KR0136772B1 - 고강력 유핵 코드 - Google Patents

고강력 유핵 코드

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KR0136772B1
KR0136772B1 KR1019900003371A KR900003371A KR0136772B1 KR 0136772 B1 KR0136772 B1 KR 0136772B1 KR 1019900003371 A KR1019900003371 A KR 1019900003371A KR 900003371 A KR900003371 A KR 900003371A KR 0136772 B1 KR0136772 B1 KR 0136772B1
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yarns
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르로이 키페 2세 로버트
Original Assignee
제임스 제이. 플라인
이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

없음

Description

고강력 유핵 코드
제1도 및 2도는 본 발명에 따른 코어 사에 대한 한계를 측정하는 것에 대한 기하학적 설명도이다.
본 발명은 사용후의 코드의 보유강력이 상당히 개선되도록 코어(core)와 코어 둘레에 플라잉(plying)된 꼰 사(twisted yarn)의 시이드(sheath)로 구성된 초고강력의 코드에 관한 것이다. 꼰 사는 일반적으로 아라미드 섬유로부터 제조하고; 통상적으로는 파라-아라미드 섬유로부터 제조한다.
그릴(Grill)에게 1983년 7월 12일자로 허여된 미합중국 특허 제4,392,341호에는, 수개의 사를 꼰후 플라잉하여 코드를 만드는 방법 및 장치가 기술되어 있다. 이 장치는 아라미드 사와 함께 사용하기에 특히 적합하며, 트레드 가이드(thread guide)로서 작용하도록 개개 사에 대하여 등거리 구멍을 갖는 판을 활용한다. 코어/시이드 구조에 대하여는 언급된 것이 없다.
팅가스(Tingas)에게 1959년 4월 21일자로 허여된 미합중국 특허 제2,882,675호에는, 사를 꼬고 플라잉하여 코드를 만드는 장치가 기술되어 왔다. 서로 등거리에 있는 수개의 구멍을 가지며 중앙에 1개의 구멍을 갖는 가이드 판이 기술되어 있다. 그러나 중앙의 사에 대하여 수개의 사를 플라잉하는 것은 기술되어 있지 않다.
웨웰(Whewell)에게 1969년 12월 2일자로 허여된 미합중국 특허 제3,481,134호에는, 시이드 사의 꼬임과는 반대 방향으로 코어사를 꼬고 코어사와 같은 방향으로 전체 코드 구조물을 꼬아서 코어/시이드 구조물에 있어서의 엉클림(kink)을 제거하는 방법이 기술되어 있다. 이 문헌은 코어의 크기가 시이드 사와 동일한 다중 플라이 코드에 관한 것이다. 이 문헌은 코어의 크기가 시이드 사와 동일한 다중 플라이 코드에 관한 것이다. 코어와 플라이 사와의 관계는 본 발명의 방식을 완전히 벗어난다.
루셀(Rusell)등에게 1979년 12월 4일자로 허여된 미합중국 특허 제4,176,705호에는, 6개의 강철 스트랜드(strand)로 싸여진 아라미드 코어를 갖는 복합 코드가 기술되어 있다. 강철 스트랜드는 아라미드 코어보다 약간 작기 때문에 강철 스트랜드는 약간 떨어져서 있을 것이다. 아라미드는 적재 하중 인장 강력을 가지므로 코어는 아라미드이다.
라이온스(Lyons)등에게 1956년 7월 17일자로 허여된 미합중국 특허 제2,755,214호에는, 코어 둘레에 꼰저 모듈러스 레이욘 사의 시이드와 함께 나일론 또는 폴리에스테르 코어를 갖는 코드의 제법이 기술되어 있다. 이 문헌은 저 모듈러스 레이욘 사의 크리프성을 개선시키는데 주력하고 있으며 고 모듈러스 사의 압착 노화로 인한 코드 강력의 손실에 대하여는 인식하지 않고 있다.
본 발명은 하나의 코어 사와 코어 사 둘레에 동일한 간격으로 위치하여 시이드를 형성하는 다수의 플라이사를 갖는 코드를 제공하는데, 코어 사와 플라이 사는 다수의 필라멘트로부터 제조되고, 코어 사와 플라이 사의 크기는, 코어 사의 직경이 대칭적으로 일정한 간격을 유지하는 배열의 플라이 사의 중앙에 형성된 공간과 동일한 면적을 갖는 원형의 직경보다 작지 않으며, 대칭적으로 일정한 간격을 유지하는 배열의 플라이사에서 사와 사의 접촉 지점을 연결하여 형성되는 원형의 직경보다 크지 않도록 하는 크기이고; 이들 모두는 코드 제조시에 플라이 사의 변위 및 이동에 대해 보정된다. 본 발명의 코드는 항상 하나의 코어를 함유하며 3개 내지 9개 이상의 플라이 사를 함유할 수 있다.
