KR20210105514A - 나일론 사 및 아라미드 사를 이용한 하이브리드 타이어 코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나일론 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 포함하는 하이브리드 타이어 코드 및 이의 제조방법에 관한 것으로 고 모듈러스 원사인 아라미드 사와 저 모듈러스 원사인 나일론 사를 세 데니어로 구성한 후 합사하여 플라이를 제조하고 이를 이용하여 생코드를 제조한 후 이를 딥핑액에 처리한 하이브리드 타이어 코드를 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 하이브리드 타이어 코드는 초기 모듈러스가 개선된 타이어 코드 및 이를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.

Description

나일론 사 및 아라미드 사를 이용한 하이브리드 타이어 코드{Hybrid Tire Cord using Nylon Fiber and Aramid Fiber}

본 발명은 나일론 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 포함하는 하이브리드 타이어 코드 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 고 모듈러스(High modulus) 원사인 아라미드 사와 저 모듈러스(Low modulus) 원사인 나일론 사를 각각 세(細) 데니어로 준비한 후 이를 합사하여 플라이를 제조하고, 이를 이용하여 제조된 타이어 코드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

승용차용 타이어에 캡 플라이(Cap Ply)를 부여하는 방법은 타이어의 안전성을 부여하는 방법의 하나로 널리 이용되어 왔으며, 특히 현대에는 이러한 캡 플라이를 가진 타이어가 일반화되어 널리 적용되고 있다. 캡 플라이란 타이어 트레드 부분과 스틸코드 층 사이에 위치하여, 타이어의 원주 방향으로 끊김없이 연속적으로 감겨 있다. 캡 플라이는 타이어의 형태안정성을 유지하는 역할을 하는 부품으로서, 특히 고온에서 열수축력을 보이는 물질을 이용하여 보강되는 것이 일반적이다. 차량이 주행하게 되는 경우, 타이어 코드의 축 방향으로 하중이 걸리게 되고, 이러한 하중에 의하여 타이어 코드가 축 방향으로 변형과 회복이 반복되며, 이러한 변형-회복에 있어서 변형시와 회복시의 인장-하중 곡선이 다른 곡선을 따라 일어나게 되는데, 여기서 인장 하중에 의한 변형과 하중이 제하여질 때의 회복곡선의 차에 의하여 타이어 코드 자체의 일 손실이 발생하게 된다. 이러한 일 손실은 타이어와 타이어 코드의 온도 상승에 기여하게 되며, 또한 이러한 일 손실에 의하여 타이어는 회전하면서 에너지 손실을 가지게 되므로, 주행 중 에너지 손실이 발생하게 된다. 이러한 에너지 손실은 차량의 회전 저항을 가져오게 되어, 일반적으로 에너지 손실이 많은 특성을 가진 소재를 사용하는 경우, 타이어의 회전 저항 상승에 따른 차량의 연비 증가와 주행에 따른 타이어의 온도 상승을 가져오게 된다. 캡 플라이 소재의 역할은 차량 주행에 의하여 타이어의 온도가 상승하는 경우, 캡 플라이가 수축함으로써 타이어의 크기가 주행 중 커지는 것을 막는 것이다. 이러한 경우, 타이어의 크기가 커지지 않기 때문에 타이어 회전 관성의 증가를 막게 되어 결과적으로 에너지 소비의 감소와 함께 타이어의 발열을 억제함으로써 피로 수명의 증가와 내구성의 증가를 타이어에 부여할 수 있다.

일반적으로, 캡 플라이 재료로 가장 널리 쓰이는 물질은 나일론 6,6으로서, 이는 나일론 6,6의 수축력이 높기 때문인 것으로 알려져 있다. 캡 플라이가 보강되는 부분은 타이어에서 주행 중 온도가 가장 높은 부분으로 알려져 있는 바, 열수축력 이외에도 내열성, 즉 열에 의한 물성 저하가 작은 특성을 가진 소재가 필요하며, 또한 그 외에도 열에 의한 접착력 저하가 작은 물질을 사용하여야만 한다. 이러한 특성을 가진 물질로 타이어 코드에 사용되고 있는 소재가 나일론 6,6이다. PET나 PEN 등의 기타 소재를 이용하여 캡 플라이에 적용하기 위한 연구도 진행 중에 있으나, 이러한 소재들은 열에 약하고, 특히 열에 의한 접착력 저하가 크기 때문에 캡플라이에 적용되는 것에 한계가 있는 소재이다.

이외의 소재로 캡 플라이에 사용되는 것은 아라미드 등이 있으나, 아라미드의 사용은 나일론 6,6을 사용하는 것과는 다른 특징을 지닌다. 아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유로서, 벤젠 고리를 반복단위 안에 가지고 있는 폴리아미드 섬유이다. 고온에서도 안정된 물성을 나타내는 소재이며, 타이어 캡 플라이에 적용하는 경우, 고온에서 물성저하가 극히 적기 때문에 변형 자체가 억제되어 나일론 6,6 캡 플라이를 적용한 결과와 유사한 작용을 하는 특징을 가지고 있다. 따라서 이러한 아라미드 섬유의 사용도 증가하고 있다.

상기와 같이 현재 타이어 코드의 소재로써 나일론 6,6과 아라미드 섬유 등이 사용되어 오고 있다. 이에, 나일론 6,6과 아라미드 섬유를 함께 이용한 하이브리드 코드가 한국 등록특허 제 1878781 호에 개시되어 있다. 이를 참고하면, 나일론 6,6사 또는 나일론 6사 1본과, 아라미드 사 1본을 각 선연한 후, 합연하여 생코드를 제조하며, 이에 디핑 공정과 열처리 공정을 통해 딥 코드를 제조하는 것을 제안하고 있다. 이는 고 모듈러스 원사인 아라미드 원사와 저 모듈러스 원사인 나일론 원사를 함께 연사함으로 두 원사의 특성 모두를 반영하는 것을 시도한 것이다. 그러나, 본 발명자는 상기와 같은 하이브리드 코드를 제조하는 경우, 하중이 부여되는 경우에서 저 모듈러스의 특성을 지닌 나일론 사의 변형이 아라미드 사보다 먼저 발생하게 되어, 결국 타이어코드의 초기 모듈러스가 낮아지는 문제를 발견하였다.

