KR101103122B1 - 타이어 보강 벨트용 트리플 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어 - Google Patents

타이어 보강 벨트용 트리플 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명의 구현예들은 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드로 이루어진 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 고성능 공기입 타이어에 관한 것이다.
타이어 보강벨트, 트리플 하이브리드 코드, 공기입 타이어

Description

타이어 보강 벨트용 트리플 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어{Triple Hybrid Cord for Tire Reinforcing Belt and Air Injection Tire Comprising The Same}
본 발명의 구현예들은 타이어 보강 벨트용 하이브리드 코드 및 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.
타이어에서 벨트는 주행 중 지면으로부터 전달되는 응력을 분산하고, 타이어의 접지형상을 유지시켜 우수한 주행, 마모, 제동 성능을 가질 수 있도록 해주는 매우 중요한 요소이다. 특히, 보강벨트는 이러한 벨트의 유동을 잡아주고 타이어 주행시 최적의 벨트 형상을 유지시켜 타이어가 항상 좋은 벨트형상을 유지하고 좋은 타이어 성능을 갖도록 하는 역할을 한다. 이러한 보강벨트 코드에 요구되는 주요특성은 내열접착력, 수축력, 상온 및 고온에서의 모듈러스 등이 있다.
이 중에서 내열접착력은 보강벨트가 사용되는 위치의 특성상 타이어에서 가장 발열이 심한 트레드와 벨트 사이에 위치하여 주행 중 많은 시간 동안 고온에 의한 노화를 받기 때문에 타이어의 내구성과 관련이 가장 많은 물성이라고 할 수 있다.
타이어의 주행성과 안락함은 동시에 요구되는 항목이지만 두 가지 상반되는 물성을 동시에 만족시키는 것은 매우 어렵다. 기존의 고성능 공기입 타이어 보강벨트용 소재인 나일론 66 코드는 승차감 및 소음 측면에서는 우수한 성능을 나타내지만, 고속 내구성 및 조종 안정성 측면은 개선의 여지가 있다. 또한, 고속내구성, 조종안정성 향상을 위해서는 고 모듈러스의 보강벨트를 채용하여 고속주행시 발생되는 원심력에 의한 스틸 벨트 및 타이어의 변형을 막아 주어야 하는데, 이러한 측면에서는 고 모듈러스의 폴리아미드계, 방향족 폴리에스터, 재생셀룰로우즈계와 같은 코드를 적용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 승용차용 타이어에 널리 사용되고 있는 코드는 레이온과 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론 등이 있다. 여기서 PET 코드는 내열 접착력이 불리하고 고온에서의 모듈러스 저하가 커 보강벨트로의 사용이 곤란하다. 또한 레이온의 경우 수축 관련 거동이 전혀 없고, 고온에서 오히려 코드의 길이가 늘어 벨트를 잡아주지 못하여 사용이 곤란하다. 마지막으로, 현재 가장 널리 사용되고 있는 나일론의 경우, 나일론 6 대비 내열성능이 우수한 나일론 66를 주로 사용하고 있는 바, 나일론 66는 내열접착성이 우수하고, PET나 나일론 6에 비해 고온에서의 모듈러스 저하가 적다는 장점으로 현재까지 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 보강벨트 소재이다. 그러나, 나일론의 특성상 기본적인 모듈러스가 매우 낮아 조종안정성 향상 측면에서는 어느 정도의 한계가 있다.
본 발명의 구현예들은 온도에 따른 치수안정성이 유지되어 승차감이 우수하고, 저속, 중속 및 고속에서의 내구 성능 및 조종안정성이 동시에 향상된 트리플 하이브리드 코드를 제공한다.
본 발명의 구현예들은 주행 조건에 맞는 모듈러스를 유지하여 저속,중속, 및 고속 주행에서 성능과 승차감이 우수한 공기입 타이어를 제공한다.
