KR102128805B1 - 개선된 grp(유리-섬유-보강 플라스틱) 모노필라멘트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 고온에서 개선된 압축 특성이 있는 유리 섬유 보강 플라스틱으로 이루어진 모노필라멘트에 관한 것이다. 상기 모노필라멘트는 경화된 수지로 둘러싸여 진 유리 필라멘트를 포함하고, 수지의 유리 전이 온도가 190℃ 이상이고, 23℃에서 측정된 모노필라멘트 파괴 연신이 4.0% 이상이고, 23℃에서 측정된 초기 모노필라멘트 신장 모듈러스가 35 GPa를 초과하고, DMTA 방법에 의해 190℃에서 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부가 30 GPa를 초과하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 이런 복합체 모노필라멘트로 보강된 공압 및 비공압 타이어에 유용하다.

Description

개선된 GRP(유리-섬유-보강 플라스틱) 모노필라멘트{IMPROVED GRP(GLASS-FIBER-REINFORCED PLASTIC) MONOFILAMENT}

본 발명의 분야는 특히 공압 또는 비공압 유형의 차량 타이어 같은 고무로 이루어진 반완성 제품 또는 완성 물품을 보강하기 위해 사용될 수 있는 복합체 보강재에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명은 특히 이들 타이어를 위한 보강 요소(또는 "보강재")로서 사용될 수 있는, 수지에 매설된 연속적 단방향성 멀티필라멘트 유리 섬유를 포함하는 높은 기계적 특성을 갖는 GRC(유리-수지 복합체(glass-resin composite)의 약어)의 모노필라멘트에 관한 것이다.

타이어 설계자는 특히 이들 타이어의 중량을 감소시키고 또한 임의의 부식 문제를 해결하려는 목적으로 종래의 금속 와이어 또는 코드를 유리하고 효율적으로 대체할 수 있는 저밀도 텍스타일 또는 복합체 보강재를 오랜 기간 동안 고려하여 왔다.

따라서, 특허 출원 EP 1 167 080 (또는 US 7 032 637)는 비닐 에스테르 유형의 가교결합된 수지에 함침되어 있는 연속적 단방향성 유리 섬유를 포함하는 높은 기계적 특성을 갖는 GRC 모노필라멘트를 이미 설명하였다. 신장시 그 파괴응력보다 큰 압축시의 그 파괴 응력과 함께, 이 GRC 모노필라멘트는 적어도 30 GPa의 초기 인장 모듈러스와 3.0 내지 3.5% 정도의 파괴시 연신을 가지며, 그 열경화성 수지는 130℃보다 큰 Tg(유리 전이 온도)와 적어도 3 GPa의 초기 인장 모듈러스를 갖는다.

상술한 특성에 의해, 이 출원 EP 1 167 080은 유리하게 타이어 벨트를 위한 신규한 보강 요소로서 이런 GRC 모노필라멘트로 강철 코드를 대체할 수 있으며, 그에 의해, 타이어의 구조를 현저히 경량화할 수 있다는 것을 보여주었다.

특허 출원 EP 1 174 250(대응특허 US 6 926 853 또는 US 7 484 949)은 그 일부에서, 이하의 본질적 단계를 포함하는, 이런 GRC 모노필라멘트를 위한 연속적 제조 공정을 제안하였다:

유리 섬유의 직선형 배열을 생성하고, 공급 방향으로 이 배열을 이송하는 단계,

진공 챔버에서, 진공의 작용에 의해 섬유의 배열을 탈기하는 단계,

진공 챔버의 출구에서, 탈기 이후, 섬유와 수지를 포함하는 프리프레그를 획득하기 위해 상기 섬유의 배열을 액체 수지로 함침하도록 진공 하에 함침 챔버를 통해 통과하는 단계,

상기 프리프레그를 사전규정된 면적 및 형상의 단면을 갖는 크기설정 다이를 통해 통과시켜 이에 모노필라멘트(예로서, 직사각형 단면을 갖는 리본 또는 둥근 단면을 갖는 모노필라멘트)의 형상을 제공하는 단계,

다이의 하류에서, UV 조사 챔버에서, UV 광선의 작용하에 수지의 광중합에 의해 모노필라멘트를 안정화 및 응고시키는 단계,

그후, 보관을 위해 이 방식으로 얻어진 모노필라멘트를 권선하는 단계.

그럼에도 불구하고, 경험상, 전술한 특허 출원에서 설명된 GRC 모노필라멘트는 특히 차량 타이어에 사용하기 위해서는 추가로 개선될 수 있는 것으로 나타났다.

특히, 예상밖으로, 이들 종래기술 GRC 모노필라멘트는, 이들이 특정 공압 타이어를 위한 벨트 보강재로서 사용될 때, 바로 이들 타이어의 제조 동안, 특히, 알려진 바와 같이, 통상적으로 160℃를 초과한, 매우 높은 온도와 높은 압력에서 수행되는 몰드 내에서 이들 타이어를 경화하는 최종 단계 동안, 그 구조의 가시적 붕괴에 의하여 특정 수의 압축 파괴를 받을 수 있다는 것이 알려졌다.

마지막으로, 그 최종 산업적 비용을 감소시킬 수 있게 하기 위하여, 그리고, 결과적으로, 또한 이들을 포함하는 고무로 이루어진 반완성 또는 완성 물품의 비용을 감소시킬 수 있게 하기 위하여, 고속으로 이들 모노필라멘트를 제조할 수 있는 것이 바람직하다.

이제, 그 연구 작업을 통해, 본 출원인은 개선된 Tg, 파괴 연신 및 모듈러스 특성을 갖는 신규한 GRC 모노필라멘트를 발견하였으며, 이는 종래 기술의 GRC 모노필라멘트의 것들에 비해 현저히 개선된 특히 고온에서의 압축시에 이러한 모노필라멘트 특성을 제공하며, 상술한 문제점을 해결할 수 있게 한다. 이 모노필라멘트는 고속으로 제조될 수 있다.

따라서, 제1 주제에 따라서, 본 발명은 가교결합된 수지에 매설된 유리 필라멘트를 포함하는 유리-수지 복합체(이하, 약어로 GRC)로 이루어진 모노필라멘트에 관한 것이며, 이는

수지의 유리 전이 온도(Tg로 표시)가 190℃ 이상이고,

23℃에서 측정된 모노필라멘트의 파괴시 연신(Eb로 표시)이 4.0%이상이고,

23℃에서 측정된 모노필라멘트의 초기 인장 모듈러스(E₂₃으로 표시)가 35 GPa보다 크며,

DMTA 방법에 의해 190℃에서 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스(E'₁₉₀로 표시)의 실수부가 30 GPa보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 공압 또는 비공압 타이어 같은 고무로 이루어진 반완성 또는 완성 물품을 위한 보강재(즉, 보강 요소)로서의 이런 GRC 모노필라멘트의 용도에 관련한다.

