KR101085092B1 - 캡플라이 코드, 및 이를 포함하는 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캡플라이 코드와 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로서, 구체적으로 공기입 타이어는 폴리에스터(PET) 코드로 이루어진 날실과 라이오셀(Lyocell) 코드로 이루어진 씨실이 격자로 짜여진 캡플라이 코드를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 날실은 폴리에스터의 한 가닥 또는 가닥간 꼬임수가 10~200TPM (twist/meter)로 꼬여진 폴리에스터의 복수 개의 가닥으로 이루어지고, 상기 씨실은 한 가닥으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

캡플라이 코드, 공기입 타이어, 날실, 씨실, 폴리에스터, 라이오셀

Description

캡플라이 코드, 및 이를 포함하는 공기입 타이어{Capply Cord, And Pnumeric Tire With The Same}

본 발명은 캡플라이 코드와 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로서, 특히 타이어의 내구성 향상과 접착력을 개선시킬 수 있는 캡플라이 섬유 코드에 관한 것이다.

최근 승용차의 고급화 및 도로의 발달에 따라 고속주행이 빈번하게 이루어지며, 이로 인해 타이어의 고속주행 안정성 및 내구성능과 같은 특성이 매우 중요하다. 특히 저 편평비를 가지는 타이어에서는 이러한 특성이 더욱 중요시되고 있으며, 따라서 이러한 성능을 만족시키기 위한 타이어에 있어서 캡플라이 섬유코드는 벨트의 움직임을 최소화 할 뿐 아니라 벨트의 하중을 지지하고 충격을 견디며 주행 중 타이어의 굴신 운동에 대한 내피로성을 견디는 역할을 한다.

또한 벨트와 캡플라이의 상층 부위인 언데트레드와의 접착을 유지시켜 줌으로써 주행시 벨트를 고정시켜 타이어의 내구성능을 향상시키는 역할을 한다.

상기와 같은 캡플라이는 주행 중 충격을 높이기 위해 강도를 높여 사용하고 있으며, 또한 캡플라이에 주로 사용되는 나일론(Nylon-6,6) 섬유코드의 강도, 흡습 율을 보완하기 위하여 하이브리드 섬유코드를 사용하고 있다.

그러나 이는 공정상에 발생되는 섬유코드의 압연 재단 과정의 문제점, 성형시 발생되는 캡플라이 섬유코드의 점착성 저하 및 내구성능 저하라는 문제점을 가져 올 수 있다.

상기와 같은 문제점을 보완하고자 종래 기술에서는 캡플라이 섬유코드에 고강도화를 이루면서 내구성능이 향상된 하이브리드 폴리케톤(POK) 섬유코드를 적용하였다.

그러나 상기와 같은 기술에서는 폴리케톤(POK) 섬유코드의 높은 단가와 하이브리드로 이루어진 폴리케톤(POK) 섬유코드의 사용으로 인하여 캡플라이의 게이지가 높아져 타이어의 캡플라이 섬유코드로는 그 활용성이 좋지 않은 문제점이 유발될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 캡플라이 섬유코드의 게이지 편차를 줄이면서 내구성능 및 접착력을 향상시킬수 있는 격자형태의 섬유를 합사한 캡플라이 코드를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기존 카카스 섬유코드에 사용되는 폴리에스터의 물성과 달리 초기 모듈러스가 높고 수축력이 낮으면서 수축응력이 높은 물성을 가지는 폴리에스터를 날실부위로 사용하고 씨실 부위는 라이오셀(Lyocell) 섬유코드를 위치시키도록 짜여진 캡플라이 섬유코드를 제공하고 이를 캡플라이로 적용하는 공기입 타이어를 제공한다.

즉, 본 발명의 목적은 캡플라이용 격자 섬유 코드의 개발에 의해 내구성 및 공정 안정성, 중량 감소를 향상시키는 공기입 타이어를 제공하는데 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드는, 공기입 타이어의 캡플라이 코드에 있어서, 폴리에스터(PET) 코드로 이루어진 날실과 라이오셀(Lyocell) 코드로 이루어진 씨실이 격자로 짜여진다.

이 때 상기 날실은 폴리에스터의 한 가닥만으로 이루어질 수 있거나 또는 가닥간 꼬임수가 10~200TPM(twist/meter)로 꼬여진 폴리에스터의 복수 개의 가닥으로 이루어질 수 있다.

다른 실시예로서 상기 날실은 폴리에스터 50~600개 가닥이 꼬임수 50~600TPM(twist/meter)로 꼬여진 폴리에스터 다발일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 폴리에스터의 가닥의 단면 직경은 특별히 제한되지 않으나 바람직하게는 0.1~0.5mm 일 수 있다.

