KR20210063237A

KR20210063237A - 타이어 텍스타일 코드

Info

Publication number: KR20210063237A
Application number: KR1020200152716A
Authority: KR
Inventors: 바르토즈 지엘린스키; 라파엘 베크; 디르크 로타르 마리아 반 에크; 비오른 스프링거; 존 우즈
Original assignee: 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-06-01
Also published as: US20210155043A1; EP3825447A1; EP3825447B1; KR102422987B1; US11802353B2

Abstract

본 발명은 적어도 2 개의 얀을 포함하는 타이어 텍스타일 코드에 관한 것으로, 각각의 얀은 다중 필라멘트를 포함하고, 각각의 필라멘트는 탄소 나노 물질 및/또는 질화 붕소 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트를 포함한다. 더욱이, 본 발명은 (1) 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트 및 (2) 탄소 나노 물질 또는 질화 붕소 나노 물질을 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 이러한 중합체 조성물은 임의적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 하나 이상의 추가 폴리에스테르로 추가로 구성될 수 있다. 본 발명은 또한, 고무로 코팅된 상기 코드를 포함하는 고무 컴포넌트 및 이러한 코드 또는 이러한 고무 컴포넌트를 포함하는 타이어가 제공된다.

Description

타이어 텍스타일 코드{A TIRE TEXTILE CORD}

본 발명은 타이어용 텍스타일 코드(textile cord)에 관한 것으로, 상기 코드는 필라멘트로 제조된 얀을 포함하고, 상기 필라멘트는 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된(reinforced) 폴리에틸렌 푸라노에이트를 포함한다. 더욱이, 본 발명은 타이어 고무 컴포넌트 및 이러한 코드 또는 고무 컴포넌트를 포함하는 타이어에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트 및 탄소 나노 물질 또는 질화 붕소 나노 물질을 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 코드를 제조하는 방법 및 이러한 코드를 사용하여 타이어 컴포넌트 및/또는 타이어를 제조하는 방법에 관한 것이다.

타이어 성능은 최근 수십 년 동안 크게 향상되었다. 타이어 성능 향상의 한 가지 동인(driver)은 특히 고성능 타이어 부문에서의 코드 구조의 지속적인 개발이다. 진보된 코드 물질에 대한 수요 외에도, 진보된 지속가능한(sustainable) 타이어 코드를 비롯하여 지속가능한 고성능 물질을 필요로 하는 타이어 산업의 개선된 지속가능성에 대한 요구가 또한 증가하고 있다.

본 발명의 제 1 목적은 진보된 타이어 텍스타일 코드 또는 이러한 코드를 위한 중합체 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지속가능한 타이어 텍스타일 코드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유용한 기계적 특성을 갖는 지속가능한 타이어 텍스타일 코드를 제공하는 것이다.

본 발명은 청구범위 제1항에 의해 정의된다. 더 바람직한 실시양태는 청구범위 종속항들 및 이하의 상세한 설명에 의해 정의된다.

따라서, 본 발명의 제 1 양태에서는, 타이어 텍스타일 코드 (또는, 다시 말해서, 특히 타이어용의 텍스타일 코드)가 제공되고, 상기 타이어 텍스타일 코드는 적어도 2 개의 얀을 포함하고, 각각의 얀은 다중 필라멘트를 가지며, 각각의 필라멘트는 탄소 나노 물질 및/또는 질화 붕소 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트를 포함하는 (또는 임의적으로 이것으로 이루어지는) 하나 이상의 중합체 또는 중합체 조성물을 포함한다.

폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF)는 (완전) 재활용가능한 중합체로서, 이는 2,5-푸란디카복실산 및 모노에틸렌 글리콜 반복 단위로 구성된다. 모노에틸렌 글리콜 반복 단위는 전형적으로 에틸렌 글리콜로부터 유도될 수 있다. 본 발명의 실시에 유용한 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트는 25℃의 온도에서 디클로로아세트산 중에서 측정할 때 전형적으로 적어도 0.4 dl/g의 고유 점도를 가질 것이고, 보다 전형적으로 적어도 0.45 dl/g의 고유 점도를 가질 것이다. 일부 경우에 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트는 25℃의 온도에서 디클로로아세트산 중에서 측정할 때 적어도 0.5dl/g의 고유 점도를 가질 것이다. 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트는 용융 상태에서 2,5-푸란디카복실산과 에틸렌 글리콜의 축중합에 의해 합성될 수 있다. 일반적으로, 고체 상태 중합을 통해 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트의 분자량을 추가로 증가시키는 것이 유리하다. 이것은, 용융물 상태로 만들어진 중합체를 펠릿 또는 칩으로 고화한 다음, 이를, 추가 중합을 촉진하거나 허용할만큼 충분히 높지만 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트의 융점 미만인 높은 온도로 가열함으로써 달성된다. 고체 상태 중합 단계는 중합 반응의 부산물로 생성된 물을 제거하기에 충분한 불활성 기체의 흐름 중에서 또는 진공 하에서 수행될 수 있다. 고체 상태 중합 동안 중합체의 펠릿 또는 칩이 서로 달라붙는 것을 방지하기 위해, 고체 상태 중합 전에, 용융 중합에 의해 제조된 중합체를 결정화하는 것이 일반적으로 바람직하다.

본 발명의 실시에 사용되는 폴리에틸렌-2,5-푸란 디카복실레이트(PEF)는 바람직하게는 완전 바이오-기반 물질이다. PEF는 그 자체로 당업계에 공지되어 있다. 필라멘트에서 이것은 우수한 인장 특성, 특히 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)보다 3 내지 4 배 더 높은 인장 강도를 갖는다. PEF는 또한 더 높은 용융 온도에 비추어 PET보다 개선된 내열성을 갖는다. 또한, 본 발명자들은, (특히 탄소 또는 질화 붕소로 구성된) 나노 물질의 추가 강화에 의해 코드의 인장 강도가 더욱 향상될 수 있음을 발견하였다. 상기 나노 물질, 즉 이러한 나노 충전제 또는 나노 충전제 물질의 첨가로 인한 다른 효과는, 산소, CO₂ 및 물에 대한 향상된 차단 성능, 더 높은 전기 전도도(특히, 탄소 나노 물질의 경우), 개선된 유전 특성(특히, 질화 붕소의 경우), 더 높은 열전도율 및 증가된 영률(Young's modulus)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에서, 상기 나노 물질은 나노 입자(특히, 1차 나노 입자), 나노 시트, 나노 섬유 및 나노 튜브 중 하나 이상으로 구성되거나 이로서 제공될 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 소위 1차 (나노) 입자는 또한 집합체 및 응집체를 형성할 수 있다.

다른 실시양태에서, 상기 나노 물질은 77K에서 질소 흡착에 의한 BET 표면적이 적어도 100 ㎡/g 내지 약 2,700 ㎡/g일 수 있으며, 이때 BET 측정은 ASTM D6556에 따라 수행된다.

다른 실시양태에서, 상기 나노 물질(예를 들어, 입자, 시트, 섬유 또는 튜브)의 종횡비(aspect ratio)(가장 긴 치수 또는 최대 치수(즉, 지름) 대 가장 짧은 치수 또는 직경 간의 비율)는 100:1 내지 100000:1 (바람직하게는 10000:1) 범위일 수 있다.

다른 실시양태에서, 적어도 하나의 치수에서, 상기 나노 물질은 100 nm 미만의 최대 두께 (또는 다시 말해서 크기)를 갖지만 적어도 1 nm, 5 nm 또는 심지어 10 nm의 두께를 갖는다. 이것은 상기 물질이 다른 방향이나 차원에서 측정된 더 큰 길이를 가질 수 있음을 배제하지 않아야 한다. 무엇보다도 이러한 상대적으로 작은 최대 두께는 PEF를 포함하거나 PEF로 구성된 필라멘트의 직경에 비해 나노 물질을 상대적으로 작게 유지하는 데 도움이 될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 상기 필라멘트는 3 ㎛ 내지 50 ㎛ (바람직하게는 30 ㎛) 범위의 직경을 갖는다.

