KR20140017629A - 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드 - Google Patents

아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드 Download PDF

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KR20140017629A
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크리스또프 르끌레르
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꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린
미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
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Abstract

본 발명은, 함께 꼬인 적어도 1개의 멀티필라멘트 아라미드 얀 그리고 적어도 1개의 멀티필라멘트 케톤 얀을 포함하는 아라미드/케톤 복합 직물 코드로서, 멀티필라멘트 아라미드 얀을 형성하는 기본 필라멘트는 꼬임 인자 K1에 따라 꼬이고, 멀티필라멘트 케톤 얀을 형성하는 기본 필라멘트는 꼬임 인자 K2에 따라 꼬이는, 아라미드/케톤 복합 직물 코드에 있어서, 코드에서, 아라미드/케톤 중량 비율은 1.5보다 크고; K2/K1 비율은 1.10보다 큰, 것을 특징으로 하는 직물 코드에 관한 것이다. 직물 코드는 타이어 내에 특히 타이어의 벨트 내에 또는 카커스 보강물 내에 보강물로서 유리하게 사용될 수 있다.

Description

아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드{ARAMID/POLYKETONE COMPOSITE TEXTILE CORD}
본 발명은 특히 타이어(tyre) 등의 고무 제품을 보강하는 데 특히 이러한 타이어의 크라운 보강물(crown reinforcement) 또는 카커스 보강물(carcass reinforcement)을 보강하는 데 사용될 수 있는 직물 보강물(textile reinforcer)에 관한 것이다.
본 발명은 특히 서로 상당히 상이한 인장 탄성률(tensile modulus)을 갖는 더 일반적으로는 기계적 성질을 갖는 직물 재료로 구성되는 "이중-탄성률(bi-modulus)" 재료로서 또한 종종 불리는 복합 또는 혼성 타입의 직물 절첩 얀 또는 코드(textile folded yarn or cord)에 관한 것이다.
2개의 상이한 직물 재료로 구성되는 혼성 직물 절첩 얀 또는 코드는 주지되어 있고; 이들은 특히 기계적 성질, 열적 성질 및 피로 강도 사이에서의 개선된 절충으로 인해 어떤 사용 성질을 개선하는 데 긴 시간 동안 사용되어 왔다.
타이어를 보강하는 데 지금까지 가장 널리 사용되는 것은 아라미드 스트랜드(strand) 및 나일론 스트랜드의 양쪽 모두를 포함하는 아라미드-나일론 타입 특히 2개의 스트랜드(아라미드/나일론)를 포함하거나 심지어 3개의 스트랜드(아라미드/아라미드/나일론)를 포함하는 구성의 혼성 코드이다. 이러한 코드 그리고 그 구체적인 구성은 대량의 특허 문서 예컨대 제EP 335 588호, 제EP 467 585호, 제US 3 977 172호, 제US 4 155 394호, 제US 5 558 144호, 제EP 1 075 968호, 제US 6 533 012호, 제US 6 799 618호, 제WO 02/085646호 또는 제US 7 905 265호에 상세하게 개시되어 있다.
그러나, 이들 혼성 아라미드-나일론 코드는 약간의 결점을 갖는다.
우선, 나일론의 결점에 따르면, 나일론은 특히 높은 온도(전형적으로, 150℃ 이상)에서 낮은 초기 인장 탄성률을 갖고, 이것은 특히 높은 온도 조건 하에서 타이어의 롤링 성능(rolling performance)의 저하로 이어질 수 있다. 더욱이, 나일론의 열 수축은 비교적 높고, 이것은 다양한 단계의 제조 그리고 그 다음의 경화 중의 타이어 케이싱(tyre casing)의 만족스러운 치수 제어(dimensioning)의 어려움의 원인일 수 있다.
마지막으로, 2개 타입의 재료 즉 아라미드와 나일론 사이에서의 인장 탄성률의 큰 차이는 공지된 것과 같이 특히 타이어의 크라운 보강물로서 사용될 때에 종종 목표로서 인정되는 특히 높은 최종 탄성률/초기 탄성률 비율을 가져오지만, 이것은 또한 일부의 경우에 특히 카커스 보강물로서의 일부의 사용에 불리할 수 있다.