본 발명의 하나의 양상은, 서로 다른 절단 강력을 갖는 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드로 이루어지고, 상기 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드 각각의 상연 및 하연의 꼬임이 15 내지 35T/dm 인 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은, 상기 트리플 하이브리드 코드를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 구현예들에 의한 타이어 보강벨트용 하이브리드 코드 및 이를 적용한 공기입 타이어는 내열접착력이 우수하고, 온도에 따른 치수안정성이 유지되어 승차감이 우수하고 저속, 중속 및 고속에서의 내구 성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예들에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 구현예에 의한 트리플 하이브리드 코드는 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드로 이루어지며, 이들은 코드 연사 공정에서 서로 다른 신율 및 강력을 지니는 코드로 제조된다. 이를 위해 트리플 하이브리드 코드의 각 코드의 상연 및 하연의 꼬임은 15 내지 35T/dm이다.
또한, 트리플 하이브리드 코드의 절단 강력은 40kgf 이상이고, 절단 신율은 10% 미만이며, 각각의 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드의 배열 밀도는 17 내지 26 EPI 일 수 있다.
한편, 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드 각각의 정량섬도는 800 데니어내지 2500 데니어일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 트리플 하이브리드 코드에 포함되는 고신율 코드는, 반드시 이에 제한되는 것은 아니나, 나일론 6 또는 나일론 66을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 트리플 하이브리드 코드에 포함되는 중신율 코드는 폴리에스터, 폴리비닐알콜(PVA), 레이온, 라이오셀(lyocell), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 중 어느 하나일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 의한 트리플 하이브리드 코드에 포함되는 저신율 코드는 폴리케톤섬유, 아라미드(aramid) 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유 중 어느 하나일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 의한 트리플 하이브리드 코드의 바람직한 인장 강도는 760 ~ 2040 kgf/in이다.
본 발명의 다른 구현예는, 상기 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 의한 상기 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드를 포함하는 공기입 타이어는 내열접착력이 우수하고, 온도에 따른 치수안정성 유지 및 저하문제를 개선함으로써 승차감이 우수할 뿐 아니라, 저속, 중속 및 고속에서의 내구 성능 및 조종안정성을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드 제조방법의 개략적인 공정은 다음과 같다.
먼저 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드 원사를 각각 별도 공정에서 제조한 후 타이어 코드 연사 공정에서 고신율 코드 연신사, 중신율 코드 연신사 및 저신율 코드 연신사를 제조한다.
코드의 연사는 하연을 1 단계 꼬아주고 상연을 2단계로 꼬아주는 2단계 연사방식과 상, 하연을 동일한 기계에서 한 번에 제조하는 1 단계 제조방식이 있으며, 2단계 연사 방식을 적용할 경우에는 1 단계 하연 작업시 꼬임 숫자를 늘려주는 것으로 가능하고, 1단계 연사방식을 적용하는 경우에는 본 연사기 투입전 다른 연사기를 이용하여 상연과 하연의 차이만큼 선연 처리하여 제조한다.
본 발명의 구현예들에 의한 트리플 하이브리드 코드의 연사방식은 1단계 방식과 2단계 방식 중 어느 것을 적용하여도 무방하다.
이하, 구체적인 실시예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1~2: 트리플 하이브리드 코드의 제조
아라미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 나일론 66을 연사하고 통상의 나일론 코드 제조와 비슷한 조건에서 재직 및 열처리하여 트리플 하이브리드 코드를 제 조하였다. 각 코드의 종류, 구조, 상연/하연 꼬임, 중신%, 절단강력, 절단신율 및 내열접착력을 하기 표 1에 기재하였다.
비교예 1: 트리플 하이브리드 코드의 제조
나일론 66을 연사하고 통상의 나일론 코드 제조와 비슷한 조건에서 재직 및 열처리하여 트리플 하이브리드 코드를 제조하였다. 각 코드의 종류, 구조, 상연/하연 꼬임, 중신%, 절단강력, 절단신율 및 내열접착력을 하기 표 1에 기재하였다.
