KR20020090841A - Composite comprising organic fibers having a low twist multiplier and improved compressive modulus - Google Patents

Composite comprising organic fibers having a low twist multiplier and improved compressive modulus Download PDF

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Abstract

본 발명은 2이상의 플라이를 포함하는 향상된 섬유 강화 제품을 제공한다. 플라이의 각 층은 (a) 고무 및 (b) 용융 방사가능한 비금속성 멀티필라멘트 섬유로부터 만들어진 코드로서 꼬임계수가 약 375 이하이고 1%의 신장율에서 응력이 1.7 그램/데니어 이상이고, 초기 압축 계수가 약 7 그램/데니어 이상인 코드를 포함하고, 상기 2 이상의 플라이는 약 23。이상의 섬유 배향 각도를 가진다. 복합체는 승용차의 타이어에 있어 타이어 벨트로서 유용하다.The present invention provides an improved fiber reinforced product comprising at least two plies. Each layer of ply is a cord made from (a) rubber and (b) melt-spun non-metallic multifilament fibers with a twist coefficient of about 375 or less, a stress of at least 1.7 grams / denier at an elongation of 1%, and an initial compression coefficient At least about 7 grams / denier, wherein the two or more plies have a fiber orientation angle of at least about 23 °. The composite is useful as a tire belt in a tire of a passenger car.

Description

낮은 꼬임계수 및 향상된 압축 모듈러스를 갖는, 유기 섬유를 포함하는 복합체{COMPOSITE COMPRISING ORGANIC FIBERS HAVING A LOW TWIST MULTIPLIER AND IMPROVED COMPRESSIVE MODULUS}FIELD OF THE INVENTION COMPOSITE COMPRISING ORGANIC FIBERS HAVING A LOW TWIST MULTIPLIER AND IMPROVED COMPRESSIVE MODULUS

타이어는 고성능 복합체로서, (1) 가속 및 제동시, 세로방향(원주방향)의 힘을 발전시키며, (2) 코너링시 측면상 힘을 발전시키며, (3) 수직 하중을 지탱하고 (4) 충격 완화(cushioning)를 제공할 수 있어야 한다. 따라서, 타이어 벨트는 타이어에 경직성(stiffness)를 제공함으로써 코너링 특성, (노면 접촉한) 풋푸린트(footprint)의 변형 및 전진 운동에 현저히 기여한다. 타이어 원주방향의 인장계수 증가는 차축으로부터 타이어로, 및 궁극적으로 노면상으로의 구동력 전달 효율을 향상시킨다. 운전자가 차를 몰 때, 코너링 힘이 발생되는 바, 이는 접촉패치(바닥과 접촉된 타이어 면적 또는 풋프린트 영역), 및 벨트를 인-플레인 전단력의 지배 하에 놓는다. 타이어 벨트의 경도가 높을 경우, 상기 풋프린트 영역에서 타이어 트레드가 평평한 채로 노면과 접촉함으로써, 코너링과 트레드웨어(treadwear)를 향상시킨다. 이러한 벨트의 중요성으로 인해 벨트는 고성능 타이어 응용에 있어 사용상 향상의 목표이 된다.Tires are high-performance composites that (1) develop longitudinal (circumferential) forces during acceleration and braking, (2) develop lateral forces during cornering, (3) support vertical loads, and (4) impact It should be possible to provide cushioning. Thus, the tire belt contributes significantly to the cornering properties, deformation of the footprint (on road surface contact) and forward movement by providing stiffness to the tire. Increasing the tensile coefficient in the circumferential direction of the tire improves the efficiency of driving force transmission from the axle to the tire and ultimately onto the road surface. When the driver drives the car, cornering forces are generated, which place the contact patch (tire area or footprint area in contact with the floor), and the belt under the control of the in-plane shear force. When the hardness of the tire belt is high, the tire tread is in flat contact with the road surface in the footprint area, thereby improving cornering and treadwear. The importance of these belts makes them a goal of improved use in high performance tire applications.

농업용 및 오프로드(off-road) 타이어의 주된 관심은 타이어를 통해 힘을 얼마나 효율적으로 전달하는 가이다. 상기 성능의 목표는 타이어 벨트의 원주 방향(또는 세로 방향)의 계수에 의해 크게 영향을 받는다. 타이어에 있어 높은 원주 방향 인장 계수는, 바퀴의 회전으로부터 자동차의 전진 운동으로의 힘의 전환 정도가 높다는 것으로 해석될 수 있다. 그러나, 벨트의 상기 특성의 최대화는 인-플레인 전단계수의 특성에 부정적인 영향을 미친다. 상기 파워 트랜스미션과 더불어, 승객용 타이어, 즉 보통 날마다 사용하는 승용차에서 사용되는 타이어에서는, 승차감, 핸들링 및 트레드웨어가 관심의 대상이다. 승차감은 타이어 벨트의 아웃-오브 플레인(out-of plane) 굽힘에 의해 영향을 받는다. 아웃-오브 플레인 굽힘 계수가 낮을수록 타이어 트레드가 노면상 방해물을 쉽게 감쌀 수 있어 타이어 차축으로의 수직 굴곡 전달을 최소화할 수 있다. 핸들링, 예를 들어 코너링은 타이어벨트의 인-플레인 굽힙에 의해 영향을 받는다. 타이어 벨트의 인 플레인 전단계수가 증가함에 따라, 핸들링 응답도 향상된다. 그러나, 바람직한 수준의 파워트랜스미션을 유지하여야 하기 때문에 원주 방향의 계수는 상기 특성을 최적화한 가능한 수준이하로 감소될 수는 없다. 따라서, 바람직한 기능상 목적을 달성하기 위해 수많은 벨트 인자를 최적화해야 할 필요가 있다는 점에서 승용차 타이어의 벨트 고안은 오프로드 및 농업용 타이어의 고안과는 다르다.The main concern for agricultural and off-road tires is how efficiently the force is transmitted through the tire. The goal of performance is greatly influenced by the coefficient of the circumferential direction (or longitudinal direction) of the tire belt. The high circumferential tensile modulus for the tire can be interpreted as a high degree of force transfer from the rotation of the wheel to the forward movement of the motor vehicle. However, maximizing the above characteristics of the belt negatively affects the properties of the in-plane shear modulus. In addition to the power transmission, in passenger tires, i.e. tires used in passenger cars used on a daily basis, riding comfort, handling and treadwear are of interest. Riding comfort is affected by the out-of plane bending of the tire belt. The lower out-of-plane bending coefficient allows tire treads to easily cover road obstructions, minimizing vertical bending transfer to the tire axle. Handling, for example cornering, is influenced by the in-plane bend of the tire belt. As the number of in-plane shears of the tire belt increases, the handling response also improves. However, since the desired level of power transmission must be maintained, the coefficient of circumferential direction cannot be reduced below the possible level of optimizing the above characteristics. Thus, the belt design of passenger car tires is different from the design of off-road and agricultural tires in that a number of belt factors need to be optimized to achieve the desired functional purpose.

공기압 타이어를 위한 앵글-플라이 벨트 복합체는 전형적으로 필라멘트-강화 고무 시트의 2이상의 플라이를 교차 방향으로 쌓아서 만든다. 강화용 필라멘트는 통상 시트 내에 단일방향으로 되어있다. 상기 단일방향 플라이를 타이어로 통합시킬 때 강화 필라멘트와 타이어의 원주 방향선 사이에 임의의 각이 형성된다. 상기 각은 통상 20° 내지 23°이다. 벨트 복합체의 이렇나 기존의 제조는 잘린 필라멘트 테두리가 벨트 테두리의 원주 방향 전체 길이를 따라 위치한 벨트를 생산한다. 따라서, 앵글-플라이 복합체의 개개의 강화 필라멘트는 서로 연결되어 있지 않은데, 이는 잘린 필라멘트 끝의 집단적으로 보다는 독립적으로 움직이는 능력 때문에 복합체의 기계특성 및 피로특성을 손상시킨다. 또한 잘린 코드 끝은 바람직하지 못한 응력집중의 원인이 되는 재료 불연속성을 나타낸다.Angle-ply belt composites for pneumatic tires are typically made by stacking two or more plies of filament-reinforced rubber sheets in a cross direction. Reinforcing filaments are usually unidirectional in the sheet. When incorporating the unidirectional ply into a tire, an arbitrary angle is formed between the reinforcing filament and the circumferential direction line of the tire. The angle is usually 20 ° to 23 °. This conventional manufacture of belt composites produces a belt in which the cut filament rim is located along the circumferential full length of the belt rim. Thus, the individual reinforcing filaments of the angle-ply composite are not connected to each other, which impairs the mechanical and fatigue properties of the composite due to its ability to move independently rather than collectively at the ends of the cut filaments. Cut cord ends also exhibit material discontinuities that cause undesirable stress concentrations.

강화 필라멘트용 스틸 와이어 코드의 사용은 기존의 타이어 벨트에 있어 가장 통상적인 방법이다. 이는 스틸 코드가 벨트 강화용으로 적합한 압축 및 인장 특성을 가지기 때문이다. 그러나 스틸코드는 비강도(tenacity)가 낮고, 밀도가 커서 스틸의 무게는 연료 경제상 악영향을 주는 단점이 된다. 또한, 고속에서의 최적의 기능을 위해 스틸-강화 벨트는 캡 플라이 또는 오버레이를 요하는데, 여기서 저밀도의 합성 필라멘트가 스틸코드의 잘린 테두리를 겹쳐서 무거운 스틸 코드를 내포하는 것을 돕고, 스틸 코드의 날카로운 잘린 끝에서의 응력 집중을 감소시키는 것을 도와 타이어 수명 및 고속 능력을 늘린다. 합성 필라멘트-강화 벨트로 만들어진 타이어에서는 캡 플라이의 사용이 필요하지 않아, 노동력과 재료비에서의 절감을 꾀할 수 있다. 추가로 스틸 강화 벨트의 사용은 타이어가 부식된 경우 타이어의 재생을 비실용적으로 만든다. 나아가, 스틸-벨트 타이어의 타이어 재활용은 (타이어 분쇄 장치의 과도한 마모로 인해) 더욱 어려워지고 저급 고무 부스러기(즉, 금속이 없는 것을 보장하지 못하는)의 비율을 높인다. 전반적으로 스틸-벨트 타이어의 재활용은 합성 유기 필라멘트 벨트 타이어의 재활용보다 비용면에서 효율적이지 못하다.The use of steel wire cords for reinforcing filaments is the most common method for existing tire belts. This is because the steel cord has suitable compressive and tensile properties for belt reinforcement. However, steel cords have a low tenacity and a high density, so the weight of steel is a disadvantage in that the fuel economy is adversely affected. In addition, steel-reinforced belts require cap plies or overlays for optimal function at high speeds, where low density synthetic filaments help nest heavy steel cords by overlapping the cut edges of steel cords and sharp cuts of steel cords Helps reduce stress concentration at the end, increasing tire life and high speed capability. Tires made of synthetic filament-reinforced belts do not require the use of a cap ply, resulting in savings in labor and material costs. In addition, the use of steel reinforcement belts makes tire regeneration impractical if the tires are corroded. Furthermore, tire recycling of steel-belt tires becomes more difficult (due to excessive wear of the tire grinding device) and increases the proportion of lower rubber debris (ie, no guarantee of absence of metal). Overall, recycling of steel-belt tires is less cost effective than recycling synthetic organic filament belt tires.

타이어 벨트 강화를 위한 스틸의 사용에 관한 많은 단점을 고려할 때, 강화재료로서 스틸을 경량 재료로 교체하는 것은 매우 바람직하다. 유리하게는, PEN, PET, 아라미드 및 나일론과 같은 경량의 합성 필라멘트의 인장강도는 주어진 섬유 무게에서 비교하였을 때, 스틸의 인장강도보다 훨씬 좋다. 타이어는 일반적으로 강도로 고안되기 때문에, 상기 차이는, 합성 필라멘트가 사용된 경우, 타이어당 더 적은 코드를 가져온다. 그러나, 불리하게는, 상기 합성 섬유는 일반적으로 스틸 와이어에 비해 낮은 압축 계수를 가지고, 더 작은 인-플레인 전단계수를 가진 복합체를 생산한다. 타이어벨트의 인-플레인 전단계수가 낮은 것은 공기압 타이어의 코너링 계수(cornering coefficient) 및 트레드웨어 특성에 유해하다.Given the many disadvantages associated with the use of steel for reinforcing tire belts, it is highly desirable to replace steel as a lightweight material as a reinforcing material. Advantageously, the tensile strength of lightweight synthetic filaments such as PEN, PET, aramid and nylon is much better than the tensile strength of steel when compared to a given fiber weight. Since tires are generally designed for strength, the difference results in fewer cords per tire when synthetic filaments are used. Disadvantageously, however, the synthetic fibers generally have a lower compression coefficient compared to steel wire and produce a composite with smaller in-plane shear modulus. The low in-plane shear modulus of the tire belt is detrimental to the cornering coefficient and treadwear characteristics of the pneumatic tire.

합성섬유로 강화되었을 때의 벨트 기능을 증가시키기 위해 가능한 몇 가지 접근 방법이 있다. 일반적으로 상기 접근은 벨트에 추가적인 플라이를 도입하고/하거나 3차원 강화재를 사용하는 것이다. 후자의 접근은 플라이를 함께 스티칭하여 벨트 플라이를 함께 고정하는 것(tacking), 플라이를 접는 것(folding), 또는 브레이딩(braiding) 또는 인터위빙(interweaving)을 포함한다.There are several possible approaches to increasing belt function when reinforced with synthetic fibers. Generally the approach is to introduce additional plies to the belt and / or to use three-dimensional reinforcements. The latter approach involves stitching the plies together to tack the belt plies together, folding the plies, or braiding or interweaving.

미국특허 3,616,832, 미국특허 3,854,515 및 국제 공보 WO 98/14336은 타이어 벨트내 스틸 코드를 합성 재료로 대체하는 것을 시도하였다. 미국특허 3,616,832는 5。 내지 35。의 플라이 각도를 가진 4-플라이 벨트들을 개시하며; 실시예로서, 15。의 플라이 각을 채용하였다. 미국 특허 3,854,515는 벨트 내에 모두 30。의 플라이 각을 가진 4장의 플라이를 가지고 스틸 벨트를 교체한 것을 개시하고 있다. 강화재로 사용된 폴리에스테르는 꼬임 제한과 함께 통상의 폴리에스테르 코드에 사용된 것보다 낮은 중합도를 가진다. 국제 공보 WO 98/14336은 오프로드 타이어와 같은 중부하(heavy duty)용 및 농업용 래디알 카르카스 타이어에서의 사용을 위해 고안된 벨트에 있어 특별한 코드 구조를 가진 폴리에스테르의 사용을 개시하고 있다. 실시예에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 사용하고 있으며, 4-플라이 벨트에서의 20。의 통상적 플라이 각도, 및 2-플라이 벨트에서의 15 내지 30。, 바람직하게는 17 내지 23。의 플라이 각도를 개시하고 있다. 총 3개의 개시문헌은 합성 강화 재료로 기존의 플라이 각도의 사용을 개시하고 있으나, 스틸로 강화된 재료와 비교하여 상기 타이어 벨트에 내재된 낮은 인-플레인 전단 계수 문제에 대해서는 고려하지 않고 있다.U.S. Patent 3,616,832, U.S. Patent 3,854,515 and International Publication WO 98/14336 have attempted to replace steel cords in tire belts with synthetic materials. U. S. Patent 3,616, 832 discloses four-ply belts having a ply angle of 5 degrees to 35 degrees; As an example, a ply angle of 15 degrees was employed. U. S. Patent 3,854, 515 discloses replacing a steel belt with four plies, all with 30 [deg.] Ply angles in the belt. Polyesters used as reinforcements have a lower degree of polymerization than those used in conventional polyester cords with twist restrictions. International publication WO 98/14336 discloses the use of polyesters with a special cord structure in belts designed for heavy duty applications such as off-road tires and for use in agricultural radial carcass tires. Examples use polyethylene terephthalate (PET) fibers and have a conventional ply angle of 20 ° on a 4-ply belt, and a ply angle of 15-30 °, preferably 17-23 ° on a 2-ply belt. It is starting. A total of three publications disclose the use of conventional ply angles as synthetic reinforcing materials, but do not consider the low in-plane shear modulus problem inherent in the tire belt compared to steel reinforced materials.

