KR20160086157A - 공기입 타이어의 캡플라이 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20160086157A
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Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 캡플라이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기입 타이어의 캡플라이에 있어서, 상기 캡플라이의 중심부에 위치하는 필름층; 상기 필름층 둘레를 감싸는 코팅부; 및 상기 코팅부 둘레를 감싸는 고무 토핑부를 포함하는 공기입 타이어의 캡플라이가 제공될 수 있다.

Description

공기입 타이어의 캡플라이 및 그 제조 방법{CAPPLY OF THE PNEUMATIC TIRE AND THE MANUFACTURING METHOD FOR CAPPLY OF THE PNEUMATIC TIRE}
본 발명은 공기입 타이어의 캡플라이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 타이어는 자동차의 전체하중을 지탱하는 지지기능, 차량의 구동력 및 제동력을 노면으로 전달하는 동력전달기능, 불규칙적인 노면으로 인해 발생하는 외부충격을 완화하는 충격완화기능, 차량의 진행방향에 따라 위치를 전환하는 위치전환기능 등을 가질 수 있다.
차량에 사용되는 일반적인 래디얼 타이어는 여러 개의 층이 적층된 구조를 가지며, 일반적으로 최 외곽에서부터 트래드(Tread), 벨트(Belt), 바디플라이(Body Ply), 인너라이너(Inner Liner)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고 트래드와 벨트 층 사이에는 벨트의 움직임을 최소화 하며 주행안정성을 높이는 캡플라이(Capply)가 제공될 수 있다.
도 1은 종래의 공기입 타이어의 캡플라이(1)의 구조를 나타낸 도면이다.
기존의 공기입 타이어를 구성하는 상기 캡플라이(1)는 합성섬유인 나일론에 일정한 꼬임을 주어 만든 경사 코드(2)와 경사 코드(2)와 직교하는 위사 코드(3)로 이루어진 직조된 섬유를 사용하였다. 하지만 교차되는 구조를 갖는 코드(2,3)의 두께는 0.8~1.6mm로, 추가적인 고무 토핑(4) 처리 시 캡플라이(1)의 두께가 과도하게 증가될 수 있다. 그리고 이에 따라 공기입 타이어의 중량이 증가하며, 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 2003-0019978
본 발명의 실시예들은, 내구성 향상되고 경량화된 캡플라이를 갖는 공기입 타이어를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기입 타이어의 캡플라이에 있어서, 상기 캡플라이의 중심부에 위치하는 필름층; 상기 필름층 둘레를 감싸는 코팅부; 및 상기 코팅부 둘레를 감싸는 고무 토핑부를 포함하는 공기입 타이어의 캡플라이가 제공될 수 있다.
또한, 상기 캡플라이는, 상기 공기입 타이어의 트래드 및 벨트 사이에 제공되고, 상기 벨트에 복수 개의 상기 캡플라이가 이격되게 부착되는 공기입 타이어의 타이어의 캡플라이가 제공될 수 있다.
또한, 상기 고무 토핑층은, 유동성을 갖는 고무 토핑액이 상기 필름층 표면에 도포됨으로써 형성되는 공기입 타이어의 타이어의 캡플라이가 제공될 수 있다.
또한, 상기 필름층은, 합성 고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 합성 고분자 물질은 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸레나프타레이트, 나일론6, 나일론66 중 어느 하나인 공기입 타이어의 타이어의 캡플라이가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기입 타이어의 캡플라이에 있어서, 필름을 절단하여 상기 캡플라이의 중심부에 위치하는 필름층을 형성하는 단계; 상기 필름층을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 코팅층에 고무 토핑액을 도포하여 고무 토핑층을 형성하는 단계를 포함하는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 필름층은, 합성 고분자 물질을 용융 방사하여 제작할 수 있으며, 상기 합성 고분자 물질은 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸레나프타레이트, 나일론6, 나일론66 중 어느 하나인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 코팅 단계에서, 상기 코팅은 상기 필름층 둘레 전체면에 이루어지는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 고무 토핑액 도포 단계는, 상기 코팅 단계 이후에 바로 수행되는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 코팅 단계에서, 상기 필름층에 코팅되는 코팅액은 Resocinol Formaldehyde Latex일 수 있으며, 상기 Latex는 Vinyl Pyridine Latex 중량비가 1.8~6.0% 사이인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 고무 토핑액은, Carbon Black의 중량비가10~15PHR인 NR계 천연 고무인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 내구성 향상되고 경량화된 캡플라이를 갖는 공기입 타이어를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 공기입 타이어의 캡플라이의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 캡플라이를 포함하는 공기입 타이어를 부분 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 공기입 타이어의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 공기입 타이어의 캡플라이를 나타낸 도면이다.
