KR100271501B1 - 공기주입 타이어 - Google Patents

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Abstract

유기 섬유로 제조된 카카스 코드를 갖는 공기주입 타이어. 유기 섬유는 이중-꼬임이며 하기 식을 만족한다 :
[식중, D1은 초기 데니어이고; D2는 초기 데니어의 총수이며; N1은 플라이-꼬임 계수이고; N2는 케이블-꼬임 계수이며; n1는 플라이-꼬임수(회/10cm)이고; n2는 케이블-꼬임수(회/10cm)이며; p는 유기 섬유의 비중이다]

Description

공기주입 타이어
본 발명은 카커스 코드(carcass cord)로서 이중-꼬임 유기 섬유를 사용하였으며, 타이어 측면 평활도가 양호하고, 타이어 측면 강성이 높으며, 초기 인장 강성이 높고, 경량화된 공기 주입 타이어에 관한 것이다.
과거에는, 폴리에스테르 섬유와 같은 유기 수지 섬유를 타이어용 카커스 코드로서 사용할 경우, 코드의 마모 강도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 플라이-꼬임수 n1및 케이블-꼬임수 n2가 동일한 꼬임 구조를 갖는 코드(즉, 균형 코드)만이 선택되었다.
통상적으로, 케이블-꼬임 계수 N2가 약 0.7이고 플라이-꼬임 계수 N1이 약 0.5인 코드를 사용할 경우, 케이블-꼬임 및 플라이-꼬임 계수는 매우 높다(예 : 0.5N1및 0.7N2).
예를 들어, 꼬임구조 1500D/2(즉, 서로 꼬인 2개의 1500 데니어 필라멘트)를 갖는 섬유를 사용할 경우, 플라이-꼬임수는 약 40회/10cm이고 케이블-꼬임수는 약40회/10cm이며/ 꼬임구조 1000D/2를 갖는 섬유를 사용할 경우, 플라이-꼬임수는 약 50회/10cm이고 케이블-꼬임수는 약 50회/10cm이다.
코드의 마모 강도의 저하를 방지하기 위해, 꼬임수가 많고 플라이-꼬임수가 케이블-꼬임수와 동일한 코드가 사용되었다.
하지만, 타이어 카커스 코드의 이러한 특성들은, 코드의 초기 인장강성을 조절하거나, 타이어 측면의 불균일도를 감소시키거나(즉, 불균일지수를 증가시키거나), 타이어 측면의 강성을 높이기 위한 최량의 특성이 아니다. 또한, 꼬임수가 많아짐에 따라, 코드의 반경도 증가한다. 이는 코드 피복 고무의 게이지가 증가하기 때문에 경량화에 불리하다.
상술한 바와 같이, 균형 코드, 즉 플라이-꼬임수 n1(회/10cm) 이 케이블-꼬임수 n2(회/10cm)와 동일한 코드는, 내마모성, 및 양호한 타이어 측면 평활도(즉, 큰 불균일 지수), 높은 타이어 측면 강성 및 코드의 반경 감소에 의한 경량화와 같은 기타 다른 특성 모두를 만족시키기 어렵다.
상술한 선행기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은, 케이블-꼬임수가 플라이-꼬임수와 상이한 불균형 타이어 카커스 코드를 사용함으로써, 타이어 측면 평활도가 양호하고(즉, 불균일 지수가 크고), 타이어 측면 강성이 높으며, 초기 인장 강성이 높고, 경량화된 공기주입 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 이중-꼬임 섬유인 유기 섬유로 제조되었으며 하기식을 만족하는 카커스 코드를 갖는 공기주입 타이어에 의해 상기 목적이 달성됨을 발견하였다 :
[식중, D1은 초기 데니어이고; D2는 초기 데니어의 총수이며; N1은 플라이-꼬임 계수이고; N2는 케이블-꼬임 계수이며; n1는 플라이-꼬임수(회/10cm)이고; n2는 케이블-꼬임수(회/10cm)이며; p는 유기 섬유의 비중이다]
본 발명은 하기에 좀더 상세히 기재된다.
