KR20190113977A - 유기 섬유를 포함하는 합연사 코드 - Google Patents

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Abstract

연사 구조가 균일하고, 경량화가 가능한 유기 섬유 합연사 코드의 제공가 제공된다. 유기 섬유를 포함하는 합연사 코드로서, 총 섬도가 5000 dtex 이상 15000 dtex 이하이며, 하기 식: 연사 길이차 계수(%) = (해연사 사이의 실 길이차의 최대치)/(해연사의 실 길이의 평균치)×100에 의해 구해지는, 상기 합연사 코드를 구성하는 해연사 사이의 연사 길이차 계수가 1.5% 이하이면서, 또한 파단 강도가 7.0 cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드가 제공된다.

Description

유기 섬유를 포함하는 합연사 코드
본 발명은, 유기 섬유를 포함하는 합연사 코드(이하 「유기 섬유 합연사 코드」, 「유기 섬유 코드」, 「합연사 코드」 또는 단순히 「코드」라고도 함), 특히 큰 섬도의 항공기 레이디얼 타이어용 타이어 코드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 섬유 합연사 코드는, 타이어를 비롯한 각종 고무 제품의 보강용 코드 재료 중에서도 우수한 강도, 내구성을 갖기 때문에, 종래부터 항공기용 타이어의 보강재로서 사용되어 왔다.
특히 항공기 레이디얼 타이어는, 택싱이라고 일컬어지는 육지 주행시의 고부하에 견딜 수 있는 큰 사이즈의 타이어이며, 보강재에 사용되는 섬유 코드에는 총 섬도를 증대시킬 것이 요구된다. 구체적으로는 코드의 총 섬도가 5000 dtex 이상인 코드로 할 필요가 있다. 또한, 타이어에 대하여 경량화, 저연비화, 자원 절약화의 요구도 강하다.
종래, 타이어의 경량화 과제에 대하여, 타이어 내의 플라이의 배치 방법을 검토하여, 고내구성을 유지하면서도 플라이의 사용량을 감소시켜 경량화를 달성하는 검토가 이루어져 왔지만, 플라이 그 자체의 경량화에 관해서는 검토한 예가 적다.
플라이에 사용되는 코드 제조시의 연사 공정에 있어서, 섬유의 정렬이 나쁘고, 코드의 연사 구조의 균일성이 낮으면, 토핑 시트를 제작하는 가공 공정에 있어서, 토핑 장치에 시트형의 여러 가닥의 코드를 공급할 때, 각 코드 사이의 정렬이 균일하지 않고, 토핑 시트 내부의 코드 위치에 불균일성이 생겨, 토핑 시트의 평탄성이 나빠지기 때문에, 고무 피복시의 고무 두께(사용량)을 얇게 할 수 없어, 타이어의 질량감과 비용감을 달성할 수 없고, 특히 큰 섬도 코드에서는 정렬이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
이하의 특허문헌 1에는, 플라이 경량화의 수단으로서, 꼬임 없는(無撚) 제1 필라멘트의 주위에 n 가닥의 제2 필라멘트를 나선형으로 감아 붙일 때, 제1 필라멘트에 제2 필라멘트의 나선형 감기와 같은 피치로 나사형으로 형(型)을 부여하여, 코드 직경을 감소시킨 스틸 코드가 개시되어 있다. 그러나, 이 기술은 미리 형을 부여할 수 있는 스틸 등의 금속 코드에 적용되는 것이며, 유기 섬유를 이용한 코드를 사용한 토핑 시트의 경량화에는 적합하지 않다.
또한 하기 특허문헌 2에는, 꼬아 합침의 장력을 높은 값으로 제어함으로써, 균일한 연사 구조를 가진 폴리케톤 섬유 코드가 개시되어 있지만, 총 섬도가 5000 dtex 이상이며 연사 구조가 균일한 유기 섬유 코드의 제조에 관해서는 아무것도 개시되어 있지 않다. 또한, 폴리케톤 섬유 코드는 소재로서 고강성이면서, 내구피로의 관점에서는, 종래의 유기 섬유 소재에는 뒤떨어져 버린다. 특허문헌 2에는, 유연성이 우수하며 고부하의 사용에서 내피로성이 우수한 유기 섬유 합연사 코드는 개시되어 있지 않다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2012-219389호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2006-2263호 공보
이상의 종래 기술의 문제점에 감안하여, 본원 발명이 해결하고자 하는 과제는, 타이어의 경량화에 기여하는 유기 섬유 합연사 코드 및 그의 제법, 그리고 상기 코드를 보강재에 이용한 섬유 강화 복합 재료를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들은, 연사 구조의 균일화를 달성하기위한 수단으로서, 연사시의 섬유의 정렬을 양호한 것으로 하기 위해, 총 섬도가 5000 detx 이상이 되는 유기 섬유 코드의 연사시의 장력을 높은 값으로 제어하는 것을 검토했다. 그러나, 연사시의 장력이 높아지면, 섬유의 정렬이 양호하게 되는 한편으로, 섬유에 연사 설비와의 찰과(擦過)에 의한 손상이 발생하여, 고부하 사용시의 내구성이 나빠진다고 하는 문제가 생기는 것이 판명되었다.
