KR102446037B1 - 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드 - Google Patents

전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특정 조합의 탄소나노튜브를 포함하는 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성되어, 우수한 전기전도성을 가져 효과적으로 정전기를 제거함과 동시에 내구성이 우수한 타이어 코드를 제공한다.

Description

전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드{TIRE CORD FOR ELIMINATING STATIC ELECTRICITY HAVING EXCELLENT ELECTRIC CONDUCTIVITY AND DURABILITY}
본 발명은 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 타이어는 트레드(Tread), 숄더(Shoulder), 사이드 월(Side wall), 비드(Bead), 벨트(Belt), 이너 라이너(Inner liner), 카카스(Cacass), 그루브(groove) 및 캡플라이(Capply) 등으로 구성되며, 특히, 벨트, 카카스, 캡플라이에는 타이어에 응집된 정전기가 지면으로 흘러 내려가도록 하기 위하여, 전기전도성을 갖는 타이어 코드가 적용될 수 있다.
통상적으로 전기전도성을 가지는 타이어 코드는 스틸과 섬유를 합사하여 꼬아 사용하거나, 나일론 섬유에 은 또는 구리 등의 금속 성분을 증착 또는 도금시킨 것이 주로 사용되고 있다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2020-0047000호에서는 섬유 표면에 황산구리염을 무전해 도금하여 이루어지는 전도성 섬유를, 제직하여 형성된, 타이어 코드 직물에 대해 개시하고 있다.
그러나, 스틸을 사용하는 경우에는, 전기전도성은 매우 우수하여 효과적으로 정전기를 제거할 수 있으나, 자동차가 고속 주행하는 과정에서 스틸에 의해 타이어에 크랙이 발생되는 문제가 있었다. 또한, 상기 금속 성분을 증착 또는 도금하는 방법은 현재 활용도가 가장 높고, 우수한 전기전도성을 가지는 이점이 있으나, 시간의 경과와 바람, 물, 온도 등 외부의 영향에 의해, 금속 성분이 산화되어, 전기전도성이 급격히 저하됨에 따라, 효과적으로 정전기를 방출하지 못하는 문제가 있었다.
따라서, 스틸에 의한 타이어의 파손이 없고, 금속 성분의 산화에 의한 효능 저하의 문제를 해결한, 새로운 형태의 타이어 코드에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2020-0047000호
본 발명의 목적은 스틸 및 금속 성분의 사용이 배제된 타이어 코드로서, 특정 조합의 탄소나노튜브를 포함하는 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성되어, 우수한 전기전도성을 가져 효과적으로 정전기를 제거함과 동시에 내구성이 우수한 타이어 코드를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성된 타이어 코드로서, 상기 카본 코팅층은 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 복합-탄소나노튜브; 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제; 카르복시메칠셀룰로오스(CMC); 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM); 및 하이드록시에틸 전분;을 포함하는 카본 조성물을 도포 및 경화하여 형성된 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드를 제공한다.
상기 복합-탄소나노튜브는 상기 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 1 : 10 ~ 15 : 2 ~ 5 의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 카본 조성물은 상기 카본 조성물 총 중량 기준으로 복합-탄소나노튜브 10 ~ 40 중량%, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 20 ~ 35 중량%, 카르복시메칠셀룰로오스(CMC) 5 ~ 10 중량%, 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM) 1 ~ 10 중량% 및 하이드록시에틸 전분 7 ~ 15 중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리에스터 섬유는 섬도가 100 ~ 250 데니아인 것일 수 있다.
상기 카본 조성물은 물 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 카본 코팅층은 두께가 0.1 ~ 5 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 타이어 코드는 특정 조합의 탄소나노튜브를 포함하는 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성됨에 따라, 우수한 전기전도성과 내구성을 가질 수 있다.
특히, 본 발명의 타이어 코드는 우수한 전기전도성을 구현함으로써, 타이어 내에 응집된 정전기를 효과적으로 방출할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 타이어 코드는 스틸의 사용이 없으면서도 현저히 우수한 내구성을 구현할 수 있어, 타이어의 파손이 최소화됨에 따라, 타이어의 수명이 증가될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 복합-탄소나노튜브; 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제; 카르복시메칠셀룰로오스(CMC); 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM); 및 하이드록시에틸 전분;을 포함하는 카본 조성물을 도포 및 경화하여 형성된 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성된, 타이어 코드를 제공한다.
