자동-말림 슬리브

자동-말림 슬리브{SELF-CURLING SLEEVE}

본 발명은 와이어 하네스(wiring harness) 등의, 기다란 물품을 수용하여 보호하는 슬리브에 관한 것이다.

보호용 슬리브는 와이어 하네스 및 광학 섬유 케이블 등의, 기다란 물품을 체계화하여 보호하도록 자동차, 선박 및 항공 산업에서 이용된다. 이 슬리브는 기다란 물품을 둘러싸서 절단, 마멸, 복사열, 마모를 유도하는 진동 및 기타 가혹한 환경의 위협에 대해 상기 물품을 보호한다. 보호용 슬리브 내에 배치될 때, 상기 배선 또는 케이블은 깔끔한 다발로 함께 보유되어, 다수의 다른 물품들을 서브-조립체로 처리할 수 있게 됨으로써, 상기 물품의 제품으로의 통합 중에 시간과 노력을 절약할 수 있게 된다.

보호용 슬리브는 필라멘트들을 기재로 직조한 후 기다란 물품을 수용할 수 있는 중앙의 공간을 형성하도록 상기 기재를 관 모양의 형태로 탄력적으로 바이어싱함에 의해 제조될 수 있다. 바이어싱은 기재를 제조하도록 사용되는 사들(yarns)의 타입들에 대해 적절한 여러 가지 수단에 의해 행할 수 있다. 중합체 필라멘트들은 기재가 원통형 맨드릴을 중심으로 감겨질 때 가열함에 의해 바이어싱될 수 있고, 상기 필라멘트들은 맨드릴의 형상에 일치하는 영구적 세트를 취하게 된다. 또 한, 필라멘트들은 화학적 수단 또는 냉간 가공에 의해 말린 형상으로 탄력적으로 바이어스될 수 있다.

기재가 관 모양으로 바이어스될 때, 모노필라멘트들은 통상 "후프" 또는 관의 원주 방향으로 배향된다. 모노필라멘트들은 기재를 관 모양으로 유지하고 슬리브가 기다란 물품을 삽입 또는 제거하도록 조작될 때 발생하는 비틀림 력의 부재 시에 기재를 상기 관 모양 형상으로 복귀시키려는 경향이 있는 강하고 탄력적인 바이어싱 및 양호한 경도를 제공한다.

관 모양으로 바이어스되는 슬리브들과 연관된 중요한 결점은 슬리브를 제조하는 과정에서 분리된 단계에 의해 바이어싱이 행해진다는 점이다. 슬리브를 포함하는 필라멘트들은 직조 전에 냉간 가공에 의해 바이어스되거나 또는 직조 후에 맨드릴을 중심으로 감겨있을 때 기재를 가열함에 의해 바이어스될 수 있지만, 이들 작용은 슬리브 제조 시에 요구되는 시간 및 비용을 추가시키는 별도의 단계를 구성하게 된다. 자동으로 말리게 되어 필라멘트들을 관 모양으로 탄력적으로 바이어싱하도록 별도의 단계를 필요로 하지 않는 기재로 형성되는 슬리브를 제공함이 유익할 것이다.

본 발명은 기다란 물품을 수용하여 보호하는 자동-말림 슬리브에 관한 것이다. 상기 슬리브는 다수의 모노필라멘트들 또는 모노필라멘트들 및 멀티필라멘트사들의 조합으로 직조된 기재를 포함한다. 모든 모노필라멘트들이 사용된 때, 일 방향을 따른 모노필라멘트들이 다른 방향을 따른 모노필라멘트들보다 더 큰 직경을 가진다. 조합의 실시예에서, 상기 모노필라멘트들은 제1 방향을 따라 배향되고 멀티필라멘트사들은 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 배향된다. 상기 모노필라멘트들은 더 큰 직경의 모노필라멘트들이 기재의 일측 상에 지배적으로 플로트들을 형성하도록 직조된다. 모노필라멘트들-멀티필라멘트 조합에서, 상기 모노필라멘트들은 기재의 일측 상에 지배적으로 플로트들을 형성한다. 상기 기재는 플로트들을 형성하는 모노필라멘트들에 대해 평행한 축을 중심으로 말리게 되어 그 중앙에 공간을 형성하고 그 공간을 둘러싸게 된다. 상기 일측은 중앙의 공간에서 멀리 바깥쪽으로 향하는 플로트들을 가진다. 일 실시예에서, 길이방향 플로트들은 바깥쪽으로 향하고, 수평 방향 플로트들은 안쪽으로 향한다.

