KR100792200B1 - 하이브리드 코드 및 고무 제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고무 보강용 코드로서, 치수 안정성, 굴곡 성능이 우수한 하이브리드 코드와, 이것에 의해 보강된 고무 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 하이브리드 코드(1)는 중앙의 유리 섬유 스트랜드(2)와, 주위의 아라미드 섬유 스트랜드(3)를 갖는다. RFL 처리된 유리 섬유 필라멘트로부터의 여러 줄의 스트랜드가 1차로 꼬여지고, RFL 처리된 아라미드 섬유 필라멘트가 여러 줄 묶여져 1차로 꼬여진다. 유리 섬유 스트랜드(2)가 중앙에 배치되고, 주위에 아라미드 섬유 스트랜드(3)가 1차로 꼬이는 것과 역방향으로 2차로 꼬여진다. 또한, 오버코트 처리에 의해 고무 피막이 형성된다.

Description

하이브리드 코드 및 고무 제품{HYBRID CORD AND RUBBER PRODUCT}
본 발명은 고무 벨트, 타이어 등의 고무 제품의 보강용으로 이용하는 내굴곡성 및 치수 안정성이 우수한 하이브리드 코드와, 이 하이브리드 코드로 보강된 고무 제품에 관한 것이다.
고무 벨트, 고무 타이어 등의 고무 제품의 강도, 내구성을 향상시키기 위해서 보강용 섬유가 고무 제품 내에 매립된다.
이 보강용 섬유로서는, 유리 섬유, 비닐론 섬유로 대표되는 폴리비닐알코올 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론, 아라미드(방향족 폴리아미드) 등의 폴리아미드 섬유, 카본 섬유, 폴리파라페닐렌 벤조옥살 섬유 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도 유리 섬유 및 아라미드 섬유가 적합하며, 널리 이용되고 있다.
고무 보강용 코드로서, 유리 섬유 코드는 치수 안정성은 높지만 직경이 작은 풀리(pulley) 등으로 장시간 굴곡을 부여했을 때의 강도 유지율은 아라미드 섬유 코드보다 뒤떨어진다. 한편, 아라미드 섬유 코드는 굴곡 특성은 양호하지만 치수 안정성이 유리 섬유 코드에 비하여 나쁘다.
발명의 개시
본 발명의 하이브리드 코드는 꼬여진 1줄 이상의 유리 섬유 스트랜드와 복수 줄의 아라미드 섬유 스트랜드를 갖는 하이브리드 코드로서, 이 유리 섬유 스트랜드가 하이브리드 코드의 중앙측에 배치되고, 아라미드 섬유 스트랜드가 이 유리 섬유 스트랜드의 주위에 배치되어 이루어지는 것이다.
본 발명에 따르면, 치수 안정성 및 굴곡 성능이 우수한 하이브리드 코드와, 이 하이브리드 코드에 의해 보강된 고무 제품이 제공된다.
상기한 바와 같이, 아라미드 섬유 코드는 벨트로 한 경우, 굴곡 피로 성능은 유리 섬유 코드보다도 우수하지만 치수 안정성에서 유리 섬유 코드에 뒤떨어진다. 한편, 유리 섬유 코드는 치수 안정성은 양호하지만 굴곡 피로 성능에서 아라미드 섬유 코드보다 뒤떨어진다. 본 발명의 하이브리드 코드는 유리 섬유 코드가 갖는 치수 안정성과 아라미드 섬유 코드가 갖는 굴곡 피로 성능을 아울러 갖는다.
고무 보강용 코드의 내굴곡성을 향상시키기 위해서 이 코드의 스트랜드는 꼬여져 있다.
고무 보강용 코드로 보강된 고무 벨트가 굴곡되는 경우, 코드 직경이 굵어짐에 따라 코드의 풀리 접촉측에서는 압축을 보다 강하게 받고, 그 반대측에서는 인장을 보다 강하게 받는다. 따라서, 유리 섬유 코드에 있어서는, 코드 직경을 가늘게 하면 압축-인장의 차를 작게 할 수 있어 굴곡 성능이 향상된다.
