KR100898223B1 - 블럭공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드 및 이를이용한 래디알 타이어 - Google Patents

블럭공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드 및 이를이용한 래디알 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PPT)의 블럭 공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드에 관한 것으로, 본 발명에 의한 타이어 보강 벨트 코드 및 이를 적용한 공기입 래디알 타이어는 나일론 대비 내열접착력이 동등하고 상온 및 저온에서의 모듈러스가 우수하여 저속 및 고속에서의 내구성 및 조종안정성이 향상되었다.
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PPT), 블럭 공중합체, 벨트코드, 모듈러스

Description

블럭공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드 및 이를 이용한 래디알 타이어{Tire reinforcement belt code with block copolymer and tire using the same}
본 발명은 블럭공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드 및 이를 이용한 래디알 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PPT)의 블럭 공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드 및 이를 이용한 래디알 타이어에 관한 것이다.
타이어에서 벨트는 주행 중 지면으로부터 전달되는 응력을 분산하고, 타이어의 접지형상을 유지시켜 우수한 주행, 마모, 제동 성능을 가질 수 있도록 해주는 매우 중요한 요소이다. 특히, 보강벨트는 이러한 벨트의 유동을 잡아주고 타이어 주행 시 최적의 벨트 형상을 유지시켜 타이어가 항상 좋은 벨트형상을 유지하고 좋은 타이어 성능을 갖도록 하는 역할을 한다.
이러한 보강벨트 코드에 요구되는 주요특성은 내열접착력, 수축력, 상온 및 고온에서의 모듈러스 등이 있다. 이 중에서 내열접착력은 보강벨트가 사용되는 위치의 특성상 타이어에서 가장 발열이 심한 트레드와 벨트 사이에 위치하여 주행 중 많은 시간 동안 고온에 의한 노화를 받기 때문에 타이어의 내구성과 관련이 가장 많은 물성이라고 할 수 있다.
또한, 모듈러스는 일반적으로 승차감, 조종안정성 등과 상관성이 큰 물성이다. 즉, 모듈러스가 큰 타이어 코드일수록 외부로부터 전해지는 힘에 의한 벨트의 형상 변화를 줄여주는데 유리한 역할을 하며, 이러한 외력으로부터의 형상유지는 본래 설계된 타이어의 성능을 유지할 수 있는 것으로 주행성능의 유지에 지대한 영향을 준다.
타이어의 주행성능에 영향을 줄 수 있는 또 다른 요인으로는 타이어 주행 시 발생되는 열이 있다. 일반적으로 모든 물질은 온도가 상승함에 따라 모듈러스는 감소한다. 보강벨트의 모듈러스도 타이어의 주행속도가 증가함에 따라 내부온도가 상승되어 감소하게 되는데, 고온에서의 모듈러스 저하는 곧 고온에서의 타이어 성능 저하로 이어지게 되므로, 고온에서의 모듈러스를 유지하는 것이 매우 중요한 소재의 요구특성이라 할 수 있다.
일반적으로 승용차용 타이어에 널리 사용되고 있는 코드는 레이온과 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론 등이 있다. 여기서 PET 코드는 내열 접착력이 불리하고 고온에서의 모듈러스 저하가 커 보강벨트로의 사용이 곤란하다. 또한 레이온의 경우 수축 관련 거동이 전혀 없고, 고온에서 오히려 코드의 길이가 늘어 벨트를 잡아주지 못하여 사용이 곤란하다. 마지막으로, 현재 가장 널리 사용되고 있는 나일론의 경우, 나일론 6 대비 내열성능이 우수한 나일론 66를 주로 사용하고 있는 바, 나일론 66는 내열접착성이 우수하고, PET나 나일론 6에 비해 고온에서의 모듈 러스 저하가 적다는 장점으로 현재까지 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 보강벨트 소재이다. 그러나, 나일론의 특성상 기본적인 모듈러스가 매우 낮아 조종안정성 향상 측면에서는 어느 정도의 한계가 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 하나의 목적은 나일론 대비 내열접착력이 동등하고 상온에서의 모듈러스의 향상과 고온에서의 모듈러스 저하문제를 개선함으로써 저속 및 고속 내구 성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있다는 타이어 보강 벨트 코트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 타이어 보강 벨트 코드를 적용한 공기입 래디알 타이어를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PPT)의 블럭 공중합체로 제조된 타이어 보강 벨트 코드에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은 상기 타이어 보강 벨트 코드를 적용한 공기입 래디알 타이어에 관계한다.
본 발명의 의한 타이어 보강 벨트 코드 및 이를 적용한 공기입 래디알 타이어는 나일론 대비 내열접착력이 동등하고 상온 및 저온에서의 모듈러스가 우수하여 저속 및 고속에서의 내구성 및 조종안정성이 향상되었다.
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PPT)의 블럭 공중합체를 타이어 보강 벨트에 적용시킨 것을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 타이어 보강벨트 코드는 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(이하, PTT)의 블럭 공중합체로 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 부피비가 폴리에틸렌테레프탈레이트 60~95% 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트5~40%인 것이 바람직하다.
