KR101350991B1 - 라이오셀 멀티필라멘트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는타이어 코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분 흡수에 의한 강도 저하 등이 억제되어, 타이어 코드 등에 바람직하게 적용될 수 있는 라이오셀 멀티필라멘트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어 코드에 관한 것이다.

상기 라이오셀 멀티필라멘트는 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하고, N-메틸몰포린 N-옥사이드(N-methylmorpholine N-oxide, NMMO)를 포함한 잔류용매 함량이 100 ppm 이하로 되는 것이다.

라이오셀, 수분 흡수, 잔류용매, 중합도, 타이어 코드

Description

라이오셀 멀티필라멘트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어 코드 {LYOCELL MULTI-FILAMENT, ITS PRPARATION PROCESS AND TIRE CORD COMPRISING THE SAME}

본 발명은 라이오셀 멀티필라멘트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어 코드에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 수분 흡수에 의한 강도 저하 등이 억제되어, 타이어 코드 등에 바람직하게 적용될 수 있는 라이오셀 멀티필라멘트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어 코드에 관한 것이다.

일반적으로 레디얼 타이어(radial tird) 및 런플랫 타이어(run-flat tire) 등의 고급 타이어에는 레이온 소재의 타이어 코드(이하 '레이온 코드'라 함)가 사용된다.

그러나, 상기 레이온 코드는 수분 흡수에 의해 강도가 약 70% 수준까지 저하되는 등의 물성 변화 및 구조적 변화를 수반한다. 이러한 물성 저하는 타이어 제조 공정을 불안정하게 하고, 타이어의 수명을 단축시키며, 심한 경우 타이어 파괴를 야기하는 요인이 된다.

레이온 코드가 수분 흡수를 일으키는 근본적인 원인은 레이온의 원료가 되는 셀룰로오스 섬유로부터 찾을 수 있으며, 그 중에서도 셀룰로오스 섬유의 피브릴(fibril) 형태 및 그 크기에 따라 다른 양상을 보인다. 즉, 셀룰로오스 섬유의 수분 흡수는 피브릴 사이의 분자사슬이 흐트러진 영역 및 피브릴 집단체 표면영역에서 주로 일어나며, 그 양상은 상기 영역에 물 분자의 수소결합에 의한 화학적 흡수 및 기공(pore)의 모세관 현상에 의한 물리적 흡수로 나눌 수 있다.

상기와 같은 셀룰로오스 섬유의 문제점을 개선하고자 지금까지 많은 연구가 이루어져 왔으나 그 문제점을 쉽게 극복할 수 없었다.

한편, 레이온 코드가 흡수를 일으키는 또 다른 원인은 레이온의 제조 공정에서 찾을 수 있다. 즉, 레이온의 제조 공정은 원료인 셀룰로오스를 중간 유도체로 가공한 후 다시 셀룰로오스로 재생하는 과정을 거친다. 이러한 셀룰로오스의 재생 과정에서 그 물성이나 구조적 특성이 크게 변화함에 따라 수분 흡수에 따른 취약점의 극복이 보다 어렵게 되는 것이다.

따라서, 수분 흡수에 의한 강도 저하 등의 취약점을 최소화한 셀룰로오스 섬유에 대한 연구가 시급한 실정이다.

이에 본 발명은 수분 흡수 및 이에 따른 강도 저하 등이 억제되어 우수한 물성을 나타내는 라이오셀 멀티필라멘트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 라이오셀 멀티필라멘트를 포함하는 타이어 코드를 제공하기 위한 것이다.

이에 본 발명은 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하고, N-메틸몰포린 N-옥사이드(N-methylmorpholine N-oxide, NMMO)를 포함한 잔류용매 함량이 100 ppm 이하로 되는 라이오셀 멀티필라멘트를 제공한다.

본 발명은 또한, ⅰ) N-메틸몰포린-N-옥사이드(N-methylmorpholine-N-oxide; NMMO) 및 물을 포함하는 혼합 용매에, 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 용해시켜 방사 도프를 제조하는 단계; ⅱ) 방사노즐을 통해 상기 방사 도프를 압출 방사 및 응고시키는 단계; 및 ⅲ) 상기 응고된 결과물을 초음파 조사하면서 수세하고 건조하는 단계를 포함하는 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 라이오셀 멀티필라멘트를 포함하는 타이어 코드를 제 공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기 본 발명의 라이오셀 멀티필라멘트는 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하고, N-메틸몰포린 N-옥사이드(N-methylmorpholine N-oxide, NMMO)를 포함한 잔류용매 함량이 100 ppm 이하로 되는 것이다.