한국등록특허 제 1,411,209호 한국공개특허 제 10-2016-0047076호 한국등록특허 제 1,838,492호 미국특허 제 5,558,144호 한국등록특허 제 1,878,781 호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 기존의 나일론 6,6 섬유와 아라미드 섬유로 제조한 하이브리드 타이어 코드에서 발생하는 초기 모듈러스가 낮은 문제를 해결한 타이어 코드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 나일론 사와 아라미드 사를 함께 이용하여 각 원사의 특징을 반영하면서도 동시에 초기 모듈러스 값을 높이는 타이어 코드를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 나일론 사와 아라미드 사를 함께 이용하여 초기 모듈러스 값을 개선시킨 타이어 코드의 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 나일론 세사 및 아라미드 세사가 합사 및 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본이 상연된 구조의 하이브리드 타이어 코드를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하이브리드 플라이는 1본의 나일론 세사(細絲) 및 1본의 아라미드 세사(細絲)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하연한 2본 또는 3본의 하이브리드 플라이에 상연을 가해 제조한 생코드를 딥핑액에 침지 후 열처리하여 제조한 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드를 제공한다.

상기 나일론 세사 및 아라미드 세사의 섬도는 각각 400 내지 900 데니어이며, 구체적으로, 상기 나일론 세사의 섬도는 400 내지 700 데니어 이며, 상기 아라미드 세사의 섬도는 500 내지 900 데니어인 것이 바람직하다. 먼저 상기 나일론은 나일론 6,6 또는 나일론 6인 것이 바람직하다. 또한 나일론 세사의 섬도 및 아라미드 세사의 섬도가 400 데니어보다 미만인 경우 강력이 낮은 문제가 있다. 구체적으로, 강력이 낮은 경우, 자동차 주행 중에 캡 플라이가 끊어지는 현상이 발생할 위험이 있다.

한편, 나일론 세사의 섬도 및 아라미드 세사의 섬도가 900 데니어를 초과할 경우 총 섬도가 높아지게 되며, 이 경우 코드경이 두꺼워 무게가 많이 나가는 문제가 있으므로 바람직하지 않다. 구체적으로, 코드경이 두꺼워지면 강력은 높아지는 이점은 있으나, 고무의 사용량 증가와 더불어 코드의 무게 증가에 따른 타이어의 무게가 증가되므로 회전 저항이 높아져서, 연비가 낮아지는 등의 타이어의 성능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 하이브리드 타이어 코드의 중신(@6.8kg)은 3.7% 이하이다.

본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에서는 나일론 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 합사하여 하이브리드 플라이를 제조하는 단계; 상기 하이브리드 플라이를 하연하는 단계; 상기 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 상연하여 생코드를 제조하는 단계; 및 상기 생코드를 딥핑액에 침지하고 열처리하는 단계 및 상기 생코드를 딥핑액에 침지하고 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 나일론 세사 및 아라미드 세사의 섬도는 400 내지 900 데니어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에서는 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 상기 하이브리드 타이어 코드를 포함하고, 캡플라이가 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 타이어를 제공한다.

본 발명은 기존 타이어에 존재하는 나일론 단일 소재의 타이어 코드에 비해 기존 타이어의 내구성 유지 효과를 강화하며 아라미드 단일 소재의 타이어 코드에 비하여 절신이 높아 파단현상이 감소하는 효과가 있다.

더불어, 종래 나일론과 아라미드의 하이브리드 코드에서 발견된 초기 모듈러스 저하의 문제를 해결하여 이를 적용한 타이어의 조종안정성, 고속 주행 시 형태 안정성 및 플랫 스팟(flat spot) 현상이 개선된 래디얼 타이어를 제공할 수 있다.

또한, 기존의 나일론 사와 아라미드 사를 함께 이용하는 타이어코드에서 문제가 된 초기 모듈러스 저하의 문제를 해결하는 타이어 코드 및 타이어를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 타이어 코드의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 비교예에 의한 하이브리드 타이어 코드의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 코드를 캡플라이층에 사용하여 제조된 승용차용 타이어의 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 나일론 원사의 방사 및 연신 공정을 도식적으로 나타낸 예이다.
도 5는 본 발명에 따른 아라미드 원사의 제조공정을 도식적으로 나타낸 예이다.
도 6은 하중-신장 커브(Stress-Strain Curve)를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 타이어 코드는 나일론 세사 및 아라미드 세사가 합사 및 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본이 상연된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 고 모듈러스 원사인 아라미드 원사와 저 모듈러스 원사인 나일론 원사를 합사하여 하이브리드 플라이를 제조한다. 이후, 하이브리드 플라이를 하연하고, 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 상연(케이블 트위스트)함으로 생코드를 제조한 후 이를 딥핑액에 침지 및 열처리 함으로 본 발명의 하이브리드 타이어 코드를 제조한다.

본 발명에 따라 제조된 하이브리드 타이어 코드는 종래 하이브리드 타이어 코드가 가지는 초기 모듈러스 저하의 문제를 개선한 효과를 발휘할 수 있다.

먼저, 본 발명에 사용되는 아라미드 원사의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 아라미드 원사 제조장치는 도프 공급부와; 방사구금과; 응고부로; 구성되되, 상기 응고부는, 상기 방사구금의 하부에 위치하며 응고액이 담겨있는 응고조와; 상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조의 하부에 위치하는 제 1응고 튜브와; 상기 제 1응고 튜브의 일측면에 20~40°의 각도로 부착되어 2차 응고액이 분사되는 분사구와; 상기 분사구의 하단 부분에 부착된 제 2응고 튜브로; 구성되며, 상기 제 2응고 튜브는 요철형상을 가지고 있다.