상대적으로 더 단단한 필라멘트들은 경사 방향으로 배치되고, 상대적으로 덜 단단한 필라멘트들은 위사 방향으로 배치된다. 바람직하게, 모노필라멘트사들은 기재를 따라 경사 방향으로 배향된다. 모노필라멘트들 및 멀티필라멘트들의 조합에서, 상기 모노필라멘트들은 경사 방향으로 배향된다.

상기 필라멘트들은 플로트들을 제공하도록 오늬 모양 능직, 이중직 오늬 모양 능직 또는 주자직으로 직조될 수 있다.

이제 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 예시적으로 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브의 사시도;

도2는 경사 방향 기재의 사시도;

도3은 위사 방향 기재의 사시도;

도4-10은 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브 용으로 사용된 직조 패턴들을 나타낸 개략적인 도면들;

도11은 자동-말림 슬리브의 다른 실시예의 사시도;

도12-14는 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브 용으로 사용된 직조 패턴들을 나타낸 개략적인 도면들; 및

도15는 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브의 다른 실시예로서, 도14의 직조 패턴에 대응하는 사시도이다.

도1은 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브(10)를 나타내고 있다. 슬리브(10)는 다수의 모노필라멘트(14) 및 멀티필라멘트사(16)로 직조된 기재(12)를 포함한다. 모노필라멘트(14)는 화살표(18)로 나타낸 제1 방향으로 배향되고, 멀티필라멘트사(16)는 제1 방향에 대해 직교하는, 화살표(20)로 나타낸 제2 방향으로 배향된다. 바람직하게, 모노필라멘트(14)는 기재의 경사 방향으로 배향되고 멀티필라멘트사는 위사 방향으로 배향되어 직물의 "위사" 또는 "픽(picks)"을 구성한다.

기재(12)를 직조하기 위한 바람직한 직조 패턴은 기재의 일 측면에 지배적으로 "플로트(float)"를 형성하는 능직 및 주자직 등이다. 도2에 도시된 바와 같이, "플로트"(22)는 모노필라멘트(14) 등의 사 또는 필라멘트가, 위사(16)와 같이, 그에 직교하게 배향된 하나 이상의 필라멘트 또는 사 위로 교차할 때 형성된다. 상기 기재는, 도2에 도시된 바와 같이, 기재의 표면 위에 지배적으로 경사 플로트로써 직조될 때 "경사 배향(warp faced)"이라고 한다. 위사 플로트(24)가 직물의 표면에 지배적으로 직조되어 있을 때의 "위사 배향" 기재가 도3에 도시된다.

도1에 도시된 바와 같이, 경사 배향 또는 위사 배향 이든 간에, 기재(12)는, 경사 방향으로는 모노필라멘트(14)로 그리고 위사 방향으로는 멀티필라멘트사(16)로 직조될 때, 모노필라멘트(14)에 대해 평행한 축(26)을 중심으로 말리게 되는 현저한 경향을 나타낸다. 말리는 방향은 플로트(22)를 가진 표면에서 멀어지는 쪽으로, 즉 상기 기재(12)가 축을 중심으로 자연적으로 말려서 모노필라멘트(14)에 의해 형성된 플로트들(22)이 슬리브(10)의 외측면(28) 상에 있게 된다. 말려질 때, 기재(12)는 관 모양으로 되며 기다란 물품을 수용하기 위한 중앙의 공간(30)을 형성한다.

상기 예시적인 기재(12)의 말림의 이유는 적어도 두 가지 요소들에 있는 것으로 생각된다. 첫째, 상대적으로 단단한 부재들(예컨대, 모노필라멘트(14))이 경사 방향으로 배향되고, 더욱 유연한 부재들(예컨대, 멀티필라멘트사(16))이 위사 방향으로 배향되는 것이다. 따라서, 상기 슬리브는 경사 방향의 필라멘트 부재들이위사 방향의 필라멘트 부재들 보다 더 큰 빔 강도를 가질 때 자동으로 말려지게 됨을 알 수 있었다.

