KR20050105980A - 중합체 기재 강화물질 및 타이어 코드 조성물, 및 이의제조 방법 - Google Patents

중합체 기재 강화물질 및 타이어 코드 조성물, 및 이의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 강화물질이, 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상으로 증가되도록 처리되는, 수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 기준 수축성분을 갖는, 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; 수축성분을 갖는 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; 및 수축성분이, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상으로 증가되도록 중합체 기재 강화물질을 처리하는 단계를 포함하여, 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

중합체 기재 강화물질 및 타이어 코드 조성물, 및 이의 제조 방법 {POLYMER-BASED REINFORCEMENT MATERIAL AND TIRE CORD COMPOSITIONS AND METHODS OF PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 중합체 기재 강화물질 및 타이어 코드 조성물에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 중합체 기재 강화물질, 폴리에스테르 기재 타이어 코드를 포함하는 타이어 코드 및 캡 플라이즈(cap plies)의, 상기 물질, 타이어 코드 및 관련 조성물 및 개시된 방법으로부터 제조된 물건의 성능을 향상시키기 위한 물리적 개질에 관한 것이다.
자동차의 전반적인 성능을 평가함에 있어, 타이어 성능은 대체적으로 중요한 성능 중 하나로서, 속도 및 내구력 시험과 같은 시험을 통해 측정되고 평가된 기여(contributing) 성능 인자이다. 일단 평가가 실시되면, 타이어 성능은 타이어의 개별 성분을 분해하고 평가함으로써, 그리고 이들 개별 성분이 타이어 성능, 궁극적으로는 자동차 성능에 기여하도록 함께 어떻게 작용하는지에 의해 개선될 수 있다.
타이어는 일반적으로 종래의 스틸-벨티드 래디얼 타이어(steel-belted radial tire)에서 확인되는 그러한 층과 같은 다수층의 물질 복합물을 포함한다. 상기 종래의 스틸-벨티드 래디얼 타이어에서, 타이어를 구성하는 층분리된 물질은 "타이어 패브릭"의 내부층, 스틸 벨트 또는 스틸 코드 벨트 플라이즈의 중간 또는 외부층, 및 일부 경우에 공통적으로 "캡 플라이" 또는 "오버레이"라 지칭되며 일반적으로 나일론 또는 폴리에스테르 코드를 포함하는 제 2의 타이어 패브릭의 외부층 또는 층들을 포함한다.
종래의 타이어 패브릭 제조 공정에서, 얀(yarn)이 전환 밀(conversion mill)로 이송되고 여기서 하기 공정을 거치게 된다: a) 얀이 그레이지 코드(greige cord: 미완성된 코드)로 꼬여지고, b) 그레이지 코드가 일반적으로, 위사 방향으로 미세 섬도의 "당김 드레드(pick threads)"로 안정화된 미방향성 패브릭으로 직조되며, c) 수성 침액(dip)(이는 일반적으로 레졸시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 접착제 시스템으로 공지되어 있음)을 그레이지 코드에 적용시키고, d) 침지된 코드를 건조시키고, e) 건조된 코드에, 종종 상대적으로 긴 체류 시간(30 내지 120초) 동안 상대적으로 고온(350 내지 480°F)을 요하는 고에너지 처리 단계를 실시한다. 그런 다음, 생성되는 코드는, 궁극적으로는 기저 카커스(underlying carcass)로서, 또는 벨트 또는 벨트 물질을 샌드위치할 수 있거나 할 수 없는 캡 플라이즈로서 타이어로 구성되는 코드 강화된 고무 시이트로 형성된다(일반적으로 가열된 스틸 롤 사이에서 캘린더링되거나 통과됨). 참고로, 전형적인 타이어 "패브릭"은 인치당 적어도 20 내지 30 코드를 갖는다.
일부 타이어에 대한 구체예에서, 스틸 벨트는 벨트 특성, 예컨대 a) 열에 민감하지 않음, b) 상대적으로 일정한 물리적 특성, c) 비신장성 및 d) 내피로성의 요건에 대한 기준을 충족하고/하거나 이를 능가할 수 있는 중합체 기재 벨트 물질 또는그 밖의 물질과 함께 제거되거나, 대체되고/되거나, 강화될 수 있다. 그러나, 대체 및/또는 강화물질의 대부분은 지나치게 비싸거나 함께 사용하기에 너무 힘들어서, 스틸이 계속적으로 벨트 물질로 선택되고 있다.
