KR20060050329A

KR20060050329A - 모노필라멘트 강화 고무 성분 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20060050329A
Application number: KR1020050072755A
Authority: KR
Inventors: 프랑소와 로이터 르네
Original assignee: 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-05-19
Also published as: AU2005203310B2; ZA200506338B; AU2005203310A1; BRPI0503307A; US20060033231A1; EP1630267A1; CN100344678C; CN1733824A

Abstract

본 발명은, 열가소성 중합체를 용융 방사하여 제 1 단계 모노필라멘트를 제조하는 단계; 용융 직조의 단계 직후, 접착제를 포함한 하나 이상의 액체에서 상기 제 1 단계 모노필라멘트를 급랭시켜 표면에 분산된 접착제를 갖는 제 2 단계 모노필라멘트를 제조하는 단계; 급랭 후, 제 2 단계 모노필라멘트를 건조, 연신, 열처리, 및 표면 처리로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 단계에 적용시켜 2000 내지 10,000 데시텍스(decitex) 모노필라멘트를 제조하는 단계; 및 2000 내지 10,000 데시텍스 모노필라멘트를 고무 조성물과 접촉시켜 강화 고무 성분을 형성하는 단계를 포함하는 강화 고무 성분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

모노필라멘트 강화 고무 성분 및 제조 방법{MONOFILAMENT REINFORCED RUBBER COMPONENT AND METHOD OF PRODUCING}

도 1은 종래기술 공정에 대한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시양태에 대한 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따르는 모노필라멘트를 제조하기 위한 방법의 하나의 실시양태에서 사용될 수 있는 장치의 설계도이다.

도 4는 본 발명에 따르는 모노필라멘트를 제조하기 위한 방법의 또다른 실시양태에서 사용될 수 있는 대안적인 장치의 설계도이다.

중량의 데니어의 열가소성 모노필라멘트는 트럭 타이어, 농업용 벨트, 힘 변속 벨트, 및 컴베이어 벨트를 포함하는 다양한 고무 용도에서 강화제로서 일반적으로 사용된다. 전형적으로, 모노필라멘트는 고무에 대한 접착성을 개선하기 위해 접착제로 처리된다. 트럭 타이어의 경우에서, 루즈하게 제직된 직물의 형태인 몇 몇의 모노필라멘트는 브레이커 벨트로서 사용하기 전에 레소르시놀-포름알데하이드 라텍스(RFL) 접착제에 침지될 수 있다. 모노필라멘트 직물은 약 3000미터 길이의 스풀(spool)로부터 취출하고, RFL 침지(dipping) 과정에 이어, 침지된 직물을 약 1000미터의 롤(roll)로 분할함으로써 연속적으로 실시된다. 그 후, 침지된 직물을 1000미터 롤로부터 취출하고, 타이어에 사용하기 위해 고무 화합물로 캘린더(calender)시킨다.

모노필라멘트 직물의 침지 공정은 상기 공정의 시작 및 종결 동안 상당한 양의 직물의 낭비를 야기한다. 게다가, 특히 강화 고무 용도를 위한 더욱 커진 필요성 때문에 고무 및 모노필라멘트 사이의 접착성에서 계속적인 개선이 요구된다. 그러므로, 처리 공정의 효율을 개선하기 위해서 뿐만 아니라, 고무 화합물에 대한 모노필라멘트의 동등한 또는 우수한 접착성을 획득하기 위해, 열가소성 모노필라멘트의 접착제 처리를 위한 개선된 공정을 갖는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본 발명은, 열가소성 중합체를 용융 방사하여 제 1 단계 모노필라멘트를 제조하는 단계; 용융 직조의 단계 직후, 접착제를 포함한 하나 이상의 액체에서 상기 제 1 단계 모노필라멘트를 급랭시켜 표면에 분산된 접착제를 갖는 제 2 단계 모노 필라멘트를 제조하는 단계; 급랭 후, 제 2 단계 모노필라멘트를 건조, 연신, 열처리, 및 표면 처리로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 단계에 적용시켜 2000 내지 10,000 데시텍스(decitex) 모노필라멘트를 제조하는 단계; 및 2000 내지 10,000 데시텍스 모노필라멘트를 고무 조성물과 접촉시켜 강화 고무 성분을 형성하는 단계를 포함하는 강화 고무 성분을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

발명의 상세한 설명

열가소성 모노필라멘트의 통상적인 제조 방법은 전형적으로 압출기 및 방적기 헤드(head)를 통해 열가소성 물질의 용융 방사에 이어, 물욕에서의 고온의 모노필라멘트의 급랭을 포함한다. 예시적인 방법은 본원에서 전체가 참조로서 인용되는 미국 특허 제 4,009,511 호; 제 5,223,187 호; 제 5,262,099 호; 제 5,518,670 호; 제 6,036,895 호; 및 제 6,238,608 호에 개시되어 있다. 모든 이들 종래기술 방법에서, 열가소성 모노필라멘트는 용융 방사되고, 물 급랭되고, 및 접착제로 모노필라멘트를 처리하기 전에 연신(drawing) 같은 추가적인 공정으로 처리된다.

본 방법에 따르는 용융-방사 및 접착제 처리에 적합한 열가소제는 폴리아마이드, 폴리에스터, 및 폴리(바이닐 알콜)을 포함한다. 폴리아마이드에 포함되는 것은 그중에서도 특히 나일론 6, 나일론 66, 나일론 612이다. 폴리에스터에 포함되는 것은 그중에서도 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트이다.