또다른 실시예에서 상기 날실은 폴리에스터 코드의 단위가닥이나 복수개의 가닥이 꼬여진 다발일 수 있는데 이러한 날실의 단면 직경은 특별히 제한되지 않으나 바람직하게 0.5~0.6mm 일 수 있다.

본 발명의 캡플라이 코드의 상기 폴리에스터 코드는 500~2000 데니아(denia)일 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리에스터 코드는 종래 캡플라이 코드로 사용되는 나일론-6,6과 같은 재료들에 비하여 초기 모듈러스는 높고, 수축력(Shrinkage)이 낮고, 수축응력(Shrinkage force)은 높은 물성을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리에스터 코드의 모듈러스는 2~7%, 수축율은 1~3%, 수축응력은 5~7N 이지만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 날실은 폴리에스터 코드의 꼬임수 간격이 특별히 제한되지 않으나 0.1~0.5mm 일 수 있고, 상기 꼬임수 간격으로 상기 씨실이 통과되어 짜여진다.

본 발명의 캡플라이 코드의 씨실인 상기 라이오셀(Lyocell) 코드는 단면 직경이 특별히 제한되지 않으나, 0.1~0.7mm 일 수 있으며 단일의 가닥으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 라이오셀 코드는 500~2000 데니아(denia)일 수 있으나 이 에 반드시 제한되지 않는다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기입 타이어는, 공지의 공기입 타이어에 있어서 복수 개의 가닥으로 꼬여진 폴리에스터(PET) 다발로 이루어진 폴리에스터 코드를 날실로 하고, 한 가닥의 라이오셀(Lyocell) 코드를 씨실로 하여 격자로 짜여진 캡플라이 코드를 포함한다.

상기 날실 및 상기 날실의 간격으로 통과하는 씨실의 각각의 간격은 0.1~0.5mm 일 수 있으나 이에 반드시 한정되지는 않는다.

상기 짜여지는 격자의 두께는 날실과 씨실의 두께 혹은 단면 직경에 따라 달라질 수 있으며 특별히 제한되지 않으나, 0.6~1.3mm 인 것이 바람직하다.

본 발명의 캡플라이 코드는, 날실부분에 초기 모듈러스가 높고, 수축력이 낮으면서, 수축응력이 높은 물성을 가지는 폴리에스터와, 씨실 부분에 라이오셀로 구성된 섬유코드가 격자형태로 짜여지도록 함으로써, 공기입 타이어에 적용했을 경우 타이어의 구조 안정성, 내구성능 및 접착 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 일측면도이다.

캡플라이(2)는 도 1을 참조하여 알 수 있듯이 타이어의 가장 안쪽, 즉 열이 많이 발생하는 부위에 위치하고 있어 무엇보다도 열안정성이 우수해야 하는 부위로 서, 종래 폴리케톤(POK) 코드, 하이브리드 POK 섬유코드 등을 적용시켜 열적으로 우수한 안정성과 내구성능의 향상을 개선시켜왔다.

특히 일반적으로 사용되는 나일론-66 코드는 녹는 온도가 260℃이며, POK 코드는 녹는 온도가 없으므로 나일론-66을 단독으로 적용시킨 경우보다 N-66과 함께 POK 코드를 적용시시키는 하이브리드 POK 섬유코드가 보다 우수한 열안정성을 유지할 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 이러한 종래의 캡플라이 코드의 재료는 높은 생산단가, 혹은 캡플라이의 게이지가 높아지는 문제가 있어 본 발명에서는 타이어의 캡플라이(2)에 적용되는 새로운 재료의 캡플라이 코드를 고안하여 제안한다. 미 설명 부호 1은 타이어의 벨트이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어에 적용되는 캡플라이 코드의 짜임을 확대한 상세 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 캡플라이 코드는 날실(10)과 씨실(20)이 서로 직교하여 격자형태로 짜여진 섬유코드이다.

본 발명의 일실시예에 따르면 날실은 폴리에스터(PET) 섬유코드(10)를 적용한다. 폴리에스터 섬유코드는 기존 카카스 섬유코드에 사용되는 폴리에스터 섬유코드와는 다른 물성을 가진 것을 특징으로 한다.

공기입 타이어에 캡플라이용으로 사용되는 날실 부위의 폴리에스터 코드(10)는 바람직하게 500~2000 데니아 플라이로 구성된 폴리에스터 코드중 초기 모듈러스(Modulus)가 높고 수축력(Shrinkage)이 기존에 캡플라이에 사용되는 나일론 코드보다 낮으면서 수축응력(Shrinkage)가 높은 물성을 가진다.

일 실시예로서 상기 폴리에스터의 모듈러스는 2~7%, Shrinkage 1~2.5%, Shrinkage force(N) 5~7N일 수 있다.