US 특허 번호 제 4,284,117; 4,739,814; 6,016,857; 6,082,423 및 6,016,858호를 포함하는 다수의 US 특허가 캡 플라이즈 및 이의 다양한 구체예에 대해 논의하고 있다. 이들 특허의 대부분은 캡 플라이즈를 제조하는데 사용된 물질의 개질 또는 스틸 벨트의 대체를 기술하고 있다. 이들 특허중 어느 것도, 완성된 타이어에 도입되기만 하면 플라이즈의 특성을 개선시키는 캡 플라이즈를 물리적으로 또는 기계적으로 개질시키는 것에 대해서는 기술하고 있지 않다.
미야자키(Miyazaki) 등의 US 특허출원 공개 제 2002/0088523 A1호는 유기 섬유 코드를 포함하는 공기 타이어(pneumatic tire)를 기술하고 있다. 미야자키의 상기 특허 문헌에 기술된 유기 코드가 신축되거나 신축될 수 없다 하더라도, 코드 신축성 및 계수(modulus)의 측정치는 본원의 코드보다 훨씬 더 낮다.
따라서, 완성된 타이어에 도입되는 경우에 특정 성능 시험, 예컨대 속도 및 내구력 시험을 충족 및/또는 능가할 수 있는 캡 플라이 및/또는 타이어를 형성하거나 제조하는데 사용될 수 있는 생성물이 타이어 제조 산업에서는 계속적으로 요구되고 있다. 또한, 이러한 생성물은 비용 효율적이어야 하고, 제조 뿐만 아니라 표준 또는 통상의 타이어 제조 공정으로의 도입이 상대적으로 용이해야 하며, 완성된 타이어 및 선택된 자동차에 사용하기에 안전해야 한다.
발명의 개요
본원은 수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질에 관한 것으로, 상기 강화물질은 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상 증가되도록 처리된다. 또한, 본원은 약 3.5% 이상의 자유 수축도를 갖는 수축성분을 지닌 중합체 기재 강화물질에 관한 것이다.
또한, 본원은 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 a) 기준 수축성분을 지닌 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; b) 수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; c) 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상 증가하도록 중합체 기재 강화물질을 처리하는 단계를 포함한다.
상세한 설명
본원은, 캡 플라이의 제조에 사용되고/되거나, 필요에 따라 기저 카커스 물질로서 완성된 타이어내로 도입될 수 있는 중합체 기재 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본원에 따르면, 수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질이 제공되는데, 상기 강화물질은, 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상 증가하도록 처리된다. 또한, 약 3.5% 이상의 자유 수축도(free shrinkage percentage)를 갖는 수축성분을 지닌 중합체 기재 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질이 제공된다.
이러한 논지에서, 별다르게 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 성분, 구성요소, 상호작용 조건 등의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 예에서 용어 "약"에 의해 변형된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않으면, 명세서 및 첨부된 청구범위에서 기재된 수치 파라미터는, 본원에 기재된 내용에 의해 얻고자 하는 목적하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사(approximations)이다. 적어도 그리고 청구범위 범주에 대한 등가물로 본 출원을 한정하려는 것은 아니나, 각각의 수치 파라미터는 적어도 기록된 현저한 디짓(digits) 수의 견지에서 그리고 일반적인 라운딩 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본원에 기재된 내용의 넓은 범위를 나타내는 수치 범위 및 파라미터가 근사임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 기재된 수치값은 가능한 한 정밀하게 기록된 것이다. 그러나, 임의의 수치값은 고유하게 이들의 각 시험 측정법에서 확인된 표준 편차로부터 필수적으로 발생되는 특정 오차를 지니고 있다.
일반적으로 타이어 패브릭, 및 관련 조성물 및 물질을 제조하는데 사용되는 다수의 중합체 기재 섬유는 본원에서 강화물질 및/또는 기준 강화물질의 제조를 위한 출발점으로서 사용되었다. 상기 중합체 기재 섬유는 일반적으로 적어도 약 80중량%의, 디하이드릭(dihydric) 알코올과 테레프탈산(PET) 또는 나프탈렌 디카르복실산(PEN)의 에스테르로 구성된 임의의 장쇄 천연 또는 합성 중합체를 포함한다. 예를 들어, 적합하며 숙고된 중합체 기재 섬유 및/또는 강화물질은 폴리에스테르, 폴리에스테르 기재 물질, 나일론 기재 물질 및/또는 부분적으로 폴리에스테르 화합물, 나일론 화합물 및/또는 이의 조합물을 포함하는 물질을 포함한다.