아라미드 섬유 코드는 유리 섬유 코드에 비하여 섬유의 연신율이 크기 때문에, 치수 안정성에서 유리 섬유 코드보다 뒤떨어진다.
본 발명의 하이브리드 코드는 치수 안정성이 양호한 유리 섬유 스트랜드로 이루어진 심재(心材)와, 이 심재의 주위에 배치된 아라미드 섬유 스트랜드를 갖는다. 아라미드 섬유 스트랜드의 연신이 유리 섬유 스트랜드제 심재에 의해 방지되기 때문에, 본 발명의 하이브리드 코드는 양호한 치수 안정성을 갖는다. 심재의 주위에 배치된 아라미드 섬유 스트랜드는 그것이 갖는 우수한 굴곡 성능을 코드에 부여한다.
본 발명의 하이브리드 코드에 있어서는, 유리 섬유 스트랜드는 코드의 중앙부에만 있다. 유리 섬유 스트랜드는 여러 줄 꼬지 않고 가지런히 합하여도 좋다. 코드의 굴곡 특성의 향상을 꾀하기 위해서 이 유리 섬유 코드의 직경이 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 고무 제품은 고무와, 이 고무 내에 배치된 상기 하이브리드 코드를 갖는다. 이 고무 제품은 바람직하게는 하이브리드 코드를 10∼70 중량% 함유한다.
도 1은 실시 형태에 따른 하이브리드 코드의 단면도이다.
도 2는 하이브리드 코드의 제조 방법을 도시하는 모식적인 사시도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 있어서의 굴곡 특성 시험법의 설명도이다.
발명의 바람직한 형태
이하, 도면을 참조하여 바람직한 형태에 관해서 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 하이브리드 코드의 단면도이고, 도 2는 이 하이브리드 코드의 제조 방법을 도시하는 모식적인 사시도이다.
이 하이브리드 코드(1)는 도 1과 같이, 길이 방향과 직교 방향의 단면 중앙에 배치된 적어도 1줄의 유리 섬유 스트랜드(2)와, 그 주위에 배치된 복수 줄의 아라미드 섬유 스트랜드(3)를 갖는 것이다.
유리 섬유 스트랜드에 사용되는 유리 섬유의 필라멘트는 E 유리 섬유 필라멘트, 고강도 유리 섬유 필라멘트이어도 좋다.
아라미드 섬유 스트랜드에 사용되는 아라미드 섬유는 파라계 아라미드 섬유 또는 메타계 아라미드 섬유이어도 좋다. 파라계 아라미드 섬유의 필라멘트는 등록상표 테크노라(TECHNORORA)(코폴리파라페닐렌-3,4'-옥시디페닐렌·테레프탈아미드: 데이진 가부시키가이샤), 등록상표 트와론(Twaron)(폴리파라페닐렌 테레프탈아미드: 데이진 트와론 가부시키가이샤)으로서 입수할 수 있다. 메타계 아라미드 섬유의 필라멘트는 등록상표 코넥스(CONEX)(폴리메타페닐렌 이소프탈아미드: 데이진 가부시키가이샤)로서 입수할 수 있다. 단, 아라미드 섬유는 이들에 한정되지 않는다.
하이브리드 코드(1)를 제조하기 위해서는 도 2와 같이, 중심부 가이드 구멍(4)과 외주부 가이드 구멍(5)을 가진 가이드(6)를 이용한다. 외주부 가이드 구멍(5)은 중심부 가이드 구멍(4)의 중심에서 대략 등반경 정도 상에 배치되어 있다.
각 구멍(4, 5)의 내주면 및 가장자리는 높은 슬라이드성 세라믹으로 구성되어 있다. 1차로 꼬여진 복수 줄의 유리 섬유 스트랜드(2)가 중심부 가이드 구멍(4)으로 통과되고, 1차로 꼬여진 아라미드 섬유 스트랜드(3)가 복수의 외주부 가이드 구멍(5)으로 통과된다. 이들 스트랜드(2, 3)가 2차로 꼬여져 하이브리드 코드(1)가 된다. 이 2차로 꼬인 꼬임 수는 1∼10 turn/25 mm 정도가 바람직하다.