도1의 실시예를 참조하면, 경사 방향의 모노필라멘트들이 길이방향 축(26)을 따라 기재(12)를 강화시켜서, 슬리브(10)에 강성을 제공하고 굽힘에 대한 저항을 제공한다. 대조적으로, 위사 방향으로 배향되는 더 유연한 멀티필라멘트사(16)는 휘기 쉽고 쉽게 굽혀져서 기재(12)가, 멀티필라멘트 위사(16)에 대한 굽힘 축인, 축(26)을 중심으로 말릴 수 있도록 허용한다. 약 200- 약 2000 데니어를 가진 멀티 필라멘트사가 적절하다.

기재의 말림을 유발하는 제2 요소는 기재의 말림을 유도하는 힘을 발생시키는 플로트들(22)에 연관된다. 상기한 바와 같이, 기재(12)는 플로트(22)를 가진 표면(28)에서 멀어지게 말리게 된다. 상기 기재(12)는, 일 표면이, 일 표면 상에 플로트들(22)이 지배적인 다른 표면과 다르다는 관점에서 불균형으로 된다. 이러한 표면 불균형이 기재를 통해 내부 응력을 야기하며 축(26)을 중심으로 한 기재의 곡률에 있어서의 점증 현상을 나타내게 된다.

경사 및 위사 방향의 오늬 모양 능직 패턴으로 직조된 기재들이 주자직으로 형성된 기재들보다 더 강한 말림 경향을 나타내는 것이 관찰되기 때문에, 오늬 모양 능직에서 뚜렷하게 반복되는 지그재그 패턴은 말림의 강도를 증가시킨다. 주자직이 플로트들을 갖지만, 이들은 오늬 모양 능직과 연관된 지그재그 패턴을 나타내지 않으며 오늬 모양 능직 기재에서와 같은 정도의 말림 경향을 나타내지 않는다.

도4 내지 10은 경사 부재들이 모노필라멘트(14)를 포함하고 위사 부재들이 멀티필라멘트사(16)를 포함할 때 말리는 기재를 형성하는 여러 가지 직조 패턴을 나타내고 있다. 실제로 직조된 기재를 명확하게 설명하기 어렵기 때문에, 직조 패턴은 매트릭스를 이용하여 개략적으로 설명된다. 상기 매트릭스는 반복되는 직조 패탄을 나타낸다. 상기 매트릭스의 열들은 경사 부재를 나타내며 행들은 위사 부재들을 나타낸다. 상기 매트릭스의 각각의 스퀘어는 직조기 상에 직조될 때 직물의 상부면에 나타나는 부재를 가리키고 있다. 스퀘어에서 "X"는 대응하는 경사 부재가 대응하는 위사 부재 위로 교차하는 교차점을 나타낸다. 상기 상부면은 필수적으로 슬리브(10)의 외측면일 필요는 없고, 그 면 위의 지배적인 플로트들에 의해 결정될 것이다.

도4 및 5는 간단한 오늬 모양 능직 패턴을 나타내며, 도4는 위사 방향으로 도5는 경사 방향으로 되어 있다. 이들 능직 패턴들은 모두 경사 축을 중심으로 한 비교적 강한 말림 경향을 갖는 기재를 생성한다.

도6 및 7은 더 복잡한 오늬 모양 능직을 나타내며, 열 4 및 8에서, 위사 방향 패턴에 대한 표면 상에 4개의 여분의 경사 교차점(도6)이 있거나, 또는 더 잦은 빈도의 반복 패턴 및 경사 방향 패턴에 대해 2개의 여분의 위사 교차점(도7)이 있는 점에서, 도4 및 도5와 다르다. 이러한 패턴으로 직조된 기재들은 도4 및 5의 간단한 오늬 모양 패턴들 보다 말리는 경향이 약함을 보여주었다.

도8은 주자직을 나타낸다. 이 패턴으로 직조된 기재들은 도6 및 7의 복잡한 오늬 모양 패턴들 보다 말리는 경향이 약함을 보여주었다. 오늬 모양 능직의 지그 재그 패턴 특성은 도8에 도시된 주자직에서 결여되어 있다.

