KR101419639B1 - 브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법 및 그에 의해서 제조되는 래디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이딩 공법을 이용하여 스틸 코드를 제조하는 방법 및 그에 의해서 제조되는 래디얼 타이어에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 브레이딩 스틸 코드를 보강 벨트층으로 포함하는 래디얼 타이어는 내구성과 조종안정성 및 균일성이 우수하다.

Description

브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법 및 그에 의해서 제조되는 래디얼 타이어{Process for Preparing Steel Cords by Braiding and Radial Tire Prepared thereby}

본 발명은 타이어의 스틸 코드의 제조 방법 및 그에 의해서 제조되는 래디얼 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 보강 역할을 하고 있는 스틸 코드를 브레이딩 공법으로 제조하여 내구성, 균일성(uniformity), 조종 안정성, 및 회전 저항을 향상시킨 래디얼 타이어를 제조하는 방법 및 그에 의해서 제조되는 래디얼 타이어에 관한 것이다.

자동차의 고성능화에 따라 타이어에 있어서 주행성과 안락함은 동시에 요구되는 항목임에도 두 가지 상반되는 물성을 동시에 만족시키는 것은 매우 어려워 타이어의 연구에 있어서 두 가지 성능 모두를 동시에 만족시키는 일은 항상 숙제와도 같은 일이라 할 수 있다. 또한, 최근 환경에 대한 관심이 급증함에 따라, 차량 및 관련 제품에 대해서도 사회와 소비자들 역시 친환경에 대한 요구가 증가하는 추세이다.

일반적으로 타이어의 벨트부를 구성하는 스틸 벨트는 스틸 코드에 고무를 토핑(topping)하여 스틸 벨트 원단을 형성하며, 스틸 벨트 원단을 정해진 각도와 폭에 따라 재단하여 사용하고 있다.

과거 바이어스 타이어(Bias tire)에서 래디얼 타이어로 타이어 시장이 변화하며, 스틸 코드가 널리 사용되어 왔다. 하지만 현재 스틸 코드를 이용한 벨트에는 처음과 끝을 이어주는 조인트부가 존재하고 있어서 타이어의 내구 성능과 균일성(uniformity)을 향상시키는 데에 장애가 되고 있다.

현재 스틸 벨트는 압연 공정에 의해 제조되고 있다.

도 1을 참고하면, 스틸 코드에 고무를 토핑하고, 토핑된 코드를 쉬트 형태로 롤에 감아 원하는 각도로 재단하여 사용한다. 특히 강성을 부여하기 위해서 한 쪽 방향으로 압연되어 있는 스틸 벨트 2장을 교차하여 성형기의 드럼에 감아서 사용하고 있다. 이와 같이 재단을 하게 되면, 재단물을 계속 연결하기 위해, 조인트부(Joint portion)를 마련해주어야 하는데, 이러한 조인트부는 타이어의 균일성과 내구 성능을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다.

또한, 이처럼 통상적인 압연 공정에 따라 제조된 스틸 벨트 재단물은 성형공정으로 이동해서 성형기의 드럼에서 한번 더 조인트(joint) 공정을 거치게 되기 때문에, 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명의 하나의 목적은 래디얼 타이어의 내구 성능 및 균일성을 향상시키기 위한 스틸 코드의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 내구성, 균일성, 조종안정성 및 회전 저항이 향상된 래디얼 타이어를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 스틸 코드에 고무를 토핑하여 압연물을 수득하는 단계, 다수의 스틸 코드들을 서로 사선 방향으로 교차시켜 원통형으로 브레이딩하는 단계, 브레이딩된 편조물을 타이어의 폭에 맞추어 재단하는 단계, 및 재단된 편조물을 타이어에 보강 벨트층으로 적용하여 타이어를 제조하는 단계를 포함하는 브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 의해서 제조되는 래디얼 타이어는 스틸 벨트의 조인트부가 없어서 내구성 및 균일성이 향상되고 브레이딩 기법에 의한 벨트부의 강성 향상으로 주행 성능 및 연비 향상 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 기존의 스틸 벨트의 압연 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 스틸 코드의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 래디얼 타이어의 제조 공정의 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 방법에 의해 제조되는 원통형(튜브형) 편조물의 외관을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 방법에 의해서 적용되는 스틸 코드를 적용한 타이어의 개략 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 타이어의 내구성 및 균일성 성능 향상을 위하여 브레이딩 공법을 적용한 스틸 코드의 제조 방법에 관련된다.

