KR102030360B1 - 재단 위치를 표시하여 제조되는 타이어 코드지의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 제조 공정 중 재단 공정에서 압연물 재단을 용이하게 하기 위하여 타이어 코드지에 재단(Slitting)될 위치를 표시하여 타이어 코드지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 타이어 코드지를 제조할 때, 재단 위치를 표시하여 제조함으로써 재단 위치가 쉽게 구분이 되므로 재단 공정에서 원하는 간격으로 일정하게 재단할 수 있는 이점이 있다

Description

재단 위치를 표시하여 제조되는 타이어 코드지의 제조 방법{Manufacturing Method For Tire Cord Fabric By Displaying Slit Site}

본 발명은 타이어 코드지의 제조 방법으로, 더욱 상세하게는 타이어 코드지에 고무를 입혀 압연물을 제조한 뒤에 이를 재단(Slitting)할 때 균등한 간격으로 재단하기 위하여, 상기 타이어 코드지의 제조 과정에서 재단될 위치를 표시하여 제조되는 타이어 코드지의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 도로 환경의 개선과 차량의 성능 향상에 따라 타이어의 성능은 계속적으로 개선되고 있다. 특히 차량의 무게증가 및 한계속도의 상승에 따라 안전성이 중요한 타이어의 품질요소로 인식되고 있다. 이러한 타이어 안전성 증가 요구 추세에 맞추어 타이어의 안전기준 또한 변화되고 있는 추세에 있으며, 타이어 업계에서도 타이어의 안전성을 부여하기 위한 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

승용차용 타이어에 캡플라이를 설치하는 것은 타이어의 안전성을 위한 것으로 최근 들어 특히 이러한 캡플라이를 가진 타이어가 일반화가 되고 있다. 캡플라이는 타이어 트레드 부분과 벨트 보강용 스틸코드층 사이에 타이어의 원주 방향으로 끊어짐이 없이 연속적으로 감겨 타이어의 형태안정성을 유지하고, 고속주행시 원심력에 의한 타이어의 성장 및 변형을 억제함으로써 타이어의 고속내구성을 향상시키는 역할을 하는 부품을 말한다. 차량이 고속으로 주행하는 경우, 타이어의 회전에 의한 원심력의 증가와 함께, 타이어 내부의 온도가 상승함에 따라 타이어의 공기압이 상승하게 되어, 캡플라이 코드의 길이 방향으로 하중이 걸리게 된다. 이렇듯 고속주행시에는 원심력과 온도상승, 공기압에 의하여 타이어의 크기가 늘어난 상태에서 주행을 하게 되며, 주행에 따라 반복적으로 도로면에 접촉하게 되는 접지면에서 하중이 줄어들었다가 비접지면에서 하중이 회복되는 현상이 반복되어 코드 및 타이어에 가해지는 변형량이 증가하게 되고, 이러한 변형량 증가에 비례하여 타이어코드 자체의 일손실이 증가하게 된다. 이러한 일손실은 또다시 타이어 및 타이어코드의 온도상승에 기여하게 되어 급격한 타이어의 온도상승 및 내구성 악화를 가져오게 된다.

캡플라이 코드의 역할은 차량주행시 원심력에 의한 타이어 중앙 및 트레드 부위의 크기 증가를 막아주는 역할을 하여 타이어의 변형량을 줄이고, 그에 따른 일손실을 감소시켜 타이어의 온도증가를 막아주고, 타이어의 내구성을 개선하는 역할을 하게 된다. 일반적으로는 탄성율이 높아 변형이 되지 않는 소재를 적용하거나, 또는 온도가 상승할 경우 열수축력이 발현되어 캡플라이 코드가 수축함으로써 타이어의 주행 중 크기 증가를 막아주는 역할을 할 수 있는 소재를 사용하게 된다. 이러한 경우 타이어의 크기가 커지지 않기 때문에 타이어 회전 관성의 증가가 방지되어 결과적으로 에너지 소비의 감소와 함께 타이어의 발열을 억제함으로써 피로 수명의 증가와 내구성의 증가를 가져올 수 있다.

