WO2023043074A1 - 고탄성 나일론 코드 및 이의 제조방법 - Google Patents

고탄성 나일론 코드 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2023043074A1
WO2023043074A1 PCT/KR2022/012552 KR2022012552W WO2023043074A1 WO 2023043074 A1 WO2023043074 A1 WO 2023043074A1 KR 2022012552 W KR2022012552 W KR 2022012552W WO 2023043074 A1 WO2023043074 A1 WO 2023043074A1
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cord
nylon
drying
raw
elongation
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PCT/KR2022/012552
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최재신
박진경
김철
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효성첨단소재 주식회사
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/06—Washing or drying
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/48—Tyre cords

Definitions

  • the present invention relates to a nylon cord having a high elastic modulus and a manufacturing method thereof.
  • the cap ply in the tire is a material that is reinforced on the outermost side excluding the tread, and is reinforced flatly with the circumferential direction of the tire. At high temperatures, it suppresses the size of the tire and prevents the increase in rolling resistance by generating contractile force.
  • the most widely used material for such a cap ply material is nylon 6,6, and it is known that this is because nylon 6,6 has a high shrinkage force.
  • Nylon has a large change in physical properties depending on whether or not it absorbs moisture due to its material characteristics, and when the moisture content is high, there is a problem in that the elastic modulus is lowered by causing shrinkage of the manufactured fiber.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nylon cord that can secure a high modulus of elasticity even when manufacturing a tire cord using nylon, which is sensitive to moisture absorption, and a manufacturing method thereof.
  • the load at 2% elongation (LASE 2%) is 0.6 g / d or more, and the load at 4% elongation (LASE) is 1.0 g / d or more,
  • LASE 2%) is 0.6 g / d or more
  • LASE 4% elongation (LASE) is 1.0 g / d or more
  • the nylon cord may have a load (LASE 2%) of 0.6 to 1.2 g/d at 2% elongation and a load (LASE) at 4% elongation of 1.0 to 2.0 g/d.
  • the nylon cord of the present invention is characterized in that the moisture content of the raw cord is 0.5 to 3.5% based on the entire raw cord before dipping in the dipping liquid.
  • the present invention comprises the steps of melt-spinning and cooling a polyamide polymer prepared by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid to prepare an undrawn yarn, the undrawn yarn being prepared by n number of 3 or more Manufacturing nylon yarn by passing it through a godet roller, drawing it in multiple stages, and winding it up, twisting the nylon yarn up and down at 100 to 550 TPM to produce a green cord, drying the green cord, and drying the dried raw cord It provides a method for manufacturing a nylon cord including; immersing in a dipping liquid and then drying and heat-treating to prepare a dip cord.
  • the step of drying the raw cord is characterized in that the raw cord is heat-treated at a temperature of 150 ° C. or higher for 100 seconds or more, and the drying process may be performed at 150 to 240 ° C. for 100 to 300 seconds. .
  • the moisture content of the dried green cord may be 0.5 to 3.5%.
  • a nylon cord and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention can improve the modulus of elasticity of a tire cord finally manufactured by controlling the moisture content of the raw nylon cord through a process of drying the raw nylon cord.
  • the load (LASE 2%) at 2% elongation is 0.6 g / d or more
  • the load (LASE) at 4% elongation is 1.0 g / d or more
  • the initial load is 0.05 for 2 minutes at 177 ° C.
  • the present invention comprises the steps of melt spinning and cooling a polyamide polymer prepared by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid to prepare unstretched yarn; manufacturing a nylon yarn by passing the unstretched yarn through n godet rollers of 3 or more, multi-stage drawing, and winding; Preparing a raw cord by twisting and twisting the nylon yarn at 100 to 550 TPM; drying the raw code; and preparing a dip cord by immersing the dried raw cord in a dipping liquid, followed by drying and heat treatment, wherein the drying of the raw cord comprises drying the raw cord at a temperature of 150° C. or higher for 100 seconds or longer. It provides a method for producing a nylon cord, characterized in that.
  • the terms “include” or “have” are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where another part is present in the middle.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • being disposed “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
  • the present invention relates to a high elasticity nylon tire cord, wherein the load at 2% elongation (LASE 2%) is 0.6 g/d or more, and the load at 4% elongation (LASE) is 1.0 g/d or more, 177 It is characterized in that the shrinkage rate measured at an initial load of 0.05 g / d for 2 minutes at ° C. is 6% or less.
  • a method for manufacturing a nylon cord includes the steps of melt-spinning and cooling a polyamide polymer prepared by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid to prepare undrawn yarn, the undrawn yarn being 3 or more Manufacturing nylon yarn by multi-stage drawing and winding by passing through n godet rollers, manufacturing a raw cord by twisting the nylon yarn up and down at 100 to 550 TPM, drying the raw cord, and the dried raw cord.
  • a step of preparing a dip cord by immersing the cord in a dipping liquid and then drying and heat-treating the cord may be included.
  • the polyamide polymer is polyamide 66 (nylon 66).
  • the present invention is characterized in that the elastic modulus of the finally manufactured cord (deep cord) is improved by adjusting the moisture content of the raw nylon cord to a low level through the step of drying the raw nylon cord.
  • polyamide prepared according to the cord of the present invention contains an amide group having strong polarity in the main chain, has stereoregularity and symmetry, and has crystallinity.
  • polyamide means a generic term for polymers connected by amide bonds (-CONH-), and is obtained by condensation polymerization of diamine and divalent acid. Characteristics of polyamide are changed by amide bonds in the molecular structure, and physical properties vary according to the ratio of amide groups. For example, when the ratio of the amide group in the molecule increases, specific gravity, melting point, water absorption, and stiffness increase.
  • polyamide is a material that is applied in a wide range of fields such as clothing, tire cords, carpets, ropes, computer ribbons, parachutes, plastics, and adhesives due to its excellent corrosion resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and insulation properties.
  • nylon is a representative aliphatic polyamide.
  • Nylon was originally a trade name of DuPont in the United States, but is now used as a generic name.
  • Nylon is a hygroscopic polymer and reacts sensitively to temperature. Representative nylons include nylon 6, nylon 66 and nylon 46.
  • the present invention is characterized in that nylon 66 (polyamide 66) is used.
