KR20120030953A - 공기입 타이어 및 공기입 타이어 제조 방법 - Google Patents

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KR20120030953A
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써지 쥴리엔 어구스트 임호프
존 우즈
랄프 요아힘 올브리히
장-루크 파우레
올리비에 마르셀 유진 듀란
줄리아 마틴 프랑소와즈 클라우딘 타혼
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

공기입 타이어는 복수의 개별 침지 및 개별 점착화된 코드가 개별적으로 부착된 타이어 구성요소를 구비한다.

Description

공기입 타이어 및 공기입 타이어 제조 방법{A PNEUMATIC TIRE AND METHOD FOR MAKING A PNEUMATIC TIRE}
본 발명은 공기입(pneumatic) 타이어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 고성능 자동차 및 오토바이 타이어에 관한 것이다.
종래의 오토바이 타이어는, 오토바이가 코너링 시에 급격히 기울어질 때 노면과의 양호한 접촉을 제공하기 위해 횡단면이 날카로운 곡선형인 매우 넓은 트레드를 사용한다. 모든 조건 하에서 한결같은 지면 접촉 면적 또는 '타이어 접지면(footprint)'의 유지는 전반적인 차량 핸들링을 결정하는데 있어서 주요 인자이다. 반경 방향 구조의 경주용 오토바이 타이어에서 특히 중요한 것은 경주 조건 하에서 코너링 속도를 극대화시키기 위해 안정성을 갖춘 높은 코너링 능력의 특징이다.
종래의 반경 방향 오토바이 경주용 타이어는, 타이어 비드로부터 반경 방향 및 축방향 외측으로 트레드 에지로 연장되는 짧은 사이드월을 갖는다. 비드는 테이퍼진 비드 시트 상의 휠 림(wheel rim)에 대한 결합을 제공한다. 사이드월은, 팽창 압력에 의해 인장될 때 사이드월 기하구조와 함께 작용하여 곡선형 트레드 구역이 코너링 력을 견디기 위한 고정 장소를 제공하는 반경 방향 카카스 플라이(carcass ply)에 의해 보강된다.
종래 타이어의 날카로운 곡선형 트레드 구역은, 코너링 시에 오토바이의 기울어짐을 가능하게 하는데 필요한 구조적 강성을 제공하고 또한 양호한 로드 그립(road grip: 타이어와 노면 사이의 마찰)을 위해 지면 접촉 패치의 국소적인 트레드 평탄화가 가능하도록 충분한 가요성을 제공하기 위해 보강 브레이커에 의해 특별히 보강될 수 있다.
종래의 오토바이 경주용 타이어는 일부 경주로가 불균일한 숄더 마모 및 그립을 필요로 하기 때문에 중심 경질 트레드 콤파운드 및 상이한 숄더 트레드 콤파운드를 사용할 수 있다.
이들 타이어를 제조하기 위한 종래 방법은, 제조비를 증가시키고 스크랩을 증가시킬 수 있는 압출 또는 압연(calendering) 단계를 포함한다.
감소된 비용으로 타이어를 제조하는 임의의 새롭고 혁신적인 방법이 상업적으로 바람직할 것이다.
(정의)
하기 정의는 개시된 발명을 통괄한다.
"에이펙스(apex)"는 반경 방향으로 비드 코어 위에 배치되고 플라이와 턴업 플라이 사이에 배치되는 탄성중합성 충전재(elastomeric filler) 요소를 의미한다.
"환형"은 링처럼 형성된 것을 의미한다.
"편평비(aspect ratio)"는 그 단면 폭에 대한 그 단면 높이의 비를 의미한다.
"축방향" 및 "축방향으로"는 본 명세서에서 타이어의 회전축에 평행한 라인 또는 방향을 지칭하기 위해 사용된다.
"비드(bead)"는, 플라이 코드에 의해 래핑되고 플리퍼(flipper), 치퍼(chipper), 에이펙스, 토우 가드(toe guard) 및 체퍼(chafer)와 같은 다른 보강 요소와 더불어 또는 이러한 보강 요소가 없이 설계 림에 맞도록 형상화되는 환형 인장 부재를 포함하는 타이어 부분을 의미한다.
