KR102604415B1 - 캡플라이용 pet 코드 및 이를 포함하는 타이어 - Google Patents
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Abstract
고속 주행 내구 성능이 유지되면서 조종안정성이 개선된 캡플라이용 PET 코드가 제공된다. 본 발명의 일 실시예는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 섬유로 구성된 캡플라이용 PET 코드에 있어서, 상기 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는 400 내지 7000 데니어(denier)인 캡플라이용 PET 코드에 해당한다.
Description
본 발명은 캡플라이용 PET 코드 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것으로, 보다 구체적으로 특정 물성을 갖는 캡플라이용 PET 코드를 캡플라이에 적용함으로써, 조종안정성이 개선되고, 아라미드 하이브리드를 대체할 수 있는 경제성 있는 캡플라이용 PET 코드 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것이다.
래디얼 타이어가 바이어스 타이어의 시장을 몰아내면서, 바이어스 타이어의 카카스로 사용되던 나일론6, 나일론66의 사용량은 급격히 감소하였다. 그러나, 래디얼 타이어가 주류가 된 이후, 차량의 고성능화와 더불어, 래디얼 타이어의 고성능이 요구되며, 래디얼 타이어의 캡플라이로 사용되는 나일론 66 코드의 사용량도 점차 증가하였다. 종래에 나일론 66 코드를 캡플라이에 적용한 이유는 다음과 같다.
우선, 제조 중 스틸벨트 반제품들의 밀착을 유도하여, 불량률을 낮추기 위함과, 적절한 적용방법을 통하여 Foot shape의 형태를 조정하기 위한 것, 주행 중, 발생하는 원심력에 의해 OD(Overall Diameter)가 증가하는 것을 방지하여, 고속주행 안정성을 높이는 것, 트레드 접지부의 in-Plane Stiffness를 향상시키기 위한 것, 부수적으로 나일론은 열악한 조건에서도 우수한 접착력을 발현하기 때문에, 조향특성을 향상시키고, 고속주행 내구에서도 그 성능이 유지되게 하는 것이다.
그러나 나일론 66 코드로 이루어진 보강벨트는 상대적으로 탄성률이 낮아, 주행 중, 원심력에 의한 OD(Overall Diameter)의 증가를 억제하는데 어려움이 있다. 반면에, 고속주행 내구에서, 트레드 원주방향과의 각도 0°를 기준으로 스틸벨트의 각도가 작을수록 스틸벨트 코드에 분담되는 인장력이 커지기 때문에, OD(Overall Diameter)의 증가를 억제할 수는 있지만, 벨트 코드의 끝에 부여되는 SED(Strain Energy Density)가 커지게 되고, 집중된 응력에 의한 Crack의 발생 및 발열로 인한, 분리가 더 잘 발생하게 된다.
이러한 이유로, 고속주행용 고성능 타이어들은, 트레드 원주방향과의 각도 0°를 기준으로 스틸벨트의 각도를 28°이상 사용하는 것이 일반적이며, 경우에 따라 30~35°의 높은 각도를 부여하여 스틸벨트를 사용하고 있다.
스틸벨트의 각도가 커짐에 따라 주행 중 원심력에 의한 OD(Overall Diameter) 증가량은 커지게 되고, 이에 따른 주행 중 접지형상의 변화는 속도에 따른 타이어의 거동 차이를 크게 유발한다. 이를 방지하기 위해, 고가의 아라미드-나일론66 합연 구조의 하이브리드 캡플라이를 사용하기도 한다. 이 때, 상기 하이브리드 캡플라이는 2 내지 4%의 신율 구간에서 낮은 모듈러스를 갖게 구성되고, 3 내지 5% 이후의 인장 신율 구간에서는 파라계 아라미드로 인해 높은 모듈러스를 나타낼 수 있도록 구성되어 있다.
