KR20220116335A

KR20220116335A - 파단 에너지가 개선되고 총 연신율이 개선된 단층 다중 스트랜드 케이블

Info

Publication number: KR20220116335A
Application number: KR1020227026903A
Authority: KR
Inventors: 가일 파토; 앙리 바흐게; 루카 로비; 올리비에 레익스
Original assignee: 꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-08-22
Also published as: US20230349097A1; JP2023509076A; CN114929963A; EP4087970A1; CN114929963B; WO2021140287A1

Abstract

본 발명은 주축(A)을 중심으로 나선형으로 권선된 N 스트랜드(54)의 단일 층(52)을 포함하는 1xN 구조를 갖는 다중 스트랜드 케이블(50)에 관한 것으로, 각각의 스트랜드(54)는 금속 와이어(F1)의 층(56)으로 구성되고 축(B)에 대해 나선형으로 권선된 M>1 금속 와이어를 포함한다. 케이블(50)은 총 연신율 At > 8.10%를 가지며 케이블(50)의 파단 에너지 지수 Er = rAt는

로 정의되고, 여기서

는 연신율 Ai에서 측정된 인장 응력(MPa)이고, dAi는 Er이 엄격하게 52MJ/m³을 초과하도록 하는 연신율이다.

Description

파단 에너지가 개선되고 총 연신율이 개선된 단층 다중 스트랜드 케이블

본 발명은 코드, 보강된 제품, 및 이러한 코드를 포함하는 타이어에 관한 것이다.

트레드, 2개의 비신장성 비드, 비드를 트레드에 연결하는 2개의 측벽, 및 카카스 보강재와 트레드 사이에 원주방향으로 배치된 크라운 보강재를 포함하는 반경방향 카카스 보강재를 갖는 건설 플랜트 차량용 타이어는 종래 기술, 특히 문서 WO2016/131862로부터 알려져 있다. 이 크라운 보강재는 금속 코드와 같은 보강 요소에 의해 보강된 여러 플라이를 포함하며, 하나의 플라이의 코드는 플라이의 엘라스토머 매트릭스에 매립된다.

크라운 보강재는 작동 보강재, 보호 보강재 및 가능한 다른 보강재, 예를 들어 후프 보강재를 포함한다.

보호 보강재는 여러 보호 필라멘트 보강 요소를 포함하는 하나 이상의 보호 플라이를 포함한다. 각각의 보호 필라멘트 보강 요소는 1xN 구조를 갖는 코드이다. 코드는 피치가 p3=20 mm인 나선으로 권선된 N=4 스트랜드의 단일 층을 포함한다. 각각의 스트랜드는 p1=6.7 mm의 피치로 나선으로 권선된 M=3 내부 필라멘트의 내부 층뿐만 아니라 또한 p2=10 mm의 피치로 내부 층 주위에 나선으로 권선된 V=8 외부 필라멘트의 외부 층으로 구성된다. 각각의 내부 필라멘트와 외부 필라멘트의 직경은 0.35 mm와 같고 코드의 총 연신율은 6%이다.

한편으로, 타이어가 예를 들어 암석 형태의 장애물 위를 통과할 때 이러한 장애물은 크라운 보강재까지 타이어를 관통할 위험이 있다. 이러한 천공은 부식제가 타이어의 크라운 보강재로 들어가 타이어의 수명이 감소될 수 있게 한다.

다른 한편으로, 보호 플라이의 코드는 특히 타이어가 장애물 위를 통과할 때 코드에 인가되는 하중 및 상대적으로 상당한 변형으로 인한 파손을 나타낼 수도 있음이 밝혀졌다.

본 발명의 목적은 파손의 수 및 천공의 수를 감소시키거나 심지어 제거하는 것을 가능하게 하는 코드이다.

이를 위해, 본 발명의 한 주제는 주축(A)에 대해 나선으로 권선된 N 스트랜드의 단일 층을 포함하는 1xN 구조를 갖는 다중 스트랜드 코드이며, 각각의 스트랜드는 금속 필라멘트의 하나의 층을 갖고 축(B)을 중심으로 나선으로 권선된 M>1 금속 필라멘트를 포함하며, 여기서:

- 코드는 2014년부터 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 총 연신율 At > 8.10%를 갖고;

- 코드의 파단 에너지 지표(Er)는

로 정의되고, 여기서

는 연신율 Ai에서 측정된 인장 응력(MPa)이고, dAi는 Er이 엄격하게 52 MJ/m³을 초과하도록 하는 연신율이다.

상대적으로 높은 총 연신율과 코드의 상대적으로 높은 파단 에너지로 인해, 본 발명에 따른 코드는 천공을 감소시키는 것을 가능하게 하고, 따라서, 타이어의 수명을 연장시킨다. 구체적으로, 본 발명의 발명자는 종래 기술보다 덜 강직성인 코드가 장애물에 대해 더 잘 작동한다는 것을 발견했다. 본 발명자는 종래 기술의 일반적인 방식에서 교시된 바와 같이 장애물에 의해 부과된 변형에 대항하기 위해 가능한 많이 코드를 강직화 및 보강하려고 시도하는 것보다 더 낮은 강직성을 갖는 코드를 사용하여 장애물을 감싸 안는 것이 더 효과적이라는 것을 발견했다. 장애물을 감싸 안음으로써, 장애물에 대해 설정되는 하중이 감소되고, 따라서, 타이어가 천공될 위험도 감소된다. 이러한 강직성 감소 효과가 도 7에 예시되어 있으며, 여기서, 응력 하에서, 본 발명에 따른 코드는 필라멘트의 반경방향 간극 덕분에 가벼운 하중 하에서 양호한 변형성을 나타낸다.

코드의 상대적으로 높은 총 연신율 및 상대적으로 높은 파단 에너지로 인해, 본 발명에 따른 코드는 또한 파손 횟수를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 구체적으로, 본 발명의 발명자는 코드 파손을 감소시키기 위한 결정 기준이 종래 기술에서 널리 교시된 바와 같이 파단시 힘 뿐만 아니라 본 출원에서 도 4에서 부분적으로 예시된 바와 같이 연신율의 함수로서의 응력 곡선 아래의 면적으로 표현되는 파단 에너지 지표라는 것을 발견하였다. 구체적으로, 종래 기술의 코드는 파단시 힘이 상대적으로 높지만 파단 연신율이 상대적으로 낮거나, 파단 연신율이 상대적으로 높지만 파단시 힘이 상대적으로 낮은 것 중 어느 하나이다. 두 경우 모두, 종래 기술의 코드는 상대적으로 낮은 파단 에너지 지표에서 파단된다. 본 발명에 따른 코드는 그 상대적으로 높은 총 연신율 때문에 필연적으로 상대적으로 높은 파단 연신율을 나타낸다. 상승작용적으로, 상대적으로 낮은 모듈러스는 탄성 도메인에서 응력-연신율 곡선의 상대적으로 낮은 구배로 인해 파단 연신율을 뒤로 미는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 그리고 무엇보다도, 본 발명자는 총 연신율의 증가가 아래의 비교 테스트에 의해 나타나는 바와 같이 파단 연신율을 뒤로 미는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라 또한 이에 따라 응력을 증가시켜 파단 에너지를 증가시키는 것을 가능하게 한다는 것을 발견하였다.

