KR100481456B1 - 폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀로 구성된 타이어 카카스플라이 코드 - Google Patents

폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀로 구성된 타이어 카카스플라이 코드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀의 복합섬유로 구성된 타이어 카카스플라이 코드에 관한 것으로, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) : 라이오셀(Lyocell)을 1:1∼2 내지 1∼2:1의 비로 꼬임수(Twist per inch, TPI)가 20∼60인 복합섬유로 구성되고, 20∼40개의 코드배열밀도(Ends Per Inch, EPI)를 가지며, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀은 500∼2000 데니아(denia)인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 레이온을 사용한 타이어 카카스 플라이에 비해 내구력 성능이 보완되어 승차감이 크게 개선되었다.

Description

폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀로 구성된 타이어 카카스 플라이 코드{Tire carcas ply cord consisted of polyethylenenaphthalate and Lyocell}
본 발명은 폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀의 복합섬유로 구성된 타이어 카카스플라이 코드에 관한 것이다.
최근 승용차의 고급화 및 도로의 발달에 따라 고속주행이 빈번하게 이루어지며, 이로 인해 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성능이 매우 중요하게 대두되고 있다. 특히 저 편평비를 가지는 타이어에서는 더욱 중요시되고 있으며, 이러한 성능을 만족시키기 위해서 카카스 재질로 탄성율이 큰 레이온과 폴리에스터 코드를 많이 적용하고 있다. 상기 레이온 코드는 탄성율이 큰 장점이 있지만 코드 단위 강도가 작아 코드 사용량이 많다. 그래서 일반적으로 카카스플라이를 2장 적용시켜 형성시키는데, 이로 인해 타이어 중량이 높아지는 문제점이 발생된다.
또한, 상기 폴리에스터 코드는 강도는 레이온 대비 우수하나, 탄성율이 작아 고속주행용으로는 부적합하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구조 안정성 및 내구성능이 우수한 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)와 접착성능 및 구조안정성이 우수한 라이오셀을 서로 꼬아서 복합섬유로 형성하여 이를 타이어의 카카스 플라이용 코드로 사용함으로써 타이어의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 타이어 카카스플라이 코드는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) : 라이오셀(Lyocell)을 1:1∼2 내지 1∼2:1의 비로 꼬임수(Twist per inch, TPI)가 20∼60인 복합섬유로 구성되고, 벨트 반제품 1인치당 벨트 코드의 가닥수를 나타내는 배열밀도(Ends Per Inch, EPI)가 20∼40을 가지며, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀은 500∼2000 데니아(denia)인 것을 특징으로 한다.
상기에서 폴리에틸렌나프탈레이트 : 라이오셀을 복합섬유 구성시 폴리에틸렌나프탈레이트 1개당 라이오셀을 1∼2 개를 사용하거나 또는 라이오셀 1개당 폴리에틸렌나프탈레이트를 1∼2개를 사용하는 이유는 코드를 구성하는 섬유의 수가 3개를 초과하는 경우 구조가 복잡하여 물성하락이 발생할 수 있으며 코드의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 실용성이 없기 때문에 코드를 구성하는 섬유는 3개가 적당하기 때문이다.
또한 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀을 500 데니아(denia) 미만 사용시 타이어 코드용도로는 그 수가 너무 적어 코드강도가 너무 낮아지며, 이로 인해 실제 사용시 실용성이 떨어지는 문제점이 있고, 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀을 2000 데니아(denia) 초과 사용시 코드의 두께가 지나치게 두꺼워져 타이어의 중량이 증가하는 문제점이 있어 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀은 500∼2000 데니아(denia) 사이의 것을 사용하는 것이 좋다.
한편 폴리에틸렌나프탈레이트 : 라이오셀의 꼬임수(twist per inch, TPI)가 20 미만을 사용하면 코드의 직진성 유지 및 피로특성이 하락하는 문제가 있어 좋지 않고, 꼬임수가 60을 초과하면 코드강도 등 물성이 급격히 하락하는 문제가 있기 때문에 폴리에틸렌나프탈레이트와 라이오셀의 꼬임수(twist per inch, TPI)는 20∼60이 가장 좋다.
또한, 본 발명에서 다양한 수치범위로 카카스플라이 코드의 배열밀도를 사용한바 배열밀도가 20∼40EPI 일때 코드의 물성이 우수하여 본 발명의 목적에 적합하기 때문에 본 발명에서 카카스플라이 코드의 배열밀도는 20∼40EPI로 하는 것이 좋다.
다음 표 1은 종래 및 본 발명에 사용되는 코드 물성을 비교해 놓은 것이다.
<표 1> 재질별 코드 물성비교
항목 레이온(Rayon) PEN Lyocell
강도(g/d) 4.0 ∼ 5.0 7.0 ∼ 8.0 5.0 ∼ 6.0
탄성율(GPa) 8.5 ∼ 10.0 9.0 ∼ 15.0 8.5 ∼ 10.0
열수축율(%)(177℃×2min, 0.01g/d) 3.0 ∼ 4.0 0.2 ∼ 1.0 1.8