그래서 본 발명자들은, 예의 검토하여 실험을 거듭한 결과, 큰 섬도의 연사 공정에 있어서의 실 공급시의 장력을 찰과 손상이 적은 방법으로 제어함으로써, 연사시의 찰과 손상을 억제하면서, 섬유의 정렬을 양호하게 행하여, 코드의 연사 구조의 균일화를 도모하고, 고부하 용도에서의 내구성이 우수하며, 타이어의 경량화에 기여할 수 있는 유기 섬유 합연사 코드를 얻을 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
즉, 본 발명은 다음과 같은 것이다.
[1] 유기 섬유를 포함하는 합연사 코드로서, 총 섬도가 5000 dtex 이상 15000 dtex 이하이며, 하기 식:
연사 길이차 계수(%) = (해연사(解撚絲) 사이의 실 길이차의 최대치)/(해연사의 실 길이의 평균치)×100
에 의해 구해지는, 상기 합연사 코드를 구성하는 해연사 사이가 연사 길이차 계수가 1.5% 이하이면서, 또한 파단 강도가 7.0 cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드.
[2] 하기 식:
파단 강도 변동 계수(%) = (파단 강도의 표준 편차)/(파단 강도의 평균치)×100
으로 구해지는, 상기 유기 섬유 합연사 코드의 파단 강도 변동 계수(CV%)가 2.0% 이하인 상기 [1]에 기재한 유기 섬유 합연사 코드.
[3] 하기 식:
연사 손상도(%) = (파단 전 응력이 최대가 되는 점에 있어서의 해연사의 신장률)-(미분 영률 곡선의 최대점에 있어서의 해연사의 신장률)
로 구해지는, 상기 유기 섬유 합연사 코드를 구성하는 해연사의 연사 손상도가 3.2% 이상인 상기 [1] 또는 [2]에 기재한 유기 섬유 합연사 코드.
[4] 상기 연사 손상도가 3.7% 이상인 상기 [3]에 기재한 유기 섬유 합연사 코드.
[5] 하기 식:
윗꼬임의 꼬임 계수 K = Y×D0.5
{식 중, Y는 유기 섬유 합연사 코드 1 m당 꼬임수(T/m), 그리고 D는 유기 섬유 합연사 코드의 총 섬도(dtex)임}
으로 구해지는, 윗꼬임의 꼬임 계수 K가 10000∼30000인 상기 [1]∼[4]의 어느 것에 기재한 유기 섬유 합연사 코드.
[6] 상기 [1]∼[5]의 어느 것에 기재한 유기 섬유 합연사 코드를 포함하는 섬유 강화 복합 재료.
[7] 유기 섬유를 연사하여 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는, 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
[8] 유기 섬유를 밑꼬임하여 권취 후, 상기 밑꼬임 실을 2 가닥 이상 합쳐, 윗꼬임하여 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 밑꼬임 및 윗꼬임에 있어서의 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는, 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
[9] 복수의 유기 섬유를 따로따로 연사하고, 얻어진 밑꼬임 실을 권취하는 일 없이 서로 꼬아 합쳐 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는, 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
[10] 유기 섬유를 연사하여 섬유 코드를 제조할 때에, 링 연사기를 이용하고, 또한 하기 식:
편평도(扁平度) = 1-(타원의 단반경/타원의 장반경)
으로 구해지는, 벌룬 컨트롤 링의 단면의 편평도를 0.50∼0.95로 하는 것을 특징으로 하는, 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
[11] 상기 유기 섬유가, 신장 방향 4.56 cN/dtex 하중시의 신장률이 8.0%∼14.0%인 상기 [7]∼[10]의 어느 것에 기재한 방법.
[12] 상기 유기 섬유의 교락도(交絡度)가 4.0 이상 14.0 이하인 상기 [7]∼[11]의 어느 것에 기재한 방법.
[13] 상기 유기 섬유가 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유인 상기 [7]∼[12]의 어느 것에 기재한 방법.
본 발명에 따른 유기 섬유 합연사 코드는, 섬도가 높은, 꼬아 합친 코드이면서, 유기 섬유가 원래 구비하고 있는 우수한 강도, 내구성에 더하여, 연사 구조의 균일성이 높기 때문에, 토핑 시트 제작시의 코드 사이의 정렬이 양호하며, 고무 사용량을 저감시킨 얇은 토핑 시트를 제공하여, 타이어, 특히 고부하 영역에서 사용되는 항공기용 타이어의 경량화에 기여한다.
도 1은 실시예 5와 비교예 1의 유기 섬유 코드의 꼬임을 합연(合撚)하기 전의 상태까지 푼 상태(해연사)의, 구성하는 필라멘트의 응력-왜곡(강도-신도)선이다.
도 2는 실시예 5와 비교예 1의 유기 섬유 코드의 꼬임을 합연하기 전의 상태까지 푼 상태(해연사)의, 구성하는 필라멘트의 미분 영률-왜곡(신도)선이다.