또 다른 실시양태에서, 하나 이상의 얀은 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 상기 코드는 0.3 mm 내지 2 mm (바람직하게는 0.8 mm) 범위의 직경을 가질 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 얀의 선형 밀도는 200 내지 5000 dtex, 바람직하게는 800 내지 3500 dtex 범위이다.

또 다른 실시양태에서, 각각의 얀의 트위스트(twist)는 100 내지 600 회전(turn)/미터 범위이다.

또 다른 실시양태에서, 각각의 필라멘트, 또는 다시 말해, 각각의 필라멘트의 중합체 또는 중합체 조성물은, 나노 물질 및 중합체(바람직하게는 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET)의 총 중량을 기준으로 0.001 중량% (또는 바람직하게는 0.5 중량%) 내지 5 중량% (또는 바람직하게는 4 중량%)의 나노 물질을 포함한다. 이것은 특히 본원에 언급된 크기 범위와 조합되어 적용될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 상기 나노 물질은 0.5 nm (또는 1 nm) 내지 10 nm (또는 5 nm) 범위의 두께 및 100 nm 내지 15 ㎛ 범위의 최대 횡방향 연장부 (폭 또는 길이)를 가진 나노 시트로서 제공된다. 특히, 탄소계 나노 물질 및 질화 붕소가 그러한 시트에 이용가능하다. 탄소계 나노 물질 경우, 상기 시트는 또한 그래핀 시트로 기술될 수 있고, 질화 붕소는 또한 당업자에게 공지된 바와 같은 벌집 구조를 가질 수 있다. 이러한 시트(때때로 2D 소판 또는 플레이크라고도 불림)는, 표면적이 넓고(이는, 비중을 낮추고 더 높은 성능을 달성하는 데 필요한 나노 물질의 양을 줄이는 데 도움이 됨) 상대적으로 높은 종횡비(이는, 예를 들어 중합체 장벽 향상 특성에 좋음)를 가지므로 특히 관심이 많다. 따라서, 이러한 나노 시트는 또한 필요한 나노 충전제의 양을 크게 줄일 수 있다. 더욱이, 수직 축에서 교대로 위치하는 질화 붕소 원자는 그래핀 시트에 비해 더 강한 평면-내(intra-planar) 결합을 유도할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 폴리에틸렌 푸라노에이트는 적어도 부분적으로는 바이오매스 및 재생가능한 원료 중 하나 이상으로부터 제조된다. PEF가 바이오매스 및/또는 재생가능한 원료로부터 제조될 수 있다는 것은 당업계에 알려져 있다. 이것은 생태학적 관점에서 및/또는 잠재적인 규제 요건의 관점에서 특히 관심이 있을 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 필라멘트들 중 하나 이상은, 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 하나 이상의 추가 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)를 포함하는 하나 이상의 하이브리드 필라멘트를 형성하기 위해 PET를 추가로 포함한다. 이것은, 각각 하나의 물질로만 구성된 다중 필라멘트들 또는 얀들이 조합된 하이브리드 코드와 혼동되지 않아야 한다. 이 실시양태에서, 하나의 필라멘트는 적어도 2 개의 물질, 즉 (나노 물질로 강화된) PEF 및 PET 및/또는 PEN을 포함한다. 이것은, 예를 들어, PEF 물질의 비교적 고 비용을 고려할 때 코드를 더 비용효과적으로 만들 수 있다. 또한, PEF 및 PET 및/또는 PEN 물질의 다양한 물질 특성을 조합할 수 있다. 또한, 고무 컴포넌트내 고무 매트릭스 물질에 대한 PEF(특히 나노 물질을 포함하는 경우)와 PET의 서로 다른 접착 특성은 제안된 하이브리드 텍스타일 코드 제공에 의해 개선될 수 있다. 이러한 하이브리드 중합체 조성물은 일반적으로 PEF를 다른 폴리에스테르(들)과 용융 블렌딩함으로써 제조된다.