이렇게 제조된 타이어들은, 28°이상의 높은 스틸벨트 각도와, 하이브리드 캡플라이로 인한 고속주행 시 내구 성능과 타이어 원주 성장을 억제할 수 있다. 그러나, 상기 하이브리드 캡플라이에 사용되는 파라계 아라미드 섬유는 공급량이 많지 않고, 제조공정이 까다로워 고가에 거래되고 있기에, 타이어의 제조 원가에 많게는 5%까지 차지하기도 하여, 제조비용 측면에서 불리한 방향이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 파라계 아라미드 섬유가 아닌 적당히 높은 모듈러스를 갖는 유기 소재의 코드를 캡플라이에 적용하게 된다면, 제조비용을 낮출 수 있겠지만, 하이브리드 구조가 아닌 단독 사용시, 타이어 제조 중, 그린 타이어가 가류 몰드 내에서 변형되는 변형량을 받아들이지 못하고, 불량 타이어가 제조될 가능성이 높은 문제점이 있다. 이는 가류 몰드 내에서 그린 타이어가 몰드 내측 원주보다 더 작은 원주를 갖고 있기 때문에, 적게는 2%에서 많게는 5%까지 원주 방향으로 길이가 증가해야 한다. 이러한 이유로, 캡플라이를 사용하는데 있어서, 저신율 부분의 낮은 모듈러스가 중요하고, 열가소성을 갖는 소재여야 하는 것이 중요하다.
이러한 범용 소재 중에 모듈러스를 고려한다면, PET(Polyethylene terephthalate) 소재의 코드를 캡플라이로 사용하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 일반적인 카카스로 사용되는 PET 소재의 코드는 나일론 대비 초기 모듈러스가 높기 때문에, 제조 중 부적합이 발생할 문제점이 여전히 존재한다. 특히, 제조 중 잔류 응력이 강하거나, 초기 모듈러스가 높을 경우, 제조된 타이어의 Uniformity가 저하될 확률이 높아지며, 특히 코니시티(Conicity)에서 불리한 점을 갖게 된다. 상기 코니시티는 횡력 동작을 기반으로 하는 파라미터로 타이어가 원뿔처럼 구르는 경향을 나타내며, 자동차의 조향 성능에 영향을 미치는 파라미터이다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해, 열수축특성과 고온 모듈러스를 갖는 PET 대비 낮은 열수축 특성 및 저신율 구간에서 낮은 모듈러스를 갖는 PET 코드를 캡플라이에 적용함으로써, 제조공정 상 불리한 점을 해결하고, 나일론보다 높은 보강성을 갖는 캡플라이용 PET 코드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 고가이며 공급량이 많지 않은 파라계 아라미드 섬유를 대체할 수 있는 캡플라이용 PET 코드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 주행 중 발생하는 원심력에 의해 OD(Overall Diameter)가 증가하는 것을 방지하여 고속 주행 안정성을 높일 수 있는 상기 캡플라이용 PET 코드를 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 섬유로 구성된 캡플라이용 PET 코드에 있어서, 상기 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는 400 내지 7000 데니어(denier)인 캡플라이용 PET 코드이다.
본 발명에 따르면, 제조공정 상 불리한 점을 해결하고, 나일론보다 높은 보강성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 고가이며 공급량이 많지 않은 파라계 아라미드 섬유를 대체할 수 있는 캡플라이용 PET 코드를 제공할 수 있고, 이러한 캡플라이용 PET 코드를 타이어에 적용하여 주행 중 발생하는 원심력에 의해 OD(Overall Diameter)가 증가하는 것을 방지하여 고속 주행 안정성을 높일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 반단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명의 일 실시예는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 섬유로 구성된 캡플라이용 PET 코드에 있어서, 상기 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는 400 내지 7000 데니어(denier)인 캡플라이용 PET 코드에 해당한다.
이하에서는, 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.