  • Nylon 66 is produced by dehydration condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid, and the polymer, nylon 66, is also called polyhexamethylene adipamide.
  • a polyamide polymer prepared by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid is used.
  • the polyhexamethyleneadipamide polymer contains at least 85 mol% of hexamethyleneadipamide repeat units, and preferably consists only of hexamethyleneadipamide units.
  • any polyamide homopolymer and copolymer may be used in place of the polyhexamethyleneadipamide.
  • These polyamides are predominantly aliphatic and include poly(hexamethylene adipamide) (nylon 66); poly(e-caproamide) (nylon 6); and copolymers thereof may be used, but nylon 66 is most preferably used.
  • Other nylon polymers that may also be advantageously used include nylon 12, nylon 46, nylon 610 and nylon 612.
  • Polyhexamethylene adipamide chips may be added in an amount such that the residual amount of copper metal in the final polymer is 50 to 80 ppm in order to improve thermal stability. If the amount is less than 50 ppm, thermal stability during spinning is poor, Thermal decomposition occurs, and if it is more than 80 ppm, copper metal more than necessary acts as a foreign substance, which becomes a problem during spinning.
  • polyhexamethyleneadipamide chips are passed through a pack and a nozzle at a spinning temperature of preferably 270 to 310 ° C., preferably at a spinning draft ratio of 20 to 200 (line speed on the first take-up roller / line at the nozzle). speed), it is possible to prevent a decrease in the viscosity of the polymer due to thermal decomposition. If the spinning draft ratio is less than 20, the cross-sectional uniformity of the filament deteriorates and the drawing workability is remarkably deteriorated, and if it exceeds 200, filament breakage occurs during spinning, making it difficult to produce normal yarn.
  • the L/D (length/diameter) value of the extruder screw it is preferable to set the L/D (length/diameter) value of the extruder screw to 2.0 to 6.0. At this time, if the L / D value of the screw is less than 2.0, the monofilament denier cross-sectional variation rate increases, resulting in a decrease in the strength utilization rate of the fiber, and if the L / D value exceeds 6.0, a problem in fairness due to the increase in pressure of the pack occurs.
  • the melt discharged yarn is rapidly cooled by passing through a cooling zone.
  • a cooling zone depending on the method of blowing cooling air, open quenching, circular closed quenching, and radial outflow quenching can be applied. quenching method is preferred.
  • the spinning yarn solidified while passing through the cooling zone may be oiled at 0.5 to 1.0% of the spinning yarn by an emulsion imparting device to which an emulsion excellent in stretchability and thermal efficiency is applied while reducing the friction coefficient between single yarns.
  • the unstretched yarn is manufactured through the above method.
  • the unstretched yarn is passed through n stretching godet rollers of 3 or more, multi-stage drawing, and winding to produce a nylon yarn. At this time, it is preferable to pass through 5 godet rollers.
  • the total draw ratio is 4.0 times or more, preferably 4.5 to 6.2, more preferably 4.8 to 6.0, while passing the yarn passing through the first godet roller through the second to fifth godet rollers in a spin draw method. By stretching, the final drawn yarn can be obtained. If the draw ratio is less than 4.0, the strength of the yarn and cord is lowered, and if the draw ratio exceeds 6.2, the drawing workability and productivity are lowered, and the strength utilization rate of the yarn may be reduced, which is undesirable.
  • the temperature of the first godet roller is room temperature
  • the temperature of the second godet roller is room temperature to 90 ° C
  • the temperature of the third godet roller is 120 to 230 ° C
  • the temperature of the fourth godet roller is 180 to 250 ° C
  • the temperature of the godet roller is preferably room temperature to 150°C.
  • the stretching speed (spinning speed) of the first godet roller may be 550 m/min or more, preferably 550 to 900 m/min.
  • the stretching speed (winding speed) of the n-1th godet roller, preferably the fourth godet roller may be 3,000 m/min or more, preferably 3000 to 4000 m/min.
  • the total stretching ratio which is the speed of the fourth godet roller/speed of the first godet roller, may be 4.8 to 6.4.
  • the relaxation rate may be the stretching speed of the n ⁇ 1 th godet roller/stretching speed of the n th godet roller, preferably the speed of the fourth godet roller/the speed of the fifth godet roller.
  • a nylon raw cord is prepared by twisting each of the two nylon yarns prepared and twisting them together.
  • the raw cord is prepared by twisting two nylon yarns with a twist of 100 to 550 TPM, respectively, to prepare a lower twisted yarn, plying each of the lower twisted yarns, and twisting 100 to 550 TPM of soft yarn and performing the yarn to prepare a nylon raw cord.
  • the number of fibers of the nylon cord prepared in the present invention was prepared at 100 to 550 TPM (twist per meter) at the same time as the upper and lower ends.
  • a preferred range of soft water is 200 to 500 TPM, more preferably 300 to 440 TPM.
  • the elastic modulus of the finally manufactured nylon cord can be improved by performing the step of drying the raw cord.
  • a dip cord was prepared by immersing in a dipping liquid without performing a drying process after manufacturing a raw cord.
  • nylon has a large change in physical properties due to moisture absorption due to its material characteristics, when the moisture content is high, fiber shrinkage occurs and the elastic modulus decreases.
  • nylon having a high moisture content was used, but the draw ratio was increased during yarn manufacturing in order to increase the modulus of elasticity, but due to this, there was a problem in that fairness and quality deteriorated due to the problem of increasing yarn cutting.
  • elongate (stretch) at a temperature higher than 250 ° C. in manufacturing the cord but in this case, the elastic modulus could be increased, but there was a problem that it was not suitable for use as a cord due to the problem of lowering fatigue resistance.
  • the inventors of the present invention recognized the problems of the conventional method for increasing the modulus of elasticity of nylon cords, and through in-depth research, when the moisture content in the raw cord was lowered by adding a process of drying the raw nylon cord, while increasing the modulus of elasticity, the conventional It was found that the same level could be maintained even in tensile properties, and the present invention was made.
  • the present invention is characterized in that the nylon raw cord is dried before being immersed in the dipping liquid, and the drying is specifically characterized in that heat treatment is performed at a temperature of 150 ° C. or higher for 100 seconds or more.
