KR0182320B1

KR0182320B1 - 고강도 코드

Info

Publication number: KR0182320B1
Application number: KR1019920702263A
Authority: KR
Inventors: 브루스 헬퍼 파렐; 김동광; 마틴 쉬멘스키 로버트; 마르지알 시노폴리 이탈로; 장삐에르 가이; 반 뉴엔 기아
Original assignee: 카알 에이취. 크루코우; 더 굿이어 타이어 앤드 러버 컴퍼니
Priority date: 1990-03-21
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1999-05-01
Also published as: WO1991014811A1; EP0527139A4; AU7491791A; BR9106170A; DE69114000D1; JP2001000033U; AU642996B2; ES2080943T3; DE69114000T2; EP0527139B1; EP0527139A1; TR25148A; CA2075041A1; JPH05505652A; CA2075041C; KR930700728A

Abstract

고 강도 코드

3380㎫ 이상의 값을 갖는 타이어 강화재용 코드.

Description

고 강도 코드

제1내지 제3도는 본 발명의 태양에 따른 코드의 단면도이고,

제4도는 본 발명에 따른 복합체로 개략도이고,

제5내지 제13도는 한개의 트위스트 코드의 축길이를 따라서 취한 이상적인 기하학적 형상를 나타내는, 본 발명에 따른 코드의 단면도이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 바와같이, 카커스는 비이드를 제외한 , 플라이상의 벨트구조물, 트레드(tread),하부트레드, 및 측벽 고무로부터 분리되는 타이어 구조물을 뜻한다.

코드는 트위스트되거나 트위스트되지 않을 수 있거나, 그렇지 않으면 성형되는 하나 이상의 필라멘트/와이어에 의해 형성되고 , 추가로 상기와 같이 형성된 스트랜드를 포함할 수 있는 하나 이상의 보강재 요소이며, 상기 스트랜드는 또한 상기와 같이 형성되거나 형성되지 않을 수 있고 , 이는 타이어에서 플라이에 포함된다.

초인장력 강철(ST)는 상기 참고용 특허 출원 제 07/415948호에서 정의한 바와 같이, 최소한 TS = K₁ -K₂D(여기서 K₁= 4080 N/㎟, K₂=2000N/㎣ 및 D는 필라멘트 직경, ㎜이다)의 인장강도를 갖는 강철을 뜻한다.

본 발명에 따른 강철 강화 코드(36)(제1도 내지 3도참조)는 3380N㎟이상의 인장강도를 갖는 필라멘트(38, 40, 42 및 44)로 된 코드(36)로 특징지워진다.

바람직하게, 코드(36)는 미세하게 인발된 초 인장 강철 와이어의 4개 필라멘트로 이루어져 있다. 참고로 인용된 상기 특허 출원에서 인지된 바와 같이, 초인장력(ST)으로서 상기 정의된 인장 강도를 갖게 되는 다수의 야금학적 태양이 있다.

실시예에서 사용한 코드(36)는 0.35㎜ 직경의 초인장력 강철 와이어 및 1258N ± 70N의 코드(36)의 파고 강도를 갖는 4개필라멘트(38, 40, 42 및 44)의 구조물을 갖는다. 각각의 코드(36)는 16㎜ 꼬임 길이로 함께 트위스트된 2개의 필라멘트(38, 40)를 가지며, 상기 2개의 필라멘트(38, 40)는, 동일한 트위스트 방향으로 트위스트된 필라멘트(38, 40)와 함께 트위스트될 때, 트위스트됨이 없이 서로 평행한 나머지 2개의 필라멘트(42, 44)와 함께 16㎜ 꼬임 길이로 트위스트된다. 이러한 코드는 2+2x. 35ST로서 나타낸다. 2+2 구조물은 그의 개구부 및 개구부로부터 생긴 양호한 고무침투성으로 공지되어 있다. 상기 0.35는 필라멘트 직경(㎜)을 나타내고, ST는 초 인장력이 있는 물질을 나타낸다.

제조된 기타 코드는 3+2x. 35ST 및 3+3x. 35ST를 포함한다.

상기코드들을 특히 종래의 구조물에 대체할시, 트럭 타이어용 복합체에 대한 특정용도를 갖는다.

코드의 강도(STR)를 코드의 선밀도(LD)로 나눈비(STR/LD)비교함으로써 코드들의 장점들이 명백하게 나타난다.