1. 캡플라이용 PET 코드
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는 400 내지 7000데니어에 해당할 수 있고, 바람직하게는 900 내지 4500데니어에 해당할 수 있다. 상기 7000데니어는 2100데니어 3합사에 연축률이 반영된 수치이다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드는 400 내지 2100 데니어(denier)의 필라멘트사(Filament Yarn)가 1가닥으로 이루어지거나, 2 또는 3가닥으로 합연사된 것에 해당할 수 있다. 상기 필라멘트는 PET 장섬유 다발(또는 멀티필라멘트)에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡플라이용 PET 코드는, 400 내지 2100데니어(denier)의 필라멘트가 2 또는 3가닥으로 합연사된 것에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드를 이루는 필라멘트(장섬유다발)의 섬도가 상기 수치 범위 미만일 경우, 고속 주행 시 타이어의 내구성 성능이 저하되거나, 보강효과를 충분히 얻지 못할 수 있는 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 중량의 증가가 발생하는 문제가 생길 수 있다. 구체적으로, 상기 캡플라이용 PET 코드를 이루는 합연사의 섬도는 800 내지 1400 데니어(denier)임이 바람직하다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 가류 전 탄성계수는, 0 내지 2.5%의 변형(strain) 조건에서 10 내지 70g/d에 해당할 수 있고, 바람직하게는 15 내지 45 g/d에 해당할 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 내지 35g/d에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드의 탄성계수가 상기 수치 범위를 초과할 경우 타이어가 가류 몰드 내에서 가류 중 캡플라이에 지나친 인장력이 부여되어 제품의 부적합이 발생하는 문제가 생길 수 있다. 상기 탄성계수는 스트레인(strain)에 따른 스트레스(stress) 그래프에서 특정 스트레인 지점에서의 접선의 기울기를 의미한다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 수축률은 2분 동안 초기하중 0.05g/d 및 177℃의 온도 조건에서 1.8 % 이하에 해당할 수 있고, 바람직하게는 0.7 내지 1.8%, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.5%에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드의 수축률이 상기 수치 범위를 초과할 경우, 제조 중, 과도한 수축력 발생으로 타이어의 Uniformity가 저하되는 단점이 발생할 수 있고, 상기 수치 범위 미만일 경우, 원심력에 의한 충분한 저항력을 갖지 못하여, 고속주행특성을 온전히 발휘하지 못할 수 있는 단점이 있다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 수축 응력은, 177℃에서 1.2g/d 미만에 해당할 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 g/d, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.8g/d에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드의 수축 응력이 상기 수치 범위 미만일 경우 보강특성이 부족한 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 과도한 수축응력으로, Uniformity의 저하가 발생할 수 있는 문제가 생길 수 있다.
예를 들어, 가류 공정에서 Belt Lift ratio가 3%인 경우, 캡플라이가 200mm의 폭으로 보강되어 있으며, 10end/10mm의 밀도로 기존의 PET 카카스용 캡플라이 1000D/2(연축률, R.F.L 픽업량 고려, 정량섬도 2200D)로 보강한다면, 제조공정에서 받게 되는 전체 보강벨트로 인한 저항력은 아래 식 1과 같이 계산될 수 있다.
[식 1]
Force = 2.2g/d * 2200d * 10ends/10mm * 200mm
= 968,000gf
= 968kgf
반면에, 본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드가 1000D/2(정량섬도 2200D)로 보강되어 있다면, 제조공정에서 받게 되는 전체 보강벨트로 인한 저항력은 아래 식 2와 같이 계산될 수 있다.
[식 2]
Force = 1.1g/d * 2200d * 10ends/10mm * 200mm
=484,000gf
= 484kgf
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 인장 응력은 2 내지 3%의 변형(strain) 조건에서 2.0 g/d 미만에 해당할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.7 g/d, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.4g/d에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드의 인장 응력이 상기 수치 범위 미만일 경우, 제조 중, 스틸벨트 등의 부재들을 밀착시키는 작용이 부족한 문제가 생길 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우, 과도한 응력으로 제조부적합이 발생하거나, 제조된 Tire의 OD(Overall Diameter)가 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 꼬임 계수는 110 내지 250에 해당할 수 있고, 바람직하게는 120 내지 230 더욱 바람직하게는 130 내지 200에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드의 꼬임 계수가 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 인장 물성 및 열수축 특성을 구현할 수 없는 문제가 있다.
