KR20230040167A - 고성능 타이어코드의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 타이어코드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어코드의 연사 공정 설계를 통하여 고성능의 타이어코드를 제조하기 위한 방법 및 이를 통해 제조된 타이어코드에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고성능 타이어코드의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 타이어코드에 관한 것으로, 타이어코드용 원사의 연사 공정 설계를 통하여 고성능의 타이어코드를 제조하기 위한 방법 및 이를 통해 제조된 타이어코드에 관한 것이다.
고성능 섬유는 자동차, 산업용 기계 설비 분야, 항공 우주 해양 군수 분야, 에너지 환경 분야 등 다양한 산업 분야에 적용 가능한 핵심소재이지만, 고가의 공정비용으로 용도 확대 전개가 어려우며, 최근 첨단복합재료 시장을 중심으로 물성 극대화에 대한 요구가 높은 상황이다.
특히 ASV(Advanced Safety Vehicle)용 제품은 규제의 강화와 이용자의 안전의식 향상에 따라, 시장이 계속 성장할 것으로 기대되는 제품군으로, ASV용 제품은 크게 타이어코드 및 직물, 고무보강재, 시트벨트 웨빙 및 에어백 등으로 구분될 수 있다.
이 중, 타이어코드에는 일반적으로, 아라미드, 나일론 66, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 레이온, 스틸 등의 소재가 이용되며, 타이어코드의 주요 요구 물성으로는 인장강도, 고무 접착성, 피로 저항성 등이 있다.
구체적으로, 타이어는 고무, 비드 와이어, 일부 코드를 제외하면 거의 섬유 제품으로 이루어지며, 최종 타이어 제품은 고무 분자간의 화학반응을 거쳐 제품이 제조된다. 과거에는, 주로 면사, 강력 레이온, 나일론 섬유가 이용되었으나, 최근에는 고속주행성이 탁월한 래디얼 타이어에 적합한 PET, 스틸 코드 등도 많이 사용되고 있다.
특히, PET는 타이어코드 등에서 주로 이용되는 소재 중 하나로서, 열 수축율이 작고, 탄성률이 크다는 장점을 갖고 있으며, 가격이 저렴하다는 경제적 장점이 있으므로, 주로 승용차용, 소형 트럭용 래디얼 타이어의 카카스나 캡 플라이의 재료로 이용된다.
세계 타이어코드 생산량 중 승용차용은 약 2/3 차지하고 있는데, 소재별로 스틸을 제외한 합성 섬유의 생산은 나일론이 약 53%, PET가 약 38%이며, 레이온이 약 9%를 차지하고 있다. 현재는 타이어코드 소재로 나일론의 점유율이 높으나, 가격경쟁력 측면에서 고강도 PET 시장이 점차 확대되고 있다.
즉, ASV(Advanced Safety Vehicle)용 타이어코드를 제조하기 위해서는 나일론보다 더욱 강도가 우수한 초고강도 PET를 이용할 필요가 있었다.
따라서, 고강도 PET 섬유 소재를 적용하여, 경량 및 고성능의 타이어코드 제품의 개발에 대한 요구가 높아지는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 타이어코드의 제조 공정 중 연사 공정의 최적 조건을 확립함으로서, 고성능 PET 타이어코드를 제작할 수 있었다. 이에, 본 발명은 타이어코드용 원사의 연사 공정에 대해 최적 조건을 확립함으로서, 종래 대비 기계적 물성이 향상된 타이어코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 타이어코드는 하기와 같은 방법으로 제조된다.
타이어코드를 제조하기 위해서는 타이어코드용 '원사'를 제조 또는 준비한다. 준비된 원사에 대하여 하연 및 상연을 포함하는 연사 공정을 수행함으로 '타이어코드 연사물'을 제조한다. 타이어코드 연사 공정은 원사에 1차 꼬임을 부여하는 하연공정과 하연 코드 2개를 합하여 역방향으로 꼬임을 주는 상연공정으로 나뉜다. Z 꼬임이 부여된 하연 코드 2개를 합하여 역방향인 S 꼬임으로 2차 꼬임을 부여하여 2ply, 3ply로 연사하여 '타이어코드 연사물'을 제조한다.
