KR101130266B1 - 나일론 66 타이어코드의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나일론 66 타이어코드를 순수대비 0.5 내지 3.5 중량%의 염료가 첨가된 염액으로 1차 처리한 후 통상의 레소시놀 포르말린 라텍스(Resorcinol -Formaline Latex, 이하 RFL)로 2차 처리하거나 또는 RFL 조제시에 0.5 내지 3.5 중량%의 염료를 첨가한 RFL 염색액으로 처리한 코드를 건조하고 열처리한 나일론 66 타이어코드의 제조방법에 대한 것으로, 본 발명에 의하면 타이어의 마모정도를 가시적으로 확인할 수 있기 때문에, 특히 항공기용 타이어와 같이 안전한 이착륙을 위해서 타이어의 교체시기를 육안으로 판별하는 것이 절실하게 요구되는 타이어 코드를 제조할 수 있다.
나일론 66, 염색, 항공기용 타이어코드

Description

나일론 66 타이어코드의 제조 방법 {Method for Producing of Nylon 66 Tire Cords}
본 발명은 나일론 66 연사코드에 염료를 처리하여 항공기 타이어코드용 섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로, 타이어 코드의 상태를 육안으로 판별하여 타이어의 마모정도를 쉽게 인식할 수 있는 안전한 항공기용 타이어 코드를 제조할 수 있다.
일반적으로 타이어는 고무의 역학적 특성 향상을 위해 카본블랙을 사용함으로써 전체가 검은색으로 이루어지게 되어, 타이어가 상당한 정도로 마모되었더라도 육안으로 그 마모정도를 쉽게 판별하기가 매우 어렵다. 특히, 항공기용 타이어는 대략 300psi 이상의 고압력과 16,000lbs 이상의 고하중 및 400km/h 정도의 고속에서 사용되기 때문에 자동차용 타이어에 비해 마모도가 높아지게 된다. 따라서 항공기의 안전한 이착륙을 위해서는 타이어의 마모도를 정확히 확인하는 것이 매우 중요하며, 적당한 시기에 타이어를 교체해야 한다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명에서는 타이어의 마모정도를 육안으로 식별할 수 있도록 타이어의 트레드(Tread) 부위의 최외곽층에 사용되는 보강용 코드를 특정한 염료로 염색함으로써, 타이어가 마모되어 코드의 특정한 색상이 표 출되면 타이어의 교체시기가 되었음을 판단할 수 있게 하였다. 상기에서 말한 바와 같이 항공기용 타이어에서 염료로 염색한 코드를 인디케이팅 코드(Indicating Cord)라 하는데, 이러한 코드는 어두운 곳에서도 선명하게 타이어의 마모도를 측정할 수 있도록 형광성 선명도가 뛰어난 것이어야 한다. 본 발명에서는 핑크색으로 염색하였으며, 이는 핑크색이 선명도가 뛰어나고 가시거리가 길기 때문이다. 즉, 타이어 마모시 트레드 부분의 핑크색 코드가 밖으로 표출되어 타이어의 마모정도를 쉽게 인식할 수 있도록 한 것이다. 그러나 타이어코드의 염색 조건에 따라서 타이어코드의 물성이 영향을 받을 수 있기 때문에 염색 조건과 공정 조건을 적절히 설정하여야 한다.
대한민국 등록특허 10-0221603호에는 염액 총중량의 0.2?1.0 중량%의 산성염료와, 염액 총중량에 대하여 0.0001?0.001 중량%의 산성염료로 구성되는 염액으로 1.5?3.0℃/분의 염액 승온온도, 95?110℃의 염색 처리온도, 그리고 pH가 4.4?5.5에서 나일론 66 연사코드를 염색하여, 염색된 나일론 66 연사코드를 사용하여 항공기용 타이어코드를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 이 방법은 균일하게 염색된 나일론 66 연사코드를 제조할 수 있으나, 염색을 위한 별도의 설비가 필요함으로써 추가적인 설비투자가 병행되어야 하며, 또한 95?110℃의 온도에서 1.5?3.0℃/분의 느린 승온 속도로 처리하게 되고, 균일한 pH를 유지해야 하기 때문에 생산성에서도 제약을 받게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 나일론 66 타이어코드의 레소시놀 포르말린 라텍스(Resorcinol -Formaline Latex, 이하 RFL) 처리공정(디핑공정) 중에 염료를 동시에 처리하고, 염색조건과 공정조건을 적절히 조절하여 줌으로써, 균일하게 염색된 항공기 타이어용 나일론 66 타이어코드를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반응성 아조계 염료를 순수 100중량%에 대하여 0.5 내지 3.5 중량%를 포함하는 염색액을 조제하는 단계; 나일론 66 연사코드에 인장력을 가하면서 상기 염색액에 통과시키는 단계; 상기 염색액을 통과한 섬유를 건조 및 열처리 하는 단계; 상기 열처리된 나일론 66 연사코드를 2차 처리액인 레소시놀 포르말린 라텍스(RFL)액에 통과시키는 단계; 상기 2차 처리액을 통과한 섬유를 건조시키고 안정화시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 2차액 처리액(RFL)에 0.5 내지 3.5 중량%의 염료를 더 첨가할 수 있다.
