KR100261363B1

KR100261363B1 - 액정 유기 중합체의 모노필라멘트를 포함하는 보강 집합체

Info

Publication number: KR100261363B1
Application number: KR1019920702034A
Authority: KR
Inventors: 클로디오발레스트라; 죠엘리비에르
Original assignee: 갈레 폴; 미슐랭 르세르쉬 에 테크니끄 에스.아
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 2000-08-01
Also published as: DE69120807T2; AU9082891A; EP0517870A1; ES2090597T3; BR9106237A; JPH05504798A; EP0517870B1; US5427165A; AU654988B2; CA2074249A1; WO1992012018A1; CA2074249C; FR2671030A1; RU2086421C1; DE69120807D1

Abstract

본 발명은 (a) 모노필라멘트의 직경(D_m)이 40㎛이상 내지 400㎛미만이고, (b) 집합체의 강도 (T_a)가 80cN/tex 이상이며, (c) 집합체의 할선 탄성모듈러스(M_a)가 2,000cN/tex이상이고, (d) 하나 이상의 모노필라멘트가 축 주위에 사실상 나선형으로 권취되며, 이때 개개 필라멘트가 직선형인 당해 축과 이루는 각도(γ)는 30°미만의 예각이고, (e) 개개 필라멘트 자체의 꼬임수가 집합체 1m당 10회전 미만임을 특징으로 하는, 적어도 부분적으로 액정 유기중합체(들)의 연속 모노필라멘트로 제조된 보강 집합체에 관한 것이다.

이들 집합체를 사용하여 제품, 특히 자동차 타이어를 보강한다.

Description

[발명의 명칭]

액정 유기 중합체의 모노필라멘트를 포함하는 보강 집합체

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 플라스틱 및/또는 고무 제품, 특히 자동차 타이어를 보강하는데 사용되는, 적어도 부분적으로 유기 물질의 모노필라멘트(monofilament)로 이루어진 보강 집합체(assemblage)에 관한 것이다.

프랑스공화국 특허 제1,495,730호 및 미합중국 특허 제3,638,706호에는 직경이 100㎛ 이상인, 가용성 중합체의 통상적인 모노필라멘트로 제조된 보강 집합체가 기술되어 있다. 이들 집합체는 인장 모듈러스가 낮다.

개개의 기본 필라멘트의 직경이 약 13㎛ 정도로 작은, 액정 유기 중합체 멀티필라멘트(multifilament), 예를 들어, 아라미드 멀티 필라멘트의 합연사(plied yarn)로 제조한 보강 집합체를 사용하는 것은 공지되어 있다. 이들 집합체는 강도는 높으나, 인장 모듈러스가 초기의 멀티필라멘트사의 인장 모듈러스보다 확실히 낮다.

일본국 특허원 제58-43802호에는 방향족 폴리아미드로 제조될 수 있으며 함께 가연할 수 있는 모노필라멘트의 자동차 타이어의 크라운(crown)에서의 용도가 기술되어 있다. 당해 특허원에는 이들 모노필라멘트 또는 이들 필라멘트가 형성하는 집합체의 기계적 특성에 관한 어떠한 정보도 제공되어 있지 않다.

본원에 참고로 인용되고 있는 국제 특허원 제PCT/CH 90/00155호에는 강도 및 모듈러스가 매우 높은 아라미드 모노필라멘트가 기술되어 있다. 당해 특허원은 보강 집합체에서의 이들 모노필라멘트의 사용 가능성에 대해 간략하게 언급하고 있긴 하지만, 이들 집합체의 구조 또는 특성에 관해서는 전혀 언급하고 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정 유기 중합체(들)의 모노필라멘트를 포함하는, 인장 모듈러스가 매우 높은 보강 집합체를 제공 하는 것이다.

따라서, 적어도 부분적으로 액정 유기 중합체(들)의 연속 모노필라멘트로 제조된, 본 발명에 따르는 보강 집합체는 다음 특징을 갖는다:

(a) 모노필라멘트의 직경(D_m)은 40㎛이상 내지 400㎛미만이고, (b) 집합체의 강도 (T_a)는 80cN/tex 이상이며, (c) 집합체의 할선 인장 모듈러스(M_a)는 2,000cN/tex이상이고, (d) 하나 이상의 모노필라멘트가 축 주위에 사실상 나선형으로 감기며, 이때 각각의 모노필라멘트는 거의 직선형인 축과 30°미만의 예각을 이루고, (e) 각각의 모노필라멘트 자체의 꼬임수는 집합체 1m당 10회전 미만이다.