  • the drying conditions are set at a temperature of 150 to 240 ° C, more preferably 170 to 240 ° C, and the drying time is 100 to 300 seconds, more preferably 130 to 200 seconds.
  • the drying temperature is less than 150 ° C, the moisture content of the raw cord cannot be sufficiently reduced, resulting in a decrease in the elastic modulus, and if it exceeds 240 ° C, the physical properties of the cord produced by excessive heat treatment, such as strength or elongation, There is a problem of deterioration in marketability due to deterioration of physical properties or change in color.
  • the water content in the dried raw cord is 0.5 to 3.5% by drying the raw nylon cord as described above.
  • the moisture content in the raw cord is 0.5% or less, the cord is damaged by excessive heat and heat treatment time rather than the effect of high elasticity that can be achieved by lowering the moisture content, and the physical properties of the finally manufactured tire cord rather deteriorate.
  • the moisture content exceeds 3.5%, there is a problem in that the effect of improving the elastic modulus is not exhibited because the moisture content is not sufficiently lowered.
  • the nylon raw cord (dried raw cord) is immersed in a dipping liquid, dried and heat treated to prepare a dip cord.
  • 'raw cord' is woven using a weaving machine, and the obtained fabric is immersed in a dipping liquid and cured, so that a resin layer is attached to the surface of the 'raw cord' for tire cords.
  • Made with 'Dip Cord' That is, a dip cord for tire cords in which a resin layer is attached to the surface of the green cord is manufactured.
  • the process of immersion (immersion) in dipping liquid is generally referred to as the dipping process. Dipping means impregnating the surface of the fiber with a resin layer called RFL (Resorcinol-Formaline-Latex). Adhesion to rubber can be imparted.
  • RFL Resorcinol-Formaline-Latex
  • Normal nylon fibers are usually subjected to one-bath dipping, but two-bath dipping may be performed.
  • a dipping solution for bonding cords and rubber may be used by reacting a solution containing resorcinol, formalin, sodium hydroxide, and the like, adding latex thereto, and aging it.
  • a dipping liquid adheresive liquid
  • a stretch of 0 to 3% is required, and preferably, a stretch of 1 to 2% may be achieved. If the elongation ratio is too high, the amount of deposition of the dipping liquid can be adjusted, but the breakage is reduced and consequently the fatigue resistance is reduced. On the other hand, if the elongation ratio is too low, for example, if it is lowered to less than 0%, the dipping liquid may permeate into the cord and the physical properties of the cord may deteriorate.
  • the adhesion amount of the dipping liquid is preferably 4 to 6% based on the weight of the fiber based on the solid content.
  • the dip code is dried at 120 to 150 ° C. It is advantageous to dry for 180 seconds to 220 seconds, and to dry in a state in which the dip cord is stretched by about 1 to 2% in the drying process. If the elongation ratio is low, the mid-strength and cut-off of the cord increase, resulting in physical properties that are difficult to apply to tire cords. On the other hand, if the elongation ratio exceeds 3%, the midsole level is adequate, but the elongation is too small, and fatigue resistance may be reduced.
  • heat treatment is performed in a temperature range of 130 to 240 ° C. During heat treatment, the elongation ratio is maintained between -1 and 0%, and the appropriate heat treatment time is 50 seconds to 90 seconds.
  • the load (LASE) at a specific elongation is increased and the shrinkage rate of the cord is lowered, resulting in the elastic modulus of the nylon tire cord.
  • the nylon tire cord has a load at 2% elongation (LASE 2%) of 0.6 g / d or more, a load at 4% elongation (LASE 4%) is 1.0 g / d or more, and at 177 ° C.
  • Shrinkage measured at an initial load of 0.05 g/d for 2 minutes may be 6% or less.
  • the nylon tire cord of the present invention also has a load at 2% elongation (LASE 2%) of 0.6 to 1.2 g / d, and a load at 4% elongation (LASE 4%) of 1.0 to 2.0 g / d, It is preferable that the shrinkage ratio is 2 to 6%.
  • the nylon cord manufactured as described above makes it possible to manufacture a nylon tire cord with a high elastic modulus without increasing the draw ratio of the yarn or applying high temperature and stretch conditions during cord manufacturing, as in the prior art, and satisfies the physical properties of the high elastic modulus. However, it exhibits the effect of maintaining the same level as the existing ones without deteriorating tensile properties such as strength and elongation.
  • Polyhexamethylene adipamide chips having a relative viscosity (RV) of 3.4 prepared by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid were melt-spun at a temperature of 296° C. using an extruder. Then, the spun yarn was solidified by passing through a cooling zone with a length of 600 mm, and then oiled with a spinning emulsion. Thereafter, the unstretched yarn was drawn in two stages and wound up to prepare a 420 denier nylon yarn. At this time, the draw ratio was 4.8.
  • RV relative viscosity
  • the manufactured raw cord was subjected to a drying process by heat treatment at 240 ° C. for 100 seconds, and at this time, it was confirmed that the moisture content of the raw cord was 0.5% based on the entire raw cord.
  • the raw cord that has undergone the drying process is woven, and the woven raw cord is immersed in a dipping liquid containing RFL. Thereafter, drying was performed at 130° C. for 180 seconds in an elongated state of 1%, and heat treatment was performed at 150° C. for 50 seconds with an elongation ratio of 0% to prepare a nylon cord (dip cord).
  • Nylon cords were each manufactured through the same process as in Example 1, except that the drying conditions and moisture content of the green cord were adjusted as shown in Table 1 below.
  • a nylon cord was manufactured through the same process as in Example 1, except that the process of drying the raw cord was not performed.
  • Nylon cords were each manufactured through the same process as in Example 1, except that the drying conditions and moisture content of the green cord were adjusted as shown in Table 1 below.
  • a hot air circulation oven equipped with an automatic temperature device is used. After drying at an oven temperature of 125 ⁇ 3°C for 30 ⁇ 0.5 minutes, put it in a desiccator and measure the weight after cooling for 15 minutes. Moisture content is calculated in the following way.
  • Moisture content (%) (weight before drying - weight after drying) / weight after drying x 100
  • the sample was left in a constant temperature and humidity room under standard conditions, that is, a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 65% RH for 24 hours, the sample was measured through a tensile tester according to the ASTM D-885 method.
