KR101250066B1 - 타이어 보강벨트용 액정폴리에스터 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 액정폴리에스터 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드 및 이를 이용한 공기입 타이어에 관한 것으로,
[화학식 1]

상기 액정 폴리에스터 섬유는, 절단 강력이 40 kgf 이상이며, 절단 신율이 10% 미만이고, 배열 밀도가 17 내지 32 EPI 이며, 정량 섬도가 500 D/l 내지 2500 D/l이고, 이를 이용한 본 발명의 공기입 타이어는 내피로성이 우수하고, 높은 강력 및 모듈러스로 인하여 고속에서의 내구성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

타이어 보강벨트용 액정폴리에스터 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어{Liquid Crystal Polyester Code for Tire Reinforcing Belt Material and Air Injection Tire Using The Same}

본 발명은 차량용 공기입 타이어의 보강벨트용 액정폴리에스터(Liquid Crystal Polyester) 코드 및 이를 포함하는 고성능 공기입 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 내피로성, 수축력, 상온 및 고온에서의 모듈러스 등이 있다.

타이어의 주행성과 안락함은 동시에 요구되는 항목이지만 두 가지 상반되는 물성을 동시에 만족시키는 것은 매우 어렵다. 기존의 고성능 공기입 타이어 보강벨트용 소재인 나일론 66 코드는 승차감 및 소음 측면에서는 우수한 성능을 나타내지만, 고속 내구성 및 조종 안정성 측면은 개선의 여지가 있다. 또한, 고속내구성, 조종안정성 향상을 위해서는 고 모듈러스의 보강벨트를 채용하여 고속주행 시 발생되는 원심력에 의한 스틸 벨트 및 타이어의 변형을 막아 주어야 하는데, 이러한 측면에서는 고 모듈러스의 폴리아미드계, 방향족 폴리에스터, 재생 셀룰로우즈계와 같은 코드를 적용하는 것이 바람직하다. 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0002580호 및 제10-2009-0116638호는 폴리에스터 코드를 타이어에 적용하는 것에 대하여 개시하고 있으나, 본 발명에서 사용하고자 하는 액정폴리에스테르 코드와는 그 화학적 구조 및 물리적 특성에서 차이가 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. 또한, 현재 가장 널리 사용되고 있는 나일론66의 경우, 내열접착성이 우수하고, PET에 비해 고온에서의 모듈러스 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.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 승차감이 우수하면서도 동시에 고속에서의 내구성능 및 조종안정성이 향상된 공기입 타이어의 보강벨트용 코드를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 하기 화학식 1로 표시되는 액정폴리에스터 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드에 관한 것이다.

[화학식 1]

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정 폴리에스터 섬유는, 절단 강력이 40 kgf 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정 폴리에스터 섬유는, 절단 신율이 10% 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정 폴리에스터 섬유는, 배열 밀도가 17 내지 32 EPI인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정 폴리에스터 섬유는, 정량 섬도가 500 D/l 내지 2500 D/l인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 상기 타이어 보강벨트용 소재를 포함하는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 타이어 보강벨트용 액정폴리에스테르 코드 및 이를 적용한 공기입 타이어는 내피로성이 우수하고, 높은 강력 및 모듈러스로 인하여 고속에서의 내구성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서 실시예 등을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 보강벨트용 코드는 하기 화학식 1로 표시되는 액정폴리에스터 섬유를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

본 발명에 사용되는 상기 액정폴리에스터 섬유는 온도에 따른 치수안정성이 유지되어 승차감이 우수하고, 고속에서의 내구성능 및 조종안정성이 동시에 향상된 코드를 제공할 수 있다. 또한, 고속내구성능 및 조종안정성 향상을 위해 널리 사용되고 있는 아라미드 섬유의 경우, 내 피로성이 낮아 적용하기에 큰 어려움이 있으나, 본 발명에 사용되는 액정폴리에스터 섬유의 경우, 높은 강력 및 모듈러스에도 불구하고 우수한 내피로성을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정폴리에스터 섬유는, 절단 강력이 40 kgf 이상이고, 절단 신율이 10% 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정 폴리에스터 섬유는, 배열 밀도가 17 내지 32 EPI인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따른 타이어 보강벨트용 코드는, 상기 화학식 1로 표시되는 액정폴리에스터 섬유를 멀티 필라멘트로 하여 방사하고, 그것을 꼬아 코드의 형태로 한 것인 것이 바람직하다. 멀티 필라멘트 섬유를 꼬는 것으로 인하여, 강력 이용률이 평균화되어, 그 피로성이 향상될 수 있다. 방사된 액정폴리에스테르 섬유에 대한 꼬임 수로는 200 ∼ 800 회/m 의 범위인 것이 바람직하고, 하꼬임과 상꼬임을 실시하여 합사한 코드인 것도 바람직하다. 꼬임수가 200TPM 미만이면 코드 피로특성이 불리하여 주행중 강력저하가 발생할 수 있고, 코드 집속력의 부족에 따라 강도 및 가공성 저하를 수반할 수 있으며, 800TPM 초과한 과도한 연사를 할 경우 코드 강도 및 모듈러스가 급격히 하락하여 원하는 성능의 타이어에 적용할 수 없게 된다.

