KR100759851B1 - 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법 - Google Patents

고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법에 관한 것으로서, (ⅰ) 폴리에스테르 코드를 순수 100중량부에 대하여 솔비톨타입의 에폭시수지 0.3~0.8중량부, 브로킹된 이소시아네이트 0.5~1.0중량부 및 비닐피디린라텍스 1.5~3.0중량부가 함유된 1차 디핑조성액에 0.5g/d 이상의 장력 하에서 함침시킨 후 건조 및 스트레칭하고, (ⅱ) 계속해서 레소시놀, 포르말린 및 고무라텍스 혼합물(RFL) 100중량부에 대하여 이소시아네이트 1.5~3.0중량부가 함유된 2차 디핑조성액에 함침시킨후 이를 건조 및 노멀라이징(Normalizing) 시킴을 특징으로 한다. 본 발명으로 제조된 폴리에스테르 타이어 코드는 고무와의 접착성이 향상됨과 동시에 강성도(Stiffness)가 낮아 타이어 코드로 사용시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
폴리에스테르, 타이어 코드, 고무보강용, 디핑조성액, 장력, 고무접착성, 강성도

Description

고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법 {A process of preparing for rubber reinforcing polyester tire cord}
본 발명은 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 고무와의 접착성이 우수함과 동시에 강성도(Stiffness)가 낮아 유연성(Softness)이 양호한 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르 타이어 제조시 보강재로 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 대표되는 폴리에스테르 섬유는 고무와의 접착성이 좋지 않으므로 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL) 및 에폭시와 이소시아네이트 화합물을 주성분으로 하는 접착제를 섬유 표면에 피복함으로써 폴리에스테르 섬유의 고무에 대한 접착성을 개량하는 방법이 오랫동안 연구되어 왔다.
먼저, 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL)를 사용하는 종래방법은 폴리에스테르 코드를 물, 레소시놀, 포르말린, 고무라텍스 및 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL)로 이루어진 1차 디핑조성액에 1차로 함 침시킨 후, 계속해서 레소시놀, 포르말린 및 고무라텍스의 혼합물(이하 "RFL"이라고 한다)로 이루어진 2차 디핑조성액에 2차 함침처리하는 방법이 알려져 있다.
그러나 상기 방법의 경우 1차 디핑조성액의 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL)에는 주용매로 사용되는 암모니아수가 70중량% 이상 함유되어 있다. 암모니아의 경우 유해가스 발생으로 인해 대기오염 물질로 지정되어 있는 바, 이를 처리하는 정화시설이 필요하며, 또 현장 작업에 있어 독특한 냄새로 인한 작업성 저하와 작업장 오염의 문제를 야기할 수 있다.
또한 1차 디핑조성액에 함침된 후에는 상기 조성액 내의 레소시놀, 포르말린 등에 의해 함침 먼지 종류인 작은 겔(Gel)이 발생하여 최종적으로 타이어 생산시 불량율이 높아지며 함침된 폴리에스테르 섬유의 단위 중량이 높아 원가부담이 늘어나는 단점이 있다.
위의 문제를 개선하기 위해 카프로락탐 혹은 페놀을 사용하여 브로킹 (Blocked)된 디이소시아네이트와 에폭시 화합물의 혼합액으로 이루어진 1차 디핑조성액에 폴리에스테르 섬유를 함침 처리하고, 계속해서 1차 디핑처리된 폴리에스테르 섬유를 레소시놀과 포름알데히드의 초기축합물과 고무라텍스의 혼합물(RFL)로 이루어진 2차 디핑조성액에 2차 디핑처리하는 방법도 제안된 바 있다.
그러나, 상기 방법의 경우 환경오염 및 겔(Gel) 발생 등은 현저히 개선할 수 있으나, 경화성이 강한 에폭시와 이소시아네이트의 사용으로 인해 열처리 후 폴리에스테르 섬유의 강성도(Stiffness)가 상당히 높아 타이어 제조시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상[일명 컬 업(Curl up) 현상이라고 함]이 발생되어 타이어 불량율이 높아 지는 문제점이 있다.
섬유의 강성도를 저하시키기 위해서 열처리 공정에서 유연제(Softner)를 과도하게 사용할 경우에는 처리된 폴리에스테르 섬유 자체에서 컬 업(Curl up)이 발생되는 문제점이 있기 때문에 이의 해결을 위해서는 유연제(Softner) 처리전의 폴리에스테르 섬유 자체의 강성도를 저하시킬 필요가 있다.
또한 상기 방법의 경우 폴리에스테르 코드의 강성도를 저하시키기 위해 1차 디핑조성액 내의 에폭시와 이소시아네이트 함량을 낮출 경우에는 고무와의 접착성능이 나빠지는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 고무와의 접착력이 우수함과 동시에 강성도(Stiffness)가 낮아 소프트한 폴리에스테르 타이어 코드를 제조하기 위한 것이다.
본 발명은 고무와의 접착력이 우수함과 동시에 강성도가 낮아 타이어 제조시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상을 방지할 수 있는 폴리에스테르 타이어 코드를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL)가 함유된 1차 디핑조성액 사용시 발생되는 환경오염 문제, 작업성 저하 문제, 겔(Gel) 생성으로 인한 타이어 불량 문제 및 제조원가 문제들을 해소하는 방법을 제공하고자 한다.