본 발명자들은 1000 이상의 중합도를 가진 α-셀룰로오스를 소정 함량 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하면서, 그 제조 과정 중에 방사 용매로 사용되는 NMMO 등의 잔류량이 100 ppm 이하로 조절된 라이오셀 멀티필라멘트가 수분 흡수 및 이에 의한 강도 저하 등이 억제되고, 이에 따라, 습윤 강도에 대한 건조 강도의 비, 즉, 건/습 강도비가 최소화된 값을 가짐을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 이러한 라이오셀 멀티필라멘트는 기존의 레이온 코드가 가지는 수분 흡수 및 이에 의한 강도 저하 등의 취약점을 해결할 수 있으므로, 타이어 코드 등에 바람직하게 적용될 수 있는 우수한 특성을 나타낸다.

예를 들어, 이러한 라이오셀 멀티필라멘트는 6.5 내지 8.0 g/d의 우수한 건조 강도를 나타낼 뿐 아니라, 수분 흡수에 의한 강도 저하가 최소화되어 5.5 내지 6.5 g/d의 우수한 습윤 강도를 나타낼 수 있으며, 습윤 강도가 건조 강도와 비교적 유사한 범위로 유지됨에 따라, 건/습 강도비가 1.0 내지 1.3의 최소화된 값으로 될 수 있다.

이때, 상기 "건조강도"는 107℃에서 라이오셀 멀티필라멘트를 2시간 동안 건조한 후의 강도를 의미하며, 상기 "습윤강도"는 25℃, 65RH에서 상기 라이오셀 멀티필라멘트를 24시간 방치하여 컨디셔닝한 후에 측정한 강도를 의미하고, 상기 "건습 강도비"는 습윤강도에 대한 건조강도의 비(건조강도/습윤강도)를 의미한다.

한편, 상기 본 발명의 라이오셀 멀티필라멘트는 상기 N-메틸몰포린 N-옥사이드를 포함한 잔류 용매 함량이 100ppm 이하로 조절되고, 바람직하게는 70ppm 이하로 조절되며, 더욱 바람직하게는 10-70ppm으로 조절된다. 본 발명자들의 실험 결과, 상기 잔류 용매 함량이 낮으면 상기 라이오셀 멀티필라멘트의 수분 흡수 및 이에 따른 강도 저하 등을 줄여 상기 라이오셀 멀티필라멘트가 보다 우수한 물성을 나타내도록 할 수 있음이 밝혀졌다. 그러나, 잔류 용매 함량을 지나치게 줄이려 하면 제조 비용 또는 공정 진행의 용이성 등의 측면에서 바람직하지 않다.

또한, 상기 라이오셀 멀티필라멘트는 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하며, 바람직하게는 중합도가 적어도 1200인 α-셀룰로오스를 96% 이상 함유한 셀룰로오스 중합체를 포함한다. 이로서, 상기 라이오셀 멀티필라멘트의 수분 흡수 및 이에 따른 강도 등의 물성 저하를 더욱 줄일 수 있다.

상술한 라이오셀 멀티필라멘트는 수분 흡수 및 이에 따른 강도 등의 물성 저하가 최소화되어, 타이어 코드 등에 바람직하게 적용될 수 있고, 이로서, 타이어 제조 공정을 안정화하고 타이어의 수명을 보다 연장시킬 수 있다.

한편, 상술한 라이오셀 멀티필라멘트는 ⅰ) N-메틸몰포린-N-옥사이드(N-methylmorpholine-N-oxide; NMMO) 및 물을 포함하는 혼합 용매에, 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 용해시켜 방사 도프를 제조하는 단계; ⅱ) 방사노즐을 통해 상기 방사 도프를 압출 방사 및 응고시키는 단계; 및 ⅲ) 상기 응고된 결과물을 초음파 조사하면서 수세하고 건조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명자들은 기존의 레이온의 제조 공정에서 셀룰로오스의 중간 유도체 과정을 거치지 않고, 용매를 사용해 우수한 중합도를 가진 셀룰로오스계 중합체를 재생이 아닌 정제 개념으로 제조하면, 이렇게 제조된 라이오셀 멀티필라멘트가 상기 우수한 중합도 및 특성을 가진 셀룰로오스계 중합체를 그대로 포함하여 수분 흡수 및 이에 따른 물성 저하의 취약점이 줄어든 상태로 제조될 수 있음을 발견하였다.