"a와 b 사이"라는 표현으로 표시된 임의의 값의 범위는 a보다 더 큰 값으로부터 b보다 더 작은 값까지 연장하는 값의 범위(즉, 종점 a와 b 제외)를 나타내는 반면, "a 내지 b"라는 표현으로 표시된 임의의 값의 범위는 종점 "a"에서 종점 "b"까지 연장하는 값의 범위를 의미하고, 즉, 정확한 종점 "a"와 "b"를 포함한다.

본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 파라미터인 총 연신율(At)은, 예를 들어, 테스트된 코드에 2014년의 표준 ASTM D2969-04를 적용하여 응력-연신율 곡선을 획득함으로써 결정된다. At는 코드가 파단되는 응력-연신율 곡선의 지점, 즉, 하중이 최대 응력 값으로 증가한 다음 파손 이후 급격히 감소하는 지점의 연신 축 상의 투영에 대응하는 연신율(%)로서 얻어진 곡선으로부터 추론된다. 응력에 관련한 감소가 일정 수준을 초과할 때, 이는 코드의 파손이 발생했음을 의미한다.

코드의 파단 에너지 지표 Er은 관계

를 사용하여 연신율의 함수로서 인장 응력 곡선 아래 면적을 계산하여 결정된다. 이 파단 에너지 지표는 특정 에너지 밀도를 MJ/m³ 단위로 나타낸다. 직사각형 방법이 일반적으로 이 면적을 결정하는 데 사용된다: 인장 응력 시그마(Ai)는 무차원 %로 표현되는 연신율 Ai에서 측정된 MPa 단위로 표현되고; i=0인 경우: Ai=0 = A0 = 0% 연신율이고, i=t의 경우: Ai=t = At: 코드의 총 파단 연신율이다. 따라서, 파단 에너지 지표 Er은 0에서 t까지 범위의 i에 대해 (1/2(σ(Ai) + σ(Ai+1)) x (Ai+1 - Ai)의 합이다. 이러한 적분을 위해, 직사각형의 샘플링은 (Ai+1 - Ai)로 정의된 폭이 0.025%와 실질적으로 동일한 방식으로, 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 0.1% 연신율에 대해 4개의 직사각형으로, 정의된다.

본 발명에서, 코드는 N 스트랜드의 단일 층을 포함하고, 즉, 이는 그 이상도 이하도 아닌 한 층의 스트랜드로 구성된 조립체로 구성되고, 즉, 조립체는 0도 아니고 2개도 아닌 단지 1개의 스트랜드 층을 포함한다.

유리하게는, 각각의 스트랜드의 권선 방향은 코드의 권선 방향과 반대이다.

스트랜드 층의 권선 방향이 의미하는 것은 코드의 축에 대해 스트랜드가 형성하는 방향이다. 권선 방향은 일반적으로 문자 Z 또는 문자 S 중 어느 하나로 지정된다.

스트랜드의 권선 방향은 2014년 표준 ASTM D2969-04에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 코드는 단일 나선을 갖는다. 정의에 따르면, 각각의 스트랜드의 축이 코드의 축을 중심으로 하는 제1 나선 및 코드의 축에 의해 형성되는 나선을 중심으로 하는 제2 나선을 형성하는 이중 나선 코드와는 대조적으로, 단일 나선 코드는 층의 각각의 스트랜드의 축이 주축을 중심으로 하는 단일 나선을 형성하는 코드이다. 다시 말해서, 코드가 실질적으로 직선 방향으로 연장될 때, 코드는 나선으로 함께 권선된 스트랜드의 단일 층을 포함하고, 층의 각각의 스트랜드는 실질적으로 직선 방향에 실질적으로 평행한 주축을 중심으로 하는 나선형 경로를 형성하고, 따라서, 주축에 실질적으로 수직인 단면 평면에서, 층의 각각의 스트랜드의 중심과 주축 사이의 거리는 실질적으로 일정하고 층의 모든 스트랜드에 대해 동일하다. 대조적으로, 이중 나선 스트랜드가 실질적으로 직선 방향으로 연장될 때, 층의 각각의 스트랜드의 중심과 실질적으로 직선 방향 사이의 거리는 층의 모든 스트랜드에 대해 상이하다.

코드에 대해 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로, 본 발명에 따른 각각의 스트랜드는 단일 나선을 갖는다. 정의에 따르면, 각각의 금속 필라멘트 요소의 축이 스트랜드의 축을 중심으로 하는 제1 나선 및 스트랜드의 축에 의해 형성되는 나선을 중심으로 하는 제2 나선을 형성하는 이중 나선 스트랜드와는 대조적으로, 단일 나선 스트랜드는 층의 각각의 금속 필라멘트 요소의 축이 단일 나선을 형성하는 스트랜드이다. 다시 말해서, 스트랜드가 실질적으로 직선 방향으로 연장될 때, 스트랜드는 나선으로 함께 권선된 금속 필라멘트 요소의 단일 층을 포함하고, 층의 각각의 금속 필라멘트 요소는 실질적으로 직선 방향에 실질적으로 평행한 주축을 중심으로 하는 나선형 경로를 형성하고, 따라서, 주축에 실질적으로 수직인 단면 평면에서, 층의 각각의 금속 필라멘트 요소의 중심과 주축 사이의 거리는 실질적으로 일정하고 층의 모든 금속 필라멘트 요소에 대해 동일하다. 대조적으로, 이중 나선 스트랜드가 실질적으로 직선 방향으로 연장될 때, 층의 각각의 금속 필라멘트 요소의 중심과 실질적으로 직선 방향 사이의 거리는 층의 모든 금속 필라멘트 요소에 대해 상이하다.

본 발명에 따른 코드는 금속 중심 코어를 갖지 않는다. 이는 N이 스트랜드의 수인 1xN 구조의 코드 또는 달리 "개방 코드"(개방 구조의 코드)라고도 지칭된다. 본 발명에 따른 앞서 정의된 코드에서, 내부 인클로저는 비어 있고 따라서 어떠한 충전재도 없으며, 특히 어떠한 탄성중합체 조성물도 없다. 이때, 이는 충전재가 없는 코드라 지칭된다.

필라멘트 요소는 주축을 따라 종방향으로 연장되고 주축에 수직인 단면을 갖는 요소를 의미하며, 그 최대 치수 G는 주축을 따른 치수 L에 비교하여 상대적으로 작다. 상대적으로 작다는 표현은 L/G가 100 이상, 바람직하게는 1000 이상임을 의미한다. 이 정의는 원형 단면을 갖는 필라멘트 요소와 비원형 단면을 갖는 필라멘트 요소(예를 들어, 다각형 또는 난형 단면)를 모두 포함한다. 매우 바람직하게는, 각각의 금속 필라멘트 요소는 원형 단면을 갖는다.