일반적으로 캡플라이 재료로 가장 널리 쓰이는 물질은 나일론 6.6으로 이는 나일론 6.6의 높은 수축력에 인한 것이며, 특히 캡플라이가 보강되는 부분은 타이어에서 주행 중 온도가 가장 높은 부분으로 알려져 있는 바, 열수축력 이외에도 내열성을 가진 소재가 사용되어야 하고 또한 열에 의한 접착력 저하가 작은 물질이 사용되어야 하기 때문에 이러한 특성을 가진 나일론 6.6가 캡플라이 소재로 널리 사용되고 있다. 그외 캡플라이의 소재로 사용될 수 있는 것은 아라미드가 있다. 아라미드는 나일론 6.6과 다른 특징을 지닌다. 아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유로 벤젠고리를 반복단위 안에 가지고 있는 폴리아미드 섬유이다. 고온에서도 안정된 물성을 나타내는 소재로 타이어 캡플라이에 적용되는 경우, 고온에서의 수축력 발현을 기대하기는 어렵지만 고온에서도 물성 저하가 극히 적기 때문에 변형이 억제되어 나일론 캡플라이를 적용한 결과와 유사한 특징을 나타낸다. 또한, 현재 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 소재를 이용하여 캡플라이에 적용하기 위한 연구도 진행 중이다.

이와 같은 나일론 6.6 타이어 코드지나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 타이어 코드지 등을 타이어의 캡플라이 부위에 사용하기 위하여 타이어 제조 공정 중 재단 공정에서 압연물을 특정 단위(예를 들어 10본/1㎝)로 재단을 하는데, 코드 간 간격이 명확하게 구분되지 않아 압연물 재단 시 ±1~2본의 편차가 발생할 수 있으며, 이로 인해 재단 작업 효율이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 타이어 코드지의 제조 과정에서 재단될 위치를 미리 표시하여 제조함으로써, 타이어 코드지에 고무를 입혀 압연물을 제조한 뒤에 이를 재단할 때 균등한 간격으로 재단할 수 있어, 타이어 제조 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 타이어 코드지의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예들에 따른 타이어 코드지의 제조방법은, 원사에 하연의 꼬임(Z 방향 또는 S 방향)을 부여하여 제조된 하연사 2본을 합사 및 상연의 꼬임(S 방향 또는 Z 방향)을 부여하여 생코드(Raw Cord) 정연사를 제조하는 단계; 원사에 하연의 꼬임(S 방향 또는 Z 방향)을 부여하여 제조된 하연사 2본을 합사 및 상연의 꼬임(Z 방향 또는 S 방향)을 부여하여 생코드 역연사를 제조하는 단계; 및 상기 정연사 및 역연사를 경사로 이용하여 직물(fabric)을 제직하는(weaving) 단계;를 포함하며, 상기 직물을 제직하는 단계는, 경사로 배열된 정연사, 역연사, 및 공백을 반복적으로 교대 배열하여 구분된 구역을 형성하고, 상기 직물을 제직하는 단계는, 상기 구분된 구역의 최외곽 코드 2 내지 3본이 동시에 교차되도록 위사를 인입하여 직조하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 직물을 제직하는 단계에서 정연사, 역연사, 및 공백의 배열 순서가 상기 기재된 순서에 제한되는 것은 아니다.

상기 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 나일론 6.6 원사일 수 있다.

상기 직물을 제직하는 단계에서 경사로 배열된 정연사, 역연사 및 공백을 반복적으로 교대로 배열할 때, 상기 역연사는 1 내지 5본, 상기 공백은 1 내지 5본으로 배열될 수 있다.

