KR20110001499A - 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법, 및 이로부터 제조되는 고무 보강용 싱글 코오드에 관한 것으로서, 길이 방향의 경사로 코오드용 섬유를 사용하고, 상기 경사를 고정시키는 위사를 폭 방향으로 배치하여 직물 형태로 제직하는 단계, 상기 제직된 직물을 접착제 용액에 딥핑한 후에 열처리하는 단계, 및 상기 열처리된 직물에서 위사를 제거하는 단계를 포함하는 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법, 및 이로부터 제조되는 고무 보강용 싱글 코오드에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은 타이어용 캡플라이 또는 보디플라이 등의 제조시 자동화 공정 시스템에 적용이 가능한 우수한 성능의 고무 보강용 싱글 코오드를 보다 효율적으로 제조할 수 있어 경제성이 증대되는 효과가 있다.
싱글 코오드, 고무 보강용, 직물 제직, 위사 제거
Description
본 발명은 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법, 및 이로부터 제조되는 고무 보강용 싱글 코오드에 관한 것이다.
폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등은 고강도, 고탄성의 특성을 갖고 있고, 치수 안정성도 우수하다는 점에서, 각종 산업용 보강재, 특히 타이어, 벨트 및 호스 등의 고무 보강용 섬유로서 널리 사용되고 있다.
특히, 타이어에서는 이러한 보강용 섬유로 제조된 코오드가 강철과 함께 타이어의 고무를 보강하는 역할을 하며, 타이어 내에서 기본 골격 구조를 형성한다. 즉, 사람 인체와 비교하면 뼈와 같은 역할이다.
이러한 타이어 보강재로서 코오드에 요구되는 성능은 내피로도, 전단강도, 내구성, 반발탄성 그리고 고무와의 접착력 등이 있으며, 특히, 타이어의 각 부위별 섬유 코오드의 용도에 따라 주요 요구 물성이 달라질 수 있다. 예컨대, 타이어 내부의 코오드 층에 해당하는 보디 플라이(Body Ply; 또는 카커스(Carcass)라고도 함)의 경우, 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행 중 굴신 운동에 대한 내피로도가 강해야 한다. 반면에, 일부 승용차용 래디얼 타이어의 벨트 위에 위치한 특수 코오드지에 해당하는 캡 플라이(CAP PLY)의 경우, 주행시 벨트의 움직임을 최소화해야 하는 특징이 있다.
이 때 사용되는 타이어 코오드(Tire Cord)는 타이어 성형 시스템에 맞게 직물 코오드(Fabric Cord) 형태로 제조되어 압연 및 재단 공정을 통해 타이어 성형에 적용되었다. 그러나, 종래에 상기 보강용 섬유가 주로 사용되어 왔던 직물 코오드(Fabric Cord)의 경우, 각각의 요구 물성에 따른 코오드의 밀도, 간격 등이 적용 단계에서 바로 변경하거나 조절하기 어려운 단점이 있다. 또한, 이러한 직물 코오드를 사용할 경우, 최신의 자동화 공정(성형기) 시스템 적용이 어려워 인건비 상승 및 균일한 타이어 성형이 어려운 단점이 있다.
이를 개선하기 위하여, 최근에는 자동화 공정(성형기) 시스템에 적용할 수 있도록, 상기 직물 코오드 대신에 한 올 한 올의 싱글 코오드(Single Cord)를 각각의 실패에 감아 거치대에 걸어서 타이어 제조 공정에 적용한다.
그러나, 이같이 기존의 싱글 코오드는 각각의 코오드 하나씩을 개별적으로 권취하는 시스템으로 제조됨으로써, 한번에 생산할 수 있는 물량이 너무 적고(100~200 cord) 생산 효율이 현저히 떨어지고 열처리 공정 중 코오드 한 개라도 절사될 경우 전체 공정을 다시 진행할 수밖에 없고 제품의 사용이 불가하여 제조비용을 상승시키는 문제가 있다.
