KR100550150B1 - 마모 방지용 외피 - Google Patents

Abstract

내마모성 또는 다른 형태의 보호, 예를들어 충격에 대한 보호 또는 충격에 의한 절단에 대한 보호를 제공하기 위해서 도관(1), 예를들어 파이프 또는 가요성 호스 위에 섬유 외피(2) 또는 기타 물품을 사용하는 방법 및 그러한 사용에 적합한 섬유 외피에 관한 것이다. 예를들어, 내충격성 및 내마모성을 제공하도록 도관상에 사용될 수 있는 직조섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 양호한 형태의 외피로서, 상기 외피에는 분명한 섬유 외측면이 제공되어 있고 상기 외피의 원주방향으로 주로 연장하는 후프 필라멘트를 포함하며, 상기 후프 필라멘트의 적어도 일부는 열-수축가능하며, 길이방향 필라멘트는 칫수적으로 열에 대해 거의 안정하며, 길이방향 필라멘트는 사용중 외피의 열-수축이 발생하는 온도에서 충분한 가요성을 갖고, 길이방향 필라멘트의 크림핑으로 인한 길이방향 수축율을 10% 이하, 바람직하게 5%이하, 더욱 바람직하게 2%이하, 특히 바람직하게 1% 또는 거의 0이 되도록 제한하기에 충분한 강성을 갖도록 선택되며, 상기 필라멘트의 가요성은 후프 필라멘트에 열수축에 대해서, 길이방향 필라멘트가 외피의 어떤 길이방향 열수축 이외에도 외피의 길이방향 수축을 적어도 1%, 바람직하게 적어도 2%, 더 바람직하게 5%이상 발생시키고, 수축된 섬유외피로부터 상기 길이방향 필라멘트의 일부분이 수축된 후프 필라멘트의 최대 돌출거리보다 더 큰 최대 거리로 외측으로 돌출시킬 정도이다.

Description

마모 방지용 외피

모든 바람직한 특성을 단일 재료로 제공하기 어렵기 때문에 호스 등의 기계식 보호법이 종종 필요할 때가 있다. 예를들어, 호스는 일반적으로 유체에 대한 불침투성, 가요성 및 내열성 등이 있어야 한다. 이러한 특성을 제공하는데 바람직한 재료들은 마모성과 절단저항이 약하다.

미국 특허 제 5,413,149(벤틀리 해리스)에는 케이블, 도관 및 와이어 등을 보호하고 덮기 위한 가요성, 내비틀림성 섬유제품이 기술되어 있다. 상기 섬유는 상기 제품의 종축에 대해 나선형상으로 탄성적으로 세팅되어 있는 필라멘트를 갖춘 벽부를 가진다. 상기 벽부는 상기 제품의 횡단면 형상과 크기 및 형태가 거의 일치하는 주변 후프 형태의 필라멘트도 가진다. 탄성 세팅을 달성하기 위해서, 열가소성 필라멘트는 유리 전이점 위의 온도로 가열된 후 필라멘트의 재결정 또는 "설정(set)" 되도록 냉각된다. 상기 최종 제품은 소정의 나선형 탄성 바이어스(bias)를 가진다. 이는 "탄성 메모리(elastic memory)" 라고 지칭된다. 미국 특허 제 5,413,149호에 기술된 제품이 많은 목적에 바람직하지만, 상기 제품을 보호용 도관상에 위치시키는 것이 어렵다는 단점이 있다. 일반적으로, 작은 길이의 열-수축가능한 튜브와 같은 몇몇 고정수단이 상기 제품의 각각의 단부에 필요하다.

"엑스판도(Expando)"로 공지된 다른 종래기술의 제품이 미국 특허 제 5,413,149호에 기술되어 있다. 상기 제품은 종방향으로 압축될 때 반경방향으로 팽창되는, 또는 이와는 반대로 팽창되는 개방형 끈이다. 그러므로, 보호용 호스 위에서 종방향으로 압축, 가압되고나서 종방향으로 신장된다. 그러나, 상기 단부들은 몇몇 수단들에 의해 정위치에 고정될 수 있다.

이후, 열 수축 섬유제품을 사용하여 내마모성을 제공하기 위한 또다른 방법에 대해 설명하는데, 이는 도관, 예를 들어 파이프 또는 가요성 호스에 대한 내마모성 또는 내충격성 또는 절단저항성을 제공하기 위해 열 수축 섬유 외피를 사용하는 본 발명에 따른 또다른 접근 방법이다.

"열 수축" 이 "탄성 메모리" 의 특성을 이용하는 것이지만, 미국 특허 제 5,413,149호에 기술된 탄성 설정은 열 수축가능한 외피에 기인된 것이 아니라는 점에 주목해야 한다. 사실, 그것은 설정 공정에 의해 로크되는 나선형상이므로, 종래기술에 있어서의 열효과는, 오히려, 반지름 방향 팽창을 일으킨다. 이에 대해서, 종래기술은 본 발명과는 다르게 분명하게 설명하고 있다.

다수의 섬유 디자인이 본 발명에 사용될 수 있지만, 직조물 특히 평직조물이 적합하다. 또한, 2/2 능직조물과 같은 다른 직조물도 적합할 수 있다. 직조물을 사용할 때, 한 세트의 섬유가 외피의 길이에 평행하게 연장하고 다른 세트의 섬유가 외피의 거의 원주방향으로 연장하고 있는 직조물이 바람직하다. 상기 외피가 직선으로 연속적으로 형성되어 있다면, 날실이 상기 외피의 종방향 섬유가 되고 씨실이 원주방향 섬유가 되는 것이(적어도 좁다란 직조기를 사용하는 경우에) 바람직하다.