이와 함께, 상기 수세 단계 중에 초음파를 조사해 상기 N-메틸몰포린-N-옥사이드를 포함한 잔류용매 함량이 일정 수준 이하, 예를 들어, 100ppm 이하, 바람직하게는 70ppm 이하로 조절된 라이오셀 멀티필라멘트를 제조함에 따라, 상기 수분 흡수 및 이에 따른 물성 저하의 취약점이 더욱 감소된 라이오셀 멀티필라멘트가 얻어질 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

한편, 이러한 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법에서, 상기 혼합용매로는 N-메틸몰포린 N-옥사이드(N-methylmorpholine N-oxide, NMMO) 및 물을 혼합하여 사용하는데, 보다 균질한 방사 도프를 얻기 위해서는 상기 NMMO : 물의 중량비가 92:8 내지 85:15 로 되는 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방사 도프를 제조하는 단계에서는, 상기 NMMO : 물을 93:7 내지 50:50의 중량비로 포함하는 용매에 소정의 셀룰로오스계 중합체를 팽윤시킨 후, N-메틸몰폴린-N-옥사이드(NMMO):물의 중량비가 92:8 내지 85:15로 되고, 상기 방사 도프 중의 셀룰로오스계 중합체의 최종 함량이 7 내지 18 중량%로 되도록 물을 제거하는 방법으로 상기 방사 도프를 얻을 수 있다. 다만, 상기 혼합용매의 함량비와 셀룰로오스계 중합체의 함량 등은 최적의 조건으로 라이오셀 멀티필라멘트를 제조하기 위한 범위를 임의로 설정한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 방사 도프를 제조한 후에는, 이러한 방사 도프를 압출 방사하고 응고시킨다.

도 1은 이러한 압출 방사 공정 및 이를 포함한 본 발명의 라이오셀 멀티필라멘트 제조 공정에서 사용되는 방사 장치 및 이를 포함하는 라이오셀 멀티필라멘트 제조 장치의 일례를 간략히 도시한 구성도이며, 도 2는 도 1의 장치에서 수세 장치 부분을 확대해 간략히 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 상기 라이오셀 멀티필라멘트의 제조방법에서는 상기 도 1의 장치 내에서 다음과 같은 방법으로 방사 도프를 제조하고, 이를 이용해 이후의 공정을 진행해 라이오셀 멀티필라멘트를 제조할 수 있다.

먼저, 셀룰로오스 시트를 스크린 필터가 장착된 분쇄기에 넣어 분말 상태로 만들어 펄프 분말 저장조에 저장하고, 이어서 쌍축 압출기의 피딩부(feeding part)에 상기 셀룰로오스 분말과 상기 NMMO 및 물을 포함하는 혼합용매의 혼합물을 주입한다.

이후, 상기 혼합물은 혼련부 및 용해부를 거쳐 균일한 방사 도프로 되고, 이어서 이러한 방사 도프를 방사노즐이 장착된 방사팩을 통해 수직 응고욕(10)에 방사한다. 수직 응고욕(10)에서 응고된 결과물은 수세장치(20)에서 NMMO성분이 없는 물에 의해 상기 NMMO를 포함한 용매가 제거된다.

이어서, 수세장치(20)를 거친 결과물은 건조장치(30)에서 건조된 후 와인딩되어 최종 라이오셀 멀티필라멘트로 제조될 수 있다.

이때, 상기 수세장치(20)의 구성에 대하여 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같다. 상기 수세장치(20)는 수평롤이 상하로, 수세액 받이가 하부 수평롤 밑으로 구성되어 한 개의 수세단을 이룬다. 특히, 이러한 수세장치는 복수의 수세단, 예를 들어, 상하의 수평롤 및 하부 수형롤 밑의 수세액 받이로 구성된 수세단을 3 내지 10개 포함할 수 있다. 상기 응고 결과물이 이러한 수세장치를 통화하는 시간은 방사속도와 관계가 있는데, 예를 들어, 30초 내지 90초로 될 수 있다.

