KR101273701B1 - Aramid Fiber Cord and Method for Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강도(tenacity)와 성형성(formability)이 모두 우수한 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 아라미드 섬유 코드는 아라미드 합연사(cabled yarn)를 포함하되, 상기 아라미드 합연사는 각각이 제1 연수의 꼬임을 갖는 아라미드 단사들(single yarns)을 포함하고, 상기 아라미드 단사들이 제2 연수로 함께 꼬여져 있으며, 상기 제1 연수는 상기 제2 연수보다 적다.The present invention relates to an aramid fiber cord having excellent tenacity and formability, and a method of manufacturing the same. The aramid fiber cord of the present invention includes aramid-bonded yarn, wherein the aramid twisted yarn is And aramid single yarns having a twist of the first soft water, wherein the aramid single yarns are twisted together in a second soft water, wherein the first soft water is less than the second soft water.
아라미드, 섬유 코드 Aramid, Fiber Cord
Description
본 발명은 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 강도(tenacity)와 성형성(formability)이 모두 우수한 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to aramid fiber cords and a method for manufacturing the same, and more particularly, to aramid fiber cords and a method for producing the same having excellent tenacity and formability.
타이어, 컨베이어 밸트, V-밸트, 호스 등의 고무 제품의 보강재로서 섬유 코드, 특히 접착제로 처리된 섬유 코드가 널리 이용되고 있다. 섬유 코드의 재료로는 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유 등이 있다. 최종 고무 제품의 성능을 향상시키는 중요한 방법들 중 하나는 보강재로서 사용되는 섬유 코드의 물성을 향상시키는 것이다.Background Art [0002] As a reinforcing material for rubber products such as tires, conveyor belts, V-belts, hoses and the like, fiber cords, in particular, fiber cords treated with adhesives are widely used. The material of the fiber cord includes nylon fiber, polyester fiber, and rayon fiber. One of the important ways to improve the performance of finished rubber products is to improve the properties of the fiber cords used as reinforcements.
일반적으로 우수한 신율과 강력을 갖는 나일론 섬유는 고중량의 하중이 가해지는 대형 트럭 및 비포장 도로와 같은 굴곡이 많은 노면을 주행하는 차량의 타이어에 사용된다. 그러나, 나일론 섬유는 낮은 모듈러스를 갖고 있기 때문에 고속으로 주행하는 경주용 차량 및 양호한 승차감이 요구되는 승용차의 타이어에는 적합하지 않다. Nylon fibers, which generally have excellent elongation and strength, are used in heavy trucks that are subjected to heavy loads and in tires of vehicles that travel on bumpy roads such as unpaved roads. However, since nylon fibers have a low modulus, they are not suitable for racing vehicles traveling at high speeds and for tires of passenger cars requiring a good ride feeling.
폴리에스테르 섬유는 나일론 섬유에 비해 형태 안정성과 가격 경쟁력이 우수하여 타이어 코드 분야에서 그 사용량이 증가하고 있는 추세이지만, 내열성 및 고무와의 접착력이 낮아 고속 주행용 차량의 타이어에는 적합하지 않다.Polyester fiber is superior in shape stability and price competitiveness compared to nylon fiber, and its usage in tire cord field is increasing, but it is not suitable for tire of high-speed driving vehicle due to low heat resistance and adhesion to rubber.
재생 셀룰로오스 섬유인 레이온 섬유는 고온에서 우수한 강력 유지율과 형태 안정성을 보인다. 그러나 레이온 섬유는 수분에 의한 강력 저하가 심하기 때문에 타이어 제조시 철저한 수분 관리가 요구되며, 무엇보다도 다른 다른 소재에 비해 가격 대비 강력이 매우 낮다는 문제점이 있다.Rayon fibers, which are regenerated cellulose fibers, exhibit excellent strength retention and shape stability at high temperatures. However, since rayon fiber is strongly deteriorated by moisture, thorough moisture management is required when manufacturing tires, and above all, there is a problem in that the strength is very low compared to other materials.
한편, 중장비 차량, 경주용 차량, 항공기, 농업용 차량 등 많은 응용에 있어서 타이어 보강용 섬유 코드는 폴리에스테르 섬유 또는 나일론 섬유에 의해 얻을 수 있는 것보다 훨씬 높은 강도와 모듈러스를 가질 것이 요구된다. 이와 같은 높은 강도와 모듈러스를 제공할 수 있는 섬유는 소위 아라미드로 일컬어지는 방향족 폴리아미드 섬유이다. On the other hand, in many applications, such as heavy duty vehicles, racing vehicles, aircraft, agricultural vehicles, tire cord reinforcing cords are required to have much higher strength and modulus than can be obtained with polyester or nylon fibers. The fiber capable of providing such high strength and modulus is an aromatic polyamide fiber called so-called aramid.