이후, 제조된 '타이어코드 연사물'을 이용하여 '타이어코드 생지'를 제직한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 '타이어코드 연사물'을 경사로 하고, 위사로는 합성섬유 원사를 이용하여 '타이어코드 생지'를 제조한다. 제조된 '타이어코드 생지'에 대해서는 열처리(디핑 공정)함으로 '타이어코드 열처리지'가 제조되며, 제조된 '타이어코드 열처리지'를 이용하여 타이어를 제조한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고성능 타이어코드의 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 준비하는 단계; 상기 원사를 하연하여 하연사를 제조하는 단계; 상기 하연사를 2본 이상 합사하고, 상연함으로 타이어코드 연사물을 제조하는 단계; 상기 연사물을 제직하여 타이어코드 생지를 제조하는 단계; 및 상기 타이어코드 생지에 디핑액을 부여하고 열처리하여 타이어코드 열처리지를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사는 섬도가 900 내지 1200데니어이고, 강도는 8.5g/d 이상이며, 신도는 10.0% 이상인 것을 특징으로 한다 .
이때, 상기 하연 및 상연 시 연수는 각각 38T/10cm 내지 52T/10cm 일 수 있고, 바람직하게는 43T/10cm 내지 50T/10cm일 수 있다.
또한 상기 타이어코드 연사물은 ASTM D 2256으로 측정한 인장 강도가 15kgf 이상, 바람직하게 16kgf 이상이고, 인장 신도는 13.7% 이상, 바람직하게는 14.7% 이상이며, KS K 0345로 측정한 건열 수축율은 12.5% 이하일 수 있다.
그리고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 180℃에서 2분간 열처리 후 측정한 수축율은 2.3% 이하이고, 원사 전체 대비 수분율은 0.23% 이하, 바람직하게는 0.20% 이하이며, 디스크(Disk) 반복 피로 시험 시 피로 전 대비 4% 피로 후 측정한 강력 유지율이 94% 이상, 바람직하게는 95%인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 타이어코드 연사물을 KS K0345에 따라, 10%의 신장 시 측정된 인장 하중(강도)은 8.4kgf 이상, 바람직하게는 9.5kgf 이상이고, 4.5kgf 하중 부여 시 측정된 인장 신도는 4.1% 이상, 바람직하게는 4.4% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 제조방법에 따라 제조된 고강도 타이어코드를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 고성능 타이어코드의 제조방법은 고강도 PET 원사를 이용하고, 최적의 연사, 제직 및 열처리 공정을 통해서 기계적 물성이 향상된 타이어코드를 제조할 수 있었다.
본 발명의 타이어코드와 이의 제조방법은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 고성능 타이어코드의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 타이어코드에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 고성능 타이어코드의 제조방법은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 준비하는 단계; 상기 원사를 하연하여 하연사를 제조하는 단계; 상기 하연사를 2본 이상 합사하고, 상연함으로 타이어코드 연사물을 제조하는 단계; 상기 연사물을 제직하여 타이어코드 생지를 제조하는 단계; 및 상기 타이어코드 생지에 디핑액을 부여하고 열처리하여 타이어코드 열처리지를 제조하는 단계;를 포함할 수 있으며, 이 때 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사는 섬도가 900 내지 1200데니어이고, 강도는 8.5g/d 이상이며, 신도는 10.0% 이상인 것을 특징으로 한다.