변화된 바이어스 플라이 각의 사용은 구동 벨트의 고안에 있어서 적용되어 왔다. 미국특허 5,211,609는 벨트의 길이방향 축에 대하여 대략 45。에서 75。(바람직하게는 70。)의 바이어스 플라이를 가지는 두 층을 가진 3- 플라이 복합체 구동 벨트에 대하여 개시하고 있다. 바이어스 각은 벨트 트랙킹에 영향을 주는 측면방항의 힘을 균형잡기 위해 선택된다. 강화 케이블의 조성에 대한 개시는 없으며, 나아가,타이어 벨트의 구조에 적용하기 위한 암시도 없다.The use of varying bias ply angles has been applied in the design of drive belts. U. S. Patent 5,211, 609 discloses a two-ply composite drive belt with two layers having a bias ply of approximately 45 degrees to 75 degrees (preferably 70 degrees) with respect to the longitudinal axis of the belt. The bias angle is chosen to balance the forces of the lateral forces that affect the belt tracking. There is no disclosure of the composition of the reinforcing cable, nor is there any indication for application to the structure of the tire belt.

적층 복합체 고안에서 스티칭의 사용은 개시된 바 있으나, 인-플레인 전단계수에 대한 유리한 효과를 개시한 것은 없으며, 타이어 벨트 복합체에서 스티칭의 사용을 개시하거나 암시한 것은 없다. 적층 구조의 복합체에서 스티칭의 사용은 미국특허 4,331,495 및 미국 특허 5,185,195, 5,198,280 및 5,591,993에서 개시된 바 있다. 495에서의 개시는 인접한 플라이에 있어 강화 필라멘트의 배열에 대해서는 개시하고 있지 않으며, 다른 스티칭 패턴을 개시하고 있고 유연한 탄성 복합체를 위해 의도된 것이 아니며, 인-플레인 전단계수에 대한 스티칭의 잇점에 대해서는 개시 또는 암시도 없다. 195 및 280에서의 개시는 0.125 인치 미만으로 떨어져 있는, 2 이상의 인접한 스티칭 경로를 가진 침투 저항 제품의 층을 공고히 하기 위해 스티칭을 채용하였다. 933의 개시는 침투 저항 제품에서 '층 갈라짐(delamination)'을 만족한 수준으로 달성하기 위해 느슨한 스티칭 공정을 가르치고 있다. M. Cholakara, B.Z. Jang 및 C.Z. Wang에 의한 "Mechanical Properties of 3-D Composit"(ANTEC'89, pp 1549∼1551)에서는 적층간 전단 강도의 향상에 의해 손상 허용(demage tolerance)에 있어 케블라 및 에폭시 수지 적층의 스티칭의 효과에 대하여 개시하고 있다. 상기 문헌은 단일 방향 섬유에 대해 개시하고 있지 않으며, 스티칭에 대한 상세 설명도 없으며, 타이어 벨트 복합체에서의 스티칭의 사용도 암시하고 있지 않고 인-플레인 전단계수를 고려하고 있지도 않다.Although the use of stitching in laminated composite designs has been disclosed, nothing discloses an advantageous effect on in-plane shear modulus, nor does it disclose or imply the use of stitching in tire belt composites. The use of stitching in composites with laminated structures has been disclosed in US Pat. Nos. 4,331,495 and US Pat. Nos. 5,185,195, 5,198,280 and 5,591,993. The disclosure at 495 does not disclose the arrangement of reinforcing filaments in adjacent plies, discloses other stitching patterns, is not intended for flexible elastic composites, and discloses the benefits of stitching in in-plane shear modulus. Or implied. The disclosures at 195 and 280 employed stitching to consolidate layers of penetration resistant articles with two or more adjacent stitching paths that are less than 0.125 inches apart. The disclosure of 933 teaches a loose stitching process to achieve satisfactory 'delamination' in penetration resistant products. M. Cholakara, B.Z. Jang and C.Z. In Wang, "Mechanical Properties of 3-D Composit" (ANTEC'89, pp 1549 to 1551) discusses the effect of stitching of Kevlar and epoxy resin laminates on damage tolerance by improving interlaminar shear strength. It is starting. The document does not disclose unidirectional fibers, there is no detailed description of stitching, does not imply the use of stitching in tire belt composites, nor does it consider in-plane shearing.

겹쳐진 플라이를 채용한 복합체는 예를 들어 미국특허 5,535,801에서 개시되고 있는데, 상기 문헌은 폭 5 내지 15㎜ 및 벨트의 테두리 간을 지그재그로 겹친 방향족폴리아미드 섬유-강화 리본의 사용을 개시하고 있다. 상기 특허는 코드 구조 및 강화 코드를 위한 코드 특성에 대해 아무런 언급도 없으며 특정한 플라이 각도에 대해서도 개시하고 있지 않다. 상기 지그재그 벨트가 단지 리본의 두 끝에서 절단 코드를 가진 연속 섬유 강화재를 포함하고 있다 하더라고, 상기는 많은 접합선을 가질 것이며 주어진 좁은 폭의 리본을 준비하는 것도 힘들 것이다. 미국특허 4,210,189는 강화 코드가 단일 플라이의 폭을 횡단하고 있는 단일의 넓은 플라이를 접어서 3개의 접힘 및 4개의 중첩된 플라이를 가지는 구조가 됨에 의해 형성된 벨트를 개시하고 있다. 절단 코드 말단은 단일의 접히지 않은 플라이의 폭 양단에 있고, 접혔을 때, 절단 코드 말단은 접힌 벨트 구조의 원주를 통하여 존재한다. 상기 특허는 강화 코드를 위한 코드 구조 및 코드 특정에 대해서는 언급하고 있지 않다. 래디알 타이어에서의 사용을 위해 개시된 벨트 플라이 각은 0。 내지 30。이며, 바이어스 타이어에서의 사용을 위해 개시된 벨트 플라이각은 20。 내지 55。이다. 미국특허 3,830,276은 또한 접혀진 벨트에 대해서 개시하고 있는데, 상기에서 강화재 코드는 잘려있고 잘려진 말단은 접힌 벨트 구조의 원주를 따라서 존재한다. 브래이딩 된 구조가 개시되어 있는데, 예를 들어 미국특허 4,830,781에서는 트레드 및 적어도 공기압 타이어의 사이드벽 영역의 기초로 사용되는 우븐 타이어 강화 구성요소를 개시하고 있다. 상기 짜여진 구조는, 바람직하게는 고무 코팅 내에 위치한 단일 코드를 포함한, 코팅된 연속 코드 강화재를 사용하여 만들어진다. 상기 특허는 코드 구조 및 강화 코드를 위한 코드 특성에 대하여는 언급하고 있지 않다.Composites employing overlapping plies are disclosed, for example, in US Pat. No. 5,535,801, which discloses the use of aromatic polyamide fiber-reinforced ribbons with a width of 5 to 15 mm and zigzag overlapping between the rim of the belt. The patent makes no mention of the code features for the code structure and the reinforcement code, nor does it disclose any particular ply angle. Although the zigzag belt only contains a continuous fiber reinforcement with a cutting cord at both ends of the ribbon, it will have many seams and it will be difficult to prepare a given narrow width ribbon. U.S. Patent 4,210,189 discloses a belt formed by reinforcing cords folding a single wide ply across the width of a single ply into a structure having three folds and four overlapping plies. The cutting cord ends are across the width of a single unfolded ply, and when folded, the cutting cord ends exist through the circumference of the folded belt structure. The patent does not mention code structure and code specificity for enhanced code. Belt ply angles disclosed for use in radial tires are 0 ° to 30 ° and belt ply angles disclosed for use in bias tires are 20 ° to 55 °. U. S. Patent 3,830, 276 also discloses a folded belt wherein the reinforcement cord is cut and the cut end is along the circumference of the folded belt structure. A braided structure is disclosed, for example US Pat. No. 4,830,781 discloses a woven tire reinforcement component that is used as the basis for the tread and at least the sidewall area of the pneumatic tire. The interwoven structure is made using a coated continuous cord reinforcement, preferably comprising a single cord located in a rubber coating. The patent does not mention code features for code structure and enhancement code.

폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유를 이용한 복합체의 또다른 개시는 하기를 포함한다: 일본 공보 30210-1997(1997.2.4), 일본 공보 276704-1996(1996. 10.22), 일본 공보 310251-1995 (1995.11.28), 일본 공보 193608-1997(1997. 7.29), 및 일본 공보 142101-1997(1997.6.3) 및 국제 공보 WO 98/4726Another disclosure of composites using polyethylene naphthalate fibers includes: Japanese publication 30210-1997 (1997.2.4), Japanese publication 276704-1996 (October 22, 1996), Japanese publication 310251-1995 (1995.11.28), Japanese Publication 193608-1997 (July 29, 1997), and Japanese Publication 142101-1997 (1997.6.3) and International Publication WO 98/4726

복합체 고안에 대한 광범위한 연구 후, 본 발명은 단지 비금속성 강화재만을 사용하여 현저히 가벼운 중량의 벨트가, 스틸 벨트와 비교할 때 필적할 또는 보다 우수한 원주 방향의 인장 계수 및 인-플레인 전단계수를 가질 수 있게 함으로써, 기존의 타이어벨트 고안의 향상을 이룩하였다. 상기 특성의 조합은 합성 필라멘트 코드의 특성과 신규한 복합체 구조를 합한 결과 나온 것이다. 중요한 코드 물성은 초기 인장계수 및 초기 압축계수를 포함한다.After extensive research on composite design, the present invention uses only non-metallic reinforcements to ensure that significantly lighter weight belts can have comparable or better circumferential tensile modulus and in-plane shear modulus as compared to steel belts. By doing so, the improvement of the existing tire belt design was achieved. This combination of properties is the result of combining the properties of the synthetic filament cord with the novel composite structure. Important code properties include the initial tensile and initial compressive coefficients.

본 발명은 인-플레인(in-plane) 전단계수(IPSM) 와 원주 방향 인장계수의 향상된 조합을 가지는 제품 또는 제품의 구성요소에 관한 것으로, 이는 물품의 사용 중 발생하는 각종 응력에 대한 저항성을 향상시킨 것이다. 보다 특별히, 본 발명은 비금속성 멀티필라멘트로 강화된 고무 제품에 관한 것으로, 예를 들어 타이어, 특히 래디알 타이어용 벨트 및 트랜스미션 구동 벨트에서 발견되는 것과 같이, 사용 중 인장 및 전단 응력 하에 놓이는 제품에 관한 것이다.The present invention relates to a product or component of the product having an improved combination of in-plane shear modulus (IPSM) and circumferential tensile modulus, which improves the resistance to various stresses generated during use of the article. It is. More particularly, the present invention relates to rubber products reinforced with nonmetallic multifilament, for example, in products subjected to tensile and shear stress during use, as found in tires, in particular belts for radial tires and transmission drive belts. It is about.

도 1은 본 발명의 실시에 유용한 2-플라이 복합체를 도시한 것이다.1 illustrates a two-ply composite useful in the practice of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시에 유용한 4-플라이, 다른 플라이-각 복합체를 도시한 것이다.2 shows four-ply, other ply-angle composites useful in the practice of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시에 3-플라이, 다른 플라이-각 복합체를 도시한 것이다.Figure 3 shows a 3-ply, different ply-angle complex in the practice of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시에 유용한 연속 체인 스티치 패턴을 도시한 것이다.Figure 4 illustrates a continuous chain stitch pattern useful in the practice of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시에 유용한 크로스-스티치 패턴을 도시한 것이다.Figure 5 illustrates a cross-stitch pattern useful in the practice of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시에 유용한 지그재그 스티치 패턴을 도시한 것이다.Figure 6 illustrates a zigzag stitch pattern useful in the practice of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시에 유용한 일련의 접기 단계를 도시한 것이다.7 illustrates a series of folding steps useful in the practice of the present invention.

도 8은 절단 테두리를 갖지 않는 타이어 벨트 스플라이싱(splicing) 방법을 도시한 것이다.8 shows a tire belt splicing method without a cutting edge.

도 9는 플라이 각과 2-플라이 복합체의 두가지 특성과의 관계를 도시한 것이다.9 shows the relationship between the fly angle and the two properties of the 2-ply composite.

바람직한 구현예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment

여기서 사용된 '멀티 필라멘트 섬유'는 실, 연사(twisted yarn), 코드 등을 포함하나, 태섬도(〉500d)의 모노필라멘트는 제외한다. 여기서 사용된 '코드'라는 용어는 코드 꼬임을 갖지 않아 꼬임계수가 0인 구조를 포함한다.As used herein, 'multifilament fibers' include yarns, twisted yarns, cords, etc., but excludes monofilaments with a Taesumdo (> 500d). The term 'code' as used herein includes a structure with zero twist coefficient because it has no code twist.

여기서 사용된 '플라이'라는 용어는 본 발명의 복합체에 있어 단일층을 의미한다. 플라이는 복합체 내에서 다른 플라이와 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 다른 플라이와 연속적인 플라이는 그 안에 1이상의 접힘을 가지고, 접히지 않은 경우 단일 방향 섬유-강화 고무 시트의 단일 조각이 될 것이다. 이러한 플라이는 1 이상의 다른 플라이와 섞어 짜서 브레이딩된 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 2 플라이 복합체는 단일 방향 섬유-강화 고무 시트의 두 층을 가지는데, 상기 시트는 1 이상의 접힘을 가지고 연속적일 수 있거나, 브레이드될 수 있거나 비 연속적일 수 있고, 만일 분리되어 있다면, 2개의 분리된 시트일 수 있다.The term 'ply' as used herein refers to a monolayer in the composite of the present invention. The ply may be continuous or discontinuous with other plies in the composite. The other plies and subsequent plies have one or more folds in them, and if not folded, will be a single piece of unidirectional fiber-reinforced rubber sheet. These plies can be mixed with one or more other plies to form a braided structure. Thus, the two ply composite has two layers of unidirectional fiber-reinforced rubber sheets, which sheets can be continuous with one or more folds, can be braided or non-continuous, and if separate, It may be a separate sheet.

여기에서 사용된 '플라이 각' 또는 '배향각'은 고무 속의 단일 방향 보강재 섬유와 타이어 벨트의 원주 방향간, 또는 일반적인 복합체 제품에 있어 제품의 세로 방향간에 형성된 예각을 의미한다.As used herein, 'ply angle' or 'orientation angle' means an acute angle formed between the unidirectional reinforcement fibers in the rubber and the circumferential direction of the tire belt or between the longitudinal directions of the product in a typical composite product.

여기서 사용된"꼬임계수"라는 용어는 코드의 구조를 반영하는 계산된 양으로서, 구성 연사의 나선각, 또는 연사에 있어 코드의 축에 대한 꼬여진 필라멘트의 나선각과 관련되어 있다. 꼬임 계수를 낮추는 것은 나선 각을 낮추는 것이 된다. 꼬임 계수를 계산하기 위해 하기의 방정식이 사용된다:The term "twist coefficient" as used herein is a calculated amount that reflects the structure of the cord and is associated with the helix angle of the constituent yarn, or the helix angle of the twisted filament with respect to the axis of the cord in the yarn. Lowering the kink coefficient lowers the helix angle. The following equation is used to calculate the twist coefficient:

꼬임 계수 = tpi × (TD)½(1)Twist Coefficient = tpi × (TD) ½ (1)

상기에서 "tpi" 는 코드 꼬임의 인치당 회전수(turn)를 가리키고, "TD"는 코드의 총 명목상 데니어이다. TD는 코드를 만드는데 사용된 실의 수에 실의 데니어를 곱하거나, 코드에 혼합 데니어가 사용된 경우, 단순히 개개의 구성 실의 데니어를 더하여 계산할 수 있다."Tpi" refers to the number of turns per inch of cord twist, and "TD" is the total nominal denier of the cord. The TD can be calculated by multiplying the number of yarns used to make the code by the denier of the yarn, or simply by adding the denier of the individual component yarns when mixed deniers are used in the code.

