KR20080085378A - 타이어 코드 - Google Patents

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KR20080085378A
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Abstract

본 발명은 타이어 코드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 심부와 상기 심부를 감싸는 외부로 이루어지되 상기 심부에는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유가 구비되고, 상기 심부를 감싸는 외부는 나일론 섬유가 구비되어 이루어진 복합섬유를 재료로 하는 타이어 코드에 관한 것이다.
본 발명의 타이어 코드는 타이어의 카카스플라이용 코드 및 캡플라이용 코드로 적용함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유코드의 단점이었던 고무와의 접착력이 크게 향상됨은 물론 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성 그리고 승차감이 개선된 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드를 제공할 수 있다.

Description

타이어 코드{tire cord}
도 1은 제조예 1에서 제조한 해/도 타입 복합섬유의 단면도이다.
도 2는 제조예 2에서 제조한 시스-코어 타입 복합섬유의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20 : 복합섬유
11 : 도(island) 성분 12 : 해(sea) 성분
21 : 코어(core) 성분 22 : 시스(sheath) 성분
본 발명은 타이어 코드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 심부와 상기 심부를 감싸는 외부로 이루어지되 상기 심부에는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유가 구비되고, 상기 심부를 감싸는 외부는 나일론 섬유가 구비되어 이루어진 복합섬유를 재료로 하는 타이어 코드에 관한 것이다.
최근 승용차의 고급화 및 대형화 추세와 도로의 발달에 따라 고속주행이 일반화되어 있는데 안전한 운행을 위해서는 타이어의 고속주행 내구성 및 안정성능 등이 매우 중요하며, 아울러 고속용 저편평비를 갖는 타이어가 차츰 많이 사용됨으로써 상기와 같은 특성이 더욱 중요시되고 있다. 이러한 성능을 만족시키기 위해서 우수한 카카스플라이용 코드 및 캡플라이용 코드가 사용되고 있다.
카카스플라이용 코드의 재질로는 탄성율이 큰 레이온(Rayon)과 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 그리고 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 코드가 많이 적용되고 있으며, 캡플라이용 코드의 재질로는 나일론(Nylon66)과 폴리에틸렌나프탈레이트 코드를 사용하고 있다.
레이온 코드는 탄성율이 큰 장점이 있지만 코드 단위 강도가 작아 코드 사용량이 많아 타이어의 중량이 높아지는 문제점이 있다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 코드는 강도의 경우 레이온보다 우수하나 탄성율과 고온 물성이 낮으며 형태안정성 또한 낮아서 고속주행용으로는 그 적용에 제약을 받고 있다.
폴리에틸렌나프탈레이트 코드는 분자구조 내에 폴리에스터기와 나프탈렌기가 존재함으로써 열이나 장력 등에 대한 구조안정성이 매우 우수하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 코드보다 고온 물성과 형태안정성이 우수함으로써 고속주행시 타이어의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 코드로 잘 알려져 있다. 그러나 화학적 반응이 떨어지는 관능기를 분자구조 내에 가지고 있으며 고무와의 접착에서는 매우 불리한 구조를 갖고 있어서 고속주행시 고무와의 접착력이 떨어져서 카카스플라이용 코드 및 캡플라이용 코드로 사용시 고무와 코드간의 분리현상이 발생하는 단점이 있다.
나일론 코드는 분자구조 내에 폴리아미드 구조를 가져 화학적인 접착에 매우 유리한 구조적 특징을 가지고 있으나 고속주행 안정성 및 내구성능이 떨어지는 경향을 보이는데 이를 보완하기 위해서는 다량의 나일론 코드를 사용해야 하는데 이는 타이어 생산시 원가 상승 및 타이어의 중량을 증가시키는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 고속주행 내구성 및 안정성능이 우수한 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 심부로 하고, 상기 심부를 감싸는 외부로써 고무와의 접착력이 우수한 나일론(Nylon66)으로 이루어진 복합섬유를 타이어의 코드로 사용함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유코드의 단점이었던 고무와의 접착력이 크게 향상됨은 물론 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성 그리고 승차감이 개선된 타이어의 코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 타이어의 코드는 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드로 적용할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 복합섬유로 이루어진 타이어의 코드를 포함하는 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다. 이때 타이어는 상기에서 언급한 복합섬유로 이루어진 타이어의 코드로서 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드에 적용할 수 있다.