도 3은 실시예 3 및 5∼9에서 사용한 편평도가 0.8인 벌룬 컨트롤 링의 단면모식도이다.
도 4는 실시예 1∼9, 비교예 1∼4에서 사용한 링 연사기의 모식도이다.
도 5는 실시예 1∼9, 비교예 2∼4에서 사용한 실 공급 장력 조정 기구의 정면 모식도이다.
도 6은 실시예 1∼9, 비교예 2∼4에서 사용한 실 공급 장력 조정 기구를 위에서 본 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.
본 실시형태의 합연사 코드를 구성하는 섬유는 유기 섬유이며, 예컨대 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유, 레이온 등이다. 그 중에서도 고무 접착성, 내열성, 내구성의 관점에서, 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유가 특히 바람직하다.
유기 섬유 합연사 코드의 총 섬도는 5000 dtex 이상 15000 dtex 이하이다. 15000 dtex 이하이면, 단일체 플라이의 강성을 억제할 수 있어, 타이어 제조에 지장을 주는 일이 없다.
또한, 상기 코드를 구성하는 원사 사이의 연사 길이차 계수가 1.5% 이하인 것을 만족할 필요가 있으며, 보다 바람직하게는 1.4% 이하, 더욱 바람직하게는 1.3% 이하, 보다 더욱 바람직하게는 1.2% 이하, 가장 바람직하게는 0.9% 이하이다. 여기서 말하는 합연사 코드란, 단일 종류 혹은 복수 종류의 여러 가닥의 원사를 연사 공정에서 꼬아 합쳐, 한 가닥의 코드로 한 것이다.
연사 코드를 구성하는 해연사 사이의 연사 길이차 계수란, 연사 코드를 해연하여, 이 코드를 구성하는 해연사의 상태로 하고, 그 해연사 사이의 실 길이차와 해연사 길이로부터, 하기 식(1):
연사 길이차 계수(%) = (해연사 사이의 실 길이차의 최대치)/(해연사의 실 길이의 평균치)×100
에 의해 구한다.
연사 길이차 계수의 값이 1.5% 이하로 낮은 값일수록 연사 구조의 균일성이 좋으며, 토핑 장치에 시트형의 여러 가닥의 코드 공급을 할 때, 각 코드 사이의 정렬이 균일하고, 토핑 시트의 표면 평탄성을 만족하기 위해서 고무 피복시의 고무 두께(사용량)를 얇게 하는 것이 가능하게 되어, 타이어의 질량감과 비용 감소를 달성할 수 있다.
연사 길이차 계수는, 작을수록 균질한 연사가 달성되고, 이 코드를 나란히 늘어 놓고서 고무층을 겹친 토핑 시트(단일체 플라이)의 박육화가 가능하게 된다. 이 값이 0이면 완전히 균일한 연사가 된다.
하기 식(3):
연사 손상도(%) = (파단 전 응력이 최대가 되는 점에 있어서의 해연사의 신장률)-(미분 영률 곡선의 최대점에 있어서의 해연사의 신장률)
로 구해지는, 상기 유기 섬유 합연사 코드를 구성하는 해연사의 연사 손상도는, 값이 작을수록 연사 후의 코드의 손상이 크다는 것을 보여준다. 여기서 말하는 「파단 전 응력이 최대가 되는 점에 있어서의 해연사의 신장률」이란, 도 1의 응력-왜곡 곡선에 있어서의 1b가 나타내는 값이며, 「미분 영률 곡선의 최대점에 있어서의 해연사의 신장률」이란, 도 2의 미분 영률-왜곡 곡선에 있어서의 2b가 나타내는 값이다.
연사를 행할 때, 실은 연사 장치와 고속으로 접촉하게 된다. 이때, 섬유 표면에 손상이 발생하고, 섬유의 인장 강도 측정에 있어서 파단이 낮은 신장률인 시점에서 일어나 버리기 때문에, 연사시의 손상이 크면, 연사 손상도의 값은 작은 값으로 된다.
연사 손상도는 3.2% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.7% 이상이다. 이 값이 3.2% 이상이면, 연사시의 손상이 작고, 코드의 인장 파단 강도나 내피로성이 높다. 미분 영률 곡선의 최대점에서는, 섬유의 신장 변형이 최고조가 되고, 그 이후는 고분자 구조의 불가역 변형이 증가해 간다. 미크로의 구조 결함도 증가하여 코드의 파단에 이르는데, 표면 근방의 손상이 이 파단을 늘려 버려, 미분 영률 곡선의 최대점 이후의 신장이 적다. 다른 한편, 고분자 구조의 변형량이 너무 많지 않은 고강도의 유기 섬유로서 연사 손상도는 8% 이하가 바람직하다.
유기 섬유 합연사 코드의 파단 강도는, 항공기용 타이어 자재로서의 성능 발현의 관점에서, 7.0 cN/dtex 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7.3 cN/dtex, 더욱 바람직하게는 7.5 cN/dtex 이상이다. 이것은, 코드를 고강도로 함으로써 실의 사용량을 감소시켜, 타이어의 경량화에 기여하기 위해서이다. 또한, 강도가 15.0 cN/dtex 이하이면, 코드의 강성이 적정하며, 경제적으로도 입수하기 쉬운 유기 섬유를 이용하여 작성할 수 있다.