상기 꼬임 계수는 하기 식 3과 같이 계산될 수 있다.
[식 3]
TPM= Twist per Meter (꼬임수, 1m당 꼬임횟수)
Cord Fineness = 정량섬도(단위는 denier)
기존의 캡플라이용 PET 코드는 단순히 PET 코드의 모듈러스를 최대한 높여 사용하여, 고속 주행 중 타이어의 지름 증가를 막는 것에만 중점을 두었다. 기존의 캡플라이용 PET 코드를 캡플라이에 적용할 경우, 상대적으로 높은 열수축율을 갖는 딥 코드(dip cord)는 낮은 꼬임 계수를 갖기 때문에 제조 과정 중 높은 텐션(Tension)을 부여받은 상태에서 타이어가 가류되는 부분에 부적합이 발생할 가능성이 높은 문제점이 있었고, 주행 중 원심력에 의한 원주 방향의 인장력이 보강 벨트에 지나치게 인가될 경우, 보강 벨트가 절단되거나 반복 인장 변형에 따른 타이어의 파괴가 일어나는 문제점이 있었다. 한편, 상기 딥 코드는 2가닥 이상의 단사들을 어느 한쪽 방향으로 함께 꼬아서 만든 실인 합연사가 고무 제품에 적용될 수 있도록 접착제를 함유한 상태의 타이어 코드를 의미한다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드의 접착력은 스킴 고무 컴파운드에 대한 Pull-Out test에서 160℃로 60분 가류 시(과가류 조건), 5kgf 내지 20kgf/inch에 해당할 수 있고, 바람직하게는 7 내지 20kgf/inch에 해당할 수 있고, 더욱 바람직하게는 8 내지 17 kgf/inch에 해당할 수 있다. ASTM D2138에서 설정한 Cord Embedded Length 9.5mm 수준을 준수하여야 하며, 상기 가류 조건은 PET의 약점인 Aminolysis에 대한 검증을 확인하기 위하여 Over Cure 한 뒤 비교평가 하기 위함이다. PET 코드의 R.F.L 조성과 DPU(Dip Pick Up)량이 부족하거나, Embedded Compound에 Amine을 발생시키는 가류촉진제의 PHR에 따라 차이가 발생하게 되며, 실제 타이어가 제조될 때, 사이즈 및 규격, 컴파운드에 따라 PET에 부여되는 화학적 가혹도가 상이하기 때문에 평가를 진행하는 것이다.
상기 캡플라이용 PET 코드의 접착력이 상기 수치 범위 미만일 경우, 원심력에 의해 상기 캡플라이용 PET 코드의 표면과 트레드 고무 컴파운드 사이의 계면에서 파단이 일어날 수 있다. 특히, 아민계 가류 촉진제는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 분자쇄를 절단하는 아민 분해 반응과 가수 분해 반응을 야기하기 때문에, 상기 캡플라이용 PET 코드의 접착력은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 토핑 고무 컴파운드(혹은 스킴 고무 컴파운드)는, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 10 내지 90 중량부 및 천연고무 10 내지 90 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 카본블랙 20 내지 70 중량부, ZnO 0.5 내지 2 중량부, 유황 1 내지 4 중량부 및 가류촉진제 0.5 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 중합 공정상 모노머 비율로 비교시, 스티렌 함량은 22 내지 31%에 해당할 수 있고, 부타다이엔 함량은 69 내지 78%에 해당할 수 있다. 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유리전이온도(Tg)는 -60 내지 -30℃에 해당할 수 있고, 바람직하게는 -50 내지 -35℃에 해당할 수 있다.