내마모성 섬유를 사용함으로써, 원주방향 섬유로서 열 수축 특성을 제공하는데 이상적인 섬유를 선택하고, 종방향 섬유로서 내마모성, 예를 들어 인성, 노치 전파저항, 낮은 마모계수, 내충격성 및 고온성능을 제공하는데 이상적인 섬유를 선택할 수 있다. 상기 섬유들은 외피의 외측표면상에서 양호하게 위치될 수 있다. 따라서, 원주방향 섬유로서 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을, 종방향 섬유로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스터, 또는 나이론을 사용하는 것이 바람직하다. 다른 적합한 원주방향 섬유로는 저밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀, 중밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌/코폴리머 및 폴리비닐리덴 디프로라이드(PVDF)와같은 플루오로폴리머, 및 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(E-CTFE)이다. 다른 적합한 종방향 섬유로는 폴리아크릴니트릴 및 그의 코폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 셀룰로스 아세테이트, 방향족 폴리아미드, 예를 들어 케브라, 자연섬유 및 플루오로 폴리머가 있다. 종방향 내마모성 섬유는 인접 표면이 압박을 받는 경우 평평하게 펴지거나 이동가능한 것이 바람직하다. 평평하게 펴지거나 이동가능한 능력에 의해 표면이 섬유에 적게 손상시킨다. 이를 위해, 본 발명의 종방향 섬유는 다중-필라멘트 다발을 포함하는데, 각각의 다발내에 있는 필라멘트는 서로에 대해 조금씩 이동가능하다. 본 발명에 있어서, 서로 혼합된 얀을 사용하는 것이 바람직하다. 다중-필라멘트 번들의 다른 장점은 어떤 필라멘트의 절단으로 인해 제품에 대한 전체 손상을 덜 초래한다는 점이다. 원주위의 열 수축 섬유는 간단한 모노필라멘트(monofilament)를 포함한다.

상기 제품의 다양하고 바람직한 특정은 직조밀도, 직조 디자인, 및 직조공정에 대한 적합한 선택에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 예리한 물체에 의한 절단 또는 마모에 대해서 매설 호스를 보호하기 위해서는 고밀도 또는 높은 텍스값(tex value)을 갖는 섬유를 사용한 직물이 높은 광 점유율(optical coverage)을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 광 점유율은 섬유 사이의 공간이 아닌 섬유들 자신이 차지하는 섬유 평면율(percentage of a plan view)을 의미하는 공지된 용어이다. 적어도 수축후의 광 점유율은 적어도 75%, 바람직하게는 적어도 95%, 더 바람직하게는 100%이다.

섬유의 제 2 특징은 리브, 바람직하게는 날실 리브(warp ribbed)가 달렸다는 점이다. 이는 섬유가 일련의 평행한 리브를 포함하는 표면 부조(surface relief)를 가졌다는 의미이다. 만일 호스에 대해 종방향으로 이동하는 인접 표면에 의한 마모로부터 호스를 보호하려면, 리브를 호스의 원주방향으로 연장하도록 제공하는 것이 바람직하다. 리브가 달린 섬유는 직조분야에서 잘 이해될 것이며 날실 리브가 달린 섬유도 정상적인 평직물의 동일 쉐드(shed)로 여러개의 씨실을 연속하여 삽입함으로써 구성될 수 있다. 날실 리브가 달린 섬유는 일반적으로 씨실(pick) 보다 날실(end)을 다수개 갖도록 직조된다. 일반적으로 씨실 얀은 날실 얀보다 꼬임 얀을 덜 가지며 조밀한 선형 밀도(linear density)도 가지며 단일의 모노필라멘트라면 제로 꼬임을 가진다.

곱슬 형상부(crimp)는 본 발명에 따를 섬유의 또다른 특징이다. 바람직하게, 상기 곱슬 형상부는 주로 외피의 종방향으로 존재한다.

비록 섬유의 텍스값에 종속하지만, 대부분의 목적을 위해서는 다음의 직조밀도가 바람직하다. 즉, ㎝당 25-60, 특히 35-45 날실, 및 ㎝당 3-20, 특히 10-15 씨실(weft pick)이 바람직하다. 전술한 바와같이, 원주방향 섬유는 모노필라멘트가 바람직하며 종방향 섬유는 다중필라멘트 다발을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 종방향 섬유는 5 내지 10겹(fold)(특히 약 7겹) 다발을 포함하는데, 각각의 다발내에 있는 각각의 섬유는 매우 미세한 필라멘트 다발을 다시 포함한다. 각각의 겹은 바람직하게 10-20 텍스(tex)(바람직하게는 약 17 텍스이며, 상기 텍스는 섬유의 선형 밀도를 위한 ISO 표준단위이며, 1000m에 대한 그램 중량을 의미함)이며, 이들 각각의 필라멘트는 바람직하게 30-40의 매우 미세한 필라멘트를 포함하고 있다. 이는 종방향 섬율르 매우 가요성있고 인접 표면의 마모효과 하에서 평평하게 펴지고 이동할 수 있는 능력을 높히는 결과를 초래한다. 어느 하나의 필라멘트에 대한 손상은 물론 전체적인 손상을 초래하지는 않는다. 원주방향 섬유는 바람직하게는 5-200, 더욱 바람직하게 20-100, 특히 30-60의 텍스값을 가진다.

