KR100593034B1 - 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드 - Google Patents

공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 있어서, 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이) 다수개를 50~600TPM으로 꼬아 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸되, 필라멘트간 꼬임수가 50~600TPM이며, 상기 아라미드 다발(플라이)은 아라미드 멀티 필라멘트 여러 가닥을 꼬임수 50~600TPM으로 꼬아 만드는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 아라미드와 라이오셀을 각각 500~3000데니아로 함을 특징으로 한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드는 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이)을 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸도록 함으로써 기존 라이오셀을 카카스에 적용시키는 타이어 대비 동등이상의 내구성능을 가지면서 타이어 중량을 감소시킬수 있는 있다.
카카스 플라이, 내구력, 타이어 중량

Description

공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드{Carcasply Hybrid Cord of Pneumatic Tire}
도 1은 종래의 기술에 따른 공기입 타이어의 카카스 플라이용 섬유코드를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하이브리드 섬유코드의 중심(코어)
200 : 하이브리드 섬유코드의 외주변(커버링)
본 발명은 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 관한 것으로, 특히, 기존 라이오셀을 카카스에 적용시키는 타이어 대비 동등이상의 내구성 능을 가지면서 타이어 중량을 감소시킬 수 있는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 관한 것이다.
최근 승용차의 고급화에 따라 고속주행을 함으로 타이어도 고속주행 안정성 및 고속 내구성능이 매우 중요하게 대두되고 있다. 특히 저 편평비를 가지는 타이어에서는 상기 성능이 더욱 중요시되고 있으며, 이러한 내구성능들을 만족시키기 위한 방법 중 하나로 카카스 코드의 탄성률이 큰 레이온코드를 적용하고 있으며, 최근에는 레이온코드와 동일한 분자로 구성되면서도 수분에 의한 물성하락이 적은 라이오셀 코드를 카카스로 적용한 특허(특허공개번호 : 10-2002-80106, 10-2004-57550)가 출원되고 있다.
상기 특허에서 적용된 라이오셀 코드는 기본적으로 레이온과 같은 분자로 구성되어 있으나, 그 제조법이 레이온과는 달리 용제방사법에 의해 제조되기 때문에, 레이온 대비 분자사슬의 배열밀도가 높아 높은 탄성율을 가지면서도 레이온코드 대비 수분에 인한 강도 하락이 적은 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기와 같은 라이오셀 카카스 적용 타이어는 기존 레이온코드의 단점을 보완하고 있으나, 역시 강력이 기존 범용으로 사용되는 재료인 폴리에스터에 비해 낮아 높은 데니아 코드를 사용하거나 많은 양을 적용하면 타이어 중량이 커지는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이)을 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸도록 함으로써 기존 라이오셀을 카카스에 적용시키는 타이어 대비 동등이상의 내구성능을 가지면서 타이어 중량을 감소시킬수 있는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 있어서, 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이) 다수개를 50~600TPM으로 꼬아 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸되, 필라멘트간 꼬임수가 50~600TPM이며, 상기 아라미드 다발(플라이)은 아라미드 멀티 필라멘트 여러 가닥을 꼬임수 50~600TPM으로 꼬아 만드는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 아라미드와 라이오셀을 각각 500~3000데니아로 함을 특징으로 한다.
상기에서 아라미드와 라이오셀 섬유코드를 500데니아 미만으로 적용시키면 코드의 제조단가 상승으로 실용성이 떨어지는 문제점이 발생되고, 아라미드와 라이오셀 섬유코드를 3000데니아 초과하여 적용시키면 코드 두께가 지나치게 두꺼워져 타이어용으로는 부적합한 문제점이 발생되므로 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에서는 상기 중심에 위치하는 아라미드 다발을 2 ~ 3개로 하는 것이 바람직하다. 상기에서 아리미드 다발을 3개 초과하여 적용시키면 단가가 올라가고, 그 구조가 복잡해져 물성이 하락되므로 바람직하지 못하다.
상기 중심부의 아라미드 다발(플라이)은 100~500가닥의 멀티 필라멘트로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드는 다수개의 아라미드 다발(플라이)(100)이 중심(코어;Core)에 위치하고, 상기 아라미드 다발(플라이)(100)의 외주변에 접착력이 우수한 라이오셀 섬유 멀티필라멘트(200)가 위치하여 감싸는 구조를 가진다.
상기 '라이오셀 섬유 멀티 필라멘트'에서의 '멀티'는 라이오셀 필라멘트가 하나(mono)가 아닌 다수개라는 의미로 사용한 것이다. 마찬가지로, 하기의 '아라미드 멀티 필라멘트'에서의 '멀티'는 아라미드 필라멘트가 하나가 아닌 다수개라는 의미이다.
상기 중심에 위치하는 아라미드 다발은 2개 이상 적용시켜도 무방하지만, 2 ~ 3개로 하는 것이 바람직하며, 상기 2~3개의 아라미드 다발(플라이)(100)은 그 꼬임수가 50~600TPM(Twist Per Meter)로 꼬아진다.
상기에서 아리미드 다발을 3개 초과하여 적용시키면 단가가 올라가고, 그 구 조가 복잡해져 물성이 하락되므로 바람직하지 못하다.
또한, 하나의 아라미드 다발(플라이)(100)은 아라미드 멀티 필라멘트 100 ~ 500가닥이 꼬임수 50~600TPM(Twist Per Meter)으로 꼬아 만들어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 라이오셀 필라멘트간 꼬임수는 50~600TPM(Twist Per Meter)인 것이 바람직하다.