본 발명의 타이어 코드지의 제조방법은, 재단될 위치의 식별이 용이하여 원하는 본수에 맞춰 균일하게 재단이 가능하므로, 상기 타이어 코드지를 이용하여 타이어를 제조할 경우 타이어 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 타이어 코드지의 경사 구조를 나타내는 예시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 타이어 코드지의 경사 구조 및 위사 인입 방식을 나타내는 예시도이다.
도 4는 종래의 타이어 코드지를 예시하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 타이어 코드지 샘플을 예시하는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에에서 제조된 타이어 코드지 샘플을 예시하는 사진이다.

먼저, 본 명세서에서 사용되는 '멀티필라멘트'라는 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, '생코드' 또는 '로 코드(raw cord)'로 지칭되기도 한다. 단사 제조 시의 꼬임은 하연이라 하며, 합연사 제조 시의 꼬임은 상연이라고 한다. 꼬임의 방향은 S 방향 또는 Z 방향일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '연수(twist number)'는 1 m 당 꼬임의 횟수를 의미하며, 그 단위는 TPM(Twist Per Meter)이다. 본 명세서에서 사용되는 '타이어 코드지'는 합연사를 직조하여 제조한 직물을 딥핑액(접착액)에 침지(dipping)시킨 후 이를 건조 및 열처리함으로써 얻어진 결과물을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 타이어 코드지의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 다양한 섬유 중에서도 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트를 이용하여 본 발명의 타이어 코드지를 제조하는 것을 예시하고 있으나, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 이용한 타이어 코드지에 한정되지 않고, 나일론 6.6이나 아라미드 섬유 등을 이용한 타이어 코드지에도 동등한 방법이 적용 가능할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어 코드지의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 타이어 코드지의 원사로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사를 사용하는 경우, 고유점도가 0.9 내지 1.20 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트칩을 용융하여 노즐을 통과시키면서 압출하여 필라멘트 다발을 제조한다. 여기서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물은 최소한 85몰%의 에틸렌 테레프탈레이트 단위를 함유할 수 있지만, 선택적으로 에틸렌 테레프탈레이트 단위만을 포함할 수 있다.

선택적으로 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 테레프탈렌디카르복실산 또는 이들의 유도체 그리고 하나 또는 그 이상의 에스테르-형성 성분으로부터 유도된 소량의 단위를 공중합체 단위로 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단위와 공중합 가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤디카르복실산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복실산을 포함한다.

제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트칩에 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜 원료가 2.0 내지 2.3의 비율로 용융혼합되고, 용융혼합물은 에스테르 교환반응 및 축-중합반응이 진행되어 로우칩(raw chip)으로 형성된다. 이후, 상기 로우칩은 240 내지 260℃의 온도 및 진공 하에서 0.9 내지 1.20 dl/g의 고유점도를 갖도록 고상중합이 된다.

이때, 로우칩의 고유점도가 0.9 dl/g 미만일 경우, 최종 연신사의 고유점도가 낮아져 열처리 후 처리코드로서 고강도를 발휘할 수 없게 되며, 칩의 고유점도가 1.20 dl/g를 초과할 경우에는 방사장력이 지나치게 증가하고 필라멘트 다발의 단면이 불균일해져 연신 중 필라멘트컷이 많이 발생하여 연신 작업성이 불량해진다.

또한, 선택적으로 축중합 반응과정에서 중합촉매로 안티몬 화합물, 바람직하게는 삼산화안티몬이 최종 중합체 중의 안티몬 금속 잔존양이 180 내지 300ppm이 되도록 첨가될 수 있다. 잔존양이 180ppm 미만일 경우에 중합 반응속도가 느려져 중합효율이 저하되며, 잔존양이 300ppm을 초과할 경우에는 필요 이상의 안티몬 금속이 이물질로 작용하여 방사 연신 작업성이 저하될 수 있다.

상술한 바와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 칩을 용융하여 노즐을 통과시키면서 압출하여 필라멘트 다발을 제조하게 된다. 이때, 상기 노즐의 직경은 0.8 내지 1.4mm인 것이 바람직하다.