특히 방향족 폴리아마이드가 아닌 모든 폴리아마이드가 용융 방사된다. 상기 공정은 압출기 내부에서 중합체 또는 중합체 조각을 중합체의 연화/용융 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 이러한 압출기는 예를 들어, 독일에 소재한 라이펜하우저 게엠베하 앤드 코포레이션 마쉬넨프브리크(Reifenhauser GmbH & Co Maschinenfabrik)로부터 입수가능하다.

나일론 용융물은 열 및 빛에 의한 분해를 예방하는 안정화제를 포함할 수 있다. 중합 반응 전에 첨가되는 안정화제는 전형적으로 약 45 내지 50ppm 구리의 구리염이다. 몇몇의 유기 물질 또는 무기 물질이 구리염(예컨대 요오드화 금속, 주석염, 2-아미노-3,5-다이아오도벤조산, 2-하이드록시벤조티아졸, 하이드록시벤즈이미다졸 및 2-머캡토벤조메틸티아졸)과 함께, 상승 공안정화제로서 작용하는 것으로 공지되어 있다.

용융된 중합체는 정확하게 측정된 양으로 스피너릿(spinneret)으로 가능한 빨리 전달되어 필라멘트의 크기 변이를 최소화하고, 이로써 요구되는 필라멘트 성능을 확보한다.

중합체는 촉매 잔류물, 침전된 첨가제 및 스피너릿의 구멍을 막는 다른 입자를 함유할 수 있다. 따라서, 용융물 균질성을 획득하기 위해, 상기 중합체를 여과하고 전단할 수 있다.

중합체는 방사-구멍을 통해 프레스 변형되어, 바람직한 직경의 모노필라멘트가 형성된다. 통상적인 스피너릿 오리피스(orifice)는 보통 원형이다. 많은 용도에서, 비원형 모노필라멘트가 대중적이다. 특정한 오리피스 형태는 특정한 필라멘 트 횡단면을 제공하기 위해 발달되었다. 추가적인 방사 방법은 스피너릿 하에서 용융물 스트림을 비원형 단일 필라멘트로 융합하는 것으로 구성된다. 중공(hollow) 필라멘트는 단일 또는 다중 오리피스 디자인 같은 오리피스의 특정 디자인에 의해 또는 용융물 단계 동안 가스를 필라메트로 주입하는 것에 의해 제조될 수 있다.

스피너릿 오리피스의 형태를 제외한 개질된 횡단면 필라멘트의 방사 설비 및 제조 방법은, 보다 높은 용융물 점조도, 보다 낮은 중합체 온도 및 스피너릿 하에서 급속 급랭이 특정한 횡단면을 선호할 수 있다는 것에도 불구하고, 둥근 횡단면 필라멘트를 제공하는 것과 유사하다.

모노필라멘트 제조를 위한 전형적인 종래기술 방법(10)은 도 1에 예시되어 있다. 도 1에서 예시된 바와 같이, 열가소성 모노필라멘트(13)는 열가소성 물질을 용융 방사(12)하고, 이어 상기 모노필라멘트를 냉각시키기 위해 물 급랭(14)시켜서 제조할 수 있다. 모노필라멘트(13)의 후속 처리는 모노필라멘트(13)를 배향하고 강화하기 위해 섬유 연신/열 처리(16)를 포함할 수 있다. 상기 모노필라멘트(13)를 직물 제직(18)에 도입하여 예를 들어, 공기 타이어에 사용하기 위한 루즈한 제직을 산출할 수 있다. 다르게는, 모노필라멘트(13)는 단독으로 또는 제직되지 않은 상태인 다중의 단일 모노필라멘트로서 사용될 수 있다. 중요하게도, 종래기술공정에서의 접착제 처리(20)는 섬유 연신, 열 처리 및 임의의 제직 후에 일어난다. 최종적으로, 접착제 처리된 모노필라멘트는 고무 접촉(도시되지 않음)되어 강화 고무 성분을 생성한다.

스피너릿을 통과한 필라멘트의 형태와 상관없이, 상기 필라멘트는 기계에 들러붙는 것을 피하기 위해 물욕에서 보다 낮은 온도로 급랭되고, 이어서 모노필라멘트 용융점보다 약 10 내지 20℃ 낮은 적합한 온도로 재가열되고, 최종 모노필라멘트 직경으로 연신되며, 그 동안에 중합체 결정 분획 대 무정형 분획의 비가 증가된다. 모노필라멘트 얀(yarn)의 경우, 카운터스트림 공기-냉각으로 급랭시키고, 인접한 필라멘트의 프렛화를 피하기 위해 피니시(finish) 처리하였다. 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트의 후속 연신 공정은 유사하다. 연신율은 점성 및 신장 같은 필라멘트의 특성에 영향을 미친다. 연신율이 증가함에 따라, 점성은 일반적으로 증가하고, 신장은 일반적으로 감소한다. 타이어 용도를 위한 필라멘트는 통상 보다 높은 연신비를 갖는다. 엄격한 공정 제어가 매우 중요하다. 상이한 배향성, 상이한 열 처리 또는 습도 변화를 갖는 얀의 단일 단부는 최종 생산품에서 줄무늬(streak)를 야기할 수 있다.