종래기술에 대한 하나의 장점은 본 발명의 외피가 보호될 호스 주위의 정위치에 용이하게 고정시킬 수 있다는 점이다. 상기 외피는 길다란 길이로 제조될 수 있고, 일정한 길이로 절단될 수 있으며 호스 위에서 미끄러질 수도 있어 정위치에 외피가 위치할 수 있도록 호스 둘레가 열 수축될 수 있다. 이러한 목적으로의 소정의 수축율은 1.2 : 1 내지 5 : 1이다. 낮은 수축율은 보호할 호스가 직선형이고 설치가 간단한 것에 적합하다. 수축율이 5 : 1보다 크면, 실시하는 것이 어려워서 설치중 불안정하고 불균일한 수축율을 초래한다. 상기 외피가 성형된 비선형 호스 둘레에 설치하는 경우에, 호스의 굽힘시 주름지는 것을 피하기 위해서 약간의 종방향 수축율을 제공하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명에 따른 외피는 길이방향으로 열 수축가능하게 했다. 종방향 수축율은 1-20%가, 일반적으로 적절하고, 2-10%가 바람직하다. 비율로 표시된 수축은 수축후의 치수에 비해 수축전의 치수를 의미한다. 퍼센트로서 표현된 수축은 변경전의 치수를 기준으로 한 치수의 변화를 의미한다.

길다란 외피로 제조되는 경우에, 설치전의 절단공정이 필요하다. 이는 고온 나이프와 같은 고온 블레이드에 의해 용이하게 수행되는데, 이 고온 블레이드는 섬유를 절단할 뿐만 아니라 소모(fraying)를 방지하기 위해 외피의 새로운 단부에서 섬유들을 서로 용접한다. 그러므로, 상기 섬유는 열가소성인 것이 바람직하여 제조 중에 과도한 교차결합이 발생되지 않는다.

바람직하게는 외피중 적어도 일부 섬유의 약간의 교차결합에 의해 외피 열 수축을 가능하게 한다. 열 수축에 의해 전체 제품의 수축이 발생하는 원주방향 섬유는 바람직하게는 섬유의 직조전에 교차결합되고 신장된다. 상승된 온도에서 주변 섬유들은 교차결합되고나서 신장 및 냉각되거나, 또는 교차결합 보다 가열, 신장 및 냉각이 먼저 진행될 수 있다. 일부 주변부에서 열안정 섬유로 섬유를 제조한 후에 그 섬유를 신장시키는 것이 바람직하지만, 열 수축가능한 섬유로 섬유를 직조하는 것이 바람직하다. 제품의 온도 성능에 따라서, 종방향 섬유가 비교차결합 상태를 유지하도록 직조전 열 수축가능한 섬유를 교차결합하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 종방향 섬유는 고온-나이프 절단법에 의해 그들의 단부에서 용이하게 결합될 수 있다. 보다 높은 온도 성능이 요구되는 경우에 모든 섬유가 고온에서 그들의 일체성을 유지할 수 있도록 전체 섬유(형성될 모든 섬유를 분리해서 교차결합시키거나 직조된 섬유를 교차 결합시킴으로서)를 교차 결합시키는 것이 바람직하다.

상기 외피는 튜브 또는 단면내에 밀폐된 다른 구조물 형태로 생산될 수 있거나 외피로서 직조된 후에 설치 전 또는 설치 후에 튜브내측에 형성될 수 있다. "랩어라운드 슬리브(wraparound sleeve)"로서 공지된, 설치중 튜브내측에 형성되는 제품은 호스 주위를 감싸 유지하기 위한 소위 밀폐기구가 제공될 수 있다.

바람직하다면, 상기 외피에는 내부를 확인할 수 있는 시각적인 표식 또는 마모 여부를 결정하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를들어, 색깔을 결정하기 위한 로고가 재쿼드 기구(Jaquard mechanism) 또는 다른 직조기구를 사용하여 외피상의 좁다란 섬유내측에 직조될 수 있다. 그러한 로고는 특정 회사제품과 확인할 수 있게 하는 역할을 제공하며, 외적인 아룸다움도 제공할 수 있으며, 매설관이 수송하는 유체의 성질도 파악할 수 있게 한다. 예를들어, 위험한 유체를 함유하는 호스 또는 사용중 고온으로 될 수 있는 호스는 경고수단으로 적색 등의 표식이 제공될 수 있다.

마모 표시는 다음과 같이 제공될 수 있다. 마모 감지 섬유는 마모되기 쉬운외피의 외측면상에 존재하도록 외피로 직조된다. 이러한 마모 감지 섬유가 외피의 나머지 부분에 대해 구별될 수 있는 색깔을 가지는 경우, 외피의 외관은 마모될 때 변하게 될 것이다. 매설용 호스의 완전한 보호는 소모용 섬유가 파괴된 후에도 오랫동안 계속될 수 있다. 따라서, 주기적인 검사로 마모의 발생을 알아낼 수 있고 더 이상의 마모를 방지하거나 부분 직조된 외피를 대체할 수 있게 적합한 행위를 취할수 있도록 경고할 수 있다.

다수의 다른 특징은 보호할 호스의 성질에 따른 외피의 설계에 의해 성취될 수 있다. 예를들어, 상기 재료들은 고온 성능, 내유성, 내산성, 및 다수의 다른 화학물에 대한 내성을 갖도록 선택될 수 있다.

