KR930010804B1 - 타이어 코드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

타이어 코드

제1도는 하중과 신장 변형율의 관계를 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의설명

a : 본 발명의 타이어 코드 b, c : 종래의 타이어 코드

본 발명은 열 치수안정성이 우수한 고중합도, 고결정성 폴리에스테르 섬유로 되어 있는 타이어 코드에 관한 것이다.

종래의 제조방법으로는 낮은 극한점도를 갖는 폴리에스테르섬유(일본 특개소 53-31852호)나, 고배향 미연신사를 연신하는 방법(일본 특개소 55-116816호)등으로 열 치수안정성을 향상시키는 방법이 제안된 바 있다.

그러나 종래의 방법중 극한점도를 저하시켜서 치수안정성을 향상시키는 방법은 타이어 보강재로 사용될 때 코오드강력과 내피로성을 떨어드리는 단점이 있으며, POY사와 같이 미연신 고배향물을 연신하여 제조한 섬유는 코오드의 터프니스를 저하시키게 되고, 내약품성도 약화시키는 단점이 있다. 전자선 조사 또는 가교제로 섬유표면을 처리하는 경우에도 섬유의 치수안정성면에서는 효과가 있으나 반면에 원사의 터프니스, 내피로성을 급격히 떨어뜨리는 결함이 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결한 것으로서, 고강력, 고탄성이면서 고열 및 고무와의 접착시에도 치수안정성이 뛰어난 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

일반적으로 섬유가 고강도, 고탄성을 갖기 위해서는 분자쇄의 배향성이 뛰어남과 동시에 고결정성이 되어야 한다. 그리고 동시에 치수안정성을 좋게 하기 위해서는 비정부분의 배향성을 억제하면서 결정배향을 극대화해야 되므로 특수한 공정조건이 설정되어야 하고 동시에 이러한 조건하에도 분자쇄가 절단되지 않고 견딜 수 있는 중합체의 제조가 선행되어야 한다.

본 발명은 이와 같은 기술적 과제를 해결하는데 주안점을 둔 것이다.

특히 타이어를 제조할 때 보강재로 사용되는 종래의 산업용사는 고온 가열시에 10% 이상 수축을 일으키며, 또한 타이어의 고무중에 혼합하여 사용할 때 타이어의 주행중에 작용하는 고온하에서의 인장, 압축, 굴곡등의 반복 피로운동에 의해 섬유보강재의 강력, 탄성율 및 터프니스등의 고유물성이 저하될 뿐만 아니라 내피로성이 불량하여 타이어의 균일성을 해치게 되어 고무 보강재로서의 역할을 수행할 수 없게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 섬유보강재로서 고강력 폴리에스테르 장섬유를 사용한 타이어를 제공하는 것으로서, 특히 고온하에서의 반복 피로운동하에서도 내피로성 및 치수안정성이 현저히 개선된 고강력 폴리에스테르 섬유보강재를 사용한 타이어를 제공함을 특징으로 하는 것인 바, 즉 본 발명은 주성분이 90몰% 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트로 되어 있고, 150℃ 고온하에서 응력사이클로 반복 피로 시험한 후의 신장변형율이 5% 이내인 내피로성이 우수한 폴리에스테르 멀티필라멘트사로 이루어진 타이어 코드이다.

본 발명 타이어 코드의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

90몰% 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르 수지를 165℃ 이상의 온도에서 4시간이상 결정화를 시켜서 다음과 같은 특성을 갖는 고용융점도, 고결정성의 중합체를 제조한 다음, 이를 2000m/분 이상의 속도로 용융방사한 다음 냉각고화시키고 다시 총연신비 2.4배 이상 2단 연신하고, 200℃이상의 온도로 열처리한다.

(1) 부침법에 의한 결정화도 65% 이상 75% 이내

(2) 시차주차열량계(DSC)에 의한 융해 피크온도가 260℃ 이상 275℃ 이내

(3) DSC에 의한 융해열이 16cal/g 이상

(4) RDS에 의한 용융점도가 300℃에서 30,000 포아즈 이상 40,000 포아즈 이내

본 발명에서와 같이 용융방사법으로 고강력섬유를 제조하기 위해서는 분자쇄의 길이가 길면서 가급적 분자쇄가 폴리익스텐디드(Free extended) 상태를 유지해야 되는데, 분자량이 증가함에 따라 용융점도가 급격히 증가하므로, 분자량 20,000 이상의 폴리에스테르를 공업적으로 제조하는데 제약이 따르게 되며, 또 축중합반응과 동시에 해중합반응이 일어나게 되어 높은 분자량을 갖는 폴리에스테르 수지조성물을 얻기가 곤란하게 되므로, 고체 상태에서 축중합함으로서 이를 해결 할 수가 있다.

상기 특성을 갖는 폴리에스테르 수지조성물로 제조한 본 발명의 고중합도, 고결정성 폴리에스테르의 물성은 원사강력이 105kg/㎟ 이상, 초기 탄성율이 1,350kg/㎟ 이상이며, 비등수수축율이 7% 이내, 150℃에서 60분간 측정한 건열수축율이 6% 이내 이면서, 원사의 모폴로지(Morphology) 특성은 결정화도 56%이상, 평균 복굴절율 값과 결정배향인자간의 차이가 0.65 내지 0.8 이하를 갖는다.

이러한 특징의 폴리에스테르 타이어 코드사를 RFL 용액중에 240℃로 열처리한 후 고무 컴파운드내에 배열시켜 타이어를 만들었을 때, 본 발명의 제품(제1a도)은 2000데니어를 기준으로 10센티미터 사장에 대해 10mm/분 당의 인장변형율로 150℃ 오븐 속에서 데니어 당 정하중 0.7그램까지 응력 사이클로 10회 인장피로 시킨 후의 신장변형율이 5% 이내였으며, 종래 시판되는 타이어 코드(제1도의 b,c)는 제1도에서와 같이 6%에서 10% 값을 나타냈으므로 본 발명의 것이 월등히 내피로성이 향상되었음을 알 수 있다.

