KR20190049047A - 친환경 첨가제를 포함하는 내피로도가 향상된 라이오셀 딥코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 NMMO 수화물을 용매를 사용하여 셀룰로오스를 용해시키고 AESO 첨가제를 첨가한 후, 상기 용액의 방사, 수세, 유제처리 및 건조 조건을 적절히 조절함으로써 산업용 라이오셀 필라멘트를 얻고 이를 이용하여 연사 및 열처리를 실시함으로써 특히 타이어코드용으로 적합한 내피로도가 향상된 라이오셀 열처리 코드를 제공하는 것에 관한 것이다.
또한 본 발명의 적절한 실시형태에 따르면 상기 라이오셀 코드를 카카스 층 또는 캡 플라이 층에 1층 또는 2층 구조로 사용한 래디얼 공기입 타이어가 제공된다.

Description

친환경 첨가제를 포함하는 내피로도가 향상된 라이오셀 딥코드 {Eco-friendly addititives containing lyocell dipped cord improved fatigue properties}

본 발명은 라이오셀 멀티필라멘트로 이루어진 라이오셀 생코드를 디핑액에 침지하여 경화시켜 제조된 라이오셀 코드에 있어서, 셀룰로오스 도프 제조시 아크릴기가 결합된 소이빈 오일(acrylated soybean oil)의 첨가제를 첨가하여 내피로도가 향상된 라이오셀 열처리 코드를 제공하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코드는 바람직하게는 타이어코드용 라이오셀 코드가 될 수 있고, 셀룰로오스를 N-메틸모폴린 N-옥사이드(이하 NMMO)/물에 용해시킨 후 적절하게 설계된 방사노즐을 통하여 방사하는 방법으로 제조될 수 있다.

일반적으로 타이어 내부를 이루고 있는 골격으로 타이어코드가 다량 사용되고 있는데 이는 타이어 형태 유지나 승차감에 있어 중요한 요소로 여겨지며, 현재 사용되고 있는 코드 소재는 폴리에스테르, 나일론, 아라미드, 레이온 및 스틸까지 여러종류가 있지만, 타이어코드에 요구 되어지는 다양한 기능을 완전히 만족시키지는 못한다. 이러한 타이어코드 소재에 필요한 기본 성능으로는 (1) 강도, 초기 모듈러스가 큰 것 (2) 내열성이 있고, 건·습열에서 취화되지 않을 것 (3) 내피로성 (4) 형태안정성 (5) 고무와의 접착성이 우수한 것 등을 들 수 있다. 따라서 각 코드 소재의 고유물성에 따라 그 용도를 정하여 사용되어 지고 있다.

이 중에서, 레이온 타이어코드의 가장 큰 장점은 내열성과 형태안정성이며 고온에서도 탄성계수가 유지된다. 따라서 이러한 낮은 수축률과 우수한 형태안정성 때문에 승용차등의 고속주행용 래디얼 타이어에 주로 사용되어 왔다. 그러나 레이온 타이어코드는 강도 및 모듈러스가 낮고 흡습하기 쉬운 화학적, 물리적 구조로 인해 흡습에 따른 강력저하가 나타나는 결점을 가지고 있다.

한편, 셀룰로오스로 이루어진 인조섬유인 라이오셀 섬유는 레이온 섬유에 비해 신도와 열수축이 낮고, 강도 및 모듈러스는 높아 형태안정성이 뛰어날 뿐만 아니라, 수분율도 낮아서 습윤 시에도 강력유지율과 모듈러스 유지율이 80% 이상으로 높은 특징을 가지고 있다. 따라서 레이온(60%)에 비해 상대적으로 형태변화가 적은 장점을 가지고 있는 바, 상기 요구에 대한 대안으로 생각될 수 있으나, 타이어 코드용으로의 방사성 및 낮은 신도와 높은 결정화도로 인한 낮은 내피로성이 문제되고 있다.

셀룰로오스는 다른 물질과의 친화력이 매우 높으나 분자 사슬 또는 사슬내의 강한 수소결합으로 만들어지는 결정구조로 인하여 일반적인 용제로 용해가 어려우며 이 구조를 파괴하여 용액을 제조할 수 있는 용제 가운데 널리 사용되고 있는 것은 NMMO이다.