위에서 기술한 코어 사-플라이 사 크기 관계를 갖는 코드는 사용후의 보유강력이 상당히 증가됨을 나타낸다. 특히, 본 발명의 코어 사-플라이 사 크기 관계에 의해 고 모듈러스 섬유로부터 제조된 코드가 바람직하다.
본 발명은 각종 목적을 위해서 중합체성 물질로 피복하여 침지 코드(dipped cord)라 일컫는 코드를 제공한다.
다수의 산업 분야에의 적용시, 사용하기 전에 고강력을 나타내는 동시에 극단적인 조건하에 사용후에도 매우 우수한 보유강력을 유지하는 성능을 나타내는 섬유가 요구된다. 사실, 사용하기 전에 강력이 높아야 하는 요건은 문제의 섬유가 그 섬유를 사용할 수 있는 어떤 제품이라도 그 제조 과정의 응력과 변형을 견디어 내기에 충분히 강하다면 만족되는 비교적 간단한 요건이다. 임계 시험은 의도하는 목적은 제공하기에 충분한 강력을 갖는 것으로 측정된 섬유를 사용하여 수행한다.
타이어 벽 또는 벨트와 같은 섬유 용도에서, 가장 중요한 섬유의 강력 특성 중의 하나는 섬유를 혼입시킨 타이어 또는 벨트의 사용후와 같이, 섬유의 사용후에 지속될 수 있는 강력이다. 본 발명에 이르러, 처음에 적절한 고강력을 유지하면서 보유강력을 상당히 증강시키는 수단을 밝혀내었다.
플라이 사를 둘러싸는 시이드의 중앙에 코어 사를 주입시킴으로써 사용후의 전체 강력을 상당히 증진시킬 수 있다는 사실을 밝혀내었다.
또한, 코드 구조에 있어서 코어 사의 단면적과 플라이 사의 단면적 사이의 특정한 관계를 밝혀내었다. 코어 단면이 너무 작으면, 사용하기 전의 코드 강력은 크지만 사용후의 보유강력은 코어가 없는 구조물과 동일하다. 코어 단면이 너무 크면, 사용하기 전의 코드 강력이 상당히 감소되고 사용후의 보유강력은 코어가 없는 구조물에 의해 나타날 수 있는 것보다 작다. 코어 단면이 본 발명에서 정의하는 적합한 크기는 범위이내인 경우, 사용하기 전의 코드 강력은 단지 미미하게 감소되고 사용후의 보유강력은 기대했던 것보다 훨씬 크다. 용어 플라이는 완전한 구조물을 생성하기 위해서 다른 플라이와 함께 꼰 개개의 사를 나타낸다. 코어를 갖는 완전한 구조물의 경우, 플라이 사는 단지 코어 둘레에 꼰 사만을 의미한다.
모듈러스가 높은 (예를들면, 약 200g/denier 이상) 재료의 사는, 사용시에 강력이 손실되는 경향이 심각하다. 유기 중합체성 재료의 고 모듈러스 섬유는 압축피로 때문에 사용시에 심각한 강력 손실이 일어난다. 본 발명의 핵심은 이러한 고 모듈러스 유기 중합체성 재료의 플라이 사로부터 제조되고, 스페이싱(spacing) 목적용으로 코어 사를 포함하는 코드가 피로 손실에 대한 놀랍도록 개선된 내성을 나타낸다는 발견에 있다.