먼저, 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 준비하는 단계는, 고성능 타이어코드를 위해 고강도 PET 섬유 소재를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 원사는 섬도가 900 내지 1200데니어인 것이 바람직한데, 본 발명의 일 실시예에서는 1000데니어의 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 이용한다. 또한, 강도는 8.5g/d 이상인 것이 바람직한데, 구체적으로 8.8g/d 이상인 것을 이용하는 것이 좋다. 신도는 10.0% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 고강도 PET 원사의 연사 조건에 따른 소재의 물성 변화를 통해 고성능 타이어코드를 제작하기에 최적화된 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본원 발명에서 이용되는 PET 원사는 일반적으로 하기와 같은 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하여 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하는 단계; 및 상기 미연신사를 연신 고뎃 롤러를 포함하는 방사설비로 다단연신하고 권취하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제조하는 단계; 를 수행함으로 PET 원사가 제조될 수 있다.
본 발명에서는 고강도 PET 1,000데니어의 원사를 이용한다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 180℃에서 2분간 열처리 후 측정한 수축율은 2.3% 이하이고, 원사 전체 대비 수분율은 0.23% 이하이며, 디스크(Disk) 반복 피로 시험 시 피로 전 대비 4% 피로 후 측정한 강력 유지율이 94% 이상인 것이 바람직하다.
일반적으로 타이어코드는 원사가 제조 또는 준비된 이후, 이를 연사(하연 및 상연)하여 타이어코드 연사물을 제조한다.
먼저, 준비된 PET 원사에는 정방향으로 하연을 주어 연사함으로 하연사를 제조한다. 여기서 하연(Ply Twist - Z 꼬임)은 원사에 1차 꼬임을 부여하는 공정이다. 즉, PET 원사 1본에 대해 Z 꼬임을 부여함으로 하연사를 준비한다.
이후에, 제조된 하연사 2본 이상 합사하여 상연함으로 타이어코드 연사물을 제조한다. 여기서, 상연(Ply Twist - S 꼬임)은 Z 꼬임이 부여된 하연사에 2차 꼬임을 부여하여, 2ply 또는 3ply 등으로 연사하는 공정을 의미한다. 일반적으로 타이어코드의 연사는 하연과 동일한 수로 상연을 설정하는 것이 일반적이다.
또한, 상기 연사는 링연사기, 더블 트위스터기 또는 TFO(Two For One) 연사기를 이용할 수 있다. 먼저, 링연사기의 경우, 하연과 상연 2공정으로 진행되어 생산효율에서 불리한 측면이 있지만, 하연과 상연 연수가 다른 특수 코드 등의 연사에 이용될 경우에는 유리하다. 한편, 더블 트위스터기는 스핀들의 회전수가 링연사기보다 고속이므로 생산 효율이 좋은 장점이 있다. 또한 TFO(Two For One) 연사기는 1회전당 2번의 꼬임이 발생하여 생산 효율이 유리한 점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 연사기로 TFO 연사기를 이용하여 작업을 진행하였다. 또한 본 발명의 일 실시예에서는 상기 고강도 PET 1,000데니어 원사를 2합하여 연사를 진행함으로 타이어코드 연사물을 제조하였다.
본 발명의 하연 및 상연 시 연수는 각각 38T/10cm 내지 52T/10cm 일 수 있고, 바람직하게는 43T/10cm 내지 50T/10cm일 수 있다. 연수가 증가할수록, 일정 범위 내 꼬임은 늘어난다. 가장 바람직하게는 46±1.5T/10cm이 좋다.
상기와 같이 원사에 대해 하연 및 상연을 통해 타이어코드 연사물이 제조된 이후에는, '타이어코드 연사물'을 이용하여 '타이어코드 생지'를 제직한다.
타이어코드 생지는 타이어코드 연사물을 경사 또는 위사로 하여 제직함으로 제조된다. 본 발명의 일 실시예에서는 타이어코드 연사물을 경사로 이용하고, 합성섬유를 위사로 이용하여 제직함으로서 타이어코드 생지를 제조하였다.
이후, 상기 타이어코드 생지에 디핑액을 부여하고 열처리하여 타이어코드 열처리지를 제조할 수 있다.