하기 식(2):
파단 강도 변동 계수(%) = (파단 강도의 표준 편차)/(파단 강도의 평균치)×100
으로 구해지는, 유기 섬유 합연사 코드의 파단 강도 변동 계수는, 항공기용 타이어 자재로서의 성능 발현의 관점에서, 2.0% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.8% 이하이다. 이것은, 코드의 파괴는 강도가 약한 부위부터 일어난다고 생각되기 때문에, 파단 강도 변동 계수를 작게 함으로써, 코드의 최소 강도 부위의 강도를 높일 수 있어, 고강도의 코드를 사용했을 때의, 타이어 경량화에의 기여가 더한층 큰 것으로 되기 때문이다.
연사에 이용하는 유기 섬유의 섬도는 바람직하게는 400 dtex∼3500 dtex이다. 이러한 유기 섬유는, 내피로성의 관점에서, 신장 방향으로 4.56 cN/dtex 하중일 때의 신장률이 8.0%∼14.0%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10.0%∼13.0%, 더욱 바람직하게는 11.0%∼12.0%이다. 신장 방향으로 4.56 cN/dtex 하중일 때의 신장률이 8.0% 이상인 유기 섬유라면, 변형량이 큰 영역에서의 사용에 있어서의 내피로성이 양호하고, 신장 방향으로 4.56 cN/dtex 하중일 때의 신장률이 14.0% 이하인 유기 섬유라면, 타이어 사용시의 변형량에 대한 적절한 영역에서 사용이 가능하다.
구성하는 실 사이의 실 길이차가 적은 균질한 연사 구조를 달성하여, 양호한 평탄성을 유지한 채로 토핑 시트의 박육화를 가능하게 하여, 고무 사용량을 감소시킴에 따른 경량화를 달성하기 위해서는, 연사 장력 제어뿐만 아니라, 종래 행해지고 있지 않은 실 공급시의 장력 제어가 중요하다.
연사 공정에 있어서의 실 공급시의 장력은 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex, 바람직하게는 0.03 cN/dtex∼0.1 cN/dtex로 하는 것이 좋다. 한편, 연사 공정에 있어서의 연사시의 장력은 0.05 cN/dtex∼0.4 cN/dtex로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.06 cN/dtex∼0.3 cN/dtex, 더욱 바람직하게는 0.07 cN/dtex∼0.2 cN/dtex이다.
실 공급시의 장력이 0.01 cN/dtex 이상이면, 구성하는 실 사이의 실 길이차가 적은 균질한 연사 구조를 달성하여, 양호한 평탄성을 유지한 채로 토핑 시트의 박육화를 가능하게 하여, 고무 사용량을 감소시킴에 따른 경량화를 달성할 수 있다. 또한, 실 공급시의 장력이 0.3 cN/dtex 이하이면, 실 공급 단계에서 섬유에 미치는 손상을 억제하여, 코드 강도가 저하하지 않고, 보풀의 발생도 생기지 않는다.
실 공급 장력의 조정에는, 섬유에의 찰과에 의한 손상을 억제하기 위해서, 도 5, 도 6에 도시하는 것과 같은 롤 타입의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, 섬유에 찰과의 마찰 저항을 부여하여 장력을 가하는 것이 아니라, 섬유를 감아 붙인 롤의 회전에 저항을 부여하여 장력을 가하는 것으로, 섬유에의 찰과에 의한 손상을 억제할 수 있다. 더욱이, 장력의 조정은 롤에 저항을 부여할 때의 분동(分銅)의 무게에 의해서 조정할 수 있다.
연사 방법은, 링 연사기를 이용하여 1 가닥 또는 2 가닥 이상의 유기 섬유를 일단 밑꼬임한 후, 권취하고, 얻어진 밑꼬임 실을 2 가닥 이상 합쳐 윗꼬임하는 방법이라도, 직연사기를 이용하여 2 가닥 이상의 유기 섬유를 따로따로 연사하여, 얻어진 밑꼬임 실을 권취하는 일 없이, 그 후 서로 꼬아 합치는 방법이라도 좋다.
또한, 링 연사기를 이용하여 연사를 행하는 경우, 단면의 편평도가 0.50∼0.95인 벌룬 컨트롤 링을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.70∼0.90이다. 도 3에 도시하는 것과 같은 단면이 타원형인 링을 이용하여, 연사시에 코드가 장경 측과 닿음으로써, 섬유와 링의 접촉 면적을 감소시켜, 찰과 손상을 억제할 수 있고, 편평도를 0.95 이하 함으로써 링의 강성을 유지할 수 있다. 특히, 큰 섬도의 연사에서는 코드의 직경이 커져, 코드와 링의 접촉 면적이 증대되기 때문에, 이러한 벌룬 컨트롤 링은 특히 유용하다.
편평도는 하기 식:
편평도 = 1-(타원의 단반경/타원의 장반경)
으로 구해지는 것이다.