본 발명의 플라이는 일반적으로 고 모듈러스 합성 유기 물질, 특히 방향족 폴리아미드로부터 제조된 다수의 필라멘트를 갖는 사이다. 방향족 폴리아미드는 아라미드로서 공지되어 있으며 바람직한 아라미드는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)( PPD-T)이다. 플라이 사는 일반적으로 100 내지 2000개 또는 3000개에 이르는 개개의 필라멘트를 포함한다. 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)는 p-페닐렌 디아민과 테레프탈로일 클로라이드의 몰 대 몰 중합에 의해 생성되는 단독 중합체와 소량의 다른 방향족 디아민과 p-페닐렌 디아민 및 소량의 다른 방향족 이산 클로라이드와 테레프탈로일 클로라이드의 혼입으로부터 생성되는 공중합체를 의미한다. 일반적으로, 다른 디아민과 방향족 디아민 및 다른 이산 클로라이드와 방향족 이산 클로라이드는 p-페닐렌 디아민 또는 테레프탈로일 클로라이드의 약 10몰% 이하의 양으로 또는 이보다 조금 많은 양으로 사용되어 중합 반응을 방해하거나 중합체의 품질을 과도하게 변성시키는 반응성 그룹을 갖지 않는 다른 아민 및 산 클로라이드만을 제공할 수 있다. 이러한 소량의 다른 아민 및 산을 포함하는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 섬유가 다른 디아민 또는 산이 존재하지 않는 섬유로부터 수득되었던 것과는 조금 다른 물리적 특성을 나타낼 수 있다는 사실이 이해된다.
용어 코어는 완전한 구조물의 중앙에 위치하는 사를 의미한다. 본 발명의 코어는 일반적으로 각종 중합체성 재료로부터 제조된 다수의 필라멘트를 갖는 사이다. 이 사는 일반적으로 10 내지 1500개의 개별적인 팔라멘트를 포함한다. 코어 섬유는 코드의 꼬임 공정시 적합성과 적절한 취급 특성을 제공하기 위해 다수의 필라멘트를 함유해야 한다. 코어는 임의의 섬유 재료, 천연 또는 합성 재료로부터 제조할 수 있다. 바람직한 재료는 방향족 폴리아미드, 폴리에스테르, 레이욘, 나일론 등을 포함한다.
용어 코드는 꼰 플라이(twisted ply) 및, 경우에 따라, 코어로 만든 완전한 구조물을 의미한다. 코드중 플라이의 수는 3 내지 9개 이상의 범위일 수 있다. 코드 제조에서, 일반적으로 개개의 사(플라이와 코어)를 꼰 다음, 이들 사들을 함께 꼬아서 코드를 만든다. 함께 꼬는 경우, 플라이와 코어는 어느 정도의 인장력을 받게 되고 플라이는 코드와는 반대로 꼰다. 본 발명을 실시함에 있어서, 코드 조립시 코어 사가 직선을 유지하도록 할 정도로 코어가 비교적 작은 경우, 인장력의 정도가 중요하다는 사실을 발견하였다. 일반적으로, 개개의 사들을 한 방향으로 꼰 다음, 반대 방향으로 함께 꼰다. 사 또는 코드를 측면에서 관찰하는 경우, 마치 개개의 사 또는 코드의 요소가 오른쪽에서 왼쪽으로 내려가는 것처럼 보이는 꼬임을 Z 꼬임이라고 한다. 반대로, 마치 개개의 사 또는 코드의 요소가 왼쪽에서 오른쪽으로 내려가는 것처럼 보이는 꼬임을 S 꼬임이라 한다.
본 발명의 유핵 코드(cored cord)를 제조하면서, 코드를 제조하기 전에, 코어 사에 예비꼬임(pretwist)을 만드는 것이 중요하다는 사실을 발견하였다. 즉, 코어 사는 코드 제조 장치에 도입하기 전에 꼬임을 가져야 하며; 이 꼬임은 최종적인 코드의 꼬임과 반대 방향이어야 한다. 코어의 예비꼬임 정도는 마무리처리된 코드 중 코어의 최종 꼬임이 비교적 낮도록 되어야 한다. 코드 제조시, 플라이 사가 코어 둘레에서 꼬여지면서 코어 사도 또한 꼬여지는 경향이 있다. 코어 사 예비꼬임은 코드 제조시에 일어나는 꼬임을 방해할 것이다.
일반적으로 모든 코어에 대하여, 특히 코어 크기 상한선 근처의 코어에 대하여, 코어 사가 5z 내지 5s 꼬임, 바람직하게는 꼬임이 없도록 코드를 구성하는 것이 중요하다. 작은 정도의 꼬임만을 갖는 코어 사는 코드 구조에 있어서 가장 유효한 공간을 필요로 하는 형태에 보다 합치될 수 있다.