또한, 본 발명은 이들 집합체로 보강시킨 제품, 특히 자동차 타이어에 관한 것이다.

본 발명은 후술되는 비제한적인 실시예 및 타이어의 단면도인, 이들 실시예와 관련있는 도면을 기본으로 용이하게 이해될 것이다.

기술을 간략화하기 위해, 다음 문장에서 용어 "모노필라멘트"는 직경이 40㎛ 이상인 모노필라멘트만을 나타내고, 용어 "필라멘트"는 직경이 40㎛ 미만인 모노필라멘트만을 나타낸다. 용어 "사"는 사실상 가연되지 않은, 다수의 연속 필라멘트의 집합체를 나타낸다. 용어 "생성물"은 모노필라멘트, 사 또는 텍스타일 집합체를 나타낸다.

본원에서 사용된 용어 "액정 중합체"는 중합체 자체가 용융 상태(이 경우, "열호변성"이라고 함)이건 용액(이 경우, "이액성"이라고 함) 상태이건 간에 용융 상태에서 및 정지 상태, 즉 동적 응력의 부재하에서 공지된 방법으로 광학적 이방성 방사 조성물을 제공할 수 있는 중합체를 나타낸다. 직교 선형 편광자 사이에서 현미경을 통해 관찰한 바, 이러한 조성물은 광선을 감극시킨다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 예시되며, 특별한 언급이 없는 한, 이들 실시예의 집합체들은 아라미드 필라멘트 또는 모노필라멘트로 제조한다.

[Ⅰ. 특성의 측정]

[1. 컨디셔닝]

본 명세서에서 "컨디셔닝"은 독일연방공화국 표준 DIN 53 802-20/65(1979년 7월)에 따라 생성물을 처리함을 의미한다.

[2. 섬도(Titer)]

생성물의 섬도는 생성물을 컨디셔닝 처리한 후, 독일연방공화국 표준 DIN 53 830(1965년 6월)에 따라 측정한다.

측정은 모노필라멘트 또는 사의 경우에는 길이가 50m에 상응 하는 샘플 3개 이상의 무게를 달고, 집합체의 경우에는 길이가 5m에 상응하는 샘플 3개 이상의 무게를 달아 수행한다. 섬도는 tex로 표현한다. 섬도는 모노필라멘트의 경우에는 (Ti)_m으로서 나타내고, 집합체의 경우에는 (Ti)_a로서 나타낸다.

[3. 직경]

모노필라멘트의 직경은 모노필라멘트의 섬도 및 이의 밀도로부터 다음식에 따라 계산하여 결정한다:

D_m= 2× 10^1.5[(Ti)_m/πρ]^1/2

상기 식에서, D_m은 모노필라멘트의 직경(㎛)이고, (Ti)_m은 섬도(Tex)이며, ρ는 밀도(g/㎤)이다.

텍스타일 집합체의 직경(D_a)은 다음 방법에 따라 측정한다. 집합체를 표준 예비장력(0.5cN/tex)의 0.9 내지 1.1배에 상응하는 장력하에 놓는다. 집합체는 광선의 평행한 빔(beam)과 직교한다. 광-수용 다이오드 바(bar)위의 쉐도우 캐스트(shadow cast)를 즉시 측정한다. 측정 결과는 50cm의 집합체 위의 900개의 지점(point)에서 측정한, 쉐도우의 평균 나비이다. 4회 측정치의 평균을 구하여 집합체의 직경(D_a)을 계산하고, 이를 ㎛ 단위로 나타낸다.

[4. 인장 특성(Dynamometric Properties)]

독일연방공화국 표준 DIN 51 220(1976년 10월), DIN 51 221(1976년 8월) 및 DIN 51 223(1977년 12월)에 상응하는 유형 1435 또는 1445의 견인기[제조원: 츠빅 게엠베하 운트 콤파니(Zwick GmbH ＆ Co, Federal Republic of Germany)]를 사용하여, 독일연방공화국 표준 DIN 53 834(1976년 2월)에 기술되어 있는 공정에 따라 생성물의 인장 특성을 측정한다. 생성물을 초기 길이 400mm를 초과하도록 견인시킨다. 사의 경우, 이들 사에 100회전/m의 예비 보호 꼬임수를 부여한 후에 측정을 수행한다.

