KR20050103203A - 고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 당해고무 제품의 제조방법, 및 당해 보강재를 사용하는 공기타이어 및 당해 타이어의 제조방법 - Google Patents

고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 당해고무 제품의 제조방법, 및 당해 보강재를 사용하는 공기타이어 및 당해 타이어의 제조방법 Download PDF

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요코하마 고무 가부시키가이샤
토쿠센 코교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 불필요한 응력을 발생시키지 않으며 형상 안정성이 우수한 고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 이의 제조방법 및 당해 보강재를 사용하는 공기 타이어 및 이의 제조방법을 제공한다. 이러한 고무용 보강재는 단체 자유상태에서 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 공기 타이어로 대표되는 고무 제품에 매립된다.

Description

고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 당해 고무 제품의 제조방법, 및 당해 보강재를 사용하는 공기 타이어 및 당해 타이어의 제조방법{Reinforcement material for rubber, rubber product using the material and method for producing the product, pneumatic tire using the material and method for producing the tire}
본 발명은 자동차용 타이어 등의 고무 제품의 보강재로서 적절하고, 편평 코일상으로 가공된 보강재에 관한 것이며, 보다 상세하게는 불필요한 응력을 발생시키지 않으며, 형상 안정성이 우수한 고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 이의 제조방법 및 당해 보강재를 사용하는 공기 타이어 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 공기 타이어의 보강재로서는 편평 코일상으로 가공한 스틸 코드 또는 스틸 와이어를 사용하는 것이 제안되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)10-217716호, 제(평)10-258609호, 제(소)63-96338호]. 이러한 편평 코일상의 보강재는 원통 코일상의 스틸 코드 또는 스틸 와이어를 각 루프부가 코일축 방향으로 쓰러지도록 압궤(押潰)하면서 양측에서 미가황 고무에 끼우는 것으로 소정의 형상으로 가공되어 있다. 그 결과, 편평 코일상의 보강재에서는 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되도록 배치되어 있다.
그러나, 상기한 편평 코일상의 보강재는 원통 코일상의 스틸 코드 또는 스틸 와이어를 압궤하면서 가공되므로 형상이 안정되기 어려우며 고무 제품의 품질을 불안정하게 한다. 또한, 상기한 편평 코일상의 보강재는 비틀림 응력을 발생시킨 채로 고무 제품에 매립되므로 고무 제품의 내피로성에 악영향을 줄 우려가 있다. 또한, 원통 코일상의 스틸 코드 또는 스틸 와이어를 압궤하면서 미가황 고무에 끼울 때에 품질의 불균일을 감소시키기 위해서는 당해 가공설비를 복잡화하는 것이 필요하며, 이것이 고무 제품의 제조비용을 증가시키는 요인이 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 고무용 보강재를 도시하며, 1a는 평면도이고, 1b는 측면에서 보는 단면도이고, 1c는 X-X 화살표에서 보는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정의 도중에 도시한 것이며, 2a는 평면도이고, 2b는 측면에서 보는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정의 도중에 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정의 도중에 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 고무용 보강재에서 하중(N)과 신장(%)의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 고무용 보강재의 하중-신장 시험장치를 도시한 것이며, 6a는 측면도이고, 6b는 Y-Y 화살표에서 보는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 고무용 보강재를 사용하는 공기 타이어의 일례를 도시하는 자오선 반단면도이다.
도 8은 본 발명의 고무용 보강재의 고무 피복공정을 도시하는 측면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 구성에 관해서 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 고무용 보강재를 도시한 것이며, 도 2는 제1 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정의 도중에 도시하는 것이다. 본 실시 형태의 보강재(W1)는 도 1에 도시된 바와 같이 단체 자유상태에서 복수의 루프부(대략 원형부)가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 길이(L1)에 걸쳐 대략 곧게 뻗은 굴곡부(변형 부분)을 갖고 있다.
