KR20030019600A - 아라미드 섬유로 구성된 보호용 크라운 플라이를 갖는타이어 - Google Patents

아라미드 섬유로 구성된 보호용 크라운 플라이를 갖는타이어 Download PDF

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KR20030019600A
KR20030019600A KR10-2003-7000948A KR20037000948A KR20030019600A KR 20030019600 A KR20030019600 A KR 20030019600A KR 20037000948 A KR20037000948 A KR 20037000948A KR 20030019600 A KR20030019600 A KR 20030019600A
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파슈리에휘베르
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소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린
미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 크라운(crown)과, 두개의 사이드월(sidewalls) 및 두개의 비드(beads)와, 각각의 플라이(ply)에 고정된 카카스 보강재(carcass reinforcement)와, 크라운 보강재를 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 상기 크라운 보강재는 원주둘레로 배향된 평행한 보강재들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭(working block) 및 보호 블럭(protective block)을 포함한다. 본 발명은 상기 보호 블럭 플라이가 1000 cN/tex 미만의 모듈러스(modulus)와 65 cN/tex 이상의 인성(toughness)을 갖는 방향성 폴리아미드(aromatic polyamide; aramid) 보강재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

아라미드 섬유로 구성된 보호용 크라운 플라이를 갖는 타이어 {Tyre with aramid fibre protective crown ply}
열악한 상황하에서, 예를 들어 돌 또는 예리한 물체가 있는 노면상에서 주행하게 되는 타이어는, 일반적으로 작용 블럭(working block)과 반경방향 외측의 보호 블럭(protective block)을 포함하는 크라운 보강재를 구비한다. 상기 작용 블럭은 타이어의 팽창 및 회전에 따른 힘을 흡수하도록 설계된다. 상기 보호 블럭은 사용중에 받게 되는 충격 및 천공에 의해 야기되는 손상에 대해 상기 작용 블럭의 플라이들을 보호하도록 설계되고, 평행한 보강사(reinforcing thread)들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 포함한다. 상기 보강사는 종종 파손시에 상기 보강사가 보호하는 상기 작용 블럭의 연신율(elongation)보다 큰 연신율을 갖는다.
타이어 등의 크라운 보강재의 피로 강도를 향상시키기 위해, 특허출원 WO 99/00260호에는, 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 상기 두개의 비드 내에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하는 타이어가 개시되어 있고, 상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함하고, 상기 보호용 플라이는 탄성 금속 보강사로 구성된다. 이러한 타이어에서, 상기 보호용 플라이에 인접하는 작용 블럭의 플라이는 연신될 수 없는 금속 보강사로 구성된다.
본 발명은 레디얼 케이싱 보강재(radial casing reinforcement)를 갖는 타이어, 특히 그 타이어의 크라운 보강재(crown reinforcement)의 보호에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어를 축방향 단면으로 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 3은 제 3 실시예를 도시한 도면.
도 4는 일부 보강사에 대한 힘-연신율 곡선을 도시한 선도.
도 5는 부가의 두가지 보강사에 대한 힘-연신율 곡선을 도시한 선도.
본 발명은 다른 타이어 구조 특히, 항공기용 타이어의 경우에 크라운 보강재의 피로 강도를 실질적으로 향상시킬 수 있는 타이어 구조에 관한 것이다.
이하에서, 본 명세서에 사용된 용어들은 다음과 같이 정의한다.
