KR930011334B1 - Nylon 46 conjugated yarn for tire cord - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형태안정성이 우수한 타이어코드용 고강도 나일론 46 복합섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength nylon 46 composite fiber for tire cords excellent in shape stability and a method of manufacturing the same.
자동차용 타이어 코드에 사용되는 나일론 섬유는 그것의 고무에 대한 접착력이 뛰어나다는 장점이 있는 반면 높은 온도에서의 강력 및 수축율이 급격히 저하되어 타이어의 플랫스폿(flat-spotting) 현상을 발생시킨다는 단점이 있다. 이러한 단점으로 인하여 높은 온도에서는 형태안정성이 비교적 우수한 폴리에스테르 섬유를 사용하기도 한다.Nylon fiber used in automotive tire cords has the advantage of excellent adhesion to rubber, while the strength and shrinkage rate at high temperatures drop sharply, resulting in flat spotting of the tire. . Due to these drawbacks, polyester fibers with relatively good shape stability may be used at high temperatures.
그러나 아직은 나일론의 타이어 코드 시장점유율이 상대적으로 높을 뿐 아니라 만약 위에서 지적한 단점만 보강된다면 승용차 뿐 아니라 대형버스나 트럭과 같은 대형자동차의 타이어 코드로서 가장 적합한 소재가 될 것이다.However, nylon tire cord market share is still relatively high, and if only the above-mentioned shortcomings are reinforced, it will be the most suitable material for tire cord not only for passenger cars but also for large cars such as buses and trucks.
여러가지 고강력, 저수축 폴리아미드사가 공지되어 있으며, 최근에 개발된 나일론 46 섬유도 저수축 및 내열성으로 인하여 타이어 코드용으로 이용되고 있다. 기존의 제조방법으로는 고강력과 저수축을 얻는데는 불충분하다(일특개 59-88492호).Various high strength, low shrinkage polyamide yarns are known, and recently developed nylon 46 fibers are also used for tire cords due to their low shrinkage and heat resistance. Conventional manufacturing methods are insufficient to obtain high strength and low shrinkage (Japanese Patent Laid-Open No. 59-88492).
이러한 방법으로 얻어진 나일론 46 필라멘트사는 형태안정성은 기존의 폴리아미드에 비하여 우수하지만 강도가 8.5g/d 수준으로 고강도가 필요한 용도에는 다소 부적합하다.The nylon 46 filament yarn obtained by this method is superior in shape stability to conventional polyamides, but its strength is 8.5g / d, which is somewhat unsuitable for applications requiring high strength.
따라서 나일론 46 섬유에 열적 안정성이 뛰어나고 역학적 성질이 우수한 방향성 폴리에스테르 섬유를 보강하여 복합섬유를 제조한다면 이때 메트릭스(matrix) 부분이 되는 해성분(海成分)은 나일론이므로 고무와의 접착성은 그대로 유지되고 역학적 성질은 피브릴부(fibril)를 형성하는 도성분(島成分)인 열방성 액정 고분자에 의하여 보강될 것이므로 이상적인 타이어 코드를 생산할 수 있을 것이다.Therefore, if composite fiber is manufactured by reinforcing directional polyester fiber having excellent thermal stability and excellent mechanical properties to nylon 46 fiber, the sea component that becomes the matrix part is nylon, and thus the adhesiveness with rubber is maintained. The mechanical properties will be reinforced by a thermotropic liquid crystal polymer which is a island component forming a fibril, so that an ideal tire cord can be produced.
본 발명은 상술한 바와 같이 기존의 나일론 46 섬유의 문제점을 개선한 것으로 본 발명의 나일론 46 복합섬유는 강도 10.0g/d이상, 신도 13.0% 이상, 건결수축율 2.0% 이하(150℃×30분)의 조건을 만족하는 형태 안정성이 우수한 고강도 나일론 46 필라멘트사이다.The present invention improves the problems of the existing nylon 46 fiber as described above, the nylon 46 composite fiber of the present invention has a strength of 10.0g / d or more, elongation 13.0% or more, dry shrinkage rate 2.0% or less (150 ℃ × 30 minutes) It is a high strength nylon 46 filament yarn with excellent form stability satisfying the requirements of.
