KR101844105B1 - 고 강인성 및 고 파단신율을 갖는 하이브리드 코드 - Google Patents

고 강인성 및 고 파단신율을 갖는 하이브리드 코드 Download PDF

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Abstract

메타-방향족 폴리아미드 섬유들의 코어 얀(100)과, 코어 얀 주위를 감는 파라-방향족 폴리아미드 섬유들의 적어도 하나의 랩핑 얀(10, 20)을 갖는 하이브리드 코드가 제공되며, 하이브리드 코드는 고 강인성 및 고 파단신율을 갖는다.

Description

고 강인성 및 고 파단신율을 갖는 하이브리드 코드{HYBRID CORDS HAVING HIGH TENACITY AND HIGH ELONGATION AT BREAK}
본 발명은 고무 제품 및 다른 확장 가능한 탄성 제품, 특히 공기 타이어에 사용될 수 있는 고 강인성(tenacity) 및 고 파단신율(elongation at break)을 갖는 하이브리드 코드(hybrid cord)에 관한 것이다.
현재, 섬유-강화된 고무 제품은 공기 타이어, 호스, 벨트 및 벨로우즈를 위한 것과 같이 광범위하게 적용되어 왔다. 고무 매트릭스 내에 매설된 섬유들은 고무 제품의 구조를 지지하기 위한 강화 구성요소로서 역할한다. 많은 고무 제품들은 응력을 상쇄시키기 위하여 충분히 큰 변형 또는 확장성을 요구하면서 고 강도 및 고압의 요건을 갖는다. 예를 들어, 일부 항공기 타이어에서, 고 강도를 갖고 확장 가능한 보호 (브레이커) 층이 벨트 층의 상부에 요구된다. 타이어가 소정 압력 또는 하중 하에서 확장의 초기 단계에 있을 때, 타이어 및 벨트 층들은 응력을 지탱하기 위하여 확장을 겪을 것이지만, 보호 층도 역시 확장될 것이나 하중의 많은 것을 분담하지 않을 것이다. 확장이 충분히 크게 된 때, 보호 층은 하중의 상당한 양을 분담하기 시작하여 타이어가 높은 응력에서 보호되게 한다. 다른 예는 일부 탄성중합체 벨로우즈에서 발견될 수 있다. 이들 탄성중합체 벨로우즈는 높은 파열 압력 등급(pressure rating at burst)을 갖는 것을 필요로 하고, 파열 전에 적당하게 확장될 수 있다.
강 와이어(steel wire) 및 파라-방향족 폴리아미드 섬유들은 고 강도를 갖지만, 이들의 파단신율은 낮다. 강 와이어의 파단신율은 보통 2% 내지 6%이고, 파라-방향족 폴리아미드 섬유의 파단신율은 보통 2% 내지 5%이다. 이들 둘 모두는 고 강도 및 저 파단신율을 요구하는 응용에 적합하지만, 전술된 바와 같은 고 파단신율을 필요로 하는 응용에는 적합하지 않다. 나일론 및 폴리에스테르 섬유들은 매우 높은 파단신율을 갖는데, 이들 둘 모두는 15% 내지 25%에 달한다. 그러나, 높은 파열 압력 또는 높은 하중의 견딤을 요구하는 일부 응용에서는, 이들 중 어느 것도 충분한 강도를 갖지 않는다.
전술된 문제점을 해결하고 산업상 요구를 만족시키기 위하여, 연구자들은 다양한 기술들을 개발하였다. 미국 특허 제5,271,445호에는 파형의 또는 지그-재그 형상의 코드 기술이 개시되어 있다. 초기 하중 단계 동안에, 파형 코드는 펴진 형태(straightened form)로 연장되고, 이어서 나중의 하중 단계에서, 펴진 코드는 하중을 지탱한다. 코드 재료의 예는 방향족 폴리아미드이다. 강 와이어 코드의 사용을 위한 유사한 기술이 유럽 특허 제0567334B1호에 개시되어 있다.