본 발명 및 종래 발명에 따른 카카스플라이에 적용되는 코드재질 물성비교를 상기 표 1을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 하기 구조식으로 나타낼 수 있는 PEN의 분자구조를 살펴보면 폴리에스터기를 바탕으로 벤젠기가 2개가 있어서 열 및 장력에 의한 구조안정성이 대단히 우수하지만 반면에 화학적 반응을 잘하지 못하는 폴리에스터기 및 벤젠기로 구성되어 있어서 접착에 매우 불리하다.
상기 구조식에서 n은 PEN의 분자량에 따라 결정되며, 본 발명에서 n은 5∼30의 중합도를 가진 것을 사용할 수 있다.
반면에 라이오셀의 경우는 고무와의 접착특성이 좋아 접착에 매우 유리한 구조를 가지며, 또한 열 및 장력에 의한 구조안정성도 매우 우수하다.
따라서 구조안정성이 우수한 PEN과 접착성능 및 구조안정성이 우수한 라이오셀 코드로 구성된 PEN-라이오셀 복합섬유코드를 타이어 카카스에 적용시 PEN의 단점인 약한 접착력을 보안하여 구조 안정성을 높일 수 잇다. 또한, 레이온 코드의 단점인 수분의 취약점을 라이오셀로 보완할 수 있다.
PEN과 라이오셀 복합코드는 레이온 대비 구조안정성(탄성율이 큼) 및 강도가 우수하므로 타이어 내구성능을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예 1>
1650 데니아 레이온 2개를 꼬임수가 46이며, 배열밀도가 24가 되도록 꼬아서 카카스 플라이용 코드 1650D/2D 레이온을 제조하였다. 상기 레이온 코드 1장을 승용차용 타이어 195/60R 14 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
<비교예 2>
1650 데니아 레이온 2개를 꼬임수가 46이며, 배열밀도가 24가 되도록 꼬아서 카카스 플라이용 코드 1650D/2D 레이온을 제조하였다. 상기 레이온 코드 2장을 승용차용 타이어 235/40R 17 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
<실시예 1>
1000 데니아 폴리에틸렌나프탈레이트(poly(ethylene 2,6-naphthallene dicarboxylate)와 1000 데니아 라이오셀을 꼬임수가 46이며 배열밀도가 24가 되도록 꼬아서 카카스 플라이용 1000D-1000D 복합코드를 제조하였다. 상기 복합코드 1장을 승용차용 타이어 195/60R 14 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
1000 데니아 폴리에틸렌나프탈레이트와 1000 데니아 라이오셀을 꼬임수가 46이며 배열밀도가 24가 되도록 꼬아서 카카스 플라이용 1000D-1000D 복합코드를 제조하였다. 상기 복합코드 2장을 승용차용 타이어 235/40R 17 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
<실시예 3>
1000 데니아 폴리에틸렌나프탈레이트와 1000 데니아 라이오셀을 꼬임수가 46이며 배열밀도가 30가 되도록 꼬아서 카카스 플라이용 1000D-1000D 복합코드를 제조하고 상기 복합코드 1장을 승용차용 타이어 235/40R 17 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
<표 2> 비교예 1 및 실시예 1의 물성측정 결과
항목 비교예 1 실시예 1
강력(kg) 15.5 24.55
중간신율(4.5kg)(%) 3.5 2.3
열수축율(%)(177℃×2min,free) 0.5 1.6
<표 3> 비교예 2 및 실시예 2,3의 물성측정 결과
항목 비교예 2 실시예 2 실시예 3
강력(kg) 15.5 24.55 24.55
중간신율(4.5kg)(%) 3.5 1.5 1.5
열수축율(%)(177℃×2min,free) 0.5 1.2 1.2
<시험예 1>
상기 비교예 1 및 실시예 1의 코드를 각각의 승용차 타이어 규격의 카카스에 내구성능, 타이어 중량 등의 테스트를 하여 그 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다. 상기 실시예 1의 타이어 중량은 비교예 1을 기준으로 했을 때 상대 퍼센트이다. 또한, 상기 실시예 2,3의 타이어 중량은 비교예 2를 기준으로 했을 때 상대 퍼센트이다.
<표 4> 비교예 1 및 실시예 1의 테스트 결과
항목 비교예 1 실시예 1
내구성능(ECER-30) 1시간 24분 1시간 34분
타이어 중량(상대치) 100% 98%
<표 5> 비교예 2 및 실시예 2,3의 테스트 결과
항목 비교예 2 실시예 2 실시예 3
내구성능(ECER-30) 1시간 28분 1시간 48분 1시간 40분
타이어 중량(상대치) 100% 98% 94%
*ECER-30 : 유럽 타이어 내구력 표준 시험법
상기 표 4 및 5의 결과에서 알 수 있듯이 내구성능 및 타이어 중량 부분에서는 실시예가 비교예 보다 우수함을 알 수 있다.
상기 시험예의 결과에서처럼 알 수 있듯이 본 발명에 의해 구조안정성이 우수한 폴리에틸렌나프탈레이트와 접착성능 및 구조안정성이 우수한 라이오셀로 구성된 폴리에틸렌나프탈레이트-라이오셀 복합섬유를 타이어 카카스 플라이용 코드로 사용함으로써 레이온을 사용한 타이어 카카스 플라이에 비해 내구력 성능이 보완되어 승차감이 크게 개선되었다.

Claims (3)

  1. 타이어의 카카스 플라이 코드에 있어서,
    폴리에틸렌나프탈레이트 : 라이오셀을 1:1∼2 내지 1∼2:1의 비로 꼬임수가 20∼60인 복합섬유로 구성됨을 특징으로 하는 타이어 카카스 플라이 코드.
  2. 제 1항에 있어서, 타이어의 카카스플라이 코드의 배열밀도는 20∼40EPI 임을 특징으로 하는 타이어 카카스 플라이 코드.
  3. 제 1항에 있어서, 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 라이오셀은 500∼2000 데니아(denia)인 것을 특징으로 하는 타이어 카카스 플라이 코드.
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