이와 같이, 일부의 적용 분야에 대해, 타이어 설계자는 위에서 설명된 것과 같은 혼성 직물 코드에서 나일론을 유리하게 대체할 수 있는 재료를 찾고 있다.
특히, 출원 제WO 2008/092712호(또는 제US 2009/0283195호)는 높은 속도에서 주행될 수 있는 타이어의 래핑 벨트(wrapping belt)에 의도적으로 사용되는 아라미드/폴리케톤 혼성 코드의 제조에서 나일론 섬유 대신에 폴리케톤 섬유를 사용할 것을 제안하였다. 이들 코드는 감소된 열 수축을 특징으로 하고, 이것은 다양한 단계의 그 제조 중에 타이어의 치수를 더 양호하게 제어하는 것을 가능케 한다.
그러나, 실험에 따르면, 종래의 구성을 갖는 즉 동일한 꼬임(twist)으로써 꼬인 바람직하게는 동일한 선형 밀도에서의 단일의 아라미드 스트랜드 그리고 단일의 폴리케톤 스트랜드로 구성되는 그 적용 분야에서 설명되는 혼성 코드는 더욱 최적화될 수 있다.
그 연구의 도중에, 본 발명의 출원인들은 그 특정 구성이 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드의 기계적, 파단 강도, 초기 탄성률 및 인성 성질의 절충을 개선하는 것을 뜻밖에 가능케 하는 신규한 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드를 찾아내었다.
이와 같이, 제1 주제에 따르면, 본 발명은,
특히 타이어를 보강하는 데 사용될 수 있는 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드로서, 함께 꼬인 적어도 1개의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드 그리고 적어도 1개의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드를 포함하고, 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드의 구성 요소 개별 필라멘트는 꼬임 인자(twist factor) K1에 따라 꼬이고, 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드의 구성 요소 개별 필라멘트는 꼬임 인자 K2에 따라 꼬이는, 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드에 있어서,
아라미드/폴리케톤 중량 비율은 1.5보다 크고;
K2/K1 비율은 1.10보다 큰,
것을 특징으로 하는 직물 코드에 관한 것이다.
본 발명은 또한 타이어 등의 고무로 제조되는 제품 또는 반제품을 위한 보강 요소로서의 이러한 직물 코드의 사용, 그리고 또한 미가공 상태(즉, 경화 또는 가황 전의 상태) 그리고 경화된 상태(경화 후의 상태)의 양쪽 모두에서의 이들 고무 제품, 반제품 및 타이어 그 자체에 관한 것이다.
본 발명의 타이어는 특히 여객용, 4x4 또는 "스포츠 유틸리티 차량(SUV: Sport Utility Vehicle)" 타입의 자동차 그리고 또한 모터사이클 등의 2륜 차량 또는 밴(van); "대형(heavy)" 차량 즉 지하철 열차, 버스, 도로 수송 차량[로리(lorry), 트랙터(tractor), 트레일러(trailer)] 및 오프-로드 차량; 농업용 또는 토목용 기계; 항공기; 그리고 다른 수송 및 취급 차량으로부터 선택되는 산업용 차량에 의도적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 직물 코드는 매우 구체적으로 위에서 설명된 차량을 위한 타이어의 카커스 보강물 등의 크라운 보강물(또는 벨트)에 의도적으로 사용된다.
본 발명 및 그 장점은 상세한 설명 그리고 후속되는 예시적인 실시예 그리고 또한 개략적으로 도시하는(그렇지 않은 것으로 지시되지 않으면, 특정한 스케일로 도시되지 않은) 이들 실시예와 관련된 도 1 및 2를 고려하면 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 직물 코드를 포함하는 본 발명에 따른 공압 타이어(pneumatic tyre)의 예의 반경 방향 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르거나 따르지 않는 복합 직물 코드에 대해 기록되는 응력-신장률 곡선(stress-elongation curve)이다.
본 출원에서, 그렇지 않은 것으로 명시적으로 지시되지 않으면, 예시된 모든 백분율(%)은 중량 %이다.
