KR20200088893A - 고성능 나일론 타이어 코드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이어스 및 래디얼 항공기 및 오프로드 타이어의 보강재로서 사용되는 코드에서 플라이 얀의 잔류 트위스트를 갖는 2 또는 3 플라이 나일론 텍스타일 (멀티필, multifil) 코드에 관한 것이다.

Description

고성능 나일론 타이어 코드
본 발명은 바이어스(bias) 및 래디얼(radial) 항공기 및 오프로드 타이어의 보강재로서 사용되는 코드에서 플라이 얀의 잔류 트위스트를 갖는 2 또는 3 플라이 나일론 텍스타일(textile) (멀티필, multifil) 코드에 관한 것이다.
종래의 텍스타일 타이어 보강재 코드는 한 방향(Z 또는 S)으로 사전에 트위스트된 얀(플라이)으로 구성되며, 이들은 모두 반대 방향으로 다시 트위스트되어 있다(S 또는 Z 방향의 케이블 또는 코드 트위스트). 일반적으로, 이러한 코드는 얀 또는 플라이 트위스트가 케이블 또는 코드 트위스트와 동일한 평형(balanced) 트위스트된 구조를 갖는다.
이러한 코드 구조에서, 코드에서의 잔류 또는 남아있는(resultant) 얀 트위스트는 반대 방향으로 코드 또는 케이블 트위스트 동안 풀림으로 인해 제로(zero)가 된다. 코드에서 트위스트가 제로이거나 트위스트 되지 않은 플라이 얀은 개방 구조를 갖는 느슨한 평행 필라멘트(filament) 번들(bundles)을 갖는다.
이러한 코드 구조의 주요 이점은 생산에 대한 단순화 및 이의 (코드 플라이에서의 평행 필라멘트로 인한) 높은 파단 강도이다. 파단 강도 이점은 그레이지(greige) 또는 침지되지 않은(undipped) 코드에 대해서만 유효하다. 침지 공정 후, 이러한 코드는 필라멘트 번들의 간극(공극 채널) 사이의 접착제 침지 침투로 인해 파단 강도가 상당히 감소한다.
US 4,877,073에 따르면, 서로 다른 트위스트를 갖는 제1 및 제2 플라이 (얀)가 낮은 각도 오버레이 (캡 플라이)로 제안된 2-플라이 나일론 6.6 코드는 이의 높은 초기 신장성(extensibility)(낮은 모듈러스)으로 인해 균일성을 향상시킨다. 이러한 코드는 성형 및 경화 동안 과도하게 타이트한 코드 형성 없이 높은 공정 확장(process expansion)을 가능하게 하지만, 그들의 낮은 모듈러스로 인해 고속 조건 하에서 타이어 성장을 방지하는 효과는 떨어진다. 또한, 이러한 코드는 비대칭 구조를 가져서 코드 플라이 사이에 불균일한 응력 분포(부하 공유)를 유발하고, 축 방향 압축 하에서 휘어지는 경향이 있어서 조기 코드 파손을 초래한다.
US 6,959,534에 따르면, 트위스트 비용을 감소시키기 위해, 얀(플라이)은 (내부적인 코드 토크를 생성하는) 코드 트위스트보다 낮은 레벨로 트위스트되고, 캘린더 패브릭(calendered fabric)에서의 컬링(curling) 또는 팁 상승 문제를 해결하기 위하여, 타이어 코드 패브릭에서 교대하는 S 및 Z 트위스트된 코드가 제안되었다. 이 특허에 기초하면, 얀 트위스트는 항상 코드 트위스트보다 적고, 잔류 얀(플라이) 트위스트는 코드 트위스트와 동일한 방향으로 존재하여, 높은 비틀림 불안정성을 초래한다.
본 발명에서, 얀 트위스트는 항상 코드 트위스트보다 높다.
발명의 요약
수백 개의 개별 평행 필라멘트를 갖는 평형 플라이 및 코드 트위스트를 갖는, 타이어 보강재로서 사용되는 종래의 텍스타일 코드는 침지 공정 전 그레이지 형태의 개방된 플라이 구조를 갖는다.
앞서 설명한 바와 같이, 이러한 코드는 접착제(RFL) 침지 용액에 침지하는 동안, 코드에 가해진 높은 코드 장력 하에서도, 코드의 각 플라이의 필라멘트들 사이의 간극으로의 높은 레벨의 침지(접착제) 침투를 받는다.