그러나, 아라미드 섬유는 고유의 높은 모듈러스 특성을 갖기 때문에 이를 이용하여 제조된 섬유 코드는 성형성이 매우 낮다. 이와 같이 낮은 성형성을 갖는 섬유 코드를 타이어의 보강재로 사용할 경우 타이어의 성형이 어렵다는 문제점이 있다.However, because aramid fibers have inherent high modulus properties, the fiber cords produced using them have very low formability. Thus, when the fiber cord having a low formability is used as a tire reinforcement material, there is a problem that the molding of the tire is difficult.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to an aramid fiber cord and a method of manufacturing the same, which can prevent problems due to limitations and disadvantages of the related art.
본 발명의 이점은 고무 제품의 보강재에서 요구되는 강도 특성을 만족함과 동시에 우수한 성형성을 갖는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An advantage of the present invention is to provide an aramid fiber cord and a method of manufacturing the same, which satisfy the strength properties required in the reinforcement of a rubber product and at the same time have excellent moldability.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.Further features and advantages of the invention will be described hereinafter, and will in part be obvious from the description. Alternatively, other features and advantages of the invention may be learned through practice of the invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects and other advantages of the present invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims hereof as well as the appended drawings.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 아라미드 합연사(cabled yarn)를 포함하되 상기 아라미드 합연사는 각각이 제1 연수의 꼬임을 갖는 아라미드 단사들(single yarns)을 포함하고, 상기 아라미드 단사들이 제2 연수로 함께 꼬여져 있으며, 상기 제1 연수는 상기 제2 연수보다 적은 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드가 제공된다.In order to achieve the above advantages, and in accordance with the purpose of the present invention, aramid conjugated yarn (cabled yarn), wherein the aramid conjugated yarn comprises aramid single yarns each having a twist of the first soft water, The aramid single yarn is twisted together in a second soft water, wherein the first soft water is less than the second soft water is provided.
본 발명의 다른 측면으로서, 아라미드 멀티필라멘트를 제1 연수로 하연하여 아라미드 단사를 제조하는 단계; 및 상기 아라미드 단사 2 가닥(plies)을 제2 연수로 함께 상연하여 아라미드 합연사를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 제1 연수는 상기 제2 연수보다 적은 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드의 제조방법이 제공된다.In another aspect of the present invention, the step of preparing the aramid single yarn by rolling the aramid multifilament in the first soft water; And arranging the aramid single yarn 2 plies together with a second soft water to produce aramid twisted yarn, wherein the first soft water is less than the second soft water. Is provided.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
본 발명에 의한 아라미드 섬유 코드는, 중장비 차량, 경주용 차량, 항공기, 농업용 차량 등의 타이어 코드에 일반적으로 요구되는 강도 특성을 만족시키면서도 초기 모듈러스 값이 낮아 우수한 성형성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 아라미드 섬유 코드는 타이어의 보강재로 사용될 경우 우수한 보강 기능을 수행할 뿐만 아니라 타이어의 성형을 용이하게 하여주는 효과를 갖는다.The aramid fiber cord according to the present invention has excellent moldability with low initial modulus value while satisfying strength characteristics generally required for tire cords such as heavy equipment vehicles, racing vehicles, aircrafts, agricultural vehicles, and the like. Therefore, the aramid fiber cord of the present invention has an effect of facilitating the molding of the tire as well as performing an excellent reinforcement function when used as a tire reinforcement material.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.
본 명세서에서 사용되는 '멀티필라멘트' 용어는 방사구금을 통해 방사된 방사 도프가 응고됨으로써 형성되는 필라멘트의 다발을 의미한다.As used herein, the term 'multifilament' refers to a bundle of filaments formed by solidifying the spinning dope spun through the spinneret.
본 명세서에서 사용되는 '단사(single yarn)'는 멀티필라멘트를 어느 한 쪽 방향으로 꼬아서 만든 한 가닥(ply)의 실을 의미한다.As used herein, 'single yarn' refers to a single strand of yarn made by twisting a multifilament in either direction.
본 명세서에서 사용되는 '합연사(cabled yarn)'는 2 가닥 이상의 단사들을 어느 한 쪽 방향으로 함께 꼬아서 만든 실을 의미하며, '로 코드(raw cord)'로 지칭되기도 한다.As used herein, the term "cabled yarn" means a yarn formed by twisting two or more single yarns together in one direction, and may be referred to as a "raw cord".
반시계 방향으로 실(yarn)을 꼬는 것을 하연(Z-twist)이라 하고, 시계 방향으로 실을 꼬는 것을 상연(S-twist)이라 한다.The twisting of the yarn in the counterclockwise direction is called Z-twist, and the twisting of the yarn in the clockwise direction is called S-twist.
본 명세서에서 사용되는 '연수(twist number)'는 1m 당 꼬임의 횟수를 의미하며, 그 단위는 TPM(Twist Per Meter)이다.As used herein, 'twist number' means the number of twists per meter, and the unit is a twist per meter (TPM).