표현 "a와 b 사이"에 의해 표시되는 임의의 간격의 수치는 a보다 큰 수치로부터 b보다 작은 수치까지 연장되는 수치의 범위(즉, 경계치 a 및 b가 배제됨)를 나타내고, 한편 표현 "a로부터 b까지"에 의해 표시되는 임의의 간격의 수치는 a로부터 b까지 연장되는 수치의 범위(즉, 엄격한 경계치 a 및 b를 포함함)를 의미한다.
그러므로, 본 발명의 직물 코드 또는 절첩 얀은, 함께 꼬인 적어도 1개(즉, 1개 이상)의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드(또는 섬유) 그리고 적어도 1개(즉, 1개 이상)의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드(또는 섬유)를 포함하는 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드로서, 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드의 구성 요소 개별 필라멘트는 꼬임 인자 K1에 따라 꼬이고, 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드의 구성 요소 개별 필라멘트는 꼬임 인자 K2에 따라 꼬이는, 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드이다.
그 기계적, 파단 강도, 초기 탄성률 및 인성 성질의 최적화된 절충을 위해, 본 발명의 이러한 직물 코드는 다음의 2개의 기본 특징을 갖는다: 즉,
아라미드/폴리케톤 중량 비율은 1.5보다 크고;
K2/K1 비율은 1.10보다 크다.
"아라미드" 섬유로서 불리는 섬유는 아미드 결합에 의해 함께 결합되는 방향족 물질로부터 형성되는 선형 고분자의 섬유이고, 그 적어도 85%가 2개의 방향족 링 더 구체적으로 광학 이방성 스피닝 조성물(optically anisotropic spinning composition)로부터 매우 긴 시간 동안 제조되는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)(또는 PPTA) 섬유에 직접적으로 결합된다는 것이 주지된 방식으로 상기되어야 한다.
용어 (PK로 축약되는) "폴리케톤"은 에틸렌 및 탄소 일산화물의 중축합에 의해 얻어지는 열가소성 중합체를 말한다. 폴리케톤 섬유는 그 자체가 또한 대량의 특허 문서(예컨대, 제EP 310 171호, 제EP 456 306호, 제EP 1 925 467호, 제WO 2002/068738호, 제US 6 818 728호, 제US 2007/0017620호 또는 제US 2009/0266462호 참조)에 기재되어 있다.
아라미드/폴리케톤 중량 비율은 그 명칭이 지시하는 것과 같이 폴리케톤 재료의 총 중량(그에 따라, 여러 개가 있다면, 폴리케톤 스트랜드 또는 스트랜드들의 총 중량)에 대한 아라미드 재료의 총 중량(그에 따라, 여러 개가 있다면, 아라미드 스트랜드 또는 스트랜드들의 총 중량)의 비율을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 이러한 중량 비율은 1.5보다 크고, 바람직하게는 2.0보다 크고, 더 바람직하게는 3.0보다 크다.
인자 K와 관련하여, 직물 코드에서, 멀티필라멘트 스트랜드(더 정확하게는, 스트랜드의 구성 요소 개별 필라멘트)의 꼬임 인자는 다음의 관계식에 따라 표현된다는 것이 상기되어야 할 것이다: 즉,
K = (꼬임의 꼬임수/m)×[스트랜드의 선형 밀도(단위: tex)/(1000·ρ)]1/2
여기에서, 꼬임은 스트랜드의 미터당 꼬임수로 표현되고, 스트랜드의 선형 밀도는 tex(스트랜드의 1000 미터의 중량(단위: 그램)으로 표현되고, 마지막으로 ρ는 스트랜드의 구성 요소 재료의 밀도(단위: g/㎤)(대략, 아라미드에 대해 1.44, 나일론에 대해 1.14 그리고 폴리케톤에 대해 1.30)이다.
본 발명에 따르면, 최고 신장률 수준까지의 본 발명의 코드의 최적의 기계적 거동을 위해, K2/K1 비율은 1.10보다 크고, 바람직하게는 1.20보다 크고, 더 바람직하게는 1.25보다 크다.
본 발명의 직물 코드는 1개 이상의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 아라미드 스트랜드의 선형 밀도는 100 내지 450 tex이고, 더 바람직하게는 150 내지 400 tex이다. 각각의 아라미드 스트랜드의 꼬임은 바람직하게는 미터당 150 내지 400회 꼬임수이고, 더 바람직하게는 미터당 200 내지 350회 꼬임수이다.