이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법은 (ⅰ) 폴리에스테르 코드를 순수 100중량부에 대하여 솔비톨타입의 에폭시수지 0.3~0.8중량부, 브로킹된 이소시아네이트 0.5~1.0중량부 및 비닐피디린라텍스 1.5~3.0중량부가 함유된 1차 디핑조성액에 0.5g/d 이상의 장력 하에서 함침시킨 후 건조 및 스트레칭하고, (ⅱ) 계속해서 레소시놀, 포르말린 및 고무라텍스 혼합물(RFL) 100중량부에 대하여 이소시아네이트 1.5~3.0중량부가 함유된 2차 디핑조성액에 함침시킨후 이를 건조 및 노멀라이징(Normalizing) 시킴을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저 폴리에스테르 코드를 순수, 솔피톨타입의 에폭시수지, 브로킹된 이소시아네이트 및 비닐피디린라텍스가 혼합된 1차 디핑조성액에 0.5g/d 이상의 장력 하에서 함침시킨 다음 건조 및 스트레칭 한다. 상기 1차 디핑조성액으로는 순수 100중량부에 대하여 솔비톨타입의 에폭시수지 0.3~0.8중량부, 브로킹된 이소시아네이트 0.5~1.0중량부 및 비닐피디린라텍스 1.5~3.0중량부가 함유된 것을 사용 한다.
이때, 솔비톨타입의 에폭시 수지 및 브로킹된 이소시아네이트의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 최종 폴리에스테르 타이어 코드의 강성도(Stiffness)가 급속하게 상승하여 타이어코드 제조시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상이 심하게 발생된다. 한편, 솔비톨타입의 에폭시수지 및 브로킹된 이소시아네이트의 함량이 상기 범위보다 낮은 경우에는 고무와의 접착성이 저하된다.
비닐피리딘라텍스는 1차 디핑조성액의 점도상승을 위해 첨가되며, 비닐피리 딘모노머, 스틸렌 및 부타디엔이 15:15:70의 중량비로 조성된 용액인 것이 바람직 하다.
폴리에스테르 코드지를 상기 1차 디핑조성액에 함침처리시 장력을 폴리에스테르 코드지를 구성하는 원사 1 데니어당 0.5g 이상으로 유지한다. 예를들어 폴리에스테르 코드지가 1500데니어의 폴리에스테르 섬유 2본이 연사된 원사로 제직된 경우에는 1차 디핑처리시 장력은 1.5kg 이상으로 관리해야 한다.
장력이 상기 범위 미만인 경우에는 1차 디핑조성액 내의 에폭시와 이소시아네이트가 코드지 내로 다량 침투하여 제품의 강성도가 너무 상승하게 된다.
상기와 같이 1차 디핑처리후 건조는 145~155℃에서 2분간 실시하고, 스트레칭은 240~245℃의 온도로 실시하는 것이 바람직 하다.
다음으로는, 상기와 같이 1차 디핑처리된 폴리에스테르 코드를 통상의 레소시놀, 포르말린 및 고무라텍스 혼합물(RFL) 100중량부에 대하여 이소시아네이트 1.5~3.0중량부가 함유된 2차 디핑조성액에 함침시킨후 이를 건조 및 노멀라이징 (Normalizing) 시켜 본 발명의 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드를 제조한다.
이때, 이소시아네이트 함량이 3.0 중량부를 초과하는 경우에는 원가 및 강성도(Stiffness)가 상승하는 문제가 발생되며, 1.5 중량부 미만인 경우에는 고무와의 접착력이 저하된다. 2차 디핑처리후 노멀라이징 처리는 235~245℃의 온도로 실시하는 것이 바람직 하다.
본 발명으로 제조된 폴리에스테르 타이어 코드는 고무와의 접착성이 우수함과 동시에 강성도가 낮아 유연성(Softness)이 우수하다. 그 결과 타이어 제조 시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상이 방지 된다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르 타이어 코드의 고무접착력 및 강성도 (Stiffness)는 아래 방법으로 평가 하였다.
·고무접착력(kgf)
두께가 3/8 인치인 폴리에스테르 타이어 코드와 고무를 160℃에서 20kgf/㎠의 가류압력으로 20분간 가류시킨 후 측정 하였다.
·강성도(g/d)
ASTM D 885 M 방법으로 측정 하였다.
이하, 실시예 및 비교실시에를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나, 본 발명은 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1500데니어/2합의 폴리에스테르 코드를 순수 100중량부, 솔비톨타입의 에폭시 수지 0.6중량부, 브로킹된 이소시아네이트 0.9중량부 및 비닐피리딘라텍스 1.7중량부로 조성된 2차 디핑조성액에 함침 처리한다. 이때 속도는 40m/분, 장력은 1.8kg/코드로 조절 하였다. 상기 비닐피리딘라텍스는 비닐피리딘모노머, 스타이렌, 부타디엔의 함량비가 15:15:70인 것을 사용 하였다. 계속해서, 1차 디핑(함침) 처리된 폴리에스테르 코드를 150℃에서 2분동안 건조시킨 후 243℃로 스트레칭 시킨다. 계속해서, 상기와 같이 처리된 폴리에스테르 코드를 RFL 100중량부에 대하여 이소시아네이트 2.5중량부가 함유된 2차 디핑조성액에 함침처리한 후, 150℃에서 2분동안 건조시킨 후 240℃로 노멀라이징 처리하여 고무보강용 폴리에스테 르 타이어 코드를 제조한다. 제조된 타이어 코드의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.
실시예 2 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 3
1차 및 2차 디핑조성액의 조성, 1차 디핑처리시의 장력 등의 제조조건을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드를 제조한다. 제조된 타이어 코드의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.
제조조건
구 분 실시예 비교실시예
1 2 1 2 3
1차 디핑조성액 (중량부) 순수 100 100 100 100 100
솔비톨 타입의 에폭시 수지 0.6 0.5 1 0.6 0.6
브로킹된 이소시아네이트 0.9 0.7 3 0.9 0.9
비닐피리딘라텍스 1.7 2 2 2 1.7
2차 디핑조성액 (중량부) RFL 100 100 100 100 100
이소시아네이트 2.5 2 2 0 2.5
1차 디핑처리 장력(kgf/코드) 1.8 2 2 2 0.6
건조온도(℃) 150 150 150 150 150
스트레칭 온도(℃) 243 240 243 243 243
노멀라이징 온도(℃) 240 240 240 240 240