정의에 따르면, 금속이라는 용어는 대부분(즉, 그 중량의 50% 초과) 또는 전체(그 중량의 100%)가 금속 재료로 구성된 필라멘트 요소를 의미한다. 각각의 금속 필라멘트 요소는 바람직하게는 강철, 더욱 바람직하게는 일반적으로 본 기술 분야의 숙련자가 탄소강으로 지칭하는 펄라이트 또는 페라이트-펄라이트 탄소강으로 제조되거나, 스테인리스 강(정의에 다르면, 적어도 10.5%의 크롬을 포함하는 강철)으로 제조된다.

바람직하게는, 금속 필라멘트 및 스트랜드는 사전 성형을 거치지 않는다. 다시 말해서, 각각의 금속 필라멘트 요소 및 각각의 스트랜드를 개별적으로 예비 성형하는 단계를 거치지 않는 방법으로 코드가 얻어진다.

유리하게는, 총 연신율 At ≥ 8.30%, 바람직하게는 At ≥ 8.50%이다.

유리하게는, 총 연신율 At ≤ 20.00%, 바람직하게는 At ≤ 16.00%이다.

유리하게는, 코드(50)의 파단 에너지 지표 Er은 55 MJ/m³ 이상이다.

바람직하게는, 코드(50)의 파단 에너지 지표 Er은 200 MJ/m³ 이하, 바람직하게는 150 MJ/m³ 이하이다.

바람직하게는, 코드는 As > 4.30%, 바람직하게는 As ≥ 4.50%, 보다 바람직하게는 As ≥ 4.60%이도록 하는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 바와 같은 구조적 연신율(As)을 갖는다.

바람직하게는, 코드는 As ≤ 10.0%, 바람직하게는 As ≤ 9.50%이도록 하는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 바와 같은 구조적 연신율(As)을 갖는다.

본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 파라미터인 구조적 연신율 As는 예를 들어 테스트된 코드에 2014년 표준 ASTM D2969-04를 적용하여 힘-연신율 곡선을 획득하는 방식으로 결정된다. As는 힘-연신율 곡선의 구조적 부분에 대한 접선과 힘-연신율 곡선의 탄성 부분에 대한 접선 사이의 교차점의 연신 축에 대한 투영에 대응하는 연신율(%)로 얻어진 곡선으로부터 추론된다. 힘-연신율 곡선은 증가하는 연신율을 향해 진행하면서 구조적 부분, 탄성 부분 및 소성 부분을 포함함을 상기한다. 구조적 부분은 코드의 통기, 즉, 코드를 구성하는 다양한 금속 스트랜드 사이의 빈 공간으로 인한 구조적 연신율(As)에 대응한다. 탄성 부분은 코드의 구성, 특히 다양한 층의 각도와 스트랜드의 직경으로 인한 탄성 연신율에 대응한다. 소성 부분은 스트랜드의 하나 이상의 금속 필라멘트 요소의 가소성(탄성 한계를 넘은 비가역적 변형)으로 인한 소성 연신율에 대응한다.

바람직하게는, 코드는 3.0 내지 10.0GPa의 범위, 바람직하게는 3.5 내지 8.5GPa 범위의 시컨트 모듈러스 E1을 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 코드는 작은 힘 및 낮은 제1 강직성에 대해 상당한 변형을 가질 수도 있다.

시컨트 모듈러스 E1은 2014년 표준 ASTM D 885/D 885M - 10a의 조건 하에 획득한 응력-연신율 곡선의 원점을 이 동일한 곡선의 1% 가로 좌표 지점으로 연결하는 직선의 구배이다.

바람직하게는, 코드는 50 내지 180GPa, 바람직하게는 55 내지 150GPa 범위의 탄젠트 모듈러스 E2를 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 코드는 하중을 흡수하거나 전달할 수 있게 하도록 최소 강직성을 갖는다.

탄젠트 모듈러스 E2는 2014년 표준 ASTM D 885/D 885M - 10a의 조건 하에 획득한 힘-연신율 곡선에서 다음과 같이 계산된다: E2는 힘-연신율 곡선에서 코드의 최대 탄젠트 모듈러스에 대응한다.

본 발명의 또 다른 주제는 폴리머 매트릭스로부터 추출된 코드이며, 이 추출된 코드는 주축(A)에 대해 나선으로 권선된 N 스트랜드의 단일 층을 포함하는 1xN 구조를 갖고, 각각의 스트랜드는 금속 필라멘트의 하나의 층을 갖고 주축(B)을 중심으로 나선으로 권선된 M>1 금속 필라멘트를 포함하며, 여기서:

- 추출된 코드(50')는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 총 연신율 At' ≥ 5.00%를 갖고,

- 추출된 코드(50')의 파단 에너지 지표(Er')는

로 정의되고, 여기서

는 연신율 Ai에서 측정된 인장 응력(MPa)이고, dAi는 Er'이 엄격하게 35 MJ/m³을 초과하도록 하는 연신율이다.

바람직하게는, 폴리머 매트릭스는 엘라스토머 매트릭스이다.

폴리머 매트릭스, 바람직하게는 엘라스토머 매트릭스는 폴리머, 바람직하게는 엘라스토머 조성물에 기초한다.

폴리머 매트릭스는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 매트릭스로 이해된다. 따라서, 폴리머 매트릭스는 폴리머 조성물에 기초한다.

엘라스토머 매트릭스가 의미하는 것은 적어도 하나의 엘라스토머를 함유하는 매트릭스이다. 따라서, 바람직한 엘라스토머 매트릭스는 엘라스토머 조성물에 기초한다.

"~에 기초한"이라는 표현은 조성물이 화합물 및/또는 사용된 다양한 구성성분의 현장 반응 생성물을 포함한다는 의미로 이해하여야 하며, 이들 구성성분 중 일부는 조성물의 다양한 제조 단계 동안 서로, 적어도 부분적으로, 반응할 수 있고/있거나 반응하도록 의도되며; 따라서, 조성물은 완전히 또는 부분적으로 가교 상태 또는 비가교 상태에 있을 수 있다.

폴리머 조성물은 조성물이 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 이러한 폴리머는 열가소성, 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리아미드, 열경화성 폴리머, 엘라스토머, 예를 들어 천연 고무, 열가소성 엘라스토머 또는 이들 폴리머의 조합일 수도 있다.

엘라스토머 조성물은 조성물이 적어도 하나의 엘라스토머 및 적어도 하나의 다른 성분을 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 엘라스토머 및 적어도 하나의 다른 성분을 포함하는 조성물은 엘라스토머, 가교 시스템 및 충전제를 포함한다. 이들 플라이에 사용될 수 있는 조성물은 필라멘트 보강 요소의 스킴 코팅(skim coating)을 위한 통상적인 조성물이고 디엔 엘라스토머, 예를 들어 천연 고무, 보강 충전제, 예를 들어 카본 블랙 및/또는 실리카, 가교 시스템, 예를 들어 바람직하게는 황, 스테아르산 및 산화아연, 및 선택적으로 가황 촉진제 및/또는 지연제 및/또는 다양한 첨가제를 포함하는 가황 시스템을 포함한다. 금속 필라멘트와 이들이 매립된 매트릭스 사이의 접착은 예를 들어, 금속 코팅, 예를 들어 황동 층에 의해 제공된다.