이후, 상기 필라멘트 다발을 냉각구역을 통과시켜 급냉 고화 시키게 된다. 이때, 필요에 따라 노즐 직하에서 냉각구역 시작점까지의 거리, 즉 후드의 길이(L) 구간에 어느 정도 길이의 가열장치를 설치한다. 이 구역을 지연 냉각구역 또는 가열구역이라 하는데, 이 구역은 50 내지 300mm의 길이 및 250 내지 400℃의 온도(공기 접촉 표면온도)를 갖는다.

상기 냉각구역에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법, 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 및 방사형 인플로우 냉각(radial inflow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 냉각구역 내에 급냉각을 위하여 주입되는 냉각공기의 온도는 20 내지 50℃로 조절된다. 이와 같은 후드와 냉각구역 사이의 급격한 온도 차이를 이용한 급냉각은 방사된 중합체의 고화점 및 방사 장력을 높여 미연신사의 배향 및 결정과 결정 사이의 연결 사슬의 형성을 증가시키기 위함이다.

이후, 냉각구역을 통과하면서 고화된 필라멘트 다발에 유제를 적용하여 사(絲) 간 마찰계수를 줄이고 연신성 및 열효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, 제1 방사유제 공급장치를 통해 필라멘트 다발에 대해 0.5 내지 1.2 중량%로 오일링할 수 있다. 오일링에 사용되는 방사유제는 에멀젼 타입이나 솔벤트 타입, Neat Oil 타입을 적용할 수 있으며, 유제의 종류가 본 발명에 적용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사의 물성이나 특성을 한정하지는 않는다.

상기 오일링된 필라멘트 다발을 방사하여 미연신사를 형성하고, 상기 미연신사의 배향도는 0.06 내지 0.60인 것이 바람직한데, 미연신사의 배향도가 0.06 미만이면 원사의 미세구조에서 결정화도 및 결정의 치밀성을 증대할 수 없고, 0.60을 초과하면 연신 작업성이 저하되므로 바람직하지 못하다. 이후, 상기 미연신사를 연신 고뎃롤러를 통과시켜 적절한 연신비로 다단연신하여 원사를 제조한다.

본 발명에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트뿐만 아니라 나일론 6.6 원사를 이용하여 타이어 코드지를 제조할 수 있다. 나일론은 주쇄에 강한 극성을 가지는 아미드(amide)기를 함유하고, 입체 규칙성 및 대칭성을 가져 결정성(crystalline)을 가지며, 그 중 나일론 6.6은 나일론 6에 비하여 내열성이 매우 우수하고 자기소화성 및 내마모성이 우수한 고분자이다. 나일론 6.6은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응으로 제조된다. 나일론 6.6을 용융 방사하여 원사를 제조하고 이를 이용하여 타이어 코드지로 제조할 수 있다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사 또는 나일론 6.6 원사 등의 고강도사에 꼬임을 부여하여, 딥코드의 원료로 이용될 수 있는 생코드를 제조하는 단계인 연사공정 및 상기 생코드를 제직하여 직물로 제조하는 제직공정을 포함한다. 이때, 상기 생코드는 정연사 및 역연사(상기 정연사와 하연 및 상연의 꼬임 방향이 반대인 합연사)를 모두 포함한다.