- "번수(yarn count)"는 1천미터의 보강사를 뽑을 수 있는 질량이 몇 그램인지를 의미하고; 상기 번수는 텍스(tex)로 표현되며; 보강사가 받는 응력, 강인성(tenacity; 상기 번수에 의해 분할되는 파단력) 및 상기 보강사의 모듈러스(modulus)는 "cN/tex"로 표현되고, cN 은 centi-newtons을 의미하고; 상기 파단시의 연실율은 백분율(percentage)로서 지시된다;
- "보강사(reinforcing thread)"는 주어진 매트릭스, 예를 들어 고무 매트릭스를 보강할 수 있는 얀(yarn) 형태의 임의의 보강 요소를 의미하고; 후술되는 보강사의 예로서는 멀티필라멘트 섬유(multifilament fibres)("multifilament yarns")가 있고, 이러한 섬유는 자체적으로 또는 다른 섬유에 대해 꼬이고, 자체적으로 꼬이거나 꼬이지 않은 큰 요소 직경의 모노필라멘트(monofilament)와 같은 개별적인 얀들, 코드(cords) 또는 합연사(plied yarn)는 단사(single yarn)들 또는 섬유(fibre)들을 꼬아서 얻어지고, 복합사(composites)로서 불리는혼성사(hybrids)일 수 있는 상기 보강사는 상이한 성질의 성분들을 포함한다;
- "합연사(plied yarn)"[또는 겹실("folded yarn")]는 꼬임 작업에 의해 함께 꼬이는 두개 이상의 단사로 구성되는 보강사를 의미하고; 일반적으로 멀티필라멘트 섬유로 형성되는 상기 단사는 제 1 꼬임 단계 도중에 개별적으로 일방향(S 또는 Z 꼬임 방향)으로 꼬인 후에, 제 2 꼬임 단계 도중에 반대 방향(각각, Z 또는 S 꼬임 방향)으로 함께 꼬인다;
- 상기 제 2 꼬임 단계 도중에 얻어진 고려사항 하에서 상기 합연사의 나선각(helix angle)의 값을 결정하기 위해, (균일한 집합체에 대해서) 하기의 공식이 사용된다:
상기 식에서,
ㆍ N 은 미터당 회전수로 표현되는 단사 세트에 가해진 꼬임,
ㆍ T 는 tex로 표현되는 단사의 번수,
ㆍ d 는 고려사항 하에서의 상기 보강사의 밀도; 아라미드(aramid)의 경우 밀도는 1.44,
ㆍ n 은 고려사항 하에서의 상기 합연사 내의 단사의 개수,
ㆍ γ는 도(°)로 표현되는 나선각;
- "접착제-코팅된 보강사(adhesive-coated reinforcing thread)"는 적절한 열처리 이후에, 의도한 매트릭스에 대해 보강사를 접착할 수 있는 사이징(sizing) 또는 접착제 코팅(adhesive coating)으로서 공지된 적절한 코팅 처리를 수행한 보강사를 의미한다;
- "축방향(axial)"은 타이어의 회전 축선에 평행한 방향을 의미하고; 이러한 방향은 타이어를 향해 배향될 경우에는 "축방향 내부" 방향일 수 있고 타이어로부터 멀리 배향될 경우에는 "축방향 외부" 방향일 수 있다;
- "반경방향(radial)"은 타이어의 회전 축선에 수직한 방향 및 그 축선을 통과하는 방향을 의미하고; 이러한 방향은 타이어의 회전 축선을 향해 배향되는지 또는 타이어로부터 멀리 배향되는지에 따라 "반경방향 내부" 또는 "반경방향 외부" 방향일 수 있다;
- 고무 혼합물의 "탄성 모듈러스(modulus of elasticity)"는 10% 변형율 및 대기온도에서의 시컨트 인장 모듈러스(secant tensile modulus)를 의미한다;
- "연신될 수 없는 금속 보강사(inextensible metallic reinforcing thread)"는 그 파단력의 10%에서 측정된 0.2% 미만의 상대적인 연신율을 갖는 보강사를 의미한다;
- "탄성 금속 보강사(elastic metallic reinforcing thread)"는 그 파단력의 10%에서 측정된 0.5% 이상의 상대적인 연신율을 갖는 보강사를 의미한다;
- "둘레로 배향된 보강사(a circumferentially oriented reinforcing thread)"는 실질적으로 타이어의 둘레 방향에 평행하게 배향된, 즉 상기 둘레 방향으로부터 5°이상 상이하지 않은 각도를 형성하는 보강사를 의미한다;
- "반경방향으로 배향된 보강사(a radially oriented reinforcing thread)"는 실질적으로 동일한 축방향 평면에 포함된 또는 축방향 평면에 대해 10°이하의 각도를 형성하는 평면에 포함된 보강사를 의미한다.
상기 보강사의 기계적인 성질은 보강사에 어떤 사전처리 작업을 가하느냐에 따라 결정된다. "사전처리 작업(preconditioning operation)"이라는 용어는 유럽 표준 DIN EN 20139에 따른 표준 대기(20 ±2℃의 온도; 65 ±2%의 습도)에서, 측정 전에, 적어도 24시간동안 상기 보강사를 보관하는 작업을 의미한다.
보강사의 "초기 모듈러스(initial modulus)"는 상기 요소의 각각의 단사의 번수들의 합의 절반과 동일한 초기 인장을 받은 후에, 0.7%의 변형율에서 상기 처리 작업과 동일한 조건하에서, 상기 보강사에서 측정된 시컨트 모듈러스를 의미하고; 샘플은 400mm의 초기 길이를 가지며 인장 속도는 200mm/min(또는 파단시 연신율이 5% 미만일 때 50mm/min)이고; 상기 모듈러스 또는 응력의 측정은 10개의 샘플의 평균으로서 이루어진다. 보강사의 초기 모듈러스는 일반적으로 ±10% 정도의 정밀도로 결정된다.
