KR101819946B1 - 하이브리드 코드에 적용되는 침지법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고무 내부의 보강 물질로서 이용되는, 아라미드 및 아라미드-나일론6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드 상에 적용되고, 1차 침지 용액을 제조하는 단계(11), 코드 위로 1차 침지 용액을 적용하는 단계(12), 1차 열처리를 적용하는 단계(13), 2차 침지 용액을 제조하는 단계(14), 코드 위로 2차 침지 용액을 적용하는 단계(15), 2차 열처리를 적용하는 단계(16)를 필수적으로 포함하는 침지법에 관련된다.

Description

하이브리드 코드에 적용되는 침지법{A DIPPING METHOD APPLIED ON HYBRID CORDS}
본 발명은 고무 내 보강 물질로서 이용되는 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법에 관련된다.
오늘날, 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드(hybrid cord)의 접착은 나일론 6.6 코드의 접착에 이용되는 침지 용액에 더하여, 주요(2차) 침지 전에 1차 표면 활성화 침지 용액을 이용함으로써 수행된다. 표면 활성화 침지에서 1차 침지 동안, 표면의 습윤 능력을 증가시키는 화학물질 및 표면 활성도를 증가시키는 화학물질이 물에 용해된다. 2차 침지 동안, 레조르시놀, 포름알데하이드 및 라텍스 혼합물로 구성된 침지 용액(RFL)이 이용된다. 나아가, 카본 블랙 분산액이 2차 침지에 첨가되는 적용례가 있다.
당해 기술분야에서, 1차 침지 후, 열처리는 240-249℃ 에서 60-75초 동안 적용된다. 2차 침지 후, 코드는 240-249℃ 에서 다시 60-75초 동안의 열처리로 처리된다.
모든 이들 공정은 고무 상에 고무 보강 물질로서 이용되는 섬유의 접착을 제공하기 위해 수행된다. 이런 이유로, 바람직한 접착력을 제공하기 위해, 섬유는 특수한 침지 화학물질로 코팅되고 침지로 처리된다. 상기 방법으로 침지된 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 하이브리드 코드는 나일론 6.6 섬유로 구성된 코드보다 60-70% 낮은 접착력을 나타낸다. 이런 비율은 공기 타이어에 캡 플라이 스트립(cap ply strip)으로서 이용되는 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 하이브리드 코드에 특히 충분하지 않다. 불충분한 접착력 때문에, 높은 속도에서 타이어 파열에 따른 층 분리가 타이어 캡 플라이에 나타난다.
오늘날 공지된 방법으로 침지된 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 하이브리드 코드로 바이어스 트럭 타이어를 제조하는 것은 불가능하다. 상기 코드의 낮은 접착력 값은 고무 보강 물질로서의 이용분야를 제한한다.
고무 상에 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 하이브리드 코드의 접착은 부분적으로 공지의 기술로 제공된다. 이런 방식으로, 다양한 적용례에서, 상기 코드 구조는 보강 물질로서 이용된다. 코드의 표면은 1차 침지의 표면 활성화 물질(에폭시)로 활성화되고, 섬유는 2차 침지의 RFL 용액과 화학적 결합을 형성할 수 있게 된다. 또한, 카본 블랙 분산액은 접착력을 기계적으로 증가시킨다.
당해 기술분야에서, 1차 침지에 이용되는 표면의 습윤 능력을 증가시키는 물질(에어로졸)은 1차 침지 용액에 존재하는 표면 활성화 물질(에폭시)의 활성도를 감소시키고, 열처리 공정 후 코드 표면으로부터 RFL이 부서지고 분리되도록 한다. 또한, 표면 습윤제에 더하여, 제1 침지 용액의 pH를 조정하는데 이용되는 가성(caustic) (NaOH) 용액은 에폭시의 활성도를 감소시키며 표면 접착 능력을 감소시킨다. 나아가, 1차 침지 후 높은 온도에서 오랜 시간 동안 열로 처리된 코드의 표면에 크러스트(crustation) 및 균열(cracking)이 보이며, 크러스트된 층은 코드의 표면으로부터 부서지고 분리된다.