따라서, 일반적으로 사용되는 캡플라이 재료인 나일론-66에 비해 열 수축률, 접착성능, 중간신율이 우수한 폴리에스터를 적용하여 형태 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히 이러한 품질 특성은 하기 표 1을 참조하여 알 수 있는데, 캡플라이용 폴리에스터 코드는 나일론-66코드에 비해 우수한 열 수축율 및 접착력을 가진다.

<표 1>

	나일론 66	폴리에스터
EASL @ 4.5Kgf	9	5
열 수축율 (TSH)	3	2

* EASL @ 4.5Kgf (중간신율(%)), 열수축율(%)(Thermal Shrinkage @ 177℃ X2분,free)

* 형태 안정성 (중간신율과 열수축율의 합)

상기 표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 캡플라이 코드의 날실로 사용되는 폴리에스터 코드는 기존 코드에 비하여 열수축율이 낮으면서 기존 코드에 비하여도 형태 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.

상기의 폴리에스터 섬유코드(10)를 500 데니아 미만으로 적용시키면 코드의 제조단가가 상승되기 때문에 이로 인한 생산 단가의 증가 및 실용성의 문제점이 유 발되고, 코드와 코드간의 접착력이 떨어지는 문제점이 발생될 수 있다. 반면, 폴리에스터 섬유코드(10)가 2000 데니아를 초과하면 캡플라이의 두께가 두꺼워져 타이어의 캡플라이용으로는 부적합한 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서 폴리에스터 섬유코드는 500 내지 2000 데니아를 사용한다.

상기 폴리에스터의 단일 가닥, 즉 모노 필라멘트의 단면 직경은 0.1~0.5 mm이고, 2~3가닥으로 이루어질 수 있으며, 상기 가닥간 꼬임수는 10~200TPM으로 꼬아 형성시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로서 여러 개의 가닥으로 꼬여진 폴리에스터 다발을 형성할 수 있는데, 이때 폴리에스터 다발의 단면 직경은 0.50mm 내지 0.60mm 이 바람직하다. 실시예에 따라 폴리에스터 50~600 가닥을 꼬임수 50~600TPM으로 꼬아 형성시킬 수 있다.

또한 상기 날실 부위의 폴리에스터(10)는 0.1~0.5mm 간격으로 꼬임수를 두어 일정한 꼬임수 간격으로 씨실(20)이 통과할 수 있는 특징을 가지고 있다.

이에 대응되는, 상기 캡플라이용 씨실은 라이오셀(Lyocell) 섬유코드(20)이다. 마찬가지로는 일 실시예에 따른 라이오셀 섬유코드는 500~2000 데니아일 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이 날실(10) 부위를 일정한 간격으로 통과하지만 꼬임수를 두지 않는 것을 특징으로 한다. 상기 씨실인 라이오셀 섬유코드(20)는 코드의 단면 직경이 0.1~0.7mm 일 수 있으며, 단일의 가닥으로 이루어진다.

구체적인 본 발명의 캡플라이 코드의 날실인 PET 코드(10)와 씨실인 라이오 셀 코드(20)의 단면 확대도는 도 3과 도 4에 도시하였다.

도 3의 PET 코드(30)는 캡플라이 코드의 날실로 사용되는데 도 3에는 2개의 가닥으로 도시하였으나 가닥 수는 이에 제한되지 않음은 물론이다.

이에 반해 도 4에 제시된 캡플라이 코드의 씨실(40)은 단일 가닥의 라이오셀 코드이다.

한편 본 발명의 일 실시에에 따른 날실과 씨실의 간격은 0.1~0.5mm 간격으로 이루어져 있으며 사각 격자 형태로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드의 격자 구조 단면도인데, 도 5와 같이 날실과 씨실로 짜여진 본 발명의 캡플라이 코드의 전체 격자 두께는 0.6~1.3mm로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 캡플라이 코드의 품질 특성이나 물성을 종래의 캡플라이 코드와 비교한 표는 <표 2>와 같다. 표 2의 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명의 캡플라이 코드의 품질 특성과 우수성을 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예1>

표 2와 같이 타이어 캡플라이용 고무에 주로 사용되는 폴리에스터 섬유코드(PET) 1500 데니아를 기본 섬유 물성 시험(강력, 중신, 절신)을 측정하고 이의 결과를 아래의 표 2에 함께 정리하여 나타내었다.

<실시예 1>

표 2와 같이 날실과 씨실로 구성된 격자 형태의 섬유코드로 날실은 폴리리에스터 1000 데니아로 구성하여 위치시키고 꼬임수가 100이 되도록 꼬아 섬유코드를 제조하며, 씨실은 라이오셀로 1650 데니아로 구성하여 상기 날실과 씨실을 격자 형태로 직조한 후 물성을 측정하였다.