도 1은 에워싼 열 수축 섬유 외피에 의해 보호된 고무 자동호스를 도시하는 도면이며,

도 2는 열 수축 후프 필라멘트와 선형의 길이방향 필라멘트를 갖는 본 발명에 따른 관형 섬유 외피의 단면도이며,

도 3은 후프 필라멘트의 열 수축후 도 2의 외피를 도시하는 도면이며,

도 4 및 도 5는 열 수축 전후의 외피 섬유의 소단면을 도시하는 사시도이며,

도 6a는 후프 필라멘트를 따라 보고 하나의 선형 길이방향 필라멘트를 도시하는 도 2 섬유의 단면도이며,

도 6b는 열 수축후 도 6a 섬유를 도시하는 도면이며,

도 6c는 길이방향 필라멘트가 선형이 아닌 도 6a와 유사한 도면이다.

열 수축 섬유 외피는 다음과 같이 제공된다. 좁다란 제직소에서 길이방향으로 날실을 그리고 원주방향으로 씨실을 갖는 평직조된 직경 3㎝의 열 수축 섬유 외피를 제작했다. 상기 씨실은 43.4 텍스의 교차결합된 고밀도 폴리에틸렌 모노필라멘트였고 씨실은 7겹 폴리에틸렌 테레프탈레이트 다중 필라멘트로 구성되며, 각각의 7겹 필라멘트들은 34개의 극미세 필라멘트로 구성된다. 각각의 7겹 다중 필라멘트는 16.7의 텍스 값을 가진다. 날실 밀도는 ㎝당 38단부였고 씨실 밀도는 ㎝당 13 씨실이다.

길이 25㎝의 외피부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 날실 섬유의 마모가 방지되도로 서로 결합될수 있게 고온 나이프에 의해 절단되었다. 상기 외피는 1㎝ 직경의 고무 호스위에 덮여져 정위치에서 수축되었다. 상기 호스는 예비성형되고 주름지지 않게 호스의 외피를 따라 수축된다.

편평한 블레이드와 예리한 블레이드을 사용하여 변형된 스크랩 테스트 BS 5173에 따른 마모시험을 수행했다. 평평한 블레이드는 500g이었고 예리한 블레이드는 200g이었다. 상기 시험은 100℃에서 수행되었다. 각각의 경우에, 4000싸이클 후에 어디에서라도 손상이 발생하지 않았다.

rk571 마모보호

이러한 외피의 섬유는 주로 외피의 원주방향으로 연장하는 필라멘트(이후, "후프 필라멘트(hoop filament)"라 칭함)와 외피를 따라 주로 연장하는 필라멘트(이후, "길이방향 필라멘트라" 칭함)를 가지며, 상기 후프 필라멘트의 적어도 일부는 열 수축가능하며, 도관의 굽힘시 외피의 주름발생 문제점을 방지하기 위한 길이방향의 수축정도는 길이방향으로 연장하는 열 수축 섬유와 결합함으로써 방지될 수 있다.

본 발명은 도관에 사용할 수 있는, 직조 섬유로된 원주방향으로 열 수축가능한 외피를 제공함으로써, 예를들어 전술하고 영국 특허 출원번호 9612667.7호(RK556)에 청구된 바와 같이 내마모성을 제공함으로써 주름 문제점을 원초적으로 해결하였으며, 상기 영국 출원공보에서 외피에는 매끄러운 섬유 외측면이 제공되어 있고 외피의 원주방향으로 주로 연장하는 후프 필라멘트를 포함하며, 상기 후프 필라멘트의 적어도 일부는 열 수축가능하며, 길이방향 필라멘트는 치수적으로 열에 대해 거의 안정하며, 길이방향 필라멘트는 사용중 외피의 열 수축이 발생하는 온도이상에서 충분한 가요성을 갖고, 길이방향 필라멘트의 권축(crimpig)으로 인한 길이방향 수축율울 10% 이하, 바람직하게 5%이하, 더욱 바람직하게 2%이하, 특히 바람직하게 1% 또는 거의 0이되도록 제한하기에 충분한 강성을 갖도록 선택된다. 상기 필라멘트의 가요성은 후프 필라멘트에 열 수축에 대해서, 길이방향 필라멘트가 외피의 어떤 길이방향 열 수축 이외에도 외피의 길이방향 수축을 적어도 1%, 바람직하게 적어도 2%, 더 바람직하게 5%이상 발생시키고, 수축된 섬유 외피로부터 상기 길이방향 필라멘트의 일부분이 수축된 후프 필라멘트의 최대 돌출거리보다 더 큰 최대 거리로 외측으로 돌출될 수 있게 하는 정도이다.

상기 열 수축 후프 필라멘트에 의한 길이방향 필라멘트의 권축으로 인한 외피의 (양호한)길이방향 수축(이후, 간단히 "권축 수축(crimping shrinkage)" 이라 칭함) 및/또는 상기 외피의 열 수축 이후 길이방향의 더 큰 돌출(이후, 후프 필라멘트의 "권축 은폐(crimp hiding)" 라 칭함)은 섬유의 직조중 인장력하에 있는 길이방향 필라멘트를 고정함으로써 달성되거나 개선되어서, 후프 필라멘트의 상당히 낮은 직조 인장력에 의한 권축에 (소정의 범위로)내성을 갖는다. 관형 직조공정에서, 상기 후프 필라멘트의 인장력은 관형 외피의 점진적인 형성에 따른 관형 외피의 바람직하지 않은 제한을 회피하기 위해서 가능한한 낮게 유지되어야 한다. 길이방향 필라멘트가 직조된 섬유가 이미 권축되어 있다면, 후프 필라멘트의 열 수축은 길이방향 필라멘트내의 최초 곱슬 형상부의 깊이를 증가시키는 후프 필라멘트의 두께에 수반된 증가로 인한 유용한 길이방향 권축 수축 및/또는 권축 은폐를 발생시키는 경향이 있다.