고 강인성의 섬유들을 높은 꼬임 레벨로, 즉 단위 길이당 높은 꼬임 수로 꼬는 것은 섬유들의 파단신율을 증가시키고 섬유의 내피로성을 개선시킬 수 있다. 그러나, 상기 섬유들의 강도는 또한 꼬임 레벨이 더 높아짐에 따라 감소한다. 예를 들어, 1500 데니어의 케블라(Kevlar)(등록상표) 29 섬유들은 보통 23 그램/데니어의 강인성 및 3.6%의 파단신율을 갖는다. 480 tpm(미터당 꼬임수)으로 꼬인 때, 그의 파단신율은 5.2%까지 증가되지만, 그의 강인성은 10 그램/데니어로 감소된다. 훨씬 더 높은 꼬임 레벨인 610 tpm으로 꼬인 때, 그의 파단신율은 대략 8.5%까지 증가되지만, 그의 강인성은 약 8 그램/데니어로 더욱 감소한다.
고 내피로성 및 고 파단신율을 갖는 섬유들과 고 강인성을 갖는 섬유들의 하이브리드 꼬임도 또한 가능한 해결책이다. 하이브리드 코드는 이미 내피로성 및 다른 특성들을 개선시키기 위하여 강화 재료로서 공기 타이어에 사용되어 왔다. 미국 특허 공개 제2009/0090447A1호에는 방향족 폴리아미드/나일론 하이브리드 구성(1 가닥의 1500 데니어의 방향족 폴리아미드와 1 가닥의 1260 데니어의 나일론이 함께 꼬임)의 코드가 개시되어 있다. 상기 하이브리드 코드는 12.3 그램/데니어의 강인성 및 16.4%의 파단신율과 동등한 332 뉴턴의 파단 하중을 갖는다. 이 하이브리드 코드는 항공기 타이어에 사용될 수 있다. 미국 특허 제6,799,618B2호에는 그의 최대 강인성이 최대 13.3 그램/데니어일 수 있으면서 그의 최대 파단신율이 최대 17%일 수 있는 몇몇 방향족 폴리아미드/나일론 하이브리드 코드 구조가 개시되어 있다. 전술된 2개의 참고 문헌에 개시된 훨씬 더 높은 파단신율을 갖는 어떠한 하이브리드 코드도 존재하지 않았다.
미국 특허 제4,333,507호에는 타이어를 강화시키기 위한 복합 코드가 개시되어 있다. 상기 복합 코드의 코어 얀(core yarn)은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 섬유와 같은 폴리올레핀 섬유인 반면, 그의 랩핑 얀(wrapping yarn)은 나일론, 방향족 폴리아미드, 강 와이어 등을 포함한다. 이러한 종류의 복합 코드가 고무 매트릭스 내에 삽입된 때, 그의 코어 얀이 고무의 가황 온도(약 150℃)에서 용융 또는 열화될 수 있기 때문에, 제조된 고무 제품은 매우 높은 파단신율을 갖지만, 그의 강인성은 여전히 불충분하다. 게다가, 폴리아미드, 폴리에스테르 및/또는 방향족 폴리아미드와 같은 고 용융점을 갖는 섬유들로 만들어진 복합 코드는 고무의 가황 온도에서 용융되거나 열화되지 않아 향상된 파단신율을 제공할 수 있다.
따라서, 고무 제품 및 다른 확장 가능한 탄성 제품에 적용하기 위한 고 강인성 및 고 파단신율의 하이브리드 코드를 가질 필요성이 여전히 있다.
본 발명은 9 그램/데니어 초과의 강인성 및 20% 초과의 파단신율을 갖는 하이브리드 코드를 제공한다. 하이브리드 코드는 고무 및 다른 탄성 매트릭스 제품의 강화에 이상적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 태양은,
(a) 메타-방향족 폴리아미드 섬유로 형성된 코어 얀; 및
(b) 코어 얀 주위를 소정 나선각으로 감는 파라-방향족 폴리아미드 섬유들로 형성된 적어도 하나의 랩핑 얀(wrapping yarn)을 포함하는, 하이브리드 코드를 제공한다.
본 발명의 다른 태양은 본 발명의 하이브리드 코드를 포함하는 용품에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은 고무 또는 다른 탄성 매트릭스 제품의 강화에서의 본 발명의 하이브리드 코드의 사용에 관한 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 하이브리드 코드의 개략도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 하이브리드 코드의 개략도.