본 명세서에서 사용되는 '섬유 코드'는 고무 제품에 바로 체결(embeded)될 수 있도록 접착제를 함유한 합연사를 의미하며, '딥 코드(dipped cord)'로 지칭되기도 한다. 합연사를 짜서 직물을 제조한 후 이 직물을 접착제 용액에 침지(dipping)한 경우에는 접착제를 함유한 직물도 '섬유 코드'에 포함된다.As used herein, 'fiber cord' refers to a twisted yarn containing an adhesive to be directly embedded in a rubber product, and may also be referred to as a 'dipped cord'. If the fabric is made by weaving twisted yarns and then immersed in the adhesive solution, the fabric containing the adhesive is also included in the 'fiber cord'.
이하에서는, 본 발명의 아라미드 섬유 코드의 제조방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a method for producing an aramid fiber cord of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 섬유의 제조 시스템을 나타낸다. 1 shows a system for producing aramid fibers according to an embodiment of the present invention.
먼저, 5.0 내지 7.0의 고유점도(inherent viscosity: I.V.)를 갖는 방향족 폴리아미드 중합체, 예를 들어 폴리(파라페닐렌테레프탈아미드: PPD-T)를 농황산 용매에 용해시킴으로써 제조된 방사 도프(spinning dope)를 방사구금(spinneret)(100)을 이용하여 방사(spinning)한 후 에어 갭(air gap)을 거쳐 응 고조(coagulation bath)(200) 내에서 응고시킴으로써 멀티필라멘트(multifilament)를 형성한다. First, spinning dope prepared by dissolving an aromatic polyamide polymer having an inherent viscosity (IV) of 5.0 to 7.0, for example, poly (paraphenylene terephthalamide: PPD-T) in a concentrated sulfuric acid solvent. After spinning using a spinneret (100) using a spinneret (100) to form a multifilament (coagulation bath) by coagulation in the coagulation bath (200) through an air gap (air gap).
방사구금(100)을 통과한 방사물이 응고액을 통과하게 되면 방사물 내의 황산이 제거되면서 멀티필라멘트가 형성되는데, 황산이 방사물 표면으로부터 급격히 제거되면 그 내부에 함유된 황산이 미처 빠져나가기 전에 표면이 먼저 응고되어 멀티필라멘트의 균일도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 방사물 표면으로부터 황산이 급격히 빠져나오는 것을 방지하기 위하여 응고액에 황산을 첨가하는 것이 바람직하다. When the radiation passing through the spinneret 100 passes through the coagulating solution, the sulfuric acid in the radiation is removed and multifilaments are formed. When the sulfuric acid is rapidly removed from the surface of the radiation, The surface is first solidified and the uniformity of the multifilament is lowered. Therefore, it is preferable to add sulfuric acid to the coagulating solution in order to prevent sulfuric acid from leaking out rapidly from the surface of the radiation.
이어서, 얻어진 멀티필라멘트에 잔존하는 황산을 제거한다. 방사 도프의 제조에 사용된 황산은 방사물이 응고조(200)를 통과하면서 대부분 제거되기는 하지만 완전히 제거되지 않고 잔존할 수 있다. 또한 방사물로부터 황산이 균일하게 빠져나오게 하기 위하여 응고조(200)의 응고액에 황산을 첨가할 경우, 얻어지는 멀티필라멘트에는 황산이 잔존할 확률이 높다. 멀티필라멘트에 잔존하는 황산은 그 양이 아무리 소량이라 할지라도 아라미드 섬유 특성에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 멀티필라멘트에 잔존하는 황산을 완전히 제거하는 것이 매우 중요하다. 멀티필라멘트에 잔존하는 황산은 물, 또는 물과 알칼리 용액의 혼합용액을 이용한 수세공정을 통해 제거될 수 있다. Subsequently, the sulfuric acid remaining in the obtained multifilament is removed. The sulfuric acid used in the preparation of the radial dope may be largely removed while the radiation passes through the
상기 수세 공정은 다단계로 수행할 수도 있는데, 예를 들면, 황산을 함유한 멀티필라멘트를 0.3 내지 1.3%의 가성 수용액(aqueous caustic solution)이 담긴 제1 수세조(300)에서 1차 수세하고, 이어서 0.01 내지 0.1%의 더 묽은 가성 수 용액이 담긴 제2 수세조(400)에서 2차 수세를 한다. 상기 제1 및 제2 수세조(300, 400) 내에는 제1 및 제2 수세 롤(310, 410)이 각각 설치되어 있어 멀티필라멘트를 이동시킨다. The washing process may be performed in a multi-step process, for example, first washing with multi-filament containing sulfuric acid in a
이어서, 멀티필라멘트에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 건조공정이 건조부(500) 에서 수행된다. 건조공정은 건조부(500) 내의 건조 롤(drying roll)(510)에 필라멘트가 닿는 시간을 조절하거나, 상기 건조 롤(510)의 온도를 조절함으로써 필라멘트의 수분 함유량을 조절할 수 있다. Then, a drying process for removing moisture remaining in the multifilament is performed in the
건조된 멀티필라멘트는 다수의 열처리 롤(610)을 포함하는 열처리부(600)에서 열처리된다. The dried multifilament is heat treated in the
이어서, 아라미드 멀티필라멘트를 연사기를 이용하여 꼼으로써 아라미드 단사를 제조한다. 이어서, 2 가닥의 아라미드 단사들을 함께 꼼으로써 아라미드 합연사를 제조한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 아라미드 단사는 멀티필라멘트에 하연의 꼬임(twist in Z-direction)을 주어 제조되고, 아라미드 합연사는 2 가닥의 아라미드 단사들을 함께 상연 꼬임(twist in S-direction)을 주어 제조된다.Subsequently, aramid single yarn is manufactured by pinching aramid multifilament using a twisting machine. The aramid sintered yarn is then prepared by twisting together the two strands of aramid yarns. According to one embodiment of the present invention, the aramid single yarn is prepared by giving twist in Z-direction to the multifilament, and the aramid twisted yarn is twisted together with two strands of aramid single yarn Is manufactured.