이러한 수세장치에서는, NMMO 성분이 없는 물이 마지막 수세단 쪽으로 최초 투입될 수 있다. 이러한 물은 롤러를 따라 지나가는 응고 결과물, 즉, 필라멘트 다발에 분무되어 필라멘트에 함유된 NMMO를 제거하고, 바로 앞의 수세단에 투입되어 상기 마지막 수세단에서와 마찬가지 방식으로 필라멘트 속에 함유된 NMMO를 제거하고, 연속적으로 그 앞의 수세단으로 투입되고 NMMO를 제거하는 과정을 반복한다. 이러한 방법으로 상기 응고 결과물의 수세 공정이 진행될 수 있는데, 다만, 상기 수세 공정은 분무 방식으로만 한정되는 것은 아니며, 롤러를 지나가는 응고 결과물, 즉, 필라멘트 다발을 수세액에 침지시키는 방법으로도 진행할 수 있고, 기타 상기 필라멘트 다발을 수세할 수 있는 임의의 방법으로 진행 가능하다.

이러한 일련의 작업에 의해 첫 번째 수세단에 모인 수세액은 상당량의 NMMO를 함유하게 되고, 다시 응고욕 또는 회수장치로 이동해서 NMMO는 재사용된다. 상기 첫 번째 수세단에 모인 수세액의 NMMO 함량은 마지막 수세단에 투입된 물의 양에 따라 달라지고, 결과적으로 제조되는 섬유 물성에도 영향을 준다. 바람직하게는, 상기 첫 번째 수세단에 모인 수세액의 NMMO함량이 3 내지 25 중량%가 되도록 조절할 수 있다. 또한, 상기 마지막 수세단의 NMMO 농도는 200ppm 이하로 될 수 있다.

특히, 본 발명의 제조 방법에서는, 상기 수세 공정을 진행하는 과정에서 상기 응고 결과물, 즉, 필라멘트 다발에 초음파를 조사하여 그 내부에 잔류하는 NMMO 등의 용매를 더욱 제거하게 된다. 이로서, 최종 제조된 라이오셀 멀티필라멘트가 일정 수준 이하, 예를 들어, 100ppm 이하, 바람직하게는 70ppm의 잔류용매 함량을 가지게 된다. 이에 따라, 이미 상술한 바와 같이, 수분 흡수 및 이에 의한 강도 저하 등이 최소화된 라이오셀 멀티필라멘트가 얻어질 수 있다.

그런데, 이러한 초음파 조사는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 필라멘트 다발이 수세 장치로부터 배출되는 마지막 수세단, 혹은 그 바로 앞의 수세단 근방에서 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 마지막 수세단 또는 그 직전 수세단의 하부롤 부근에 초음파 팁 (초음파 장치)을 설치하여 이러한 하부롤을 통과하는 필라멘트 다발에 초음파를 조사할 수 있다. 이에 따라, 상기 필라멘트 다발의 NMMO를 포함한 잔류 용매 함량을 보다 효과적으로 줄일 수 있으므로, NMMO를 포함 한 잔류용매 함량이 100ppm 이하로 조절된 본 발명의 라이오셀 멀티필라멘트가 바람직하게 얻어질 수 있다.

상기 초음파 조사의 조건은 상기 응고 결과물, 즉, 필라멘트 다발이 수세 장치를 통과하는 시간이나 통과하는 양 혹은 제거해야 할 잔류용매 함량에 따라 당업자가 용이하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 초음파 조사는 10-50KHz의 초음파를 100-500W의 조사량으로 조사하는 방법으로 진행할 수 있다.

한편, 상기 수세 공정을 거친 필라멘트 다발은 100 ℃ 내지200 ℃ 범위의 건조장치(30)에서 건조되어 라이오셀 멀티필라멘트로 제조될 수 있다.