도프 공급부로부터 제공되는 방향족 폴리아미드를 포함하는 도프는 방사구금을 통해 압출된 후 상기 응고부를 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성한다. 상기 방향족 폴리아미드는 고강도 및 고탄성율 특성을 갖는 파라-아라미드로서, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 방향족 폴리아미드는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 우선, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한다. 상기 유기용매로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N, N'-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포아미드(HMPA), N, N, N', N'-테트라메틸 우레아(TMU), N, N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염으로는 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염은 방향족 폴리아미드의 중합도를 증가시키기 위하여 첨가하는 것이다. 다만, 상기 무기염이 과량으로 첨가되면 미처 용해되지 않는 무기염이 중합용매 내에 존재할 수 있기 때문에, 상기 무기염의 중합용매 내 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 무기염은 유기용매에 대한 용해도가 좋지 않기 때문에 물을 첨가하여 무기염을 완전히 용해시키고, 그 후에 탈수공정을 통해 물을 제거함으로써 최종적인 중합용매를 제조할 수 있다.

이어서, 상기 중합용매에 방향족 디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 방향족 디아민은 파라-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드일 수 있다. 이어서, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소정량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행한다. 상기 방향족 디에시드 할라이드는 테레프탈로일 디클로라이드, 4,4'-벤조일 디클로라이드, 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드, 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드일 수 있다. 상기 1차 중합을 통해 중합용매 내에 예비 중합체가 형성된다. 이어서, 상기 중합용매에 방향족 디에시드 할라이드를 추가로 첨가함으로써 2차 중합을 수행하고, 이러한 2차 중합을 통해 방향족 폴리아미드가 최종적으로 얻어진다. 상기 방향족 폴리아미드는 사용된 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 종류에 따라 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산아미드)일 수 있다.

이어서, 중합반응 중에 생성된 염산을 중화시키기 위하여 상기 중합용액에 NaOH, Li2CO3, CaCO3, LiH, CaH2, LiOH, Ca(OH)2, Li2O, CaO 등과 같은 알칼리 화합물을 첨가한다. 한편, 1차 및 2차 중합공정들을 통해 얻어진 중합용액에 물을 첨가하여 슬러리 상태로 만들어 그 유동성을 향상시키는 것이 후속 공정들을 수행하는데 유리할 수 있다. 이때, 알칼리 화합물을 용해시킨 물을 상기 중합용액에 첨가함으로써 상기 중화공정과 상기 슬러리제조공정을 동시에 진행할 수도 있다.

이어서, 상기 중합용액으로부터 중합용매를 추출한다. 이와 같은 추출공정은 물을 이용하여 수행하는 것이 가장 효과적이고 경제적이다. 예를 들어, 배출구가 구비된 욕조에 필터를 설치하고 상기 필터 위에 중합체를 위치시킨 후 물을 부어, 중합체 내에 함유된 중합용매를 물과 함께 상기 배출구로 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 중합용액 내에 존재하는 방향족 폴리아미드의 입자 크기가 너무 크면 중합용매 추출에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 중합용매 추출 공정 전에, 상기 방향족 폴리아미드의 분쇄 공정이 수행될 수도 있다.

이어서, 탈수 및 건조 공정들을 통해, 방향족 폴리아미드에 잔류하는 물을 제거한다. 상기 방법에 의하여 제조된 도프가 도프 공급부를 통해 방사구금으로 제공된 후 압출된다. 상기 방사구금은 0.1mm 이하의 직경을 갖는 다수의 모세관들을 갖는다. 만약 방사구금에 형성된 모세관의 직경이 0.1 mm를 초과할 경우에는 생성되는 모노필라멘트의 분자 배향성이 나빠짐으로써 결과적으로 멀티 필라멘트의 강도가 낮아지는 결과가 야기된다. 상기 요철 형상은 난류의 발생을 촉진하기 위하여 강구된 구성으로 상기 제 2응고 튜브는 단면적의 지름을 8~11mm, 요철 반경을 0.5~1.5mm로 구현하여 달성된다. 상기 제 1응고 튜브와 제 2 응고 튜브의 길이의 합은 100~150mm인 것이 바람직하다. 상기 길이의 합이 100mm 미만이면 요철에 의한 효과가 미흡하여 응고액이 조기 이탈되는 등 균일한 응고가 이루어지지 않고, 150mm를 초과할 경우는 요철부의 저항으로 응고조에 저장된 응고액에 대한 펌핑능력이 떨어질 수 있다. 상기 분사구는 제 1응고 튜브의 일측면에 부착되는데, 20~40°의 각도 바람직하게는 30°의 각도로 부착되는 것이 바람직하다. 상기 각도 즉, 20~40°를 벗어나서 부착되면 응고액에 대한 펌핑능력이 너무 느려 고속방사가 불가능하게 되는 문제점이 발생된다. 상기 분사구를 통해 분사되는 2차 응고액은 1차 응과액과 용매의 조성 및 온도가 상이하도록 제조된다. 이 또한 요철 형상의 제 2응고 튜브와 마찬가지로 난류의 발생을 촉진시키기 위함이다. 상기 난류의 발생의 촉진은 잔류 용매 특히 황산의 추출을 향상시켜 최종 생성되는 아라미드 섬유의 물성 저하를 방지할 수 있다.

상기 아라미드 섬유의 물성에는 신도 및 인장강도 등이 포함될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자가 측정할 수 있는 모든 물성이 포함되는 것은 물론이다.

한편, 본 발명에 사용되는 나일론(Nylon) 원사의 제조 방법을 첨부한 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 하이브리드 타이어 코드의 제조에 사용되는 나일론(Nylon)은 주쇄에 강한 극성을 가지는 아미드(amide)기를 함유하고, 입체 규칙성 및 대칭성을 가져 결정성(crystalline)을 가진다. 일반적으로 폴리아미드(Polyamide)는 아미드 결합(-CONH-)으로 연결된 중합체의 총칭을 의미하며, 디아민과 2가 산의 축합 중합으로 얻을 수 있다. 폴리아미드는 분자 구조 내의 아미드 결합에 의하여 특징이 달라지며, 아미드기의 비율에 따라 물성이 다르게 변한다. 예를 들면, 분자 내의 아미드기의 비율이 높아지면 비중, 융점, 흡수성, 강성 등이 올라가는 특성이 있다.

