KR100193495B1 - 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카카스의 섬유코드에 대하여 실제 타이어 주행시의 조건과 유사한 조건을 부여하여 상기 섬유코드의 강도와 이 섬유코드와 카카스고무와의 접착력을 효과적으로 평가할 수 있도록 함으로써 카카스의 내구성능을 향상시키도록 한 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험방법에 관한 것으로서, 고무(1 또는 3)에 일정한 수의 섬유코드(2 또는 4)를 한가닥씩 평행하게 1층 또는 다수층 매설하여 가류된 다수의 시편(A 또는 B)을 인장시험기인 인스트론(11)에 의하여 각각 다른 시간동안 동일 조건으로 노화시켜 상기 섬유코드(2 또는 4)의 일단을 파지하여 코드(2 또는 4)가 뽑힐 때가지의 인장력을 측정함과 아울러 상기 뽑힌 섬유코드(2 또는 4)의 양단을 파지하여 파단 될 때까지 인장시킬 때의 인장력을 측정하도록 되어 있다.

Description

승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험 방법

제1도는 본 발명에 따른 시험 방법을 수행하기 위한 시편의 일예를 나타내는 평면도.

제2도는 동 정면도.

제3도는 본 발명에 따른 시험방법을 수행하기 위한 시편의 다른 예를 나타내는 평면도.

제4도는 동 정면도.

제5도는 첫 번째의 예의 시편에 대하여 접착력 시험을 하는 상태를 나타내는 개략적인 단면도.

제6도는 두 번째 예의 시편에 대하여 접착력 시험을 하는 상태를 나타내는 개략적인 단면도.

제7도는 첫 번째 예의 시편에 대한 접착력 시험 결과를 나타내는 그래프.

제8도는 두 번째에 예의 시편에 대한 섬유코드의 강도변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,3 : 고무 2,4 : 섬유코드

11 : 인스트론 12 : 지지대

13 : 코드그립 14 : 압축기

15 : 온도감지센서 A,B : 시편

F1₁: 접착력 F₂: 강도

본 발명은 승용차용 타이어의 섬유코드, 예컨대 카카스를 구성하는 섬유코드의 강도와, 이 섬유코드와 카카스 고무와의 접착력이 타이어 주행에 따라 어느 정도의 범위로 하락하는지에 대해서 효과적으로 예측할 수 있도록 한 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험방법에 관한 것이다.

일반적으로 승용차용 타이어의 카카스는 섬유코드가 단절됨이 없이 고무에 매설되어 타이어의 전체 응력을 지지하는 역할을 하기 때문에 인장과 압축이 계속적으로 반복되면서 발생하고 비틀림 응력까지 받는다. 그러므로 상기 섬유코드는 고무와의 접착력이 유지되면서 코드자체의 피로특성이 사용중에 큰 변화가 없어야 한다.

실제 승용차용 타이어의 섬유코드로는 나일론, 폴리에스터, 레이온 등의 유기섬유를 주로 사용하고 있고, 향후 강도가 높은 무기섬유도 상용할 움직임이 있다. 이러한 섬유코드는 타이어의 강도보강을 위하여 인치당 코드가닥수(이하 EPI 라 칭함)를 20 ~35 EPI로 평행하게 배열하여 1층 ~ 3층 겹쳐 사용된다.

상기와 같이 코드배열된 카카스는 특히 양 버드부에서 인장력, 압축력 및 비틀림 응력을 많이 받게 되어 발열 및 응력이 집중되므로 섬유코드와 고무와의 접착력이 저하되고 섬유코드에 피로가 누적되어 코드절상 등의 현상이 나타나게 된다.

따라서, 상기 현상의 발생을 방지하도록 주행 조건에 알맞게 카카스를 구성하기 위하여 실제 주행 조건에 따른 섬유코드의 강도 및 이 섬유코드와 고무와의 접착력을 정확하게 평가할 필요가 있다.