추출된 코드에 대한 본 출원에 설명된 특징의 값은 폴리머 매트릭스, 특히 엘라스토머 매트릭스, 예를 들어 타이어로부터 추출된 코드 상에서 측정되거나 그로부터 결정된다. 따라서, 예를 들어 타이어에서, 추출될 코드의 외부에서 반경방향으로 재료 스트립이 제거되어 추출될 코드가 폴리머 매트릭스와 반경방향 동일 높이에 있는 것을 볼 수 있다. 이 제거는 절단기와 칼을 사용한 벗김에 의해 또는 대패질을 통해 수행될 수 있다. 다음으로, 추출될 코드의 단부가 칼을 사용하여 분리된다. 그 후, 코드를 당겨서 매트릭스로부터 추출하고, 추출될 코드를 가소화하지 않도록 상대적으로 얕은 각도를 적용한다. 그 후, 추출된 코드는 금속 필라멘트의 표면이 손상되지 않도록 주의하면서 예를 들어 칼을 사용하여 코드에 국소적으로 부착된 폴리머 매트릭스의 임의의 잔류물을 분리하도록 조심스럽게 세정된다.

바람직하게는, 총 연신율 At'는 At' ≥ 5.20%이다.

바람직하게는, 코드(50)의 파단 에너지 지표 Er'은 40 MJ/m³ 이상이다.

아래에 설명된 유리한 특징은 위에서 정의된 바와 같은 코드와 추출된 코드에 동일하게 적용된다.

유리하게는, 코드가 스트랜드가 직경 Dv의 코드의 내부 인클로저를 정의하도록 하고, 각각의 스트랜드는 직경 Dt를 갖고 Rt=Pe/(π x Sin(2αe))로 정의되는 나선 곡률 반경 Rt를 가지며, 여기서 Pe는 mm 단위로 표현되는 각각의 스트랜드의 피치이고, αe는 각각의 스트랜드(54)의 나선 각도이며, 여기서, Dv, Dt 및 Rt는 mm로 표현된다: 25 ≤ Rt/Dt ≤ 180 및 0.10 ≤ Dv/Dt ≤ 0.50.

본 발명에 따른 코드는 우수한 종방향 압축성을 나타내고, 다른 모든 것들이 동일하다면, 상대적으로 작은 직경을 나타낸다.

본 발명의 발명자는 먼저 각각의 스트랜드의 직경 Dt에 대해 충분히 큰 곡률 반경 Rt로 인해, 코드가 충분히 통기되고, 그에 의해, 코드의 종방향 축으로부터의 각각의 스트랜드의 상대적으로 큰 간격으로 인해 좌굴 위험을 감소시키며, 이 간격은 그 나선으로 인해, 스트랜드가 상대적으로 높은 종방향 압축 변형을 수용할 수 있게 한다고 가정한다. 대조적으로, 종래 기술의 코드의 각각의 스트랜드의 곡률 반경(Rt)은 직경(Dt)에 비교하여 상대적으로 작기 때문에, 금속 필라멘트 요소는 코드의 종방향 축에 더 가깝고, 그 나선으로 인해 본 발명에 따른 코드보다 훨씬 더 낮은 종방향 압축 변형을 수용할 수 있다.

두 번째로, 각각의 스트랜드의 곡률 반경(Rt)이 너무 큰 경우, 본 발명에 따른 코드는 예를 들어 타이어에 대한 보강 역할을 보장하기 위해 압축시 불충분한 종방향 강직성을 가질 것이다.

또한, 내부 인클로저 직경(Dv)이 너무 큰 경우, 코드는 스트랜드의 직경에 비교하여 너무 큰 직경을 갖게 된다.

특성 Dt, Dv 및 Rt 및 아래에 설명된 다른 특성의 값은 코드가 제조된 직후에, 즉, 엘라스토머 매트릭스에 매립하는 임의의 단계 이전에, 또는 예를 들어 타이어의 엘라스토머 매트릭스로부터 추출되고, 따라서, 임의의 엘라스토머 매트릭스, 특히 코드 내부에 존재하는 임의의 물질이 코드로부터 제거되는 세정 단계를 거친 이후에 중 어느 하나에서 코드로부터 측정 또는 결정된다. 원래 상태를 보장하기 위해, 각각의 금속 필라멘트 요소와 엘라스토머 매트릭스 사이의 접착 계면은 예를 들어 탄산나트륨 욕조에서 전기화학적 프로세스를 통해 제거되어야 한다. 아래에 설명된 타이어 제조 방법의 성형 단계와 연관된 효과, 특히 코드의 연신율은 플라이 또는 코드의 추출에 의해 제거되고, 코드는 추출 동안 성형 단계 이전으로부터의 그 특성을 실질적으로 회복한다.

본 발명에 따른 코드의 인클로저는 스트랜드에 의해 구분되고 이론적인 원에 의해 구분되는 체적에 대응하며, 이론적인 원은 한편으로는 각각의 스트랜드의 내부에서 반경방향으로 존재하고, 다른 한편으로는 각각의 스트랜드에 접한다. 이 이론적인 원의 직경은 인클로저 직경 Dv와 같다.

각각의 스트랜드의 나선 각도 αe는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 파라미터이며 다음 계산을 사용하여 결정될 수 있다: tan αe = 2xπ x Re/Pe, 여기서 공식 Pe는 각각의 스트랜드가 권선되는 mm 단위로 표현되는 피치이고, Re는 mm 단위로 표현되는 각각의 스트랜드의 나선 반경이고, tan은 탄젠트 함수를 지칭하며, αe는 도 단위로 표현된다.

mm 단위로 표현되는 나선 직경 De는 관계 De=Pe x Tan(αe)/π를 사용하여 계산되고, 여기서 Pe는 각각의 스트랜드가 권선되는 mm 단위로 표현되는 피치이고, αe는 위에서 결정된 각각의 스트랜드의 나선 각도이고, Tan은 탄젠트 함수이다. 나선 직경 De는 코드의 주축에 수직인 평면에서 층의 스트랜드 중심을 통과하는 이론적인 원의 직경에 대응한다.

mm 단위로 표현되는 인클로저 직경 Dv는 Dv=De-Dt 관계를 사용하여 계산되고, 여기서 Dt는 각각의 스트랜드의 직경이고, De는 나선 직경이며 둘 모두 mm 단위로 표현된다.

mm 단위로 표현되는 곡률 반경 Rt는 관계 Rt=Pe/(π x Sin(2αe))를 사용하여 계산되고, 여기서 Pe는 각각의 스트랜드의 mm 단위로 표현되는 피치이고, αe는 각각의 내부 스트랜드의 나선 각도이고, Sin은 사인 함수이다.

각각의 스트랜드가 권선되는 피치는 이 피치를 갖는 스트랜드가 코드의 상기 축을 중심으로 완전히 회전한 이후 이 필라멘트 요소가 위치되는 코드의 축에 평행하게 측정된, 이 필라멘트 요소에 의해 커버되는 길이임을 상기한다.