또한, 폴리아미드는 내부식성, 내마모성, 내화학성 및 절연성이 우수한 특성으로 인해 의류용, 타이어코드, 카핏, 로프, 컴퓨터 리본, 낙하산, 플라스틱, 접착제 등의 광범위한 분야에서 응용되고 있는 소재이다.

일반적으로 폴리아미드는 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드로 구분이 되는데, 대표적인 지방족 폴리아미드로는 나일론(Nylon)이 있다. 나일론은 본래 미국 듀폰 사의 상표명이지만 현재는 일반명으로 사용되고 있다.

나일론은 흡습성 고분자이며, 온도에 민감하게 반응한다. 대표적인 나일론으로는 나일론 6, 나일론 6,6 및 나일론 46 등이 있다.

먼저, 나일론 6은 내열성, 성형성 및 내약품성이 우수한 특성이 있으며, 이를 제조하기 위해서는 ε-카프로락탐(Caprolactam)의 개환 중합으로 제조된다. 나일론 6이라고 하는 것은 카프로락탐의 탄소수가 6개이기 때문이다.

(반응식 1) 카프로락탐의 나일론 6 중합

한편, 나일론 6,6은 나일론 6과 전반적으로 그 특성이 비슷하지만, 나일론 6에 비하여 내열성이 매우 우수하고 자기소화성 및 내마모성이 우수한 고분자이다. 나일론 6,6은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응으로 제조된다.

(반응식 2) 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응에 의한 나일론 6,6 중합

폴리헥사메틸렌아디프아미드 중합물은 최소한 85몰%의 헥사메틸렌아디프아미드 반복 단위를 함유하며, 바람직하게는 헥사메틸렌아디프아미드 단위만을 포함할 수 있다.

한편, 선택적으로 폴리헥사메틸렌아디프아미드 대신 임의의 폴리아미드 단독중합체 및 공중합체가 사용될 수 있다. 이러한 폴리아미드는 주로 지방족이 될 수 있다. 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드) (나일론 6,6); 폴리(ε-카프로아미드) (나일론 6); 및 그들의 공중합체와 같이 널리 사용되는 나일론 중합체가 사용될 수 있지만 나일론 6,6이 가장 바람직하다.

폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩의 제조 과정 에서 열안정성 향상을 위하여 최종 중합체 중 구리 금속이 잔존량이 20 내지 50 ppm이 되도록 제조될 수 있다. 만약 이러한 양이 20 ppm보다 적으면 방사시 열안정성이 떨어져서 열분해가 일어나고, 50 ppm보다 많으면 필요 이상의 구리 금속이 이물질로 작용하여 방사시 문제가 될 수 있다. 제조된 폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩은 도 4에 도시된 장치에 의하여 섬유로 제조된다.

도 4를 참조하면, 폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩은 팩(1) 및 노즐(2)을 통해 바람직하게는 270 내지 310℃의 방사온도에서, 바람직하게는 20 내지 200의 방사 드래프트비(최초 권취롤러 위에서의 선속도/노즐에서의 선속도)로 저온 용융방사가 된다. 이러한 공정은 열분해에 의한 중합체의 점도의 저하를 방지하기 위함이다. 공정 과정에서 방사 드래프트비가 20보다 작으면 필라멘트 단면 균일성이 나빠져 연신작업성이 현저히 떨어지고, 200을 초과하면 방사 중 필라멘트 파손이 발생하여 정상적인 원사를 생산하기 어렵게 된다.

용융방사 과정에서 칩의 팩 내의 여과 체류시간을 3 내지 30초로 조정되어야 한다. 만일 팩 내의 여과 체류시간이 3초 미만이면 이물질의 여과 효과가 불충분하며, 30초이상이면 과도한 팩압 증가로 인하여 열분해가 심해질 수 있다. 또한 용융방사 과정에서 압출기 스크루의 L/D(길이/직경)이 10 내지 40으로 되는 것이 바람직하다. 만약 상기 스크루의 L/D가 10미만이 되면 균일한 용융이 어렵고, 40을 초과하면 과도한 전단응력에 의한 분자량 저하가 심하여 물성이 떨어질 수 있다.

제조된 용융방출사(4)를 냉각구역(3)을 통과시켜 급냉 고화시킨다. 급냉 고화 과정은 냉각구역(3)에서 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법 및 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법으로 분류되고, 상기 방법 중 오픈 냉각(open quenching)법이 바람직하다. 이후 냉각구역(3)을 통과하여 고화된 방출사(4)는 유제 부여장치(5)에 의해 0.5 내지 1.0%로 오일링이 되어 미연사가 된다.

제조된 미연신사의 바람직한 방사속도는 200 내지 1,000m/min이다. 첫 번째 연신 롤러(6)를 통과한 사를 스핀드로(spin draw) 공법으로 일련의 연신 롤러(7, 8, 9 및 10)를 통과시키면서 총연신비 4.0배 이상, 바람직하기로는 4.5 내지 6.5으로 연신시켜 최종 연신사(11)를 얻는다.

제조된 섬유의 건열수축률(177℃, 2분)의 값은 3 내지 6%가 되는 것이 유리하다. 이러한 섬유의 낮은 수축률은 2단 연신공정 후 이루어지는 열처리 공정에서 연신사의 결정구조를 안정화시켜 얻을 수 있다. 섬유 제조 공정 중 다단연신공정은 낮은 연신온도에서 높은 연신배율로 진행되는 1차 연신공정과 높은 온도에서 비교적 낮은 연신배율로 진행되는 2차 연신공정을 포함한다. 1차 연신 공정에서는 주로 배향에 의한 결정화가 진행된다. 이러한 배향에 의한 결정은 코드의 열수축을 좌우하는 인자가 된다. 1차 연신공정에서 바람직한 연신온도는 20 내지 50℃ 그리고 연신배율은 3.0배 이상이 될 수 있다. 공정상 추가적인 냉각장치를 연신 로울러에 설치하지 않는 경우 연신온도를 20℃ 미만으로 관리하기가 어렵게 되어 경제적으로 불리하게 되고, 다른 한편으로 연신온도가 50℃를 초과하면 열에 의한 결정화가 진행될 수 있다. 또한 연신 배율이 3.0배 미만이면 충분한 배향 결정화가 일어나기 어렵다.

