KR100850694B1

KR100850694B1 - 공압 타이어 제조 방법

Info

Publication number: KR100850694B1
Application number: KR1020010066707A
Authority: KR
Inventors: 이케다이쿠지; 다나카요시카즈; 기쿠치나오히코
Original assignee: 스미도모 고무 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2008-08-06
Also published as: EP1201414B1; EP1201414A3; US20020074077A1; CN1350919A; US7060146B2; US7513281B2; DE60138599D1; EP1201414A2; KR20020033540A; US20050145314A1; EP1201414B2; CN100337810C

Abstract

공압 타이어 제조 방법은 비가황 고무 요소들을 조립하여 그린 타이어(green tire)를 제조하는 공정과, 그린 타이어를 가황시키는 공정과, 비가황 고무 테이프를 권취하여, 권취부들이 집합적으로 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소를 위한 예정 단면 형상을 취하도록 하여 상기 적어도 하나의 비가황 고무 요소를 형성하는 공정으로 이루어진다.

Description

공압 타이어 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING PNEUMATIC TIRE}

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 고무 요소 제조용의 비가황 고무 테이프를 보여준다.

도 2는 공압 타이어의 횡단면도이다.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 공압 타이어의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.

도 4a 내지 도 4c는 변형된 방법을 설명하는 개략도이다.

도 5는 고무 테이프를 제조하고 권취하는 장치를 설명하는 개략도이다.

도 6은 가변 배향도를 갖는 단섬유들을 포함하는 비가황 고무 테이프를 권취하여 형성된 고무 요소를 보여준다.

도 7a 및 도 7b는 각각 측벽 고무를 보여준다.

도 8은 공압 타이어의 횡단면도이다.

도 9는 측벽부의 부분 단면도이다.

도 10은 측벽부의 부분 단면도이다.

도 11은 비가황 고무를 권취하여 형성된 비가황 고무 요소의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 공압 타이어

2: 트레드부

3: 측벽부

4: 비드부

5: 비드 코어

6: 카커스

7: 브레이커

Gt: 트레드 고무

Gs: 측벽 고무

Gil: 내측 라이너 고무

Gtc: 쿠션 고무

Gin: 절연 고무

Gbc: 클린치 고무

본 발명은 고무 요소들이 비가황 고무 테이프를 권취하여 형성되는 공압 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 비가황 고무 타이어는 여러 가지 형상 및 치수의 비가황 고무 요소로 제조된다. 비가황 고무 요소는 압출기에 의하여 형성되므로, 압출기의 개수 및 치수는 고무 요소들의 최대 치수 및 종류의 수에 좌우된다. 대개는 비교적 치수가 큰 적어도 몇 개의 압출기가 필요하다.

근년에, 압출기의 개수 및 치수를 감소시켜 플랜트의 치수를 감소시키고 융통성이 있는 제조 시스템을 확립하기 위하여, 고무 요소를 적용하는 대신에, 드럼 위에 직간접적으로 비가황 고무 테이프를 권취하여 공압 타이어를 제조하는 것이 제안되었다. 이 방법에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 비가황 고무 테이프(T)의 권취부의 중첩을 조절함으로써 고무 요소의 최종 형상에 유사한 목표 횡단면 형상으로 비가황 고무 테이프를 권취한다.

그러므로, 여러 가지 형상 및 치수의 고무 요소를 제조하는 것이 가능해졌다.

일반적으로, 타이어의 다른 고무 요소들은 대개 다른 고무 화합물로 제조된다. 고무 요소 제조 방법이 단순히 최종 형상으로의 압출로부터 최종 형상으로의 권취로 바뀌는 경우에는, 다른 고무 화합물로 제조되는 여러 가지 비가황 고무 테이프를 준비하는 것이 여전히 필요하다.

본 발명의 주목적은 융통성 있는 제조 시스템을 확립하고 설비 치수를 감소시키는 것을 가능하게 하는 공압 타이어 제조 방법을 제공하는 것인 반면, 다른 한 가지 목적은 비가황 고무 테이프를 권취하여 제조되는 고무 요소의 수를 증대시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 하나의 목적은 타이어에 사용되는 비가황 고무 테이프의 수를 감소시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 공압 타이어 제조 방법은 비가황 고무 요소를 조립하여 그린 타이어를 제조하는 공정과, 그 그린 타이어를 가황시키는 공정과, 비가황 고무 테이프를 권취하여 권취부들이 집합적으로 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소의 예정 횡단면 형상을 취하도록 함으로써 상기 비가황 고무 요소 중 적어도 하나의 요소를 제조하는 단계를 포함한다.

이제, 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하겠다.

본 발명에 따르면, 타이어의 요소들은 긴 비가황 고무 테이프(T)를 권취함으로써 형성된다. 비가황 고무 테이프(T)라 함은 비가황 고무만으로 제조되는 순수 고무 테이프(Tp)를 의미하고, 섬유 함유 고무 테이프(Trf)라 함은 내부에 단섬유들이 혼합되어 있는 비가황 고무로 제조된 것이며, 코드 함유 고무 테이프(Trc)는 테이프의 길이를 따라 1 개 이상의 코드가 매설되어 있는 비가황 고무로 제조된 것이다. 도 1a, 도 1b, 도 1c는 각각 순수 고무 테이프(Tp), 섬유 함유 고무 테이프(Trf), 코드 함유 고무 테이프(Trc)의 예를 보여주고 있다. 비가황 고무 테이프(T)의 두께(t)는 0.3 내지 2.5 mm 범위, 바람직하기로는 0.5 내지 2.0 mm의 범위로 설정된다. 비가황 고무 테이프(T)의 폭(W)은 5 내지 50 mm 범위, 바람직하기로는 10 내지 25 mm 범위로 설정된다.