또한, 본 발명은 원료 상태(즉, 경화 또는 가황 이전) 및 경화 상태(경화 이후) 양자 모두에서의 이들 반완성 제품, 고무 물품 및 타이어 자체에 관한 것이다. 본 발명의 타이어는 특히 승용차, 4x4 및 SUV(Sport Utility Vehicle: 스포츠 다용도 차량) 유형의 자동차를 목적으로 하지만, 또한, 밴, "중부하" 차량 - 즉, 지하철, 버스, 중부하 도로 수송 차량(대형트럭, 견인차, 트레일러), 오프로드 차량-, 농경 및 토목 기계, 항공기 및 다른 수송 또는 취급 다용도 차량을 목적으로 할 수도 있다.

본 발명의 GRC 모노필라멘트는 특히 문헌 EP 1 167 080(또는 US 7 032 637) 및 WO 2012/115615에 설명된 것들 같은 공압 타이어의 카커스 보강재에서 또는 크라운(또는 벨트) 보강재에서 보강 요소로서 사용될 수 있다.

본 발명의 GRC 모노필라멘트는 또한 그 낮은 밀도와 압축시의 그 개선된 특성에 기인하여 타이어의 보강 요소 또는 비공압 타이어, 즉, 구조적으로 지지되는(내부 압력 없이) 타이어의 가요성 휠로서 유리하게 사용될 수 있다. 이런 타이어는 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있으며(예로서, EP 1 242 254 또는 US 6 769 465, EP 1 359 028 또는 US 6 994 135, EP 1 242 254 또는 US 769 465, US 7 201 194, WO 00/37269 또는 US 6 640 859, WO 2007/085414, WO 2008/080535, WO 2009/033620, WO 2009/135561, WO 2012/032000), 휠의 허브와 가요성 타이어 사이의 연결부를 생성하기 위한 목적의 임의의 강성 기계적 요소와 이들이 조합될 때, 이들은 대부분의 현대 도로 차량에서 알려진 바와 같이 디스크, 휠 림 및 공압 타이어로 구성된 조립체를 대체한다.

본 발명의 GRC 모노필라멘트는 특히 특허 US 7 201 194에 설명된 것 같은 비공압 타이어의 환형 밴드(또는 전단 밴드)에 사용되는 멤브레인의 본질적 비신장성 보강 요소로서 사용될 수 있으며, 이런 타이어는 환형 밴드와 휠 허브 사이에서 힘을 전달하기 위해 인장 상태로 동작하는, 압축시 매우 낮은 강성도를 갖는, 복수의 지지 요소 또는 스포크(spoke)와 타이어 상에서 도로를 지지하는 환형 밴드를 포함하는 특징을 갖는다.

본 발명 및 그 장점은 이하의 상세한 설명 및 예시적 실시예와 또한 이들 예에 관련한 도 1 내지 도 3을 참조로 쉽게 이해될 것이며, 도 1 내지 도 3은 개략적 방식(실척을 따르지 않음)으로 다음을 도시하고 있다:
본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트를 제조하기 위해 사용될 수 있는 장치(도 1);
이 장치에 의해 얻어진 본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트의 단면(도 2);
본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트를 포함하는 본 발명에 따른 공압 타이어의 일 예의 반경방향 단면(도 3).

본 특허 출원에서, 달리 명시적으로 표시되지 않는 한, 나타나 있는 모든 백분율(%)은 중량부 백분율이다.

표현 "a와 b 사이"로 표시되어 있는 임의의 값의 범위는 a 초과로부터 b 미만까지 연장하는 값의 범위를 나타내고(즉, 종점 a 및 b 배제), 표현 "a 내지 b"로 표시되는 임의의 값의 범위는 a로부터 b까지 연장하는 값의 범위(즉, 정확한 종점 a 및 b 포함)를 의미한다.

따라서, 본 발명은 가교결합된 수지에 매설된 유리 필라멘트를 포함하는 유리-수지 복합체(약어로 GRC)로 이루어진 모노필라멘트에 관한 것으로, 이는

- 수지의 유리 전이 온도(Tg로 표시)가 190℃ 이하이고,

- 23℃에서 측정된 모노필라멘트의 파괴시 연신(Eb로 표시)이 4.0% 이상이고,

- 23℃에서 측정된 모노필라멘트의 초기 인장 모듈러스(E₂₃로 표시)가 35 GPa를 초과하고,

- DMTA 방법에 의해 190℃에서 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스(E'₁₉₀로 표시)의 실수부가 30 GPa를 초과하는 것을 특징으로 한다.

통상적으로, 유리 필라멘트는 단일 멀티필라멘트 섬유 또는 다수의 멀티필라멘트 섬유(다수가 존재하는 경우, 이들은 바람직하게는 본질적으로 단방향적임)의 형태로 존재하며, 멀티필라멘트 각각은 수십, 수백 또는 심지어 수천의 단일 유리 필라멘트를 포함할 수 있다. 이들은 매우 미세한 단일 필라멘트는 일반적으로 그리고 바람직하게는 5 내지 30 ㎛, 바람직하게는 10 내지 20 ㎛ 정도의 평균 직경을 갖는다.

용어 "수지"는 여기서 변경되지 않은 형태의 수지와, 적어도 하나의 첨가제(즉, 하나 이상의 첨가제)를 포함하면서 이 수지에 기초하는 임의의 조성물을 의미하는 것을 의도한다. 용어 "가교결합 수지"는 물론 이 수지가 경화되고(광경화 및/또는 열경화), 달리 말해서, "열경화성" 폴리머("열가소성" 폴리머에 반대로)에 특정한 상태로 3차원 결합의 네트워크의 형태로 존재한다는 것을 의미하는 것을 의도한다.

수지의 Tg로 표시되는 유리 전이 온도는 바람직하게는 190℃보다 크고, 더욱 바람직하게는 195℃보다 크고, 특히 200℃보다 크다. 이는 공지된 방식으로 예로서 DSC(Differential Scanning Calorimetry, 차등 스캐닝 열량측정)에 의해 제2 패스에서, 본 출원에서 달리 언급되지 않는 한, 1999년 표준 ASTM D3418에 따라 측정된다(Mettler Toledo로부터의 DSC 장치 "822-2"; 질소 분위기; 샘플은 주변 온도(23℃)로부터 250℃까지 먼저 가열되고(10℃/min), 그후, 10℃/min의 구배에서 23℃ 내지 250℃의 DSC 곡선의 최종 기록 이전에 23℃까지 급속 냉각됨).

23℃에서 측정된 GRC 모노필라멘트의 Eb로 표시되는 파괴시 연신은 바람직하게는 4.0%보다 크고, 더 바람직하게는 4.2%보다 크고, 특히 4.4%보다 크다. 23℃에서 측정된 그 초기 인장 모듈러스(E₂₃)는 바람직하게는 36 GPa보다 크고, 더 바람직하게는 여전히 40 GPa보다 크고, 바람직하게는 42 GPa보다 크다.