"벨트 구조체"은 직조 또는 부직조되고(unwoven), 트레드 아래에 놓이며, 비드에 고정되지 않고, 타이어의 적도면에 대해 경사진 코드를 갖는, 평행한 코드의 적어도 두 개의 환형 층 또는 플라이를 의미한다. 벨트 구조체는 또한, 제한(restricting) 층으로 작용하는, 비교적 낮은 각도로 경사지는 평행한 코드의 플라이를 구비할 수도 있다.
"바이어스 타이어"(크로스 플라이)는, 카카스 플라이 내의 보강 코드가 비드마다 타이어의 적도면에 대해 약 25°내지 65°의 각도로 타이어를 가로질러 비스듬하게 연장되는 타이어를 의미한다. 복수의 플라이가 존재하는 경우, 플라이 코드는 교호적인 층에서 반대 각도로 달린다.
"브레이커"는 타이어의 적도면에 대해 카카스 플라이 내의 평행한 보강 코드와 동일한 각도를 갖는 평행한 보강 코드의 적어도 두 개의 환형 층 또는 플라이를 의미한다. 브레이커는 대개 바이어스 타이어와 연관되어 있다.
"케이블"은 두 가닥 이상의 실을 꼬아서 만들어진 코드를 의미한다.
"카카스"는 플라이 위의 벨트 구조체, 트레드, 언더트레드, 및 사이드월 고무를 제외하지만 비드를 구비하는 타이어 구조체를 의미한다.
"원주 방향"은, 적도면(EP: Equatorial Plane)에 평행하고 축방향에 수직한 환형 타이어 표면의 둘레를 따라서 연장되는 라인 또는 방향을 의미한다.
"코드(cord)"는 복수의 연사(twisted yarn)의 조립체와 같은 하나 이상의 연사 또는 비연사(untwisted yarn)를 의미한다. "코드(cords)"는 또한 타이어의 플라이를 구성하는 보강 스트랜드 중 하나로서 지칭될 수도 있다.
"코드 각도"는 코드가 적도면에 대해 형성하는, 타이어의 평면도에서 좌측 또는 우측의, 예각을 의미한다. "코드 각도"는 경화되었지만 팽창되지는 않은 타이어에서 측정된다.
"데니어"는 1 그램이 9000 미터의 길이를 갖는 무게 단위(선밀도를 표시하기 위한 단위)를 의미한다. 데시텍스(Dtex)는 1 그램이 10,000 미터의 길이를 갖는 무게 단위를 의미한다.
"탄성중합체"는 변형 이후 크기와 형상을 회복할 수 있는 탄성 재료를 의미한다.
"적도면(EP)"은 타이어의 회전축에 수직하고 그 트레드의 중심을 통과하는 평면을 의미한다.
"직물(fabric)"은, 꼬아질(twisted) 수 있으며, 이어서 고탄성율 소재의 복수의 다양한 필라멘트(역시 꼬아질 수 있음)로 구성되는 본질적으로 단일방향으로 연장되는 코드의 망을 의미한다.
"섬유(fiber)"는 필라멘트의 기본 요소를 구성하는 천연 또는 인조의, 물질 단위이다. 그 직경 또는 폭의 적어도 100배가 되는 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
"필라멘트 카운트(count)"는 실(yarn)을 구성하는 필라멘트의 개수를 의미한다. 예: 1000 데니어 폴리에스테르는 대략 190개의 필라멘트를 갖는다.
"고장력강(high tensile steel: HT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 3400 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"내측(inner)"은 타이어의 내부를 향하는 것을 의미하고, "외측(outer)"은 타이어의 외부를 향하는 것을 의미한다.
"LASE"는 특정 신장율에서의 하중(load at specified elongation)이다.
"측방향(lateral)"은 축방향을 의미한다.
"레이 길이(lay length)"는 꼰 필라멘트 또는 스트랜드가 다른 필라멘트 또는 스트랜드 주위로 360도 회전하기 위해 이동하는 거리를 의미한다.
"거대장력강(mega tensile steel: MT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 4500 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"반경 방향" 및 "반경 방향으로"는 반경 방향으로 타이어의 회전축을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 의미하기 위해 사용된다.
"사이드월"은 트레드와 비드 사이에 있는 타이어 부분을 의미한다.
"수퍼장력강(super tensile steel: ST)은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 3650 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"강인성(tenacity)"은 비인장(unstrained) 견본의 단위 선밀도당 힘(gm/tex 또는 gm/denier)으로 표시되는 응력이다. 직물에 사용된다.
