KR20120071810A

KR20120071810A - 고무보강용 합성 섬유 코드 직물 및 그것을 사용한 공기주입 타이어

Info

Publication number: KR20120071810A
Application number: KR1020100133505A
Authority: KR
Inventors: 김호연; 김철; 안덕중; 한석종; 이경하
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-07-03

Abstract

본 발명은 하연 및 상연이 실시된 합성 섬유로 이루어지는 경사와, 합성 섬유로 이루어지는 위사가 제직된 코드 직물에 관한 것으로서, 그 위사의 절단 신도가 70% 내지 100%, 1차 항복점에 있어서의 강력이250g 내지 750g 이고, 또한 그 위사가 루프 및 늘어짐을 갖고 있는 고무 보강용 합성 섬유 코드 직물 및 그것을 사용한 공기주입 타이어에 관한 것이다.

Description

고무보강용 합성 섬유 코드 직물 및 그것을 사용한 공기주입 타이어 {Synthetic Fiber Cord for Rubber Reinforcement and Tire Comprising Thereof}

본 발명은 합성 섬유 타이어 코드 직물 및 그것을 사용한 공기 주입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 주입 타이어 성형 시, 경사의 팽창을 억제하여 타이어코드 직물의 형태를 유지시킴으로써 타이어 유니포미티 향상에 우수한 효과를 나타내는 합성 섬유 타이어 코드 직물 및 그것을 사용한 공기 주입 타이어에 관한 것이다.

각종 산업용 보강재, 특히 타이어, 벨트 및 호스 등의 고무 보강용으로 사용되기 위해서는 고강도, 고탄성률, 내열성, 접착 특성 등의 요구조건을 만족하여야 하며, 현재 고무보강용 섬유로서는 각각의 용도에 맞춰 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 전방향족 폴리아미드 섬유 또는 폴리케톤 섬유 등이 널리 사용되고 있다. 특히 타이어 코드용 섬유는 고강도, 고탄성률, 내열성, 접착성뿐만 아니라 타이어코드의 치수안정성 및 형태안정성이 높아야 하며, 이를 통하여 주행 시의 핸들링이나 타이어 성형 과정에서의 가공성을 높일 수 있다.

상기 타이어 코드 직물은 접착제가 부여되어, 건조, 열처리 공정을 거친 후에, 각종 고무 속에 매립되는데, 그 때, 특히 공기 주입 타이어의 보강에 사용하는 경우에는 성형된 타이어의 형상을 안정시키기 위해서, 즉 유니포미티를 향상시키기 위해서, 경사를 일정한 간격이 되도록 배열해야만 한다.

그러나, 종래와 같은 타이어 코드 직물을 사용한 경우에는, 타이어 성형 공정에 있어서 원형고리형으로 성형할 때, 코드 직물의 경사는 위사의 초기 인장 저향력에 의해서, 밀도가 불균일해지기 쉬워, 타이어의 유니포미티가 저하된다는 문제가 있었다.