따라서, 고무 보강용 코오드에 요구되는 다양한 물성, 즉, 내피로도, 전단강도, 내구성, 반발탄성, 고무와의 접착력 등을 갖는 싱글 코오드를 좀더 효율적으로 생산할 수 있는 제조 공정 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 타이어 성형 등에서 우수한 공정 성능을 갖는 고무 보강용 싱글 코오드를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 고무 보강용 싱글 코오드를 제공하고자 한다.
본 발명은 길이 방향의 경사로 코오드용 섬유를 사용하고, 상기 경사를 고정시키는 위사를 폭 방향으로 배치하여 직물 형태로 제직하는 단계, 상기 제직된 직물을 접착제 용액에 딥핑한 후에 열처리하는 단계, 및 상기 열처리된 직물에서 위사를 제거하는 단계를 포함하는 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 방법에 따라 제조되는 것인 고무 보강용 싱글 코오드를 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 싱글 코오드에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.
추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명에서 복수의 필라멘트 섬유를 포함하는 필라멘트 다발을 '멀티 필라멘트'라 하고, 상기 멀티 필라멘트를 상연 및 하연(또는 하연 및 상연)하여 제조되는 로코오드(raw cord)를 '합연사'라 하고, 상기 합연사에 코오드용 접착제로 처리된 딥 코오드를 '싱글 코오드' 또는 '코오드'라 하고, 상기 코오드를 제조하기 위한 멀티 필라멘트 또는 합연사 형태의 섬유를 '코오드용 섬유'라 한다.
본 발명자들의 실험 결과, 코오드용 섬유를 경사로 사용하여 이를 고정시킬 수 있는 위사와 함께 직물 형태로 제직한 후에, 딥핑 공정과 열처리 공정을 수행하고 위사를 제거하여 고무 보강용 싱글 코오드를 제조함에 따라, 동시에 대량으로 싱글 코오드 생산이 가능함으로써 코오드의 물성이 균일하고 생산 LOT 간의 편차를 줄일 수 있으며, 특히, 코오드의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다.
이에 발명의 일 구현예에 따라, 본 발명은 소정의 특성을 갖는 공정으로 이루어진 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법이 제공된다. 이러한 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법은 길이 방향의 경사로 코오드용 섬유를 사용하고, 상기 경사를 고정시키는 위사를 폭 방향으로 배치하여 직물 형태로 제직하는 단계, 상기 제직된 직물을 접착제 용액에 딥핑한 후에 열처리하는 단계, 및 상기 열처리된 직물에서 위사를 제거하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법에서 코오드용 섬유를 딥핑, 열처리하기 전 단계에서 제직 공정을 통해 위사를 사용하여 경사 코오드를 고정시켜 줌으로써 고무 보강용 코오드로서 우수한 성능을 유지하면서도 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
통상적으로 싱글 코오드의 제조방법에서는 각각의 코오드를 개별적으로 딥핑, 열처리한 후에 코오드 하나씩 권취하고 있으나, 이처럼 코오드 하나씩 개별적으로 공정을 수행하게 되면 공정의 안정성 및 효율성이 떨어지고, 개별 공정에 따른 코오드의 손상 및 성능 편차가 증가될 수 있어 좋지 못하다.
그러나, 본 발명의 제조방법에서는 코오드용 섬유를 직물 형태로 고정시킨 후에 딥핑 및 열처리 단계를 수행한 후에 최종 단계에서 경사 코오드 고정용 위사를 제거함으로써, 전체 제조 공정의 안정성 및 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 코오드의 생산 LOT간의 편차를 최소화하여 코오드의 균일성 등에서 우수한 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이 때, 상기 코오드용 섬유를 직물 형태로 제직하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 최종 제조된 고무 보강용 싱글 코오드에 대한 손상을 최소화하고 우수한 성능을 부여함과 동시에, 이후의 딥핑 단계 및 열처리 단계에서 공정 안정성 및 공정 효율성을 충분히 확보할 수 있도록 하는 측면에서 섬유 선정 및 제직 조건 등을 조절하여 수행할 수 있다.