본 발명의 직물 코드는 1개 이상의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 폴리케톤 스트랜드의 선형 밀도는 100 내지 400 tex이고, 바람직하게는 150 내지 250 tex이다. 각각의 폴리케톤 스트랜드의 꼬임은 바람직하게는 미터당 200 내지 600회 꼬임수이고, 더 바람직하게는 미터당 350 내지 500회 꼬임수이다.
하나의 특히 양호한 실시예에 따르면, 본 발명의 복합 직물 코드는 2개의 아라미드 스트랜드 그리고 단일의 폴리케톤 스트랜드를 포함한다.
또 다른 양호한 실시예에 따르면, 본 발명의 코드는 1000 cN/tex보다 크고 바람직하게는 1300 내지 2000 cN/tex인 20℃에서 측정된 초기 인장 탄성률을 갖는다. 선행의 실시예와 조합될 수 있거나 조합되지 않을 수 있는 또 다른 양호한 실시예에 따르면, 본 발명의 코드는 3000 cN/tex보다 크고 바람직하게는 3500 내지 4000 cN/tex인 20℃에서 측정된 최종 인장 탄성률을 갖는다.
또 다른 양호한 실시예에 따르면, 20℃에서 측정된 코드의 초기 탄성률에 대한 코드의 최종 탄성률의 비율은 4보다 작고, 바람직하게는 1.0 내지 3.0이다. 이러한 특징은 이들 타이어의 속도 또는 하중 조건과 무관하게 특히 매우 양호한 치수 안정성을 보유할 수 있는 가능성을 타이어에 제공한다.
또 다른 양호한 실시예에 따르면, 180℃에서 측정된 코드의 초기 인장 탄성률은 300 cN/tex보다 크고, 더 바람직하게는 500 내지 1500 cN/tex이다. 20℃에서 측정된 코드의 인성은 바람직하게는 120 cN/tex보다 크고, 더 바람직하게는 125 내지 150 cN/tex이다.
힘-신장률 곡선으로부터 유도되는 위에서 언급된 모든 기계적 성질은 당업자에게 주지되어 있다.
또 다른 양호한 실시예에 따르면, 본 발명의 복합 직물 코드는 0.2% 내지 2.5%이고 더 바람직하게는 0.5% 내지 2%인 0.5 cN/tex의 예비 인장 하에서의 185℃에서의 2 분 후의 그 길이의 (TS에 의해 표시되는) 열 수축을 갖는다.
이러한 양호한 특징은 특히 타이어 케이싱의 경화 및 냉각 단계 중에 타이어 케이싱의 제조 및 치수 제어의 안정성에 대해 최적인 것으로 입증되었다.
TS는 그렇지 않은 것으로 특정되지 않으면 예컨대 "테스트라이트(TESTRITE)" 타입의 기계로써 ASTM D1204-08 표준에 따라 측정된다. 일정한 길이에서, 위의 시험(185℃에서 2 분) 중에 (Fs에 의해 표시되는) 수축력의 최대치가 또한 측정된다. 그 결과는 cN/dex로 표현되고, 그에 따라 시험된 코드의 샘플의 선형 밀도와 관련된다. 본 발명의 복합 직물 코드에 대한 이러한 수축력은 바람직하게는 1 내지 2.5 cN/tex이고, 더 바람직하게는 1.4 내지 2.0 cN/tex이고; 높은 수축력은 타이어가 높은 주행 속도 하에서 워밍 업될 때에 타이어의 크라운 보강물에 대한 직물 코드의 래핑 능력(wrapping capacity)에 특히 적절하다.
본 발명의 예시적인 실시예
본 발명의 직물 코드는 모든 타입의 차량 특히 모터사이클; 여객용 차량; "대형" 차량 등의 산업용 차량; 토목 기계; 항공기; 그리고 다른 수송 또는 취급 차량의 타이어의 보강에 유리하게 사용될 수 있다.
예컨대, 도 1은 여객용 타입의 차량을 위해 본 발명에 따른 타이어의 반경 방향 단면을 (특정한 스케일에 따르지 않는 상태로) 매우 개략적으로 도시하고 있다.