  • the load at specific elongation (2%, 4%) was taken from the elongation load curve obtained by the JIS L1O17 measurement method.
  • the sample before measurement was measured after being allowed to stand for 24 hours in an atmosphere of 20 ° C. and 65% RH.
  • LASE g/d, 2%) is calculated by dividing the load value at 2% elongation by the denier
  • LAES g/d, 48% is calculated by dividing the load value at 4% elongation by the denier.
  • the sample is exposed for 2 minutes under a pre-tension of 177°C and an initial load of 0.05 g/d and then measured.
  • the measuring instrument uses a Testrite heat shrink tester. Specifically, the shrinkage rate of the dip cord is automatically measured in Testrite, and the shrinkage rate is automatically displayed through the display window 2 minutes after a cord sample with an initial load of 0.05g/d is placed in a chamber heated to 177°C. Therefore, it is possible to measure
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 raw code dry Drying temperature (°C) 240 200 160 X 100 300 Drying time (seconds) 100 150 200 X 200 100 raw code Moisture content (%) 0.5 1.5 3.5 4.0 3.8 0.4 deep code strong (kg) 7.6 7.5 7.5 7.5 7.4 6.6 LASE(g/d,2%) 1.1 0.8 0.6 0.5 0.4 LASE(g/d, 4%) 1.7 1.3 1.1 0.9 0.9 0.7 Confidence (%) 17.1 17.4 17.5 17.7 18.0 15.6 Shrinkage (%) 5.9 5.3 5.1 6.1 6.1 5.0 Twists (TPM) 420 420 420 420 420 420 420 420 420 Heat treatment temperature in dipping process (°C) 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150
  • the nylon cords prepared according to the examples set the moisture content of the green cords to the optimum range by performing a drying process through an optimal drying temperature and drying holding time after preparing the raw cords.
  • the drying process was performed on the green cord, in the case of Comparative Example 2 in which the drying temperature was set lower than the range of the present invention, the moisture content in the green cord increased, finally the LASE value of the deep cord was higher, and the drying process was performed.
  • the nylon cords prepared in the examples have excellent tensile properties and desired elastic modulus at the same time by adjusting the moisture content of the raw cords without changing the process such as increasing the drawing ratio or the heat treatment temperature when manufacturing the cords as in the prior art. It can be seen that this is excellent.
  • the present invention is an optimal invention capable of increasing the elastic modulus of a tire cord finally manufactured by controlling the water content of the raw nylon cord through a process of drying the raw nylon cord.

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Abstract

본 발명은 고탄성 나일론 코드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 코드의 제조 시 건조 공정을 통해 생코드의 수분율을 낮춤으로 높은 탄성율의 나일론 코드를 제조하는 것을 목적으로 한다.

Description

고탄성 나일론 코드 및 이의 제조방법
본 출원은 2021.09.17.자 한국 특허출원 제10-2021-0124773호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 높은 탄성율을 갖는 나일론 코드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
타이어에 있는 캡 플라이(Cap ply)는 트레드(Tread)를 제외한 가장 외곽측에 보강되는 재료로 타이어의 원주 방향과 평강하게 보강이 되고 있다. 고온에서는 수축력 발현으로 타이어의 크기를 억제하고, 회전저항의 증가를 막는 역할을 하고 있다. 이러한 캡 플라이 재료로 가장 널리 쓰이는 물질은 나일론 6,6으로서, 이는 나일론 6,6의 수축력이 높기 때문인 것으로 알려져 있다.
나일론은 소재 특성 상 수분 흡습 여부에 따라 물성의 변화가 큰데, 수분율이 높으면 제조되는 섬유의 수축을 발생시켜 탄성율이 저하되는 문제가 있었다.
종래에는, 상기 문제점을 해결하고자 나일론 코드의 탄성율을 향상시키기 위해 원사 제조 공정 인자인 연신비를 높여 생산하거나, 코드 제조 단계에서 높은 온도 및 스트레치를 적용하여 제조하는 방법이 있다. 그러나, 나일론 코드 제조 시 연신비를 높이는 것은 사절율과 밀접한 관계를 가져 사절의 발생을 증가시킴에 따라 공정성을 저하시키는 문제가 발생하였다. 또한 코드 제조 단계에서의 높은 온도(구체적으로 250℃ 이상)와 스트레치의 적용은 오히려 코드가 딱딱하게 되는 것을 초래하여 피로 저항성이 낮아지는 한계가 있다.
이에, 탄성율이 향상된 나일론 타이어 코드를 제조하는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수분 흡수에 민감한 나일론을 이용하여 타이어 코드를 제조 시에도 고탄성율을 확보할 수 있는 나일론 코드 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 g/d 이상이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 g/d 이상이며, 177℃에서 2분 동안 초하중(primary load) 0.05g/d에서 측정된 수축율이 6% 이하인 것을 특징으로 하는 나일론 코드를 제공한다.
구체적인 일 예로, 나일론 코드는 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 내지 1.2g/d이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 내지 2.0g/d일 수 있다.
또한, 본 발명의 나일론 코드는 디핑액에 침적(dipping)하기 전 생코드 전체를 기준으로 생코드의 수분율이 0.5 내지 3.5%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합시켜 제조한 폴리아미드 폴리머를 용융방사 및 냉각하여 미연신사를 제조하는 단계, 상기 미연신사를 3 이상인 n개의 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하고 권취하여 나일론 원사를 제조하는 단계, 상기 나일론 원사를 100 내지 550TPM으로 상하연 연사하여 생코드를 제조하는 단계, 상기 생코드를 건조하는 단계 및 상기 건조된 생코드를 디핑액에 침적한 다음 건조 및 열처리하여 딥코드를 제조하는 단계;를 포함하는 나일론 코드의 제조방법을 제공한다.
구체적인 일 예로, 상기 생코드를 건조하는 단계는 생코드를 150℃ 이상의 온도에서 100초 이상 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하며, 또한 150 내지 240℃에서 100 내지 300초 동안 건조 공정을 수행할 수 있다.
한편, 상기 건조된 생코드의 수분율은 0.5 내지 3.5%일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 나일론 코드 및 이의 제조방법은 나일론 생코드를 건조하는 공정을 통해 생코드의 수분율을 조절함으로 최종 제조되는 타이어 코드의 탄성율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 g/d이상이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 g/d이상이며, 177℃에서 2분 동안 초하중 0.05g/d에서 측정된 수축율이 6% 이하인 것을 특징으로 하는 나일론 코드를 제공한다.