다음 표 1은 본 발명의 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 적용되는 라이오셀 및 아라미드 섬유코드의 물성을 비교한 것이다.
항목 라이오셀(2200D/2P) 아라미드(1500/2P)
강력(kg) 22 50
중간신율at 6.8kg(%) 2.3 0.5이하
수축율(%) 1.0이하 0.5이하
녹는점 300℃ 파괴 400℃이상 파괴
접착력(H-TEST) 표준고무-ASTM법 16kg 12kg
비고 수축율 조건 : 177℃, 2분, 0.01N/데니아 조건 평가
일반적으로 승용차용 타이어 카카스에 적용되는 섬유코드의 중요 물성은 강력이 우수하고, 구조 안정성이 우수하고(중간신율이 적고, 수축율이 적음), 피로특성이 우수하고, 우수한 접착성능을 요구한다.
본 발명의 하이브리드 섬유코드에 적용되는 아라미드 파이버의 몰포로지를 보면, 크리스탈이 95%이상, 아몰포오스가 5% 이하로 구성되어 열 및 장력에 의한 구조안정성과 강력이 대단히 우수하지만, 굴신에 의한 피로가 약하고 고무와의 접착이 약한 단점을 가지고 있다.(상기 표 1 및 하기 표 2 참조)
상기 섬유코드의 피로특성은 일반적으로 꼬임수와 필라멘트 수에 많이 의존하는 것으로 알려져 있다. 즉, 꼬임수가 많고 필라멘트수가 많게 구성될수록 내피로특성이 우수해진다. 따라서 본 발명에서는 상기 아라미드 코드의 단점인 내피로성능을 보완하기 위해 다수(멀티;multi)의 필라멘트를 적용하고 꼬임수를 많이 부여함으로써 극복하였다.
또한, 상기 아라미드 코드의 단점인 약한 접착성능은 상기 아라미드 다발의 외주변에 라이오셀코드를 위치시킴으로써 극복하였다. 즉 상기 라이오셀은 구조안정성이 우수하고 내열물성이 매우 우수하며, 또한 셀루로오즈 분자로 구성되어 고무와의 접착특성이 매우 우수하므로 상기 아미리드 코드의 단점(약한 접착성능)을 보완할 수 있다.
상기 내용을 다시 정리하면, 본 발명에 적용되는 하이브리드 코드(복합섬유코드)는 아라미드의 약한 접착력을 접착력이 우수한 라이오셀을 고무와 접촉하는 아라미드 다발의 외주변에 위치시킴으로써 보완하였고, 라이오셀의 단점인 약한 강력은 강력이 우수한 아라미드를 사용하여 보완함으로써 두 가지의 재료의 단점을 상호 보완하고, 이상적으로 코드 제조방법에서 중심(코어)과 외주변(커버링)을 달리하고 정적한 필라멘트와 꼬임수를 부여함으로써 강력, 구조안정성, 피로특성, 접착성능이 우수한 이상적인 코드이다.
다음 표 2는 상기와 같은 본 발명의 하이브리드 섬유코드와 종래의 라이오셀에 대한 구성 및 물성을 비교한 표이다.
<표 2> 본 발명 및 종래의 섬유코드에 대한 물성 비교표
항목 구분 하이브리드 코드(실시예) 종래 코드(비교예)
코아 재질 총 데니아 구성 꼬임수(필라멘트/플라이(TPM) 아라미드 1500D 500D 플라이(필리멘트 수:250) 3개 360/360 코아 커버링 구분 없음 재질 : 라이오셀 구성 : 2200D/2P 꼬임수 : 필라멘트/플라이(360/360)
커버링 재질 총 데니아 구성 꼬임수(TPM) 라이오셀 2200D 필라멘트수 250 ~ 300가닥 100
물성 코드 굵기(mm) 초기강력(kgf) 피로후 강력(kgf) 피로유지율(%) 0.72 38 22.5 59 0.75 22 12 55
비고 피로시험조건(벨트피로시험법) EPI : 10 정적하중(Static load) : 100kg, 사이클수 : 100,000 RPM : 220, 온도 : 40℃
표 2를 참조하여, 본 발명의 하이브리드 섬유코드와 종래의 섬유코드의 물성을 비교해 보면, 코드 굵기는 비슷하며, 초기 강력 및 피로후 강력면에서 본 발명의 하이브리드 섬유코드가 종래의 섬유코드보다 월등하다.
이하, 본 발명을 다음의 비교예 및 실시예(시험예 포함)에 의하여 설명하고자 한다. 그러나, 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예>
2200 데니아 라이오셀 2개를 꼬임수(필라멘트/플라이)(TPM)가 360/360이며 코드 배열밀도(EPI)가 24가 되도록 배치하여 카카스플라이용 코드 2200D/2P 라이오셀 섬유코드를 제조하고, 255/40R 17 ZR 규격을 가지는 승용차용 타이어에 카카스 플라이로 상기 섬유코드(토핑 게이지가 3mm임)를 2장 적용하여 타이어 중량(kg) 및 내구성능(ECER-30)을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
<실시예>
중심부에는 아라미드 필라멘트수가 250이고, 필라멘트간 꼬임수가 360TPM인 500데니아 플라이를 만든 후, 상기 플라이 3개를 꼬임수가 360TPM인 아라미드 코드 다발을 형성시키고,
외주변에는 총 데니아가 2200이 되도록 250~300가닥의 라이오셀로 감싸되, 그 필라멘트간 꼬임수가 100TPM이 되도록 꼬아서 제조한 아라미드-라이오셀(1500D-2200D) 코드를 꼬임코드 배열밀도(EPI)가 24가 되도록 배열하여 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드(토핑 게이지가 1.45mm임)를 제조하고, 상기 하이브리드 섬유코드를 255/40R 17 ZR 규격을 가지는 승용차용 타이어에 1장 적용하여 타이어 중량(kg) 및 내구성능(ECER-30)을 측정하고, 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
<표 3>
시험내용 실시예1 비교예1
코드 꼬임수(TPM) 코드배열밀도(EPI) 토핑 게이지(mm) 카카스 수 1500D(500D/3P)-2200D (아라미드-라이오셀) 아라미드(필라멘트/플라이)=360/360, 라이오셀=100 24 1.45 1장 2200D/2P (라이오셀) 360/360 24 1.5 * 2장 = 3mm 2장
내구성능(ECER-30) 1시간 55분 1시간 44분
타이어 중량(상대치) 920% 100%
- ECER-30 : 유럽 타이어 내구력 표준 시험법. - 중량 : 종래방법 중량 100을 기준으로나타냄.
상기 표 3의 결과에서 알 수 있듯이 실시예가 비교예 보다 내구성능은 동등 이상이면서 타이어의 중량은 현저하게 감소되었음을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드는 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이)을 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸도록 함으로써 기존 라이오셀을 카카스에 적용시키는 타이어 대비 동등이상의 내구성능을 가지면서 타이어 중량을 감소시킬수 있는 있다.

