KR800000068B1 - 고무 구조물 보강용 폴리에스테르 필라멘트의 제조법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고무 구조물 보강용 폴리에스테르 필라멘트의 제조법

본 발명은 고무구조물의 보강재, 특히 라디알 타이어나 밸텟드 바이어스 타이어의 벨트재 또는 V 벨트의 보강재로서 가장 적합한 폴리에스테르 필라멘트의 제조법에 관한 것이다.

최근, 자동차의 고속화 시대를 맞이하여, 종래 널리 사용되고 있는 바이어스 타이어 외에 라디알타이어나 벨텟드 바이어스타이어(바이어스 벨텟드 타이어라고도 불리움)가 사용되어 지고 있다. 라디알 타이어는 타이어 회전축을 중심으로 하여 방사상으로 배치된 코오드를 가진 측벽부와 타이어의 회전방향으로 벨트를 배치시킨 보강대를 가지고, 또, 벨텟드 바이어스타이어는 측벽부의 코오드가 타이어 회전축에 대하여 경사 방향으로 배치되어 있는 이외에는 라디알 타이어와 같은 구조를 하고 있다.

이들 타이어는 코너링 파우어가 극히 크므로 고속운전시의 주행 안정성이 크고, 노면 그립성(grip 性), 조종성이 바이어스 타이어에 비교하여 훨씬 양호할뿐만 아니라 연료소비나 노면접촉면 수명의 점에서도 우수하다는 이점이 있다.

한편, 최근 동력전달용으로서, 다량 사용되고 있는 V벨트는 그 V벨트의 주축방향과 완전히 일치한 방향으로 코오드가 배열되어 있다.

이들의 라디얼타이어, 벨텟드 바이어스 타이어의 보강용 벨트재 및 V벨트에 있어서의 보강재(코오드)로서는, 이들의 고무 구조물에 강도를 줌과 동시에, 그 고무구조물이 실지로 사용될때 주어지는 하중이나 열에 대하여 그 고무구조물의 성장 변화를 방지할 수 있는 것이라야 된다.

그런데, 종래의 폴리아미드 섬유, 폴리에티렌 텔레프탈레이트 섬유등의 합성 섬유는, 고무 구조물에 충분한 힘을 주는데 있어서 충분한 강도를 가지지만 그 반면, 하중이나 열에 대한 치수 안정성이 나쁘기 때문에, 라디알타이어, 벨텟드 바이어스 타이어의 벨트재나 V 벨트의 보강재로서는 부적당하고, 이 분야에서는 현재에 이르기까지 레이욘이 사용되고 있다.

그러나, 레이욘은 강도가 낮고, 특히 습윤시의 강도 저하가 현저한 까닭에 이것을 보강재로서 사용한 타이어나 V 벨트는 사용 수명이 짧다는 결점이 있다.

본 발명자들은, 상기와 같은 라디알 타이어, 벨텟드 바이어스 타이어의 벨트재, V벨트의 보강재로서 적당한 합성섬유를 제조코저 연구를 거듭한 결과, 특정의 미연신(未延伸) 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 필라멘트를 특수조건으로 연신 열처리하면, 상기의 벨트재나 보강재로서 유용한 필라멘트를 얻을 수 있다는 것을 알아내서 본 발명에 도달한 것이다.

즉, 본 발명은, 에틸렌텔레프탈레이트 반복 단위를 90몰%이상 함유하고, 25℃ 0-클로로페놀 용액에서 구한 극한점도(粘度)가 0.55-0.75 적당하게는 0.60-0.68인 폴리에스테르로된 복굴절율(複屈折率)이 120×10^-5이하의 미연신 필라멘트를 60∼100℃에서 3.5∼4.5배로 연신하고, 다음에 230∼3l0℃의 기체욕중에서 합계 연신 배율이 6.5∼7.5배가 되도록 연신하고, 그런 다음 280∼400℃의 기체욕중에서 2∼8%의 수축을 주어가면서 열처리하는 것을 특징으로 하는 고무 보강용 폴리에스테르 필라멘트의 제조법이다.