당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 꼬임수를 증가시키는 것은 주어진 합성사의 좋지 않은 피로특성을 보상해 줄 수 있다. 그러나, 높은 꼬임은 인장 및 압축계수를 낮추는 원인이 되어 타이어 벨트 기능에 좋지 않은 영향을 미친다. 한편, 코드의 꼬임을 감소시키는 것은 실의 피로 수명을 낮추게 된다. PEN실은 아라미드와 같은 다른 초고탄성계수 합성 유기사 보다 선천적으로 양호한 피로 저항성을 가지며, 고유의 높은 접착성을 가진다. 그러므로, 수용불가한 수준까지 피로 수명을 떨어뜨리는 일 없이, 그리고 수용불가한 수준까지 접착성을 감소시키는 일 없이 PEN 코드의 꼬임을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 낮은 꼬임을 이용하여 타이어 벨트에 있어 효과적으로 충분히 높은 압축 계수를 제공하면서도, 내구성을 위한 충분한 피로 수명 및 양호한 접착성을 유지함에 의해, 타이어 벨트에서 스틸 보다 PEN의 성공적 사용이 가능하다.As is known in the art, increasing the number of twists can compensate for the poor fatigue properties of a given synthetic yarn. However, high kinks cause lowering of the tensile and compression coefficients, which adversely affects tire belt function. On the other hand, reducing the kink in the cord lowers the fatigue life of the yarn. PEN yarns have inherently better fatigue resistance than other ultrahigh modulus synthetic organic yarns such as aramid, and have inherent high adhesion. Therefore, it is possible to reduce the twist of the PEN cord without lowering fatigue life to an unacceptable level and without reducing adhesiveness to an unacceptable level. Thus, by using a low twist effectively providing a sufficiently high compression coefficient for the tire belt, while maintaining sufficient fatigue life and good adhesion for durability, successful use of PEN over steel in the tire belt is possible.

강화 코드로서의 사용을 위해, PEN은 바람직한 섬유이다. 그러나, 제시된 코드 특성을 만족할 수 만 있다면, 어떠한 용융방사 가능한 멀티필라멘트 섬유도 사용할 수 있다. 용융 방사 가능한 섬유는 예를 들어 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 액정 폴리에스테르와 같은 폴리에스테르; 폴리올레핀케톤(POK); 나일론4,6, 및 나일론 6T와 같은 폴리아미드섬유를 포함한다. 발명의 실시예에서 강화재로 사용된 섬유는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 나프탈레이트이며, PEN 섬유를 사용한 모든 실시예에서는, AlliedSignal Inc.에서 공급된 PENTEX(상표명) 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유가 사용되었다. 본 발명의 실시에 유용한 PEN 섬유는 미국특허 3,616,832 또는 영국특허 1,445,464에서 개시된 것과 같은 통상의 PEN이거나 또는 보통으로 지정된 미국특허 5,397,527에서 개시된 바와 같은 치수 안정성 PEN섬유가 될 수 있는데, 상기 모든 것들은 본 발명의 개시를 완성시키기에 필요한 정도로 참조에 의해 구체화되어 있다.For use as a reinforcing cord, PEN is a preferred fiber. However, any melt-spinable multifilament fibers can be used as long as the code characteristics presented can be satisfied. Melt-spun fibers are, for example, polyethylene naphthalate (PEN), and polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and liquid crystalline polyester; Polyolefin ketones (POK); Polyamide fibers such as nylon 4,6, and nylon 6T. The fibers used as reinforcements in the examples of the invention are polyester, polyethylene naphthalate, and in all examples using PEN fibers, PENTEX® polyethylenenaphthalate fibers supplied by AlliedSignal Inc. were used. PEN fibers useful in the practice of the present invention may be conventional PENs, such as those disclosed in U.S. Patent 3,616,832 or British Patent 1,445,464, or dimensionally stable PEN fibers, as disclosed in U.S. Patent 5,397,527, designated generally, all of which It is specified by reference to the extent necessary to complete the disclosure.

본 발명의 복합체를 위해 유용한 코드는 약 375 미만, 더욱 바람직하게는 약 360 미만 및 가장 바람직하게는 310 이하의 꼬임계수를 가진다. 실과 코드 꼬임은 링 트위스터 및 직접 케이블러(cabler)를 포함한, 임의의 유용한 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 균형잡힌 꼬임, 즉, 플라이(실) 꼬임이 케이블(코드) 꼬임과 필수적으로 같은 것이 본 발명의 실시예를 위해 사용되어 왔으나, 물리적 특성 및 피로수명은 케이블 꼬임에 의해 좌우되고 실 플라이 꼬임에 의해 좌우되지 않기 때문에 균형 잡히지 않은 코드 꼬임도 사용 가능하다. 약 500 내지 약 6000 데니어의 실이 본 발명에 있어 특히 유용하다. 필라멘트 당 데니어는 약 2 dpf 이상이며 바람직하게는 약 5 dpf 내지 약 10 dpf이다.Cords useful for the composites of the present invention have a twist coefficient of less than about 375, more preferably less than about 360 and most preferably of 310 or less. Thread and cord twist can be performed using any useful device, including ring twisters and direct cablers. While balanced twists, that is, the fly (thread) twist is essentially the same as the cable (cord) twist, have been used for the embodiments of the present invention, but the physical properties and the fatigue life are dependent on the cable twist and by the thread fly twist Unbalanced cord kinks are also possible because they are not dependent. Particularly useful in the present invention is a yarn of about 500 to about 6000 denier. The denier per filament is at least about 2 dpf and is preferably about 5 dpf to about 10 dpf.

여기서 사용된 PEN 코드를 위한 코드 침액(dipping)은 Aerosol OT(3.6 그램), 증류수(2045 ㎖), 검 트라고캔스(1.2g), 및 Aracast XU-AY-238 에폭시 (150g)로 구성된 dip을 사용한 예비침액 단계를 포함한 기존의 이중 dip 처리이며, dip 픽업은 0.7%(중량)이다. 예비 침액된 코드는 6% 일정 인장 신장하에서 2개의 오븐을 통과하는데, 첫 번째 오븐은 300°F(체류시간 80초)이고, 두 번째 오븐은 450°F(체류시간 40초)이다. 상기에 이어 암모니아화된 RFL로 최종 침액을 행하며, 이 때 dip 픽업은 0.5%(중량)이다. 이어서 코드를 2개의 오븐을 통해 통과시키고 2%까지 완화하게 한다. 첫 번째 오븐은 300°F(체류시간 80초)이고, 두 번째 오븐은 450°F(체류시간 60초)이다.Cord dipping for the PEN codes used here was done using dip consisting of Aerosol OT (3.6 grams), distilled water (2045 ml), gum tragocanse (1.2 g), and Aracast XU-AY-238 epoxy (150 g). Conventional dual dip treatment with a preliminary immersion stage, with dip pick-up of 0.7% by weight. The pre-soaked cord passes through two ovens under 6% constant tensile elongation, with the first oven at 300 ° F (80 seconds) and the second oven at 450 ° F (40 seconds). The final immersion is followed by ammonialation RFL, with dip pick-up being 0.5% by weight. The cord is then passed through two ovens and allowed to relax by 2%. The first oven is 300 ° F (80 seconds) and the second oven is 450 ° F (60 seconds).

본 발명을 위해 유용한 코드는 1% 신장률에서 1.7 그램/데니어(g/d)이상의 응력을 가진다. 본 발명을 위해 유용한 코드는 또한 약 7 g/d 이상, 보다 바람직하게는 9g/d 이상, 가장 바람직하게는 9.5 g/d 이상의 초기 압축 계수를 가진다.Cords useful for the present invention have a stress of at least 1.7 grams / denier (g / d) at 1% elongation. Codes useful for the present invention also have an initial compression coefficient of at least about 7 g / d, more preferably at least 9 g / d, most preferably at least 9.5 g / d.

총 코드 데니어 및 EPI(인치 당 말단)는 타이어 크기, 구조, 기능의 척도에 따라 결정된다. 요즘에는, 요구되는 타이어 벨트의 기계적 특성을 정하기 위해 유한 요소 모델링(FEM)이 종종 사용된다. 상기 벨트의 요구들은 차례로 코드의 양과 공간을 정한다. 일반적 법칙으로서, 코드 데니어는 양호한 벨트 내구성을 제공하면서가장 얇은(가장 경량의)플라이를 제공하기 위해 가능한한 낮은 것을 요구한다. 가까운 코드 간격은 코드 축에 수직방향에 있어 복합체 플라이의 탄성계수를 향상시킨다. 본 발명의 앵글 플라이를 위해, 상기 더 가까운 간격은 타이어의 원주 방향으로의 인장 특성을 강화할 수 있다. 코드 사이의 단편 거리(fractional distance)는 통상 사용되는 리본 리벳이라는 용어에 의해 서술될 수 있다. "고무 리벳"은 코드 축에 대해 수직한 단편 고무 밀도로서 하기 식에 의해 계산 가능하다:Total cord denier and EPI (ends per inch) are determined by measures of tire size, structure and function. Nowadays, finite element modeling (FEM) is often used to determine the required mechanical properties of the tire belt. The belt demands in turn define the amount and space of the cord. As a general rule, cord deniers require as low as possible to provide the thinnest (lightest) plies while providing good belt durability. The close cord spacing improves the elastic modulus of the composite ply in the direction perpendicular to the cord axis. For the angle ply of the present invention, the closer spacing can enhance the tensile properties of the tire in the circumferential direction. The fractional distance between the cords can be described by the term ribbon rivet which is commonly used. "Rubber rivet" is the fractional rubber density perpendicular to the cord axis, which can be calculated by the formula:

고무 리벳 = 1-(EPI)(코드 직경) (2)Rubber rivet = 1- (EPI) (cord diameter) (2)

이때, 코드 직경은 인치로 측정된다. 본 발명에서, 2-플라이 연속된 테두리 복합체를 포함하는 2-플라이 복합체에 있어, 및 3- 및 4-플라이 복합체의 외부 플라이에 있어 약 0.10 내지 0.25의 리본 리벳이 바람직하다. 3- 및 4- 플라이 복합체의 내부 플라이/플라이들 뿐만 아니라 4-플라이 연속 테두리 복합체를 위해서 보다 높은 리본 리벳(약 0.86까지)이 유용하다.At this time, the cord diameter is measured in inches. In the present invention, a ribbon rivet of about 0.10 to 0.25 is preferred for a 2-ply composite comprising a 2-ply continuous edge composite, and for the outer plies of the 3- and 4-ply composites. Higher ribbon rivets (up to about 0.86) are useful for 4-ply continuous edge composites as well as inner plies / plies of 3- and 4-ply composites.

본 발명의 실시예에 있어 강화 코드는 약 6000d, 4×4로서, 하기 특성을 가진다 : 꼬임계수 310, 절단 강도는 8.3 g/den, 초기 탄성 계수는 173 g/den, 최종 신장율 6.4%, 1% 신장에서의 응력은 1.7g/den, 3% 신장에서의 응력은 4.4g/den, 5% 신장에서의 응력은 6.9g/den.In the embodiment of the present invention, the reinforcing cord is about 6000 d, 4 × 4, and has the following characteristics: Twisting coefficient 310, cutting strength of 8.3 g / den, initial modulus of elasticity of 173 g / den, final elongation of 6.4%, 1 Stress at 1.7% elongation, 4.4g / den at 3% elongation, and 6.9g / den at 5% elongation.

복합체 제품은 요구되는 최종 사용을 위해 적합한 일정한 고무를 사용할 수 있다. 승용차용 공기압 타이어의 강화를 위한 벨트에서의 사용을 위해, 전형적 타이어 벨트 고무 원료는, 예를 들어 천연/SBR(스타이렌 부타디엔 고무) 고무 블렌드 및 황 경화제를 포함한다. 여기서 사용된 고무는 상업적으로 사용된 고무 원료이다.The composite product can use any suitable rubber suitable for the required end use. For use in belts for reinforcing pneumatic tires for passenger cars, typical tire belt rubber raw materials include, for example, natural / SBR (styrene butadiene rubber) rubber blends and sulfur curing agents. The rubber used here is a rubber raw material used commercially.

본 발명의 첫 번째 구현예에서, 2 플라이 벨트는 단일방향의 섬유- 및-고무 복합체 시트를 사용하여 구성되는데, 상기에서 PEN 섬유 코드는 전술한 변수를 충족시키다. 복합체 시트는 기존의 타이어 코드 칼렌더링, 필라멘트 와인딩(winding), 단일 방향 복합체의 프리프레깅(prepregging), 펄트루젼(plutrsion)과 같은 현존하는 공정방법을 사용하여 만들어진다. 단일 방향 시트는 이어서 특정 플라이 각으로 바이어스 절단되며, 이러한 2개의 시트는 적층되어 ± 앵글 플라이 구조의 2-차원 적층체를 만든다. 여기서 사용된 실험실 스케일(lab scale) 시료를 위해, 상기 경화되지 않은 적층 복합체는 적절한 압력을 받아 2 플라이가 공고히 되어 통합 멀티-플라이 복합체로 된다. 마지막 단계는 적당하게 올라간 온도까지 가열하는 기존의 방법에 의해 복합체를 경화하는 것을 수반하는데, 이 때 고무 매트릭스를 가황(경화)할 수 있을 정도로 긴 시간동안 압력을 가한다. 전형적인 타이어 제조 방법에 있어 상기 경화 단계는 실제 타이어에서 이미 조립된 벨트로 일어난다는 것을 주목해야 한다.In a first embodiment of the present invention, the two ply belts are constructed using unidirectional fiber-and-rubber composite sheets, wherein the PEN fiber cords meet the aforementioned parameters. Composite sheets are made using existing process methods such as conventional tire cord calendering, filament winding, prepregging of unidirectional composites, and pultrusion. The unidirectional sheet is then bias cut to a particular ply angle, and these two sheets are stacked to create a two-dimensional stack of ± angle ply structures. For the lab scale sample used here, the uncured laminate composite is subjected to moderate pressure to consolidate two plies into an integrated multi-ply composite. The final step involves curing the composite by conventional methods of heating to a moderately elevated temperature, applying pressure for a time long enough to vulcanize (cure) the rubber matrix. It should be noted that in a typical tire manufacturing process the curing step takes place with the belt already assembled in the actual tire.

도 1은 2 플라이 벨트를 도시한 것이다. 상기 복합체 구조 5에서, 두 개의 플라이 7 및 9는 서로 인접해 있으며, 제 1 층의 평행 강화재 필라멘트 11은제 2 층의 평행 강화재 필라멘트와 평행하지 않다. 플라이 각 13, 즉, 복합체 내에서 벨트 15의 원주 방향 축과 강화 섬유11간에 형성된 각은 본 구현예에서 중요한 것이다. 두 개의 플라이는 하나는 양으로(플라이 9), 하나는 음으로(플라이7) 균형잡혀 있고, 동일한 플라이 각을 가지며, 인-플레인 전단계수 및 원주 방향의 인장 계수의 최적 조합, 즉 기존의 2 플라이 스틸-강화 벨트에 필적할 조합을 달성하기 위해서는, 본발명의 2 플라이 복합체의 플라이 각은 바람직하게는 적어도 약 23°내지 35°, 보다 바람직하게는 약 25°내지 약 35° 및 가장 바람직하게는 약 26°내지 약 35°이다.1 shows a two ply belt. In the composite structure 5, the two plies 7 and 9 are adjacent to each other and the parallel reinforcement filaments 11 of the first layer are not parallel to the parallel reinforcement filaments of the second layer. The ply angle 13, ie the angle formed between the circumferential axis of the belt 15 and the reinforcing fibers 11 in the composite, is important in this embodiment. The two plies are balanced positively (ply 9) and negatively (ply 7), have the same ply angle, and have an optimal combination of in-plane shear modulus and tensile modulus in the circumferential direction, i. In order to achieve a combination comparable to a ply steel-reinforced belt, the ply angle of the two ply composite of the present invention is preferably at least about 23 ° to 35 °, more preferably from about 25 ° to about 35 ° and most preferably Is about 26 ° to about 35 °.