중합체 기재 캡 플라이 강화물질(이는 또한 샘플 물질로서 공지됨) 및 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질(이는 또한 기준 물질로서 공지됨)은, 특히 용어 "기준"의 정의의 측면에서, 샘플 물질에 변형이 실시되기 전에 동일한 베이스 물질을 포함하는 것으로 일반적으로 고찰된다. 본원에 사용된 용어 "기준"은, 대조, 표준 및/또는 일반적으로 기피된(excepted) 종래의 생성물, 섬유, 물질, 코드, 캡 플라이 또는 타이어를 의미한다. 예를 들어, 기준 물질은 샘플 물질 또는 물질이 비교되는 "대조" 또는 베이스일 것이다. 기준은 동일한 구조의 샘플이고, 이는 모든 실험, 가공, 제조, 화학 및/또는 물리적 변형이 생략되는 동일한 조건하에서 제조된다. 화학 용어에서, "기준"은 마치 기준의 특성이 효과에 있어서 0인 것처럼, 변이체 또는 샘플 물질의 모든 특성이 측정되고 기준에 대해 계산된다는 점에서 "블랭크"와 유사하다. 따라서, 기준 물질 및 샘플 물질의 상대적 특성을 비교하는 경우에, 기준 물질 및 샘플 물질 모두를 상기 샘플 물질에 변형이 실시되기 전에 동일한 베이스 물질을 사용하여 시작하는 것이 중요하다.
가공, 제조 및/또는 물리적 변형 중 하나는 중합체 기재 강화물질의 수축성분의 조절(modulations)을 포함하는 것으로 고찰된다. 수축성분은 자유 수축도(비제한된 수축도)에서와 같이, 다수의 상이한 시험 방법에 의해 측정될 수 있다. 수축성분 또는 수축성분 수는 퍼센트로서 존재한다. 각각의 중합체 기재 강화물질은 수축성분을 포함하며, 이 수축성분은 상기 강화물질에 적용된 수축도를 판정한다. 일부 경우에, 물질의 수축성분은 0%보다 커질 수 있는데, 이는 상기 물질이 이의 고유하게 제조된 형태로 되어 있으며, 수축 또는 물질 내에서의 수축을 유도하도록 처리하는 중에 조금이라도 신축 또는 이완되지 않았음을 의미한다. 자연적인 "신축" 형태로 된 물질은 일부 측정가능한 수축성분을 포함할 것이다.
일부 고찰된 구체예에서, 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질은 약 0 또는 0% 초과이며, 중합체 기재 강화물질의 수축성분과 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분의 차가 약 10% 이상인 수축성분을 포함하는데, 이렇게 차가 10% 이상이라는 것은 중합체 기재 강화물질의 수축성분에서 약 10% 이상의 증가가 존재함을 의미한다. 그 밖의 구체예에서, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 대해 중합체 기재 강화물질의 수축성분내에서 약 20% 이상 증가가 존재한다. 그 밖의 다른 구체예에서, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 대해 중합체 기재 강화물질의 수축성분 내에서 약 25% 이상의 증가가 존재한다. 그 밖의 또 다른 구체예에서, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 대해 중합체 기재 강화물질의 수축성분 내에서 약 35% 이상의 증가가 존재한다.
다른 고찰된 구체예에서, 중합체 기재 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질은 약 3.5% 이상의 자유 수축도를 갖는 수축성분을 포함할 것이다. 또 다른 고찰된 구체예에서, 상기 수축성분은 약 4% 이상의 자유 수축도를 가질 것이다.
본원에 기술된 것과 같은 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법은, a) 기준 수축성분을 지닌 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; b) 수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; 및 c) 수축성분이, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상 증가되도록 중합체 기재 강화물질을 처리하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 중합체 기재 강화물질은, 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 20% 이상, 약 25% 이상 또는 약 35% 이상까지 증가하도록 처리될 것이다.
또한, 본원에 기술된 바와 같은 폴리에스테르 기재 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법은, a) 기준 수축성분을 지닌 기준 폴리에스테르 기재 강화물질을 제공하는 단계; b) 수축성분을 지닌 폴리에스테르 기재 강화물질을 제공하는 단계; 및 c) 수축성분이 기준 폴리에스테르 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상으로 증가되도록 폴리에스테르 기재 강화물질을 처리하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리에스테르 기재 강화물질은, 수축성분이 기준 폴리에스테르 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 20% 이상, 약 25% 이상, 또는 약 35% 이상까지 증가하도록 처리된다.