타이어코드 소재로 이용된 PET섬유와 타이어로 제조되는 고무와의 접착을 위해서 접착수지를 타이어코드 생지에 처리하게 되며, 섬유와 고무 간 접착력이 타이어에서 최적의 성능을 발현하기 위한 중요 요소가 될 수 있다.
즉, '타이어코드 생지'는 제직기(weaving machine)를 사용하여 제직되고, 그리고 수득된 직물은 접착수지를 포함하는 디핑액에 침지 및 경화되어 '타이어코드 생지' 표면에 수지층이 부착된다. 디핑액에 침지(침적)하는 공정을 일반적으로 디핑 공정이라 하는데, 디핑은 섬유의 표면에 RFL(Resorcinol-Formaline-Latex)라 불리는 수지층을 함침시키는 것을 의미하는데, 디핑 공정을 통해 타이어코드 생지와 고무와의 접착성을 부여할 수 있다.
통상의 PET 섬유는 1욕 디핑을 행하는 것이 보통이나 2욕 디핑을 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 PET 표면에 수지와의 반응성을 높이기 위하여 2욕 디핑을 수행하며, 각 디핑액의 조성으로 에폭시 화합물을 이용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 1차 디핑과 2차 디핑 사이에는 건조 공정이 포함될 수 있는데, 건조 온도는 140 내지 180℃이고, 건조 시간은 20~150초 정도로 유지함으로 수분을 적절하게 제거하는 것이 필요하다. 이후 160 내지 250℃ 온도에서 20~150초 열처리 할 수 있다. 2차 디핑 처리 이후에는 건조와 안정화 공정을 통해 타이어코드 열처리지가 제조된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어코드 연사물은 ASTM D 2256으로 측정한 인장 강도가 15kgf 이상, 인장 신도가 13.7% 이상이며, KS K 0345로 측정한 건열 수축율은 12.5% 이상일 수 있다.
또한, 타이어코드 연사물에 대해서 KS K0345에 따라, 10%의 신장 시 측정된 인장 하중(강도)은 8.4kgf 이상이고, 4.5kgf 하중 부여 시 측정된 인장 신도는 4.1% 이상일 수 있다.
또한, 전술한 제조방법에 의해 제조된 고성능 타이어코드는 고강도 PET 원사를 이용하여 최적의 연사 조건을 수행함으로서, 고성능 물성을 갖는 타이어코드를 제조하는 것이 가능한 효과를 발휘한다.
본 발명에 의해 제조된 타이어코드의 경우, ASTM D 2256으로 측정된 인장강도는 16kgf 이상이고, 인장신도는 14 % 이상인 것이 바람직하고, KS K0345로 측정된 건열 수축율의 경우 2.5% 이하인 것이 바람직하며, ASTM D4776으로 측정된 고무 접착력의 경우는 12kg 이상인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<측정방법>
(a) 강도(Tenacity) (g/d), 강력(kgf), 중간신도(%) 및 절단신도(%)
ASTM D 2256 규격에 의해 측정하였다. 이 중 중간신도(Elongation at specific load)는 하중 4.5kg인 지점에서의 신도를 나타낸다.
(b) 수축율(%, Shrinkage)
ASTM D 4974 규격에 의해 측정하였다.
(c) 수분율(%)
ASTM D-885 규격에 의해 측정하였다.
(d) Disk 반복 피로 시험
타이어코드의 피로 시험에 통상적으로 사용되는 Goodrich Disc Fatigue Tester를 이용하여 피로시험 후 잔여강력을 측정하여 내 피로도를 비교하였다. 피로 시험 조건은 120℃, 2500RPM, 신장+2.5%/압축 12%의 조건이었으며, 피로 시험후 tetra chloro ethylene 액에 24시간 침지하여 고무를 팽윤시킨 후 고무와 코드를 분리하여 잔여강력을 측정하였다.
(e) 내열 인장
180℃에서 4시간동안 열 처리 이후의 강력, 중간신도 및 절단신도를 측정하였고, 측정방법은 (a)에 기재된 방법과 동일하다.