GRC 모노필라멘트의 인장 기계적 특성(모듈러스(E₂₃) 및 파괴시 연신(Eb))이 공지된 방식으로, 제조 상태의, 즉, 크기설정되지 않은 GRC 모노필라멘트 또는 다르게 크기설정된(즉, 사용 준비가된) GRC 모노필라멘트 또는 다르게, 이들이 보강하는 반완성 제품 또는 고무 물품으로부터 추출된 GRC 모노필라멘트 상에서 ASTM D 638에 따라서, 표준 Instron 타입 4466 인장 시험 기계(인장 시험 기계와 함께 공급되는 소프트웨어 BLUEHILL-2)에 의해 측정된다. 측정 이전에, 이들 모노필라멘트는 사전 상태조정을 받는다(유럽 표준 DIN EN 20139에 따른 표준 분위기에서의 적어도 24시간 동안의 모노필라멘트의 보관(23 ± 2℃의 온도; 50 ± 5%의 상대 습도)). 주어진 모든 결과는 10회 측정에 걸쳐 평균화되었다. 시험된 샘플은 0.5 cN/tex의 표준 사전인장 하에, 100 m/min의 공칭 속도에서 400 mm의 초기 길이에 걸쳐 인장을 받는다.

모듈러스(E'₁₉₀)는 바람직하게는 33 GPa보다 크고, 더욱 바람직하게는 36 GPa보다 크다.

다른 양호한 실시예에 따라서, 본 발명의 GRC 모노필라멘트의 열적 특성과 기계적 특성 사이의 최적화된 절충을 위해, E'_{(Tg ' - 25)}/E'₂₃ 비율은 0.85보다 크고, 바람직하게는 0.90보다 크며, E'₂₃ 및 E'_{( Tg ' - 25)}는 각각 23℃와 (Tg' - 25)와 같은 ℃ 단위로 표현된 온도에서 DMTA에 의해 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부이고, 표현 Tg'는 이번에는 DMTA에 의해 측정된 유리 전이 온도를 나타낸다.

다른 더 양호한 실시예에 따르면, E'_{(Tg ' - 10)}/E'₂₃ 비율은 0.80보다 크고, 바람직하게는 0.85보다 크며, E'_{( Tg ' - 10)}는 (Tg' - 10)와 같은 ℃ 단위로 표현된 온도에서 DMTA에 의해 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부이다.

E' 및 Tg'의 측정은 DMTA("Dynamic Mechanical Thermal Analysis(동적 기계적 열적 분석)")에 의해 공지된 방식으로, ACOEM(프랑스)로부터의 "DMA⁺ 450" 점도 분석기에 의해서, 굴곡, 인장 및 비틀림 시험을 제어하기 위한 "Dynatest 6.83/2010" 소프트웨어를 사용하여 수행된다.

이러한 장치에 따르면, 3개 지점 굴곡 시험이 공지된 방식으로 원형 단면의 모노필라멘트를 위한 초기 형상 데이터를 입력하는 것이 가능하지 않기 때문에, 단지 직사각형(또는 정사각형) 단면의 형상만이 입력될 수 있다. 직경(D)의 모노필라멘트를 위한 모듈러스(E')의 정확한 측정을 획득하기 위해, 따라서, 시험된 샘플의 동일한 강성도(R)로 작업하게 할 수 있게 하도록 동일한 표면 관성 모멘트를 갖는 측부 길이 "a"를 갖는 정사각형 단면을 소프트웨어 내로 도입하는 것이 관례이다.

이하의 잘 알려진 관계가 적용되어야 한다(E는 재료의 모듈러스이고, I_s는 관심 대상물의 표면 관성 모멘트이고, *는 승산 심볼임):

R = E_복합체 * I_{원형 단면} = E_복합체 * I_{정사각형 단면}

여기서, I_{원형 단면} = π * D⁴/64 및 I_{정사각형 단면} = a⁴/12

직경(D)의 모노필라멘트의 (원형) 단면의 것과 동일한 표면 관성을 갖는 등가 정사각형의 측부 "a"의 값은 이하의 방정식에 따라 그로부터 쉽게 유도된다:

a = D * (π/6)^{0 .25}.

시험된 샘플의 단면이 원형(또는 직사각형)이 아닌 경우에, 그 특정 형상에 무관하게, 시험된 샘플의 단면 상의 표면 관성 모멘트(I_s)의 사전 결정과 함께 동일한 계산 방법이 적용된다.

일반적으로 원형 단면과 직경(D)으로 이루어진 시험되는 시험 시편은 35 mm의 길이를 갖는다. 이는 서로 24 mm 떨어진 두 개의 지지부 상에서 수평으로 배열된다. 반복된 굴곡 응력이 10 Hz의 주파수에서 0.1 mm와 같은 진폭을 갖는 수직 변위의 형태(따라서, 비대칭적 변형, 시험 시편의 내부는 전적으로 압축, 그리고, 신장은 아닌 응력을 받음)로 두 개의 지지부 사이의 절반에서 시험 시편의 중심에 대해 직각으로 인가된다.

이하의 프로그램이 그후 적용된다: 이러한 동적 응력 하에서, 시험 시편은 점진적으로 2℃/min의 구배로 25℃ 내지 260℃로 가열된다. 시험의 종점에서, 탄성 모듈러스(E'), 점성 모듈러스(E'') 및 손실 각도(δ)에 대한 측정치는 온도의 함수로서 얻어지며(여기서, E'는 실수부이며, E"는 복소 모듈러스의 허수부임); Tg'는 최대(피크) tan(δ)에 대응하는 유리 전이 온도이다.

양호한 실시예에 따라서, 굴곡 하의 압축시 탄성 변형은 3.0%보다 크고, 더욱 바람직하게는 3.5%보다 크고, 특히, 4.0%보다 크다. 양호한 실시예에 따라서, 굴곡하에서 압축시 파괴 응력은 1000 MPa보다 크고, 더욱 바람직하게는 1200 MPa보다 크고, 특히, 1400 MPa모다 크다.

굴곡하에 압축시 상술한 특성은 루프 시험이라 측정되는 방법(D. Sinclair, J. App. Phys. 21, 380, 1950)에 의해 상술한 출원 EP 1 167 080에 설명된 바와 같이 GRC 모노필라멘트 상에서 측정된다. 본 경우에, 루프가 생성되고, 그 파괴 지점으로 가져가진다. 단면의 큰 크기에 기인하여 쉽게 관찰될 수 있는 파괴 특성은 파괴시까지 굴곡 응력을 받은 본 발명의 GRC 모노필라멘트가 재료가 신장되는 측부에서 파괴되는 것을 실현하는 것을 바로 가능하게 하며, 이는 간단한 관찰에 의해 식별될 수 있다. 이 경우에 루프의 치수가 크다면, 루프 내에 내접된 원의 반경을 임의의 시간에 판독할 수 있다. 파괴점 직전에 내접된 원의 반경은 Rc로 표시되는 임계 곡률 반경에 대응한다.