상기 코오드용 섬유로는 고무 보강용 코오드 제조용으로 알려진 합성 섬유를 별다른 제한 없이 사용할 수 있으며, 특별히 어느 한 종류에 한정되는 것은 아니다. 다만, 싱글 코오드로서 우수한 성능 확보 측면에서, 상기 코오드용 섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 강 섬유, 탄소 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리아크릴렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리페닐렌벤조비스아 졸 섬유, 및 폴리트리에틸렌테레프탈레이트 섬유 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 코오드용 섬유의 일례로는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 라이오셀, 레이온, PVA, 아라미드, 나일론과 아라미드 하이브리드(hybrid) 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트와 레이온 하이브리드(hybrid) 섬유, 탄소 섬유 등을 들 수 있다.
상기 코오드용 섬유는 총 필라멘트수가 100 내지 500, 바람직하게는 200 내지 450이고, 총섬도는 300 내지 8,000 데니어, 바람직하게는 500 내지 4,000 데니어이고, 꼬임수는 100 내지 600 TPM, 바람직하게는 200 내지 500 TPM인 1 내지 5 플라이, 바람직하게는 2 내지 3 플라이 합연사가 될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 코오드용 섬유가 경사로 사용되며 이와 함께 직물 형태로 제직되는 위사는, 상기 경사를 고정시켜 이후 딥핑 단계 및 열처리 단계를 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이며, 열처리 단계를 마친 후에는 효율적으로 제거가 가능하도록 하는 것입니다.
이러한 위사로는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리아크릴렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리페닐렌벤조비스아졸 섬유, 및 폴리트리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 위사용 섬유의 일례로는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 비닐론, 라이오셀, 레이온, 면방적사, 폴리프로필렌 등을 들 수 있으며, 가격 및 위사 제거 공정상 용이성, 균일한 코오드의 표면 품위 향상 측면에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 면방적사, 레이온 등이 좀더 바람직하다.
상기 위사의 강도가 너무 높을 경우에는 싱글 코오드의 제조를 위하여 위사를 제거하는 단계에서 위사 절단에 어려움이 발생되고, 강도가 너무 낮을 경우 경사를 지지하는 역할이 부족하여 열처리 공정시 균일한 열처리 조건 적용이 이루어지지 않음에 따라 균일한 물성의 싱글 코오드를 얻기 어렵다. 이와 더불어, 상기 위사의 친수성이 강하여 접착제 침투를 많이 할 경우 점착성에 의해 경사 코오드와의 점착 현상으로 위사 절단후 제거가 어려워 균일한 품위의 싱글 코오드 제조가 어렵다. 이러한 위사의 강도 및 친수성 측면에서 상술한 바와 같은 바람직한 일례의 섬유들을 사용할 수 있으며, 위사의 강도는 10 g/d 이하, 접착제 픽업율이 30% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 위사는 총섬도는 50 내지 1,000 데니어, 바람직하게는 80 내지 300 데니어가 될 수 있다. 위사의 섬도가 너무 낮을 경우 강도가 약하여 경사를 지지하는 역할 부족하여 균일한 물성의 싱글 코오드 제조가 어렵고, 섬도가 너무 높을 경우 위사 제거의 어려움과 함께 위사 제거시 위사의 자국이 경사 코오드 표면에 나타나게 되어 품위가 떨어지거나 접착제 이물질이 부착되어 향후 타이어 제조 공정상에서의 접착제 분진의 발생을 유도할 수도 있다.
본 발명은 상기 코오드용 섬유를 길이 방향의 경사로 사용하고, 상기 경사를 고정시키는 위사를 폭 방향으로 배치하여 직물 형태로 제직하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 제직시 직물 형태는 경사 코오드를 효과적으로 고정시키며 공정 효율을 달성하고 최종 단계에서 위사 제거 후에도 코오드 손상을 최소화할 수 있도록, 경사 갯수 500 내지 2,500 개, 바람직하게는 1,000 내지 2,000 개를 포함할 수 있다. 또한, 생산성 향상을 위하여, 경사 밀도 10 EPI 이상으로 포함하고, 균일한 코오드 물성과 위사 절단/제거 공정의 효율성 확보 및 코오드의 손상 방지를 위하여, 경사 밀도가 35 EPI 이하가 될 수 있다. 이 때, 좀더 높은 싱글 코오드 생산성을 위해서는, 제직물의 폭을 넓게 적용하는 것이 바람직하다.