또한, 상기 건조 단계에서는 0.1 내지 2 g/d, 또는 0.3 내지 1 g/d의 장력을 필라멘트에 부여하고, 건조 온도는 90 내지 200℃, 또는 100 내지 150℃로 조절할 수 있다. 상기 건조 단계는 1단계 건조 공정으로 진행될 수 있으며, 또한 구간을 나누어 건조 공정 조건을 달리하는 다단의 건조 공정으로 진행될 수 있다. 상기 다단의 건조공정에 있어서 구체적인 건조 조건은 상기 장력 및 온도 범위 내에서 필요에 따라 임의로 선택할 수 있다.

한편, 상술한 방법으로 제조된 라이오셀 멀티필라멘트를 상연 또는 하연하여 라이오셀 필라멘트 원사를 제조하고, 상기 라이오셀 필라멘트 원사 2 내지 3 플라이(ply)를 하연 또는 상연한 후, 타이어 코드용 접착제를 부여하는 방법에 따라 타이어 코드를 제조할 수 있다.

이에 따라, 상기 라이오셀 멀티필라멘트를 포함하는 타이어 코드가 제공된다. 이러한 타이어 코드는 상술한 본 발명의 라이오셀 멀티필라멘트를 포함함에 따 라, 예를 들어, 5.5 내지 6.0 g/d의 우수한 건조 강도를 가질 뿐 아니라, 수분 흡수 및 이에 따른 강도 저하 등이 최소화되어, 대략 4.5 내지 5.5 g/d의 우수한 습윤 강도를 가지며, 이러한 습윤 강도가 건조 강도와 비슷한 수준으로 유지되어 1.0 내지 1.3의 낮은 건/습 강도비를 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 타이어 코드는 강도 이용율 80 내지 99% 및 열 수축율 0.1 내지 1.0% 등의 우수한 물성을 나타낼 수 있다.

상기 타이어 코드의 제조 공정에서, 하연과 상연의 정의는 도 3과 같다. 도 3에서 보는 바와 같이, 꼬임의 방향이 시계방향인 경우를 하연(또는 S연)이라 하고, 꼬임의 방향이 반시계 방향인 경우를 상연(또는 Z연)이라 한다("섬유공학개론", 형설출판사, 1991.02.25, page 216).

또한, 상기 타이어 코드의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 통상적인 타이어 코드와 동등한 구성으로 제조될 수 있다. 다만, 바람직하기로는 코오드당 총 필라멘트 수가 400 내지 6000이고, 총 섬도는 400 내지 9000 데니어이고, 합연사 시의 꼬임수는 200 내지 600 TPM일 수 있다.

그리고, 상기 타이어 코드의 제조 공정에서는, 상기 하연 또는 상연된 연사물에 타이어 코드용 접착제를 부여하게 되는데, 이러한 공정은 상기 연사물을 접착제 용액에 침지, 통과시키는 방법으로 진행할 수 있다. 이때, 상기 접착제 용액으로는 통상적인 타이어 코오드용 접착제 용액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 RFL 용액을 사용할 수 있다.

상기 접착제 용액을 통과한 연사물은 건조공정과 열처리공정을 거쳐 타이어 코드로 제조된다. 상기 건조공정은 105 내지 160℃에서 30초 내지 10분간 20 내지 1000 g/cord의 장력으로 실시하고, 상기 열처리공정은 105 내지 220℃에서 30초 내지 10분간 20 내지 1000 g/cord의 장력으로 실시할 수 있다. 상기 건조공정에서는 라이오셀 내에 존재하는 수분을 건조시키며, 상기 열처리공정에서는 접착제 용액을 반응시켜 타이어 코드에 접착력을 부여하게 된다.

본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수분 흡수 및 이에 다른 강도 저하 등이 최소화되며, 이에 따라 열치수 안정성 및 강도 이용율 등의 측면에서 우수한 제반 물성을 나타내는 라이오셀 멀티필라멘트 및 이의 제조 방법이 제공될 수 있다.

이러한 라이오셀 멀티필라멘트는 타이어 코드 등에 바람직하게 사용되어 타이어의 수명 향상 등에 크게 기여할 수 있고, 레디얼 타이어 및 런플랫 타이어 등의 고급 타이어에 용이하게 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1 및 2의 장치를 이용해, 이하의 방법으로 라이오셀 멀티필라멘트를 제조하였다.

