KR20110072247A - 유리섬유 복합체를 포함하는 타이어 코드 및 이를 이용한 래디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 구현예들은 유리섬유 복합체를 포함하는 타이어 코드 및 이를 이용한 래디얼 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나일론으로 코팅된 모노 필라멘트 형태의 유리섬유 복합체를 포함하는 타이어 코드 및 이를 이용한 저연비 성능이 향상된 래디얼 타이어에 관한 것이다.

유리섬유 복합체, 나일론, 타이어 코드, 래디얼 타이어

Description

유리섬유 복합체를 포함하는 타이어 코드 및 이를 이용한 래디얼 타이어{Tire Cord Comprising Glass Fiber Composite and Radial Tire Using The Same}

본 발명의 구현예들은 타이어 보강벨트용 타이어 코드 및 이를 포함하는 래디얼 타이어에 관한 것이다.

타이어에서 벨트는 주행 중 지면으로부터 전달되는 응력을 분산하고, 타이어의 접지형상을 유지시켜 우수한 주행, 마모, 제동 성능을 가질 수 있도록 해주는 매우 중요한 요소이다. 특히, 보강벨트는 이러한 벨트의 유동을 잡아주고 타이어 주행시 최적의 벨트 형상을 유지시켜 타이어가 항상 좋은 벨트형상을 유지하고 좋은 타이어 성능을 갖도록 하는 역할을 한다. 이러한 보강벨트용 소재인 텍스타일 코드 중 슈퍼 코드로 일컬어지는 유리섬유, 탄소 섬유, 아라미드는 스틸 코드 수준의 높은 인장 모듈러스를 갖는다. 그러나 이러한 텍스타일 코드들은 굽힘 강성(bending stiffness)에 대한 기여도가 매우 낮은 미세한 필라멘트들로 형성되어 스틸 코드에 비하여 매우 낮은 굽힘 강성을 갖는다. 이로 인해, 타이어의 접지형 상을 변경시켜 타이어 성능을 저하시킨다.

벨트의 굽힘 강성은 타이어 성능에 매우 중요한 요소로, 굽힘 강성이 낮은 경우 트레드부의 유동이 많아지며 마모성에 악영향을 미치고 보다 둥근 접지형상을 만들어 조종안정성에도 매우 불리한 영향을 미치며 플랫 스팟(flat spot)성도 불리하다.

텍스타일 코드의 굽힘 강성을 향상시키는 다른 방법은 필라멘트의 수를 줄이고 개별 필라멘트를 굵게 제조하는 것이다. 그러나 아라미드는 용매에 녹여 방사한 후 고분자체로부터 용매를 분리해내는 제조공법상 굵은 필라멘트로 제조하기 어려우며, 유리섬유 및 탄소섬유는 브리틀(brittle)한 소재의 특성상 굵게 제조될 경우 피로에 의한 파괴가 용이하여 장시간 반복 피로를 받는 타이어 벨트로 적용하기 어렵다.

본 발명의 구현예들은 유리섬유 복합체를 포함하여 타이어 성능은 유지하면서 동시에 타이에 벨트부의 중량을 감소시킴으로써 저연비 성능이 향상된 타이어 코드를 제공한다.

본 발명의 구현예들은 저연비성이 우수하고 높은 굽힘 강성을 갖는 고성능 래디얼 타이어를 제공한다.

본 발명의 하나의 양상은, 모노 필라멘트 형태의 유리섬유 복합체를 포함하는 타이어 코드로서, 상기 유리섬유 복합체를 이루는 유리섬유 필라멘트들의 외피가 나일론으로 코팅된 타이어 코드에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은 20 내지 200tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론이 있는 원형틀을 통과시켜 나일론으로 코팅된 유리섬유 복합체를 제조하는 단계;

상기 유리섬유 복합체를 냉각시키는 단계;

상기 냉각된 유리섬유 복합체를 RFL 수용액에 침적시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 타이어 코드의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은, 상기 타이어 코드를 이용한 래디얼 타이어에 관한 것이다.