도 5은 도 4의 A-A 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 기술 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아울러, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 캡플라이(20)를 포함하는 공기입 타이어(100)를 부분 절개하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 공기입 타이어(100)의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 공기입 타이어(100)는 트래드(10), 바디플라이(30), 비드(40), 에이펙스(50), 인너라이너(60), 사이드월(80), 벨트(70) 그리고 캡플라이(20)를 포함할 수 있다.
트래드(10)는 노면과 접촉하는 부분으로 차량의 제동, 구동력을 지면에 전달하며, 바디플라이(30)는 타이어 내부의 코드(Cord) 층으로 하중을 지지하며 노면의 충격을 흡수할 수 있다. 비드(40)는 스틸 와이어(Steel Wire)에 고무를 피복한 사각 또는 육각 형태의 와이어 다발로 공기입 타이어(100)를 림(Rim)에 안착 및 고정시킬 수 있으며, 에이펙스(50)는 비드(40) 분산을 최소화하고 외부의 충격으로부터 비드(40)를 보호하는 기능을 갖는다.
그리고 인너라이너(60)는 튜브 대신 제일 안쪽에 위치하며 공기누설을 방지할 수 있으며, 벨트(70)는 트래드(10)와 바디플라이(30) 층 사이에 위치하며 외부의 충격완화 및 트래드(10) 접지면을 넓게 유지하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리고 본 실시예에 따른 공기입 타이어(100)는 일 예로 편평비 55이하, 하중지수 90이상, 속도지수 H-speed이상의 고속 주행 타이어 및 편평비 65이상, 폭 175미만의 전지자동차용 타이어일 수 있다. 그러나 본 실시예에 따른 공기입 타이어(100)의 구조가 전술된 것으로 한정된 것은 아니며, 이외에도 다양한 구성을 포함할 수 있으며, 전술된 구성 일부가 생략될 수도 있다.
본 실시예에 따른 캡플라이(20)는 벨트(70) 층간의 분리 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 주행 시 벨트(70)의 움직임을 최소화하여 주행 안정성을 높이기 위한 것으로, 트래드(10) 및 벨트(70) 사이에 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 공기입 타이어(100)의 캡플라이(20)를 나타낸 도면이고, 도 5은 도 4의 A-A 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 캡플라이(20)는 복수 개가 벨트(70) 상측에 부착될 수 있으며, 도 2에 도시된 것과 같이 하나의 캡플라이(21)와 다른 캡플라이(22)가 간격을 두고 배치될 수 있다. 복수 개의 캡플라이(21,22)가 간격 없이 배치될 경우, 캡플라이(21,22) 간에 겹침 구간이 발생될 수 있으며, 이 경우 경계면의 접착력이 감소될 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 캡플라이(21,22)가 서로 간격을 두고 배치됨에 따라 캡플라이(21,22)가 서로 겹쳐지게 부착되는 것이 방지될 수 있으며, 이에 따라 경계면의 접착력 감소 현상도 방지될 수 있다. 그리고 이때, 캡플라이(20) 간의 간격이 약 3mm일 수 있으며, 이를 초과할 경우에는 캡플라이(20)의 보강 효과가 감소될 수 있다. 캡플라이(20)는 필름층(201), 코팅층(202) 및 고무 토핑층(203)을 포함할 수 있다.
필름층(201)은 캡플라이(20)의 내구성을 향상시키는 골조 역할을 갖는 것으로, 용융 방사 방식으로 제조된 필름일 수 있다. 필름층(201)은 용융이 가능한고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 고분자 물질은 일 예로 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸레나프타레이트, 나일론6, 나일론66 등일 수 있다. 그리고 필름층(201)의 두께는 0.2~1.0mm 일 수 있다.
또한, 필름층(201)의 표면 거칠기는 10~100nm를 가질수 있으며, 필름층(201)과 다른 인접 고무와의 접착력은 10.0kgf/cm2이상일 수 있으며, 열수축률은 160℃에서 15분간 방치 시 4.0% 이내일 수 있다. 또한, 필름층(201)의 밀도는 1~2.3kgf/cm3 이상일 수 있다.
그리고 필름층(201)의 내 굴곡 피로특성은 40% 이상일 수 있으며, 이보다 작은 경우에는 공기입 타이어의(100) 주행 시 지속적인 피로에 의한 필름 깨짐 현상이 발생할 확률이 증가될 수 있다.
코팅층(202)은 필름층(201)의 표면을 코팅하는 부분으로 필름층(201) 둘레 전체를 감싸는 형태일 수 있다. 코팅층(202)은 접착성을 갖는 고무계 접착액일 수 있으며, 필름층(201)이 인접 고무와 유황에 의해 가교될 수 있게 할 수 있다. 코팅층(202)은 일 예로 Resocinol Formaldehyde Latex일 수 있다. 이 때 사용되는 Latex는 Vinyl Pyridine Latex 중량비가 1.8~6.0% 사이일 수 있다.