먼저, 셀룰로오스(중합도 1200 이상의 알파-셀룰로오스 함량 96% 이상; V-81, Buckeye사) 시트를 스크린 필터가 장착된 분쇄기에 넣어 분말 상태로 만들어 펄프 분말 저장조에 저장하고, 이어서 쌍축 압출기(스크류 직경(D) = 48mm, L/D = 52)에 상기 셀룰로오스 분말(공급속도 = 561g/h)과 액상 NMMO(89℃, 수분 함량 13%, 공급속도 = 6,000g/h)를 주입하였다. 이때, 쌍축압출기의 피딩부는 스크류 회전 속도가 120rpm 이고, 온도가 80 ℃이었다.

상기 혼합물이 혼련부 및 용해부를 거쳐 균일한 용액이 되도록 하였고, 이어서 방사노즐(직경 0.2mm, 오리피스 1,000개)이 장착된 방사팩을 통해 수직 응고욕에 방사하였다. 수직 응고욕에서 응고된 필라멘트는 수세장치에서 NMMO성분이 없는 물에 의해 NMMO가 제거되었는데, 수세장치는 도 2에서와 같이 10개의 수세단을 포함하는 것이었다. 특히, 이러한 수세 공정에서는 상기 수세장치의 마지막 또는 그 직전 수세단의 하부 부근에 초음파 장치를 설치하여, 상기 마지막 수세단 또는 그 직전 수세단을 통과하는 필라멘트에 초음파를 조사하였다. 이때, 20KHz의 초음파를 200W의 조사량으로 조사하였다.

이어서 건조장치에서 건조시킨 후 와인딩하여 총데니어가 1650인 라이오셀 멀티필라멘트를 얻었다.

상기에서 얻은 1650 데니어의 라이오셀 멀티필라멘트를 Cable & Cord 3 type twister (C.C Twister, Allma Co.)를 이용하여 420 TPM 으로 상연하여 타이어 코드 용 원사로 제조하였다.

이후, 상기 원사를 각각 2 ply씩 합연사하여 타이어 코드 생지를 제조하였다. 이 때, 연사기는 상기와 동일한 것을 이용하였으며, 합연사는 꼬임수 420 TPM 으로 하연하였다.

상기 제조된 라이오셀 코드 생지를 레소시놀 2.0 중량%, 포르말린(37%) 3.2 중량%, 수산화나트륨(10%) 1.1 중량%, 스티렌/부타디엔/비닐피리딘(15/70/15) 고무(41%) 43.9 중량%, 및 물을 포함하는 RFL 접착제 용액에 침지, 통과시킨 후, 150℃에서 2분간 건조시키고, 160℃에서 2분간 열처리하여 타이어 코드를 제조하였다.

[비교예 1]

상기 초음파 조사를 진행하지 않은 것으로 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라이오셀 멀티필라멘트 및 타이어 코드를 제조하였다.

[시험예]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 타이어 코드에 대하여 하기와 같이 건습 강도, 열 수축율, 강도 이용율 및 건조 후 원사 잔류용매 함량을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1: 건습 강도

라이오셀 멀티필라멘트 및 타이어 코드에 대하여 하기와 같은 방법으로 건습 강도를 측정하였다.

건습 강도 = 건조강도 / 습윤강도

- 건조강도 : 107℃에서 2시간 동안 건조한 후의 강도

- 습윤강도 : 25℃, 65RH에서 24시간 방치하여 컨디셔닝한 후에 측정한 강도

시험예 2: 열 수축율

107℃에서 2시간 동안 건조한 후, 177℃에서 0.01 g/d의 하중 조건으로 2분간 처리하여 타이어 코드의 길이 변형율을 측정하였다.

시험예 3: 강도 이용율

시험예 4: 건조 후 원사 잔류용매 함량

107℃에서 2시간 동안 건조한 라이오셀 멀티필라멘트 100 g을 순수 2ℓ에 침지한 후, 2시간 동안 가열하여 NMMO를 추출하였다. 그 후, 원사를 제거한 여액을 0.01ℓ가 될 때까지 농축시키고, 측정된 NMMO의 농도를 환산하여 라이오셀 멀티필라멘트 내에 잔존하는 용매의 양을 계산하였다.