본 발명의 제 2 구현예에서, 다른 플라이 각의 조합을 가지는 3- 및 4-플라이 복합체의 제조는 2 플라이 복합체에서 했던 것과 같은 일련의 단계로 시작된다. 단일 방향 섬유-및-고무 복합체 시트는 기존의 타이어 코드 칼렌더링, 필라멘트 와인딩, 단일 방향 복합체의 프리프레깅(prepregging), 펄트루젼(plutrsion) 등과 같은 현존하는 공정방법을 사용하여 만들어진다. 단일 방향 시트는 이어서 특정 플라이 각에서 바이어스 절단되며, 상기의 절단 시트들은 적층되어 ±앵글 플라이 구조의 2-차원 적층체를 만든다. 도 2 도 3은 각각 본 발명의 상기 구현예의 4- 플라이 및 3- 플라이 버전을 도시한 것이다.In a second embodiment of the invention, the preparation of the 3- and 4-ply composites having a combination of different ply angles begins with a series of steps as was done for the two ply composites. Unidirectional fiber-and-rubber composite sheets are made using existing process methods such as conventional tire cord calendering, filament winding, prepregging of unidirectional composites, plutrsion, and the like. The unidirectional sheet is then bias cut at a particular ply angle, wherein the cut sheets are stacked to create a two-dimensional stack of ± angle ply structures. Figure 2 Figure 3 shows 4-ply and 3-ply versions of the above embodiments of the invention, respectively.

도 2에서, 복합체 17은 4장의 플라이 19, 21, 23 및 25로 이루어져 있다. 2개의 바깥쪽 플라이 19 및 25 사이에 2개의 내부 플라이 21 및 23이 삽입되어 있다. 타이어에서의 사용시, 바깥 쪽 플라이 19 또는 25 중 하나는 차이어의 회전 축에 대해 방사상으로 가장 안쪽의 플라이가 될 수 있고, 다른 바깥쪽 플라이는 방사상으로 가장 바깥 쪽의 플라이 및 타이어의 트레드와 가장 가까운 플라이가 될 수 있다. 각각의 플라이는 평행한, 단일 방향의 섬유 11로 강화되어 있다. 각 13은 강화 섬유 11과 복합체의 원주 방향(또는 세로 방향의) 타이어 축 15 간에 형성된 예각으로 '플라이 각'이라고 불린다. 상기 도에서 플라이 19 및 플라이 21은 양(+)의 플라이 각을 가지는 반면, 플라이 23 및 25는 음(-)의 플라이 각을 가진다. 비록, 일반적으로, 복합체에 있어 각각의 플라이의 플라이 각은 원주 방향선에 대한 대칭 조건을 만족하면서 변화할 수 있으나, 유용한 각의 예는 바깥쪽 플라이 ±23° 및 안쪽 플라이 ±45°를 포함하며 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어 상기 플라이에서의 배향각은, 방사상으로 가장 안쪽의 플라이부터 방사상으로 가장 바깥쪽의 플라이까지, +/+/-/- 또는 -/-/+/+ 또는 +/-/-/+ 또는 -/+/+/- 또는+/-/+/- 또는 -/+/-/+ 가 될 수 있다.In FIG. 2, complex 17 consists of four plies 19, 21, 23 and 25. Two inner plies 21 and 23 are inserted between the two outer plies 19 and 25. When used on a tire, one of the outer plies 19 or 25 may be the innermost ply radially relative to the axis of rotation of the chai, the other outer ply radially the outermost ply and the tread of the tire It can be a close fly. Each ply is reinforced with parallel, unidirectional fibers 11. Each 13 is an acute angle formed between the reinforcing fibers 11 and the circumferential (or longitudinal) tire axis 15 of the composite, called a 'ply angle'. In the figure, plies 19 and ply 21 have a positive fly angle, while plies 23 and 25 have a negative fly angle. Although, in general, the ply angle of each ply in a composite can vary while satisfying the symmetry conditions for the circumferential direction, examples of useful angles include the outer ply ± 23 ° and the inner ply ± 45 °. It is not limited to this. For example, the orientation angle in the ply is + / + /-/-or-/-/ + / + or + /-/-/ + from the radially innermost ply to the radially outermost ply. Or-/ + / + /-or + /-/ + /-or-/ + /-/ +.

도 3에서 3 플라이 복합체 27은 2개의 바깥 쪽 플라이 29 와 33 및 하나의 안 쪽 플라이 31로 이루어져 있다. 타이어에서의 사용을 위해, 바깥 쪽 플라이 29 또는 33 중 하나는 타이어 회전의 축에 대하여 방사상으로 가장 안 쪽 플라이가 될 수 있고, 다른 바깥쪽 플라이는 방사상으로 가장 바깥 쪽 플라이 및 타이어 트레드에 가장 가까운 플라이가 될 수 있다. 각각의 플라이는 평행한, 단일 방향의 섬유 11로 강화된다. 각 13은 강화 섬유 11과 복합체의 원주 방향(또는 세로 방향의) 타이어 축 15 에 의해 형성된 예각으로, 플라이 각이라고 불린다. 플라이 29 는 음의 플라이 각을 가지고, 플라이 33은 양의 플라이 각을 가진다. 바깥 쪽 플라이는 바람직하게는 약 ±23°에서 35°까지 각도로 비-금속성 강화재를 가진다. 바깥 쪽 플라이 29 및 33사이에 삽입되어 있는 단일의 내부 플라이 31은 약 ±0°에서 5°, 가장 바람직하게는 약 0°의 플라이 각으로 비-금속성 강화재를 가진다.In FIG. 3 the three ply complex 27 consists of two outer plies 29 and 33 and one inner ply 31. For use on a tire, one of the outer plies 29 or 33 can be the innermost ply radially about the axis of tire rotation, and the other outer ply is radially closest to the outermost ply and tire tread. Can be a fly. Each ply is reinforced with parallel, unidirectional fibers 11. Angle 13 is an acute angle formed by the circumferential (or longitudinal) tire axis 15 of the reinforcing fiber 11 and the composite, called a ply angle. Ply 29 has a negative fly angle, and ply 33 has a positive fly angle. The outer ply preferably has a non-metallic reinforcement at an angle from about ± 23 ° to 35 °. The single inner ply 31 inserted between the outer plies 29 and 33 has a non-metallic reinforcement with a ply angle of about ± 0 ° to 5 °, most preferably about 0 °.

본 발명의 또다른 구현예는 복합체 속으로의 3차원 구성요소의 도입, 즉, 스티치를 수반한다. 다른 구현예에서와 같이, 스티치된 벨트 복합체의 제조는 일련의 단계를 수반한다. 비경화된, 조립된 복합체가 경화 전 스티칭되는 것을 제외하면, 고무 복합체는 위에서와 같이 조립되어 경화된다.Another embodiment of the invention involves the introduction of three-dimensional components into the composite, ie stitching. As in other embodiments, the manufacture of stitched belt composites involves a series of steps. The rubber composite is assembled and cured as above, except that the uncured, assembled composite is stitched before curing.

복합체의 스티칭은 합성 섬유와 같은 유연한 강화 재료를 요구한다. 스틸은 비유연성 때문에 본 발명에서의 스티칭에 부적합하다. PEN, PET, 나일론, 레이온 또는 아라미드와 같이 가장 산업적 섬유를 사용할 수 있다. 스티칭 섬유를 위한 바람직한 데니어는 500 내지 6000이다. 스티칭 섬유는 특정한 기계적 물성을 가진다. 적층체의 스티칭은 수동으로 또는 기계에 의해 수행될 수 있다. 스티칭 구멍은 대략 스티칭 코드 직경과 같은 직경을 가지며, 스티칭 전에 적층체에 미리 뚫어질 수 있거나 혹은 섬유가 적층체의 두께를 관통하는 것과 거의 동시에 형성될 수 있다. 스티칭 구멍은 최종적으로 올려진 온도에서 경화되는 동안 고무가 그 안으로 흘러들어가 봉합된다. 스티치는 처음 팽팽한 상태로 만들어져 경화 후에도 그대로 남아 있다. 스티칭은 적층 복합체의 전 표면을 덮어 향상된 인-플레인 전단계수를 극대화함이 바람직하다. 바로 잘린 테두리 또는 벨트의 적은 일부의 스티칭은 적층체의 탈층화를 감소시킬 것이나, 인-플레인 전단계수는 향상되지 않을 것이다. 스티칭 섬유 말단을 묶는 것은 필요하지 않다. 올려진 온도에서의 이어지는 경화로 인해, 스티칭은 복합체의 영구한 부분으로 된다.Stitching of the composite requires a flexible reinforcing material such as synthetic fibers. Steel is unsuitable for stitching in the present invention because of its inflexibility. The most industrial fibers can be used, such as PEN, PET, nylon, rayon or aramid. Preferred denier for the stitching fibers is 500 to 6000. Stitching fibers have certain mechanical properties. Stitching of the laminate can be performed manually or by machine. The stitching holes have a diameter approximately equal to the stitching cord diameter and can be pre-drilled into the stack prior to stitching or formed almost simultaneously with the fibers passing through the thickness of the stack. The stitching hole flows into and seals it while curing at the final raised temperature. The stitches are initially tensioned and remain intact after curing. Stitching preferably covers the entire surface of the laminate composite to maximize the improved in-plane shear modulus. A small portion of the stitching of the straight edge or belt will reduce the delamination of the laminate, but the in-plane shear modulus will not be improved. It is not necessary to tie the stitching fiber ends. Due to the subsequent curing at elevated temperatures, stitching becomes a permanent part of the composite.

본 발명의 첫 번째 구현예에서 사용된 패턴에 관해, 인-플레인 전단계수의 향상을 가져오는 어떠한 패턴도 사용될 수 있다. 몇몇의 통상의 스티치가 바람직하며, 명확화를 목적으로 상술된다. 바람직한 연속 체인 스티치는 도 4에 보여지고 있는 바, 여기서 실선으로 표시된 스티치 35는 적층 복합체 36 의 앞 면에 있고, 파선에 의해 표시된 스티치 37은 라미네이트 복합체의 뒷 면에 있다. 선 15는 제품의 원주방향의 축의 배향을 가리킨다. 예를 들어, 스티칭 섬유는 점 39에서 복합체를 통해 나와서 복합체의 앞면을 따라 이동하고, 점 41에서 뒷면으로 관통한 후, 복합체의 뒷면을 따라 이동하고 점 43에서 복합체를 통해서 다시 역으로 이동한 다음, 점 45에서 복합체를 다시 가로지른다. 비슷하게, 스티칭 섬유는 점 47에서 복합체를 통해 나오고, 표면을 따라 이동한 후 점 49에서 뒷면으로 들어가고 복합체의 뒷면을 따라 이동한후 점 41에서 복합체를 통해 역으로 이동한 후 점 51에서 복합체를 다시 가로지른다. 이러한 패턴은 복합체 벨트의 전 표면에 걸쳐 계속된다. 각 53은 하기에서 기술한다.Regarding the pattern used in the first embodiment of the present invention, any pattern that results in an improvement in the in-plane shear step can be used. Some conventional stitches are preferred and are detailed above for clarity purposes. Preferred continuous chain stitches are shown in FIG. 4 where the stitch 35 indicated by the solid line is on the front side of the laminated composite 36 and the stitch 37 indicated by the dashed line is on the back side of the laminate composite. Line 15 indicates the orientation of the circumferential axis of the product. For example, the stitching fiber exits the composite at point 39 and travels along the front of the composite, penetrates to the back at point 41, then moves along the back of the composite and back through the composite at point 43 , Cross the composite again at point 45. Similarly, the stitching fiber exits the composite at point 47, moves along the surface, then enters the back at point 49, moves along the back of the composite, then reverses through the composite at point 41, then traverses the composite again at point 51 Shout This pattern continues over the entire surface of the composite belt. Each 53 is described below.

바람직한 지그재그 스티치는 도 5에 나와 있다. 도 4에 있어, 스티치 35는 적층 복합체의 앞면에 있고 스티치 37은 뒷면에 있다. 각 53은 스티치와 스티칭된 복합체의 원주 방향의 축 15 간에 형성된 각이다. 상기 지그재그 패턴에서, 섬유는 점 55로부터 복합체의 앞면을 가로질러 점 57로 가고, 여기서, 복합체를 관통하여 뒷면으로 가며, 다시 점 59까지 이동하여 적층체의 두께를 재관통하여 점 61까지 앞면을 따라 이동한다. 상기 패턴은 복합체 벨트의 전체 표면에 걸쳐 계속된다.Preferred zigzag stitches are shown in FIG. 5. In Figure 4, stitch 35 is on the front side of the laminated composite and stitch 37 is on the back side. Angle 53 is an angle formed between the circumferential axis 15 of the stitched and stitched composite. In the zigzag pattern, the fiber goes from point 55 across the front of the composite to point 57 where it penetrates the composite to the back and moves back to point 59 to repenetrate the thickness of the laminate along the front to point 61. Move. The pattern continues over the entire surface of the composite belt.

바람직한 세 번째 스티치 패턴인 크로스 스티치는 도 6에 나와 있으며, 스티칭 섬유가 서로 교차하는 것을 제외하면 지그재그 패턴과 비슷하다. 따라서, 스티칭 섬유는 점 63으로부터 복합체의 표면을 가로질러 점 65까지 이동한 후 여기서 뒷면으로 건너가 점 67까지 이동한 후, 여기서 다시 복합체를 재관통하여 앞면으로 나오고 점 69까지 이동한다. 비슷하게, 스티칭 섬유는 점 71로부터 복합체의 표면을 가로질러 점 73까지 이동하고, 여기서 뒷면으로 건너가 점 75까지 이동한 후, 여기서다시 복합체를 재관통하여 앞면으로 나오고 점 77까지 이동한다. 도 4 및 도 5에서와 같이, 스티치 35는 적층 복합체의 앞면 상에 있고, 스티치 37은 뒷면 상에 있다. 각 53은 스티치와, 스티칭된 복합체의 원주 방향의 축 15간에 형성된 각이다.The preferred third stitch pattern, cross stitch, is shown in FIG. 6 and is similar to a zigzag pattern except that the stitching fibers cross each other. Thus, the stitching fiber travels from point 63 across the surface of the composite to point 65 and then crosses back here to point 67, where it again penetrates the composite to the front and moves to point 69. Similarly, the stitching fibers travel from point 71 across the surface of the composite to point 73 where they cross over to the back and move to point 75, where they repenetrate the composite back to the front and move to point 77. As in FIGS. 4 and 5, stitch 35 is on the front side of the laminate composite and stitch 37 is on the back side. Angle 53 is an angle formed between the stitch and the circumferential axis 15 of the stitched composite.

필요하다면, 상기 3개의 스티치 형태를 조합하여 사용할 수 있다. 세 개의 조합 형태 중, 가장 바람직한 것은, 벨트의 표면 전체에 걸쳐 사용된 연속 체인 스티치이다. 스티칭된 구현예의 실시에 유용한 플라이 각은 약 23°에서 35°의 범위이며, 바람직하게는 23°에서 30°이고, 가장 바람직한 값은 23°이다.If necessary, the three stitch types can be used in combination. Of the three combination forms, the most preferred is a continuous chain stitch used throughout the surface of the belt. Useful ply angles for the practice of stitched embodiments range from about 23 ° to 35 °, preferably 23 ° to 30 °, and the most preferred value is 23 °.

상기 스티칭 패턴에서, 타이어벨트의 원주방향 축15(또는 일반적 제품의 세로선 축)에 대하여 스티치에 의해 형성된 각 53은 ±45°인 것이 매우 바람직하다. 스티치 각 53이 상기 양일 때, 향상된 인-플레인 전단계수에 대한 최대 잇점이 얻어진다. 스티치의 바로 인접한 평행 선은 약 0.35인치 정도 떨어져 있는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 인치당 스티치 줄 수로 정의되는 스티치 밀도는 바람직하게는 인치당 약 3 줄이다. 스티치 크기, 예를 들어 점 39에서 점 41까지의 섬유의 길이는 가장 바람직하게는 약 0.7 인치 정도이다. 따라서, 스티칭의 하나의 선형 줄 내에서 인치당 약 1.4 개의 스티칭이 있다.In the stitching pattern, it is highly desirable that each 53 formed by stitching about the circumferential axis 15 of the tire belt (or the longitudinal axis of the general product) is ± 45 °. When the stitch angle 53 is this amount, the maximum advantage for improved in-plane shear count is obtained. Most preferably, the immediately adjacent parallel lines of the stitch are about 0.35 inches apart. Thus, the stitch density, defined as the number of stitch lines per inch, is preferably about 3 lines per inch. The stitch size, for example, the length of the fibers from point 39 to point 41, is most preferably on the order of about 0.7 inches. Thus, there is about 1.4 stitching per inch in one linear row of stitching.