2차 연신공정 과정을 통하여 고온에서 열에 의한 결정화가 진행된다. 이러한 고온에서 열에 의한 결정들은 코드의 열수축에 영향을 준다. 본 발명의 2차 연신공정에서 바람직한 연신온도는 200 내지 250℃이고, 연신배율은 2.0배 이하인데, 연신온도가 200℃ 미만이면 열에 의한 충분한 결정화가 진행되지 않고, 연신온도가 250℃를 초과하면 원사에 손상을 초래한다. 또한 연신 배율이 2.0배를 초과하면 원사의 신도가 급격히 감소한다. 연신사의 결정 구조를 안정화시키기 위하여 이완 온도를 200 내지 250℃, 이완률을 3 내지 7%로 조정한다. 이러한 섬유의 저수축 특성은 타이어코드용 처리공정에서 급격히 열수축 되는 것을 방지할 수 있어서 높은 강력이용률로 나타낸다.

본 발명은 상기 나일론 및 아라미드의 제조공정을 통해 먼저, 나일론 6,6 또는 나일론 6 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 준비한다.

준비된 나일론 세사와 아라미드 세사는 종래 타이어 코드 제조에 이용되는 나일론 원사 및 아라미드 원사보다 섬도가 낮은 것이 특징이다. 구체적으로, 일반적으로 타이어코드 제조에 이용되는 나일론 사의 섬도는 840 내지 1260 데니어이고, 아라미드 사의 섬도는 1000 내지 1500 데니어 이다. 그러나, 본 발명의 나일론 세사는 400 내지 700 데니어, 아라미드 세사는 500 내지 900 데니어로 낮은 섬도의 섬유를 이용한다.

이후, 1본의 나일론 세사 및 1본의 아라미드 세사를 합사하여 1본의 하이브리드 플라이를 제조한다. 2본의 세사로 구성된 하이브리드 플라이 1본을 하연한다. 이후, 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 준비하여 상연(케이블 트위스트)함으로 생코드를 제조할 수 있다.

제조된 생코드를 1차 및 2차 딥핑액에 침지 및 열처리 함으로 하이브리드 타이어 코드를 제조할 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 하이브리드 타이어 코드와, 이를 캡 플라이로 이용하는 타이어를 제공한다.

이하, 본 발명의 하이브리드 타이어 코드의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

상기 하이브리드 타이어 코드를 제조하는 데 있어서, 타이어 코드 제조의 전단계로서 코드에 연을 부여하는 단계(연사공정)를 거치게 된다.

연사공정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 나일론 세사 및 아라미드 세사를 준비한다.

준비된 나일론 세사 및 아라미드 세사 각각 1본을 합사함으로 하이브리드 플라이를 제조한다.

이후 상기 나일론 세사 1본과 아라미드 세사 1본으로 구성된 하이브리드 플라이 1본을 하연한다.

그런 다음 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 준비하고, 이를 상연하여 생코드를 제조한다.

즉, 생코드는 나일론 세사 및 아라미드 세사를 합사한 하이브리드 플라이에 하연(Ply Twist)을 가하고, 하연된 하이브리드 플라이 2본 내지 3본에 상연(Cable Twist)을 가하여 제조한다. 일반적으로 상연과 하연은 같은 연수를 가하게 된다.

이때, 상기 하연과 상연은 각각 독립적인 연사기에 의해 분리된 공정(하연 공정 완료 이후 상연 공정을 수행하는 투 스텝 공정(2 step process))일 수 있으며, 또한, 하연과 상연이 하나의 동일한 연사기 내에서 연속된 공정(하연 이후 곧바로 상연 공정 수행하는 원 스텝 공정(1 step process))으로 수행될 수 있다. 통상적으로, 하연된 하이브리드 플라이 2본을 상연할 경우에는 하연과 상연이 연속적인 공정에 의해 수행될 수 있으며(1 step process), 3본 이상을 상연할 경우에는 하연 공정과 상연 공정을 독립적인 연사기를 통해 진행(2 step process)하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 하이브리드 타이어 코드를 제조하는 방법은 나일론 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 합사하여 하이브리드 플라이를 제조하는 단계; 상기 하이브리드 플라이를 하연하는 단계; 상기 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 상연하여 생코드를 제조하는 단계; 및 상기 생코드를 딥핑액에 침지하고 열처리하는 단계;를 포함한다.

구체적으로 상기 1본의 아라미드 세사 및 1본의 나일론 세사가 합사된 하이브리드 플라이에 각 200 내지 400 TPM 연수의 꼬임을 부여(하연)할 수 있으며, 상기 하연된 하이브리드 플라이를 2본 이상 상연하여 200 내지 400 TPM 연수의 꼬임을 부여하여 생코드로 제조하는 단계; 를 포함한다.

일반적으로 꼬임이 높은 경우, 강력은 감소하며, 중신 및 절신은 증가하는 경향을 띠게 된다. 또한 내피로도는 꼬임의 증가에 따라 향상되는 추세를 보이게 된다.

본 발명에서 제조한 하이브리드 코드의 연수는 상/하연 동시에 200 내지 400TPM(twist per meter)으로 제조하였다. 이때 200/200TPM 미만일 경우에는 생코드의 절신이 감소하여 내피로도가 저하되기 쉽고, 400/400TPM 초과일 경우에는 강력 저하가 커서 타이어 코드용으로 적절하지 않다.

본 발명에서 나일론 및 아라미드 세사의 섬도는 400 내지 900데니어인 것이 좋다. 구체적으로, 나일론 원사의 섬도는 400 내지 700데니어, 아라미드 원사의 섬도는 500 내지 900 데니데 인 것이 바람직하다.