현재까지의 카카스용 섬유코드에 대한 카카스 고무와의 접착력 시험은 매우 단순하여 실제 타이어에서의 섬유코드의 강도나 고무와의 접착력을 정확하게 평가하기가 매우 어려웠다.

현재까지의 이러한 접착력 시험은 주로 2가지 방법으로 수행되어 왔다.

그 한가지는 ASTM D2138인 H-테스트이고, 다른 한가지는 동적 특성을 고려한 SESA이다.

상기 H-테스트는 섬유코드에 대한 정적 접착력 시험방법으로서, 두께가 5mm이고, 폭이 10mm인 고무에 길이가 약 150m인 섬유코드 14가닥 정도를 한가닥씩 평행하게 배열하여 매설하고, 이것을 가류하여 이루어진 시편에 대하여 상기 섬유코드를 인장시험기인 인스트론(Instron)에 의하여 인장하여 이 때의 인장력의 평균치를 기준으로 접착력을 평가하는 시험이다. 그러나, 이 H-테스트는 섬유코드 또는 고무를 여러 종류로 변경하더라도 인장력의 편차가 크지 않고, 또한 섬유코드 한가닥만의 특성을 나타내기 때문에 실제 카카스에 적용하는 데에는 문제가 있다.

또한, 상기 SESA의 경우에는 폭이 1인치이고 두께가 3~5mm인 고무에 길이가 약 150mm인 섬유코드 4~7가닥을 1가닥씩 평행하게 배열하여 매설하고, 이것을 가류하여 이루어진 시편을 상기 코드의 길이 방향으로 인장력을 가함과 동시에 시편의 상면을 둥근 실린더로 압축력을 가하여 접착력을 평가하는 방법이다. 그러나, 이 SESA에 의하면 코드와 고무와의 접착상태를 비교하는데 있어서 시험후 시편이 파괴되기 때문에 육안 비교만이 가능하고 정확한 접착력 평가가 불가능한 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 카카스의 섬유코드에 대하여 실제 타이어 주행시의 조건과 유사한 조건을 부여하여 상기 섬유코드의 강도와 이 카카스 고무와의 접착력을 효과적으로 평가 할 수 있도록 함으로써 카카스의 내구 성능을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 한층의 섬유코드 배열층에 대한 고무와의 접착력 및 섬유모드의 강도변화를 시험하기 위한 방법으로서, 두께가 0.5인치이고 길이와 폭이 각각 1인치인 2개의 고무 사이에 1/2인치의 폭에 걸쳐 길이가 100~300mm인 일정한 수의 섬유코드를 1가닥씩 평행하게 매설한 후 가류하여 시편을 다수개 형성하고, 인장시험기인 인스트론을 사용하여 각 시편을 지지대 상에 고정한 다음 상기 시편의 코드의 일단부를 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가함과 동시에 상기 각 시편을 각각 다른 시간동안 10Hz의 속도로 20%정도 반복 압축하도록 압축력을 가하여 노화 시킨후, 각 시편의 코드에 일단을 파지하여 코드가 뽑힐 때까지 당길 때의 인장력을 측정함과 아울러 뽑힌 코드의 양단을 파지하여 파단될 때 까지 인장시킬 때의 인장력을 측정함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 다수층의 섬유코드층에 대한 고무와의 접착력 및 섬유코드의 강도 변화를 시험하기 위한 방법으로서, 두께가 0.2~2mm이고 길이와 폭이 각각 1인치이며 전체두께가 1인치인 다수개의 고무사이에, 1/2인치의 폭에 걸쳐 일정한 수의 섬유코드를 한가닥씩 평행하게 매설하되 최상층 및 최하층에 매설되는 섬유코드는 각각 3~8인치 길이로, 나머지 중간 층에 매설되는 섬유코드는 각각 100~300mm길이로 매설한 후 가류하여 시편을 다수개 형성하고, 인장시험기인 인스트론을 사용하여 각 시편을 지지대상에 고정한 다음 시편이 홀수 코드층으로 된 경우에는 중간층의 코드의 일단을, 시편이 짝수 코드층으로 된 경우에는 중간층의 한 층과 다른 층을 서로 반대방향으로 각각 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가함과 동시에 상기 각 시편을 각각 다른 시간동안 10Hz의 속도로 20% 정도 반복 압축하도록 압축력을 가하여 노화시킨 후 각 시편의 코드에 일단을 파지하여 코드가 뽑힐 때까지 당길때의 인장력을 측정함과 아울러 뽑힌 코드의 양단을 파지하여 파단될 때까지 인장시킬 때의 인장력을 측정함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 시편을 구성하여 시편을 노화시킨 후 시험함으로써 실제 주행 조건에서의 섬유코드에 대한 고무와의 접착력 및 섬유코드의 강도변화를 효과적으로 평가할 수 있다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 시험 방법을 수행하기 위한 시편의 일예를 나타내는 평면도이고, 제2도는 동 정면도로서, 카카스고무(1)에 일정한 수의 섬유코드(2)가매설되어 시편(A)을 이루고 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 상기 시편(A)은 두께가 0.5인치이고 길이와 폭이 각각 1인치인 2개의 고무(1) 사이에서 1/2인치의 폭에 걸쳐 길이가 100-300mm인 일정한 수의 섬유코드(2)를 1가닥씩 평행하게 매설한 후 가류하여 이루어진 것이다.

