KR0148814B1 - 타이어용 복합 비드재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유층을 열경화성 수지에 침적시키거나 혹은 박판형 섬유층의 양면에 열경화성 수지를 피복시킨 복합 소재층 사이에 1층 이상의 강선층을 매설함으로써, 균일성 및 내구력이 향상되고 굽힘 변형이나 전단력이 작용할 경우 비드부의 층간 벌어짐이나 박층분리를 감소시킨 타이어용 복합 비드재에 관한 것이다.

Description

타이어용 복합 비드재

제1도 a), b)는 종래 타이어의 비드부의 개략도.

제2도 a), b)는 본 발명에 따른 타이어 비드부의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 강선층 3 : 복합소재층

L : 비드부 두께 5 : 종래 강선

6 : 고무

본 발명은 미세보강 강선층을 함유한 복합 비드재를 사용하여 비드부를 형성하므로서 비드부의 무게 증가, 형태 변형 및 박층 분리에 의한 비드절단 등의 단점을 개선한 타이어의 복합 비드재에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 비드재로는 탄소강 또는 알루미늄을 사용한다. 예를 들면 강선(5)을 일정 간격으로 배열하고 강선간의 접착 및 형태를 유지를 위해 압출기에 통과시켜 일정한 두께로 고무(6)를 입힌 다음 그것을 일정한 형상과 강도가 유지되도록 일정 횟수를 드럼상에서 와인딩하여 비드를 제고하였다(제1도 (a) 참조). 이렇게 제조된 비드는 가황중 비드 강선의 분산에 의한 형태 변형을 막기 위하여 나일론 망사로 감싼 다음 티이어 성형 공정에서 타이어의 비드부에 부착한다.

상기와 같은 만들어진 비드는 절차가 복잡하기 때문에 대량생산과 균일성 유지가 어렵게 되며 강선상에 입혀진 고무가 가황 공정중의 높은 압력과 열에 의해 흘러내리기 때문에 원래 설계된 비드 형상을 얻는 것이 어려우며, 특히 시작 부분과 절단후 끝 부분에서 구성 비드의 형태 불량이 심하게 나타난다. 이로 인해 타이어가 주행중에 받는 응력들이 비드부에 균일하게 작용되지 않아 내구력이 저하되며 또한 공기 유지성도 저하되고, 그로 인해 타이어와 링 사이에 미끄러짐이 발생되어 안정성도 하락한다. 아울러 이러한 비드재는 탄소강이나 알루미늄등을 사용하기 때문에 중량이 많이 나가는 결점도 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 비드를 성형전에 어느정도 까지 가황을 시킨후 사용하거나, 고무를 사용하지 않고 강선만을 일정한 형태로 꼬아서 사용하는 방법등이 제안되었지만, 역시 비드의 균질성을 해결하는 데는 그 한계가 있어 보다 근본적인 문제점의 해결이 요구되었다.

또한 최근 복합 소재를 사용한 타애어용 비드구조가 제안되고 있는데, 이 복합소재 비드는 탄성이 높고 치수 안정성이 극히 우수한 것이 사실이나 반면 굽힘 변형력이 작용하는 경우에는 일반 강선 소재와는 달리 복합소재 층간에서 박층분리가 일어나 쉽게 파손되므로 타이어 사고의 원인이 되어 실제 적용이 곤란하였다.

따라서 본 발명에서는 타이어 비드부의 중량감소, 형태유지 및 박리현상 제거를 목적으로 하는 바, 이의 해결을 위하여 고강도 섬유와 수지를 혼합한 복합 소재 내부에 강선층을 매설하여 배드재로 사용함으로써 비드부의 균일성, 균질성 및 강도 등이 향상된다.

이하 본 발명에 따른 타이어의 복합 비드재에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도(a),(b)는 본 발명의 미세 강선이 함유된 복합소재의 비드부 구조를 보여주고 있다. 본 발명에서의 비드 구조는 고강도 섬유층과 수지층이 일정 두께로 침적되어 있는 복합소재(3) 내부에 미세한 강선층(1)을 1층 이상 심어 놓은 것이다.

상기 미세 강선층(1)은 제2도(b)처럼 비드부의 내외측에 있도록 배치하는 것이 바람직하다. 복합소재 내의 미세 강선층(1)은 비드부에 구부림 변형이나 전단력이 작용할 때, 그힘이 강선의 원주면 전체에 걸쳐 균일하게 분포되도록 하여 힘이나 변형이 어느 한 점에 집중되지 못하게 함으로써 박리현상이 일어나는 것을 방지한다. 또한 순수 복합 소재로만 제조된 비드부(제1도(b))는 약한 전단력하에서 외피층이 먼저 분리되어 절단이 쉽게 일어나는데, 본 발명의 미세 강선층(1)은 이와 같이 연속적인 층분리가 일어나지 않도록 방지해 준다.

미세 강선층(1)이 2층보다 많이 존재하는 것은 비드부의 무게 감소 측면에서 부적합하다.