유리하게는, 코드는 금속 필라멘트 요소가 직경 Dvt의 스트랜드에 대한 내부 인클로저를 정의하도록 하고, 각각의 금속 필라멘트 요소는 직경 Df 및 Rf=P/(π x Sin(2α))로 정의되는 나선 곡률 반경 Rf를 가지며, 여기서 P는 mm 단위로 표현되는 각각의 금속 필라멘트 요소의 피치이고 α는 각각의 금속 필라멘트 요소(F1)의 나선 각도이며, Dvt, Df 및 Rf는 mm 단위로 표현되고, 코드는 다음 관계를 충족한다: 9 ≤ Rf/Df ≤ 30 및 1.30 ≤ Dvt/Df ≤ 4.50.

각각의 스트랜드의 인클로저는 금속 필라멘트에 의해 구분되고 이론적인 원에 의해 구분되는 체적에 대응하며, 이론적인 원은 한편으로는 각각의 금속 필라멘트 요소의 내부에서 반경방향으로 존재하고, 다른 한편으로는 각각의 금속 필라멘트 요소에 접한다. 이 이론적인 원의 직경은 인클로저 직경 Dvt와 같다.

각각의 금속 필라멘트 요소의 나선 각도 α는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 파라미터이며 다음 계산을 사용하여 결정될 수 있다: tan α = 2xπ x R/P, 여기서 공식 P는 각각의 스트랜드가 권선되는 mm 단위로 표현되는 피치이고, R은 mm 단위로 표현되는 각각의 스트랜드의 나선 반경이고, tan은 탄젠트 함수를 지칭하며, α는도 단위로 표현된다.

mm 단위로 표현되는 나선 직경 Dh는 관계 Dh=P x Tan(α)/π를 사용하여 계산되고, 여기서 P는 각각의 금속 필라멘트 요소가 권선되는 mm 단위로 표현되는 피치이고, α는 위에서 결정된 각각의 금속 필라멘트 요소의 나선 각도이고, Tan은 탄젠트 함수이다. 나선 직경 Dh는 코드의 주축에 수직인 평면에서 층의 금속 필라멘트 요소의 중심을 통과하는 이론적인 원의 직경에 대응한다.

mm 단위로 표현되는 스트랜드의 인클로저 직경 Dvt는 Dvt=Dh-Df 관계를 사용하여 계산되고, 여기서 Df는 각각의 금속 필라멘트 요소의 직경이고 Dh는 나선 직경이며 둘 모두 mm 단위로 표현된다.

mm 단위로 표현되는 곡률 반경 Rf는 Rf=P/(π x Sin(2α)) 관계를 사용하여 계산되며, 여기서 P는 각각의 금속 필라멘트 요소의 mm 단위로 표현되는 피치이고, α는 각각의 금속 필라멘트 요소의 나선 각도이고, Sin은 사인 함수이다.

각각의 금속 필라멘트 요소가 권선되는 피치는 이 피치를 갖는 금속 필라멘트 요소가 코드의 상기 축 둘레로 완전히 회전하는 것이 종료시 이 필라멘트 요소가 위치되는 코드의 축에 평행하게 측정된, 이 필라멘트 요소에 의해 커버되는 길이임을 상기한다.

아래에 설명된 선택적 특징은 이러한 조합이 기술적으로 호환되는 한 서로 조합될 수 있다.

하나의 유리한 실시예에서, 모든 금속 필라멘트 요소는 동일한 직경(Df)을 갖는다.

본 발명의 또 다른 주제는 코드를 제조하는 방법이며, 이는

- 다음 단계를 통해 N 스트랜드를 제조하는 단계:

- 임시 코어 주위에 나선으로 권선된 M'>1 금속 필라멘트로 구성된 층을 포함하는 임시 조립체를 공급하는 단계;

- 임시 조립체를 다음으로 분리하는 단계:

- 나선으로 권선된 M1'≥1 금속 필라멘트(들)로 구성된 층을 포함하는 제1 분할 조립체로서, M1' 금속 필라멘트(들)는 임시 조립체의 M'>1 금속 필라멘트로 구성된 층으로부터 유래되는, 제1 분할 조립체,

- 나선으로 권선된 M2'>1 금속 필라멘트로 구성된 층을 포함하는 제2 분할 조립체로서, M2' 금속 필라멘트는 임시 조립체의 M'>1 금속 필라멘트로 구성된 층으로부터 유래되는, 제2 분할 조립체,

- 임시 코어 또는 임시 코어를 포함하는 하나 이상의 앙상블,

- 금속 필라멘트의 하나의 층을 갖고 M>1 금속 필라멘트를 포함하는 스트랜드를 형성하기 위해 제1 분할 조립체를 제2 분할 조립체와 재조립하는 단계;

- 코드를 형성하도록 케이블링함으로써 N 스트랜드를 조립하는 단계를 포함한다.

각각의 스트랜드는 문서 WO2016083265 및 WO2016083267에 설명된 방법에 따라 및 그에 설명된 설비를 사용하여 제조된다. 분할 단계를 구현하는 이러한 방법은 금속 필라멘트 요소가 나선으로 권선되는 단일 조립 단계를 포함하는 통상적 케이블링 방법과 구별되어야 하며, 이러한 조립 단계는 특히 구조적 연신율의 값을 증가시키기 위해 각각의 금속 필라멘트 요소를 개별적으로 예비 성형하는 단계가 선행된다. 이러한 방법 및 설비는 문서 EP0548539, EP1000194, EP0622489, WO2012055677, JP2007092259, W02007128335, JPH06346386 또는 EP0143767에 설명되어 있다. 이러한 방법 동안, 가능한 최대의 구조적 연신율을 획득하기 위해 금속 모노필라멘트가 개별적으로 예비 성형된다. 그러나, 특정 설비를 필요로 하는 금속 모노필라멘트를 개별적으로 예비 성형하는 이 단계는 달리 큰 구조적 연신율을 달성하는 것이 가능하지 않은 개별 예비 성형 단계가 없는 방법에 비교하여 이 방법이 상대적으로 비생산적이 되게 할 뿐만 아니라 또한 예비 성형 도구에 대한 마찰로 인해 이러한 방식으로 예비 성형된 금속 모노필라멘트에 대한 부정적인 영향을 미친다. 이러한 부정적인 영향은 금속 모노필라멘트의 표면에서 파열 개시자를 생성하고 따라서 금속 모노필라멘트의 내구성, 특히 압축 하에서의 그 내구성에 유해하다. 이러한 예비 성형 흔적의 부재 또는 존재는 제조 방법 후에 전자 현미경 하에 관찰할 수 있거나 또는 더 간단하게는 코드를 제조하는 데 사용된 방법을 알면 관찰할 수 있다.