또한, 본 실시형태의 유기 섬유 합연사 코드의 제조에 사용하는 원사인 유기 섬유의 교락도(交絡度)는 4.0 이상이면서, 또한 14.0 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.0 이상이면서, 또한 10.0 이하이다. 원사의 교락부와 비교락부에서는, 실의 구속 상태가 달라, 연사를 행할 때, 연사기와 실의 접촉 상태가 다르기 때문에, 연사기와 실 사이의 마찰 저항이 변동하여, 연사의 균일성을 저해하는 요인이 될 수 있다. 원사의 교락도 14.0 이하라면, 교락부에 의한, 연사시의 연사기와 실 사이의 마찰 저항의 변동이 적은 것에 더하여, 연사를 행할 때의 장력으로 섬유 내의 교락이 풀리기 쉬워, 교락에 의한 필라멘트 사이의 구속이 적어져, 작성하는 연사가 보다 균일한 구조를 달성할 수 있다. 교락도가 4.0 이상이면, 가공시에 실을 취급할 때에 필라멘트가 흐트러지지 않고, 취급성이 저하하지 않으며, 연사를 행할 때에 보풀이 발생하기 어렵다.
본 실시형태의 유기 섬유 합연사 코드의 종류로서는, 예컨대 편연사, 제연사 등을 들 수 있다. 합연(合撚)하는 가닥수도 특별히 제한은 없고, 1 가닥 꼬임, 2 가닥 꼬임, 3 가닥 꼬임, 4 가닥 꼬임, 5 가닥 꼬임의 어느 것이라도 좋으며, 6 가닥 이상의 합연이라도 좋다.
또한, 코드를 구성하는 유기 섬유의 종류에 관해서는, 단일 종류의 유기 섬유를 합연한 것이라도, 복수 종류의 유기 섬유를 합연한 것이라도 좋고, 연사 균일성의 관점에서, 단일 종류의 섬유를 합연하는 것이 특히 바람직하다.
꼬임수에 관해서도 단사 섬도나 총 섬도에 따라 변화되기 때문에, 타이어의 설계에 따라서 임의로 꼬임수를 선정하면 된다. 폴리헥사메틸렌 아디파미드 멀티필라멘트를 포함하는 연사 코드의 경우, K = Y×D0.5로 표시되는 윗꼬임시의 꼬임 계수 K가 10000∼30000, 보다 바람직하게는 18000∼25000의 범위에서 연사된 것이, 강도 발현, 내피로성의 관점에서 바람직하다. 꼬임 계수 K가 10000 이상인 경우, 섬유의 꼬아 합침이 충분하여, 내피로성이 저하하지 않는다. 또한, 꼬임 계수 K가 30000 이하인 경우, 꼬아 합침에 의한 코드의 강도 저하가 작다. 여기서 Y는 섬유 코드 1 m당 꼬임수(T/m), D는 섬유 코드의 총 섬도(dtex)이다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 예 중의 각 측정치는 이하의 방법으로 측정했다.
[연사 길이차 계수]
연사 코드에, 길이 1 m의 표선을 남기고, 해연기를 이용하여 윗꼬임 밑꼬임을 포함한 모든 꼬임을 풀고, 각 해연사를 빼내어, 각 해연사에 관해서 표선 사이의 실 길이를 JIS-L-1013 5.1에 준하여, 각 해연사의 섬도에 따른 초기 하중을 건 상태에서 측정하여, 각 해연사 길이의 평균치와, 각 해연사 사이의 실 길이차의 최대치를 구하여, 하기 식(1):
연사 길이차 계수(%) = (해연사 사이의 실 길이차의 최대치)/(해연사의 실 길이의 평균치)×100 … 식(1)
에 의해 산출하고, 같은 조작을 10회 행하여, 그 평균치를 산출했다.
[파단 강도, 파단 신도, 섬도]
JIS-L-1017 8.3a 및 8.5에 준하여 측정했다.
[파단 강도 변동 계수]
JIS-L-1017 8.5에 준하여, 파단 강도를 10회 측정하여, 값의 표준 편차와 평균치를 구하고, 하기 식(2):
파단 강도 변동 계수(%) = (파단 강도의 표준 편차)/(파단 강도의 평균치)×100 … 식(2)
에 의해 산출했다.
[미분 영률]
JIS-L-1017 8.5에 준하여 측정하여, 얻어진 응력(cN/dtex)-왜곡(%) 곡선의 각 점에서의 응력을 신도로 미분하여 구했다.
[연사 손상도]
연사 코드를, 해연기를 이용하여 윗꼬임 밑꼬임을 포함한 모든 꼬임을 풀어, 해연사로 한 후, 각 해연사에 대하여, JIS-1017 8.5에 준하여, 파단 강도, 신장률, 미분 영률을 측정하여, 하기 식(3):
연사 손상도(%) = (파단 전 응력이 최대가 되는 점에 있어서의 해연사의 신장률)-(미분 영률 곡선의 최대점에 있어서의 해연사의 신장률) … 식(3)
에 의해 산출하고, 같은 조작을 10회 행하여, 그 평균치를 산출했다.
[교락도]
JIS-L-1013 8.15에 준하여 측정했다.