일본공개특허공보 2006-0028784호에서는 위사의 항복강도가 2N 이하인 위사를 사용하여 코드 직물을 만들고 이를 통해 타이어를 제조하는 방법을 기술하였다. 하지만 위사의 항복강도가 2.0N 이하인 경우, 타이어 성형 시 경사의 팽창을 유지시키지 못해 경사 간 간격이 불균일해져 타이어의 유니포미티를 저하시킨다는 한계가 있다. 또한 미국공개특허 2009-0145331호에서는 항복강도가 100g 내지 2000g 이고, 절신이 3% 내지 30%인 위사를 사용하는 직물 제조방법과 타이어 제조방법에 대해 기술하였다. 그렇지만 항복강도가 750g 이상이거나 절신이 3% 내지 30%인 위사를 사용할 경우, 타이어 제조 시 경사의 팽창을 방해하여 유니포미티 저하가 발생한다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 항복점에서의 강도가 250g 내지 750g 이고, 절신이 70% 내지 100% 인 위사를 사용함으로써 타이어의 유니포미티를 향상시킬 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하여, 타이어 성형 공정에 있어서 원형고리형으로 성형할 때, 경사 간의 공간의 증가와 함께 위사가 균일하게 신장될 수 있어, 공기 주입 타이어의 유니포미티의 향상에 우수한 효과를 나타내는 합성 섬유 타이어 코드 직물 및 그것을 사용한 공기 주입 타이어를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적의 달성을 위해 본 발명은 하연 및 상연이 실시된 합성 섬유로 이루어지는 경사와, 합성 섬유로 이루어지는 위사가 제직된 코드 직물로서, 상기 위사의 절단 신도가 70%~ 100%, 1차 항복점에 있어서의 강력이 250g ~ 750g 이하이고, 상기 위사가 루프 및 늘어짐을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고무 보강용 합성섬유 코드 직물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 위사가 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 합성섬유인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 합성섬유 코드 직물을 보강재로 사용하는 공기 주입 타이어로서, 상기 합성섬유 코드 직물이 상기 기재된 고무 보강용 합성섬유 코드 직물인 것을 특징으로 하는 공기 주입 타이어를 제공한다.

본 발명은 하연 및 상연이 실시된 합성 섬유로 이루어지는 경사와, 합성 섬유로 이루어지는 위사가 제직된 코드 직물에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 타이어 성형 공정에 있어서 원형고리형으로 성형할 때, 경사 간의 공간의 증가와 함께 위사가 균일하게 신장될 수 있는 고무 보강용 합성 섬유 코드 직물을 타이어 보강용으로 사용하면, 유니포미티가 향상된 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 합성 섬유는 나일론6, 나일론66으로 대표되는 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등으로 대표되는 폴리에스테르, 폴리비닐알코올 및 폴리케톤으로 이루어지는 폴리머를 통상적인 방법에 의해 방사, 연신함으로써 얻어지는 섬유이다.

상기 합성 섬유는 고강력화를 꾀하기 위해서, 고점도의 폴리머를 사용하여, 고연신 배율로 연신된 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 코드 직물을 얻기 위해서는, 먼저 상기 합성 섬유에, 하연 및 상연을 실시하고, 이것을 경사로 하여, 이 경사를 1000개 내지 1500개 나열하고, 이들의 경사가 흩어지지 않도록 위사로 제직함으로써 얻을 수 있다. 또한, 그 코드 직물의 폭은 140cm 내지 160cm이고, 길이는 800m 내지 3500m이고, 위사는 2개 내지 5개/5cm 간격으로 제직되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기코드 직물의 위사가 루프 및 늘어짐을 갖고 있고, 또한 그 절단 신도가 70% 내지 100%, 항복점에서의 강력이 250g 내지 750g 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 직물을 구성하는 위사가 70% 내지 100% 범위의 절단 신도를 갖으므로 타이어 성형 공정에 있어 원형고리형으로 성형할 때, 위사가 충분히 확장될 수 있고, 또한 그 1차 항복점에서의 강력이 250g 내지 750g임으로써, 예컨대 불균일한 힘이 가해졌다 하더라도 용이하게 신장되거나, 위사의 파단 발생을 억제하여 타이어의 유니포미티를 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 루프 및 늘어짐을 갖고, 또한 그 절단 신도가 70% 내지 100%, 강력이 250g 내지 750g인 위사를 얻는 방법에는 한정 없이, 종래 공지된 방법을 임의로 채용할 수 있다. 예를 들어 폴리에스테르의 중간 배향사나 반연신사 2개를 공기교락 노즐에 공급하여 교락을 부여할 때, 그 오버 피드율의 차나 실의 섬도의 차 등을 적절히 조정함으로써 원하는 위사를 얻을 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 「타슬란」으로 불리는 공기 교락 노즐을 사용하여, 공급하는 압축 공기의 압력이 1kg/cm² 내지 15kg/cm², 오버 피드율이 1% 내지 50%인 조건 하에서 교락시키면 된다.