본 발명은 여러 가지 공압 아이씨(ic) 타이어, 예컨대 승용차 타이어, 경트럭 타이어, 모터사이클 타이어, 중하중용 타이어 등에 적용될 수 있다. 그러나, 편이상 후술되는 설명은 종횡비(aspect ratio)가 낮은 승용차용 레이디얼 타이어를 기초로 한다.

도면에서, 공압 타이어(1)는 트레드부(tread portion)(2)와, 한 쌍의 측벽부(3)와, 각기 내부에 비드 코어(bead core)(5)를 구비한 한 쌍의 비드부(bead portions)(4)와, 이들 비드부(4) 사이에서 연장하는 카커스(6)와, 트레드부(2)에서 카커스(6)의 반경 방향 외측에 배치되는 트레드 보강 벨트를 구비한다.

카커스(6)는 적어도 1매의 코드 프라이(ply of cords)(6A)를 포함하는데, 이 코드 프라이는 타이어 적도선(C)에 관하여 방사상으로 75 내지 90 도의 각도로 배치되어 트레드부(2)와 측벽부(3)를 통하여 비드부(4) 사이에서 연장하며 각 비드부(4)에서 타이어의 내측에서 외측으로 비드 코어(5)를 돌아 상방으로 굴곡되어 한 쌍의 절첩부(6b)와 이들 절첩부 사이의 본체부(6a)를 형성한다. 카커스 코드의 경우, 예컨대 폴리에스터, 나일론, 레이온, 아라미드 등의 유기 섬유 코드 또는 강제 코드가 사용된다. 도면에 도시된 예시적인 카커스(6)는 방사상으로 90 도의 각도로 배치된 단일의 유기 섬유 코드 프라이(6A)로 구성되며, 카커스의 프라이 절첩부(6b)는 카커스의 본체부(6a)의 최대 횡단면 폭 지점을 지나 반경 방향 외측으로 연장한다.

트레드 보강 벨트는 브레이커(7)와 이 브레이커(7)의 반경 방향 외측에 배치되는 선택적인 밴드를 구비한다.

브레이커(7)는 카커스(6)의 크라운부 상에 배치되며, 타이어 적도선에 관하여 10 내지 45 도의 각도로 서로 평행하게 배치된 적어도 2 매의 횡방향 코드 프라이(7A, 7B)를 포함한다. 브레이커의 코드로는 아라미드 섬유 코드와 같은 높은 모듈러스의 유기 코드 및 강제 코드가 사용될 수 있다.

상기 밴드는 브레이커(7)의 반경 방향 외측에 배치되는데, 이 밴드는 타이어의 원주 방향에 대하여 거의 0 도 또는 작은 각도로 배치되는 코드로 형성된다. 이 밴드는 예컨대 나일론 등의 적어도 한 종류의 유기 섬유 코드를 타이어 적도선에 대하여 5 도 이하의 각도로 나선형으로 권취함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 복수 매의 밴드 코드가 나선형으로 권취되는 경우, 도 1c에 도시된 바와 같이 그것의 길이를 따라 밴드 코드가 매설되어 있는 고무 테이프(Trc)가 바람직하게 사용된다.

도면에 도시된 예시적인 벨트는 2 매의 횡방향 강제 코드 프라이로 제조되는 브레이커(7)로 구성된다.

공압 타이어는 여러 가지 고무 요소로 구성된다. 트레드부(2)에서, 트레드 고무(Gt)는 벨트의 반경 방향 외측에 배치된다. 각 측벽부(3)에서, 카커스(6)의 축방향 외측에는 측벽 고무(Gs)가 배치되어 타이어의 외표면부를 형성한다. 각 비드부(4)에는, 비드부의 축방향 외표면 및 저면을 따라 클린치 고무(clinch rubber)(Gbc)가 배치되고, 비드 코어(5)의 반경 방향 외측에는 비드 정점 고무(bead apex rubber)(Gba)가 또한 배치되어, 반경 방향 외측 단부를 향하여 테이퍼지면서 반경 방향 외측으로 연장한다. 카커스(6)의 내측에는 공기 불투과성 고무 화합물(air-impermeable rubber compound)로 제조된 내측 라이너 고무(Gil)가 배치되어 타이어의 내표면을 기밀되게 덮을 수 있다. 도면에 도시된 예시적인 타이어에 있어서, 비드 정점 고무(Gba)는 경질 고무 화합물로 제조되어 카커스의 본체부(6a)와 절첩부(6b) 사이에 배치되고 절첩부(6b)의 반경 방향 외측 단부의 반경 반향 내측에서 종결된다.

후술하는 예의 타이어에 있어서는 적어도 측벽 고무(Gs)가 긴 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 형성된다.

도 2는 정규적으로 팽창되어 부하를 받지 않은 상태의 승용차용 레이디얼 타이어를 보여주고 있다.

여기에서, 정규적으로 팽창되어 부하를 받지 않는 상태는 타이어가 표준의 휠 림(wheel rim)에 장착되고, 표준 내부 압력으로 팽창되지만 아무런 타이어 부하도 받지 않는 것을 말한다. 표준 림은 JATMA에 규정된 "표준 림(standard rim)", ETRTO의 "측정 림(Measuring Rim)", TRA의 "디자인 림(Design Rim)" 등이다. 표준 압력은 JATMA의 "최대 공기압", ETRTO의 "팽창 압력", TRA의 "여러 가지 냉각 팽창 압력에서의 타이어 부하의 한계" 테이블에 주어진 최대 압력 등이다. 그러나, 승용차 타이어의 경우, 표준 압력으로 180 kPa가 사용된다. 말하자면, 표준 부하는 JATMA의 "최대 부하 용량", ETRTO의 "부하 용량", TRA의 전술한 테이블에 주어진 최대값 등이다.