이러한 타이어(1)는 크라운 보강물 또는 벨트(6)에 의해 보강되는 크라운(2), 2개의 측벽(3) 그리고 2개의 비드(bead)(4)를 포함하고, 이들 비드(4)의 각각은 비드 와이어(bead wire)(5)로써 보강된다. 크라운(2)은 (이러한 개략도에 도시되지 않은) 트레드(tread)에 의해 그 위에 장착된다. 카커스 보강물(7)이 각각의 비드(4) 내의 2개의 비드 와이어(5) 주위에 권취되고, 이러한 보강물(7)의 턴-업(turn-up)(8)은 예컨대 타이어(1)의 외부측을 향해 놓이고, 이것은 여기에서 그 림(rim)(9) 상으로 끼워진 상태로 도시되어 있다.
카커스 보강물(7)은 그 자체로 공지된 것과 같이 서로에 실질적으로 평행으로 배열되고 원주 방향 정중면(circumferential median plane)[2개의 비드(4)로부터 중간-거리에 위치되고 크라운 보강물(6)의 중간부를 통과하는 타이어의 회전 축에 직각인 평면]과 80˚ 내지 90˚의 각도를 형성하도록 하나의 비드로부터 다른 비드까지 연장되는 "반경 방향" 직물 코드로서 불리는 직물 코드에 의해 보강되는 적어도 1개의 고무 플라이(rubber ply)로 구성된다.
벨트(6)는 예컨대 그 자체로 공지된 것과 같이 서로에 실질적으로 평행으로 위치되고 원주 방향 정중면에 대해 경사진 금속 코드로써 보강되는 "작업 플라이(working ply)" 또는 "삼각 측량 플라이(triangulation ply)"로서 불리는 적어도 2개의 중첩 및 교차 고무 플라이로 구성되고, 이들 작업 플라이가 다른 고무 플라이 및/또는 패브릭(fabric)과 선택적으로 조합되는 것이 가능하다. 이들 작업 플라이의 제1 역할은 공압 타이어에 높은 코너링 강성(cornering stiffness)을 제공하는 것이다. 벨트(6)는 이러한 예에서 서로에 실질적으로 평행으로 위치되고 바람직하게는 원주 방향 정중면과 0 내지 10˚의 범위 내의 각도를 형성하도록 공압 타이어 주위에서 실질적으로 원주 방향으로 연장되는 "원주 방향" 보강 나사산(reinforcing thread)에 의해 보강되는 "후핑 플라이(hooping ply)"로서 불리는 고무 플라이를 또한 포함한다. 이들 원주 방향 보강 나사산의 제1 역할은 높은 속도에서의 크라운의 원심력을 견디는 것이라는 것이 상기되어야 한다.
본 발명의 이러한 타이어(1)는 예컨대 적어도 그 벨트(6) 및/또는 그 카커스 보강물(7)의 후핑 플라이가 본 발명에 따른 직물 코드를 포함하는 기본 특징을 갖는다. 본 발명의 또 다른 가능한 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 직물 코드로 완전히 또는 부분적으로 구성될 수 있는 것이 예컨대 비드 와이어(5)이다.
이들 플라이에 사용된 고무 조성물은 전형적으로 천연 고무, 카본 블랙, 가황 시스템 및 표준 첨가제를 기초로 하여 직물 보강물을 캘린더링(calendering)하는 종래의 조성물이다. 본 발명의 복합 직물 코드와 이것을 코팅하는 고무 층 사이의 부착은 예컨대 RFL 타입의 표준 접착제에 의해 제공된다.
도 2 그 자체는 이전에 설명된 타이어의 예에서 사용될 수 있는 본 발명에 따르거나 본 발명에 따르지 않는 분급 상태(sized state)에서의 복합 직물 코드에 대해 기록되는 C1, C2 및 C3에 의해 표시된 힘-신장률 곡선을 재현하고 있다.
곡선 C1은 (아라미드/아라미드/나일론에 대해) A/A/N에 의해 표시되는 구성의 C-Ⅰ에 의해 표시되는 대조 복합 직물 코드에 대응하고, 이것은 230회 꼬임수/m로 함께 꼬인 2개의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드(334 tex와 동일한 각각의 스트랜드의 초기 선형 밀도) 그리고 나일론 멀티필라멘트 스트랜드(188 tex와 동일한 초기 선형 밀도)로 구성된다.