분명히, 가장 강한 말림 경향은 도9에 도시된 오늬 모양의 이중직 패턴에 따라 직조된 기재들에서 나타난다. 이중직은, 각각 자신의 경사 및 위사를 갖는, 겉 직물 및 이면 직물이 직조 중에 결합되는, 합성 직물이다. 상기한 지그재그 패턴이, 이중직 직조를 나타내는, 도9에 보여지지 않지만, 이중직을 포함하는 직물로서 도시될 때, 도10에 도시된 바와 같이, 직물의 지그재그 패턴이 명확하게 나타난다.

모노필라멘트 및 멀티필라멘트사의 바람직한 재료는 폴리에스터, 폴리프로필렌 및 케브라 및 나일론 등의 아라미드와 같은 합성 중합체를 포함한다. 또한, 경 사 모노필라멘트 용으로 바람직하게, 스테인리스 강, 티탄-니켈 합금, 엘질로이(elgiloy) 또는 높은 항복 응력을 갖는 다른 탄력적인 금속 등의 재료들을 적절하게 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 자동 말림 기재들은 별도의 바이어싱 단계를 필요로 하지 않는 관 형상의 슬리브를 제공한다. 이러한 슬리브들은 기다란 물품을 덮어 싸도록 사용될 수 있고 물품을 중앙의 공간 내에 포함하고 있도록 그들 고유의 탄력적인 바이어싱에 의존하거나, 또는 슬리브를 더욱 고정시키기 위한 랩으로서 테이프 등의 폐쇄 수단이 사용될 수 있다. 상기 슬리브는 기재에 슬리브를 용이하게 부착 및 제거할 수 있는, 끈, 후크 및 루프 파스너, 버튼, 지퍼 등의 폐쇄 수단과 함께 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 자동-말림 슬리브(32)의 다른 실시예가 도11에 도시된다. 자동-말림 슬리브(32)는 경사 방향(18)으로 연장하는 모노필라멘트(34) 및 위사 방향(20)으로 연장하는 모노필라멘트(36)로 직조된 기재(12)를 포함한다.

모노필라멘트 및 멀티필라멘트사 모두를 갖는 전술한 실시예에서 설명된 바와 같이, 기재(12)는 그의 표면들 사이에 불균형을 생성하는 능직 또는 주자직 패턴을 사용하여 축(26)을 중심으로 말리도록 유도될 수 있다. 또한, 경사 방향 또는 위사 방향 기재들이 유익하다.

말림의 강도 및 정도는 기재(12)를 포함하는 모노필라멘트(34,36)의 적절한 선택에 의해 증가될 수 있다. 예컨대, 경사 방향(18)으로 배향될 때 축(26)을 중심으로 말림을 유도 또는 증가시키도록, 경사 방향(18)에 평행하게 배향된 모노필라 멘트(34)가 위사 방향(20)으로 배향된 모노필라멘트(36)보다 더 큰 직경을 가지도록 선택된다. 더 큰 직경의 모노필라멘트(34)는 더 작은 직경의 모노필라멘트(36)보다 더 큰 관성 모멘트 영역을 가지며, 동일 탄성 계수를 가진 필라멘트들에 대해, 더 큰 굽힘 강성을 가진다. 더 약한 강성의 모노필라멘트(36)는 더 용이하게 구부려지고 따라서 플로트들에 의해 생성된 불균형으로 인해 기재가 축(26)을 중심으로 말리도록 허용한다. 약 0.001인치 내지 약 0.020인치 사이의 직경을 가진 모노필라멘트들은 본 발명에 따른 자동-말림 슬리브를 형성하기 위한 실제적인 필라멘트들을 제공한다. 실제의 예들은 강한 말림력을 나타내도록 제조되었다. 일부 예들은 폴리페닐렌 황화물(PPS)로 제조된 경사 모노필라멘트들을 포함하며 약 0.008인치의 직경을 가진 이중(나란한) PPS 위사 모노필라멘트들로 직조된 약 0.010인치의 직경을 가진다. 다른 예에서, 약 0.010인치의 직경을 가진 폴리에스터의 경사 모노필라멘트들이 약 0.006인치의 직경을 가진 폴리에스터의 위사 모노필라멘트들로 직조된다.