상기 조건을 만족하는 나일론 46 필라멘트를 제조하기 위해서는 본 발명자들은, 분자쇄의 전체 반복단위가 90몰% 이상의 폴리테트라메틸렌아디프 아미드로 되어 있으며, 황산 상대점도(96% 황산, 1% 용액, 25℃)가 3.5이상인 나일론 46 폴리머를 메트릭스 성분으로 하고, 피브릴부를 형성하는 도성분으로는 고유점도가 1.0이상인 방향족 액정 폴리에스테르로 복합섬유를 제조할때 도성분의 함량은 3∼20%이고, 290∼310℃로 용융한 다음 3,000m/분 이상의 방사속도로 방사하여 연속해서 다단으로 연신 및 열처리하여 강도가 10.0g/d이상, 신도 13.0%이상, 건열수축율 2.0%이하(150℃×30분)인 나일론 46필라멘트사를 제조하였다.In order to produce nylon 46 filaments satisfying the above conditions, the inventors of the present invention have a polytetramethyleneadipamide of 90 mol% or more of the total repeating units of the molecular chain, and a sulfuric acid relative viscosity (96% sulfuric acid, 1% solution, 25). ℃ 46) is a matrix component of nylon 46 polymer of 3.5 or more as a matrix component, when the composite fiber is prepared from an aromatic liquid crystal polyester having an intrinsic viscosity of 1.0 or more, 3 to 20%, It melts at 290 ~ 310 ℃ and spins at a spinning speed of 3,000m / min or more, and draws and heats it in multiple stages continuously.The strength is over 10.0g / d, elongation over 13.0%, dry heat shrinkage under 2.0% Nylon 46 filament yarn was prepared.
상세하게 설명하면 본 발명에 있어서 매트릭스 성분으로는 황산 상대점도(96% 황산, 1% 용액, 25℃)가 3.5이상인 폴리머를 사용한다. 황산상대점도가 3.5보다 낮은 폴리머를 사용할 때는 제조과정중 분해에 의하여 강도저하 및 인성(Toughness) 저하가 심하여 바람직하지 못하다.In detail, in the present invention, as the matrix component, a polymer having a sulfuric acid relative viscosity (96% sulfuric acid, 1% solution, 25 ° C) of 3.5 or more is used. When a polymer having a sulfuric acid relative viscosity of less than 3.5 is used, it is not preferable because the strength degradation and toughness decrease due to decomposition during the manufacturing process.
도성분으로는 고유점도가 1.0 이상인 폴리머를 사용한다. 고유점도가 1.0보다 낮을 때에는 우수한 역학적 성질을 발휘하지 못한다.As the island component, a polymer having an intrinsic viscosity of 1.0 or more is used. If the intrinsic viscosity is lower than 1.0, it does not exhibit excellent mechanical properties.
본 발명에 사용되는 도성분으로서의 방향족 액정 폴리에스테르로는 본 출원인이 기출원한 바 있는 특허출원 87-12259호 등에 상세하게 기재되어 있다.The aromatic liquid crystalline polyester as the island component used in the present invention is described in detail in the patent application 87-12259 and the like, which the applicant has already filed.
본 발명에서는 필라멘트사의 강도를 10.0g/d이상으로 하기 위하여 나일론 46 섬유와 열방성 액정 폴리에스테르를 복합방사할 때 도성분의 함량을 3∼20%로 하고, 280∼310℃로 용융한 다음 3,000m/분 이상의 방사속도로 방사하여 연속해서 다단으로 연신 및 열처리하여야 한다.In the present invention, in order to make the filament yarn more than 10.0g / d, when the composite spinning of nylon 46 fibers and thermotropic liquid crystal polyester, the content of island components is 3 to 20%, melted at 280 to 310 ℃ and then 3,000 It should be spun at a spinning speed of m / min or more and drawn and heat treated continuously in multiple stages.
도성분의 함량이 3% 보다 적으면 공정이 어렵고 충분한 강도를 얻지 못한다. 도성분 함량이 20% 이상이 되면 상용성이 현저하게 떨어져서 후가공 공정에서 장애를 발생하기 쉽고, 본 발명의 목적을 달성하기가 어렵다.If the content of porcelain is less than 3%, the process is difficult and sufficient strength is not obtained. When the content of the porcelain content is 20% or more, compatibility is remarkably degraded, and it is easy to cause an obstacle in the post-processing process, and it is difficult to achieve the object of the present invention.