본 발명에 따른 천연고무는, 일반적인 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다. 상기 일반적인 천연고무는 천연고무로서 알려진 것이면 어느 것이라도 사용될 수 있고, 원산지 등이 한정되지 않는다. 상기 천연고무는 시스-1,4-폴리이소
프렌을 주쇄로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주쇄로서 포함하는 천연고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트랜스-1,4-이소프렌을 주쇄로서 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 카본블랙의 질소 흡착 비표면적(Nitrogen adsorption specific surface area, N2SA)은 30 내지 40m2/g에 해당할 수 있고, 요오드 흡착량은 30 내지 40mg/g에 해당할 수 있다. 예를 들어, 상기 카본블랙은 N660에 해당할 수 있다. 다만 본 발명의 기술사상이 카본블랙의 질소 흡착 비표면적에 제한되는 것은 아니고 다양한 카본블랙이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 가류촉진제는, 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제를 의미한다. 상기 가류촉진제로 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있고, 예를 들어, TBBS(N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfenamide)를 사용할 수 있다. 다만 본 발명의 기술사상이 가류촉진제의 종류에 제한되는 것은 아니다.
2. 타이어
본 발명의 다른 실시예는 상기 캡플라이용 PET 코드를 포함하는 타이어에 해당한다. 이하, 도면을 참고하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 반 단면도이다. 이하, 전술한 부분과 반복된 설명은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 타이어는 트레드부(1), 사이드월부(2) 및 비드부(3), 카카스층(4), 벨트층(5) 및 캡플라이(6)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 트레드부(1)는 지면과 직접 접촉하는 부분으로 자동차의 구동력 및 제동력을 노면에 전달할 수 있다. 상기 트레드부(1)는 전술한 본 발명에 따른 스킴 고무 컴파운드의 조성과 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 사이드월부(2)는 후술할 카카스층(4)을 외부의 충격으로부터 보호하고 스티어링 휠의 움직임을 후술할 비드부(3)를 거쳐 상기 트레드부(1)에 전달하는 중간 위치 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 비드부(3)는 좌우 한 쌍으로 배치될 수 있고, 각각의 상기 비드부(3) 사이에 카카스층(4)이 가설될 수 있다. 타이어의 폭 방향으로 상기 카카스층(4)의 양 단부는 상기 비드부(3)의 주변에 타이어의 내측에서 외측으로 감겨 올라갈 수 있다.
본 발명에 따른 벨트층(5)은 상기 카카스층(4)의 외측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 벨트층(5)은 카카스층(4) 및 상기 트레드부(1) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 이너라이너는 구체적으로 도시되진 않았지만, 상기 카카스층(4)의 내측에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 캡플라이(6)는 상기 벨트층(5) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 캡플라이(6)는 상기 벨트층(5) 및 상기 트레드부(1) 사이에 배치될 수 있다. 상기 캡플라이(6)는 단일층 또는 이중층에 해당할 수 있고, 본 발명의 기술사상이 상기 캡플라이의 층에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 캡플라이용 PET 코드는 상기 캡플라이(6)를 이루는 코드에 해당할 수 있다. 상기 캡플라이용 PET 코드는 타이어의 원주 방향에 평행하게 보강되어 타이어의 고속 회전에 따른 원주 방향의 크기 변화를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 타이어는, 바람직하게 경주용 타이어일 수 있으나, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 타이어는 승용차용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프-더-로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어는 래디얼(Radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있다.
