KR100624289B1 - 승용차용 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승용차용 공기입 타이어에 관한 것으로 더욱 상세하게는 상, 하연의 꼬임수를 조절하여 내피로성을 향상시킨 라이오셀 코드를 사용한 카카스 (carcass)를 적용한 승용차용 공기입 타이어에 관한 것으로, 본 발명의 라이오셀 코드를 이용하여 제조한 승용차용 공기입 타이어는 내구성이 우수한 것을 특징으로 한다.

타이어, 카카스(Carcass), 라이오셀 코드, 레이온, 상연, 하연, 내피로성, 꼬임수

Description

승용차용 공기입 타이어{Pneumatic Tire for Passenger Car}

본 발명은 승용차용 공기입 타이어에 관한 것으로 보다 상세하게는 서로 다른 꼬임수를 갖고 반대 방향으로 꼬아진 상연과 하연으로 이루어진 라이오셀 코드를 카카스 코드로 사용하는 것을 특징으로 하는 승용차용 공기입 타이어에 관한 것이다.

카카스(carcass)는 타이어에서 뼈대와 같은 역할을 하는 재료로 타이어 내부의 공기압을 유지시키고 타이어로 전달되는 하중을 지탱하여 타이어의 형태를 결정하는 주요 보강재이다. 일반적으로 카카스 코드로서 요구되는 주요 특성은 강력, 접착력, 모듈러스 등이 있는데 강력 및 접착력은 타이어의 내구성과, 모듈러스는 타이어의 주행성 및 승차감과 상관관계를 갖는다. 타이어의 주행 성능의 향상을 위해서는 고(高)모듈러스 코드를 사용하는 것이 유리한 것으로 알려져 있으며, 또한 주행 중 내부 온도 상승에 의해 나타나는 코드의 모듈러스 감소는 주행 중 타이어 성능 저하의 주요 원인이 되므로 고속주행을 목적으로 만들어지는 초고성능 타이어 (Ultra High Performance Tire)의 경우 고온에서의 모듈러스 감소가 적은 셀 룰로스계 코드들이 주된 카카스 재질로 사용되고 있다. 타이어에 사용되는 대표적인 셀룰로스계 코드로는 레이온을 들을 수 있다. 그러나 레이온의 경우 복잡하고 환경 친화적이지 못한 제조공정으로 인해 그 생산량이 크게 감소하는 추세이며, 수분에 지나치게 민감하여 제조공정 중 수분을 3% 이하로 조절하지 못할 경우 강력, 접착력 등의 물성이 크게 저하되어 본래의 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 제조공정 중 발생하는 공해, 수분에 대한 민감성을 개선하여 개발한 소재로서 셀룰로스계 코드인 라이오셀을 들 수 있다. 그러나 라이오셀의 경우에는 결정화도, 배향도가 매우 높은 건습식 방사를 통해 제조되어 모듈러스가 높은 장점은 있으나, 낮은 신율로 내피로성에서 매우 취약한 성능을 보인다. 그런데 타이어용 코드의 내피로성이 취약할 경우, 주행시 반복 피로에 따라 강력이 차츰 감소하여 장기간 타이어를 사용할 경우 강력이 크게 저하되면서 하중을 견디지 못하고 파괴가 일어나고 그 결과 치명적인 사고로 이어질 수 있다. 따라서 타이어용 셀룰로스계 코드들은 상기와 같은 문제점을 가지면서 사용에 제약을 받아 왔다. 특히 라이오셀의 경우 매우 높은 모듈러스와 뛰어난 고온 성능, 레이온과 대비하여 수분에 둔감하다는 장점을 가지고 있음에도 불구하고 내피로성이 취약하여 타이어 사용에는 많은 제약이 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 코드의 상연과 하연의 꼬임 방향 및 꼬임수를 다르게 하여 내피로성을 향상시킨 라이오셀 코드를 이용한 자동 차용 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 상연과 하연의 꼬임수 및 꼬임 방향이 각각 서로 다른 라이오셀 코드를 카카스 코드로 사용하는 것을 특징으로 하는 승용차용 공기입 타이어에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 공기입 타이어에 사용되는 카카스 코드는 1000 내지 10000데니어의 라이오셀 코드를 사용하는 것이 바람직하다. 강도나 코드 직경이 타이어에 사용하기에 적합하기 때문인데, 그 값이 1000 미만인 경우는 강도가 약해 타이어 적용이 곤란하고, 10000을 초과하는 경우는 굵기가 굵어 사이드월(sidewall)의 게이지를 올려야 한다거나, 2장의 카카스(carcass)를 겹치도록 하여 붙이는 부위에서의 타이어 프로파일(tire profile)이 일반 카카스(carcass) 부위와 크게 달라져 균일성이 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.