이때, 이하의 공식은 계산에 의해, Ec로 표시되는 임계 탄성 변형을 결정하는 것을 가능하게 한다(여기서, r은 모노필라멘트의 반경, 즉, D/2에 대응한다):

Ec = r / (Rc + r)

σ_c로 표시되는 굴곡하의 압축시 파괴 응력은 이하의 공식을 사용한 계산에 의해 얻어진다(여기서, E는 초기 인장 모듈러스이다):

σ_c = Ec * E

본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트의 경우에, 루프가 신장시 부분적으로 파괴되기 때문에, 굴곡시에, 압축시 파괴 응력이 신장시 파괴 응력보다 크다는 결과가 도출된다.

3개 지점 방법이라 지칭되는 방법(ASTM D 790)에 의해 직사각형 바아의 굴곡시 파괴가 또한 수행된다. 또한, 이러한 방법은 파괴의 특성 사실 신장 상태에 있다는 것을 시각적으로 확인할 수 있게 한다.

양호한 실시예에 따라서, 순수 압축시 파괴 응력은 700 MPa보다 크고, 더욱 바람직하게는 900 MPa보다 크고, 특히, 1100 MPa보다 크다. 압축 하의 GRC 모노필라멘트의 좌굴을 피하기 위해, 이 크기는 발간물 "Critical compressive stress for continuous fiber unidirectional composites"(Thompson 등, Journal of Composite Materials, 46(26), 3231-3245)에 설명된 방법에 따라 측정된다.

바람직하게는, 본 발명의 GRC 모노필라멘트에서, 유리 필라멘트의 정렬 정도는 85% 초과(% 수치)의 팔라멘트가 2.0도 미만, 더욱 바람직하게는 1.5도 미만인 모노필라멘트의 축에 대한 경사를 가지며, 이러한 경사(또는 오정렬)는 상술한 Thompson 등의 발간물에 설명된 바와 같이 측정된다.

바람직하게는, GRC 모노필라멘트의 유리 섬유(즉, 필라멘트) 중량 함량은 60과 80% 사이, 바람직하게는 65와 75% 사이이다.

이러한 중량 함량은 최종 GRC 모노필라멘트의 계수치에 대한 초기 유리 섬유의 계수치의 비율을 사용하여 계산된다. 계수치(또는 선형 밀도)는 각각 50 m의 길이에 대응하는 적어도 3개 샘플에서 이러한 길이를 계중함으로써 결정되고, 이 계수치는 tex 단위로 주어진다(제품 1000 m의 그램 단위 중량-환기하면, 0.111 tex는 1 denier와 같다).

바람직하게는, GRC 모노필라멘트의 밀도(g/cm³ 단위)는 1.8과 2.1 사이이다. 이는 "PG503 DeltaRange"타입의 Mettler Toledo로부터의 특수화된 밸런스에 의해 측정되고(23℃에서), 수 cm의 샘플이 공기 중에서 연속적으로 계중되고, 에탄올에 침지되며, 그후, 장치의 소프트웨어는 3개 측정에 걸친 평균 밀도를 결정한다.

본 발명의 GRC 모노필라멘트의 직경(D)은 바람직하게는 0.2와 1.5 mm 사이이고, 더욱 바람직하게는 0.3과 1.2 mm 사이이고, 특히, 0.4와 1.1 mm 사이이다.

이러한 정의는 본질적으로 원통형 형상의(원형 단면을 갖는) 모노필라멘트, 그리고, 다른 형상의 모노필라멘트, 예로서, 타원형 형상의 모노필라멘트(더 많거나 더 적은 평탄한 형상을 가짐) 또는 직사각형 단면의 모노필라멘트에 적용된다. 비원형 단면의 경우에, 그리고, 달리 명시적으로 나타나지 않는 한, 관례에 의거하여, D는 클리어런스 직경(clearance diameter)으로서 알려진 직경, 즉, 모노필라멘트를 둘러싸는 가상 회전 원통체의 직경, 달리 말하면, 그 단면을 둘러싸는 외접 원의 직경이다.

사용되는 수지는 정의에 의거하여 가교결합가능한(즉, 경화가능한) 수지이고, 이는 공지된 방법에 의해, 특히, 바람직하게는 적어도 300 nm 내지 450 nm의 범위의 스펙트럼을 방출하는 UV(또는 UV-가시) 방사선에 의해 가교결합될 수 있고 경화될 수 있다.

가교결합가능한 수지로서, 폴리에스테르 또는 비닐 에스테르 수지, 더욱 바람직하게는, 비닐 에스테르 수지로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 용어 "폴리에스테르" 수지는 공지된 방식에 따라 불포화된 폴리에스테르 타입의 수지를 의미하는 것이 의도된다. 비닐 에스테르 수지에 대하여, 이들은 복합체 재료의 분야에 잘 알려져 있다.

이러한 정의에 제한되지 않고, 비닐 에스테르 수지는 바람직하게는 에폭시 비닐 에스테르 타입으로 이루어진다. 특히, 적어도 부분적으로 노볼락(novolac)(페노플라스트(phenoplast)라고도 알려짐) 및/또는 비스페놀(즉, 이러한 타입의 구조에 접목됨)에 기초한 에폭시 타입으로 이루어진 비닐 에스테르 수지 또는 바람직하게는 노볼락, 비스페놀 또는 노볼락과 비스페놀에 기초한 비닐 에스테르 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

바람직하게는, 23℃에서 측정된 수지의 초기 인장 모듈러스는 3.0 GPa보다 크고, 더욱 바람직하게는, 3.5 GPa보다 크다.

노볼락(이하의 화학식 I의 브래킷 사이의 부분)에 기초한 에폭시 비닐 에스테르 수지는 예로서, 공지된 방식으로, 이하의 화학식 (I)에 대응한다:

(I)

비스페놀 A(아래의 화학식 (II)의 브래킷 사이의 부분)에 기초한 에폭시 비닐 에스테르 수지는 예로서 화학식에 대응한다("A"는 제품이 아세톤을 사용하여 제조된다는 의미로서의 역할을 한다):

(II)

노볼락 및 비스페놀 타입의 에폭시 비닐 에스테르는 양호한 결과를 나타내었다. 이러한 수지의 예로서, 특히 상술한 출원 EP-A-1 074 369 및 EP-A-1 174 250에 설명된 DSM으로부터의 비닐 에스테르 수지 Atlac 590 및 E-Nova FW 2045(약 40% 스티렌으로 희석됨)를 들 수 있다. 에폭시 비닐 에스테르 수지는 예로서, AOC(USA-"비펠(Vipel)" 수지) 같은 다른 제조업자로부터 입수할 수 있다.

