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KR102548796B1 - 감소된 밀도 몸체를 갖는 복합 핸드레일 - Google Patents

감소된 밀도 몸체를 갖는 복합 핸드레일 Download PDF

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KR102548796B1
KR102548796B1 KR1020207034537A KR20207034537A KR102548796B1 KR 102548796 B1 KR102548796 B1 KR 102548796B1 KR 1020207034537 A KR1020207034537 A KR 1020207034537A KR 20207034537 A KR20207034537 A KR 20207034537A KR 102548796 B1 KR102548796 B1 KR 102548796B1
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handrail
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칭핑 구오
앤드류 올리버 케니
레지날드 앤써니 버트웰
제임스 리안 사바딘
제이슨 웡
하니 이. 나기브
완차오 왕
링홍 리
알리 오와이스 앤워
무함마드 압둘 사마드 앤워
Original Assignee
이에이치씨 캐나다, 인크.
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Abstract

몸체, 몸체 내의 신장 억제기, 및 몸체에 접합된 활주층을 포함하는 핸드레일에서, 몸체의 적어도 일부는 고체 폴리머 매트릭스에 분산된 기체상을 갖는다. 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때, 몸체의 밀도를 적어도 5% 또는 10% 또는 약 15%만큼 감소시킬 수 있다. 몸체는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 균일한 기포 분포를 가질 수 있는데, 이는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 폐쇄 셀 구조를 형성할 수 있다. 기체상은 폴리머 매트릭스에 분산된 신택틱 발포체의 입자로 형성될 수 있다. 핸드레일은 커버를 더 포함할 수 있다. 몸체 및 커버는 열가소성 재료로 형성될 수 있고, 커버는 핸드레일에 요구되는 전체 TPU의 10 내지 30%를 나타낼 수 있다.

Description

감소된 밀도 몸체를 갖는 복합 핸드레일
본 개시내용은 일반적으로 에스컬레이터(escalator), 무빙 워크웨이(moving walkway) 및/또는 다른 운송 장치와 함께 사용을 위해 적합한 핸드레일(handrail)에 관한 것이다.
이하의 단락은 거기에 설명된 어느 것도 종래 기술이거나 통상의 기술자의 지식의 부분이라는 것의 인정이 아니다.
국제 출원 공개 WO 2000/001607 A1호는 일반적으로 C형 단면을 갖고 내부의 일반적으로 T형 슬롯을 형성하는 핸드레일을 갖는 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 및 다른 운송 장치를 위한 무빙 핸드레일 구성을 설명하고 있다. 핸드레일은 압출에 의해 형성되고, T형 슬롯 주위로 연장하는 열가소성 재료의 제1 층을 포함한다. 열가소성 재료의 제2 층이 제1 층의 외부 주위로 연장하고 핸드레일의 외부 프로파일을 형성한다. 슬라이더 층은 T형 슬롯을 라이닝하고 제1 층에 접합된다. 신장 억제기(stretch inhibitor)가 제1 층 내에서 연장된다. 제1 층은 제2 층보다 더 경성의 열가소성 수지로부터 형성되고, 이는 립(lip)에 개선된 특성을 제공하고 선형 드라이브에서 개선된 구동 특성을 제공하는 것으로 판명되었다.
국제 출원 공개 WO 2009/033270 A1호는 물품의 압출을 위한 방법 및 장치를 설명하고 있다. 다이 조립체는 보강 케이블의 어레이에 열가소성 재료의 유동을 적용하여 복합 압출물을 형성할 수 있다. 슬라이더 직물이 복합 압출물의 일 측에 접합될 수 있다. 다이 조립체를 빠져나간 후, 슬라이더 직물은 신장 맨드릴(elongate mandrel)을 따라 통과할 때 압출물을 지지하는 작용을 할 수 있는데, 이는 슬라이더 직물의 베이스가 편평한 프로파일로부터 물품의 최종 내부 프로파일로 형상을 변경하게 할 수 있다. 압출된 물품은 이어서 냉각되어 재료를 고화할 수 있다. 다이는 슬라이더 직물을 위한 냉각부 및 보강 케이블 내로의 열가소성 수지의 침투를 촉진하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
국제 출원 공개 WO 2009/033272 A1호는 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 및 다른 운송 장치에 사용을 위한 수정된 핸드레일을 설명하고 있다. 핸드레일은 심한 굴곡 조건 하에서 케이블 좌굴(buckling)을 감소시키는 신장 억제기로서 케이블 어레이를 위한 구성을 포함할 수 있다. 핸드레일은 스트레인(strain) 및 굽힘 응력을 감소시키고 주기적 하중 조건 하에서 피로 파괴 수명을 증가시키는 제1 및 제2 열가소성 층에 대한 구성을 립 부분에 또한 포함할 수 있다. 핸드레일은, 신장 억제기에 대해, 제1 층 내의 침투 및 접착을 가능하게 하고 침식(fretting) 또는 부식(corrosion)의 발생을 감소시킬 수 있는 큰 외부 스트랜드(strand) 및 작은 내부 스트랜드를 포함하는 케이블의 사용을 또한 포함할 수 있다.
국제 출원 공개 WO 2009/033273 A1호는 슬라이더 층 소스, 슬라이더 층에 체류 시간 동안 상승된 온도를 인가하기 위해 슬라이더 층을 가열 모듈로 이송하기 위한 수단, 및 슬라이더 층을 압출 다이 헤드에 이송하기 위한 수단을 갖는 압출된 핸드레일을 위한 슬라이더 층의 전처리용 방법 및 장치를 설명하고 있다. 슬라이더 층이 슬라이더 층 소스로부터 압출 다이 헤드로 이송될 때 슬라이더 층의 부분을 실질적으로 무장력 루프(tension-free loop)로 유지하기 위한 하나 이상의 제어 피더(feeder)가 구현될 수도 있다. 가열 모듈과 압출 다이 헤드 사이의 적절한 냉각을 보장하기 위한 냉각 구역이 포함될 수도 있다. 압출 다이 헤드와 슬라이더 층 사이의 열 전달을 감소시키기 위한 수단이 또한 제공된다.
국제 출원 공개 WO 2016/176778 A1호는 몸체(carcass), 몸체 내에 배열된 신장 억제기, 몸체에 접합된 커버, 및 몸체에 고정된 활주층을 포함하는 핸드레일을 설명하고 있다. 핸드레일의 중앙 폭 축에서, 커버의 상부 외부면과 활주층의 저부면 사이의 면 높이는 약 8.0 mm 미만일 수도 있다. 몸체는 제1 열가소성 재료로 형성될 수도 있고, 커버는 제2 열가소성 재료로 형성될 수도 있으며, 제1 열가소성 재료는 제2 열가소성 재료보다 더 경성일 수도 있다. 제1 열가소성 재료는 100% 연신율에서 10 내지 16 MPa의 탄성률을 가질 수도 있고, 93 내지 96 쇼어 A의 경도를 가질 수도 있다.
국제 출원 공개 WO 2016/201578 A1호는 균일한 단면의 물품을 압출하기 위한 방법 및 장치를 설명하고 있는데, 물품은 열가소성 재료 및 물품의 신장을 억제하기 위한 적어도 하나의 케이블을 포함한다. 케이블은 각각의 튜브에 공급되고 상류 단부와 하류 단부 사이에서 이송된다. 열가소성 재료는 튜브의 하류 단부에 공급될 수도 있다. 열가소성 재료는 열가소성 재료 내에 케이블을 매립하도록 케이블과 함께 결합되어, 이에 의해 복합 압출물을 형성한다. 튜브는 하류 단부로부터 상류 단부를 향한 케이블의 느슨한 권선의 이동을 적어도 방해하도록 구성되는데, 이는 "버드케이징(birdcaging)"의 발생을 방지하거나 적어도 감소시킬 수도 있다.
이하의 단락은 독자에게 이어지는 더 상세한 설명을 소개하고 청구된 주제를 정의하거나 한정하지 않도록 의도된다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 핸드레일은 몸체; 몸체 내의 신장 억제기; 및 몸체에 접합된 활주층을 포함할 수 있다. 몸체의 적어도 일부는 고체 폴리머 매트릭스에 분산된 기체상(gas phase)을 포함할 수 있다.
기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 5%만큼 감소시킬 수 있다. 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 10%만큼 감소시킬 수 있다. 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 약 15%만큼 감소시킬 수 있다.
몸체는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 균일한 기포의 분포를 가질 수 있다. 기포는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 폐쇄 셀 구조를 형성할 수 있다. 기체상은 폴리머 매트릭스에 분산된 신택틱 발포체(syntactic foam)의 입자로 형성될 수 있다. 입자는 ExpancelTM 팽창된 마이크로구(microsphere)를 포함할 수 있다. 몸체는 대략 1%(중량 기준)의 ExpancelTM 팽창된 마이크로구를 가질 수 있다.
폴리머 매트릭스는 제1 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 제1 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 제1 열가소성 재료는 약 92 내지 98 쇼어 A, 또는 약 95 쇼어 A의 경도를 가질 수 있다.
몸체는 제1 측 몸체부, 제1 측 몸체부로부터 이격된 제2 측 몸체부, 및 제1 및 제2 측 몸체부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부를 포함할 수 있다. 중앙 몸체부는 상부 내부면을 형성할 수 있고, 제1 및 제2 측 몸체부는 그 양 측에서 상부 내부면에 인접하는, 제1 및 제2 오목 내부면을 각각 형성할 수 있다. 신장 억제기는 중앙 몸체부 내에 있을 수 있다. 활주층은 적어도 상부 내부면과 제1 및 제2 오목 내부면에 접합될 수 있다.