본 발명은 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합하여 제조한 폴리아미드 폴리머를 용융방사 및 냉각하여 미연신사를 제조하는 단계; 상기 미연신사를 3 이상인 n개의 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하고 권취하여 나일론 원사를 제조하는 단계; 상기 나일론 원사를 100 내지 550TPM으로 상하연 연사하여 생코드를 제조하는 단계; 상기 생코드를 건조하는 단계; 및 상기 건조된 생코드를 디핑액에 침적한 다음 건조 및 열처리하여 딥코드를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 생코드를 건조하는 단계는 상기 생코드를 150℃ 이상의 온도에서 100초 이상 건조하는 것을 특징으로 하는 나일론 코드의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
본 발명은 고탄성 나일론 타이어 코드에 관한 것으로, 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 g/d이상이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 g/d이상이며, 177℃에서 2분 동안 초하중 0.05g/d에서 측정된 수축율이 6% 이하인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 나일론 코드의 제조방법은 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합시켜 제조한 폴리아미드 폴리머를 용융방사 및 냉각하여 미연신사를 제조하는 단계, 상기 미연신사를 3 이상인 n개의 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하고 권취하여 나일론 원사를 제조하는 단계, 상기 나일론 원사를 100 내지 550TPM으로 상하연 연사하여 생코드를 제조하는 단계, 상기 생코드를 건조하는 단계 및 상기 건조된 생코드를 디핑액에 침적한 다음 건조 및 열처리하여 딥코드를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 폴리아미드 폴리머는 폴리아미드 66(나일론 66)인 것이 바람직하다.
구체적으로 본 발명은 나일론 생코드를 건조하는 단계를 통해 생코드의 수분율을 낮게 조절함으로 최종 제조되는 코드(딥코드)의 탄성율을 향상시키는 것에 특징이 있다.
먼저, 본 발명에 사용되는 폴리아미드 폴리머에 대해 설명한다.
본 발명의 코드에 제조되는 폴리아미드는 주쇄에 강한 극성을 가지는 아미드 기를 함유하고, 입체 규칙성 및 대칭성을 가져 결정성을 갖는다. 일반적으로 폴리아미드는 아미드 결합(-CONH-)으로 연결된 중합체의 총칭을 의미하며, 디아민과 2가 산의 축합 중합으로 얻어진다. 폴리아미드는 분자 구조 내의 아미드 결합에 의하여 특징이 달라지며, 아미드기의 비율에 따라 물성이 다르게 변한다. 예를 들면, 분자내의 아미드기의 비율이 높아지면 비중, 융점, 흡수성, 강성 등이 올라가는 특성이 있다.
또한, 폴리아미드는 내부식성, 내마모성, 내화학성 및 절연성이 우수한 특성으로 인해 의류용, 타이어 코드, 카펫, 로프, 컴퓨터 리본, 낙하산, 플라스틱, 접착제 등의 광범위한 분야에서 응용되는 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 66 및 나일론 46 등이 있다.
본 발명에서는 나일론 66(폴리아미드 66)을 이용하는 것을 특징으로 한다.
나일론 66은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수 축합 중합 반응으로 제조되는 것으로, 중합물인 나일론 66은 폴리헥사메틸렌아디프아미드라고도 불리운다.
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본 발명에서는 나일론 66을 이용하여 타이어 코드를 제조하기 위하여, 먼저 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합하여 제조된 폴리아미드 폴리머를 이용한다.
구체적으로, 폴리헥사메틸렌아디프아미드 중합물은 최소한 85몰%의 헥사메틸렌아디프아미드 반복 단위를 함유하며, 바람직하게는 헥사메틸렌아디프아미드 단위만으로 구성된다.
선택적으로, 상기 폴리헥사메틸렌아디프아미드 대신에 임의의 폴리아미드 단독중합체 및 공중합체가 사용될 수 있다. 이러한 폴리아미드는 주로 지방족이며, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드) (나일론 66); 폴리(e-카프로아미드) (나일론 6); 및 그들의 공중합체 등의 널리 사용되는 나일론 중합체가 사용될 수 있으나, 나일론 66을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 유리하게 사용될 수 있는 기타 나일론 중합체는 나일론 12, 나일론 46, 나일론 610 및 나일론 612 등이 있다.
폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩은, 열안정성 향상을 위하여 최종 중합체 중의 구리 금속으로서의 잔존량이 50 내지 80 ppm이 되도록 하는 양으로 첨가할 수 있는데, 이 양이 50 ppm보다 적으면 방사시 열안정성이 떨어져서 열분해가 일어나고, 80 ppm보다 많으면 필요 이상의 구리 금속이 이물질로 작용하여 방사시 문제가 된다.
이후, 폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩을 팩 및 노즐을 통해 바람직하게는 270 내지 310℃의 방사온도에서, 바람직하게는 20 내지 200의 방사 드래프트비(최초 권취롤러 위에서의 선속도/노즐에서의 선속도)로 저온 용융방사함으로써 열분해에 의한 중합체의 점도의 저하를 방지할 수 있다. 방사 드래프트비가 20보다 작으면 필라멘트 단면 균일성이 나빠져 연신작업성이 현저히 떨어지고, 200을 초과하면 방사 중 필라멘트 파손이 발생하여 정상적인 원사를 생산하기 어렵게 된다.
또한, 방사구금에 있어 압출기 스크류의 L/D(길이/직경)값을 2.0 내지 6.0으로 하는 것이 바람직하다. 이때, 스크류의 L/D값이 2.0 미만이면 모노필라멘트 데니어 단면변동률이 높아지게 되어 섬유의 강력 이용율이 떨어지게 되고, L/D값이 6.0 초과면 팩의 압력 상승에 따른 공정성 저하 문제가 발생하게 된다.
이후, 용융방출사를 냉각구역을 통과시켜 급냉고화시킨다. 냉각구역에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법 및 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 등을 적용할 수 있으며, 오픈냉각(open quenching)법이 바람직하다. 이어, 냉각구역을 통과하면서 고화된 방출사를 단사간 마찰계수를 줄임과 동시에 연신성, 열효율이 우수한 유제를 적용한 유제 부여장치에 의해 방출사에 대해 0.5 내지 1.0%로 오일링할 수 있다. 상기와 같은 방법을 통해 미연신사가 제조된다.