용어 침지 코드(dipped cord)는 타이어 구조에 사용될 수 있는 고무와 같이 매트릭스에 대한 코드의 접착력을 증가시키기 위해 고안된 중합체성 물질로 피복된 코드에 관한 것이다. 가장 통상적인 경우, 코드는 약간의 인장하에서 피복 조성물 속에 침지시킨 다음; 추가의 가공을 위해서 건조시킨다. 일반적으로 1회 이상 피복하고, 피복물은 에폭시, 이소시아네이트 및 각종 레조르시놀-포름알데히드 라텍스 혼합물을 포함하는 광범위한 종래의 물질 중에서 선택한다.
일단 침지시킨 코드는 일반적으로 고무 타이어 또는 섬유 보강된 벨트와 같은 다른 구조물로 경화시킨다.
각종 크기의 코어 사와 플라이 사는 유핵 코드를 제조하는데 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 유핵 구조물 중의 코어와 플라이의 단면적 사이의 정밀한 관계와 관련이 있다. 코어를 코드내에 주입시켜 플라이용 스페이서로서 작용하고 정확한 크기인 경우, 이러한 코어는 광범위한 가요(flexing)후 코드의 보유강력을 증가시키며; 사용하기 전의 강력을 심하게 저하시키지 않는 것으로 관찰되었다.
코어 사는 본 발명의 유핵 코드 구조에 스페이싱 부재로서 작용하고 코어의 단면이 대칭적으로 일정한 간격을 유지하는 배열의 플라이 사의 중앙에 형성된 공간보다 작은 경우, 코어는 코드에 거의 또는 전혀 이점을 부여하지 않는 것으로 관찰되었다. 또한, 코어가 너무 큰 경우, 코어가 코드 구조밖으로 빠져나와서 코드의 형태를 비틀리게 하고 불규칙하게 하는 경향이 있다. 거대한 코어는 가요시킨 후의 코드의 보유강력을 상당히 저하시킨다. 코어는 대칭적으로 일정한 간격을 유지하는 배열의 플라이 사에 있어서 사 대 사(yarn-to-yarn)의 접촉 지점에 의해 호를 이루어 형성되는 원보다 크지 않아야 하는 것으로 관찰되었다. 코어의 최소 크기와 코어의 최대 크기 둘 다는 코드 제조시에 필라멘트의 변위 및 이동에 대해 보정되어야 한다.
코어 및 플라이 사는 어느 정도 가요성이고 개개의 필라멘트는 코드 제조시 변위 또는 이동시킬 수 있기 때문에, 사실상 코어의 최소 크기는 플라이 사의 중앙에 형성되는 공간의 면적보다 약간 더 커야 하고 코어의 최대 크기는 플라이 사와 플라이 사의 접촉 지점에 의해 호를 이루어 형성되는 원보다 약간 더 커야 하는 것으로 관찰되었다. 코드 제조시 개개의 필라멘트의 변위와 이동을 허용하기 위해서 유핵 코드의 반지름에 있어서 25% 정도의 보정치가 필요한 것으로 관찰되었다. 보정치는 상한선 및 하한선 둘 다에 대해 형성된다.
제1도는 반지름이 R인 플라이[(1), (2) 및 (3)]로 만든 3플라이 코드를 간단하게 나타낸 것이다. 상호 접촉하는 경우, 플라이는 일반적으로 곡선 측면을 갖는 삼각형 형태의 중앙 공간(4)을 형성한다. 또한, 플라이가 상호 접촉하는 경우, 사 대 사 접촉 지점은 반지름이 r인 원(5)을 그린다. 따라서, 반지름이 R인 3개의 플라이를 갖는 코드에 대하여, 코어 사의 최소 반지름(rmin)은 중앙 공간(4)와 면적이 동일한 원을 형성하는 반지름이고; 코어 사에 대한 최대 반지름(rmax)은 플라이 사의 수와 반지름(R)의 보다 복잡한 함수로 측정되며; 이들 둘 다는 필라멘트의 변위와 이동에 대해 보정된다.
제1도에 있어서 플라이의 반지름과 코어의 최소 반지름 사이의 관계를 결정하기 위해서, 각도 DBC 30°이며, 삼각형 DBC가 직각 삼각형임을 유의한다.