상기와 같이 제조된 '생코드 (Raw Cord)'는 제직기(weaving machine)를 사용하여 제직하고, 수득된 직물을 딥핑액에 침지한 후(디핑 공정 이후), 경화하여 '생코드' 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 '딥 코드(Dip Cord)'를 제조한다.

수득된 직물을 딥핑액에 침지하는 디핑 공정을 보다 상세히 설명하면, 디핑은 섬유의 표면에 수지층을 함침하여 줌으로써 달성되는데, 원래 고무와의 접착성이 떨어지는 타이어 코드용 섬유의 단점을 개선하기 위하여 실시된다.

본 발명의 하이브리드 타이어 코드와 고무의 접착을 위한 딥핑액의 실시예로서 하기와 같은 방법을 이용하여 조제되어 사용될 수 있다. 하기에 기재된 예가 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

본 발명에서는 섬유에 접착성을 부여하기 위하여, 2종류의 딥핑액을 이용하여 2욕 디핑 공정을 수행한다.

구체적으로, 본 발명의 디핑 공정에서는 방향족 에폭시와 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 1차 딥핑액과 RFL 접착제를 주성분으로 하는 2차 딥핑액을 사용한다. 여기서 1차 딥핑액은 하이브리드 섬유와 RFL의 접착성을 부여하며, 2차 딥핑액은 1차 처리된 하이브리드 코드를 고무와 접착시키는 역할을 한다.

본 발명의 1차 딥핑액에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 1차 딥핑액은 순수 100중량부에 대하여, 방향족 단독 또는 지방족과의 혼합타입 에폭시 0.5 내지 1.5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 에폭시의 양이 0.5 중량부보다 낮은 경우에는 충분한 접착력의 발현이 어려우며, 1.5 중량부보다 높은 경우에는 높은 강성으로 인하여 가공성이 저하되고 코드의 내피로 특성이 저하된다. 또한, 블로킹된 디이소시아네이트를 2.0 내지 3.0 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 디이소시아네이트의 함량이 2.0 중량부 이하 또는 3.0 중량부 이상일 경우에는 충분한 접착력의 발현이 어렵다. 또한, VP 라텍스를 0.1 내지 0.4 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 에폭시를 유화하기 위해서 적당한 유화제를 선택하며, 투입량은 0.05 내지 1.0 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 투입량이 0.05 중량부 이하의 경우에는 유화력이 충분하지 않아 유화 안정성이 떨어지는 결과를 나타내며, 1.0 중량부 이상의 경우에는 접착력 발현에 불리하게 작용하게 된다. 상기 1차 딥핑액의 전체 고형분 농도는 1.5 내지 7 중량부가 바람직하며 더 바람직하게는 2.0 내지 5.0 중량부가 바람직하다.

상기 1차 딥핑액의 제조 후에 하이브리드 섬유에 인장을 가하면서 일반적으로 침지의 방법으로 통과시킨다. 통과된 하이브리드 섬유는 건조영역에서 건조된다. 이 때 건조온도로는 140 내지 170℃가 바람직하며, 20 내지 150초 동안 처리하게 된다. 상기 건조된 섬유는 200 내지 280℃에서 20 내지 150초간 열처리한다. 상기 열처리 온도가 200℃ 미만인 경우에는 열이력 부족으로 인해 코드의 치수안정성이 저하되며, 280℃를 초과하는 경우에는 딥핑액의 열분해가 발생할 수 있다. 이때, 상기 건조와 열처리 시에는 0.5 내지 1.5kg의 텐션을 부여한다.

한편, 상기 열처리가 끝난 하이브리드 섬유는 다시 RFL 접착제를 주성분으로 하는 2차 딥핑액을 통과한다. 2차 딥핑액의 구성은 다음과 같다.

29.4wt% 레소시놀 45.6 중량부, 순수 255.5 중량부, 37% 포르말린 20 중량부, 10wt% 수산화나트륨 3.8 중량부, 상기액을 조제 후, 25℃에서 5시간 교반시키며 반응한 후, 다음의 성분을 추가한다. 40wt% VP-라텍스 300 중량부, 순수 129 중량부, 28% 암모니아수 23.8 중량부, 상기 성분 첨가 후 25℃에서 20시간 숙성하여 고형분 농도 19.05%를 유지한다.

상기 2차 딥핑액에 섬유를 통과시킨 이후에는 다시 건조공정을 거친 후 안정화 영역에서 열처리하여 안정화시킴으로써 섬유 표면에 접착력이 부여되게 된다.

딥핑액의 총 부착량(1차 및 2차 딥핑액의 총 부착량)은 고형분 기준으로 섬유 무게에 대하여 3 내지 15%가 바람직하다.

2차 딥핑액을 통과한 후에는 120 내지 170℃에서 건조하게 된다. 이 때 180 내지 220초간 건조를 실시하며, 코드를 건조할 때, 역시 코드에 0.5 내지 5kg의 텐션(tension)를 가한 상태에서 건조하는 것이 중요하다. 텐션이 부족한 경우에는 코드의 중신 및 절신이 증가하여 타이어코드에 적용하기에는 부족한 물성을 가지게 되며, 텐션이 5kg를 넘는 경우에는 중신수준은 적절하나 절신이 너무 낮은 값을 보이기 때문에 내피로성에 문제가 발생하게 된다. 통상의 경우 텐션은 1.5kg를 부여한다.

건조 후에는 130 내지 250℃의 온도 범위에서 열처리를 행하게 된다.

본 발명에서는 열처리 시 종래 이용하던 스트레치 부여 대신, 하중에 의한 텐션 부여를 통해 열처리를 수행하였다. 일반적으로 열 처리 공정에서는 스트레치의 부여 또는 텐션 부여를 한다. 그런데, 본 발명 이용하는 고 모듈러스 사(絲)인 아라미드 사(絲)는 스트레치를 부여한 채 열처리 공정을 수행하는 경우에는 하중이 급격히 높아질 수 있으므로, 본 발명에서는 텐션 부여를 이용하는 것이 바람직하다.