여기서, 경사 밀도(EPI: End Per Inch)는 폭 방향으로 1 inch당 경사의 개수를 나타내는 것으로, 수치가 높을수록 경사 밀도가 높고, 수치가 낮을수록 밀도가 낮아 엉성한 직물 형태를 의미한다. 경사 밀도의 EPI 수치는 사용되는 경사의 총섬도와 관련되어 적용되는 것이 바람직하며, 총섬도가 높을 경우에는 적용할수 있는 경사의 밀도 EPI가 낮아지고, 총섬도가 낮을 경우에는 적용할 수 있는 경사의 밀도 EPI가 높게 설계될 수 있다.
한편, 위사 피크(pick)수는 15 pick/10cm 이하 또는 0.5 내지 15 pick/10cm, 바람직하게는 1 내지 8 pick/10cm, 더욱 바람직하게는 2 내지 6 pick/10cm가 되도록 제직할 수 있으며, 위사의 종류, 총섬도와 경사 코오드의 개수 등을 고려하여 경사 코오드의 밀림 및 움직임을 최소화할 수 있도록 위사 피크(pick)수를 조절하여 적용할 수 있다. 경사 개수 및 위사 피크수가 낮을수록 싱글 코오드 제조시 위사 절단이 용이하고, 절단된 위사의 제거가 쉬움으로 생산성을 고려하여 적용하는 것이 바람직하다.
위사의 투입 방법은 셔틀직기를 이용하여 Endless 형태의 위사 적용이 가능하나, 제직의 생산성을 고려하여 에어젯(Air jet) 혹은 워터젯(Water jet) 등의 직기 형태를 적용하는 것이 바람직하며, 위사 끝 마무리는 터크-인(Turk-in) 형태 등 어떤 형태라도 무방하다. 터크-인(Turk-in) 형태의 위사 끝 마무리 방식을 적용할 경우 위사 터크-인(Turk-in) 길이를 5 cm 이하로 하는 것이 위사 제거 공정에 바람직하다.
본 발명의 싱글 코오드 제조방법에 있어서, 상기 코오드용 섬유를 포함하여 제직된 직물은 접착제 용액에 딥핑한 후에 열처리하는 단계를 포함한다.
이때, 접착제 용액의 조성은 일반적인 타이어 코오드에 사용되는 방법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 레소시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 접착제 용액을 이용할 수 있다. 또한, 균일한 접착 코팅을 위해 딥핑 방법이 바람직하나, 스프레이 및 기타의 코팅방법을 적용하여도 무방하다. 상기 직물을 딥핑한 후에 열처리 단계에 앞서, 100 내지 200 ℃의 온도에서 30 내지 3000 g/cord의 장력을 주면서 30 초 내지 600 초 동안 건조 단계를 추가로 수행할 수도 있다. 상기 온도 범위에서 상기 조건으로 장력을 주면서 건조할 경우에는 접착액의 빠른 건조로 인해 접착제의 침투 속도를 늦출 수 있으며, 건조 코오드의 손상을 최소화하여 강력 발현에 유리한 특성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 직물을 딥핑한 후에 열처리 단계는 100 내지 260 ℃, 바람직하게는 150 내지 250 ℃의 온도에서 30 내지 3000 g/cord의 장력을 주면서 30 초 내지 600 초 동안 열처리할 수 있다. 상기 온도 범위에서 상기 조건으로 장력을 주면서 열처리할 경우에는 경사 코오드와 접착제 사이의 반응을 촉진하고 코오드의 손상을 적게 주면서 접착력을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 접착력 및 물성 향상을 위해 상기의 건조 및 열처리 공정을 연속 혹은 비연속 반복 처리할 수도 있으며, 상기의 열처리 조건은 경사 소재에 따라 다양한 적용이 가능하다.