도 1의 종래기술 공정과 비하여, 본 발명의 공정(110)은 도 2에 예시된다. 도 2에서 예시된 바와 같이, 열가소성 모노필라멘트는 용융 방사(112)에 의해 제조될 수 있다. 종래기술 방법과 다르게, 용융 방사 후, 제 1 단계 모노필라멘트(113)는 결합된 급랭/접착제 침지 단계(114)로 투입된다. 상기 단계(114)는 모노필라멘트를 급랭시키기 위한 열 전달을 제공하고, 동시에 모노필라멘트의 고무 화합물에 대한 접착성을 강화하기 위해 모노필라멘트 상으로 적합한 접착제의 침착을 제공한다. 그 후, 접착제가 침착된 제 2 단계 모노필라멘트(115)는 선택적으로 섬유 연신 및 열 처리(116) 및 직물 제직(118) 같은 후속 단계에 이어, 고무 접촉(도 시되지 않음)에 적용되어 강화 고무 성분을 제조할 수 있다. 접착제 침지 단계(114)로부터 잔류하는 물 또는 용매를 제거하기 위해 제 2 단계 모노필라멘트의 건조를 포함하는 다른 단계가 또한 수행될 수 있다.

따라서, 단일 처리 단계에서, 상기 모노필라멘트는 접착제 침지를 사용하여, 용융 방사 온도로부터 냉각되고 코팅된다. 모노필라멘트는, 새롭게 압출된 모노필라멘트를 급랭시키기 위해 물욕을 사용하는 것 대신에, 모노필라멘트/고무 복합체의 경화 동안 상기 모노필라멘트를 고무 화합물에 접착시킬 수 있게 하기 위해, 모노필라멘트의 표면에 접착제를 동시에 적용하는 접착제-침지-욕에서 냉각된다. 이는 라인이 실행을 계속함에 따라 침지/신장 공정 후에 전체 보빈이 새로운 빈 보빈으로 교체되기 때문에, 단일 보빈(bobbin) 상에 침지된 모노필라멘트의 비-중지 생산을 가능하게 한다. 이는 현 기법에 비해 다음과 같은 중대한 이점을 제공한다: 첫째, 압출된 모노필라멘트의 열이 모노필라멘트에 대해 접착제의 건조 및 반응을 돕는데 사용되고; 둘째, 필요한 침지 욕 및 가열 구역을 갖춘 특정한 침지-장치 라인을 갖출 필요가 없고; 셋째, 전형적인 방식의 배치 공정과 비교하여 새로운 공정은 연속적이다.

주요한 이점은 처리된 모노필라멘트를,

(A) 모노필라멘트를 방사하는 것;

(B) 3000미터의 폭을 갖도록 1.5미터의 직물을 제직하는 것;

(C) 침지-장치 상에서 직물을 그레이지 롤에 침지시키고, 최대 1000미터의 운송가능한 롤로 분할하는 것;

(D) 침지된 직물을 바람직한 피복 화합물로 캘린더하는 것; 및

(E) 코팅된 직물을 타이어를 제조하기 위한 크기 및 각도로 절단하는 것의 전형적인 종래기술 방법에 비교하여, 얀 스피너로부터 타이어 기성품으로서 구입할 수 있다는 것이다.

본 발명의 공정은,

(A) 모노필라멘트를 침지/신장하는 동안 이를 방사하는 것;

(B) 강철-코드 캘린더 상에서 피복 화합물로 모노필라멘트를 코팅하는 것; 및

(C) 적절한 크기 및 각도로 절단하고 타이어를 제조하는 것만을 요구한다.

추가적인 이점은 물 냉각 장치의 에너지 절약 및 억제이다.

상기 공정(110)에 따라 처리될 수 있는 중합체 필라멘트는 본원에서 개시한 바와 같이 모노필라멘트일 수 있다. 중합체 필라멘트는 또한 당분야에 공지된 바와 같이 급랭 전에 융합 단계에서 함께 융합되는 두 개 이상의 모노필라멘트를 포함한 멀티필라멘트로 융합될 수 있다(도시되지 않음).

급랭/접착제 처리 단계(114)는, 용융 방사 모노필라멘트를 위해 열 전달 매체로서 적합한 액체중에서 수행된다. 적절한 액체는 물, 규소 오일, 및 열가소성 물질을 용해시키지 않는 유기 용매를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 액체는 물이다.

급랭/접착제 처리 단계(114)에서 사용되는 액체는, 강화 고무 성분에서 사용되는 열가소성 모노필라멘트 및 고무 화합물 사이에 접착성을 촉진하기에 적합한 접착제를 포함한다. 적절한 접착제는, 이에 한정되지는 않지만, 에폭시, 차단된 아이소사이아네이트, 레소르시놀-포름알데하이드 축합물, 및 중합성 라텍스를 포함한, 모노필라멘트를 위한 접착제 처리에 전형적으로 사용되는 것을 포함한다. 접착제는 수성 라텍스 같이 용액 또는 분산액의 형태일 수 있다.

하나의 실시양태에서, 제 1 단계 모노필라멘트는 RFL 액체에서 침지된다. 한 실시양태에서, 상기 RFL은 (A) 레소르시놀, (B) 포름알데하이드, (C) 스타이렌-뷰타디엔 고무 라텍스 및/또는 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼중합체 라텍스 같은 중합체 라텍스, 및 (D) 차단된 아이소사이아네이트를 포함할 수 있다. 레소르시놀은 포름알데하이드와 반응하여 레소르시놀-포름알데하이드 반응 생성물을 생성한다. 이 반응 생성물은 레소르시놀 상의 페놀기 및 포름알데하이드 상의 알데하이드기 사이의 축합 반응의 결과이다. 라텍스 내에서 동일 반응계에서 형성되거나, 수성 용액에서 분리되어 형성되는 레소르시놀 레솔 및 레소르시놀-페놀 레솔은 접착제 혼합물에서의 다른 축합 생성물에 비해 상당히 우수하다.