이와 같은 방법으로, 다음 특성을 결정한다: 강도, 초기 모듈러스(Mi), 할선 모듈러스(Ma), 파단 신도.

인장 모듈러스(Mi 및 Ma)는 cN/tex(센티뉴톤/tex)로 표시한다. 파단 신도는 %로서 표시한다.

- 모든 생성물에 대해 강도를 측정하고, 모노필라멘트의 경우에는 T_m으로, 텍스타일 집합체의 경우에는 T_a로 나타낸다.

- 초기 모듈러스(Mi)는 0.5cN/tex의 표준 예비장력을 가한 직후에 나타나는 응력-변형 곡선의 직선 부분의 기울기로서 정의한다. 모노필라멘트와 사에 대해 당해 모듈러스(Mi)를 측정한다.

- 집합체에 대한 할선 모듈러스(Ma)는 다음 관계식에 따라 계산한다:

상기 식에서, F₁은 신도가 0.35%인 집합체에 작용하는 힘이고, F₂는 신도가 0.10%인 집합체에 작용하는 힘이다.

- 모든 생성물에 대해 파단 신도를 측정한다. 모노필라멘트의 파단 신도는 (Ar)_m으로 나타내고, 집합체에 대한 파단 신도는 (Ar)_a로 나타낸다.

모든 동력학적 특성은 10회에 걸쳐 수행한 측정 결과의 평균치로서 결정한다.

[5. 밀도]

모노필라멘트의 밀도(ρ)는 밀도 구배 튜브용 액체 시스템으로서 1,1,2-트리클로로트리플루오로에탄과 1,1,1-트리클로로에탄과의 혼합물을 사용하여, ASTM 표준 D1505-68(1975년에 재승인됨)의 방법 C에 구체적으로 기술되어 있는 플라스틱용 밀도 구배 튜브 기술을 사용하여 측정한다.

사용된 샘플은 빽빽하지 않게 매듭을 만든, 길이 약 2cm의 짧은 모노필라멘트이다. 측정하기 전에, 이들 샘플을 밀도가 가장 낮은 액체 시스템 성분에 2시간 동안 침지시킨다. 이어서, 샘플을 당해 튜브 속에서 12시간 동안 방치한 후, 평가한다. 특히, 모노필라멘트의 표면 위에 어떠한 기포도 나타나지 않았다.

밀도는 모노필라멘트당 2개의 샘플에 대해 g/㎤로 측정하며, 평균값은 4개의 중요한 지점에 대한 것이다.

[6. 고유점도]

중합체의 고유점도(I.V.)는 dl/g으로 나타내고, 다음 식으로 정의한다:

I.V. = (1/C)Ln(t₁/t_O)

상기 식에서, C는 중합체 용액의 농도[용매(이때, 용매는 96%의 진한 황산이다) 100cc 중의 중합체 0.5g]이고, Ln은 자연 대수이며, t₁및 t₀는 각각 우베로드(Ubbelohde)형 모세관 점도계 중에서 30±0.1℃에서 측정한 중합체 용액의 유동 시간 및 순수한 용매의 유동 시간이다.

[7. 광학 특성]

용융 상태 및 정지 상태로 존재하는 방사 조성물의 광학적 이방성을, 가열대가 장착되어 있는 올림푸스(Olympus) BH2형 편광 현미경을 사용하여 관찰한다.