본 발명에 따른 타이어는 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함한다. 상기 크라운 보강재는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향해 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함한다. 상기 보호 블럭은 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 구비한다. 이러한 타이어는 상기 보호 블럭의 플라이가 1000 cN/tex미만의 초기 모듈러스와 65 cN/tex 이상의 강인성을 갖는 방향성 폴리아미드 보강사로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보호 블럭 플라이의 방향성 폴리아미드 보강사의 초기 모듈러스는 500 cN/tex 이하이다.
또한, 본 발명은 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하는 타이어에 관한 것이다. 상기 크라운 보강재는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향해 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함한다. 상기 보호 블럭은 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 구비한다. 상기 타이어는 상기 보강사의 나선각이 28°이상이 되도록 원주둘레로 배향된 평행한 보강사의 플라이가 방향성 폴리아미드 보강사로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 방향성 폴리아미드 보강사는 "바이모듈러(bimodular)" 힘-연신율 곡선(force-elongation curve)을 갖는다. 즉, 작은 연신율에서는, 상기 보강사의 초기 인장 모듈러스는 1000 cN/tex 미만이거나, 심지어는 500 cN/tex 미만 정도로 낮고, 이러한 값 이상이면, 상기 힘-연신율 곡선은 실질적으로 직선으로 된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 보호용 크라운 플라이는 팽창 및 원심작용시에 타이어 크라운의 후핑력(hooping force)을 전혀 또는 거의 취하지 않는다. 이러한 후핑력은 상기 작용 블럭의 크라운 플라이 또는 플라이들에 의해 취해진다. 본 발명에 따른 보호용 크라운 플라이의 보강사는 상기 타이어의 정상적인 작용 도중에 인장 상황에 놓이지는 않으며, 그에 따라서 자갈 또는 돌멩이 등의 예리하거나 무딘 물체위를 통과할 때 보호 기능을 수행할 수 있다. 상기 보호용 보강사는 상기 방향성 폴리아미드 보강사의 뛰어난 파단 강도 성질에 결합된 높은 강인성 때문에 상기 기능을 대단히 양호하게 수행한다.
매우 큰 나선각을 갖는 방향성 폴리아미드로 제조된 보강사를 갖는 상기 보호용 크라운 플라이는 상기 작용 블럭에 대한 상기 보호 블럭의 뛰어난 접착을 제공한다. 특히, 매우 고속에서의 테스트시에 실질적인 개선이 발견된다.
바람직하게는, 상기 보강사의 나선각은 38°이하이다. 그 이유는 상기 나선각을 초과하면, 꼬임 현상 때문에 상기 보강사를 수행하는 것이 매우 곤란해지기 때문이다.
상기 보강사에 대한 나선각의 바람직한 범위는 31° 내지 38°이다. 또한, 접착제-코팅 처리 도중에 상기 보강사의 바이모듈러 성질을 보존하기 위해, 적용된 인장을 3 cN/tex 미만으로, 보다 바람직하게는 1.5 cN/tex 미만으로 유지하는 것이 바람직하다.
이러한 나선각의 범위에서, 두개의 접선, 즉 초기 인장 모듈러스에 초기에 대응하는 하나의 접선과 파단 영역에서의 다른 접선에 의해 얻어진 상기 보강사에 대한 힘-연신율 곡선을 도식적으로 나타냄으로써, 이들 두 접선의 교점이 상기 보강사의 변이 지점(A; transition point)으로서 규정될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 변이 지점은 5% 및 8% 연신율 사이이고, 일반적인 방향성 폴리아미드 보강사의 파단시의 연신율인 4% 내지 5% 범위보다 명백하게 크다.
본 발명에 따른 타이어의 보호 블럭에서 사용된 상기 보강사의 번수는 바람직하게는 600 tex 이상이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 타이어의 상기 크라운 보강재는 원주둘레로 배향된 보강사들로 구성된 상기 보호 블럭 플라이가 상기 작용 블럭의 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 플라이의 반경방향 외부에 인접하도록 이루어진다.
유리하게는, 상기 작용 블럭 플라이는 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는 보강사를 포함한다. 이러한 보강사는 26°미만의 나선각을 갖는 방향성 폴리아미드로 제조될 수 있다. 상기 보강사의 파단시의 연신율은 4% 내지 5% 범위 내이다.