본 발명의 또다른 구현예에 있어 비절단 테두리를 가지는 복합체의 제조는 단일 방향 복합체 시트의 제조에 있어 스티칭된 다른 플라이 각 복합체에서와 같은 일련의 단계로 시작된다. 그러나, 채용된 접기 방법에 따라, 단일 방향 복합체 시트는 특정 플라이 각을 생산해내기 위해 잘리거나잘리지 않을 수 있다. 미국특허 3,473,594; 3,863,695; 및 4,210,189는 타이어 산업에서 예전에 사용된 접힌 벨트개념에 대하여 기술하고 있다. 또한, 본 발명에서는, 도 7에 도식적으로 나타난 바와 같이 일련의 새로운 접기 단계를 개시하는 데, 상기는 비절단의 접힌 테두리를 가지고 벨트 테두리에서 반드시 연속된 섬유 강화재를 가진 벨트를 제공한다. "반드시 연속된"이란 것은 벨트의 바깥 쪽 테두리에 자유로운 코드의 말단이 거의 없는 것을 의미한다. 도 7a를 참조하면, 시트의 세로 방향에 평행한 섬유 강화재 11을 가진 섬유- 강화된 고무 복합체 79가 나와있다. 도 7b에서, 복합체 79는 선 85를 따라 접혀서 점 81을 점 83으로 가져간다. 선 85와 테두리 87간의 각 13은 접혀진 복합체의 결과적 플라이 각이다. 일단 접혀진 복합체는 도 7c에 나타난 바와 같이 일단 뒤집어지고, 도 7d 에 나타난 바와 같이 선 93을 따라 접혀서 점 89가 점 91로 오게된다. 선 95는 타이어 벨트의 폭을 지시한다. 두 번 접힌 복합체는 다시 도 7e에 나타난 바와 같이 다시 뒤집히고, 도 7f에 나타난 바와 같이 선 101을 따라 접혀서 점 97이 점 99로 오게된다. 3회 접힌 복합체는, 접혀진 복합체의 길이가 주어진 기능, 즉 타이어벨트에 알맞은 충분한 길이가 될 때까지 동일한 방식으로 뒤집히고 연속하여 접힌다. 따라서, 2회 접힘으로도 주어진 기능을 위해 충분한 길이를 제공할 수 있다. 접힌 벨트는 앞서 서술된 바와 같이 압력과 올라간 온도를 사용하여 경화된다. 접힘은 수동으로 할 수 있고, 임의의 적당한 자동화 공정을 사용하여 행할 수 있다.In another embodiment of the invention, the preparation of the composite with the non-cut edge begins with the same sequence of steps as the other ply angled composites stitched in the production of the unidirectional composite sheet. However, depending on the folding method employed, the unidirectional composite sheet may or may not be cut to produce a particular ply angle. U.S. Patent 3,473,594; 3,863,695; And 4,210,189 describe the folded belt concept previously used in the tire industry. In addition, the present invention discloses a series of new folding steps, as shown schematically in FIG. 7, which provides a belt having a non-cut folded edge and a fiber reinforcement that is necessarily continuous at the belt edge. "Must be continuous" means that there are few free ends of the cord on the outer rim of the belt. Referring to FIG. 7A, a fiber-reinforced rubber composite 79 with fiber reinforcement 11 parallel to the longitudinal direction of the sheet is shown. In FIG. 7B, composite 79 is folded along line 85 to bring point 81 to point 83. Each 13 between line 85 and border 87 is the resulting ply angle of the folded complex. Once folded, the composite is flipped once as shown in FIG. 7C and folded along line 93 to bring point 89 to point 91 as shown in FIG. 7D. Line 95 indicates the width of the tire belt. The twice folded composite is again inverted as shown in FIG. 7E, and folded along line 101 as shown in FIG. 7F, bringing point 97 to point 99. The three times folded composite is turned upside down and folded continuously in the same way until the length of the folded composite is of sufficient length for a given function, ie the tire belt. Thus, even two foldings can provide sufficient length for a given function. The folded belt is cured using pressure and elevated temperature as described above. The folding can be done manually and can be done using any suitable automated process.

비절단 테두리의 나선형으로 접힌 2-플라이 복합체로부터 2개의 말단 간 스플라이스(splice)를 형성함에 의해 원통형 벨트가 형성될 수 있다. 신규한 스플라이스가 도 8에 나타난 바와 같이 개발되었다. 상기 도에서, 강화 필라멘트 11은 접히지 않은 일축 방향 복합체 시트의 원래 테두리 105에 대해 평행하다. 말단 107 및 109는 단일 플라이로, 겹쳐졌을 때, 2-플라이 스플라이스가 동일한 두께를 가지고 접혀진 벨트 영역으로서 형성된다. 접힌 벨트의 강화 코드는 일면을 따라 절단하여 스플라이스 영역에서 절단 새김눈(notch)111을 형성하게 한다. 상기 절단 코드의 영향을 최소화하기 위해, 단일 플라이의 다른 한 쪽 말단에 플랩 113을 포함시킨다. 접혀진 복합체를 구부려서 단일 플라이 말단 107을 단일 플라이 말단 109 상에 놓아 고리 모양으로 한다. 플랩 113은 선 115를 따라 접혀서 절단 노치 111 영역에 맞추어진다. 플랩 113은 노치 111과 상호보완적 모양을 가져서 플랩 113이 노치 111에 접혔을 때, 노치 111을 완전히 채우도록 한다. 그렇게 함으로써, 최종의 접히고 겹쳐 이어진(spliced) 벨트 복합체의 테두리에 절단 코드가 없게 된다. 4-플라이 복합체의 경우, 말단 107 및 109는 2-플라이이고, 겹쳐졌을 때, 4-플라이 스플라이스가 접혀진 벨트 영역으로서 동일한 두께를 가지고 형성된다. 브레이드된 벨트에 있어 2개의 플라이를 함께 브레이딩하여(섞어짜서) 원통형 슬리브를 형성한다. 이어서 슬리브를 압착하여 원통형 슬리브의 세로 방향 축에 대해 평행한, 2 개의 반드시 평탄한 플라이를 생산한다.Cylindrical belts can be formed by forming two end-to-end splices from a spirally folded two-ply composite of uncut edges. New splices were developed as shown in FIG. 8. In this figure, the reinforcing filaments 11 are parallel to the original edge 105 of the unfolded uniaxial composite sheet. Terminals 107 and 109 are single plies and, when overlapped, are formed as belt regions where two-ply splices are folded with the same thickness. The reinforcing cord of the folded belt cuts along one side to form a cut notch 111 in the splice region. To minimize the impact of the cutting cord, a flap 113 is included at the other end of the single ply. The folded complex is bent to place a single ply end 107 on a single ply end 109 to form a ring. Flap 113 is folded along line 115 to fit the cut notch 111 region. The flap 113 has a complementary shape with the notch 111 so that when the flap 113 is folded to the notch 111 it completely fills the notch 111. By doing so, there is no cutting cord at the rim of the final spliced belt composite. In the case of the 4-ply composite, the ends 107 and 109 are 2-ply and, when overlapped, the 4-ply splice is formed with the same thickness as the folded belt region. In a braided belt, two plies are braided together to form a cylindrical sleeve. The sleeve is then squeezed to produce two necessarily flat plies, parallel to the longitudinal axis of the cylindrical sleeve.

현재의 강화된 제품은 본 발명으로부터 기인한 향상된 특성을 필요로 하는 강화 제품에 사용될 수 있다. 상기 용도는 승용차용 타이어 벨트 또는 모터 사이클 타이어이다. 또 다른 용도는 트랜스미션 벨트, V-벨트 및 콘베이어 벨트 등이 있다.Current reinforced products can be used in reinforced products that require improved properties resulting from the present invention. The use is a tire belt or a motorcycle tire for a passenger car. Still other applications include transmission belts, V-belts and conveyor belts.

측정 방법How to measure

a. 코드a. code

초기 인장 계수는 ASTM에 따라서 측정되었다. 각각의 시료는 ASTM D885에서 특정된 적절한 예비 장력을 가지고 고정되었다. 1%의 신장 값에서 응력은 초기 인장계수를 계산하는데 사용된 동일한 자료로부터 취하고, 코드의 실제 데니어를 사용해 계산되었다. 1% 신장에서의 응력은 1% 신장에서의 LASE, 즉, 특정 신장율에서 하중과 관련되어 있으나, 실의 데니어를 위해 표준화되었다.Initial tensile modulus was measured according to ASTM. Each sample was fixed with the appropriate pretension specified in ASTM D885. At an elongation value of 1%, the stress was taken from the same data used to calculate the initial tensile modulus and calculated using the actual denier of the cord. The stress at 1% elongation is related to the load at 1% elongation, ie at specific elongation, but standardized for denier of yarn.

코드의 초기 압축 계수는 Goodrich 디스크 피로 시편에 기초한 복합체 시편을 사용하여 측정되었다. 코드가 부가되지 않은 조정 고무 시료를 제외하고, 단일 코드 대신, 5개의 코드를 각각 고무가 채워진 금형 구멍에 위치시킨다. 시료를 몰딩하는 동안 코드는 약 0.01 g/den의 최소 장력하에 구속된다. 각각의 압축 시료는 대략 폭 0.49인치, 두께 0.43인치 및 길이 1.25인치의 직각 프리즘의 형상이 되었다. 각각 시료의 최상 및 하부를 갈아 평행한 면을 만든다. 압축 계수는 0.5in/min의 크로스헤드 속도에서 플레튼(platen)사이의 시료를 1축으로 압축함에 의해 측정된다. 복합체의 압축계수(E복합체) 는 압축 응력-신장 곡선의 초기 직선 부분(코드/시료 뒤틀림 전)을 사용하여 정하며, 하기의 식에 의해 계산된다:The initial compression coefficient of the cord was measured using composite specimens based on Goodrich disk fatigue specimens. Except for the control cord sample without the cord added, instead of a single cord, five cords are placed in each rubber filled mold hole. During molding of the sample the cord is constrained under a minimum tension of about 0.01 g / den. Each compressed sample was in the shape of a rectangular prism approximately 0.49 inches wide, 0.43 inches thick and 1.25 inches long. The top and bottom of each sample are ground to form parallel planes. Compression coefficients are measured by uniaxially compressing a sample between platens at a crosshead speed of 0.5 in / min. The compressive coefficient (E composite ) of the composite is determined using the initial straight portion of the compressive stress-elongation curve (before the code / sample distortion) and is calculated by the formula:

E복합체= 기울기×게이지 길이/넓이 (3)E- composite = slope x gauge length / width (3)

여기서, "기울기"는 하중-대-변위의 곡선에서 초기 직선 부분의 기울기이고, "게이지 길이"는 초기 복합체 게이지 길이이며, "넓이"는 초기 복합체 단면적을 말한다. 코드 탄성계수(E코드)는 등방-신장(iso-strain) 조건을 가정하여 계산되는데, 이 때, 고무/코드 복합체 계수(E복합체) 는 하기의 혼합 법칙에 의해 정해지며, 다음과 같다;Here, "tilt" is the slope of the initial straight line portion in the load-to-displacement curve, "gauge length" is the initial composite gauge length, and "width" refers to the initial composite cross-sectional area. The cord elastic modulus (E cord ) is calculated assuming iso-strain conditions, where the rubber / cord composite modulus (E composite ) is determined by the mixing law as follows;

E복합체= (V코드×E코드)+(V고무×E고무) (4)E Composite = (V Code × E Code ) + (V Rubber × E Rubber ) (4)

여기서, "E"는 초기 압축 계수이고, "V"는 시료에서 구성요소의 부피 분율이다. 코드 번들내의 빈 공간을 고려하여 V코드계산에 교정 인자를 적용한다. 코드 부피는 70%가 고체이고 30%가 빈 공간으로 가정한다.Where "E" is the initial compression coefficient and "V" is the volume fraction of the component in the sample. The correction factor is applied to the V code calculation taking into account the empty space in the code bundle. The code volume assumes that 70% is solid and 30% is empty.

b. 복합체b. Complex

원주 방향의 인장 시험은 ASTM D 3039에 따라, 대략 폭 0.75 인치 및 게이지 길이 6인치 및 (길이를 폭으로 나눈) 시료 종횡비 8인 직사각형 복합체 시료 상에서 수행되었다. 시료는 0.2 in/min의 일정한 크로스헤드의 속도로, Series Ⅸ data collection 소프트웨어를 돌리는 Instron 8511 시험기 상, 혹은 Series Ⅸ 소프트웨어를 돌리는 Instron 4505 시험기 상에서 평가되었다. 자료는 GPIB 인터페이스를 통해 인스트론 시험기로 연결된 컴퓨터로 집결되었다.The circumferential tensile test was performed on a rectangular composite sample with a width of approximately 0.75 inches and a gauge length of 6 inches and a sample aspect ratio of 8 (length divided by width) according to ASTM D 3039. Samples were evaluated on an Instron 8511 tester running Series ® data collection software or on an Instron 4505 tester running Series ® software at a constant crosshead speed of 0.2 in / min. The data were collected on a computer connected to an Instron tester via a GPIB interface.

최대 하중은 ASTM D 3039상에서 기술된 파단시 하중이다.The maximum load is the load at break described on ASTM D 3039.

원주 방향 인장 계수(실시예 자료의 표에서 인장계수로 표시된)는 하기의 방정식에 의해 계산되었다:The circumferential tensile modulus (indicated by the tensile modulus in the table of example data) was calculated by the following equation:

원주 방향 인장계수 = (F/Δl)lo/wo(5)Circumferential tensile factor = (F / Δl) l o / w o (5)

상기에서 "F/Δl"는 1% 내지 4%의 신장율 범위에서 하중 변위 곡선의 기울기이고, "lo" 는 초기 시료 게이지 길이이며, "wo"는 초기 시료 폭이다. 얻어진 단위는 파운드-힘/인치(lbf/in)이다."F / Δl" is the slope of the load displacement curve in the elongation range of 1% to 4%, "l o " is the initial sample gauge length, "w o " is the initial sample width. The unit obtained is pound-force / inch (lbf / in).

ASTM D 4255 표준 안내에 따라 인-플레인 전단계수(IPSM) 시험을 수행하여 복합체의 인-플레인 전단 특성을 평가하였다. 레일 전단(방법 A)이 사용되었다. 스티칭된 복합체 시료의 경우, Series Ⅸ 소프트웨어를 가지고 Instron 4505 시험기 상에서 0.2 in/min의 일정한 크로스헤드 속도로 실온(∼23℃) 및 상대 습도 55% 하에서 시험하였다. 다른 플라이각 시료의 경우, 실온(∼23℃) 및 공기순환의 상대 습도 하에서 0.2 in/min의 일정한 크로스헤드 속도로 Instron 8511 시험기 상에서 시험하였다. 자료는 GPIB 인터페이스를 통해 인스트론 시험기로 연결된 컴퓨터로 집결되었다. IPSM을 계산하기 위해 사용된 방정식은 다음과 같다:In-plane shear modulus (IPSM) tests were performed in accordance with ASTM D 4255 standard guidance to evaluate the in-plane shear properties of the composites. Rail shear (method A) was used. For stitched composite samples, the Series® software was tested on an Instron 4505 tester at room temperature (˜23 ° C.) and 55% relative humidity at a constant crosshead rate of 0.2 in / min. For other fly angle samples, tests were carried out on an Instron 8511 tester at a constant crosshead rate of 0.2 in / min under room temperature (-23 ° C.) and relative humidity of air circulation. The data were collected on a computer connected to an Instron tester via a GPIB interface. The equation used to calculate IPSM is:

IPSM = (F/Δw)wo/2lo(6)IPSM = (F / Δw) w o / 2l o (6)

여기서, "F/Δw"는 전단 하중 대 변위 곡선의 기울기이며, "wo"는 초기 시료의 폭이며, "lo"는 초기 시료 게이지 길이이다. 얻어진 단위는 lbf/in이다.Where "F / Δw" is the slope of the shear load versus displacement curve, "w o " is the width of the initial sample and "l o " is the initial sample gauge length. The unit obtained is lbf / in.

인장 계수 및 인-플레인 전단계수 값은 여기서 파운드-힘/인치로 나타내었다. 시료의 두께는 계산에 포함하지 않아, 가능한 고무 시트 두께상의 구속으로 인해 있을 수 있는 값의 평가 저하를 제거하였다. 본 연구에서 준비된 복합체는 통상의 칼렌더링 방법에서 만들어질 수 있는 것보다 두껍다. 나아가, 상기 단위의 사용은 타이어 산업에서 전통적으로 사용되고 있는 것과도 일치한다.Tensile modulus and in-plane shear modulus values are expressed here in pound-force / inch. The thickness of the sample was not included in the calculation, eliminating the devaluation of the possible values due to restraint on the possible rubber sheet thickness. The composites prepared in this study are thicker than can be made with conventional calendering methods. Furthermore, the use of such units is consistent with those traditionally used in the tire industry.