곡선 C2는 (아라미드/아라미드/폴리케톤에 대해) A/A/P에 의해 표시되는 구성의 C-Ⅱ에 의해 표시된 또 다른 대조 복합 직물 코드에 대응하고, 이것은 230회 꼬임수/m로 함께 꼬인 2개의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드(334 tex와 동일한 각각의 스트랜드의 초기 선형 밀도) 그리고 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드(167 tex와 동일한 초기 선형 밀도)로 구성된다. 이러한 코드 C-Ⅱ의 구성은 코드 C-Ⅰ의 구성과 유사하고, 즉 다양한 스트랜드가 특히 본 발명의 설명의 도입부에서 인용된 출원 제WO 2008/092712호에서 설명된 것과 같이 동일한 꼬임으로 꼬인다.
마지막으로, 곡선 C3은 또한 A/A/P 구성의 C-Ⅲ에 의해 표시되는 본 발명에 따른 직물 코드에 대응하고, 이것은 한편으로는 2개의 아라미드 스트랜드와 관련하여 230회 꼬임수/m로 그리고 다른 한편으로는 폴리케톤 스트랜드와 관련하여 400회 꼬임수/m로 함께 꼬인 2개의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드(334 tex와 동일한 각각의 스트랜드의 초기 선형 밀도) 그리고 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드(167 tex와 동일한 초기 선형 밀도)로 구성된다.
꼬임에 의한 위의 코드의 제조를 위해, 최종의 코드의 각각의 구성 요소 스트랜드가 우선 제1 단계 중에 주어진 방향으로 그 자체 상에 개별적으로 꼬이고(예컨대, 스트랜드의 미터당 230회 꼬임수의 S-꼬임) 그 다음에 그 자체 상에 이처럼 꼬인 스트랜드가 최종의 직물 코드를 얻기 위해 반대 방향으로 함께 꼬인다(예컨대, 스트랜드의 미터당 230회 꼬임수의 Z-꼬임)는 것이 당업자에게 주지된 방식으로 여기에서 간단하게 상기되어야 할 것이다.
본 발명의 코드(C-Ⅲ)의 특이성에 따르면, 2개의 대조 코드(C-Ⅰ 및 C-Ⅱ)와 비교될 때에, 폴리케톤 스트랜드는 제1 단계 중에 2개의 아라미드 스트랜드보다 그 자체 상에 훨씬 많이 꼬인다. 이것은 최종의 코드에서 현저한 꼬임 불균형을 가져오고: 즉, 결국, 제조된 완성 코드에서, 2개의 아라미드 스트랜드는 꼬임의 관점에서 균형을 이루고(코드 내에서의 아라미드 필라멘트 그 자체에 대한 잔류 꼬임이 없거나 거의 없음), 한편 폴리케톤 스트랜드는 여전히 그 자체 상에 과도하게 꼬인다(PK 필라멘트 그 자체에 대한 미터당 170회 꼬임수의 잔류 꼬임이 있음). 이러한 구성으로 인해, 꼬임 인자의 비율(K2/K1)은 1.10보다 매우 상당히 크고, 이러한 경우에, 이러한 예에서, 약 1.29와 동일하다.
단일의 첨부된 테이블은 3개 타입의 복합 직물 코드의 구성 그리고 각각의 성질을 요약하고 있다.
표시된 모든 기계적 성질은 이전의 조절(prior conditioning)이 적용된 분급 직물 코드(즉, 사용이 준비된 또는 그렇지 않으면 이들이 보강되는 고무 제품으로부터 추출되는 직물 코드)에 대해 측정되고; 표현 "이전의 조절"은 유럽 표준 DIN EN 20139에 따른 표준 분위기(20℃±2℃); 65%±2%의 습도) 내에서의 측정 전의 적어도 24 시간 동안의 (건조 후의) 코드의 보관을 의미하는 것으로 이해된다.
개별의 스트랜드 또는 코드의 선형 밀도는 이러한 길이를 가중함으로써 50 m의 길이에 각각 대응하는 적어도 3개의 샘플에 대해 결정되고; 선형 밀도는 tex[제품의 1000 m의 중량(단위: 그램) - 상기 사항: 0.111 tex는 1 데니어와 동일함]로 주어진다.