또한 상기 직물에는 접착제가 부여된다. 부여되는 접착제로서는 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 할로겐화 페놀 화합물 및 레소시놀폴리설파이드 화합물 등을 함유하는 접착제를 들 수 있고, 구체적으로는 제 1처리액으로서 에폭시 화합물, 블록이소시아네이트, 라텍스의 혼합액을 부여하고, 열처리 후에 제 2처리액으로서 레소시놀과 포르말린의 초기 축합물 및 고무 라텍스로 이루어지는 액 (RFL액)을 부여하고, 다시 열처리하는 방법이 바람직하게 제시된다.

접착제가 부여된 직물의 건조 가열 조건은 예를 들어 나일론6 섬유의 경우에 170℃ 내지 215℃에서 30초 내지 90초, 바람직하게는 190℃ 내지 210℃에서 50초 내지 70초, 나일론66 섬유의 경우에는 200℃ 내지 240℃에서 30초 내지 90초, 바람직하게는 210℃ 내지 230℃에서 50초 내지 70초이다. 또한, 폴리에스테르의 경우에는 200℃ 내지 250℃에서 30초 내지 150초, 바람직하게는 210℃ 내지 230℃ 에서 처리된다. 어느 경우에나 2% 내지 3%의 연신이 실시된다.

이하, 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명한다. 그리고, 실시예에 있어서의 각 물성은 하기 방법에 의해 측정하였다.

(a) 위사의 절단 신도 및 1차 항복점에서의 강력

ASTM D885에 준하여, 접착 처리 후의 코드 직물의 위사의 물성을 인스트론사의 저속 신장형 인장시험기를 사용하여 인장속도 300mm/min로 강력과 신도를 측정한다. 같은 시험을 10회 실시하여 평균값을 구하였다. 이외의 시험방법은 ASTM D885에 따라 시행되었다.

(b) 타이어의 유니포미티

JASOC607 (자동차용 타이어의 유니포미티 시험 방법)에 준거하여, 림(16x6.5JJ), 내압 (200kPA), 하중 (5.50kN)의 조건 하에 있어서의 시험용 타이어의 RFV(lateral force variation)를 측정하였다. 이 수치가 작을수록 유니포미티가 우수하다고 할수 있다.

(c) 타이어 제조 시 위사의 파단 발생여부 및 경사 배열의 균일성

시험용 타이어 (225/60R 16)를 제조하여, 수압시험 조건 하에 위사의 파단 발생여부와 경사 배열의 균일성을 관찰하였다.

[실시예 1]

고유 점도 0.95 dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 통상적인 방법에 의해 용융방사하고, 연신 배율 5.5배로 연심함으로써 얻어진, 1500d/250f 멀티필라멘트 2개를, 하연횟수 40회/10cm, 상연횟수 40회/10cm의 꼬임 횟수로 연사하여 코드를 얻었다.

또한 고유 점도 0.95 dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 통상적인 방법에 의해 용융방사하고, 권취속도 3000m/분으로 권취함으로써 얻어진 120d/72f멀티필라멘트 2개를 각각 1%, 10%의 오버피드율로 공기교락노즐에 공급하고, 압력 5.0kg/cm²의 압축 공기를 내뿜어 서로 교락시켜, 루프 및 늘어짐을 갖는 위사를 얻었다.

상기 코드를 각각, 1500개 정렬하여 합쳐 경사로하고, 이것에 상기 위사를 2개/5cm의 간격으로 정렬하여 코드 직물을 얻었다.

이어서, 상기 코드 직물을, 에폭시 화합물, 블록이소시아네이트 화합물 및 고무 라텍스로 이루어지는 혼합액 (제1처리액)에 침지시킨 후, 130℃에서 100초간 건조시키고, 계속해서 240℃ 에서 45초간 연신 열처리하였다.