비교예 2: 트리플 하이브리드 코드의 제조
아라미드, 나일론 66을 연사하고 통상의 나일론 코드 제조와 비슷한 조건에서 재직 및 열처리하여 트리플 하이브리드 코드를 제조하였다. 각 코드의 종류, 구조, 상연/하연 꼬임, 중신%, 절단강력, 절단신율 및 내열접착력을 하기 표 1에 기재하였다.
[표1]
Figure 112009074095211-pat00001
물성 평가
(1) 절단 강력
코드를 신장 시험시 파괴가 일어날 때 걸리는 힘을 정량 섬도로 나눈값이며, 시험법은 ASTM D885에 따른다.
(2) 절단 신율
삭제
코드를 신장시킬 때 파괴가 일어나는 신율이며, 시험법은 ASTM D885에 따른다.
(3) 코드 준비 항온항습 조건
ASTM 1776 조건에 준하여 실시하였다.
(4) 내열 접착력
접착력 시편 및 시험법은 H-test ASTM D4776에 따르며, 내열성 관련하여 100℃에서 24시간 노화 후 접착력을 측정하였다.
상기 표 1을 참조하면, 조종안정성과 밀접한 관련이 있는 상온 및 150℃에서의 중신에서 기존 나일론 66 코드와 하이브리드 코드에 비하여 트리플 하이브리드 코드의 열안정성이 우수한 것으로 나타났으며, 내구성과 관련된 내열접착력은 동등 수준임을 알 수 있다. 코드의 치수 안정성은 나일론 66이 가장 불리하였다.
또한, 상기 실시예 및 비교예에 따른 코드를 적용하여 하기 표 2와 같은 구성으로 공기입 타이어를 제조하였다.
[표2]
Figure 112009074095211-pat00002
상기 표 2와 같은 구성으로 제조한 타이어의 고속 주행 내구성 평가 및 초기 조종안정성 평가, 고속주행 후 주행 안정성 평가를 다음과 같이 수행하였으며, 그 결과를 다음 표3에 나타내었다.
[표3]
Figure 112009074095211-pat00003
상기 표 3을 참조하면, 트리플 하이브리드 코드를 적용시킨 실시예 1 및2는 고속 주행 내구성이 나일론 66보다 매우 우수하며, 기존의 아라미드와 나일론 하이브리드 코드와 비교 시 동등 수준임을 알 수 있다. 또한 고속 내구 및 조종안정성을 감안한 저속 및 고속 시 운전자 편의성(소음, 승차감)은 트리플 하이브리드 코드가 우수하게 나왔다. 구름 저항값에서 PEN 하연 꼬임을 28 T/dm으로 준 실시예 2의 경우 가장 유리하게 평가되었다. 나일론 66의 경우 승차감 및 소음은 가장 유리하였으나 고속 내구 및 조종 안정성, 구름 저항값이 가장 불리하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 서로 다른 절단 강력을 갖는 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드로 이루어지며, 상기 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드 각각의 상연 및 하연의 꼬임은 15 내지 35T/dm 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 트리플 하이브리드 코드의 절단 강력은 40kgf 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 트리플 하이브리드 코드의 절단 신율은 10% 미만인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드의 배열 밀도는 각각 17 내지 26 EPI인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고신율 코드, 중신율 코드 및 저신율 코드의 정량섬도는 각각 800 데니어 내지 2500 데니어 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 트리플 하이브리드 코드의 인장 강도는 760 내지 2040kgf/in 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  7. 제 1항에 있어서 상기 고신율 코드는 나일론 6, 나일론 66으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 중신율 코드는 폴리에스터, 폴리비닐알콜(PVA), 레이온, 라이오셀(lyocell), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이며, 상기 저신율 코드는 폴리케톤 섬유, 아라미드(aramid) 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  8. 제 7항에 있어서 상기 고신율 코드는 나일론 66 이고, 상기 중신율 코드는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)이고, 상기 저신율 코드는 아라미드(aramid) 섬유인 것을 특징으로 하는 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 의한 타이어 보강벨트용 트리플 하이브리드 코드를 포함하는 공기입 타이어.
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