KR100430186B1 - 예비경화된타이어트레드 - Google Patents

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에드워드 실레비나 로렌스
에드윈 터브 게리
앤드류 로우리치 토마스
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

가황처리되지 않은 또는 가황처리된 타이어 케이싱(100)에 장착하기 위한 예비경화된 타이어 트레드(10)를 구비한 타이어(200)에 대해 기술하고 있다. 상기 예비경화된 트레드(10)는 한쌍의 원주방향으로 연속하는 돌기(60)를 갖고 있다. 하나의 돌기(60)는 트레드의 측방향 표면(40, 50)의 각각으로부터 측방향 외측으로 연장한다. 상기 돌기(60)에는 트레드(10)를 케이싱(10)에 가황처리하는 동안에 측방향 표면(40, 50)에서 트레드 케이싱 조립체를 단단히 기밀 밀봉하기 위한 수단이 제공되어 있다. 조립 방법은 매끄러운 몰드내에 트레드(10) 및 케이싱(100)을 위치시키는 단계와, 몰드를 폐쇄하고 블래더를 부풀게하고 케이싱(100)을 트레드(10)내로 팽창시키는 단계와, 열과 압력을 가하여 트레드 에지를 따라 방사상 외측으로 가황처리되지 않은 물질이 일정하게 유동되게 하는 단계를 포함하며, 상기 트레드(10)는 트레드(10)의 환형 돌기(60)에서 트레드(10) 및 몰드를 기밀 밀봉하도록 상응하게 팽창한다.

Description

예비경화된 타이어 트레드
본 발명은 가황처리되지 않은 또는 가황처리된 타이어 케이싱에 장착하기 위한 예비경화된 타이어 트레드를 구비한 타이어에 관한 것이다.
과거에, 예비경화된 트레드를 이용하는 것은 재생 타이어에만 제한되어 왔다. 타이어 케이싱은 트레드보다 몇배 오랜 시간사용하도록 설계된다. 특히, 이것은 트럭 타이어 및 저종횡비의 승용차 타이어에서 그러하다.
1980년대 후반에 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니는 단원형 예비경화된 사출 성형 트레드(the Unicircle precured injection molded tread)를 도입하였다. 이러한 예비경화된 트레드는 유럽 특허 공개 제 0-464-660A1 호에 기술되어 있다.이러한 환형 또는 아치형 트레드는 반경방향 내측으로 연장하는 짧은 환형 윙을 갖고 있다. 상기 윙은 가요성이며, 다양한 축방향 폭의 케이싱을 수용하기에 적합하다. 이러한 트레드는 우수한 마모성과 롤링 저항 특성을 가진 고압 사출 성형 고무 성분을 이용한다. 트레드 고무 성분에 사용된 물질은 우수한 마모 및 성능 특성을 성취할 수 있는 타이어용의 압축 성형의 트레드를 바꾸는 것을 가능하게 하도록 개선되었다.
이후에 개발 노력은 트레드를 케이싱에 접착하는 것을 개선하고 특히 케이싱에 윙 에지를 접착하는 방법을 개선하는 것에 집중되었다. 1994년 5월 24일에 칼 엘 메이스, 2세 등에게 허여된 미국 특허 제 5,313,745 호는 모따기된 에지를 효율적으로 형성하는 트레드 에지 연마 방법을 제공하여, 쿠션 검 고무가 예비경화된 트레드의 환형 윙을 쿠션 검 및 케이싱에 효율적으로 체결하는 챔퍼(chamfer)상에서 이동할 수 있게 한다.
종래의 성형된 새 타이어의 성능과 동일하거나 능가하는 능력과 결합된 트레드와 케이싱 접착의 전체 접착 특성의 진보는 새로운 타이어를 예비경화된 트레드를 이용하여 제조하는 것이 가능하게 한다. 본 발명의 하나의 양상은 개선된 예비경화된 트레드와, 이전에 가황처리되지 않은 케이싱에 이 트레드를 조립하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 2 양상은 예비경화된 새로운 케이싱 또는 사용되고 준비된 가황처리된 케이싱에 트레드를 어떻게 접착할 수 있는가를 안내하는 것이다. 각 경우에, 본 발명은 상술한 메이스의 상기 미국 특허 제 5,313,745 호에서 성취된 것 이상으로 측벽에서의 트레드의 접착을 가능하게 하는 동시에, 케이싱과트레드 사이에 거의 눈에 띄지 않는 접합선(seam line)을 형성한다.