본 발명에 따르면, 제조공정 상 불리한 점을 해결하고, 나일론보다 높은 보강성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 고가이며 공급량이 많지 않은 파라계 아라미드 섬유를 대체할 수 있는 캡플라이용 PET 코드를 제공할 수 있고, 이러한 캡플라이용 PET 코드를 타이어에 적용하여 주행 중 발생하는 원심력에 의해 OD(Overall Diameter)가 증가하는 것을 방지하여 고속 주행 안정성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
[제조예: 캡플라이를 포함하는 타이어의 제조]
하기 표 1과 같은 조성으로 실시예 및 비교예에 따른 타이어를 제조하였다. 상기 실시예 및 비교예에 따른 타이어에서 카카스층을 이루는 섬유는 모두 PET 1500D/2 1 플라이(ply)에 해당하고, 1인치 당 면사의 가닥 수가 25개에 해당한다. 또한, 상기 실시예 및 비교예에 따른 벨트 구조는 서로 꼬인 두 개의 모노 필라멘트를 포함하는 1 X 2 구조이다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | ||||||||
| 카카스 구조 | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | PET 1500D/2 25EPI 1Ply | |||||||
| 캡플라이 구조 | N66 840D/2 27EPI1Ply | N66 840D/2 27EPI 2 Ply |
A1500D/1+ N66 840D/1 24EPI 1Ply |
PET 1000D/2 27EPI | PET 1000D/2 27EPI 1ply 캡플라이용 |
PET 1000D/2 _ 25EPI 1ply 캡플라이용 |
PET 1000D/2 30EPI 1ply 캡플라이용 |
|||||||
| 벨트 구조 | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | 1X2(0.30) | |||||||
| 비드 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | |||||||
| 규격 | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | 225/45/R17 V | |||||||
| 적용부위 | 캡플라이 | 캡플라이 | 캡플라이 | 캡플라이 | 캡플라이 | 캡플라이 | 캡플라이 | |||||||
| 중량 | 10.3kg | 10.4kg | 10.3kg | 10.5kg | 10.5kg | 10.5kg | 10.5kg | |||||||
[실험예: 타이어의 성능 평가]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 타이어에 대하여 성능을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다. 각각의 측정 방법은 다음과 같다.
1) 불량률
불량률은 제조가 완료된 타이어들의 외관검사 및 Uniformity에서 탈락한 타이어들의 비율을 말한다. 특히 코드류가 변경되었을 때, 적정한 대응책을 적용하지 못할 경우, 외관에서 타이어의 찌그러짐, 움푹 페인 곳, 코드가 드러나는 현상 등의 부적합이 발생할 수 있다. Uniformity는, 본 발명에서, 캡플라이의 과도한 수축력 혹은, 높은 모듈러스로 인하여, 비대칭성이 발생하는 것에 주안점을 두었고, 유니포미티 측정장비를 통하여, 코니시티(Conicity)를 측정한 결과를 반영코자 하였다.
2) 유니포미티(Uniformity) 측정방법
유니포미티 시험은, 상기 실시예 및 비교예에 따른 지정된 공기압의 타이어를 림에 장착한 뒤, 원통형 드럼 위에서 정속으로 회전하면서 발생하는 각종 힘 혹은 변위의 변화를 측정하는 시험법으로서, 타이어가 완전히 원형인지, 노면으로부터의 반발력 차이가 발생하는지, 진행방향과 다른 방향으로의 횡 방향 힘(Fy)이 발생할 여지가 있는지를 측정하는 것이 목적이다.
3) 고속주행 내구성
ECE-R30시험(고속내구시험)으로 유럽 안전규정에 따라 하중을 가한 타이어의 속도를 증가시켜 타이어의 내구 성능을 평가하였다.
4) 조종안정성
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 225/45/R17 V 타이어를 2000cc 등급의 승용차에 장착하고, 숙련된 운전자가 테스트 코스를 60km/h 속도로 주행하여 조종안정성을 비교예 1(100)을 기준으로 인덱스로 표현하였다. 비교예 1보다 조종안정성이 개선될 경우 100보다 큰 값을 가진다.
5) 회전 저항
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 225/45/R17 V 타이어 각각에 대하여SAE J1269 방법을 이용하여 회전저항을 측정하였다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 불량률 | 0% | 0% | 0% | 5% | 0% | 0% | 0% |
| Uniformity (RFV) | 8kgf | 7kgf | 8kgf | 30kgf | 9kgf | 9.1kgf | 9kgf |
| 고속주행내구성(ECE R30 V) |
1:40 | 1:40 | 1:40 | 1:35 | 1:40 | 1:40 | 1:40 |
| 조종안전성 (Subjective test-on center feel) |
100 | 102 | 107 | 103 | 105 | 102 | 106 |
| 회전저항 | 7.6 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 |
상기 표 2를 참고하면, 비교예 2는 나일론66 840D/2를 2 플라이 사용함에 따라, 조종안정성이 소폭 상승하는 것을 확인할 수 있고, 비교예 3에서는 조종안정성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 캡플라이의 보강정도에 따른 차이라고 볼 수 있다.