이 실시예에서는 전술한 고무 요소들에 추가하여, 얇은 언더 트레드 고무(under tread rubber)(Gut)가 벨트(7)와 트레드 고무(Gt) 사이에 배치되어 벨트(7)와 트레드 고무(Gt) 사이의 접착을 향상시킨다.

또한, 벨트(7)의 축방향 외연부(7e)와 카커스(6) 사이에는 쿠션 고무(Gtc)가 배치되어 벨트 연부의 응력을 경감시킨다. 쿠션 고무(Gtc)와 벨트(7) 사이의 축방향 중첩 폭(CW)은 벨트(7)의 축방향 폭(BW)의 0.05 내지 0.25 배, 바람직하기로는 0.07 내지 0.2 배로 설정된다. 쿠션 고무(Gtc)는 그것의 중간 지점으로부터 각 측부를 향하여 테이퍼져 있다.

또한, 각 측벽부(3)에는 카커스(6)와 내측 라이너 고무(Gil) 사이에 절연 고무(Gin)가 마련되어 내측 라이너 고무(Gil)가 카커스(6)로부터 분리되는 것을 방지한다. 절연 고무(Gin)는 적어도 벨트(7)의 축방향 외측 단부 근처의 위치와 카커스 본체(6a)의 최대 단면 폭 지점의 반경 방향 내측의 위치 사이에서 연장한다. 바람직하기로, 절연 고무(Gin)는 벨트(7)와 이 벨트(7)의 축방향 폭(BW)의 0.2 내지 0.5 배, 바람직하게는 0.2 내지 0.4배 범위의 축방향 폭(LW) 만큼 중첩된다. 반면, 절연 고무(Gin)의 반경 방향 내측 단부는 카커스 본체의 최대 단면 폭 지점으로부터 반경 방향 내측으로, 타이어 단면 높이의 0.1 배 이상, 바람직하기로는 0.3 내지 0.4 배 범위의 반경 방향 거리(Ha)만큼 간격을 두고 배치된다. 이 실시예에서, 절연 고무(Gin)의 반경 방향 내측 단부는 비드 정점 고무(Gba)의 반경 방향 외측 단부의 반경 방향 내측에 배치된다.

전술한 클린치 고무(Gbc)는 비드부(4)의 저면을 따라 연장하는 기부와, 각기 비드부(4)의 축방향 외표면 및 축방향 내표면을 따라 연장하는 축방향 외측부 및 축방향 내측부를 포함한다.

전술한 측벽 고무(Gs)는 트레드 고무(Gt) 및 클린치 고무(Gbc)의 축방향 외측부와 겹쳐 이어져 있다.

다른 종류의 비가황 고무 테이프의 개수를 줄이기 위해서는 복수 개의 고무 요소를 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 형성하는 것이 바람직하다. 이는 고무 요소들이 동일한 고무 성분으로 제조된다는 것을 의미한다. 그러나, 고무 테이프(T)가 일정한 두께 및 폭을 갖는 것이 언제나 필요한 것은 아닌데, 그 이유는 두께 및/또는 폭이 압착(rolling) 등에 의하여 권취중에 변화될 수 있기 때문이다. 또한, 고무 요소 사이에서 고무 테이프(T)가 항상 연속되어야 하는 것은 아니다. 고무 테이프(T)는 필요에 따라서 절단되어도 좋다. 중요한 것은, 압출기와 롤러들을 구비할 수 있는 하나의 장치에 의하여 형성되는 고무 테이프를 사용한다는 것이다.

이 실시예에서, 측벽 고무(Gs), 절연 고무(Gin) 및 쿠션 고무(Gtc)는 순수 고무 테이프(Tp1)를 권취하여 형성되는데, 즉 이들 요소는 동일한 고무 화합물로 이루어진다.

클린치 고무(Gbc)는 다른 고무 화합물로 이루어진 순수 고무 테이프(Tp2)를 권취하여 형성된다.

내측 라이너 고무(Gil)는 다른 공기 불투과성 고무 성분으로 이루어진 순수 고무 테이프(Tp3)을 권취하여 형성된다.

타이어 내표면에 기밀성을 제공하기 위하여 내측 라이너 고무(Gil)가 사용됨에 따라, 100 중량부의 기재(基材) 고무에 대하여 적어도 50 중량부의 부틸 고무 또는 그 유도체를 포함하는 부틸계 고무 화합물이 비가황 고무 테이프(Tp3)에 사용된다. 고려 대상이 되는 부틸 고무로는, 염화 부틸 고무, 브롬화 부틸 고무 등과 같은 할로겐화 부틸 고무가 사용된다.

측벽 고무(Gs), 쿠션 고무(Gtc) 및 절연 고무(Gin)가 비교적 변형이 큰 영역 에 배치됨에 따라, 고무 요소들은 기계적인 피로를 겪게 된다. 따라서, 고무 테이프(Tp1)의 권취부 사이의 분리 파손과, 그들 사이의 경계면을 따라 타이어의 외표면에 발생하는 크랙을 방지하는 것이 중요하다. 측벽 고무(Gs)는 절단 저항성, 항온성, 가요성 등에서 탁월해야 한다. 반면, 클린치 고무(Gbc)는 휠 림에 대하여 가압 마찰되며, 비드부에 강성을 제공할 필요는 없다.

그러므로, 비교적 경질로서 내마모성이 탁월한 고무 화합물이 클린치 고무(Gbc)를 형성하는 비가황 고무 테이프(Tp2)에 사용된다.