<비교예 2>

표 2와 같이 구성된 섬유코드로서, 라이오셀 섬유 코드로 구성되어 있으며 1650데니아로 구성되어 위치시키고, 꼬임수가 46으로 꼬아 섬유코드를 제조하여 물성을 측정하여 표 2에 정리하여 나타내었다.

<표 2>

항목	구분	비교예1	실시예1	비교예2
구조	재질 총 데니아 구성	PET 1500 1500D/2P	날실 1000D PET 씨실 1650D Lyocell	Lyocell 1650D/2P
물설	코드 굵기(mm) 초기강력 (kg) 피로후 강력 (kg) 피로 유지율(%) 습윤율(%) 날실강력/신율 씨실강력/신율	0.56 11 7 63 0.5 - -	0.64 23 20 79 0.8 14/14 16/6	0.68 16 14 85 0.3 - -
비고		피로시험 조건(굴곡 노화 시험법) Load : 80kg, 사이클 수 : 200,000 Rpm : 200, 온도 80℃

상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 캡플라이 섬유코드의 실시예1이 다른 비교예들에 비하여 초기 강력과 피로 후 강력이 월등하게 크고, 습윤율도 상대적으로 높은 물성을 가지는 것으로 증명되었다.

한편, 표 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드를 사용한 완제품 타이어의 성능 평가를 정리하였다.

<표 3>

완제품 제조평가 **ECER-54	시간/종류	비교예1	실시예1	비교예2	하중
	평균주행시간	65시간	71시간	74시간	일반하중
	평균사고종류	비드터짐	비드터짐	비드터짐	조건시험
	평균주행시간	62시간	69시간	72시간	일반하중
	평균사고종류	비드터짐	비드터짐	비드터짐	130% 하중

**ECER-54:FMVSS 규정을 적용하여 부하 내구력 평가

상기 완제품 평가시 경트럭에 사용되는 5.50 R13 규격을 이용하여 평가하였다.

본 발명의 비교예1 및 2와 실시예1의 물성 및 완제품 비교평가 결과, 날실 부분에는 초기 모듈러스가 높고 수축력이 낮으면서 수축응력이 높은 폴리에스터가, 씨실 부분에는 라이오셀로 섬유코드가 각각 격자 형태로 직조된 본 발명의 캡플라이 섬유코드는 PET 섬유코드와 라이오셀 섬유코드만으로 구성된 비교예의 섬유코드보다 내구성 및 코드 물성이 향상됨을 알수 있었다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 일측면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어용 캡플라이 코드의 짜임을 확대한 상세 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드의 PET 코드의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드의 라이오셀 코드의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플라이 코드의 격자 구조 단면도이다.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}

1 : 벨트

2 : 캡플라이

10, 30 : 캡플라이 코드의 날실(폴리에스터 코드)

20, 40 : 캡플라이 코드의 씨실(라이오셀 코드)

Claims (13)

1. 공기입 타이어의 캡플라이 코드에 있어서,

   상기 캡플라이 코드는 폴리에스터(PET) 코드로 이루어진 날실과 라이오셀(Lyocell) 코드로 이루어진 씨실이 격자로 짜여지고,

   상기 날실은 폴리에스터 코드의 꼬임수 간격이 0.1~0.5mm 이고,

   상기 꼬임수 간격으로 씨실이 통과되어 짜여지는 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 날실은 폴리에스터의 한 가닥 또는 가닥간 꼬임수가 10~200TPM (twist/meter)로 꼬여진 폴리에스터의 복수 개의 가닥으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 날실은 폴리에스터 50~600개 가닥이 꼬임수 50~600TPM(twist/meter)로 꼬여진 폴리에스터 다발인 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 폴리에스터의 가닥의 단면 직경은 0.1~0.5mm 인 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 날실의 직경은 0.5~0.6mm 인 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 폴리에스터 코드는 500~2000 데니아(denia)인 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 폴리에스터 코드의 모듈러스는 2~7%, 수축율은 1~3%, 수축응력은 5~7N 인 것을 캡플라이 코드.
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,

   상기 라이오셀(Lyocell) 코드는 단면 직경이 0.1~0.7mm 인 한 가닥으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 라이오셀 코드는 500~2000 데니아(denia)인 것을 특징으로 하는 캡플라이 코드.
11. 공기입 타이어에 있어서,

    복수 개의 가닥으로 꼬여진 폴리에스터(PET) 다발로 이루어진 폴리에스터 코드를 날실로 하고, 한 가닥의 라이오셀(Lyocell) 코드를 씨실로 하여 격자로 짜여진 캡플라이 코드를 포함하고,

    상기 날실 및 상기 날실의 간격으로 통과하는 씨실의 각각의 간격은 0.1~0.5mm 인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서,

    상기 짜여지는 격자의 두께는 0.6~1.3mm 인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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