NMMO에 의한 라이오셀 섬유의 제조 방법은 용매의 전량회수와 재사용에 따른 무공해 공정이라는 점과 제조된 섬유와 필름 등이 높은 기계적 강도를 가진다는 이점으로 인하여 셀룰로오스를 소재로 한 제품 제조공정에 많이 이용된다.

본 발명은 기존 비스코스 레이온 타이어코드가 가지는 낮은 강도와 낮은 초기 모듈러스의 문제점을 해결하기 위하여, NMMO 수화물을 용매를 사용하여 직접 셀룰로오스를 용해시키고, 상기 용액의 방사, 수세, 유제처리 및 건조 조건을 적절히 조절함으로써 산업용 라이오셀 필라멘트를 얻고 이를 이용하여 연사 및 열처리를 실시함으로써 특히 타이어코드용으로 적합한 라이오셀 열처리코드를 제공함에 그 목적이 있다.

특히 기존의 라이오셀 타이어 코드는 레이온에 비해 형태 변화가 적은 대신 신도가 낮아 내피로도가 낮은 문제가 있었으나, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 라이오셀 섬유를 방사과정에서 아크릴기가 결합된 소이빈 오일(acrylated soybean oil, 이하 AESO) 첨가제를 첨가하여 내피로도를 향상시킨 라이오셀 섬유를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면 멀티필라멘트로 이루어진 라이오셀 생코드를 디핑액에 침지하여 경화시켜 제조된 라이오셀 코드에 있어서, 상기 라이오셀 멀티필라멘트는 단면 공극률이 0.5 내지 50%인 것이고, AESO 첨가제를 0.1 내지 5%로 함유하며, 코드의 내피로도는 10%이상인 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 AESO 첨가제는 분자 구조 내에 아크릴기를 최소 3개 이상, 최대 15개 이하를 포함하며, 최소 10개 이상의 탄소수를 가지는 알킬기 체인을 3개 이상 가지는 구조이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 한 쌍의 평행한 비드코어와 비드코어 주위에 감기는 하나 이상의 래디얼 카카스층과 그 카카스층 외주 측에 적층된 벨트층 및 벨트층의 외주 측에 형성된 원주방향의 벨트 보강층을 포함하는 래디얼 공기입 타이어에 있어서, 상기 카카스층은 라이오셀 코드를 포함하고, 카카스층이 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 공기입 타이어가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 한 쌍의 평행한 비드코어와 비드코어 주위에 감기는 하나 이상의 래디얼 카카스층과 그 카카스층 외주 측에 적층된 벨트층 및 벨트층의 외주 측에 형성된 원주방향의 벨트 보강층을 포함하는 래디얼 공기입 타이어에 있어서, 상기 벨트 보강층인 캡플라이는 라이오셀 코드를 포함하고, 캡플라이가 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 공기입 타이어가 제공된다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면 NMMO 수화물을 용매를 사용하여 셀룰로오스를 용해시키고 AESO 첨가제를 첨가한 후, 상기 용액의 방사, 수세, 유제처리 및 건조 조건을 적절히 조절함으로써 산업용 라이오셀 필라멘트를 얻고 이를 이용하여 연사 및 열처리를 실시함으로써 특히 타이어코드용으로 적합한 내피로도가 향상된 라이오셀 코드가 제공된다.

또한 본 발명의 적절한 실시형태에 따르면 한 쌍의 평행한 비드코어와 비드코어 주위에 감기는 하나 이상의 래디얼 카카스층과 그 카카스층 외주 측에 적층된 벨트층 및 벨트층의 외주 측에 형성된 원주방향의 벨트 보강층을 포함하는 래디얼 공기입 타이어에 있어서, 상기 라이오셀 열처리 코드를 카카스 층 또는 캡 플라이 층에 1층 또는 2층 구조로 사용한 래디얼 공기입 타이어가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 라이오셀 열처리 코드의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 라이오셀 코드를 사용하여 제조된 타이어의 구조의 부분 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