상기 권축 수축을 제한하기 위해 상당한 강성을 갖는 길이방향 필라멘트를 사용하는 대안은 가요성 길이방향 필라멘트와 함께 또는 강성 길이방향 필라멘트만을 사용하여 권축 수축을 균일하게 제어할 수 있다는 점에서 유용할 수 있다. 권축 수축율을 제어할수 있다는 점은 사용된 도관의 특정길이와 외피의 최종길이를 일치시킬 필요가 있는 경우에 특히 유용할 수 있다. 적합한 강성을 갖는 길이방향의 필라멘트는 간단한 시도 및 에러에 의해, 예를 들어 플라스틱 모노필라멘트 또는 가능하다면 유리 필라멘트로부터 선택될 수 있다.

제한되지 않은 원주방향 열 수축(즉, 외피내측에 어떤 도관이나 기판없이 최대한도로의 수축)하에서 10 내지 20%범위내의 길이방향 권축 수축을 갖도록 섬유 외피를 구성하는 것이 바람직하다. 사용할 때, 권축 수축은 통상적으로 도관이나 기판의 존재로 인해 비제한된 최대치보다 낮으며, 이는 반경방향으로의 수축을 방지하여 외피가 도관이나 기판 주위에 밀착되게 감길 때의 중간단계에서 권축 수축을 정지시킨다. 또한, 무시할만한 길이방향 열 수축은 예를 들어, 5%이하, 바람직하게 2%이하, 더욱 바람직하게 1%이하이다.

상기 권축 수축을 발생하기 위한 대표적인 변수들은 길이방향 필라멘트의 가요성인데, 이는 주위 온도에서 입증될 수 있으나 주위 온도에서 상당한 강성과 비가요성을 갖는 길이방향 필라멘트에 의해서도 입증될수 있으며 사용할 때 외피의 열 수축시의 온도에서 적절하게 더욱 가요성을 갖게 된다. 직조 설계, 씨실 삽입 수, 또는 날실 수와 같은 다른 섬유 변수들은 길이방향 필라멘트의 권축 수축 및/또는 후프 필라멘트의 권축 은폐에 대한 효과가 상대적으로 거의 없다. 예를 들어, 길이방향 필라멘트가 3개의 후프 필라멘트 위를 통과하게 하는(소위, 3-인(in)-1) 직조 설계는 "1-인-1" 평직에서 발생하는 것보다 길이방향 필라멘트에서 초기 곱슬 모양이 덜 발생한다. 단위 길이당 적은 씨실 삽입 및/또는 단위 길이당 적은 날실은 종방향 권축 수축을 증가시키는 반면에, 상기 두 개중 어느 하나가 너무 많아서 바람직하지 않은 밀착(tight) 직조에 의해 바람직한 열 수축이 은폐되는 섬유를 발생시킨다. 따라서, 느슨한 직조와 밀착된 직조 사이의 단순한 시도와 에러에 의해서 일정한 범위내에서 균형이 깨지게 된다. 그러나, 이러한 인자들은 실제 발생하는 권축 수축 및/또는 권축 은폐 정도에 대한 길이방향 필라멘트의 효과에 비해서 작다.

길이방향 필라멘트의 인장력과 가요성은 필라멘트가 후프 필라멘트보다 적은 범위로 섬유로부터 외측으로 돌출하는 것이 바람직하다. 그러므로, 후프 필라멘트는 상대적으로 더 직선적인 길이방향 필라멘트 상하로 파상을 형성하는 경향이 있다. 길이방향 필라멘트는 후프 필라멘트의 최대 돌출거리의 85%이하, 바람직하게 70%이하, 더욱 바람직하게 55%이하의 최대거리만큼 섬유로부터 외측으로 돌출하도록 직조되는 것이 바람직하다.

후프 필라멘트의 열 수축력은 수축된 후프 필라멘트의 최대 돌출거리보다 바람직하게 적어도 25%, 바람직하게 50%, 더욱 바람직하게 75% 큰 최대거리만큼 상기 수축된 섬유 외피로부터 외측으로 상기 길이방향 필라멘트가 돌출될 수 있을 정도로 길이방향 필라멘트를 권축하기에 충분한 것이 바람직하다. 길이방향 필라멘트의 가요성과 후프 필라멘트의 수축력은 권축된 길이방향 필라멘트가 열 수축 단계 이후에 수축된 후프 필라멘트를 은폐하기에 충분한 것이 유리하다. 외피의 열 수축과 관련한 후프 필라멘트의 "은폐(hiding)" 또는 "매설(burying)"에 의해 길이방향 필라멘트의 내마모 특성을 선택하게 하며, 후프 필라멘트는 내마모성과는 별로 무관하게 최적의 열 수축 특성을 선택하게 하는데, 이는 바람직한 열 수축 성능과 결합하는 것이 늘 용이한 것만은 아니다. 수축이후 외피 표면상에 주로 노출되는 내마모성 길이방향 필라멘트의 결과로서, 내마모성은 열 수축 작용에 의해 달성된 도관 주위의 바람직한 밀착결합 이외에도 수축되지 않은 것에 비해 효과적으로 증가한다.