한편, 단사 및 합연사의 연수는 아라미드 섬유 코드의 물성을 결정하는 중요한 요소들 중 하나임에도 불구하고 그 각각이 어떤 물성에 얼마만큼 영향을 미치는 지에 대한 연구는 미미하였다. 이러한 이유로 통상의 아라미드 섬유 코드에서는 단사의 연수와 합연사의 연수가 동일하였고, 이러한 실시 태양이 아무런 거부감 없이 본 발명의 기술분야에서 일반적으로 받아들여졌다. On the other hand, although the number of single yarn and twisted yarn is one of the important factors that determine the physical properties of the aramid fiber cord, the study on how much each of them affects what properties. For this reason, in the conventional aramid fiber cords, the number of single yarns and the number of twisted yarns is the same, and this embodiment has been generally accepted in the art without any objection.
그러나, 본 발명의 발명자는 단사 및 합연사의 연수 각각이 아라미드 섬유 코드의 어떤 물성에 얼마만큼 영향을 미치는 지를 부단히 연구하였고, 그 결과 단사의 연수는 합연사의 연수에 비해 아라미드 섬유 코드의 강도에 더 많은 영향을 미치는데 반하여, 합연사의 연수는 단사의 연수에 비해 아라미드 섬유 코드의 초기 모듈러스, 예를 들어 0.5% 신장시 LASE(Load At Specific Elongation)에 더 많은 영향을 미친다는 사실을 발견하였다.However, the inventor of the present invention steadily studied how much the number of the single yarn and the twisted yarn's training affected on the physical properties of the aramid fiber cord, and as a result, the single yarn's training was not related to the strength of the aramid fiber cord compared to the years of the twisted yarn. While more influenced, it was found that the number of years of combined yarn has a greater effect on the initial modulus of the aramid fiber cord, e.g., Load At Specific Elongation (LASE), than that of single yarn. .
따라서, 단사의 연수와 합연사의 연수가 동일한 통상의 아라미드 섬유 코드와는 달리, 본 발명의 아라미드 코드는 단사의 연수가 합연사의 연수보다 적은 것을 특징으로 한다. 이것은, 아라미드 섬유 코드의 강도를 결정하는 중요한 인자인 단사의 연수를 합연사의 연수보다 적게 함으로써 우수한 강도를 확보하는 동시에, 아라미드 섬유 코드의 0.5% 신장시 LASE를 결정하는 중요한 인자인 합연사의 연수를 단사의 연수보다 많게 함으로써 낮은 0.5% 신장시 LASE 및 이로 인한 우수한 성형성을 얻을 수 있기 때문이다.Therefore, unlike conventional aramid fiber cords in which the number of single yarns and the number of twisted yarns are the same, the aramid cord of the present invention is characterized in that the number of single yarns is smaller than the number of years of the twisted yarn. This ensures excellent strength by making the number of single yarns, an important factor for determining the strength of the aramid fiber cord, less than that of the twisted yarns. This is because LASE and excellent moldability due to low 0.5% elongation can be obtained by making more than the number of soft yarns.
