KR100593002B1 - 캡플라이에 스틸코드를 적용한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트층에 캡플라이가 적용된 공기입 타이어에 있어서, 캡플라이에 적용된 코드는 극세사 스틸코드이며, 상기 극세사 스틸코드는 필라멘트의 두께가 0.07mm 내지 0.14mm이고, 탄소함량이 0.70중량부 내지 0.95중량부인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 타이어의 캡플라이(풀 캡플라이 및 에지 캡플라이 등)에 적용되는 코드를 종래의 나일론-66 대신 극세사 스틸코드로 함으로써 타이어의 내구성능, 균일성 및 감각지수 등을 향상시킬 수 있다.

캡플라이, 스틸코드, 필라멘트, 나일론-66

Description

캡플라이에 스틸코드를 적용한 공기입 타이어{Pneumatic tire with steel capply}

도 1은 본 발명을 구현하는 극세사 스틸코드의 다양한 실시예 단면도

본 발명은 벨트층에 캡플라이가 적용된 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 캡플라이에 적용된 코드를 나일론-66 대신 극세사 스틸코드로 함으로써 타이어 내구성능 및 유니포미티 성능을 향상시킨 공기입 타이어에 관한 것이다.

최근, 승용차의 고급화 및 도로의 발달에 따라 고속주행이 빈번하게 이루어지고 있으며, 이로 인해 타이어의 고속주행의 안정성 및 고속 내구성능이 매우 중요하게 대두되고 있다.

특히 저 편평비를 가지는 타이어에서는 상기와 같은 성능들이 더욱 중요시되고 있으며, 상기와 같은 성능이 우수하도록 설계하기 위해 벨트층의 상부에 캡플라이를 적용하고 있다.

타이어의 고속성능을 위해서는 코드의 인장강도가 우수해야 할뿐만 아니라 우수한 타이어의 유니포미티 성능을 위한 코드재료의 수축율이 적어야 한다.

종래에는 상기 캡플라이의 코드재료로 나일론-66을 적용하였다.

상기 나일론-66은 가격대비 인장강도가 우수하나, 수축율이 커서 유니포미티 성능이 떨어진다는 문제점이 있다.

이에, 상기와 같은 유니포미티 성능이 떨어지는 문제점을 향상시키기 위한 여러 가지 방안이 제시되었다.

그 중 일본 특허 공개(공개번호 10-1994-032110)가 있는데, 상기 특허는 캡플라이 적용방법을 개선하는 방법에 관한 것이다.

상기 방법에 대해 보다 상세히 살펴보면, 캡플라이는 약 10mm폭의 고무시트내에 길이방향으로 섬유코드가 매설되도록 제조된다. 상기와 같이 제조된 캡플라이는 벨트 양단에 좌우 대칭으로 감겨져 있으며, 그 감는 방법으로는 벨트의 내측에서 외측으로 혹은 외측에서 내측으로 감는 방법 등이 있다.

상기와 같이 감겨진 캡플라이는 타이어 원주상으로 경사진 상태로 감겨져 가류 공정에서 리프트를 가한 경우에 벨트폭의 변화가 타이어 원주상으로 불균일하게 되어 유니포미티(균일성 : Uniformity)가 나빠진다.

상기 일본공개특허는 캡플라이 감는 방법을 개선시킴으로써 상기 문제점, 즉 타이어의 유니포미티가 떨어진 것을 개선시킬 수 있었다.

그러나, 상기 일본공개특허는 캡플라이 고무시트에 사용되는 섬유코드의 수축으로 인해 가류시 타이어 변형을 유발하는 문제가 여전히 남아있다. 상기 캡플라이 섬유코드로 가장 범용으로 사용하는 재질은 나일론-66코드이고, 상기 코드는 가류시 수축이 커서 벨트폭 변화를 유발시키게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 타이어의 캡플라이(풀 캡플라이 및 에지 캡플라이 등)에 적용되는 코드를 나일론-66 대신 극세사 스틸코드로 함으로써 타이어의 내구성능, 균일성 및 감각지수 을 향상시키는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 벨트층에 캡플라이가 적용된 공기입 타이어에 있어서, 캡플라이에 적용된 코드는 극세사 스틸코드이며, 상기 극세사 스틸코드는 필라멘트의 두께가 0.07mm 내지 0.14mm이고, 탄소함량이 0.70중량부 내지 0.95중량부인 것을 특징으로 한다.