핸드레일은 몸체에 접합된 커버를 포함할 수 있다. 커버는 제1 측 몸체부를 커버하는 제1 측 커버부, 제2 측 몸체부를 커버하는 제2 측 커버부, 및 중앙 몸체부에 인접하여 제1 및 제2 측 커버부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부를 포함할 수 있다. 중앙 커버부는 상부 외부면을 형성할 수 있고, 제1 및 제2 측 커버부는 그 양 측에서 상부 외부면에 인접하는, 제1 및 제2 볼록 외부면을 각각 형성할 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부는 제1 및 제2 오목 내부면 사이에 인접한 제1 및 제2 하부 내부면 각각 및 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면 각각을 또한 형성할 수 있다. 커버는 제2 열가소성 재료로 형성될 수 있다.
몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 두께가 테이퍼질 수 있고, 커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 대응 두께 증가부를 가질 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성할 수 있다.
커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 두께가 테이퍼질 수 있고, 몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 대응 두께 증가부를 가질 수 있다. 제1 및 제2 측 몸체부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성할 수 있다. 제1 및 제2 측 내부면에서의 커버 립 높이는 약 0.1 내지 약 1.0 mm일 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부의 각각은 각각 제1 및 제2 측 내부면에 관하여 외향으로 오프셋된 위치에서 종료될 수 있다. 중앙 폭 축에서의 커버 높이는 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수 있다. 중앙 높이 축에서의 커버 측면 폭은 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수 있다. 커버는 핸드레일의 열가소성 재료의 약 10 내지 약 30%를 요구하도록 크기 설정될 수 있다.
제2 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 제2 열가소성 재료는 약 85 내지 92 쇼어 A, 또는 약 86 쇼어 A의 경도를 가질 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 핸드레일은 몸체; 몸체에 접합된 커버; 몸체 내의 신장 억제기; 및 몸체에 접합된 활주층을 포함할 수 있다. 몸체의 적어도 일부는 제1 열가소성 재료에 분산된 기체상을 포함할 수 있다.
몸체는 제1 측 몸체부, 제1 측 몸체부로부터 이격된 제2 측 몸체부, 및 제1 및 제2 측 몸체부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부를 포함할 수 있다. 중앙 몸체부는 상부 내부면을 형성할 수 있고, 제1 및 제2 측 몸체부는 그 양 측에서 상부 내부면에 인접하는, 제1 및 제2 오목 내부면을 각각 형성할 수 있다.
커버는 제1 측 몸체부를 커버하는 제1 측 커버부, 제2 측 몸체부를 커버하는 제2 측 커버부, 및 중앙 몸체부에 인접하여 제1 및 제2 측 커버부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부를 포함할 수 있다. 중앙 커버부는 상부 외부면을 형성할 수 있고, 제1 및 제2 측 커버부는 그 양 측에서 상부 외부면에 인접하는, 제1 및 제2 볼록 외부면을 각각 형성할 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부는 제1 및 제2 오목 내부면 사이에 인접한 제1 및 제2 하부 내부면 각각 및 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면 각각을 또한 형성할 수 있다. 커버는 제2 열가소성 재료로 형성될 수 있다.
신장 억제기는 중앙 몸체부 내에 있을 수 있다. 활주층은 적어도 상부 내부면과 제1 및 제2 오목 내부면에 접합될 수 있다.
몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 두께가 테이퍼질 수 있고, 커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 대응 두께 증가부를 가질 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성할 수 있다.
커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 두께가 테이퍼질 수 있고, 몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 대응 두께 증가부를 가질 수 있다. 제1 및 제2 측 몸체부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성할 수 있다. 제1 및 제2 측 내부면에서의 커버 립 높이는 약 0.1 내지 약 1.0 mm일 수 있다. 제1 및 제2 측 커버부의 각각은 각각 제1 및 제2 측 내부면에 관하여 외향으로 오프셋된 위치에서 종료될 수 있다. 중앙 폭 축에서의 커버 높이는 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수 있다. 중앙 높이 축에서의 커버 측면 폭은 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수 있다. 커버는 핸드레일의 열가소성 재료의 약 10 내지 약 30%를 요구하도록 크기 설정될 수 있다.
제2 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 제2 열가소성 재료는 약 85 내지 92 쇼어 A, 또는 약 86 쇼어 A의 경도를 가질 수 있다.
기체상은 제1 열가소성 재료의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 5%만큼 감소시킬 수 있다. 기체상은 제1 열가소성 재료의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 10%만큼 감소시킬 수 있다. 기체상은 제1 열가소성 재료의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 약 15%만큼 감소시킬 수 있다.
몸체는 제1 열가소성 재료에서 일반적으로 균일한 기포의 분포를 가질 수 있다. 기포는 제1 열가소성 재료에서 일반적으로 폐쇄 셀 구조를 형성할 수 있다. 기체상은 제1 열가소성 재료에 분산된 신택틱 발포체의 입자에 의해 형성될 수 있다. 입자는 ExpancelTM 팽창된 마이크로구를 포함할 수 있다. 몸체는 대략 1%(중량 기준)의 ExpancelTM 팽창된 마이크로구를 가질 수 있다.
제1 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 제1 열가소성 재료는 약 92 내지 98 쇼어 A, 또는 약 95 쇼어 A의 경도를 가질 수 있다.
핸드레일의 제조 방법은 신장 억제기 및 활주층을 다이 조립체에 공급하는 단계; 용융 상태에서 제1 열가소성 재료를 다이 조립체에 공급하는 단계; 몸체를 형성하기 위해 제1 열가소성 재료에 기체상을 분산시키는 단계; 제1 열가소성 재료를 신장 억제기와 함께 결합하여, 이에 의해 제1 열가소성 재료 내에 신장 억제기를 매립시키는 단계; 활주층을 제1 열가소성 재료에 직면하게 하여, 제1 열가소성 재료, 신장 억제기 및 활주층이 이에 의해 복합 압출물을 형성하는 단계; 및 다이 조립체로부터 복합 압출물을 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
분산시키는 단계는 화학적 또는 물리적 블로잉제를 제1 열가소성 재료에 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 도입하는 단계는 신택틱 발포체를 형성하기 위해 폴리머 매트릭스에 입자를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 입자는 ExpancelTM 비팽창된 마이크로구를 포함할 수 있다.
핸드레일의 제조 방법은 신장 억제기 및 활주층을 다이 조립체에 공급하는 단계; 용융 상태에서 제1 열가소성 재료를 다이 조립체에 공급하는 단계; 몸체를 형성하기 위해 제1 열가소성 재료에 기체상을 분산시키는 단계; 제1 열가소성 재료를 신장 억제기와 함께 결합하여, 이에 의해 제1 열가소성 재료 내에 신장 억제기를 매립시키는 단계; 활주층을 제1 열가소성 재료에 직면하게 하는 단계; 용융 상태에서 제2 열가소성 재료를 다이 조립체에 별도의 유동으로 공급하고, 커버를 형성하기 위해 제2 열가소성 재료의 유동을 활주층에 대해 대향측에 있는 제1 열가소성 재료에 직면하게 하여, 제1 및 제2 열가소성 재료, 신장 억제기 및 활주층이 이에 의해 복합 압출물을 형성하는 단계; 및 다이 조립체로부터 복합 압출물을 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
분산시키는 단계는 화학적 또는 물리적 블로잉제를 제1 열가소성 재료에 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 도입하는 단계는 신택틱 발포체를 형성하기 위해 폴리머 매트릭스에 입자를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 입자는 ExpancelTM 비팽창된 마이크로구를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 일정한 단면의 물품을 압출하는 방법은 용융 상태에서 제1 열가소성 재료를 공급하는 단계; 이종 혼합물을 형성하기 위해 제1 열가소성 재료의 폴리머 매트릭스에 기체상을 분산시키는 단계; 및 다이 조립체로부터 혼합물을 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
분산시키는 단계는 화학적 또는 물리적 블로잉제를 제1 열가소성 재료에 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 도입하는 단계는 신택틱 발포체를 형성하기 위해 폴리머 매트릭스에 입자를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 입자는 ExpancelTM 비팽창된 마이크로구를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 교시의 다른 양태 및 특징은 본 개시내용의 특정 예의 이하의 설명을 검토할 때 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
여기에 포함된 도면은 본 개시내용의 장치 및 방법의 다양한 예를 예시하기 위한 것이며 어떠한 방식으로든 교시된 것의 범주를 제한하도록 의도된 것이 아니다. 도면에서:
도 1 및 도 2는 핸드레일의 제1 예의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 핸드레일의 제2 예의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 핸드레일의 제3 예의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 핸드레일의 제4 예의 단면도이다.
도 9 및 도 10은 핸드레일의 제5 예의 단면도이다.
도 11 및 도 12는 핸드레일의 제6 예의 단면도이다.
도 13은 압출 장치의 예의 개략도이다.
도 14는 2개의 압출기를 포함하는 압출 장치의 예의 개략도이다.
도 15는 발포된 재료의 이미지를 도시하고 있다.
도 16은 다양한 레벨의 발포제로 제조된 재료에 대한 180℃에서의 점도를 도시하고 있다.
도 17은 1 wt% 발포제를 갖거나 갖지 않는 TPU 재료에 대한 응력 대 스트레인을 도시하고 있다.
도 18은 고체 및 발포 재료 내의 핸드레일의 신장 억제기의 케이블의 높이를 도시하고 있다.
도 19는 발포된 재료 내에 배치된 케이블의 이미지이다.
도 20 및 도 21은 각각 고체 및 발포된 재료 내에 배치된 케이블의 확대된 이미지이다.
다양한 장치 또는 방법이 각각의 청구된 발명의 실시예의 예를 제공하기 위해 이하에 설명될 것이다. 이하에 설명된 실시예는 임의의 청구된 발명을 한정하는 것은 아니고, 임의의 청구된 발명은 이하에 설명된 것들과는 상이한 장치 및 방법을 커버할 수도 있다. 청구된 발명은 이하에 설명된 임의의 하나의 장치 또는 방법의 모든 특징을 갖는 장치 및 방법, 또는 이하에 설명된 다수의 또는 모든 장치 또는 방법에 공통적인 특징에 한정되지 않는다. 이하에 설명된 장치 또는 방법이 임의의 청구된 발명의 실시예가 아닌 것이 가능하다. 본 문서에서 청구되지 않은 이하에 설명된 장치 또는 방법에 개시된 임의의 발명은 다른 보호 기구, 예를 들어 연속 특허 출원의 주제일 수도 있고, 출원인(들), 발명자(들) 및/또는 소유자(들)는 본 문서에서의 그 개시내용에 의해 임의의 이러한 발명을 포기하고, 청구권을 포기하거나 공중에 헌정하도록 의도하지 않는다.