추가 실시양태에서, 상기 PET는 적어도 부분적으로는 재생가능한 원료 및 재활용된 물질 중 하나 이상으로 제조된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 부분적으로 또는 전체적으로 재활용된 물질 또는 바이오-기반 물질로 구성된 PET를 얻을 수 있는 가능성이 있다. 따라서, 재활용된 또는 바이오-기반 PET 물질과 예를 들어 바이오-기반 PEF의 조합은 훨씬 더 지속가능하고 비용효과적인 해결책을 제공할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 상기 코드는 5%(바람직하게는 10%) 내지 25%(바람직하게는 20%) 범위의 파단 연신율을 갖는다.

또 다른 실시양태에서, 하나 이상의 필라멘트는 폴리에틸렌 푸라노에이트(이는 나노 물질에 의해 강화됨) 및 PET를 포함하며, 이때 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET의 제 1 재료는 본질적으로 외측 중공 원통형 쉘에 배열되고, 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET의 제 2 재료는 상기 필라멘트의 상기 쉘로 둘러싸인 필라멘트의 원통형 코어에 배열된다. 이러한 실시양태는, 예를 들어, 타이어 내의 고무 컴포넌트의 고무 매트릭스에 대한 상기 코드의 접착성과 관련하여 특히 중요할 수 있다. 따라서, 상기 외측 쉘은 예를 들어 PET로 구성되고, 상기 원통형 코어는 상기 나노 물질을 포함하는 PEF로 구성될 수도 있다. 다른 예에서, PET 및 강화된 PEF는 (필라멘트의 길이에 본질적으로 수직인 단면에서 볼 때) 필라멘트의 원형 섹터에 교대로 배열될 수도 있다.

또 다른 실시양태에서, 각각의 필라멘트는 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트로 구성된다.

또 다른 실시양태에서, 각각의 필라멘트는 PET, 및 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트로 구성된다.

또 다른 실시양태에서, 상기 나노 물질은 하이드록실기, 암모늄기, 아민기, 설페이트, 설포네이트, 에폭시기, 카복실레이트 및 카복실산기, 에스테르 및 무수물 중 하나 이상으로 작용성화된다. 이러한 기는 바람직하게는, 공유 결합에 의해, 수소 결합을 사용하여, 이온성으로, 물리적 흡착을 사용하여, 또는 정전기적으로 나노 충전제 시트의 표면에 부착될 수 있다. 이러한 작용성화는 또한, 그러한 기를 포함하는 탄화수소를 나노 물질에 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 작용성화는 예를 들어, 나노 물질과 중합체 매트릭스 사이의 계면 상호 작용을 개선할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 각각의 얀은 50 내지 1000 개의 필라멘트를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에서, 벨트 플라이, 오버레이 플라이, 카커스 플라이 및 플라이 스트립(이는 또한 오버레이 스트립도 포함함) 중에서 선택된 타이어 (고무) 컴포넌트가 제공되며, 이때 타이어 컴포넌트는 본 발명의 제 1 양태 및 임의적으로 그의 실시양태 중 하나에 따른 타이어 텍스타일 코드를 포함한다. 이러한 고무 컴포넌트는 고무로 코팅된 코드를 포함할 수 있다. 특히, 상기 고무 컴포넌트는 텍스타일 코드를 포함하는 텍스타일 직물을 포함할 수 있다. 이러한 직물은, 평행한 방식으로 서로 이격되어 배열된 복수의 코드를 포함할 수 있다. 상기 코드는 소위 씨실(weft)에 의해 코드의 길이에 본질적으로 수직인 방향으로 서로 연결될 수 있다. 코드는 날실(warp)로 고려될 수 있다. 다른 예에서 코드는 날실과 씨실을 형성할 수 있다. 그러나, 추가로 또는 대안적으로, 복수의 코드가 씨실 없이 고무 컴포넌트에서 평행하게 배열되고 서로 이격될 수 있다.

일 실시양태에서, 고무 컴포넌트의 두께는 0.5mm 내지 10mm, 또는 바람직하게는 1mm 내지 6mm 범위일 수 있다.

다른 실시양태에서, 고무 컴포넌트의 코드 밀도(플라이에 평행하고 코드의 연장부에 대해 수직인 방향으로 측정됨)는 바람직하게는 14개의 단부/인치(ends per inch, EPI) 내지 38 EPI 범위이다.