본 발명의 GRC 모노필라멘트는 이하의 공지된 단계를 포함하는 공정에 따라 준비될 수 있다:

- 유리 섬유의 직선형 배열체(필라멘트)를 생성하고, 이 배열체를 공급 방향으로 이송하는 단계,

- 진공 챔버에서, 진공의 작용에 의해 섬유의 배열체를 탈기하는 단계,

- 진공 챔버의 출구에서, 탈기 이후, 진공 하에 함침 챔버를 통해 통과시켜 액체 상태의 수지 또는 열경화성 수지 조성물로 상기 섬유의 배열체를 함침시켜 유리 필라멘트와 수지를 포함하는 프리프레그를 획득하는 단계,

- 사전규정된 영역 및 형상의 단면을 갖는 크기설정 다이를 통해 상기 프리프래그를 통과시켜 프리프레그에 모노필라멘트의 형상을 제공하는 단계(예로서, 직사각형 단면을 갖는 리본 또는 둥근 단면을 갖는 모노필라멘트),

- 다이의 하류에서, UV 조사 챔버에서, UV 광선의 작용 하에 수지를 중합하는 단계,

- 그후, 보관을 위해 이 방식으로 얻어진 모노필라멘트를 권선하는 단계.

본 발명의 공정의 모든 상술한 단계(배열, 탈기, 함침, 크기설정, 중합 및 최종 권선)는 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 단계이며, 사용되는 재료(멀티필라멘트 섬유 및 수지 조성물)도 마찬가지이고, 이들은 예로서, 상술한 출원 EP-A-1 074 369 및 EP-A-1 174 250 중 어느 하나에 설명되어 있다.

특히, 섬유의 임의의 함침 이전에, 진공의 작용에 의해 섬유의 배열체를 탈기하는 필수 단계가 특히, 추후 함침의 효율성을 상승시키고, 무엇보다도, 완성된 복합체 모노필라멘트 내의 임의의 기포의 부재를 보증하기 위해 수행되어야만 한다는 것을 떠올릴 수 있을 것이다.

진공 챔버를 통과한 이후, 유리 필라멘트는 함침 수지로 완전히 가득찬, 그리고, 따라서, 공기가 없는 함침 챔버에 진입하고, 이것이 이 함침 단계가 "진공 하의 함침"으로서 규정될 수 있는 이유이다.

함침 수지(수지 조성물)은 바람직하게는 300 nm을 초과한, 바람직하게는 300 nm과 450 nm 사이의 UV에 대해 감지성인(반응성인) 광개시제를 포함한다. 이 광개시제는 바람직하게는 0.5% 내지 3%, 더욱 바람직하게는 1% 내지 2.5%의 양으로 사용된다. 또한, 수지는 예로서, 5%와 15% 사이의 양(함침 조성물의 중량%)의 가교결합 보조제를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 이 광개시제는 포스핀 화합물, 더욱 바람직하게는 예로서, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 산화물(BASF로부터의 "Irgacure 819") 또는 모노(아크릴)포스핀 산화물(예로서, Lamberti로부터의 "Esacure TPO") 같은 비스(아크릴)포스핀 산화물의 일족으로부터 얻어지며, 이런 포스핀 화합물은 가능하게는 다른 광개시제, 예로서, 디메틸하이드록시아세토페논(예를 들어, Lamberti로부터의 "Esacure KL200") 또는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(예를 들어, Lamberti로부터의 "Esacure KS300") 같은 알파-하이드록시 케톤 타입의 광개시제, 2,4,6-트리메틸벤조페논(예를 들어, Lamberti로부터의 "Esacure TZT") 같은 벤조페논 및/또는 예로서, 이소프로필티옥산톤(예를 들어, Lamberti로부터의 "Esacure ITX") 같은 티옥산톤 유도체와 함께 혼합물로 사용될 수 있다.

"크기설정" 다이라 알려진 다이는 일반적으로 그리고 바람직하게는 원형 또는 직사각형의 결정된 단면을 가짐으로써 유리 섬유에 관한 수지의 비율을 조절할 수 있게 하고, 동시에, 프리프레그에 모노필라멘트에 요구되는 형상 및 두께를 부여한다.

이때, 중합 또는 UV 조사 챔버는 UV 광선의 작용 하에 수지를 중합 및 가교결합시키는 기능을 갖는다. 이는 바람직하게는 각각이 예로서 200 내지 600 nm의 파장을 갖는 UV 램프로 구성된 하나 또는 바람직하게는 다수의 UV 조사기를 포함한다.

이제 수지가 고체 상태로 존재하는 UV 조사 챔버를 통해 이렇게 형성된 완성된 GRC 모노필라멘트는 그후 예로서, 수용 스풀 상에서 회수되고, 수용 스풀 상에서 이는 매우 큰 길이에 걸쳐 권선될 수 있다.

크기설정 다이와 최종 수용 지지부 사이에서, 유리 섬유가 받게되는 인장을 온건한 수준으로, 바람직하게는 0.2와 2.0 cN/tex 사이, 더욱 바람직하게는 0.3과 1.5 cN/tex 사이로 유지하는 것이 바람직하며, 이를 제어하기 위해, 예로서, 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려진 적절한 인장 계측기에 의해 바로 조사 챔버의 출구에서 이들 인장을 측정하는 것이 가능하다.

상술한 공지된 단계 이외에, 본 발명의 GRC 모노필라멘트를 제조하기 위한 공정은 이하의 필수 단계를 포함한다:

- 조사 챔버를 통한 모노필라멘트의 통과 속도(S_ir)는 50 m/min보다 크고,

- 조사 챔버를 통한 모노필라멘트의 통과 기간(D_ir)은 1.5 s 이상이고,

- 조사 챔버는 형성 동안 그를 통해 모노필라멘트가 이동하는 조사 튜브라고 지칭되는 UV 광선에 투명한 튜브(석영 튜브 또는 바람직하게는 유리 튜브 같은)를 포함하며, 이 튜브는 이를 통해 유동하는 불활성 가스, 바람직하게는, 질소의 스트림을 갖는다.

이들 본질적 단계가 조합되지 않는 경우, 본 발명의 GRC 모노필라멘트의 개선된 특성, 즉, 개선된 Tg, 연신 Eb 및 모듈러스(E 및 E') 특성이 달성될 수 없다.

특히, 조사 튜브 내에 질소 같은 불활성 가스를 사용한 일소(sweeping)가 이루어지지 않는 경우, 제조 동안 매우 신속하게 GRC 모노필라멘트의 상술한 특성이 악화되고 따라서 산업적 성능이 더 이상 보증되지 않는 것이 관찰되었다.

또한, 조사 챔버 내의 모노필라멘트의 조사 기간(D_ir)이 너무 짧은 경우(1.5 s 미만), 다수의 시험은 190℃ 미만에서 Tg 값이 불충분하거나 4.0% 미만에서 Eb 값이 너무 낮다는 것을 밝혀내었다(50 m/min보다 큰 다른 속도(S_ir)에서 수행되는 시험에 대하여 아래의 표의 결과를 참조).