가황처리되지 않은 또는 가황처리된 타이어 케이싱(100, 150)에 장착하기 위한 개선된 예비경화된 타이어 트레드(10)를 구비한 타이어(200)가 기술되어 있다. 상기 트레드(10)는 탄성중합체 물질로 제조된다. 예비경화된 타이어 트레드(10)는 반경방향의 외부 지면 접촉면(20)을 갖고 있다. 트레드(10)는 지면 접촉면(20)으로부터 반경방향 내측으로 연장하는 홈(22)을 갖고 있다. 홈(22)의 반경방향 내측의 트레드 물질은 내부 트레드(30)를 구성하며, 이 내부 트레드(30)는 반경방향 내부면 또는 내부 트레드 표면(32) 및 반경방향 외부면(34)을 구비한다. 환형 형상일 경우의 트레드(10)는 지면 접촉면(20)상의 축방향 최외측 지점(24, 26)으로부터 반경방향 내측 및 축방향 외측으로 각각 연장하는 제 1 및 제 2 측방향 표면 또는 트레드 에지(40, 50)를 포함한 단면을 갖고 있다. 상기 측방향 표면(40, 50)은 내부 트레드 표면의 축방향 최외측 및 반경방향 최내측 지점에서 반경방향 내측으로 연장하며, 바람직하게는 트레드(10)의 두께의 2배보다 작은 거리로 연장하며, 보다 바람직하게는 트레드(10) 두께와 같거나 약간 큰 거리로 연장하며, 상기 트레드 두께는 적도면(EP)에서 측정된다. 개선된 트레드(10)는 한쌍의 원주방향으로 연속하는 돌출부(60)를 갖고 있다. 하나의 돌출부(60)는 측방향 표면(40, 50)의 각각으로부터 축방향 외측으로 연장하고, 내부 트레드(30)의 반경방향 내부면(32) 및 측방향 표면(40, 50)의 교차점 또는 트레드 에지(36, 38)상에 반경방향 외측으로 이격되어 있다. 상기 돌출부(60)는 트레드(20)를 케이싱(100)에 가황처리하는 동안에 측방향 표면(40, 50)에 트레드 케이싱 조립체를 기밀 밀봉하기 위한 수단을 제공한다. 돌출부(60)는 사다리꼴, 반원형 또는 삼각형중 어느 하나인 균일한 단면을 가지며, 돌출부는 내부 트레드(30)의 반경방향 내부면(32) 및 측방향 에지 표면(40, 50)의 교차점(36, 38)의 외측으로 약 3mm, 바람직하게 15mm 보다 작게 반경방향으로 이격되는 것이 바람직하다.
예비경화된 트레드(10)는 매끄러운 몰드(70)내에 트레드(10) 및 케이싱(100)을 위치시키고, 팽창 가능한 블래더(80)를 케이싱(100) 내측으로 삽입한 다음 몰드(70)를 폐쇄하는 방법으로 가황처리되지 않은 케이싱(100)에 최적으로 성형된다. 다음에, 블래더(80)는 팽창되어 케이싱(100)을 트레드(10)와 견고하게 접촉하도록 하며, 그에 대응하여 트레드(10)는 매끄러운 몰드(70)에 견고하게 결합하며 트레드 에지(40, 50)를 따라 환형 돌출부(60)에서 트레드(10)를 기밀 밀봉한다. 쿠션 검 고무(152)의 스트립은 트레드를 케이싱에 접착하는 것을 용이하게 하도록 케이싱 둘레의 원주방향으로 도포될 수 있다. 또한, 바람직하다면 접착제(153)를 이용할 수도 있다. 다음에, 트레드 에지(40, 50)를 따라 반경방향 외측으로 환형 돌출부(60)로 케이싱 물질이 균일하게 유동하도록 열과 압력이 가해진다.