삼각형 DBC의 면적은 1/2(DB)(CD)이고; (DB)는 R과 같으며; (CD)는 (DB)Tan(탄젠트)θ와 같다. 부채꼴 DBE의 면적은 (30/360)π(R)2이다. 중앙 공간의 DEC 영역은 삼각형 DBC 면적에서 부채꼴 DBE 면적을 뺀 부분이다:
[(1/2)(R)(R)(Tan30)]-[(30/360)π(R)2]=R2[(1/2)(Tan30)-(1/12)π]
전체 중앙 공간의 면적은 위와 같은 DEG 영역의 6배로서
R2[3Tan30-π/2]=R2(0.1613)
이고, 이러한 면적을 이루는 반지름은 다음과 같다.
Figure kpo00001
플라이 반지름과 코어의 최대 반지름 사이의 관계를 결정하기 위해, CD의 길이가 r임을 유의한다. Tanθ=CD/DB=r/R. r에 대해 정리하면, 인접한 플라이 사 사이의 접촉 지점을 연결한 원에 대해 다음의 관계식이 성립된다.
rmax=R(Tanθ)=R(0.577)
보다 일반적으로 적용을 위해, 제2도는 각각 반지름이 R인 n개의 플라이 사로 제조된 코드를 간단하게 나타낸 것이다. 상호 접촉하는 경우, 플라이는 중앙 공간(9)을 형성한다. 또한 플라이가 상호 접촉하는 경우, 사 대 사 접촉 지점은 반지름이 r인 원을 그린다. 코어의 최소 반지름은 중앙 공간(9)와 면적이 동일한 원의 보정된 반지름이고 코어의 최대 반지름은 사 대 사 접촉 지점에 의해 형성되는 원의 정확한 반지름(r)이다.
n개의 플라이로 형성된 코드에 있어서 코어의 최소 반지름을 결정하기 위해, 삼각형 DBC의 면적(ADBC)은 다음과 같다.
Figure kpo00002
여기서, 는 90-α이고 α는 180n/n이다.
부채꼴 DBE의 면적(ADBC)은 다음과 같다:
Figure kpo00003
n개의 플라이로 형성된 코드에 있어서 전체 중앙 공간의 면적(An)은
Figure kpo00004
이고, 이러한 면적을 갖는 원의 반지름은
Figure kpo00005
이다.
n개의 플라이로 형성된 코드에 있어서 사 대 사 접촉지점을 연결하여 형성되는 원의 반지름은
Figure kpo00006
이므로
Figure kpo00007
이다.
따라서, 일반적으로 코어의 크기 관계는 다음과 같다.
Figure kpo00008
[여기서, r은 코어 사의 반지름이고, R은 플라이 사의 반지름이며, n은 코드 중의 플라이 사의 수이고, 125%는 개개 필라멘트의 변위및 이동에 대한 보정치이다].
위의 분석 결과, 허용되는 코어 크기의 한계는 플라이 사의 크기, 종류 및 수와 코어 사의 종류를 이용하여 쉽게 계산할 수 있다는 사실을 알 수 있다.
각종 사들의 단면적 과제를 측정하기 위해서는, 사를 형성하는 중합체 재료의 밀도는 물론, 사의 데니어도 반드시 알아야 한다.
폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 3000denier사와 반지름은 약 0.325mm(12.8mil)이고, 단면적은 약 0.332mm2(515mil2)이다.
이러한 사의 3플라이 코드를 사용하는 경우에 계산하기 위한 예는 다음과 같다.
rcoreR(0.226)(125%)=R(0.283)=0.0920mm
rcoreR(0.577)(125%)=R(0.772)=0.234mm
반지름이 0.325mm이고 단면적이 0.332mm2인 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 3000denier를 기준으로 하여, 상이한 재료로 제조한 각종 코어 상에 대하여 다음의 특성들을 측정할 수 있다.
Figure kpo00009
위의 재료에 대한 코어 반지름 방정식과 면적에 따른 데니어를 사용하여 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 3000denier의 플라이 3개를 갖는 코드에 대하여 다음의 코어 반지름과 데니어를 측정할 수 있다.
Figure kpo00010
시험방법
데니어-사의 데이어는 공지된 길이의 사에 대해 중량을 측정하여 결정한다. 데이어는 9000m의 사에 대한 중량(g)으로서 정의된다. 데니어에 1.111를 곱하면 사의 선밀도(dtex)가 된다.