이러한 높은 침지 침투된 코드의 2가지 주요 단점은, 침지 및 고온 연신 공정 후 그들의 높은 굽힘 강성 및 감소된 파단 강도이다. 더 높은 굽힘 강성을 갖는 코드는 주기적인 장력 및 압축 하에서 필라멘트 손상을 받아, 감소된 잔류 강도(retained strength)를 유발한다. 반면, 보다 낮은 초기 코드 강도는 타이어에 충분한 파열 강도를 제공하기 위해, 카카스 층에서의 더 높은 코드 밀도(epdm) 또는 더 두꺼운 코드를 필요로 한다. 보다 높은 코드 밀도(epdm)는 타이어에서 코드간 거리가 더 낮음을 의미하고(좁은 리벳(rivet) 영역), 이는 동적 조건 하에서 높은 전단 응력으로 인해 코드 사이의 높은 균열 발생 가능성을 갖는다. 반면, 보다 두꺼운 코드는 더 높은 고무 게이지(gauge)를 필요로 하여, 타이어의 증가된 롤링(rolling) 저항을 초래한다.
본 발명에 따른 고성능(HP) 텍스타일 코드 구조는 코드 트위스트의 반대 방향으로 충분한 레벨의 잔류 플라이 얀 트위스트를 포함한다. 즉, 준비 단계에서, 플라이 (얀) 트위스트는 항상 코드 트위스트의 트위스트보다 높지만 반대 방향이다. 항공기 및 오프로드 타이어 주요 카카스 보강재는 나일론 코드(예를 들어, 나일론 6 및 나일론 6.6)이다.
본 발명에 따르면, 이러한 나일론 코드 플라이에서 필라멘트 번들은 개방되지 않으나(제로 트위스트), 잔류 트위스트 하에서 압축되고 폐쇄된 번들 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 코드 구조 및 그들의 플라이-구성요소가 도시되어 있다.
첨부 도면에서:
도 1은 종래 기술과 본 발명의 따른 S 트위스트된 코드의 비교로서, 여기서
1- 종래 기술의 S-트위스트된 코드(평형 트위스트, 플라이 얀의 Z 트위스트는 코드의 S 트위스트와 동일하다).
2- 잔류 Z 트위스트를 갖는 본 발명에 따른 S-트위스트된 코드(비평형 트위스트, 플라이 얀의 Z 트위스트는 코드의 S 트위스트보다 크다).
도 2는 종래 기술 및 본 발명에 따른 Z 트위스트된 코드의 비교로서, 여기서
3- 종래 기술의 Z-트위스트된 코드(평형 트위스트, 플라이 얀의 S 트위스트는 코드의 Z 트위스트와 동일하다).
4- 잔류 S 트위스트를 갖는 본 발명에 따른 Z-트위스트된 코드(비평형 트위스트, 플라이 얀의 S 트위스트는 코드의 Z 트위스트보다 크다).
도 3은 2-플라이 코드의 단면도이며, 여기서,
5- 둥근 형태를 갖는 평형 트위스트를 갖는 종래 기술의 2-플라이 코드
6- 및 7- 은 초승달 형태의 코드 플라이이다
8- 본 발명에 따른 2-플라이 코드의 단면도
9- 및 10- 본 발명에 따른 코드에서 원형 단면을 갖는 잔류 트위스트를 갖는 플라이
도 4는 2-플라이 코드의 단면도이며, 여기서,
11- 본 발명에 따른 2-플라이 코드의 단면도(높은 장력 하에서 처리됨)
12- 및 13- 본 발명에 따른 코드에서 타원형의 단면을 갖는 잔류 트위스트를 갖는 플라이
도 5는 3-플라이 코드의 단면도이며, 여기서;
14- 둥근 형태를 갖는 평형 트위스트를 갖는 종래 기술의 3-플라이 코드
15, 16 및 17은 종래 기술의 코드의 삼각형의 플라이
18. 본 발명에 따른 3-플라이 코드의 단면도
19, 20, 및 21은 본 발명에 따른 코드에서 원형 단면을 갖는 잔류 트위스트를 갖는 플라이
도 6은 3-플라이 코드의 단면도이며, 여기서;
22는 본 발명에 따른 3-플라이 코드의 단면도이고(높은 장력 하에서 처리됨),
23, 24 및 25는 본 발명에 따른 코드에서 타원형의 단면을 갖는 잔류 트위스트를 갖는 플라이
발명의 상세한 설명
코드의 플라이와 같이 압축되고 폐쇄된 필라멘트 번들을 갖는 이러한 그레이지 코드의 침지 공정 동안, 접착제 침지 용액(RFL)은 코드 플라이의 깊은 곳까지 침투할 수 없지만, 코드 표면에 축적되어, 건조 및 열 경화(heat-setting) 단계 후 굽힘 강성이 낮아지며, 이는 향상된 피로(fatigue) 저항 및 파단 강도 유지(retention)에 중요하다.