[Ⅱ. 모노필라멘트의 제조]

위에서 언급한 바 있는 특허원 제PCT/CH90/00155호에서 청구된 방법에 따라 아라미드 모노필라멘트를 제조한다. 당해 제조방법의 기본 요지는 다음과 같다:

(a) 85% 이상의 아미드 결합(-CO-NH-)이 2개의 방향족 환에 직접 결합된 하나 이상의 방향족 폴리아미드의 용액(이때, 당해 폴리 아미드(들)의 고유 점도는 4.5dl/g 이상이고, 용액 중의 폴리아미드(들)의 농도는 20중량%이상이며, 당해 방사 조성물은 용융 상태 및 정지 상태에서 광학적으로 이방성을 나타낸다)을 사용하고, (b) 당해 용액을 방사 온도, 즉 용액이 모세관을 통과할 때의 온도를 105℃ 이하로 유지하면서, 직경이 80㎛ 이상인 모세관을 통해 방사구금에서 압출시키고, (c) 모세관으로부터 나오는 액체 분사물을 비응집 유체 층으로 연신시키며, (d) 이렇게 수득한 연신된 액체를 응집 매질내로 도입시켜 형성된 모노필라멘트를 시간 "t" 동안 온도가 16℃이하인 응집 매질과 동적 접촉시킨 다음, (e) 모노필라멘트를 세척하고 건조시키는데, 이 때 이와 같이 완성된 건조된 모노필라멘트의 직경(D_m)과 시간(t)은 다음 관계식과 같은 관계를 갖는다:

t = KD㎡; K 〉 30

상기 식에서, t는 초로 표시하고, D_m은 mm로 표시한다.

당해 방법에 의해 제조된 모노필라멘트는 다음 관계식 각각을 만족시킨다:

1.7 ≤ (Ti)_m〈 180,

40 ≤ D_m〈 400,

T_m≥ 170 - D_m/3, 및

Mi 〉 2,000

상기 식에서, (Ti)_m은 섬도(tex)이고, D_m은 직경(㎛)이며, T_m은 강도(cN/tex)이고, Mi는 초기 모듈러스(cN/tex)이다.

가능하게는, 예를 들어, 가소제, 윤활제, 및 고무 매트릭스에 대한 생성물의 접착성을 향상시키기 위한 생성물과 같은 각종 첨가제 또는 물질을 중합체 또는 방사 용액에 혼입시킬 수 있거나, 또는 상술한 방법의 단계와는 상이한 단계 동안 모노필라멘트의 표면에 적용할 수 있다.

[Ⅲ. 제조실시예 및/또는 집합체의 용도]

크기가 135/70-13인 자동차 타이어 3개를 사용한다. 이들 타이어 중 하나는 본 발명에 따른 것이고, 나머지 2개는 비교용 타이어이다. 도면은 본 발명에 따른 타이어를 도식적으로 나타낸 것이다. 당해 타이어(10)는 1개의 크라운(1), 2개의 사이드월(sidewall)(2) 및 각각 비이드 링(4)으로 보강시킨 2개의 비이드(3)를 갖는다. 방사형 카커스(carcass) 플라이(ply)(5)를 하나의 비이드(3)로부터 다른 비이드로 배열하여, 비이드 링(4)들 주위를 둘러싼다. 크라운(1)을 보강재(6)로 보강시킨다. 이들 3개의 타이어는 다음 방법으로 제조한 크라운 보강재(6)에 대한 것을 제외하고는 동일하다.

[본 발명에 따른 타이어]

식 (1+6) 18의 본 발명에 따른 집합체, 즉 코어로서 작용하는 1개의 모노필라멘트 및 코어 주위에 나선 형태로 감겨서 층을 형성하는 6개의 모노필라멘트[여기서, 모노필라멘트의 직경은 약 0.18mm(180㎛)이다]를 갖는 "층-케이블(cable)"형 구조의 집합체로 타이어를 보강시킨다. 모노필라멘트는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)로 이루어지며, 이들 모노필라멘트는 상기 단락 Ⅱ에 따라 제조한다.

모노필라멘트의 평균 특성은 다음과 같다:

(Ti)_m: 36.4tex

D_m: 180㎛

T_m: 149cN/tex

Mi : 5300cN/tex

(Ar)_m: 3.7%

ρ : 1.43g/㎤

집합체의 특성은 다음과 같다:

γ : 6°

(Ti)_a: 258tex

D_a: 540㎛

T_a: 140cN/tex

M_a: 4,600cN/tex

(Ar)_a: 3.9%

각도(γ) 6°는 층의 6개의 모노필라멘트(여기서, 코어를 형성하는 모노필라멘트는 집합체 축을 따라 배향되므로 축과 모노필라멘트가 이루는 각도(γ)는 0°또는 거의 0°이며, 모노필라멘트 자체의 꼬임수도 거의 0이다)가 집합체의 축과 이루는 예각에 상응한다.