Dir (s)	Tg (℃)	Eb (%)
시험 1
1.2	186.1	3.4
1.3	188.8	3.8
1.45	189.1	3.9
1.7	194.8	4.3
2.0	195.7	4.5
시험 2
1.5	190.0	4.0
1.65	192.7	4.1
1.8	195.0	4.1
2.0	199.2	4.3
시험 3
2.0	192.8	4.3
2.4	193.7	4.5
3.0	196.9	4.6
4.0	195.0	4.7
시험 4
1.0	184.7	4.3
1.2	187.3	4.2
1.6	190.5	4.2
2.0	200.5	4.3

또한, 높은 조사 속도(S_ir)(50 m/min 초과, 바람직하게는 50와 150 m/min 사이)가 한편으로는 GRC 모노필라멘트 내부에서의 유리 필라멘트의 양호한 정렬 정도를 위해, 그리고, 다른 한편으로는 함침 수지의 특정 분율이 함침 챔버로부터 진공 챔버를 향해 되돌아오는 위험이 현저히 감소된 상태로 진공 챔버 내부의 진공을 더 양호하게 유지하기 위해, 그리고, 따라서, 더 양호한 품질의 함침을 위해 바람직한 것으로 관찰되었다.

조사 튜브(바람직하게는 유리로 이루어짐)의 직경은 바람직하게는 10과 80 mm 사이, 바람직하게는 20과 60 mm 사이이다.

바람직하게는, 속도(S_ir)는 50과 150 m/min 사이, 더욱 바람직하게는 60 내지 120 m/min의 범위이다.

바람직하게는 조사의 기간(D_ir)은 1.5와 10 s 사이, 더 바람직하게는 2 내지 5 s의 범위이다.

다른 양호한 실시예에 따라서, 조사 챔버는 복수의, 즉, 적어도 2개의 UV 조사기(또는 방사기)를 포함하고, 이들은 조사 튜브 둘레에 열로 배열된다. 각 UV 조사기는 통상적으로 하나(적어도 하나)의 UV 램프(바람직하게는 200 내지 600 nm의 스펙트럼을 방출) 및 파라볼릭 반사기를 포함하고, 그 초점은 조사 튜브의 중심에 있으며, 이는 미터당 2000와트와 14000와트 사이의 선형 파워 밀도를 전달한다. 또한 더 바람직하게, 조사 챔버는 적어도 세 개의 특히, 적어도 네 개의 UV 조사기를 열로 포함한다.

더더욱 바람직하게, 각 UV 조사기에 의해 전달되는 선형 파워 밀도는 미터당 2500와트와 12000와트 사이이고, 특히, 미터당 3000 와트 내지 10000 와트의 범위이다.

본 발명의 프로세스에 적합한 UV 방사기는 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있으며, 예로서, "UVAPRINT" 램프(철 도핑 고압 수은 램프)가 설치된 기준명 "1055 LCP AM UK" 하에 회사 Dr. Hoenle AG(독일)에 의해 판매되는 것들이다. 이러한 유형의 각 방사기의 공칭(최대) 파워는 약 13000와트와 같고, 파워 출력은 실제로 공칭 파워의 30%와 100% 사이에서 전위차계로 조절될 수 있다.

바람직하게, 함침 챔버 내의 수지(수지 조성물)의 온도는 50℃와 95℃ 사이, 더욱 바람직하게는 60℃와 90℃ 사이이다.

다른 양호한 실시예에 따르면, 조사의 상태는 함침 챔버의 출구에서 GRC 모노필라멘트의 온도가 가교결합된 수지의 Tg보다 크도록 조절되며, 더 바람직하게는 이 온도는 가교결합된 수지의 Tg보다 크고, 270℃보다 작다.

5. 본 발명의 함침의 예

본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트의 제조의 예 및 공압 타이어에서의 보강제로서의 그 용도가 이하에 설명된다.

첨부 도 1은 본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트의 제조를 가능하게 하는 장치(10)의 예를 매우 간단한 방식으로 개략적으로 예시한다.

이 도면에서, 예시된 예에서 유리 섬유(11b)(멀티필라멘트의 형태)를 포함하는 스풀(11a)을 볼 수 있다. 스풀은 이들 섬유(11b)의 직선형 배열체(12)를 생성하도록 이송에 의해 지속적으로 풀려진다. 일반적으로, 보강 섬유는 "로빙(roving)"으로, 즉, 이미 스풀 상에 평행하게 권취딘 섬유의 그룹으로 전달되며, 예로서, 명칭 "Advantex" 하에 Owens Corning에 의해 판매되는 섬유가 사용되고, 이는 1200 tex와 같은 계수치를 갖는다(환기로서, 1 tex = 1 g/1000 m 섬유). 예로서, 회전 수용기(26)에 의해 인가된 장력이 존재하며, 이는 섬유가 평행하게 진행할 수 있게 하고, GRC 모노필라멘트가 설비(1)의 길이를 따라 이동할 수 있게 한다.

이러한 배열체(12)는 그후 함침 챔버(14) 내로 개방되는 출구 배관(13b)과 입구 배관(13a) 사이에 배열된 진공 챔버(13)(도시되지 않은 진공 펌프에 연결됨)를 통과하고, 이 두 개의 배관은 바람직하게는 강성 벽을 가지며, 이 강성 벽은 예로서 섬유의 전체 단면보다 (통상적으로 2배만큼) 큰 최소 단면과, 상기 최소 단면보다 매우 더 긴(통상적으로 50배 더 긴) 길이를 갖는다.

상술한 출원 EP-A-1 174 250에 의해 이미 고려된 바와 같이, 진공 챔버로의 입구 개구 및 진공 챔버의 출구 개구 양자 모두를 위한 강성 벽을 갖는 배관의 사용 및 진공 챔버로부터 함침 챔버로의 전달은 섬유의 파괴 없이 오리피스를 통한 섬유의 높은 통과율과 공존할 수 있는 동시에, 또한, 충분한 밀봉을 보증할 수 있게 하는 것으로 판명되었다. 여전히 충분한 밀봉이 달성될 수 있게 하는 처리 대상 섬유의 전체 단면이 주어지고, 섬유의 진행 속도와 배관의 길이가 주어지면, 가장 큰 통과 단면을 경험적으로 발견하는 것만이 요구된다. 통상적으로, 챔버(13) 내측의 진공은 예로서, 0.1 bar 수준으로 이루어지고, 진공 챔버의 길이는 약 1 m이다.