그러나, 비가황 고무 테이프(Tp1)에는 접착성 및 탄성이 탁월한 부틸계 고무 화합물이 사용되는데, 이 화합물은 100 중량부의 고무 성분에 대하여, 40 내지 100 중량부의 저점성 폴리부타디엔 고무와, 적어도 2.5 중량부 바람직하기로는 3.0 내지 4.0 중량부의 노화 방지제를 포함한다. 저점성 폴리부타디엔 고무의 무니 점도(Mooney viscosity)는 100 ℃에서 40 {ML(1+4)} 이하, 바람직하기로는 28 내지 38 {ML(1+4)}, 더 바람직하기로는 25 내지 35 {ML(1+4)}의 범위로 설정된다.

노화 방지제로는, 예컨대

N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민,

N-(1,3-디메틸부틸)-N'페닐-p-페닐렌디아민,

디알릴-p-페닐렌디아민 혼합물,

N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민,

p-(p-톨루엔술페닐아미노) 디페닐아민,

옥틸레이트디페닐아민,

2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린의 중합체,

6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린,

N-페닐-l-나프틸아민,

4,4'-(알파, 알파-디메틸벤질) 디티오카바메이트,

N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민,

니켈-디메틸디티오카바메이트,

니켈-디부틸디티오카바메이트,

2-메르캅토벤즈이미다졸,

2-메르캅토벤즈이미다졸의 아연염,

2-메르캅토메틸벤즈이미다졸,

2-메르캅토메틸벤즈이마다졸의 아연염

1,3-비스(디메틸아미노프로필)-2-티오우레아,

트리부틸티오우레아,

N-페닐-N'-(3-메타크릴로일옥시-2-하이드록시프로필)-p-페닐렌디아민

등이 사용될 수 있다.

측벽 고무(Gs), 쿠션 고무(Gtc) 및 절연 고무(Gin), 즉 고무 테이프(Tp1)는 가황되면 0.5 내지 2.5 MPa, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 MPa, 더 바람직하게는 0.7 내지 2.0 MPa의 100% 모듈러스와, 65 도 이하, 바람직하게는 40 내지 65 도, 더 바람직하게는 50 내지 62 도의 JIS형-A-경도계 경도를 갖는다.

100% 모듈러스가 0.5 MPa 미만인 경우, 측벽부(3)용으로는 강성이 불충분하게 되며, 조향 안정성을 유지하기가 어렵다. 100% 모듈러스가 2.5 MPa보다 크거나 JIS형-A-경도계 경도가 65 도보다 크면, 쿠션 고무(Gtc)는 벨트 연부 상의 응력을 완화시키기가 어렵고, 측벽 고무(Gs)에 필요한 탄성을 제공하기가 어렵다.

다음 표는 고무 테이프(Tp1)의 고무 화합물의 예를 보여준다.

	(중량부)
천연 고무	40
저점성 폴리부타디엔 고무	60
FEF	50
방향족 오일	5
노화 방지제	3
왁스	1.5
스테아르산	2.5
산화아연	3.0
가황 촉진제	1.0
황	1.5
JIS형-A-경도계 경도	55 *3
100 % 모듈러스	1.1 MPa *3

*1 무니 점도: 100℃에서 30{ML(1+4)}

*2 N-(1,3-디메틸부틸)-N'페닐-p-페닐렌디아민

*3 가황 조건: 160℃, 18분

전술한 JIS형-A-경도계 경도는 일본 공업 표준 K6253에 따라 측정된다. 무니 점도는 일본 공업 표준 K6300에 따라 측정된다.

전술한 공압 타이어(1)는 도 3a 내지 도 3g에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전술한 테이프(Tp2)를 원통형의 타이어 제작 드럼(D)상에 권취하여 드럼 중심의 양측에 클린치 고무(Gbc)를 형성하는 한편, 이들 사이에 공간을 남긴다.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 내측 라이너 고무(Gil)을 형성하기 위하여, 테이프(Tp3)를 상기 테이프(Tp2) 권취부 사이의 공간을 가로질러 상기 원통형 타이어 제작 드럼(D)에 권취한다. 내측 라이너 고무(Gil)는 클린치 고무(Gbc)와 어느 정도 중첩된다.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 절연 고무(Gin)을 형성하기 위하여 테이프(Tp1)을 내측 라이너 고무(Gil) 위에 권취한다.

다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 카커스 프라이(6A)를 형성하기 위하여, 고무로 처리된 넓은 원료 카커스 코드 스트립을 그 위에 적용한다. 또한, 권취된 카커스 스트립의 각 해당 위치에 비드 코어(5)와 원료 비드 정점 고무(Gba)를 배치한다.

또한, 도 3e에 도시된 바와 같이, 카커스 프라이(6A)를 클린치 고무(Gbc)의 더 큰 부분과 함께 각 비드 코어(5) 둘레로 절첩한다.

벨트 연부에 해당하는 위치에 쿠션 고무(Gtc)를 형성하기 위하여, 고무 테이프(Tp1)를 카커스 스트립 위에서 실질적으로 삼각형 단면 형상으로 권취한다. 그러므로, 고무 테이프(Tp1)가 다시 사용된다.

원통형 드럼(D) 상에 직간접적으로 권취되는 고무 요소 및 전술한 원료 카커스 스트립(6A)은 도 3f에 도시된 바와 같이 토로이드 형상으로 바뀌는 한편, 비드 코어(5) 사이의 거리는 감소된다. 그리고, 토로이드 형상의 카커스의 크라운부에는 트레드 고무(Gt)와 벨트(7)의 조립체가 고정된다.

또한, 도 3g에 도시된 바와 같이, 각 측벽부의 측벽 고무(Gs)를 형성하기 위 하여, 고무 테이프(Tp1)를 카커스의 축방향 외측면에 권취한다. 고무 테이프(Tp1)가 다시 한 번 사용된다.