인장특성-강도(tenacity)는 파단 응력을 선밀도로 나눈 값이다. 모듈러스는 강도와 동일한 단위로 전환되는, 초기 응력/변형 곡선의 기울기이다. 신도는 파단시 길이의 증가 %이다. 강도와 모듈러스 둘 다는 먼저 g/denier 단위로 측정되어, 0.8826을 곱하면 dN/tex 단위가 된다. 각각 기록된 측정치는 10회 파단 측정한 평균치이다.
인장특성에 대한 사 시험은 최소 14시간 동안 시험 조건하에서 컨디셔닝한 후 24℃ 및 상대습도 55%에서 측정한다. 시험 전에, 각각의 사는 연계수 1.1로 꼰다. 연계수(twist multiplier)(TM)는 단위 길이당 꼬임과 꼰 사의 선밀도와의 관계이다. 이는 다음으로 계산된다:
TM=(Denier)1/2(tpi)/73[여기서, tpi는 1inch당 회전수(turns/inch)이다]
TM=(dtex)1/2(tpc)/30/3[여기서, tpc는 1cm당 회전수(turns/cm)이다]
각각 꼰 시험 표본의 시험 길이는 25.4cm이며, 전형적인 응력/변형 기록장치를 사용하여 1분당 50%(처음의 비연신 길이 기준) 신장시킨다.
가요성 시험(디스크 피로)
사용된 코드의 보유강도를 측정하기 위한 기본적인 방법은 ASTM 표준법에 기술된 시험을 통해 내피로성을 시험하는 것이다. 내피로성은 코드를 압축과 같은 응력의 반복 사이클에 적용시키는 경우 퇴화를 견디어내는 코드의 능력으로 생각할 수 있다.
내피로성 시험을 수행하기 위해, 시험하고자 하는 사를 꼰 다음, 침지시키고, 침지 피복물을 경화시킨다. 이어서, 침지 피복된 코드를 고무 속에서 경화시키고 문헌[참조:ASTM Part 24, Appendix, page 177 (1966)]에 기술되어 있는 바와 같이 디스크 피로시험에 적용시킨다.
코드의 특성들에 대한 피로 효과를 측정하기 위해서 고무 속에 침지시킨 코드를 순환식 인장 및/또는 압축에 노출시킨다. 디스크 피로 시험기(Disc Fatigue Tester)는 비.에프.굳리치 캄파니(B.F. Goodrich Company)에 의해 개발되어 특허된 기기(미합중국 특허 제2,595,069호)이다. 이는 코드의 말단이 각각 디스크의 한쪽면에 거의 수직인, 디스크 위에 그리고 디스크 사이에 설치된 시험 표본이, 디스크의 축 위에서 동일한 각속도로 디스크가 회전함에 따라 길이가 변할 수 있도록 작은 각도에서 만나는 축 둘레를 회전하는 2개의 마주보는 디스크를 포함한다. 이 시험의 결과는 사용된 고무 원액의 모듈러스, 시험 기기의 디스크 사이의 공간 및 각도, 및 개개 시험 표본용 고무 블록 중의 코드의 수에 민감하다. 본원에서는 이 시험을 위해 ,블록당 1 코드-길이를 단지 압축에만 적용시킨다.
시험하고자 하는 사를 꼬임 기계 위에 놓고 한 방향의 꼬임, 통상적으로 Z 꼬임을 성취하도록 꼰다. 꼰사들을 반대 방향으로 함께 꼬아서 완전한 코드 구조물을 수득한다. 이어서 생성된 코드를 하도욕(subcoat bath)에 침지시키고 하도물(subcoating)을 232℃에서 1분 동안 경화시킨다. 하도 코드는 상도욕(topcoat bath)에 침지시키고, 상도물(topcoating)을 232℃에서 1분 동안 경화시킨다. 고무에 우수한 접착력을 보장하기 위한 하도물과 상도물이 익히 공지되어 있고 어떤 종류의 하도 물질과 상도 물질을 사용해도 고무에 효과적인 접착을 보장할 수 있음에도 불구하고, 또는 매트릭스가 코드와 상응될 수 있더라도, 본원에서 사용되는 물질은 다음과 같다:하도용으로 문헌[참조:Technical Symposiums, Akron Rubber Group, Inc., 1977-1978, page 111]의 표 II에 IPD-31로서 정의된 제형, 이 제형중에서, NaCO30.37부는 NaOH 0.28 부로 대체될 수 있다. 상도용으로 전술한 문헌의 표 IV중에 PFR-1로서 정의된 제형은 Heveamul-M-111B(고체 45%)[미합중국 메사추세츠 풀 리버 소재의 헤비어텍 코포레이션(Heveatec Corp.) 이 판매함]로서 정의된 왁스 11.92부를 가하여 접착력을 추가로 증가시킨다. 왁스에 블랙 디스퍼션(Black Dispersion)을 가하고 노화 단계후, 제제중에 물의 양은 왁스 분산액과 함께 첨가되는 물의 양에 의해 감소된다.