"장력"은 힘/단면적으로 표시되는 응력이다. psi로 표시되는 강도는 gram/denier로 표시되는 강인성보다 12,800배 비중이 크다.
"트레드"는 타이어가 수직 하중 하에서 정상적으로 팽창될 때 도로와 접촉되는 타이어 부분을 타이어 케이싱에 대한 접합 시에 구비하는 몰딩, 압출 또는 성형된 고무 구성요소를 의미한다.
"초장력강(ultra tensile steel: UT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 4000 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"실(yarn)"은 직물 섬유 또는 필라멘트의 연속 스트랜드를 총칭하는 용어이다. 실은 이하의 형태로 발생된다: 1) 함께 꼬아지는 복수의 섬유; 2) 꼬임없이 함께 놓이는(laid) 복수의 필라멘트; 3) 어느 정도의 꼬임과 더불어 함께 놓이는 복수의 필라멘트; 4) 꼬임이 있거나 없는 단일 필라멘트(모노필라멘트); 5) 꼬임이 있거나 없는 재료의 좁은 스트립.
본 발명에 따른 공기입 타이어는, 복수의 개별 침지 및 개별 점착화된 코드(individually dipped and individually tackified cords)가 개별적으로 부착된 타이어 구성요소를 구비한다. 타이어 구성요소는 예를 들어, 공기입 타이어의 고속 성능 및 제조를 개선하기 위한 트레드 보강 구조체일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 코드는 모노필라멘트 또는 연사다.
본 발명의 일 양태에서, 코드는 400 내지 3500 Dtex 범위의 Dtex를 갖는 아라미드 코드이다. 바람직하게, Dtex는 1670 Dtex 또는 1680 Dtex와 같은 1500 내지 1800 Dtex의 범위에 있다.
본 발명의 일 양태에서, 코드는 4 내지 7 범위, 바람직하게는 5 및 6의 꼬임 계수(twist multiplier)를 갖는다. "꼬임 계수"란 코드 중의 하나 이상의 실이 코드의 종축에 대해 형성하는 나선 각도의 지표가 되는 숫자를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 코드의 꼬임 계수(TM)는 섬유 분야에서 주지되어 있는 하기 방정식에 따라 결정된다:
TM = 0.0137 CT×(CD)1/2
여기에서 TM은 꼬임 계수이고; CT는 코드 길이 1인치(2.54cm)당 턴 수이며; CD는 실 소그룹(subgroup)에 일체의 꼬임이 부여되기 전에 코드의 실 및/또는 실 소그룹의 데니어(denier)의 합계이다. 코드의 꼬임 계수는 장력, 탄성계수, 신장율 및 피로와 같이 그 물리적 특성을 특정한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 트레드 보강 구조체는 공기입 타이어의 원주 방향에 대해 -5°내지 +5°로 배향되는 복수의 개별 침지 및 개별 점착화된 코드를 구비한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코드는 각각 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 꼬인 아라미드사로 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 타이어 구성요소는 벨트 구조체, 카카스, 오버레이, 언더트레드 및 에이펙스로 구성되는 그룹에서 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 침지 공정 중에 또는 이후에 코드에는 점착화된 마무리가 적용된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 타이어 구성요소는 트레드, 적어도 하나의 브레이커 및/또는 적어도 하나의 카카스 플라이 사이에 반경 방향으로 배치되는 오버레이이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 점착화된 코드는 미경화 공기입 타이어의 제조 과정 중에 카카스 구조체 상에 직접 부착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코드는 아라미드, PEN, PET, PVA, PBO, POK, 레이온, 나일론, 카본 및 글래스 파이버 중 하나로 구성된다.