그러므로, 그린 타이어가 제조된다. 그린 타이어를 몰드에 장입하고 가황시킨다.

전술한 트레드 고무와 벨트 조립체는 다음과 같이 제조될 수 있다. 고무로 처리된 코드의 원료 스트립을 프로파일형 벨트 드럼(profiled belt drum)에 적용하거나 그 위에 권취하여 브레이커(7)를 만든다. 벨트가 밴드를 포함하는 경우, 하나 이상의 밴드 코드가 길이를 따라 매설되어 있는 고무 테이프(Trc)를 나선형으로 권취한다. 그 후, 비가황 고무 테이프(T)를 벨트 위에 권취하여 언더 트레드 고무(Gtu)(도시되지 않음)를 만들고, 그 위에 다른 하나의 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 트레드 고무(Gt)를 만든다.

언더 트레드 고무(Gut)의 비가황 고무 테이프(T)에는 접착성이 뛰어난 천연 고무계 고무 화합물이 사용된다. 트레드 고무(Gt)의 비가황 고무 테이프(T)(Tp 또는 Trf)에는, 내마모성, 발열 및 파지능이 뛰어난 고무 화합물이 사용된다.

측벽 고무(Gs)는 전술한 바와 같이 토로이드형 카커스에 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 제조할 수 있다. 그러나, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 원통형 형상의 카커스에 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 측벽 고무(Gs)를 제조할 수 있으며, 그 후에 테이프(T)를 권취하고, 카커스, 측벽 고무 등을 토로이드 형상으로 변화시킨다.

또한, 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이, 클린치 고무(Gbc)와 함께 비가황 고무 테이프(T)를 권취하여 다른 드럼 위에 측벽 고무를 형성하고, 그 후 측벽 고무(Gs)와 클린치 고무(Gbc)를 토로이드형 카커스에 적용할 수 있다.

도 5는 스크루와 다이를 구비하는 압출기(20)와, 압출기 다이의 출구 근처에 배치되어 고무 테이프(T)의 두께를 조절하는 한 쌍의 롤러(21)와, 압출된 고무 테이프(T)를 냉각시키기 위한 복수 개의 냉각 롤러(22, 23, 24)와, 제작 드럼(D)을 횡단할 수 있는 테이프 도포기(27), 그리고 고무 테이프를 상기 테이프 도포기(27)로 안내 및 운반하는 안내 롤러를 포함하는 비가황 고무 테이프(T)의 제조 및 권취 장치를 개략적으로 보여주고 있다. 압출기로 공급되는 고무 화합물 재료는 스크류에 의하여 혼합되어 다이로부터 평판형 단면 형상으로 압출된다. 압출된 비가황 고무는 롤러(21)에 의하여 압착된다. 롤러 사이의 갭을 변화시킴으로써, 고무 테이프(T)의 두께가 목표 두께로 조정된다. 고무 테이프(T)는 냉각 롤러 및 안내 롤러를 통해서 테이프 도포기로 공급된다. 고무 테이프(T)는 제작 드럼(D)을 회전시키고 테이프 도포기(27)를 횡단시킴으로써 제작 드럼(D)에 권취되어 권취부에 예정된 단면 형상을 부여한다. 압출 속도, 롤러의 갭, 드럼 속도, 도포기 속도, 도포기 위치 등은 저장된 프로그램, 그리고 테이프 두께, 여러 가지 다른 위치, 여러 가지 속도 및 온도 등에 대한 여러 가지 센서의 출력에 따라 컴퓨터로 제어된다. 필요하다면, 압출기와 도포기 사이에 테이프 축적기를 마련해도 좋다.

전술한 실시예에서는 고무 테이프(Tp1)에 특정 고무 화합물이 사용되므로, 측벽 고무(Gs), 절연 고무(Gin) 및 쿠션 고무(Gtc)는 동일한 고무 테이프(Tp1)를 권취하여 제조할 수 있고, 결과적인 타이어는 종래의 방법으로 제조한 타이어와 동 일한 성능을 나타낼 수 있다.

복수의 종류의 고무 화합물을 사용함으로써 타이어의 특정 성능을 개선시킬 수 있다. 그러나, 그것은 본 발명의 목적에는 반한다. 이에 대한 해결책은 단섬유들이 가변 배향도를 갖는 섬유 함유 고무 테이프를 사용하는 것이다.

섬유 함유 고무 테이프(Trf)는 섬유가 혼합된 고무 화합물을 압출하고, 그 압출된 화합물을 압착함으로써(rolling) 제조된다. 고무 테이프(Trf)의 단섬유들은 이러한 공정을 거쳐 압출 방향 또는 테이프의 길이 방향으로 배향된다. 고무 테이프(Trf)의 두께를 변경시킴으로써 배향도를 제어하는 것이 가능하다. 얇은 테이프일수록 배향도는 더 높다. 그러므로, 가변 배향도를 갖는 섬유 함유 고무 테이프(Trf)는 얇은 테이프와 두꺼운 테이프를 포함한다. 얇은 테이프와 두꺼운 테이프는 불연속이어도 된다. 그러나, 본 실시예에서는 이들 테이프가 연속적이다.

단섬유(F)로는 비금속 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고무에 대한 충분한 접착력을 얻을 수 있기만 하다면, 유기 섬유, 예컨대 나일론, 폴리에스터, 아라미드, 레이온, 비닐론, 면, 셀룰로오스 수지, 결정질 폴리부타디엔 등과, 무기 섬유, 예컨대 유리 섬유, 탄소 섬유, 붕소 섬유 등을 단독으로 또는 조합하여 사용해도 좋다. 단섬유(F)의 평균 길이는 0.2 내지 5 mm, 바람직하게는 1.0 내지 4.0 mm 범위로 설정되며, 평균 직경은 10 내지 100, 바람직하기로는 50 내지 80 ㎛ 범위로 설정된다. 예를 들면, 평균 길이가 3.5 mm이고 평균 직경이 70 내지 80 ㎛인 나일론 66 섬유가 사용된다.