상기 보호용 플라이를 구성하는 보강사들의 변이 지점(A)이 상기 작용 블럭의 원주둘레 배향의 인접하는 보강 플라이를 구성하는 보강사들의 파단시의 연신율보다 높기 때문에, 본 발명에 따른 타이어의 크라운 보강재는 팽창 및 원심작용에 의해 야기된 힘이 상기 작용 블럭 플라이들에 의해 정확하게 취해지도록 이루어진다.
바람직하게는, 상기 보호 블럭 플라이는 상기 타이어의 중심평면(midplane)의 양측에서 상기 작용 블럭을 지나 축방향으로 연장된다.
또한, 본 발명은 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하는 항공기용 타이어에 관한 것으로서, 상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함하고, 상기 보호 블럭 플라이는 상기 보강사의 나선각이 28°이상이 되도록 방향성 폴리아미드 보강사로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하는 중장비 차량용 타이어에 관한 것으로서, 상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함하고, 상기 보호 블럭 플라이는 상기 보강사의 나선각이 28°이상이 되도록 방향성 폴리아미드 보강사로 구성되는 것을 특징으로 한다.
하기에서는, 항공기용 타이어의 경우에 본 발명을 수행하는 예가 첨부도면을 참조로 설명된다.
도 1에서 축방향 단면으로 개략적으로 도시된 항공기용 타이어(1)는크라운(2), 두개의 사이드월(3) 및 두개의 비드(4)를 포함한다. 케이싱 보강재(5)는 하나의 비드로부터 다른 비드까지 연장되고, 제 1 보강사의 두개의 원주둘레 정렬부(6, 7; alignments)를 구성한다. 상기 제 1 보강사의 원주둘레 정렬부(6, 7)는 실질적으로 상기 사이드월(3)에서 반경방향으로 배향되고 방향성 폴리아미드 또는 아라미드로 제조된 보강사로 구성된다. 상기 제 1 보강사들은 평행하게 배열되고 위치의 함수로서 적용되는 성질 및 모듈러스를 갖는 혼합물의 층(8)에 의해 상기 타이어 내에서 분리된다.
또한, 도 1은 크라운 보강재(14)의 제 1 예를 도시한다. 이러한 보강재는 작용 블럭과 보호 블럭으로 구성된다. 상기 보호 블럭은 28°내지 38°의 나선각 및 600 tex 이상의 번수를 갖는 방향성 폴리아미드로 제조된 보강사로 구성되는 플라이(17)를 포함한다. 상기 작용 블럭은 적어도 하나의 보강사를 나선형으로 감음으로써 얻어진 실질적으로 원주둘레로 배향된 보강사의 두개의 플라이(15, 16)를 포함한다. 이러한 작용 블럭 보강재는 방향성 폴리아미드 또는 아라미드로 제조된 보강사를 포함한다. 이러한 보강사는 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 가지며, 상기 아라미드 합연사는 26°미만의 나선각을 갖는다.
이러한 작용 블럭에서의 보강사의 플라이의 개수 및 꼬임 피치(laying pitch)는 상기 타이어의 사이즈 및 그 사용 조건의 함수로서 적용된다. 크라운 보강재의 상기 실시예는 팽창 도중에 및 고속에서 타이어의 크기의 변동을 최소화하는 매우 유효한 후핑을 제공하는 장점을 갖는다. 외형의 변화는 30-7.7R16 AIRX 와 같은 일반적인 항공기용 타이어보다 3 내지 4배 더 작을 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 뛰어난 후핑은 상기 타이어의 크라운 트레드(tread)를 구성하는 혼합물을 많이 신장시킨 상태로 위치시키지 않아도 된다는 장점을 갖는다. 공기 내에 존재하는 오존에 의해 야기되는 상기 트레드 내의 표면 균열은 현저하게 감소된다.
상기 보호 블럭의 플라이(17)를 인접하는 플라이(16)에 접착하는 것이 바람직하다는 것 또한 알 수 있다.
도 2에 도시된 타이어(40)의 크라운 보강재(41)는, 상술된 바와 같이, 실질적으로 원주둘레로 배향된 두개의 보강 플라이(15, 16)를 포함하고, 상기 크라운의 측면 구역(L)에서 실질적으로 원주둘레로 배향되어 축방향으로 타이어의 중심평면의 양측에 배열된 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는 두개의 보강 요소 층(42, 43)과 함께 완성된다. 이러한 층들도 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는 방향성 보강사로 구성된다. 상기 층들은 보강되어야 할 상기 크라운의 측면 구역(L)의 후핑을 허용한다. 상기 층들(42, 43)은 플라이들(15, 16)과 케이싱 보강재(5) 사이에서 반경방향으로 배열된다.