예를 들어, 단사의 연수가 200 TPM이고 합연사의 연수가 300 TPM인 아라미드 섬유 코드는, 단사 및 합연사의 연수가 모두 200 TPM인 아라미드 섬유 코드에 비해 강도가 거의 동일함에도 불구하고 더 우수한 성형성을 가지며, 단사 및 합연사의 연수가 모두 300 TPM인 아라미드 섬유 코드에 비해 성형성이 거의 동일함에도 불구하고 더 우수한 강도를 갖는다.For example, aramid fiber cords having 200 TPM of single yarn and 300 TPM of twisted and twisted yarns have better molding despite having almost the same strength as aramid fiber cords having both 200 and 1PM TPM. It has a high strength, although the moldability is almost the same as that of the aramid fiber cord having 300 TPM of both single yarn and twisted yarn.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 합연사의 연수는 200 내지 600 TPM이고 단사의 연수는 합연사의 연수보다 적다. 합연사의 연수가 200 TPM 미만일 경우에는 신율이 낮고 모듈러스가 높아 성형성이 낮다는 단점이 있다. 반대로, 합연사의 연 수가 600 TPM을 초과할 경우에는 합연사의 강도가 지나치게 낮아진다는 단점이 있다.According to one embodiment of the present invention, the training years of the twisted yarn is 200 to 600 TPM and the soft yarn is less than the training of the twisted yarn. When the number of years of combined twisted yarn is less than 200 TPM, there is a disadvantage that the elongation is low and the modulus is high and the moldability is low. On the contrary, when the number of years of twisted twisted yarn exceeds 600 TPM, the strength of the twisted twisted yarn is excessively low.
단사의 연수는 합연사의 연수의 60 내지 90%인 것이 바람직하다. 예를 들어, 합연사의 연수가 200 내지 600 TPM 중 일정 연수로 고정된다고 가정할 경우, 단사의 연수가 상기 고정된 합연사의 연수의 60% 미만이면 얻어지는 강도 이득에 비해 합연사의 모듈러스가 과도하게 높아 성형 특성이 저하되고, 타이어에 적용될 경우 타이어의 내구성을 저하시킬 수 있다. 반대로, 단사의 연수가 합연사 연수의 90%를 초과할 경우에는 얻어지는 성형 특성 이득에 비해 합연사의 강력 손실이 많아 비효율적이다.It is preferable that the number of years of single yarn is 60 to 90% of the number of years of combined yarn. For example, assuming that the number of years of twisted yarn is fixed at a certain number of times from 200 to 600 TPM, the modulus of the twisted yarn is excessive compared to the strength gain obtained when the number of single yarns is less than 60% of the number of years of the fixed twisted yarn. Highly deteriorated molding characteristics, when applied to the tire can reduce the durability of the tire. On the contrary, when the number of trains of single yarn exceeds 90% of the number of years of twisted yarn, it is inefficient because of the strong loss of the twisted yarn of the twisted yarn compared with the molding property gain obtained.
위와 같이 제조된 아라미드 합연사를 레솔시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 용액에 침지시킨다. 이때 1욕 디핑(1-bath dipping) 또는 2욕 디핑(2-bath dipping)을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, RFL 접착제 용액은 2.0 중량%의 레소시놀, 3.2 중량%의 포르말린(37%), 1.1 중량%의 수산화나트륨(10%), 43.9 중량%의 스티렌/부타디엔/비닐피리딘(15/70/15) 고무(41%), 및 물을 포함한다.The aramid twisted yarn prepared as above is immersed in a resorcinol-formaldehyde-latex (RFL) solution. In this case, 1-bath dipping or 2-bath dipping can be used. According to one embodiment of the invention, the RFL adhesive solution comprises 2.0% by weight of resorcinol, 3.2% by weight of formalin (37%), 1.1% by weight of sodium hydroxide (10%), 43.9% by weight of styrene / butadiene / Vinylpyridine (15/70/15) rubber (41%), and water.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 접착제 수지의 픽업율이 아리미드 합연사를 기준으로 3 내지 12 중량%가 되도록 아라미드 합연사를 레솔시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 용액에 침지시킨다. 픽업율이 3 중량% 미만일 경우에는 아라미드 섬유 코드의 고무와의 접착력이 저하되고, 픽업율이 12 중량%를 초과하는 경우에는 RFL 용액의 섬유 코드 내로의 침투도가 너무 높게 되고, 결과적으로 섬유 코드의 강도 및 내피로 특성을 저하시킨다.According to one embodiment of the present invention, the aramid twisted yarn is immersed in a resorcinol-formaldehyde-latex (RFL) solution such that the pickup ratio of the adhesive resin is 3 to 12% by weight based on the arimid twisted yarn. When the pickup rate is less than 3% by weight, the adhesion of the aramid fiber cord with the rubber is lowered. When the pickup rate is more than 12% by weight, the penetration rate of the RFL solution into the fiber cord is too high. Decreases the strength and fatigue resistance.
한편, 직물 형태의 아라미드 섬유 코드를 제조하기 위해서는, 아라미드 합연사로 직물을 짜고 이 직물을 RFL 용액에 침지시킨다.On the other hand, in order to produce aramid fiber cord in the form of a fabric, the fabric is woven with aramid twisted yarn and the fabric is immersed in RFL solution.