셀룰로오스의 분해가 최소화되고 미용해 셀룰로오스 입자들이 존재하지 않는 균질한 라이오셀용 섬유를 제조하기 위해서는 단시간 내에 낮은 온도로 셀룰로오스 분말을 액상으로 투입된 NMMO와 균일하게 혼합하여 NMMO가 셀룰로오스 분말에 전면적으로 충분히 침투하여 팽윤시키는 공정이 반드시 필요하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라이오셀용 고균질 셀룰로오스 용액의 제조 방법은 중합도가 높은 셀룰로오스 분자를 사용하여 고배향구조 및 고결정화를 유도함으로서 높은 강도와 탄성율을 기대할 수 있다. 또한 고품질의 셀룰로오스 섬유를 제조하기 위해서는 α-셀룰로오스 함량이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이상과 같이 준비된 셀룰로오스 시트는 건조기를 통과한 다음 분쇄하여 5중량% 이하의 수분을 함유한 분말화된 셀룰로오스와 농축된 액상 NMMO를 50 내지 100℃ 온도, 100 내지 250rpm 회전 속도로 가변되는 동방향 쌍축 압출기에 연속적으로 주입하여 팽윤, 용해함으로써 라이오셀용 셀룰로오스 용액을 제조하는 것이다.

상기 셀룰로오스 용액은 AESO 첨가제를 포함할 수 있다. AESO 첨가제는 내피로성을 증가시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명은, 적어도 2본의 라이오셀 멀티필라멘트로 이루어진 라이오셀 생코드를 디핑액에 침지하여 경화시켜 제조된 라이오셀 코드에 있어서, 상기 라이오셀 멀티필라멘트는, (a) 농축된 액상 N-메틸모폴린 N-옥사이드(이하 NMMO) 용액을 제조하는 단계; (b) 셀룰로오스 시트를 건조, 분쇄하여 일정 수분으로 유지된 셀룰로오스 분말을 제조하는 단계; (c) 상기 액상 NMMO 용액, 셀룰로오스 분말 및 AESO 첨가제를 각각 계량하여 쌍축 압출기에 주입하여 팽윤, 용해시켜 셀룰로오스 용액을 제조하는 단계; (d) 상기 셀룰로오스 용액을 방사하여 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이오셀 코드를 제공한다.

더욱 구체적으로는 본 발명에 따른 고균질 셀룰로오스 용액은

(a) 수세액으로부터 수거된 25중량%의 NMMO 수화물을 박막 강하 농축기에 의해 86.5중량%의 액상 NMMO(1수화물)로 농축시키는 단계;

(b) 롤(Roll)상 셀룰로오스 시트를 해연하면서 건조기를 통과한 후 셀룰로오스 시트가 7%의 수분율을 갖도록 건조 온도를 조절하여 처리하고, 즉시 건조 공기로 냉각시켜 분쇄기로 주입한 다음 500㎛ 이하로 분말화 셀룰로오스를 제조하는 단계;

(c) 상기 (a)와 (b)에서 제조된 액상 NMMO와 셀룰로오스 분말을 AESO 첨가제를 첨가하여 50 내지 100℃의 온도 범위로 조절된 쌍축 압출기에 공급하여 용해하는 단계를 거쳐서 제조된다. 특히, 이 때 준비된 쌍축 압출기는 좁은 체류시간 분포를 갖도록 스크류를 배열함으로써 셀룰로오스의 분해를 최소화하도록 한다.

이하 본 발명에 따른 라이오셀용 고균질 셀룰로오스 용액 및 섬유의 제조 방법에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다.