본 발명의 예비경화된 환형 트레드(10)를 이전에 가황처리된 케이싱(150)에 부착하는 경우에, 이 방법은 준비된 케이싱(150)에 필요하다면 쿠션 검 층(152) 및 접착제(153)를 도포하는 단계와, 트레드(10)를 팽창시켜 트레드(10)를 케이싱상에 위치시키는 단계와, 트레드를 케이싱(150)상으로 이송하는 단계와, 2개의 숄더 링(201)을 조립체에 부착하는 단계와, 오토클레이브(autoclave) 또는 가황처리실내에 조립체를 배치시키는 단계와, 트레드 에지를 따라 반경방향 외측으로 쿠션 검물질(152)이 환형 돌출부(60)로 균일하게 유동하도록 충분한 열 및 압력을 가하는 단계를 포함하며, 상기 숄더 링(201)은 돌출부(60)에서 트레드(10)를 견고하게 및 기밀밀봉하며, 다음에 돌출부(60)와 케이싱(150) 사이에 환형 공동(202)을 형성한다. 바람직하게, 환형 링(201)에는 공동으로부터 포획된 공기를 배기시키기 위한 수단(204)이 제공되어 쿠션 검 고무(152)가 공동(202)에 적당히 충전될 수 있게 한다. 또한, 접착 피복제(153)는 트레드(10) 또는 케이싱(150)에, 또는 접착력을 향상시키도록 양쪽에 선택적으로 도포될 수 있다.
본 발명의 예비경화된 스트립 트레드(10)를 접착시키는 경우에, 상술한 트레드(10) 팽창 단계는 트레드(10)를 접합시키는 단계로 대체되며, 모든 다른 단계는 상술한 바와 같이 링 또는 환형 트레드를 부착시키는 방법과 동일하다.
용어 정의
본 명세서에서 "축방향(axial)" 및 "축방향으로(axially)"라는 용어는 타이어의 회전축과 평행한 선 또는 방향을 의미한다.
"버프처리된(Buffed)"은 탄성중합체 트레드 또는 케이싱의 표면이 거칠게 되는 절차를 의미하며, 거칠기 처리는 산화된 물질을 제거하여 보다 접착력을 향상시킨다.
"케이싱(Casing)"은 카커스, 벨트 구조체, 비드, 측벽과, 트레드의 조립을 용이하게 하는 가황처리되지 않은 고무 층을 포함한 타이어의 다른 모든 요소를 의미하며, 트레드 및 언더트레드는 제외된다. 케이싱은 새로운 트레드와 함께 설치될 새로운 가황처리되지 않은 고무 또는 이전에 가황처리된 고무일 수 있다.
"적도면(EP)"은 타이어 회전축과 직각이고 그 트레드의 중앙부를 통과하는 평면을 의미한다.
"공압 타이어(Pneumatic tire)"는 비드 및 트레드를 가지고 고무, 화학 물질, 직물, 강철 또는 다른 물질로 제조된 대체로 원환상(일반적으로 개방형의 원환체)의 적층된 기계적 장치를 의미한다. 자동차의 휠상에 장착될 경우에, 타이어는 그 트레드를 통해서 견인력을 제공하게 되는 것으로, 차량의 하중을 지탱하기 위한 유체 또는 가스성 물질, 통상 공기를 함유하고 있다. 예비경화된 요소는 다른 가황처리되지 않은 요소와 조립하기 전에 적어도 부분적으로 가황처리된 요소를 의미한다.
"반경방향(radial)" 및 "반경방향으로(radially)"는 타이어 회전축쪽으로 또는 회전축으로부터 멀리 반경방향으로 향하는 방향을 의미한다.
"교체 트레드(Replacement tread)"는 예비성형 및 예비경화된 트레드를 가리키는 것으로 본 명세서에서 사용한다.
"재생(Retreading)"은 낡은 트레드를 제거하고 예비경화된 트레드 또는 "고온 캐핑된(hot capped)" 트레드로 교체함으로서 트레드 마모 타이어를 재제조하는 방법을 의미한다.
"트레드(Tread)"는 타이어 케이싱에 접착되었을 때, 타이어가 정상적으로 팽창되고 정상 하중을 받고 있는 경우에 노면과 접촉하게 되는 타이어의 특정 부분을 포함하는 성형 고무 요소를 의미한다.
"윙(Wings)"은 트레드의 축방향 말단에 위치된 트레드의 반경방향 내측 연장부를 의미하며, 윙의 내부면은 트레드의 내부 케이싱 접촉면의 연장부이다.