일반적으로 타이어 제조 공정은, 타이어 코드지에 고무를 입혀 압연물로 제조하는 단계 및 상기 압연물을 일정한 간격으로 재단하는 단계를 포함하여 실시한다. 이 때, 각 재단된 단위마다 타이어 코드의 본수가 일정하도록 재단되어야 하나, 종래의 타이어 코드지의 경우 타이어 코드 사이의 간격이 명확하게 구분되지 않아 압연물 재단 과정에서 ±1~2본의 편차가 발생하여 타이어 불량을 유발할 수 있고, 재단 공정의 효율도 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 타이어 코드지를 제조할 때, 생코드 제조 공정에서 하연 및 상연의 꼬임 방향이 모두 서로 반대인 정연사 및 역연사를 제조하고, 제직 공정에서는 상기 정연사 및 역연사를 경사로 배열할 때 정연사, 역연사뿐만 아니라 공백을 함께 배열하며, 정연사, 역연사 및 공백을 동시에 반복적으로 교대 배열하여 구분된 구역을 형성한다. 상기 정연사, 역연사를 경사로 하여 직물을 제직하는 직물 제조 공정에서는, 상기 구분된 구역의 최외곽 코드 2 내지 3본이 동시에 교차되도록 위사를 인입하여 직조한다. 상술한 생코드 제조 공정 및 직물 제조 공정을 포함으로써, 재단될 위치가 용이하게 식별될 수 있는 타이어 코드지가 제조될 수 있다.

도 1은 종래의 타이어 코드지의 경사 구조를 나타내는 예시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 타이어 코드지의 경사 구조 및 위사 인입 방식을 나타내는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 방식으로 타이어 코드지를 제조 시, 각 코드의 꼬임 방향이 동일하여 코드간의 구분이 어려우며, 코드간 공백이 없어 타이어 코드지에 구분이 없다.

그러나, 도 2 및 도 3을 참조하면, 정연사, 역연사 및 이에 인접하여 공백을 적용하여 하나의 반복 단위(Unit, 구분된 구역)를 형성하며, 상기 반복 단위의 최외곽에 위치한 코드에 Paired cord 또는 Triple cord 방식으로 위사를 인입함으로써 일정한 간격으로 코드간 구역이 구분되도록 하며, 이를 반복 수행함으로써 재단될 위치의 식별이 용이해진 것을 알 수 있다. 또한, 정연사, 역연사, 및 공백을 배열하는 순서는 특별히 제한되지 않으며, 도 3과 같이 역연사, 정연사 역연사 및 공백의 순으로 배열하는 것도 가능하다.

예를 들면, 타이어 제조 공정 중 압연물을 재단하는 과정에서, 타이어 코드 수를 10본씩 균일하게 투입하고자 할 때, 직물 제직 단계에서 8본의 코드는 정연사이고, 2본의 코드는 역연사가 되도록 배열하며, 상기 배열된 코드에 이어 2본의 폭에 해당하는 공백을 배열한다. 즉, 8본의 정연사, 2본의 역연사, 및 2본의 폭에 해당하는 공백이 같은 순서로 반복되도록 교대 배열한다. 또한, 이 반복단위의 최외곽 코드(공백에 인접한 코드)에 위사 인입 시 위사가 경사 코드 2본을 교차하도록 한다.

여기서 언급된 본수는 발명의 이해를 돕기 위하여 특정한 것으로, 배열의 반복 단위가 상술한 특정 본수에 한정되는 것은 아니며, 타이어 제조 시 마다 필요에 따라 다르게 설정할 수 있다. 역연사 코드가 배열되는 수 역시 2본에 한정되는 것은 아니며, 1 내지 5본으로 한다. 또한, 반복단위의 배열 순서 역시 상술한 순서에 한정되지 않는다.

상술한 방식으로 타이어 코드지에 재단될 위치가 식별 가능하도록 제조 함에 따라, 이를 이용하여 타이어 제조 시에 압연물을 균일하게 재단할 수 있는 이점이 있다.

연사공정은 연사기를 이용하여 원사에 꼬임을 부여하여 단사(하연사)를 제조한다. 이어서, 2본의 단사를 합사하여 합연사(생코드)를 제조한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단사는 멀티필라멘트에 하연의 꼬임(Z방향 또는 S방향)을 주어 제조되고, 정연사는 2본의 단사들을 함께 상연의 꼬임(S방향 또는 Z방향)을 주어 제조된다. 다만 전술한 바와 같이 재단될 위치를 나타내기 위한 구분영역의 최외각에는 상기 정연사와 하연 및 상연의 꼬임 방향이 각각 반대인 역연사를 제조하여 배치한다.