또한, 비교예 4에서도 조종안정성이 향상되는 것을 확인할 수 있지만, 가류 시 벨트층의 변형을 반영할 수 있는, 코드의 하중-인장 곡선 상, 0~3%에 해당하는 범위의 모듈러스와, 응력 값이 높아, 유니포미티 값이 불리한 방향으로 나타나는 것으로 확인되었다.
반면에, 실시예 1~3은, 비교예 4와 대조적으로 0~3% 사이의 하중-인장 곡선의 응력값을 낮게 가져감에 따라, 유니포미티에서도 비교예 1 및 2과 동등한 수준을 나타내고, 실시예 1~3에 따른 캡플라이용 PET 코드의 인장-하중 곡선에서 3% 이후의 응력값 및 모듈러스는 비교예 1 및 2 보다 높기 때문에 실시예 1~3은 조종안정성 성능이 비교예 1 및 2보다 우수함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1~3은 캡플라이의 적용 EPI를 상이하게 하였는데, 실시예 1은 27EPI, 실시예 2는 25EPI 실시예 3은 30 EPI를 적용하였고, 가장 효율적인 조건은 27EPI를 적용한 것임을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
1: 트레드부
2: 사이드월부
3: 비드부
4: 카카스층
5: 벨트층
6: 캡플라이
2: 사이드월부
3: 비드부
4: 카카스층
5: 벨트층
6: 캡플라이
Claims (9)
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 섬유로 구성된 캡플라이용 PET 코드에 있어서,
상기 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는 400 내지 7000 데니어(denier)이고,
상기 캡플라이용 PET 코드의 수축 응력은, 177℃에서 1.2g/d 미만이고,
ASTM D2138에 근거한 상기 캡플라이용 PET 코드의 스킴 고무 컴파운드에 대한 접착력은 160℃로 60분 가류 시 7 내지 20kgf/inch이고,
상기 스킴 고무 컴파운드는, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 10 내지 90 중량부 및 천연고무 10 내지 90 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부, 상기 원료고무 100 중량부를 기준으로 카본블랙 20 내지 70 중량부, ZnO 0.5 내지 2 중량부, 유황 1 내지 4 중량부 및 술펜아미드계 가류촉진제 0.5 내지 3 중량부로 제조된 것이고,
상기 캡플라이용 PET 코드의 탄성계수는 0 내지 2.5%의 변형(strain) 조건에서 10 내지 70g/d이고,
상기 캡플라이용 PET 코드의 수축률은, 2분 동안 초기하중 0.05g/d, 및 177℃의 온도 조건에서 1.8 % 이하이고,
상기 캡플라이용 PET 코드의 인장 응력은 2 내지 3% 변형(strain) 조건에서 2.0 g/d 미만인,
캡플라이용 PET 코드. - 제1항에 있어서,
상기 캡플라이용 PET 코드의 정량섬도는, 900 내지 4500 데니어인 캡플라이용 PET 코드. - 제1항에 있어서,
상기 캡플라이용 PET 코드는
400 내지 2100 데니어(denier)의 필라멘트사(Filament Yarn)가 1가닥으로 이루어지거나, 2 또는 3가닥으로 합연사된 것인,
캡플라이용 PET 코드. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 캡플라이용 PET 코드의 꼬임 계수는 110 내지 250인 캡플라이용 PET 코드. - 제1항 내지 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 캡플라이용 PET코드를 포함하는 타이어.
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Country Status (1)
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| KR101231093B1 (ko) * | 2008-03-31 | 2013-02-07 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 폴리에틸렌테레프탈레이트 미연신사, 연신사, 및 이를 포함하는 타이어 코오드 |
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| KR20190003205A (ko) * | 2017-06-30 | 2019-01-09 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 타이어의 중량을 감소시킬 수 있는 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어 |
-
2021
- 2021-06-25 KR KR1020210083177A patent/KR102604415B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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