집합체 층에서의 각각의 모노필라멘트 자체의 꼬임수는 집합체 1m당 10회전 미만이다. 2개를 겹쳐놓은 플라이를 사용하다. 각각의 플라이는 축에서 축까지 측정한 바, 2개의 인접한 집합체의 거리가 0.8mm인, 서로 평행하게 배열된 집합체를 포함하다.

각각의 플라이에서, 집합체는 도면에 라인(yy')으로 나타낸 타이어(10)의 가로면과 22°의 각도를 형성하며, 이때 이들 플라이는 당해 가로면과 직교한다.

[강철 와이어(wire)를 갖는, 본 발명에 따르지 않는 타이어]

크라운 보강재(6)는 각각 식 6/23의 금속 케이블로 보강시킨 2개의 플라이를 포함된다. 이들 각각의 케이블은 함께 감긴 3개의 스트랜드로 제조되며, 이들 스트랜드 각각은 함께 감은 2개의 와이어로 제조된다. 집합체의 피치는 12.5mm이고, 마찬가지로 각각의 스트랜드의 피치도 12.5mm이다. 하나의 스트랜드의 와이어를 나머지 2개의 스트랜드 와이어의 권취 방향의 반대 방향으로 나선형으로 감는다. 각각의 와이어는 놋쇠-피복된 강철이며, 직경이 0.23mm이고, 내파열성이 2886MPa이며 파단 신도는 2.4%이다. 각각의 케이블의 직경은 0.77mm이고, 내파열성은 2760MPa이며, 인장 모듈러스는 195GPa이고, 파단 신도는 2.1%이다. 이들 기계적 특성은 ASTM 표준 D-2969에 따라 정한다.

각각의 플라이에서, 강철 케이블은 타이어(10)의 가로면(yy')과 22°의 각도를 이루며, 이때 이들 플라이는 당해 가로면과 직교하고 임의의 플라이 1개의 케이블은 다른 케이블에 평행하게 배열된다. 즉 플라이의 일반적 배열은 본 발명의 타이어 및 당해 대조 타이어 모두에 있어서 동일하다. 인접한 2개의 강철 케이블의 축간 거리는 1.7mm이다.

[아라미드 합연사를 포함하는, 본 발명에 따르지 않는 타이어]

크라운 보강재(6)는 각각 케블라(Kevlar) 29형 950[제조원: 듀 퐁 드 네모아(Du Pont de Nemours)]의 합연사로 보강시킨, 식 167×2의 2개의 플라이를 포함한다. 이들 합연사 각각은 개별적으로는 315회전/m로 가연시키고, 함께는 반대 방향으로 315회전/m로 가연시킨 각각 167tex의 사 2개로 제조한다. 이러한 유형의 사의 특성은 강도가 185cN/tex이고, 파단 신도가 3.6%이며, 초기 모듈러스가 4900cN/tex이다. 제조된 합연사의 특성은 강도가 150cN/tex이고, 파단 신도가 5.1%이며 할선 모듈러스가 1950cN/tex이다.

플라이의 일반적 배열은 전술한 타이어에서와 동일하다. 이 경우, 2개의 합연사의 축간 거리는 1.25mm이다.

본 발명에 따른 것이든지 또는 본 발명에 따르지 않는 것인지에 관계없이 각각의 플라이의 내파열성은 약 4000N(견인력)/cm(나비)이며, 이때 내파열성은 플라이 집합체의 축과 평행한 방향에서 측정하고, 전술한 바 있는 축간 거리 및 나비는 이들 축에 수직인 방향에서 측정한다.

본 발명의 집합체를 고무에 혼입시키기 전에 다음과 같이 처리한다.

이들 집합체를 약 30분 동안 플라즈마와 접촉시키며, 이때의 처리 조건은 다음과 같다:

플라즈마 기체: 산소,

기체압 : 20Pa(150밀리토르),

기기 전력 : 2.5kW.

플라즈마 처리 후, 집합체를 제1에폭시 수지욕을 통과시킨 다음, 210 내지 260℃의 온도에서 20 내지 120초 동안, 예를 들어, 250℃에서 30분 동안 가열처리한다. 이어서, 이들 집합체를 부타디엔/스티렌/비닐 피리딘 삼원공중합체 라텍스, 레소르시놀 및 포름알데히드 기재를 갖는 제2욕을 통과시킨 다음, 210 내지 260℃의 온도에서 20 내지 120초 동안, 예를 들면, 250℃에서 30초 동안 가열처리한다.