사용된 방법으로 인해, 코드의 각각의 금속 필라멘트 요소에는 예비 성형 흔적이 없다. 이러한 예비 성형 흔적은 특히 평탄부를 포함한다. 예비 성형 흔적은 또한 각각의 금속 필라멘트 요소가 따라 연장되는 주축에 실질적으로 수직인 단면 평면에서 연장되는 균열을 포함한다. 이러한 균열은 각각의 금속 필라멘트 요소의 반경방향 외부 표면으로부터 각각의 금속 필라멘트 요소의 내부를 향해 반경방향으로 주축에 실질적으로 수직인 단면 평면에서 연장된다. 앞서 설명한 것처럼 이러한 균열은 굴곡 하중으로 인해 기계적 예비 성형 도구에 의해, 즉, 각각의 금속 필라멘트 요소의 주축에 수직으로 시작되어 내구성에 매우 유해하다. 대조적으로, 금속 필라멘트 요소가 임시 코어 상에서 집합적으로, 그리고, 동시에 예비 성형되는 WO2016083265 및 WO2016083267에 설명된 방법에서, 예비 성형 하중은 비틀림으로 가해지며 따라서 각각의 금속 필라멘트 요소의 주축에 수직이 아니다. 생성된 임의의 균열은 각각의 금속 필라멘트 요소의 반경방향 외부 표면으로부터 반경방향으로 각각의 금속 필라멘트 요소의 내부를 향해 반경방향으로 연장하지 않으며, 각각의 금속 필라멘트 요소의 반경방향 외부 표면을 따라 연장하여, 내구성에 덜 유해하다.

유리하게는, 코드는 D ≤ 6.00 mm, 바람직하게는 D ≤ 5.00 mm이 되도록 직경 D를 갖는다.

D로 표시된 직경 또는 겉보기 직경은 길이가 200 mm인 2개의 완전한 직선 막대 사이에 코드를 끼우고 아래 설명된 비교기를 사용하여 코드가 그 내부로 구동되는 공간을 측정함으로써 측정된다. 예를 들어, 1/100 mm의 정밀도를 달성할 수 있고 유형 a 접점을 구비하며, 약 0.6N의 접촉 압력을 갖는 KAEFER 모델 JD50/25를 참조할 수도 있다. 측정 프로토콜은 일련의 3회 측정을 3회 반복하는 것으로 구성된다(코드 축에 수직이고 0 장력 하에 이루어짐).

일 실시예에서, 각각의 금속 필라멘트 요소는 단일 금속 모노필라멘트를 포함한다. 여기서, 각각의 금속 필라멘트 요소는 유리하게는 금속 모노필라멘트로 구성된다. 이 실시예의 변형에서, 금속 모노필라멘트는 구리, 아연, 주석, 코발트 또는 이들 금속의 합금, 예를 들어 황동 또는 청동을 포함하는 금속 코팅의 층으로 직접 코팅된다. 이러한 변형에서, 각각의 금속 필라멘트 요소는 이때 금속 코팅의 층으로 직접 코팅되는 코어를 형성하는 예를 들어 강철로 형성된 금속 모노필라멘트로 구성된다.

이 실시예에서, 각각의 금속 원소 모노필라멘트는 앞서 설명한 바와 같이 바람직하게는 강철로 제조되고 1000 MPa 내지 5000 MPa 범위의 기계적 강도를 갖는다. 이러한 기계적 강도는 타이어 분야에서 일반적으로 만나게 되는 강철 등급, 즉, NT(Normal Tensile), HT(High Tensile), ST(Super Tensile), SHT(Super High Tensile), UT(Ultra Tensile), UHT(Ultra High Tensile) 및 MT(Mega Tensile) 등급에 대응하고, 높은 기계적 강도의 사용은 잠재적으로 코드가 매립되도록 의도된 매트릭스의 보강의 개선 및 이러한 방식으로 보강된 매트릭스의 경량화를 허용한다.

유리하게는, 층은 나선으로 권선된 N 스트랜드로 구성되며, N은 2 내지 6의 범위이다.

N 스트랜드를 조립하는 프로세스는 케이블링으로 수행된다. 케이블링이 의미하는 바는 조립 지점 전후의 동기 회전으로 인해 스트랜드가 자체 축에 대해 어떠한 비틀림도 겪지 않는다는 것이다. 이는 코드의 연성을 증가시킬 뿐만 아니라 또한 개방 코드 스트랜드 단독보다 더 큰 파괴력을 달성한다는 주요 이점을 갖는다.

M' 금속 필라멘트 요소의 부분적인 재조립을 허용하는 제1 실시예에서, 분리 단계 및 재조립 단계는 M1'+M2'<M'이 되도록 수행된다.

M' 금속 필라멘트 요소의 전체 재조립을 허용하는 제2 실시예에서, 분리 단계 및 재조립 단계는 M1'+M2'= M'이 되도록 수행된다.

아래에 설명된 유리한 특징은 앞서 설명한 바와 같은 제1 및 제2 실시예의 방법에 동일하게 적용된다.

바람직하게는, M=M1'+M2'는 3 내지 18, 바람직하게는 4 내지 15의 범위이다.

유리하게는, 임시 코어가 각각 제1 및 제2 분할 조립체와 함께 진행하는 2개의 부분으로 분리되는 실시예에서 임시 코어의 추출을 용이하게 하기 위해:

- M'=4 또는 M'=5인 경우, M1'=1, 2 또는 3 및 M2'=1, 2 또는 3이고,

- M' ≥ 6인 경우, M1' ≤ 0.75 x M'이고,

- M' ≥ 6인 경우 M2' ≤ 0.75 x M'이다.

임시 코어가 각각 제1 및 제2 조립체와 함께 진행하는 2개의 부분으로 분리되는 실시예에서 임시 코어의 추출을 더욱 용이하게 하기 위해, M' ≥ 6인 경우에, M1' ≤ 0.70 x M' 및 M2' ≤ 0.70 x M'이다.

매우 바람직하게는, 임시 조립체를 제공하는 단계는 임시 코어 주위에 나선형으로 권선된 M'>1 금속 필라멘트 요소를 비틀어서 조립하는 단계를 포함한다.

유리하게는, 임시 조립체를 공급하는 단계는 임시 조립체를 균형화하는 단계를 포함한다. 따라서, M' 금속 필라멘트 요소와 임시 코어를 포함하는 임시 조립체에 대해 균형화 단계가 수행되기 때문에, 균형화 단계는 암시적으로 제1 및 제2 분할 조립체로 분리 단계의 상류에서 수행된다. 이는 특히 가이드 수단, 예를 들어 풀리를 통해, 조립 단계의 하류에서 다양한 조립체가 뒤따르는 경로에서 임시 조립체를 조립하는 단계 동안 부과된 잔류 비틀림을 관리할 필요성을 방지한다.

유리하게는, 이 방법은 재조립 단계의 하류에서 최종 조립체를 균형화하는 단계를 포함한다.

유리하게는, 방법은 그 이동 방향 주위에서 최종 조립체의 회전을 유지하는 단계를 포함한다. 이 회전 유지 단계는 임시 조립체를 분리하는 단계의 하류에서, 그리고, 최종 조립체의 균형화하는 단계의 상류에서 수행된다.