상기 가류시에는 가류몰드에 의하여 14톤의 압력하에 145℃, 또는 160℃, 또는 177℃로 가열하여 가류한다.

상기와 같이 제조된 시편(A)에 의하여 본 발명에 따른 시험을 행하는 방법은 다음과 같다.

우선, 제 5H도에서와 같이 인장 시험기인 인스트론(11)의 지지대(12)상에 상기 시편(A)을 고정한다. 다음에, 섬유코드(2)의 일단부를 코드그립(13)으로 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가하고, 이와 동시에 상기 각 시편(A)을 압축기(14)에 의하여 각각 다른 시간, 예컨대 2, 4, 8, 16, 32시간 동안 10Hz의 속도로 20% 정도 반복 압축하도록 압축력을 가하여 노화시킨다. 이때, 각 시편(A)을 동일 조건으로 5개 이상 실시하여 노화시킨다. 또한, 이 노화과정 중 지지대(12)와 시편(A) 사이에 온도 감지센서(15)를 설치하여 시편(A)의 온도변화를 측정하고, 노화 중 주위온도를 -50℃로부터 150℃까지 순차 변화시킨다.

다음에, 노화시간에 따라 동일 조건으로 노화된 5개 이상의 각 시편(A)의 코드(2)의 일단을 코드그립(13)에 의하여 이 코드(2)가 고무(1)로부터 뽑힐 때까지 인장력을 가하여 이 때의 인장력을 측정하여 평균 인장력(이하 F₁이라 칭함.)을 구함과 아울러 뽑힌 코드(2)의 양단을 양 코드그립(13, 13)으로 파지하여 코드(2)가 파단될 때까지 인장력을 가하여 이 때의 인장력을 측정하여 평균 인장력(이하 F₂라 칭함.)을 구한다.

본 발명에는 상기 F₁을 시편(A)에 대한 섬유코드(2)의 고무(1)와의 접착력으로 평가하고, F₂를 섬유코드(2)의 강도로 평가한다.

따라서, 평가된 접착력(F₁) 및 강도(F₂)를 고려하여 실제 주행조건에 따라 노화되는 섬유코드(2)에 대한 고무(1)와의 접착력 및 섬유코드(2)의 강도변화를 예측할 수 있으므로 1층의 섬유코드층이 배열되는 카카스를 상기 섬유코드(2)가 파단되지 않도록 효과적으로 구성할 수 있다.