상기 중합반응에서 사용되는 PET와 PPT의 함량은 PET와 PTT의 전체 부피 중 PTT의 부피가 5~40%인 것이 바람직하다. 상기 PTT의 부피비가 5%미만이면 내열접착력의 문제가 있고, 40% 초과하면 모듈러스가 저하되는 문제가 있다.
PTT의 열적 특성은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, 이하 PBT)와 PET의 중간 정도인데, 유리전이온도(Tg)는 PBT와 PET의 거의 중간인 45~65℃이고, 융점(Tm)은 PBT보다 약간 높은 230℃ 정도이지만, PTT는 기계적 특성 중 하나인 탄성적 성질이 우수하다. 고분자 사슬 내의 메틸렌(methylene)기가 짝수인 PET, PBT에 비해 PTT는 메틸렌기가 3개이므로 주쇄(main chain)가 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있기 때문이다. 이 때문에 PTT는 모듈러스가 나일론과 비슷하고, PET에 비해서는 40%에 불과하다. 즉, 탄성 측면에서는 나일론과 유사하고 다른 후가공성에서는 PET와 유사하므로, 나일론과 과 PET의 장점을 합쳐 놓았다고 볼 수 있다.
상기와 같은 PTT와 PET를 상기 비율로 공중합하여 제조된 PET/PTT블럭공중합체는 PET에 의해 우수한 모듈러스를 가지고, PTT에 의해서 우수한 내열접착력을 가질 수 있으므로, 내열접착력은 동등 수준이면서 상온 및 고온에서의 모듈러스가 우수한 타이어 보강용 벨트 코드를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 타이어 보강용 벨트는 저속 및 고속 주행에서의 성능이 우수하다.
상기 PET/PTT 블럭 공중합체를 이용하여 타이어 보강벨트용 코드를 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저 PET와 PTT를 본 발명에서 주어진 부피비로 혼합하여 중합반응시켜 블록공중합체를 제조할 수 있다. 상기 칩 형태의 블럭공중합체를 방사시킨 다음, 통상의 나일론 코드 제조에서와 비슷한 조건에서 연신, 연사, 재직 및 열처리를 수행한다.
그 다음, 이렇게 제조된 PET/PTT 블럭공중합체를 이용한 코드를 보강벨트에 적용한 공기입 래디알 타이어를 제조한다.
상기 중합반응은 공지된 방법을 이용하여 PET/PTT 블록공중합체를 제조할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같은 조성의 코드를 타이어에 적용함에 있어서 재질변경 외에 기타 설계적인 요소의 변경은 없다.
얻어진 타이어 보강벨트용 코드의 굵기는 600 내지 2000 데니어이다.
이하에서는 구체적인 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3
PET 및 PTT를 표 1과 같은 조건의 부피비로 제조된 PET/PTT 블럭 공중합된 칩(chip)을 방사시킨 다음, 통상의 나일론 코드 제조에서와 동일한 조건에서 연신, 연사, 재직 및 열처리를 수행하여 PET/PTT 블럭공중합체를 이용한 코드를 제조하였다. 이 후, 상기 PET/PTT 블럭공중합체를 이용한 코드를 보강벨트에 적용한 공기입 래디알 타이어를 제조하였다.
비교예 1
나일론 66을 이용하여 통상의 방법으로 타이어 코드 및 이를 적용한 공기입 래디알 타이어를 제조하였다.
Figure 112007085734211-pat00001
[물성 평가]
(1) 파단 강력 측정
Cord를 신장 시험시 파괴가 일어날 때 걸리는 힘을 정량섬도로 나눈값이며, 시험법은 ASTMD2256에 따른다.
(2) 절단 신율
Cord를 신장시킬 때 파괴가 일어나는 신율이며, 시험법은 ASTM D2256에 따른다.
(3) 내열 접착력
접착력 시편 및 시험법은 H-test ASTM D4776에 따르며, 내열성 관련하여 180℃에서 4시간노화 후 접착력을 측정하였다.
상기 표 1의 결과에서 조정안정성과 밀접한 관련이 있는 상온 및 120℃에서의 5% 모듈러스에서 보이듯이 우수한 것으로 나타났으며, 기본으로 nylon 66으로 제조한 Cord와 PET / PTT 블럭 공중합체 Cord의 내구성과 관련된 내열 접착력은 동등수준의 내열접착력을 나타낸다.
[타이어의 내구성 및 조정 안정성 평가]
하기 [표2]와 같이 제조된 타이어의 고속 주행 내구성 평가 (ECER 30) 및 초기 조정안정성 평가, 고속주행 후 주행 안정성 평가를 다음과 같이 수행하였으며, 그 결과를 다음 표3에 나타내었다.
(1) 고속 주행 내구성 평가 (ECER 30)
고속 주행 내구성 시험법인 ECER30에 의거 평가하였다.
(2) 초기 조정안정성 평가
평가에 필요한 타이어를 취부한 차량을 조정안정성 변화를 감지할 우 있는 전문적인 실험 운전자가 조정하며, 조정안정성의 정도를 파악한다,
여기에서 초기 조정안정성은 타이어 취부 초기의 조정안정성능을 측정한 것이었다.
(3) 고속 주행 후 주행안정성 평가는 평가용 타이어를 160km/hr로 30분 주행 후 타이어가 예열된 상태에서의 조정안정성을 측정한 것이다.
Figure 112007085734211-pat00002
Figure 112007085734211-pat00003
상기 표3의 결과에서 보는바와 같이, PET / PTT 블럭 공중합체를 적용시킨 실시 예1,2는 고속 주행 내구성, 저속 및 고속 주행에서의 조종안정성이 우수한 반면, 통상의 나일론 코드를 보강벨트로 한 타이어는 고속 주행 내구성, 저속 및 고속 주행에서의 조종안정성이 떨어지는 결과를 나타낸다.

Claims (4)

  1. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 블럭 공중합체로 제조되고,
    상기 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 부피비가 폴리에틸렌테레프탈레이트 60~95% 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 5~40%인 것을 특징으로 하는 타이어 보강 벨트 코드.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 보강 벨트 코드가 600 내지 2000데니아인 것을 특징으로 하는 보강 벨트용 코드.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 타이어 보강 벨트 코드를 적용한 공기입 래디알 타이어.
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