단섬유(F)의 함량은 화합물 중의 100 중량부의 고무 성분에 대하여 10 내지 30, 바람직하기로는 15 내지 25 중량부의 범위로 설정된다. 고무 요소에는, 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 등의 디엔 고무가 단독으로 또는 조합하여 사용된다.

전술한 바와 같이, 대개 섬유 함유 고무 테이프(Trf)의 두께(t)는 0.3 내지 2.5, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 mm 범위에 설정된다. 그리고, 얇은 테이프의 두께(t1) 대 두꺼운 테이프의 두께(t2)의 비(t1/t2)는 0.15 내지 0.80, 바람직하기로는 0.20 내지 0.75, 더 바람직하기로는 0.20 내지 0.70 범위로 설정된다. 고무 테이프(Trf)의 폭(W)은 5 내지 50 mm, 바람직하기로는 10 내지 25 mm 범위로 설정된다.

예를 들면, 도 6에 도시된 고무 요소에 있어서, A1 부분은 얇은 테이프(Trf1)을 권취하여 형성되고, A2 부분은 두꺼운 테이프(Trf2)를 권취하여 형성된다. 결과적으로, A1 부분은 A2 부분보다 더 높은 강성을 가질 수 있다.

도 7a 및 도 7b에서, 측벽 고무(Gs)는 섬유를 함유하는 비가황 고무 테이프(Trf)를 권취하여 형성된다. 고무 테이프(Trf)의 단섬유가 테이프의 종방향에 대하여 거의 평행하게 배향되므로, 단섬유(F)는 실질적으로 타이어의 원주 방향으로 배향된다. 주행 중에 굴곡 변형이 가장 큰 측벽 고무(Gs)의 중간부는 단섬유들의 배향도가 감소하도록 두꺼운 테이프를 권취하여 형성된다. 따라서, 덜 배향된 중간부(A2)가 형성되고, 이 부분의 각 측부에는 높은 배향도 부분(A1)이 제공된다. 이처럼 덜 배향된 중간부(A2)는 타이어 단면 높이 H의 65 % 내지 35 % 사이의 반경 방향 높이 범위 S1으로 마련되는 것이 바람직하다. 그러므로, 승차감과 횡방 향 요동 저항이 개선될 수 있다. 배향도는 도 7a에 도시된 바와 같이 단계별로 또는 도 7b에 도시된 바와 같이 점진적으로 변화될 수 있다. 도 7a에서는, 쿠션 고무(Gtc)로서 작용하도록 하기 위하여, 벨트 연부(7e) 아래에 위치하는 측벽 고무의 반경 방향 외측 단부에 덜 배향된 부분(A2)이 더 마련된다. 타이어 원주 방향과 섬유의 실질적인 방향의 차이와 관련하여, 배향된 단섬유의 방향성 보강 효과를 유도하기 위하여 단섬유의 적어도 약 90 %의 배향도가 30 도 미만인 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 측벽 고무(Gs) 내의 단섬유(F)가 실질적으로 타이어의 원주 방향으로 배향됨에 따라, 측벽 고무(Gs)는 반경 방향 강성을 과도하게 증대시키지 않고서도 원주 방향의 강성이 효과적으로 향상된다. 결과적으로, 승차감을 떨어뜨리지 않고도 타이어의 횡방향 요동 저항이 감소된다. 또한 절단 저항도 개선된다. 나아가, 증대된 강성만큼 측벽 고무의 두께를 감소시킬 수 있기 때문에, 타이어 중량을 저감하는 것도 가능해진다.

평균 섬유 길이가 0.2 mm 미만이거나 평균 섬유 직경이 10 ㎛ 미만이면, 충분한 방향성 보강 효과를 얻기가 어렵다. 평균 섬유 길이가 5 mm 보다 더 길거나 또는 평균 섬유 직경이 100 ㎛ 보다 더 두꺼우면, 고무에 대한 접착력이 감소하는 경향이 있고, 내마모성이나 내균열성이 저하되기 쉽다.

단섬유(F)의 함량이 10 중량부 미만인 경우, 측벽 고무(9)의 원주 방향 강성이 저하된다. 단섬유(F)의 함량이 30 중량부보다 많으면, 내균열성이 저하되는 경향이 있다.

전술한 실시예에서, 섬유 함유 고무 테이프(Trf)는 카커스에 인접하게 배치되는 측벽 고무(Gs) 전체를 제조하는 데에 사용된다. 그러나, 상기 섬유 함유 고무 테이프(Trf)를 측벽 고무(Gs)의 일부를 제조하는 데에 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 나머지 부분은 순수한 고무 테이프(Tp)를 권취하여 형성해도 된다. 또한, 최종 형상으로 압출된 고무 스트립[최종 형상으로 권취된 고무 테이프(Tp)는 아님]을 사용하는 것도 가능하다. 나아가, 코드 보강 고무 테이프(Trc)를 사용해도 좋다.

말하자면, 배향도가 가변적인가 또는 일정한가에 관계없이, 섬유 함유 고무 테이프(Trf)를 순수한 고무 테이프(Tp) 및/또는 고무 스트립과 조합하여 사용하여 고무 요소의 일부 또는 전체를 형성할 수 있다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이(이 타이어는 55 % 이하의 종횡비를 갖는다), 측벽부(3)는 순수한 고무 테이프(Tp)를 권취하여 형성된 측벽 고무(Gs)와 섬유 함유 고무 테이프(Trf)를 권취하여 형성된 내부 측벽 고무(Gsin)로 이루어지는 2층 구조를 취할 수 있다.