본 발명에서는, 바람직하게는 RFL 처리한 유리 섬유 필라멘트를 묶어 스트랜드를 형성하고, 소정 줄의 스트랜드를 1∼10 turn/25 mm의 꼬임 수로 1차로 꼰다. 또한, 동일하게 RFL 처리한 아라미드 섬유 필라멘트를 소정 줄 묶어 1∼10 turn/25 mm의 꼬임 수로 1차로 꼬는 것이 바람직하다. 유리 섬유와 아라미드 섬유가 각각 RFL 처리되고, RFL 처리액은 하이브리드 코드에 대하여, 고형 분량으로 5∼30 중량%의 양으로 부착되어 있을 수 있다.
이 RFL 처리는 필라멘트를 레조르신 및 포르말린의 초기 축합물과 고무 라텍스의 혼합물을 주성분으로 하는 처리액(이하, RFL이라 함)에 침지한 후에 열처리(가열 처리)를 행하는 처리이다. 이 RFL 처리에 이용되는 고무 라텍스로서는, 아크릴 고무계 라텍스, 우레탄계 라텍스, 스티렌·부타디엔 고무계 라텍스, 니트릴 고무계 라텍스, 클로로술폰화폴리에틸렌계 라텍스, 추가로 이들의 변성 라텍스, 또한 그 혼합계 등이 예시되지만, 특별히 제한은 없다.
본 발명에서, 도 2와 같이 하여 제조된 하이브리드 코드의 표면에 고무 피막을 형성하여 고무와의 친화성을 높이는 오버코트 처리를 실시하여도 좋다. 이 오버코트 처리용 고무로서는, 수소 첨가 니트릴 고무, 클로로술폰화폴리에틸렌 고무, 클로로프렌 고무, 천연 고무, 우레탄 고무 등을 사용할 수 있다. 대부분의 경우, 성형 고무와 동일 배합 고무가 사용되지만, 특별히 제약은 없다. 고무 피막은, 하이브리드 코드에 대하여, 2∼10 중량%의 양으로 부착되어 있을 수 있다.
본 발명의 하이브리드 코드는 이동 벨트 등의 벨트나 크롤러 등의 보강에 이용하는 데 적합하지만, 다른 고무 부재의 보강에도 적용할 수 있다. 이 고무 제품에 있어서는, 하이브리드 코드는 고무 제품 중량의 10∼70 중량% 정도 함유되는 것이 바람직하다.
이하에 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.
[실시예 1]
섬유 직경 7 ㎛ 필라멘트 200개로 이루어진 고강도 유리 섬유 스트랜드를 꼬지 않고 3줄 가지런히 합하여, RFL 부착율이 고형 분량으로서 약 25 중량%가 되도록 클로로술폰화폴리에틸렌계 라텍스를 포함하는 RFL로 RFL 처리를 행하였다.
또한, 섬유 직경 12 ㎛, 400 데니어의 아라미드 섬유 필라멘트(주식회사 데이진에서 제조한 테크노라)를, 유리 섬유 필라멘트와 같이 부착율이 고형 분량으로서 약 25 중량%가 되도록 RFL 처리를 행하였다.
RFL 처리를 행한 유리 섬유 필라멘트 및 아라미드 섬유 필라멘트를, 꼬임 수 2 turn/25 mm로 각각 1차로 꼬아서 유리 섬유 스트랜드와 아라미드 섬유 스트랜드로 하였다.