본 발명에 따른 방법은 공기입 타이어를 조립한다. 이 방법은, 첫 번째로, 개별 코드를 제 1 용액 또는 에멀젼에 침지시켜 전처리하는 단계와, 두 번째로, 상기 개별 코드를 건조시키는 단계와, 세 번째로, 침지 및 건조된 개별 코드의 표면을 제 2 용액 또는 에멀젼으로 점착화시키는 단계와, 네 번째로, 점착화된 개별 코드를 미경화 타이어 구성요소의 표면에 부착하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 점착화된 개별 코드는 타이어 제조 드럼 상의 미경화 타이어 구성요소에 부착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 미경화 타이어 구성요소는 카카스, 벨트 구조체, 오버레이, 언더트레드 또는 트레드 쿠션층으로 구성되는 그룹에서 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 제 2 용액 또는 에멀젼은 용제에서 용해된 고무 화합물을 포함한다. 바람직하게, 상기 용제는 톨루엔과 같은 석유 유도체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 부착 단계는 개별 코드의 압연 없이 이루어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 침지는, 개별 코드를 제 1 용액 또는 에멀젼에 침지시키고, 접착 촉진제를 도포하거나, 및/또는 침지된 개별 코드를 건조 단계 이전에 추가 용액 또는 에멀젼에 침지시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 추가 용액 또는 에멀젼은 레조르시놀 포름알데히드(resorcinol formaldehyde: RFL) 수지를 함유한 고무 라텍스를 포함하는 수성 에멀젼이다.
본 발명에 의하면 감소된 비용으로 타이어를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명과 함께 사용하기 위한 예시적인 오토바이 타이어의 개략도.
본 발명의 추가 양태는 첨부 도면을 참조하는 하기 실시예의 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1의 예시적인 오토바이 타이어(1)는 비드 구역(10, 11)에서 종료되는 한 쌍의 사이드월(8, 9)을 구비한다. 각각의 비드 구역(10, 11)은 비신장성 환형 비드 코어(12, 13)에 의해 보강된다. 각각의 비드 구역(12, 13) 사이에서 연장되는 것은, 각각의 플라이 턴업(turn-up)(15, 16)을 형성하기 위해 내부에서 외부로 측방향으로 각각의 비드 코어(12, 13) 주위로 터닝됨으로써 각 비드 구역에 고정되는 하나 이상의 플라이로 이루어진 타이어 카카스 보강 플라이 구조체(14)이다. 카카스 보강 플라이 구조체(14)은 예를 들어, 실질적으로 반경 방향으로 배향되는 나일론 직물 코드의 단일 플라이를 포함할 수 있다. 각각의 비드 구역(10, 11)은, 각각의 비드 코어(12, 13)에 고정되고 반경 방향 외측으로 협착/테이퍼지는 경질 고무 에이펙스 부재(17, 18)를 추가로 포함할 수 있다.
예시 타이어(1)의 카카스 플라이 직물은 또한 폴리에스테르, 레이온, 나일론 또는 파라-아라미드(para-aramid) 코드를 포함할 수 있다. 추가로, 오토바이의 뒷바퀴용 타이어의 경우에는 실질적으로 90도에 놓이는 코드의 단일 플라이 카카스가 특히 유리할 수 있지만, 앞바퀴에 대해서는 70도 내지 88도의 각도로 교차되는 코드의 두 개의 플라이를 갖는 오토바이 타이어가 사용될 수 있다.
예시 타이어(1)는 본 발명에 따라 브레이커 조립체(또는 벨트 구조체) 및 오버레이(8)에 의해 보강되는 트레드 에지(3, 4)를 갖는 볼록한 트레드 구역(2)과 0.6의 캠버 값을 가질 수 있다. 트레드의 폭(TW)은 외표면을 따라서 측정되는 220 ㎜일 수 있다. 브레이커 조립체는 제로, 하나 또는 두 개의 브레이커 플라이(5, 7)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 단수 또는 복수의 브레이커 플라이(5, 7)는 파라-아라미드 코드 타이어 직물, 또는 스틸 모노필라멘트 플라이와 같은 기타 적합한 재료와 구조를 가질 수 있다.
도 1의 예시 타이어(1)에서, 두 개의 브레이커 플라이(5, 7) 내의 코드는 타이어의 원주 방향에 대해 25도 각도로 상호 반대로 경사질 수 있다. 반경 방향 내측 브레이커 플라이(7)는 200 ㎜의 폭(Bi)을 가질 수 있으며, 이는 220 ㎜의 폭(Bo)을 가질 수 있는 반경 방향 외측 브레이커 플라이(5)보다 좁을 수 있다. 브레이커 플라이(5, 7)는 또한 스틸 코드를 포함할 수 있다.