보다 구체적으로는, 보강재(W1)는 단체 자유상태에서 축(O1)의 주위를 축방향에 대하여 한쪽(도 1에서 우측)으로 경사지면서 편평 코일상으로 선회하는 복수의 루프부를 가지며, 한 둘레마다 루프부가 축(O1)에 따라 순차적으로 1방향으로 편위하며, 이들 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되어 띠모양으로 연속해 있다. 도 1의 예에서는 복수의 루프부 중 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수(N)는 4이다. 또한, 인접하는 루프부의 상호간에 대략 곧게 뻗은 굴곡부가 개재된 결과, 굴곡부의 양측 루프부의 중심 위치(곡률 반경의 중심)는 루프부가 축방향으로 넓어지는 방향으로 어긋나며, 이의 어긋남의 양만큼 루프부가 한 둘레마다 축방향의 한쪽으로 편위하고 있다.
이러한 보강재(W1)를 제조하는 데는, 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 선재(스틸 와이어 등)을 대략 밀착상태에서 원통 나선상으로 감아 이루어진 원통 코일(C)의 한 둘레마다 루프부의 동일 부위를 성형 가공장치(도시하지 않음)의 다이스(11)의 원호상으로 함몰한 다이스면에 순차적으로 공급하며, 압압(押庄) 가공편(12)에 의해 다이스면을 향하여 소정 압력으로 압박하여 성형가공한다. 원통 코일(C)은 스틸 와이어 등을 소재로 하여 미리 별도 공정에서 제조한 것을 사용한다.
이와 같이 하여 원통 코일(C)은 한 둘레마다 루프부의 동일 부위가 압압 가공편(12)으로 다이스(11)의 원호상으로 함몰한 다이스면을 향하여 소정 압력으로 압박됨으로써 이의 압박된 부분이 소성 변형되고, 압압 가공편(12)을 당겨 들이면 그 부분이 소정의 길이(L1)에 걸쳐 대략 곧게 뻗게 된다. 그리고, 원통 코일(C)이 회전하지 않도록 다음 한 둘레분을 송출하고, 동일 부위를 동일하게 압압 가공편(12)에 의해 다이스(11)의 다이스면을 압박하여 성형가공한다. 이것을 반복함으로써 한 둘레마다 루프부의 중심 위치가 성형가공에 의한 굴곡부의 길이(L1)를 피치로 하여 순차적으로 1방향으로 편위된 편평 코일상의 보강재(W1)로 된다.
상기 실시 형태에서 압압 가공편(12)을 압박하는 압력은 성형가공에서 굴곡부가 소성 변형되어 대략 곧게 뻗도록 조정한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정 도중에서 도시하는 것이다. 본 실시 형태의 보강재(W2)는 도 3에 도시하는 바와 같이 단체 자유상태에서 복수의 루프부(대략 원형부)가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 길이(L2)에 걸쳐 루프부보다 곡률이 작은(곡률 반경이 크다) 굴곡부(변형 부분)을 갖고 있다.
보다 구체적으로는, 보강재(W2)는 단체 자유상태에서 축(O2)의 주위를 축방향에 대하여 한쪽(도 3에서 우측)으로 경사지면서 편평 코일상으로 선회하는 복수의 루프부를 가지며, 한 둘레마다 루프부가 축(O2)에 따라 순차적으로 1방향으로 편위되며, 이들 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되어 띠모양으로 연속되어 있다. 도 3의 예에서는 복수의 루프부 중 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수(N)는 7이다. 또한, 인접하는 루프부의 상호간에 곡률이 작은 굴곡부가 개재되는 결과, 굴곡부의 양측의 루프부의 중심 위치(곡률 반경의 중심)는 루프부가 축방향으로 넓어지는 방향으로 어긋나고, 이의 어긋남의 양만큼 루프부가 한 둘레마다 축방향의 한쪽으로 편위하고 있다.