레소르시놀은 약 37% 포름알데하이드가 수산화나트륨 같은 강염기와 함께 첨가된 물에 용해될 수 있다. 상기 강염기는 일반적으로 약 7.5% 이하의 레소르시놀로 구성되고, 레소르시놀에 대한 포름알데하이드의 몰 비가 약 1.5 내지 약 2의 범위이어야 한다. 레솔 또는 축합 생성물 또는 수지의 수성 용액은 스타이렌-뷰타디엔 라텍스 및 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼중합체 라텍스와 혼합된다. 레솔 또는 다른 언급된 축합 생성물 또는 상기 축합 생성물을 형성하는 물질은 라텍스 혼합물의 고체중의 5 내지 40부이고, 바람직하게 약 10 내지 28부이다. 레솔을 형성하는 축합 생성물 또는 레솔 유형 수지를 형성하는 물질은 바람직하게 부분적으 로 반응되거나, 물에 오직 부분적으로 용해되도록 반응되어야 한다. 이어 바람직하게 충분한 물을 첨가하여 최종 침지에서 총 고체의 약 12 내지 28중량%가 수득되도록 한다. 레소르시놀/포름알데하이드 수지에 대한 라텍스로부터의 중합성 고체의 중량비는 약 2 내지 약 6의 범위이어야 한다.

RFL 접착제는 또한 차단된 아이소사이아네이트를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 차단된 아이소사이아네이트의 고체의 약 1 내지 약 8중량부가 접착제에 첨가된다. 상기 차단된 아이소사이아네이트는, 이에 한정되지는 않지만, EMS 어메리컨 그릴론 인코포레이티드(EMS American Grilon, Inc.)에서 시판중인 그릴본드(Grilbond)-IL5 같은 카프로락탐 차단된 메틸렌-비스-(4-페닐아이소사이아네이트), 및 본원에서 전체가 참조로서 인용된 세 개의 미국 특허 제 3,226,276 호; 제 3,268,467 호 및 제 3,298,984에 개시된 바와 같은 페놀 포름알데하이드 차단된 아이소사이아네이트를 포함하는, RFL 접착제 침지에서 사용되는 것으로 공지된 임의의 적절한 차단된 아이소사이아네이트일 수 있다. 차단된 아이소사이아네이트로서 하나 이상의 아이소사이아네이트 및 하나 이상의 종류의 아이소사이아네이트 차단제 사이의 반응 생성물을 사용할 수 있다. 아이소사이아네이트는 페닐 아이소사이아네이트, 다이클로로페닐 아이소사이아네이트 및 나프탈렌 모노아이소사이아네이트 같은 모노아이소사이아네이트, 톨릴렌 다이아이소사이아네이트, 다이아니시딘 다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, m-페닐렌 다이아이소사이아네이트, 테트라메틸렌 다이아이소사이아네이트, 알킬벤젠 다이아아소사이아네이트, m-자일렌 다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실메테인 다이아이소사이 아네이트, 3,3-다이메톡시페닐메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 1-알콕시벤젠-2,4-다이아소사이아네이트, 에틸렌 다이아이소사이아네이트, 프로필렌 다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 다이페닐렌 다이아이소사이아네이트, 뷰틸렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 다이페닐메테인-4,4-다이아이소사이아네이트, 다이페닐렌에테인 다이아이소사이아네이트, 1,5-나프탈렌 다이아이소사이아네이트 등과 같은 다이아이소사이아네이트, 및 트라이페닐메테인 트라이아이소사이아네이트, 다이페닐렌메테인 트라이아이소사이아네이트 등과 같은 트라이아이소사이아네이트를 포함한다. 아이소사이아네이트-차단제는 페놀, 크레졸, 및 레소르시놀 같은 페놀, t-뷰탄올 및 t-펜탄올 같은 3차 알콜, 다이페닐아민, 다이페닐나프틸아민 및 자일리딘 같은 방향족 아민, 에틸렌 이민 및 프로필렌이민 같은 에틸렌이민, 석신산 이미드, 및 프탈이미드 같은 이미드, ε-카프로락탐, δ-발레로락탐, 및 뷰티로락탐 같은 락탐, 유레아 및 다이에틸렌 유레아 같은 유레아, 아세토옥심, 사이클로헥산옥심, 벤조페논 옥심, 및 α-피롤리돈 같은 옥심을 포함한다.

중합체는 라텍스의 형태 또는 다른 방식으로 첨가될 수 있다. 한 실시양태에서, 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼중합체 라텍스 및/또는 스타이렌-뷰타디엔 고무 라텍스는 RFL 접착제에 첨가될 수 있다. 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼중합체는 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼중합체의 고체 중량이 스타이렌-뷰타디엔 고무의 고체 중량의 약 50 내지 약 100%가 되도록 RFL 접착제내에 존재할 수 있다; 즉, 스타이렌-뷰타디엔 고무에 대한 바이닐피리딘-스타이렌-뷰타디엔 삼 중합체의 중량비가 약 1 내지 약 2이다.