본 발명의 방사온도는 290∼310℃가 적당하다. 온도가 290℃보다 낮으면 용융이 힘들고 액정이 발현되지 않아서 강도가 부족하다. 온도가 310 보다 높으면 분해가 심하게 일어나서 본 발명의 섬유를 얻을 수 없다.As for the spinning temperature of this invention, 290-310 degreeC is suitable. If the temperature is lower than 290 ° C, the melting is difficult and the liquid crystal is not expressed, the strength is insufficient. If the temperature is higher than 310, decomposition occurs severely and the fiber of the present invention cannot be obtained.
본 발명의 방사속도는 3,000m/분 이상이 되어야 한다. 만약 방사속도가 3,000m/분 이하이면 용융상태에서 형성된 열방성 액정 고분자의 액정을 충분히 배향시키기에는 전단율(shear rate)이 부족하다.The spinning speed of the present invention should be at least 3,000 m / min. If the spinning speed is 3,000 m / min or less, a shear rate is insufficient to sufficiently align the liquid crystal of the thermotropic liquid crystal polymer formed in the molten state.
나일론 46 매트릭스(matrix) 부분에 열방성 액정 고분자가 배향이 잘된 형태로 분포되지 않을 경우 보강재로서 역할을 충분히 하지 못하므로 강도 10.0g/d이상을 얻을 수 없다.If the thermotropic liquid crystal polymer is not distributed in a well-aligned form in the nylon 46 matrix portion, the strength cannot be obtained more than 10.0 g / d because it does not sufficiently serve as a reinforcing material.
강도가 10.0g/d이상이 되면 타이어의 경량화가 가능하게 되고, 본 발명이 목적으로 하는 형태안정성 및 고강도화가 가능하게 된다.When the strength is 10.0 g / d or more, the weight of the tire can be reduced, and the shape stability and high strength of the present invention can be achieved.
본 발명에서는 신도가 13.0% 이상이 되어야 한다. 열방성 액정 폴리에스테르를 복합방사할 경우에 신도의 저하가 심해서 조업성의 불량을 유발하는 경우가 많다.In the present invention, the elongation should be 13.0% or more. In the case of the complex spinning of the thermotropic liquid crystal polyester, the elongation is greatly reduced, which often causes poor operability.
본 발명에서는 방사속도를 고속화하고 분자배향성을 높임으로서 가능하게 되었다.In the present invention, it is possible to speed up the spinning speed and increase the molecular orientation.
본 발명에서는 건열수축율이 2.0%이하(150℃,30분)이어야 한다. 타이어 코드사로 사용되기 위해서는 고온에서 수축율이 적어야만 제조공정면에서나 자동차 주행시 형태안정성면에서 유리하다.In the present invention, dry heat shrinkage should be 2.0% or less (150 ° C., 30 minutes). In order to be used as a tire cord yarn, the shrinkage rate should be small at high temperatures, which is advantageous in terms of manufacturing stability and shape stability when driving a car.
본 발명에서는 형태안정성이 우수한 고강력 나일론 46 필라멘트를 제조할 수 있는 방법으로 열방성 액정 고분자를 복합방사함으로써 기존의 나일론 6 필라멘트사를 사용하였을때 발생하는 고수축율, 고온에서의 강도유지율, 탄성유지율 등이 낮아진다는 문제를 극복할 수 있는 장점이 있고, 기존의 나일론 46에 비하여 형태안정성과 고강력을 달성하여 타이어 코드용으로 적합한 소재를 개발할 수 있었다.In the present invention, high shrinkage, strength retention at high temperature, elasticity retention rate at the time of using the conventional nylon 6 filament yarn by composite spinning the thermotropic liquid crystal polymer as a method for producing a high strength nylon 46 filament excellent in shape stability There is an advantage to overcome the problem of low back, and achieved a shape stability and high strength compared to the conventional nylon 46 was able to develop a suitable material for the tire cord.
이하 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세히 설명한다.It will be described in more detail by the following Examples and Comparative Examples.
단, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited to the examples.