<도 3>
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 구성된 하이브리드 코드의 개략도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 비교예의 구성의 개략도.
<도 5>
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 구성된 하이브리드 코드의 개략도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 추가 실시예에 따라 구성된 하이브리드 코드의 개략도.
<도 7>
도 7은 도 5의 하이브리드 코드의 단면도.
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 출원, 특허 및 다른 참고 문헌은, 달리 표시되지 않는다면, 마치 완전히 개시된 것처럼 모든 점에서 전체적으로 본 명세서에 참고로 명백하게 포함된다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함한 본 명세서가 좌우할 것이다.
명백하게 나타내는 경우를 제외하고는, 상표는 대문자로 나타내어진다.
달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다.
양, 농도 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 상위 바람직한 값과 하위 바람직한 값의 목록 중 하나로서 주어진 경우, 범위가 독립적으로 개시되어 있는지에 관계없이, 임의의 상한 범위 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 또는 바람직한 값 중 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로써 이해된다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하고자 하는 것이다.
본 명세서에서, 용어 "...에 의해 형성된" 또는 "...에 의해 구성된"은 "포함하는"의 동의어이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "~로부터 제조된"은 "포함하는"의 동의어이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "갖다", "갖는", "함유하다" 또는 "함유하는" 또는 이들의 임의의 다른 변형어는 비배타적인 포함 사항을 망라하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치가 반드시 그러한 요소들만으로 제한되는 것이 아니라, 명확하게 열거되지 않은 또는 그러한 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 고유한 다른 요소를 포함할 수도 있다.
또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 배타적인 "또는"이 아니라 포괄적인 "또는"을 말하는 것이다. 예를 들어, 조건 A "또는" B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B 모두가 참(또는 존재함).
또한, 본 발명의 요소 또는 성분 앞의 부정 관사 ("a" 및 "an")는 요소 또는 성분의 경우 (즉, 발생)의 수에 관해서는 비제한적인 것으로 의도된다. 따라서, 부정관사("a" 또는 "an")는 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 당해 요소 또는 성분의 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
본 발명의 재료, 방법 및 실시예는 단지 예시적인 것이며, 구체적으로 기술되는 때를 제외하고는, 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기술된다.
본 출원에서, 용어 "방향족 폴리아미드 섬유"는 방사(spinning)를 통해 방향족기와 연결된 아미드 결합 또는 이미드 결합에 의해 구성된 선형 중합체로 만들어진 섬유를 말하며, 여기서 적어도 85%의 아미드 결합 또는 이미드 결합이 2개의 방향족 고리와 직접 연결되고, 또한 이미드 결합이 존재할 때, 그의 수는 아미드 결합의 수 이하여야 한다.
전형적인 방향족 폴리아미드 섬유는, 예를 들어 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)(듀폰)에 의해 제조되는 케블라(등록상표) 시리즈 및 노멕스(Nomex)(등록상표) 시리즈이지만, 이로 한정되지 않는다.
용어 "얀"은 1 가닥 또는 다중 가닥들의 섬유들에 의해 구성된 얀을 말하며, 얀이 다중 가닥들의 섬유들에 의해 구성될 때 얀은 꼬이지 않은 다중 가닥들의 섬유들을 함께 조합함으로써 형성될 수 있다. 얀은 또한 다중 가닥들의 섬유들을 함께 꼬아서 형성될 수 있고, 또한 다중 가닥들의 섬유들을 함께 조합함으로써 형성될 수 있는데, 여기서 각각의 가닥의 섬유들은 미리 단독으로 꼬여져 있다.
용어 "코어 얀"은 하이브리드 코드의 코어에 위치된 하나의 얀을 말한다.
용어 "랩핑 얀"은 코어 얀 주위에 감긴 1 가닥 또는 다중 가닥들의 얀을 말한다.
용어 "나선각"은 랩핑 얀의 감는 방향의 접선방향과 하이브리드 코드의 길이방향 사이의 각도를 말한다.
