KR20130105478A - 융합된 코드를 가진 공기압 타이어 - Google Patents

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안소니 하디
세르게 쥴리언 어거스테 임호프
피터 요한 코넬리우스 마우스
랄프 므루크
쥴리아 마틴 프랑스와즈 클라우딘 타혼
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 쌍의 평행 고리형 비드, 상기 비드 주위를 둘러싼 하나 이상의 카커스 플라이, 타이어의 크라운 영역에서 상기 카커스 플라이 위에 위치된 둘 이상의 벨트 또는 브레이커, 상기 벨트 또는 브레이커 위에 위치된 트레드, 및 상기 트레드와 상기 비드 사이에 위치된 측벽을 포함하며, 이때 반경방향으로 상부의 벨트 또는 브레이커가 유기 중합체 코드로 보강되고, 상기 유기 중합체 코드가 화학적으로 융합된, 공기압 타이어에 관한 것이다.

Description

융합된 코드를 가진 공기압 타이어{PNEUMATIC TIRE WITH FUSED CORD}
본 발명은 융합된 코드를 가진 공기압 타이어에 관한 것이다.
래디얼 미디엄 트럭(RMT) 타이어의 트레드는 로면에서 돌 및 다른 뾰족한 물체에 의해 펑크(puncture)가 나기 쉽다. 대부분의 경우 펑크는, 벨트 패키지를 투과하여 타이어를 파괴할 정도로 깊지는 않지만, 벨트 패키지의 스틸(steel) 보강 코드를 물 및 공기에 노출시키기에는 충분히 깊으며, 그러한 노출은 벨트 패키지가 부식되게 할 수 있다. 이 문제는, 혼합된 구역, 즉 부분적으로 포장된 로면 및 부분적으로 비포장된 로면상에서 타이어가 사용되는 경우, 더욱 악화된다. 녹은 보강 플라이(ply)의 강도에 그다지 영향을 미치지 않지만, 재트레딩(retreading)을 위해 준비 중인 타이어로부터 트레드를 벗겼을 때 상부 벨트에 과도한 부식이 관찰되는 경우 많은 타이어가 폐기처리된다. 또한, 상부 스틸 벨트내의 펑크는, 펑크 영역으로부터 침식된(fretted) 스틸을 제거하는데 어려움이 있기 때문에 재트레딩 공정을 복잡하게 할 수 있다.
본 발명은, 하나 이상의 쌍의 평행 고리형 비드, 상기 비드 주위를 둘러싼 하나 이상의 카커스(carcass) 플라이, 타이어의 크라운 영역에서 상기 카커스 플라이 위에 위치된 둘 이상의 벨트 또는 브레이커, 상기 벨트 또는 브레이커 위에 위치된 트레드, 및 상기 트레드와 상기 비드 사이에 위치된 측벽을 포함하며, 이때 반경방향으로 상부의 벨트 또는 브레이커가, 화학적으로 융합된 유기 중합체 코드로 보강된, 공기압 타이어에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 공기압 타이어의 실시양태의 단면도이다.
도 2는 타이어에 사용된 상부 브레이커를 나타내는 도이다.
도 3은 손상된 상부 브레이커의 사진이다.
도 4는 손상된 상부 브레이커의 사진이다.
본원의 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에 사용된 타이어의 "적도면"(equatorial plane)은, 타이어 트레드의 중심을 지나며 타이어의 회전축에 대해 수직인 면이며, 용어 "축상" 및 "축방향으로"는 타이어의 회전축에 평행한 방향을 나타내며, "반경방향" 및 "반경방향으로"는 타이어의 회전축으로부터 반경방향으로 멀어지거나 회전축 쪽으로 반경방향으로 향하는 방향을 나타낸다. "데니어"는 트위스트되기 전의 얀 9,000 m의 g 중량을 의미한다. "데시텍스" 또는 "DTex"는 트위스트되기 전의 얀 10,000 m의 g 중량을 의미한다.
본 발명은, 하나 이상의 쌍의 평행 고리형 비드, 상기 비드 주위를 둘러싼 하나 이상의 카커스 플라이, 타이어의 크라운 영역에서 상기 카커스 플라이 위에 위치된 둘 이상의 벨트 또는 브레이커, 상기 벨트 또는 브레이커 위에 위치된 트레드, 및 상기 트레드와 상기 비드 사이에 위치된 측벽을 포함하며, 이때 반경방향으로 상부의 벨트 또는 브레이커가, 화학적으로 융합된 유기 중합체 코드로 보강된, 공기압 타이어에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 비드 코어(11)들 사이에서 연장되는 하나 이상의 반경방향 카커스 플라이(12)와 축방향으로 이격된 한 쌍의 실질적으로 비신장성 비드 코어(11)을 갖는 공기압 RMT 타이어(10)의 일부가 도시되어 있다. 카커스 플라이는 비드 코어 각각 주위로 바깥쪽으로 축방향으로 및 반경 방향으로 접히며, 서로 실질적으로 평행하고 타이어의 적도면(EP)와 70 내지 90°범위의 각도를 이룬 코드들에 의해 보강된다.