Claims (4)

  1. 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드에 있어서, 중심(코어 : Core)에 아라미드 다발(플라이) 다수개를 50~600TPM으로 꼬아 위치시키고, 외주변(커버링:Covering)에 라이오셀 섬유 멀티필라멘트로 감싸되, 필라멘트간 꼬임수가 50~600TPM이며, 상기 아라미드 다발(플라이)은 아라미드 멀티 필라멘트 여러 가닥을 꼬임수 50~600TPM으로 꼬아 만드는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드.
  2. 제 1항에 있어서, 아라미드와 라이오셀은 각각 500~3000데니아인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 중심에 위치하는 아라미드 다발은 2 ~ 3개인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드.
  4. 제 1항에 있어서, 중심부의 아라미드 다발(플라이)은 100~500가닥의 멀티 필라멘트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 카카스 플라이용 하이브리드 섬유코드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687048B1 (ko) * 2005-12-29 2007-02-26 주식회사 효성 하이브리드 딥코드의 제조 방법 및 이를 이용한 래디얼타이어
CN104790081A (zh) * 2015-04-14 2015-07-22 上海方纶新材料科技有限公司 一种用于轮胎的复合帘线

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KR100687048B1 (ko) * 2005-12-29 2007-02-26 주식회사 효성 하이브리드 딥코드의 제조 방법 및 이를 이용한 래디얼타이어
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