용어 "d" 또는 "데니어"는 꼬이지 않은 얀 또는 섬유들의 9000 미터의 중량의 그램을 말한다. 일반적으로, 데니어가 클수록, 얀 또는 섬유는 두꺼울 것이다. 다중 가닥들의 섬유들로 구성된 얀의 경우, 데니어는 포함된 다중 가닥들의 섬유들의 총 데니어이다. 예를 들어, 3 가닥의 1500 데니어의 섬유들로 만들어진 연사(twisted yarn)는 4500 데니어의 얀인 것으로 간주된다. 그러나, 실제로는, 꼬임을 통해, 단위 길이 내의 상기 얀의 중량은 4500 데니어보다 약간 더 높을 것이다.
본 발명의 하이브리드 코드에서, 코어 얀은 적어도 하나의 가닥의 메타-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 형성되고, 메타-방향족 폴리아미드 섬유들의 특성에 구체적인 제한은 없다. 하나의 가닥의 메타-방향족 폴리아미드 섬유들의 선밀도는 바람직하게는 200 내지 3500 데니어, 더 바람직하게는 1000 내지 2000 데니어의 범위이고, 강인성은 바람직하게는 3 내지 7 그램/데니어의 범위이며, 파단신율은 바람직하게는 20 내지 40%의 범위이다.
본 발명의 하이브리드 코드에서, 각각의 랩핑 얀은 적어도 하나의 가닥의 파라-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 형성되고, 파라-방향족 폴리아미드 섬유들의 특성에 구체적인 제한은 없다. p-방향족 폴리아미드 섬유들의 가닥의 선밀도는 바람직하게는 200 내지 3500 데니어, 더 바람직하게는 600 내지 2000 데니어의 범위이고, 강인성은 바람직하게는 18 내지 28 그램/데니어의 범위이며, 파단신율은 바람직하게는 1.5 내지 5.0%의 범위이다.
본 발명의 하이브리드 코드의 특성에 영향을 미칠 수 있는 일부 요인들에는, 파라-방향족 폴리아미드 섬유들과 메타-방향족 폴리아미드 섬유들의 중량 백분율, 코어 얀과 랩핑 얀의 제1 꼬임의 수, 및 둘 모두의 얀을 조합한 후의 제2 꼬임의 수뿐만 아니라 꼬임 방향 및 방법이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
하이브리드 코드에서, 파라-방향족 폴리아미드 섬유들과 메타-방향족 폴리아미드 섬유들의 중량 백분율은 하이브리드 코드의 응용에 따라 변화될 수 있어, 하이브리드 코드의 강인성 및/또는 파단신율이 응용의 요건을 충족시킬 수 있게 한다. 바람직하게는, 본 발명의 하이브리드 코드에서, 하이브리드 코드의 총 중량을 기준으로, 코어 얀은 20 내지 60 중량%를 구성하고 랩핑 얀은 40 내지 80중량%를 구성한다.
용어 "제1 꼬임"은 코어 얀 또는 랩핑 얀을 구성하는 적어도 하나의 가닥의 섬유들을 꼬는 공정을 말하는 반면, 용어 "제2 꼬임"은 코어 얀과 권취 얀을 조합시킨 후에 하이브리드 코드를 형성하도록 꼬는 공정을 말한다.
코어 얀은 적어도 하나의 가닥의 메타-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 구성되고, 적어도 하나의 가닥의 메타-방향족 폴리아미드 섬유들은 꼬임 없는(즉, 꼬이지 않은) 것일 수 있으며, 이는 또한 약간 꼬인 것일 수도 있다. 제1 꼬임의 수는 바람직하게는 0 내지 20개 꼬임/미터, 더 바람직하게는 0 내지 10개 꼬임/미터의 범위이다. 코어 얀이 2 이상의 가닥들의 메타-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 구성될 때, 2 이상의 가닥들의 섬유들은 꼬이지 않거나, 함께 꼬이거나, 또는 조합되기 전에 개별적으로 꼬일 수 있다.
각각의 가닥의 랩핑 얀은 적어도 하나의 가닥의 파라-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 구성된다. 랩핑 얀이 2 이상의 가닥들의 파라-방향족 폴리아미드 섬유들에 의해 구성될 때, 2 이상의 가닥들의 섬유들은 함께 꼬이거나 조합되기 전에 개별적으로 꼬일 수 있다. 랩핑 얀의 제1 꼬임의 꼬임 수는 바람직하게는 100 내지 1000개 꼬임/미터, 더 바람직하게는 100 내지 500개 꼬임/미터의 범위이며, 랩핑 얀의 제1 꼬임의 수와 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 수 사이의 비는 바람직하게는 0.8 내지 1.2이다.
