KR20220045674A - 벨트부가 개선된 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트부가 개선된 공기입 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 벨트부를 적용하여 타이어 중량을 감소시키면서 접착력 및 주행성능을 향상시킨 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어는, 트레드부 내부에서 카카스플라이 상측에 적층 형성되는 벨트부를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 벨트부는, 상기 카카스플라이 상부에 위치하며, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제1벨트층과, 상기 제1벨트층 상부에서 서로 교차하도록 반대방향으로 위치하고, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제2벨트층과, 상기 제2벨트층 상부에서 나이론과 아라미드가 합사되어 이루어지는 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층으로 이루어진다.

Description

벨트부가 개선된 공기입 타이어{Pneumatic tire with improved belt}

본 발명은 벨트부가 개선된 공기입 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 벨트부를 적용하여 타이어 중량을 감소시키면서 접착력 및 주행성능을 향상시킨 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 공기입 타이어는 노면에 직접 접촉되는 트레드부와 타이어의 골격을 이루는 카카스와 림에 결합되는 비드부와 상기 비드를 감싸 비드가 받는 충격을 완화시키는 에이펙스와 상기 트레드부와 비드를 연결하며 타이어가 굴신 운동을 하도록 하는 사이드월 및 상기 트레드부와 카카스 사이에 설치되는 하나 이상을 벨트부로 이루어져 있다. 여기서, 상기 벨트부는 트레드부와 카카스 사이에 삽입 설치되어 충격을 완화시켜주기 위한 보강층 역할을 하며, 지면으로부터 가해진 충격을 분산시켜 내부를 보호하고 특히 접지면의 갈라짐이나 외부충격이 내부의 카카스에 닿지 않도록 기능한다. 또한, 상기 벨트부가 카카스를 강하게 홀딩하여 트레드의 강성을 지원해줌으로써 타이어의 접지력을 향상시켜주며, 코드 보강재 상하에 고무층을 토핑시켜 형성된다.

최근 환경보호 등과 같은 이유로 연비 개선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이를 위한 타이어 경량화 관련 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 그에 따라, 두께가 얇고 가벼운 코드를 개발하는 연구가 계속되면서 종래 N x M 구조에서 모노필라멘트(Mono Filament) 구조로 변경되는 추세이다.

그러나 상기 모노필라멘트 구조를 적용하면 연선 과정이 없어 기존의 N x M 구조에서 형성되던 코드 내부에 공극이 없어져 코드와 고무의 접착력이 하락할 수 있으며, 특히 벨트부의 강성이 하락하여 결과적으로는 타이어의 주행성능 감소라는 문제를 야기할 수있다.

1. 한국 특허등록 제10-0875378호(2008.12.23. 공고)

벨트부 보강재로 모노필라멘트를 적용하여 벨트부의 중량을 감소시키고 필라멘트의 도금을 통해 접착력이 향상된 공기입타이어를 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어는, 트레드부 내부에서 카카스플라이 상측에 적층 형성되는 벨트부를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 벨트부는, 상기 카카스플라이 상부에 위치하며, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제1벨트층과, 상기 제1벨트층 상부에서 서로 교차하도록 반대방향으로 위치하고, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제2벨트층과, 상기 제2벨트층 상부에서 나이론과 아라미드가 합사되어 이루어지는 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층으로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 모노필라멘트에 도금된 코발트 함량은, 구리, 아연, 코발트로 도금된 도금층 100중량부 대비 3 내지 8중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 모노필라멘트의 직경은 0.25mm 내지 0.4mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 모노필라멘트가 적용된 벨트부 보강재를 통해 중량이 감소되고, Cu, Zn, Co를 포함하는 도금층을 필라멘트에 적용하여 접착력이 향상됨으로써 타이어의 주행성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어에 있어서, 3개의 벨트층을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어에 있어서, 3개의 벨트층의 평단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어에 있어서, 벨트층 보강재에 구리, 아연 및 코발트로 도금된 형상을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 공기입 타이어의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어는, 트레드부(2) 내부에서 카카스플라이(4) 상측에 적층 형성되는 벨트부(10)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 벨트부(10)는, 상기 카카스플라이(4) 상부에 위치하며, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제1벨트층(11)과, 상기 제1벨트층(11) 상부에서 서로 교차하도록 반대방향으로 위치하고, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제2벨트층(13)과, 상기 제2벨트층(13) 상부에서 나이론과 아라미드가 합사되어 이루어지는 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층(15)으로 이루어진다.

