KR101273837B1 - 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 향상된 내피로성 및 고무 접착력을 갖는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 아라미드 섬유 코드는 아라미드 합연사(ply yarn)를 포함하되, 상기 아라미드 합연사는 400 내지 800 TPM(Twist Per Meter)의 꼬임을 갖는 아라미드 단사들(single yarns)을 포함하고, 상기 아라미드 단사들이 400 내지 800 TPM으로 함께 꼬여진 것을 특징으로 한다.
아라미드, 섬유 코드

Description

아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법{Aramid Fiber Cord and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 향상된 내피로성 및 고무 접착력을 갖는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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 모듈러스와 강도를 가질 것이 요구된다. 이와 같은 높은 모듈러스와 강도를 제공할 수 있는 섬유는 소위 아라미드로 일컬어지는 방향족 폴리아미드 섬유이다.
그러나, 아라미드 섬유는 고유의 높은 모듈러스 특성으로 인해 신율 및 내피로도가 낮다는 문제점이 있고, 이러한 낮은 신율 및 내피로도로 인해 아라미드 섬유 코드를 채택한 고무 제품은 그 수명이 상대적으로 짧다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점은 고무 제품의 보강재에서 요구되는 강도 및 모듈러스 특성을 만족함과 동시에 향상된 내피로성 및 고무 접착력을 갖는 아라미드 섬유 코드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
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.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 아라미드 합연사(ply yarn)를 포함하되 상기 아라미드 합연사는 400 내지 800 TPM(Twist Per Meter)의 꼬임을 갖는 아라미드 단사들(single yarns)을 포함하고, 상기 아라미드 단사들이 400 내지 800 TPM으로 함께 꼬여진 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드가 제공된다.
본 발명의 다른 측면으로서, 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 단계; 상기 아라미드 멀티필라멘트를 400 내지 800 TPM으로 하연(Z-twist)하여 아라미드 단 사를 제조하는 단계; 및 상기 아라미드 단사 2가닥을 400 내지 800 TPM으로 함께 상연(S-twist)하여 아라미드 합연사를 제조하는 단계를 포함하는 아라미드 섬유 코드의 제조방법이 제공된다.
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.
본 발명에 의한 아라미드 섬유 코드는, 중장비 차량, 경주용 차량, 항공기, 농업용 차량 등의 타이어 코드에 일반적으로 요구되는 강도 및 모듈러스 특성을 만족시키면서도 향상된 내피로성 및 고무 접착력을 갖는다. 따라서, 본 발명의 아라미드 섬유 코드는, 차량 또는 항공기의 하중을 지지하고 주행 중 가해지는 충격 및 반복되는 굴신 운동에 따른 피로를 견뎌내어야 하는 카카스(carcass)용 타이어 코드에 특히 적합하다.
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.
본 명세서에서 사용되는 '멀티필라멘트' 용어는 방사구금을 통해 방사된 방사 도프가 응고됨으로써 형성되는 필라멘트의 다발을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 '단사(single yarn)'는 멀티필라멘트를 어느 한 쪽 방향으로 꼬아서 만든 한 가닥(ply)의 실을 의미한다.
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.
반시계 방향으로 실(yarn)을 꼬는 것을 하연(Z-twist)이라 하고, 시계 방향으로 실을 꼬는 것을 상연(S-twist)이라 한다.
본 명세서에서 사용되는 '섬유 코드'는 고무 제품에 바로 적용(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.
이하에서는, 본 발명의 아라미드 섬유 코드의 제조방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 섬유의 제조 시스템을 나타낸다.
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 응고조(coagulation bath)(200) 내에서 응고시킴으로써 멀티필라멘트(multifilament) 를 형성한다.
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.　
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.
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 수용액이 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.
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.
건조된 멀티필라멘트는 다수의 열처리 롤(610)을 포함하는 열처리부(600)에서 열처리된다. 상기 다수의 열처리 롤(610)은 연속하여 위치하는 전단 롤 및 후단 롤을 포함하며, 전단 롤의 회전속도에 대한 후단 롤의 회전속도의 비는 1.0인 것이 바람직하다. 상기 회전속도 비가 1.0 미만일 경우에는 멀티필라멘트가 처지게 되고 최악의 경우 열처리부(600)를 통과하지 못하게 된다. 반대로, 상기 회전속도 비가 1.0을 초과할 경우에는 멀티필라멘트에 장력이 가해져서 최종 멀티필라멘트의 신율 저하를 초래하게 되고, 낮은 신율을 갖는 멀티필라멘트를 이용하여 제조된 섬유 코드는 낮은 신율로 인해 내피로 특성이 좋지 못하게 된다.