도 1을 참조하면, 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 110으로 도시되어 있다. 핸드레일(110)은 몸체(112), 신장 억제기(114), 커버(116) 및 활주층(118)을 포함한다. 핸드레일(110)은, 내부의 일반적으로 T형 슬롯을 형성하는 일반적으로 C형 단면을 갖는 것으로 설명될 수 있다.
몇몇 현재의 핸드레일은 열기계적 손상으로부터 신장 억제기(114)를 포위하고 지지하기 위해 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 또한 형성된 커버(116) 아래에 고체 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄 몸체(112)를 채용한다.
열가소성 폴리우레탄(TPU)은 경성 및 연성 세그먼트로 구성된 선형 분절 블록 공중합체로 구성된 열가소성 엘라스토머이다. 1937년 Bayer에 의해 도입된 TPU는 디이소시아네이트와 디올의 중부가 반응(polyaddition reaction)을 통해 합성되었다. 폴리머의 최종 수지 구조는 비정질 가요성 연성 세그먼트 및 결정질 강성의 경성 세그먼트의 선형 폴리머 사슬로 구성된다. 연성 블록은 폴리머의 탄성 및 가요성을 향상시킨다. 경성 블록은 TPU의 강도 및 강성을 제공한다. 일반적으로, 열가소성 엘라스토머에는 화학적 가교 결합(cross-link)이 없다. TPU 내의 물리적 가교 결합은 이를 열가역적이 되게 한다.
TPU는 연성 세그먼트의 조성에 기초하여 주로 3개의 그룹: 폴리에스터계 TPU, 폴리에테르계 TPU 및 폴리카프로락톤 TPU로 분류될 수 있다. 폴리에스터계 TPU는 양호한 내마모성 및 기계적 특성을 제공할 수도 있다. 폴리에테르계 TPU는 저온 가요성 및 가수 분해 저항성을 제공할 수도 있다. 폴리카프로락톤 TPU는 폴리에스터계 TPU와 유사한 인성 및 저항성을 가질 수도 있지만, 양호한 저온 성능 및 비교적 높은 가수 분해 저항성을 또한 특징으로 할 수도 있다.
몇몇 예에서, 핸드레일(110)은 국제 출원 공개 WO 2009/033270 A1호, WO 2009/033272 A1호, WO 2009/033273 A1호 및/또는 WO 2016/201578 A1호의 교시에 따라 압출 방법 및 장치를 사용하여 제조될 수도 있는데, 이들 국제 출원 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다. 압출 중에, 2개의 TPU(몸체(112) 및 커버(116)를 위한), 강철 코드(신장 억제기(114)를 위한) 및 직물(활주층(118)을 위한)이 단일 다이를 통해 공급되고 압출되어 핸드레일(110)을 형성할 수도 있다. 일반적으로, 핸드레일의 최종 성능 특성은 각각의 이들 구성요소 특성의 조합이다. 몸체(112) 및 커버(116) 부분은 핸드레일 구조에서의 이들의 상이한 역할로 인해 상이한 기계적 특성을 갖는 상이한 TPU 재료로 형성될 수도 있다.
몇몇 예에서, 몸체(112)는 제1 열가소성 재료를 포함할 수도 있고, 커버(116)는 제2 열가소성 재료로 형성될 수도 있다. 몸체(112)의 제1 열가소성 재료는 일반적으로 커버(116)의 제2 열가소성 재료보다 더 강성이고 더 경성일 수도 있고, 원하는 립 강성을 제공하기 위해 핸드레일(110)의 마우스 폭을 유지하는 역할을 한다. 몸체(112)는 또한 이 경우에 케이블(176)로 형성된 신장 억제기(114)를 보호하는 역할을 하고, 케이블(176)과 몸체(112)의 제1 열가소성 재료 사이의 접합은 접착제(도시되어 있지 않음)에 의해 개선될 수도 있다. 신장 억제기는 복수의 케이블인 것으로 예시되어 있지만, 신장 억제기가 다른 형태를 취할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 금속 테이프 또는 폴리머 내에 매립된 금속 케이블을 포함하는 테이프가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 적어도 하나의 복합 부재는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 출원 공개 제2018/0022005 A1호에 개시된 바와 같이, 폴리머 결합제 내에 복수의 연속 섬유를 갖는 "테이프"로서 형성될 수도 있는 신장 억제기로서 구현될 수 있다.
본 개시내용은 몸체(112)가 감소된 밀도 재료로 형성되는 핸드레일에 관한 것이다. 물리적 특성, 내화학성, 내마모성, 양호한 접착성 및 가공 용이성은 TPU가 이러한 용례를 위해 양호한 선택이 되게 한다. 그러나, TPU의 비용이 다른 열가소성 폴리머보다 높은 경향이 있기 때문에, 몸체(112)의 밀도를 감소시킴으로써 현재 핸드레일 상의 재료 배치의 효율을 증가시킬 잠재성이 있다.
몇몇 예에서, 몸체(112)는 발포에 의해 덜 조밀하도록 형성될 수도 있다. 발포는 기체상이 폴리머 매트릭스 내에 도입되어 재료 내에 셀/기포를 생성하는 프로세스이다. 고체 재료에 비해 발포체의 장점 중 하나는 향상된 성능 대 비용 비이다. 더욱이, 기체 충전 셀의 존재는 재료의 질량을 감소시킬 뿐만 아니라, 또한 더 많은 완충/기계적 감쇠를 제공할 수 있는데, 이는 용례에 따라 바람직할 수도 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "기체"는 기체상에 있고 사용시에 그 임계 온도보다 낮은 온도에 있는 증기 물질을 포함하도록 의도된 것이라는 것이 이해되어야 한다.
몇몇 예에서, 셀이 매트릭스 구조에 균일하게 분포되는 것을 보장하는 것이 유리하다. 이는 하중의 국부화된 집중 및 파괴의 잠재성을 감소시키면서 중량 절약을 야기한다. 그러나, 발포는 열역학적으로 복잡한 현상이고 주어진 재료 시스템에 대한 다중 파라미터 최적화 프로세스를 수반할 수도 있다.
폴리머 발포체는 기체가 고체 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 2상 재료이다. 2개의 상의 신속한 조합으로 인해, 기포 또는 공극이 형성되어 고체 매트릭스에 자체로 합체된다. 셀 형태에 기초하여, 폴리머 발포체는 개방 셀 또는 폐쇄 셀로서 분류될 수도 있다. 개방 셀 발포체는, 셀이 파괴된 셀 벽에 의해 부분적으로 연결된 상태로, 더 가요성인 경향이 있다. 폐쇄 셀 발포체는, 셀이 완전하고 양호하게 연결된 셀 벽에 의해 분리된 상태로, 더 강성인 경향이 있다. 폴리머-기체 혼합물의 균일성은 폴리머 매트릭스 내의 시스템의 압력, 온도 및 기체 확산의 공간 분포 프로파일에 의존한다. 따라서, 시스템 압력은 용해되지 않은 기체 포켓의 형성을 회피하고 프로세스를 가속화하기 위해 용해도 압력보다 커야 한다. 신택틱 발포체는 폴리머 발포체의 유형이고, 2개의 구성요소: 충전제로서 기능하는 팽창 가능 입자; 및 결합제로서 기능하는 수지 시스템으로 구성된다. 발포체 매트릭스 내의 충전제 함량의 추가에 의해, 충전제가 균열 전파를 위한 사행형 경로를 생성함에 따라 시스템의 탄성률이 낮아질 것이고 파괴 특성이 개선될 수도 있다.
몇몇 예에서, 몸체(112)는 압출 중에 발포/블로잉제를 TPU 폴리머 용융물 내에 도입함으로써 발포되는 TPU 재료로 형성될 수도 있고, 여기서 폴리머 용융물과 분포된 기포의 이종 혼합물이 존재한다. 블로잉제의 균일한 분산 및 이들 혼합물의 유변학적 거동의 이해는 핸드레일 제조 라인의 가공 조건을 개발하고 최적화하는 데 중요할 수도 있다.
ExpancelTM 마이크로구는 열가소성, 코팅, 종이 및 섬유 산업에서 첨가제로서 적용되어 왔다. 비팽창 마이크로구는 가열시 증발하는 휘발성 포화 탄화수소의 액적을 에워싸고 있는 열가소성 외피이다. 구 외피는 상이한 유리 천이 온도를 갖는 공중합체로 제조된다. 이들 온도에 도달시에, 구 내의 증발된 탄화수소로부터의 기체 압력은 외피 팽창을 유발한다. 마이크로구는 액체상(liquid phase)에서 기계적 교반에 의해 모노머를 작은 액적으로 분할하는 현탁 중합을 통해 제조된다. 액적은 이어서 실리카 입자 및 Mg(OH)2와 같은 계면활성제에 의해 안정화되어 액적의 응집 및 유착을 방지한다. 팽창된 ExpancelTM의 크기는 20 내지 150 ㎛의 범위일 수도 있고, 밀도는 팽창시 1000으로부터 30 kg/m3으로 감소될 수도 있는데, 이는 대부분 80 내지 190℃에서 발생할 수도 있다. ExpancelTM을 가열할 때, 탄화수소는 증발하고 기체 압력은 열가소성 외피를 연화하여, 구의 팽창을 야기할 것이다. 외피는 냉각시 형상을 경화하고, 안정화하고, 유지한다. ExpancelTM은 팽창형과 비팽창형의 2개의 형태로 상업적으로 입수 가능하다. 팽창형 ExpancelTM은 플라스틱 및 엘라스토머에서 충전제로서 역할을 하고, 반면에 비팽창형은 압출 및 사출 성형에 의한 발포시 블로잉제로 적용된다.