오버레이(8)는, 개별 침지되고 이어서 개별 점착화되는(즉, 압연되지 않는) 단일 단부 코드를 포함할 수 있다. 복수의 코드는 개별 침지될 수 있지만, 침지 공정/기계를 통해서 평행 이동하면서 동시에 침지될 수도 있다. 예를 들어, 개별 코드는 240/240 tpm(turns per meter) 또는 기타 적합한 구조를 갖는 모노필라멘트, 파라-아라미드 1680/3 Dtex일 수 있다. 점착화된 마무리를 위한 재료의 선택은 타이어에 사용하기 위해 선택되는 재료에 크게 의존할 수 있다. 당업자는 이러한 적합한 재료를 결정할 수 있다. 점착화된 마무리는 단일 단부 코드를 수지와 고무 격자의 수성 또는 용제 혼합물 내에서 코팅하는 것과 같은 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 예시적인 방법은, 첫 번째로, 개별 코드를 제 1 용액 또는 에멀젼에 침지시켜 전처리하는 단계와; 두 번째로, 상기 개별 코드를 건조시키는 단계와; 세 번째로, 침지 및 건조된 개별 코드의 표면을 제 2 용액 또는 에멀젼으로 점착화시키는 단계; 및 네 번째로, 점착화된 개별 코드를 미경화 타이어 구성요소의 표면 상에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 용액 또는 에멀젼은 용제에서 용해되는 종래의 미가황 고무 화합물을 포함한다. 바람직하게, 상기 용제는 톨루엔과 같은 석유 유도체 또는 증류물을 포함한다.
침지는 침지 공정의 일부로서 개별 코드를 접착 촉진제로 처리하는 것을 포함할 수 있다. 접착 촉진제의 통상적인 예로는 레조르시놀 포름알데히드 라텍스(RFL), 이소시아네이트계 재료, 에폭시계 재료, 및 멜라민 포름알데히드 수지에 기초한 재료가 포함된다. 이를 위해, 침지는, 개별 코드를 제 1 용액 또는 에멀젼(또는 제 1 배쓰)에 침지하고, 이어서 침지된 개별 코드를 건조 단계 전에 추가 용액 또는 에멀젼(또는 제 2 배쓰)에 침지시키는 것을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 추가 용액 또는 에멀젼은 고무 라텍스 함유 레조르시놀 포름알데히드(RFL) 수지를 포함하는 수성 에멀젼(분산액)이다. RFL 수지는 코드와 고무 사이 접착의 일차 요소일 수 있으며, 라텍스는 또한 RFL 수지의 탄성계수를 감소시킨다.
침지 및 건조된 개별 코드의 표면의 점착화는, 그린 타이어의 제조 공정 중에 접착 또는 그린 택(green tack)을 촉진하기 위해 점착화된 마무리를 적용하는 것을 포함한다. 이러한 점착화된 마무리를 위한 재료의 선택은 타이어에 사용하기 위해 선택되는 재료에 크게 의존할 것이며, 당업자는 자신의 상식에 기초하여 이들 재료를 적절하게 쉽게 결정할 수 있다. 점착화된 마무리는 코드를 로진(rosin) 및 고무 격자의 수성 혼합물에 코팅시키거나 미가황 고무 화합물의 용제 용액으로 코팅하는 등의 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
오버레이(8)의 코드는 타이어(1)의 원주 방향에 대해 -5°내지 +5°의 범위에 배향될 수 있다. 미경화 타이어의 제조 중에, 코드는 각각 일체의 중간 제조 공정이 없이, 하나 또는 두 개의 카카스 플라이(14)의 최외측에(브레이커가 일절 적용되지 않는 경우) 직접 배치되거나 하나 또는 두 개의 브레이커[도 1에서의 브레이커(5)]의 최외측에 직접 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 오버레이(8) 및 브레이커(5, 7)는 따라서 트레드 크라운 보강 구조체를 제공하며, 전체 제조 효율 및 비용을 감소시키면서 우수한 핸들링 특징을 제공할 뿐 아니라 오토바이 타이어를 위한 고속 성능을 최적화할 수 있다. 본 발명은 개별 침지되고 개별 점착화된 싱글 단부 침지(Single End Dipped: SED) 코드를 사용함으로써 이를 달성한다. SED 코드에 적합한 다른 재료는 아라미드, PEN, PET, PVA, PBO, POK, 레이온, 나일론 6, 4.6 및 6.6, 카본, 및/또는 글래스 파이버일 수 있다. 또한, 오버레이(8)용 코드는 2 또는 3개 코드의 작은 스트립에서 압연될 수 있다.