이어서, 아라미드 멀티필라멘트를 알마 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 단사들에 함께 상연의 꼬임(twist in S-direction)을 주어 제조된다.
약 300 TPM(Twist Per Meter)의 꼬임을 갖는 통상의 아라미드 섬유 코드의 단사 및 합연사와는 달리, 본 발명의 아라미드 단사 및 합연사는 400 내지 800 TPM의 꼬임을 갖는다. 따라서, 이들을 이용하여 제조된 본 발명의 아라미드 섬유 코드는 통상의 아라미드 섬유 코드에 비해 더 높은 신율(elongation)을 갖고, 그로 인해 더 우수한 내피로 특성(fatigue-resisting property)을 나타낸다.
또한, 더 많은 꼬임 수로 인해 아라미드 섬유 코드의 표면적이 증가하게 되는데, 이것은 아라미드 섬유 코드의 고무 접착력을 향상시킨다.
한편, 꼬임 수의 증가가 아라미드 섬유 코드의 강도 저하를 야기할 수도 있으나, 아라미드 멀티필라멘트가 강도가 워낙 우수하기 때문에 이러한 강도 저하에도 불구하고 다른 종류의 섬유로 제조된 코드에 비해 여전히 높은 강도를 나타낸다. 다만, 아라미드 단사 및 합연사의 꼬임 수가 800 TPM을 초과할 경우에는 그 강도가 지나치게 낮아질 뿐만 아니라 꼬임의 균일성이 저하되는 문제점이 있기 때문에 아라미드 단사 및 합연사의 꼬임 수는 800 TPM 이하인 것이 바람직하다.
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.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 접착제 수지의 픽업율이 아리미드 합연사 를 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.
한편, 직물 형태의 아라미드 섬유 코드를 제조하기 위해서는, 아라미드 합연사로 직물을 짜고 이 직물을 RFL 용액에 침지시킨다.
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.
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.
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 안된다.
실시예 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.
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.
이어서, 멀티필라멘트에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 건조 공정을 수행하였다. 건조된 멀티필라멘트는 다수의 열처리 롤을 포함하는 열처리부에서 열처리되었다. 상기 다수의 열처리 롤은 연속하여 위치하는 전단 롤 및 후단 롤을 포함하고, 상기 전단 롤의 회전속도에 대한 후단 롤의 회전속도의 비는 1.0이었고, 섬도는 1500 데니어이었다.
알마사(Allma Co.)의 Cable & Cord 3 type twister를 이용하여 열처리가 완료된 아라미드 멀티필라멘트를 400 TPM으로 하연(Z-twist)함으로써 아라미드 단사를 제조한 후, 2 가닥의 아라미드 단사들을 함께 400 TPM으로 상연(S-twist)함 으로써 아라미드 합연사를 제조하였다.
이렇게 제조된 아라미드 합연사를 2.0 중량%의 레소시놀, 3.2 중량%의 포 르말린(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 5 중량%가 되도록 제어되었다.
침지에 의해 RFL 용액을 함유하게 된 아라미드 합연사를 150℃에서 100초 동안 건조시킨 후 240℃에서 100초 동안 열처리함으로써 아라미드 섬유 코드를 완성하였다.
실시예 2 내지 9
아라미드 단사의 하연 꼬임 수 및 아라미드 합연사의 상연 꼬임 수가 아래의 표 1에 나타난 바와 같이 결정되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드들을 제조하였다.
[표 1]
실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 실시예
8		 실시예
9
아라미드 단사의
하연 꼬임 수 (TPM)		 450 500 550 600 650 700 750 800
아라미드 합연사의
상연 꼬임 수 (TPM)		 450 500 550 600 650 700 750 800
비교예 1
아라미드 단사의 하연 꼬임 수 및 아라미드 합연사의 상연 꼬임 수가 각각 350 TPM이라는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드를 제조하였다.
비교예 2
아라미드 단사의 하연 꼬임 수 및 아라미드 합연사의 상연 꼬임 수가 각각 850 TPM이라는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드를 제조하였다.