본 발명자들은 핸드레일 제조에 있어서 블로잉제로서 ExpancelTM 마이크로구를 사용하여 TPU 발포체를 제조하는 것을 연구해 왔다. 실험 결과에 기초하여, ExpancelTM은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 핸드레일(110) 내의 몸체(112)의 밀도를 감소시키기 위해 화학적 블로잉제로서 유용할 수도 있다. 적합한 ExpancelTM 함량이 결정되었고 발포된 핸드레일의 다양한 특성이 시험되었다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 결과는 다양한 핸드레일 압출 가공 파라미터가 ExpancelTM 마이크로구를 포함하는 핸드레일을 제조하기 위해 변경될 필요가 없을 수도 있다는 것을 시사했다. 발포된 몸체의 사용은 TPU 몸체 재료의 사용시에 대략 14 wt%의 감소를 야기하였고, 발포된 핸드레일은 다양한 기계적 시험을 통과하였다.
핸드레일의 구조가 이제 더 상세히 설명될 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 예시된 예에서, 몸체(112)는 제1 측 몸체부(120), 제1 측 몸체부(120)로부터 이격된 제2 측 몸체부(122), 및 제1 및 제2 측 몸체부(120, 122) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부(124)를 포함한다. 신장 억제기(114)는 중앙 몸체부(124) 내에 배열된 것으로 도시되어 있다. 예시된 예에서, 신장 억제기(114)는 중앙 몸체부(124) 내의 중앙 평면을 따라 배치된 복수의 종방향 케이블(176)로 형성된 것으로 도시되어 있다. 중앙 몸체부(124)는 상부 내부면(126)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 측 몸체부(120, 122)는 각각 제1 및 제2 오목 내부면(128, 130)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 오목 내부면(128, 130)은 그 양 측에서 상부 내부면(126)에 인접한다.
예시된 예에서, 커버(116)는 연속적인 본체를 형성하기 위해 인터페이스에서 몸체(112)에 직접 접합된다. 커버(116)는 제1 측 몸체부(120)를 커버하는 제1 측 커버부(132), 제2 측 몸체부(122)를 커버하는 제2 측 커버부(134), 및 중앙 몸체부(124)에 인접하여, 제1 및 제2 측 커버부(132, 134) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부(136)를 포함한다. 중앙 커버부(136)는 상부 외부면(178)을 윤곽 형성한다. 상부 외부면(178)은 도시되어 있는 바와 같이, 작은 볼록 곡선을 나타낼 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 커버부(132, 134)는 각각 제1 및 제2 볼록 외부면(138, 140)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 볼록 외부면(138, 140)은 그 양 측에서 상부 외부면(178)에 인접한다.
C형 단면을 갖는 예시된 예에서, 제1 및 제2 측 몸체부(120, 122)는 T형 슬롯 주위로 연장되고 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면(142, 144)을 각각 윤곽 형성하는 반원형 립 부분을 형성한다. 제1 및 제2 측 몸체부(120, 122) 및 제1 및 제2 측 커버부(132, 134)는 제1 및 제2 측 내부면(142, 144)을 향해 일반적으로 균일한 두께를 각각 가질 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 몸체부(120, 122)는 제1 및 제2 하부 내부면(146, 148)을 또한 추가로 윤곽 형성한다. 제1 하부 내부면(146)은 제1 오목 내부면(128)과 제1 측 내부면(142) 사이에 인접하여 도시되어 있고, 제2 하부 내부면(148)은 제2 오목 내부면(130)과 제2 측 내부면(144) 사이에 인접하여 각각 도시되어 있다.
예시된 예에서, 활주층(118)은 상부 내부면(126), 제1 및 제2 오목 내부면(128, 130), 제1 및 제2 하부 내부면(146, 148), 및 제1 및 제2 측 내부면(142, 144)에 접합되거나 다른 방식으로 고정된다. 활주층(118)은 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 측 내부면(142, 144)에 인접하여 커버(116) 내에 매립되는 만곡된 단부를 포함할 수도 있다.
핸드레일은 국제 출원 공개 WO 2000/001607 A1호, WO 2009/033272 A1호 및/또는 WO 2016/176778 A1호의 교시에 따른 것을 포함하여, 다양한 치수를 갖도록 제조될 수도 있고, 이들 출원 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 핸드레일(110)은 일반적으로 국제 출원 공개 WO 2000/001607 A1호의 교시에 대응한다.
핸드레일(110)의 다양한 치수가 도 2에 도시되어 있다. 여기에 언급된 치수 중 몇몇은 핸드레일, 몸체 및 커버의 TPU 구성요소만을 나타내고, 반면 다른 치수는 슬라이더 층 및/또는 신장 억제기를 포함하는 전체 구조를 나타낼 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것인데, 이는 도면, 특히 도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12를 참조하여 명백해질 것이다.
예시된 예에서, 핸드레일(110)은 면 높이(152) 및 측면 폭(154)을 갖는다. 면 높이(152)는 활주층(118)의 저부면(158)과 상부 외부면(178)(표면(158, 178)은 도 1에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(110)의 중앙 폭 축(156)에서의 수직 치수이다. 측면 폭(154)은 활주층(118)의 내부 측면(160)과 제2 볼록 외부면(140)(표면(160, 140)은 도 1에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(110)의 중앙 높이축(150)에서의 수평 치수이다. 핸드레일(110)은 도시되어 있는 바와 같이, 중앙 폭 축(156)에 대해 일반적으로 대칭일 수도 있고, 따라서 측면 폭은 핸드레일(110)의 양 측에서 동일할 수도 있다.
핸드레일(110)의 수직 치수는 핸드레일 높이(162), 슬롯 높이(164), 립 높이(166), 커버 높이(180) 및 커버 립 높이(184)를 더 포함한다. 핸드레일(10)의 수평 치수는 핸드레일 폭(168), 슬롯 폭(170), 마우스 폭(172), 신장 억제기 폭(174), 및 커버 측면 폭(182)을 더 포함한다.
핸드레일(110)의 치수는 표 1에 제공되어 있다. 이들 치수는 예시적인 것이지만 비한정적인 것으로 의도된다.
Figure 112020129654104-pct00001
본 예에 따르면, 커버(116) 및 몸체(112)의 단면 표면적은 각각 대략 306 mm2(26%) 및 872 mm2(74%)일 수 있다.
발포제는 밀도 및 비용을 감소시키고 제조를 개선하기 위해 다수의 방식으로 핸드레일 디자인에 적용될 수 있다. 몇몇 예에서, 발포제는 임의의 기존의 TPU 핸드레일, 즉 몸체(112)의 내부 부분에 첨가될 수 있다. 실제로, 본 발명자들은 기존의 에스컬레이터의 대체품으로 공급될 수 있는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 예와 같은 더 큰 핸드레일에 발포제를 적용할 때 상당한 개선이 달성될 수 있다는 것을 발견했다. 이들 제품의 비교적 큰 단면은 더 많은 TPU 재료가 발포될 수 있는 것을 의미한다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 예에서, 몸체(112)는 예를 들어 1 wt%의 ExpancelTM 950 MB 80을 첨가함으로써 발포될 수 있다. 몇몇 예에서, 몸체의 밀도는 약 15%만큼 감소될 수 있고, 이는 요구 총 TPU를 약 11%만큼 감소시킨다.
그러나, 몸체에 사용되는 TPU 재료의 변경으로 인해, 핸드레일 디자인은 만족스러운 제품 성능을 유지하기 위해 수정이 필요할 수도 있다. 구체적으로, 발포제를 적용하는 것은 일반적으로 TPU 재료의 탄성률을 감소시킨다. 핸드레일은 단면, 주로 몸체의 강성으로부터 굽힘시에 이들의 요구 축방향 강성 및 치수 안정성을 달성한다. 몇몇 기존의 핸드레일에서, 몸체는 92 쇼어 A, Lubrizol Estane 58226TM 또는 이와 유사한 것으로 형성될 수 있다. 이 재료에 원하는 양의 발포제를 첨가하는 것은 제품이 굽힘시에 과도하게 왜곡될 수 있고 에스컬레이터 유닛으로부터 탈선되기 쉬울 수 있는 레벨까지 강성 계수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 1 wt% 발포제의 첨가 후에 Estane 58226TM과 유사한 강성을 갖는 대안적인 TPU 몸체 재료가 선택되었다. 재료는 발포제의 첨가 후에 95 쇼어 A의 경도 및 Estane 58226TM과 유사한 인장 특성을 갖는 Covestro Texin 1215TM이다. 결과는 표 2 및 도 17에 나타낸다.
Figure 112020129654104-pct00002
발포제가 적용될 수 있는 제2 핸드레일 유형은 국제 출원 공개 WO 2009/033272 A1호에 교시된 바와 같이, 운송 및 상업 용례에 공급되는 현재 고체적 제품에 있다. 예는 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 이들 예에서, 발포제가 적용될 수 있는 적은 전체 재료가 존재하지만, 효과는 여전히 상당할 수 있다. 본 발명자들은 이들 실시예에서 발포된 TPU를 몸체 내에 구현하면, TPU 요구량이 핸드레일에 대한 총량의 7% 초과만큼 감소될 수 있다는 것을 발견했다.
도 3을 참조하면, 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 210으로 도시되어 있다. 핸드레일(210)은 몸체(212), 신장 억제기(214), 커버(216) 및 활주층(218)을 포함한다.
예시된 예에서, 몸체(212)는 제1 측 몸체부(220), 제1 측 몸체부(220)로부터 이격된 제2 측 몸체부(222), 및 제1 및 제2 측 몸체부(220, 222) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부(224)를 포함한다. 신장 억제기(214)는 중앙 몸체부(224) 내에 배열된 것으로 도시되어 있다. 예시된 예에서, 신장 억제기(214)는 중앙 몸체부(224) 내의 중앙 평면을 따라 배치된 복수의 종방향 케이블(276)로 형성된 것으로 도시되어 있다. 본 예에서, 몸체(212)는 제1 및 제2 측 몸체부(220, 222) 주위에서 두께가 테이퍼지는 것으로 도시되어 있다. 중앙 몸체부(224)는 상부 내부면(226)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 측 몸체부(220, 222)는 각각 제1 및 제2 오목 내부면(228, 230)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 오목 내부면(228, 230)은 그 양 측에서 상부 내부면(226)에 인접한다.