본 발명의 구현예들에 의한 타이어 벨트용 코드는 높은 굽힘 강성 및 인장 모듈러스를 가질 뿐 아니라 타이어 벨트의 중량 감소를 통해 저연비 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 타이어 코드를 적용하여 래디얼 타이어를 제조할 경우, 우수한 저연비성을 나타낼 뿐 아니라 높은 굽힘 강성을 유지하여 접지현상의 변화 및 성능 변화를 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 구현예들에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 타이어 코드에 포함되는 유리섬유 복합체의 단면 모식도로서, 유리섬유 복합체가 나일론으로 코팅되기 전(좌측) 및 후(우측)의 형태가 도시되었다. 도 1의 우측을 참조하면, 코드의 구조를 이루는 유리섬유 복합체 내의 유리섬유 필라멘트(1)들의 외피가 나일론(2)으로 코팅되었음을 알 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 유리섬유 복합체는 20 내지 200tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론이 있는 원형의 틀을 통과시킨 후 냉각시킴으로써 제조될 수 있다. 이 때, 나일론은 압출기에 의해 녹여져 점성을 가질 수 있다.

본 발명의 구현예들에서 사용될 수 있는 나일론 코드는 나일론 6,6, 나일론6 또는 나일론 6,10일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같은 나일론으로 코팅된 유리섬유 복합체는 굽힘 강도(bending stiffness)가 높아 기존의 타이어 성능을 유지하면서 동시에 중량 감소를 통해 저연비 성능을 3 내지 5% 향상시킬 수 있다.

본 발명의 구현예들에 의한 유리섬유 복합체의 코드경은 0.50 내지 2.5mm일 수 있고, 바람직하게는 0.88 내지 0.92mm를 만족한다. 또한, 유리섬유 복합체의 절단신율은 4 내지 5.5%이고, 절단 강력은 95 내지 105kgf이며, 2% 중간신율의 모듈러스가 2200 내지 2500kgf일 수 있다.

보다 구체적으로, 일반적인 유리섬유에 내열접착 및 피로성능이 우수한 나일론을 코팅하여 제조된 모노 필라멘트(mono filament) 형태의 타이어 코드는 멀티 필라멘트 유리섬유의 낮은 굽힘 강도를 보완하여 스틸 코드(steel cord)에 비하여 높은 굽힘 강성을 달성할 수 있다. 또한, 모노 필라멘트 형태이지만, 유리섬유 복합체를 사용하여 인장 모듈러스도 기존의 수준을 유지할 수 있다. 따라서, 제조된 유리섬유 복합체를 사용하여 타이어를 제조하는 경우 타이어의 벨트 중량을 11% 까지 감소시킬 수 있고 저연비성을 3 내지 5% 개선 할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의한 유리섬유 복합체를 제조하는 방법에 대한 개략적인 공정은 다음과 같다.

먼저 20 내지 200tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론이 있는 원형틀을 통과시켜 유리섬유의 외피를 나일론으로 코팅시킨다. 이어서 나일론으로 코팅된 유리섬유 복합체를 냉각시키고 이를 RFL 수용액과 같은 일반적인 타이어용 나일론 코드 딥핑(nylon cord dipping) 용액에 침적시킨 후 열처리한다. 이 때 열처리하는 온도는 150 내지 250℃일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

이와 같이 제조된 코드는 나일론이 유리섬유 사이로 침투하며 모노 필라멘트 코드와 같은 효과를 나타낸다. 또한 유리섬유 고유의 높은 모듈러스는 그대로 유지되며, 높은 굽힘 강도를 갖기 때문에 자동차에서 발생하는 플랫 스팟(flat spot)성도 개선이 가능하다.