고무 토핑층(203)은 코팅층(202) 표면에 도포되는 층으로, 코팅층(202) 둘레를 감쌀 수 있으며, Carbon Black의 중량비가10~15PHR인 NR계 천연 고무일 수 있다. 고무 토핑층(203)은 코팅층(202)이 자외선과 같은 빛이나 기타 다른 물질로부터 파괴되는 것을 방지할 수 있으며, 필름층(201)을 보강함으로써 캡플라이(20)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 그리고 이를 위해서 고무 토핑층(203)은 코팅층(202) 형성 이후에 바로 코팅층(202) 표면에 형성될 수 있다.
표 1은 전술된 구조를 갖는 캡플라이(20) 복수 개를 3mm의 간격으로 벨트(70)에 부착시킨 후, 사이즈 155/70 R19 전기차용 공기입 타이어(100)에 적용하여 시험한 결과 표이다.
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
Connstruction N-66
1260D/2P		 Hybrid
1000D+840D		 PET
Film		 N-66
Film		 N-46
Film		 PEN
Film
두께(mm) 1.0mm 1.0mm 0.5mm 0.5mm 0.5mm 0.5mm
인접고무와의
접착력		 100% 98% 100% 100% 100% 95%
인접고무와의
접착력
(75도, 7일 노화)		 95% 95% 95% 95% 95% 95%
공기입 타이어 중량 100 103 95%이하 95%이하 95%이하 95%이하
부하 내구력 100 103 106 104 104 105
속도 내구력 100 102 105 103 104 104
고속/고하중내구력 100 103 105 104 103 104
실험 방법은 아래와 같다.
(a) 부하 내구력 평가
공기입 타이어(100)에 림 장착 후 공기압을 26psi 주입한다. 일반타이어의 경우 초기 속도 120km/hr, 스노우 타이어의 경우 110km/hr로 시작하고 4시간동안 최대 하중의 85%를 주어 주행시킨 후 6시간 동안 5%의 하중을 증가시켜 시험한다. 그 후 24시간 동안 최대 하중을 주어 일정 속도로 주행한 후 2시간 마다 8.5%의 하중을 부과하여 사고 시까지 주행한다.
(b) 속도 내구력 평가
공기입 타이어(100)에 림 장착 후 공기압을 32psi 주입한다. 일반 타이어의 경우 초기속도 140km/hr, 스노우 타이어의 경우 130km/hr로 시작하고 4시간 동안 최대 하중의 85%를 가하면서 2시간 동안 80km, 그 후 2시간 동안 방치 후 초기 140km/hr에서 30분마다 속도 10km/hr 증가시켜 사고 시까지 주행한다.
(c) 고속/고하중 내구력 평가
공기입 타이어(100)에 림 장착 후 공기압을 32psi 주입한다. 일반 타이어의 경우 초기 속도 140km/hr 스노우 타이어의 경우 130km/hr로 시작하고 4시간 동안 최대하중의 85%를 주어 주행시킨 후 6시간동안 5%의 하중을 증가시켜 시험한다. 그 후 24시간 동안 방치시킨다. 이후 공기압을 25psi로 줄이고 초기 하중의 100%로 1.5시간, 140km/hr의 시간으로 시험한 후 2시간마다 8.5%의 하중을 부과하여 사고 시까지 주행한다.
(d) 인접 고무와의 접착력
캡플라이(20)와 인접 고무와의 접착력을 평가하는 방법으로서 인접 고무를 1.5~2.5mm정도의 시트상태로 준비한다.
인접 고무에 캡플라이(20)를 부착한 후 160도, 20분, 18kgf/cm2 가류압 조건 하에서 가류한 뒤 최소 4시간 방치시킨다. 그 후, 인접 고무와 캡플라이(20)의 접착력을 평가한다.
표 1에서와 같이 필름층(201)을 포함하는 캡플라이(20)의 경우 두께가 0.5mm로 감소하였음에도 불구하고 부하 내구력, 속도 내구력, 고속/ 고하중 내구력이 직조된 코드 구조를 갖는 캡플라이(비교예 1,2) 보다 더 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 공기입 타이어(100)의 전체 중량은 감소한 것을 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 측면에 따른 공기입 타이어(100)의 캡플라이(20) 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 캡플라이(20)의 필름층(201)은 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 나일론-6, 나일론-66과 같은 고분자 물질이 용용 방사됨으로써 제작될 수 있으며, 이후 상하로 배치되는 슬리팅 롤러등에 의해 일정 폭으로 절단(S10)될 수 있다.