침지에 의해 RFL 용액을 함유하게 된 아라미드 합연사 또는 직물을 105 내지 200℃에서 10 내지 400초 동안 건조시킨 후 105 내지 300℃에서 10 내지 400초 동안 열처리함으로써 아라미드 섬유 코드를 완성한다. 건조 공정은 아라미드 합연사 내에 존재하는 수분을 제거하기 위한 것이고, 열처리 공정은 아라미드 합연사 내에 함유된 RFL 용액을 반응시킴으로써 아라미드 섬유 코드에 고무와의 접착력을 부여하기 위한 것이다.The aramid fiber cord is completed by drying the aramid twisted yarn or fabric which has been subjected to the RFL solution by dipping for 10 to 400 seconds at 105 to 200 ° C and then heat-treated at 105 to 300 ° C for 10 to 400 seconds. The drying process is for removing moisture present in the aramid twisted yarn, and the heat treatment step is for imparting adhesion to the aramid fiber cord with rubber by reacting the RFL solution contained in the aramid twisted yarn.
한편, 건조 및 열처리 시간 각각이 위 범위보다 짧거나, 건조 및 열처리 온도 각각이 위 범위보다 낮을 경우에는 아라미드 섬유 코드의 고무와의 접착력이 낮아진다. 반대로, 건조 및 열처리 시간 각각이 위 범위보다 길거나, 건조 및 열처리 온도 각각이 위 범위보다 높을 경우에도 과도한 열로 인해 아라미드 섬유 코드의 고무와의 접착력이 낮아질 뿐만 아니라 강도, 내피로도 등의 물성이 저하된다.On the other hand, when each of the drying and heat treatment time is shorter than the above range, or when each of the drying and heat treatment temperatures is lower than the above range, the adhesive force of the aramid fiber cord with the rubber is lowered. On the contrary, when the drying and heat treatment times are longer than the above range or the drying and heat treatment temperatures are higher than the upper range, the adhesion of the aramid fiber cord to rubber is lowered due to excessive heat, and the physical properties such as strength and fatigue resistance are lowered .
이하, 실시예 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 않된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and should not limit the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
5.5의 고유점도(I.V.)를 갖는 폴리(파라페닐렌테레프탈아미드: PPD-T)를 100%의 농황산 용매에 용해시킴으로써 방사 도프를 제조하였다. 방사 도프를 방사구금을 통해 방사한 후 7 mm의 에어 갭을 거쳐 13%의 황산수용액이 담겨져 있는 응고조 내에서 응고시킴으로써 아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다. Spinning dope was prepared by dissolving poly (paraphenylene terephthalamide: PPD-T) having an intrinsic viscosity (I.V.) of 5.5 in 100% concentrated sulfuric acid solvent. The radial dope was radiated through a spinneret and then solidified in a coagulation bath containing 13% aqueous sulfuric acid through an air gap of 7 mm to produce an aramid multifilament.
멀티필라멘트로부터 잔존 황산을 제거하기 위하여, 멀티필라멘트를 0.5%의 가성 수용액(aqueous caustic solution)이 담긴 제1 수세조에서 1차 수세하고, 이어서 0.05%의 더 묽은 가성 수용액이 담긴 제2 수세조에서 2차 수세를 하였다.In order to remove residual sulfuric acid from the multifilament, the multifilament was first washed in a first water bath containing 0.5% aqueous caustic solution and then in a second water bath containing 0.05% more diluted caustic solution. A second wash was performed.
이어서, 멀티필라멘트에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 건조 공정을 수행하였다. 건조된 멀티필라멘트는 다수의 열처리 롤을 포함하는 열처리부에서 열처리되었다.Subsequently, a drying process was performed to remove moisture remaining in the multifilament. The dried multifilament was heat treated in a heat treatment part including a plurality of heat treatment rolls.
알마사(Allma Co.)의 Ring type twister를 이용하여 열처리가 완료된 아라미드 멀티필라멘트를 285 TPM으로 하연(Z-twist)함으로써 아라미드 단사를 제조한 후, 2 가닥의 아라미드 단사들을 함께 300 TPM으로 상연(S-twist)함 으로써 아라미드 합연사를 제조하였다. 즉, 합연사의 연수에 대한 단사의 연수 비율은 약 95%이었다.Aramid single yarn was prepared by Z-twisting the heat treated aramid multifilament with 285 TPM using Alma Co.'s Ring type twister, and then performing two strands of aramid single yarn together at 300 TPM. S-twist) to produce aramid twisted yarn. That is, the training ratio of single yarns to the training of the twisted yarns was about 95%.
이렇게 제조된 아라미드 합연사를 2.0 중량%의 레소시놀, 3.2 중량%의 포르말린(37%), 1.1 중량%의 수산화나트륨(10%), 43.9 중량%의 스티렌/부타디엔/비닐피리딘(15/70/15) 고무(41%), 및 물을 포함하는 레솔시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 용액에 침지시켰다. 접착제 수지의 픽업율은 아리미드 합연사를 기준으로 약 10 중량%가 되도록 제어되었다.Thus prepared aramid plywood yarn was 2.0% by weight of resorcinol, 3.2% by weight of formalin (37%), 1.1% by weight of sodium hydroxide (10%), 43.9% by weight of styrene / butadiene / vinylpyridine (15/70). / 15) It was immersed in a solution of resorcinol-formaldehyde-latex (RFL) containing rubber (41%), and water. The pick-up rate of the adhesive resin was controlled to be about 10% by weight based on the arimid-ply twisted yarn.