비교예 3
건조된 멀티필라멘트를 전단 롤 및 후단 롤을 포함하는 열처리부에서 열처리할 때, 상기 전단 롤의 회전속도에 대한 상기 후단 롤의 회전속도의 비가 1.1이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유 코드를 제조하였다.
위 실시예들 및 비교예들에 의해 얻어진 아라미드 섬유 코드의 강도(Tenacity), 절단신도(Elongation at Break), 중간신도(Elongation at Specific Load), 내피로도(Fatigue Resistance), 및 고무 접착력(Adhesion to Rubber)을 다음의 방법으로 각각 구하였다.
아라미드 섬유 코드의 강도 및 절단신도
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. 아라미드 섬유 코드의 절단신도는 섬유 코드의 원래 길이 대비 섬유 코드가 파단될 때까지 늘어난 길이의 비율로 구하였다.
아라미드 섬유 코드의 중간신도
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 하중(load)이 6.75kg일 때의 길이 변형율을 구함으로써 아라미드 섬유 코드의 중간신도(%)를 얻었다.
아라미드 섬유 코드의 내피로도 측정
제조된 타이어 코오드를 ASTM D 6588 방법에 따라 고무에 가류하여 피로시험 시료를 제조하고, 디스크 피로 시험기(Disc Fatigue Tester)를 이용하여 피로시험을 하였다.
피로시험 후, 잔여강력을 측정하여 하기 계산식 1과 같이 피로시험 전 원강력에 대한 비를 나타내는 내피로도(%)를 평가하였다.
[계산식 1]
내피로도 (%) = (피로 테스트 후의 코오드 잔여강력 / 피로 테스트 전의 코오드 강력) × 100
피로 시험 조건은 100 ℃에서 2500 rpm, 인장&압축율 각 2%의 조건으로 8시 간 동안 하였으며, 피로 시험 후 트리클로로에탄에 상기 피로시험 시료를 24시간 침지하여 고무를 팽윤시킨 후, 고무와 코오드를 분리하여 코오드에 대한 잔여 강력을 측정하였다. 잔여 강력의 측정은 상기와 동일한 방법으로 절단강력(kgf)을 측정하였다.
아라미드 섬유 코드의 고무 접착력 측정
ASTM D 4776-98 방법을 기준으로 H-테스트 방법으로 아라미드 섬유 코드의 고무 접착력을 측정하였다. 즉, 아라미드 섬유 코드를 아래의 표2의 조성을 갖는 고무 조성물을 사용하여 섬유 코드의 양단을 각각 9.5mm 깊이로 고무 덩어리에 매설하였다. 이때 섬유 코드의 양단에 위치한 고무 덩어리들 사이의 간격은 9mm이었다. 이어서, 50Kg/cm2의 압력 및 150℃의 온도 하에서 30분간 가황한 후 인스트론(Instron)으로 고무 덩어리와 아라미드 섬유 코드 간의 분리가 발생하는 최대 하중을 측정함으로써 아라미드 섬유 코드의 고무 접착력(Kgf)을 구하였다.
[표 2]
원료명 첨가량(중량부)
천연고무(Natural Rubber) 100
산화아연(Zinc Oxide) 3
카본 블랙(Carbon Black) 29.8
스테아릭산(Stearic Acid) 2.0
파인 타아르(Pine Tar) 7.0
멀캡토 벤조티아졸(Mercapto Benzothiazole) 1.25
황(S) 3.0
디페닐 구아니딘(Diphenyl Guanidine) 0.15
페닐 베타-나프탈아민(Phenyl β-naphthalamine) 1.0
위와 같은 방법에 의해 구한 실시예들 및 비교예들의 아라미드 섬유 코드의 강도, 절단신도, 중간신도, 내피로도, 및 고무 접착력은 아래의 표 3과 같다.