이러한 보강재(W2)를 제조하는 데는, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이 선재(스틸 와이어 등)을 대략 밀착 상태에서 원통 나선상으로 감아 이루어진 원통 코일(C)의 한 둘레마다 루프부의 동일 부위를 성형 가공장치(도시하지 않음)의 다이스(21)의 원호상으로 함몰된 다이스면에 순차적으로 공급하고, 압압 가공편(22)에 의해 다이스면을 압박하여 성형가공한다. 그리고, 원통 코일(C)이 회전하지 않도록 다음 한 둘레분을 송출하며, 동일 부위를 동일하게 압압 가공편(22)에 의해 다이스(21)의 다이스면을 압박하여 성형가공한다. 이것을 반복함으로써 한 둘레마다 루프부의 중심 위치가 성형가공에 의한 굴곡부의 길이(L2)를 피치로 하여 순차적으로 1방향으로 편위된 편평 코일상의 보강재(W2)로 된다.
상기 실시 형태에서 압압 가공편(22)을 압박하는 압력은 성형가공에서 굴곡부가 소성 변형되어, 대략 곧게 뻗기까지는 되지 않으며, 다른 부분보다 곡률이 작게 되도록 조정한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태의 고무용 보강재를 성형공정의 도중에 도시한 것이다. 본 실시 형태의 보강재(W3)는 도 4에 도시하는 바와 같이 단체 자유상태에서 복수의 루프부(대략 원형부)가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 길이(L3)에 걸쳐 루프부보다 곡률이 큰 (곡률 반경이 작다) 굴곡부(변형 부분)을 갖고 있다.
보다 구체적으로는, 보강재(W3)는 단체 자유상태에서 축(O3)의 주위를 축방향에 대하여 한쪽(도 4에서 우측)으로 경사지면서 편평 코일상으로 선회하는 복수의 루프부를 가지며, 한 둘레마다 루프부가 축(O3)에 따라 순차적으로 1방향으로 편위하며, 이들 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되어 띠모양으로 연속되어 있다. 도 4의 예에서는 복수의 루프부 중 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수(N)는 4이다. 또한, 인접하는 루프부의 상호간에 곡률이 큰 굴곡부가 개재하는 결과, 굴곡부의 양측의 루프부의 중심 위치(곡률 반경의 중심)는 루프부가 축방향으로 축소되는 방향으로 어긋나고, 이의 어긋남의 양만큼 루프부가 한 둘레마다 축방향의 한쪽으로 편위되어 있다.
이러한 보강재(W3)를 제조하는 데는, 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이 선재(스틸 와이어 등)을 대략적인 밀착 상태에서 원통 나선상으로 감아 이루어진 원통 코일(C)의 한 둘레마다 루프부의 동일 부위를 성형 가공장치(도시하지 않음)의 다이스(31)의 원호상으로 함몰한 다이스면에 순차적으로 공급하고, 압압 가공편(32)에 의해 다이스면을 압박하여 성형가공한다. 그리고, 원통 코일(C)이 회전하지 않도록 다음 한 둘레분을 송출하며, 동일 부위를 동일하게 압압 가공편(32)에 의해 다이스(31)의 다이스면을 압박하여 성형가공한다. 이것을 반복함으로써 한 둘레마다 루프부의 중심 위치가 성형가공에 의한 굴곡부의 길이(L3)를 피치로 하여 순차적으로 1방향으로 편위된 편평 코일상의 보강재(W3)로 된다.
상기 실시 형태에서 압압 가공편(32)을 압박하는 압력은 성형가공에서 굴곡부가 소성 변형되어, 다른 부분보다 곡률이 커지도록 조정한다.
이들 보강재(W1, W2, W3)는 단체 자유상태에서 편평 코일상을 이루고 있으므로, 예를 들면, 자동차용 타이어 등의 고무 제품의 보강재로서 적절하며, 그대로 고무중에 매립할 수 있으며, 또한 미가황 고무 등을 피복하여 시트상으로 가공한 후에 고무중에 매립할 수 있으며, 어느 경우에도 불필요한 응력을 발생시키지 않고 사용할 수 있으며, 사용 형태의 자유도가 크고, 다양한 형태로 사용할 수 있다.