인장과 관련된 기계적 성질(인성, 초기 탄성률, 파단 시의 신장률)은 인스트론 인장 시험 기계(Instron tensile test machine)를 사용하여 공지된 방식으로 측정된다. 시험된 샘플에는 0.5 cN/tex의 표준 예비 장력 하에서 200 ㎜/분의 명목 속도로 400 ㎜의 초기 길이에 대해 인장 응력이 적용된다. 주어진 모든 결과는 10회 측정치의 평균이다.
인성(선형 밀도에 의해 제산된 파단 강도) 및 인장 탄성률(초기 탄성률 및 최종 탄성률)은 cN/tex 또는 tex당 센티뉴톤으로 표시된다[상기 사항으로서, 1 cN/tex는 0.11 g/den(데니어당 그램)과 동일하다]. 초기 탄성률은 0.5 cN/tex의 표준 예비 장력 직후에 일어나는 힘-신장률 곡선의 선형 부분의 경사로서 정의된다. 최종 탄성률은 파단(힘-신장률 곡선의 종료) 직후에 일어나는 힘-신장률 곡선의 선형 부분의 경사로서 정의된다. 파단 시의 신장률은 %로서 표시된다.
이러한 테이블을 읽을 때에, 대응 인장 곡선(C1 및 C2와 비교된 곡선 C3)의 외관에 의해 추가로 도시된 것과 같이, 다음의 요점이 특히 주목되어야 한다: 즉,
- 우선 그리고 예측된 것과 같이, 폴리케톤을 기반으로 하는 혼성 코드 C-Ⅱ 및 C-Ⅲ은 나일론-기반 혼성 코드에 대해 상당히 개선된 열적 성질: 즉 높은 온도(180℃)에서의 더 큰 초기 탄성률, 더 낮은 열 수축 그리고 더 큰 수축력을 갖고;
- 아라미드/폴리케톤 중량 비율이 1.5보다 훨씬 큰(이러한 예에서, 4.0과 동일한) 본 발명의 코드 C-Ⅲ만이 K1보다 큰 계수 K2(이러한 예에서, K2/K1 비율은 1.29와 동일함) 그에 따라 현저한 꼬임 불균형을 갖고;
- 이러한 꼬임 불균형은 대조 코드 C-Ⅱ에 비해 파단 강도(BS) 및 인성(Te)을 상당히 개선하고;
- 더욱이, 아라미드-나일론 기준 코드(C-Ⅰ)에 비해, 본 발명에 따른 코드 C-Ⅲ의 특정한 구성은 최종 탄성률/초기 탄성률 비율을 상당히 감소시키면서 파단 강도를 유지하는 것을 가능케 하고;
- 마지막으로, 본 발명에 따른 코드는 최고 인성을 갖는 코드이다.
결론적으로, 한편으로는 아라미드 및 폴리케톤 스트랜드 사이의 현저한 꼬임 불균형(K2/K1 > 1.10)으로 인해 그리고 다른 한편으로는 충분한 (아라미드/폴리케톤) 중량 비율로 인해, 아라미드/나일론 타입의 표준 복합 직물 코드에서 이용 가능한 것들보다 상당히 큰 수치의 높은 온도에서의 초기 탄성률의 수치를 제공하면서 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드의 기계적 성질 특히 (20℃에서의) 파단 강도, 초기 탄성률 및 인성의 절충을 개선하는 것이 가능하다.