상기 크라운 보강재(41)는 상기 크라운 보강재(41)의 다른 플라이들에 대해 반경방향으로 외부에 배열된 보호용 크라운 플라이(44)에 의해 완성된다. 이러한 보호용 크라운 플라이는, 상술된 바와 같이, 실질적으로 원주둘레로 배향된 매우 많은 꼬임의 아라미드 보강사로 구성된다. 이러한 보호용 플라이는 상기 타이어의 중심평면(P)의 양측에서 축방향 거리 a만큼 상기 플라이들(15, 16)을 지나 축방향으로 연장된다는 점에 유의해야 한다.
도 3은 각각의 플라이에서 서로에 대해 평행하며 하나의 플라이로부터 다음의 플라이까지 교차되어, 원주둘레 방향으로 5°내지 35°의 각도(α)를 형성하는 두개의 보강 플라이(52, 53)를 부가로 포함하는 크라운 보강재(51)를 갖는 타이어(50)를 도시하고, 상기 보강사는 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는다. 또한, 이러한 보강사는 26°미만의 나선각을 갖는 방향성 폴리아미드로 제조될 수 있다. 상기 두개의 플라이는 상기 원주둘레의 보강 플라이(15, 16)의 반경방향 아래에 배열된다. 상기 두개의 플라이는 상기 타이어(40)의 선회력(cornering force; 접지력)에 비해 상기 타이어(50)의 선회력을 증가시킨다. 이러한 형태의 타이어는, 특히 항공기의 조향 타이어 또는 소형-휠 타이어로서 사용하기에 적합하다. 유사한 구조를 중장비 차량용 타이어에 적용할 수도 있다.
상술한 세가지 실시예에서, 두개의 원주둘레 정렬부(6, 7)의 고정은 제 1 보강사의 각각의 원주둘레 정렬부(6, 7)의 양측에 축방향으로 배열된 원주둘레로 배향된 제 2 보강사의 정렬부 또는 "적층부(stacks)"(9)에 의해 상기 비드(3)에 제공된다. 제 2 보강사의 각각의 정렬부 또는 적층부(9)는 보강사를 나선형으로 감음으로써 얻어질 수 있다. 반경방향인 상기 제 1 보강사, 및 원주둘레 방향의 제 2 보강사는 하나의 보강사가 다른 보강사에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 매우 높은 탄성 모듈러스를 갖는 고무 혼합물 층(10)에 의해 서로 분리된다. 각각의 원주둘레 정렬부(6, 7)와 원주둘레 보강사의 적층부(9) 사이의 측면 접촉은 상기 타이어(1)의 팽창 도중에 상기 제 1 보강사에서 전개되는 인장을 취할 수 있도록 한다. 이러한 비드 구조체는 12 bar 이상의, 가능하게는 임의의 특정 적용예서는 25 bar 만큼의 항공기용 타이어의 매우 높은 팽창 압력에 대해서조차 매우 효과적으로 유지되는 뛰어난 고정을 제공한다.
제 2 보강사의 적층부(9)는 3개의 그룹으로, 즉 상기 타이어의 외부측의 케이싱 보강재(5)에 대해 축방향으로 외부로 배열된 2층의 적층부(11), 상기 타이어의 내부측의 케이싱 보강재(5)에 대해 축방향으로 내부로 배열된 2층의 적층부(12), 및 상기 케이싱 보강재(5)의 두개의 원주둘레 정렬부(6, 7) 사이에 배열된 4층의 적층부(13)로 분포된다.
본 발명에 따른 타이어의 크라운 보강재는 일반적으로 비드 와이어 둘레의 턴업(turn-up)에 의해 상기 비드 내에 고정되는 케이싱 보강재와 함께 사용될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 타이어에 사용되는 방향성 폴리아미드로 제조되는 4개의 보강사에 대한 힘-연신율 곡선을 도시한다:
- 곡선1은 31.5°의 나선각을 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다;
- 곡선2는 34°의 나선각을 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다;
- 곡선3은 38°의 나선각을 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다;
- 곡선4는 21°의 나선각을 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다.
상기 곡선들은 % 단위의 상기 합연사의 연신율을 x-축선에 도시하고, cN/tex 단위의 강인성에 대응하는 상기 합연사의 번수와 적용된 힘 사이의 비를 y-축선에 도시한다.
곡선4는 미터당 230 회전(230 t/m)으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 두개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 230 t/m로 꼬아 제조되며 21°의 나선각을 주는 735 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다. 파단시의 연신율은 4.45%이고, 초기 모듈러스는 2000 cN/tex이다. 이러한 합연사의 강인성은 133 cN/tex이다.