본 발명에 따르는 브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법은

스틸 코드에 고무를 토핑하여 압연물을 수득하는 단계,

다수의 스틸 코드들을 서로 사선 방향으로 교차시켜 원통형으로 브레이딩하는 단계,

브레이딩된 편조물을 타이어의 폭에 맞추어 재단하는 단계, 및

재단된 편조물을 타이어에 보강 벨트층으로 적용하여 타이어를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 고무가 토핑되어 있는 스틸 코드를 브레이딩(Braiding, 편조) 공정을 통하여 스틸 벨트를 제조한다.

도 2는 본 발명의 일실시예의 스틸 코드의 제조 방법을 나타내는 모식도이고, 도 3은 본 발명에 따르는 래디얼 타이어의 제조 공정의 플로우 챠트이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 의해서 스틸 코드를 제조하는 경우에는 브레이딩 머신을 통하여 다수의 스틸 코드들을 서로 사선 방향으로 교차시켜 원통형으로 브레이딩을 진행한다(S1).

브레이딩은 간단하게 1차원 재료를 3차원 재료로 만들 수 있는 공정이다. 브레이드 구조물은 높은 비틀림 강성과 높은 내구력을 가지기 때문에, 복합재료 분야를 비롯하여 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. 브레이딩에 의한 스틸 코드의 제조 방법은 둘 또는 그 이상의 스틸 코드를 사용하여 서로 사선 방향으로 교차시켜 브레이드 구조체를 형성한다. 이렇게 제조된 제품은 원통형, 3차원 구조체, 테이프 형태 모두 가능한데, 본 발명에서는 원통형 브레이드 구조체를 적용한다.

본 발명의 방법에서 브레이딩에 사용되는 스틸 코드는 직경 0.18mm 내지 0.35mm의 소선(素線)에 고무가 150 내지 250㎛의 두께로 토핑되어 있어야 하며, 코드의 구조는 복층 구조까지 다양하게 사용할 수 있다.

이어서 브레이딩 단계에 의해서 얻은 원통형 반제품을 타이어의 폭에 맞추어 절단하고(S2), 타이어의 성형공정에서 재단된 도넛 형태의 편조물을 트레드 아랫 부분 보강 벨트층에 기존의 스틸 벨트 대신 적용하여(S3) 래디얼 타이어를 제조할 수 있다(S4)

본 발명의 브레이딩 공정에 의해서 제조된 스틸 벨트는 각각의 스트립(Strip) 부분이 교대로 엇갈린 직물 형태를 취하고 있기 때문에, 기존의 한 방향으로 배향된 스틸 벨트 재단물을 2층에 걸쳐 사용하는 것과 같은 구조적으로 높은 강성을 나타낼 수 있다. 강성이 높아진 스틸 벨트가 적용된 타이어는 양호한 회전 저항과 연비 특성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 다른 양상은 이상에서 설명한 본 발명의 방법에 의해서 제조되는 브레이딩 스틸 코드를 보강 벨트층으로서 포함하는 래디얼 타이어에 관한 것이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예의 래디얼 타이어의 개략도이다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 래디얼 타이어는 카카스(101)와 트레드(103)의 사이에 제1 스틸 벨트(105) 및 제2 스틸 벨트(107)가 적층된다. 스틸 벨트의 개수는 반드시 2층으로 제한되는 것은 아니다. 상기 트레드(103)는 타이어의 외주면으로서 노면과 직접적으로 접촉하는 부분이고, 상기 카카스(101)는 타이어의 내주면을 구성하며 상기 제1 스틸 벨트(105) 및 제2 스틸 벨트(107)는 스틸 와이어(Steel Wire)로 구성되어 상기 트레드(103)를 통하여 전달되는 외부의 충격에 대응하여 타이어의 강도를 유지시킨다. 본 발명의 래디얼 타이어에서 스틸 벨트들(105, 107)은, 도 3(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 스트립(Strip) 부분이 교대로 엇갈려 교차된 직물 형태를 취하기 때문에 높은 강성을 나타낼 수 있다. 강성이 높아진 스틸 벨트가 적용된 래디얼 타이어는 양호한 회전 저항과 연비 성능을 나타내며, 조인트부가 없기 때문에, 향상된 내구성, 균일성(uniformity), 조종 안정성을 제공할 수 있다.