본 발명은 타이어 코드에 있어서, 하나 이상의 심부와 상기 심부를 감싸는 외부로 이루어지되 상기 심부에는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유가 구비되고, 상기 심부를 감싸는 외부는 나일론 섬유가 구비되어 이루어진 복합섬유를 재료로 하는 타이어 코드를 나타낸다.
상기의 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유와 나일론 섬유로 이루어진 복합섬유를 이용한 타이어 코드는 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드로 사용할 수 있다.
본 발명의 타이어 코드는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유와 나일론 섬유로 이루어진 복합섬유를 사용할 수 있다.
상기에서 나일론 섬유는 나일론6(nylon6) 섬유 또는 나일론66(nylon6) 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌나프탈레이트와 나일론으로 이루어진 복합섬유를 포함하는 타이어 코드 구성시 코드의 굵기는 500∼2000데니어(Denier)가 되도록 하는 것이 좋다.
상기 복합섬유로 이루어진 타이어 코드의 굵기가 500데니어 미만일 경우에는 타이어 코드 용도로는 그 수가 너무 적어 코드강도가 너무 낮아짐으로써 실제 사용시 실용성이 떨어지는 문제점이 있으며, 코드 굵기가 2000데니어를 초과 사용시 코드의 두께가 너무 두꺼워져 타이어의 중량이 증가하는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
본 발명의 폴리에틸렌나프탈레이트와 나일론으로 이루어진 복합섬유를 포함하는 타이어 코드 구성시 코드의 꼬임수(Twist per inch, TPI)는 20∼60인 것을 사용할 수 있다.
상기 복합섬유로 이루어진 타이어 코드의 꼬임수(TPI)가 20 미만일 경우 코드의 직진성 유지 및 피로특성이 하락하는 문제점이 발생하며, 코드의 꼬임수가 60을 초과할 경우 코드강도 등의 물성하락이 급격히 발생하는 문제점이 나타난다.
본 발명의 폴리에틸렌나프탈레이트와 나일론으로 이루어진 복합섬유를 포함하는 타이어 코드 구성시 벨트 반제품 1인치당 벨트 코드의 가닥수를 나타내는 배열밀도는 20∼40EPI(Ends per inch, EPI)인 것을 사용할 수 있다.
상기 복합섬유로 이루어진 타이어 코드의 배열밀도가 20EPI 미만일 경우 코드배열이 지나치게 작아져서 압연공정시 코드배열이 흐트러져서 코드배열의 균일성이 떨어지는 문제점이 있으며, 배열밀도가 40EPI를 초과할 경우 코드간의 간격이 너무 좁아져서 압연공정시 코드사이에 고무의 침투가 어려워지고 이로 인해 고무와 코드간의 접착형성에 문제가 발생할 수 있어서 실용측면에서는 바람직하지 않게 된다.
상기에서 언급한 본 발명의 타이어 코드에 적용할 수 있는 복합섬유는 종래의 해/도 타입(Sea/Island type)의 복합방사 원사제조기술 및/또는 시스-코어 타입(Sheath-core type)의 복합방사 원사제조기술을 이용하여 얻을 수 있다(한국공개 특허 2003-0035658 및 한국공개특허 1996-0014428 참조).
상기의 해/도의 복합방사 원사제조기술 및/또는 시스-코어 복합방사 원사제조시 원사에서 가장 큰 물리적, 기계적 특성을 좌우하는 것이 도(Island) 성분과 코어(Core) 성분인데, 도(Island) 성분과 코어(Core) 성분에는 고온 물성 및 형태안정성이 우수하여 고속주행 내구성 및 안정성능이 매우 우수한 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 사용하고, 해(Sea) 성분과 시스(Sheath) 성분에는 고무와의 접착력이 상대적으로 우수한 나일론이 함유된 복합섬유코드를 형성함으로써 타이어 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드로 적용되게 된다.