[표 3]
실시
예1		 실시
예2		 실시
예3		 실시
예4		 실시
예5		 실시
예6		 실시
예7		 실시
예8		 실시
예9		 비교
예1		 비교
예2		 비교
예3
강도
(g/d)		 15.5 15.1 14.9 14.8 14.5 14.2 13.5 13.0 12.7 16.8 11.5 15.6
절단신도
(%)		 5.5 5.7 5.9 6.1 6.1 6.2 6.2 6.3 6.3 4.9 6.2 5.0
중간신도
(6.75kgf에서)(%)		 0.8 1.2 1.4 1.7 2.0 2.4 2.6 2.8 3.1 0.6 3.3 1.0
내피로도(%) 85.5 85.2 90.0 90.0 91.1 91.6 92.3 93.0 93.2 76.5 93.3 82.3
고무
접착력
(Kgf)		 13.0 13.3 14.0 14.4 14.5 14.9 14.8 14.9 15.0 12.5 14.9 13.1
위 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 아라미드 섬유 코드의 절단신도, 중간신도, 내피로도, 및 고무 접착력은 아라미드 단사 및 합연사의 하연 꼬임 수 및 상연 꼬임 수와 관련이 있는 것으로 나타났다.
즉, 아라미드 단사 및 합연사의 하연 꼬임 수 및 상연 꼬임 수가 비교예 1과 같이 400 TPM 미만일 경우 아라미드 섬유 코드의 절단신도 및 중간신도가 매우 낮음을 알 수 있고, 그로 인해 아라미드 섬유 코드의 내피로도가 업계에서 일반적으로 요구되는 80%이상의 내피로도를 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 또한, 낮은 꼬임 수로 인해 아라미드 섬유 코드의 표면적이 상대적으로 작고 그로 말미암아 고무 접착력이 본 발명의 실시예들에 비해 현저히 낮음을 알 수 있다.
반대로, 아라미드 단사 및 합연사의 하연 꼬임 수 및 상연 꼬임 수가 비교예 2와 같이 800 TPM을 초과할 경우에는, 아라미드 섬유 코드의 강도가 12g/d 미만으로 나타났는데, 이러한 아라미드 섬유 코드의 낮은 강도는 중장비 차량, 경주용 차량, 항공기, 농업용 차량 등의 타이어 코드에 요구되는 타이어 보강 특성을 만족시키지 못하고, 이를 보완 하기 위해서는 더 많은 타이오 코드의 사용이 요구됨으로 비용의 증가로 인해 효율성이 떨어진다.
또한, 아라미드 섬유 코드의 절단신도, 중간신도, 및 내피로도는 아라미드 멀티필라멘트의 열처리 과정에서 멀티필라멘트에 가해지는 장력과도 관련이 있는 것으로 나타났다. 즉, 비교예 3과 같이 열처리 과정에서 멀티필라멘트에 장력이 가해질 경우 이를 이용하여 제조된 섬유 코드는 장력이 가해지지 않은 멀티필라멘트를 이용하여 제조된 실시예 1의 아라미드 섬유 코드에 비해 상대적으로 낮은 내피로도를 가짐을 알 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 섬유의 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
100 : 방사구금　　　　　　　　　　200 : 응고조
300 : 제1 수세조　　　　　　　　310 : 제1 수세 롤
400 : 제2 수세조　　　　　　　　410 : 제2 수세 롤
500 : 건조부　　　　　　　　　　　　510 : 건조 롤
600 : 열처리부　　　　　　　　　　610 : 열처리 롤
700 : 와인더

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 단계;
    상기 아라미드 멀티필라멘트를 400 내지 800 TPM으로 하연하여 아라미드 단사를 제조하는 단계; 및
    상기 아라미드 단사 2 가닥(plies)을 400 내지 800 TPM으로 함께 상연하여 아라미드 합연사를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 아라미드 멀티필라멘트 제조 단계는,
    방향족 폴리아미드 중합체를 황산 용매에 용해시켜 방사 도프를 제조하는 단계;
    상기 방사 도프를 방사구금(spinneret)을 통해 방사하는 단계;
    상기 방사된 방사 도프를 응고시킴으로써 멀티필라멘트를 형성하는 단계;
    상기 멀티필라멘트를 수세 및 건조하는 단계; 및
    상기 건조된 멀티필라멘트를 전단 롤 및 후단 롤을 포함하는 열처리부에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 아라미드 합연사를 접착제 용액에 침지시키는 단계;
    상기 접착제를 함유한 아라미드 합연사를 건조시키는 단계; 및
    상기 건조된 아라미드 합연사를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단 롤의 회전속도에 대한 상기 후단 롤의 회전속도의 비는 1.0인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유 코드의 제조방법.
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