일 실시예에서, 제1 꼬임을 갖거나 제1 꼬임이 없는 코어 얀(100)은 하이브리드 코드를 형성하도록 1 이상의 가닥들의 꼬인 랩핑 얀(10)으로 소정의 방식으로 감길 수 있다(제2 꼬임). 도 1은 제1 꼬임이 없는 코어 얀(100)을 도시하고, 도 2는 제1 꼬임을 갖는 코어 얀(100)을 도시한다. 도 3은 제1 꼬임이 없고 랩핑 얀(10, 20)들로 감긴 코어 얀(100)을 도시한다. 도 1 내지 도 3에서, "a"는 랩핑 얀의 나선각을 가리킨다.
추가의 실시예에서, 하나 이상의 가닥들의 꼬인 랩핑 얀(10, 20 및/또는 30)은, 예를 들어 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 하이브리드 코드를 형성하도록 제1 꼬임을 갖거나 제1 꼬임이 없는 코어 얀(100) 주위에 나선형으로 감긴다(제2 꼬임). 이 경우, 코어 얀(100)은 랩핑 얀(10, 20, 30)들과 함께 꼬이지 않는다. 도 5는 제1 꼬임이 없는 코어 얀(100)을 도시하고, 도 6은 제1 꼬임을 갖는 코어 얀(100)을 도시한다. 도 5의 하이브리드 코드의 단면도가 도 7에 도시되어 있다. 또한, 2 이상의 가닥들의 랩핑 얀들이 있을 때, 2 이상의 가닥들의 랩핑 얀들 모두는 동일한 나선각 "a"로 서로 평행하게 코어 얀 둘레에 감긴다.
얀의 꼬임 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다. 보통, 코어 얀의 제1 꼬임의 꼬임 방향과 랩핑 얀의 제1 꼬임의 꼬임 방향은 동일하거나 상이할 수 있지만, 랩핑 얀의 제1 꼬임의 꼬임 방향과 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 방향은 상이하다.
본 발명의 하이브리드 코드에서, 권취 얀의 나선각은 10 내지 60도, 바람직하게는 25 내지 50도이다. 나선각은 그의 값을 얻기 위하여 현미경을 사용하여 관찰 및 측정될 수 있다.
꼬임 계수(TM)에 의해 얀 및/또는 코드를 평가할 때, 본 발명의 하이브리드 코드의 코어 얀의 꼬임 계수는 0 내지 0.5이며, 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 계수는 4.5 내지 12, 바람직하게는 5 내지 8.5이고, 여기서 꼬임 계수는 다음과 같은 수학식에 의해 계산된다:
동일한 비중을 갖는 섬유들로 이루어진 얀에 대하여, 예를 들어 본 발명의 하이브리드 코드의 코어 얀 또는 랩핑 얀의 제1 꼬임에 대하여:
Figure 112013063280580-pct00001
여기서,
TM: 꼬임 계수 (단위 없음)
TPM: 꼬임 수 (꼬임 개수/미터)
D: 얀의 선밀도 (데니어)
ρ: 얀의 비중 (g/㎤).
상이한 비중들을 갖는 2이상의 가닥들의 섬유들로 이루어진 얀 또는 코드에 대하여, 예를 들어 메타-방향족 폴리아미드의 코어 얀 및 파라-방향족 폴리아미드의 랩핑 얀으로 이루어진 본 발명의 하이브리드 코드에 대하여, 꼬임 계수를 계산하는 방법은 다음과 같다:
Figure 112013063280580-pct00002
여기서,
TM: 꼬임 계수 (단위 없음)
TPM: 꼬임 (꼬임 개수/미터)
D1: 파라-방향족 폴리아미드의 랩핑 얀의 선밀도 (데니어)
ρ1: 파라-방향족 폴리아미드의 랩핑 얀의 비중 (g/㎤)
D2: 메타-방향족 폴리아미드의 코어 얀의 선밀도 (데니어)
ρ2: 메타-방향족 폴리아미드의 코어 얀의 비중 (g/㎤)
본 발명의 하이브리드 코드는 9 그램/데니어 이상의 강인성 및 20% 이상의 파단신율을 갖고, 전술된 특성들은 ASTM D-7269-8 표준 방법을 따라 결정된다. 하이브리드 코드는 고무 및 다른 탄성 제품의 강화에 이상적으로 적용될 수 있다.