이후, 미연신사를 3 이상인 n개의 연신 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하고 권취하여 나일론 원사가 제조된다. 이때, 5개의 고뎃롤러를 통과시키는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제1 고뎃 롤러를 통과한 사를 스핀드로(spin draw) 공법으로 제2 내지 제5 고뎃 롤러를 통과시키면서 총연신비 4.0배 이상, 바람직하기로는 4.5 내지 6.2, 더욱 바람직하게는 4.8 내지 6.0으로 연신시킴으로써 최종 연신사를 얻을 수 있다. 연신비가 4.0 미만이면 원사 및 코드의 강도가 저하되며, 연신비가 6.2를 초과할 경우에는 연신 작업성 및 생산성이 저하되며, 원사의 강력이용률이 감소할 수 있어 바람직하지 못하다.
이때, 제1 고뎃 롤러의 온도는 상온이고, 제2 고뎃 롤러의 온도는 상온 내지 90℃, 제3 고뎃 롤러의 온도는 120 내지 230℃, 제4 고뎃 롤러의 온도는 180 내지 250℃, 제5 고뎃 롤러의 온도는 상온 내지 150℃로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 고뎃 롤러의 연신 속도(방사속도)는 550m/min 이상일 수 있으며, 바람직하게는 550~900m/min일 수 있다. 제n-1 고뎃 롤러, 바람직하게는 제4 고뎃 롤러의 연신 속도(권취속도)는 3,000m/min 이상일 수 있으며, 바람직하게는 3000~4000m/min일 수 있다. 이 경우, 제4 고뎃 롤러의 속도/제1 고뎃 롤러의 속도인 총 연신비는 4.8~6.4일 수 있다.
한편, 상기 다단 연신하고 권취하는 단계에서 원사에 릴렉스(relax)율을 12% 이하로 부여할 수 있다. 이때, 상기 릴렉스율은 제n-1 고뎃 롤러의 연신 속도/제n 고뎃 롤러의 연신 속도, 바람직하게는 제4 고뎃 롤러의 속도/제5 고뎃 롤러의 속도일 수 있다.
이후, 제조된 나일론 원사 2본을 각각 선연하고 이를 합연함으로 나일론 생코드를 제조한다. 구체적으로 생코드는 나일론 원사 2본을 각각 100 내지 550TPM 연수의 꼬임을 부여하여 하연사를 제조하고, 상기 각 하연사를 합사하고 100 내지 550TPM 연수의 꼬임을 부여하여 상연함으로 나일론 생코드를 제조할 수 있다.
일반적으로 꼬임이 높은 경우, 강력은 감소하며, 중신(중간신도) 및 절신(절단신도)은 증가하는 경향을 띠게 된다. 또한 내피로도는 꼬임의 증가에 따라 향상되는 추세를 보이게 된다. 본 발명에서 제조한 나일론 코드의 연수는 상/하연 동시에 100 내지 550TPM(twist per meter)으로 제조하였다. 바람직한 연수의 범위는 200 내지 500TPM이고, 더욱 바람직하게는 300 내지 440TPM으로 하는 것이 좋다. 이때 연수가 100/100TPM 미만일 경우에는 생코드의 절신이 감소하여 내피로도가 저하되기 쉽고, 550/550TPM 초과일 경우에는 강력 저하가 커서 타이어 코드용으로 적절하지 않다.
이후, 상기 나일론 생코드를 디핑액에 침지하기 전 건조하는 단계를 수행한다.
본 발명에서는 생코드를 건조하는 단계를 수행함으로써 최종 제조되는 나일론 코드의 탄성율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 종래에는 나일론 코드를 제조 시, 생코드 제조 이후 건조 공정을 수행하지 않고 디핑액에 침지하여 딥코드를 제조하였다. 그러나, 상술한 바와 같이 나일론은 소재 특성 상 수분 흡습에 따른 물성 변화가 큰 점이 있으므로 수분율이 높은 경우 섬유의 수축이 발생되고 탄성율이 저하되는 문제가 있다. 종래에는 수분율이 높은 나일론을 이용하되 탄성율을 높이기 위하여 원사 제조 시 연신비를 높였으나, 이로 인하여 사절이 증가하는 문제로 인하여 공정성이 저하되고, 품질이 저하되는 문제가 있었다. 또한 코드 제조 시 250℃보다 높은 온도에서 신장(스트레치)하는 시도도 있었으나, 이 경우, 탄성율을 높일 수는 있었으나, 피로 저항성이 낮아지는 문제로 인해 코드로 이용하기에 적절하지 않은 문제가 있었다.
본 발명의 발명자들은 종래의 나일론 코드의 탄성율을 높이기 위한 방법의 문제점을 인지하고, 심도 깊은 연구를 통해 나일론 생코드를 건조하는 공정을 추가함으로 생코드 내 수분율을 낮추게 되는 경우, 탄성율을 높이면서도 종래와 인장 물성에 있어서도 동등 수준을 유지할 수 있다는 것을 알아내고 본 발명을 하기에 이르렀다.
이에, 본 발명은 나일론 생코드를 디핑액에 침지 전 건조하는 것에 특징이 있는데, 건조는 구체적으로 150℃ 이상의 온도 조건에서 100 초 이상 열처리를 수행하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 건조 조건은 150 내지 240℃, 더욱 바람직하게는 170 내지 240℃ 의 온도를 설정하는 것이 좋으며, 건조 시간은 100 내지 300초, 더욱 바람직하게는 130 내지 200초를 유지하는 것이 좋다.
상기 건조 온도가 150℃ 미만인 경우는 생코드의 수분율을 충분히 감소시키지 못하여 탄성율 저하가 야기되는 문제가 있으며, 240℃를 초과할 경우에는 과도한 열처리에 의하여 오히려 제조되는 코드의 물성인 강력 또는 절신 등의 물성이 저하되거나 색상이 변하여 상품성이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 상기 건조 시간이 100초 미만인 경우 수분율 감소 효과가 충분하지 못하며, 300초 초과인 경우에는 강력 또는 절신 등의 코드 물성이 저하되는 문제가 발생한다.