본 발명에 따르면, 코드는 먼저 제 1 "고전" 용액에 침지될 수 있고, 제 2 국면에서 제 2 용액 또는 에멀젼에 의해 점착화될 수 있다(전술했듯이). 코드가 점착화되면, 코드는 오버레이(8), 카카스(14), 브레이커(5, 7), 트레드 베이스, 언더트레드, 에이펙스(17, 18) 등과 같은 미가황 구성요소에 접착하기에 충분한 응집성을 가질 것이다. 이는 추가 압연 단계를 포함하고 종종 상당한 양의 스크랩을 발생시키는 종래의 타이어 제조 방법에 비해 개선을 제공한다. 추가로, 코드 특성은 압연 및 보관에 의해 영향받지 않는다. 또한, 이 프로세스는 제직(weaving) 및 압연을 위해 위사(weft yarn)가 전혀 필요하지 않기 때문에 보다 간단하고 보다 효율적인 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이 "사용 준비된" SED 코드 오버레이(8)는 타이어 제조기에서 권선 중에 코드에 가해지는 보다 통제된 장력을 갖는 "무관절" 벨트를 제공할 수 있다. 이는 반경 방향 오토바이 카카스의 곡률로 인해 다중 코드를 갖는 스트립에 있어서 중요한 것일 수 있다. 트레드 에지에서의 코드는 트레드 중심에서의 코드에 비해 상당히 짧은 길이를 가질 수 있다.
전술했듯이, 본 발명에 따른 SED 코드의 오버레이(8) 또는 기타 타이어 구성요소는 타이어(1) 내에서 우수한 핸들링 성능을 나타낼 뿐 아니라 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 공기입 타이어를 구성하는데 있어서 개선된 효과 및 감소된 비용을 제공한다. 따라서, 상기 SED 코드와 방법은 모두, 공기입 타이어의 구조 및 거동이 복잡해서 어떠한 완전하고 만족스러운 이론이 제기되지 않는다고 해도 공기입 타이어의 성능 및/또는 제조를 개선한다. Temple, 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ) (2005). 고전적인 복합 이론의 기초는 공기입 타이어 역학에서 쉽게 보이지만, 공기입 타이어의 많은 구조적 구성요소에 의해 도입되는 추가 복잡성은 예상되는 타이어 성능의 문제를 쉽게 복잡화한다. Mayni, 타이어 역학에 대한 복합 효과( Composite Effects on Tire Mechanics) (2005). 추가로, 폴리머와 고무의 비선형적 시간, 주파수, 및 온도 거동으로 인해, 공기입 타이어의 해석적 설계는 오늘날의 산업에서 가장 난이도가 높고 과소평가되는 공학적 도전들 중 하나이다.
공기입 타이어는 특정한 필수 구조 요소를 갖는다. 미국 운수성(United States Department of Transportation), 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ), 페이지 207-208 (1981). 중요한 구조 요소는 오버레이이며, 이는 통상적으로, 대개 천연 또는 합성 고무인 저탄성 폴리머 재료의 매트릭스에 매립 접합되는 천연 직물, 합성 폴리머, 글래스 파이버, 또는 미세 경강 또는 기타 금속 재질의 복수의 가요성 고탄성 코드로 구성된다. Id . 207 내지 208.
가요성 고탄성 코드는 대개 단일층으로서 배치된다. Id . 208. 산업 전반의 타이어 제작자는 공기입 타이어에서 노이즈 특징, 핸들링, 내구성, 승차감 등에 대한 오버레이 코드의 상이한 꼬임의 효과를 동의하거나 예상할 수 없다. 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ), 페이지 80 내지 85.
이들 복잡성은 타이어 성능 및 타이어 구성요소 사이의 상호관계에 대한 하기 표 1에 의해 나타난다.