예시된 예에서, 커버(216)는 연속적인 본체를 형성하기 위해 인터페이스에서 몸체(212)에 직접 접합된다. 커버(216)는 제1 측 몸체부(220)를 커버하는 제1 측 커버부(232), 제2 측 몸체부(222)를 커버하는 제2 측 커버부(234), 및 중앙 몸체부(224)에 인접하여, 제1 및 제2 측 커버부(232, 234) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부(236)를 포함한다. 중앙 커버부(236)는 상부 외부면(278)을 윤곽 형성한다. 상부 외부면(278)은 도시되어 있는 바와 같이, 작은 볼록 곡선을 나타낼 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 커버부(232, 234)는 각각 제1 및 제2 볼록 외부면(238, 240)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 볼록 외부면(238, 240)은 그 양 측에서 상부 외부면(278)에 인접한다.
C형 단면을 갖는 예시된 예에서, 제1 및 제2 측 커버부(232, 234)는 T형 슬롯 주위로 연장되고 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면(242, 244)을 각각 윤곽 형성하는 반원형 립 부분을 형성한다. 제1 및 제2 측 커버부(232, 234)는 몸체(212)의 테이퍼를 보상하는 제1 및 제2 측 내부면(242, 244) 각각을 향해 증가하는 두께를 각각 가질 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 커버부(232, 234)는 제1 및 제2 하부 내부면(246, 248)을 또한 추가로 윤곽 형성한다. 제1 하부 내부면(246)은 제1 오목 내부면(228)과 제1 측 내부면(242) 사이에 인접하여 도시되어 있고, 제2 하부 내부면(248)은 제2 오목 내부면(230)과 제2 측 내부면(244) 사이에 인접하여 각각 도시되어 있다.
예시된 예에서, 활주층(218)은 상부 내부면(226), 제1 및 제2 오목 내부면(228, 230), 제1 및 제2 하부 내부면(246, 248), 및 제1 및 제2 측 내부면(242, 244)에 접합되거나 다른 방식으로 고정된다. 활주층(218)은 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 측 내부면(242, 244)에 인접하여 커버(216) 내에 매립되는 만곡된 단부를 포함할 수도 있다.
핸드레일(210)의 다양한 치수가 도 4에 도시되어 있다. 예시된 예에서, 핸드레일(210)은 면 높이(252) 및 측면 폭(254)을 갖는다. 면 높이(252)는 활주층(218)의 저부면(258)과 상부 외부면(278)(표면(258, 278)은 도 3에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(210)의 중앙 폭 축(256)에서의 수직 치수이다. 측면 폭(254)은 활주층(218)의 내부 측면(260)과 제2 볼록 외부면(240)(표면(260, 240)은 도 1에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(210)의 중앙 높이축(250)에서의 수평 치수이다. 핸드레일(210)은 도시되어 있는 바와 같이, 중앙 폭 축(256)에 대해 일반적으로 대칭일 수도 있고, 따라서 측면 폭은 핸드레일(210)의 양 측에서 동일할 수도 있다.
핸드레일(210)의 수직 치수는 핸드레일 높이(262), 슬롯 높이(264), 립 높이(266), 커버 높이(280) 및 커버 립 높이(284)를 더 포함한다. 핸드레일(210)의 수평 치수는 핸드레일 폭(268), 슬롯 폭(270), 마우스 폭(272), 신장 억제기 폭(274), 커버 측면 폭(282)을 더 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 신장 억제기(214)는 중앙 몸체부(224) 내의 중앙 평면을 따라 배치된 복수의 종방향 케이블(276)로 형성된 것으로 도시되어 있다. 예시된 예에서, 케이블(276)의 단부는 제1 및 제2 측 내부면(242, 244)과 관련하여 내향으로 오프셋된다. 달리 말하면, 신장 억제기 폭(274)은 마우스 폭(272)보다 실질적으로 작다. 동작시, 부분(220, 222, 232, 234)에서 응력의 영역으로부터 이격된 케이블(276) 중 하나를 갖는 것은 굴곡 중에 중립 평면을 유지하는 신장 억제기(214)의 능력에 영향을 미칠 수도 있다.
핸드레일(210)의 치수는 표 3에 제공되어 있다. 이들 치수는 예시적인 것이지만 비한정적인 것으로 의도된다.
Figure 112020129654104-pct00003
본 예에 따르면, 커버(216) 및 몸체(212)의 단면 표면적은 각각 대략 430 mm2(48%) 및 460 mm2(52%)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 유사한 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 310으로 도시되어 있다. 핸드레일(310)은 몸체(312), 신장 억제기(314), 커버(316) 및 활주층(318)을 포함한다. 몸체(312)는 제1 및 제2 측 몸체부(320, 322) 주위에서 두께가 테이퍼지는 것으로 도시되어 있다. 핸드레일(210)과 비교하여, 제1 및 제2 측 몸체부(320, 322)는 더 급격하게 테이퍼지고, 제1 및 제2 측 커버부(332, 334)는 제1 및 제2 측 내부면(342, 344)을 향해 대응하는 두께 증가를 각각 갖는다. 다른 점에서는, 핸드레일(310)의 구조는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 핸드레일(210)의 구조와 유사하며, 특징의 설명은 반복되지 않을 것이다.
핸드레일(310)의 다양한 치수가 도 6에 도시되어 있다. 핸드레일(310)의 치수는 표 4에 제공되어 있다. 이들 치수는 예시적인 것이지만 비한정적인 것으로 의도된다.
Figure 112020129654104-pct00004
본 예에 따르면, 커버(316) 및 몸체(312)의 단면 표면적은 각각 대략 500 mm2(52%) 및 460 mm2(48%)일 수 있다.
발포된 몸체를 갖는 핸드레일(110, 210, 310)은 각각 시험되었고, 만족스러운 성능으로 기능하는 것으로 나타났으며, 구체적인 시험은 이하에 더 상세히 설명되어 있다. 비용 절약에 추가하여, 이들 제품의 발포 버전을 사용할 때 제조 프로세스에서 장점이 존재할 수 있다는 것이 또한 나타났다.
발포제가 적용될 수 있는 다른 핸드레일 유형은 국제 출원 공개 WO 2016/176778 A1호에 교시된 바와 같이, 콤팩트한 핸드레일 디자인이다. 도 7을 참조하면, 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 410으로 도시되어 있다. 핸드레일(410)은 몸체(412), 신장 억제기(414), 커버(416) 및 활주층(418)을 포함한다. 핸드레일(410)의 구조는 국제 출원 공개 WO 2016/176778 A1호에 교시된 것과 유사하며, 특징의 설명은 반복되지 않을 것이다.
핸드레일(410)의 다양한 치수가 도 8에 도시되어 있다. 핸드레일(410)의 치수는 표 5에 제공되어 있다. 이들 치수는 예시적인 것이지만 비한정적인 것으로 의도된다.
Figure 112020129654104-pct00005
본 예에 따르면, 커버(416) 및 몸체(412)의 단면 표면적은 각각 대략 310 mm2(47%) 및 350 mm2(53%)일 수 있다.
핸드레일(410)의 콤팩트한 구성은 핸드레일(410)을 구동하는 데 필요한 전력을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 핸드레일(410)은 대체하도록 의도되는 전통적인 핸드레일 제품보다 대략 30 내지 40% 중량이 낮을 수도 있다. 이러한 중량 감소는 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 및/또는 다른 운송 장치의 더 낮은 전력 소비로 변환될 것이다.
TPU 요구량의 유사한 감소가 이 콤팩트한 핸드레일 디자인에서 발포 재료를 구현하여 달성될 수 있다. 그러나, 핸드레일의 더 작은 단면이라는 것은 만족스러운 제품 성능을 유지하기 위해 수정이 필요할 수도 있다는 것을 의미한다. 재료 선택이 하나의 옵션이지만, 이 제품은 이미 몸체에 대해 95 쇼어 A의 경도의 TPU인 TPU를 사용할 수도 있다. 더 경성의 TPU 버전은 압출 프로세스에서 사용하기 어려울 수 있고, 밀도 및 가격의 최대 가능한 감소를 위해 발포제의 사용을 최대화하려는 요구가 있다. 그 결과 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12에 도시되어 있는 신규한 핸드레일 구조의 개발이 야기되었다.
도 9를 참조하면, 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 510으로 도시되어 있다. 핸드레일(510)은 몸체(512), 신장 억제기(514), 커버(516) 및 활주층(518)을 포함한다.
예시된 예에서, 몸체(512)는 제1 측 몸체부(520), 제1 측 몸체부(520)로부터 이격된 제2 측 몸체부(522), 및 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부(524)를 포함한다. 신장 억제기(514)는 중앙 몸체부(524) 내에 배열된 것으로 도시되어 있다. 예시된 예에서, 신장 억제기(514)는 중앙 몸체부(524) 내의 중앙 평면을 따라 배치된 복수의 종방향 케이블(576)로 형성된 것으로 도시되어 있다. 중앙 몸체부(524)는 상부 내부면(526)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522)는 각각 제1 및 제2 오목 내부면(528, 530)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 오목 내부면(528, 530)은 그 양 측에서 상부 내부면(526)에 인접한다.
예시된 예에서, 커버(516)는 연속적인 본체를 형성하기 위해 인터페이스에서 몸체(512)에 직접 접합된다. 커버(516)는 제1 측 몸체부(520)를 커버하는 제1 측 커버부(532), 제2 측 몸체부(522)를 커버하는 제2 측 커버부(534), 및 중앙 몸체부(524)에 인접하여, 제1 및 제2 측 커버부(532, 534) 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부(536)를 포함한다. 중앙 커버부(536)는 상부 외부면(578)을 윤곽 형성한다. 상부 외부면(578)은 도시되어 있는 바와 같이, 작은 볼록 곡선을 나타낼 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 커버부(532, 534)는 각각 제1 및 제2 볼록 외부면(538, 540)을 윤곽 형성한다. 제1 및 제2 볼록 외부면(538, 540)은 그 양 측에서 상부 외부면(578)에 인접한다.