제7도에는 시편(A)의 노화시간에 따른 섬유코드(2)의 고무(1)와의 접착력(F₁) 변화를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 이 그래프는 나일론 66 1260D/2P로 된 섬유코드(2)가 28EPI로 배열된 다수의 시편(A)에 대하여 일정시간별로 100℃ 분위기하에서 10kgf의 인장력을 가하고 10Hz의 속도록 20% 반복 압축하여 노화시킨 다음 상기한 바와 같이 접착력(F₁)을 평가한 결과를 나타낸다.

다음에, 다수층의 섬유코드층에 대한 섬유코드와 고무와의 접착력 및 섬유코드의 강도변화를 시험하는 방법에 대하여 설명한다.

제3도 및 제4도는 각각 본 발명에 따른 다른 시편의 예를 나타내는 평면도 및 정면도로서, 다수의 카카스고무(3)에 섬유코드(4)가 다수층으로 매설되어 시편(B)을 이루고 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 시편(B)은 두께가 0.2~2mm이고, 길이와 폭이 각각 1인치이며 전체 두께가 1인치인 다수개의 고무(3) 사이에, 1/2인치의 폭에 걸쳐 일정한 수의 섬유코드(4)를 한가닥씩 평행하게 매설하되 최상층 및 최하층에 매설되는 섬유코드(4)는 각각 3~8인치 길이로, 나머지 중간층에 매설되는 섬유코드(4)는 각각 100~300mm 길이로 매설한 후 상기 시편(A)과 같은 방법으로 가류하여 이루어진 것이다.

상기와 같이 제조된 시편(B)에 의하여 본 발명에 따른 시험을 행하는 방법은 다음과 같다.

우선, 제6도에서와 같이 인장시험기인 인스트론(11)의 지지대(12)상에 상기 시편(B)을 고정한다. 다음에, 시편(B)의 홀수코드층으로 된 경우에는 중간층의 코드(4)의 일단부를 코드그립(13)으로 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가하고 시편이 짝수 코드층으로 된 경우에는 한 중간층의 코드와 다른 중간층의 코드를 서로 반대벙향으로 코드그립(13)으로 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가한다. 이와 동시에 상기 각 시편(B)을 압축기(14)에 의하여 시편(A)과 마찬가지로 압축력을 가하여 노화시킨다.

다음에, 시편(A)과 마찬가지의 방법으로 시편(B)의 각 중간층 코드(4)에 대하여 접착력(F₁)과 강도(F₂)를 평가한다.

제8도에는 시편(B)의 노화시간에 따른 섬유코드(2)의 강도(F₂)변화를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 이 그래프는 폴리에스터 1000D/2P(실선도시) 및 나이론 66 840D/2P(점선도시)를 각각 적용한 섬유코드(2)가 28EPI로 3층으로 배열된 다수의 시편(B)에 대하여 일정시간 별로 150℃ 분위기하에서 15kgf의 인장력을 가하고 10Hz의 속도로 20% 반복 압축하여 노화시킨 다음 상기한 바와 같이 강도(F₂)를 평가한 결과를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 타이어의 사양에 따라 제조된 시편(A) 또는 시편(B)에 대한 섬유코드의 고무와의 접착력(F₁) 및 섬유코드의 강도(F₂)를 평가하여 실제 주행 조건에 따라 노화되는 섬유코드에 대한 고무와의 접착력 및 섬유코드의 강도변화를 효과적으로 예측할 수 있도록 함으로써 1층 또는 다수층의 섬유코드층이 배열되는 카카스를 상기 섬유코드가 파단되지 않도록 구성할 수 있으므로 카카스의 내구성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1층의 섬유코드 배열층에 대한 고무와의 접착력 및 섬유코드의 강도변화를 시험하기 위한 방법으로서, 두께가 0.5인치이고 길이와 폭이 각각 1인치의 2개의 고무(1) 사이에1/2인치의 폭에 걸쳐 길이가 100~300mm인 일정한 수의 섬유코드(2)를 1가닥씩 평행하게 매설한 후 가류하여 시편(A)을 다수개 형성하고, -50℃~150℃의 분위기하에서 인스트론(11)을 사용하여 각 시편(A)을 고정한 다음, 상기시편(A)의 코드(2)의 일단부를 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가함과 동시에 상기 각 시편(A)을 각각 다른 시간동안 10Hz의 속도로 20%정도 반복 압축하도록 압축력을 가하여 노화시킨후, 각 시편(A)의 코드(2)의 일단을 파지하여 코드(2)가 뽑힐 때까지의 인장력을 측정함과 아울러 뽑힌 코드(2)의 양단을 파지하여 파단될 때까지 인장시킬때의 인장력을 측정함을 특징으로 하는 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험 방법.