[실 공급시의 장력]
섬유가 연사기에 실 공급되는 부분의 장력을 가부시키가이샤 테크노막크사 제조의 장력계 IT-NR형을 이용하여 측정했다.
[연사시의 장력]
섬유가 실제로 꼬임을 받는 부분의 장력을 가부시키가이샤 테크노막크사 제조의 장력계 IT-NR형을 이용하여 측정했다.
[내피로성]
유기 섬유 코드를, 레조르신-포르말린-라텍스(RFL)액으로 처리하여, RFL 처리 코드로 했다. 이 코드를 1400 dtex/2는 60 가닥/5 cm, 2800 dtex/2는 30 가닥/5 cm, 1400 dtex/2/3과 2100 dtex/2/2는 25 가닥/5 cm의 스레드수로 늘어놓고, 미가류 배합 고무의 0.4 mm 시트를 양측에서 맞붙여, 5 cm×60 cm 길이의 고무 토핑 시트를 제작했다. 얻어진 토핑 시트 2장 사이에 두께 3 mm의 미가류 배합 고무 시트를 끼우고, 또한 이 상하면에 샘플 전체의 두께가 15 mm가 되도록 미가류 배합 고무 시트를 맞붙이고, 코드 양끝을 고정하여 고정 길이 하에서 145℃×40분, 20 kg/㎠의 가압 하에 가류하여, 내굴곡피로성 테스트용 샘플을 제작했다. 이어서, 이 샘플을 직경 60 mm의 풀리에 걸고, 양끝에서 200 kg의 하중을 걸어, 120℃의 분위기 온도 하에서 매시 5000회의 반복 굴곡을 부여했다. 100만회 굴곡 후에 떼내어, 2층의 유기 섬유 코드 중, 풀리에 접하는 쪽(반복 압축 왜곡을 받는 측)의 코드를 빼내어, 그 파단 강도를 측정하고, 그 값의 굴곡 테스트 전의 신품의 강도에 대한 유지율(%)을 구했다. 그 유지율을, 종래 기술인 1400 dtex/2, 꼬임 계수 21000의 헥사메틸렌아디파미드 섬유 코드의 유지율을 100으로 하여 지수로 나타냈다.
[토핑 시트 평탄성]
유기 섬유 코드를, RFL액으로 처리하여, RFL 처리 코드로 했다. 이 코드를 2800 dtex/2는 30 가닥/5 cm, 1400 dtex/2/3과 2100 dtex/2/2는 20 가닥/5 cm의 스레드수로 하여 정렬하고, 5 cm의 폭으로 빔에 감아 올렸다. 이어서, 3본롤로 미가류 배합 고무를 이용하여 토핑한 후에, 라이너와 함께 코드/고무의 적층 시트를 감아 올려, 토핑 시트를 제작하고, 평탄성을 눈으로 보아 확인했다. 얻어진 토핑 시트 표면에 요철이 없는 것을 양호, 작은 물결형의 요철이 존재한 것을 불량으로 했다. 이때, 토핑 시트의 두께를, 종래 기술로 제작한 같은 연사 형태의 코드로 시트를 제작했을 때, 평탄성이 양호하고 얇은 시트의 두께보다도 10% 얇게 되도록 했다. 마찬가지로 20% 얇게 되는 시트도 제작했다. 예컨대, 이하의 실시예 1이라면, 종래 기술로 제작한 2100 dtex/2/2의 코드(실시예 1과 꼬임수는 동일)를 이용하여, 양호한 평탄성을 확보하면서도 가장 두께가 얇은 시트를 제작한 후에, 그 시트보다 10% 두께가 얇은 시트와 20% 두께가 얇은 시트를, 실시예 1에서 제작한 코드를 이용하여 제작하여, 평탄성을 확인했다. 같은 시험을 10회 반복하여, 10회 전부 평탄성이 양호한 것을 ○, 7∼9회 평탄성이 양호한 것을 △, 평탄성이 양호한 것이 6회 이하인 것을 ×로서 평가했다.