곡선1은 미터당 310 회전으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 세개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 310 t/m로 꼬아 제조되며 31.5°의 나선각을 주는 1235 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다. 파단시의 연신율은 8.8%이고, 초기 모듈러스는 480 cN/tex 영역에 있으며, 강인성은 104 cN/tex이다. 이러한 합연사의 힘-연신율 곡선은 5.7% 영역에 변이 지점(A1)을 갖는 현저한 바이모듈러 성질을 도시한다.
곡선2는 미터당 350 회전으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 세개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 350 t/m로 꼬아 제조되며 34°의 나선각을 주는 1291 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다. 파단시의 연신율은 10.2%이고, 초기 모듈러스는 330 cN/tex 영역에 있으며, 강인성은 90 cN/tex이다. 상기 힘-연신율 곡선의 변이 지점(A2)은 6.9% 영역에 있다.
곡선3은 미터당 390 회전으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 세개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 390 t/m로 꼬아 제조되며 38°의 나선각을 주는 1371 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다. 파단시의 연신율은 12.3%이고, 초기 모듈러스는 165 cN/tex 영역에 있으며, 강인성은 68 cN/tex이다. 상기 힘-연신율 곡선의 변이 지점(A3)은 7.7% 영역에 있다.
본 발명에 따른 합연사는 두개의 연속하는 배스(baths), 즉 에폭시 타입의 접착제를 적용하는 제 1 사전-접착제 코팅 배스와, 다음으로 RFL 타입의 접착제를 적용하는 제 2 배스를 사용하는 일반적인 방식으로 접착제-코팅되었다. 상기 제 1 배스 도중의 처리 인장은 1 cN/tex였고, 제 2 배스 도중에는 0.6 cN/tex였다. 상기 처리 온도는 230℃ 영역에 있었다.
이러한 힘-연신율 곡선들은 상기 합연사의 꼬임을 증가시키는 것에 관련된 거동의 변화를 명확하게 도시한다. 상기 세개의 곡선은 상기 나선각이 증가함에 따라 증가하는 연신율에서 발견되는 변이 지점(A)을 갖는 현저한 바이모듈러 거동을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 2개의 보강사에 대한 힘-연신율 곡선을 도시한다. 곡선5는 미터당 360 회전으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 두개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 미터당 360 회전으로 꼬아 제조되며 31.5°의 나선각을 주는 791 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다. 파단시의 연신율은 8.2%이고, 초기 모듈러스는 500 cN/tex 영역에 있으며, 강인성은 96 cN/tex이다. 상기 변이 지점(A5)은 4.7% 영역에 있다. 상기 곡선1의 합연사의 거동과 유사한 거동이 발견된다.
곡선6은 미터당 450 회전으로 개별적으로 과도하게 꼬인 330 tex의 동일한 두개의 아라미드 단사를 동시에 반대 방향으로 미터당 450 회전으로 꼬아 제조되며 37.5°의 나선각을 주는 848 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사에 대응한다.파단시의 연신율은 10.8%이고, 초기 모듈러스는 300 cN/tex 영역에 있으며, 강인성은 72 cN/tex이다. 상기 변이 지점(A6)은 6.9% 영역에 있다. 상기 곡선3의 합연사의 거동과 유사한 거동이 발견된다.
하기의 사항을 포함하는 사이즈 30-7.7R16 의 본 발명에 따른 타이어에서 테스트가 수행되었다:
- 케이싱 보강재로서, 167 tex의 동일한 세개의 아라미드 단사로부터 제조된 501 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사로 구성된 제 1 보강사의 세개의 원주둘레 정렬부; 상기 제 1 보강사의 밀도는 상기 비드의 영역에서 88 f/dm이다;
- 제 2 보강사로서, 0.98mm의 직경을 가지며 13층의 적층부(9)로 분포된 스틸 모노필라멘트:
Ⅰ. 14, 17 및 20 회전을 갖는 축방향으로 최내측의 3층의 적층부,
Ⅱ. 10, 14, 16 및 20 회전을 갖는 제 1 및 제 2 원주둘레 정렬부 사이의 4층의 적층부,
Ⅲ. 19, 15 및 10 회전을 갖는 제 2 및 제 3 원주둘레 정렬부 사이의 3층의 적층부,
Ⅳ. 14, 10 및 7 회전을 갖는 축방향으로 최외측의 3층의 적층부,
- 다음을 갖는 크라운 보강재:
Ⅰ. 330 tex의 동일한 두개의 아라미드 단사로부터 제조된 735 tex의 번수를 갖는 접착제-코팅된 합연사로 구성된 실질적으로 원주둘레로 배향된 보강사의 3개의 플라이(곡선4); 상기 보강사는 1.2mm의 꼬임 피치를 갖는다;
Ⅱ. 상기 힘-연신율 곡선6의 보강사에 대응하는 38°의 나선각을 갖는 보강사로 구성된 보호 플라이.