뿐만 아니라, 당해 기술분야에서, 2차 침지의 카본 블랙 분산액의 입자 크기는 3-4 ㎜ 범위이다. 이런 입자 크기는 균질한 분포를 제공할 수 없기 때문에, 접착력을 증가시키는 것으로 예상되는 카본 블랙 입자의 활성도는 기계적으로 감소된다. 이는 침지로 처리된 코드의 접착력 값이 코드를 따라 달라지도록 한다. 2차 침지 후 적용된 높은 온도 및 오랜 시간의 열처리는 카본 블랙을 포함하는 RFL층이 균열되고 크러스트되며 코드 표면으로부터 분리되도록 한다. 카본 블랙을 포함하지 않는 RFL 용액에서, 상기 부정적 효과는 40-50% 더 관찰된다.
본 발명의 목적은 표면 활성화제의 활성도가 증가된, 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 균질성을 갖는 카본 블랙 분산액에 의해 코드 및 패브릭의 폭을 따라 접착력 값이 균일한, 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열처리 시간이 종래기술에 비해 짧아지고 따라서 적용되는 침지 용액의 크러스트 및 균열이 방지되는, 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 이행하기 위해 개발된 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법이 동반된 도면과 함께 설명되며,
도 1은 상기 방법의 플로우차트를 나타낸다.
본 발명의 목적을 이행하기 위해 개발된 하이브리드 코드 상에 적용되는 침지법(10)은
- 1차 침지 용액을 제조하는 단계(11),
- 코드 상에 1차 침지 용액을 적용하는 단계(12),
- 1차 열처리를 적용하는 단계(13),
- 2차 침지 용액을 제조하는 단계(14),
제1 상을 제조하는 단계(141)
제2 상을 제조하는 단계(142)
제3 상을 제조하는 단계(143)
이들을 혼합함으로써 상들이 가라앉도록 두는 단계(allowing the phases to sit by mixing them)(144),
혼합물에 접착력 개선 화학물질을 첨가하는 단계(145),
혼합물에 카본 블랙 분산액을 첨가하는 단계(146),
혼합물에 왁스(wax) 에멀젼을 첨가하는 단계(147),
모든 물질을 혼합하는 단계(148),
- 코드 상에 2차 침지 용액을 적용하는 단계(15),
- 2차 열처리를 적용하는 단계(16)를 포함한다.
하이브리드 코드 상에 적용되는 본 발명의 침지법(10)에서, 먼저 에폭시 및 물이 혼합되고, 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6으로 구성된 하이브리드 코드 상에 적용되는 1차 침지 용액이 제조된다(11). 이런 목적으로, 97-98 중량% 비율의 물 및 2-3% 비율의 에폭시가 함께 혼합된다. 종래기술과 달리, 1차 침지 용액에, 에어로졸 및 소듐 카보네이트 용액은 이용되지 않는다.
제조된 1차 침지 용액은 담금법(immersing method)으로 하이브리드 코드 상에 적용된다(12). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드는 0.2-5초 동안 1차 침지 용액 내에서 유지된다.
1차 침지 용액이 하이브리드 코드 상에 적용(12)된 다음, 상기 코드는 최대 60초 동안, 최대 240℃ 에서 열처리를 받는다(13). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 1차 열처리(13)는 215-230℃ 의 범위에서 15-45초 동안 적용된다.
첫 번째로, 2차 침지 용액을 제조하기 위해 세 개의 다른 상들이 제조된다(14). 제1 상을 제조하는 동안(141), 물, 28% 수성 암모늄 하이드록사이드 용액 및 75% 레조르시놀-포름알데하이드 수성 용액이 혼합된다. 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 제1 상 안에 존재하는 75-85 중량% 범위의 물, 3-5 중량% 범위의 28% 암모늄 하이드록사이드 수성 용액, 10-15 중량% 범위의 75% 레조르시놀-포름알데하이드 수성 용액이 있다.
물 및 41% 비닐 피리딘 라텍스 에멀젼이 함께 혼합되어 제2 상을 제조한다(142). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 제2 상 안에 존재하는 5-10 중량% 범위의 물 및 90-95 중량% 의 범위의 41% 비닐 피리딘 라텍스 에멀젼이 있다.
제3 상을 제조하기 위해 물 및 37% 포름알데하이드 용액이 혼합된다(143). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 제3 상 안에 존재하는 70-85 중량% 의 범위의 물 및 15-30 중량% 의 범위의 37% 포름알데하이드 용액이 있다.