상기 벨트부(10)는 트레드부(2)와 카카스플라이(4) 사이에 삽입 설치되어 충격을 완화시켜주기 위한 보강층으로써 기능하며, 일반적인 벨트부(10)는 코드보강재 상하에 고무층을 토핑시켜 형성된다. 여기서, 상기 코드보강재는 일반적으로 스틸코드(Steel Cord)를 적용하며, 종래에는 탄소강으로 된 선재에 일발가공 및 고무와의 접착을 위해 표면에 황동으로 도금한 여러 가닥의 필라멘트를 연선시켜 만들었으나 벨트부의 두께나 중량감소를 위하여 모노필라멘트를 적용하고, 상기 모노필라멘트에 Cu, Zn, Co를 도금시킴으로써 고무와의 접착력이 향상된 벨트부(10)를 본 발명의 특징으로 한다.

상기 벨트부(10)는 크게 3개의 벨트층으로 이루어지며, 상기 카카스플라이(4) 상부에 위치하며 3개의 벨트층에서 최하층을 구성하는 제1벨트층(11)은 보강재로 사용되는 모노필라멘트를 포함하며, 여기서 상기 모노필라멘트는 스틸코드로 이루어진다. 상기 모노필라멘트는 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co)로 도금된 도금층을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 도금층은 모노필라멘트 표면에 금속 산화물을 형성하며, 상기 금속산화물이 고무에 밀착되면서 접착력을 갖게 된다.

다음으로, 상기 제1벨트층(11) 상부에서 서로 교차하도록 반대방향으로 위치하고, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제2벨트층(13)을 포함할 수 있다. 상기 제2벨트층(13)은 제1벨트층(11)과 마찬가지로 스틸코드로 이루어진 모노필라멘트를 보강재로 사용하며, 상기 모노필라멘트는 구리, 아연, 코발트로 도금된 도금층을 포함한다. 여기서, 상기 제2벨트층(13)은 제1벨트층(11)과 반대 방향으로 위치하며, 예를 들어, 타이어의 폭방향 중심을 지나는 적도를 기준으로 제1벨트층(11)의 벨트코드가 이루는 각도(θ₁)가 30°로 이루어진 경우, 제2벨트층(11)의 벨트코드가 적도와 이루는 각도(θ₂)는 반대 방향으로 30°로 배열된다.

또한, 상기 제2벨트층(13) 상부에서 나이론과 아라미드가 합사되어 이루어지는 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층(15)을 포함할 수 있다. 상기 제3벨트층(15)은, 보강재로 사용되는 코드로 0.50~0.80mm의 섬유코드를 사용할 수 있으며, 여기서 섬유코드는 나일론과 아라미드를 각각 꼬아서 형성되는 구조를 가진다. 모노필라멘트만으로 이루어진 제1벨트층(11) 및 제2벨트층(13)을 적용하게 되면 주행성능(Handling)이 하락할 수 있으므로, 이를 보강하기 위하여 나일론과 아라미드가 꼬여 형성된 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층(15)을 추가적으로 배열시킴으로써 주행성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 모노필라멘트에 도금된 코발트 함량은, 구리, 아연, 코발트로 도금된 도금층 100중량부 대비 3 내지 8중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 표 1에서는 모노필라멘트로 이루어지고, 제3벨트층(15)의 코드보강재는 나일론과 아라미드가 꼬여서 이루어진 구조를 가지고, 구리, 아연, 코발트가 각각 57%, 38%, 5%의 비율로 도금된 도금층을 갖는 실시예와 비교예1 내지 비교예4를 비교한 결과를 나타낸다.

우선, 비교예1은 본 발명의 일 실시예예에 따른 제1벨트층(11)과 제2벨트층(13)은 1x2x0.30 구조를 서로 교차배열하여 이루어지고, 제2벨트층(13) 위에 나일론(Nylon) 재질의 섬유보강재를 갖는 제3벨트층(15)이 위치되며, 제1벨트층(11) 및 제2벨트층(13)에 포함된 모노필라멘트에 형성된 도금층은 구리와 아연이 60:40의 비율로 이루어진다.

다음으로, 비교예2 내지 비교예4는 제1벨트층(11)과 제2벨트층(13)이 1x0.35 구조를 서로 교차 배열하여 이루어지고, 제3벨트층의 섬유보강재는 나일론으로 이루어지며, 제1벨트층(11) 및 제2벨트층(13)에 포함된 모노필라멘트에 형성된 도금층은 구리, 아연, 코발트로 이루어지되, 비교예2는 57:38:5의 비율로, 비교예3은 59:39:2의 비율로, 비교예4는 55:36:9의 비율로 이루어진다.