본 발명에 따른 텍스타일 코드의 플라이에서 잔류 트위스트 레벨은 서로 동일하지만, 코드 트위스트의 반대 방향이다(도 1 및 도 2).
코드 플라이 사이의 최대 잔류 트위스트 차이는 15% 미만이다.
본 발명에 따른 고성능 텍스타일 코드의 플라이는 종래의 2 및 3-플라이 코드의 초승달 형상(crescent shaped)(도 3 및 4의 6 및 7) 또는 삼각형 단면 대신 원형(도 3의 9 및 10, 도 5의 19, 20 및 21) 또는 타원형(도 4의 12 및 13, 도 6의 23, 24 및 25) 단면을 갖는다.
도 3, 4, 5 및 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 고성능 코드의 원주는 종래의 코드의 원주보다 훨씬 크다. 즉, 동일한 총 코드 dtex 및 플라이 수를 갖는 종래의 코드와 비교하여, 고성능 코드는 타이어에서 고무 매트릭스와의 훨씬 더 높은 접촉면(접착제 계면)을 갖는다. 이러한 접촉면의 증가는 동적 조건 하에서 코드 플라이와 고무 매트릭스 사이의 보다 효율적인 응력 전달을 가능하게 하여, 타이어 내구성을 향상시킨다.
잔류 트위스트를 갖는 고성능 코드의 플라이는, 측면 방향에서 플라이 안정성을 향상시키는 그들의 열 수축으로 인해, 열 경화 공정에서 보다 폐쇄되고 압축된다.
정의
코드: 2개 이상의 플라이된 얀을 함께 트위스트 하여 형성된 보강재 요소
코드 플라이: 코드의 기본적인 얀 구성요소
Dtex: 10,000 미터 길이를 갖는 얀의 그램 중량
선형 밀도: g/dtex 또는 g/d(데니어)로서, 단위 길이당 중량
Nylon 6.6: 폴리헥사메틸렌 아디파미드
Nylon 6: 폴리카프로락탐
Nylon 4.6: 폴리테트라메틸렌 아디파미드
잔류 트위스트: 코드의 플라이 얀의 남아있는 트위스트 (플라이 트위스트-코드 트위스트)
총 선형 밀도: 코드의 5개의 플라이 얀의 공칭 선형 밀도의 합
2-플라이 코드: 2개의 플라이된 얀을 트위스트하여 제조된 코드
3-플라이 코드: 3개의 플라이된 얀을 트위스트하여 제조된 코드
트위스트: 미터당 회전 수(t/m 또는 tpm)
잔류 트위스트 및 트위스트 승수(multiplier)는 다음 식에 따라 계산될 수 있다:
잔류 트위스트(tpm)=(플라이 트위스트-코드 트위스트) (1)
본 발명에 따른 고성능 코드의 총 선형 밀도는 코드 트위스트 방향의 반대 방향으로 2500 dtex 초과 9000 dtex 미만이다.
본 발명에 따른 코드 플라이의 선형 밀도는 동일하다.
본 발명에 따른 코드의 플라이 사이의 최대 선형 밀도 차이는 10% 미만이다.
본 발명에 따른 고성능 코드의 플라이 얀은 나일론 6.6, 나일론 6, 나일론 4.6 또는 이들의 혼합물을 포함하고 있다.
본 발명에 따른 고성능 코드는 래디얼 및 바이어스 항공기, 및 오프로드 타이어의 카카스 보강재로서 사용된다.

Claims (7)

  1. 2 또는 3 플라이(ply) 고성능 나일론 6.6 타이어 코드(cord)로서,
    - 코드의 잔류 플라이-얀(ply-yarn) 트위스트가 30 tpm 초과 120 tpm 미만이고,
    - 잔류 트위스트의 반대 방향으로의 코드 트위스트는 200 tpm 초과 400 tpm미만인 것을 특징으로 하는, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코드의 총 공칭 선형 밀도는 2500 dtex 초과 9000 dtex 미만인, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라이-얀 사이의 최대 선형 밀도 차이는 10% 미만인, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코드의 플라이-얀은 나일론 6인, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코드의 플라이-얀은 나일론 4.6인, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 코드는 바이어스(bias) 및 래디얼(radial) 항공기 타이어의 카카스(carcass) 보강재로서 사용되는, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코드는 바이어스 및 래디얼 오프로드(off-the road) 타이어의 카카스 보강재로서 사용되는, 2 또는 3 플라이 고성능 나일론 6.6 타이어 코드.
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