그리고, 이들 보강재(W1, W2, W3)는 단체로 제조되므로 형상의 안정화가 용이하고, 설비를 간략화할 수 있으며, 염가로 제조할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 이들 보강재(W1, W2, W3)를 사용하여 타이어 등의 고무 제품을 제조할 때에 가공성이나 작업성을 개선하는 동시에 안정적인 품질을 확보할 수 있게 된다.
상기한 보강재(W1, W2, W3)는 각각 한가지 예이며, 루프부가 중첩된 수는 용도에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 특히, 복수의 루프부 중 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수(N)는 1 내지 15로 하면 양호하다. 랩수(N)가 하한치를 하회하는 경우, 강도가 불충분해지며, 상한치를 상회하는 경우, 유연성이 저하되고 고무에 대하여 세퍼레이션을 발생시키기 쉬워진다. 또한, 랩수(N)란 임의의 루프부에 대하여 한방향에서 중첩되는 다른 루프부의 수이다. 이러한 랩수(N)의 범위는 보강재가 고무 제품에 매립된 상태에서도 유지되는 것이 바람직하다.
보강재(W1, W2, W3)에서 와이어 직경은 O.1O 내지 5.OOmm가 바람직하며, 또한 0.12 내지 2.50mm가 보다 바람직하다. 와이어 직경이 하한치를 하회하는 경우, 강도가 불충분해지며, 상한치를 상회하는 경우, 신장이 부족하고, 유연성이 저하되어 고무에 대하여 세퍼레이션을 발생시키기 쉬워진다.
보강재(W1, W2, W3)에서 코일 폭(W)에 대한 코일 높이(H)의 비율(H/W×100%)은 2 내지 50%이면 양호하다(도 1 참조). 이러한 편평율이 하한치를 하회하는 경우, 강도가 불충분해지며, 상한치를 상회하는 경우, 유연성이 저하되어 고무에 대하여 세퍼레이션을 발생시키기 쉬워진다. 이러한 코일 폭(W)에 대한 코일 높이(H)의 비율의 범위는 보강재가 고무 제품에 매립된 상태에서도 유지되는 것이 바람직하다. 코일 형상은 특별히 한정되는 것이 아니며, 진원이나 타원 등의 원형 이외에 다각형으로 할 수 있다. 굴곡부는 코일 폭방향의 한쪽 또는 양쪽이라도 양호하다.
보강재(W1, W2, W3)에서 굴곡부의 길이(L1, L2, L3)는 코일 폭(W)에 대해 0.02W 내지 0.95W, 보다 바람직하게는 0.05W 내지 0.50W로 하면 양호하다. 굴곡부의 길이(L1, L2, L3)가 하한치를 하회하는 경우, 보강재의 형상 안정성이 저하되는 이외에 보강재의 유연성이 저하되며, 고무에 대하여 세퍼레이션을 발생시키기 쉬워진다. 또한, 굴곡부의 길이(L1, L2, L3)가 상한치를 상회하는 경우, 강도가 불충분해진다. 코일 폭(W)은 3.0 내지 150.0mm의 범위로부터 선택하면 양호하다.
보강재(W1, W2, W3)는 타이어 보강용의 경우, 하중 10N에서의 저응력 신장이 35% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상인 것이 요구된다. 이러한 저응력 신장이 작으면, 예를 들면, 타이어의 제조에서 가황할 때의 리프트에 추종하는 것이 곤란해진다.
도 5는 본 발명에서 사용하는 고무용 보강재의 저응력 신장의 특성을 도시하는 것이다. 도 5에서 실선은 편평 코일상의 보강재의 경우이며, 파선은 복수개의 스틸 와이어를 거칠게 연사한 하이 일롱게이션 코드의 경우이다. 이들로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 편평 코일상의 보강재를 사용하면, 예를 들면, 저응력 신장 150% 이상이라는 요구를 만족하는 것도 용이하다. 저응력 신장의 특성은 하기의 시험장치를 사용하여 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 고무용 보강재의 하중-신장 시험장치를 도시한 것이다. 고무용 보강재의 하중-신장 시험은 고무에 매립된 상태에서 보강재의 신장을 재현하도록 하여 실시하는 것이 필요하다. 도 6에서 수지제의 한쌍의 삽입판(33, 33)은 이의 각(角)부에 배치된 4개의 스페이서(34)를 개재시켜 서로 평행하게 접합되어 있다. 그 결과, 한쌍의 삽입판(33, 33) 사이에는 코일 높이(H) + 1.5mm의 간극이 형성되어 있다. 보강재의 시험체(35)는 한쌍의 삽입판(33, 33) 사이에 배치되며, 양쪽 말단부가 각각 압착 단자(36), 진(眞)직선 강선(37) 및 지퍼(38)을 개재시켜 도시하지 않은 인장 시험기에 접속되어 있다.