<실시예: PET 원사의 준비>
PET 원사로는 하기 표 1에 기재된 PET 원사를 준비하였다. 실시예1 및 2에서는 강도가 기존 PET 원사 대비 상승된 것을 이용한 것을 준비하면서, 섬도는 기존 원사 대비 가는 것을 준비하였다. 실시예와 비교예에 의한 원사 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
| 항목 | 단위 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 구성 | - | PET 1300데니어/ 2ply | 고강도 PET 1000데니어/ 2ply | 고강도 PET 1000데니어/ 2ply | |
| 강도(Tenacity) | g/d | 8.0 | 8.8 | 9.3 | |
| 수축율(180℃, 2min) | % | 2.3 | 1.9 | 2.3 | |
| 수분율 | % | 0.25 | 0.23 | 0.17 | |
| Disk 반복 피로 | 피로 전 강력 | kgf | 20.0 | 15.9 | 17.1 |
| 피로 후 강력(4%) | kgf | 18.7 | 15.0 | 16.3 | |
| Disk 반복 피로 강력 저하율 | % | 94 | 94 | 95 | |
| 상온인장 | 강력 | kgf | 18.97 | 16.08 | 17.01 |
| 중신(@4.5kgf) | % | 2.77 | 4.13 | 3.65 | |
| 절신 | % | 14.4 | 14.7 | 14.1 | |
| 내열인장 (180℃, 4hrs) |
강력 | kgf | 19.21 | 15.96 | 16.97 |
| 중신(@4.5kgf) | % | 6.16 | 8.57 | 8.28 | |
| 절신 | % | 19.62 | 20.80 | 20.20 | |
<실험예: 실시예1,2 및 비교예의 원사를 이용하여 제조된 타이어코드 연사물>
상기 준비된 실시예 1,2와 비교예의 원사를 이용하여, 연수를 달리하여 연사하여 타이어코드 연사물을 제조하였다. 연사공정에서 상연과 하연을 동일 수로 설정하였으며, 연수에 따른 물성 값을 하기 표 2에 기재하였다.
하기 물성들은 ASTM D2256 규격에 의해 시험을 진행하였으며, 건열 수축율 및 일정 신장 시의 하중 및 일정 하중 시의 신도는 KS K0345 규격에 의해 시험을 진행하고 그 값을 측정하였다.
| 실험예 | 원사명 | 연수 | 인장강도 (kgf) ASTM D2256 |
인장신도 (%) ASTM D2256 |
건열 수축율 (%) KS K0345 |
내열강도 KS K0345 | 일정신장 (10%) 시 하중 (kgf) KS K0345 |
일정 하중 (4.5kgf) 시 신장(kgf) KS K0345 |
|
| 인장 강도 (kgf) |
인장 신도 (%) |
||||||||
| 실험예 1 | 실시예 1 | 39.4±1.5 | 16.2 | 14.7 | -12.4 | 15.9 | 34.7 | 11.7 | 4.4 |
| 실험예 2 | 실시예 1 | 43.0±1.5 | 16.1 | 16.0 | -12.3 | 15.0 | 35.4 | 9.9 | 5.4 |
| 실험예 3 | 실시예 1 | 47.2±1.5 | 15.2 | 16.6 | -12.5 | 14.9 | 38.1 | 8.4 | 6.2 |
| 실험예 4 | 실시예 1 | 50.0±1.5 | 15.0 | 17.7 | -12.2 | 14.1 | 38.2 | 8.5 | 6.0 |
| 실험예 5 | 실시예 2 | 39.4±1.5 | 17.5 | 13.7 | -9.8 | 17.1 | 29.3 | 12.8 | 4.1 |
| 실험예 6 | 실시예 2 | 43.0±1.5 | 17.0 | 14.8 | -10.0 | 16.3 | 30.4 | 10.8 | 5.0 |
| 실험예 7 | 실시예 2 | 47.2±1.5 | 17.0 | 15.6 | -9.7 | 15.6 | 31.7 | 9.8 | 5.5 |
| 실험예 8 | 실시예 2 | 50.0±1.5 | 16.8 | 15.5 | -9.6 | 15.9 | 32.6 | 9.5 | 5.3 |
| 실험예 9 | 비교예 | 38.0±1.5 | 17.2 | 13.4 | -9.7 | 17.6 | 30.5 | 12.9 | 3.9 |
상기 표 2를 참고하면, 연수가 증가함에 따라 강도는 저하됨을 알 수 있다. 특히 연수가 43 이상이 되면, 실시예 1을 이용하여 제조된 실험예 1 내지 4의 타이어코드 연사물의 경우에는 강도가 급격하게 저하되는 점이 발견되었다.