셀룰로오스 펄프 시트는 닙 롤러에 의해서 견인되어 분쇄기에 공급되어지면 이 때 펄프 시트는 일정 온도로 조정된 건조 챔버를 통과한 후 건조 공기로 냉각하여 25℃로 유지되도록 한다. 닙 롤러를 통과하기 전에 접촉식 수분율 측정장치를 이용하여 수분율이 7%가 넘지 않도록 건조 챔버의 건조 온도를 관리한다. 일반적으로 공급되는 펄프는 수분율이 약 8 내지 10% 수준이나 계절별 습도 및 온도 변화에 따라 분쇄 후 저장조에 저장된 분말 셀룰로오스의 수분율의 편차를 나타낸다. 수분율이 높으면 펄프끼리의 뭉침 현상이 발생되기 쉬워 균질한 용액을 얻기 힘들다. 또한, NMMO/셀룰로오스/물의 조성 편차를 나타내므로 노즐을 통해 방사된 섬유의 굵기 편차도 일으켜 균일한 품질을 가질 수 없다. 나이프가 부착된 분쇄기 내부에 장착된 스크린 시이브의 크기에 따라 분말상 셀룰로오스의 길이를 조절할 수 있으며 500㎛이하의 분말을 사용하는 것이 좋으며 바람직하게는 300㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 500㎛ 이상인 경우에는 NMMO와 혼합 시 펄프끼리의 뭉침 현상이 발생하기 쉬워 균질한 용액을 제조하는데 저해 요소로 작용한다. 분쇄기의 스크린 시이브를 통과한 분말상 셀룰로오스는 송풍장치을 통해 백필터로 공급되어 공기는 외부로 배출되고 분말상 셀룰로오스는 로터리 밸브를 통해 분말 셀룰로오스 저장조로 공급된다. 이 분말 셀룰로오스는 정밀 중량식 계량장치를 통해 압출기 내부로 공급되어 진다.

25중량% NMMO 수용액은 응고욕과 수세욕으로부터 회수된 조정조로부터 제조되어 지며, 조정조와 응고욕은 연속적으로 교환되어지며, 순수와 50중량% NMMO에 의하여 농도가 유지되어 진다. 제조되어진 25중량% NMMO 수용액은 이온교환수지를 이용하는 정제탑로 공급되어 이온물질과 탄화 불순물이 제거되어 농축탑의 공급조에 저장된다. 다시 농축탑 공급조로부터 3개의 박막 강하형 농축탑으로 순차적으로 정량 공급되어 최종 86.5중량% NMMO 수용액으로 제조되어진다. 86.5중량%로 농축된 NMMO는 90℃로 유지된 자켓식 저장조로 공급되어지면 기어펌프를 통해 압출기내부로 정량 공급되어진다.

아크릴기가 결합된 소이빈 오일(acrylated soybean oil)의 첨가제는 분자 구조 내에 아크릴기를 최소 3개 이상, 최대 15개 이하를 포함하며, 최소 10개 이상의 탄소수를 가지는 알킬기 체인을 3개 이상 가지는 구조이며, 첨가제의 양은 전체 셀룰로오스 용액 대비 0.1 내지 5.0%의 양으로 첨가되며, 바람직하게는 0.3 내지 4.0%의 양으로 첨가되는 것이 좋으며 더욱 바람직하게는 0.6 내지 3.0%의 양으로 첨가되는 것이 좋다. 첨가제의 양이 전체 셀룰로오스 용액 대비 0.1% 미만일 경우 셀룰로오스의 단면 형태가 첨가제에 의해 충분히 변형되지 않아 NMMO 용매가 원활히 침투할 수 있을 만큼의 진입로 확보가 어려워 셀룰로오스가 NMMO에 의해 완전히 용해되지 못해 원사의 형태가 불량하게 되고 그 결과코드의 내피로도가 낮아지게 되었다. 또한 첨가제의 양이 전체 셀룰로오스 용액 대비 5.0% 초과일 경우에도 첨가제에 의해 NMMO 용매가 반응경로에 방해를 받아 충분히 셀룰로오스 전면적에서 반응되지 못 하여 코드의 내피로도가 낮아지게 되었다. 아크릴기가 3개 미만, 15개 초과이거나, 10개 미만의 탄소수를 가지는 알킬기 체인을 포함하거나, 아크릴기 체인을 3개 미만으로 포함하는 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 강도를 저하시키므로 바람직하지 않다. 쌍축 압출기의 내부온도는 50℃에서부터 100℃ 범위까지 조정함으로써 온도 상승과 전단력에 의해 완전 팽윤 단계를 거친 후 용해되어 진다. 용해된 셀룰로오스 용액은 필터를 통과하고 노즐을 통해 토출된 용액은 수세, 건조를 거친 후 셀룰로오스 섬유로 형성된다.

