버[Rando-Webber
Figure kpo00002
(미국 커레이터사(Curlator)의 상품명)] 같은 웨브형성 장치로 공급될 수 있다. 이와같이 하여 얻어진 고도로 부피가 큰 금속섬유는 다공성이 매우 균일하다. 소망하는 균일한 기공성으로 판에 적당한 조밀한 로울링 또는 프레싱(예컨대 수압 아이소스태틱(isostatic) 압밀) 및 통상의 소결 조작후, 이들은 예컨대 고온 적용을 위한 여과매질에 대하여 매우 유용하다. 또한 고도로 부피가 큰 웨브는 니이들링 또는 유체 제트 니이들링(스펀레이스 직물)에 의하여 조밀화될 수 있으며 그 다음 소결조작이 행해지거나 행해지지 않을 수도 있다. 유체 제트 니이들링 공정은 예컨대 미국 특허 제3493462호에 기술되어 있다.
[실시예]
0.25㎜의 직경을 갖는 다수의 복합와이어를 두쌍의 기어로울러의 닙을 통하여 연속적으로 당겼다. 제 1 닙에서 7.5㎜의 파장(W)과 1.15㎜의 진폭(A)을 갖는 지그재그 변형이 형성되었다.
제 2 닙에서 6㎜의 W와 0.8㎜의 A를 갖는 지그재그 변형이 중첩되었다. 이(tooth) 상부는 약간 둥글게 되어 있다. 이와같이 변형된 복합 와이어는 약간 불규칙한 권축 파를 나타내는 바, 이 경우 연속 권축상부사이에서 권축 복합 와이어의 중립축(주 방향)과 60°이상의 각도를 형성하는 연속 세그먼트가 어디에서도 일어나지 않는다. 물론 적용된 권축변형은 권축 와이어를 감을시 약간 일직선으로 된다. 이는 적용된 만족의 최소한 탄성부분이 다시 살아지는 정도까지 일어난다.
권축정도를 특성을 이루도록 하기위하여, 이러한 권축 와이어의 조각을 매끈한 내측벽, 20㎜의 길이 및 0.90㎜의 예정된 채널 직경(K1)을 갖는 원통형 채널이 형성된 제 1 관상 금속 구경을 통하여 연신한다. 와이어는 어떠한 현저한 연신저항도 받지 않고 용이하게 당겨질 수 있다.
그다음 예정된 채널직경(K2=0.65㎜)을 갖는 제 2 의 유사한 구경을 통하여 권축 와이어를 연신시켜 본다. 그러나 이는 당길때 비교적 높은 연신력이 가해지지 않는 경우 실패하여 권축은 어느정도 일직선으로 되게 된다.
일정한 직경(D)을 갖는 복합와이어는 제 2 구경을 통하여가 아니라 제 1 구경을 통하여 현저한 저항을 받음이 없이 당겨질 수 있을 때 적당한 권축을 갖게된다. 이외에, 예컨대 대전방지 직물, 또는 합성수지재료를 위한 전도충전물로서 권축섬유의 나중의 의도된 용도에 따라 적당한 권축(예컨대 권축파에서 다소의 규칙성을 갖는)을 얻기 위하여 와이어 직경(D)과 관련 채널직경(K1및 K2) 사이에는 예정된 관계가 바람직하다. 본 실시예에 따른 권축와이어에 있어서 K2/D=
Figure kpo00003
=2.6 및 K1/D=
Figure kpo00004
=3.6이다.
다음은 적당한 관계로서 적용될 수 있다고 평가된다.
즉 2D〈K2〈3D 및 3D〈K1〈4D
물론, 복합 와이어의 직경(D)은 복합다발에서 섬유의 수 및 섬유직경에 따르게 된다. 직경(D)은 4-25㎛ 사이의 섬유직경에 대하여 0.1-1.5㎜ 사이가 된다.
다수의 권축 복합 와이어를 다발로 한다음 이 다발을 산 피클링 용액(HNO3)으로 공지 방식으로 처리하여 복합 와이어로부터 매트릭스 재료를 제거함으로써 복합 와이어 만큼의 서브다발(subbundles)로 구성되는 권축 금속 섬유다발이 존재하게 된다.

Claims (18)

  1. 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법에 있어서, (a) 연성 및 응집성 매트릭스 재료에 금속 섬유를 매입시키고, (b) 이러한 복합 매트릭스/섬유다발을 최소한 두개의 물림 기어로울러의 이 사이로 통과시켜 섬유가 영구 권축 파변형을 받도록 하고, (c) 매트릭스 재료를 제거하는 단계로 구성되는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 매 섬유를 매트릭스 재료로 피복하고 다발에서 인접 섬유로부터 분리시킴을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기어로울러에는 2-30㎜ 사이의 파장(W)과 0.2-7㎜ 사이의 파형 진폭(A)을 가지며 W/A〉2인 거의 사인 곡선의 지그재그 권축을 상기 복합재료에 형성하기 위하여 평행한 회전축을 형성시킴을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, W/A
    Figure kpo00005
    4임을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 단계(a)는 하나의 지그재그변형을 다른 지그재그 변형에 중첩시키는 결과로 불규칙 권축 파를 형성하기 위하여 최소한 두개의 협동하는 쌍의 기어로울러의 닙을 통하여 복합재료를 당기므로서 행함을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 다발은 4-25미크론 사이의 직경을 갖는 최대 2000개 섬유를 포함함을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 매트릭스 재료는 섬유의 금속과 상이한 금속임을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 최소한 하나의 연신조작에 의하여 하나 이상의 권축 섬유다발을 권축 스테이플 섬유 슬라이버로 처리하는 추가적인 단계를 포함함을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 최소한 하나의 권축 섬유다발은 다른 다발과 상이한 권축형상을 가짐을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 하나이상의 섬유다발은 권축조작중 다른 섬유다발과 결합됨을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 금속 섬유는 방직섬유와 혼합됨을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 혼합된 금속 및 방직 섬유는 혼합사로 방사시킴을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 권축 스테이플 섬유 슬라이버의 섬유는 분리되어 거의 완전히 개성화되어 공기 섬유이송 장치와 결합된 소면조작을 통하여 웨브로 처리되는 섬유웨브 형성장치로 공급됨을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 웨브는 소결됨을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 얻어진 웨브는 유체 제트니이들링에 의하여 조밀화됨을 특징으로 하는 기어로울러 권축 금속 섬유다발을 제조하는 방법.
  16. 영구 권축 파 변형은 섬유의 전체 길이에 걸쳐 동일한 평균 섬유 단면 형태를 가짐을 특징으로 하는 제 1 항 기재의 기어로울러 권축 금속 섬유다발의 제조방법으로 제조된 권축 금속 섬유다발.
  17. 제12항의 방법에 의하여 구성된 혼합사.
  18. 제13항의 방법에 의하여 구성된 금속 섬유웨브.
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