구체적으로 하중은 0kg 초과의 조건, 바람직하게는 0.5 내지 5kg의 조건을 설정할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 1kg 및 1.5kg의 하중으로 텐션을 부여하였다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서의 열처리 텐션은 1 또는 1.5kg를 유지하며, 열처리 시간은 50 내지 90초가 적정하다. 50초 미만의 열처리를 하는 경우에는 딥핑액의 반응시간이 부족하여 접착력이 낮아지는 결과를 가져오게 되며, 90초를 초과하여 열처리를 하는 경우에는 딥핑액의 경도가 높아져서 코드의 내피로성이 감소하는 결과를 가져오게 된다.

전술한 방법에 따라 제조된 타이어 코드는 6.8kg에서의 중간신도가 3.7% 이하인 바, 초기 모듈러스가 향상된 타이어 코드로 유리하게 사용될 수 있다.

구체적으로, 초기 모듈러스는 하중-신장 커브(Stress-Strain Curve)에서 그래프의 초기 기울기를 의미한다. 도 6을 참고하면, 초기 모듈러스는 신장 초기에 있어서 신장도와 하중의 비, 즉 곡선에 절선을 그었을 때 나타나는 각도의 탄젠트 값으로 계산된다. 본 그래프에 따르면, 중간신도는 6.8kg 하중에서의 신장률이며, 중간신도가 낮아질수록, 그래프 상의 기울기인 초기 모듈러스 값은 높아지는 경항을 보인다.

따라서, 본 발명에서는 종래 하이브리드 타이어 코드에 비해 중간신도가 낮아지는 것을 확인하였으므로, 이로 인해 타이어 코드의 초기 모듈러스 값을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 하이브리드 타이어 코드를 캡 플라이로 이용하는 래디얼 타이어를 제조할 수 있다.

구체적으로, 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 상기 본 발명의 하이브리드 타이어 코드를 포함하고, 캡플라이가 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 타이어를 제공할 수 있다.

일반적인 타이어의 비드 영역은 각각 비신장성인 환상의 비드코어를 갖는다. 비드코어는 연속적으로 감겨진 단일의 또는 단일 필라멘트 강선으로 만들어지는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어, 0.95 내지 1.00mm 직경의 고강도 강선이 4x4 구조를 형성하며, 4x5 구조를 형성하는 것도 가능하다. 본 발명의 특정 실시예에 있어, 비드 영역은 또한 비드필러를 가지며, 상기 비드 필러의 경우, 일정 수준 이상의 경도를 가지는 것이 필요하며, 바람직하게는 쇼어 에이 경도 40(Shore A hardness 40) 이상인 것이 선호된다. 타이어는 벨트 구조체와 캡 플라이구조에 의하여 크라운 부가 보강된다. 벨트 구조체는 두 개의 절단 벨트 플라이를 포함하며 벨트 플라이의 벨트 코드는 타이어의 원주 방향 중앙면에 대하여 약 20도의 각도로 배향된다. 벨트 플라이의 벨트 코드는 원주 방향 중앙면과 대향하는 방향으로, 다른 벨트 플라이의 벨트 코드의 방향과는 반대로 배치된다. 그러나 벨트 구조체는 임의의 수의 플라이를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 16 내지 24°의 범위로 배치될 수 있다. 벨트 구조체는 타이어의 작동 중에 노면으로부터의 트레드의 상승을 최소화하도록 측방향 강성을 제공하는 역할을 한다. 벨트 구조체의 벨트 코드는 스틸코드로 제조되어 있으며, 2+2구조로 되어 있지만, 임의의 구조로 제작할 수 있다. 벨트 구조체부의 상부에는 캡 플라이와 에지플라이가 보강되어 있는데 캡 플라이내의 캡 플라이 코드는 타이어의 원주 방향에 평행하게 보강되어 타이어의 고속 회전에 따른 원주 방향의 크기 변화를 억제하는 작용을 하며, 고온에서의 열수축 응력이 크거나 고온 형태 안정성이 우수한 캡 플라이 코드를 이용한다. 상기 캡플라이 코드는 본 발명의 방법에 따라 제조된 아라미드, 나일론 하이브리드 코드를 사용한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

도 1과 같이, 먼저 750 데니어의 아라미드 세사와 630 데니어의 나일론 6,6 세사를 각각 준비한다. 아라미드 세사와 나일론 6,6 세사를 합사한 하이브리드 플라이를 제조하고, 300 TPM으로 하연하여 하연된 하이브리드 플라이를 제조한다.

상기와 같이 하연된 하이브리드 플라이 2본을 준비하여 300TPM으로 상연함으로 생코드를 제조하였다.

얻어진 생코드를 하기의 방법으로 조제된 각 1차 및 2차 딥핑액에 통과시켜 각 딥핑액을 부여하였다.

1차 딥핑액 조성:

방향족 에폭시 화합물을 각각 순수 100wt%에 대하여 0.7wt% 사용하고, 수성 카프로락탐 블록 디페닐메탄-디이소시아네이트 분산액(상표명 Grilbond IL-6, EMSKEMIE Co., 고체농도 50%)을 점진적으로 혼합하였다. 또한 VP 라텍스(비닐피리딘, 스티렌, 부타디엔이 15:15:70 중량비)를 0.2wt% 첨가하였다. 또한 에폭시를 유화하기 위한 유화제를 0.1wt% 추가하여 1차 딥핑액을 제조하였다.

2차 딥핑액 조성 :

29,4wt% 레소시놀 45.6 중량부, 순수 255.5 중량부, 37% 포르말린 20 중량부, 10wt% 수산화나트륨 3.8 중량부

상기액을 조제 후, 25℃에서 5시간 교반시키며 반응한 후, 다음의 성분을 추가한다.

40wt% VP-라텍스 300 중량부,

순수 129 중량부

28% 암모니아수 23.8 중량부

상기 성분 첨가 후 25℃에서 20시간 숙성하여 고형분 농도 19.05%를 유지한다.

구체적으로, 상기 생코드에 1차 딥핑액을 부여하는 디핑 공정을 거친 후, 건조 및 열처리를 수행한다. 이 때, 섬유에 하중 1kg로 텐션을 부여하고, 160℃에서 2분간 건조시킨 후, 240℃에서 60초간 열처리한다.