상기 타이어 벨트용 코드를 이용한 래디얼 타이어는 저 비중에 의해 타이어 벨트부의 중량 감소가 가능하여 우수한 저연비성을 나타낼 뿐 아니라 높은 굽힘 강성을 유지하여 접지현상의 변화 및 성능 변화를 방지할 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예 : 타이어 코드의 제조

80tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론 66이 있는 0.88mm 직경의 원형틀을 통과시켜 냉각시킨다. 이어서, 나일론 66으로 코팅된 유리섬유 복합체를 RFL로 열처리하여 타이어 코드를 제조하였다.

비교예 : 타이어 코드의 제조

통상의 스틸코드 제조 공정하에서 스틸 코드 구조 2+2(0.35mm)HT 로 타이어 코드를 제조하였다

실시예 및 비교예에서 제조된 코드의 조성, 코드구조, 강력, 절신, 굽힘 강도, 코드경, 단위 중량, 접착력을 하기 표 1에 기재하였다. 물성 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 절단 강력

코드를 신장 시험시 파괴가 일어날 때 걸리는 힘을 측정하였으며, 시험법은 ASTM D2229에 따른다.

(2) 절단 신율

코드를 신장시킬 때 파괴가 일어나는 신율이며, 시험법은 ASTM D2229에 따른다.

(3) 접착력

접착력 시편 및 시험법은 ASTM D2229에 따르며, 내열성 관련하여 100℃에서 24시간 노화 후 접착력을 측정하였다.

[표1]

상기 표 1을 참조하면, 나일론 66이 코팅된 유리섬유 복합체를 사용한 실시예의 경우 코드경은 4% 낮은 것으로 측정되었다. 또한, 비교예에 비해 굽힘 강도가 28% 향상하였고, 단위중량이 23% 감소하였음을 알 수 있다.

다음, 상기 실시예 및 비교예에 따른 코드를 적용하여 하기 표 2와 같은 구성으로 래디얼 타이어를 제조하였다.

[표2]

상기 표 2와 같은 구성으로 제조된 타이어의 고속 주행 내구성 평가 및 초기 조종안정성 평가, 고속주행 후 주행 안정성 평가를 다음과 같이 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표3]

상기 표3을 참조하면, 실시예와 비교예의 주행 및 내구성능은 서로 비슷하나 실시예의 경우 구름 저항성이 중속과 고속에서 3 내지 5% 유리하며, 플랫 스팟성이 7% 개선된 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이하의 도면들은 본 발명의 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 이해를 돕는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이들 도면에 기재된 사항으로만 한정되어 해석되어서는 안된다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 타이어 코드에 포함되는 유리섬유 복합체의 단면 모식도이다.

** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **

1: 유리섬유 필라멘트 2: 나일론

Claims (8)

1. 유리섬유 복합체를 포함하는 모노 필라멘트 형태의 타이어 코드로서, 상기 유리섬유 복합체를 이루는 유리섬유 필라멘트들의 외피가 나일론으로 코팅된 것을 특징으로 하는 타이어 코드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유리섬유 복합체는 20 내지 200tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론이 있는 원형의 틀을 통과시킨 후 냉각시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어 코드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 나일론은 나일론 6,6, 나일론 6 및 나일론 6,10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 타이어 코드.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유리섬유 복합체의 코드경은 0.88 내지 0.92mm인 것을 특징으로 하는 타이어 코드.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유리섬유 복합체의 절단신율은 4 내지 5.5%이고, 절단 강력은 95 내지 105kgf이며, 중간신율이 2%일때 모듈러스가 2200 내지 2500kgf인 것을 특징으로 하는 타이어 코드.
6. 20 내지 200tpm으로 연사된 유리섬유를 점성의 나일론이 있는 원형틀을 통과시켜 나일론으로 코팅된 유리섬유 복합체를 제조하는 단계;

   상기 유리섬유 복합체를 냉각시키는 단계;

   상기 냉각된 유리섬유 복합체를 RFL 수용액에 침적시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 타이어 코드의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 열처리는 150 내지 250℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 타이어 코드의 제조방법.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 의한 타이어 코드를 포함하는 래디얼 타이어.

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