타이어(10)의 크라운 영역(14)는 타이어 트레드(13)의 반경방향으로 내측으로 위치된 벨트 어셈블리(15)에 의해 보강된다.
벨트 어셈블리(15)는 본질적으로 경질이고, 보통 4개의 동심(concentric) 벨트 플라이(16a, 16b, 16c, 16d)를 포함한다. 벨트 플라이는 또한 당분야의 숙련가들에게 브레이커로 공지되어 있다. 벨트 플라이내의 코드 보강 부재는 보통 타이어의 적도면에 대해 5 내지 35°범위의 각도를 이룬다. 제2 및 제3 벨트(16b 및 16c)의 보강 부재들은 교차되고, 상부 벨트 플라이(16d)의 보강 부재는 적도면에 대해 제3 벨트의 방향과 동일한 방향을 가질 수 있다.
타이어를 보강하는 벨트 플라이의 코드는 임의의 적합한 물질, 예를 들어 스틸, 레이온, 폴리에스터, 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드로 제조될 수 있다.
상부 벨트 플라이(또한 상부 브레이크로도 공지되어 있음)를 보강하는데 사용되는 코드를 본원에 기술된 화학적으로 융합된 코드로 대체하는 것이 본 발명의 범위내에 든다.
화학적으로 융합된 코드는, 코드의 개별 섬유들을 함께 융합하여 상대적으로 경질이고 내침식성(fret resistance)이 되도록 하는 방식으로 화학 물질에 노출된 유기 섬유 코드를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 유기 섬유 코드는 폴리에스터, 아라미드, 폴리아미드(나일론) 또는 폴리케톤 코드이다. 하나의 실시양태에서, 유기 섬유 코드는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 섬유 코드이다. 하나의 실시양태에서, 유기 섬유 코드는 PET이다.
유기 섬유 코드는 타이어에 사용하기에 적합한 코드 중량을 갖는다. 상기 코드는, 코드를 형성하기 위해 적합하게 트위스트된 하나 이상의 섬유 얀을 포함할 수 있다. 상기 코드의 중량은 6000 내지 12000 데시텍스 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 유기 섬유 코드는 액체 용액 또는 현탁액 형태로 이소시아네이트에 노출된다. 하나의 실시양태에서, 이소시아네이트는 유기 용매, 예컨대 톨루엔, 헥산, 사이클로헥산 등에 용해된다. 하나의 실시양태에서, 이소시아네이트는 수성 분산액에 분산된다.
이소시아네이트는, 개별 코드 섬유들을 함께 화학적으로 융합시키기에 충분한 농도로 유기 섬유 코드에 노출된다. 하나의 실시양태에서, 이소시아네이트는 용액의 총 중량을 기준으로 할 때 15 내지 25 중량% 범위의 농도로 유기 용매 용액에 사용된다. 하나의 실시양태에서, 이소시아네이트는 분산액의 총 중량을 기준으로 할 때 15 내지 25 중량% 범위의 농도로 수성 분산액에 사용된다.
하나의 실시양태에서, 이소시아네이트는 차단된 이소시아네이트이다. 차단된 이소시아네이트는 RFL 접착제 침지액(dip)에 사용하는 것으로 공지된 임의의 적합한 차단된 이소시아네이트일 수 있으며, 예를 들면, 카프로락탐 차단된 메틸렌비스-(4-페닐이소시아네이트), 예컨대 EMS 아메리칸 그릴론 인코포레이티드(American Grilon, Inc.)로부터 입수가능한 그릴본드(Grilbond)-IL6, 및 미국 특허 3,226,276; 3,268,467; 및 3,298,984에 개시된 바와 같은 페놀 폼알데하이드 차단된 이소시아네이트(이들 세 특허는 그 전체가 본원에 참고로 인용된다)가 있으며, 이에 국한되지 않는다. 차단된 이소시아네이트로는, 하나 이상의 이소시아네이트와 하나 이상의 종류의 이소시아네이트 차단제의 반응 생성물을 사용할 수 있다. 