이와 같이 구성되는 시험장치를 사용하여 고무용 보강재의 저응력 신장의 특성을 측정하는 경우, 인장 시험기에 의해 시험체(35)를 축방향으로 인장하며, 이의 하중(N) 및 신장(%)를 측정한다. 이 때, 시험체(35)는 축방향과 직교하는 방향으로 팽창하는 것이 삽입판(33)에 의해 규제되며, 실질적으로 축 방향만큼 신장한다. 이에 따라 고무에 매립된 상태에서 보강재의 신장을 재현할 수 있게 된다. 인장 시험기로서는 인스트론형 인장 시험기를 사용할 수 있다. 예를 들면, 시험체의 길이(압착 단자 간의 거리)는 100mm로 하고, 인장속도는 20mm/분으로 하면 좋다.
도 7은 본 발명의 고무용 보강재를 사용하는 공기 타이어의 일례를 나타내며, 1은 트레드부, 2는 사이드월부, 3은 비드부이다. 좌우 한쌍의 비드부(3, 3) 간에는 복수층의 카커스층(4)이 장치 가설되어 있다. 이들 카커스층(4)은 이의 보강 코드가 층간에 서로 교차하도록 적층되어 있다. 각 비드부(3)에는 각각 3조의 비드 코어(5)가 매립되어 있으며, 카커스층(4)의 양쪽 말단부가 이들 비드 코어(5)의 둘레에 비드 충전제(6)를 끼우도록 하여 타이어 내측에서 외측으로 되돌아 오고 있다. 카커스층(4)의 내측에는 좌우의 비드부(3, 3)간에 걸쳐 내부 라이너층(7)이 설치되어 있다. 또한, 양쪽 사이드월부(2, 2)간에 걸치는 카커스층(4)의 외주측에는 유기섬유 코드로 이루어진 브레이커층(8)이 매립되어 있다. 또한, 유기섬유 코드로 이루어진 브레이커층(8)의 외주측에는 스틸 코드로 이루어진 브레이커층(9)이 매립되어 있다. 또한, CL은 타이어 적도면을 통과하는 타이어 센터 라인이다.
공기 타이어에서 브레이커층(9)에는, 예를 들면, 상기한 편평 코일상의 보강재(W1)가 사용되며 당해 보강재(W1)가 타이어 둘레 방향에 연속적으로 권취되어 있다. 보강재(W1)의 타이어 둘레 방향에 대한 경사 각도는 대략 0o일 수 있으며, 또는 보강재(W1)의 타이어 둘레 방향에 대하여 경사시키면서 지그재그로 되돌아 오도록 할 수 있다. 또한, 편평 코일상의 보강재(W1) 대신에 보강재(W2) 또는 보강재(W3)를 사용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
이러한 편평 코일상의 보강재(W1)를 공기 타이어의 브레이커층(9)에 사용하는 경우, 브레이커층(9)의 품질을 안정화하며, 그 결과로서 내피로성 및 내절단성을 향상시킬 수 있다. 또한, 편평 코일상의 보강재(W1)는 유연하고 신장이 크기 때문에 고무 보강재로서 최적이다. 또한, 편평 코일상의 보강재(W1)는 단말이 실질적으로 존재하지 않으므로 내세퍼레이션성의 향상에도 기여한다.