본원에 기술된 바와 같은, 중합체 기재 캡 플라이 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 또 다른 고찰된 방법에서, 상기 방법은 a) 중합체 기재 캡 플라이 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질을 제공하는 단계; 및 b) 중합체 기재 캡 플라이 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질이 약 3.5% 이상의 자유 수축도를 갖는 수축성분을 포함하도록 처리하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 수축성분은 약 4% 이상의 자유 수축도를 가질 것이다.
기준 중합체 기재 강화물질을 포함하는, 수축성분을 포함하는 중합체 기재 캡 플라이 강화물질은 임의의 적합한 방법으로 제공될 수 있는데, 상기 방법은 a) 공급업자 또는 텍스타일 밀(textile mill)로부터 중합체 기재 강화물질을 획득하는 단계; b) 또 다른 공급원에 의해 제공된 화학물질을 사용하여 하우스 내에서 중합체 기재 강화물질을 제조하거나 생산하는 단계; 및/또는 c) 하우스 또는 특정 장소에서 생산 또는 제공된 화학물질을 사용하여 하우스 내에서 중합체 기재 강화물질을 제조 또는 생산하는 단계를 포함한다. 중합체 기재 강화물질은 본원에서 이미 기술된 그러한 물질과 같은 임의의 적합한 물질로 제조된다.
상기 물질은 (a) 얀 제조 공정 동안(즉, 방적 및/또는 연신 동안), (b) 후속 얀 조작(즉, 패키지 형성, 비밍(beaming), 재권취 등) 동안, (c) 플라이 또는 케이블을 꼬는 동안, 및/또는 d) 캘린더링, 압출 또는 균일한 필라멘트 권취 전의 코드 코팅 조작 동안에 적용된 코팅 또는 마감처리에 의해 개질될 수 있다. 상기 마감처리 또는 코팅은 수성, 비수성의 용매계이거나, "순수(neat)" - 이것은 후속적인 가공 동안에 제거되어야 하는 용매 또는 그 밖의 분자 및/또는 화합물도 존재하지 않음을 의미함-할 수 있다. 수성 에멀젼은 공정 내 어느 곳에서든지 적용될 수 있으나, 물을 증발시켜야 하는 저장 단계, 또는 적용된 열에 의해 물을 신속하게 제거해야 하는 방적 및 연신 동안에 적용시키는 것이 바람직하다. "순수한" 코팅은 얀 또는 생성되는 코드에 적용될 수 있다. 이러한 순수한 코팅은 균일한 코팅이 용이해지도록 고온에서 유체이며, 취급 및 패키징이 용이하도록 냉각시에 고화되는 것이 바람직하다.
고찰된 비수성 용매는, 목적하는 고온에서 휘발되고/되거나 유기상으로 용이하게 형성되는 유기 분자 자체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 용매는 또한 극성 및 비극성 화합물 자체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 용매로는 이들에 한정되는 것은 아니나, 케톤 기재 용매, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 2-프로판올이 있다.
중합체 기재 캡 플라이 강화물질 또는 폴리에스테르 기재 강화물질을 처리하는 단계는, 이 둘 모두가, 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상 또는 약 35% 이상 증가되도록 하는 수축성분을 지니거나, 약 3.5% 이상 또는 약 4% 이상의 수축성분을 포함하도록 중합체 기재 강화물질 및/또는 폴리에스테르 기재 강화물질을 처리하는 단계는, 중합체 기재 강화물질을 가열 또는 가열 처리, 중합체 기재 강화물질을 화학적 가공, 중합체 기재 강화물질을 기계적 또는 물리적으로 가공하는 단계, 또는 중합체 기재 강화물질의 수축성분을 기준 수축성분의 그것에 비해 증가시킬 임의의 적합한 처리 단계를 포함할 수 있다. 처리 단계가 2개 이상의 상이한 처리 방법의 조합을 포함할 수 있음이 추가로 고찰된다.
일단 중합체 기재 캡 플라이 강화물질은, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 소정량으로 증가하도록, 또는 수축성분이 측정가능한 퍼센트의 자유 수축도를 갖도록 처리되기만 하면, 상기 물질은 가공되거나, 그렇지 않으면 하나 이상의 중합체 기재 섬유, 하나 이상의 중합체 기재 코드, 하나 이상의 중합체 기재 얀, 하나 이상의 중합체 기재 캡 플라이, 및/또는 하나 이상의 타이어를 형성하는데 사용될 수 있다.