구체적으로, 본 실시예의 타이어 코드는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 복합-탄소나노튜브; 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제; 카르복시메칠셀룰로오스(CMC); 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM); 및 하이드록시에틸 전분;을 포함하는 카본 조성물을 도포 및 경화하여 형성된 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유를 직물 형태로 가공한, 타이어 코드를 제공할 수 잇다.
특히, 본 실시예의 타이어 코드는 전기전도성 및 내구성이 우수하여, 정전기를 효과적으로 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 스틸을 포함하지 않아 스틸에 의한 타이어의 파손이 방지될 수 있으며, 금속 성분을 포함하지 않아 금속 성분의 산화에 의한 문제가 방지될 수 있다.
본 실시예의 폴리에스터 섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합 중합체와 같은 폴리에스터를 방사하여 제조되는 합성섬유를 의미하며, 이는 폴리에스테르 섬유로도 불린다.
본 실시예의 폴리에스터 섬유는 섬도가 100 ~ 250 데니아, 구체적으로는 110 ~ 200 데니아일 수 있다. 특히, 상기 폴리에스터 섬유의 섬도가 110 ~ 200 데니아일 때, 본 실시예의 타이어 코드의 전기전도성 및 내구성은 현저히 우수할 수 있다.
만약, 본 실시예의 폴리에스터 섬유의 섬도가 100 데니아 미만인 경우에는, 타이어 코드의 내구성 향상 정도가 미미하며, 섬유의 굵기가 얇아 카본 코팅층이 충분히 형성되지 못하여 전기전도성 향상 정도가 미미할 수 있다. 반면, 본 실시예의 폴리에스터 섬유의 섬도가 250 데니아 초과인 경우에는, 타이어 코드의 유연성이 좋지 못하고, 내구성 향상 정도가 미미할 수 있다.
본 실시예의 카본 코팅층은 폴리에스터 섬유의 표면에 카본 조성물을 도포 및 경화하여 형성된 피막을 의미하며, 상기 폴리에스터 섬유의 전면을 덮어 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예의 카본 코팅층은 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 복합-탄소나노튜브; 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제; 카르복시메칠셀룰로오스(CMC); 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM); 및 하이드록시에틸 전분;을 포함하는 카본 조성물을 폴리에스터 섬유의 표면에 도포 및 경화하여 형성된 것으로서, 특정 조합의 탄소나노튜브와 특정 조합의 분산제 및 바인더를 포함함에 따라, 상기 카본 코팅층을 포함하는 타이어 코드는 우수한 전기전도성과 내구성을 구현할 수 있다.
이때, 상기 카본 코팅층은 두께가 0.1 ~ 5 ㎛, 구체적으로는 1 ~ 2 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하에서는 본 실시예의 카본 조성물에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
본 실시예의 복합-탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 포함하며, 타이어 코드의 전기전도성 및 내구성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 서로 다른 복수의 탄소나노튜브를 혼합하여 포함함으로써, 현저히 우수한 전기전도성 및 내구성을 갖는 타이어 코드를 제공할 수 있다. 이때, 상기 다중벽 탄소나노튜브는 탄소원자로 구성된 벽이 적어도 세 개 이상인 것일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 복합-탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 1 : 10 ~ 15 : 2 ~ 5 의 중량비로 포함할 수 있으며, 이 경우, 더욱 향상된 전기전도성 및 내구성을 가지며, 정전기 제거 성능이 우수한 타이어 코드를 제공할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 복합-탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 1 : 13 ~ 14 : 4 ~ 5 의 중량비로 포함할 수 있으며, 이 경우, 현저히 향상된 전기전도성 및 내구성을 가지며, 정전기 제거 성능이 우수한 타이어 코드를 제공할 수 있다.
본 실시예의 카본 조성물은 총 중량 기준으로 복합-탄소나노튜브를 10 ~ 40 중량%, 구체적으로는 10 ~ 30 중량%, 더 구체적으로는 10 ~ 25 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 복합-탄소나노튜브를 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는, 복합-탄소나노튜브를 10 ~ 40 중량%로 포함하는 경우 보다, 전기전도성, 내구성 및 정전기 제거 효과가 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 복합-탄소나노튜브를 40 중량% 초과로 포함할 경우에는, 복합-탄소나노튜브를 10 ~ 40 중량%로 포함하는 경우 보다, 폴리에스터 섬유와 카본 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있다.