때때로, 다양한 고무 제품들 및 다른 탄성 제품들의 요건을 만족시키기 위하여, 본 발명의 하이브리드 코드의 표면은 상기 하이브리드 코드와 고무 또는 탄성 기재 사이의 접합을 향상시키기 위하여 적합한 접착제로 코팅되거나 침지될 수 있다. 접착제는 본 기술 분야의 숙련자에게 알려져 있다. 여기서, 간결성을 위하여, 그의 추가 설명은 생략된다.
본 발명의 하이브리드 코드를 포함하는 용품들에 대한 구체적인 제한은 없다. 이들은 공기 타이어, 호스, 벨트, 벨로우즈 등과 같은 고무 제품 또는 다른 탄성 매트릭스 제품일 수 있다.
본 발명의 하이브리드 코드는 적어도 하나의 타이어 카커스(carcass) 층으로 공기 타이어에 적용될 수 있고, 적어도 하나의 타이어 카커스 층은 서로에 대해 평행하게 배치된 많은 하이브리드 코드들을 포함한다.
본 발명의 하이브리드 코드는 또한 적어도 하나의 버퍼 보호 층으로 공기 타이어에 적용될 수 있고, 적어도 하나의 버퍼 보호 층은 서로에 대해 평행하게 배치된 많은 하이브리드 코드들을 포함한다.
본 발명의 하이브리드 코드는 또한 고무 호스에 적용될 수 있고, 고무 호스는 서로에 대해 평행하게 배치된 많은 하이브리드 코드들을 포함하는 적어도 하나의 층을 갖는 것이다.
본 발명의 하이브리드 코드는 또한 벨로우즈에 적용될 수 있고, 벨로우즈는 서로에 대해 평행하게 배치된 많은 하이브리드 코드들을 포함하는 적어도 하나의 층을 갖는 것이다.
본 발명의 하이브리드 코드는 또한 에어 스프링에 적용될 수 있고, 에어 스프링은 서로에 대해 평행하게 배치된 많은 하이브리드 코드들을 포함하는 적어도 하나의 층을 갖는 것이다.
실시예
본 발명의 실시예는 또한 하기 실시예들에서 추가로 한정되지만, 본 발명의 범주는 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다.
사용된 재료:
듀폰으로부터 입수 가능한 1000 데니어, 1.44 g/㎤의 비중의 케블라(등록상표) 2F0037 섬유;
듀폰으로부터 입수 가능한 1500 데니어, 1.44 g/㎤의 비중의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유;
듀폰으로부터 입수 가능한 1500 데니어, 1.44 g/㎤의 비중의 케블라(등록상표) 1F249 섬유;
듀폰으로부터 입수 가능한 1200 데니어, 1.38 g/㎤의 비중의 노멕스(등록상표) T430 섬유;
인비스타(Invista)로부터 입수 가능한 1260 데니어, 1.14 g/㎤의 비중의 나일론 66 섬유 T-728.
본 발명의 하기 실시예들 및 비교예들에서 코어 얀, 랩핑 얀 및 하이브리드 코드에 대해 동일한 링 연사기를 사용하였고, 이들은 특정된 꼬임(들)에 따라 꼬여졌다.
실시예 1
1 가닥의 1000 데니어의 케블라(등록상표) 2F0037 섬유들을 400개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 이어서 1 가닥의 1200 데니어의 꼬지 않은 노멕스(등록상표) T430 섬유들과 조합하였으며, 이어서 400개 꼬임/미터로 반대 방향으로 함께 꼬아 하이브리드 코드(도 1에 전반적으로 도시된 바와 같음)를 형성하였고, 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 계수는 6.6이다.