[실시예 1]
교락도가 16인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex 2 가닥을 정렬하여 밑꼬임을 가하고, 얻어진 밑꼬임 코드 2 가닥을 정렬하고, 또한 윗꼬임을 가하여, 2100 dtex/2/2의 코드를 제작했다. 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때는, 롤 타입의 실 공급 장력 조정 기구에 의해서 실 공급시의 장력을 0.03 cN/dtex로 조제하여 연사를 행했다. 또한, 밑꼬임시의 연사시의 장력은 0.09 cN/dtex, 윗꼬임시의 연사시의 장력은 0.13 cN/dtex가 되게 하고, 연사에는 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.0인 링 연사기를 사용했다. 이어서, 이 코드를 RFL액으로 처리하여, RFL 처리 코드로 하여, 내피로성과 토핑 시트 평탄성을 확인했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
실시예 1과 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때의 실 공급시의 장력을 0.1 cN/dtex로 하여 연사를 행했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
실시예 1과 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때의 실 공급시의 장력을 0.05 cN/dtex로 하여 연사를 행했다. 또한, 연사를 행할 때, 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.8인 링 연사기를 사용했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
실시예 1과 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때의 실 공급시의 장력을 0.05 cN/dtex로 하여 연사를 행했다. 또한, 코드를 제작할 때의 원사에는, 교락도가 8인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex를 사용했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 1과 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 코드를 제작할 때의 원사에는, 교락도가 8인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex를 사용했다. 또한, 연사를 행할 때, 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.8인 링 연사기를 사용했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
실시예 2와 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 코드를 제작할 때의 원사에는, 교락도가 8인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex를 사용했다. 또한, 연사를 행할 때, 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.8인 링 연사기를 사용했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 7]
실시예 3과 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 코드를 제작할 때의 원사에는, 교락도가 8인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex를 사용했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[실시예 8]
교락도가 8인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 1400 dtex 2 가닥을 정렬하여 밑꼬임을 가하고, 얻어진 밑꼬임 코드 3 가닥을 정렬하고, 또한 윗꼬임을 가하여, 1400 dtex/2/3의 코드를 제작했다. 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때는, 롤 타입의 실 공급 장력 조정 기구에 의해서 실 공급시의 장력을 0.05 cN/dtex로 조제하여 연사를 행했다. 또한, 밑꼬임시의 연사시의 장력은 0.09 cN/dtex, 윗꼬임시의 연사시의 장력은 0.13 cN/dtex가 되게 하고, 연사에는 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.8인 링 연사기를 사용했다. 이어서, 이 코드를 RFL액으로 처리하여, RFL 처리 코드로 하여, 내피로성과 토핑 시트 평탄성을 확인했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
교락도가 16인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유 2100 dtex 2 가닥을 정렬하여 밑꼬임을 가하고, 얻어진 밑꼬임 코드 2 가닥을 정렬하고, 또한 윗꼬임을 가하여, 2100 dtex/2/2의 코드를 제작했다. 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때, 실 공급시의 장력 제어는 행하지 않고, 연사에는 벌룬 컨트롤 링의 단면 형상이 편평도 0.0인 링 연사기를 사용했다. 이어서, 이 코드를 RFL액으로 처리하여, RFL 처리 코드로 하여, 내피로성과 토핑 시트 평탄성을 확인했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
실시예 5와 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때의 실 공급시의 장력을 0.008 cN/dtex로 하여 연사를 행했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
실시예 5와 같은 식으로 연사 코드를 제작했지만, 밑꼬임, 윗꼬임을 행할 때의 실 공급시의 장력을 0.4 cN/dtex로 하여 연사를 행했다. 얻어진 코드의 특성을 이하의 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
실시예 5와 같은 식으로 연사 코드의 제작을 시도했다. 연사를 행할 때에 교락도가 3인 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유를 사용하여 연사를 시도했지만, 실이 흐트러지고, 보풀이 많이 일어나, 연사 코드를 얻을 수 없었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
실시예 1과 2에서는, 연사시의 실 공급시의 장력이 적절하게 설정되어 있기 때문에, 원사의 연사기에의 공급 밸런스가 균일하게 되어, 얻어진 코드는 균일한 꼬임 구조를 가지고, 토핑 시트 평탄성과 내피로성이 우수했다.
실시예 3에서는, 연사시의 실 공급시의 장력에 더하여, 링 연사기 사용시의 벌룬 컨트롤 링의 편평도를 적절한 값으로 설정함으로써, 연사시의 찰과 손상을 억제하여, 더한층의 내피로성 향상을 실현했다.
실시예 4에서는, 연사시의 실 공급시의 장력에 더하여, 사용하는 원사의 교락도를 적절한 값으로 설정했기 때문에, 연사시의 장력에 의해서 원사 교락이 풀려, 더한층 균일한 구조의 연사 코드의 제작에 성공하여, 토핑 시트의 평탄성을 확보한 채로 한층 더한 박화가 가능하게 되었다.
실시예 5∼8에서는, 연사시의 실 공급시의 장력, 링 연사기 사용시의 벌룬 컨트롤 링의 편평도, 사용하는 원사의 교락도가 모두 적절하게 설정되어 있기 때문에, 얻어진 코드는 토핑 시트의 평탄성과 내피로성이 더한층 우수한 것으로 되었다.
다른 한편, 실 공급시의 장력 조정을 하지 않고, 링 연사기 사용시의 벌룬 컨트롤 링의 편평도가 0이며, 원사의 교락도가 16인 비교예 1에서는, 원사의 연사기에의 공급 밸런스가 불균일하게 되었기 때문에, 꼬임 구조가 불균일하게 되고, 연사 길이차 계수가 높고, 토핑 시트의 평탄성과 내피로성이 나빠지고, 연사 손상도의 값도 작고, 내피로성도 나빠졌다.
또한, 실 공급시의 장력을 작게 한 비교예 2에서도, 원사의 연사기에의 공급 밸런스가 불균일하게 되었기 때문에, 꼬임 구조가 불균일하게 되고, 연사 길이차 계수가 높고, 토핑 시트의 평탄성과 내피로성이 나빠졌다.