코드의 강도대 선밀도의 비를 비교함에 있어서, 상기 비율은 본 발명의 경우 더높음을 알 수 있다. 증가된 STR/LD를 갖는 상기 구조물을 이용하여 동일한 강도에서 낮은 총중량을 수득하는 복합체 제조방법을 하기에 나타낼 것이다.

예를들어, EPI 12(4.7개의 단부수/㎝)및 최소 코드 강도1708N에서 종래의 코드 3x. 265/9x. 245TH+1는 8071N/㎝의 강도를 갖는 복합체를 제조한다. 코드에 적용된 압연검 표준두께가 모든 코드에 대해 동일하게 유지된다면 하기표와 같은 결과를 수득한다.

상기 표 2의 최종 칼럼은, 상기 언급된 코드를 갖는 모든 복합체의 강도(N/㎝), 및 모두 8000 범위 및 거의 동일한 범위의 단부수(단부수/㎝)를 제공한다. 종래의 코드들은 먼저 기록되어 있으며, 본 발명에 따른 코드들은, 본 코드로 대체할 수 있는 종래의 코드와 함께 그 밑에 기록되어 있다. 종래의 코드에 비해 본발명이 코드의 STR/LD의 증가로, 적당한 단부수를 갖는 복합체내에서 상호 교환가능한 본 발명의 코드를 제조하는 코드를 사용할 시 융통성이 부여된다. 각 경우에 있어서, 본 발명에 따른 코드는 구조물중에서 필라멘트의 수가 적을수록 더욱 간단해진다.

코드강도가 대체된 코드보다 적지만, 초 인장력 필라멘트 물질의 EPI 및 부가적인 강도로 인해 복합체는 동일한 강도를 갖게 된다. 그러나, 본 발명의 코드는, 복합체가 중량이 적을수록 연료 효율성 타이어에 기여할 수 있는 강도를 동일하게 수득한다는 결과에 따라 중량이 적음을 알 수있다. 더우기, 상기 중량 감소는 부수적으로 복합체 비용이 18％ 이하로 감소되는 효과를 제공한다.

하기 표 3은 직경이 다양한 4개 필라멘트 코드의 고 인장력(HT) 및 초장력 (ST)을 직접 비교하여 모든 경우에 강도가 증가함을 보여주고 있다. 표 3에 있는 코드 샘플 모두가 상기 지적된 샘플이 되는 것은 아니다.

종래의 코드에 비해 본 발명 코드의 또 다른 장점은 그들의 구조물의 압연된 검에 의한 침투에 개방되어 있어 부식 파급 저항성이 더욱더 강하게 된다는 것이다. 하기 표 4는 초기 및 증기노화 이틀후의 각종 코드에 대한 인장력 및 검의 피복 범위를 비교한 것이다.

종래의 코드들은 강도 및 피복범위가 떨어지는 반면에, 본 발명 코드들은 그들의 인장력 및 피복범위를 유지함을 알 수 있다. 염 및 수분 노화에 의해서도 유사한 결과가 얻어졌다.

본 발명의 코드들은 코드강도가 더욱 강하므로, 보다 적은 양의 코드를 사용해도 동일한 강도가 얻어진다. 직경이 큰 필라멘트를 갖는 코드들은, 선행기술의 강도 수준으로는 이러한 형태의 구조물을 따라 잡을 수 없지만 U+T형태구조물의 이용을 가능하게 하는 종래의 코드에 비해 코드내의 필라멘트수를 실질적으로 감소시킨다. U+T형태 구조물은 더욱 개방되어 우수한 접착력 및 큰 내식성을 야기한다. 최종적으로 전술한 바와 같이, 신규한 코드는 엘라스토머 뿐만 아니라 강화재 모두로 부터 엘라스토머내의 강화재로 중량 감소를 초래한다.

특허법의 조항에 따라, 코드의 조작원리 및 방식이 설명되어 있고 가장 바람직한 태양을 표현한 것으로서 실례를 들어 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 그의 정신 또는 범위를 벗어남 없이 특정 실례를 들어 설명하는 것과는 다른 방식으로도 수행될 수 있음을 알아야 한다.