일반적으로 라이오셀 코드는 건습식 방사 방식을 통해 제조되는 코드로서 방사 방식의 특성상 결정화도, 배향도가 높아 고(高)모듈러스를 보이나 신율이 낮아 내피로성에서는 큰 문제점을 보인다.

라이오셀 코드의 내피로성을 향상시키는 방법으로는 방사에서 코드의 미세구 조를 변경함으로써 신율을 향상시켜 개선하는 방법이 있으나, 이러한 경우는 방사 방식의 특징상 곤란하며, 미세구조의 변경을 통한 신율의 향상은 대부분 모듈러스의 감소를 수반하기 때문에 실질적인 적용이 곤란하다.

일반적으로 코드의 꼬임은 필라멘트 각각을 꼬는 하연과 꼬여진 각각의 필라멘트 집단을 꼬는 상연이 있는데 상연과 하연은 서로 반대 방향으로 동일한 꼬임수로 꼬여지는 것이 통상적이다. 코드에서의 꼬임의 역할은 필라멘트간의 집속력을 부여하는 단순한 목적 외에 내피로성, 강력과 같은 물성측면의 변화를 가져오는데, 일반적으로 꼬임의 증가는 내피로성을 향상시키게 된다. 그러나 단순히 꼬임만을 증가시킬 경우 내피로성의 향상을 달성할 수는 있지만, 강력이 크게 저하되므로 타이어에 적용하기에는 치명적인 문제점이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점의 해결을 위해 상, 하연의 꼬임수가 다른 코드를 사용함으로써 높은 꼬임의 연에 의해 우수한 내피로성을 확보하고, 낮은 꼬임의 연을 통해 높은 강력을 얻음으로써 내피로성과 강력을 동시에 만족시킬 수 있는 타이어용 라이오셀 코드를 얻는 것이다.

본 발명의 라이오셀 코드의 상연과 하연은 그 꼬임을 서로 반대방향으로 하고, 꼬임수가 서로 상이하도록 형성된다. 보다 바람직하게는 상연 및 하연 중 어느 한 연의 꼬임은 5~40% 높이고, 다른 연의 꼬임은 5~40% 낮춤으로써 상연 또는 하연 중 어느 한쪽의 꼬임수가 다른 쪽에 대하여 10~80%의 차이가 나도록 하여 강 력은 원래 수준과 같거나 그 이상이고, 우수한 내피로성능을 보이는 라이오셀 코드를 제조할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서 코드의 꼬임은 상연과 하연이 달라야 하는데, 본 발명의 라이오셀 코드는 1650 D/2를 기준으로 상연 300~450 꼬임수/m, 하연이 470~600 꼬임수/m를 갖거나, 상연이 470~600꼬임수/m, 하연이 300~450꼬임수/m를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위에 속하는 경우 특히 코드의 강력이 우수하다.

본 발명에 따른 라이오셀 코드의 타이어 적용에서 재질변경을 제외한 기타 설계적인 요소의 변경은 없고 통상의 방법을 이용하여 타이어를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~2 및 비교예 1~4

실시예 1~2 및 비교예 1~4에서 사용된 레이온과 라이오셀 코드는 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 꼬임으로 연사공정에서 만들어진 코드이며, 그 외 중합, 방사, 제직, 열처리 등의 조건은 기존의 제조 조건과 동일하게 하였다.