본 실시예의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 공지의 모든 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 총 중량 기준으로 레조시놀과 포름알데히드의 축합물 2 ~ 32 중량% 및 라텍스 68 ~ 98 중량%를 포함하는 것 또는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 총 중량 기준으로 레조시놀과 포름알데히드의 축합물 10 ~ 20 중량% 및 라텍스 80 ~ 90 중량%를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 카본 조성물은 총 중량 기준으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 20 ~ 35 중량%, 구체적으로는 25 ~ 34 중량%, 더 구체적으로는 28 ~ 30 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 20 중량% 미만으로 포함할 경우에는, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 20 ~ 35 중량%로 포함하는 경우 보다, 폴리에스터 섬유와 카본 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 35 중량% 초과로 포함할 경우에는, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 20 ~ 35 중량%로 포함하는 경우 보다, 전기전도성, 내구성 및 정전기 제거 효과가 저하될 수 있다.
본 실시예의 카르복시메칠셀룰로오스(CMC)는 셀룰로오스를 구성하고 있는 글루코오스잔기의 C6위의 히드록시기를 카르복시메틸기로 치환한 것으로서, 본 실시예의 카본 코팅층과 폴리에스터 섬유 표면의 밀착력을 높이면서도 카본 조성물 내에 복합-탄소나노튜브가 균일하게 분산되도록 할 수 있다.
본 실시예의 카본 조성물은 총 중량 기준으로 카르복시메칠셀룰로오스를 5 ~ 10 중량%, 구체적으로는 6 ~ 9 중량%, 더 구체적으로는 7 ~ 8 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 카르복시메칠셀룰로오스를 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는, 카르복시메칠셀룰로오스를 5 ~ 10 중량%로 포함하는 경우 보다, 폴리에스터 섬유와 카본 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있고, 복합-탄소나노튜브의 분산성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 카르복시메칠셀룰로오스를 10 중량% 초과로 포함할 경우에는, 카르복시메칠셀룰로오스를 5 ~ 10 중량%로 포함하는 경우 보다, 전기전도성, 내구성 및 정전기 제거 효과가 저하될 수 있다.
본 실시예의 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM)는 셀룰로오스의 메칠에텔 및 하이드록시프로필에텔의 혼합물로서, 본 실시예의 카본 코팅층과 폴리에스터 섬유 표면의 밀착력을 높이면서도 카본 조성물 내에 복합-탄소나노튜브가 균일하게 분산되도록 할 수 있다.
본 실시예의 카본 조성물은 총 중량 기준으로 하이드록시프로필메칠셀룰로오스를 1 ~ 10 중량%, 구체적으로는 2 ~ 8 중량%, 더 구체적으로는 5 ~ 7 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 하이드록시프로필메칠셀룰로오스를 1 중량% 미만으로 포함할 경우에는, 하이드록시프로필메칠셀룰로오스를 1 ~ 10 중량%로 포함하는 경우 보다, 폴리에스터 섬유와 카본 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있고, 복합-탄소나노튜브의 분산성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 하이드록시프로필메칠셀룰로오스를 10 중량% 초과로 포함할 경우에는, 하이드록시프로필메칠셀룰로오스를 1 ~ 10 중량%로 포함하는 경우 보다, 전기전도성, 내구성 및 정전기 제거 효과가 저하될 수 있다.
본 실시예의 하이드록시에틸 전분은 녹말을 알칼리에 녹인 뒤, 에틸렌옥사이드를 반응시켜 에터화 한 변성 녹말로서, 본 실시예의 카본 코팅층과 폴리에스터 섬유 표면의 밀착력을 높이면서도 카본 조성물 내에 복합-탄소나노튜브가 균일하게 분산되도록 할 수 있다.