또한 표 1에 나타낸 바와 같이 실시예 2에 사용된 1,000 데니어 원사의 강도가 9.3 g/d이고 비교예에 사용된 1,300 데니어 원사의 강도는 8.0 g/d인데, 실시예 2를 이용하여 제조된 실험예 5 내지 8의 타이어코드 연사물의 경우에는 비교예로 제직된 실험예 9의 타이어코드 연사물과 대비하여 강도값이 동등 내지 유지 수준을 나타내는 것을 알 수 있었다.
한편, 인장신도는 연수가 증가할수록 증가하였는데, 이는 꼬임수가 증가함에 따라 물리적으로 신도가 증가하기 때문인 것으로 예측된다. 실험예 1 내지 8의 경우, 실험예 9 대비 신도는 높은 것으로 나타났다.
건열 수축률의 경우, 300mm 이상의 시험편을 채취하고, 그 한 끝을 고정하여 초하중을 걸고, 꼬임이 풀리지 않도록 하여 원사 길이를 측정한 다음, 하중이 없는 상태에서 정해진 온도의 건조기에 넣고, 정해진 시간 가열 후에 시험편을 30분 방치한 후 초하중을 걸어 실의 길이를 측정하였다. 여기서 처리온도와 시간은 177±2℃에서 30분간 처리하였으며, 초하중은 200g으로 처리하였다. 여기서는 실험예 전체에서 9 내지 13% 정도의 수축이 발생하였으며, 연수에 따른 큰 변화는 관찰되지 않았다.
한편, 내열강도 및 신도의 경우, 180℃에서 4시간 처리 이후 강도 및 신도를 측정하였는데, 온도 처리 전후의 강도와 신도를 보면, 강도는 온도 처리를 통해 2%에서 최대 8%까지 감소하였으며, 신도의 경우 2배 이상으로 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 하중이 없는 상태의 타이어코드 연사물을 180℃의 온도로 처리할 경우, 연사 꼬임에 따른 구조적 수축이 발생함에 따라, 온도 처리에 의해 강도가 저하되고 신도는 증가하는 경향을 나타내는 것으로 추정된다.
또한, 일정 신장 시 하중은 10% 신장 시의 하중 변화를 관찰한 것으로, 연수가 증가할수록 하중이 감소하다가, 일정 연수가 되면 하중의 변화가 없었다. 또한, 일정 하중(4.5kgf) 시 신도를 측정한 결과, 연수가 증가할수록 신도가 증가하다가 일정 연수 이상에서는 신도 변화가 없는 것을 확인하였다.
<실험예: 실험예 6을 이용하여 제조된 타이어코드>
상기 실험예 6의 타이어코드 연사물을 이용하여 제직함으로 타이어코드 생지를 제조하고, 상기 타이어코드 생지를 이용하여 접착수지(디핑액)를 처리하고, 열처리 하여 타이어코드 열처리지를 제조하여 이를 타이어코드로 제작하였다.
타이어코드 열처리지 제조를 위해, 실험예 6의 타이어코드 연사물을 경사로 사용하고, 위사로 나일론 POY+Cotton 155데니어의 커버링사를 이용하여 제직하여 타이어코드 생지를 제조하였다. 여기서 경사본수는 1,596본으로 폭은 60인치였으며, 위사 간격은 12.5mm이고, 5cm당 4ea가 되도록 하였으며, EPI는 29 내지 31ea/inch였다.