이같이 코오드용 섬유를 경사로 사용한 직물에 대하여 열처리를 마친 후에는, 상기 직물에서 위사를 제거하여 최종 싱글 코오드를 제조할 수 있다. 상기 위사 제거 단계는 섬유 제거 방법으로 알려진 모든 방법을 적용하여 수행할 수 있으며, 예컨대, 당김법, 절단법, 블로잉법, 마찰법, 점착법, 흡입법, 피킹법(picking) 등의 다양한 방법 중에서 1종 이상의 방법을 적용하여 수행할 수 있다. 좀더 구체적으로는, 이러한 위사 제거 방법은 변부 위사를 잡아 당겨 제거하는 방법, 공기를 불어 위사를 날리는 방법, 집게로 집어내는 방법, 가이드(Guide) 및 마찰을 이용하여 제거하는 방법, 점착 롤러(Roller) 및 점착 테이프(Tape) 등의 점착제를 이용하여 제거하는 방법, 및 흡입장치를 이용하여 제거하는 방법 등이 될 수 있다. 이러한 위사 제거 방법은 전체 공정의 생산 속도 향상, 코오드 손상 방지, 및 위사 제거 효과 등을 감안하여, 최적 공정으로 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 위사 제거 단계는 경사 사이의 위사를 나이프, 열선, 또는 가위 등을 사용하여 절단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 때, 상기 위사를 절단하는 위치는 모든 경사 사이의 위사를 절단하는 방법에서 별도의 위사 절단 없이 위사를 제거하는 방법으로 다양하게 수행할 수 있으나, 위사 제거 속도 및 경사 손 상 방지를 위해서 위사 절단수가 중앙부 1회 내지 1회/경사1본(本)가 되도록 절단하는 것이 바람직하며, 1회/30본 내지 1회/1본으로 위사를 절단하는 것이 공정 효율 향상 및 코오드 손상의 최소화 측면에서 더욱 바람직하다.
특히, 본 발명의 싱글 코오드 제조 방법에서 상기 위사 제거 단계는 타이어 성형 등에서 기존의 싱글 코오드와 동일하게 사용할 수 있도록 상기 코오드 직물에서 위사를 제거하는 것을 목적으로 하는 것이므로, 경사 코오드로부터 무리하게 위사를 탈착하여 최종 제조되는 코오드가 손상되는 일이 없도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서 흡입 장치를 이용하여 제거하는 방법이 가장 바람직하다.
상술한 바와 같은 방법으로 위사를 제거한 후에는, 싱글 코오드로 권취하여 고무 보강용 싱글 코오드를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 방법에 따라 제조된 고무 보강용 싱글 코오드를 제공한다. 상기 고무 보강용 싱글 코오드는 강도유지율 95% 이상, 절신유지율 90% 이상, 접착제 픽업율 유지율 90% 이상일 수 있으며, 또한, 생산효율이 기존 싱글 코오드 대비 50% 이상일 수 있다.
상기 방법에 따라 제조되는 본 발명의 고무 보강용 싱글 코오드는 코오드용 섬유 및 상기 섬유에 부착된 접착제를 포함하며, 접착제의 픽업율은 8 중량% 이하일 수 있으며, 바람직하게 상기 접착제의 픽업율이 5 내지 8 중량%일 수 있다. 이렇게 제조된 싱글 코오드는 접착력 및 피로 특성이 향상되어 신도 등의 물성 또한 향상된다.
상기 싱글 코오드는 상술한 바와 같이 직물형으로 제직하여 딥핑 처리를 하 고 위사를 제거하는 등의 공정을 통해 제조되기 때문에, 상기 제거된 위사에 대응하는 일정 간격의 모양, 예컨대, 띠 형태, 파상 무늬 형태 등이 싱글 코오드의 외관상에 나타날 수 있다.