C형 단면을 갖는 예시된 예에서, 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522)는 T형 슬롯 주위로 연장되고 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면(542, 544)을 각각 윤곽 형성하는 반원형 립 부분을 형성한다.
제1 및 제2 측 커버부(532, 534)는 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522) 주위에서 두께가 약간 테이퍼진 것으로 도시되어 있다. 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522)는 커버(516)의 테이퍼를 보상하는 제1 및 제2 측 내부면(542, 544) 각각을 향해 약간 증가하는 두께를 각각 가질 수도 있다.
예시된 예에서, 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522)는 제1 및 제2 하부 내부면(546, 548)을 또한 추가로 윤곽 형성한다. 제1 하부 내부면(546)은 제1 오목 내부면(528)과 제1 측 내부면(542) 사이에 인접하여 도시되어 있고, 제2 하부 내부면(548)은 제2 오목 내부면(530)과 제2 측 내부면(544) 사이에 인접하여 각각 도시되어 있다.
예시된 예에서, 활주층(518)은 상부 내부면(526), 제1 및 제2 오목 내부면(528, 530), 제1 및 제2 하부 내부면(546, 548), 및 제1 및 제2 측 내부면(542, 544)에 접합되거나 다른 방식으로 고정된다. 활주층(518)은 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 측 내부면(542, 544)에 인접하여 몸체(512) 내에 매립되는 만곡된 단부를 포함할 수도 있다.
핸드레일(510)의 다양한 치수가 도 10에 도시되어 있다. 예시된 예에서, 핸드레일(510)은 면 높이(552) 및 측면 폭(554)을 갖는다. 면 높이(552)는 활주층(518)의 저부면(558)과 상부 외부면(578)(표면(558, 578)은 도 1에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(510)의 중앙 폭 축(556)에서의 수직 치수이다. 측면 폭(554)은 활주층(518)의 내부 측면(560)과 제2 볼록 외부면(540)(표면(560, 540)은 도 1에 도시되어 있음) 사이의 핸드레일(510)의 중앙 높이축(550)에서의 수평 치수이다. 핸드레일(510)은 도시되어 있는 바와 같이, 중앙 폭 축(556)에 대해 일반적으로 대칭일 수도 있고, 따라서 측면 폭은 핸드레일(510)의 양 측에서 동일할 수도 있다.
핸드레일(510)의 수직 치수는 핸드레일 높이(562), 슬롯 높이(564), 립 높이(566), 커버 높이(580) 및 커버 립 높이(584)를 더 포함한다. 핸드레일(510)의 수평 치수는 핸드레일 폭(568), 슬롯 폭(570), 마우스 폭(572), 신장 억제기 폭(574), 및 커버 측면 폭(582)을 더 포함한다.
핸드레일(510)에서, 커버(516)의 단면적은 감소된다. 몇몇 예에서, 커버 높이(580)는 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수도 있고, 커버 측면 폭(582)은 약 0.5 내지 약 1.5 mm일 수 있으며, 커버 립 높이(584)는 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm일 수 있다.
핸드레일(510)의 다양한 치수가 도 10에 도시되어 있다. 핸드레일(510)의 치수는 표 6에 제공되어 있다. 이들 치수는 예시적인 것이지만 비한정적인 것으로 의도된다.
Figure 112020129654104-pct00006
본 예에 따르면, 커버(516) 및 몸체(512)의 단면 표면적은 각각 대략 172 mm2(26%) 및 488 mm2(74%)일 수 있다. 몸체 및 커버 구성요소의 단면적 사이의 관계는 다를 수 있다. 다양한 예에서, 커버는 핸드레일에 요구되는 전체 TPU의 10 내지 30%를 나타낼 수 있다.
핸드레일(510)에서, 커버(516)는 몇몇 예에서 약 1.5 mm 이하로 얇을 수 있어서, TPU 밀도의 더 큰 전체적인 감소를 위해 더 많은 비율의 핸드레일(510)이 발포될 수 있게 된다. 몇몇 예에서, 몸체(512)는 90 내지 98의 쇼어 A 경도를 갖는 TPU, 예를 들어 95 쇼어 A의 경도를 갖는 Texin 1215TM로 형성될 수 있다. 재료의 탄성률, 및 따라서 제품의 강성은 발포제의 첨가에 의해 감소될 수 있다. 몇몇 예에서, 발포제는 15 내지 30%의 밀도 감소에 영향을 미치도록 첨가될 수 있다. 커버(516)는 몸체에 사용된 것과 동일하지만, 발포제를 갖지 않는 TPU로 형성될 수 있다.
커버(516)가 몸체(512)보다 더 높은 인장 탄성률을 갖는 이러한 예에서, 립 강도 또는 개방에 저항하는 프로파일의 능력은 발포제를 갖지 않고, 국제 출원 공개 WO 2009/033272 A1호 및 WO 2016/176778 A1호에 개시된 핸드레일에서보다 더 큰 정도로 커버(516)에 의해 제공될 것이다. 이 때문에, 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 측 커버부(532, 534)는 활주층(518)과의 접촉 영역을 향해, 제1 및 제2 측 몸체부(520, 522) 주위에서 두께가 약간 테이퍼진 것으로 도시되어 있다. 이러한 배열은 핸드레일(510)이 굽힘시에 너무 강성이 되는 것을 방지할 수 있다.
대안적으로, 최대 대략 20%의 밀도 감소 레벨에서, 몸체의 베이스 재료보다 낮은 탄성률을 갖는 커버 재료가 사용될 수 있다. 일 예에서, 95 쇼어 A의 경도를 갖는 Texin 1215TM가 몸체(512)의 베이스 재료로서 사용되었고, 86 쇼어 A의 경도를 갖는 Desmopan 385 ETM(Covestro)가 커버(516)의 재료로서 사용되었다. 몸체(512)의 밀도는 발포된 TPU를 사용함으로써 약 15%만큼 감소되었고, 최종 제품은 허용 가능한 립 강도 및 굽힘 특성을 나타내었다.
도 11을 참조하면, 유사한 핸드레일이 일반적으로 참조 번호 610으로 도시되어 있다. 핸드레일(610)은 몸체(612), 신장 억제기(614), 커버(616) 및 활주층(618)을 포함한다. 제1 및 제2 측 커버부(632, 634)는 제1 및 제2 측 몸체부(620, 622) 주위에서 두께가 약간 테이퍼진 것으로 도시되어 있다. 핸드레일(610)과 비교하여, 제1 및 제2 측 커버부(632, 634)는 더 급격하게 테이퍼지고, 각각 제1 및 제2 측 몸체부(620, 622)를 따라 종료된다. 제1 및 제2 측 커버부(632, 634)는 제1 및 제2 측 내부면(642, 644) 각각에 관하여 외향으로 오프셋된 위치에서 각각 종료된다.
본 예에 따르면, 커버(616) 및 몸체(612)의 단면 표면적은 각각 대략 150 mm2(23%) 및 510 mm2(77%)일 수 있다. 다른 점에서는, 핸드레일(610)의 구조는 도 10 및 도 11에 도시되어 있는 핸드레일(510)의 구조와 유사하며, 특징의 설명은 반복되지 않을 것이다.
핸드레일(610)에서, 립 강도 및 제품의 굽힘 특성은 구성요소의 특성 및 이들의 구성에 의해 최적화될 수 있다. 예시된 예에서, 립 강성 및 굽힘 특성을 최대화하기 위해, 제1 및 제2 측 커버부(632, 634)는 립 영역에서 완전히 테이퍼진다.
발포된 재료를 갖는 핸드레일의 제조가 이제 더 상세히 설명될 것이다.
도 13을 참조하면, 압출 장치의 예가 일반적으로 참조 번호 700으로 도시되어 있다. 장치(700)가 발포된 TPU의 실험적 제조를 행하기 위해 본 발명자에 의해 사용되었다. 장치(700)는 몸체를 위한 건조된 TPU의 저장을 위한 1차 호퍼(702), 압출 프로세스를 위해 TPU를 드로잉하기 위해 1차 호퍼(702)에 결합된 진공 챔버(704), 및 TPU에 블로잉제를 도입하기 위한 측면 피더(706)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 블로잉제를 포함하는 용융된 TPU는 이어서 일련의 다이(710, 712, 714)를 통해 TPU를 강제 이동시키는 스크류 압출기(708)로 공급된다. 냉각 시스템(716)이 제공될 수도 있고, 장치(700)는 제어 패널(718)을 통해 조작자에 의해 제어될 수도 있다.
발포체 매트릭스용 TPU는 95 쇼어 A의 경도, 1.16의 비중, 및 181℃의 Tm을 갖는 분말화된 Texin 1215TM TPU(Covestro)였다. 발포제는 0.4 내지 0.5 kg/L의 비중, 대략 20 내지 40 ㎛의 범위의 입자 크기를 갖는 비팽창 마이크로구를 갖는 ExpancelTM 950 MB 80(Akzo Nobel N.V.)이었다. 열 기계 분석으로부터, ExpancelTM 마이크로구는 대략 210℃에서 최대 체적에 도달할 수도 있다.
TPU 펠릿은 4시간 초과 동안 20 inHg 미만의 압력에서 진공 챔버(704) 내에서 건조되었다. 스크류 압출기(708)(예를 들어, Harrel GeartruderTM 압출기)는 3개의 동일한 다이(710, 712, 714)가 그에 부착된 상태로 위치되었다. 압출 중에, 단상(single-phase) 시스템이 먼저 측면 피더(706)의 부근에서 매트릭스 및 충전제와 함께 형성된다. 이 위치에서, TPU의 발포가 개시된다. 스크류 압출기(708) 내의 하류 압력은 비교적 높은 레벨로 유지된다. 기포의 형성은 혼합물의 전단 응력에 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 혼합물의 압력은 혼합물이 다이(710, 712, 714)의 입구를 향해 진행함에 따라 다이 축을 따라 증가할 수도 있다.