제조된 상기 세 개의 상들이 2.7:4.4:1의 중량의 비율로 함께 혼합되고, 숙성되도록(to grow mature) 10-14 시간 동안 놓인다(144). 이후, 조성물의 1-5 중량%로 접착 개선제가 상기 조성물에 첨가된다(145).
접착 개선제가 첨가된 후, 조성물의 10-20 중량% 로 25% 수성 용액의 카본 블랙 분산액이 첨가된다(146). 카본 블랙 분산액의 입자 크기는 0.1 내지 0.4 마이크로미터이고, 0.2-0.35 마이크로미터 크기가 가장 바람직한 입자 크기이다.
전체 조성물이 균질하게 교반된 후, 조성물의 3-5 중량% 로 95% 왁스 에멀젼이 첨가되고(147) 최종 조성물은 최소 한 시간 동안 연속적으로 교반된다(148).
모든 물질이 혼합(148)된 후 획득된 2차 침지 용액은 1차 침지 용액이 적용된 하이브리드 코드 상에 담금법으로 적용된다(15). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 코드는 0.2-5초 동안 2차 침지 용액 안에서 유지된다.
2차 침지 용액이 하이브리드 코드 상에 적용(15)된 다음, 상기 코드는 최대 60초 동안, 최대 240℃ 에서 2차 열처리를 받는다(13). 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 2차 열처리(13)는 225-240℃ 의 범위에서 15-45초 동안 적용된다.
본 발명의 범위로 개시된 침지법 및 열처리 적용은, 보강 물질로서 이용되는 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드가 존재하는 모든 구현 예에서 이용될 수 있다. 본 발명의 침지법(10)으로 제조된 하이브리드 코드는 바람직하게는 자동차 타이어, 호스 및 컨베이어 벨트에 보강 물질로서 존재한다.
하이브리드 코드 상에 적용된 본 발명의 침지법(10)으로 침지된 코드로 구성된 보강 패브릭은 100 내지 200 ㎝, 바람직하게 120 내지 160 ㎝ 의 폭을 가진다. 상기 고무 보강 패브릭의 데시미터당 코드 수는 50 내지 80, 바람직하게는 60 내지 150이다.
종래기술의 1차 침지 용액에 존재하는 에어로졸(표면 습윤제) 및 가성 소다(pH 조정제)는 본 발명의 침지법(10)의 1차 침지 용액 조성물에서 제거된다. 따라서, 표면 활성화제인 에폭시의 활성도는 증가될 수 있게 된다. 나아가, 1차 침지 용액이 적용(12)된 후의 1차 열처리(13)에 이용되는 온도는 종래기술의 값보다 5-10% 의 비율로 감소되고, 열처리의 시간은 50-60% 감소된다. 따라서, 높은 온도 및 오랜 시간의 열처리로 인해 생기는 코드 상의 크러스팅 및 부서짐의 문제는 방지된다.
또한, 본 발명의 방법(10)에서, 2차 침지 용액에 이용되는 카본 블랙 분산액의 입자 크기는 종래기술에 이용된 입자 크기의 20분의 1(1/20)로 감소된다. 이런 방식으로, 카본 블랙 분산액의 균질성이 증가되고, 접착력 값은 코드 및 패브릭의 폭을 따라 균일할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 2차 침지 후 적용되는 열처리의 온도는 7-10% 의 비율로 감소되고, 열처리의 시간은 50-60% 의 비율로 감소된다. 이런 방식으로, 2차 침지 용액에 존재하는 RFL 용액의 크러스트 및 균열, 및 코드 표면으로부터의 분리가 방지되며, RFL 층의 처리 온도는 숙성(maturation) 온도 밑으로 유지되어 완전한 숙성이 고무 내부에서 구현되도록 한다.
모든 이런 변화로 인해, 고무 상에 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6으로 구성된 하이브리드 코드의 접착력 값은 당해 기술분야에 공지된 모든 기술에 비해 33% 증가된다. 따라서, 나일론6 및 나일론6.6 섬유만으로 구성된 코드가 보강 물질로서 이용되는 모든 구현 예에서, 아라미드 및 아라미드-나일론6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드는 보강 물질로서 이용될 수 있게 된다.