실시예 2
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 200개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 이어서 3 가닥의 1200 데니어의 꼬지 않은 노멕스(등록상표) T430 섬유들과 조합하였으며, 이어서 200개 꼬임/미터로 반대 방향으로 함께 꼬아 하이브리드 코드(도 1에 전반적으로 도시된 바와 같음)를 형성하였고, 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 계수는 6.3이다.
실시예 3
각각의 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 310개 꼬임/미터로 개별적으로 꼬았고, 이어서 3 가닥의 꼬인 케블라(등록상표) 얀들을 코어 얀으로서 역할하는 1 가닥의 1200 데니어의 꼬지 않은 노멕스(등록상표) T430 섬유들 주위에서 감도록 310개 꼬임/미터로 반대 방향으로 꼬아, 하이브리드 코드(도 5에 전반적으로 도시된 바와 같음)를 형성하였다. 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 계수는 8.2이다.
실시예 4
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 200개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 3 가닥의 1200 데니어의 노멕스(등록상표) T430 섬유들을 8개 꼬임/미터로 동일한 방향으로 꼬았으며, 이어서 이들을 함께 조합하여 200개 꼬임/미터로 반대 방향으로 꼬아 하이브리드 코드(도 2에 전반적으로 도시된 것과 같음)를 형성하였다. 코어 얀의 꼬임 계수는 0.17인 반면, 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 6.3이다.
실시예 5
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 200개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 3 가닥의 1200 데니어의 노멕스(등록상표) T430 섬유들을 20개 꼬임/미터로 동일한 방향으로 꼬았으며, 이어서 이들을 함께 조합하여 200개 꼬임/미터로 반대 방향으로 꼬아 하이브리드 코드(도 2에 전반적으로 도시된 것과 같음)를 형성하였다. 코어 얀의 꼬임 계수는 0.43이고, 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 6.3이다.
비교예 1
단일 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 1F249 섬유들을 480개 꼬임/미터로 꼬았고, 꼬임 계수는 6.5이다.
비교예 2
단일 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 1F249 섬유들을 610개 꼬임/미터로 꼬았고, 꼬임 계수는 8.2이다.
비교예 3
단일 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 80개 꼬임/미터로 꼬았고, 꼬임 계수는 1.1이다.
비교예 4
단일 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표)2F0036 섬유들을 400개 꼬임/미터로 꼬았고, 꼬임 계수는 5.4이다.
비교예 5
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 200개 꼬임/미터로 꼬았으며, 꼬임 계수는 4.7이다.
비교예 6
1 가닥의 1500 데니어의 꼬지 않은 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들과 1 가닥의 1200 데니어의 꼬지 않은 노멕스(등록상표) 섬유들을 조합하여 200개 꼬임/미터로 꼬아 하이브리드 코드(도 4에 전반적으로 도시된 것과 같음)를 형성하였으며, 꼬임 계수는 3.6이다.
비교예 7
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 1F249 섬유들을 245개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 3 가닥의 1260 데니어의 나일론 얀을 8개 꼬임/미터로 동일한 방향으로 꼬았으며, 이어서 이들을 조합하여 245개 꼬임/미터로 반대 방향으로 함께 꼬아 하이브리드 코드(도 2에 전반적으로 도시된 것과 같음)를 형성하였다. 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 8.2이다.
비교예 8
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 1F249 섬유들을 160개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 3 가닥의 1260 데니어의 나일론 얀을 8개 꼬임/미터로 동일한 방향으로 꼬았으며, 이어서 이들을 조합하여 160개 꼬임/미터로 반대 방향으로 함께 꼬아 하이브리드 코드(도 2에 전반적으로 도시된 것과 같음)를 형성하였다. 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 5.4이다.
비교예 9
3 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 1F249 섬유들을 200개 꼬임/미터로 일 방향으로 꼬았고, 3 가닥의 1260 데니어의 나일론 얀을 100개 꼬임/미터로 반대 방향으로 꼬았으며, 이어서 이들을 조합하여 200개 꼬임/미터로 나일론 섬유들의 동일한 꼬임 방향으로 함께 꼬아 하이브리드 코드를 형성하였고, 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 6.7이다.