본 출원은 본 명세서에서 참고로 인용되어 있는 1990년 3 월 21자로 출원된 동시계류중인 미합증국 특허 출원 07/496,759호 및 1989년 10월 2 일자로 출원된 동시계류중인 본 양수인의 미합중국 특허 출원 제 07/415948 호의 일부 계속출원(CIP)으로서, 이들은 강도 및 연성을 증가시킨 고무 제품용 와이어/필라멘트를 강화시키기 위한 강철 합금 및 그의 제조방법을 개시하고 있다.

본 발명은 코드 및 코드로 강화된 플라이(ply)에 관한 것이다.

특히 , 본 발명은 구조물이 바람직하게 강화 타이어 용인 경우, 고무를 갖는 코드 강화 복합체에 관한 것이다.

강화 엘라스토머 제품들은, 예를들면 컨베이어 또는 이와 유사형 벨트, 타이어등에 대한 기술분야에 널리 공지되어 있다. 또한, 구조물을 강화시키기 위해 주위에 랩 필라멘트(wrap filament)를 갖는 단일 스트랜드 구조물에서 2개 이상의 필라멘트로 된 미세 와이어의 다수의 트위스트된 필라멘트로 제조한 코드도 공지되어 있다. 더욱 최근에, 2+7x. 22+1과 같은 다수의 스트랜드 및 다층 코드는 타이어 벨트의 복합체에 대해 요구되는 내구성을 충족시키는 것으로 밝혀졌으나 많은 비용이 든다. 더더욱 최근에는 서로 트위스트되어 있지 않지만, 무리 또는 다발 형태로 함께 약간 트위스트된 다수의 필라멘트의 단일 스트랜드 코드를 이용하여 코드 구조물 및 다수-배향성 코드를 단순화시켜왔다. 타이어의 복합체는 필요한 피로 수명이 높을수록, 필요한 강도를 얻기 위하여 코드내에 더많은 필라멘트를 필요로 하는 보다 작은 직경의 필라멘트로 된 코드를 생산하도록 한다.

가장 최근에는 승용차 및 소형 트럭의 타이어용으로 각각 2x. 30HT 및 2+2x. 30HT의 코드를 갖는 2개의 플라이 타이어 벨트를 사용하고 있다. 2x 코드의 실례는 1987년 9 월 16일자로 EP 제 0237462호로서 요즈음 공개된 양수인의 선행 특허 출원에서 찾을 수 있다. 이 코드들은 0.08 중량％ 이상의 탄소함량을 갖는 고 인장력(HT) 강철로 만들어졌으며, 이것은 본 발명에서 초인장력(ST)으로 언급되는, 본 강철 합금보다 낮은 강도를 갖고 있다.

상기 강철 합금 및 필라멘트를 개발한 후에도, 많은 문제점들이 해결되어야만 했었다. 고 강도 강철 합금들은 코드 모듈러스를 변화시켜, 코드에 대한 고무의 적절한 접착력을 고려한 세가지 인자들에 의존하는 것으로서 상기 2x 코드적용에 기재된 타이어 벨트 총하중의 변수를 조절하는 가능성을 제공한다. 상기 인자들은 코드 모듈러스, 코드 부피 대 고무 부피의 비율(종종 인치당 코드 단부수로 표현 함), 및 코드 강화물의 각도이다. 전술한 2개의 다른 코드와 관련된 인자들의 증가로 인해, 일반적으로 벨트의 중량이 증가된다. 중량의 증가로 인해 타이어의 비용 및 구름 저항(rolling resistance)이 증가하게 된다. 낮은 모듈러스를 갖는 저중량의 코드는 비록 중량이 적을지라도 코드대 고무 부피의 비율이 증가함으로써 상쇄되어야만 하는 낮은 코드 모듈러스를 갖고 있기 때문에, 상기 문제점들을 해결하지 못한다. 이러한 코드 부피의 증가는 코드의 물리적 크기, 및 고무에 대한 코드의 우수한 접착력을 위해 코드사이에 침투하는 고무의 능력을 지배하는 코드들 사이의 공간에 의해 제한된다.

이에 대한 해결책은 측면 강화에 대해 코드 부피 대 고무 부피의 비율이 역효과를 주지않으면서도 신규한 코드 모듈러스의 장점을 이용할 수 있는 코드 구조물을 결정하는 것이었다.