또한, 염색액을 통과시킬 때 장력이 0.03 내지 0.25 g/d인 것이 바람직하다.
또한, 염색액을 통과한 나일론 66 연사코드를 130 내지 160 ℃의 온도로 건조하고, 200 내지 250 ℃의 온도로 열처리하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 처리되어 12.0kgf 이상의 초기 접착력을 가지며, 선명도가 우수하여 항공기용 타이어로 사용될 수 있는 나일론 66 연사코드를 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따른, 나일론 66 연사코드는 별도의 염색장치를 사용하지 않고 열처리시에 염색액을 처리함으로써 가시거리가 긴 핑크색으로 균일하게 염색되어, 항공기 타이어의 트레드 부분에 사용 시에 타이어의 마모상태를 육안으로 확인하여 교체시기를 안정적으로 판단할 수 있는 특징을 나타낸다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 고압, 고하중 조건에서 사용되는 항공기용 타이어코드에 대한 것으로, 본 발명에서 사용되는 타이어코드는 강도가 높고, 형태안정성 및 내피로성이 우수하며 고무와의 접착력도 우수한 나일론 66 연사코드이다. 본 발명에서는 항공기용 타이어 트레드 부분의 마모시 핑크색 코드가 밖으로 표출되어 타이어의 마모정도를 쉽게 인식할 수 있도록 하기 위하여, 반응성 염료를 사용하여 제작된 염색액과 RFL 접착제를 주성분으로 하는 2차 처리액을 사용한다. 여기서 염색액은 나일론 66 연사코드에 선명한 색상을 부여하며, RFL액은 염색 처리된 나일론 66 연사코드를 고무와 접착시키는 역할을 한다.
본 발명의 염색액에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 염색액에서 반응성 아조계 염료의 함량은, 순수 100중량%에 대하 여, 0.5 내지 3.5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.0 중량%가 포함되도록 한다. 상기 염료의 함량이 0.5 중량% 이하일 경우에는 염료의 부족으로 선명한 색상의 발현이 이루어지지 않으며, 3.5 중량% 이상의 경우에는 염색액 제조시에 염료의 균일한 분산이 어렵고, 건조 및 열처리시에 로울러 등에 염료가 묻기 때문에 클리닝 주기가 짧아지게 되어 생산성이 저하되고, 나일론 타이어코드의 접착력에도 악영향을 미치게 된다.
상기 염색액의 제조 후에 나일론 66 연사코드에 인장을 가하면서 일반적인 침지의 방법으로 통과시킨다. 섬유의 장력은 0.03 내지 0.25 g/d가 적당하며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.20 g/d가 적당하다. 0.03g/d 미만일 경우에는 섬유의 물리적 특성이 저하될 수 있으며, 0.25g/d 초과할 경우에는 장력과다로 인하여 염료의 침투도가 낮아져 색상의 선명도가 부족하게 되고 섬유의 특성에도 영향을 미치게 된다. 염색액을 통과한 나일론 66 연사코드는 건조영역에서 건조된다. 이 때 건조온도로는 130 내지 160℃가 바람직하며, 20 내지 150초 동안 처리하게 된다. 건조 온도와 시간이 낮을 경우에는 충분한 건조가 되지 않으며, 건조 온도가 160℃보다 높거나 150초 이상으로 건조할 경우에는 열에 의해 섬유의 물성이 낮아지게 된다. 상기 건조된 섬유는 200 내지 250℃에서 20 내지 150초간 열처리한다. 상기 열처리 온도가 200℃ 미만인 경우에는 열이력 부족으로 인해 코드의 치수안정성이 저하되며, 250℃를 초과하는 경우에는 나일론 66 연사코드의 열분해가 발생할 수 있다.