본 발명에 따라 제조된 셀룰로오스 섬유는 원사의 단면 공극률이 0.5 내지 50%, 더욱 바람직하게는 1 내지 30%인 것을 특징으로 한다. 공극률이 증가하면 절신이 높아지고 내피로도가 증가한다. 공극률이 0.5% 미만인 경우 내피로도가 떨어져 적절하지 않고, 50% 초과인 경우 섬유의 강도가 감소하여 적절하지 않다.

라이오셀 필라멘트 제조 공정은 다음과 같다. 방사노즐로부터 압출된 용액은 수직방향으로 에어 갭(air gap)을 통과하고 응고욕에서 응고된다. 에어 갭은 치밀하고 균일한 섬유를 얻고 그리고 원활한 냉각효과를 부여하기 위해서 10∼300mm의 길이가 되는 것이 적절하다.

응고욕을 통과한 필라멘트는 수세조를 통과하게 된다. 응고욕과 수세조의 온도는 급격한 탈용매로 인한 물성의 저하를 막기 위해서 10∼25℃정도로 되는 것이 바람직하다.

수세조를 통과한 섬유는 수분제거를 위해 스퀴징 롤러를 통과한 후, 1차 유제처리장치를 통과한다.

이후, 1차 유제처리장치를 통과한 필라멘트사는 건조장치를 거치면서 건조된다. 이때 건조 온도와 건조 방식, 그리고 건조 장력 등은 필라멘트의 후공정 및 물성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 발명에서는 공정 수분율이 7∼13%가 될 수 있도록 건조 온도를 조절하였다.

건조장치를 통과한 필라멘트는 2차 유제처리장치를 거쳐서 최종적으로 권취기에서 권취된다.

권취기에 권취된 라이오셀 필라멘트의 섬도에 대해서는 특히 제한되지 않지만, 단사 섬도는 0.01 내지 10데니어인 것이 바람직하다. 라이오셀 필라멘트의 고강력 특성을 유지하기 위해서는 단사 섬도는 0.5 내지 10데니어가 되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 3데니어가 되고, 가장 바람직하게는 0.7 내지 2데니어가 될 수 있다. 또한 총 섬도는 특히 제한이 되지 않지만 통상적으로 5 내지 30000데니어가 되고 그리고 산업자재용으로는 100 내지 5000 데니어가 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 라이오셀 코드는 코드 제조의 전 단계로서 코드에 꼬임을 부여하여 생코드를 제조하는 단계(연사공정)를 거치게 된다.

상기 연사는 라이오셀 원사에 하연(ply twist)을 가한 후에 상연(cable twist)을 가하여 합연함으로써 제조되며, 일반적으로 상연과 하연은 같은 연수(꼬임의 수준) 혹은 필요에 따라서 다른 연수를 가하게 된다.

본 발명에서는 라이오셀 딥 코드의 연수는 상/하연이 같은 수치로 200/200 TPM(Twist Per Meter) 내지 600 내지 600TPM으로 하게 된다. 상연과 하연을 같은 수치로 하게 될 경우, 제조된 딥 코드가 회전이나 꼬임 등을 나타내지 않고 일직선상을 유지하기 쉽도록 하여 물성 발현을 최대로 할 수 있게 된다. 이때, 상/하연의 연수가 200/200 TPM 미만일 경우에는 생코드의 절신이 감소하여 내피로도가 저하하기 쉽고, 600 내지 600TPM을 초과할 경우에는 강력 저하가 커서 타이어 코드용으로 적절하지 않다.

생코드는 적어도 2본의 라이오셀 멀티필라멘트로 이루어진다. 2본인 경우 하연을 가한 후 합연하면서 상연을 가하게 되고, 3본인 경우 연사기를 하연에 하나 더 배치하여 하연을 가한 후 합연하면서 상연을 가할 수 있다. 3본을 초과하면 강력 저하가 커서 타이어 코드용으로 적절하지 않다.

제조된 '생코드 (Raw Cord)'는 제직기(weaving machine)를 사용하여 직물로 제직되고 그리고 수득된 직물을 딥핑액에 침지한다. 이후 직물을 경화하여 생코드 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 '딥 코드(Dip Cord)'를 제조한다.

직물로 제직되고 열처리한 생코드는 딥핑액에 침지되고, 이후 직물을 경화하여 생코드 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 '딥 코드(Dip Cord)'를 제조한다.