1차 딥핑액 처리 이후에는, 2차 딥핑액을 섬유에 부여하는 디핑 공정을 거친 후, 건조 및 열처리를 수행한다. 이 때도, 1차 딥핑액 부여 공정과 동일하게 하중 1kg로 텐션을 부여한 채, 160℃에서 2분간 건조시킨 후, 240℃에서 60초간 열처리를 하고, 디핑 처리를 종료함으로 타이어 코드를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 열처리 시 하중을 1.5kg로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 타이어 코드를 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 500 데니어의 아라미드 세사 및 420 데니어의 나일론 6,6 세사를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 타이어 코드를 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 500 데니어의 아라미드 세사 및 420 데니어의 나일론 6,6 세사를 이용하고, 열처리 시 하중을 1.5kg로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 타이어 코드를 제조하였다.

비교예 1

도 2와 같이 1500d 아라미드 섬유와 1260d 나일론 6,6 섬유를 각 300TPM으로 하연함으로 아라미드 플라이와 나일론 6,6 플라이를 제조하였다. 상기 아라미드 플라이와 나일론 6,6 플라이를 합사 및 300TPM으로 상연함으로 생코드를 제조하였다.

얻어진 생코드는 실시예 1의 방법으로 동일하게 디핑 처리를 하여 타이어 코드를 제조하였다.

또한 제조된 타이어 코드를 캡플라이로 사용하여 래디얼 타이어를 제조하였다.

비교예 2

상기 비교예 1에서 열처리 시 하중을 1.5kg로 변경하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 타이어 코드를 제조하였다.

비교예 3

상기 비교예 1에서 1000 데니어의 아라미드 플라이, 840 데니어의 나일론 6,6 플라이를 이용하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 타이어 코드를 제조하였다.

비교예 4

상기 비교예 1에서 1000 데니어의 아라미드 플라이, 840 데니어의 나일론 6,6 플라이를 이용하고, 또한 열처리 시 하중을 1.5kg로 변경하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 타이어 코드를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 타이어 코드의 물성을 측정하기 위해 아래와 같은 방법으로 측정하였으며, 측정된 물성은 하기 표 1에 나타내었다.

(a) 타이어 코드 강력(kgf) 및 중간신도(%), 절단 신도(%)

인스트론사의 저속 신장형 인장시험기를 이용하여 시료장 250mm, 인장속도 300m/min로 측정되었다. 중간신도(Elongation at specific load)는 6.8kgf의 하중에서 신도가 측정되었다.

(b) 건열수축률(%, Shrinkage)

25℃, 65% RH에서 24시간 동안 방치한 후, Testrite를 이용하여, 0.05g/d의 정하중에서 측정한 길이(L0)와 177℃로 2분간 0.05g/d의 정하중에서 처리한 후의 길이(L1)의 비를 이용하여 건열수축률을 나타냈다.

S(%) = (L0 - L1) / L0

(c) 타이어 코드 E-S 값

일정 하중 하에서의 신도를 본 발명에서는 중간신도(E)라 부르며, 'S'는 상기 (b)항의 건열수축률을 의미하는 것으로, 중간신도(E) 및 건열수축률(S)의 합을 ' E-S '로 표시하였다.

E-S = 중간신도(%) + 건열수축률(%)

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
총섬도	데니어	2760	2760	1840	1840	2760	2760	1840	1840
강력	kgf	38.2	38.6	22.3	22.1	38.0	38.8	22.2	22.0
중신	%, @6.8kgf	3.6	3.3	3.6	3.4	3.9	3.8	4.1	4.0
절신	%	9.0	8.5	7.4	7.2	9.3	8.7	7.5	7.2
수축율	%	1.4	1.5	1.4	1.5	1.5	1.5	1.5	1.6
E-S	-	5.0	4.8	5.0	4.9	5.4	5.2	5.6	5.6

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 하이브리드 타이어 코드의 경우, 동일 조건의 비교예에 의해 제조된 하이브리드 타이어 코드에 비하여 중간신도가 0.3% 이상 낮은 수치를 보이고 있다. 전반적으로 실시예에 의한 중간 신도 값은 3.7% 이하인 것을 알 수 있었다.

이를 통해, 본 발명은 하이브리드 타이어 코드의 장점을 취하면서도 동시에, 종래 하이브리드 코드에서 문제가 된 초기 모듈러스 저하의 문제를 개선할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 하이브리드 타이어 코드를 이용하여 제조된 캡 플라이 및 래디얼 타이어는 초기 모듈러스가 향상됨에 따라 조종 안정성, 고속 주행시 형태 안정성 및 플랫 스팟 현상이 개선될 수 있을 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 : 트래드
44 : 에지플라이 45 : 캡플라이 코드

Claims (7)

1. 나일론 세사 및 아라미드 세사가 합사 및 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본이 상연된 구조의 하이브리드 타이어 코드.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 나일론 세사 및 아라미드 세사의 섬도는 각각 400 내지 900 데니어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 나일론 세사의 섬도는 400 내지 700 데니어이며,
   상기 아라미드 세사의 섬도는 500 내지 900 데니어 인 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하이브리드 플라이는 1본의 나일론 세사 및 1본의 아라미드 세사를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드.
   
5. 제1항에 있어서,
   6.8kg에서 측정한 중간 신도가 3.7% 이하인 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드.
   
6. 나일론 세사(細絲)와 아라미드 세사(細絲)를 합사하여 하이브리드 플라이를 제조하는 단계;
   상기 하이브리드 플라이를 하연하는 단계;
   상기 하연된 하이브리드 플라이 2본 또는 3본을 상연하여 생코드를 제조하는 단계; 및
   상기 생코드를 딥핑액에 침지하고 열처리하는 단계;를 포함하고,
   상기 나일론 세사 및 아라미드 세사의 섬도는 400 내지 900 데니어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 타이어 코드의 제조방법.
   
7. 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 제1항에 따른 하이브리드 타이어 코드를 포함하고, 캡플라이가 1층 또는 2층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 래디얼 타이어.
   

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