제 1 도를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레드(10)의 사시도가 도시되어 있다. 트레드(10)는 압축 또는 사출 성형된다. 도시한 바와 같이 트레드(10)는 무접합 환형 링으로 제조된다. 선택적으로, 트레드(10)는 평평한 스트립으로 성형되거나 정밀하게 형성될 수 있으며, 케이싱에 조립될 때 접합부를 가질 수 있다. 환형으로 형성될 때 탄성중합체 예비경화된 트레드(10)는 반경방향의 외부 지면 접촉면(20)을 가지며, 접촉면의 홈(22)은 지면 접촉면(20)으로부터 내부 트레드(30)까지 반경방향 내측으로 연장한다. 통상적으로 언더트레드로 불리는 내부 트레드(30)는 반경방향 내부면(32) 및 반경방향 외부면(34)을 갖고 있다.
환형 형상일 경우의 트레드(10)는 지면 접촉면(20)상의 축방향 최외측 지점(24, 26)으로부터 반경방향 내측 및 축방향 외측으로 각기 연장하는 제 1 및 제 2 측방향 표면(40, 50)을 갖는다.
이제 제 2 도 및 제 3 도를 참조한다. 이들 도면은 지점(37)과 지점(36, 38) 사이의 영역으로 각기 규정한 트레드의 환형 윙 부분에 관한 것이다. 타이어 서비스 조건, 타이어 재료 및 타이어 카커스 구조와 형상에 맞는다면, 개선된 계면 내구성을 이끄는 타이어 인터페이스 내구성은 중요하다. 측방향 표면(40, 50)은 지면 접촉면(20)의 축방향 최외측 지점(24, 26)으로부터 내부 트레드 표면(32)의 축방향 최외측 및 반경방향 최내측 지점(36, 38)까지 각기 트레드 두께(t)의 2배보다 작은 거리만큼 반경방향 내측으로 연장하며, 보다 바람직하게는 트레드 두께(t)보다 작게 또는 트레드 두께보다 아주 약간 크게 연장한다. 트레드 두께(t)는 적도면(EP)에서 측정된다.
트레드(10)는 한쌍의 원주방향으로 연속적인 돌출부(60)를 갖고 있다. 제 2 도 내지 제 4 도에 도시한 바와 같이, 하나의 돌출부(60)는 측방향 표면(40, 50)의 각각으로부터 축방향 외측으로 연장한다. 도시된 바와 같이 돌출부(60)는 반경방향의 내부 트레드 표면(32) 및 측방향 표면(40, 50)의 교차점(36, 38)위로 반경방향 외측으로 이격되어 있다. 도시된 바와 같이, 돌출부(60)의 단면형상은 사다리꼴이다. 선택적으로, 돌출부(60)의 단면 형상은 균일한 반원, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 삼각형일 수 있다. 돌출부(60)에는 케이싱(100)에 트레드(10)를 가황처리하는 동안에 측방향 표면(40, 50)에서의 트레드(10) 및 케이싱(100) 조립체를 견고하게 기밀 밀봉하기 위한 수단이 제공되어 있다. 이 돌출부(60)는 교차점(36, 38)위로 약 3mm, 바람직하게 교차점(36, 38)위로 15mm보다 작게 반경방향으로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 성형 동안에 기밀 밀봉을 행하기 위해서, 돌출부(60)는 밀봉을 행하기 위해서 측방향으로 연장한 홈(22) 아래에 반경방향으로 위치되어 있는 것이 중요하며, 그에 따라 돌출부(60)는 내부 트레드(30)의 반경방향 외부면과 반경방향으로 정렬되거나 외부면의 반경방향 내측에 있다.
돌출부(60)에 의해 제공된 새로운 특징에 대한 이해를 돕기 위해서, 제 5 도 내지 제 10 도와, 본 발명을 실시하는데 사용된 관련 프로세스 및 방법을 참조한다.