이하에서는 구체적인 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 본 발명을 설명하고자 하는 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2

실시예 1 및 2에서는 본 발명의 방법에 의해서 제조된 스틸 벨트를 적용하여 1 × 2 (0.30) 코드와 1 × 3 (0.30) 코드를 이용하여 타이어를 제조하였고, 비교예 1 및 2에서는 기존의 압연 방식으로 제조된 스틸 벨트를 적용하여 타이어를 제조하였다. 이렇게 하여 제조된 타이어(205/55R16)를 이용하여 실내 주행시험과 실차 성능시험, 회전 저항 시험 등을 실시하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
제조 타입	브레이딩	브레이딩	압연	압연
코드	1×2(0.30)	1×3(0.30)	1×2(0.30)	1×3(0.30)
내구성(고속주행)	2:15	1:58	1:40	1:27
조종안전성	100	90	80	83
승차감	100	95	95	97
소음	98	98	99	97
회전 저항	7.7	7.2	7.0	6.9
균일성 (CON)	3.4	3.7	4.5	4.7
중량	10.7kg	11.0kg	10.2kg	10.7kg

물성 평가 방법

(1) 내구성(고속 주행): 드럼 원주방향에 타이어를 올리고 드럼을 회전시킴에 따라서, 타이어와 드럼이 맞물려 회전하게 되며, 타이어의 주행조건을 모사한다.

(2) 조종안정성: 테스트 드라이버가 시험용 타이어를 취부한 차량을 테스트 운전하며, 느끼는 값을 인덱스로 표현한다.

(3) 승차감: 테스트 드라이버가 시험용 타이어를 취부한 차량을 테스트 운전하며, 느끼는 값을 인덱스로 표현한다.

(4) 소음: 테스트 드라이버가 시험용 타이어를 취부한 차량을 테스트 운전하며 느끼는 값을 인덱스로 표현한다.

(5) 균일성(CON): 타이어에 하중을 가하여 회전시키고, 타이어의 종방향(중심방향)으로 발생하는 힘의 변동 차이를 측정하였다.

(6) 회전 저항: 회전 저항은 타이어를 림 조립 후 코스트 다운(Coast Down SAE J2452) 시험법을 이용하여 평가하였다.

상기 표 1의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 경우, 내구성과 조종안정성, 균일성에서 비교예 1, 2에 비하여 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 나머지 승차감, 소음, 중량 부분에서는 실시예, 비교예 모두 동등 수준의 성능을 보였다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

101: 카카스 103: 트레드
105: 제1 스틸 벨트 107: 제2 스틸 벨트

Claims (3)

1. 스틸 코드에 고무를 토핑하여 압연물을 수득하는 단계,
   다수의 스틸 코드들을 서로 사선 방향으로 교차시켜 원통형으로 브레이딩하는 단계,
   브레이딩된 편조물을 타이어의 폭에 맞추어 재단하는 단계, 및
   재단된 편조물을 타이어에 보강 벨트층으로 적용하여 타이어를 제조하는 단계를 포함하는 브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스틸 코드는 직경 0.18mm 내지 0.35mm의 소선에 고무가 150 내지 250㎛의 두께로 토핑된 것임을 특징으로 하는 브레이딩 공법에 의한 스틸 코드의 제조 방법.
3. 청구항 1에 따르는 방법에 의해 제조된 브레이딩 스틸 코드를 보강 벨트층으로서 포함하는 래디얼 타이어.

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