이러한 싱글 코오드는 코오드용 섬유, 및 상기 코오드용 섬유 상에 도포되어 있는 접착제를 포함하고, 상기 코오드용 섬유 상에는 다른 영역보다 접착제 도포량이 95 중량% 이하, 또는 5 내지 95 중량% 만큼 작은 영역들이 등간격으로 형성되어 있는 것일 수 있다. 여기서, 상기 접착제 도포량이 작은 영역은 상기 코오드용 섬유과 수직하는 띠 형태로 형성될 수 있고, 이러한 띠 형태는 싱글 코오드 제조시 사용되는 위사의 굵기에 해당하는 폭, 예를 들어, 총섬도 50 내지 1,000 데니어인 원사의 굵기 정도에 해당하는 폭을 갖을 수 있다. 특히, 상기 접착제 도포량이 작은 영역은 10 mm 이하, 또는 0.001 내지 10 mm의 폭을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 고무 보강용 싱글 코오드는 형태안정성과 신율이 우수하여 공기주입식 타이어의 보디 플라이 또는 캡플라이 등의 용도로 적용될 수 있으며, 고무벨트, 컨베이어 벨트 등의 일반적인 고무 성형품에 적용되는 고무 보강재 등의 용도로도 사용될 수도 있다. 특히, 본 발명의 고무 보강용 싱글 코오드를 적용한 타이어는 유니포머티(Uniformity)가 우수하여 안정적인 주행 성능을 확보 가능하며, 핸들링성이 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 고무 보강용 싱글 코오드는 생산 효율 및 균일성의 제품 생산이 가능함으로써 타이어 성형 자동공정에 적용에 적합하며, 균일한 타이어 제조가 가능하여 타이어 불량율을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명의 제조방법은 코오드용 섬유를 직물 형태로 제직한 후에 딥핑 공정 및 열처리 공정을 수행함으로써, 균일한 물성의 타이어 코오드 생산이 가능하고, 타이어 성형시 자동화 공정 시스템에 적용이 가능하여 우수한 타이어 유니포머티(Uniformity) 생산이 가능한 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있으므로, 경제성이 증대되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 나일론 66 싱글
코오드의
제조
상대점도 3.3인 나일론 66 중합체를 방사속도 600 m/min으로 용융 방사하고 냉각하여 미연신사를 제조하고, 이러한 미연신사를 연신비 5.5로 연신, 열고정 및 권취하여 연신사를 제조하였다.
위와 같이 제조된 총섬도 840 데니어의 연신사를 310 TPM으로 Z연된 원사 2가닥을 동일한 꼬임수의 S연으로 합연사하였다.
상기 합연사를 1,120 개를 정렬하여 길이 방향의 경사로 사용하고, 경사 밀 도는 20 EPI로 하여 제직물 폭은 56 인치이며, 면사 20수의 위사를 4 피크(pick)/10cm로 하여 직물 형태로 제직하고, RFL 접착제 용액에 침지, 통과시킨 후, 건조 및 열처리하여 타이어 코오드를 제조하였다.
상기 RFL 접착제 용액의 조성과 건조 및 열처리 조건은 통상적인 나일론 66 코오드의 처리 조건과 동일하다.
상기 열처리 공정 후에, 상기 직물에서 나이프를 이용하여 모든 경사 사이의 위사를 절단하여(1회/경사 1개) 공기 흡입 장치를 이용하여 위사를 제거후 지관에 권취하여, 고무 보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
실시예
2.
PET
싱글
코오드의
제조
고유점도 1.05인 PET 중합체를 이용하였으며, 방사 속도 4000 m/min 및 연신비 1.46의 조건을 제외하고는 통상적인 방법에 따라 PET 중합체를 용융 방사하고 냉각하여 미연신사를 제조하고, 이러한 미연신사를 연신, 열고정 및 권취하여 연신사를 제조하였다.
위와 같이 제조된 총섬도 1,000 데니어의 연신사를 430 TPM으로 Z연된 원사 2가닥을 동일한 꼬임수의 S연으로 합연사하였다.
상기 합연사를 1,288개를 정렬하여 길이 방향의 경사로 사용하고, 경사 밀도는 23 EPI이며, 고신도 PET 150 데니어에 면사로 커버링된 위사를 4 피크(pick)/10cm 로 하여 직물 형태로 제직하고, 통상적인 폴리에스테르 코오드의 처리조건과 동일하게 RFL 접착제 용액에 침지, 통과시킨 후, 건조 및 열처리하여 타이어 코오드를 제조하였다.
상기 열처리 공정 후에, 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 고무보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
실시예
3.
아라미드
(
Aramid
) 싱글
코오드의
제조
p-아라미드(Aramid)인 Kevlar(Dupont社) 총섬도 1,500 데니어의 연신사를 300 TPM으로 Z연된 원사 2 가닥을 동일한 꼬임수의 S연으로 합연사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
실시예
4.