상도 코드는 다음과 같은 고무 조성물 속에서 경화시킨다.
본원에 사용되는 고무 원액은 다음의 조성으로 구성된다:
천연고무(RSS#1)(중량부)80
SBR 1500(스티렌 부타디엔 고무)20
N351 카본 블랙35
파라-플럭스(Para-Flux)*4
스테아르산2
산화아연5
엔오비에스 스페셜(NOBS Special)**1.25
디펜 수지(Diphene Resin)8318***2.0
애지라이트 수지(Agerite Resin)D****1.0
크리스텍스(Crrystex) 20% 오일화된 불용성 고무3.1
. 153.35
* 포화 중합된 석유 탄화수소(C. P. Hall Company).
** N-옥시디에틸렌벤조티아졸-2-술펜아미드(American Cyanamid Co.).
*** 옥틸페놀 포름알데히드(Summit Chemical Co.).
**** 중합된 트리메틸디하이드로퀴놀린(R. T. Vanderbilt Co., Inc.).
이 고무 원액을 두께 0.075inch(1.90mm)로 캘린더링하고 160℃에서 20분 동안 경화시키면, 반드시 1250 내지 1550psi(8.62 내지 10.69MPa)의 300% 모듈러스를 나타낸다.
2개 층의 고무 원액을 갖는 시험용 표본 각각은 층 사이에 세로로 위치한 단일 코드로 시험기의 경과 금형을 충전시킨 것보다 약간 더 성형시킨다. 금형을 하기에 기술하는 바와 같은 시험 표본을 제공하기 위해 성형한다. 과량의 원액은 경화시 금형의 말단에서 사-가이드 개구부를 빠져나와서 코드는 직선으로 유지하고 압축을 제거하도록 한다. 디스크 사이에 위치하는 각각의 시험 표본의 길이는 1.000in(25.4mm)이지만, 사용한 시험기의 마운팅(mounting) 장치를 고정시키기에 적합한 말단 신장으로 절단하여 성형해야 한다. 경화시 100g 중량을 코드 루프 위에 매단다. 고무 원액은 150℃±2℃에서 40분 동안 경화시킨다. 경화된 고무는 인장 하중을 제거하기 전에 냉각시키고; 샘플은 시험 전에 8시간 이상 무수 공기중에 저장한다. 피로에 적용되는 모든 부분중 샘플 표본의 넓이는 0.5in(1.27cm)이고 두께는 0.438in(11.11mm)이다.
고무 블록 속에서 일단 경화된 사는 위에서 언급한 비.에프. 굳리치 디스크 피로 시험기[오하이오 캔트 소재의 페리 머신 캄파니(Ferry Machine Co.)가 판매함]와 같은 디스크 피로 시험기에서 디스크 둘레에 시험 표본으로서 위치시킨다.
디스크는 통상적으로 동시에 수개의 시험 표본을 수용한다. 각각의 시험 표본은 디스크를 정확히 1인치 간격으로 분리시킨(최대 분리) 디스크 사이에 위치시킨다. 디스크는 시험하는 동안에 최고 15% 압축되도록 미리 조정한다[디스크 사이의 최소 공간은 0.850in(21.59mm)]이다. 시험을 수행하는 대기는 75℉(24℃)이다. 2700±30rpm에서 6시간 동안 시험한다. 시험 표본들은 그들이 냉각되기 전에 1.000in(25.4mm) 분리점에서 디스크로부터 제거한다. 각각의 시험 표본은 70℃에서 16시간 동안 퍼클로로에틸렌에 침지시킨다. 이 욕으로부터 제거한지 수분후에, 과량의 용매를 점적하고 각각의 코드를 팽윤 고무로부터 조심스럽게 빼낸다. RH 55±2%와 75±2℉(24±1℃)에서 48시간 동안 컨디셔닝한 후에 파단강력을 측정한다. 클램프 사이의 샘플 길이는 10in(25.4cm)이고 신장율은 50%min이며, 단지 인스트론 타입(Instron-type) 4D 클램프만을 사용하고, 파단강력은 코드의 피로 길이 1in 내에서 파단되는 경우에만 용인된다.