타이어 코드 물성
구 분 실시예 1 실시예 2 비교실시예 1 비교실시예 2 비교실시예 3
접착력(kgf) 16.2 15.3 16.5 11.5 16.3
강성도(g/코드) 6.4 5.6 15.5 5.5 11.5

본 발명은 파라클로로페놀계 레소시놀/포르말린 혼합수지(PEXUL)가 함유된 1차 디핑조성액 사용시 통상적으로 야기되는 환경오염문제, 작업성 저하 문제, 겔 형성 문제, 제조원가 상승문제 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 폴리에스테르 타이어 코드의 고무접착성을 향상시킴과 동시에 강성도를 저하시켜 타이어 제조시 팁 라이즈(Tip Rise) 현상을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. (ⅰ) 폴리에스테르 코드를 순수 100중량부에 대하여 솔비톨타입의 에폭시수지 0.3~0.8중량부, 브로킹된 이소시아네이트 0.5~1.0중량부 및 비닐피디린라텍스 1.5~3.0중량부가 함유된 1차 디핑조성액에 0.5g/d 이상의 장력 하에서 함침시킨 후 건조 및 스트레칭하고, (ⅱ) 계속해서 레소시놀, 포르말린 및 고무라텍스 혼합물(RFL) 100중량부에 대하여 이소시아네이트 1.5~3.0중량부가 함유된 2차 디핑조성액에 함침시킨후 이를 건조 및 노멀라이징(Normalizing) 시킴을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법.
  2. 1항에 있어서, 스트레칭 처리온도가 240~245℃인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법.
  3. 1항에 있어서, 노멀라이징 처리온도가 235~240℃인 것을 특징으로하는 고무보강용 폴리에스테르 타이어 코드의 제조방법.
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