아웃 오브 플레인 굽힘 계수(OPBM) 시험은 단순 지지보상에 중앙 하중을 이용한 3점 굽힘 기하를 사용한 동적 굴곡 시험에 의해 수행되었다. 시료는 처음에는 기구의 위치상 3mm에 놓고 총 회전 변위를 초기 위치 거리 밑의 1.4 mm 로 하였다. 시험 주파수는 10Hz였다. 시료는 약 1.6인치의 길이 및 0.4 인치의 넓이를 가졌다. 복합체와 복합체 간의 두께가 변하였다. OPBM은 하기의 식에 의해 계산되었다:The out-of-plane bending coefficient (OPBM) test was performed by a dynamic bending test using a three-point bending geometry with a central load on a simple support compensation. The sample was initially placed at 3 mm in position of the instrument and the total rotational displacement was 1.4 mm below the initial position distance. The test frequency was 10 Hz. The sample had a length of about 1.6 inches and a width of 0.4 inches. The thickness between the complexes changed. OPBM was calculated by the formula:

OPBM = (F/Δl)/wo(7)OPBM = (F / Δl) / w o (7)

여기서 "F/Δl"는 동적 하중 vs 변위 곡선의 기울기이고, "wo"는 초기 시료 폭이다.Where "F / Δl" is the slope of the dynamic load vs displacement curve and "w o " is the initial sample width.

굴곡 피로 시험은 길이 10 인치 및 0.75 인치의 직사각형 복합체 시편상에서 수행된다. 시편은, 타이어 공업에서 강화 고무 복합체의 피로 및 코드 접착을 평가하는데 통상 사용되는 Scott 압축 피로 시험기 상에서 시험되었다. 시료는 0.5인치 직경 스핀들 둘레에 위치시키고 총 하중 70 파운드-힘(lbf)하에 놓는다. 파단이 있을 때까지 대략 266 회전/분(∼4.4헤르쯔)의 속도로 시료를 돌린다(구부린다). 파단할 때까지의 총 회전수 및 파단 기구에 관한 설명이 각 시료마다 기록되었다.Flexural fatigue tests were performed on rectangular composite specimens of 10 inches and 0.75 inches in length. Specimens were tested on a Scott compression fatigue tester commonly used to assess fatigue and cord adhesion of reinforced rubber composites in the tire industry. Samples are placed around a 0.5 inch diameter spindle and placed under a total load of 70 pound-forces (lbf). Rotate (bend) the sample at a rate of approximately 266 revolutions per minute (-4.4 hertz) until breakage occurs. A description of the total number of revolutions until broken and the breaking mechanism was recorded for each sample.

표의 자료는 시료를 2회 이상 시험하여 얻어진 결과로서 보고된 값은 평균값이다.The data in the table are the results obtained by testing two or more samples. The reported values are average values.

발명의 요약Summary of the Invention

해결해야할 문제는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같이 합성 필라멘트로 강화된 타이어 벨트의 인플레인 전단계수를 증가시켜 타이어 중량 감소, 보다 쉬운 재생 및 재활용공정의 잇점을 얻는 한편, 스틸-강화 타이어 벨트에 필적할 만한 수준의 원주 방향 인장 계수 및 인-플레인 전단계수를 제공하는 것이다. 문제는 스틸 코드와 비교하였을 때, 합성 유기 섬유의 압축계수가 천성적으로 낮은 것에 기인한다. 상기 문제는 2이상의 플라이를 포함하는 섬유 강화 제품인 본 발명에서 해결되었는 바, 상기 제품에 있어 플라이의 각 층은 (a) 고무 및 (b) 용융 방사가능한 비금속성 멀티필라멘트 섬유로부터 만들어진 코드로서 꼬임계수가 약 375 이하이고 1%의 신장율에서 응력이 1.7 그램/데니어 이상이고, 초기 압축 계수가 약 7 그램/데니어 이상인 코드를 포함하고, 상기 2 이상의 플라이는 약 23。이상의 섬유 배향 각도를 가진다.The problem to be solved is to increase the inflation shear rate of tire belts reinforced with synthetic filaments, such as polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene terephthalate (PET), to benefit from reduced tire weight, easier regeneration and recycling, To provide circumferential tensile modulus and in-plane shear modulus comparable to steel-reinforced tire belts. The problem is due to the inherently low compression coefficient of synthetic organic fibers when compared to steel cords. The problem has been solved in the present invention, which is a fiber reinforced product comprising at least two plies, in which each layer of ply has a twist coefficient as a cord made from (a) rubber and (b) melt spinnable nonmetallic multifilament fibers. And a cord having a stress of at least 1.7 grams / denier at an elongation of 1% and an initial compression coefficient of at least about 7 grams / denier at an elongation of 1%, wherein the two or more plies have a fiber orientation angle of at least about 23 °.

본 발명은 기존 스틸 강화 타이어 벨트의 디자인을 개질 또는 변환함에 의해 비금속성 필라멘트로 강화된 타이어 벨트의 주요 특성을 향상시킴으로써 기존의 스틸 강화 벨트에서 발견되는 조합에 필적하거나 보다 나은 상기 특성들의 조합을 달성할 수 있었다.The present invention improves the main properties of tire belts reinforced with non-metallic filaments by modifying or converting the design of existing steel reinforced tire belts to achieve a combination of these properties that is comparable to or better than the combination found in existing steel reinforced belts. Could.

첫 번째 바람직한 구현예에서는, 2 플라이 복합체에 있어 통상적이지 않은 플라이 각도를 채용함에 의해 인-플레인 전단계수 및 원주 방향의 인장계수를 향상시켰다.In a first preferred embodiment, the in-plane shear modulus and the tensile modulus in the circumferential direction were improved by employing an unusual ply angle for the two ply composite.

두 번째 구현예에서는, 3- 및 4- 플라이 복합체에 있어, 통상적이지 않은 플라이 각을 채용하고, 낮은 코드 밀도 및 비교적 낮은 코드 중량을 가져 원주 방향의 인장 계수에 있어서 바람직하지 못한 손실을 상쇄하는 추가의 플라이를 부가함으로써, 인-플레인 전단계수, 아웃 오브 플레인 굽힘계수 및 원주방향의 인장계수의 최적 조합을 달성하였다. 대안적으로, 다른 플라이 각 및 특정 플라이 시퀀스를 가지는 단일방향 플라이를 합할 수 있다. 보다 상세히는, 특정의 ±23。 각의 외부 플라이에 ±45。각을 가지는 2개의 플라이를 끼우거나 ±30。의 외부 플라이에 약 0。의 단일 플라이를 끼운다. 상기 구현예의 실시는 어떠한 새로운 장치도 필요로 하지 않는다는 점에서 추가적으로 유리하다.In a second embodiment, for 3- and 4-ply composites, an additional ply angle is employed, with the addition of low cord density and relatively low cord weight to offset undesirable losses in the circumferential tensile modulus. By adding a ply of, an optimal combination of in-plane shear modulus, out-of-plane bending modulus and circumferential tensile modulus was achieved. Alternatively, one can combine unidirectional plies with different ply angles and specific ply sequences. More specifically, two plies having a ± 45 ° angle are fitted to a particular ± 23 ° angled outer ply or a single ply of about 0 ° to an outer ply of ± 30 °. The implementation of this embodiment is further advantageous in that no new device is required.

세 번째 구현예에서 원주 방향의 인장 계수, 인-플레인 전단 계수 및 아웃-오브 플레인 굽힘계수의 월등한 조합이 3차원의 보강재, 즉 스티칭을 앵글 플라이 복합체에 도입함에 의해 달성되었다. 인-플레인 전단계수는 전통적 스틸-강화 벨트에 필적할 수 있다. 보다 상세히, 비금속성의 유연한 보강재, 예를 들어 PEN, PET,아라미드 및 나일론과 같은 합성 섬유를 사용하여 단일방향의 비금속성 필라멘트-강화 고무 시트 층들을 가지는 복합체의 두께를 관통해 스티칭하였다.In a third embodiment, an excellent combination of circumferential tensile modulus, in-plane shear modulus, and out-of-plane bending modulus was achieved by introducing a three-dimensional reinforcement, ie stitching, into the angle ply composite. In-plane shearing can be comparable to traditional steel-reinforced belts. In more detail, non-metallic flexible reinforcements, such as PEN, PET, aramid and nylon, were used to stitch through the thickness of the composite with unidirectional nonmetallic filament-reinforced rubber sheet layers.

본 발명의 네 번째 구현예에서는 비절단 테두리의, 연속적 강화재 코드 복합체가 개시된다. 상기 방법은 벨트 가장자리를 따라 절단 필라멘트 말단을 제거함으로써 기존의 절단 테두리 복합체와 비교하여, 수득된 복합체의 인장 및 피로 특성을 현저히 향상시킨다. 상기 연속 테두리는 미국 특허 4,210,189에 개시된 바와 같이 벨트를 접거나 여기서 개시된 신규한 나선형 접기 방법에 의해 준비될 수 있다. 합성 필라멘트 코드는 유연하며, 상기의 접기 조작에 알맞다. 상기 구현예의 변형은 브레이딩된 슬리브를 눌러서 2- 플라이의, 비절단 테두리의, 연속 보강재 코드 복합체를 형성하는 것이다. 또한 신규한 스플라이싱 방법이 개시된다.In a fourth embodiment of the present invention, a continuous reinforcement cord composite of a non-cut edge is disclosed. The method significantly improves the tensile and fatigue properties of the composite obtained, by removing the cutting filament ends along the belt edge, compared to conventional cutting edge composites. The continuous rim can be prepared by folding the belt as disclosed in US Pat. No. 4,210,189 or by the novel helical folding method disclosed herein. Synthetic filament cord is flexible and suitable for the above folding operation. A variation of this embodiment is to press the braided sleeve to form a two-ply, uncut edge, continuous stiffener cord composite. Also disclosed is a novel splicing method.

본 발명은 타이어 성능의 희생없이, 스틸 코드가 완전히 합성 섬유로 교체되기 때문에 유리하다. 나아가, 중량 감소로 연료 경제에 긍정적 영향을 줄 수 있고, 타이어 재생도 가능해지며, 타이어 재활용도 덜 어려워지고 현저히 유리해진다.The present invention is advantageous because the steel cord is completely replaced by synthetic fibers without sacrificing tire performance. Furthermore, weight reduction can have a positive impact on the fuel economy, tires can be regenerated, tire recycling becomes less difficult and significantly advantageous.

본 발명의 다른 장점은 하기의 상세 설명, 첨부 도면 및 첨부 청구항으로부터 명백해질 것이다.Other advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, the accompanying drawings and the appended claims.

비교예 코드 A, B, C, D, E, F 와 G, 및 출발 PEN 코드 1-6(본 발명의 실시예)Comparative Codes A, B, C, D, E, F and G, and Starting PEN Codes 1-6 (Examples of the Invention)

고분자 조성 및 코드 구조가 변화하는 일련의 코드가 제조되었다. 일련의 코드의 목적은 꼬임 계수와 각각 고분자 형태를 위한 코드 특성간의 관계를 설명하기 위한 것이다. 비교 코드 A, B 및 C는 시판되는 아라미드사로부터 만들어진 것이다. 비교 코드 D, E 및 F는 시판되는 PET사로부터 만들어진 것이다. 스타팅 PEN코드 1-6의 PEN사는 AlliedSignal에서 시판하는 PENTEX(상표)사를 사용하여 만든 것이다. 초기 인장 계수 및 초기 압축 계수는 각각의 상기 코드상에서 측정되었다. 이들 자료는 표 1에 나타나 있으며, 응력은 1%의 신장율 하에서의 응력이다.A series of cords were produced with varying polymer compositions and cord structures. The purpose of a series of cords is to describe the relationship between the twist coefficient and the code characteristics for each polymer type. Comparative codes A, B and C are made from commercially available aramid yarn. Comparative codes D, E and F are from commercially available PET company. Starting PEN code 1-6, PEN Inc. was made using PENTEX (R) which is commercially available from AlliedSignal. Initial tensile and initial compressive coefficients were measured on each of these cords. These data are shown in Table 1 and the stress is stress under 1% elongation.

1. n.a는 이용불가를 의미한다. 자료는 코드 처리 조건이 비교할 수 없거나, 시료의 준비가 부적절하거나 비교할 수 없기 때문에 이용불가하다.1.n.a means not available. Data are not available because the code processing conditions are not comparable, or the preparation of the sample is inappropriate or incomparable.

비교예 코드 A, B 및 C에 나타난 바와 같이, 낮은 꼬임계수 값의 아라미드 코드는 초기 인장 계수가 높은 값을 가지나, 상기 코드의 압축 계수는 매우 낮다. 상기 코드로 만들어진 타이어 벨트는 낮은 압축 계수로 인해 좋지 않은 트레드웨어 특성 및 좋지 않은 코너링 계수를 가진다. 비교예 코드 D, E, F 및 G에 나타난 바와 같이, PET로부터 만들어진 코드는 압축 계수는 좋은 값을 가지나 상대적으로 낮은 초기 인장계수 값을 가진다. 스타팅 PEN 코드 1 내지 6은 높은 수준의 초기 탄성 계수 및 우수한 압축 계수 값을 가진다. 별도로 언급하지 않는 한, 공칭 데니어 6000, 실제 데니어 6500 및 약 7의 dpf를 가지는 스타팅 PEN 코드 5가 하기의 실시예 및 비교예 A의 고무 및 코드 복합체를 만드는 데 계속하여 사용되었다.As shown in Comparative Codes A, B and C, the low twist coefficient aramid cord has a high initial tensile coefficient, but the compression coefficient of the cord is very low. Tire belts made of such cords have poor treadwear characteristics and poor cornering coefficients due to low compression coefficients. As shown in Comparative Codes D, E, F and G, cords made from PET have good compression coefficients but relatively low initial tensile values. Starting PEN codes 1 to 6 have high levels of initial modulus of elasticity and good compression coefficient values. Unless stated otherwise, starting PEN code 5 with nominal denier 6000, actual denier 6500 and dpf of about 7 was used continuously to make the rubber and cord composites of the examples and comparative examples A below.

비교예 A 및 실시예 1-6Comparative Example A and Example 1-6

비교예 A 및 실시예 1-6에 있어, 기초 고무-및-섬유 복합체 시트는 동일하며, RFL(레소시놀 포름알데히드 레이텍스)로 코팅된 스타팅 PEN 코드 5의 21 EPI의 단일방향 프리프레그 시트를 시판 사용되는 타이어 고무와 적층하여 제조되었다. 플라이 각과 승용차용 벨트 디자인에서 중요한 2개의 벨트 특성, 즉 인-플레인 전단계수 및 인장 계수간의 관계를 탐구하기 위해 다음의 벨트가 제조되었다. 각각의 벨트는 2-플라이로 도 1에 나타난 것과 비슷한 절단 테두리 복합체이다. 각각의 비경화 적층체는 150℃에서 30 분간 100psi의 압력하에 경화되었다. 플라이 각은 0°에서 45°까지 변화한다. 비교예 B를 비교점으로 사용하여, 자료가 표 2에 보고되어 있다. 표 3의 자료, 비교예 B는 플라이 각이 23°인 기존의 2-플라이 스틸-강화 벨트이다. 표 2의 자료는 도 9의 그래프로서도 나타나 있는데, 여기서 solid dot는 상대적 인-플레인 전단계수 자료이며, 속이 빈 사각형은 상대적 인장 계수 자료이다.For Comparative Examples A and Examples 1-6, the base rubber-and-fiber composite sheets are the same, a 21 EPI unidirectional prepreg sheet of starting PEN code 5 coated with Resorcinol formaldehyde latex (RFL) It was prepared by laminating with a commercially used tire rubber. The following belts were manufactured to explore the relationship between the fly angle and two belt properties important in passenger car belt designs: in-plane shear and tensile modulus. Each belt is a cut edge composite similar to that shown in Figure 1 with two plies. Each uncured laminate was cured under pressure of 100 psi at 150 ° C. for 30 minutes. The fly angle varies from 0 ° to 45 °. Using Comparative Example B as a comparison point, data is reported in Table 2. Data in Table 3, Comparative Example B, is a conventional 2-ply steel-reinforced belt with a ply angle of 23 °. The data in Table 2 are also shown in the graph of FIG. 9, where solid dot is relative-plane shear modulus data and hollow rectangle is relative tensile modulus data.