[실시예 1∼2, 비교예 1∼2]EXAMPLES 1-2, COMPARATIVE EXAMPLES 1-2
황산 상대점도 4.0(96% 황산, 1% 용액)인 나일론 46 고분자와 고유 점도가 1.2인 열방성 액정 폴리에스테르 고분자를 15wt% 첨가하여 300℃에서 용융하여 직경 0.3mm, L/D 2.5인 구금홀을 204개 가지는 구금으로 압출하였다.Addition of 15 wt% of a nylon 46 polymer having a relative viscosity of 4.0 (96% sulfuric acid and a 1% solution) and a thermotropic liquid crystalline polyester polymer having an intrinsic viscosity of 1.2, melted at 300 ° C, and has a diameter of 0.3 mm and a L / D 2.5 hole. 204 pieces were extruded into a mold.
구금직하부에는 길이 150mm이고, 온도가 305℃인 가열통을 설치하였으며, 가열통 밑에는 상대습도 95%, 15℃ 냉각풍 분위기로 하였다.Under the prison, a heating tube having a length of 150 mm and a temperature of 305 ° C. was installed. Under the heating tube, a relative humidity of 95% and a cooling air atmosphere of 15 ° C. were used.
원사는 고속방사하여 연속해서 다단으로 연신 및 열처리하였으며, 방사속도, 연신배율, 연신온도는 [표 1]에 명시되었다. 최종원사의 섬도는 1,260데니어가 되도록 토출량을 조절하였다.Yarn was stretched and heat treated in multiple stages by high speed spinning, and the spinning speed, stretching ratio and stretching temperature are specified in [Table 1]. The discharge amount was adjusted so that the final yarn had a fineness of 1,260 deniers.
그 결과를 [표 1]에 나타내었다.The results are shown in [Table 1].
[표 1]TABLE 1
[표 1]에서 나타난 것과 같이 본 발명에서는 방사속도가 3,000m/분 이상일때만 연속해서 다단으로 연신 및 열처리하여 나일론 46 필라멘트사의 강도를 10.0g/d이상으로 하는 것이 가능하다.As shown in Table 1, in the present invention, it is possible to continuously stretch and heat treatment in multiple stages only when the spinning speed is 3,000 m / min or more to make the strength of nylon 46 filament yarn 10.0 g / d or more.
만약 방사속도 3,000m/분 이하이면 나일론 46 매트릭스내에서 열방성 액정 폴리에스테르 액정의 배향성이 나빠지므로 고강력 나일론 46 필라멘트사를 제조하기 힘들다.If the spinning speed is 3,000 m / min or less, the orientation of the thermotropic liquid crystal polyester liquid crystal deteriorates in the nylon 46 matrix, thereby making it difficult to produce high strength nylon 46 filament yarn.
[실시예 3∼4, 비교예 3∼4][Examples 3 to 4 and Comparative Examples 3 to 4]
열방성 액정 폴리에스테르 함량만 변화시키고 다른 조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 방사, 연신 및 열처리하여 [표 2]에 나타내었다.Only the thermotropic liquid crystal polyester content was changed, and other conditions were shown in Table 2 by spinning, stretching, and heat treatment under the same conditions as in Example 1.
[표 2]TABLE 2
*필라멘트사 * Filament yarn
[표 2]에서 나타난 바와 같이 본 발명에서는 열방성 액정 고분자의 첨가량이 3∼20중량%일 때 물성이 양호하였으며, 실시예 4와 같이 함량이 많을 때는 물성은 양호하나 조업성이 나쁘고 경제성이 없다.As shown in Table 2, in the present invention, the physical properties were good when the amount of the thermotropic liquid crystal polymer was added in an amount of 3 to 20% by weight. .
[실시예 5∼6, 비교예 5∼6][Examples 5-6, Comparative Examples 5-6]
방사온도만 변화시키고 다른 조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 방사, 연신 및 열처리하여 [표 3]에 나타내었다.Only the spinning temperature was changed and other conditions were shown in Table 3 by spinning, stretching and heat treating under the same conditions as in Example 1.
[표 3]TABLE 3
[표 3]에서 나타난 바와 같이 본 발명에서는 방사온도가 290∼310℃일 때 물성이 양호하였다. 비교예 5와 같이 온도가 낮을 때는 액정의 형성이 잘 되지 않았으며, 온도가 높을 때는 분해가 심하였다.As shown in Table 3, in the present invention, physical properties were good when the spinning temperature was 290 to 310 ° C. When the temperature was low as in Comparative Example 5, the formation of liquid crystal was not good, and when the temperature was high, decomposition was severe.
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