합사하기 전의 폴리에스터 섬유 사조를 구성하는 필라멘트 수는 50 ∼ 3000 개인 것이 바람직하다. 이와 같은 멀티 필라멘트로 함으로써 내피로성이나 유연성이 보다 향상된다. 섬도가 지나치게 작은 경우에는 강도가 부족한 경향이 있다. 반대로 섬도가 지나치게 큰 경우에는 지나치게 굵어져 유연성이 얻어지지 않는 문제나, 방사시에 단사 사이의 교착이 일어나기 쉬워 안정적인 섬유의 제조가 곤란해지는 경향이 있다. 코드의 연사는 하연을 1단계 꼬아주고 상연을 2단계로 꼬아주는 2단계 연사방식과 상, 하연을 동일한 기계에서 한번에 제조하는 1단계로 제조하는 방식이 있으며, 상기 실시예 1 및 실시예 2의 코드의 제조는 2단계 연사방식을 적용할 경우 1단계 하연작업시 꼬임을 숫자를 늘려주는 것으로 가능하고, 1단계방식 적용시 본 연사기 투입전 다른 연사기를 이용하여 상연과 하연의 차이만큼 선연(先撚) 처리를 해 줌으로써 제조가 가능하며, 본 발명에서의 연사방식은 2단계방식과 1단계방식 중 어느 것을 적용하여도 무방하다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 액정폴리에스터 섬유는, 정량 섬도가 500 D/l 내지 2500 D/l인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양상은 상기와 같은 본 발명에 따른 액정 폴리에스터 섬유를 보강벨트용 코드로 사용한 공기입 타이어에 관한 것이다. 상기 본 발명에 따른 공기입 타이어는 내피로성이 우수하고, 높은 강력 및 모듈러스로 인하여 고속에서의 내구성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1 : 액정폴리에스터 코드의 제조

액정폴리에스테르를 연사하고 통상의 나일론 코드 제조와 비슷한 조건(꼬임수 28, 필라멘트 수 200~300)에서 재직 및 열처리하여 코드를 제조하였다. 코드의 종류, 구조, 강력, 절신, 모듈러스 및 내피로를 하기 표 1에 기재하였다.

비교예 1 : 아라미드 코드의 제조

액정폴리에스터 대신 아라미드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 코드를 제조하여 그 실험결과를 하기 표 1에 기재하였다.

비교예 2 : 나일론66 코드의 제조

액정폴리에스터 대신 나일론 66을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 코드를 제조하여 그 실험결과를 하기 표 1에 기재하였다.

구 분	실시예 1	비교예 1	비교예 2
코드종류	LCP - 1550d	Aramid - 1550d	Nylon66 - 840
절단강력 ( Kgf )	45.0	52.3	15.0
절단신율 (%)	2.8	4.2	20.0
Modulus (g/d)	832	512	-
내피로 (유지율)	58%	50%	-

물성평가

(1) 절단강력 : 코드를 신장시험시 파괴가 일어날 때, 걸리는 힘을 정량 섬도로 나눈값이며, 시험법은 ASTM D885에 따른다.

(2) 절단신율 : 코드를 신장시킬 때, 파괴가 일어나는 신율이며, 시험법은 ASTM D885에 따른다.

(3) 내피로 : 타이어 코드에 반복적으로 Stress를 주며, 시험법은 ASTMD6588에 따른다.

상기 표1을 참조하면, 조종안정성과 밀접한 관련이 있는 절단 신율에서 기존의 아라미드 코드와 나일론66 코드에 비하여 본 발명에 따른 액정폴리에스터 코드의 절신율이 우수한 것으로 나타났으며, 내구성과 관련된 모듈러스 및 내피로 성능 또한 본 발명의 코드가 우수한 것으로 나타나 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 액정폴리에스터 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드.
   [화학식 1]
   

   

   
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 액정폴리에스터 섬유는 절단 강력이 40 kgf 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 액정폴리에스터 섬유는 절단 신율이 10% 미만인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 액정폴리에스터 섬유는 배열 밀도가 17 내지 32 EPI 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 액정폴리에스터 섬유는 정량 섬도가 500 D/l 내지 2500 D/l 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 코드.
   
6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 타이어 보강벨트용 코드를 적용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.