본 실시예의 카본 조성물은 총 중량 기준으로 하이드록시에틸 전분을 7 ~ 15 중량%, 구체적으로는 8 ~ 14 중량%, 더 구체적으로는 9 ~ 12 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 하이드록시에틸 전분을 7 중량% 미만으로 포함할 경우에는, 하이드록시에틸 전분을 7 ~ 15 중량%로 포함하는 경우 보다, 폴리에스터 섬유와 카본 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있고, 복합-탄소나노튜브의 분산성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 카본 조성물이 총 중량 기준으로 하이드록시에틸 전분을 15 중량% 초과로 포함할 경우에는, 하이드록시에틸 전분을 7 ~ 15 중량%로 포함하는 경우 보다, 전기전도성, 내구성 및 정전기 제거 효과가 저하될 수 있다.
본 실시예의 카본 조성물은 물 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용매를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 카본 조성물은 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공지의 첨가제는 유기 용매, 계면활성제, 보조 계면활성제, 유화제, 보조 유화제, 경화제, 분산제, 소포제, 피막 형성제, 산화 방지제, 가소제 및 킬레이트화제로 이루어진 곳에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기된 본 실시예의 타이어 코드는 타이어의 벨트, 카카스, 캡플라이 등 타이어에 응집된 정전기가 지면으로 흘러내려 가도록 하기 위한 모든 부품의 소재로 적용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[ 실시예 ]
실시예 1 내지 5
폴리에스터 섬유(섬도 : 110 데니아)의 표면에 표 1[단위 : 중량%]에 따라 혼합된 카본 조성물을 도포한 뒤, 경화하여, 카본 코팅층을 형성하였다.
상기 표 1에서 복합-탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브가 표 2[단위 : 중량비]로 혼합된 것을 사용하였으며, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 총 중량 기준으로 레조시놀과 포름알데히드의 축합물 20 중량% 및 라텍스 80 중량%를 포함하는 것을 사용하였다.
또한, 상기 카본 코팅층은 두께가 1 ~ 2 ㎛ 수준으로 형성되었으며, 폴리에스터 섬유 중량 대비 약 30 중량%의 카본 코팅층이 형성되도록 하였다.
상기에 따라, 카본 코팅층이 형성된 폴리에스터 섬유를 직물 형태로 가공하고, 타이어에 적합한 크기로 재단함으로써, 타이어 코드를 제조하였다.
단위 : 중량% 실시예 1 내지 5
복합-탄소나노튜브 15.0
레조시놀-포르말린-라텍스계 접착제 30.0
카르복시메칠셀룰로오스 7.0
하이드록시프로필메칠셀룰로오스 5.0
하이드록시에틸 전분 10.0
물 To.100
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
단일벽 탄소나노튜브 1 1 1 1 1
이중벽 탄소나노튜브 5 10 13 15 20
다중벽 탄소나노튜브 4 4 4 4 4
이때, 표 2에서 상기 다중벽 탄소나노튜브는 탄소원자로 구성된 벽이 적어도 세 개 이상인 것일 수 있다.
[ 비교예 ]
비교예 1 내지 6
표 3에서 '○'로 표기된 탄소나노튜브만 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시되었다.
또한, 표 3의 비교예 4 내지 6은 각각 두 종류의 탄소나노튜브를 포함하며, 이때 이들은 동량(1 : 1)으로 혼합되어, 복합-탄소나노튜브를 형성하였다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
단일벽 탄소나노튜브 ○ × × ○ × ○
이중벽 탄소나노튜브 × ○ × ○ ○ ×
다중벽 탄소나노튜브 × × ○ × ○ ○
비교예 7 내지 16
표 4 내지 5[단위 : 중량%]에 따라, 각 성분을 혼합하여 카본 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
단위 : 중량% 비
교
예
7		 비
교
예
8		 비
교
예
9		 비
교
예
10		 비
교
예
11		 비
교
예
12
복합-탄소나노튜브 5.0 45.0 15.0 15.0 15.0 15.0
레조시놀-포르말린-라텍스계 접착제 30.0 30.0 15.0 40.0 30.0 30.0
카르복시메칠셀룰로오스 7.0 7.0 7.0 7.0 1.0 15.0
하이드록시프로필메칠셀룰로오스 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
하이드록시에틸 전분 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
물 To.100
단위 : 중량% 비교예13 비교예14 비교예15 비교예16
복합-탄소나노튜브 15.0 15.0 15.0 15.0
레조시놀-포르말린-라텍스계 접착제 30.0 30.0 30.0 30.0
카르복시메칠셀룰로오스 7.0 7.0 7.0 7.0
하이드록시프로필메칠셀룰로오스 0.1 15.0 5.0 5.0
하이드록시에틸 전분 10.0 10.0 1.0 20.0
물 To.100
비교예 17
폴리에스터 섬유가 75 데니아 인 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
비교예 18
폴리에스터 섬유가 300 데니아 인 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
[ 실험예 ]
실험예 1 : 전기전도성 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 타이어 코드를 타이어의 캡플라이에 적용한, 타이어를 구비하였다. 각각의 타이어 코드가 캡플라이에 적용된 타이어를 이용하여, 회전저항 및 전기저항을 측정하고, 이를 3회 반복한 평균값을 표 6에 나타내었다.