또한, 상기 제1처리욕에서 처리한 코드 직물을, 레소시놀-포르말린-고무라텍스(RFL)로 이루어지는 제2처리액에 침지시킨 후, 100℃에서 100초간 건조시키고, 계속해서 240℃ 에서 60초간 연신 열처리, 릴렉스 열처리를 실시하여, 고무보강용 합성 섬유 코드 직물을 제조함과 함께, 이 코드 직물을 보강재로서 사용하여, 통상적인 방법에 의해 공기 주입 타이어(225/60R 16)를 제조하였다.

얻어진 코드 직물에 있어서 위사의 절단 신도, 1차 항복점에서의 강력과 타이어의 유니포미티, 위사의 파단여부, 경사의 배열정도를 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서, 1%의 오버 피드율로 공기 교락 노즐에 공급하는 폴리에스테르 멀리필라멘트로서, 342d/70f 폴리에스테르 멀티필라멘트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

얻어진 코드 직물에 있어서의 위사의 절단 신도, 1차 항복점에서의 강력 및 타이어의 유니포미티를 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서, 1%의 오버 피드율로 공기 교락 노즐에 공급하는 폴리에스테르 멀리필라멘트로서, 135d/114f 폴리에스테르 멀티필라멘트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 2]

실시예 1에 있어서 1%의 오버피드율로 공기 교락 노즐에 공급하는 폴리에스테르 멀티필라멘트로서, 378d/40f 폴리에스테르 멀티필라멘트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 3]

실시예 1에 있어서 1%의 오버피드율로 공기 교락 노즐에 공급하는 폴리에스테르 멀티필라멘트로서, 81d/72f 폴리에스테르 멀티 필라멘트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 4]

실시예 1에 있어서 1%의 오버피드율로 공기 교락 노즐에 공급하는 폴리에스테르 멀티필라멘트로서, 252d/48f 폴리에스테르 멀티 필라멘트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
절단신도	%	83	75	118	70	90	65
1차항복점에서의 강력	gf	270	702	265	780	168	542
유니포미티 (RFV)	N	46	44	56	58	52	59
위사절단여부		없음	없음	없음	없음	있음	있음
경사배열정도		좋음	좋음	나쁨	나쁨	나쁨	나쁨

상기 표 1의 시험 결과로 볼 때, 본 발명에 따른 합성 섬유 코드 직물의 경우, 타이어 제조 시, 타이어의 유니포미티가 향상되는 것을 알 수 있다.

또한 위사의 1차 항복점에서의 강력이 250g 미만이거나 750g 초과인 경우, 타이어의 유니포미티가 저하됨을 물론 위사의 파단이 발생하는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예에서 보듯, 절신이 70% 미만인 경우나 100%를 초과하는 경우, 본 발명에 따른 합성 섬유 코드 직물의 경우보다 타이어 유니포미티, 경사의 배열정도, 위사 파단여부에서 모두 열세인 것을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

하연 및 상연이 실시된 합성 섬유로 이루어지는 경사와, 합성 섬유로 이루어지는 위사가 제직된 코드 직물로서, 상기 위사의 절단 신도가 70%~ 100%, 1차 항복점에 있어서의 강력이 250g ~ 750g 이하이고, 상기 위사가 루프 및 늘어짐을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고무 보강용 합성섬유 코드 직물.
청구항 1에 있어서,
상기 위사는 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 합성섬유인 것을 특징으로 하는 고무 보강용 합성섬유 코드 직물.
합성섬유 코드 직물을 보강재로 사용하는 공기 주입 타이어로서, 상기 합성섬유 코드 직물이 청구항 1 또는 2에 기재된 고무 보강용 합성섬유 코드 직물인 것을 특징으로 하는 공기 주입 타이어.