먼저 중합체 라텍스를 제조하고, 이어 부분적으로 축합된 축합 생성물을 첨가하는 것이 통상적으로 바람직하다. 그러나, 상기 성분(레소르시놀 및 포름알데하이드)은 축합되지 않은 형태로 중합체 라텍스에 첨가될 수 있고, 그 후 전체 축합반응이 동일 반응계에서 발생할 수 있다. 라텍스는 염기성 pH 수준에서 유지될 때, 보다 길고 보다 안정적으로 유지되는 경향이 있다.

본 발명에 따라, 나일론 모노필라멘트는 RFL 욕에서 약 5 내지 30초동안 유지되고, 이어서 몇 분 동안 120 내지 240℃에서 건조되고, 스풀상에 감기게 된다.

사용된 건조 단계는 점진적으로 상승하는 온도에서 유지되는, 하나 이상 및 바람직하게 두 개 이상의 건조탑을 통해 모노필라멘트를 통과시킴으로써 바람직하게 수행될 것이다.

예를 들어, 제 1 건조탑을 통해 모노필라멘트를 통과시키고, 모노필라멘트를 120 내지 160℃를 포함하는 온도에 모노필라멘트를 노출시킨 후, 이를 200 내지 240℃의 범위내의 온도에서 유지되는 제 2의 고온탑을 통해 통과시킴으로써 모노필라멘트를 건조하는 것이 바람직하다. 언급한 온도는 탑 온도이고; 모노필라멘트는 낮은 열용량을 갖기 때문에, 가열이 즉각적이고 거의 균질하다. 모노필라멘트는 바람직하게 30 내지 120초 내에서 각각의 건조탑에서의 체류 시간을 가질 것이다. 예를 들어, 제 1 탑에서 약 60초 및 제 2 탑에서 45초의 체류 시간이 사용될 수 있다.

급랭/접착제 처리 단계는 하나 이상의 접착제 처리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융 방사한 후, 제 1 단계 모노필라멘트는 먼저 냉각 및 에폭시 코팅을 제공하기 위해 수성 에폭시 분산액에서 급랭되고, 이어서 RFL 유형 침지에서 두 번째로 침지될 수 있다.

에폭시로서, 글라이세린, 프로필렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜, 헥세인 트라이올, 소르비톨, 트라이메틸올 프로페인, 3-메틸펜테인트라이올, 폴리(에틸렌 글라이콜), 폴리(프로필렌 글라이콜) 등과 같은 지방족 폴리알콜과 에피클로로하이드린 같은 할로하이드린 사이의 반응 생성물, 레소르시놀, 페놀, 하이드로퀴놀린, 플로로글루시놀 비스(4-하이드록시페닐)메테인 같은 방향족 폴리알콜과 할로하이드린 사이의 반응 생성물, 노볼락 유형 페놀성 수지, 또는 노볼락 유형 레소르시놀 수지 같은 노볼락 유형 페놀성 수지와 할로하이드린 사이의 반응 생성물이 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 에폭시는 오르쏘-크레졸 포름알데하이드 노볼락 수지로부터 유도된다.

에폭시는 미세한 입자 폴리에폭사이드의 수성 분산액으로서 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 폴리에폭사이드는 수성 분산액에 약 1 내지 약 5중량%의 농도 범위로 존재한다. 또다른 실시양태에서, 폴리에폭사이드는 수성 분산액에 약 1 내지 약 3중량%의 농도 범위로 존재한다.

제 1 처리 단계에서, 건조 폴리에스터 코드는 수성 폴리에폭사이드 분산액에 침지된다. 상기 코드는 폴리에폭사이드의 약 0.3 내지 0.7중량% 사이의 침지 픽업(dip pick up, 또는 DPU)하기에 충분한 시간 동안 침지된다. 또다른 실시양태에서, DPU는 약 0.4 내지 0.6중량%이다. 상기 DPU는 침지된 코드 중량(침지된 코드 의 건조 또는 경화 후)에서 침지되지 않은 코드 중량을 뺀 값을 침지되지 않은 중량으로 나눈 것으로 정의된다.

폴리에스터 코드는, 수성 폴리에폭사이드 분산액에서 분산액 욕을 통해 코드를 연신함으로써, 또는 배치에서 코드를 소킹함(soaking)으로써 연속 공정으로 처리될 수 있다. 폴리에폭사이드 분산액에 침지시킨 후, 과량의 물을 제거하기 위해 당분야에 공지된 방법을 사용하여 상기 코드를 건조하거나 경화시킨다.

나일론의 물리적 및 화학적 특성과 유사한 물리적 및 화학적 특성을 갖는, 다른 직물 물질 및 더욱 구체적으로 용융 방사 고점성 섬유를 유사한 공정 단계에 적용하는 것을 고려할 수 있다. 제 1 단계에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트가 바람직할 것이다.

본 발명에 따라, 나일론 모노필라멘트는 RFL 욕에서 약 5 내지 30초 동안 유지되고, 이어서 120 내지 240℃의 범위 내의 온도에서 몇 분 동안 건조되고, 그 후 스풀에 감긴다.