마지막으로, 실시예는 제3벨트층(15)의 섬유보강재가 나일론과 아라미드가 각각 꼬여 이루어진 구조를 가지고, 구리, 아연, 코발트가 57:38:5의 비율로 이루어진 도금층을 포함한다.

표 1에 따르면, 실시예를 비교예1과 비교하여 중량이 감소되는 효과가 있음을 확인할 수 있으며, 특히 코발트 비율이 전체 도금층 비율 대비 5%의 비율을 가지는 경우 초기 접착특성뿐만 아니라 노화 접착특성에서 각각 104%, 110%의 비율을 보이면서 접착특성이 우수함을 확인할 수 있고, 특히 제3벨트층(15)이 나일론과 아라미드가 꼬인 구조를 가진 섬유코드를 포함함으로써 주행특성에서 다른 비교예와 비교하여 높은 특성을 보임을 알 수 있다.

구분			비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	실시예
벨트부	제1벨트층		1x2x0.30	1x0.35	1x0.35	1x0.35	1x0.35
	제2벨트층		1x2x0.30	1x0.35	1x0.35	1x0.35	1x0.35
	제3벨트층		Nylon	Nylon	Nylon	Nylon	Nylon+Aramid
도금	Cu		60%	57%	59%	55%	57%
	Zn		40%	38%	39%	36%	38%
	Co		-	5%	2%	9%	5%
중량 (%)			100	90	90	90	90
접착 특성		초기 (%)	100	105	101	106	104
		노화 (%)	100	109	99	97	110
주행 특성 (%)			100	98	97	99	103

또한, 상기 제1벨트층(11) 및 제2벨트층(13)에 포함된 모노필라멘트에 형성된 구리, 아연, 코발트로 도금된 도금층을 100중량부로 하고, 상기 도금층에 포함된 코발트는 100중량부 대비 3 내지 8 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 코발트 함량이 3중량부 미만인 2중량부로 이루어지게 되면(비교예3), 초기 접착특성은 101%로 문제가 없으나, 노화 접착특성이 99%로 비교예1인 코발트가 도금되지 않은 것보다도 접착 특성이 떨어지는 것을 확인할 수 있다(여기서, 상기 접착특성은 스틸코드와 고무의 접착력을 평가하는 방법으로 ADTM D1871 시험방법을 적용하며, 스틸코드에 붙어있는 고무의 양으로 접착 특성을 평가하게 되며, 상기 접착 특성은 백분율로 환산한 값으로 % 단위를 사용한다).

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 모노필라멘트의 직경은 0.25mm 내지 0.4mm인 것을 특징으로 한다.

상기 모노필라멘트의 직경이 0.25mm 미만인 경우 보강재인 스틸코드 자체의 직경이 작아 벨트부의 강도가 과도하게 낮아져 외부 충격에 쉽게 단선될 수 있다는 단점이 있으며, 모노필라멘트의 직경이 0.40mm를 초과하면 스틸코드의 직경에 따른 중량이 크게 증가하여 본 발명이 이루고자 하는 중량감소의 효과를 이루지 못하게 되므로, 상기 모노필라멘트의 직경은 0.25mm 내지 0.4mm로 이루어짐이 바람직하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 공기입 타이어
2 : 트레드부
3 : 사이드월부
4 : 카카스플라이
5 : 인너라이너
10 : 벨트부
11 : 제1벨트층
13 : 제2벨트층
15 : 제3벨트층

Claims (3)

1. 트레드부 내부에서 카카스플라이 상측에 적층 형성되는 벨트부를 포함하는 공기입 타이어에 있어서,
   상기 벨트부는,
   상기 카카스플라이 상부에 위치하며, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제1벨트층;
   상기 제1벨트층 상부에서 서로 교차하도록 반대방향으로 위치하고, 내부에 구리, 아연, 코발트로 도금된 모노필라멘트를 포함하는 제2벨트층;
   상기 제2벨트층 상부에서 나이론과 아라미드가 합사되어 이루어지는 섬유보강재를 포함하는 제3벨트층;
   으로 이루어지는 공기입 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모노필라멘트에 도금된 코발트 함량은,
   구리, 아연, 코발트로 도금된 도금층 100중량부 대비 3 내지 8중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모노필라멘트의 직경은 0.25mm 내지 0.4mm인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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