또한, 경사 방향으로 사용되는 모노필라멘트의 재료를 위사 방향의 모노필라멘트의 재료에 대해 변화시킴에 의해 말림을 증가 또는 제어할 수 있다. 재료를 변화시킴에 의해 모노필라멘트의 탄성 계수를 변화시킬 수 있다. 일 방향 또는 다른 방향으로 연장하는 모노필라멘트들에 더 높거나 또는 낮은 탄성 계수를 가진 재료를 사용함에 의해, 말림의 경향이 증가 또는 감소될 수 있고, 모노필라멘트들의 상대 직경 및 직조 패턴과 연계하여 말림의 미세 조정이 가능해진다. 예컨대, 경사 축을 중심으로 한 말림을 증가시키도록, 비교적 낮은 탄성 계수를 가진 위사 모노 필라멘트들이 경사 모노필라멘트들보다 더 유연한 위사 모노필라멘트들을 제조하도록 사용될 수 있다. 유사하게, 경사 축을 중심으로 한 말림 경향을 약화시키기를 원할 때는, 보다 큰 탄성 계수를 가진 위사 모노필라멘트들이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 자동-말림 슬리브들의 모노필라멘트로서 사용되기에 적절한 여러 재료들이 있다. 이 재료들은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET, 폴리에스터 타입), 나일론6 및 나일론6,6, 나일론 코팅된 은, 올레핀, 델라웨어, 윌밍톤의 EI 듀폰사의 트레이드 마크로 등록된, Nomex ^® 및 델라웨어, 윌밍톤의 EI 듀폰사의 트레이드 마크로 등록된, Kevlar ^® 등의 아라미드, 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK), 모드아크릴(modacrylic) 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아크릴 섬유,스판덱스, 레이온, 아세테이트, 폴리(유산)(PLA), 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN, 폴리에스터 타입), (독일 BASF 사의 트레이드 마크로 등록된, Basofil ^® ) 멜라민, 불화 탄화 수소 및 면직물 등의 천연 섬유를 포함한다.

다른 특징은 슬리브에 열을 가하는 것이다. 어떠한 재료에 대해 열을 가하면 더욱 말림을 유도하게 되고 또한 슬리브를 말린 상태로 더 잘 보유하게 되는 가열 경화 작용을 제공한다.

도12는 능직을 개략적으로 나타내는 직조 패턴 매트릭스를 도시하고 있다. 도시된 능직은 위사 방향으로 배향되어 있는 경사 모노필라멘트 교차점들의 지그재그 패턴에 의해 특징된다. 이 교차점들을 경사 및 위사 모노필라멘트들의 여러 교차점들에서 "X"로 나타내고 있다. 또한, 열들은 경사 모노필라멘트들을 나타내고 행들은 위사 모노필라멘트들을 나타낸다. 클린 에지를 생성하도록 바스켓 직조법이 도입되는 기재(열들 11 및 12)의 에지에서는 지그재그 패턴이 계속되지 않는다.

도13은 경사 방향을 따라 지그재그 패턴이 배향되는 능직을 나타내고 있다.

도14는 경사 모노필라멘트 교차점을, 기재의 경사 및 위사 방향 모두로 대각선으로 진행되는 "X" 심볼로 나타낸, 또 다른 실제의 말림 유도 직조 패턴을 도시하고 있다. 이 패턴은 도15에 도시된 바와 같이 자동-말림 슬리브 실시예(38)를 생성하며, 기재(40)는 슬리브의 길이방향 축(44)을 중심으로 나선형(42)으로 말려진다. 슬리브의 경사(46) 및 위사(48)를 포함하는 모노필라멘트들은 축(44)에 대해 비스듬하게 배향된다. 또한, 도4-10 및 도12-14의 도면들 중 어느 하나에 도시된 직조 패턴들은 기재를 형성하는 모노필라멘트 또는 모노필라멘트-멀티필라멘트의 어떠한 조합과도 함께 사용될 수 있음을 이해하기 바란다.

직조된 기재들의 예들이 제공되었지만, 자동-말림 슬리브는 경사 편직 중에 위사 필라멘트들의 삽입을 통해, 또는 기재의 말림을 유도하기 위해 필요한 불균형을 생성하도록, 경사 편직 자체 만으로도 제조될 수 있음을 이해하기 바란다.

이상 본 발명의 원리들에 대해 설명하였지만, 이러한 설명은 당업자들에게 단지 예시적으로 행해진 것일 뿐이고 본 발명의 범위에 대해 제한하려는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위에 의해, 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 속하는 본 발명의 모든 변화들을 커버하고자 한다.