일반적으로 상연과 하연은 같은 연수(꼬임의 수준) 혹은 필요에 따라서 서로 다른 연수를 가하게 된다. 상기 생코드의 꼬임수는 코드에 사용되는 원사의 굵기와 전체 데니어에 따라 달라지게 되며, 본 발명에서는 정연사 및 역연사의 미터당 꼬임수(Twist/meter)*Nominal Denier의 제곱근으로 표시되는 꼬임계수가 9,000 내지 18,000일 수 있다. 폴리에스터 코드로 제조되는 카카스를 적용하는 경우에는 일반적으로 19,000 내지 21,000의 꼬임계수를 가지나, 꼬임계수를 상기의 범위로 한정함으로써, 제조되는 코드의 탄성율이 폴리에스터 코드보다 향상될 수 있다. 꼬임계수가 9,000 미만일 경우에는 절신이 지나치게 감소하여 코드 자체의 내피로도가 저하되어 타이어의 내구성이 저하되며, 18,000을 초과하는 경우에는 코드의 강력 및 탄성율이 저하되어, 타이어의 고속 내구성이 낮아질 수 있으므로, 본 발명이 목적으로 하고 있는 타이어의 고속 내구성 개선이 어려워져 적합하지 않다.

상술한 방식으로 제조되는 정연사 및 역연사(생코드)를 경사로 이용하여 제직기(weaving machine)를 사용하여 직물로 제직한다. 상기 수득된 직물을 딥핑액에 침지하고, 적정한 온도와 시간으로 열처리하여 직물 표면의 딥핑액을 경화하여 코드 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 '딥코드(Dip Cord)'를 제조한다. 상기 과정에서 딥핑액은 원사의 표면을 활성시키는 제1욕 액과 수지층을 도입하기 위한 제2욕 액으로 구성될 수 있으며, 타이어 제조 과정에서 타이어 코드지에 고무를 입혀 압연물을 제조할 때 고무-섬유간의 접착력을 도입하기 위하여 섬유 표면에 도포되는 접착액을 일컫는다. 상기 제1욕 액은 예를 들어 에폭시 및 이소시아네이트 용액일 수 있고, 상기 제2욕액은 예를 들어 RFL (Resorcinol Formaline Latex)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 코드와 고무의 접착을 위한 딥핑액은 아래와 같은 방법을 이용하여 제조될 수 있다.

제 1욕 접착액의 제조방법

증류수950 중량부;

100% 에폭시5 중량부; 및

50% 이소시아네이트30 중량부;를 포함하는 용액을 제조하여 25℃에서 3시간 교반한다.

제 2욕 접착액의 제조방법

29.4wt% 레소시놀 45.6 중량부;

증류수 255.5 중량부;

37% 포르말린 20 중량부; 및

10wt%수산화나트륨 3.8 중량부;를 포함하는 용액을 제조하여 25℃에서 2시간 교반하면서 반응시켜 RF resin 축합물을 제조한 후 아래의 성분을 추가한다.

40wt% VP-라텍스 300 중량부;

증류수 129 중량부; 및

28% 암모니아수 23.8 중량부;를 추가한 후 25℃에서 20시간 동안 숙성시켜 고형분 농도 19.05%가 되도록 유지하며, 접착제 부착량은 고형분 기준으로 섬유무게에 대하여 1.5 내지 3.5%가 바람직하다.