구 분	멀티필라멘트건조강도(g/d)	멀티필라멘트 건/습강도비	코드 건조강도(g/d)	코드 건/습강도비	강도이용율 (%)	열수축율 (%)	잔존 NMMO (ppm)
실시예1	7.3	1.2	5.6	1.2	85	0.8	70
비교예1	7.2	1.4	5.5	1.4	78	1.6	120

상기 표 1을 참조하면, NMMO를 포함한 잔류용매 함량이 100ppm이하이고, 소정 중합도 및 함량을 가진 셀룰로오스계 중합체를 이용해 제조된 실시예 1의 라이오셀 멀티필라멘트는 우수한 건조 강도를 가질 뿐 아니라, 수분 흡수 및 이에 의한 강도 저하가 최소화되어 낮은 건/습 강도비를 나타냄이 확인되었다. 이에 따라, 이로부터 제조된 타이어 코드 역시 우수한 건조 강도 및 낮은 건/습 강도비를 나타내고, 강도 이용율 또는 열수축율 등의 제반 물성이 우수함이 확인되었다.

이에 비해, 잔류용매 함량이 100ppm을 넘는 비교예 1의 라이오셀 멀티필라멘트는 수분 흡수 및 이에 의한 강도 저하가 초래되어 높은 건/습 강도비를 나타내며, 이에 따라, 이로부터 제조된 타이어 코드 역시 높은 건/습 강도비를 나타냄이 확인되었다. 따라서, 비교예 1의 타이어 코드는 강도 이용율 및 열 수축율 등의 물성에 있어서도 실시예 1에 비해 열악하다.

도 1은 본 발명에 따른 라이오셀 멀티필라멘트를 제조하기 위한 방사 장치 및 이를 포함하는 라이오셀 멀티필라멘트 제조 장치의 일례를 간략히 도시한 구성도이다.

도 2는 상기 도 1의 장치에서 수세 장치 부분을 확대하여 간략히 도시한 구성도이다.

도 3은 상연과 하연의 정의를 나타낸 도면이다.

Claims (8)

1. 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 포함하고,

   N-메틸몰포린 N-옥사이드(N-methylmorpholine N-oxide, NMMO)를 포함한 잔류용매 함량이 100 ppm 이하로 되며, 건조 강도가 6.5 내지 8.0 g/d이고, 습윤 강도가 5.5 내지 6.5 g/d이고, 건습 강도비가 1.0 내지 1.3인 라이오셀 멀티필라멘트.
2. 제 1 항에 있어서,

   N-메틸몰포린 N-옥사이드를 포함한 잔류용매 함량이 70 ppm 이하로 되는 라이오셀 멀티필라멘트.
3. ⅰ) N-메틸몰포린-N-옥사이드(N-methylmorpholine-N-oxide; NMMO) 및 물을 포함하는 혼합 용매에, 중합도가 적어도 1000 인 α-셀룰로오스를 93% 이상 함유한 셀룰로오스계 중합체를 용해시켜 방사 도프를 제조하는 단계;

   ⅱ) 방사노즐을 통해 상기 방사 도프를 압출 방사 및 응고시키는 단계; 및

   ⅲ) 상기 응고된 결과물을 초음파 조사하면서 수세하고 건조하는 단계;

   를 포함하고,

   상기 수세 공정은 복수의 수세단을 포함하는 수세 장치에서 진행되며, 상기 초음파는 마지막 수세단 부근에서 조사되며, 상기 복수의 수세단 중 첫 번째 수세단에 모인 수세액의 NMMO 함량은 3 내지 25 중량%가 되고, 상기 복수의 수세단 중 마지막 수세단의 NMMO 농도는 200 ppm 이하가 되는 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 초음파 조사는 10-50KHz의 초음파를 100-500W의 조사량으로 조사하는 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 초음파는 마지막 수세단의 하부로부터 조사되는 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 혼합용매는 상기 N-메틸몰포린-N-옥사이드 및 물을 93:7 내지 85:15의 중량비로 포함하는 라이오셀 멀티필라멘트의 제조 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항의 라이오셀 멀티필라멘트를 포함하고, 건조 강도 5.5 내지 6.0 g/d, 습윤 강도 4.5 내지 5.5 g/d, 건습 강도비 1.0 내지 1.3, 강도 이용율 80 내지 99% 및 열 수축율 0.1 내지 1.0%의 물성을 갖는 타이어 코드.
8. 삭제

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