제 5 도는 "그린(green)" 또는 가황처리되지 않은 케이싱(100)에 부착되고 매끄러운 몰드(70)내에 배치된 트레드(10)의 단면도이다. 매끄러운 몰드(70)에는트레드 패턴은 없다. 상기 몰드는 중심선에서, 또는 중심선과 트레드(10)의 지면 접촉면(20)의 축방향으로 최외측 지점(24, 26) 사이의 어느 곳에서, 바람직하게 도시한 바와 같이 오프셋 지점에서 원주방향을 따라 분할될 수 있고, 그에 따라 2개의 부분(70A, 70B)을 형성한다. 이것은 트레드 및 케이싱을 몰드(70)내에 배치시키기 용이하게 한다. 도면의 간략화를 위해, 몰드(70)의 하부 측벽 및 비드 영역은 도시하지 않았다. 이러한 구성은 타이어 성형 기술 분야에서 종래에 실시되었던 것과 기능적으로 동일하며, 그에 따라 이러한 성형 프로세스의 새로운 양상을 보다 잘 이해하도록, 도시되지 않는다. 몰드(70B)의 한쪽 측면은 제거되며, 케이싱(100) 및 트레드(10)는 몰드 절반부(70A)내에 삽입될 수 있다. 다음에, 몰드 부분(70B)은 몰드 절반부(70A)에 고정 또는 다른 방법으로 부착된다. 팽창 가능한 블래더(80)는 몰드(70)를 폐쇄하기 전에 케이싱(100)내로 삽입된다. 바람직하게, 그린 케이싱(100)은 트레드(10)의 물리적 신장 또는 직경상의 팽창이 필요없이 케이싱(10)상에 환형 트레드(10)를 용이하게 위치시킬 수 있도록 충분히 작은 직경을 갖는다. 선택적으로, 트레드는 예를 들어 각 위치(37, 36, 38) 사이의 윙 영역에서 케이싱의 직경보다 작은 직경을 가져야 하며, 트레드는 케이싱이 트레드 내측에 삽입될 수 있도록 팽창될 수 있다. 바람직하게, 트레드(10)가 우선 몰드(70)내에 위치된 다음에, 케이싱(100) 및 팽창 가능하거나 확장 가능한 블래더(80)가 몰드(70)내에 위치된다. 제 8 도에 도시한 바와 같이, 몰드(70)가 폐쇄된 경우에, 블래더(80)가 팽창되어, 케이싱(100)을 트레드(10)와 견고하게 접촉하도록 팽창시킨다. 제 5 도에 또한 도시한 바와 같이, 트레드(10)는 대응적으로 팽창하여 매끄러운 몰드(70)의 반경방향의 내부면(72) 및 2개의 측방향 표면(74, 75)과 견고하게 결합한다. 이들 몰드의 측방향 표면(74, 75)에서, 환형 돌출부(60)는 기밀 밀봉을 형성하도록 몰드(70)에 대해 가압한다. 또한, 숄더 영역(156)에서의 케이싱(100)은 몰드와 결합하고, 그에 따라 고무가 그내로 유동하도록 작은 공동(202)을 형성한다. 이러한 공동(202)은 후술하는 바와 같이 물질의 유동을 용이하게 하도록 배기 또는 진공 배기될 수 있다.
다음에, 종래의 타이어 가황처리 프로세스와 동일한 방식으로 몰드(70)에 열 및 압력이 가해진다. 그린 케이싱(100)이 가황처리 온도로 가열됨에 따라, 트레드 에지(36, 38)에 인접한 케이싱 물질은 유동한다. 이러한 물질의 유동은 제 9 도, 제 9A 도, 제 10 도 및 제 10A 도에 도시되어 있다. 제 9 도 및 제 10 도에서, 케이싱(10)은 측벽(110)의 반경방향 외측에 그리고 측벽(110)상에 트레드 기부(111)를 갖고 있다. 제 9A 도 및 제 10A 도에서, 케이싱(100)은 트레드(10)에서 반경방향으로 연장한 측벽(110)을 구비하며, 그 기부(111)는 2개의 측벽(110) 사이에서 축방향으로 삽입된다. 트레드(10)는 측벽(110) 또는 케이싱(100)의 기부(111)내에 효과적으로 캡슐화된다. 돌출부(60)의 반경방향 내부면(62)이 돌출부(60)를 지나서 고무가 유동하는 것을 방지하는 댐으로서 작용하는 범위에서 이러한 물질의 유동이 이뤄진다. 최종의 타이어(200)는 환형 돌출부(60)에 의해 위장되어 거의 알아볼 수 없는 접합선(63)을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 매끄러운 몰드(70)는 타이어 숄더 영역내의 몇개의 중심 링(78)을 가지며, 이 숄더 영역에는 케이싱 성형시에 제 8 도 및 제 10A 도에 도시된 조인트부 또는 접합부를 보다 더 숨기는 몇개의 부가적인 중심 링(112)이 형성되어 있다.