일단 가공되면 중합체 기재 캡 플라이 강화물질은 접착제 물질과 결합하여, 타이어의 스틸-벨트 성분 및/또는 타이어 카커스와 같은 기저 물질과 상호작용을 형성할 수 있음이 고찰된다. 또한, 접착제 물질은, 특히 중합체 기재 강화물질과 기저 물질을 조합 또는 결합시키는 경우에 부가적인 처리 단계, 예컨대 가열 처리 단계 또는 압력 처리 단계가 존재하는 경우에, 필수적이지 않을 수 있음이 고찰된다. 또한, 상기 중합체 기재 강화물질은, 강화물질의 안정성을 개선시키거나 적합한 마감처리된 타이어를 제공하도록 적합한 고무 조성물 또는 고무 화합물과 결합될 수 있음이 고찰된다.
본원에 사용된 용어 "계면"은, 2개의 분자, 2개의 주쇄(backbone), 하나의 주쇄, 및 하나의 네트워크, 두개의 네트워크 등과 같은, 물질 또는 공간의 2개 부분 사이에서 공통의 경계를 형성하는 커플 또는 결합을 의미한다. 계면은, 반데르발스, 정전기, 쿨롱, 수소 결합 및/또는 자기적 인력과 같은, 물질 또는 성분의 2개 부분 사이에서의 물리적 인력, 또는 물질 또는 성분들의 2개 부분의 물리적인 결합력(attachment)을 포함할 수 있다. 고찰된 계면에는, 가교를 통한 공유 결합과 같은 결합력으로 형성되는 그러한 계면들이 포함된다; 그러나, 물질 또는 성분의 2개 부분 사이에서의 임의의 적합한 접착성 인력 또는 결합력이 바람직한 것으로 이해되어야 한다.
본원에 사용된 용어 "가교"는, 둘 이상의 분자, 또는 하나의 긴 분자 또는 하나 이상의 주쇄의 2개 부분이 화학적 및/또는 접착적 상호작용에 의해 함께 결합되는 과정을 지칭하는 것이다. 그러한 상호작용은 공유 결합의 형성, 수소 결합의 형성, 소수성, 친수성, 이온성 또는 정전기적 상호작용의 형성을 포함하여 다수의 다양한 방법으로 일어날 수 있다. 또한, 분자적 상호작용은, 하나의 분자와 이들 자체 사이 또는 둘 이상의 분자 사이에서의 하나 이상의 일시적인 물리적 결합에 의해 특징될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "주쇄"는, 임의의 원자 또는 부분의 제거가 쇄의 중절(interruption)에 의해 발생되도록 하는, 공유결합되는 중합성 가닥을 형성하는 부분 또는 원자의 인접 쇄를 의미한다. 본원에 사용된 용어 "네트워크"는, 이러한 상호작용이 화학적인 것이거나 접착적인 것이거나에 상관없이 하나 이상의 주쇄의 상호작용으로부터 발생되는 구조, 예컨대 하나의 주쇄를 제 2의 주쇄로 가교시키거나, 하나의 주쇄를 그 자체를 사용하여 가교시킴으로부터 발생되는 구조를 의미한다.
본원에 사용된 고무 조성물 또는 화합물은, 이들이 타이어 패브릭 및 관련 물질에 사용하기에 적합한 한, 포화, 불포화 또는 이들의 조합물일 수 있다. 고찰된 구체예에서, 고무 조성물 또는 화합물은 경화되기 전에 적어도 약간의 불포화도를 포함하고 있다. 본원에 기술된 고찰된 고무 화합물은 다양한 천연 및 합성 고무를 함유하는 혼합물로 구성되며, 상기 합성 고무로는, 실리카, 황, 고무 경화 개시제, 촉진제, 오일, 분해방지제 및 그 밖의 강화성 충전제와 배합된, 폴리이소프렌, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 폴리클로로프렌, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM) 삼원혼성중합체, 폴리부타디엔(이것은 히드록시기, 카르복실산기 및/또는 무수물기에 의해 개질될 수 있다) 및 스티렌-부타디엔 공중합체이 있으나 이들에 제한되는 것은 아니다.
고무 화합물 또는 고무 조성물은 임의의 적합한 방법으로 제공될 수 있으며, 상기 방법은 a) 공급업자로부터 고무 화합물 또는 고무 조성물을 획득하는 단계; b) 또 다른 공급원에 의해 제공된 화학물질을 사용하여 하우스 내에서 고무 화합물 또는 고무 조성물을 제조하거나 생산하는 단계; 및/또는 c) 하우스 또는 특정 장소에서 생산 또는 제공된 화학물질을 사용하여 하우스 내에서 고무 조성물 또는 고무 화합물을 제조 또는 생산하는 단계를 포함한다. 고무 화합물 또는 고무 조성물이 본원에 이미 기술된 그러한 물질과 같은 임의의 적합한 물질로 제조됨이 고찰된다. 활성 고무 부분이, 고무 화합물과 타이어의 또 다른 성분과의 반응을 촉진하거나 용이하게 하도록 고무 화합물 또는 고무 조성물내에 존재할 수 있음이 추가로 고찰된다.