상기 극세사 스틸코드는 인장강도가 25kgf 내지 29kgf이고, 코드두께가 0.34mm 내지 0.40mm인 것이 바람직하며, 특히 열수축율이 없는 것이면 더욱 좋다.

상기 극세사 스틸코드의 구조로는 1+5+10×0.1, 7×3×0.08, 2+7+11×0.08, 4+10×0.1, 1×a+6×a(a=0.06~0.14mm), 12×b(b=0.06~0.13mm)등이 있다.
상기 1+5+10×0.1로 명명되는 극세사 스틸코드 구조는 지름이 0.1mm인 극세사로 중앙에 하나의 극세사를 배치하고 그 주위로 5개의 극세사를 배치하여 층을 이루게하고 다음층으로 10개의 극세사를 배치하여 형성된 스틸코드 구조이며, 7×3×0.08로 명명되는 극세사 스틸코드 구조는 0.08mm지름으로 된 7개의 극세사로 뭉쳐진 3개의 뭉치를 꼬아 만들어진 스틸코드의 구조를 표현한 것이며, 2+7+11×0.08로 명명되는 스틸코드구조는 0.08mm의 극세사로 중앙에 2개의 극세사를 배치하고 다음에 7개의 극세사로 둘러후 11개의 극세사로 둘러싼 구조의 스틸코드를 표현한 것이며, 4+10×0.1로 표현되는 극세사 스틸코드 구조는 0.1mm의 극세사로 중앙에 4개를 배치하고 다음 층으로 10개의 극세사를 배치한 구조로 된 스틸코드를 표현한 것이며, 1×a+6×a(a=0.06~0.14mm)로 명명된 스틸코드 구조는 0.06~0.14mm의 직경을 갖는 극세사를 중앙에 하나를 배치하고 주위에 6개를 배치한 구조로 된 스틸코드를 표현한 것이며, 12×b(b=0.06~0.13mm)로 명명된 스틸코드 구조는 직경이 0.06~0.13mm인 12개의 극세사를 무작위로 배치하여 구성한 스틸코드를 표현한 것이다. 이상에서 열거한 각 구조로 된 스틸코드를 도 1에 단면도로 열거하여 도시하고 있다.
본 발명에 따른 스틸코드는 필라멘트의 탄소함량이 0.70중량부 내지 0.95중량부이 바람직하다.

삭제

상기 탄소함량에 해당하는 텐사일의 종류를 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 상기 스틸코드의 필라멘트의 탄소함량이 0.70 내지 0.75인 노말텐사일(Normal Tensile)이 있다. 본 발명에서는 상기 노말텐사일의 탄소함량이 0.72중량부인 것이 가장 바람직하다.

둘째, 상기 스틸코드의 필라멘트의 탄소함량이 0.80 내지 0.85인 하이텐사일(High Tensile)이 있다. 본 발명에서는 상기 하이텐사일의 탄소함량이 0.82중량부인 것이 가장 바람직하다.

셋째, 상기 스틸코드의 필라멘트의 탄소함량이 0.86 내지 0.89인 슈퍼하이텐사일(Super High Tensile)이 있다. 본 발명에서는 상기 슈퍼하이텐사일의 탄소함량이 0.86중량부인 것이 가장 바람직하다.

넷째, 상기 스틸코드의 필라멘트의 탄소함량이 0.90 내지 0.94인 울트라 하이텐사일(Ultra High Tensile)이 있다. 본 발명에서는 상기 울트라 하이텐사일의 탄소함량이 0.92중량부인 것이 가장 바람직하다.