상기 과정에서 딥핑은 섬유의 표면에 RFL (Resorcinol Formaline Latex)이라 불리는 수지층을 함침시키는 것을 말한다. 이는 원래 고무와의 접착성이 떨어지는 타이어 코드용 섬유의 단점을 개선하기 위하여 실시된다.

본 발명에서 코드와 고무의 접착을 위한 접착액은 아래와 같은 방법을 이용하여 제조될 수 있다.

접착액의 제조방법

29.4wt% 레소시놀 45.6 중량부;

증류수 255.5 중량부;

37% 포르말린 20 중량부; 및

10wt%수산화나트륨 3.8 중량부

를 포함하는 용액을 제조하여 25에서 5시간 교반하면서 반응시킨 후 이래의 성분을 추가한다.

40wt% VP-라텍스 300 중량부;

증류수 129 중량부;

28% 암모니아수 23.8 중량부

성분 첨가 후 25℃에서 20시간 동안 숙성시켜 고형분 농도 19.05%가 되도록 유지한다.

코드를 건조시킨 후 접착액이 적용된다. 접착액의 부착량을 조절하기 위하여 0 내지 4%의 신장(stretch)을 필요로 하고, 바람직하게는 1 내지 2%의 신장이 이루어질 수 있다. 만약 신장 비율이 너무 높으면, 접착액의 부착량은 조절될 수 있지만 절신이 감소되어 결과적으로 내피로성이 감소된다.

접착제 부착량은 고형분 기준으로 섬유 무게에 대하여 1.5 내지 3.5%가 바람직하다. 접착액을 통과한 후 딥 코드는 120 내지 170℃에서 건조된다. 건조 시간은 180초 내지 220초가 될 수 있고, 그리고 건조 과정에서 딥 코드는 1 내지 2% 정도로 신장(strech)이 될 수 있다. 신장 비율이 낮은 경우 코드의 중신 및 절신이 증가하여 타이어코드로 적용되기 어려운 물성을 나타낼 수 있다. 다른 한편으로 신장 비율이 3%를 넘는 경우 중신수준은 적절하나 절신이 너무 작아져 내피로성이 저하될 수 있다.

건조 후에는 130 내지 240℃의 온도 범위에서 열처리된다. 열처리시 신장 비율은 -2 내지 2.0% 사이를 유지하며, 열처리 시간은 50초 내지 90초가 적정하다. 50초 미만시간 동안 열처리가 되는 경우 접착액의 반응시간이 부족하여 접착력이 낮아지는 결과를 가져오게 되며, 90초를 초과하여 열처리가 되는 경우 접착액의 경도가 높아져서 코드의 내피로성이 감소될 수 있다.