본 발명의 공기주입 타이어는 카커스 플라이를 갖는다. 본 발명에서 사용하기 위한 공기주입 타이어의 구조 성분 및 그의 제조방법은, 본 명세서에서 참고로 인용되는 미합중국 특허 제4,669,519호 및 제4,708,185호에 기재되어 있다.
카커스 코드는 이중-꼬임 유기 섬유, 즉 하기 식을 만족하는 꼬임 계수 N1로 1차 꼬인(플라이-꼬임) 유기 섬유로 제조된다. 이어서, 수개의 플라이-꼬임 섬유를 합하고 하기 식을 만족하는 꼬임 계수 N2로 플라이-꼬임 방향과 반대 방향으로 꼰다(케이블-꼬임). N1및 N2가 만족하는 식은 하기와 같다 :
[식중, D1은 초기 데니어이고; D2는 초기 데니어의 총수이며; N1은 플라이-꼬임 계수이고; N2는 케이블-꼬임 계수이며; n1는 플라이-꼬임수(회/10cm)이고; n2는 케이블-꼬임수(회/10cm)이다]
또한, N1, N2, D1, D2, n1및 n2는 하기 식을 만족한다 :
[식중, p는 유기 섬유의 비중(g/㎤)이다]
N1은 꼬기전의 직선 섬유축과 꼬인 섬유축간의 각(θ1)의 탄젠트인 플라이-꼬임 계수이다.
N2는 플라이-꼬임 섬유축과 케이블-꼬임 섬유축간의 각(θ2)의 탄젠트인 케이블-꼬임 계수이다.
N2가 0.68이상일 경우에는, 코드의 반경이 증가하고, 코드의 초기 인장 강성이 감소하며, 코드의 열수축율이 증가한다. 결과적으로, 타이어 측면 불균일도가 증가하고(즉, 불균일 지수가 감소하고), 타이어 측면 강성이 감소하며, 타이어의 경량화가 어렵다. N2/N1>8일 경우에는, 코드의 반경도 또한 증가하며, 코드의 초기 인장 강성이 감소하고, 코드의 열수축율이 증가한다. 결과적으로, 타이어 측면 불균일도가 증가하고, 타이어 측면 강성이 감소하며, 타이어의 경량화가 어렵게된다. 바람직하게는, 1.7<N2/N1<3.6이고, 비 "n2/n1"의 바람직한 범위는 1.2~2.6이다.
용어 "초기 데니어"는 플라이-꼬임하기전에 플라이-꼬임 섬유내의 각각의 섬유의 중량의 합계를 의미하며, 용어 "초기 데니어의 총수"는 코드내 각 플라이-꼬임 섬유의 초기 데니어의 합계를 의미한다.
플라이-꼬임수, 케이블-꼬임수, 플라이-꼬임 계수 및 케이블-꼬임 계수는, 예를 들면 본 명세서에 참고로 인용되는 미합중국 특허 제5,115,854호에 기재되어 있다.
플라이-꼬임 섬유내 필라멘트의 반경이 r(cm)이고 꼬임의 피치가 1일 경우, n1=10/1(회/10cm)이고,이다. 상기 정의로부터, 꼬임각이 θ1일 경우,이다. 처음의 두 식을 상기 정의에 도입함으로써 식이 유도된다. 유사한 방법으로 식도 수득된다. 따라서, 식의 N1및 N2를 N1및 N2의 식으로 치환함으로써 관계식 n2/n1>1이 수득된다.
본 발명에 사용하기 위한 유기 수지 섬유는 특별히 제한되지 않는다. 유용한 유기 수지 섬유의 예로는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 및 레이온 섬유가 있다. 본 발명에 사용하기 위한 유기 수지 섬유의 특정 예는 예를 들면 본 명세서에 참고로 인용되는 미합중국 특허 제4,669,519호에 기재되어 있다.
코드의 반경은 특정 타이어 적용에 따라 선택되며, 특별히 제한되지 않는다.
또한, 바람직하게는 초기 인장 강성은 30gf/데니어(D)이상이며, 더욱 바람직하게는 70gf/D이상이다.