제 6 도를 참조하면, 본 출원인은 새로운 또는 이전에 사용한 가황처리된 케이싱과 조합하여 예비경화된 트레드를 사용하는 것에 주의를 기울이고 있다. 이전에 가황처리된 케이싱(150)을 재생 처리 또는 트레딩 처리하는 경우에, 트레드(10)는, 접합되는 경우에는 케이싱(150) 주위에 감싸여 지거나, 무접합 링 트레드(10)가 이용되면 케이싱상으로 끼워맞추도록 트레드 내경을 팽창하여 신장되어야 한다. 케이싱(150)에 트레드(10)를 부착하기 전에, 케이싱(150) 및 트레드(150) 모두가 정합면에서 버프처리되는 것이 바람직하다. 다음에, 접착제(153) 및 쿠션 검 층(cushion gum layer ; 152)이 케이싱(150)에 도포된다. 쿠션 검 층(153)은 트레드 폭보다 약간 넓게 절단된다. 다음에, 한쌍의 밀봉 링(201)은 트레드 케이싱 조립체에 부착된다. 각 밀봉 링(201)은 트레드(10), 쿠션 검(152), 케이싱(150) 인터페이스에서 작은 환형 공동(202)을 형성하는 연속 돌출부(60) 및 케이싱 숄더(156)와 견고하게 결합한다. 다음에, 이 조립체는 열 및 압력이 가해지는 가황처리실내에 배치되어, 공동내에서 고무를 유동시키기에 충분하도록 쿠션 검 층을 연화시킨다. 공동내에 포획된 공기는 각 링(201)내의 배기 포트(204)를 경유하여 공기를 배기시킴으로써 제거될 수 있으며, 상기 배기 포트는 공기 배기 수단(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 이러한 동일 특징은 상술된 몰드(70)에 이용될 수 있다. 선택적으로, 각 밀봉 링(201)은 링(201)과 트레드(10)의 케이싱(150) 조립체 사이의 밀봉이 완료된 후에 수축되는 팽창가능한 시일 또는 블래더(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 이러한 방법은 검 고무(152)가 돌출부(60)로 유동하도록 하기에 충분한 진공을 발생시켜서, 거의 알아볼 수 없는 접합선이 제 9 도 및 제 10 도에 도시한 바와 같이 형성되도록 한다.
케이싱에 트레드를 성형하는 다른 방법으로서, 트레드(10)의 환형 돌출부(60)가 몰드(70)상에 선택적으로 위치될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다. 이러한 구성에서, 몰드(70)는 각 측방향 표면(74, 75)에 트레드(10)상에 도시된 것과 유사한 단면 형상의 적어도 하나의 환형 돌출부를 포함하고 있다. 이러한 다른 설계는 상술한 바와 같이 물질 유동을 허용하도록 배기 또는 진공 배기될 수 있는 공동(202)을 유사하게 형성한다. 최종 유동은 예비경화된 트레드(10) 둘레에 형성될 쿠션 검 또는 케이싱 물질의 성형 링을 형성하여, 케이싱(100, 150)에 트레드 에지(36, 38)를 효과적으로 체결한다.
상술한 바와 같은 프로세스의 중요한 장점은 경화 시간을 현저하게 감소시킨다는 점이다. 예비경화된 트레드(10)는 부가적인 경화가 필요없으며, 그에 따라 전체 성형 프로세스는 단지 케이싱(10)을 가황처리하는 것만 요구된다. 상대적으로 얇은 케이싱(100)은 그린 트레드 및 케이싱을 구비한 종래의 타이어를 경화시키는데 필요한 시간의 약 1/2 정도의 시간 동안에 가황처리 온도에서 급속히 경화 및 마무리 가공될 수 있다. 예비경화된 트레드(10)는 3분 미만의 시간에 사출성형될 수 있다. 선택적으로, 트레드는 보다 느린 압축 성형 프로세스를 이용하여 예비경화될 수 있다. 예비경화된 트레드(10) 및 예비경화된 케이싱의 조합체는 가황처리되지 않은 타이어를 종래에 경화시키는데 필요한 시간의 1/2 시간보다 짧은 시간동안에 매끄러운 몰드내에서 성형될 수 있다. 트레드가 최종 타이어를 성형하기 바로전에 200°F(149℃) 또는 그 이상의 온도로 유지될 때 급속 성형은 달성된다. 동일한 타이어를 종래에 경화시키는데는 약 40분이 요구되었다.