표면 개질제는 또한, 모두 공통의 출원인이며 그 내용이 본원에 포함되어 있는 2002년 1월 17일자로 출원된 US 가특허출원 제 60/349996호와 관련된, 미국, 말레이시아, 관련된 타이완 및 PCT 출원 (US 10/342533호; 말레이시아 PI 20030153호; 및 관련된 PCT 및 타이완 출원 - 일련번호는 아직 알려지지 않음)에 기술된 것과 같은 중합체 기재 캡 플라이 강화물질과 결합될 수 있다.
실시예에 기술된, 중합체 기재 강화물질 구성, 코드 구성 및 관련된 데이터는 단지 예시를 위한 것으로서, 본 발명의 범위를 어떤 방식으로든지 제한하려는 것은 아니다.
시험 과정
자유 수축도: 자유 수축도는 테스트라이트(Testrite)TM 장치를 사용하여 측정되었다. 중량은 0.01g/공칭 섬도(nominal denier)이었고, 온도는 177℃이었으며, 시간은 1분이었다.
타이어 속도 내구력: 속도-내구력 시험은 하기와 같이 수행하였다: 타이어 로드는 최대 85%이었으며, 팽창 압력은 32 PSI이었다. 초기 시험 속도는 210 km/hr이었다. 타이어는 10분의 기간에 걸쳐 정지 상태에서 초기 시험 속도로 변화되었으며, 상기 속도는 30분간 유지되었다. 다음으로, 속도를 곧바로 10 km/hr로 높이고, 30분간 유지하였다. 이러한 마지막 단계를 타이어가 고장날 때까지 반복하였다.
실시예 1 및 2에 대해 처리된 폴리에스테르 얀
하기 표에는, 실시예 1 및 2에서의 타이어를 제조하는데 사용된, 처리된 폴리에스테르 꼬임처리한 얀 강화물질의 대표 특성이 요약되어 있다.
이 경우에 폴리에스테르가 폴리에틸렌 테레프탈레이트이었다 하더라도, 그 밖의 높은 강도 및 높은 계수를 갖는 강화물질이 또한 이점을 제공할 것으로 예상된다. 또한, 강화물질의 꼬임이 증가되는 경우에, 계수 및 강도와 같은 특정 특성은 자연적으로 감소할 것이다.
실시예 1: 37 EPI 에서의 폴리에스테르
본 실시예에서는 처리된 폴리에스테르 강화물질 캡 플라이즈로 제조된 타이어와, 종래 나일론 6.6 강화물질 캡 플라이즈를 비교하였다. 타이어 모두는 캡 플라이를 방사상으로 권취시킴으로써 형성되었으며, 인치당 말단의 수(ends per inch) 및 공칭섬도값으로부터 계산된, 캡 플라이 물질의 상대 중량은 나일론 타이어에 비해 약 9% 더 컸다.
폴리에스테르 캡 플라이즈의 경우에, 강화물질은 1000 섬도의 얀이었고, 인치당 5회로 꼬여졌으며, 강화물질 처리 공정 중에 전형적인 접착제를 사용하여 처리되었다. 나일론 강화물질은 1260 섬도의 얀이었으며, 강화물질 처리 과정 중에 전형적인 나일론 접착제를 사용하여 처리되었다. 폴리에스테르 강화물질은 신축 수준을 변화시킴으로써 처리 공정 중에 3.4% 및 4.4%의 2개의 수축 수준으로 가공되었다. 나일론의 가공은 상업적인 제조를 위해 일반적인 방식으로 실시되었다. 나일론의 실시예에 대한 수축값이 유효하지 않았다 하더라도, 전형적인 값은 폴리에스테르에 관한 실시예보다 더 컸는데, 그 이유는 나일론이 폴리에스테르보다 치수적으로 덜 안정했기 때문이다.
스틸 벨티드 래디얼 타이어는 3개의 강화물질 각각으로부터 형성되었다. 타이어의 구성은, 타이어 제조 중에 상이한 강화물질, 상이한 인치당 말단의 수 및 상이한 리프트(lifts)를 사용하는 것을 제외하고는, 동일하였다. 폴리에스테르 캡 플라이 타이어는 인치당 37개의 말단을 갖도록 제조된 반면, 나일론 6.6 캡 플라이 타이어는 인치당 32개의 말단을 갖도록 제조되었다. 폴리에스테르 캡 플라이 타이어는 낮은 리프트 수준 및 표준 리프트 수준에서 제조된 반면, 나일론 타이어는 표준 리프트 수준에서 제조되었다.