예를 들어, 제 1 건조탑을 통해 모노필라멘트를 통과시키고, 모노필라멘트를 120 내지 160℃를 포함하는 온도에 노출시킨 후, 이를 200 내지 240℃의 범위내의 온도에서 유지되는 제 2의 고온탑을 통해 통과시킴으로써 모노필라멘트를 건조하는 것이 바람직하다. 언급한 온도는 탑 온도이고; 모노필라멘트는 낮은 열용량을 갖 기 때문에, 가열이 즉각적이고 거의 균질하다. 모노필라멘트는 바람직하게 30 내지 120초 내에서 각각의 건조탑에서의 체류 시간을 가질 것이다. 예를 들어, 제 1 탑에서 약 60초 및 제 2 탑에서 45초의 체류 시간이 사용될 수 있다.

도 3은 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있는 설비(40)의 계획도를 도시한다. 상기 설비는 모터(45)에 의해 구동되는 압출기 스크루(44)를 하우징하는 가열된 배럴(43)에 연결된, 호퍼(42)에 투입되는 중합체 조각의 투입기(41)를 포함한다. 상기 배럴(43)은 몇 개의 가열 구역 및 냉각 구역으로 나뉘어져 있다. 열은 전기, 세라믹-절연된 저항 가열 대역에 의해 생성된다. 냉각은 공기 또는 액체에 의해 영향을 받는다. 상기 배럴은 나일론의 용융 온도보다 약 20℃ 높은 온도로 나일론 조각을 가열한다. 압출기 스크루(44)는 보통 하나의 오리피스를 가진 스피너릿(46)을 통해 용융된 물질을 압착한다. 압출된 필라멘트(20)는 스피너릿 헤드 밖으로 원통형의 롤(47)에 의해 연신되고, 추가적인 롤(47b)이 있는 RFL 욕(48)로 유도된다. 스피너릿 헤드로부터 상기 욕(48) 사이의 거리 및 회수 속도는 필라멘트(20)가 약 300 내지 약 90℃의 온도로 냉각되도록 선택된다. 상기 거리는 통상 50 내지 200cm의 범위이다. 상기 필라멘트(20)는 높아야 80℃의 온도 및 바람직하게 50 내지 70℃ 사이의 온도를 갖는 "급랭 및 침지" RFL 욕에 유입시 약 90℃보다 높은 온도를 가질 수 없다. 상기 RFL 욕은 온도 제어되어(도시되지 않음), 안정적으로 80℃ 이하인 온도를 유지케 한다.

상기 필라멘트(20)는 풀(pull) 롤(49)에 의해 RFL 욕(48)로부터 연신되고, 제 1 건조탑(50)으로 투입된다. 상기 롤(47, 47b, 49) 뿐만 아니라 추가적으로 필 요할 수 있는 롤이 필라멘트를 정확하게 유도하기 위한 홈(groove)을 가져, 균질한 냉각을 보장하고, 침지 유체에 계속적으로 노출시킬 수 있다. 필라멘트를 약 140℃의 온도에 노출시키는 제 1 건조탑(50)으로부터, 상기 필라멘트는 약 200℃의 온도를 갖는 제 2 건조탑(51)으로 유도된다. 제 2 고온탑(51)에서, 요구되는 물리적 특성 및 더욱 구체적으로 요구되는 점성을 부여하기 위해 상기 필라멘트(20)는 연신된다. 탑(51)에 이어 풀 롤(52)의 세트, 페스툰(festoon)(53) 및 와인드 업 장치(54)로 처리된다. 도 4에서 개시된 바와 같은 전형적인 장치에서 와인드-업 속도는 당업자에 의해 과도한 실험없이 결정될 수 있는 다양한 요인에 의해 결정된다.

도 4는 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있는 대안적인 장치(40a)의 계획도를 도시하고, 여기에서 동일한 참조 번호는 유사한 방식으로 작동하는 설비 부품을 지칭한다. 상기 장치(40a)는 두 개의 "급랭 및 침지" RFL 욕(48 및 49)을 포함하고, 상기 욕은 모두 바람직하게 온도 제어된다. RFL 욕은 15 내지 26.5%의 고형 물질을 함유해야 하고, 나머지는 물이라는 것이 당분야에 잘 공지되어 있다. 도 4에 따르는 실시양태에서, 제 1 욕(48)이 제 2 욕(59)보다 낮은 농도의 고형 물질을 함유하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 제 1 욕(48)은 바람직하게 15% 보다 약간 초과하는 농도를 가져야 하고, 제 2 욕은 26% 보다 약간 작은 농도를 가져야 한다.

제 1 욕(48)에서 나온 필라멘트(20)는 가압된 증기 챔버(56)를 통해 연신된다. 이러한 것은 당분야에 잘 공지되어 있고, 6 내지 12㎏/㎠의 증기압 및 약 180 ℃의 온도에서 작동된다. 증기 조건은 열이 필라멘트의 코어의 배향을 야기하는 신장을 보조하도록 선택된다. 증기는 표면으로 들어가고, 이를 비배향시켜 필라멘트를 신장할 때, 표면에서 분자 배향 또는 복굴절의 발달을 예방한다. 모노필라멘트(20)는 700 내지 1300℃의 온도에서 방사열 원소를 함유하는 가열탑(37)로 투입되기 전에 최소한 3.5 배의 비로 배향 신장되고, 여기에서 상기 필라멘트는 추가적으로 최소한 1.3배 비로 신장된다. 상기 필라멘트는 롤(58)에 의해 유도되는 동안 약 80℃의 온도로 공기중에서 냉각되고, 그 후 급랭 및 침지 욕(59)로 투입된다.