상기와 같이 나일론 생코드를 건조함으로써 건조된 생코드 내의 수분율을 0.5 내지 3.5%로 설정하는 것이 중요하다. 생코드 내의 수분율이 0.5% 이하인 경우, 수분율을 낮춤으로 달성할 수 있는 고탄성의 효과 보다, 과도한 열량 및 열처리 시간에 의해 코드가 손상되어 최종적으로 제조되는 타이어 코드의 물성이 오히려 저하되는 문제가 발생한다. 또한, 수분율이 3.5%를 초과하게 되는 경우에는 충분한 수분율 저하가 되지 않음으로써 탄성율 향상의 효과가 발휘되지 않는 문제가 있다.
이후, 상기 나일론 생코드(건조된 생코드)를 디핑액에 침지시킨 후 건조 및 열처리하여 딥 코드를 제조한다. 통상적으로 '생코드 (Raw Cord)'는 제직기(weaving machine)를 사용하여 제직되고, 그리고 수득된 직물은 디핑액에 침지 및 경화되어 '생코드' 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 '딥 코드(Dip Cord)'로 제조된다. 즉, 생코드 표면에 수지층이 부착된 타이어코드용 딥코드(Dip Cord)를 제조한다. 디핑액에 침지(침적)하는 공정을 일반적으로 딥핑 공정이라 하는데, 딥핑은 섬유의 표면에 RFL(Resorcinol-Formaline-Latex)라 불리는 수지층을 함침시키는 것을 의미하는데, 딥핑 공정을 통해 타이어 코드 섬유와 고무와의 접착성을 부여할 수 있다.
통상의 나일론 섬유는 1욕 디핑을 행하는 것이 보통 이나 2욕 디핑을 수행할 수도 있다.
일반적으로 코드와 고무의 접착을 위한 디핑액은 레조시놀, 포르말린, 수산화 나트륨 등을 포함하는 용액을 반응시키고, 이에 라텍스를 더 첨가하고 숙성시켜 이용할 수 있다.
코드를 건조시킨 후 디핑액(접착액)이 적용된다. 디핑액의 부착량을 조절하기 위하여, 0 내지 3%의 신장(stretch)을 필요로 하고, 바람직하게는 1 내지 2%의 신장이 이루어질 수 있다. 만약 신장 비율이 너무 높으면, 디핑액의 부착량은 조절될 수 있지만 절신이 감소되어 결과적으로 내피로성이 감소된다. 다른 한편 신장 비율을 너무 낮추면, 예를 들어 0% 미만으로 낮추는 경우에는 코드 내부로 디핑액이 침투되어 코드의 물성이 오히려 저하될 수 있다.
디핑액의 부착량은 고형분 기준으로 섬유 무게에 대하여 4 내지 6%가 바람직하다. 디팽액을 통과한 후 딥코드는 120 내지 150℃에서 건조된다. 180초 내지 220초가 건조되고, 건조 과정에서 딥코드가 1 내지 2% 정도로 신장된 상태에서 건조되는 것이 유리하다. 신장 비율이 낮은 경우 코드의 중신 및 절신이 증가하여 타이어코드로 적용되기 어려운 물성을 나타내게 된다. 다른 한편으로 신장 비율이 3%를 넘는 경우 중신수준은 적절하나 절신이 너무 작아져 내피로성이 저하될 수 있다.
건조 후에는 130 내지 240℃의 온도 범위에서 열처리된다. 열처리시 신장 비율은 -1 내지 0% 사이를 유지하며, 열처리 시간은 50초 내지 90초가 적정하다.
이와 같이, 생코드를 건조하는 공정을 통해 생코드 전체를 기준으로 생코드의 수분율을 낮게 조절함으로써, 특정 신장에서의 하중(LASE)이 증가되고 코드의 수축율을 낮춤으로 결과적으로 나일론 타이어 코드의 탄성율이 증가할 수 있다. 구체적으로, 나일론 타이어 코드는 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)은 0.6g/d 이상이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE 4%)은 1.0 g/d이상이며, 177℃에서 2분 동안 초하중 0.05g/d에서 측정된 수축율이 6% 이하일 수 있다. 본 발명의 나일론 타이어 코드는 또한 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)은 0.6 내지 1.2g/d이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE 4%)은 1.0 내지 2.0g/d이며, 수축율이 2 내지 6%인 것이 바람직하다.
또한 전술한 바와 같이 제조된 나일론 코드는 종래와 같이 원사의 연신비를 높이거나 코드 제조시 높은 온도와 스트레치 조건을 부여하지 않아도 고 탄성율의 나일론 타이어 코드를 제조하는 것이 가능하며, 고 탄성율의 물성을 만족하면서도, 강력, 절신 등의 인장 물성이 저하되지 않고 기존과 동등 수준을 유지할 수 있는 효과를 발휘한다.
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.
[실시예 1]
헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합시켜 제조한 상대점도(RV) 3.4인 폴리헥사메틸렌아디프아미드 칩을 압출기를 사용하여 296℃의 온도에서 용융방사하였다. 이어, 방출사를 길이 600mm의 냉각구역을 통과시켜 고화시킨 다음, 방사 유제로 오일링하였다. 이후, 미연신사를 2단 연신시키고, 권취하여 420 데니어의 나일론 원사를 제조하였다. 이 때 연신비는 4.8이었다.
이후, 제조된 나일론 원사 2가닥을 420TPM으로 상하연하여 생코드를 제조하였다.
제조된 생코드는 240℃에서 100초 동안 열처리함으로 건조 공정을 수행하였고, 이 때 생코드 전체를 기준으로 생코드의 수분율은 0.5%임을 확인하였다.
이후, 건조 공정을 거친 생코드를 제직하고 제직된 생코드를 RFL을 포함하는 디핑액에 침적한다. 이후 1% 신장한 상태에서 130℃에서 180초간 건조하고, 신장 비율 0%상태로 150℃에서 50초간 열처리를 수행하여 나일론 코드(딥코드)를 제조하였다.
[실시예 2 내지 3]
생코드의 건조 조건과 수분율을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 나일론 코드를 각각 제조하였다.
[비교예 1]
생코드를 건조하는 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 나일론 코드를 제조하였다.
