KR100302322B1 - 단섬유로 보강된 고하중용 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단섬유로 타이어의 벨트층을 보강한 고하중용 타이어에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고하중용 레디얼 타이어의 벨트층을 파괴강성이 우수한 단섬유가 보강된 고무층으로 제4벨트층(4) 상부에 추가 삽입하거나 제4벨트층(4) 대신에 삽입하고, 또한 스틸 카카스층(6) 하단 인너라이너층(8)과의 사이에 사용하는 백업라이너층(7)을 단섬유가 보강된 백업라이너층(7')의 보완에 관한 것이다.

본 발명은 벨트부 움직임을 억제하여 열발생을 최소화하면서 고무노화와 파괴진행을 방해할 수 있으며 고무와 직접가교를 이루는 폴리비닐아크릴레이트(PVA)와 같은 단섬유의 사용으로 벨트파괴를 억제할 수 있다. 또한 백업라이너(7)를 일반 고무층으로 사용하는 경우에 성형기에서 타이어의 형상을 이루도록 팽창하는 과정에서 불균일 팽창으로 인하여 두께가 매우 얇아져 일어나는 카카스층(6)의 파괴사고를 단섬유 보강 백업라이너층(7')을 사용함으로써 해결할 수 있다.

Description

단섬유로 보강된 고하중용 타이어

본 발명은 단섬유로 타이어의 벨트층을 보강한 고하중용 타이어에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고하중용 레디얼 타이어의 벨트층을 파괴강성이 우수한 단섬유가 보강된 고무층으로 4벨트 상부에 추가 삽입하거나 4벨트 대신에 삽입하고, 또한 스틸 카카스층 하단 인너라이너와의 사이에 사용하는 백업라이너를 단섬유가 보강된 고무층으로 보완한 고하중용 타이어에 관한 것이다.

기존의 고하중용 타이어는 차량의 무게와 함께 화물의 하중을 지탱하도록 설계되며, 예상되는 하중을 충분히 견디도록 강도를 보완하고자 3-4층의 스틸 벨트층을 트레드와 카카스층 사이에 삽입하고, 카카스층 또한 섬유보다는 스틸코드로 보강하여 사용하고 있다. 부틸고무가 위주인 인너라이너 고무는 스틸코드와 접착특성이 나쁘기 때문에 카카스 층과 인너라이너 사이에 보호 고무층인 백업라이너를 사용하여 분리사고를 방지하고 있다. 이렇게 제조되는 고하중용 레디얼 타이어는 정상적으로 트레드가 마모되면 트레드 부분만 벗겨내고 다른 새로운 트레드 고무로 부착하여 재생하여 장기간 동안 다시 사용하게 된다. 이렇게 장기간 고하중으로 사용되는 고하중용 타이어는 주로 강성작용 벨트층간의 분리 파괴사고와 카카스와 인너라이너층의 분리사고의 발생으로 대형 참사를 유발하기도 한다. 이와 같이 주된 벨트층간 파괴와 카카스 층과 백업라이너 사이의 두께가 얇아져서 인너라이너와 카카스 고무층의 분리에 의한 카카스층 파괴는 고하중용 타이어의 수명연장과 사고의 방지를 위해 해결해야 할 과제이다.

일반 고하중용 타이어는 3∼4층의 스틸로 보강된 벨트층을 사용하며 벨트 부위의 보강은 타이어의 수명을 좌우하는 중요한 요소로서 약간의 오차만으로도 파괴를 유발하여 인명 및 재산상의 손실을 초래한다. 또한 사용회수나 재생성능을 결정하는 중요 지표를 나타내기도 한다. 그리고 스틸 카카스층은 인너라인너 고무와 접촉이 좋지 않기 때문에 직접 닿게되면 분리되어 파괴를 유발하여 차량이 전복하기도 하므로 그 부위에 대한 많은 보완이 필요하다. 따라서 이런 타이어의 취약부위를 개선하고자 스틸벨트의 상단 4 벨트나 상단 벨트 대신에 단섬유 보강 고무층을 피로저항과 강성을 보완하기 위해 사용하고, 스틸카카스와 인너라인너 고무가 직접 닿지 않도록 사용하는 백업라이너층에 길이가 길고 고무와 직접 가교를 하는 단섬유(폴리비닐아크릴레이트)로 보강된 고하중용 타이어를 개발고자 한다.

도 1 은 기존 고하중용 타이어의 단면구성도

도 2 는 본 발명의 고하중용 타이어의 단면구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 제1벨트층 2: 제2벨트층 3: 제3벨트층

4: 제4벨트층 5: 벨트쿠션 6: 카카스층

7: 백업라이너층 7': 단섬유 보강 백업라이너층

8: 인너라이너층 10: 단섬유 보강 고무복합제층

본 발명은 벨트 말단의 움직임을 적게하고 말단 고무의 파괴 에너지가 많이 소요되도록 하는 저항특성을 부여하고자 고무와 직접 가교하는 단섬유인 폴리비닐아크릴레이트(PVA)를 함유한 고무복합제층(10)이 제2벨트층(2)과 제3벨트층(3)의 말단을 감싸도록 하고, 상단 벨트인 제4벨트층(4)이나 제4벨트층(4)을 사용하지 않는 고하중용 타이어의 경우에는 제3벨트층(3)의 상부에 적층하여 벨트부 파괴를 방지하고, 백업라이너층(7)을 단섬유(PVA) 고무복합제로 보강하여 카카스의 파괴를 방지할 수 있다.