라이오셀
싱글
코오드의
제조
콘덴카사(Condenka社)의 장섬유 레이온 소재를 총섬도 1,650 데니어의 연신사를 400 TPM으로 Z연된 원사 2 가닥을 동일한 꼬임수의 S연으로 합연사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고무보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
실시예
5~11.
PET
싱글
코오드의
제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 각각 경사의 총섬도, 위사 섬유 종류 및 총섬도, 경사밀도(EPI), 위사 피크수, 위사 절단수 등의 조건을 달리한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고무 보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
| 구 분 | 실시예5 | 실시예6 | 실시예7 | 실시예8 | 실시예9 | 실시예10 | 실시예11 | |
| 경사 | 섬유종류 | PET | PET | PET | PET | PET | PET | PET |
| 총섬도 (데니어) |
1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,500 | |
| 위사 | 섬유종류 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 PET/면사 커버링 | 고신도 N66 |
| 총섬도 (데니어) |
150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 180 | |
| 제직 | 경사밀도 (EPI) |
25 | 30 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 |
| 위사피크수 (pick/10cm) |
4 | 4 | 6 | 2 | 4 | 4 | 4 | |
| 총경사개수 | 1288 | 1288 | 1288 | 1288 | 1288 | 1288 | 1500 | |
| 위사 제거 |
위사 절단수 |
1회/3본 | 1회/1본 | 1회/1본 | 1회/1본 | 1회/6본 | 1회/10본 | 1회/1본 |
비교예
1. 싱글
코오드의
개별 제조
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 연신사 및 합연사를 제조하고, 상기 합연사 100개를 각각의 크릴에 연결 작업을 하여 길이 방향의 경사로 사용하고, 별도의 위사 적용 없이 각각의 코오드를 RFL 접착제 용액에 침지, 통과시킨 후, 건조 및 열처리하여 각각의 코오드 하나씩을 개별적으로 권취하는 방식으로 고무 보강용 싱글 코오드를 제조하였다.
상기 실시예 1~11 및 비교예 1에 따라 제조된 고무 보강용 싱글 코오드에 대하여 다음의 방법으로 물성을 측정하였다.
1) 절단강력 및 절단신도 측정
각각의 싱글 코오드에 대하여ASTM D-885 시험방법에 따라, 인스트롱 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)를 이용하여 시료장 250 mm, 인장속도 300 m/min으로 측정된 코오드의 파단 강력을 구하고, 절단신도는 코오드의 원래 길이 대비 코오드가 파단될 때까지 늘어난 길이의 비율로 구하였다.
[계산식 1]
절단 강력 유지율(%) = (위사 절단 후 강력/ 위사 절단 전 강력) × 100
[계산식 2]
절단 신도 유지율(%) = (위사 절단 후 신도/ 위사 절단 전 신도) × 100
2) 접착제 픽업율 측정
각각의 코오드의 접착제 픽업율을 측정하기 위하여 ASTM D885의 시험 방법에 따라 3 g의 각 시료를 건조후 무게를 측정하고 나일론의 경우 250 mL의 90% 개미산 용액에, 레이온 및 아라미드의 경우 150 mL의 황산 용액에, 폴리에스테르의 경우 100 mL의 수산화 칼륨 용액에 넣어 30 ℃로 승온하여 용해하였다. 이후, 잔류물을 필터링하고 세척한 후 건조하고 무게를 측정하여 하기의 계산식 3과 같이 접착제의 픽업율을 계산하였다.
[계산식 3]
접착제의 픽업율(%) = [잔류물의 건조무게/(시료의 건조무게-잔류물의 건조무게)] × 100
[계산식 4]
접착제의 픽업율 유지율(%) = (위사 절단 후 접착제 픽업율/ 위사 절단 전 접착제 픽업율) × 100
3) 변동 계수 (coefficient of variation, C.V.)
하기의 계산 3과 같이 각 싱글 코오드의 강력에 대한 변동 계수를 산측하였다. 이 때, 상기 변동 계수는 표준편차(
)산술 평균(
)으로 나눈 값이며, 숫자가 클수록 상대적인 차이가 크다는 것을 의미한다.