통상적으로, 플라이-꼬임 방향과 케이블-꼬임 방향이 동일하지 않고 n2와 n1이 동일한, 통상적으로 꼬여진 코드의 경우에 있어서, 가공 코드내의 플라이-꼬임 섬유의 축은 꼬임 방향과는 상관없이 케이블-꼬임의 가닥 방향과 평형하게 된다. 이는 JIS L1017-1983에 기재된 Z-꼬임 또는 S-꼬임이라 지칭된다.
본 발명의 코드는 식 n2/n1> 1, N2 8 x N1, 및 N2< 0.68을 만족한다. 결과적으로, 가공된 이중-꼬임 코드는 케이블-꼬임 방향으로 약간의 꼬임이 있으며, 이로 인해 케이블-꼬임의 나선 반경이 감소되며 필라멘트간의 간격이 감소된다.
결과적으로, 코드의 반경이 감소되며, 통상적인 코드와 동일한 트리트 (treat)게이지를 수득하는데 고무가 덜 필요하게 되므로, 타이어가 경량화되는 결과를 낳는다. 트리트는 다수의 섬유 코드를 함유하는 고무 시이트이다.
본 발명의 코드는 필라멘트간의 간격이 적고, 케이블-꼬임의 나선 반경이 좀더 적다. 따라서, 코드를 연신시킬 경우, 구성 필라멘트의 높은 연신 강성의 효과가 명백해진다. 이로써, 코드의 초기 인장 강성이 보다 높아진다. 결과적으로, 타이어 측면의 불균일 지수가 증가하고 타이어 측면 강성이 증가한다.
초기 인장 강성(gf/D)은 JIS L1017-1983에 기재된 바와 같이 측정된다.
코드의 강도는 JIS L1017-1983에 기재된 바와 같이 측정한다.
하기 실시예에서 나타낸 내마모성 지수는 하기와 같이 정의된다.
내마모성 지수의 측정은 JIS L1017-1983에 기재된 G.Y.형 튜브 내마모성 시험을 기준으로 한다.
지수=t/T
[식중, t는 본 발명의 트리트로 제조된 튜브가 파열되기 전에 회전하는 수(회)이고; T는 통상적인 참조 트리트로 제조된 튜브가 파열되기 전에 회전하는 수(회)이다]
상기 지수가 높을수록, 내마모성이 더 양호하다.
불균일 지수는 하기와 같이 측정된다.
정상 내부압이 약 1.80gkf/㎠인 시험 타이어를 제조한다. 시험 타이어는, 예를 들면 미합중국 특허 제5,147,477호에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다.
타이어의 최대폭은 각 타이어의 4군데의 상이한 지점에서 측정하여 평균을 계산한다.
이어서, 조인트에서 타이어의 최대폭을 측정한다. 1개의 타이어에 1개이상의 조인트가 있을 경우, 모든 조인트에서의 최대폭을 측정하고, 가장 작은 값을 최대폭의 최소값으로 취한다.
타이어의 최대폭은, 예를 들면 본 명세서에 참고로 인용되는 미합중국 특허 제4,513,802호 및 제4,669,519호에 기재되어 있다.
불균일 지수는 하기와 같이 계산한다.
지수 = {(W1- W2)/(w1- w2)} x 100
상기에서, W1은 통상적인 참조 타이어의 평균 최대폭(cm)이고, W2는 통상적인 참조 타이어의 조인트에서의 최대폭(cm)의 최소치이며, w1은 본 발명의 타이어의 상이한 4지점에서의 평균 최대폭(cm)이고, w2는 본 발명의 타이어의 조인트에서의 최대폭(cm)의 최소치이다. 통상적인 참조 타이어의 최대폭의 평균치와 최소치간의 차이가 분자로서 주어지므로, 상기 지수는 평가되는 타이어의 타이어 측면 불균일도가 감소함에 따라 증가한다. 조인트는 트리트의 말단이 또다른 트리트의 말단과 겹치는 부분이다. 타이어에는 1개 이상의 조인트가 있을 수 있다.
경량화 지수는 하기와 같이 측정한다.
코드의 양쪽면상의 피복 고무 게이지가 동일하고, 단위 면적당 코드수가 동일하며, 면적크기가 동일한 샘플트리트를 제조하여, 각 샘플을 평량한다. 경량화 지수는 하기와 같이 계산한다.