제1욕 및 제2욕 접착액을 통과한 후 딥코드는 건조 및 열처리 된다. 제1욕의 접착액을 통과한 후 딥코드는 120 내지 170℃에서 건조된다. 건조시간은 130 내지 220초가 될 수 있고, 건조 과정에서 딥코드는 2 내지 6% 정도로 신장(stretch)이 될 수 있다. 신장 비율이 낮은 경우 코드의 중신 및 절신이 증가하여 타이어코드로 적용되기 어려운 물성을 나타낼 수 있다. 다른 한편으로 신장 비율이 6%를 넘는 경우 중신 수준은 적절하나 절신이 너무 작아져 내피로성이 저하될 수 있다.

건조 후에는 200 내지 245℃의 온도 범위에서 열처리된다. 열처리시 신장 비율은 0.0 내지 6.0% 사이를 유지하며, 열처리 시간은 50 내지 90초가 적정하다. 열처리 시간이 50초 미만인 경우 접착액의 반응시간이 부족하여 접착력이 낮아지는 결과를 가져오게 되며, 90초를 초과하는 경우 접착액의 경도가 높아져서 코드의 내피로성이 감소될 수 있다.

제2욕의 접착액을 통과한 후 딥코드는 120 내지 170℃에서 건조된다. 건조시간은 80 내지 150초가 될 수 있고, 건조 과정에서 딥코드는 0 내지 4% 정도로 신장(stretch)이 될 수 있다. 신장 비율이 낮은 경우 코드의 중신 및 절신이 증가하여 타이어코드로 적용되기 어려운 물성을 나타낼 수 있다. 다른 한편으로 신장 비율이 4%를 넘는 경우 중신 수준은 적절하나 절신이 너무 작아져 내피로성이 저하될 수 있다.

건조 후에는 200 내지 245℃의 온도 범위에서 열처리된다. 열처리시 신장 비율은 -3 내지 3.0% 사이를 유지하며, 열처리 시간은 50 내지 120초가 적정하다. 열처리 시간이 50초 미만인 경우 접착액의 반응시간이 부족하여 접착력이 낮아지는 결과를 가져오게 되며, 120초를 초과하는 경우 접착액의 경도가 높아져서 코드의 내피로성이 감소될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 딥코드는 미터당 꼬임수(Twist/meter)*Nominal Denier의 제곱근으로 표시되는 꼬임계수가 9,000 내지 18,000일 수 있다.

위에서 설명한 방법에 따라 제조된 타이어 코드지는, 이를 이용하여 타이어를 제조하는 과정에서 재단되어야 할 위치의 구분이 용이하여 타이어 제조 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 실시예를 들어 설명하나 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

타이어 보강용 섬유를 제조하기 위하여 상술한 방식으로 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 원사로 이용하여 타이어 코드지를 제조하였다.

섬도가 1000D인 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티필라멘트를 270 TPM으로 Z 방향의 꼬임을 부여하여 하연함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 하연사(단사)를 제조하였다. 그 후, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 하연사 2본을 함께 270 TPM으로 S 방향의 꼬임을 부여하여 상연함으로써 정연사를 제조하였다.

섬도가 1000D인 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티필라멘트를 270 TPM으로 S 방향의 꼬임을 부여하여 하연함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 하연사(단사)를 제조하였다. 그 후, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 하연사 2본을 함께 270 TPM으로 Z 방향의 꼬임을 부여하여 상연 함으로써 역연사를 제조하였다.

도 2에 도시한 형식으로, 상기 정연사 8본, 상기 역연사 2본, 및 2본의 폭에 해당하는 공백을 동일한 순서대로 반복 배열하고, 이 반복 단위의 최외곽에 위치한 코드 2본에 위사가 동시에 교차하도록 위사를 인입하여 직물을 제조하였다.

상기에서 제조된 직물을 2욕 딥핑 방식으로 딥핑 처리하였으며, 제1욕 딥핑은 하기의 방법으로 조제된 접착액에 생코드(상기 정연사 및 역연사)를 통과시켜 160℃ 에서 150초간 건조시킨 후, 240℃로 60초간 열처리하였다. 건조시 3%의 신장(stretch)을 가하여 열수축에 의한 생코드의 불균일이 발생하지 않도록 조절하여 주었다.