1. 플라이각 23°를 가지는 기존의 스틸-강화 벨트와 비교한 자료 ; 1보다 큰 값은 PEN-강화 벨트가 스틸-강화 벨트의 값을 초과하는 것을 가리킨다.1. Data compared with conventional steel-reinforced belts with a fly angle of 23 °; Values greater than 1 indicate that the PEN-reinforced belt exceeds the value of the steel-reinforced belt.

상기 자료는 플라이 각이 증가함에 따라 인-플레인 전단계수가 증가하는 반면, 인장계수는 감소하는 것을 명백히 보여준다. 또한, 상기 자료는 스틸 벨트 기준의 필요를 만족시키기 위해, 벨트 각도가 PEN 강화 복합체를 위해 최적화되어야 함을 나타내며, 최적의 PEN 벨트 각은 스틸에서 사용되는 것과 다름을 명백히 보여준다.The data clearly shows that the in-plane shear modulus increases with increasing ply angle, while the tensile modulus decreases. In addition, the data indicate that the belt angle should be optimized for the PEN reinforced composite in order to meet the needs of the steel belt criterion, clearly showing that the optimal PEN belt angle is different from that used in steel.

상기 자료는, 의외로, PEN-강화 복합체의 경우, 인-플레인 전단계수 및 인장계수의 최대화에 관한 바이어스 플라이 각의 최적값은 스틸 벨트에 전형적인 23°보다 큰 플라이 각임을 보여준다. 예를 들어, 각각 플라이 각을 25°, 26°, 30°및 35°를 가지는 실시예 2, 3, 4 및 5는 인-플레인 전단계수 및 인장계수의 합리적이고 바람직한 조합을 가졌다. 25°에서 35°의 모든 각이 마찬가지로 인-플레인 전단계수 및 인장계수의 바람직한 조합을 가진다고 믿는 것은 합리적이다. 또한, 상기 자료는, 플라이 각이 30°이상일 때, PEN 강화 복합체의 인-플레인 전단계수가 등가의 기존 스틸 벨트를 능가하는 것을 보여준다.The data surprisingly show that for PEN-reinforced composites, the optimum value of the bias ply angle with regard to maximizing the in-plane shear modulus and tensile coefficient is a ply angle greater than 23 ° typical for steel belts. For example, Examples 2, 3, 4 and 5, having ply angles of 25 °, 26 °, 30 ° and 35 °, respectively, had a reasonable and preferred combination of in-plane shear modulus and tensile modulus. It is reasonable to believe that all angles from 25 ° to 35 ° likewise have the desired combination of in-plane shear modulus and tensile modulus. The data also show that when the ply angle is greater than 30 °, the in-plane shear modulus of the PEN reinforced composites outperforms the equivalent conventional steel belts.

비교예 BComparative Example B

비교예 B는 전형적인 시판 벨트를 대표하는 2 플라이, 스틸-강화 타이어 벨트로, 상기에서는 단일방향 강화재가 ±23°로 배향되어 있었다. 스틸 코드는 플라이당 22 EPI에서 ∼14,000 데니어이다. 적층은 표준 타이어 몰딩 조건에서 경화되어 최종 복합체 구조를 형성하였다.Comparative Example B is a two ply, steel-reinforced tire belt that represents a typical commercial belt, in which the unidirectional reinforcement was oriented at ± 23 °. Steel cords range from -14,000 deniers at 22 EPI per ply. Laminations were cured at standard tire molding conditions to form the final composite structure.

실시예 7-11Example 7-11

실시예 7 또한 도 1에 나타난 것과 비슷한 2-플라이벨트로서, 실시예 1 내지 6에서와 같은 것으로 이루어졌으나, 단일방향의 프리프레그 시트내에 있어 26 EPI로 스타팅 PEN 코드 2를 사용하였다. 플라이각은 28°였다.Example 7 was also a two-flybelt similar to that shown in Figure 1, consisting of the same as in Examples 1-6, but using starting PEN code 2 at 26 EPI in a unidirectional prepreg sheet. The fly angle was 28 degrees.

실시예 8 및 9는 양자 모두, 도 2에 도시된 것과 비슷한 4-플라이 복합체로서, RFL-코팅된 스타팅 PEN Cord5로 강화되었다. 양 실시예에서, 바깥 쪽 플라이 19 및 25는 ±23°이며, PEN 코드는 플라이 당 21 EPI였다. 두가지 경우에 있어, 2개의 삽입된 안쪽 플라이 21 및 23은 ±45°였다. 발명의 실시예 8에서, PEN 강화재는 플라이당 4EPI인 반면, 실시예 9에서는 8EPI였다. 양 실시예에서, 적층 복합체를 구성함에 있어 플라이의 시퀀스는 -23°/-45°/+45°/+23°였다.Examples 8 and 9 are both 4-ply composites similar to those shown in FIG. 2, reinforced with RFL-coated starting PEN Cord5. In both examples, the outer plies 19 and 25 were ± 23 ° and the PEN code was 21 EPI per ply. In both cases, two inserted inner plies 21 and 23 were ± 45 °. In Example 8 of the invention, the PEN reinforcement was 4EPI per fly, while in Example 9 it was 8EPI. In both examples, the sequence of plies in constructing the laminated composite was -23 ° / -45 ° / + 45 ° / + 23 °.

실시예 10 및 11은 도 3에 도시된 것과 비슷한 3-플라이 벨트였다. 실시예 10의 경우, 2개의 바깥 쪽 플라이 29 및 33의 플라이각은 ±30°였고, PEN 강화재는 플라이당 21 EPI였다. 내부 플라이 31은 복합체의 원주 방향 축에 대해 대략 0°였고, PEN코드 강화재는 플라이 당 4 EPI였다. 유사하게, 실시예 11의 경우, 2개의 바깥 쪽 플라이 29 및 33의 플라이각은 ±30°였고, PEN 강화재는 플라이당 21 EPI였다. 실시예 11의 내부 플라이의 경우, PEN 코드 강화재가 16EPI에서 1000/1/3, 5.6×5.6이었다. 상기 코드 구조는대략 스타팅 PEN코드 5와 같은 꼬임계수를 가지므로, 상기 코드와 같은 초기 인장계수 및 초기 압축계수를 가진다. 상기 실시예의 자료는 표 3에 나와있다.Examples 10 and 11 were 3-ply belts similar to those shown in FIG. For Example 10, the fly angles of the two outer plies 29 and 33 were ± 30 ° and the PEN reinforcement was 21 EPI per ply. Inner ply 31 was approximately 0 ° with respect to the circumferential axis of the composite and the PEN cord reinforcement was 4 EPI per ply. Similarly, for Example 11, the fly angles of the two outer plies 29 and 33 were ± 30 ° and the PEN reinforcement was 21 EPI per ply. For the internal ply of Example 11, the PEN cord reinforcements were 1000/1/3, 5.6 × 5.6 at 16EPI. Since the cord structure has a twist coefficient of approximately the same as the starting PEN code 5, it has the same initial tensile coefficient and initial compression coefficient as the cord. The data for this example is shown in Table 3.

실시예 1은 표 3에 나열된 추가의 성질을 시험하였다.Example 1 tested the additional properties listed in Table 3.

실시예 1은, 전형적 벨트 구조에 있어 스타팅 PEN 코드 5의 사용이 비교예 B의 전형적인 2-플라이 스틸 강화벨트에 필적할 최대 하중값과OPBM 값 및, 기존의 스틸 벨트를 능가하는 인장 계수 및 피로수명을 가져왔음을 보여준다. 그러나, 인-플레인 전단계수는 기존 스틸 벨트에 비교하여 감소하였다. 실시예 7은 플라이 내에 낮은 꼬임 계수(상기 표 1에 있어 스타팅 PEN 코드 2에 대해 보고된 바와 같이) 63을 가지는 PEN코드, 증가된 플라이당 EPI의 사용 및 28°의 플라이 각의 사용에 의해, 기존의 스틸벨트에 필적할 IPSM이 달성될 수 있음을 보여준다.Example 1 shows that the use of starting PEN code 5 in a typical belt structure would be comparable to the maximum load and OPBM values comparable to the typical two-ply steel reinforcement belt of Comparative Example B, and the tensile modulus and fatigue over conventional steel belts. It shows that it has a lifetime. However, the in-plane shear modulus decreased compared to conventional steel belts. Example 7 includes a PEN code with a low twist coefficient (as reported for starting PEN code 2 in Table 1 above) 63 in the ply, the use of increased EPI per ply, and the use of a ply angle of 28 °. It shows that IPSM can be achieved which is comparable to the existing steel belt.

발명의 실시예 8 내지 11의 경우 표 3에 요약된 결과로부터, 추가의 플라이 및 각종 플라이 각으로 제조된 벨트 복합체가 스틸-강화 복합체의 값에 접근하는 IPSM 값을 가짐을 알 수 있다. 실시예 8 및 9는 4-플라이 복합체에 있어 내부 플라이의 EPI를 증가시키는 것은 IPSM에서의 증가를 가져옴을 나타낸다. 내부 플라이에 있어 추가의 EPI 증가는, IPSM을 더욱더 증가시켜 스틸-강화 벨트의 IPSM 값을 초과할것으로 기대된다. EPI에서의 이와같은 증가의 실용적 정도는 벨트 두께와 중량 제한 및 코드 직경에 의해서만 제한된다.From the results summarized in Table 3 for Examples 8-11 of the invention, it can be seen that the belt composites made with additional plies and various ply angles have IPSM values approaching the values of the steel-reinforced composites. Examples 8 and 9 show that increasing the internal fly's EPI for 4-ply composites results in an increase in IPSM. An additional EPI increase in the inner ply is expected to further increase the IPSM, exceeding the IPSM value of the steel-reinforced belt. The practicality of this increase in EPI is limited only by belt thickness and weight limitations and cord diameters.

실시예 10 및 11은, 비교예 B의 기존의 스틸 강화 벨트와의 비교하여, 3-플라이 복합체가, 외부 플라이의 플라이각이 30°이고, 내부 플라이는 0°일 때, 필적하거나 향상된 IPSM 값, 향상된 원주 방향 인장계수 및 월등한 피로 수명을 가질 수 있음을 나타낸다. 실시예 11에 있어 내부플라이의 증가된 EPI는 실시예 10과 비교하여 최대 하중, 원주방향 인장계수 및 IPSM을 증가시킨다.Examples 10 and 11 show comparable or improved IPSM values when the 3-ply composite has a 30 ° fly ply angle and an internal ply 0 ° compared to the existing steel reinforcement belt of Comparative Example B. In other words, it can have improved circumferential tensile modulus and superior fatigue life. The increased EPI of the inner ply for Example 11 increases the maximum load, circumferential tensile modulus and IPSM compared to Example 10.

실시예 12 내지 15Examples 12-15

스티칭을 사용하여, 실시예 1에로의 3차원 강화재의 단순 도입 효과를 연구하였다. 실시예 12 내지 14는 고무의 강화에 사용된 것과 같은 코드인 스타팅 PEN 코드 5를 사용하여 복합체의 전 표면에 걸쳐 스티칭 하였다. 실시예 15는 1000/2, 7×7의 코드구조 및 2400의 실제 데니어를 가지는 PEN 코드를 사용하여 스티칭 하였다. 상기 모든 실시예는 인치당 3 줄로 스티칭하였으며, 스티치는 벨트의 원주 방향 축에 대하여 45°였다. 실시예 12는 도 4의 것과 유사한 연속 체인 스티치를 사용하였다. 실시예 13은 도 6의 것과 유사한 크로스 스티치를 사용하였다. 실시예 14 및 15는 도 5에서의 것과 유사한 지그재그 스티치를 사용하였다. 스티칭된 적층체는 이어서 150℃에서 30 분간 100 psi 압력하에서 경화되었다. 상기 각종 형태의 스티칭이 시험되었다. 스티칭된 복합체 시료의 자료는 표 4에 나와있다.Using stitching, the effect of simple introduction of the three-dimensional reinforcement into Example 1 was studied. Examples 12-14 were stitched across the entire surface of the composite using starting PEN code 5, the same cord used to reinforce rubber. Example 15 was stitched using a PEN cord with a 1000/2, 7 × 7 cord structure and 2400 actual deniers. All the above examples were stitched at 3 rows per inch and the stitches were 45 ° with respect to the circumferential axis of the belt. Example 12 used a continuous chain stitch similar to that of FIG. Example 13 used a cross stitch similar to that of FIG. 6. Examples 14 and 15 used a zigzag stitch similar to that in FIG. The stitched laminate was then cured under 100 psi pressure at 150 ° C. for 30 minutes. The various forms of stitching have been tested. Data for the stitched composite samples are shown in Table 4.

각각 비교를 위해 비교예 8 및 실시예 1의 자료가 표 4에 다시 나왔다. 표 4에서n.s는 스티칭되지 아니하였음을 의미한다.The data of Comparative Example 8 and Example 1 are again shown in Table 4 for comparison, respectively. In Table 4, n.s means not stitched.

표 4의 자료가 나타내는 바와 같이, PEN-강화 벨트 복합체의 스티칭은 고무 시트 내의 PEN 강화재 만으로 만들어진 벨트의 것보다 IPSM을 현저히 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 크로스 스티치 패턴을 사용한 경우, 스티칭되지 않은, PEN-강화 실시예 1보다 최소 16%의 향상을 달성할 수 있다. 실시예 12, 13 및 14에서 나타난 바와 같이, 스티치 패턴은 IPSS의 수준 향상에 어느 정도 영향을 준다. 실시예 14 및 15를 비교하면, 스티칭 섬유의 데니어 변화는 상기 효과에 형향을 주지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 스티칭된 벨트는 복합체 플라이의 적층 탈리를 감소시켜, 기존 디자인의 타이어 벨트에 있어서의 일반적인 피로 관련 문제점을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 적층 탈리는 타이어 벨트의 일반적 파단 기구이기 때문에 적층 탈리의 감소는 유리하다.As the data in Table 4 show, stitching of PEN-reinforced belt composites can significantly improve IPSM over that of belts made solely of PEN reinforcements in rubber sheets. For example, when using a cross stitch pattern, at least 16% improvement over PEN-reinforced Example 1, which is not stitched, can be achieved. As shown in Examples 12, 13 and 14, the stitch pattern has some influence on the level improvement of IPSS. Comparing Examples 14 and 15, it can be seen that the denier change of the stitching fibers does not affect the effect. In addition, stitched belts have been observed to reduce lamination detachment of composite plies, thereby reducing general fatigue related problems with tire belts of conventional designs. Lamination detachment is advantageous because it is a general breaking mechanism of tire belts.

실시예 16 내지 19Examples 16-19

실시예 3 및 4와 동일한 2-플라이 벨트에 접기를 도입하여 강화재 코드의 절단을피함으로써, 3차원 강화재로서 벨트 테두리의 접기를 시험하였다. 수득된 접힌 2-플라이 벨트가 실시예 16 및 17 이었다. 4-플라이 접힘 벨트 구조도 실시예 18에서 시험되었다. 실시예 19는 접힘이 브레이딩에 의해 도입된 2-플라이이다.Folding of the belt rim as a three-dimensional reinforcement was tested by introducing folding into the same two-ply belt as in Examples 3 and 4 to avoid cutting the reinforcement cord. The folded two-ply belts obtained were Examples 16 and 17. The 4-ply folded belt structure was also tested in Example 18. Example 19 is a 2-ply in which folding is introduced by braiding.