아라미드 합연사를 포함하는 대조 타이어의 경우, 합연사를 고무에 혼입시키기 전에 본 발명에 따른 집합체와 마찬가지로 동일한 이중-욕으로 처리하되, 사전에 플라즈마로 처리하는 공정은 생략한다.

고무 보강재(6)는 3개의 모든 타이어에 있어서 동일하며, 이 고무는 공지된 형태의 것이다.

타이어의 중량은 다음과 같다: 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어(A) : 4.36kg; 본 발명에 따른 타이어(B) : 4.06kg; 합연사를 포함 하는 대조 타이어(C): 3.94kg.

상기한 3개의 타이어를 다음 시험에 사용한다:

[(1) 드리프트 트러스트(Drift thrust)]

각각의 타이어를 4.00 J 13 휠 위에 탑재하고, 315daN의 하중을 적용한 다음, 2.2bar로 팽창시킨다. 타이어를 원주가 8.5cm인 회전 휠 위에서 40km/h의 속도로 회전시킨다. 드리프트각을 변화시키고 이들 각각의 각에 대해 휠 위에서의 횡력을 측정함으로써 공지된 방법으로 드리프트 트러스트를 측정한다.

결과는 표 1에 나타낸다.

A : 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어

B : 본 발명에 따른 타이어

C : 합연사를 포함하는 대조 타이어

상기 결과는, 본 발명의 타이어가 본 발명에 따른 것이 아닌, 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어는 매우 유사한 거동을 나타 내나, 트리프트 트러스트가 훨씬 약한 본 발명에 따르지 않는, 아라미드 합연사의 텍스타일사를 포함하는 벨트와는 매우 상이한 거동을 나타 냄을 보여준다.

[(2) 롤링 저항]

각각의 타이러를 4.00 J 13 휠 위에 탑재하고, 2.2bar로 팽창시킨 다음, 315daN의 하중을 적용한다. 롤링 저항(resistence to rolling)을 원주가 8.5cm인 회전 휠 위에서 타이어의 롤링 속도의 함수로서 측정한다. 롤링 저항은 롤링하는 방향에 반대로 작용하는 힘 (daN)과 타이어 위에 가해진 하중 (톤) 사이의 비로서 정의한다.

결과는 표 2에 명시하는 바와 같다.

A : 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어

B : 본 발명에 따른 타이어

C : 합연사를 포함하는 대조 타이어

상기 결과는, 3개의 타이어가 거의 동일한 거동을 나타냄을 보여준다.

[(3) 크라운 충격]

각각의 타이어를 4.00 J 13 휠 위에 탑재한 다음, 2.2bar로 팽창시킨다. 수직 직선 운동을 유도하는 반구형 인덴터(indentor)를 개개 타이어의 크라운 위에 다양한 높이에서 낙하시켜 트레드의 중심에 충격을 가한다. 각각의 타이어의 2개의 벨트 플라이를 관통하는 데 필요한 에너지를 측정한다.

결과는 표 3에 나타낸다.

A : 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어

B : 본 발명에 따른 타이어

C : 합연사를 포함하는 대조 타이어

상기 결과는, 본 발명의 타이어(B)는 강철 와이어를 포함하는 대조 타이어(A)보다는 우수한 내충격성을 가지나, 최상의 내충격성을 갖는 것은 합연사를 포함하는 대조 타이어(C)임을 보여준다.

[(4) 내구성]

각각의 타이어를 4.00 J 13 휠 위에 탑재한 다음, 2bar로 팽창시킨다. 이를 과하중 순서로, 벨트 플라이에 의도적으로 전단을 유도하는 상이한 유형의 피복재 및 장애물 위에서, 320daN의 하중하에 원주가 22m인 회전 휠 위에서 평균 72km/hr의 속도로 회전시킨다. 40,000km에서 시험을 중단하고, 이 시점에서 3개의 타이어가 거의 파괴되지 않았음을 주지한다. 즉, 이들 3개의 타이어가 동일한 양태로 거동한다.