돌출거리는 필라멘트가 위아래로 통과하는 후프 또는 길이방향 필라멘트의 최외각 표면에 대해 측정한 거리라고 이해할 수 있다. 평직에 있어서, 후프 및 길이방향 필라멘트는 필라멘트의 상하를 교대로 통과하여서, 길이방향 필라멘트의 한 필라멘트 위를 통과하는 후프 필라멘트의 돌출거리는 바로 인접한 후프 필라멘트 위를 통과하는 동일한 길이방향 필라멘트의 돌출거리와 비교될 수 있다. 상기 돌출거리는 종래의 어떤 고정점, 예를 들어 내측 섬유면의 최내측 지점과 접촉하고 섬유와 평행하게 놓이는 면, 또는 섬유 두께의 중간지점을 통과하는 유사한 평면으로부터 측정될 수 있다. 최대 돌출지점에서 이웃하는 외측으로 덜 돌출된 다른 필라멘트의 최외각 면으로부터 측정된, (후프 또는 길이방향)필라멘트가 더 외측으로 돌출하는 평균적으로 증가하는 돌출거리를 측정하는 것이 바람직할 수 있다.

원주방향으로의 열 수축 외피를 참조하면 본 발명이 원형 횡단면의 관형 외피에만 반듯이 국한되지 않는다고 이해할 수 있다. 장방형, 삼각형, 육각형, 또는 어떤 다른 소정의 관형 횡단면을 갖는 외피가 튜브로서 직조되거나 시이트로서 본래 직조된 섬유 주위를 감싸 체결함으로써 형성되었느냐에 따라 포함될 수 있으며, 튜브를 좁다랗게 하도록 주변방향으로 열 수축되면 사용할 때 내마모성을 제공할 도관 주위를 접촉하여 감쌀 수 있다. 외피가 거의 마모되지 않은 외측 섬유면을 제공할 요건은 예를 들어, EP-A-0117026호(RK176)에 기술된 바와같이 적어도 0.03㎜ 두께의 폴리머 재료층으로 외측면이 덮힌 일부 밀봉된 열 수축 섬유로서 이해할 수 있으나, 필라멘트의 적어도 일부분이 사용할 때 내마모성 접촉기능을 제공하도록 돌출하는 피복물을 갖는 섬유를 포함할 수 있다.

본 발명의 일면에 있어서 후프 필라멘트는 끈의 나선형 필라멘트와 상이한 외피 둘레의 원주방향으로 거의 연장하며, 외피의 둘레뿐만이 아니라 외피를 따라 매우 현저하게 연장한다. 본 발명에 따른 섬유의 길이방향 필라멘트는 이러한 길이방향 필라멘트의 나선형 곡률의 양이 실제로 허용가능하고 "거의 외피를 따라서" 라는 표현내에 포함되는 것으로 이해되는 것일지라도, 외피, 양호하게 외피 관형 축선과 거의 평행하게 연장한다. 후프 필라멘트가 섬유의 씨실에 의해 제공되고 길이방향 필라멘트가 섬유의 날실에 의해 제공되는 것이 꼭 그렇지는 않지만 일반적으로 양호하다.

또한, 본 발명은 전술한 권축 수축 효과를 발생하도록 충분히 높은 인장력하에서 유지된 길이방향 (양호하게 날실) 필라멘트와 충분히 낮은 인장력하에 있는 후프 (양호하게 씨실) 필라멘트로 직조하는 단계를 포함하는, 전술한 외피의 형성방법을 포함한다.

바람직하게, 상기 길이방향 필라멘트는 전술한 공동 계류중인 출원에서 언급한 바와같은, 내마모성이 개선된 다중-필라멘트 얀, 특히 비틀림이 없는 토우(tow)이다. 다중-필라멘트 얀은 표면 점유율을 개선하도록 펼쳐지는 경향이 있는 반면에, 외피로부터 표면 돌출정도는 몇몇 필라멘트 재료의 깊이에 불과하므로, 외측으로의 굽힘시 필라멘트상에 부과된 변형정도를 감소시키는 장점이 있다. 다중-필라멘트 얀의 전개 및 가요성은 차량 및 기타 목적으로 사용할 때 딸랑거림을 감소시키기 위한 소음 흡수효과와 부드러움을 제공할 수 있다. 권축 수축 및/또는 권축 은폐 정도를 유용하게 제공하기에 충분한 가요성을 갖고 있다면, 모노필라멘트 또는 테이프형 길이방향 필라멘트도 사용될 수 있다. 가요성은 정확히 양으로 표현할 수 없지만 유리섬유와 같은 상당한 취성재료의 가요성보다 더 커서 실제적용 및 에러에 의해 용이하게 시험해 볼 수 있다. 낮은 가요성은 필라멘트 직경의 감소와 더불어 보다 양호한 범위로 허용될 수 있다.

본 발명의 권축 수축 특징의 장점에 따라서, 보호할 도관의 굽힘부에서 외피의 주름짐을 감소 또는 방지하는 것은 작은 (예를 들어 5%이하, 바람직하게 2%이하, 더 바람직하게 1%이하 또는 거의 제로에 가까운) 섬유 외피의 길이방향 열 수축으로 달성될 수 있다.