본 발명의 제 3 양태에서, 타이어가 제공되며, 이때 타이어는 본 발명의 전술한 양태 및/또는 그의 실시양태 중 하나에 따른 하나 이상의 코드 또는 하나 이상의 고무 컴포넌트를 포함할 수 있다.

본 발명의 추가 양태에서, 타이어 텍스타일 코드, 타이어 컴포넌트 또는 타이어를 제조하는 방법이 제공될 수 있다. 이러한 방법은 다음 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- (바람직하게는 현장에서) 단량체로부터 PEF를 중합하는 단계;

- 상기 단량체 중 하나에 탄소 또는 질화 붕소 나노 물질을 분산시키는 단계;

- 단량체를 혼합 및/또는 중합하는 단계;

- 상기 나노 물질에 의해 강화된 PEF를 포함하는 (고체) 칩을 얻는 단계;

- 상기 나노 물질(예를 들어, 상기 칩)에 의해 강화된 PEF를 용융시키는 단계;

- 상기 나노 물질에 의해 강화된 PEF 필라멘트를 얻기 위해, 상기 나노 물질에 의해 강화된 PEF를 체(sieve) 및/또는 압출 다이/방사 돌기(spinneret)를 통해 압출하는 단계;

- 압출된 필라멘트를 얀으로 방사(spinning)시키는 단계;

- 적어도 두 개의 얀을 코드로 트위스트하는(twisting) 단계;

- 평면으로 평행하게 배열된 복수의 코드를 제공하고, 상기 복수의 코드를 평면의 양측으로부터 고무 물질로 코팅하여, 플라이 또는 플라이 스트립과 같은 타이어 컴포넌트를 얻는 단계;

- 상기 플라이 또는 플라이 스트립 또는 상기 코드를 타이어에 포함시키는 단계;

- 상기 플라이, 플라이 스트립 및/또는 타이어를 경화시키는 단계.

바람직한 실시양태에서, 상기 나노 물질에 의해 강화된 PEF는, 나노 물질로 강화된 PEF, 및 PET 각각으로 구성된 하이브리드 필라멘트를 형성하기 위해, PET와 함께 공-압출될 수 있다. 예를 들어, 필라멘트의 원통형 코어로서 나노 물질-강화된 PEF를 압출하고 필라멘트의 중공 원통형 쉘로서 PET를 압출하도록 압출 다이 (또는 방사 돌기)가 개조 및 사용될 수 있다. 또는, 다른 예에서, 필라멘트의 교대되는 원형 섹터로 PET 및 나노 물질-강화된 PEF를 압출하도록 압출 다이가 개조될 수 있다.

본원에서 고무 또는 고무 물질이라는 용어는 엘라스토머 또는 엘라스토머 물질과 호환가능한 것으로 간주된다.

상기 조성물, 코드, 컴포넌트 또는 방법에서 언급된 특징은 본 발명의 다른 양태 또는 본원에 언급된 실시양태들 중 하나 이상의 요소와 추가로 조합될 수 있다.

본 발명의 구조, 작동 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 타이어 텍스타일 코드를 갖는 고무 컴포넌트를 포함하는 타이어의 개략적인 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시양태에 따라 평행 텍스타일 코드를 포함하는 플라이 스트립 형태의 고무 컴포넌트의 개략적인 단면을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시양태에 따른 타이어 텍스타일 코드의 개략적인 단면을 도시한다.
도 4는 도 3의 A 영역의 얀의 확대된 개략적인 단면을 보여준다.
도 5a는 도 4의 영역 B에 표시된 필라멘트의 개략적인 단면을 보여준다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시양태에 따른 필라멘트의 대안적인 조성을 도시한다.
도 5c는 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 필라멘트의 조성을 도시한다.