속도 내구력 시험이 각 타이어 유형의 5개 타이어에 대해 실시되었다. "나일론 6.6" 타이어에 대한 평균 고장 시간(failure time)은 50.9분이었다. 표준 리프트에서 제조된 폴리에스테르 타이어(표 1에서 폴리에스테르 5 및 7)에 있어서, "3.4%의 수축율을 갖는 폴리에스테르 타이어"에 대한 평균 고장 시간은 63.5분이었으며, "4.4%의 수축율을 갖는 폴리에스테르 타이어"에 대한 평균 고장 시간은 105.8분이었다. 명백하게, 고장 시간이 증가하면 폴리에스테르 강화물질의 수축율이 증가하였다. 또한, 동일한 경향이, 낮은 리프트 타이어(표 1에서 폴리에스테르 6 vs. 폴리에스테르 8)에 대해서도 확인되었다.
하기 표 1은, 이러한 세트의 실험으로부터 수집된 실제 데이터를 나타낸다. EPI는 각 인치의 물질에서의 코드 말단 수와 관련되는 "인치당 말단의 수"를 나타낸다.
표 1
실시예 2: 29 EPI 의 폴리에스테르
실시예 1에서와 같이, 본 실시예에서는 처리된 폴리에스테르 강화물질 캡 플라이즈와 종래의 나일론 6.6 강화물질 캡 플라이즈를 비교하였다. 본 실시예에서의 파라미터 모두는, 폴리에스테르 캡 플라이 강화물질의 인치당 말단의 수를 제외하고는 실시예 1에서와 동일하였다. 이 경우에, 폴리에스테르 타이어의 인치당 말단의 수는 29개이었다. 따라서, 인치당 말단의 수 및 공침섬도값으로부터 계산된 캡 플라이 물질의 상대 중량은 나일론 타이어에 비해 약 40% 더 컸다. 실시예 1에서의 "폴리에스테르" 타이어에 비해, 이 실시예에서의 "폴리에스테르" 타이어는 대략 22% 더 적은 강화물질을 함유하였다.
속도 내구력 시험이 각 타이어 유형의 5개 타이어에 대해 실시되었다. "나일론 6.6" 타이어에 대한 평균 고장 시간은 50.9분이었다. 표준 리프트에서 제조된 폴리에스테르 타이어(표 1에서 폴리에스테르 1 및 폴리에스테르 3)에 있어서, "3.4%의 수축율을 갖는 폴리에스테르 타이어"에 대한 평균 고장 시간은 56.1분이었으며, "4.4%의 수축율을 갖는 폴리에스테르 타이어"에 대한 평균 고장 시간은 102.8분이었다. 실시예 1에서와 같이, 명백하게 고장 시간이 증가하면 폴리에스테르 강화물질 수축율이 증가하였다. 또한, 동일한 경향이, 낮은 리프트 타이어(표 1에서 폴리에스테르 2 vs. 폴리에스테르 4)에 대해서도 확인되었다.
본 발명의 중요성은, "나일론 타이어" 내에 대략 40% 이상 더 많은 캡 플라이 강화물질이 존재한다 하더라도 "나일론" 타이어에 비해 "폴리에스테르" 타이어가 우수한 거동을 나타낸다는 것을 고려하는 경우에 훨씬 더 커지게 된다. 폴리에스테르 강화물질의 계수가 나일론 강화물질보다 더 커지는 것으로 이해되기 때문에, 이 점이 개선된 거동의 매커니즘이라는 것이 논의될 수 있을지도 모른다. 예를 들어, 아라미드 섬유와 같은 높은 계수의 강화물질은 캡 플라이 강화물질로 사용되는 경우에 탁월한 거동을 갖는 것으로 이해된다. 이 점이 특정 정도로 적용될 수 있다 하더라도, 실시예 1의 "폴리에스테르" 타이어와 실시예 2의 "폴리에스테르" 타이어의 비교로부터, 수축이 타이어 성능을 결정하는데 있어서 중요한 인자임이 확실히 드러난다. 예를 들어, 표준 리프트의 경우에서, "3.4%의 수축율을 지닌 타이어"에 대한 고장 시간은 63.5분인 반면, "4.4%의 수축율을 지닌 타이어"의 고장 시간은 105.8분 및 102.8분이었다.