계속해서 유리 섬유 스트랜드 3줄을 도 2에 도시한 가이드(6) 중심부의 가이드 구멍(4)에 통과시키고, 아라미드 섬유 스트랜드 8줄을 동일하게 도 2의 가이드(6) 외주측의 8개의 가이드 구멍(5)에 1줄씩 통과시켜, 1차 꼬임과 반대 꼬임 방향으로 꼬임 수 2 turn/25 mm로 2차 꼬기를 행하였다. 이에 따라 3줄의 유리 섬유 스트랜드가 중앙측에 배치되고, 8줄의 아라미드 섬유 스트랜드가 그 주위에 배치된 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드의 2차 꼬임 코드를 얻었다.
얻어진 2차 꼬임 코드는 추가로 매트릭스 수지와의 접착성을 높이기 위해서 클로로술폰화폴리에틸렌 고무와 클로로프렌 고무가 배합된 오버 코트 처리액을 이용하여 오버코트 처리를 행하여 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드로 하였 다.
이와 같이 하여 얻어진 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드의 파단시 연신율은 4.60%였다.
다음에, 이 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드를 수소 첨가 니트릴 고무(이하, HSN이라 함)로 가압 가열 처리하고, 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드가 1줄 매설된 HSN 고무 성형물을 성형하였다.
이 HSN 고무 성형물을 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드가 고무 성형물의 중심에 오도록 벨트 폭 10 mm로 절단하여 벨트 성형물을 제조하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이 벨트 성형물(10)을 직경 25 mm의 1개의 평풀리(11), 모터(12) 및 4개의 가이드 풀리(13)로 이루어진 시험 장치의 풀리(11, 13)에 가설하였다. 그리고, 모터(12)에 의해 벨트 성형물(10)을 왕복 운동시켜, 평풀리(11)를 따르는 개소에서 반복 굴곡시켰다. 초기 장력 20 N으로 실온중 100,000회 굴곡하고, 굴곡 피로 특성 평가를 위해 굴곡 후의 강도 및 유지율을 구하였다.
그 결과, 이 벨트 성형물의 굴곡 후의 강도는 880 N, 강도 유지율은 87%였다.
[실시예 2]
유리 섬유 필라멘트 및 아라미드 섬유 필라멘트로의 RFL 부착율이 고형 분량으로서 약 20 중량%가 되도록 실시예 1과 동일하게 RFL 처리를 행하였다. 각각의 섬유 필라멘트에 대해서, 실시예 1과 동일하게 1차 꼬기, 2차 꼬기 및 오버코트 처리를 행하였다. 4줄의 유리 섬유 스트랜드와 7줄의 아라미드 섬유 스트랜드를 이용 하여 실시예 1과 동일하게 하여 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드를 제조하였다. 계속해서, 이 하이브리드 코드를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 고무 벨트를 제조하였다.
얻어진 하이브리드 코드의 파단시 연신율은 4.52%였다. 또한, 고무 벨트의 굴곡 시험 결과는 굴곡 후 강도 845 N, 강도 유지율 83%였다.
[실시예 3]
실시예 1, 실시예 2와 동일한 조작을, RFL 부착율이 고형 분량으로서 약 15 중량%인 유리 섬유 필라멘트 및 아라미드 섬유 필라멘트를 이용하여 행하였다. 5줄의 유리 섬유 스트랜드와 6줄의 아라미드 섬유 스트랜드를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 하이브리드 코드를 제조하는 동시에, 이 하이브리드 코드를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 고무 벨트를 제조하였다.
얻어진 하이브리드 코드의 파단시 연신율은 4.56%이며, 제조된 고무 벨트의 굴곡 시험 결과는 굴곡 후 강도 820 N, 강도 유지율 80%였다.