접힌 벨트에 있어, 복합체의 강화 코드는 벨트 제조 공정 중 절단되지 않았다. 상기 구조는 단일 방향 섬유 강화 고무 시트상에서 독특한 일련의 접기 조작을 수행함에 의해 얻어졌다. 접기 조작은 도 7에서 부분적으로 도시된 바와 같다. 브레이딩된 벨트의 경우, 2-플라이는 함께 브레이딩되어(섞어 짜져서) 관형 슬리브를 형성하였다. 상기 슬리브는 압착되어 관형 슬리브의 수직방향 축에 평행한 2개의 본질적으로 평행한 플라이를 생산하였다.In the folded belt, the reinforcing cord of the composite was not cut during the belt manufacturing process. The structure was obtained by performing a unique series of folding operations on a unidirectional fiber reinforced rubber sheet. The folding operation is as shown in part in FIG. In the case of a braided belt, the 2-plies were braided together to form a tubular sleeve. The sleeve was compressed to produce two essentially parallel plies parallel to the vertical axis of the tubular sleeve.

표 5는 벨트 구조를 요약한 것이며, 기계적 및 피로 자료는 표 6에 있다. 표 6에 나열된 추가적 성질을 위하여 실시예 3 및 4도 시험하였다. 비교예 B도 각각의 비교를 위해 표 5 및 6에 나타나있다. 표 6에서 n.d.는 '측정되지 않음'을 의미한다.Table 5 summarizes the belt structure, and mechanical and fatigue data are in Table 6. Examples 3 and 4 were also tested for the additional properties listed in Table 6. Comparative Example B is also shown in Tables 5 and 6 for each comparison. In Table 6, n.d. means 'not measured'.

표 6의 자료는 기계적 및 피로 특성에 관한 연속 테두리 벨트 복합체의 효과를 나타낸다. 실시예 3 및 16은 구성 재료는 동일하나 구조에 있어서 다른 것이었다 : 실시예 3은 절단 테두리를 가져 절단된 강화 섬유를 갖는 것인 반면, 실시예 16은 비절단 테두리 및 연속된 강화 섬유를 갖는 것이었다. 표 6에서 나타난 바와 같이, 절단 테두리 복합체(실시예 3)에 비해, 비절단 테두리 복합체(실시예 16)에 있어 인장 강도 및 인장 계수가 극적으로 증가하였다. 실시예 16에 있어 굴곡 피로 시험동안 파단되지 않는 피로 내성은 실시예 3에 비해 극적으로 높았다. 마찬가지로, 실시예 17 및 실시예 4는 구성 재료는 동일하나 구조에 있어서 다른 것이었다. 다시 한번, 비절단 테두리 및 연속 섬유 강화재의 유리한 효과가 상기 2 개의 실시예에 있어 인장 계수, 인장 강도 및 굴곡 피로 수명의 값을 비교함에 의해 명백해졌다. 비절단 테두리 복합체가 나타내는 상기 향상된 인장강도 및 피로 내구 특성의 명백한 이유 중 하나는 그들의 파단 기구가 전단에 의한 파단보다는 섬유 절단이기 때문이다 : 본 발명의 비절단 테두리 복합체는 강화재의 절단에 의해 파단되는 반면, 상응하는 절단 테두리 복합체는 강화 코드의 절단 없이 매트릭스 전단에 의해 파단된다.The data in Table 6 show the effect of the continuous rim belt composite on the mechanical and fatigue properties. Examples 3 and 16 were identical in construction but different in structure: Example 3 had reinforcing fibers cut with cut edges, while Example 16 had non-cut edges and continuous reinforcing fibers . As shown in Table 6, the tensile strength and tensile modulus dramatically increased in the non-cut edge composite (Example 16) compared to the cut edge composite (Example 3). In Example 16, the fatigue resistance that did not break during the flexural fatigue test was dramatically higher than in Example 3. Similarly, Example 17 and Example 4 were identical in constituent material but different in structure. Once again, the beneficial effects of the non-cut edges and continuous fiber reinforcements were evident by comparing the values of tensile modulus, tensile strength and flex fatigue life in the two examples. One of the obvious reasons for the improved tensile strength and fatigue durability characteristics exhibited by the non-cut edge composite is that their breaking mechanism is fiber cutting rather than shearing failure: the non-cut edge composite of the present invention is broken by cutting of the reinforcement. On the other hand, the corresponding cut edge composite is broken by the matrix shear without cutting the reinforcing cord.

실시예 18에 있어, 14 EPI의 단일 방향 섬유-강화 고무 한 장을 동일한 단일방향 섬유 강화 고무의 두 번째 시트위에 직접 놓고, 이어서 플라이 각을 30°로 하여 도 7에서와 같은 접기 동작 동안 하나의 단위로 다루어진다. 최종 결과물은 실시예 16 및 17의 각각 플라이 각 방향에 있어 21 EPI와 대조되는 각각 플라이각 방향(+또는-)에 있어 28 EPI이다. 상기 실시예 18에서, IPSM이 증가했으며, 각각의 플라이 각 방향에 있어 단지 21 EPI를 가지고 플라이 각이 30°인 실시예 17과 비교하여 인장계수, 인장강도 및 굴곡 계수도 증가하였다.In Example 18, a sheet of 14 EPI unidirectional fiber-reinforced rubber was placed directly on the second sheet of the same unidirectional fiber reinforced rubber, followed by a ply angle of 30 [deg.] During one folding operation as in FIG. It is treated as a unit. The final result is 28 EPI in the fly angle direction (+ or-), respectively, as opposed to 21 EPI in the fly angle direction respectively in Examples 16 and 17. In Example 18 above, the IPSM was increased and the tensile modulus, tensile strength and flexural modulus were also increased as compared to Example 17 with only 21 EPI in each ply angular direction and 30 ° ply angle.

실시예 19는, 스타팅 PEN 코드5의 플라이 당 21 EPI 및 30°의 플라이 각을 가지는 2-플라이 복합체인 실시예 17과 유사한 것으로, 브레이딩된 구조이다. 상기는 실시예 17 및 스틸-강화 비교예 B와 비교하여 인장 계수 및 최대 하중의 면에서 향상되었으며, 비교예 B와 비교하여 향상된 피로 수명을 가졌다. 그러나, 실시예 19의 IPSM은 실시예 17의 것보다 향상되지 않았다.Example 19 is a braided structure, similar to Example 17, which is a 2-ply composite having 21 EPI per ply of starting PEN code 5 and a ply angle of 30 °. This improved in terms of tensile modulus and maximum load compared to Example 17 and Steel-Reinforced Comparative Example B, and had an improved fatigue life compared to Comparative Example B. However, the IPSM of Example 19 was not improved over that of Example 17.

인장 및 전단 특성은 강화 코드 플라이 각에 따라 변한다. 상기는 예를 들어, 2-플라이 복합체의 경우 표 2 및 도 9에 나타나있다. 일반적으로, 플라이 각이 0° 및 45°사이에서 증가함에 따라, 인장계수는 감소한 반면 인-플레인 전단계수는 증가한다. 결과적으로, 기존의 절단 테두리 스틸 벨트에서의 플라이 각은 상기 반대되는 변화의 균형을 맞추기 위해 23°의 전형적 값을 가졌다. 실시예 3의, 비금속성 멀티필라멘트 섬유로 강화된 절단 테두리 벨트는, 플라이 각 26°에서 스틸 벨트의인장계수 및 인-플레인 계수를 거의 만족하였다. 실시예 4에서 플라이 각을 약 30°까지 증가시키는 것은 인-플레인 전단계수를 증가시켰으나, 보다 낮은 수준까지의 인장 계수의 저하를 초래하였다. 실시예 16 및 17에서와 같이 비절단 테두리 복합체 구조의 사용을 통해, 바이어스 각을 30°까지 증가시켜 인-플레인 전단계수를 향상시킴과 동시에 비교예 B의 스틸 벨트 인장계수도 초과할 수 있었다. 그러므로, 단일 방향의 합성 유기 섬유-강화 고무 시트를 접어서 형성되는, 비절단 테두리 연속 섬유 복합체의 사용을 통해, 높은 바이어스 각을 가져 바람직한 높은 인-플레인 전단계수 및 보다 적절한 인장 특성을 달성하는 벨트 복합체를 제조할 수 있다. 또한, 상기 실시예들은 기존의 스틸-강화 벨트 디자인(비교예 B)에 비해 매우 우수한 굴곡 피로 저항을 달성한다.Tensile and shear properties vary with reinforcement cord ply angles. This is shown, for example, in Table 2 and FIG. 9 for a 2-ply composite. In general, as the ply angle increases between 0 ° and 45 °, the tensile modulus decreases while the in-plane shear modulus increases. As a result, the ply angle in the existing cut rim steel belt had a typical value of 23 ° to balance the opposing changes. The cut rim belt, reinforced with nonmetallic multifilament fibers of Example 3, nearly satisfied the tensile and in-plane coefficients of the steel belt at ply angle 26 °. Increasing the ply angle to about 30 ° in Example 4 increased the in-plane shear modulus but resulted in a drop in the tensile modulus to a lower level. Through the use of the non-cut edge composite structure as in Examples 16 and 17, the bias angle could be increased to 30 ° to improve the in-plane shear modulus while at the same time exceeding the steel belt tensile coefficient of Comparative Example B. Thus, through the use of an uncut edge continuous fiber composite, formed by folding a single direction synthetic organic fiber-reinforced rubber sheet, a belt composite having a high bias angle to achieve desirable high in-plane shear modulus and more appropriate tensile properties Can be prepared. In addition, the above embodiments achieve very good flex fatigue resistance compared to existing steel-reinforced belt designs (Comparative Example B).

본 발명의 실시예는 기존의 스틸-강화 벨트와 비교하여 타이어벨트의 중량 감소를 제공하여, 부수적 장점과 함께 타이어 전체의 중량의 감소 기회도 제공한다. 표 7에, 상기 중량 감소의 대표적 자료가 제공되어 있다.Embodiments of the present invention provide a weight reduction of the tire belts as compared to existing steel-reinforced belts, providing an additional advantage as well as an opportunity to reduce the weight of the entire tire. In Table 7, representative data of the weight loss are provided.

Claims (28)

2 이상의 플라이를 포함하는 섬유-강화 제품으로, 각각의 상기 플라이는 (a)고무 및 (b) 용융 방사가능한 비금속성 멀티필라멘트 섬유로부터 만들어진 코드를 포함하고, 상기 코드는 약 375 이하의 꼬임계수, 1.7 그램/데니어 이상의 1%의 신장율에서 응력, 약 7 그램/데니어 이상의 초기 압축 계수를 가지고, 상기 2 이상의 플라이는 약 23。이상의 섬유 배향 각도를 가진 것을 특징으로 하는 섬유-강화 제품.A fiber-reinforced article comprising two or more plies, each said ply comprising a cord made from (a) rubber and (b) melt-spun non-metallic multifilament fibers, the cord having a twist coefficient of about 375 or less, A fiber-reinforced article, characterized in that it has a stress at an elongation of at least 1 gram / denier, an initial compression coefficient of at least about 7 grams / denier, and the at least two plies have a fiber orientation angle of at least about 23 °. 제 1 항에 있어서, 상기 꼬임계수가 약 310 이하인 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the twist coefficient is about 310 or less. 제 1 항에 있어서, 상기 초기 압축계수가 9 그램/데니어 이상인 것을 특징으로 하는 제품.2. The product of claim 1, wherein the initial compression coefficient is at least 9 grams / denier. 제 1 항에 있어서, 상기 2이상의 플라이의 상기 섬유 배향각이 26°이상인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein said fiber orientation angle of said at least two plies is at least 26 degrees. 제 1 항에 있어서, 3개의 플라이를 포함하는 제품으로, 2개의 플라이는 약 30°의 섬유 배향각을 가지고, 세 번째 플라이는 약 0°의 섬유 배향각을 가지는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article comprises three plies, wherein the two plies have a fiber orientation angle of about 30 ° and the third ply has a fiber orientation angle of about 0 °. 제 5 항에 있어서, 상기 세 번째 플라이가 인치당 4 내지 20개의 말단으로 상기 코드를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.6. The article of claim 5 wherein the third ply has the cord at 4 to 20 ends per inch. 제 1 항에 있어서, 4개의 플라이를 포함하는 제품으로, 2개의 플라이는 약 23°의 상기 섬유 배향각을 가지고, 2개의 플라이는 약 45°의 섬유 배향각을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the article comprises four plies, wherein the two plies have the fiber orientation angle of about 23 ° and the two plies have a fiber orientation angle of about 45 °. 제 7 항에 있어서, 상기의 2개의 안쪽의 플라이가 인치당 4 내지 20개의 말단으로 상기 코드를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.8. The article of claim 7, wherein said two inner plies have said cord at 4 to 20 ends per inch. 제 1 항에 있어서, 상기 코드가 폴리에틸렌 나프탈레이트로 만들어진 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1 wherein said cord is made of polyethylene naphthalate. 제 1 항에 있어서, 3차원의 섬유 강화재를 갖는 제품.The article of claim 1 having a three-dimensional fiber reinforcement. 제 10 항에 있어서, 상기 3차원 강화재가 스티칭 또는 접힘를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 10, wherein the three-dimensional reinforcement comprises stitching or folding. 제 11 항에 있어서, 상기 스티치가 연속 체인, 지그재그 또는 크로스-스티치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.12. The article of claim 11 wherein the stitches comprise a continuous chain, zigzag or cross-stitch. 제 11 항에 있어서, 상기 접힘이 복합체의 세로방향의 테두리를 형성하는 것을 특징으로 하는 제품.12. The product of claim 11, wherein the folds form a longitudinal edge of the composite. 제 11 항에 있어서, 상기 3차원이 브레이딩(braiding)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제품.12. The article of claim 11, wherein the three dimensions are formed by braiding. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 그 세로방향의 테두리를 따라서 절단 코드 말단의 실질적으로 갖지 않는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article is substantially free of cut cord ends along its longitudinal rim. 제 1 항에 있어서, 상기 코드가 약 2 이상의 데니어/필라멘트를 갖는 코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the cord further comprises a cord having at least about 2 denier / filaments. 제 1 항에 있어서, 상기 코드가 약 165 그램/데니어 이상의 초기 신장 계수를 가지는 코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the cord further comprises a cord having an initial elongation coefficient of at least about 165 grams / denier. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 인치당 약 730 파운드-힘 이상의 인-플레인 전단계수를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article has an in-plane shear modulus of at least about 730 pound-forces per inch. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 인치당 약 830 파운드-힘 이상의 인-플레인 전단계수를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article has an in-plane shear modulus of at least about 830 pound-force per inch. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 파단까지 약 2700 회 이상의 회전의 피로를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article has a fatigue of at least about 2700 revolutions to failure. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 파단까지 약 5500 회 이상의 회전의 피로를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein the article has a fatigue of at least about 5500 revolutions until fracture. 제 1 항에 있어서, 상기 제품이 타이어 벨트인 것을 특징으로 하는 제품.2. The product of claim 1, wherein the product is a tire belt. 제 1 항에 따른 벨트를 포함하는 타이어.A tire comprising the belt according to claim 1. 제 9 항에 따른 벨트를 포함하는 타이어.A tire comprising the belt according to claim 9. 그 안에 제 1 항의 섬유-강화 제품을 통합하는 단계를 포함하는 타이어 만드는 방법.A method of making a tire comprising incorporating therein the fiber-reinforced product of claim 1. 제 13 항의 제품을 만드는 방법으로, 단일방향의 복합체 시트(79)를 나선 방식으로 접어 연속 섬유 강화재 및 비절단의 접힌 테두리를 가지는 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 방법.14. A method of making the product of claim 13, comprising helically folding a unidirectional composite sheet (79) to produce a composite having a continuous fiber reinforcement and an uncut folded edge. 고리모양의 물체를 형성하는 방법으로, 제 13 항의 제품을 접어 반지 모양으로 하고, 상기 제품의 말단(107 및 109)을 겹치고, 상기 말단 중 하나에 새김눈(111)을 갖게 하고, 상기 말단의 다른 쪽에 상호 보완적 플랩(113)을 갖게 하며, 상기 플랩을 상기 노치쪽으로 접는 단계를 포함하며, 상기 고리모양의 물체가 그 원주방향의 테두리를 따라 잘린 코드 말단을 가지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.In a method of forming an annular object, the product of claim 13 is folded to form a ring, the ends 107 and 109 of the product are overlapped, and one of the ends has a notch 111, and And having a complementary flap (113) on the other side, folding the flap toward the notch, wherein the annular object does not have a cord end cut along its circumferential edge. 제 12 항의 제품을 만드는 방법으로, 상기 2 이상의 플라이를 함께 스티칭하는 단계를 포함하는 방법.13. The method of making a product of claim 12 comprising stitching the two or more plies together.
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