전술한 방법에 따라 제조된 라이오셀 딥 코드는 승용차용 타이어코드로서 유리하게 사용될 수 있다. 상기 딥 코드는 캡플라이 층의 제조를 위하여 사용될 수 있다. 그리고 본 발명에 따라 제조된 고성능 레디얼 타이어는 이러한 캡플라이 층을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 라이오셀 딥 코드를 캡플라이로 사용하여 제조된 승용차용 타이어의 구조의 부분 단면도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 타이어(31)의 비드영역(35)은 각각 비신장성인 환상의 비드코어(36)가 된다. 비드코어(36)는 연속적으로 감겨진 단일 필라멘트 강선으로 만들어지는 것이 바람직하다. 바람직한 실시 형태는 0.95mm 내지 1.00mm 직경의 고강도 강선이 4x4 구조 또는 4x5 구조가 된다. 본 발명에 따른 타이어 코드의 실시 예에 있어, 비드영역(35)은 비드필러(37)를 가질 수 있고, 상기 비드필러(37)는 일정 수준 이상의 경도를 가져야 하며, 바람직하게는 쇼어 에이 경도(Shore A hardness) 40 이상의 경도를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 타이어(31)는 벨트 구조체(38) 및 캡플라이(39)에 의하여 크라운부가 보강될 수 있다. 벨트 구조체(38)는 두 개의 벨트코드(41), (42)로 이루어진 절단 벨트 플라이(40)를 포함하고 벨트 플라이(40)의 벨트코드(41)는 타이어의 원주 방향 중앙 면에 대하여 약 20˚의 각도로 배향될 수 있다. 벨트 플라이(40)의 하나의 벨트코드(41)는 원주 방향 중앙 면과 대향하는 방향으로, 다른 벨트 플라이(40)의 벨트코드(42)의 방향과는 반대로 배치될 수 있다. 그러나 벨트 구조체(38)는 임의의 수의 플라이를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 16 내지 24˚의 범위로 배치될 수 있다. 벨트 구조체(38)는 타이어(31)의 작동 중에 노면으로부터의 트레드(33)의 상승을 최소화하도록 측 방향 강성을 제공하는 역할을 한다. 벨트 구조체(38)의 벨트코드(41), (42)는 스틸코드로 제조될 수 있고, 2+2구조로 되어 있지만, 임의의 구조로 제작될 수 있다. 벨트 구조체(38)의 상부에는 캡플라이(39)와 에지플라이(44)가 보강되어 있는데 캡플라이(39)의 캡플라이 코드(45)는 타이어의 원주 방향에 평행하게 보강되어 타이어의 고속 회전에 따른 원주 방향의 크기 변화를 억제하는 작용을 하며, 고온에서의 열수축 응력이 큰 캡플라이(39)의 캡플라이 코드(45)가 사용된다. 상기 캡플라이(39)의 캡플라이 코드(45)는 본 발명의 방법에 따라 제조된 고강도사로 제조된 딥 코드를 이용하여 제조될 수 있다. 1층의 캡플라이(39)와 1층의 에지플라이(44)가 사용될 수 있고, 바람직하게는 1 또는 2층의 캡플라이 및 1 또는 2층의 에지플라이가 보강될 수 있다.

도 2에서 설명되지 않은 도면 부호 32 및 34는 카카스층(32) 및 플라이 턴업(34)을 나타낸다. 그리고 도면부호 33은 카카스층 보강용 코드(33)를 나타낸다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하나 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

아래의 실시예 및 비교예에서 물성 평가는 아래와 같이 측정 또는 평가하였다.

(a) 타이어 코드 강력(kgf)

107℃로 2시간 건조된 후 인스트롱사의 저속 신장형 인장시험기를 이용하여 시료장 250mm, 인장속도 300m/min로 측정되었다.

(b) 내피로도

타이어 코드의 피로 시험에 통상적으로 사용되는 Belt Fatigue Tester를 이용하여 피로시험 후 잔여강력을 측정하여 내피로도를 비교하였다. 피로 시험 조건은 28~30 EPI(Ends Per Inch) 간격의 코드에 고무를 토핑하여 2겹으로 붙인 후 160℃에서 20분동안 가류하여 시편을 제작하고 굴곡 피로 시험기(Belt Fatigue Tester)에서 하중 70kg을 가하고 상온에서 60,000회 반복하는 조건이었으며, 피로 시험 후 고무와 코드를 분리하여 잔여강력을 측정하였다. 잔여 강력의 측정은 107℃ 2시간 건조 후 통상의 인장 강도 시험기를 이용하여 앞의 (a)방법에 따라 측정하였다.

<실시예 1~4>

중합도(DPW)가 1200(α-셀룰로오스 함량; 97%)인 Buckeye사 V-81 펄프와 NMMO₂O, 그리고 프로필 갈레이트를 용액 대비 0.045wt%를 사용하여 제조된 셀룰로오스 용액을 사용하였다. 이 때 셀룰로오스의 농도는 11.5%로 하였고, 첨가제로 분자 구조 내에 아크릴기를 10개 포함하며, 15개의 탄소수를 가지는 알킬기 체인을 3개 가지는 Soybean Oil을 첨가하였다. 첨가제의 비율은 전체 용액 대비 0.6 내지 3.0wt%로 하였으며, 오리피스수를 1,000개로 하였고, 오리피스 직경은 200㎛로 사용하였다. 노즐로부터 토출된 용액을 에어 갭 100mm의 길이를 가지며 냉각되었고, 방사속도는 150m/min으로 하였으며, 최종 필라멘트 섬도가 1,500데니어가 되도록 하였다. 응고액 온도는 23℃, 농도는 물 80%, NMMO 20%로 조정하였으며, 응고액의 온도와 농도는 굴절계를 사용하여 연속적으로 모니터 하였다. 응고욕을 빠져나온 필라멘트는 잔존 NMMO을 수세공정을 통해 제거하고. 1차 유제처리장치 후에 건조시키고 이후 2차 유제처리를 하여 권취하였다. 2본의 라이오셀 사에 400TPM의 꼬임을 각각 부여하고, 이를 합사하여 400TPM의 꼬임을 부여하여 생코드를 제조하였다. 얻어진 생코드를 100℃에서 130초간 건조시킨 후, 하기의 방법으로 제조된 접착액에 통과시켜 접착액을 부여하였다.