바람직하게는, 방법은 금속 필라멘트 요소 각각을 개별적으로 예비 성형하는 단계를 포함하지 않는다. 각각의 금속 필라멘트 요소를 개별적으로 예비 성형하는 단계를 사용하는 종래 기술의 방법에서, 금속 필라멘트 요소에는 예비 성형 도구, 예를 들어 롤러에 의해 형상이 제공되며, 이러한 도구는 금속 필라멘트 요소의 표면에 결함을 생성한다. 이러한 결함은 금속 필라멘트 요소의 내구성을 감소시키고 따라서 최종 조립체의 내구성을 현저히 감소시킨다.

매우 바람직하게는, 임시 코어는 금속 필라멘트 요소이다. 바람직한 실시예에서, 임시 코어는 금속 모노필라멘트이다. 금속 필라멘트 요소 사이의 공간의 직경, 따라서 최종 조립체의 기하학적 특성은 따라서 매우 정밀하게 제어되며, 압축성이 최종 조립체의 기하학적 특성에 변화를 야기할 수 있는, 예를 들어, 폴리머 재료와 같은 텍스타일 재료로 제조된 임시 코어와는 대조적이다.

다른 동등하게 유리한 실시예에서, 임시 코어는 텍스타일 필라멘트 요소이다. 이러한 텍스타일 필라멘트 요소는 적어도 하나의 멀티필라멘트 텍스타일 플라이를 포함하거나, 변형에서 텍스타일 모노필라멘트로 구성된다. 사용될 수 있는 텍스타일 필라멘트는 폴리에스테르, 폴리케톤, 지방족 또는 방향족 폴리아미드 및 이들 재료로 제조된 텍스타일 필라멘트의 혼합물로부터 선택된다. 이때, 이는 금속 필라멘트 요소가 임시 코어에 대해 마찰되는 것 및 임시 코어에 부과되는 비틀림에 의해 야기되는 임시 코어의 파손 위험을 감소시킨다.

본 발명에 따른 보강된 제품

본 발명의 추가 주제는 폴리머 매트릭스 및 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 추출된 코드를 포함하는 보강된 제품이다.

유리하게는, 보강된 제품은 폴리머 매트릭스에 매립된 본 발명에 따른 하나 또는 여러 코드를 포함하고, 여러 코드를 포함하는 경우에, 코드는 주 방향으로 나란히 배열된다.

본 발명에 따른 타이어

본 발명의 추가 주제는 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 추출된 코드 또는 앞서 정의된 바와 같은 보강된 제품을 포함하는 타이어이다.

바람직하게는, 타이어는 2개의 비드에 고정되고 그 자체가 트레드에 의해 덮인 크라운 보강재에 의해 반경방향으로 덮인 카카스 보강재를 가지며, 크라운 보강재는 2개의 측벽에 의해 상기 비드에 결합되고, 위에서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 코드를 포함한다.

바람직한 일 실시예에서, 크라운 보강재는 보호 보강재 및 작동 보강재를 포함하고, 작동 보강재는 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 코드를 포함하고, 보호 보강재는 트레드와 작동 보강재 사이에 반경방향으로 개재된다.

코드는 가장 특히 "중장비 차량"- 즉, 지하철, 버스, 도로 운송 차량(화물차, 트랙터, 트레일러), 오프로드 차량 -, 농업 차량 또는 건설 플랜트 차량 또는 다른 운송 또는 취급 차량과 같은 대형 차량으로부터 선택되는 산업 차량을 위해 의도된다.

바람직하게는, 타이어는 건설 플랜트 유형의 차량을 위한 것이다. 따라서, 타이어는 타이어가 장착되도록 의도된 림의 시트의 직경(인치)이 30 인치 이상인 크기를 갖는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 조립체, 또는 본 발명에 따른 함침된 조립체를 포함하는 고무 물품에 관한 것이다. 고무 물품이 의미하는 바는 공, 비공압 타이어 케이싱과 같은 비공압 물체, 컨베이어 벨트 또는 캐터필러 트랙과 같이 고무로 제조된 임의의 유형의 물품이다.

본 단지 비제한적인 예로서 제공되고 도면을 참조하여 이루어지는 다음의 예를 읽음으로써 발명에 대한 더 나은 이해를 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어의 원주방향에 수직인 단면도이다.
도 2는 도 1의 II 구역의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보강된 제품의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 코드(50)에 대한 응력-연신율 곡선의 일부를 예시한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코드(50)의(직선이고 정지해 있는 것으로 가정됨) 코드의 축에 수직인 단면의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코드(60)의 도 5와 유사한 도면이다.
도 7은 필라멘트의 반경방향 간극의 도움을 받는 가벼운 인장 하중 하에서 도 5의 코드(50)의 변형성 효과의 개략도이다.
도 8 및 도 9는 도 5의 코드(50)의 제조를 가능하게 하는 본 발명에 따른 방법의 개략도이다.

본 발명에 따른 타이어의 예

타이어의 일반적인 각각의 축방향(X), 반경방향(Y) 및 원주방향(Z) 배향에 대응하는 X, Y, Z의 기준 프레임이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

타이어의 "중앙 원주방향 평면" M은 타이어의 회전축에 수직이고 각각의 비드의 환형 보강 구조로부터 등거리에 위치하는 평면이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 타이어를 도시하고 포괄적 참조 번호 P로 표시된다.

타이어(P)는 예를 들어 "덤퍼" 유형의 건설 플랜트 유형의 대형 차량을 위한 것이다. 따라서, 타이어 P는 유형 53/80R63의 치수를 갖는다.

타이어(P)는 크라운 보강재(14), 2개의 측벽(16) 및 2개의 비드(18)에 의해 보강된 크라운(12)을 가지며, 이들 비드(18) 각각은 환형 구조, 이 경우에는 비드 와이어(20)로 보강된다. 크라운 보강재(14)는 트레드(22)에 의해 반경방향으로 덮히고 측벽(16)에 의해 비드(18)에 연결된다. 카카스 보강재(24)는 2개의 비드(18)에 고정되고 이 경우에는 2개의 비드 와이어(20) 주위에 권선되며 타이어(20)의 외부를 향해 위치된 턴업(26)을 포함하고, 여기서 타이어는 휠 림(28)에 장착된 것으로 도시되어 있다. 카카스 보강재(24)는 크라운 보강재(14)에 의해 반경방향으로 덮여진다.

카카스 보강재(24)는 반경방향 카카스 코드(도시되지 않음)에 의해 보강된 적어도 하나의 카카스 플라이(30)를 포함한다. 카카스 코드는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 위치되고 중앙 원주방향 평면(M)(2개의 비드(18) 사이의 중간에 위치하며 크라운 보강재(14)의 중간을 통과하는 타이어의 회전축에 수직인 평면)과 80°와 90° 사이에 포함되는 각도를 형성하도록 하나의 비드(18)에서 다른 비드로 연장된다.

타이어(P)는 또한 타이어(P)의 반경방향 내부 표면(34)을 정의하고 타이어(P) 내부의 공간으로부터 유입되는 공기의 확산으로부터 카카스 플라이(30)를 보호하도록 의도된 엘라스토머로 구성된 밀봉 플라이(32)(일반적으로 "내부 라이너"로 알려짐)를 포함한다.