본 발명에서 사용하는 미연신 필라멘트를 구성하는 폴리에스테르는, 분자쇄중에 에틸렌 텔레프탈레이트 반복 단위를 90몰%이상 더 적당하게는 95몰%이상 함유하는 폴리에스테르이다. 이와같은 폴리에스테르로서는 폴리에틸렌텔레프탈레이트가 매우 적당하지만, 10몰%미만 더 적당하게는 5몰%미만의 비율로서 다른 공중합성분을 함유 하여도 지장이 없다. 이와같은 공중합성분으로서는, 예를들면 이소프탈산, 나프탈린디 카르본산, 아디핀산, 옥시안식향산, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메트레산, 펜타에리스리톨 등을 들 수 있다. 또 이들의 폴리에스테르에는 안정제, 착색제 등의 첨가제를 포함하여도 지장이 없다.

이하, 본 발명의 방법을 공정에 따라 상세하게 설명한다.

a) 방사

상술한 바와같은 원료 폴리에스테르를 충분히 건조한 다음, 용융 방사하여, 극한 점도 0.55∼0.75바람직하기로는 0.60∼0.68, 복굴절율 120×10^-5이하 좋기로는 60∼110×10^-5의 미연신 필라멘트를 제조한다. 이때 미연신 필라멘트의 복굴절율을 충분히 작게하고 또한, 복굴절율의 불균형을 억제하기 위하여 방사구금(口金) 바로 밑에 가열통을 만들고, 방사 구금 바로 밑의 분위기를 플리머의 융점보다 약간 낮은 온도(폴리에틸렌텔레프 탈레이트의 냉각을 콘트롤 하는 것이 좋다.

종래, 고무구조물 보강용 필라멘트로서는, 강도, 내열성등을 크게 하기 위하여 될 수 있는한 고분자량의 필라멘트를 사용하여야 된다고 생각되여 일반적으로 극한점도 0.87∼0.95의 것이 사용되고 있으나, 본 발명자들의 연구에 의하면, 이와 같은 고분자량의 것보다도 고무구조물 보강용 필라멘트로서는 매우 저분자량의 것, 즉 극한 점도가 0.55-0.75, 특히 0.60-0.68의 것이 양호한 치수 안정성을 갖는다는 것을 알았다. 즉, 고분자량의 것은 분자쇄가 길고 큰데 기인하여 제사공정에 있어서의 열고정 조작에 의하여 치밀한 결정(結晶)구조가 되기 어렵고, 그 때문에 잠재적인 열수축 응력이 크게 되어 가열시의 치수안정성이 작게되고, 또 타이어, 벨트의 제조시의 가열(예를들면 가류할때의 가열)에 의하여 수축하므로 필라멘트의 인장 탄성이 크게 손실된다는 결점이 있는데 대하여, 극한점도 0.55∼0.75의 것은 이와 같은 결점이 없고 치수 안정정이 양호하며, 후술하는 특정의 연신 열처리 조건과의 결합에 의하여 종래의 폴리에틸렌텔레프탈레이트 필라멘트와 비교하여 현저한 치수안정성을 갖는 것을 얻을 수가 있다.

b) 연신 및 열처리

전술한 바와 같이 방사하여 얻어진 미연신 필라멘트는 우선 60∼100℃좋기로는 70-90℃에서 3.5∼4.5배 좋기로는 3.8∼4.3배를 연신하고 다음에 230∼310℃ 좋기로는 270∼300℃의 기체욕중에서 합계연신 배율이 6.5∼7.5배가 되도륵 연신을 주고, 그러한 다음 280∼400℃ 좋기로는 310∼390℃의 기체욕중에서 28% 좋기로는 4∼6%의 수축을 준다.

제1단의 연신을 할때에는 가열 공급로울러, 연신핀, 또는 연신욕(액용 또는 기체욕)을 사용하여 필라멘트를 가열할 수가 있지만, 제2단의 연신 및 수축을 행할때에는 매우 고온에서 행하므로 필라멘트에 손상을 주지 못하도록 비접촉의 기체욕을 사용하지 않으면 안된다.

c) 필라멘트의 성능

이상의 조건에서, 방사 및 연신 열처리한 폴리에스테르 필라멘트는, 대부분의 경우 하기(1∼5)의 물성을 모두 겸비한 것이 된다.