진공 챔버(13) 및 출구 배관(13b)을 벗어날 때, 섬유(11b)의 배열체(12)는 함침 챔버(14)를 통과하며, 이 함침 챔버는 공급 탱크(15)(도시되지 않은 계량 펌프에 연결됨) 및 밀봉된 함침 탱크(16)를 포함하며, 밀봉된 함침 탱크는 비닐 에스테르 타입의 경화성 수지(예를 들어, DSM의 "E-Nova FW 2045")에 기초한 함침 조성물(17)로 완전히 가득차 있다. 예로서, 조성물(17)은 그에 의해 조성물이 후속하여 처리되게 되는 UV 및/또는 UV-가시 방사선을 위해 적합한 광개시제, 예로서, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 산화물(BASF로부터의 "Irgacure 819")을 추가로 포함한다(1 내지 2%의 중량 함량). 또한, 이는 예로서, 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트(Sartomer로부터의 "SR 368") 같은 가교결합 보조제를 포함한다(예로서, 그 약 5% 내지 15%). 물론, 함침 조성물(17)은 액체 상태로 존재한다.

바람직하게는, 함침 챔버는 수 미터 길이이고, 예로서, 2와 10 m 사이, 특히, 3과 5m 사이이다.

따라서, 예로서, (중량%로) 65% 내지 75%의 고체 섬유(11b)를 포함하고 잔여부(25% 내지 35%)가 액체 함침 매트릭스(17)로 형성되는 프리프레그가 (여전히 저 진공 상태하에 있는) 밀봉된 출구 배관(18)에서 함침 챔버(14)를 벗어난다.

그후, 프리프레그는 크기설정 수단(19)을 통과하고, 크기설정 수단은 적어도 하나의 크기설정 다이(20)를 포함하며, 예로서, 원형, 직사각형 또는 원추형 형상의 그 통로(미도시)는 특정 실시예 조건에 맞춰진다. 예로서, 이 통로는 원형 형상의 최소 단면을 가지며, 그 하류 오리피스는 목표 모노필라멘트의 직경보다 미소하게 더 큰 최소 단면을 갖는다. 상기 다이는 통상적으로 최소 단면의 최소 치수보다 적어도 100배 더 큰 길이를 갖는다. 그 목적은 완성 제품에 양호한 치수 정확도를 제공하는 것이며, 또한, 수지에 관하여 섬유 함량을 투입하도록 기능할 수 있다. 실시예의 한가지 가능한 대안적 형태에 따라서, 다이(20)는 함침 챔버(14) 내로 직접적으로 통합될 수 있고, 그에 의해, 예로서, 출구 배관(18)의 사용에 대한 필요성을 회피한다.

바람직하게, 크기설정 구역은 수 센티미터 길이, 예로서, 5와 50 cm 사이, 특히, 5와 20 cm사이이다.

크기설정 수단(19, 20)에 의해, "액체" 복합체 모노필라멘트(21)(그 함침 수지가 여전히 액체라는 개념에서 액체)가 얻어지고, 그 단면의 형상은 바람직하게는 본질적으로 원형이다.

크기설정 수단(19, 20)의 출구에서, 이러한 방식으로 얻어진 액체 복합체 모노필라멘트(21)는 그를 통해 모노필라멘트가 이동하는 밀봉된 유리 튜브(23)를 포함하는 UV 조사 챔버(22)를 통과함으로써 중합되고, 그 직경이 통상적으로 수 센티미터(예로서, 2 내지 3 cm)인 상기 튜브는 유리 튜브로부터 짧은 거리(수 센티미터)에 배열된 열을 이룬 복수의(여기서는 예로서 4개의) UV 조사기(24)(200 내지 600 nm의 파장을 갖는 Dr. Hoenle로부터의 "UVAprint" 램프)에 의해 조사된다.

바람직하게는, 조사 챔버는 수 미터 길이, 예로서, 2와 15 m 사이, 특히, 3과 10 m 사이이다.

본 예의 조사 튜브(23)는 그를 통해 유동하는 질소의 스트림을 갖는다.

조사 조건은 바람직하게는 함침 챔버의 출구에서, 그 표면에서 측정된(예로서 열전쌍에 의해) GRC 모노필라멘트의 온도가 가교결합된 수지의 Tg보다 크도록(달리 말하면, 190℃보다 크도록), 그리고, 더욱 바람직하게는 270℃미만이도록 조절된다.

수지가 중합(경화)되고 나면, 이제 고체 상태인 GRC 모노필라멘트(25)는 화살표 F 방향으로 이송되고 그후 최종 수용 스풀(26)에 도달한다.

마지막으로, 완성된, 제조된 복합체 블록이 도 2에 매우 간단하게 도시된 바와 같이 연속적이고 매우 긴 GRC 모노필라멘트(25)의 형태로 얻어지며, 그 단일 유리 필라멘트(251)는 경화된 수지(252)의 체적 전반에 걸쳐 균질하게 분포된다. 그 직경은 예로서 약 1 mm과 같다.

상술한 동작 조건에 의거하여, 본 발명의 공정은 50 m/min보다 큰, 바람직하게는 50과 150 m/min 사이인, 더 바람직하게는 60 내지 120 m/min의 범위인 높은 속도에서 수행될 수 있다.

이러한 방식으로 제조된 본 발명의 GRC 모노필라멘트는 모든 유형의 차량, 특히, 승용차나 중부하 차량 또는 토목공사 차량 같은 산업용 차량, 항공기 및 다른 수송 또는 취급 차량의 공압 또는 비공압 타이어를 보강하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.

후술된 공압 타이어의 용례의 예에 대하여, 40000 m의 스풀(즉, 100 m/min의 속도에서 7시간에 근접한 연속 제조)이 제조되고, 이는 상술한 공정의 산업적 성능을 명백하게 예시하고 있다.

일 예로서, 도 3은 승용차를 위한 본 발명에 따른 공압 타이어를 통한 반경방향 단면을 매우 개략적으로(실제 내지 비례적(specific) 축척 없이) 예시하고 있다.

이 타이어(1)는 크라운 보강재 또는 벨트(6)에 의해 보강되는 크라운(2), 두 개의 측벽(3) 및 두 개의 비드(4)를 포함하며, 이들 비드(4) 각각은 비드 와이어(5)로 보강되어 있다. 크라운(2)에는 이 개략적 도면에는 도시되어 있지 않은 트레드가 얹혀진다. 카커스 보강재(7)는 각 비드(4)의 두 개의 비드 와이어(5) 둘레에 감겨지고, 이 보강재(7)의 턴업부(8)는 예로서 타이어(1)의 외측을 향해 위치되며, 타이어는 여기서 그 휠 림(9) 상에 설치된 상태로 표시되어 있다.

카커스 보강재(7)는 그 자체가 공지된 방식으로 "반경방향" 텍스타일 보강재라 지칭되는 것에 의해 보강된 적어도 하나의 고무 플라이로부터 형성되고, 즉, 이들 보강재는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고 중앙 원주방향 평면(크라운 보강재(6)의 중간을 통과하면서 두 개의 비드(4) 사이의 절반에 위치되어 있는, 타이어의 회전축에 수직인 평면)과 80도와 90도 사이의 각도를 형성하도록 하나의 비드로부터 다른 비드로 연장한다.