라이너 카카스
플라이		 에이펙스 벨트 오버레이 트레드 몰드
트레드마모 X X X
노이즈 X X X X X X
핸들링 X X X X X X
정지마찰 X X
내구성 X X X X X X X
롤 저항 X X X X X
승차감 X X X X
고속 X X X X X X
공기 보유 X
질량 X X X X X X X
표 1에 나타나 있듯이, 오버레이 코드 특징은 공기입 타이어의 다른 구성요소에 영향을 미치고(즉, 오버레이는 에이펙스, 카카스 플라이, 벨트, 트레드 등에 영향을 미침), 복수의 구성요소가 일군의 기능적 특성(노이즈, 핸들링, 내구성, 승차감, 고속, 및 질량)에 영향을 미치도록 상호관련되고 상호작용하게 되며, 결국 전혀 예측할 수 없는 복잡한 합성물이 도출된다. 따라서, 하나의 구성요소라도 변화되면 상기 열 가지 정도의 많은 기능적 특징을 직접 개선시키거나 저하시킬 뿐 아니라 그 하나의 구성요소와 다른 여섯 개의 구조적 구성요소 사이의 상호작용을 변경시키는 것으로 이어질 수 있다. 이들 여섯 가지 상호작용의 각각은 따라서 열 가지 기능적 특징을 간접적으로 개선하거나 저하시킬 수 있다. 이들 기능적 특징의 각각이 얼마나 개선, 저하되는지 또는 영향받지 않는지는 본 발명자들이 실시한 실험과 테스트 없이는 예측될 수 없을 것이 확실하다.
따라서, 예를 들어, 공기입 타이어의 오버레이의 구조(즉, 고임, 코드 구조 등)가 공기입 타이어의 한 가지 기능적 특성을 개선시키려는 의도로 수정될 경우, 임의 개수의 다른 기능적 특성은 용납할 수 없게 저하될 수 있다. 추가로, 오버레이와 에이펙스, 카카스 플라이, 벨트(또는 브레이커), 및 트레드 사이의 상호작용 또한 공기입 타이어의 기능적 특성에 용납할 수 없이 영향을 미칠 수 있다. 오버레이의 수정은 이러한 복잡한 상호관계로 인해 하나의 기능적 특성도 개선시키지 못할 수 있다.
따라서, 전술했듯이, 다중 구성요소의 상호관계의 복잡성은, 본 발명에 따른 오버레이(8)의 수정의 실제 결과를, 무한한 가능한 결과로부터 예측 또는 예상할 수 없게 만든다. 광범위한 실험을 통해서만 본 발명의 오버레이(8) 및 코드가 공기입 타이어에 대해 탁월한, 예상 외의, 예측할 수 없는 옵션인 것으로 드러났다.
상기 설명은 현재 최선으로 고려되는 모드 또는 본 발명을 실시하는 모드에 대한 것이다. 이 설명은 본 발명의 일반적인 원리의 일 예를 나타내기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위를 참조하여 최선으로 결정된다. 개략도에 나타나 있는 참조 부호는 명세서에 참조된 것과 동일하다. 본 출원의 목적을 위해서, 도면에 도시된 다양한 예의 각각은 유사한 구성요소에 대해 동일한 참조 부호를 사용한다. 예시 구조체는 위치나 수량이 다른 유사한 구성요소를 채용함으로써, 본 발명에 따른 대체 구조를 초래할 수 있다.
1 : 타이어 2 : 트레드 구역
3, 4 : 트레드 에지 5, 7 : 브레이커 플라이
8 : 오버레이 10, 11 : 비드 구역
12, 13 : 비드 코어 14 : 카카스 보강 플라이 구조체
15, 16 : 플라이 턴업 17, 18 : 에이펙스 부재

Claims (3)

  1. 공기입 타이어에 있어서,
    복수의 개별 침지 및 개별 점착화된 코드가 개별적으로 부착된 타이어 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 구성요소는, 공기입 타이어의 원주 방향에 대해 -5°내지 +5°로 배향되는 복수의 개별 침지 및 점착화된 코드를 구비하는 트레드 보강 구조체인 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어.
  3. 공기입 타이어 조립 방법에 있어서,
    개별 코드를 제 1 용액 또는 에멀젼에 침지시켜 전처리하는 단계와,
    침지된 개별 코드를 건조시키는 단계와,
    침지 및 건조된 개별 코드의 표면을 제 2 용액 또는 에멀젼으로 점착화시키는 단계와,
    점착화된 개별 코드를 미경화 타이어 구성요소의 표면에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어 조립 방법.
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