＜ 실시예 1-3 ＞

벨트부를 보강하는 단섬유 보강층 고무복합제(10)은 두께가 0.5∼2.5mm이고 여기에 사용되는 단섬유 길이는 5∼100mm, 직경이 0.0001∼0.5mm 인 폴리비닐아크릴레이트 섬유재질을 사용하며, 단섬유는 5∼40PHR(part per hundred rubber), 디비피(DBP) 흡수가가 70∼108(cc/mg)인 카본블랙을 20∼40PHR,고무는 천연고무를 100PHR사용하였다. 그리고 피로저항과 고무노화를 억제하고자 유황을 1∼3PHR, 촉진제는 1.0∼3.0PHR,유기활성제는 2∼5PHR 첨가한다. 그리고 카카스층(6)의 파괴를 억제하기 위해서는 성형중에 형상변형이 예상되는 숄더부 두께를 요구되는 수준으로 유지하기 위해서 천연고무 백업라인너층(7)에 단섬유(PVA)를 함유한 고무배합물을 적용하며 이 단섬유 보강 백업라이너층(7')은 두께가 1.0∼4.0mm이며 사용되는 단섬유는 길이가 5∼100mm, 직경이 0.0001∼0.5mm인 폴리비닐아크릴레이트 단섬유 10∼50PHR을, 카본블랙은 디비피(DBP) 흡수가가 70∼108(cc/mg)인 카본블랙 15∼35PHR을 사용한다.

자세한 배합비는 표1과 같다.

표 1. 배합비

( 단위: PHR )

구 분	기존 제품	실시예 1	실시예 2	실시예 3
벨트부 단섬유	-	20	30	30
카본블랙	60	50	45	45
천연고무	100	100	100	100
유 황	4.5	2.5	2.5	2.5
촉 진 제	0.8	1.2	1.2	1.2
백업라이너 단섬유	-	20	30	30
카본블랙	50	40	35	35
활 성 제	-	3	3	3

상기의 실시예에서 1100R20 16P (국내 제품기준) 벨트부 보강 단섬유 고무 복합제층(10)은 단섬유 길이가 3.5mm이고 두께가 1.5mm인 것을 실시예1, 2, 3에서 20PHR, 30PHR, 30PHR을 첨가하였다. 또한 백업라이너 단섬유 보강 백업라이너층(7')은 단섬유 길이가 3.5mm이고 두께가 1.8mm인 것을 실시예1, 2, 3에서 20PHR, 30PHR, 30PHR을 첨가하였다.

＜ 시험예 ＞

실시예와 같이하여 제조한 단섬유가 보강된 고무배합물로 벨트층(1∼4)과 백업라이너층(7)을 보강하여 그 성능을 확인해 본 바 표2와 같은 결과를 얻었다.

표 2. 단섬유가 보강된 타이어 성능 시험결과

항 목	기존제품	실시예1	실시예2	실시예3
-. ECER-54-. DOT119	67시간 54분69시간 12분85시간 51분88시간 32분	71시간 12분72시간 08분88시간 32분90시간 25분	75시간 52분77시간 01분92시간 22분91시간 57분	72시간 01분70시간 11분89시간 17분90시간 36분

본 발명은 벨트 말단부의 움직임을 억제하여 벨트부 파괴사고를 감소시키고 고하중용 타이어의 수명을 연장할 수 있으며 백업라이너층(7)의 고무의 미가교 인장강도를 증대하였다. 따라서 성형시 치수 안정성을 기할수 있게 됨에 따라 카카스층(6)의 분리사고를 방지할 수 있고 강도의 증가로 외부충격이나 강도 부족에 의한 카카스층(6)의 끊어짐을 억제할 수 있어서 타이어의 정상적인 수명뿐만 아니라 재생성을 향상시켜 사고 및 재산상의 손실을 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 타이어의 벨트층(1~4) 상부에는 길이가 5~10mm, 직경이 0.0001~0.5mm인 폴리비닐아크릴레이트 단섬유 5~40PHR과 DBP 흡수가가 70~108cc/mg인 카본블랙 20~60PHR을 함유한 단섬유보강 고무복합체층(10)을 형성하고,

   카카스층(6)의 하부에는 길이가 5~10mm, 직경이 0.0001~0.5mm인 폴리비닐아크릴레이트 단섬유 10~50PHR과 DBP 흡수가가 70~108cc/mg인 카본블랙 15~35PHR을 함유한 단섬유보강 백업라이너층(7')을 포함함을 특징으로 하는 단섬유로 보강된 고하중용 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단섬유보강 고무복합체층(10)의 두께는 0.5~2.5mm로 함을 특징으로 하는 단섬유로 보강된 고하중용 타이어.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단섬유보강 백업라이너층(7')의 두께는 1.0~4.0mm로 함을 특징으로 하는 단섬유로 보강된 고하중용 타이어.