결론적으로, 본 발명에 따른 타이어는 강철 와이어 타이어 보다는 가벼운 반면, 거의 동일한 드리프트 트러스트, 동일한 롤링 저항, 동일한 내구성 거동 및 우수한 내관통성을 가진다.

또한, 본 발명의 타이어는 합연사를 포함하는 대조 타이어보다 훨씬 우수한 드리프트 트러스트를 갖는다.

각도(γ)가 30°이상이고/이거나 모노필라멘트의 꼬임수 그 자체가 10회전/m이상으로 되면, 집합체의 강도(T_a)와 이의 모듈러스 (M_a)가 과도하게 감소한다.

본 발명의 집합체는 경제적 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 집합체의 구조에 관계 없이, 강철 와이어의 기존의 케이블링 기기 상에서 제조할 수 있다.

본 발명의 집합체에 있어서, γ은 바람직하게는 20°미만, 보다 유리하게는 10°미만이다.

본 발명의 집합체에 있어서, 다음 관계식 중의 하나 이상을 만족시키는 것이 바람직하다:

T_a≥ 110; M_a≥ 3,000; (Ar)_a〉 3

유리하게는, 다음 관계식의 하나 이상을 만족시킨다:

T_a≥ 140; M_a≥ 4,000; (Ar)_a〉 3.5

본 발명에 따른 집합체에 사용된 모노필라멘트는 바람직하게는 후술되는 관계식을 만족시키고,

1.7 ≤ (Ti)_m〈 180; T_m≥ 170 - D_m/3; Mi 〉 2000

바람직하게는 관계식(Ar)_m〉 2을 만족시킨다.

모노필라멘트가 아라미드인 경우, 당해 모노필라멘트는 위에서 언급한 특허원 제PCT/CH90/00155호에 제시되어 있는 바람직한 관계식 및, 특히, 하나 이상의 다음 관계식을 만족시키는 것이 바람직하다 :

T_m≥ 190 - D_m/3; Mi ≥ 6,800 - 10 D_m; (Ar)_m〉3

이들 관계식에서, 강도 및 모듈러스는 cN/tex로 나타내고, 파단 신도는 %로 나타내며, D_m은 ㎛로 나타내고, (Ti)_m은 tex로 나타낸다.

본 발명에 따른 선행 실시예는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)의 모노필라멘트를 사용하여 수행하였으나, 상술한 특허원 제PCT/CH 90/00155호에 따른 다른 아라미드 모노필라멘트 또는 아라미드 이외의 모노필라멘트, 예를 들어, 방향족 폴리에스테르의 모노필라멘트를 사용할 수도 있다. 또한, 상이한 중합체로 제조한 모노필라멘트의 혼합물, 예를 들어, 아라미드 모노필라멘트 및 방향족 폴리에스테르의 모노필라멘트를 포함하는 집합체를 사용할 수도 있다.

다음 실시예는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 이외의 아라미드 모노필라멘트로 이루어진, 본 발명에 따른 집합체에 관한 것이다.

상술한 특허원 제PCT/CH90/00155호에 따른 당해 모노필라멘트는 단량체 테레프탈로일 디클로라이드, 파라페닐렌 디아민 및 1,5-나프틸렌디아민(NDA)으로부터 NDA 3mol 대 디아민 100mol을 사용하여 수득한 방향족 코폴리아미드로 이루어진다.

모노필라멘트의 평균 특성은 다음과 같다:

(Ti)_m: 36.3tex

D_m: 180㎛

T_m: 121cN/tex

Mi : 4570cN/tex

(Ar)_m: 3.2%

ρ : 1.42g/㎤

식 (1+6)18의 집합체의 특성은 다음과 같다 :

γ : 6°

(Ti)_a: 257tex

D_a: 540㎛

T_a: 109cN/tex

M_a: 3820cN/tex

(Ar)_a: 3.4%

상기의 모든 특성은 상술한 단락 Ⅰ에 따라 측정하며, 당해 모노필라멘트는 상술한 단락 Ⅱ에 따라 제조한다.

하기 실시예는 방향족 폴리에스테르의 모노필라멘트를 포함하는 집합체에 과한 것이다.