도 1은 본 발명의 비제한적인 제 1 실시양태에 따른 타이어(1)의 개략적인 단면도이다. 예시적인 타이어(1)는 트레드(10), 내부 라이너(13), 4 개의 벨트 플라이(11)를 포함하는 벨트 구조, 카커스 플라이(9), 2 개의 측벽(2), 및 비드 충전제 에이펙스(apex)(5) 및 비드(4)를 포함하는 2 개의 비드 영역(3)을 갖는다. 타이어(1)는 예를 들어 차량, 예컨대 트럭이나 승용차의 림(rim)에 장착하기에 적합하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 벨트 플라이(11)는 오버레이 플라이(12)로 덮일 수 있다. 카커스 플라이(9)는 한 쌍의 축 방향으로 대향하는 단부(6)를 포함하며, 이들 각각은 비드(4) 중 하나와 각각 회합된다. 카커스 플라이(9)의 각각의 축 방향 단부 부분(6)은 각각의 축 방향 단부 부분(6)을 고정하기 위한 위치로 각각의 비드(4) 주위에서 턴업(turn-up)될 수 있다. 카커스 플라이(9)의 턴업된 부분(6)은 2 개의 플리퍼(8)의 축 방향 외측 표면 및 2 개의 치퍼(7)의 축 방향 내측 표면과 맞물릴 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 트레드(10)는 4 개의 원주 방향 홈(groove)을 가질 수 있으며, 각각의 홈은 본질적으로 트레드(10)의 U 자형 개구를 한정한다. 트레드(10)의 주요 부분은 하나 이상의 트레드 화합물(이는 임의의 적합한 트레드 화합물 또는 화합물들일 수 있음)로 형성될 수 있다. 타이어(1)는, 이러한 비제한적인 예에서, 본 발명에 따른 텍스타일 코드를 포함하는 카커스 플라이를 갖는다. 이러한 코드에 대한 추가 세부 사항은 이하의 도 2 내지 4와 관련하여 설명된다.

도 1의 실시양태는, 예를 들어 에이펙스(5), 치퍼(7), 플리퍼(8) 및 오버레이(12)를 포함하는 복수의 타이어 컴포넌트를 제안하지만, 이러한 컴포넌트는 본 발명에서 필수가 아니다. 또한, 카커스 플라이(9)의 턴업된 단부는 본 발명에 필수적이지 않거나, 비드 영역(3)의 반대쪽 상에서는 없고(pass) 비드(4)의 축 방향 외측 면 대신 비드(4)의 축 방향 내측에서 끝날 수 있다. 상기 타이어는 또한, 예를 들어 4 개 초과 또는 미만의 홈을 가질 수도 있다.

도 2의 개략적인 단면은 플라이(90)(예컨대, 카커스, 벨트 또는 오버레이 플라이) 형태의 고무 컴포넌트를 보여주며, 이는 본 발명의 실시양태에 따른 복수의 코드(100)를 포함한다. 전형적으로, 이러한 플라이(90)는 텍스타일 캘린더(textile calendar)에서 제조되며, 여기서는 본질적으로 평행하고 이격된 복수의 코드(100)가 양 측면에서 고무 조성물의 층 또는 시트로 코팅된다. 이러한 캘린더링 방법은 타이어 제조 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 경화 후, 코드(100)는 이를 보강하는 고무 조성물에 매립된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 코드(100)는 복수의 얀(110)으로 구성될 수 있으며, 이때 각 얀은 복수의 필라멘트(101)로 구성된다. 본 예에서, 코드(100)는 비제한적인 예의 형태로 7 개의 얀(110)을 포함하며, 각 얀은 50 개 초과의 필라멘트(101)를 갖는다. 바람직하게는, 각각의 얀은 30 내지 250 개의 필라멘트를 갖는다. 얀(110)은 함께 트위스트되어 코드(100)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 코드(100)는 똑바로 연장되는 중앙 얀(110)을 가질 수 있으며, 중앙 얀(110) 주위를 하나 이상의 추가 얀(110)이 감싼다.

도 4는 도 3의 영역 A에 도시된 얀(110)의 확대도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 얀(110)의 각각의 필라멘트(101)는 도시된 실시양태에서 복수의 나노 입자 및 나노 시트(200)를 포함한다 (이 개략도에서는 정확한 비율로 도시되지 않음). 필라멘트(101) 내의 나노 물질은, 이 예에서는 폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF)로 구성된 중합체 물질에 매립되는 탄소 및/또는 질화 붕소로 이루어질 수 있다. 본 발명의 도면은 더 나은 이해를 위해 본 발명을 가시화하기 위한 것이지 나노 물질, 필라멘트, 얀 및 코드 사이의 정확한 비율을 제공하려는 것은 아니라는 점을 주지하여야 한다.