[비교예 1∼3]
비교예 1에 있어서는 상기 실시예 1과 동일한 유리 섬유 스트랜드 3줄과 아라미드 섬유 스트랜드 8줄을 랜덤하게 혼연(混撚)하여 이루어진 코드에 대해서, 비교예 2에서는 유리 섬유 스트랜드만 11줄로 이루어진 코드에 대해서, 또한 비교예 3에서는 아라미드 섬유 스트랜드만 11줄로 이루어진 코드에 대해서, 각각 코드의 파단시 연신율을 측정하였다. 또한, 각각의 코드를 이용하여 성형한 벨트의 굴곡 후의 강도 및 강도 유지율을 구하였다. 이들의 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
꼬임 조건 코드의 파단시 연신율(%) 벨트의 굴곡 후 강도(N) 벨트의 굴곡 후 강도 유지율(%)
실시예 1 중심: 3줄의 유리 섬유 주변: 8줄의 아라미드 섬유 4.60 880 87
실시예 2 중심: 4줄의 유리 섬유 주변: 7줄의 아라미드 섬유 4.52 845 83
실시예 3 중심: 5줄의 유리 섬유 주변: 6줄의 아라미드 섬유 4.56 820 80
비교예 1 램던 혼연 3줄의 유리 섬유 8줄의 아라미드 섬유 5.23 740 73
비교예 2 11줄의 유리 섬유 4.48 630 60
비교예 3 11줄의 아라미드 섬유 6.62 905 93

표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명의 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드는 비교예 2의 유리 섬유 코드와 동등한 우수한 파단시 연신율을 갖는 동시에, 비교예 3의 아라미드 섬유와 동등한 우수한 굴곡 성능을 갖는다. 또한, 이 유리 섬유-아라미드 섬유 하이브리드 코드를 이용하여 성형한 벨트는 굴곡 후의 강도 및 유지율에 있어서, 아라미드 섬유 코드와 동등한 우수한 특성을 갖는다. 비교예 1은 연신율, 강도 및 강도 유지율 중 어느 것에 있어서도 실시예 1∼3보다도 뒤떨어진다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 고무 보강용 코드로서 치수 안정성, 굴곡성능의 양면이 우수한 하이브리드 코드와, 이 하이브리드 코드에 의해 보강된 고무 제품이 제공된다.

Claims (12)

  1. 꼬여진 1줄 이상의 유리 섬유 스트랜드와 복수 줄의 아라미드 섬유 스트랜드를 갖는 하이브리드 코드로서,
    유리 섬유 스트랜드가 하이브리드 코드의 중앙측에 배치되고, 아라미드 섬유 스트랜드가 유리 섬유 스트랜드 주위에 배치되어 이루어지는 하이브리드 코드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유 스트랜드 및 아라미드 섬유 스트랜드는 각각 꼬임 수 1∼10 turn/25 mm로 1차로 꼬여진 스트랜드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1차로 꼬여진 유리 섬유 스트랜드와 1차로 꼬여진 아라미드 섬유 스트랜드가 꼬임 수 1∼10 turn/25 mm로 2차로 꼬여져 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 섬유와 아라미드 섬유가 각각 RFL 처리된 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  5. 제4항에 있어서, RFL 처리는 필라멘트를, 레조르신 및 포르말린의 초기 축합물과 고무 라텍스의 혼합물을 주성분으로 하는 처리액에 침지한 후에 가열 처리를 실시하는 처리인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  6. 제5항에 있어서, 고무 라텍스는 아크릴 고무계 라텍스, 우레탄계 라텍스, 스티렌·부타디엔 고무계 라텍스, 니트릴 고무계 라텍스, 클로로술폰화폴리에틸렌계 라텍스 및 이들의 변성 라텍스 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  7. 제4항에 있어서, RFL 처리액이 하이브리드 코드에 대하여, 고형 분량으로 5∼30 중량%의 양으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 하이브리드 코드를 오버코트하는 고무 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  9. 제8항에 있어서, 고무 피막은 수소 첨가 니트릴 고무, 클로로술폰화폴리에틸렌 고무, 클로로프렌 고무, 천연 고무 및 우레탄 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  10. 제8항에 있어서, 하이브리드 코드에 대하여, 고무 피막이 2∼10 중량%의 양으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
  11. 고무와 이 고무내의 보강용 코드를 갖는 보강된 고무 제품에 있어서, 이 코드는 제1항 또는 제2항에 기재한 하이브리드 코드인 것을 특징으로 하는 고무 제품.
  12. 제11항에 있어서, 하이브리드 코드가 10∼70 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 고무 제품.
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