스크류 압출기(708)의 배럴 온도는 대략 185℃로 유지되었고 팽창된 TPU는 대략 5 rpm의 스크류 속도로 처리되었다. 다이(710, 712, 714)에서 2개의 온도 프로파일이 선택되었다. 더 낮은 온도 설정을 위해, 다이(710)는 대략 165℃로 유지되었고, 다이(712)는 대략 150℃로 유지되었고, 다이(714)는 대략 140℃로 유지되었다. 상승된 온도 설정을 위해, 다이(710)는 대략 180℃로 유지되었고, 다이(712)는 대략 170℃로 유지되었고, 다이(714)는 대략 160℃로 유지되었다. ExpancelTM 마이크로구는 측면 피더(706)로부터 공급되었고, TPU와의 혼합물 내에서 ExpancelTM 마이크로구의 중량 퍼센트는 측면 피더(706) 및 1차 호퍼(702)로부터의 재료 공급을 조절함으로써 달성되었다. 약 5 내지 7 mm 범위의 직경을 갖는 발포체 시험 스트립이 제조되어 냉각 시스템(716)에서 주위 온도에서 물에 의해 냉각되었다.
도 14를 참조하면, 압출 장치의 예가 참조 번호 800으로 도시되어 있다. 장치(800)는 참조 번호 802로 도시되어 있는 몸체용 제1 압출기, 및 참조 번호 804로 도시되어 있는 커버용 제2 압출기를 포함한다. 각각의 압출기는 전술되고 도 13에 도시되어 있는 장치(700)와 유사하다. 압출기(802)는 몸체 TPU를 위한 입구(806) 및 몸체 TPU로의 블로잉제의 도입을 위한 측면 피더(808)를 포함한다. 압출기(804)는 커버 TPU를 위한 입구(810) 및 커버 TPU에 컬러 농축물을 도입하는 데 사용될 수도 있는 측면 피더(812)를 포함한다. 각각의 압출기(802, 804)는 각각의 용적식 펌프(positive displacement pump)를 구동하기 위한 압출기 드라이브(814, 816)를 각각 포함하는 것으로 도시되어 있다. 용융 펌프 및 다이 카트(826)에 결합되어 있는 용융 펌프(818, 820) 및 용융 펌프 드라이브(822, 824)가 또한 도시되어 있다. 몸체 및 커버용 TPU는 예를 들어 국제 출원 공개 WO 2009/033270 A1호의 교시에 따라, 핸드레일을 제조하기 위해 압출기(802, 804)에 의해 다이 조립체(828)로 공급된다.
발포된 폴리머의 내부 구조는 주로 물리적, 기계적, 열적 및/또는 음향적 특성을 포함하는 그 특성을 결정한다. 따라서, 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 사용하여 발포된 폴리머의 형태를 분석하는 것은 더 포괄적인 정보를 제공하기 때문에 2차원 이미징 기술보다 우수할 수도 있다. 다양한 처리 조건 하에서 형성된 ExpancelTM 마이크로구를 포함하는 발포된 TPU 샘플의 형태는 CT 스캐닝을 사용하여 연구되었다(SkyScan 1172TM, Bruker Corp., 벨기에). 도 15는 대략 1 wt% ExpancelTM 마이크로구를 갖는 압출 발포된 TPU의 이미지를 도시하고 있다. 이미지는 폐쇄 셀 구조와 대략 균일한 셀 분포를 갖는 발포된 TPU를 도시하고 있다.
가공의 관점으로부터, 점도가 기존의 TPU 압출 프로세스와 비교할 때 가공 파라미터가 변경되어야 할 필요가 있는지 여부를 결정할 수도 있기 때문에, 발포 프로세스 중 폴리머 용융 점도의 이해가 중요할 수도 있다. 연속 유동 모세관이 다양한 함량의 ExpancelTM 마이크로구와 함께 TPU 용융물의 점도를 측정하기 위해 압출 라인 상에 현장에서 채용되었다. 결과는 도 16에 도시되어 있다. 0.1 wt%, 0.4 wt%, 0.7 wt% 및 1 wt% ExpancelTM 마이크로구(중량 기준)를 TPU에 첨가함으로써 180℃에서의 점도는 상당한 변화를 나타내지 않았다. 이는 TPU 발포 프로세스에 대한 가공 파라미터가, 예를 들어 국제 출원 공개 WO 2009/033270 A1호, WO 2009/033272 A1호, WO 2009/033273 A1호 및/또는 WO 2016/201578 A1호에 교시된 압출 방법 및 장치를 포함하여, 기존의 TPU 압출 프로세스로부터 변경될 필요가 없다는 것을 시사한다. 그러나, 발포된 재료를 갖는 몸체의 감소된 밀도로 인해, 다이 조립체로의 재료의 적절한 전달을 보장하도록 기존의 TPU 압출 프로세스에 약간의 수정이 필요할 수도 있다. 이는 예를 들어, 다이 조립체의 상류에 몸체 TPU를 공급하는 것을 담당하는 용적식 펌프(즉, 도 13에 도시되어 있는 스크류 압출기(708))에 대한 기어 속도의 감소를 포함하는데, 감소는 발포된 몸체의 밀도의 결과적인 감소에 대응한다.
발포된 핸드레일의 제조 프로세스 이외에, 스플라이스(splice) 조인트가 소정의 핸드레일 시스템의 가장 약한 부분일 수도 있기 때문에, 핸드레일 스플라이싱(splicing)이 또한 중요한 고려 사항일 수도 있다. 일반적으로, 2개의 종류의 핸드레일 스플라이싱, 즉 필드(핸드레일 조립 현장에서) 및 공장 스플라이싱이 존재하고, 이들은 상이한 기술 및 구조를 포함할 수도 있다. 양 유형의 스플라이스 조인트는 발포된 몸체를 갖는 핸드레일을 사용하여 준비되었다. 핸드레일의 스플라이싱에 관한 추가의 상세는 미국 특허 제6,086,806호, 미국 출원 제62/591,954호 및/또는 제62/591,971호를 참조하여 볼 수도 있는데, 이들 문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다. 발포된 몸체 재료의 사용은 분출의 감소 때문에 더 용이한 스플라이싱 절차를 야기할 수 있어, 발포된 재료의 팽창으로 인해 스플라이스 몰드를 충전하기 위해 낮은 정밀도를 요구한다.
발포 재료의 몸체를 갖는 핸드레일은 이들이 기계적 특성 시험을 충족하는 것을 보장하기 위해 이하와 같이 평가되었다:
1. 실내 및 실외 핸드레일 동적(피로) 수명 시험
발포된 몸체와 필드 스플라이스 조인트를 갖는 핸드레일은 1,400시간의 실외 수명 시험을 통과했고, 공장 스플라이스 조인트는 800시간의 실내 수명 시험을 통과했다. 이 시험은 현장에서 운전되는 대략 5년의 핸드레일 수명에 대응한다.
2. 인장 탄성률
인장 강도 시험이 발포된 몸체 TPU의 연신율 및 인장 응력을 결정하기 위해 핸드레일 몸체에 수행되었다. 시험된 샘플은 핸드레일의 하면으로부터 직물을 박리하고, 박리 절단 기계 상에서 레일 절단을 수행하고, 덤벨 형상으로 절단함으로써(다이를 사용하여) 준비되었다. 몸체 TPU 재료의 연신율 및 인장 응력의 비교는 표 7에 나타낸다.
Figure 112020129654104-pct00007
3. 와이어 인발(pullout) 및 직물 박리 시험
신장 억제기의 케이블과 몸체 사이에 양호한 접착을 갖는 것은 핸드레일 파괴를 회피하는 데 중요할 수도 있다. 표준 1" 와이어 인발 시험이 1000시간의 실내 피로 시험 전후에 발포된 핸드레일에 수행되었고, 직물 박리 시험이 또한 수행되었다. 1" 와이어 인발 및 직물 박리 시험의 결과는 표 8에 나타낸다.
Figure 112020129654104-pct00008
4. 신장 억제기의 높이 및 위치
몇몇 예에서, 신장 억제기의 케이블은 핸드레일 하중의 거의 99%까지 견딜 수도 있다. 몸체 내의 케이블의 위치는 케이블의 내부 응력에 민감할 수도 있다. 몸체 내로의 ExpancelTM 블로잉제의 첨가가 케이블의 높이 및 위치에 영향을 미칠 수도 있는지를 결정하기 위해, 핸드레일 단면을 따른 케이블의 높이가 측정되었다. 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 케이블의 평균 높이가 ExpancelTM을 첨가함으로써 대략 1.3%만큼 증가되었다. 이는 ExpancelTM 블로잉제의 첨가가 높이의 상당한 변화를 야기하지 않고, 오히려 차이는 운전 사이의 가변성에 의해 설명될 가능성이 있을 수도 있다는 것을 시사한다.
도 17은 발포된 몸체 내에 위치된 신장 억제기의 케이블을 도시하고 있다.
도 18 및 도 19는 다중-스트랜드 케이블 중 하나 주위의, 고체 및 발포된 몸체 재료 각각의 침투를 도시하고 있다. ExpancelTM 블로잉제의 첨가는 케이블 주위의 TPU 침투에 영향을 미치지 않을 수도 있는 것으로 보인다. 마이크로구의 크기는 케이블 사이의 거리보다 더 큰 것으로 보이고, 따라서 이들은 케이블 사이가 아니라 케이블의 그룹 주위에 위치된다.