이소시아네이트는 모노이소시아네이트 예를 들어 페닐 이소시아네이트, 다이클로로페닐 이소시아네이트 및 나프탈렌 모노이소시아네이트, 다이이소시아네이트 예를 들어 톨일렌 다이이소시아네이트, 다이아니시딘 다이이소시아네이트, 헥사메틸렌 다이이소시아네이트, m-페닐렌 다이이소시아네이트, 테트라메틸렌 다이이소시아네이트, 알킬벤젠 다이이소시아네이트, m-자일렌 다이이소시아네이트, 사이클로헥실메탄 다이이소시아네이트, 3,3-다이메톡시페닐메탄-4,4'-다이이소시아네이트, 1-알콕시벤젠-2,4-다이이소시아네이트, 에틸렌 다이이소시아네이트, 프로필렌 다이이소시아네이트, 사이클로헥실렌-1,2-다이이소시아네이트, 다이페닐렌 다이이소시아네이트, 부틸렌-1,2-다이이소시아네이트, 다이페닐메탄-4,4-다이이소시아네이트, 다이페닐에탄 다이이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 다이이소시아네이트 등, 및 트라이이소시아네이트 예를 들어 트라이페닐메탄 트라이이소시아네이트, 다이페닐메탄 트라이이소시아네이트 등을 포함한다. 이소시아네이트-차단제는 페놀류 예를 들어 페놀, 크레졸, 및 레조시놀, 3급 알콜 예를 들어 t-부탄올 및 t-펜탄올, 방향족 아민 예를 들어 다이페닐아민, 다이페닐나프틸아민 및 자일리딘, 에틸렌이민류 예를 들어 에틸렌 이민 및 프로필렌 이민, 이미드 예를 들어 석신산 이미드 및 프탈이미드, 락탐류 예를 들어 ε-카프로락탐, δ-카프로락탐 및 부티로락탐, 우레아류 예를 들어 우레아 및 다이에틸렌 우레아, 옥심류 예를 들어 아세토옥심, 사이클로헥산옥심, 벤조페논 옥심, 및 α-피롤리돈을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 유기 섬유 코드는, 코드를 이소시아네이트의 용액 또는 분산액에 침지시킴으로써 이소시아네이트에 노출된다. 다른 경우, 건조한 유기 섬유 코드를, 개별 코드 섬유들 사이의 공극내로 이소시아네이트-함유 액체를 본질적으로 완전히 침투시키기에 충분한 속도로 이소시아네이트 침지 액체의 욕조를 통해 인취한다. 이 방법에서, 이소시아네이트는 섬유 표면적의 모두에 노출되고, 섬유 표면의 본질적으로 완전한 습윤이 달성되도록 한다. 그러한 침투 및 습윤을 달성하기 위해 이소시아네이트 침지 액체를 통과하는 코드 이동의 적합한 속도는 과도한 실험없이 당분야의 숙련가들에 의해 결정될 수 있다.
이소시아네이트 욕조에 침지된 후, 섬유 코드는 열 및/또는 공기에 노출되어 용매(또는 이소시아네이트의 수성 분산액의 경우는 물)가 제거된다. 충분한 열 및 시간을 사용하여 개별 코드 섬유들이 이소시아네이트의 영향하에 함께 융합되도록 한다. 화학적으로 융합된 코드는 저장을 위해 스풀(spool) 상에 권취된다.
이소시아네이트로 처리하는 경우, 개별적인 코드 섬유들은 타이어내의 상부 브레이크로서 사용시의 침식을 피할 수 있도록 서로 완전히 융합된다. 특히, 화학적으로 융합된 코드는 충분히 융합되어, 사용중의 상부 브레이커에 대한 손상시의 침식에 대한 내성 및 타이어의 재트레딩 전에 상부 벨트내의 펑크 영역의 수리 중의 침식에 대한 내성을 갖도록 한다. 하나의 실시양태에서, 화학적으로 융합된 코드는 그의 두께의 75%가 융합된다. 하나의 실시양태에서, 화학적으로 융합된 코드는 그의 두께의 90%가 융합된다. 하나의 실시양태에서, 화학적으로 융합된 코드는 그의 두께의 95%가 융합된다.
이소시아네이트로 처리되어 화학적으로 융합된 코드는 코드의 유기 섬유 및 이소시아네이트를 포함한다. 침지 액체로부터 다른 잔류 물질(예를 들어 수성 분산액의 경우 분산제)이 포함될 수도 있다. 이들 다른 물질은 개별 코드 섬유들을 함께 화학적으로 융합하는데 참여하는 것으로 고려되지 않는다. 따라서, 그러한 다른 물질들이 섬유들을 함께 화학적으로 융합하는데 실질적으로 참여하지 않는 것으로 가정할 때, 상기 코드는 본질적으로 코드 섬유 및 이소시아네이트로 이루어진다고 말할 수 있다.