특히 최대한의 성능을 얻기 위해서는 제2도(b)에서 처럼 강선층이 비드부 두께(L)의 약 1/5-1/5정도 되는 위치에 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 사용조건이 가혹하지 않은 타이어의 경우, 비드재의 중심이나 외부쪽에 1층의 미세 강선층(1)만을 두는 것도 가능하다.(제2도 (a) 참조)

본 발명에서 사용되는 미세 강선은 기존의 강선 비드에 사용되는 철선에 비하여 그 직경은 작으나 강성은 큰 고강도 특성을 가지는 것이 사용된다. 강선의 직경은 0.1-0.5mm인 것이 바람직하며, 강선재료상에 포함된 탄소 함량이 0.8-0,9%인 고탄소강이 바람직하다. 이러한 미세철선은 대체적으로 사용되는 굵기에 따라 20-90kgf/mm 정도의 절단 강도를 가져 동일 굵기의 일반 강선에 비하여 10-50% 정도 높게 나타난다. 이 보다 더 높은 탄소가 함유된 것은 취성이 갑자기 증가하기 때문에 좋지 않고, 반대로 탄소 함량이 더 낮은 것도 미세 철선과 미세 철선을 에워싸는 주위의 복합소재 사이의 경계상에 높은 탄성차이를 유발시키므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 미세 철선이 함유된 복합 비드재를 제조하는 방법은 다음과 같다. 먼저 복합 소재는 글라스 섬유나 카본 파이버, 또는 고강도 아라미드 등과 같은 섬유나 이들 섬유가 함유된 혼방 섬유등을 여러가지 열경화성 수지에 침적시킨 것, 또는 박판형 섬유층의 양면에 이들 열경화성 수지를 입혀 제조한 것이다. 물론, 수지재료는 가열 상태에서 일정 시간 방치되면 경화가 되도록 적절한 반응경화제와 촉매성 반응촉진제를 혼합시킨다.

상기의 섬유상 재료나 수지재료, 그리고 혼합 경화제는 이미 공지된 것이다.

양쪽에 수지가 피복된 섬유층을 실린더 형의 드럼 위에 일정 횟수 감고, 그 위에 적절한 굵기의 철선을 서로 닿지 않게끔 계속하여 회전시켜 감는다. 철선이 감겨진 층위에 다시 수지가 침적된 섬유층을 반복하여 일정 횟수 또는 감는다. 철선의 굵기와 감을 때 철선간의 간격은 사용코자 하는 비드재의 용도에 따라 달라지게 되는데, 일반적으로 고하중의 혹독한 사용 조건하에서는 간격이 보다 촘촘해지고 사용되는 철선의 굵기도 커지게 된다. 그러나, 최소한도로 이들 철선 사이에는 사용되는 강선의 굵기보다 넓은 간격을 두어야 하며 인접한 강선끼리 접촉되지 않도로고 하여야 한다.

이와같이 제조된 실린더형의 미경화 조립물은 오븐에 넣어져 적정한 온도와 시간으로 경화된후, 일정한 폭으로 절단되고 그 표면을 연마하여 비드 형태로 만든다. 이때 절단 후에 비드재 바깥으로 노출된 강선을 절단하고 연마하여 표면상에 노출된 감선이 없도록 한다.

마지막으로 비드가 타이어에 적용된후 비드 주위 고무와 비드가 접착이 잘 되도로고 리소시놀 포름알데하이드 라텍스와 같은 접착제를 비드 표면에 바른다.

이하 본 발명에 따른 비드재를 사용하여 시험한 결과를 설명한다.

표1은 강선이 포함되지 않은 복합소재만을 사용한 비드와, 동일한 복합소재(3)를 사용하고 치수도 동일하게 유지하되 비드재의 위 아래 표면으로 부터 비드재 전체두께(L)의 1/4되는 위치에 0,3mm 직경의 강선을 사용하여 두층의 미세강선층(1)을 형성시킨 비드로 만든 각 타이어의 여러가지 성능을 비교한 것이다. 이때 측정된 타이어의 성능은 상대치를 서로 비교한 것이다.

이상의 시험결과에서 알 수 있듯이, 미세 강선을 포함한 본 발명의 비드재가 강선을 포함하지 않은 비드재에 비하여 균형 및 균일성면에서 월등히 우수하고, 특히 내구력이 향상되었으며, 비드 부위에 순간적으로 충격을 가했을 때의 비드 변형이나 파손율이 현저히 감소한 것을 알 수 있다.

비드부위의 순간 충격 시험은 타이어의 비드부에 동일한 충격을 가한 후에 타이어 내부 비드가 파손되거나 원형이 변형된 비율을 비교한 것이다. 또한 굽힘 변형이나 전단력이 작용할 경우 층간 벌어짐이나 박층분리를 최소화 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 단일섬유 또는 혼방섬유를 열경화성 수지에 침적시킨 것 또는 박판형 섬유층의 양면에 열경화성 수지를 피복시킨 복합 소재층(3)을 타이어 성형드럼 위에 일정횟수감은 다음, 그 위에 다수의 강선을 서로 닿지 않도록 일정 간격만큼 이간하여 감고, 다시 그 위에 상기 복합 소재층을 감는 방법으로 복합 소재층 사이에 1층 이상의 미세 강선층(1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어용 복합 비드재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 강선의 직경이 0.1∼0.5mm 이고, 강선의 재질은 탄소함량이 0.8~0.9%인 고탄소강이며, 절단 강도가 20~90kgf/mm인 것을 특징으로 하는 타이어용 복합 비드재.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 미세 강선층(1)은 1층일 때는 비드부의 중앙부나 외부쪽에 위치시키고, 2층일때는 비드부의 내외부 표면쪽에 각각 위치토록 함을 특징으로 하는 타이어용 복합 비드재.
4. 제 3항에 있어서, 미세 강선층(1)이 1층일 때는 비드부 두께(L)의 약 1/5~1/4 정도 되는 곳에 위치되는 것을 특징으로 하는 타이어용 복합 비드재.