상기 회전저항은 ISO 20580 으로 측정하였고, 상기 전기저항은 타이어의 접지부와 림 부에 1000 v의 전압을 인가하여, 저항을 측정하였다. 이때, 상기 전기저항은 상대습도 50 %, 온도 20 ~ 25 ℃ 의 조건에서 실시되었다.
RRc(Index) 전기저항(Ω)
실시예1 100 7.5 × 104
실시예2 100 6.0 × 104
실시예3 100 5.0 × 104
실시예4 100 6.0 × 104
실시예5 100 7.5 × 104
비교예1 95 5.0 × 105
비교예2 95 5.0 × 105
비교예3 96 5.0 × 105
비교예4 97 5.0 × 105
비교예5 95 5.0 × 105
비교예6 95 5.0 × 105
비교예7 96 9.5 × 107
비교예8 100 7.5 × 104
비교예9 95 8.0 × 106
비교예10 96 7.5 × 106
비교예11 95 8.0 × 106
비교예12 95 8.0 × 106
비교예13 95 9.5 × 105
비교예14 96 8.0 × 106
비교예15 95 9.5 × 105
비교예16 95 7.5 × 106
비교예17 95 7.5 × 106
비교예18 95 9.5 × 105
표 6을 보면, 본 실시예에 따를 경우에는 회전저항 성능은 유지하면서, 전기 저항 수치는 낮아져, 전기전도성이 향상됨을 알 수 있다.
즉, 본 실시예의 타이어 코드는 전기전도성이 우수하여, 타이어에 응집된 정전기를 효과적으로 제거 또는 방출할 수 있음을 의미한다.
실험예 2 : 인장강도 평가
ASTM D885 기준에 따라, 만능인장시험기를 이용하여, 실시예 및 비교예에 따르는 타이어 코드의 강도를 측정하고, 3회 반복 실험하여 수득된 값의 평균값을 표 7[단위 : g/d]에 나타내었다.
인장강도 인장강도
실시예1 7.0 비교예7 3.6
실시예2 7.5 비교예8 3.8
실시예3 8.0 비교예9 4.0
실시예4 7.6 비교예10 3.5
실시예5 7.0 비교예11 4.1
비교예1 4.5 비교예12 3.7
비교예2 4.3 비교예13 3.8
비교예3 4.0 비교예14 3.9
비교예4 4.5 비교예15 4.2
비교예5 4.5 비교예16 5.0
비교예6 4.7 비교예17 4.5
비교예18 7.2
표 7을 보면, 본 실시예에 따르는 타이어 코드의 인장강도가 우수함을 알 수 있다.
실험예 3 : 부착성 평가
실시예 및 비교예에 따라 타이어 코드를 제조함에 있어서, 실시예 및 비교예에 사용된 카본 조성물의 부착성을 평가하고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
구체적으로, 부착성 평가는 크로스 컷 시험(Cross-cut)으로 실시되며, ASTM D 3359 분류 기준에 따라, 결과를 평가한 뒤, 이의 3회 평균값을 표 8에 나타내었다.
부착성 부착성
실시예1 5B 비교예7 5B
실시예2 5B 비교예8 2B
실시예3 5B 비교예9 3B
실시예4 5B 비교예10 5B
실시예5 5B 비교예11 3B
비교예1 4B 비교예12 5B
비교예2 4B 비교예13 2B
비교예3 4B 비교예14 5B
비교예4 4B 비교예15 2.5B
비교예5 4B 비교예16 5B
비교예6 4B
표 8을 보면, 본 실시예에 따르는 카본 조성물은 피도장물에 대한 부착성이 우수함을 알 수 있다. 즉, 본 실시예의 카본 코팅층은 폴리에스터 섬유와의 부착성 및 밀착성이 우수하여, 쉽게 분리되지 않음을 의미한다.