본 실시예에서, 순수한 고무 테이프(Tp)는 비교적 연질의 고무 화합물로 제조되며, 따라서 측벽 고무(Gs)는 48 내지 58 도, 바람직하게는 50 내지 56 도, 더 바람직하게는 52 내지 54 도의 JIS형-A-경도계 경도와, 230 %의 연신율에서 1.5 내지 2.5 MPa의 모듈러스와, 28 내지 44 {ML(1+4)}, 바람직하게는 34 내지 38 {ML(1+4)}, 더 바람직하게는 32 내지 40 {ML(1+4)}의 무니 점도를 갖는다. 이 연질 고무 화합물은 기재 고무로서, 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 등과 같은 디엔 고무를 단독으로 또는 조합하여 포함하는 것이 바람직하다. 다음 표는 연질 고무 화합물의 예를 보여준다.

부타디엔 고무	55 PHR
천연 고무	35 PHR
이소프렌 고무	10 PHR
FEF	45 중량부

반면에, 내측 측벽 고무(Gsin)에 관해서는, 측벽부를 효과적으로 보강하기 위하여 단섬유가 고도로 배향되어, 단섬유의 적어도 약 90 %는 타이어의 원주 방향에 대하여 30 도 미만으로 배향되어야 한다. 예를 들면, 아라미드 단섬유가 사용된다. 내측 측벽 고무용 고무 화합물은 60 내지 95 도의 JIS형-A-경도계 경도와, 230 %의 연신율에서 2.8 내지 6.0 MPa의 모듈러스와, 40 내지 73 {ML(1+4)}의 무니 점도를 갖는 것이 바람직하다.

측벽 고무(Gs)의 두께(t2)는 내측 측벽 고무(Gsin)의 0.05 배 내지 4 배의 범위로 설정된다.

측벽 고무(Gs)의 비가황 고무 테이프(Tp)가 연질 고무 화합물로 제조됨에 따라, 고무 테이프의 권취부간 접착력이 개선된다. 그러므로, 권취부들이 노출되더라도 측벽 외표면에서의 균열의 발생이 효율적으로 억제될 수 있다. 또한, 내측 측벽 고무(Gsin)가 강성이 향상되기 때문에 조향 안정성이 개선될 수 있다.

연질 고무 화합물의 JIS형-A-경도계 경도가 48 도 미만인 경우, 측벽부(3)의 필수적인 굴곡 강성을 유지시키기가 어렵고, 조향 안정성이 나빠진다. JIS형-A-경도계 경도가 58 보다 크면, 측벽에 권취부들 사이의 계면을 따라 균열이 발생하기 쉽다.

연질 고무 재료(R1)의 230 % 모듈러스가 1.5 MPa 미만인 경우, 조향 안정성을 개선하기가 어려워진다. 230 % 모듈러스가 2.5 MPa 보다 큰 경우, 균열이 발생하기 쉽다.

연질 고무 재료(R1)의 무니 점도가 28 {ML(1+4)} 미만인 경우, 고무 테이프의 권취부에 예정된 형상을 부여하기 어렵다. 무니 점도가 44 {ML(1+4)} 보다 큰 경우, 권취부 사이의 접착력이 떨어지고 균열이 발생하기 쉽다.

도 9는 전술한 2층 구조의 변형예를 보여주고 있는데, 측벽 고무(Gs)는 전술한 것과 동일할 수 있지만, 내측 측벽 고무(Gsin)는 은 도 1c에 도시된 코드 보강 고무 테이프(Trc)을 권취하여 형성된다. 코드 보강 고무 테이프(Trc)는 타이어 견부(肩部) 근처의 상부 측벽부에 권취될 수 있다. 나머지 하부 측벽부에는, 전술한 섬유 함유 고무 테이프(Trf) 또는 순수 고무 테이프(Tp4)를 권취해도 좋다. 이 경우, 조향 안정성이 더 개선될 수 있다. 보강 코드(RC)에는, 예컨대 840d 나일론 코드를 사용하는 것이 바람직하다.

도 10은 또한 도 9에 도시된 2층 구조의 변형예를 보여 주고 있는데, 측벽 고무(Gs)는 전술한 것과 동일하지만, 내측 측벽 고무(Gsin)는 측벽부(3)의 강성을 향상시킬 목적으로 측벽 고무(GS)의 고무 화합물보다는 더 경질의 고무 화합물로 제조되는 순수 고무 테이프(Tp4)를 권취하여 형성된다. 또한, 좁은 순수 고무 테이프(Tp4)를 권취하는 대신, 압출기에 의하여 형성될 수 있는 비교적 넓은 고무 스트립을 도포하여 내측 측벽 고무(Gsin)를 형성해도 좋다. 본 실시예에 있어서의 내측 측벽은 JIS형-A-경도계 경도, 230 % 모듈러스 및 무니 점도가 측벽 고무(Gs)보다 더 높게, 그리고 각각의 상한치, 즉 95 도, 6.0 MPa 및 73 {ML(1+4)}에 가깝게 설정된다.

본 발명에 따르면, 비가황 고무 테이프를 권취하여 제조되는 고무 요소의 수를 증대시킬 수 있는 한편, 타이어에 사용되는 비가황 고무 테이프의 수를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 융통성 있는 제조 시스템을 확립하고 본 발명을 실시하는 데에 필요한 설비의 치수를 감소시킬 수 있다.