[계산식 5]
여기서, 강력 C.V.는 강력의 변동계수를 나타내는 것으로, 
는 싱글 코오드 강력의 표준편차를 나타내며, 
는 싱글 코오드 강력의 산술 평균을 나타낸다.
상기와 같은 방법으로 측정한 실시예 1~11 및 비교예 1의 고무 보강용 싱글 코오드에 대한 물성 측정 결과, 및 제조 공정에서 단위시간당(1h) 싱글 코오드의 생산량을 하기 표 2에 정리하였다.
| 구 분 | 실시예 | 비교예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 1 | |
| 강도유지율 (%) |
100 | 99 | 95 | 96 | 99 | 99 | 100 | 97 | 99 | 99 | 98 | 100 |
| 절신유지율 (%) |
95 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 95 | 95 | 95 | 100 | 98 |
| 접착제픽업율 유지율(%) |
100 | 99 | 95 | 98 | 98 | 95 | 92 | 99 | 99 | 95 | 98 | 95 |
| 단위생산 회수당 생산량 (cord/회) |
1120 | 1288 | 1120 | 1120 | 1400 | 1680 | 1288 | 1288 | 1288 | 1288 | 1288 | 100 |
| 강력 C.V. | 0.03 | 0.01 | 0.03 | 0.04 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.05 |
| Cord표면품위 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 보통 | 양호 | 양호 | 보통 | 양호 | 양호 |
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~11에 따라 제조된 싱글 코오드는 코오드용 섬유를 직물 형태로 제직한 후에 딥핑 및 열처리 공정을 수행하여 제조된 코오드의 손상이 적으면서도 단위 생산 회수당 생산량이 1,000 내지 2,000 cord/회가 되어 공정 효율이 크게 향상되었다. 또한, 강력 유지율 및 접착제 픽업율 유지율이 양호하며, 특히, 코오드(Cord) 표면에 위사 자국이 없고 접착제 겔이 없어 품위가 양호하다. 또한, 상기 실시예 1~11의 강력 C.V.값이 0.01~0.03으로 크지 않아 높아, 싱글 코오드 물성의 균일성이 높은 것을 알 수 있다.
반면, 기존의 방식대로 각각의 코오드를 개별 딥핑하고 열처리하여, 권취시킨 비교예 1의 싱글 코오드는 강력 유지율 및 접착제 픽업율 유지율 등의 물성 값은 유사하나 단위 생산 회수당 생산량이 100 cord/회로 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다. 또한, 강력 C.V.값이 높아 물성의 균일성이 낮은 것을 알 수 있다.
Claims (8)
- 길이 방향의 경사로 코오드용 섬유를 사용하고, 상기 경사를 고정시키는 위사를 폭 방향으로 배치하여 직물 형태로 제직하는 단계,상기 제직된 직물을 접착제 용액에 딥핑한 후에 열처리하는 단계, 및상기 열처리된 직물에서 위사를 제거하는 단계를 포함하는 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 코오드용 섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 강 섬유, 탄소 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리아크릴렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리페닐렌벤조비스아졸 섬유, 및 폴리트리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 위사는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리아크릴렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리페닐렌벤조비스아졸 섬유, 및 폴리트리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 고무 보 강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 위사는 총섬도가 50 내지 1,000 데니어인 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제직 단계에서 직물 형태는 경사 갯수 500 내지 2,500 개를 포함하고, 위사 피크(pick)수가 15 pick/10cm 이하가 되도록 형성되는 것인 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 위사 제거 단계는 당김법, 절단법, 블로잉법, 마찰법, 점착법, 흡입법, 및 피킹법으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행하는 고무 보강용 싱글 코오드의 제조방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는 것인 고무 보강용 싱글 코오드.
- 제7항에 있어서,강도유지율 95% 이상, 절신유지율 90% 이상, 접착제 픽업율 유지율 90% 이상인 고무 보강용 싱글 코오드.
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| KR1020090059063A KR101251595B1 (ko) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법 |
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| KR1020090059063A KR101251595B1 (ko) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | 고무 보강용 싱글 코오드의 제조 방법 |
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