지금까지, 타이어 코드 및 패브릭 제조에 대한 특정 구체예 및 적용, 이의 방법 및 용도를 기술하였다. 그러나, 상기 기술된 것들 이외에도 본원에 기재된 본 발명의 구상으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다수의 보다 많은 변형이 있을 수 있음이 당업자에게는 자명하다. 따라서, 본 발명의 내용은 첨부된 청구범위의 사상 내에 있는 것을 제외하고는 제한되지 않는다. 또한, 명세서 및 청구범위 모두를 해석함에 있어서, 모든 용어는 문맥과 일치되는 가능한 최대로 넓은 방식으로 해석되어야 한다. 특히, 용어 "포함한다(comprises)"와 "포함하고(comprising)"는, 기준이 된 요소, 성분 또는 단계가 존재 또는 사용될 수 없거나, 표현상 기준이 되지 않는 다른 요소, 성분 또는 단계와 조합될 수 있음을 나타내면서, 비배타적 방식으로 요소, 성분 또는 단계를 지칭하는 것으로서 해석되어야 한다.

Claims (29)

  1. 수축성분(shrinkage component)을 지닌 중합체 기재 캡 플라이(cap ply) 강화물질을 포함하는 생성물로서,
    강화물질이, 수축성분이 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상으로 증가되도록 처리되는 생성물.
  2. 제 1항에 있어서, 중합체 기재 캡 플라이 강화물질, 및 기준 중합체 기재 강화물질이 동일한 베이스 물질(base material)을 포함함을 특징으로 하는 생성물.
  3. 제 2항에 있어서, 베이스 물질이 폴리에스테르 기재 물질임을 특징으로 하는 생성물.
  4. 제 2항에 있어서, 베이스 물질이 나일론 기재 물질임을 특징으로 하는 생성물.
  5. 제 2항에 있어서, 베이스 물질이 나일론 및 폴리에스테르 모두를 포함함을 특징으로 하는 생성물.
  6. 제 1항에 있어서, 수축성분 및 기준 수축성분이 자유 수축도(free shrinkage percentage)(%)를 포함함을 특징으로 하는 생성물.
  7. 제 6항에 있어서, 자유 수축도(%)가 평균 자유 수축도(%)를 포함함을 특징으로 하는 생성물.
  8. 제 1항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 20% 이상 증가함을 특징으로 하는 생성물.
  9. 제 8항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 25% 이상 증가함을 특징으로 하는 생성물.
  10. 제 9항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 35% 이상 증가함을 특징으로 하는 생성물.
  11. 제 1항에 따른 중합체 기재 강화물질을 포함하는 캡 플라이.
  12. 제 1항에 따른 중합체 기재 강화물질을 포함하는 타이어.
  13. 약 3.3% 이상의 자유 수축도를 갖는 수축성분을 지닌 폴리에스테르 기재 강화물질.
  14. 제 13항에 있어서, 수축성분이 약 4% 이상의 자유 수축도를 가짐을 특징으로 하는 폴리에스테르 기재 강화물질.
  15. 제 13항에 따른 폴리에스테르 기재 강화물질을 포함하는 캡 플라이.
  16. 제 15항에 따른 캡 플라이를 포함하는 타이어.
  17. 기준 수축성분을 지닌, 기준 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계;
    수축성분을 지닌 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 제공하는 단계; 및
    수축성분이, 기준 중합체 기재 강화물질의 기준 수축성분에 비해 약 10% 이상 증가되도록 중합체 기재 강화물질을 처리하는 단계를 포함하여, 중합체 기재 캡 플라이 강화물질을 포함하는 생성물을 제조하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 중합체 기재 강화물질 및 기준 중합체 기재 강화물질이 동일한 베이스 물질을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 베이스 물질이 폴리에스테르 기재 물질임을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 베이스 물질이 나일론 기재 물질임을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 18항에 있어서, 베이스 물질이 나일론 및 폴리에스테르 모두를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 17항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 20% 이상 증가함을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 25% 이상 증가함을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 수축성분이 기준 수축성분에 비해 약 35% 이상 증가함을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 17항에 있어서, 처리가 열 처리를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 17항에 있어서, 처리가 기계적 가공(processing)을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 17항에 있어서, 처리가 열 처리, 기계적 가공 및 화학적 가공중 둘 이상의 조합을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 17항에 따른 방법으로 제조된 캡 플라이.
  29. 제 17항에 따른 방법으로 제조된 타이어.
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