이들 모노필라멘트는 시판되고 있는 방향족 폴리에스테르 벡트라(Vectra)[시판회사 : 훽스트 셀라네제(Hoechst Celanese)]를 340℃에 가까운 중합체의 압출온도에서, 270℃로 유지시킨 방사 구금의 모세관(직경: 800㎛)을 통해 용융 반사시켜 제조한다.

방사 구금으로부터 나오는 액체 압출물을 공기 중에서 연신(연신비: 19.8)시킨 다음, 가열 급냉 구획을 통과시켜 고체화시킨다.

이와 같이 수득한 모노필라멘트를 권취 장치에서 590m/분의 속도로 권취시킨다음, 수용 보빈(receiving bobbin)에서 중축합후 열처리한다. 당해 처리는 220 내지 260℃의 상이한 온도 범위 및 270℃에서 16시간 동안의 최종 단계에 따라서 수행한다.

이와 같이 방사 및 처리한 모노필라멘트는 다음과 같은 평균 특성을 갖는다:

(Ti)_m: 36.4tex

D_m: 182㎛

T_m: 131cN/tex

Mi : 4300cN/tex

(Ar)_m: 2.5%

ρ : 1.40g/㎤

식 (1+6) 18의 당해 집합체의 특성은 다음과 같다 :

γ : 6°

(Ti)_a: 258tex

D_a: 545㎛

T_a: 112cN/tex

M_a: 3800cN/tex

(Ar)_a: 2.5%

상기의 모든 특성을 상술한 단락 Ⅰ에 따라 측정한다.

상술한 본 발명에 따른 예들은 액정 중합체의 연속 모노필라멘트로 완벽하게 제조되나, 본 발명을, 집합체가 이러한 연속 모노필라멘트 이외의 다른 성분, 예를 들어, 코어를 형성하거나 또는 적어도 부분적으로 이들 모노필라멘트를 함침시키는 고무 또는 가소성 수지; 또는 스테이플 섬유, 또는 무기 또는 금속사로 제조된 보강 요소를 포함하는 경우에 적용할 수 있다.

물론, 본 발명은 상술한 양태에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 본 발명을 식(1+6)의 집합체가 아닌 다른 집합체, 즉, 예를 들어, 바람직하게는 코어로서 작용하는, 함께 케이블링시킨 3개의 모노필라멘트 및 코어 주위에 권취시킨 8개의 모노필라멘트층을 가능하게는 여러 층을 포함하는, 본 발명에 따른 식(3+8)의 "층 케이블"형(포화 또는 불포화 층) 집합체에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 집합체는 공지된 방법으로 공지된 장치를 사용하여 제조할 수 있다. 이들 방법 및 장치는 설명을 간략화하기 위해 기술하지 않았지만, 예를 들면, 케이블링법(이 방법에서는, 모노필라멘트 자체를 집합체 1m당 10회전 미만으로 가연시킨다) 및 금속 와이어를 포함하는 집합체의 제조에 사용되는 것과 유사한 장치를 언급할 수 있다.

Claims

(a) 모노필라멘트의 직경(D_m)이 40㎛이상 내지 400㎛미만이고, (b) 집합체의 강도 (T_a)가 80cN/tex 이상이며, (c) 집합체의 할선 인장 모듈러스(M_a)가 2,000cN/tex이상이고, (d) 하나 이상의 모노필라멘트가 축 둘레에 거의 나선형으로 감겨지며, 이때 각각의 모노필라멘트가 직선형인 당해 축과 이루는 각도(γ)는 30°미만의 예각이고, (e) 각각의 필라멘트 자체의 꼬임수가 집합체 1m당 10회전 미만임을 특징으로 하는, 적어도 부분적으로 액정 유기 중합체(들)의 연속 모노필라멘트로 제조된 보강 집합체.
제1항에 있어서, 각도(γ)가 10°미만임을 특징으로 하는 집합체.
제1항에 있어서, 다음 관계식 중의 하나 이상을 만족시킴을 특징으로 하는 집합체.

T_a≥ 140; M_a≥ 4000; (Ar)_a〉 3.5

상기 식에서, T_a는 집합체의 강도(cN/tex)이고, M_a는 집합체의 할선 인장 모듈러스(cN/tex)이며, (Ar)_a는 집합체의 파단 신도(%)이다.
제1항, 제2항, 제3항 중의 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 보강 집합체에 의해 보강된 타이어.