증류수 950 중량부; 100% 에폭시 5 중량부; 50% 이소시아네이트 30 중량부를 포함하는 용액을 제조하여 25℃에서 3시간 교반하여 사용하였다.

제2욕 딥핑은 하기의 방법으로 조제된 접착액에 생코드를 통과시켜 160℃에서 90초간 건조시킨 후, 240℃로 60초간 열처리하였다. 건조시 -1%의 신장(stretch)을 가하여 주었다.

29.4wt% 레소시놀 45.6 중량부; 증류수 255.5 중량부; 37% 포르말린 20 중량부; 및 10wt% 수산화나트륨 3.8 중량부를 포함하는 용액을 조제 후, 25℃에서 5시간 교반시키며 반응시키고, 다음의 성분을 추가하였다:

40wt% VP-라텍스 300 중량부, 증류수 129 중량부, 28% 암모니아수, 23.8 중량부 상기 성분 첨가 후 25℃에서 20시간 동안 숙성시켜 고형분 농도 19.05%로 유지되도록 하였다.

접착액을 부여하여 150℃에서 2분간 건조시킨 후, 170℃에서 1분간 열처리를 하여 접착제 처리를 종료하였다.

[실시예 2]

원사로서 1000D의 폴리에틸렌테레프탈레이트가 아닌 840D의 나일론 6.6 멀티필라멘트를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 1]

직물로 제직하는 단계에서, 역연사 및 공백을 적용하지 않았으며, 위사 인입 시 경사 1본만을 위사와 교차하여 제직한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

상기 비교예 1 및 실시예 1, 2에서 제조된 타이어 코드지를 직접 촬영하여 이를 각각 도 4, 도 5, 및 도 6에 나타내었다.

도 4을 참조하면, 비교예 1의 경우 열처리 공정을 거친 이후 코드 간 구분이 어려운 것을 알 수 있다. 이에 따라 원하는 본수 만큼 재단하는 것이 용이하지 않아 각 재단되는 구역 별로 투입되는 코드 본수에 편차가 발생하게 된다.

그러나, 도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어 코드지는 설정된 구간이 육안으로 명확히 구분되는 것을 알 수 있다. 따라서, 각 재단되는 구역 별로 코드 본수가 균일하게 투입되게끔 재단하는 것이 가능하므로, 타이어 제조 시 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 타이어 코드지의 제조방법에 있어서,
   원사에 하연의 꼬임(Z 방향 또는 S 방향)을 부여하여 제조된 하연사 2본을 합사 및 상연의 꼬임(S 방향 또는 Z 방향)을 부여하여 생코드(Raw Cord) 정연사를 제조하는 단계;
   원사에 하연의 꼬임(S 방향 또는 Z 방향)을 부여하여 제조된 하연사 2본을 합사 및 상연의 꼬임(Z 방향 또는 S 방향)을 부여하여 생코드 역연사를 제조하는 단계; 및
   상기 정연사 및 역연사를 경사로 이용하여 직물(fabric)을 제직하는(weaving) 단계;를 포함하며,
   상기 직물을 제직하는 단계는, 경사로 배열된 정연사, 역연사 및 공백을 반복적으로 교대 배열하여 구분된 구역을 형성하고,
   상기 직물을 제직하는 단계는, 상기 구분된 구역의 최외곽 코드 2 내지 3본이 동시에 교차되도록 위사를 인입하여 직조하는 것을 특징으로 하는 타이어 코드지의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 나일론 6.6 원사인 것을 특징으로 하는 타이어 코드지의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 직물을 제직하는 단계에서 경사로 배열된 정연사, 역연사 및 공백을 반복적으로 교대로 배열할 때, 상기 역연사는 1 내지 5본, 상기 공백은 1 내지 5본의 폭으로 배열되는 것을 특징으로 하는 타이어 코드지의 제조방법.

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