침지에 의해 RFL 용액을 함유하게 된 아라미드 합연사를 약 150℃에서 100 초 동안 건조시킨 후 200℃에서 100초 동안 열처리함으로써 아라미드 섬유 코드를 완성하였다.The aramid fiber cord, which was made to contain the RFL solution by immersion, was dried at about 150 ° C. for 100 seconds and then heat treated at 200 ° C. for 100 seconds to complete the aramid fiber cord.
실시예 2 내지 8Examples 2 to 8
아라미드 단사의 하연 연수 및 아라미드 합연사의 상연 연수가 아래의 표 1에 나타난 바와 같이 결정되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드들을 제조하였다.Aramid fiber cords were prepared in the same manner as in Example 1 except that the lower station number of aramid single yarn and the upper station number of aramid conjugated yarn were determined as shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
연수 (TPM)Aramid single yarn
Training (TPM)
연수 (TPM)Aramid Synthesis
Training (TPM)
90
90
80
80
67
67
60
60
50
50
80
80
80
80
비교예 1 내지 4Comparative Examples 1 to 4
아라미드 단사의 하연 연수 및 아라미드 합연사의 상연 연수가 아래의 표 2에 나타난 바와 같이 결정되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드들을 제조하였다.Aramid fiber cords were prepared in the same manner as in Example 1 except that the lower station number of aramid single yarn and the upper station number of aramid twisted yarn were determined as shown in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
위 실시예들 및 비교예들에 의해 얻어진 아라미드 섬유 코드의 강도(Tenacity) 및 0.5% 신장시 LASE를 다음의 방법으로 각각 구하였다.Tenacity and LASE at 0.5% elongation of the aramid fiber cords obtained by the above examples and comparative examples were obtained by the following methods, respectively.
아라미드 섬유 코드의 강도Strength of aramid fiber cord
ASTM D-885 시험방법에 따라, 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp., Canton, Mass)를 이용하여 250 mm의 시료장에 대하여 300 m/min 인장속도를 가함으로써 아라미드 섬유 코드의 파단 강력(Strength at Break)을 측정하고, 이 측정된 파단 강력을 아라미드 섬유 코드의 섬도로 나눔으로써 강도(g/d)를 구하였다. Strength at break of aramid fiber cord by applying 300 m / min tensile speed to 250 mm sample field using Instron Engineering Corp., Canton, Mass according to ASTM D-885 test method Break) was measured and the strength (g / d) was obtained by dividing the measured breaking strength by the fineness of the aramid fiber cord.
아라미드 섬유 코드의 0.5% 신장시 LASELASE at 0.5% elongation of aramid fiber cord
ASTM D-885 시험방법에 따라, 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp., Canton, Mass)를 이용하여 응력-변형율 곡선(Stress-Strain Curve)를 얻었다. 이 응력-변형율 곡선을 이용하여 길이 변형율이 0.5%일 때의 하중(load)을 구함으로써 아라미드 섬유 코드의 0.5% 신장시 LASE(Kgf)를 얻었다.According to the ASTM D-885 test method, a Stress-Strain Curve was obtained using an Instron Engineering Corp. (Canton, Mass). Using this stress-strain curve, LASE (Kgf) was obtained at 0.5% elongation of the aramid fiber cord by obtaining a load when the length strain was 0.5%.
위와 같은 방법에 의해 구한 실시예들 및 비교예들의 아라미드 섬유 코드의 강도 및 0.5% 신장시 LASE는 아래의 표 3과 같다.The strength and 0.5% elongation of the aramid fiber cord of Examples and Comparative Examples obtained by the above method are shown in Table 3 below.
[표 3][Table 3]
예1practice
Example 1
예2practice
Example 2
예3practice
Example 3
예4practice
Example 4
예5practice
Example 5
예6practice
Example 6
예7practice
Example 7
예8practice
Example 8
예1compare
Example 1
예2compare
Example 2
예3compare
Example 3
예4compare
Example 4
(g/d)burglar
(g / d)
LASE
(Kgf)0.5% elongation
LASE
(Kgf)
위 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 아라미드 섬유 코드의 강도는 아라미드 단사의 연수와 특히 관련이 있으며, 아라미드 섬유 코드의 0.5% 신장시 LASE는 아라미드 합연사의 연수와 특히 관련이 있는 것으로 나타났다.As can be seen from Table 3 above, the strength of the aramid fiber cord is particularly related to the number of aramid single yarn, LASE at 0.5% elongation of the aramid fiber cord was found to be particularly related to the number of years of aramid twisted yarn.