상기 외피섬유는 수축전에 바람직하게 10%이하, 더 바람직하게 0.5 내지 5% 범위, 특히 1 내지 3%정도의 길이방향 신장율을 갖는 외피를 제공하도록 유용하게 직조될 수 있다. 그러한 길이방향 신장율은 사용할 때 끼워맞춰지는 도관 굽힘부의 외측 주변부의 신장을 외피가 수용할 수 있어서, 도관상의 초기 위치선정을 용이하게 하고 최종적으로 수축된 외피의 외관을 개선하도록 상기 굽힘부 내측상의 클램프 수축에 의한 주름 제거효과와 공동 작용할 수 있게 한다. 그러한 길이방향 신장은 길이방향 필라멘트 구조, 예를 들어 보다 큰 신장율을 제공하는 경향이 있는 부드러운 다중-필라멘트 얀, 및 예를 들어 더 밀착된 평직보다 더 큰 신장을 허용하는 경향이 있는 전술한 "3-인-1" 직조법과 같은 직조 설계에 의해 영향을 받을 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 대해서 개략적인 첨부도면을 참조하여 예시적으로 설명한다.

도면중 도 1을 참조하면, 호스는 도면부호 1로, 외피는 2로, 상기 외피의 절단 및 밀봉 단부는 3으로 표시되어 있다. 원주변 리브(4)가 외피의 길이를 따라 도시되어 있다.

도 2는 적합한 고 직조 인장력하의 평직의 날실에 의해 형성된 선형의 길이방향 필라멘트(10)를 갖는 외피를 도시하며, 씨실에 의해 형성되어 서로 인접함으로써 외경(D)인 원형 외피를 제공하는 두 개의 열 수축 후프 필라멘트를 도시한다. 상기 상태에서, 후프 필라멘트(12,14)는 거리(ΔP)만큼 길이방향 필라멘트(10)보다 더 외측으로 돌출하며, 상기 거리는 선형의 길이방향 필라멘트를 갖는 이상적인 구성에 있어서 후프 필라멘트의 두께와 거의 동일하다. 도 3은 후프 필라멘트(12,14)가 수축된 후에 양(ΔD)만큼 외피직경이 감소된 도 2의 외피를 도시한다. 도 2의 후프 필라멘트(12,14)사이에 있는 다중-필라멘트의 길이방향 필라멘트(10)의 단부는 하나만 보이는 후프 필라멘트(12)의 대향 측부에 있으며, 다른 후프 필라멘트(14)는 열 복원력에 의해 직선화됨으로써 길이방향 필라멘트(10)의 다른 부분(16)이 관찰된 후미 후프 필라멘트(14) 위를 통과하는 곳에서 볼수 있도록 길이방향 필라멘트(10)를 클램프하는 양쪽 후프 필라멘트로 인해서 상기 눈에 보이는 필라멘트(12) 뒤에서 볼수 있다.

도 4 및 도 5는 상기 후프 필라멘트(12,14,18)의 원주방향 열 수축에 기인된 길이방향 필라멘트(10)의 길이방향 클램프 수축을 사시도로 도시한 도면이다. 도 4의 파형 후프 필라멘트(12,14,18)의 직선화는 도 5에 도시한 바와같이 본래 직선인 길이방향 필라멘트(10)의 클램프를 유도하여 양(ΔL)만큼 외피섬유의 길이(L)를 감소시킨다.

도 6a 내지 도 6c는 길이(L)인 길이방향 필라멘트(50)에서 측면방향을 본 또다른 도면이며, 상기 길이방향 필라멘트의 뒤편에서는 다른 길이방향 필라멘트(52)를 볼 수 있다. 상기 후프 필라멘트(60)는 도 6a의 직선형 길이방향 필라멘트(50)의 위아래에서 볼 수 있으며, 후프 필라멘트의 다른 부분(62)은 생략된 길이방향 필라멘트(52) 위를 통과하는 곳에서 볼수 있다. 상기 후프 필리멘트는 전에서 처럼 후프 필라멘트의 두께와 대략 동일한 거리(ΔP)만큼 길이방향 필라멘트보다 더 외측으로 돌출한다. 후프 필라멘트(60)의 열 수축후, 길이방향 필라멘트(50,52)가 클램프되어 후프 필라멘트(60)가 내측으로 당겨져 상당히 직선화될 때 도 6b에 도시한 바와같이 양(ΔL)만큼 외피 길이를 감소시킨다. 길이방향 필라멘트(50,52)는 후프 필라멘트(60)보다 큰 거리(ΔP')만큼 외측으로 돌출한다. 실제로, 길이방향 필라멘트(50,52)는 비수축된 섬유 외피내에서 바람직하게 직선으로 직조되기 쉽지 않고 도 6c에 도시한 바와같이 후프 필라멘트(60) 약간 위아래에서 파형 형태로 되는 경향이 있다. 그런 경우에, 비수축 후프 필라멘트의 돌출 증분(ΔP'')은 도 6a에 도시한 증분도다 작다. 또한, 비수축 외피 길이(L')는 도 6a의 길이(L)보다 작아서, 길이방향의 클램프 수축은 후프 필라멘트가 열 수축될 때 비례해서 작아진다.

본 발명은 내마모성을 제공하거나, 다른 형태의 보호, 예를 들어 충격에 대한 보호 또는 충격에 의한 절단에 대한 보호를 제공하기 위해서 도관, 예를 들어 파이프 또는 가요성 호스 위에 섬유 외피 또는 기타 물품을 사용하는 방법 및 그러한 사용에 적합한 섬유 외피에 관한 것이다. 본 발명의 일면은 도관의 마모에 대한 보호를 제공하는데 사용하기 위한, 주위 열에 의해 수축가능한 직조섬유에 관한 것이다. 상기 도관은 유체 또는 전기도관, 또는 전기 와이어 번들(bundles) 또는 하네스(harness), 또는 전기 또는 광학 케이블과 같은 기타의 길다란 가이드 형태일 수 있다.