특히 도 4의 B 영역에 해당하는 도 4에 도시된 필라멘트 중 하나가 도 5a에 개략적으로 확대되어 도시된다. 도 5a의 단면도에서 볼 수 있듯이, 나노 물질(200)은 중합체 물질, 즉 PEF 물질(300)에 매립된다. 도 5a에 도시된 상황은 필라멘트(101)의 조성에 대한 바람직한 실시양태일 수 있지만, 본 발명의 범위 내에서 다른 필라멘트도 가능하다.

예를 들어, 도 5b는, 필라멘트(101')의 원통형 코어가 나노 물질(200)이 매립된(즉, 분산된) PEF 물질(300)을 포함하는, 필라멘트(101')의 다른 실시양태를 도시한다. 이 코어 부분은, PET 물질(400)로 만들어진 중공 원통형 부분으로 (본질적으로 동심원 형태로) 둘러싸여 있다. 일반적으로, 중공 원통형 층은 필라멘트(101') 총 직경의 1%(바람직하게는 5%) 내지 25% 범위의 두께를 가질 수 있다. 그러한 필라멘트(101')를 제공하는 한 가지 이유는, 코드가 고무 물질로 코팅된 고무 컴포넌트에서 고무 매트릭스에 대한 접착력을 향상시키기 위한 것일 수 있다. 특히, 나노 물질(200) 및/또는 PEF가 고무 컴포넌트 내의 고무 물질 (또는 다시 말해 코드의 고무 코팅)에 대한 접착력을 손상시키는 경우, 밀폐된 외측 PET 물질(400) 쉘의 제공은 PET 물질(400)의 공지된 접착 특성을 유지할 수 있게 한다. 이것은 또한, 접착제 딥(dip)이 코드에 사용되는 경우, 이러한 딥의 알려진 제형이 코드(101')와 함께 유지될 수 있음을 의미할 수 있다. 또한, 코드(101')는 PEF 물질(300)와 나노 물질(200)의 개선된 기계적 특성의 조합으로부터의 이점을 여전히 가질 것이다.

필라멘트(101')의 또 다른 실시양태가 도 5c에 도시되어 있다. 필라멘트(101')의 단면은 교대로 존재하는 여러 개의 원형 섹터를 나타낸다. PEF 물질(300)의 섹터는 2 개의 인접하는 PET 물질(400)의 섹터를 갖는다. 각각의 PET 물질(400)의 섹터는 2 개의 인접하는, 나노 물질(200)로 강화된 PEF 물질(300)의 섹터를 갖는다. 이러한 필라멘트(101")는 또한, PET 물질(400)과 강화된 PEF 물질(300)의 특성을 조합하는 데 도움이 될 수 있다. 특히, PET 물질(400)은 접착력을 향상시키는 데 도움이 될 수 있거나, 적어도, 알려진 접착제/딥을 사용하여 코드 내의 필라멘트(101")가 (예컨대 도 2의 것과 유사한 고무 컴포넌트에서와 같이) 고무 코팅에 연결되게 할 수 있다. 동시에, 도 5c의 실시양태에서는 강화된 PEF 물질(300)의 우수한 기계적 특성이 유익할 수 있다.

본 발명을 예시할 목적으로 특정한 대표적인 실시양태 및 세부 사항이 도시되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