표 9를 참조하면, 1 wt% ExpancelTM 블로잉제로 제조된 핸드레일에 기초하는 예시적인 비용 계산이 제공되어 있다. 계산은 예시적인 것이고 비한정적이도록 의도된다. 몸체 TPU 중량의 14%가 발포된 재료로 인해 감소되었지만, ExpancelTM 블로잉제의 비용은 TPU의 대략 4배이고, 따라서 단지 대략 10%의 전체 절약이 실현될 수도 있다. 핸드레일 내의 몸체 재료의 비율이 증가되면, 추가 비용을 절약할 수 있는 잠재성이 증가된다. 감소된 재료 비용 이외에, 몸체 내의 발포된 재료의 사용은 또한 발포된 몸체의 밀도 및 열 용량의 감소로 인한 제조 속도의 증가를 야기할 수도 있다. 이는 압출 프로세스 중에 더 빠른 냉각 및 셋업을 야기하는데, 이는 더 낮은 제조 비용을 의미할 수 있다.
Figure 112020129654104-pct00009
요약하면, 1 wt% ExpancelTM 마이크로구를 첨가함으로써, 핸드레일에서 몸체 TPU 비용의 10%가 절약될 수도 있고, 몸체 TPU 중량의 14%가 감소될 수도 있다.
본 명세서에서 관심 있는 주제는 반드시 핸드레일에 한정되는 것은 아니고, 일정한 단면의 다른 물품에 더 광범위하게 적용될 수도 있다.
더욱이, 발포가 핸드레일 몸체의 밀도를 감소시키기 위한 특정 접근법으로서 본 명세서에 설명되고 ExpancelTM이 특정 화학적 블로잉제로서 명명되었지만, 감소된 밀도 및 여전히 허용 가능한 기계적 특성을 갖는 부분을 갖는 복합 핸드레일을 달성하기 위해 다른 기술 및 제제를 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 한정되도록 의도된 것은 아니지만, InfinergyTM(BASF)와 같은 다른 화학 블로잉제가 사용될 수 있고, 몇몇 경우에, 압출 용융물 스트림 내에 기체를 기계적으로 분사함으로써 발포가 달성되게 하는 것이 가능할 수도 있다.
더욱이, 기하학적 또는 수학적 관계를 전달하기 위해 본 명세서에서 사용된 용어는 절대 정밀도로 해석될 필요는 없다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 '오목' 및 '볼록'은 정확히 원형인 만곡 표면을 갖는 구조를 의미하는 것으로 해석될 필요는 없다. 본 명세서의 이들 용어 및 다른 용어는 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 수학적 정의에 대한 엄격한 고수 없이, 약간의 융통성을 갖고 해석될 수도 있다. '수직', '수평', '폭' 및 '높이'를 포함하여, 배향을 나타내기 위해 본 명세서에서 사용된 용어는 도면에 도시되어 있는 바와 같이 핸드레일에 대응하고 이해를 돕기 위해 의도되었지만, 제조 및/또는 사용 중에 다양한 구성요소의 배향을 나타낼 필요는 없다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.
상기 설명은 하나 이상의 장치 또는 방법의 예를 제공하지만, 다른 장치 또는 방법이 첨부된 청구범위의 범주 내에 있을 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

Claims (61)

  1. 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 또는 다른 운송 장치와 함께 사용을 위해 적합한 핸드레일이며,
    상기 핸드레일은,
    몸체;
    몸체 내의 신장 억제기; 및
    몸체에 접합된 활주층을 포함하고,
    몸체의 적어도 일부는 열가소성 폴리우레탄에 분산된 기체상을 포함하고,
    기체상은 폴리머 매트릭스에 분산된 신택틱 발포체의 입자로 형성되고,
    입자는 팽창된 마이크로구를 포함하는, 핸드레일.
  2. 제1항에 있어서, 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 5%만큼 감소시키는, 핸드레일.
  3. 제2항에 있어서, 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 적어도 10%만큼 감소시키는, 핸드레일.
  4. 제3항에 있어서, 기체상은 폴리머 매트릭스의 밀도와 비교할 때 몸체의 적어도 일부의 밀도를 15%만큼 감소시키는, 핸드레일.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 균일한 기포의 분포를 갖는, 핸드레일.
  6. 제5항에 있어서, 기포는 폴리머 매트릭스에서 일반적으로 폐쇄 셀 구조를 형성하는, 핸드레일.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 몸체는 1%(중량 기준)의 팽창된 마이크로구를 갖는, 핸드레일.
  10. 제1항에 있어서, 폴리머 매트릭스는 제1 열가소성 재료로 형성되는, 핸드레일.
  11. 제10항에 있어서, 제1 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성되는, 핸드레일.
  12. 제11항에 있어서, 제1 열가소성 재료는 92 내지 98 쇼어 A의 경도를 갖는, 핸드레일.
  13. 제12항에 있어서, 제1 열가소성 재료는 95 쇼어 A의 경도를 갖는, 핸드레일.
  14. 제1항 내지 제4항 및 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    몸체는 제1 측 몸체부, 제1 측 몸체부로부터 이격된 제2 측 몸체부, 및 제1 및 제2 측 몸체부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 몸체부를 포함하고, 중앙 몸체부는 상부 내부면을 형성하고, 제1 및 제2 측 몸체부는 그 양 측에서 상부 내부면에 인접하는, 제1 및 제2 오목 내부면을 각각 형성하고;
    신장 억제기는 중앙 몸체부 내에 있고;
    활주층은 적어도 상부 내부면과 제1 및 제2 오목 내부면에 접합되는, 핸드레일.
  15. 제14항에 있어서, 몸체에 접합된 커버를 포함하고, 커버는 제1 측 몸체부를 커버하는 제1 측 커버부, 제2 측 몸체부를 커버하는 제2 측 커버부, 및 중앙 몸체부에 인접하여 제1 및 제2 측 커버부 사이에서 연장하는 일반적으로 균일한 두께의 중앙 커버부를 포함하고, 중앙 커버부는 상부 외부면을 형성하고, 제1 및 제2 측 커버부는 그 양 측에서 상부 외부면에 인접하는 제1 및 제2 볼록 외부면을 각각 형성하고, 제1 및 제2 측 몸체부는 또한 제1 및 제2 오목 내부면 사이에 인접한 제1 및 제2 측 하부 내부면을 각각 그리고 일반적으로 대향하는 제1 및 제2 측 내부면 각각을 형성하고, 커버는 제2 열가소성 재료로 형성되는, 핸드레일.
  16. 제15항에 있어서, 몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 두께가 테이퍼지고, 커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 대응 두께 증가부를 갖고, 제1 및 제2 측 커버부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성하는, 핸드레일.
  17. 제15항에 있어서, 커버는 제1 및 제2 측 커버부 주위에서 두께가 테이퍼지고, 몸체는 제1 및 제2 측 몸체부 주위에서 대응 두께 증가부를 갖고, 제1 및 제2 측 몸체부는 제1 및 제2 측 내부면을 각각 또한 형성하는, 핸드레일.
  18. 제17항에 있어서, 제1 및 제2 측 내부면에서의 커버 립 높이는 0.1 내지 1.0 mm인, 핸드레일.
  19. 제17항에 있어서, 제1 및 제2 측 커버부의 각각은 각각 제1 및 제2 측 내부면에 관하여 외향으로 오프셋된 위치에서 종료되는, 핸드레일.
  20. 제17항에 있어서, 중앙 폭 축에서의 커버 높이는 0.5 내지 1.5 mm인, 핸드레일.
  21. 제17항에 있어서, 중앙 높이 축에서의 커버 측면 폭은 0.5 내지 1.5 mm인, 핸드레일.
  22. 제17항에 있어서, 커버는 핸드레일의 열가소성 재료의 10 내지 30%를 요구하도록 크기 설정되는, 핸드레일.
  23. 제15항에 있어서, 제2 열가소성 재료는 폴리에스터계 열가소성 폴리우레탄으로 구성되는, 핸드레일.
  24. 제23항에 있어서, 제2 열가소성 재료는 85 내지 92 쇼어 A의 경도를 갖는, 핸드레일.
  25. 제24항에 있어서, 제2 열가소성 재료는 86 쇼어 A의 경도를 갖는, 핸드레일.
  26. 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 또는 다른 운송 장치와 함께 사용을 위해 적합한 핸드레일이며,
    상기 핸드레일은,
    몸체;
    몸체에 접합된 커버;
    몸체 내의 신장 억제기; 및
    몸체에 접합된 활주층을 포함하고,
    몸체의 적어도 일부는 제1 열가소성 재료에 분산된 기체상을 포함하고,
    상기 제1 열가소성 재료는 열가소성 폴리우레탄으로 구성되고,
    기체상은 제1 열가소성 재료의 폴리머 매트릭스에 분산된 신택틱 발포체의 입자로 형성되고,
    입자는 팽창된 마이크로구를 포함하는, 핸드레일.
  27. 제10항 내지 제13항 및 제26항 중 어느 한 항에 따른 핸드레일의 제조 방법이며,
    신장 억제기 및 활주층을 다이 조립체에 공급하는 단계;
    용융 상태에서 제1 열가소성 재료를 다이 조립체에 공급하는 단계;
    몸체를 형성하기 위해 제1 열가소성 재료에 기체상을 분산시키는 단계;
    제1 열가소성 재료를 신장 억제기와 함께 결합하여, 이에 의해 제1 열가소성 재료 내에 신장 억제기를 매립시키는 단계;
    활주층을 제1 열가소성 재료에 직면하게 하여, 제1 열가소성 재료, 신장 억제기 및 활주층이 이에 의해 복합 압출물을 형성하는 단계; 및
    다이 조립체로부터 복합 압출물을 압출하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 일정한 단면의 물품을 압출하는 방법이며,
    용융 상태에서 제1 열가소성 재료를 공급하는 단계;
    이종 혼합물을 형성하기 위해 제1 열가소성 재료의 폴리머 매트릭스에 기체상을 분산시키는 단계; 및
    다이 조립체로부터 혼합물을 압출하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 열가소성 재료는 열가소성 폴리우레탄으로 구성되고,
    기체상은 폴리머 매트릭스에 분산된 신택틱 발포체의 입자로 형성되고,
    입자는 팽창된 마이크로구를 포함하는, 방법.
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