상기에서 극세사 스틸코드는 필라멘트의 탄소함량이 0.70중량부 미만이면 캡플라이 보강용 소재로서 강도가 충분하지 못하거나 중량이 과도하게 높아지는 문제점이 발생되고, 필라멘트의 탄소함량이 0.95중량부를 초과하면 지름(φ)이 0.14mm이하인 극세사를 신선하면 단선율이 급격히 증가하여 산업화하기에 곤란해지는 문제점이 발생되기 때문에, 본 발명에서는 상기 극세사 스틸코드의 필라멘트의 두께가 0.07mm 내지 0.14mm인 것이 바람직하다.

상기에서 극세사 스틸코드는 필라멘트의 두께가 0.07mm미만이면 필라멘트의 절단강도가 신선시 마찰력에 비해 낮아지므로 단선이 증가되는 문제점이 발생되고, 필라멘트의 두께가 0.14mm를 초과하면 스틸코드의 인장-압축 피로응력 조건에서 내피로 성능이 급격히 하락하는 문제점이 발생되기 때문에, 본 발명에서는 상기 극세사 스틸코드의 필라멘트의 두께가 0.07mm 내지 0.14mm인 것이 바람직하다.

다음 표 1은 종래 및 본 발명에 사용되는 코드 물성을 비교해 놓은 것이다.

<표 1> 재질별 코드 물성비교

항목	나일론-66(8400D/2P) twist=32tpi	스틸코드 (1×0.13+6×0.12ht)
인장강도(kgf)	15	27
코드두께(mm)	0.52	0.37
탄성율(GPa)	0.9 ~ 1.0	3.1 ~ 3.5
열수축율(%) (177℃×2min, 84g)	5.5	0

도 1을 참조하여 타이어의 캡플라이에 적용되는 코드의 물성에 대해 살펴보겠다. 여기서, 종래의 발명에서는 나일론-66을 사용하였으며, 본 발명에서는 스틸코드를 사용하였다.

첫째, 코드의 동일 지름인 경우의 인장강도를 보면, 종래 발명(나일론-66) 대비 본 발명(스틸코드)은 2배 정도이다. 이에 따라, 본 발명은 코드의 단가를 낮출 수 있다.

둘째, 나일론-66에 비해 스틸코드는 그 두께가 얇으므로 캡플라이 고무 토핑 게이지를 기존 재료 대비 크게 낮출 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 타이어는 종래의 타이어보다 중량을 감소시킬 수 있으며, 타이어 주행시 열 방출이 유리함으로 타이어 내구성능면에서 유리하다.

셋째, 나일론-66에 비해 스틸코드는 그 탄성율이 높으므로, 타이어 주행시 스탠딩 웨이브(Standing wave) 현상을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 타이어 조종안정성 및 내구성능을 향상시킬 수 있다.

넷째, 나일론-66에 비해 스틸코드는 고온에서 열 수축이 없으므로 타이어의 균일성(Uniformity)을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 다음의 비교예, 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예 1>

표 2에 나타난 바와 같이, 코드구조는 840D/2P이며, 코드 배열밀도(EPI)가 30인 나일론-66을 톱핑게이지가 1.0mm이 되도록 타이어 235/40R 17ZR 규격의 풀캡플라이에 1장 적용하여 내구성능, 유니포미티, 조종안정성(감각지수), 치수 불균일을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다.

<실시예 1>

표 2에 나타난 바와 같이, 코드구조는 1×0.13+6×0.12ht이며, 코드 배열밀도(EPI)가 16인 스틸코드를 톱핑게이지가 0.7mm이 되도록 타이어 235/40R 17ZR 규격의 풀캡플라이에 1장 적용하여 내구성능, 유니포미티, 조종안정성(감각지수), 치수 불균일을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 4에 정리하여 나타내었다.