타이어 코드의 내피로시험은 INSTRON 1123 인장시험기에 가열 오븐을 설치하여 다음과 같이 실시한 것이다.

먼저 오븐을 인스트론에 설치해 놓고, 기록용지의 풀스케일은 데니어당 1g 응력을 기록할 수 있도록 설정한 다음, 크로스헤드 속도는 분장 1cm로 설정한다. 기록지 속도는 크로스헤드 속도 대비 20 : 1로 즉 20cm로 설정해 놓는다.

오븐의 온도를 150℃로 올려논 다음 시료장 10cm의 시료를 시료 그립에 빠르게 고정한 다음 데니어 당 응력 0.7g이 걸릴 때 까지 크로스헤드를 올린 후 다시 역으로 내려주는 식으로 10회 응력사이클링 피로를 준 후 마지막 응력사이클 루프 곡선을 그린 후 다음 식으로 부터 신장변형을 계산한다.

일반적으로 미연신사는 연신공정중에 연신 열처리에 의해 결정화 및 분자쇄의 배향으로 그 물성을 발현하게 되는데 일반적으로 결정영역 및 비정영역이 동시에 배향이 수반되게 된다. 다시 말하면, X선 회절법으로 측정한 결과 결정의 배향함수 증가 뿐만 아니라 비정영역의 배향함수도 동시에 증가함을 볼 수가 있다.

그러므로 이러한 미세구조를 갖고 있는 타이어 코드사는 타이어 코드 제조시에 디핑등에 의해 열에 취약한 비결정영역의 엔트로피가 급격히 상승함과 동시에 비정영역의 배향성이 좋기 때문에 결정화가 진행되면 섬유의 치수안정성, 터프니스 등의 불안정하게 되어 코드의 강력, 모듈러스 등 제반물성이 저하하게 되는 것이다.

그러므로 이러한 물제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 연신공정중 주로 결정배향함수가 선택적으로 향상되도록 공정을 유도했으며 이러한 공정에서 견딜 수 있는 공중합도, 고결정성을 갖는 폴리에스테르 수지중합체를 사용하였다. 또 치수안정성이 뛰어남과 동시에 우수한 강력 및 탄성율을 갖는 폴리에스테르사는 결정화도가 56% 이상, 평균 복굴절율의 값과 결정배향인자 값간의 차가 0.65 이상 0.8 이하인 미세구조를 가지고 있어야 하는데 이러한 물성을 갖는 원사를 제조하기 위해서는 결정영역의 선택적 배향이 가능하도록 방사직후 연신공정전의 무정형 원사상태에서의 배향성을 향상시켜서 연신, 열처리 중에 분자쇄의 오더가 좋은 부분은 가능한 결정화를 최대한 진행시키어 결정영역에 주로 배향 효과가 미치도록 공정조건을 선택하였으며 이를 만족시키기 위해서는 상술한 바와 같은 고융점도, 고결정성의 폴리에스테르 수지 중합체를 사용하였다.

[실시예 1-2]

극한점도가 각각 1.20, 1.25이고 말단카르복실기 함량이 각각 15당량/백만 g, 13당량/백만 g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 표 1과 같은 조건으로 방사하여 2단 연신한 다음 리렉스 시키고 열처리 하였다.

표 1의 조건으로 실시한 결과 분자쇄의 길이가 길고 고결정성의 폴리머를 사용하였기 때문에 고속방사와 같이 분자쇄에 응력이 크게 걸리는 경우에도 분자쇄의 절단이 일어나지 않으며 연신공정중에 결정의 선택적 배향이 가능해져서 고강력이면서 건열 수축율과 같이 치수안정성에 해당되는 값들이 안정화 되는 결과를 얻었다.

표 2는 실시예 1, 2로 제조한 코드사로 제조한 타이어 코드의 물성을 나타낸 것이다.

[비교예 1-4]

극한점도가 각각 0.85 및 1.0이고 카르복실시 함량이 21당량/백만 g, 17당량/백만 g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 표 1의 조건으로 방사연신하되, 연신은 2단 연신하였으며 리렉스 후 열처리하였다.

표 1의 조건으로 실시한 결과 분자쇄의 길이가 짧은 폴리머의 경우, 즉 비교예 2, 4의 경우 최종 권취속도가 5000m/분 이상인 조건하에서는 연신속도가 빠르게 되어 조업성이 극히 불량하여 섬유형성이 불가능하였으며 또한 방사속도가 2000m/분 이상의 조건하에서도 분자쇄의 길이가 짧아 연신응력에 견디지 못하고 실의 철사가 많이 일어나서 조업성이 매우 불량하였다. 그리고 연신속도가 낮거나 분자쇄에 연신응력이 낮은 비교예 1, 3의 경우의 원사는 조업성면에서는 아주 우수하였으나 열에 대한 치수안정성 및 강력 등이 개선되지 못하였다.

[표 1]

단, G/R : 고데트롤러, ◎ : 양호, ○ : 보통, × : 불량

[표 2]

A : FIRESTONE법(FLEXED FATIGUE)

B : Good Year법(DISC FATIGUE, AFTER 48H)

Claims (1)

1. 90몰% 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트인 폴리에스테르 멀티필라멘트사로 되어 있으며, 10cm의 타이어 코드에 대하여 150℃에서 0.7g까지의 응력 사이클로 10회 인장 피로후의 신장변형율이 5.0% 이하임을 특징으로 하는 타이어 코드.