매우 높은 탄성 모듈러스를 갖는 혼합물 층은 45 MPa의 시컨트 인장 모듈러스와 90의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 갖는다.
이러한 타이어에 파열 강도(bursting strength) 테스트를 수행하였고, 그에 따라 측정된 최대 압력은 100 bar 영역이었다. 제로 압력과 15 bar의 주행 압력 사이에서, 전개되는 연신율이 1.5% 영역에 있는 것 또한 특징이다. 또한, 이러한 타이어는 항공기용 타이어의 승인용 표준 테스트와 유사한 이륙 테스트도 성공적으로 통과했다.
이러한 타이어는 나일론 보강사 및 보호용 금속 크라운 플라이로 구성된 몇개의 후핑 플라이를 갖는 크라운 보강재 및 케이싱 보강재용 나일론 보강사를 포함하는 일반적인 구조의 타이어에 비교되었다. 이러한 보호용 플라이는 가능한 최대 효율을 달성하기 위해 상기 크라운의 평면에 돌기가 형성된 금속 보강사로 구성되었다.
상기에 수행된 테스트는 상기 타이어의 크라운 보강재를 손상시키기에 적합한 사이즈의 반구형 만입부들을 포함하는 테스트 드럼상에서 상기 타이어를 구동시키는 것에 대응한다. 테스트된 두개의 타이어는 실질적으로 동일한 강도를 나타냈다. 결과적으로, 본 발명에 따른 보호용 크라운 플라이는 상기 크라운 보강재의 산화에 대한 뛰어난 저항을 제공하는 동시에 종래의 금속 플라이와 동일한 만입 강도를 제공한다고 하는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 타이어는 유리하게는, EP 242 840호 또는 EP 822 047호에 개시된 바와 같은, 내부 캐비티 형상을 강제하는 강성 코어상에서 제조될 수 있다. 상기 타이어의 모든 성분들은 최종 구조에 필요한 정도로 상기 코어상으로 적용되고, 임의의 제조 단계에서 형상화를 진행함이 없이 그들의 최종 위치에 직접적으로 배열된다. 가황(vulcanization) 단계 이후에만 제거되는 코어상에서 경화가 수행된다.
이러한 제조 방법은 특히, 종래의 형상화 단계 도중에 0°로 배향되는 상기 보강사상에 강제되는 예비응력을 현저하게 감소시키거나 심지어는 제거한다는 장점을 갖는다.
상기 코어상의 외부 케이싱은 상기 보강사를 꼬임 단계 도중에 강제된 변형 상태로 유지하기 위해 부분적으로 냉각될 수도 있다.
동등하게, 상기 타이어는 타이어 블랭크(blank)가 원주둘레로 배향된 보강사를 꼬기 전에 형상화되는 기술이 제공된 WO 97/47463호 또는 EP 0 718 090호에 개시된 바와 같은 드럼상에서 제조될 수도 있다.
상기 원주둘레로 배향된 보강사들은 경화 몰드 내에서 의도한 형태와 동일한 형태로 꼬일 수도 있다. 그후, 크라운 블럭은 당업자에게는 공지된 전달 기술에 따라 상보적인 타이어 블랭크와 조립된 후에, 공지된 원리에 따라, 상기 타이어는 타이어 내측에 멤브레인을 배치함으로써 압력하에서 끼워맞추어져 위치된다.
이러한 실시예는 가항 몰드 내에서의 형상화 작업에 의해 야기되는 예비응력의 배제를 보장한다.

Claims (20)

  1. 크라운(crown)과, 두개의 사이드월(sidewalls) 및 두개의 비드(beads)와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재(casing reinforcement)와, 크라운 보강재를 포함하고,
    상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사(reinforcing threads)들로 이루어진 적어도 하나의 플라이(ply)를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭(working block) 및 보호 블럭(protective block)을 포함하는 타이어에 있어서,
    상기 보호 블럭의 상기 플라이는 1000 cN/tex 미만의 초기 모듈러스(initial modulus)와 65 cN/tex 이상의 강인성(tenacity)을 갖는 방향성 폴리아미드(aromatic polyamide) 보강사들로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방향성 폴리아미드 보강사들의 상기 초기 모듈러스는 500 cN/tex 이하인 타이어.