이러한 기본 개념의 골격 안에서, 하이브리드 코드 상에 적용되는 본 발명의 침지법(10)의 다양한 구현예를 전개시키는 것은 가능하다. 본 발명은 본 명세서에 서술된 구현 예에 한정될 수 없으며, 필수적으로는 청구범위에 규정된 바와 같다.

Claims (12)

  1. 고무 내부의 보강 물질로서 이용되는 아라미드 및 아라미드-나일론6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10)으로서,
    - 1차 침지 용액을 제조하는 단계(11),
    - 코드 상에(on) 1차 침지 용액을 적용하는 단계(12),
    - 1차 열처리를 적용하는 단계(13),
    - 2차 침지 용액을 제조하는 단계(14),
    80-85 중량% 범위의 물, 3-5 중량% 범위의 28% 암모늄 하이드록사이드 수성 용액, 10-15 중량% 범위의 75% 레조르시놀-포름알데하이드 수성 용액이 혼합되는, 제1 상을 제조하는 단계(141)
    5-10 중량% 비율의 물 및 90-95 중량% 비율의 41 중량% 비닐 피리딘 라텍스 에멀젼이 혼합되는, 제2 상을 제조하는 단계(142)
    70-85 중량% 비율의 물 및 15-30 중량% 비율의 37 중량% 포름알데하이드 용액이 혼합되는, 제3 상을 제조하는 단계(143)
    이들을 혼합함으로써 상들이 가라앉도록 두는 단계(144),
    혼합물에 접착력 개선 화학물질을 첨가하는 단계(145),
    혼합물에 카본 블랙 분산액을 첨가하는 단계(146),
    혼합물에 왁스 에멀젼을 첨가하는 단계(147),
    모든 물질을 혼합하는 단계(148),
    코드 상에 2차 침지 용액을 적용하는 단계(15),
    2차 열처리를 적용하는 단계(16)를 포함하고;
    - 에폭시 및 물로 구성된 1차 침지 용액을 제조하는 단계(11),
    - 215-230 ℃ 범위에서 15-45초 동안 1차 열처리를 적용하는 단계(13),
    - 조성물에 입자 크기가 0.1 내지 0.4 마이크로미터인 카본 블랙 분산액을 첨가하는 단계(146),
    - 225-240 ℃ 범위에서 15-45초 동안 2차 열처리를 적용하는 단계를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  2. 제1항에 있어서,
    97-98 중량% 의 비율의 물 및 2-3% 비율의 에폭시가 혼합되는, 1차 침지 용액을 제조하는 단계(11)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  3. 제1항에 있어서,
    아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드가 1차 침지 용액 내로 침지되고 그 안에서 0.2-5초 동안 유지되는, 코드 상에 1차 침지 용액을 적용하는 단계(12)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    제1, 제2 및 제3 상들이 각각 2.7:4.4:1의 중량의 비율로 혼합되도록 혼합함으로써 상들이 가라앉도록 두고 숙성을 위해 10-14시간 동안 놓아두는 단계(144)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  8. 제1항에 있어서,
    혼합함으로써 상들이 가라앉도록 두는 단계(144) 후 형성된 조성물에 조성물의 1-5 중량% 의 비율로 접착력 개선제를 첨가하는 단계(145)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  9. 제1항에 있어서,
    조성물에 조성물의 10-20 중량% 의 비율로 25 중량% 수성 용액으로서 카본 블랙 분산액을 첨가하는 단계(146)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  10. 제1항에 있어서,
    조성물의 3-5 중량% 의 비율로 조성물에 95 중량% 왁스 에멀젼을 첨가하는 단계(147)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  11. 제1항에 있어서,
    최종 조성물이 최소 1시간 동안 연속적으로 교반되는, 모든 물질을 혼합하는 단계(148)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).
  12. 제1항에 있어서,
    1차 침지 용액이 적용된 아라미드 및 아라미드-나일론 6.6 섬유로 구성된 하이브리드 코드가 2차 침지 용액에 침지되고 그 안에서 0.2-5초 동안 유지되는, 코드 상에 2차 침지 용액을 적용하는 단계(15)를 특징으로 하는, 하이브리드 코드에 적용되는 침지법(10).

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