상기와 같이 얻어진 코드에 대해 물성을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서 강력이란 코드가 파괴되는데 필요한 하중을 의미하며, 강력이 낮을 때는 동일한 양의 카카스가 들어가 있는 타이어에서 파괴 하중이 낮아지게 된다. 강력 유지율은 피로 전과 후의 코드 강력이 유지되는 정도를 나타내며, 강력 유지율이 높은 쪽에서 내피로성이 유리하다고 할 수 있다. 또, 중간 신장율은 일정한 하중에서 코드가 늘어나는 비율을 의미하며, 중간 신장율이 낮은 쪽에서 주행성, 내구성에 유리한 결과를 보인다.

비교예 1과 3은 레이온과 라이오셀을 각각 동일한 꼬임수로 제조하여 물성을 비교한 것이다. 그 결과 라이오셀로 제조한 비교예 3의 경우가 레이온으로 제조한 비교예 1과 비교하여 높은 강력과 낮은 중간 신장율을 보이나, 내피로 성능이 저조한 것으로 나타났다.

비교예 2와 4는 라이오셀의 상연과 하연을 동일한 꼬임수로 하되 서로 꼬임수를 변경하여 물성을 비교한 것이다. 꼬임수를 낮춘 비교예 2에서 보다 높은 강력과 낮은 중간 신장율을 보이나, 내피로 성능이 매우 저조하며, 꼬임수를 올린 비교예 4에서 내피로성은 양호하나 피로전 강력에서 매우 낮은 수치를 나타냈다.

실시예 1~2는 라이오셀의 상, 하연의 꼬임수를 변경 제조하여 물성을 평가한 것이다. 실시예 1~2에서 비교예 3과 같은 수준의 강력과 중간 신장율 및 비교예 1과 같은 수준의 내피로성을 갖는 것으로 나타났다.

실시예 3 및 비교예 5~6

실시예 1의 코드로 실시예 3의 타이어(235/45ZR17)를 제조하였고, 비교예 1, 3의 코드로 각각 비교예 5, 6의 타이어를 제조하였고 각각의 타이어의 고속 주행 내구성 평가(ECER30)를 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 비교예 6은 비교예 5의 레이온의 경우와 동일한 꼬임을 주어 제조된 라이오셀 코드를 적용한 타이어로서 내피로성이 저조하여 주행 전/후의 강력, 중간 신장율의 변화가 크고 내구성 향상의 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 실시예 3의 경우 비교예 5와 비교하여 우수한 내구성을 보이며, 타이어 코드 평가 결과에서도 비교예 5와 동등수준의 내피로성을 보이는 것을 알 수 있다.

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 라이오셀 코드를 이용한 카카스 코드로 타이어를 제조할 경우 제조시 라이오셀의 고(高)강력과 저중간 신장율을 특성을 유지하면서도 레이온과 동등한 수준의 내피로성을 갖게 되어 내구성이 크게 향상된 자동차용 공기입 타이어를 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 상연과 하연의 꼬임수 및 꼬임 방향이 각각 서로 다른 라이오셀 코드를 카카스 코드로 사용하는 승용차용 공기입 타이어로서, 상기 상연 및 하연 중 어느 한 연은 470~600 꼬임수/m, 다른 한 연은 300~450 꼬임수/m의 꼬임수를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기입 타이어.
2. 제 1항에 있어서, 상기 라이오셀 코드는 1000 내지 10000데니어(denier)인 것을 특징으로 하는 승용차용 공기입 타이어.
3. 제 1항에 있어서, 상기 라이오셀 코드는 상연 또는 하연 중 어느 한쪽의 꼬임수가 다른 쪽에 대하여 10~80%의 차이가 나는 것을 특징으로 하는 승용차용 공기입 타이어.
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