상기한 공기 타이어(고무 제품)를 제조하는 경우, 편평 코일상의 보강재(W1)를 미가황 고무중에 매립하여 미가황 타이어(미가황 고무 제품)을 성형한 후, 당해 미가황 타이어를 가황한다. 여기서, 보강재(W1)는 고무를 피복하지 않은 상태에서 미가황 타이어의 성형공정에 공급할 수 있지만, 그 경우, 보강재(W1)의 치수가 흐트러지며, 고무 피복이 불충분해질 우려가 있다. 그래서 보강재(W1)는 고무를 피복한 상태에서 미가황 타이어의 성형공정에 공급하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 고무용 보강재를 고무 피복하여 시트상으로 가공하는 공정을 도시하는 것이다. 도 8에서 (41, 42)는 프레스 롤, (43, 44, 45)는 가이드 롤이다. 프레스 롤(41)은 도시되지 않은 구동수단에 의해 회전 구동하도록 구성되어 있으며, 프레스 롤(42)은 프레스 롤(41)의 회전에 따라 종속 운동한다.
미가황 고무로 이루어진 스트립(51)은 도시되지 않은 압출장치로부터 압출되며, 가이드 롤(43)을 통해 프레스 롤(41, 42)간의 간극에 상방으로부터 공급된다. 한편, 미가황 고무로 이루어진 스트립(52)은 도시되지 않은 압출장치로부터 압출되며, 가이드 롤(44)을 통해 프레스 롤(41, 42)간의 간극에 측방으로부터 공급된다. 또한, 편평 코일상으로 가공된 보강재(W1)는 가이드 롤(45)을 통해 스트립(51, 52) 사이에 공급된다. 그리고, 보강재(W1) 및 스트립(51, 52)이 프레스 롤(41, 42)간의 간극을 통과함으로써 보강재(W1)를 포함하는 시트재(54)가 연속적으로 성형된다. 이러한 보강재(W1)를 포함하는 시트재(54)를 공기 타이어의 보강 부위에 필요에 따라 붙이도록 하면 양호하다. 상기와 같은 타이어 제조공정에서, 편평 코일상의 보강재(W1)는 치수가 안정되어 있으므로 가공하기 쉬우며, 취급이 용이하다. 또한, 편평 코일상의 보강재(W1)는 가공할 때의 거동이 안정되어 있으므로 재료 공급설비를 복잡화할 필요는 없다. 따라서, 공기 타이어의 제조비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 편평 코일상의 보강재(W1)는 트레드부에서 타이어 둘레 방향으로 연속적으로 권취한 경우라도, 가황할 때에 리프트(타이어 직경 방향으로의 확장)에 추종할 수 있다.
상기한 실시 형태에서는 고무 제품이 공기 타이어인 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명에서는 고무 제품으로서는 컨베이어 벨트, 마린 호스, 방현(防舷)재 등을 들 수 있다. 또한, 공기 타이어의 보강 부위는 특별히 한정되는 것이 아니며, 공기 타이어의 다양한 부위에 사용할 수 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 불필요한 응력을 발생시키지 않으며, 또한 형상 안정성이 우수한 고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 이의 제조방법, 및 당해 보강재를 사용하는 공기 타이어 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고무용 보강재는 단체(單體) 자유상태에서 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루는 것을 특징으로 하는 것이다. 요컨대, 본 발명의 고무용 보강재는 단체 자유상태에서 축의 주위를 축방향에 대하여 한쪽으로 경사시키면서 편평 코일상으로 선회하는 복수의 루프부를 가지며, 한 둘레마다 루프부가 축을 따라 순차적으로 1방향으로 편위(偏位)하며, 이들 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되어 띠모양으로 연속해 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이 단체 자유상태에서 편평 코일상을 이루는 보강재는 그대로 고무중에 매립시킬 수 있으며, 또한 미가황 고무 등을 피복하여 시트상으로 가공한 후에 고무중에 매립할 수 있으며, 어느 경우에도 불필요한 응력을 발생시키지 않고 사용할 수 있다. 그리고, 이러한 보강재는 단체로 제조되므로 형상의 안정화가 용이하고, 설비를 간략화할 수 있으며, 염가로 제조할 수 있다.