상기에서 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유와 나일론 섬유로 이루어진 복합섬유에 있어서, 복합섬유의 심부와 외부는 심부 : 외부가 55∼80 : 20∼45의 중량비로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
상기의 복합섬유의 일예로 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유를 도 성분으로 하고, 상기 도 성분을 감싸는 해 성분으로 나일론 섬유를 사용하여 내부의 도 성분과 외부의 해 성분으로 이루어진 복합섬유를 사용할 수 있다. 또한 이러한 해/도 타입의 복합섬유를 타이어의 카카스플라이 코드로 사용할 수 있다.
상기의 복합섬유의 일예로 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유를 코어 성분으로 하고, 상기 코어 성분을 감싸는 시스 성분으로 나일론 섬유를 사용하여 내부의 코어 성분과 외부의 시스 성분으로 이루어진 복합섬유를 사용할 수 있다. 또한 이러한 시스-코어 타입의 복합섬유를 타이어의 캡플라이 코드로 사용할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어 코드를 함유하는 타이어를 포함한다.
본 발명은 상기에서 언급한 타이어 코드를 카카스플라이용 코드 또는 캡플라이용 코드로 함유하는 타이어를 포함한다.
상기에서 타이어는 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명을 하기의 제조예, 비교예, 실시예 및 시험예를 통하여 설명하고자 한다. 하기의 예들은 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
<제조예 1>
통상의 해도형 복합방사 장치에 폴리에틸렌나프탈레이트를 도 성분으로 공급하고, 나일론66을 해 성분으로 공급한 후 2000m/min의 방사속도로 복합방사한 다음 140℃에서 1.6배의 연신배율로 연신하여 1000데니아의 복합섬유를 제조하였다. 이때 해 성분과 도 성분이 30:70의 중량비로 이루어진 나일론66과 폴리에틸렌나프탈레이트의 복합섬유를 제조하였다.
상기에서 제조한 복합섬유의 단면도를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 도면부호 10은 복합섬유, 11은 도 성분, 12는 해 성분을 나타낸다.
<제조예 2>
2개의 압출기를 갖고 있는 2성분계 복합방사기에 폴리에틸렌나프탈레이트를 코어 성분으로 공급하고, 나일론66을 시스 성분으로 공급한 후 방사온도 300℃, 방사속도 1400m/min로 복합방사를 실시하고 연신비 3.0배, 연신속도 800m/min으로 연신하여 1000데니아의 복합섬유를 제조하였다. 이때 시스 성분과 코어 성분이 30:70의 중량비로 이루어진 나일론66과 폴리에틸렌나프탈레이트의 복합섬유를 제조하였다.
상기에서 제조한 복합섬유의 단면도를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 도면부호 20은 복합섬유, 21은 코어 성분, 22는 시스 성분을 나타낸다.
<비교예 1>
500 데니아 폴리에틸렌나프탈레이트 2개를 46 꼬임수로 꼬아서 카카스플라이용 코드 1000D/2P PEN을 제조하고 이를 승용차용 타이어 225/45R17 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율에 대하여 측정하고 결과를 아래의 표 1에 정리하여 나타내었다.
<실시예 1>
상기 제조예 1에서 얻은 나일론66과 폴리에틸렌나프탈레이트의 복합섬유 2개를 46 꼬임수로 꼬아서 카카스플라이용 1000D/2P 복합코드를 제조하고 이를 승용차용 타이어 225/45R17 규격의 카카스에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율에 대하여 결과를 아래의 표 1에 정리하여 나타내었다.