일정 형태로 가공된 필름층(201)은 Resocinol Formaldehyde Latex와 같은 고무계 접착액으로 코팅(S20)될 수 있으며, 이에 따라 필름층(201) 전체 둘레면에 코팅층(202)이 형성될 수 있다. 이 때 사용되는 Latex는 Vinyl Pyridine Latex 중량비가 1.8~6.0% 사이일 수 있다. 이 때, 필름층(201)의 형상 가공(절단)이 완료된 후에 코팅 단계(S20)가 수행되므로 필름층(201) 표면 전체에 코팅이 이루어질 수 있다.
코팅 단계(S20)가 완료되면, 코팅층(202) 표면에는 고무 토핑액이 바로 도포될 수 있으며, 이에 따라 코팅층(202) 전체 둘레면에 고무 토핑층(203)이 형성될 수 있다. 코팅층(202)에 도포되는 고무 토핑액은 일 예로 Carbon Black의 중량비가 10~15PHR인 NR계 천연 고무일 수 있다.
이 때, 코팅 단계(S20) 이후에 고무 토핑액이 바로 도포(S30)됨으로써 RFL 코팅 층이 자외선 등과 같은 외부 환경이나 파괴물질 등에 의해 파괴되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 고무 토핑액의 Carbon Black의 중량비가 10~15PHR를 범위 이내여서 고무 토핑액의 유동성이 크며, 이에 따라 코팅층(202)층에 도포가 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 캡플라이(20)는 종래의 교차 구조를 갖는 코드를 필름층(201)로 변경함으로써 캡플라이(20)의 두께가 감소될 수 있으며, 경량화될 수 있다. 그리고 필름층(201)이 균일한 두께의 직육면체 형상을 가져서 코팅(S20) 및 고무 토핑액 도포(S30) 과정이 용이하게 수행될 수 있으며, 최종적인 캡플라이(20) 역시 균일한 두께 및 형태를 가질 수 있으므로 벨트(70)와 공기입 타이어(100)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리고 고무 토핑액의 유동성을 가지므로 고무 토핑액이 코팅층(202)에 균일하고 원활하게 도포될 수 있으며, 이에 따라 캡플라이(20)의 제조 시간 및 제조 비용이 감소될 수 있다. 또한, 필름층(201), 접착력을 갖는 코팅층(202), 고무 토핑층(203)이 적층된 구조를 가짐으로써, 구조적 강도가 확보될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이고, 그와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 트래드 20: 캡플라이
30: 바디플라이 40: 비드
50: 에이펙스 60: 인너라이너
70: 벨트 80: 사이드월
100: 공기입 타이어 201: 필름층
202: 코팅층 203: 고무 토핑층

Claims (10)

  1. 공기입 타이어의 캡플라이에 있어서,
    상기 캡플라이의 중심부에 위치하는 필름층;
    상기 필름층 둘레를 감싸는 코팅부; 및
    상기 코팅부 둘레를 감싸는 고무 토핑부를 포함하는 공기입 타이어의 캡플라이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡플라이는,
    상기 공기입 타이어의 트래드 및 벨트 사이에 제공되고,
    상기 벨트에 복수 개의 상기 캡플라이가 이격되게 부착되는 공기입 타이어의 캡플라이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고무 토핑층은,
    유동성을 갖는 고무 토핑액이 상기 필름층 표면에 도포됨으로써 형성되는 공기입 타이어의 캡플라이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름층은,
    합성 고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 합성 고분자 물질은 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸레나프타레이트, 나일론6, 나일론66 중 어느 하나인 공기입 타이어의 캡플라이.
  5. 공기입 타이어의 캡플라이에 있어서,
    필름을 절단하여 상기 캡플라이의 중심부에 위치하는 필름층을 형성하는 단계;
    상기 필름층을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층에 고무 토핑액을 도포하여 고무 토핑층을 형성하는 단계를 포함하는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 필름층은
    합성 고분자 물질을 용융 방사하여 제작할 수 있으며, 상기 합성 고분자 물질은 폴리에틸렌테리프탈레이트, 폴리에틸레나프타레이트, 나일론6, 나일론66 중 어느 하나인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 코팅 단계에서,
    상기 코팅은 상기 필름층 둘레 전체면에 이루어지는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 고무 토핑액 도포 단계는,
    상기 코팅 단계 이후에 바로 수행되는 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 코팅 단계에서,
    상기 필름층에 코팅되는 코팅액은 Resocinol Formaldehyde Latex일 수 있으며, 상기 Latex는 Vinyl Pyridine Latex 중량비가 1.8~6.0% 사이인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 고무 토핑액은,
    Carbon Black의 중량비가10~15PHR인 NR계 천연 고무인 공기입 타이어의 캡플라이 제조 방법.
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