즉, 합연사의 연수가 300 TPM으로 일정하고 단사의 연수가 300 TPM보다 적은 실시예 1 내지 8의 아라미드 섬유 코드는, 단사의 연수 및 합연사의 연수 모두 300 TPM인 비교예 2의 아라미드 코드와 비교할 때 거의 동일한 0.5% 신장시 LASE(거의 동일한 성형성)을 나타냄에도 불구하고 더 높은 강도를 가짐을 알 수 있다. That is, the aramid fiber cords of Examples 1 to 8 in which the number of soft yarns of the twisted yarns are constant at 300 TPM and the number of single yarns is less than 300 TPM, are the same as those of the aramid cord of Comparative Example 2, in which the number of single yarns and the number of years of the twisted yarns are 300 TPM. It can be seen that the comparison has higher strength despite showing LASE (almost the same formability) at nearly the same 0.5% elongation.
한편, 단사의 연수가 200 TPM이고 합연사의 연수가 300 TPM인 실시예 4의 아라미드 섬유 코드는, 단사의 연수 및 합연사의 연수 모두 200 TPM인 비교예 1의 아라미드 코드와 비교할 때 거의 동일한 강도를 가짐에도 불구하고 더 낮은 0.5% 신장시 LASE(더욱 우수한 성형성)를 나타냄을 알 수 있다.On the other hand, the aramid fiber cord of Example 4 in which the number of years of single yarn is 200 TPM and the number of years of twisted yarn is 300 TPM is almost the same as compared with the aramid cord of Comparative Example 1, in which both the number of soft yarns and the number of years of twisted yarn are 200 TPM. It can be seen that LASE (better moldability) at 0.5% elongation despite
한편, 비교예 3의 경우와 같이, 단사의 연수가 합연사의 연수의 80%에 해당한다고 하더라도 합연사의 연수가 200 TPM 미만일 경우에는 0.5% 신장시 LASE 값이 높아 원하는 성형성을 확보할 수 없다. 반대로, 비교예 4의 경우와 같이, 단사의 연수가 합연사의 연수의 80%에 해당한다고 하더라도 합연사의 연수가 600 TPM을 초과할 경우에는 원하는 강도 특성을 확보할 수 없다.On the other hand, as in the case of Comparative Example 3, even if the number of years of single yarn is 80% of the number of years of twisted yarn, when the number of years of twisted yarn is less than 200 TPM, the LASE value at 0.5% elongation is high to ensure the desired formability none. On the contrary, as in the case of Comparative Example 4, even if the number of years of single yarn corresponds to 80% of the years of the twisted yarn, when the number of years of combined twisted yarn exceeds 600 TPM, desired strength characteristics cannot be secured.
결과적으로, 합연사의 연수가 200 내지 600 TPM이고 단사의 연수가 합연사의 연수보다 적은 본 발명의 아라미드 섬유 코드는 타이어의 보강재로 사용될 경우 높은 강도를 유지할 수 있어 우수한 보강 기능을 수행할 뿐만 아니라 낮은 초기 모듈러스를 가짐으로써 타이어의 성형을 용이하게 하여주는 효과를 동시에 갖는다.As a result, the aramid fiber cord of the present invention has a soft water of 200 to 600 TPM and the soft yarn of the single twisted yarn less than the soft water of the twisted yarn can maintain high strength when used as a reinforcing material of a tire, as well as perform excellent reinforcement function. Having a low initial modulus has the effect of facilitating the molding of the tire at the same time.
한편, 합연사의 연수에 대한 단사의 연수의 비율이 60 내지 90% 범위를 벗어난 실시예 1 및 실시예 6의 경우에는 다른 실시예들에 비해 상대적으로 강도 및 0.5% 신장시 LASE 특성 중 어느 하나가 좋지 않게 나타났는데, 이로부터 합연사의 연수에 대한 단사의 연수의 비율이 60 내지 90% 범위 내에 있는 것이 특히 바람직함을 알 수 있다.Meanwhile, in Examples 1 and 6 in which the ratio of the number of years of single yarn to the number of years of twisted yarn is out of the range of 60 to 90%, any one of the characteristics of LASE at strength and 0.5% elongation relative to the other embodiments was compared. It is found that the ratio of the number of years of single yarn to the number of years of twisted yarns is particularly preferably in the range of 60 to 90%.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.The accompanying drawings are included to assist in understanding the present invention and to form a part of the specification, to illustrate embodiments of the present invention, and to explain the principles of the present invention together with the detailed description of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 섬유의 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a system for producing aramid fibers according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
100 : 방사구금 200 : 응고조 100: spinneret # 200: coagulation tank
300 : 제1 수세조 310 : 제1 수세 롤 300: first water washing tank # 310: first water washing roll
400 : 제2 수세조 410 : 제2 수세 롤 400: 2nd water washing tank 410: 2nd water washing roll
500 : 건조부 510 : 건조 롤 500: drying unit 510: drying roll
600 : 열처리부 610 : 열처리 롤 600: heat treatment unit 610: heat treatment roll
700 : 와인더 700: winder
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