  3. 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하고,
    상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용블럭 및 보호 블럭을 포함하는 타이어에 있어서,
    상기 보호 블럭의 상기 플라이는 상기 보강사들의 나선각(helix angle)이 28°이상이 되도록 이루어진 방향성 폴리아미드 보강사들로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보강사들의 상기 나선각은 38°이하인 타이어.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 보강사들의 상기 나선각은 31°와 38° 사이의 각도인 타이어.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강사들의 접착제 코팅 처리 도중에 상기 보강사들에 적용된 인장력은 3 cN/tex 미만인 타이어.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보강사들의 접착제 코팅 처리 도중에 상기 보강사들에 적용된 인장력은 1.5 cN/tex 미만인 타이어.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 블럭의 상기 플라이의 상기 보강사들의 번수(yarn count)는 600 tex 이상의 값을 갖는 타이어.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 블럭의 플라이는상기 작용 블럭의 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 플라이에 대해 반경방향으로 외부에 인접하여 위치되는 타이어.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 작용 블럭의 플라이의 상기 보강사들은 1800 cN/tex 이상의 초기 탄성 모듈러스를 갖는 타이어.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 작용 블럭의 플라이의 상기 보강사들은 26°미만의 나선각을 갖는 방향성 폴리아미드 보강사들인 타이어.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 블럭의 플라이는 상기 타이어의 중심평면의 양측에서 상기 작용 블럭을 지나 축방향으로 연장되는 타이어.
  13. 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하고,
    상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함하는 항공기용 타이어에 있어서,
    상기 보호 블럭의 상기 플라이는 1000 cN/tex 미만의 초기 모듈러스와 65 cN/tex 이상의 강인성을 갖는 방향성 폴리아미드 보강사들로 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기용 타이어.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 크라운 보강재의 상기 작용 블럭은, 상기 보호 블럭의 플라이에 인접하며, 1800 cN/tex 이상의 초기 탄성 모듈러스를 갖는 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어지는, 적어도 하나의 플라이를 포함하는 항공기용 타이어.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 크라운은 하나의 중심 구역과 두개의 측면 구역을 포함하고, 상기 작용 블럭은 상기 크라운의 상기 측면 구역들에서 원주둘레로 배향되어 축방향으로 타이어의 중심평면의 양측에 배열된 1800 cN/tex 이상의 초기 탄성 모듈러스를 갖는 두개의 보강 요소 층을 또한 포함하는 항공기용 타이어.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 작용 블럭은 각각의 플라이 내에서 서로에 대해 평행하며 하나의 플라이로부터 다음 플라이까지 교차되어 원주둘레 방향에 대해 5°와 35° 사이의 각도(α)를 형성하는 두개의 보강 플라이를 또한 포함하고, 상기 보강사들은 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는 항공기용 타이어.
  17. 크라운과, 두개의 사이드월 및 두개의 비드와, 각각의 상기 비드에 고정된 케이싱 보강재와, 크라운 보강재를 포함하고,
    상기 크라운 보강재는 실질적으로 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어진 적어도 하나의 플라이를 갖는 반경방향으로 내부로부터 외부를 향하는 작용 블럭 및 보호 블럭을 포함하는 중장비 차량용 타이어에 있어서,
    상기 보호 블럭의 상기 플라이는 1000 cN/tex 미만의 초기 모듈러스와 65 cN/tex 이상의 강인성을 갖는 방향성 폴리아미드 보강사들로 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비 차량용 타이어.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 크라운 보강재의 상기 작용 블럭은, 상기 보호 블럭의 플라이에 인접하며, 1800 cN/tex 이상의 초기 탄성 모듈러스를 갖는 원주둘레로 배향된 평행한 보강사들로 이루어지는, 적어도 하나의 플라이를 포함하는 중장비 차량용 타이어.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 크라운은 하나의 중심 구역과 두개의 측면 구역을 포함하고, 상기 작용 블럭은 상기 크라운의 상기 측면 구역들에서 원주둘레로 배향되어 축방향으로 타이어의 중심평면의 양측에 배열된 1800 cN/tex 이상의 초기 탄성 모듈러스를 갖는 두개의 보강 요소 층을 또한 포함하는 중장비 차량용 타이어.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 작용 블럭은 각각의 플라이 내에서 서로에 대해 평행하며 하나의 플라이로부터 다음 플라이까지 교차되어 원주둘레 방향에 대해 5°와 35° 사이의 각도(α)를 형성하는 두개의 보강 플라이를 또한 포함하고, 상기 보강사들은 1800 cN/tex 이상의 초기 모듈러스를 갖는 중장비 차량용 타이어.
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