한편, 비교예 17 및 18의 경우, 실시예 2와 동일한 카본 조성물을 사용함에 따라, 실험은 생략하였다.
실험예 4 : 내구성 평가
상기 실험예 2를 실시한 실시예 및 비교예의 타이어 코드 각각을 160 ℃ 의 온도와, 20kgf의 압력에서 20 분 동안 고무와 가류하여 시편을 제조하였다.
이어서, 상기 시편을 Disk 피로시험기(제조사 : UESHIMA, 모델명 : Belt tester FT-610)로 온도 : 100 ℃, 속도 : 2,500 rpm, 인장 압축률 : ±8.0 % 조건의 인장 압축률을 적용하여, 24 시간 동안 반복압축 변형 및 인장 변형을 반복한 뒤, 고무를 제거하여 상기 실험예 2와 동일한 방법으로 인장 강도(단위 : g/d)를 평가하였다.
이후, 실험예 2에서 측정한 인장 강도(내피로도 시험 전)와, 실험예 4에서 측정한 인장 강도(내피로도 시험 후)를 비교하여, 인장 강도 유지율(%)을 계산한 뒤, 그 결과를 표 9[단위 : %]에 나타내었다.
인장강도 유지율 인장강도 유지율
실시예1 83.7 비교예7 58.7
실시예2 86.6 비교예8 75.4
실시예3 91.7 비교예9 54.2
실시예4 85.0 비교예10 61.7
실시예5 82.4 비교예11 60.4
비교예1 67.4 비교예12 51.7
비교예2 69.0 비교예13 60.5
비교예3 69.5 비교예14 54.7
비교예4 68.5 비교예15 72.0
비교예5 64.7 비교예16 66.4
비교예6 66.6 비교예17 50.8
비교예18 75.9
표 9을 보면, 본 실시예에 따를 경우, 내피로 실험을 실시한 뒤에도, 인장강도 유지율이 우수한 바, 본 실시예에 따르는 타이어 코드는 내구성, 내수명 및 내피로도가 우수함을 알 수 있다.
특히, 본 실시예에 따를 경우, 인장강도가 우수하면서도 카본 코팅층과 폴리에스터 섬유 간의 밀착성이 우수하여, 카본 코팅층이 안정적으로 폴리에스터 섬유 표면에 지지되어 있는 바, 내피로 실험을 실시한 뒤에도, 안정적인 물성을 구현할 수 있다.
상기 내용을 종합하여 볼 때, 본 실시예의 타이어 코드는 표면에 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성됨으로써, 전기전도성이 우수하여 정전기 제거 효과가 우수하면서도 강도, 내구성이 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 본 실시예의 타이어 코드는 카본 코팅층과 폴리에스터 섬유 간의 밀착성이 우수하여, 타이어 사용에 따른 이들의 분리가 최소화됨에 따라, 상기와 같은 효과를 장시간 안정적으로 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 카본 코팅층을 포함하는 폴리에스터 섬유로 형성된 타이어 코드로서,
    상기 카본 코팅층은
    단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브를 1 : 10 ~ 15 : 2 ~ 5 의 중량비로 포함하는 복합-탄소나노튜브;
    레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제;
    카르복시메칠셀룰로오스(CMC);
    하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM); 및
    하이드록시에틸 전분;을 포함하는 카본 조성물을 도포 및 경화하여 형성된 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본 조성물은
    상기 카본 조성물 총 중량 기준으로 복합-탄소나노튜브 10 ~ 40 중량%, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 20 ~ 35 중량%, 카르복시메칠셀룰로오스(CMC) 5 ~ 10 중량%, 하이드록시프로필메칠셀룰로오스(HPCM) 1 ~ 10 중량% 및 하이드록시에틸 전분 7 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 섬유는
    섬도가 100 ~ 250 데니아인 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본 조성물은
    물 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본 코팅층은
    두께가 0.1 ~ 5 ㎛인 것을 특징으로 하는, 전기전도성 및 내구성이 우수한 정전기 제거용 타이어 코드.
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