많은 연구, 노력, 시험 및 시간을 들인바, 본 발명은 실제적으로 감소된 필라멘트 수를 코드에 제공하였다. 필라멘트수의 감소는 중량의 감소를 야기하지만, 이것이 반드시 필라멘트 크기를 증가시키는 것은 아니다. 이러한 상황하에서, 코드는 벨트 플라이의 1인치당 단부수(ends per inch, EPI)를 변화시킴으로써 사용하는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 나타난 기타 장점들로는 벨트에서 코드 충돌 사이의 코드 검 피복물의 표준두께 감소, 및 검의 표준두께의 감소뿐만 아니라 강화재 중량의 감소로 인한 중량감소를 들 수 있다. 또한, 이로인해 본 발명의 복합체에 대한 비용이 감소된다.

하기 나타나는 바와같이, 본 발명은 실질적으로 타이어 벨트의 총하중을 유지하면서도, 이전에는 고 인장력 필라멘트로는 사용할 수 없었던 코드 구조물내에 보다 강한 필라멘트를 사용하여, 중량 및 비용을 줄이고, 벨트중의 임의의 물질을 감소시키는 코드 부피 및 각도를 제공하는 것으로 나타났다. 유사한 장점들은 카커스(carcass) 플라이와 같은 기타 복합체로 이룩될 수 있다.

본발명에 따른 강화된 복합체 구조물을 위한 대한 코드는 바람직하게는 다수의 필라멘트로 제조되며, 각각의 필라멘트는 하기식으로 정의된 최소한의 인장 강도(TS)를 갖는 강철로 제조된다 ;

상기식에서 ,

K₁은 4080 N/㎟ 이고,

K₂는 2000 N/㎣ 이고,

D는 필라멘트 직경(㎜)이다.

또한, 본 발명은 코드내에서 2개의 그룹의 필라멘트로 엘라스토머 구조물을 강화시키기 위한 U+T 형 코드를 제공하며 , 여기서 T 그룹은 트위스트된 것이고 , U 그룹은 트위스트되어 있지 않은 것으로서, 이들 두 그룹은 동일한 피치와 트위스트 방향을 모두 갖는 3개 이상의 필라멘트로 이루어져 있어, 서로 트위스트되어 있으며, 상기 코드는 하기식으로 정의된 코드 파괴 하중 (CBL)(in)을 갖는 강철로 제조된다 :

상기식에서,

CE 는 코드 효율이고,

D 는 필라멘트 직경(㎜) 이고,

N 은 코드내의 필라멘트 수이다.

더우기, 상기 코드는 다 층 코드 선구체보다 단순한 구조물로 되어 있으며 , 2+2, 3+2, 3+3 및 U+T(여기서, T 및 U는 코드를 형성하는 각각의 그룹내의 필라멘트 수를 나타낸다)의 형태를 취한다. 필라멘트 크기를 변화시킴으로써, 몇개의 타이어벨트 또는 복합체에 대한 코드 구조물을 수득할 수 있다. 또한, 코드내에서 2개의 그룹의 필라멘트로 엘라스토머 구조물을 보강시키기 위한 U+T 형태의 코드도 포함되며, 여기서 T 그룹은 트위스트된 것이고, U 그룹은 트위스트되지 않은 것으로서 이들 두 그룹은 동일한 피치 및 트위스트방향을 모두 갖는 3개 이상의 필라멘트로 이루어져 있어, 서로 트위스트되어 있고, 상기 코드는 하기식으로 정의된 최소한의 인장강도(TS)를 갖는 강철로 제조된다:

상기식에서

K₁= 4080 N/㎟

K₂= 2000 N/㎣ 및

D = 필라멘트 직경 (㎜)

추가로, 코드내에서 2개의 그룹의 필라멘트로 엘라스토머 구조물을 강화시키기위한 U+T 형태의 코드도 포함되며, 여기서 T 그룹은 트위스트된 것이고, U그룹은 트위스트되지 않은 것으로서, 이들 두 그룹은 동일한 피치와 트위스트 방향을 모두 갖는 3개이상의 필라멘트로 이루어져 있어, 서로 트위스트되어 있고, 상기 코드는 탄소 0.78내지 0.86 중량％; Si 0.3 내지 1.0 중량％; 원소 Cr, Ni, Co, W, Mo, V, Nb 및 그들의 혼합물의 부류로부터 선택된 합금 원소 0.1 내지 0.5중량％; 및 그 나머지의 철 및 잔류물의 함량을 갖는 강철로 제조된다.