29.4wt% 레소시놀 45.6 중량부; 증류수 255.5 중량부; 37% 포르말린 20 중량부; 및 10wt%수산화나트륨 3.8 중량부을 포함하는 용액을 조제 후, 25℃에서 5시간 교반시키며 반응시키고 그리고 다음의 성분을 추가하였다:

40wt% VP-라텍스 300 중량부 , 증류수 129 중량부, 28% 암모니아수, 23.8 중량부 상기 성분 첨가 후 25℃에서 20시간 동안 숙성시켜 고형분 농도 19.05%로 유지되도록 하였다.

접착액을 부여하여 150℃에서 2분간 건조시킨 후, 170℃에서 60초간 열처리를 하여 접착제 처리를 종료하였다. 이와 같이 제조된 딥 코드의 물성을 평가하여 표 1로 나타내었다.

<비교예 1>

셀룰로오스 용액에 첨가제를 0wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생코드 및 딥 코드를 제조하였다. 이와 같이 제조된 딥 코드의 물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

구분	처리코드 물성
	강력(kg)	내피로도(%)	첨가제 비율(wt%)
실시예1	18.4	37.9	0.6
실시예2	17.9	31.0	1.0
실시예3	16.1	21.3	2.0
실시예4	13.7	10.0	3.0
비교예1	17.0	9.5	-

이상에서, 본 발명은 비록 한정된 실시예들과 도면들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

31 : 타이어 32 : 카카스층
33 : 카카스층 보강용 코드 34 : 플라이 턴업
35 : 비드영역 36 : 비드코어
37 : 비드필러 38 : 벨트 구조체
39 : 캡플라이 40 : 벨트플라이
41, 42 : 벨트코드 43 : 트레드
44 : 에지플라이 45 : 캡플라이 코드

Claims (4)

1. 라이오셀 멀티필라멘트로 이루어진 라이오셀 생코드를 디핑액에 침지하여 경화시켜 제조된 라이오셀 코드에 있어서,
   상기 라이오셀 멀티필라멘트는 아크릴기를 포함하는 소이빈 오일(acrylated soybean oil, 이하 AESO)의 첨가제를 0.1 내지 5% 로 포함하며, 열처리 코드의 내피로도는 10% 이상인 것을 특징으로 하는 라이오셀 열처리 코드.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 AESO 첨가제는 분자 구조 내에 아크릴기를 3 내지 15개를 포함하며, 최소 10개 이상의 탄소수를 가지는 알킬기 체인을 3개 이상 가지는 구조인 것을 특징으로 하는 라이오셀 코드.
3. 한 쌍의 평행한 비드코어와 비드코어 주위에 감기는 하나 이상의 래디얼 카카스층과 그 카카스층 외주 측에 적층된 벨트층 및 벨트층의 외주 측에 형성된 원주방향의 벨트 보강층을 포함하는 래디얼 공기입 타이어에 있어서,
   상기 카카스층은 제 1항에 따른 라이오셀 코드를 포함하고, 카카스층이 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 공기입 타이어.
4. 한 쌍의 평행한 비드코어와 비드코어 주위에 감기는 하나 이상의 래디얼 카카스층과 그 카카스층 외주 측에 적층된 벨트층 및 벨트층의 외주 측에 형성된 원주방향의 벨트 보강층을 포함하는 래디얼 공기입 타이어에 있어서,
   상기 벨트 보강층인 캡플라이는 제 1항에 따른 라이오셀 코드를 포함하고, 캡플라이가 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 공기입 타이어.
   

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