이후 제조된 타이어코드 생지에 대해, 에폭시 화합물을 포함하는 1차 디핑액으로 처리하고, 160℃에서 30초간 건조하였다. 이후, 200℃ 온도에서 30초 동안 열처리 한 이후, 에폭시화된 페놀 수지를 포함하는 2차 디핑액으로 처리하였다. 이후, 160℃에서 건조하고, 245℃에서 안정화하여 최종적으로 폭이 57inch인 타이어코드 열처리지를 제조하고, 이를 최종적으로 타이어코드로 제작하였다.
최종 열처리 공정을 거쳐 제조된 타이어코드의 물성은 하기 표 3과 같다.
하기 표 3 중 고무 접착력은 ASTM D4776에 의해 측정하였다.
| 원사 | 인장강도 (kgf) ASTM D2256 |
인장신도 (%) ASTM D2256 |
건열 수축율 (%) KS K0345 |
고무접착력 (kg) ASTM D4776 |
| 실험예 6 | 17.1 | 14.0 | 1.7 | 12.1 |
전술한 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 타이어코드의 경우, ASTM D 2256으로 측정된 인장강도는 16kgf 이상이고, 인장신도는 14 % 이상인 것이 바람직하고, KS K0345로 측정된 건열 수축율의 경우 2.5% 이하인 것이 바람직하며, ASTM D4776으로 측정된 고무 접착력의 경우는 12kg 이상인 것이 바람직하다.
이 점을 고려하여 상기 표 3을 참고하면, 본원 발명의 실험예 6을 이용하여 제조된 타이어코드의 경우, 바람직한 타이어코드의 물성값을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
이와 같이, 본 발명의 타이어코드는 고강도 PET 원사를 이용하며, 또한 최적의 연사 조건을 만족하여 제조함으로써, 기계적 물성 등을 요구하는 고성능 타이어코드를 제조할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (6)
- 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 준비하는 단계;
상기 원사를 하연하여 하연사를 제조하는 단계;
상기 하연사를 2본 이상 합사하고, 상연함으로 타이어코드 연사물을 제조하는 단계;
상기 연사물을 제직하여 타이어코드 생지를 제조하는 단계; 및
상기 타이어코드 생지에 디핑액을 부여하고 열처리하여 타이어코드 열처리지를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사는 섬도가 900 내지 1200데니어이고, 강도는 8.5g/d 이상이며, 신도는 10.0% 이상인 것을 특징으로 하는 고성능 타이어코드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 하연 및 상연 시 연수는 각각 38T/10cm 내지 52T/cm 인 것을 특징으로 하는 고성능 타이어코드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 타이어코드 연사물을 ASTM D 2256으로 측정한 인장 강도가 15kgf 이상, 인장 신도가 13.7% 이상이며, KS K 0345로 측정한 건열 수축율은 12.5% 이하인 것을 특징으로 하는 고성능 타이어코드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 180℃에서 2분간 열처리 후 측정한 수축율은 2.3% 이하이고, 원사 전체 대비 수분율은 0.23% 이하이며,
디스크(Disk) 반복 피로 시험 시 피로 전 대비 4% 피로 후 측정한 강력 유지율이 94% 이상인 것을 특징으로 하는 고성능 타이어코드의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 타이어코드 연사물을 KS K0345에 따라,
10%의 신장 시 측정된 인장 하중(강도)은 8.4kgf 이상이고,
4.5kgf 하중 부여 시 측정된 인장 신도는 4.1% 이상인 것을 특징으로 하는 고성능 타이어코드의 제조방법
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 고성능 타이어코드.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210123437A KR20230040167A (ko) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 고성능 타이어코드의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 타이어코드 |
Applications Claiming Priority (1)
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