표 1. 비교예 1 및 실시예 1의 코드 물성
항목 비교예 1 실시예 1
강력(kgf) 15.5 15.3
중간신율(%, at 4.5kgf) 2.0 2.2
열수축률(%) (177℃*2분,226g preload) 0.4 0.6
<비교예 2>
420데니아 Nylon-66 섬유 2개를 43 꼬임수로 꼬아서 캡플라이용 코드 840D/2P 나일론 코드를 제조하고 이를 승용차용 타이어 P205/70R15 규격의 캡플라이에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율에 대하여 측정하고 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
<실시예 2>
상기 제조예 1에서 얻은 나일론66과 폴리에틸렌나프탈레이트의 복합섬유 2개를 43 꼬임수로 꼬아서 캡플라이용 840D/2P 복합코드를 제조하고 이를 승용차용 타이어 P205/70R15 규격의 캡플라이에 적용하여 강력, 중간신율, 열수축율에 대하여 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 2 및 실시예 2의 코드 물성
항목 비교예 2 실시예 2
강력(kgf) 14.5 14.4
중간신율(%, at 4.5kgf) 7.5 7.7
열수축률(%) (177℃*2분,84g preload) 7.0 6.5
<시험예 1>
상기 비교예 1과 실시예 1의 코드를 승차감, 내구성능, 접착력 등의 특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다. 아래 표 3의 결과에서 알 수 있듯이 승차감 및 내구성능 수준은 유사하며 접착력 부분에 있어서는 실시예 1이 비교예 1보다 우수함을 알 수 있다.
표 3. 비교예 1과 실시예 1의 코드를 승차감, 내구성능, 접착력
시험종류 비교예 1 실시예 1
배열밀도(EPI) 30 30
적용방법 1회 1회
승차감 6.8 6.9
내구성능(ECE-R30) 1시간 35분 1시간 37분
접착력(코드-고무, H-Test) 14.2 14.6
* 승차감 : 7점 만점을 기준으로 사람이 느끼는 지수로 1점 이상은 일반운전가 느낄 수 있는 차이이고, 0.5이상은 민감한 운전작가 느낄 수 있는 차이
* ECE-R30 : 유럽 타이어 내구력 표준시험법으로 측정
* 접착력(H-Test) :ASTM 표준 접착시험표준법으로 측정
<시험예 2>
상기 비교예 2와 실시예 2의 코드를 승차감, 내구성능, 접착력 등의 특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다. 아래 표 4의 결과에서 알 수 있듯이 승차감 및 내구성능 수준은 유사하며 접착력 부분에 있어서는 실시예 2가 비교예 2보다 우수함을 알 수 있다.
표 4. 비교예 2와 실시예 2의 코드를 승차감, 내구성능, 접착력
시험종류 비교예 2 실시예 2
배열밀도(EPI) 28 28
적용방법 1회 1회
승차감 7.0 7.0
내구성능(ECE-R30) 1시간 58분 2시간
접착력(코드-고무, H-Test) 13.0 13.5
* 승차감 : 7점 만점을 기준으로 사람이 느끼는 지수로 1점 이상은 일반운전가 느낄 수 있는 차이이고, 0.5이상은 민감한 운전작가 느낄 수 있는 차이
* ECE-R30 : 유럽 타이어 내구력 표준시험법으로 측정
* 접착력(H-Test) :ASTM 표준 접착시험표준법으로 측정
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 타이어 코드는 타이어의 카카스플라이용 코드 및 캡플라이용 코드로 적용함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유코드의 단점이었던 고무와의 접착력이 크게 향상됨은 물론 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성 그리고 승차감이 개선된 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 카카스플라이용 코드 및/또는 캡플라이용 코드를 타이어에 함유하여 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성 그리고 승차감이 개선된 타이어를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 타이어 코드에 있어서,
    하나 이상의 심부와 상기 심부를 감싸는 외부로 이루어지되 상기 심부에는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유가 구비되고, 상기 심부를 감싸는 외부는 나일론 섬유가 구비되어 이루어진 복합섬유를 재료로 하는 타이어 코드.
  2. 제1항에 있어서, 복합섬유의 심부와 외부는 심부 : 외부가 55∼80 : 20∼45의 중량비로 이루어진 것 임을 특징으로 하는 타이어 코드.
  3. 특허청구범위 제1항의 타이어 코드를 포함하는 타이어.
KR1020070026802A 2007-03-19 2007-03-19 타이어 코드 KR20080085378A (ko)

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