본 발명자는 본 발명이 예비경화된 환형 아펙스(130)내에 캡슐화된 비드 코어(120)를 구비한, 주로 그린 또는 그 이외의 가황처리되지 않은 케이싱(100)을 이용하여 최적으로 실시될 수 있다는 점을 발견하였다. 비드 코어(120) 및 예비경화된 아펙스(130)의 서브 조립체는 사출 성형 프로세스를 이용하여 제조되는 것이 바람직하며, 탄성중합체 아펙스(130)는 비드 코어(120)를 동시에 캡슐화하여 사출 성형된다. 선택적으로, 압축 성형 아펙스 비드 조립체도 또한 가능하다. 제 11A 도 및 제 11B 도에 도시된 바와 같이, 아펙스(130)는 케이싱(100)의 가황처리되지 않은 성분과 몇몇 타이어 구성에서의 예비경화된 아펙스(130) 사이의 접착면 영역을 보강시킬 수 있는 미세하게 거친 직물의 외부면(132)을 가질 수 있다. 예비경화된 아펙스(130) 및 비드 서브 조립체를 제외하고 실질적으로 가황처리되지 않은 케이싱(100)과 예비경화된 트레드(10)의 조합체는 급속 경화 싸이클하에서 우수한 접착 특성을 가진다. 트레드 케이싱 조립체의 열전달의 필요성은 케이싱(100)내의 비경화 고무의 가장 두꺼운 부분을 감소시킴으로서 줄어든다.
급속한 제조 시간에 대한 제 2 장점은 비용이다. 종래 절차의 속도의 2배 내지 3배의 속도로 타이어를 성형한다는 것은 단지 1/2 또는 그 이하의 몰드 및 성형 기계가 타이어 생산 요구에 대응하기 위해 필요하다는 것을 의미한다. 이러한 비용은 새로운 타이어를 제조하기 위한 자금이 수백만 달러가 될 수 있다. 트레드(10) 및 케이싱(100)을 몰드(70)내로 삽입하기 전에 트레드(10)를 성형함으로서, 반경방향 내측으로 연장한 트레드 홈 패턴을 구비한 종래의 몰드가 비경화 트레드 고무의 슬래브(slab)에 대해 가압될 때 발생된 비틀림을 제거할 수 있다. 몰드 트레드면을 비경화 타이어에 대해 미는 것은 벨트가 비틀리게 하며, 트레드의 비경화 고무가 홈 트레드 패턴을 형성하도록 유동할 때 비틀린 벨트는 홈 및 러그의 반경 방향 위치에 무분별하게 영향을 미칠 수 있다. 이것은 트레드 기제 성분 두께를 불균일하게 한다. 본 발명에 따른 비경화 케이싱(100)을 제조할 때의 타이어(200)는 비경화 트레드(10)의 경화 치수 및 형상으로 형성될 수 있다. 이것은 새로운 종래의 성형 타이어에서 공통으로 발견되는 비틀림을 제거하며, 그에 따라 타이어 균일성을 크게 향상시킨다. 트레드 기제는 종종 감소된 롤링 저항을 제공하도록 선택된다. 반대로, 두께의 비균일성은 기제 성분의 유익한 사용을 감소시킬 수 있다. 종래의 성형 타이어가 몰드로부터 제거되어 휠상에 장착 및 팽창될 때, 벨트는 인장 또는 신장에 순응하여, 두께의 비균일성으로 인해 러그 또는 트레드 요소를 반경방향으로 크거나 작게 한다. 이러한 크고 작은 치수의 불일치는 비정상적인 마모 문제를 야기할 수 있다. 이러한 유해한 모든 조건은 매끄러운 몰드에 이용된 예비경화된 트레드를 사용함으로써 제거될 수 있다.
몰드의 측방향 표면(74, 75)에 대해 트레드 돌출부(60)를 밀봉하는 다른 장점은 트레드(10)와 몰드(70) 사이의 공동 또는 공기 공간(202)이 몰드 경화 동안에 진공 배기 또는 가압될 수 있다는 것이며, 이것은 성형된 타이어의 균일성을 크게 향상시킨다.
새로운 타이어 및 재생 타이어의 제조 방법 및 장치는 본래의 새로운 타이어에 대해 외형에 있어서 실질 동일한 재생 타이어를 가지는 부가적인 장점이 있으며, 새 타이어 및 재생 타이어는 고무내에 전체적으로 캡슐화된 케이싱 인터페이스에 트레드 에지를 구비하여, 트레드의 이 부분을 케이싱에 효과적으로 체결시킨다. 본 발명에 따라 제조된 새 타이어는 트레드 에지 분리부의 흔적이 없는 것으로 검사되었다.