보강재는 하중 10N에서 저응력 신장이 35% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 저응력 신장을 크게 함으로써, 예를 들면, 타이어의 제조에서 가황할 때에 리프트에 용이하게 추종할 수 있다. 보강재에서 복수의 루프부 중 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수는 1 내지 15로 하면 양호하다. 이에 따라, 보강재의 강도와 유연성을 양립시킬 수 있다.
본 발명에서는 단체 자유상태에서 미리 보강재가 편평 코일상으로 가공되어 있는 것이 필요하지만, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 설치함으로써 보강재의 형상 안정성을 보다 높일 수 있게 된다. 이 경우, 본 발명의 보강재는 종래와 비교하여 완전히 신규한 구성을 가지며, 고무중에 매립된 상태라도 특정할 수 있다.
즉, 본 발명의 고무용 보강재는 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 고무 제품은 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 고무중에 매립한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명의 고무 제품의 제조방법은 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 미가황 고무중에 매립하여 미가황 고무 제품을 성형한 후, 당해 미가황 고무 제품을 가황하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공기 타이어는 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 고무중에 매립한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명의 공기 타이어의 제조방법은 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루며, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 미가황 고무중에 매립하여 미가황 타이어를 성형한 후, 당해 미가황 타이어를 가황하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 부여하면서 편평 코일상의 보강재를 성형한 경우, 불필요한 응력을 발생시키지 않으며, 보강재의 형상을 안정화할 수 있다. 따라서, 편평 코일상의 보강재를 사용하여 공기 타이어로 대표되는 고무 제품을 제조할 때에 가공성이나 작업성을 개선하는 동시에 안정적인 품질을 확보할 수 있으며, 또한 고무 제품의 내피로성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부는 대략 곧게 뻗었어도 양호하고, 루프부보다 곡률을 작게(곡률 반경을 크게) 한 것이라도 양호하며, 루프부보다 곡률을 크게(곡률 반경을 작게) 한 것이라도 양호하다. 특히, 대략 곧게 뻗은 굴곡부를 형성하는 것이 바람직하다.
보강재는 적어도 1개의 바탕선을 가지런히 하거나 연사(撚絲)하여 합친 스틸 코드로 구성할 수 있지만, 특히 1개의 바탕선(단체의 스틸 와이어)으로 구성하는 것이 바람직하다. 스틸 코드를 복수개의 바탕선으로 구성하는 경우, 이들 바탕선을 연사하여 합치는 것이 바람직하다. 이의 연사 구조에 관해서는 공지된 구조를 적용할 수 있으며, 고무의 침투성의 점에서 l×n 구조가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
타이어 사이즈 1200-24 16PR에서, TRA CODE L4의 스무스 트레드를 가지며 8장의 나일론 카커스 플라이와 2장의 나일론 브레이커 플라이와 스틸 브레이커 플라이로 구성되는 바이어스 구조를 갖는 광석 운반 차량용 공기 타이어에서 스틸 브레이커 플라이의 구조만을 표 1과 같이 여러가지로 다르게 한 종래예, 비교예, 실시예를 각각 제작한다.
종래예에서는 직선상으로 연장된 복수개의 스틸 코드를 가지런히 하여 고무중에 매립하여 이루어진 캘린더재를 가공하며, 당해 캘린더재를 사용하여 브레이커 플라이를 형성한다. 비교예에서는 원통 코일상의 스틸 코드(스틸 와이어)를 편평 코일상으로 압궤하면서 양측에서 고무 피복하는 것으로 시트재를 성형하며, 당해 시트재를 사용하여 브레이커 플라이를 형성한다. 실시예에서는 미리 편평 코일상으로 성형된 스틸 코드(스틸 와이어)를 양측에서 고무 피복하는 것으로 시트재를 성형하며, 당해 시트재를 사용하여 브레이커 플라이를 형성한다.
이들 시험 타이어에 관해서, 하기의 시험방법에 따라 내절단성, 스틸 브레이커 플라이의 성형 생산성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재한다.