비교예 1과 2에서 제작한 10%, 그리고 20% 박화시의 토핑 시트 표면에는 작은 물결형의 요철이나, 시트로부터 코드가 돌출된 부분, 소위 그린 스루(grin through)가 발생하고 있어, 타이어 작성시의 시트를 접합시킬 때에, 접착력의 얼룩을 일으킬 수 있는 품위였기 때문에 적당하지 않았다.
또한, 실 공급시의 장력을 크게 한 비교예 3에서는, 연사 공정에 있어서의 섬유에의 찰과 손상이 크고, 내피로성이 나빠졌다.
또한, 교락도가 낮은 폴리헥사메틸렌 아디파미드 원사를 사용하여 연사를 시도한 비교예 4에서는, 연사 단계에서의 「실 흐트러짐」과 보풀이 많이 일어나, 충분한 연사 코드를 얻을 수 없었다.
본 발명의 유기 섬유 합연사 코드는, 연사 구조의 균일성이 높고, 토핑 시트 제작 공정에 있어서, 얇고 평탄한 시트를 제작할 수 있고, 양호한 내피로성도 갖기 때문에, 고무나 수지 등의 섬유 보강재, 구체적으로는 타이어, 벨트, 호스 등의 섬유 보강재의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.
1a: 응력의 최대점
1b: 응력의 최대점에 있어서의 섬유의 신장률
2a: 미분 영률의 최대점
2b: 미분 영률의 최대점에 있어서의 섬유의 신장률
3: 벌룬 컨트롤 링
4: 타원의 단반경
5: 타원의 장반경
6: 벌룬 컨트롤 링에 접촉하고 있는 섬유
7: 링 연사기
8: 지지부
9: 유기 섬유
10: 고정축
11: 실 공급 장력 조정 기구
12: 얀 가이드
13: 벌룬 컨트롤 링
14: 가이드 링
15: 트래블러
16: 스핀들
17: 승강부
18: 회전 롤
19: 고정용 볼트
20: 회전 저항 부여용 벨트
21: 회전 저항 조절용 분동
22: 실 스레드
A: 실 공급시의 장력 측정부
B: 연사시의 장력 측정부

Claims (13)

  1. 유기 섬유를 포함하는 합연사 코드로서, 총 섬도가 5000 dtex 이상 15000 dtex 이하이며, 하기 식:
    연사 길이차 계수(%) = (해연사(解撚絲) 사이의 실 길이차의 최대치)/(해연사의 실 길이의 평균치)×100
    에 의해 구해지는, 상기 합연사 코드를 구성하는 해연사 사이의 연사 길이차 계수가 1.5% 이하이면서, 또한 파단 강도가 7.0 cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드.
  2. 제1항에 있어서, 하기 식:
    파단 강도 변동 계수(%) = (파단 강도의 표준 편차)/(파단 강도의 평균치)×100
    으로 구해지는, 상기 유기 섬유 합연사 코드의 파단 강도 변동 계수(CV%)가 2.0% 이하인 유기 섬유 합연사 코드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 식:
    연사 손상도(%) = (파단 전 응력이 최대가 되는 점에 있어서의 해연사의 신장률)-(미분 영률 곡선의 최대점에 있어서의 해연사의 신장률)
    로 구해지는, 상기 유기 섬유 합연사 코드를 구성하는 해연사의 연사 손상도가 3.2% 이상인 유기 섬유 합연사 코드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연사 손상도가 3.7% 이상인 유기 섬유 합연사 코드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 식:
    윗꼬임의 꼬임 계수 K = Y×D0.5
    {식 중, Y는 유기 섬유 합연사 코드 1 m당 꼬임수(T/m), 그리고 D는 유기 섬유 합연사 코드의 총 섬도(dtex)임}
    으로 구해지는, 윗꼬임의 꼬임 계수 K가 10000∼30000인 유기 섬유 합연사 코드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 유기 섬유 합연사 코드를 포함하는 섬유 강화 복합 재료.
  7. 유기 섬유를 연사하여 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
  8. 유기 섬유를 밑꼬임하여 권취 후, 상기 밑꼬임 실을 2 가닥 이상 합쳐, 윗꼬임하여 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 밑꼬임 및 윗꼬임에 있어서의 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
  9. 복수의 유기 섬유를 따로따로 연사하고, 얻어진 밑꼬임 실을 권취하는 일 없이 서로 꼬아 합쳐 섬유 코드를 제조할 때에, 상기 유기 섬유의 실 공급시의 장력을 0.01 cN/dtex∼0.3 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
  10. 유기 섬유를 연사하여 섬유 코드를 제조할 때에, 링 연사기를 이용하고, 또한 하기 식:
    편평도 = 1-(타원의 단반경/타원의 장반경)
    으로 구해지는, 벌룬 컨트롤 링의 단면의 편평도를 0.50∼0.95로 하는 것을 특징으로 하는 유기 섬유 합연사 코드의 제조 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 섬유가, 신장 방향 4.56 cN/dtex 하중시의 신장률이 8.0%∼14.0%인 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 섬유의 교락도가 4.0 이상 14.0 이하인 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 섬유가 폴리헥사메틸렌 아디파미드 섬유인 방법.
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