Claims

비가황 고무 요소들을 조립하여 그린 타이어를 제조하는 공정과,

상기 그린 타이어를 가황시키는 공정과,

비가황 고무 테이프를 권취하여, 권취부들이 집합적으로 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소의 예정된 횡단면 형상을 취하도록 함으로써, 상기 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소를 형성하는 공정을 포함하고,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 40 내지 100 중량부의 저점성 폴리부타디엔 고무를 포함하는 100 중량부의 고무에 대하여 2.5 중량부 이상의 노화 방지제를 포함하는 고무 화합물로 제조되고, JIS형-A-경도계 경도가 65도 이하이며, 100 % 모듈러스가 0.5 내지 2.5 MPa이고,

상기 타이어는 타이어의 측벽부에 배치되어 측벽부의 외표면을 형성하는 측벽 고무와, 상기 타이어의 내표면을 따라 카커스 내측에 배치되는 내측 라이너 고무와, 상기 측벽부의 반경 방향 외측에서 상기 카커스와 내측 라이너 고무 사이에 배치되는 절연 고무를 포함하고,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 측벽 고무 및 상기 절연 고무에 해당하고,

상기 방법은 공기 불투과성 고무 화합물로 제조된 비가황 고무 테이프를 권취하여 내측 라이너 고무를 형성하는 공정을 더 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 타이어는 카커스와 트레드 보강 벨트의 연부 사이에 배치된 쿠션 고무를 포함하고,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 측벽 고무, 상기 절연 고무 및 상기 쿠션 고무에 해당하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
비가황 고무 요소들을 조립하여 그린 타이어를 제조하는 공정과,

상기 그린 타이어를 가황시키는 공정과,

비가황 고무 테이프를 권취하여, 권취부들이 집합적으로 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소의 예정된 횡단면 형상을 취하도록 함으로써, 상기 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소를 형성하는 공정을 포함하고,

상기 타이어는 타이어의 측벽부에 배치되어 측벽부의 외표면을 형성하는 외측 측벽 고무를 포함하며, 상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 외측 측벽 고무에 해당하고,

상기 외측 측벽 고무는 JIS형-A-경도계 경도가 48 내지 58 도, 230 % 모듈러스가 1.5 내지 6.0 MPa, 그리고 무니 점도가 28 내지 44 {ML(1+4)}이고,

상기 타이어는 상기 외측 측벽 고무의 축방향 내측에 배치된 축방향 내측 측벽 고무를 더 포함하고,

상기 방법은,

(1) 단섬유가 혼합된 고무 화합물로 제조되는 비가황 고무 테이프를 권취하여 상기 축방향 내측 측벽 고무를 형성하는 공정, 또는

(2) 길이를 따라 하나 이상의 유기 섬유 코드가 매설되어 있는 비가황 고무 테이프를 권취하여 상기 축방향 내측 측벽 고무를 형성하는 공정, 또는

(3) 상기 측벽 고무보다 더 경질의 고무 화합물로 제조되는 가황 고무 테이프를 권취하여 상기 축방향 내측 측벽 고무를 형성하는 공정을 더 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 타이어는 트레드 보강 벨트의 연부와 카커스 사이에 배치되는 쿠션 고무를 포함하고,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 외측 측벽 고무 및 쿠션 고무에 해당하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 타이어는 상기 타이어의 내표면을 따라 카커스 내측에 배치되는 내측 라이너 고무와, 상기 측벽부의 반경 방향 외측에서 상기 카커스와 내측 라이너 고무 사이에 배치되는 절연 고무, 그리고 카커스와 트레드 보강 벨트의 연부 사이에 배치된 쿠션 고무를 포함하고,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 외측 측벽 고무, 상기 절연 고무 및 상기 쿠션 고무에 해당하고,

상기 방법은 공기 불투과성 고무 화합물로 제조된 비가황 고무 테이프를 권취하여 내측 라이너 고무를 형성하는 공정을 더 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 타이어는 상기 타이어의 내표면을 따라 카커스 내측에 배치되는 내측 라이너 고무와, 상기 측벽부의 반경 방향 외측에서 상기 카커스와 내측 라이너 고무 사이에 배치되는 절연 고무를 구비하며,

상기 비가황 고무 요소 중 상기 적어도 하나의 요소는 상기 외측 측벽 고무 및 상기 절연 고무에 해당하고,

상기 방법은 공기 불투과성 고무 화합물로 제조된 비가황 고무 테이프를 권취하여 내측 라이너 고무를 형성하는 공정을 더 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
비가황 고무 요소들을 조립하여 그린 타이어를 제조하는 공정과,

상기 그린 타이어를 가황시키는 공정과,

비가황 고무 테이프를 권취하여, 권취부들이 집합적으로 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소의 예정된 횡단면 형상을 취하도록 함으로써, 상기 비가황 고무 요소들 중 적어도 하나의 요소를 형성하는 공정을 포함하고,

상기 비가황 고무 테이프에는 단섬유들이 혼합되어 있고, 이들 단섬유들은 테이프의 종방향으로 배향되어 있고,

상기 단섬유들이 혼합되어 있는 비가황 고무 테이프는 두께가 0.3 내지 2.5 mm 이고,

상기 단섬유들은 평균 길이가 0.2 내지 5 mm, 평균 직경이 10 내지 100 ㎛ 이며,

고무 화합물 중의 상기 단섬유들의 함량은 100 중량부의 기재 고무에 대하여 10 내지 30 중량부인 공압 타이어 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 비가황 고무 테이프는 단섬유들이 테이프의 종방향으로 향하여 고도로 배향되어 있는 테이프와, 단섬유들이 테이프의 종방향으로 향하여 덜 배향되어 있는 테이프를 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 방법은 상기 테이프의 종방향을 향한 단섬유들의 배향도를 변화시키는 공정을 더 포함하는 것인 공압 타이어 제조 방법.
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