타이어에 사용하는 경우, 화학적으로 융합된 코드는 고무 화합물과 칼렌더링되어 상부 브레이크를 형성한다. 칼렌더링 전에, 화학적으로 융합된 코드는, 당분야에 공지된 바와 같이, RFL(레조시놀 폼알데히드 라텍스) 유형 접착제로 처리되어 화학적으로 융합된 코드와 고무 화합물간의 우수한 접착성을 달성할 수도 있다. RFL 접착제는 침지 공정으로 적용되어, 화학적으로 융합된 코드의 외측 표면의 최소한 일부 상에 위치되는 RFL 접착제를 남긴다. 화학적으로 융합된 코드 상에 적합한 고무 화합물을 칼렌더링하는 것은 당분야에 공지된 바와 같이 수행한다.
도 2는 상부 브레이커(16d)의 단면을 도시한다. 칼렌더링 공정 후에 화학적으로 융합된 코드(18)는 실질적으로 평행하게 고무 화합물(20) 내에 함입된다. 상부 브레이커는 당분야에 공지된 바와 같이 전형적인 타이어 제작 공정에 사용되어 도 1에 도시한 타이어(10)을 생성한다.
하기 비제한적 실시예에 의해 본 발명을 더욱 설명한다.
실시예
이 실시예에서는, 화학적으로 융합된 코드를 재트레딩가능한 트럭 타이어에 사용하는 것의 효과가 예시된다. 유기 용매 중의 20 중량% 이소시아네이트 용액에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코드를 처리하여 융합된 코드를 형성하였다. 상기 코드를 이어서, 고무 화합물 내로 칼렌더링하고 래디얼 미디엄 트럭 타이어에 상부 브레이커로서 조립하였다. 상기 타이어에 스트레스를 주어 상부 벨트에 펑크를 형성시켰다. 이어서, 타이어 트레드를 재트레딩을 위해 스키빙(skiving)시켜 노출된 브레이커 펑크를 남겼다. 그라인딩 휠을 사용하여, 융합 섬유의 침식 없이, 펑크를 용이하게 수리하였다.
도 3 및 도 4는 그라인딩 후의 손상 브레이커의 펑크 영역의 사진을 보여준다. 도 3에서, 융합된 코드(1, 2)로 실시된 브레이커의 수리된 영역은 침식(fretting)을 나타내지 않으며, 스틸 코드(3)로 실시된 브레이커의 수리된 영역은 약간의 침식을 나타낸다. 도 4는 도 3의 융합된 코드 브레이커의 영역을 더 큰 배율로 보여준다. 도 4의 사진 1 및 2는 도 3의 사진 1에 상응하며, 도 4의 사진 3 및 4는 도 3의 사진 2에 상응한다. 상기 사진들은, 융합된 코드가 심지어는 그라인딩 후에 조차도 그의 일체성을 보유함을 나타내며, 이는, 이소시아네이트에 의한 실질적으로 완전한 침투로 인한 고도의 융합을 나타낸다.
본 발명을 구체적으로 예시하고 기술하였지만, 당 분야의 숙련가들은 본 발명이 발명의 진의에서 벗어남이 없이 다양하게 조절되고 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명의 범위는 하기 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (5)

  1. 하나 이상의 쌍의 평행 고리형 비드,
    상기 비드 주위를 둘러싼 하나 이상의 카커스 플라이,
    타이어의 크라운 영역에서 상기 카커스 플라이 위에 위치된 둘 이상의 벨트 또는 브레이커,
    상기 벨트 또는 브레이커 위에 위치된 트레드, 및
    상기 트레드와 상기 비드 사이에 위치된 측벽
    을 포함하며, 이때 반경방향으로 상부의 벨트 또는 브레이커가 유기 중합체 코드로 보강되고, 상기 유기 중합체 코드는 폴리에스터 섬유 및 이소시아네이트로 이루어지고, 상기 섬유는 코드 두께의 75% 이상까지 이소시아네이트에 의해 융합된 것을 특징으로 하는,
    공기압 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 중합체 코드가 그의 외측 표면의 적어도 일부상에 위치된 RFL 접착제를 갖는 것을 특징으로 하는, 공기압 타이어.
  3. 하나 이상의 쌍의 평행 고리형 비드,
    상기 비드 주위를 둘러싼 하나 이상의 카커스 플라이,
    타이어의 크라운 영역에서 상기 카커스 플라이 위에 위치된 둘 이상의 벨트 또는 브레이커,
    상기 벨트 또는 브레이커 위에 위치된 트레드, 및
    상기 트레드와 상기 비드 사이에 위치된 측벽
    을 포함하며, 이때 반경방향으로 상부의 벨트 또는 브레이커가 유기 중합체 코드로 보강되고, 상기 유기 중합체 코드가 화학적으로 융합된 것을 특징으로 하는,
    공기압 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 중합체 코드가 폴리에스터 코드, 아라미드 코드, 폴리아미드 코드, 및 폴리케톤 코드로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 특징으로 하는, 공기압 타이어.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 중합체 코드가 그의 두께의 75% 이상까지 이소시아네이트와 화학적으로 융합된 것을 특징으로 하는, 공기압 타이어.
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