필라멘트는 풀 롤(60a)에 의해 RFL 욕(59)로부터 연신되고, 건조탑(61)으로 투입된다. 필라멘트를 120 내지 140℃의 온도에 노출시키는 건조탑(61)으로부터, 상기 필라멘트는 롤(60b)에 의해 200 내지 240℃의 온도를 갖는 고온탑(62)으로 유도된다. 제 2 고온탑(62)에서, 필라멘트는 도 4의 탑(51)에서 연신되는 것에 비해 보다 경미하게 신장된다. 제 1 실시양태에서, 상기 고온탑(62)에 이어, 풀 롤(60c)의 세트, 페스툰(53) 및 와인드 업 장치(54)로 처리된다.

상기 제 2 실시양태가 이중의 급랭 및 가열 단계를 가짐에도 불구하고, 코팅의 질 및 균질성에 이점이 있고, 마무리된 필라멘트는 보다 높은 점성을 갖는다.

필라멘트가 증기 챔버(56) 및 가열탑(57)에서 획득되는 것보다 높은 점성을 요구하지 않는 경우, 고온탑(62) 없이 하는 것이 가능하다. 그 후, 건조탑(61)에 이어, 페스톤(53) 및 와인드 업 장치(54)로 처리된다. 욕(59)로부터 나온 필라멘트(20)가 200℃ 이상의 임의의 온도 단계에 적용되지 않기 때문에, 상기 RFL 욕은 임의의 차단된 아이소사이아네이트를 함유하지 않아야 한다.

나일론 모노필라멘트의 처리 후, 처리된 모노필라멘트는 고무 화합물과 함께 강화 고무 성분으로 도입될 수 있다. 하나 이상의 모노필라멘트가 비교적 큰 가열된 회전 금속 원통 롤의 위를 통과하고, 주변을 지나가고, 및 내부를 통과할 때, 하나 이상의 모노필라멘트 상으로 고무를 캘린더함으로써 고무 조성물은 적용할 수 있다. 이러한 방법은 당분야에서 숙련된 자들에게 공지되어 있다.

강화 고무 성분에서 사용되는 고무 조성물은 가교결합된 탄성체 또는 고무를 함유한다. 이러한 고무는 에틸렌 알파-올레핀 고무, 실리콘 고무, 폴리클로로프렌, 폴리뷰타디엔, 에피클로로하이드린, 아크릴로나이트릴 고무, 수소화된 아크릴로나이트릴 고무, 불포화 카복실산 에스터 그래프트된 수소화된 나이트릴 뷰타디엔 탄성체의 아연염, 천연 고무, 합성 시스-1,4-폴리아이소프렌, 스타이렌-뷰타디엔 고무, 에틸렌-바이닐-아세테이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴레이트 공중합체 및 삼중합체, 염소화된 폴리에틸렌, 클로로설포네이트화된 폴리에틸렌, 알킬화된 클로로설포네이트화된 폴리에틸렌, 트랜스-폴리옥테나머, 폴리아크릴성 고무, 비-아크릴화된 시스-1,4-폴리뷰타디엔, 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

통상적인 화합 성분이 고무 조성물의 제조에 사용될 수 있다는 것이 알려져 있다. 상기 고무 조성물은 황 경화될 수 있거나 과산화물 경화될 수 있다. 예를 들어, 상기 고무 조성물은 강화제, 충전제, 해교제(peptizing agent), 안료, 스테아르산, 촉진제, 가황제, 오존화방지제, 산화방지제, 처리 오일, 활성화제, 개시제, 가소제, 왁스, 예비-가황 반응 억제제, 증량 오일 등을 포함한 통상적인 첨가 제를 함유할 수 있다. 통상적인 촉진제의 예는 예를 들어, 전형적으로 약 0.2 내지 3phr의 양으로 첨가되는 아민, 구아니딘, 티오유레아, 티올, 티우람(thiuram), 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 잔테이트일 수 있다. 가황제의 예는 황 원소(유리 황) 또는 황 주개 가황제, 예를 들어 아민 다이설파이드, 중합성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물을 포함한다. 가황제의 양은 고무의 유형 및 가황제의 특정 유형에 따라 변할 것이지만, 일반적으로 약 0.1 내지 약 3phr의 범위이고, 약 0.5 내지 약 2phr의 범위가 바람직하다. 고무 조성물에 존재할 수 있는 분해방지제의 예는 모노페놀, 비스페놀, 티오비스페놀, 폴리페놀, 하이드로퀴논 유도체, 포스파이트, 포스페이트 블렌드, 티오에스터, 나프틸아민, 다이페놀 아민뿐만 아니라, 다른 다이아릴 아민 유도체, 파라-페닐렌 다이아민, 퀴놀린 및 혼합된 아민을 포함한다. 분해방지제는 일반적으로 약 0.1 내지 약 10phr 범위의 양으로 사용되고, 약 2 내지 6phr의 범위가 바람직하다. 그러나, 아민-계 분해방지제는 본 발명의 실행에서 바람직하지 않다. 사용될 수 있는 해교제의 예는 펜타클로로페놀이고, 약 0.1 내지 0.4phr 범위의 양으로 사용될 수 있고, 약 0.2 내지 0.3phr의 범위가 바람직하다. 본 발명의 고무 조성물에서 사용될 수 있는 처리 오일의 예는 예를 들어, 지방족 오일, 나트텐성 오일 및 방향성 오일을 포함한다. 상기 처리 오일은 약 0 내지 약 30phr 범위의 통상적인 양으로 사용될 수 있고, 약 5 내지 15phr의 범위가 보통 바람직하다. 개시제는 일반적으로 약 1 내지 4phr 범위의 양으로 사용되고, 약 2 내지 3phr의 범위가 바람직하다. 카본 블랙 및 실리카 같은 통상적인 충전제는 약 10 내지 약 150phr 범위의 양으로 사용될 수 있다.