바람직한 실시양태에 대한 설명
[실시예 1]
본 발명의 예시를 위해서, 여러 종류 및 크기의 코어 사를 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)사의 3플라이 코드에 주입하여 여러 개의 코드를 제조한다. 플라이 사들은 시판중인 3000-1333 R80-950머지(merge) IF213이며, 상품명 케블라(Kevlar)로 이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니(E. I. du Pont de Nemours Co.)사가 시판중이다.
코드화하기 전의 플라이 사들은 5z 꼬임(인치당 5회 회전)의 3000denier 1333필라멘트이고, 약 5s(인치당 5회 회전)에서 코드화하여 연계수가 6.5 내지 7.2인 침지 코드를 수득한다. 코어 사는-나일론(6.6), 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드), 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 레이욘 중에서 선택한다.
본 발명에 대하여 상술한 방정식을 사용함으로써, 위에서 언급한 플라이 사에 유용한 코어 크기 범위와 코어의 종류는 다음과 같다:
Figure kpo00011
시험 코드는 각각 위에서 지적한 코어를 사용하고 각종 크기의 코어와 코어 사의 고임 정도로 꼰다.
시험 코드는 위의 디스크 피로에 대한 시험방법 부분에서 기술한 공정에 따라 하도물과 상도물에 적용된다. 이어서, 피복된 코드는 고무 조성물 속에 침지시키고; 위에서 기술한 바와 같이, 생성된 고무 블록으로 부터 시험 표본을 제조한다. 시험 표본을 디스크 시로 시험기 위에 놓고 표본은 위에서 기술한 문헌[참조:ASTM, Part 24, D 885, Tests for Tire Cords from Man-Made Fibers, page 177 et seq.]에 제시된 시험조건하에서 6시간 동안 15% 압축 인장의 사이클에 적용한다. 코어가 없는 플라이 사의 대조용 코드도 디스크 피로 시험에 적용한다.
인장 시험을 위해서 고무 블록으로부터 코드를 제거한다. 시험 결과는 하기 표에 기재한다. 표 1은 각종 코어 사를 갖는 본 발명의 침지 코드의 독특한 강도를 나타내고; 표 2는 코어 사가 있는 코드(유핵 코드)와 없는 코드의 보유강력(디스크 피로 시험 후의)에 대한 비교를 나타낸다. 디스크 피로율은 디스크 피로 시험후의 유핵 코드의 파단 강력을 동일한 디스크 피로 시험후의 코어가 없는 파단강력으로 나눈 다음 100을 곱한 값이다.
[표 1]
침지 코드의 강도(g/denier)
Figure kpo00012
* 코어가 너무 큰 경우를 지적하는 갭이 플라이 사이에 나타난다.
** 코어가 플라이 시이드로부터 빠져나와 엉클어진다.
[표 2]
디스크 피로율
Figure kpo00013
1. 코드 제조시 코어 인장은 60g이다.
2. 코드 제조시 코어 인장은 150g이다.
* 코어가 너무 큰 경우을 지적하는 갭이 플라이 사에서 나타난다.
** 코어가 플라이 시이드로부터 빠져나와 엉클어진다.

Claims (6)

  1. 하나의 코어 사와 코어 사 둘레에 동일한 간격으로 위치하여 시이드를 형성하는 다수의 플라이 사를 포함하는 코드로서, (i) 코어 사는 다수의 필라멘트로 제조되며 반지름이 r이고, (ii) 각각의 플라이 사는 다수의 필라멘트로 제조되며 반지름이 R이고, (iii) 코어 사와 플라이 사가 다음의 부등식 관계를 이루는 코드.
    Figure kpo00014
    상기식에서, n은 코드 중의 플라이 사의 수이다.
  2. 제1항에 있어서, 코어 사가 5z 내지 5s의 고임(twist)을 갖는 코드.
  3. 제1항에 있어서, 플라이 사가 아라미드 섬유로 제조된 코드.
  4. 제3항에 있어서, 아라미드 섬유가 파라 아라미드 섬유인 코드.
  5. 제1항에 있어서, 플라이 사가, 모듈러스가 200g/denier 이상인 아라미드 섬유로 제조된 코드.
  6. 제5항에 있어서, 아라미드 섬유가 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)섬유인 코드.
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