제1항에 있어서, 시편(A)을 각각 다른 노화시간에 따라 동일 조건으로 5개 이상씩 노화시켜, 동일 조건으로 노화된 각 시편(A)에 대하여 코드(2)가 뽑힐 때까지 인장력을 가하여 평균 인장력을 구하여 이것을 섬유코드(2)의 고무(1)와의 접착력(F₁)으로 평가함과 아울러 상기 각 시편(A)의 뽑힌 코드(2)의 양단을 파지하여 인장력을 가하여 평균 인장력을 구하여 이것을 섬유코드(2)의 강도(F₂)로 평가함을 특징으로 하는 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험방법.

다수층의 섬유코드배열층에 대한 고무와의 접착력 섬유코드의 강도변화를 시험하기 위한 방법으로서, 두께가 0.2~2mm이고 길이와 폭이 각각 1인치이며 전체 두께가 1인치인 다수개의 고무(3) 사이에 1/2인치의 폭에 걸쳐 일정한 수의 섬유코드(4)를 1가닥씩 평행하게 매설하되 최상층 및 최하층에 매설되는 섬유코드(4)는 각각 3~8인치 길이로, 나머지 중간층에 매설되는 섬유코드(4)는 각각 100~300mm 길이로 매설한 후 가류하여 시편(B)을 다수개 형성하고, -50℃~150℃의 분위기하에서 인스트론(11)을 사용하여 각 시편(A)을 고정한 다음, 상기 시편(B)이 홀수 코드층으로 된 경우에는 중간층의 코드(4)와의 일단을, 시편(B)이 짝수 코드층으로 된 경우에는 한 중간층의 코드(4)와 다른 중간층의 코드(4)를 서로 반대방향으로 각각 파지하여 10~80kgf의 인장력을 가함과 동시에 상기 각 시편(B)을 각각 다른 시간동안 10Hz의 속도로 20% 정도 반복 압축하도록 압축력을 가하여 노화시킨후, 각 시편(B)의 코드(4)의 일단을 파지하여 코드(4)가 뽑힐 때까지의 인장력을 측정함과 아울로 뽑힘 코드(4)의 양단을 파지하여 파단될 때까지 인장시킬 때의 인장력을 측정함을 특징으로 하는 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험 방법.

제3항에 있어서, 시편(B)을 각각 다른 노화시간에 따라 동일 조건으로 5개 이상씩 노화시켜, 동일 조건으로 노화된 각 시편(B)에 대하여 코드(4)가 뽑힐 때까지 인장력을 가하여 평균 인장력을 구하여 이것을 섬유코드(4)의 고무(3)와의 접착력(F₁)으로 평가함과 아울러 상기 각 시편(B)의 뽑힌 코드(4)의 양단을 파지하여 인장력을 가하여 평균 인장력을 구하여 이것을 섬유코드(4)의 강도(F₂)로 평가함을 특징으로 하는 승용차용 타이어의 섬유코드에 대한 동적 접착력 시험 방법.