본 발명의 다른 주요한 장점은 예비경화된 요소의 치수 정밀도가 전체 타이어 요소의 허용오차를 정밀하게 한다는 점이다. 이것은 적은 재료를 사용하여 보다 정밀한 허용오차로 타이어를 제조할 수 있게 한다. 당연히, 이러한 보다 정밀한 허용오차는 타이어 균일성 및 전체 타이어 성능을 개선한다.
제 1 도는 본 발명에 따른 환형 형태의 트레드의 사시도,
제 2 도는 제 1 도의 2-2 선을 따라 취한 트레드의 단면도,
제 3 도는 제 2 도로부터 취한 제 1 측방향 에지 표면의 확대 부분 단면도,
제 4 도는 제 2 도로부터 취한 제 2 측방향 에지 표면의 확대 부분 단면도,
제 5 도는 간단하고 명료함을 위해 몰드의 상부 부분만이 도시된 것으로, 매끄러운 몰드의 새로운 타이어 케이싱에서 성형된 트레드의 단면도,
제 6 도는 한쌍의 밀봉 링을 이용하여 새로운 또는 이전에 사용된 가황처리된 타이어 케이싱에 성형된 트레드의 단면도,
제 7 도는 제 6 도로부터 취한 트레드 및 케이싱의 부분 확대도,
제 8 도는 그린 또는 가황처리되지 않은 케이싱을 팽창시키는 블래더의 팽창에 의해 매끄러운 몰드내로 단단히 가압된 트레드의 단면도,
제 9 도는 몰딩후의 트레드 및 케이싱의 부분 단면도,
제 9A 도는 다른 케이싱 구조체를 구비한 것으로 제 9 도와 유사한 부분 단면도,
제 10 도는 타이어(200) 및 트레드(10)와 케이싱(100)의 인터페이스를 도시하는 것으로 제 8 도의 단면도의 부분 확대 사시도,
제 10A 도는 제 10 도에 도시된 것과 유사한 제 2 실시예로서, 케이싱이 트레드에 연장된 측벽을 갖고 부가적인 동심 링을 더 도시한 도면,
제 11A 도 및 제 11B 도는 직물 예비경화된 아펙스의 부분 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 트레드 20 : 지면 접촉면
40, 50 : 측방향 표면 또는 트레드 에지
60 : 돌출부 63 : 접합선
70 : 몰드 100, 150 : 케이싱
200 : 타이어 201 : 밀봉 링

Claims (3)

  1. 가황처리되지 않은 또는 가황처리된 타이어 케이싱에 장착하기 위한 예비경화된 타이어 트레드로서, 상기 트레드는 탄성중합체 물질로 제조되며, 상기 예비경화된 타이어 트레드는 반경방향의 외부 지면 접촉면을 구비하며, 상기 트레드는 상기 지면 접촉면으로부터 반경방향 내측으로 연장한 흠을 가지며, 상기 홈의 반경방향 내측의 상기 트레드 물질은 내부 트레드를 구성하며, 상기 내부 트레드는 반경방향 내부면과 반경방향 외부면을 가지며, 환형 형상일 경우의 상기 트레드는 상기 지면 접촉면상의 축방향 최외측 지점으로부터 내부 트레드 표면의 축방향 최외측 및 반경방향 최내측 지점까지 반경방향 내측 및 축방향 외측으로 각기 연장하는 제 1 및 제 2 측방향 표면을 포함한 단면을 구비하며, 상기 트레드는 적도면에서 측정되도록 규정된 두께를 가지는, 상기 예비경화된 타이어 트레드에 있어서,
    한쌍의 원주방향으로 연속적인 돌출부로서, 돌출부중 하나는 상기 측방향 에지 표면의 각각으로부터 축방향 외측으로 연장하며 반경방향 내부 트레드 표면 및 측방향 표면의 교차점상에 반경방향 외측으로 이격되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 케이싱에 상기 트레드를 가황처리하는 동안에 상기 측방향 표면에서 트레드-케이싱 조립체를 기밀 밀봉시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는
    예비경화된 타이어 트레드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 반경방향 내부 트레드 표면 및 상기 측방향 표면의 상기 교차점상에서 3mm 내지 15mm의 범위에 위치되는
    예비경화된 타이어 트레드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 단면 형상이 사다리꼴인
    예비경화된 타이어 트레드.
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