벨트(6)는 예로서, 그 자체가 공지된 방식으로, 서로 실질적으로 평행하게 위치되면서 중앙 원주방향 평면에 대해 경사져 있는 금속 코드로 보강되는 "워킹 플라이" 또는 "삼각 플라이"라 알려져 있는 적어도 두 개의 중첩되고 교차되어 있는 고무 플라이로 형성되며, 이들 워킹 플라이는 다른 고무 페브릭 및/또는 플라이와 조합될 수 있다. 이들 워킹 플라이의 주된 역할은 공압 타이어에 높은 코너링 강성도를 제공하는 것이다. 또한, 벨트(6)는 본 예에서 "원주방향" 보강 쓰레드라 지칭되는 것에 의해 보강되어 있는 "후핑 플라이(hooping ply)"라 지칭되는 고무 플라이를 포함하고, 즉, 이들 보강 쓰레드는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 중앙 원주방향 평면과 바람직하게는 0도 내지 10도의 범위 이내의 각도를 형성하도록 실질적으로 공압 타이어 원주방향 둘레로 연장한다. 이들 원주방향 보강 쓰레드의 주된 역할은 고속에서 크라운의 원심분리를 견디는 것이다.

본 발명의 타이어(1)는 예로서 적어도 그 벨트(6) 및/또는 그 카커스 보강재(7)가 본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트를 포함하는 본질적 특징을 갖는다. 본 발명의 다른 가능한 예시적 실시예에 따라서, 비드 구역이 이런 모노필라멘트로 보강될 수 있다: 비드 와이어(5)는 전체적으로 또는 부분적으로 본 발명에 따른 GRC 모노필라멘트로 형성될 수 있다.

GRC 모노필라멘트로 보강된 고무 플라이를 위해 사용되는 고무 조성물은 통상적으로 천연 고무, 카본 블랙 또는 실리카, 가황 시스템 및 일반적 첨가제에 기초한 텍스타일 보강재의 캘린더링을 위한 종래의 조성물이다. 본 발명에 의해, 스틸 코드로 보강된 고무 조성물에 비해, 이 조성물은 코발트 염 같은 금속 염을 전혀 갖지 않아서 유리하다. 본 발명의 GRC 모노필라멘트는 예로서 RFL(리소르시놀-포름알데히드-라텍스) 타이어의 표준 접착제를 사용하여 공지된 방식으로 이를 피복하는 고무 층에 접착식으로 접합된다.

공압 타이어에 대한 특정 시험이 수행되었으며, 여기서, GRC 모노필라멘트는 롱기리니얼(longilineal) 보강재로서, 즉, 비케이블식 보강재로서, 상술한 문헌 EP 1 167 080에 설명된 바와 같은 종래의 강철 코드 대신 교차된 워킹 플라이에 사용되었다.

이들 시험은 압축시 그 개선된 특성에 의해 본 발명의 GRC 모노필라멘트가, EP 1 167 080에 설명된 것들 같은 종래 기술의 GRC 모노필라멘트와는 달리 바로 이들 공압 타이어의 제조 동안 압축시 파괴를 받지 않는다는 것을 명백히 보여주었다.

종래의 방식으로 강철 코드로 보강된 벨트를 갖는 타이어에 비해 공압 타이어를 현저히 경량화하고 부식에 관련한 위험을 제거하지만, 본 발명의 GRC 모노필라멘트는 다른 공지된 텍스타일(보강재) 해결책과는 달리 공압 타이어의 구름 소음을 증가시키지 않는 다른 현저한 장점을 나타내었다.

또한, 본 발명의 GRC 모노필라멘트는 본 문헌의 서두에 설명된 것들 같은 비공압 타이어의 원주방향 보강재로서 양호한 성능을 나타내었다.

Claims (18)

1. 가교결합된 수지에 매설된 유리 필라멘트를 포함하는 유리-수지 복합체로 이루어진 모노필라멘트이며,
   - Tg로 표시되는 수지의 유리 전이 온도가 190℃ 이상이고,
   - 23℃에서 측정된, Eb로 표시되는 상기 모노필라멘트의 파괴시 연신이 4.0% 이상이고,
   - 23℃에서 측정된, E₂₃로 표시되는 상기 모노필라멘트의 초기 인장 모듈러스가 35 GPa를 초과하고,
   - DMTA 방법에 의해 190℃에서 측정된, E'₁₉₀로 표시되는 상기 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부가 30 GPa를 초과하는
   모노필라멘트.
2. 제1항에 있어서, 상기 수지의 Tg는 195℃를 초과하는, 모노필라멘트.
3. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 연신(Eb)이 4.2%를 초과하는, 모노필라멘트.
4. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 E'_{(Tg' - 25)}/E'₂₃ 비율이 0.85를 초과하고, E'₂₃ 및 E'_{(Tg' - 25)}는 각각 23℃ 및 Tg' - 25와 같은 ℃로 표현된 온도에서 DMTA에 의해 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부이고, Tg'는 DMTA에 의해 측정된 수지의 유리 전이 온도인, 모노필라멘트.
5. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 E'_{(Tg' - 10)}/E'₂₃ 비율이 0.80을 초과하고, E'₂₃ 및 E'_{(Tg' - 10)}는 각각 23℃ 및 Tg' - 10와 같은 ℃로 표현된 온도에서 DMTA에 의해 측정된 모노필라멘트의 복소 모듈러스의 실수부이고, Tg'는 DMTA에 의해 측정된 수지의 유리 전이 온도인, 모노필라멘트.
6. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 E₂₃ 모듈러스는 40 GPa를 초과하는, 모노필라멘트.
7. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 E'₁₉₀ 모듈러스는 33 GPa를 초과하는, 모노필라멘트.
8. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 굴곡 하에서 압축시 탄성 변형은 3.0%를 초과하는, 모노필라멘트.
9. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 굴곡 하에서 압축시 파괴 응력은 1000MPa를 초과하는, 모노필라멘트.
10. 제1항에 있어서, 유리 필라멘트 중량 함량은 60과 80% 사이이고, 상기 모노필라멘트의 밀도는 1.8과 2.1 g/cm³ 사이인, 모노필라멘트.
11. 제1항에 있어서, 상기 수지는 비닐 에스테르 수지인, 모노필라멘트.
12. 제1항에 있어서, 23℃에서 측정된 상기 수지의 초기 인장 모듈러스는 3.0 GPa를 초과하는, 모노필라멘트.
13. 제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 직경(D)이 0.2와 1.5 mm 사이인, 모노필라멘트.
14. 제1항에 따른 유리-수지 복합체 모노필라멘트를 포함하는 공압 또는 비공압 차량 타이어.
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