1) 파단강도 8.3∼9.3g/d

2) 초기모듈러스 120∼160g/d

3) 비수축율 0∼3.0%

4) 건열수축율 0∼5.0%

5) 열수축율 0∼0.4g/d

여기서 말하는 "파단강도"라 함은, 시료를 20℃, 65%RH에서 솝퍼 인장시험기에 의하여 매분 120%의 속도로서 인장하였을 때의 절단시의 강도를 시험전의 데니어로 나눈 값이고, "비수 수축율"이라 함은, 길이 ℓ₀의 시료를 100℃의 비수중에 30분간 침지시킨 후의 시료 ℓ₁에서(ℓ₀-ℓ₁)/ℓ_0×100%로 구한값이고, 또 "건열수축율"이라 함은, 길이 ℓ₀의 시료를 무장력 상태에서 150℃의 공기중에 30분간 방치한 시료 길이 ℓ₁에서(ℓ₀-ℓ₁)/ℓ_0×l00%로 구한 값이다. 또한 "열수축 응력"은 길이 10cm의 시료를 데니어×1/10의 g 수의 처음 하중을 걸고, 대분 4℃씩 승온한때의 열수축응력을 U초(超)정밀 저항기로서 측정한 값이다.

종래 공지의 어떠한 폴리에스테르 필라멘트라도, 상기 1)∼5)의 물성을 전부 겸비하지는 못하고, 이와 같은 폴리에스테르 필라멘트 자체는 완전히 신규한 것이다.

d) 필라멘트의 가공

상기한 바와 같은 본 발명 방법에 의하여 얻어지는 폴리에스테르 필라멘트는, 하연 및 상연을 주어서 생코우드로 한다음, 우선 210∼250℃의 기체욕중에서 15∼75% 좋기로는 15∼50% 신장시키고, 다음에 200∼230℃의 기체욕중, 좋기로는 다시 제1욕보다도 10∼30℃ 낮은 기체욕중에서, 3∼8% 수축시키고, 또한 양쪽에서 10∼70% 좋기로는 10∼45%의 신장율이 되도록 하여 처리하므로서, 강도가 6.0g/d 이상, 건조수축율이 3.0%이하, 영율(Yaung's modulus이 700kg/㎟)

이상의 코우드로 할 수가 있고, 라디알타이어, 벨텟드바이어스타이어의 벨트재 및 V벨트의 보강재로서, 매우 우수한 성질을 갖는 코우드로 할 수가 있다.

즉 본원 발명에 의하면, 종래 합성섬유가 사용되지 않았던 라디알타이어, 벨텟드 바이어스 타이어의 벨트재 및 V 벨트의 보강재의 분야에 유용하게 사용할 수 있는 폴리에스테르 필라멘트를 얻을 수 있고, 또한 종래 이들 분야에 사용되어 오던 레이욘에 의하여 보강된 것에 비하여 강도가 크고 또 습윤시의 강도저하가 없는 고무구조물을 얻을 수가 있다. 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 예중에 표시한[3 ]는 모두 25℃, 0-클로로 페놀 용액으로 부터 구한 극한점도이고, △n는 복굴절율이다.

실시예 1∼4, 비교예 1∼2

여러가지 극한점도를 가진 폴리에틸렌텔레프탈레이트를 제1표에 표시하는 조건으로 방사하고, 얻어진 미연신 필라멘트를 제2표에 표시한 조건으로 연신 열처리하여 1100de/ 250fil의 필라멘트를 얻었다. 각각의 필라멘트의 특성을 측정한 결과 제3표에 표시한 것과 같았다.

다음에, 이들의 필라멘트로써 코오드를 제조하였다. 즉, 1100de/250fil의 필라멘트를 2본 합쳐서 2본꼬임(하연)을 주고, 다시 그것을 2본 합쳐서 S연(상연)을 주어 1100×2/2 생코우드로 하고, 이 생코우드를 다음 과정에 의하여 처리하여 처리 코우드로 했다.

1) 에폭시 수지 "에피코우트" 처리

2) 제1단 열처리

3) 레졸신 포르말린라텍스 처리

4) 제2단열 처리

생코우드의 특성 및 제1단, 제2단 열처리 조건은 제4표에 표시한 것과 같고, 처리 코우드의 특성 및 이 코우드를 염직(廉織)으로 하고 벨트재로서 사용한 라디알타이어의 평가를 제5표에 표시한다.