적어도 두 개의 얀(110)을 포함하는, 타이어(1)용 텍스타일 코드(100)로서,
각각의 얀(110)은 다중 필라멘트(101, 101', 101")를 가지며,
각각의 필라멘트(101, 101', 101")는, 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트를 포함하는 하나 이상의 중합체를 포함하는, 텍스타일 코드.
제 1 항에 있어서,
상기 나노 물질은 나노 입자, 나노 시트, 나노 섬유 및 나노 튜브 중 하나 이상으로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 2 항에 있어서,
상기 나노 물질이 다음 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드:
A) 적어도 하나의 치수에서, 100nm 미만의 최대 두께; 및
B) 100 ㎡/g 내지 약 2,700 ㎡/g 범위의, 77K에서 질소 흡착에 의한 BET 표면적.
제 1 항에 있어서,
상기 필라멘트(101, 101', 101")는 3 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 직경을 갖고/갖거나, 각각의 필라멘트(101, 101', 101")가 나노 물질 및 중합체의 총 중량을 기준으로 0.001 중량% 내지 5 중량%의 나노 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 2 항에 있어서,
상기 나노 입자, 나노 시트, 나노 섬유 또는 나노 튜브가 다음 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드:
A) 1 nm 내지 5 nm 범위의 두께 및 100 nm 내지 15 ㎛ 범위의 최대 횡방향 연장부; 및
B) 100:1 내지 100000:1 범위의, 두께와 길이 사이의 종횡비(aspect ratio).
제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 푸라노에이트가 바이오매스 및 재생가능한 원료 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 1 항에 있어서,
상기 필라멘트(101, 101', 101") 중 적어도 하나는, 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET를 포함하는 하이브리드 필라멘트를 형성하기 위해, PET를 추가로 포함하고, 상기 PET는 임의적으로, 재생가능한 원료 및 재활용된 물질 중 하나 이상으로 적어도 부분적으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 2 항에 있어서,
상기 코드(100)는 5% 내지 25% 범위 내의 파단 연신율(elongation at break)을 갖는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 필라멘트(101')는 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET를 포함하고, 이때 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET 중에서 선택된 제 1 재료가 상기 필라멘트의 원통형 코어 부분에 배열되고, 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET 중에서 선택된 제 2 재료가 상기 원통형 코어 부분을 둘러싸는 필라멘트의 중공 원통형 부분에 배열되거나; 또는
적어도 하나의 필라멘트(101")는 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET를 포함하고, 이때 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 및 PET는 상기 필라멘트의 원형 섹터에 교대로 배열되거나; 또는
각각의 필라멘트(101)는, 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트로 구성되거나; 또는
각각의 필라멘트(101', 101")는 PET, 및 탄소 나노 물질 및 질화 붕소 나노 물질 중 하나 이상에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트로 구성되는
것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 1 항에 있어서,
나노 물질이 하이드록실기, 아민기, 암모늄기, 설페이트, 설포네이트, 에폭시기, 카복실레이트 및 카복실산기, 에스테르 및 무수물 중 하나 이상으로 작용성화되는 것을 특징으로 하는, 텍스타일 코드.
제 1 항에 있어서,
각각의 얀(110)이 다음 중 하나 이상을 갖는 것을 추가의 특징으로 하는, 텍스타일 코드(100):
A) 50 내지 1000 개의 필라멘트(101, 101', 101");
B) 200 내지 5000 dtex 범위의 선형 밀도;
C) 100 내지 600 회전/미터(turns per meter) 범위의 트위스트(twist).
제 1 항에 따른 텍스타일 코드(100)를 포함하는 타이어 고무 컴포넌트(90).
제 12 항에 있어서,
상기 컴포넌트(90)는 벨트 플라이, 오버레이 플라이, 카커스 플라이 및 플라이 스트립 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 타이어 고무 컴포넌트.
제 13 항에 따른 타이어 고무 컴포넌트를 포함하는 타이어(1).
적어도 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 따른 텍스타일 코드(100)의 제조 방법:
- 단량체로부터 폴리에틸렌 푸라노에이트를 중합하는 단계;
- 상기 단량체 중 하나 이상에 탄소 또는 질화 붕소 나노 물질을 분산시키고, 임의적으로 상기 단량체를 혼합 및/또는 중합하는 단계;
- 임의적으로, 상기 나노 물질에 의해 강화된 고체 폴리에틸렌 푸라노에이트를 얻고, 바람직하게는 상기 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트를 용융시키는 단계;
- 상기 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트를 압출하여, 상기 나노 물질에 의해 강화된 폴리에틸렌 푸라노에이트 필라멘트(101, 101', 101")를 얻는 단계;
- 압출된 필라멘트(101, 101', 101")를 얀(110)으로 방사(spining)하는 단계;
- 적어도 두 개의 얀을 코드(100)로 트위스트 하는 단계.