지수=(W/w) x 100
[식중, W는 통상적인 참조 트리트의 중량(g/㎡)이고, w는 평가되는 타이어 트리트의 중량이다]
통상적인 참조 트리트의 중량이 분자로서 주어지므로, 상기 지수는 트리트 게이지가 감소함에 따라 증가한다.
[실시예]
본 발명은 하기 실시예에서 추가로 설명되지만, 본 발명이 하기 실시예에만 제한되지는 않는다.
[실시예 1~3 및 비교예 1~4]
필라멘트당 4 데니어인 다중-필라멘트 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 (즉,4dpf-PET) 카커스 코드를 이용하여, 카커스 코드를 갖는 타이어를 155/70R12의 크기로 제조한다. 상기와 같이 제조한 타이어의 초기 인장 강성, 코드의 강도, 내마모성, 타이어 측면 불균일도 및 경량화 지수를 상기한 바와 같이 측정한다. 각 실시예 및 비교예에서 사용된 코드의 특성 및 시험 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
* 모든 측정은 수치 100으로 할당된 비교예 1의 통상적인 참조 타이어에 대해 상대적으로 이루어짐.
[실시예 4~6 및 비교예 5~8]
4dpf-PET 카커스 코드를 이용하여, 카커스 코드를 갖는 타이어를 185/70R14의 크기로 제조한다. 상기와 같이 제조된 타이어의 초기 인장 강성, 코드의 강도, 내마모성, 타이어 측면 불균일도 및 경량화 지수를 상기와 같이 측정한다. 각 실시예 및 비교예에서 사용된 코드의 특성 및 시험 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
* 모든 측정은 수치 100으로 할당된 비교예 5의 통상적인 참조 타이어에 대해 상대적으로 이루어짐.
[실시예 7 및 비교예 9]
나일론 66카커스 코드를 이용하여, 카커스 코드를 갖는 타이어를 155/70R12의 크기로 제조한다. 상기와 같이 제조된 타이어의 초기 인장 강성, 코드의 강도, 내마모성, 타이어 측면 불균일도 및 경량화 지수를 상기와 같이 측정한다. 각 실시예 및 비교예에 사용된 코드의 특성 및 시험 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
* 모든 측정은 수치 100으로 할당된 비교예 9의 통상적인 참조 타이어에 대해 상대적으로 이루어짐.
[실시예 8~9 및 비교예 10]
나일론 66카커스 코드 또는 레이온 카커스 코드를 이용하여, 카커스 코드를 갖는 타이어를 185/70R14의 크기로 제조한다. 상기와 같이 제조된 타이어의 초기 인장 강성, 코드의 강도, 내마모성, 타이어 측면 불균일도 및 경량화 지수를 상기와 같이 측정한다. 각 실시예 및 비교예에 사용된 코드의 특성 및 시험 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
* 모든 측정은 수치 100으로 할당된 비교예 9의 통상적인 참조 타이어에 대해 상대적으로 이루어짐.
본 발명의 불균형 코드는 플라이-꼬임수 n1이 n2보다 적다. 결과적으로, 타이어 측면 불균일도가 감소하고, 타이어 측면 강성 및 코드의 초기 인장 강성이 증가하며, 타이어가 경량화된다. 통상적인 균형코드와 비교하여, 꼬기 공정의 비용이 감소된다. 이는 총 꼬임수(n1+n2)가 감소하기 때문이다.
본 발명은 특정 구현예를 참고로 하여 상세히 기재되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 각종 변형 및 변경이 가능함은 당해 분야의 전문가에게는 명백하다.

Claims (2)

  1. 하기 식을 만족하는 이중-꼬임 섬유인 유기 섬유로 제조된 카커스 코드를 갖는 공기주입 타이어:
    [식중, D1은 초기 데니어이고; D2는 초기 데니어의 총수이며; N1은 플라이-꼬임 계수이고; N2는 케이블-꼬임 계수이며; n1는 플라이-꼬임수(회/10cm)이고; n2는 케이블-꼬임수(회/10cm)이며; p는 유기 섬유의 비중이다]
  2. 제1항에 있어서, 상기 카커스 코드의 섬유가 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 및 레이온 섬유로 구성된 군에서 선택되는 공기 주입 타이어.
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