이들 결과로 부터, 종래 공지의 폴리에스테르 필라멘트가 라디알 타이어의 벨트재로서 부적당하며, 본 발명의 폴리에스테르 필라멘트만이 라디알타이어의 벨트재로서 쾌적한 것이 명백해졌다.

[제1표] 방사조건

[제2표] 연신조건

[제3표] 밀라멘트 조건

[제4표] 생코우드 특성 및 처리 조건

[제5표] 처리 코우드 특성 및 타이어 평가

[주 1]

코너링 강도는 80km/Hr 주행시에 있어서 공기압 1.7kg/㎠ 400kg 하중시에 있어서 타이어의 슬립이 20으로 될때의(kg)로 나타난 값을 말한다.

상기표에 있어서 레이온의 수준(100∼110(kg)이하의 것을 동등의 것을 △, 이상의 것을 0로 한다.

[주 2]

고속내구성이란, 스텝스피드테스트(step speed test)에 있어서 타이어가 세퍼레이숀(separation)에 이를 때 까지의 최고속도를 말한다. 상기표에서는 레이온의 수준 200∼210(km/Hr) 이하의 것을 ×, 동등의 것을 △, 이상의 것을 0로 한다.

[시에 5∼16, 비교예 3∼13]

실시예 2(시료 C)에서 얻어진 미연신사를 제6표에 표시한 여러가지 조건으로 연신열처리하여 1100de/250fil의 필라멘트를 얻었다. 각각의 필라멘트의 특성을 측정한 결과 제7표에 표시한 것과 같았다.

이들의 필라멘트에서 실시예 2와 동일조건으로 코우드를 제조하고, 이 코우드를 염직으로 하여 벨트재로 하여 라디알 타이어에 사용하고 평가하였다.

생코우드 및 처리코우드의 특성 및 라디알 타이어의 평가 결과를 제8표에 표시하였다.

이들의 결과로 부터, 종래 공지의 폴리에스테르 필라멘트가 라디알타이어의 벨트재로서는 부적당하고, 본 발명의 폴리에스테르 필라멘트만이 라디알 타이어의 벨트재로서 가장 좋은 것을 알 수 있다.

[제6표] 연신 열처리 조건

[제7표] 필라멘트 특성

[제8표] 생코우드 특성, 처리코우드 특성 및 타이어평가

[실시예 17∼19, 비교예 14∼21]

실시예 2 및 실시예 6의 폴리에틸렌텔레프탈레이트 필라멘트(1100de/250fil)를 각각 2본식 합쳐서 200회/m의 Z연을 주고, 다음에 이것을 2본 합쳐 200회/m의 S연을 주어, 1100×2/2의 생코우드로 했다.

이들의 생코우드를 에폭시수지(에보나이트-100)로 처리하여 섬유중량에 대하여 2중량 %의 수지를 부착시키고, 다음에 제9표에 표시한 조건으로 제1단 열처리를 30초간 실시하고, 그후 레졸신 포르말린 초기 축합물을 고무라텍스중에 분산시킨 분산액에 침지하여서 섬유 중량에 대하여 6중량%의 고형분을 부착시키고, 다시 제9표에 표시한 조건으로 제2단열처리를 30초간 실시하였다.

얻어진 각각의 처리코우드를 염직으로 하여 라디알 타이어의 벨트재로 하여 사용하였다. 라디알타이어의 평가 결과는 제10표와 같다.

[제9표] 코우드 처리 조건 및 처리 코우드 특성

[제10표] 타이어 평가

Claims (1)

1. 에틸렌 텔레프탈레이트 반복단위를 90몰% 이상 함유하고, 25℃ 0-클로로페놀 용액으로 부터 구한 극한 점도가 0.55∼0.75인 폴리에스테르로 된 복굴절율이 120×10^-5이하의 미연신 필라멘트를 60∼100℃에서 3.5∼4.5배로 연신하고, 다음이 230∼310℃의 기체욕중에서 합계 연신 배율이 6.5∼7.5배가 되도록 연신하고, 그런 다음 280∼400℃의 기체욕중이서 2∼8% 수축을 주어가면서 열처리 하는 것을 특징으로 하는 고무 보강용 폴리에스테르 필라멘트의 제조법.