상기 열처리가 끝난 나일론 66 연사코드는 다시 RFL 단독 또는 0.5 내지 3.5 중량%의 염료가 첨가된 RFL으로 구성된 2차 처리액을 통과하게 되며, 상기 2차 처리액을 통과한 나일론 66 연사코드는 다시 건조공정을 거친 후 안정화 영역에서 열처리하여 안정화시킴으로써 나일론 66 연사코드 표면에 접착력이 부여되게 된다. 상기 RFL에 첨가된 염료의 함량이 0.5 중량% 이하일 경우에는 염료의 부족으로 선명한 색상의 발현이 이루어지지 않으며, 3.5 중량% 이상의 경우에는 염색액 제조시에 염료의 균일한 분산이 어렵다.
이와 같이 제조된 나일론 66 연사코드는, 별도의 염색장치를 사용하지 않고 열처리시에 염색액을 처리함으로써 가시거리가 긴 핑크색으로 균일하게 염색되어, 항공기 타이어의 트레드 부분에 사용시에 타이어의 마모상태를 육안으로 확인하여 교체시기를 안정적으로 판단할 수 있는 특징을 나타낸다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 비교예와 실시예에서는 다음과 같은 평가방법이 활용되어 졌다.
(a) 멀티 필라멘트의 강력(kgf), 절단신도(%) 및 중간신도(%)
Instron사의 저속 신장형 인장 시험기(Instron 4465)를 사용하였고 시료장 250mm, 인장속도 300m/min으로 측정한다. 중간신도(Elongation at specific load)는 하중 4.5 kgf 지점의 신도를 나타내는데 중간신도가 낮을수록 탄성률이 크며 필라멘트의 변형이 적음을 나타낸다.
(b) 접착력(kg)
처리 코드와 고무의 접착력을 나타내는 방법으로서, 코드를 고무블럭에 넣어 150℃, 30분으로 50kgf/cm2의 압력으로 가류한 이후에, 인스트롱사의 저속 신장형 인장시험기를 이용하여 인장속도 200m/min로 접착력을 측정한다. 같은 시험을 10회 실시하여 평균값을 구하였다. 이 외 방법은 ASTM D4776-98에 따라 시행되었다.
(c) 염색성 (선명도)
코드 내에 염색된 정도를 평가하는 척도로서, 염색처리 및 RFL 처리가 완료된 코드를 단면도를 사용하여 자른 후, 광학현미경을 사용하여 100배로 촬영한다. 이렇게 촬영된 사진을 10명의 관측자가 육안으로 판정하였는데, 10명중 8명 이상이 우수하다고 판단하면 선명도가 우수(○)하다고 평가하였다. 또한 5?8명이 우수하다고 평가하면 보통(△), 5명 이하가 우수하다고 평가하면 선명도가 부족(×)한 것으로 판단하였다. 본 판정은 같은 샘플에서 사진을 5회 촬영하여 평가를 행한 후에 평균값을 사용하였다.
[표 1]
Figure 112009022470390-pat00001
[표 2]
Figure 112009022470390-pat00002
※ 염색도 : 우수 (○), 보통 (△), 부족 (×)
[비교예 1?3]
나일론 66 연사코드의 염색을 위한 반응성 아조계 염료의 함량을 순수 100 중량% 대비하여 4.0중량% 첨가하여 염색액을 제조하였다. 나일론 66 연사 코드에 0.15g/d의 장력을 가하면서 상기 염색액에 침지시켜 통과시키고 건조영역에서 140℃로 2분간 건조시키고 230℃로 열처리하였다. 상기 처리공정을 거친 나일론 66 연사코드는 다시 2차 처리액인 RFL 접착제 용액에 함침된 후에 140℃ 온도에서 건조하고, 230℃ 온도에서 안정화함으로써 타이어코드용 나일론 66 연사코드로 제조되었다. 이 때의 조건 및 평가결과를 표 1과 표 2에 나타내었다.

Claims (5)

  1. 반응성 아조계 염료를 순수 100중량%에 대하여 0.5 내지 3.5 중량%를 포함하는 염색액을 조제하는 단계;
    나일론 66 연사코드에 인장력을 가하면서 상기 염색액에 통과시키는 단계;
    상기 염색액을 통과한 나일론 66 연사코드를 건조 및 열처리 하는 단계;
    열처리된 나일론 66 연사코드를 2차 처리액인 레소시놀 포르말린 라텍스(RFL)액에 통과시키는 단계;
    상기 2차 처리액을 통과한 나일론 66 연사코드를 건조시키고 안정화시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 처리액에 0.5 내지 3.5 중량%의 염료를 더 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    염색액을 통과시킬 때 장력이 0.03 내지 0.25 g/d인 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    염색액을 통과한 나일론 66 연사코드를 130 내지 160 ℃의 온도로 건조 하고, 200 내지 250 ℃의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    고무와의 초기 접착력이 12kgf 이상인 것을 특징으로 하는 나일론 66 타이어코드의 제조방법.
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