Claims (23)

1. 내충격성 또는 내마모성을 제공하도록 비선형 도관상에 사용될 수 있으며, 대체로 매끄러운 섬유 외측면을 제공하는, 직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피로서,

   상기 외피의 원주방향 둘레로 주로 연장하는 후프 필라멘트로서, 상기 후프 필라멘트의 적어도 일부가 열 수축가능한, 후프 필라멘트, 및

   상기 외피를 따라 주로 연장되는 길이방향 필라멘트를 포함하며,

   상기 길이방향 필라멘트는, 사용중 상기 외피의 열 수축 동안 처리되는 온도 이상에서, 상기 후프 필라멘트의 열 수축 동안 상기 길이 방향 필라멘트가 후술되는 (a) 및 (b) 중 하나 이상의 정도로 권축하기에 충분한 가요성을 갖도록 선택되며,

   상기 (a)는 상기 외피의 어떤 길이방향 열 수축에 부가하여 상기 외피의 길이방향 수축을 1% 이상 발생시키는 정도이고,

   상기 (b)는 상기 길이방향 필라멘트의 부분들이, (i) 수축된 섬유 외피로부터 수축된 후크 필라멘트의 최대 돌출 거리를 초과하는 최대 거리로 외측으로 돌출시키는 정도이거나, (ii) 상기 열 수축전에 이미 존재하는 경우 상기 초과 최대 돌출 거리를 증가시키는 정도이며,

   상기 후프 필라멘트 부분은 열 수축전에 상기 외피의 외측으로부터 명확히 가시적이며 상기 길이방향 필라멘트는 완전히 열 수축된 외피에서 상기 외피의 외측에서 볼 때 상기 후프 필라멘트를 거의 은폐시키는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유는 상기 외피의 길이방향에 평행하게 주로 연장되는 가요성 섬유를 갖는 직조물을 포함하며, 상기 섬유는 상기 외피의 원주방향으로 주로 연장되는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유는 수축후 75% 이상의 광 점유율을 갖는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외피가 1.5 : 1 내지 4 : 1의 원주방향 수축율을 갖는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 외피가 1 내지 20%의 길이방향 수축율을 갖는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유는 주로 상기 외피의 길이방향으로 형성되는 곱슬 형상부를 갖는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유는 리브가 달린 섬유이며, 상기 리브는 상기 외피의 원주방향으로 주로 연장하는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유는 상기 외피의 길이방향으로 날실을 갖는 직조물인,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 길이방향 섬유는 다중-필라멘트 다발을 포함하는,

   직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 원주방향 섬유는 모노필라멘트를 포함하는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 섬유는 ㎝당 25 내지 60 날실을 갖는 직조물을 포함하는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 섬유는 ㎝당 3 내지 20 씨실을 갖는 직조물을 포함하는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 외피의 외측면을 주로 구성하는 섬유는 폴리에스터와 나일론 중 하나를 포함하는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 외피가 열 수축가능한 폴리에틸렌 섬유에 의해 열 수축가능한,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 외피가 고온 블레이드에 의해 길이방향으로 절단되는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 후프 필라멘트의 열 수축력과 상기 길이방향 필라멘트의 가요성은 상기 길이방향 필라멘트를 완전히 수축된 섬유 외피로부터 완전히 열 수축된 후프 필라멘트의 최대 돌출거리보다 25% 이상 큰 최대거리로 외측으로 돌출될 수 있게 하는 정도로 권축시키기에 충분한,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
17. 제 1 항에 있어서,

    수축전에 10% 이하의 길이방향 신장율을 갖는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
18. 제 1 항의 외피를 이용하는 단계를 포함하는 비선형 도관에 내마모성을 제공하는 방법으로서,

    원주방향으로 열 수축할 때 상기 외피의 길이 방향으로의 수축이 원주 방향으로의 수축 보다 작은,

    직조 섬유로 제조된 비선형 도관에 내마모성을 제공하는 방법.
19. 제 1항에 있어서,

    상기 길이방향 필라멘트는 상기 외피의 열 수축 동안에 경험하는 온도에서 열에 대해 거의 치수가 안정한,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 후프 필라멘트는 상기 섬유의 씨실에 의해 제공되며 상기 길이방향 필라멘트는 상기 섬유의 날실에 의해 제공되는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
21. 제 1 항에 있어서,

    섬유의 직조중 상기 길이방향 필라멘트의 권축에 내성을 갖도록 정상 보다 높은 장력하에서 상기 길이방향 필라멘트를 유지함으로써 상기 길이방향 수축(권축 수축)에 더 민감해지도록 하고, 상기 후프 필라멘트는 섬유의 직조중 상대적으로 낮은 직조 장력에서 유지하는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 길이방향 필라멘트의 장력은 상기 길이방향 필라멘트가 후프 필라멘트보다 작은 범위로 상기 섬유로부터 외측으로 돌출하기에 충분한,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 길이방향 필라멘트는 상기 후프 필라멘트의 최대 돌출 거리의 85% 이하로 상기 섬유로부터 최대 거리로 외측으로 돌출하게 직조되는,

    직조 섬유로 제조된 원주방향으로 열 수축가능한 외피.