비교예 10
각각의 가닥의 1500 데니어의 케블라(등록상표) 2F0036 섬유들을 290개 꼬임/미터로 개별적으로 꼬았고, 이어서 3 가닥의 꼬인 케블라(등록상표) 얀을 1 가닥의 840 데니어의 꼬지 않은 나일론 섬유들 주위에서 감도록 290개 꼬임/미터로 반대 방향으로 꼬아, 하이브리드 코드(도 5에 전반적으로 도시된 바와 같음)를 형성하였다. 하이브리드 코드의 제2 꼬임의 꼬임 계수는 7.5이다.
성능 시험
전술된 실시예들 및 비교예들에서 얻어진 하이브리드 코드들을 그들의 강인성 및 파단신율에 대하여 ASTM D7269-08의 표준 방법을 사용하여 시험하였고, 실시예 1 내지 실시예 5에서의 하이브리드 코드들의 랩핑 얀의 나선각을 현미경을 사용하여 관찰 및 측정하였다. 결과가 표 1에 열거되어 있다:
Figure 112013063280580-pct00003
위에서 열거된 시험 결과에 의해 판단하면, 코어 얀으로서의 메타-방향족 폴리아미드 섬유 및 랩핑 얀으로서의 파라-방향족 폴리아미드 섬유를 갖는 본 발명의 하이브리드 코드는 강인성과 파단신율 사이에서 양호한 균형을 달성하였다. 그러한 하이브리드 코드들은 충분한 변형 및 확장성을 가질 뿐만 아니라 고압에 대한 저항성 및 고 강성을 필요로 하는 고무 제품들에 적용하기에 매우 적합하여, 이들을 항공기 타이어와 같은 공기 고무 타이어에 사용하기에 특히 적합하게 만든다.

Claims (10)

  1. (a) 메타-방향족 폴리아미드 섬유들로 이루어진 코어 얀(core yarn); 및
    (b) 코어 얀 주위를 소정 나선각으로 감는 파라-방향족 폴리아미드 섬유들로 이루어진 적어도 하나의 랩핑 얀(wrapping yarn)
    을 포함하는, 하이브리드 코드(hybrid cord)이며,
    (i) 코어 얀은 하이브리드 코드의 총 중량을 기준으로 하이브리드 코드의 20 내지 60 중량%를 구성하고 랩핑 얀은 하이브리드 코드의 40 내지 80 중량%를 구성하고;
    (ii) 코어 얀의 꼬임 계수(twist multiplier)는 0 내지 0.5이고, 하이브리드 코드의 꼬임 계수는 5 초과 및 8.5 이하이며, 적어도 하나의 랩핑 얀과 하이브리드 코드 사이의 꼬임수/미터(twist per meter, tpm) 비는 0.8 내지 1.2이고;
    (iii) 랩핑 얀의 나선각은 10 내지 60도이고,
    하이브리드 코드의 파단신율(elongation at break)은 20% 이상인, 하이브리드 코드.
  2. 제1항에 있어서, 9 그램/데니어의 강인성(tenacity)을 갖는, 하이브리드 코드.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 코어 얀은 적어도 하나의 가닥(ply)의 메타-방향족 폴리아미드 섬유로 이루어지고, 각각의 가닥은 200 내지 3500 데니어의 가닥 선밀도, 3 내지 7 그램/데니어의 강인성, 및 20 내지 40%의 파단신율로 이루어진 군으로부터 선택되는 특성들 중 적어도 하나를 갖는, 하이브리드 코드.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 랩핑 얀은 적어도 하나의 가닥의 파라-방향족 폴리아미드 섬유로 이루어지고, 각각의 가닥은 200 내지 3500 데니어의 가닥 선밀도, 18 내지 28 그램/데니어의 강인성 및 1.5 내지 5.0%의 파단신율로 이루어진 군으로부터 선택된 특성들 중 적어도 하나를 갖는, 하이브리드 코드.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 코드를 포함하는, 용품.
  9. 제8항에 있어서, 공기 타이어, 호스, 벨트 및 벨로우즈로 이루어진 군으로부터 선택되는, 용품.
  10. 고무 또는 탄성 매트릭스 제품의 강화에 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 코드를 사용하는 방법.
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