시험된 복합 직물 코드의 구성 및 성질
복합 코드 번호: C-Ⅰ C-Ⅱ C-Ⅲ
힘-신장률 곡선 번호: C1 C2 C3
스트랜드의 성격: A/A/N A/A/P A/A/P
스트랜드의 선형 밀도(단위: tex) 334/334/188 334/334/167 334/334/167
코드의 선형 밀도(단위: tex) 960 940 925
스트랜드의 꼬임(단위: 꼬임수/m) 230/230/230 230/230/230 230/230/400
K1/K1/K2 111/111/93 111/111/82 111/111/143
K2/K1 0.84 0.74 1.29
BS[파단 강도(단위: daN)](20℃) 116 102 118
Te[인성(단위: cN/tex)](20℃) 120 108 128
Mi[초기 탄성률(단위: cN/tex)](20℃) 490 1595 1620
Mf[최종 탄성률(단위: cN/tex)](20℃) 2890 3065 3750
Mf/Mi 5.9 1.9 2.3
TS(열 수축 %)(185℃) 1.6 0.6 0.6
Fs[수축력(단위: cN/tex)(185℃) 0.96 1.70 1.73
Mi[초기 탄성률(단위: cN/tex)(180℃) 149 940 960

Claims (19)

  1. 특히 타이어를 보강하는 데 사용될 수 있는 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드로서, 함께 꼬인 적어도 1개의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드와 적어도 1개의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드를 포함하고, 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드를 구성하는 개별적인 필라멘트는 꼬임 인자 K1에 따라 꼬이고, 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드를 구성하는 개별적인 필라멘트는 꼬임 인자 K2에 따라 꼬이는, 아라미드/폴리케톤 복합 직물 코드에 있어서,
    ㅇ 아라미드/폴리케톤 중량 비율은 1.5보다 크고;
    ㅇ K2/K1 비율은 1.10보다 큰,
    것을 특징으로 하는, 복합 직물 코드.
  2. 제1항에 있어서, K2/K1 비율은 1.20보다 크고, 바람직하게는 1.25보다 큰, 복합 직물 코드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드의 선형 밀도는 100 내지 450 tex이고, 바람직하게는 150 내지 400 tex인, 복합 직물 코드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드의 선형 밀도는 100 내지 400 tex이고, 바람직하게는 150 내지 250 tex인, 복합 직물 코드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 아라미드 멀티필라멘트 스트랜드의 꼬임은 미터당 150 내지 400회 꼬임수이고, 바람직하게는 미터당 200 내지 350회 꼬임수인, 복합 직물 코드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 폴리케톤 멀티필라멘트 스트랜드의 꼬임은 미터당 200 내지 600회 꼬임수이고, 바람직하게는 미터당 350 내지 500회 꼬임수인, 복합 직물 코드.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 아라미드 스트랜드와 1개의 폴리케톤 스트랜드를 포함하는, 복합 직물 코드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 아라미드/폴리케톤 중량 비율은 2.0보다 크고, 바람직하게는 3.0보다 큰, 복합 직물 코드.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 측정된 코드의 초기 인장 탄성률은 1000 cN/tex보다 크고, 바람직하게는 1300 내지 2000 cN/tex인, 복합 직물 코드.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 측정된 코드의 최종 인장 탄성률은 3000 cN/tex보다 크고, 바람직하게는 3500 내지 4000 cN/tex인, 복합 직물 코드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 코드의 초기 탄성률에 대한 코드의 최종 탄성률의 비율은 4보다 작고, 바람직하게는 1.0 내지 3.0인, 복합 직물 코드.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 180℃에서 측정된 코드의 초기 인장 탄성률은 300 cN/tex보다 크고, 바람직하게는 500 내지 1500 cN/tex인, 복합 직물 코드.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 측정된 코드의 인성(tenacity)은 120 cN/tex보다 크고, 바람직하게는 125 내지 150 cN/tex인, 복합 직물 코드.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 0.5 cN/tex의 예비 인장 하에서 185℃에서의 2 분 후의 코드의 열 수축(TS)은 0.2% 내지 2.5%이고, 바람직하게는 0.5% 내지 2%인, 복합 직물 코드.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 일정한 길이와 0.5 cN/tex의 예비 인장(pretension) 하에서 185℃에서의 2 분 후의 코드의 수축력은 1 내지 2.5 cN/tex이고, 바람직하게는 1.4 내지 2.0 cN/tex인, 복합 직물 코드.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 복합 직물 코드에 의해 보강되는, 타이어.
  17. 제16항에 있어서, 복합 직물 코드는 타이어의 벨트 내에 또는 타이어의 카커스 보강물 내에 존재하는, 타이어.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 복합 직물 코드의, 고무로 제조되는 제품 또는 반제품(semi-finished product)을 위한 보강 요소로서의 용도.
  19. 제17항에 있어서, 고무로 제조된 제품은 타이어인 용도.
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