<비교예 2>

표 3에 나타난 바와 같이, 코드구조는 840D/2P이며, 코드 배열밀도(EPI)가 30인 나일론-66을 톱핑게이지가 1.0mm이 되도록 타이어 205/55R 15VR 규격의 에지캡플라이에 2장 적용하여 내구성능, 유니포미티, 조종안정성(감각지수), 치수 불균 일을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 5에 정리하여 나타내었다.

<실시예 2>

표 3에 나타난 바와 같이, 코드구조는 1×0.13+6×0.12ht이며, 코드 배열밀도(EPI)가 16인 스틸코드를 톱핑게이지가 0.7mm이 되도록 타이어 205/55R 15VR 규격의 에지플라이에 1장 적용하여 내구성능, 유니포미티, 조종안정성(감각지수), 치수 불균일을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 5에 정리하여 나타내었다.

<표 2> 비교예 1 및 실시예 1에서 사용한 코드 규격

항목	비교예1	실시예1
코드재질	나일론-66	스틸
코드구조	840D/2P	1×0.13+6×0.12ht
EPI(배열밀도)	30	16
톱핑게이지(Topping Gauge)	1.0mm	0.7mm
캡플라이 적용방법	Full CAP 1장	Full CAP 1장

<표 3> 비교예 2 및 실시예 2에서 사용한 코드 규격

항목	비교예2	실시예2
코드재질	나일론-66	스틸
코드구조	840D/2P	1×0.13+6×0.12ht
EPI(배열밀도)	30	16
톱핑게이지(Topping Gauge)	1.0mm	0.7mm
캡플라이 적용방법	Edge CAP 2장	Edge CAP 1장

<시험예>

상기 비교예 및 실시예의 코드를 각각의 타이어 규격의 캡플라이(풀캡플라이 및 에지캡플라이)에 내구성능, 균일성, 감각지수 등의 테스트를 하여 그 결과를 아래의 표 4 및 표 5에 정리하여 나타내었다.

<표 4> 비교예 1 및 실시예 1의 테스트 결과

항목	비교예1	실시예1
코드재질	나일론-66	스틸
내구성능(ECER-30)	1시간 30분	2시간 10분
감각지수	6.0	7.5
RRO(Radial run-Out)	1.2mm	0.8mm

<표 5> 비교예 2 및 실시예 2의 테스트 결과

항목	비교예2	실시예2
코드재질	나일론-66	스틸
내구성능(ECER-30)	1시간 22분	1시간 54분
감각지수	5.5	6.5
RRO(Radial run-Out)	1.2mm	0.8mm

* ECER-30 : 유럽 타이어 내구력 표준 시험법.

** 상기 RRO(Radial run-Out) 값이 작을수록 유니포미티 성능(균일성)이 우수하다는 것을 나타낸다.

상기 시험예의 결과에서처럼 알 수 있듯이 타이어의 캡플라이(풀 캡플라이 및 에지 캡플라이 등)에 적용되는 코드를 종래의 나일론-66 대신 극세사 스틸코드로 함으로써 타이어의 내구성능, 균일성 및 감각지수 등을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 벨트층에 캡플라이가 적용된 공기입 타이어에 있어서, 캡플라이에 적용된 코드는 극세사 스틸코드이며, 상기 극세사 스틸코드는 필라멘트의 두께가 0.07mm 내지 0.14mm이고, 탄소함량이 0.70중량부 내지 0.95중량부인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
2. 제 1항에 있어서, 극세사 스틸코드는 인장강도가 25kgf 내지 29kgf이고, 코드두께가 0.34mm 내지 0.40mm 인 것을 특징으로 공기입 타이어.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 극세사 스틸코드의 구조는 1+5+10×0.1, 7×3×0.08, 2+7+11×0.08, 4+10×0.1, 1×a+6×a(a=0.06~0.14mm), 12×b(b=0.06~0.13mm)인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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