[내절단성]
시험 타이어를 공기압 550kPa에서 림 조성하며, 광석 운반차량에 장착하여, 실제로 갱내에서 운반작업에 사용한 후, 절단 상처에 의한 손상상태를 조사하여, 나일론 브레이커에 달하는 절단 상처의 총 길이를 구한다. 평가결과는 측정치의 역수를 사용하여, 종래예를 100으로 하는 지수로써 나타낸다. 이러한 지수치가 클 수록 내절단성이 우수한 것을 의미한다.
[스틸 브레이커 플라이의 성형 생산성]
성형 드럼 위에서 스틸 브레이커 플라이의 성형시간을 측정한다. 평가결과는 측정치의 역수를 사용하여, 비교예를 100으로 하는 지수로써 나타낸다. 이러한 지수치가 클수록 스틸 브레이커 플라이의 성형 생산성(가공성, 작업성)이 우수한 것을 의미한다.
종래예 비교예 실시예
스틸 브레이커의 플라이 수 2층 2층 2층
코드 각도(°) 26 0 0
코드 연사 구조 3+9+15 1 ×1 1 ×1
바탕선 직경(mm) 0.17 0.50 0.50
코드 형상 클로즈드 코일상 코일상
코일 형상 - 원형 원형
대략 곧게 뻗은 굴곡부 - 없음 있음
굴곡부의 길이(L) - - 0.14W
랩수(N) ※ - 3 3
코일 폭(W)(mm) - 15.0 15.0
편평률(H/W ×100%) ※ - 12 12
내절단성 100 140 145
스틸 브레이커 플라이의 성형 생산성 - 100 160
※ 80% 신장시의 측정치
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 타이어는 내절단성이 종래예의 타이어와 비교하여 대폭적으로 향상되며, 비교예의 타이어와 대비해도 개선효과가 보인다. 또한, 실시예에서는 편평 코일상의 보강재가 대략 곧게 뻗은 굴곡부를 구비하고, 이의 형상 안정성이 보다 우수하므로 비교예와 비교하여 스틸 브레이커 플라이의 성형 생산성이 양호하다.
본 발명에 따르면, 불필요한 응력을 발생시키지 않으며, 또한 형상 안정성이 우수한 고무용 보강재를 제공하고, 나아가서는 공기 타이어로 대표되는 고무 제품을 제조할 때에 가공성이나 작업성을 개선하는 동시에 안정적인 품질을 확보할 수 있으며, 또한 고무 제품의 내피로성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관해서 상세하게 설명했지만, 첨부 클레임에 의해 규정되는 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않는 한, 이에 대하여 각종 변경, 대용 및 치환할 수 있다고 이해해야 한다.

Claims (9)

  1. 단체 자유상태에서 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루는 고무용 보강재.
  2. 제1항에 있어서, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 고무용 보강재.
  3. 제1항에 있어서, 임의의 루프부에 중첩되는 다른 루프부의 랩수가 1 내지 15인 고무용 보강재.
  4. 제1항에 있어서, 하중 10N에서의 저응력 신장이 35% 이상인 고무용 보강재.
  5. 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 고무용 보강재.
  6. 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 고무중에 매립한 고무 제품.
  7. 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 미가황 고무중에 매립하여 미가황 고무 제품을 성형한 후, 당해 미가황 고무 제품을 가황하는 고무 제품의 제조방법.
  8. 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 고무중에 매립한 공기 타이어.
  9. 복수의 루프부가 순차적이고 부분적으로 중첩되는 편평 코일상을 이루고, 인접하는 루프부의 상호간에 당해 루프부와는 곡률이 상이한 굴곡부를 갖는 보강재를 미가황 고무중에 매립하여 미가황 타이어를 성형한 후, 당해 미가황 타이어를 가황하는 공기 타이어의 제조방법.
KR1020057013592A 2003-01-24 2004-01-22 고무용 보강재, 당해 보강재를 사용하는 고무 제품 및 당해고무 제품의 제조방법, 및 당해 보강재를 사용하는 공기타이어 및 당해 타이어의 제조방법 KR101141032B1 (ko)

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