황 경화 고무 조성물의 경우에서, 촉진제는 통상적인 양으로 사용될 수 있다. 1차 촉진제가 사용되는 경우, 사용되는 양은 약 0.5 내지 약 2phr의 범위이다. 두 개 이상의 촉진제의 조합이 사용되는 경우, 1차 촉진제는 약 0.1 내지 1.5phr 범위의 양으로 사용되고, 2차 촉진제는 약 0.1 내지 0.5phr 범위의 양으로 사용된다. 촉진제의 조합은 상승 효과를 산출하는 것으로 공지되어 있다. 통상적인 촉진제의 적합한 유형은 아민, 다이설파이드, 구아니딘, 티오유레아, 티아졸, 티우람, 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 잔테이트이다. 바람직하게, 1차 촉진제는 설펜아마이드이다. 2차 촉진제가 사용되면, 바람직하게 구아니딘, 다이티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다.

과산화물 경화된 고무 조성물의 경우에서, 사용될 수 있는 과산화물의 공지된 부류는 다이아실 퍼옥사이드, 퍼옥시에스터, 다이알킬 퍼옥사이드 및 퍼옥시케탈을 포함한다. 과산화물의 전형적인 양은 (과산화물의 활성부를 기준으로) 1 내지 12phr의 범위이다. 바람직하게, 과산화물의 양은 2 내지 6phr의 범위이다.

유리 라디칼 가교결합 반응 동안 보조제가 존재할 수 있다. 예시적인 예는 유기 아크릴레이트, 유기 메타크릴레이트, 다이바이닐 에스터, 다이바이닐 벤젠, 비스-말레이미드, 트라이알릴사이안유레이트, 폴리알킬 에터 및 에스터, 알파-베타 불포화 유기산의 금속염 및 그들의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 보조제는 0.1 내지 40phr 범위의 양으로 존재한다.

접착제 처리된 모노필라멘트 및 고무 조성물을 포함하는 고무 성분은 다양한 강화 고무 성형품에 사용될 수 있다. 모노필라멘트 강화 고무 성분은 예를 들어, 본원에서 전체를 참조로서 인용하고 있는 미국 특허 제 5,743,975 호에 개시된 바와 같이 공기 타이어의 일부; 본원에서 전체를 참조로서 인용하고 있는 미국 특허 제 6,427,728 호에 개시된 바와 같이 컨베이어 벨트의 일부; 본원에서 전체를 참조로서 인용하고 있는 미국 특허 제 6,518,207 호에 개시된 바와 같이 농업용 벨트의 일부; 본원에서 전체를 참조로서 인용하고 있는 미국 특허 제 4,778,437 호에 개시된 바와 같이 힘 변속 벨트의 일부일 수 있다.

본원에서 제공되는 명세서의 관점에서 본 발명의 변이가 가능하다.

특정한 예시적인 실시양태 및 설명이 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 개시되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다양한 변화 및 개선이 만들어질 수 있다는 사실이 당분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 따라서, 다음의 첨부된 청구의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 의도된 전체 범위 내에서 개시된 특정한 실시양태에서 변화가 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.

본원 발명에 따라, 고무 화합물에 대한 모노필라멘트의 균질한 또는 우수한 접착성을 획득하기 위해, 열가소성 모노필라멘트의 접착제 처리를 위한 개선된 공정을 갖는 제조 방법으로 고무 및 모노필라멘트 사이의 접착성이 개선된 강화 고무 성분이 수득된다.

Claims

열가소성 중합체를 용융 방사하여 제 1 단계 모노필라멘트를 제조하는 단계; 용융 직조의 단계 직후, 접착제를 포함한 하나 이상의 액체에서 상기 제 1 단계 모노필라멘트를 급랭시켜 표면에 분산된 접착제를 갖는 제 2 단계 모노필라멘트를 제조하는 단계; 급랭 후, 제 2 단계 모노필라멘트를 건조, 연신, 열처리, 및 표면 처리로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 단계에 적용시켜 2000 내지 10,000 데시텍스(decitex) 모노필라멘트를 제조하는 단계; 및 2000 내지 10,000 데시텍스 모노필라멘트를 고무 조성물과 접촉시켜 강화 고무 성분을 형성하는 단계를 포함하는 강화 고무 성분을 제조하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,

모노필라멘트가 4000 내지 8000 데시텍스 모노필라멘트인 방법.
제 1 항에 있어서,

열가소성 중합체가 폴리아마이드, 폴리에스터, 및 폴리바이닐 알콜로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 액체가 에폭시, 레소르시놀-포름알데하이드, 및 차단된 아이소사이아 네이트, 및 중합체 라텍스로 구성된 군으로부터 선택되는 접착제를 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

강화 고무 성분이 공기 타이어, 힘 변속 벨트, 농업용 벨트, 및 컨베이어 벨트로 이루어진 군으로부터 선택되는 고무 생산품의 일부임을 특징으로 하는 방법.