상기 코드는 고 인장력 강철로 제조된 동일한 구조물의 코드 선구체보다 코드 파괴 하중이 7 내지 9％가 증가하는 장점이 있다.

더우기, 상기 모든 코드들은 사용하는 강화재에서 낮은 선밀도를 나타내고, 타이어, 벨트 또는 기타 강화 엘라스토머인 강화재 및 제품에 대해 중량 및 비용이 감소하게된다.

첨부된 도면들을 고려하여 하기 본 발명의 태양에 대한 상세한 설명을 보면, 본발명의 상기 장점들은 본 기술분야의 숙련된 자들에게 쉽게 명백해질 것이다.

Claims

하기식으로 정의된 코드 파괴하중(CBL, 1b)을 갖는 강철로 제조된 코드내에서 , 동일한 피치와 트위스트 방향을 모두 갖는 3개 이상의 필라멘트를 포함한, 서로 트위스트되어 있는 2개의 필라멘트 그룹 U 및 T(여기서, U 그룹은 트위스트되어 있지 않고, T 그룹은 트위스트되어 있다)를 가진 엘라스토머성 구조물 강화용의 U+T형 코드:

CBL = N(720.4D² - 352.6D³)CE

상기식에서, CE 는 코드 효율이고, D 는 필라멘트 직경(㎜)이고, N 은 코드중의 필라멘트 수이다.
하기식으로 정의된 최소한의 인장강도(TS)를 갖는 강철로 제조된 코드내에서, 동일한 피치와 트위스트 방향을 모두 갖는 3개 이상의 필라멘트를 포함한, 서로 트위스트되어 있는 2개의 필라멘트 그룹 U 및 T(여기서, U 그룹은 트위스트되어 있지 않고, T 그룹은 트위스트되어 있다)를 가진 렐라스토머성 구조물 강화용의 U+T 형 코드 :

TS = K₁ - K₂D

상기식에서, K₁은 4080 N/㎟ 이고, K₂는 2000 N/㎣ 이고, D는 필라멘트 직경(㎜)이다.
탄소 0.78내지 0.86 중량％; Si 0.3 내지 1.0 중량％; Cr, Ni, Co, W, Mo, V, Nb 및 이들의 혼합물로부터 선택된 합금 원소 0.1 내지 0.5 중량％; 및 그 나머지량의 철 및 잔류물의 함량을 갖는 강철로 제조된 코드내에서, 동일한 피치와 트위스트 방향을 모두 갖는 3개 이상의 필라멘트를 포함한, 서로 트위스트되어 있는 2개의 필라멘트 그룹 U 및 T(여기서, U 그룹은 트위스트되어 있지 않고, T 그룹은 트위스트 되어 있다)를 가진 엘라스토머성 구조물 강화용의 U+T 형 코드.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트가 0.15 내지 0.38㎜ 범위의 직경을 갖는 코드.
제4항에 있어서, 상기 필라멘트 직경 범위가 0.30 내지 0.38㎜ 인 코드.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들 중 하나 이상이 2개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹이 2개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제7항에 있어서, 상기 필라멘트 직경이 0.35㎜ 인 코드.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들중 하나 이상이 3개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제9항에 있어서, 나머지 필라멘트 그룹이 2개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들이 3개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제10항에 있어서, 상기 필라멘트 직경이 0.35㎜ 인 코드.
제11항에 있어서, 상기 필라멘트 직경이 0.35㎜ 인 코드.
3개의 트위스트되지 않은 필라멘트의 그룹과 2개 이상의 트위스트된 필라멘트의 그룹을 포함하며, 각각의 그룹이 동일한 피치 및 트위스트 방향으로 서로 트위스트되어 있으며, 각각의 필라멘트는 0.30 내지 0.39㎜의 직경을 갖는, 강철 필라멘트로 제조된 타이어 강화용 코드.
제2항에 있어서, 상기 필라멘트가 0.15 내지 0.38㎜ 범위의 직경을 갖는 코드.
제2항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들중 하나 이상이 2개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제2항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹이 2개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제2항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들중 하나 이상이 3개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.
제2항에 있어서, 상기 필라멘트 그룹들이 3개 이상의 필라멘트를 갖는 코드.