[비교예 2 및 3]
생코드의 건조 조건과 수분율을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 나일론 코드를 각각 제조하였다.
[실험예]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 생코드의 수분율과, 딥코드의 물성은 하기와 같은 방법을 이용하여 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
1) 생코드의 수분율(생코드 전체를 기준으로 함)
생코드의 수분율 측정은 자동 온도장치가 부착된 열풍 순환식 오븐을 사용한다. 오븐 온도로 125±3℃30±0.5분간 건조한 다음 데시케이트에 넣고 15분간 냉각 후 무게를 측정한다. 수분율은 계산은 아래와 같은 식으로 구한다.
수분율(%) = (건조전 무게 - 건조후 무게)/건조후 무게 x 100
2) 딥코드의 강력, 절신
시료를 표준상태인 조건, 즉 25℃ 온도와 상대습도 65%RH 인 상태인 항온 항습실에서 24시간 방치 후, ASTM D-885 방법으로 시료를 인장 시험기를 통해 측정하였다.
3) 딥코드의 LASE(Load At Specified Elongation)
JIS L1O17 측정법으로 얻어진 신장하중곡선에서 특정신도(2%, 4%)에서의 하중을 취하였다. 측정하기 전의 시료는 20℃, 65%RH의 분위기에서 24시간 방치한 후 측정하였다.
구체적으로, LASE (g/d, 2%)는 2%의 신장에서의 하중값을 데니어로 나누어 산출되며, LAES (g/d, 4%)는 4%의 신장에서의 하중값을 데니어로 나누어 산출된다.
4) 딥코드의 수축율
시료를 177℃, 초하중 0.05g/d의 프리 텐션 하에서 2분간 노출한 다음 측정한다. 측정 기구는 Testrite 열수축 시험기를 이용한다. 구체적으로 딥코드의 수축율은 Testrite에서 자동으로 측정되는 것으로 177℃로 히팅(heating)된 챔버 내에서 초하중 0.05g/d가 부여된 코드 시료를 넣고 2분 뒤에 자동으로 수축율이 표시 창을 통해 나타나므로 측정이 가능하다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3
생코드
건조		 건조온도(℃) 240 200 160 X 100 300
건조시간(초) 100 150 200 X 200 100
생코드 수분율(%) 0.5 1.5 3.5 4.0 3.8 0.4
딥코드 강력(kg) 7.6 7.5 7.5 7.5 7.4 6.6
LASE(g/d,2%) 1.1 0.8 0.6 0.5 0.5 0.4
LASE(g/d,4%) 1.7 1.3 1.1 0.9 0.9 0.7
절신(%) 17.1 17.4 17.5 17.7 18.0 15.6
수축율(%) 5.9 5.3 5.1 6.1 6.1 5.0
꼬임수(TPM) 420 420 420 420 420 420
디핑공정에서의 열처리 온도(℃) 150 150 150 150 150 150
표 1을 참조하면, 실시예에 따라 제조한 나일론 코드는 생코드 제조 후 최적의 건조 온도 및 건조 유지 시간을 통한 건조 공정을 수행함으로 생코드의 수분율을 최적 범위로 설정하였다. 그 결과, 건조 공정을 수행하지 않은 비교예 1 대비 딥코드의 강력과 절신은 동등 수준을 유지하면서도, LASE 값이 더 높고, 수축율은 더 낮은 것을 알 수 있다. 한편, 생코드에 건조 공정을 수행하였지만, 건조 온도를 본 발명의 범위보다 더 낮게 설정한 비교예 2의 경우 생코드 내 수분율이 높아져서, 최종적으로 딥코드의 LASE값이 더 높아지며, 건조 공정을 수행하는 비교예 1 수준의 물성과 동등 수준의 물성을 나타내어 수축율이 낮아지는 문제가 있었다. 한편, 건조 온도를 과도하게 높게 설정한 비교예 3의 경우 나일론 코드의 융점보다 높은 온도에서 건조가 진행됨에 따라, 오히려 섬유에 탄화 등이 발생하여 최종적으로 코드의 물성이 저하되는 문제가 발생하는 것을 알 수 있다.
종합하면, 실시예에서 제조된 나일론 코드는 생코드의 수분율을 조절함으로써 종래와 같이 연신비나, 코드 제조 시 열처리 온도를 높이는 등의 공정을 변경하지 않아도 코드의 인장 물성이 우수하면서도 동시에 목적하고자 하는 탄성율이 우수한 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 나일론 생코드를 건조하는 공정을 통해 생코드의 수분율을 조절하여 최종 제조되는 타이어 코드의 탄성율을 탄성시킬 수 있는 최적의 발명이다.

Claims (6)

  1. 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 g/d이상이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 g/d이상이며,
    177℃에서 2분 동안 초하중 0.05g/d에서 측정된 수축율이 6% 이하인 것을 특징으로 하는 나일론 코드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나일론 코드는 2%의 신장에서의 하중(LASE 2%)이 0.6 내지 1.2g/d이고, 4%의 신장에서의 하중(LASE)이 1.0 내지 2.0g/d인 것을 특징으로 하는 나일론 코드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나일론 코드는 디핑액에 침적(dipping)하기 전 생코드 전체를 기준으로 생코드의 수분율이 0.5 내지 3.5%인 것을 특징으로 하는 나일론 코드.
  4. 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 축합중합하여 제조한 폴리아미드 폴리머를 용융방사 및 냉각하여 미연신사를 제조하는 단계;
    상기 미연신사를 3 이상인 n개의 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하고 권취하여 나일론 원사를 제조하는 단계;
    상기 나일론 원사를 100 내지 550TPM으로 상하연 연사하여 생코드를 제조하는 단계;
    상기 생코드를 건조하는 단계; 및
    상기 건조된 생코드를 디핑액에 침적한 다음 건조 및 열처리하여 딥코드를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 생코드를 건조하는 단계는 상기 생코드를 150℃ 이상의 온도에서 100초 이상 건조하는 것을 특징으로 하는 나일론 코드의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 생코드를 건조하는 단계는 150 내지 240℃에서 100 내지 300초 동안 건조하는 것을 특징으로 하는 나일론 코드의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 건조된 생코드의 수분율은 0.5 내지 3.5%인 나일론 코드의 제조방법.
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