크라운 보강재(14)는 외부로부터 타이어(P)의 내부를 향해 반경방향으로, 트레드(22)의 내부에 반경방향으로 배열된 보호 보강재(36), 보호 보강재(36)의 내부에 반경방향으로 배열된 작동 보강재(38) 및 작동 보강재(38)의 내부에 반경방향으로 배열된 추가 보강재(40)를 포함한다. 따라서, 보호 보강재(36)는 트레드(22)와 작동 보강재(38) 사이에 반경방향으로 개재된다. 작동 보강재(38)는 보호 보강재(36)와 추가 보강재(40) 사이에 반경방향으로 개재된다.

보호 보강재(36)는 보호 금속 코드를 포함하는 제1 및 제2 보호 플라이(42, 44)를 포함하고, 제1 플라이(42)는 제2 플라이(44)의 내부에 반경방향으로 배열된다. 선택적으로, 보호 금속 코드는 타이어의 원주방향(Z)과 함께 적어도 10°, 바람직하게는 10° 내지 35°, 바람직하게는 15° 내지 30°의 범위와 같은 각도를 형성한다.

작동 보강재(38)는 제1 및 제2 작동 플라이(46, 48)를 포함하고, 제1 플라이(46)는 제2 플라이(48)의 내부에 반경방향으로 배열된다. 각각의 플라이(46, 48)는 적어도 하나의 코드(50)를 포함한다. 선택적으로, 작동 금속 코드(50)는 하나의 작동 플라이에서 다른 작동 플라이로 교차되고 타이어의 원주방향(Z)과 최대 60°, 바람직하게는 15° 내지 40° 범위와 같은 각도를 형성한다.

팽창의 기계적 응력을 부분적으로 흡수하는 것을 목적으로 하는 제한 블록이라고도 지칭되는 추가 보강재(40)는, 예를 들어 그 자체가 알려진, 타이어(P)의 원주방향(Z)과 최대 10°, 바람직하게는 5°에서 10° 범위와 같은 각도를 형성하는, 예를 들어 FR 2 419 181 또는 FR 2 419 182에 설명된 바와 같은 추가 금속 보강 요소를 포함한다.

본 발명에 따른 보강된 제품의 예

도 3은 포괄적 참조 번호 R로 표시된 본 발명에 따른 보강된 제품을 도시한다. 보강된 제품(R)은 폴리머 매트릭스(Ma)에 매립된 적어도 하나의 코드(50'), 이 경우, 여러 코드(50')를 포함한다.

도 3은 Y 방향이 반경방향 방향이고 X 및 Z 방향이 축 및 원주방향인 기준 프레임 X, Y, Z에서 폴리머 매트릭스(Ma), 코드(50')를 도시한다. 도 3에서, 보강된 제품(R)은 주 방향(X)으로 나란히 배열되고 보강된 제품(R) 내에서 서로 평행하게 연장되고 폴리머 매트릭스(Ma)에 집합적으로 매립된 여러 코드(50')를 포함한다.

이 경우에, 폴리머 매트릭스(Ma)는 엘라스토머 화합물을 기초로 하는 엘라스토머 매트릭스이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 코드

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코드(50)를 도시한다.

각각의 보호 보강 요소(43, 45) 및 각각의 후프 보강 요소(53, 55)는 타이어(10)로부터 추출되면 아래에 설명된 바와 같이 추출된 코드(50')로 형성된다. 코드(50)는 폴리머 매트릭스, 이 경우에, 각각의 보호 플라이(42, 44) 및 보호 보강 요소(43, 45) 및 후프 보강 요소(53, 55)가 각각 매립되는 각각의 후프 층(52, 54)의 각각의 폴리머 매트릭스를 각각 형성하는 폴리머 매트릭스에 매립됨으로써 얻어진다.

코드(50) 및 추출된 코드(50')는 단일 층의 금속으로 제조된다.

코드(50) 또는 코드(50')는 주축(A)을 중심으로 나선으로 권선된 N = 3 스트랜드(54)의 단일 층(52)을 포함하는 1xN 구조의 층을 포함하고, 각각의 스트랜드(54)는 금속 필라멘트(F1)의 하나의 층(56)을 갖고, 축(B)에 대해 나선으로 권선된 M>1 금속 필라멘트를 포함하고, 이 경우 M=5이다.

앞서 설명한 바와 같이, At 값은 2014년 표준 ASTM D2969-04를 적용하여 코드(50)에 대한 힘-연신율 곡선을 플로팅함으로써 결정된다.

코드(50)는 총 연신율 At > 8.10%, 바람직하게는 At ≥ 8.30%, 더욱 바람직하게는 At ≥ 8.50% 및 총 연신율 At ≤ 20.00%, 바람직하게는 At ≤ 16.00%, 이 경우 At=13.4%를 갖는다.

앞서 설명한 바와 같이, 이 응력-연신율 곡선으로부터, 이 곡선 아래의 면적이 추론된다. 도 4는 코드(50)에 대한 파단 에너지 지표를 결정하기 위한 직사각형 방법을 도시한다.

코드(50)에 대한 파단 에너지 지표 Er은

이도록 되며, 이는

=89 MJ/m³와 실질적으로 동일하고, 이는 엄격하게 52 MJ/m³를 초과하고, 바람직하게는 55 MJ/m³ 이상 및 200 MJ/m³ 이하, 바람직하게는 150 MJ/m³ 이하이다.

코드(50)는 As > 4.30%, 바람직하게 As ≥ 4.50%, 더욱 바람직하게 As ≥ 4.60%가 되도록, 그리고, As ≤ 10.0%, 바람직하게 As ≤ 9.50%가 되도록 하는 구조적 연신율(As)을 갖는다. 이 경우 As=9.3%이다.

코드(50)는 3.0 내지 10.0GPa 범위, 바람직하게는 3.5 내지 8.5GPa 범위의 시컨트 모듈러스 E1을 갖는다. 이 경우 E1=4.0GPa이다.

코드(50)는 50 내지 180GPa, 바람직하게는 55 내지 150GPa 범위의 탄젠트 모듈러스(E2)를 갖는다. 이 경우 E2=73GPa이다.

추출된 코드(50')는 총 연신율 At' > 5.00%, 바람직하게는 At' ≥ 5.20%를 갖는다. 이 경우 At'=10%이다.

추출된 코드(50')에 대한 파단 에너지 지표 Er'은

이도록 되며, 이는

=82 MJ/m³와 실질적으로 동일하고, 이는 엄격하게 35 MJ/m³를 초과하고, 바람직하게는 40 MJ/m³ 이상이다.

스트랜드(54)는 직경 Dv의 코드(50; 50')의 내부 인클로저(59)를 정의하고; 각각의 스트랜드(54)는 직경 Dt를 갖고 Rt= Pe/(π x Sin(2αe))= 80/(π x sin(2 x 5.3 x π/180)= 138 mm으로 정의되는 나선 곡률 반경 Rt를 가진다.

Rt/Dt = 138/2.03 = 68 ≤ 180 및 68 ≥ 25.

Dv/Dt = 0.32/2.03 = 0.16 ≤ 0.50 및 0.16 ≥ 0.10.

각각의 스트랜드(52)의 금속 필라멘트 요소(F1)는 직경 Dvt의 스트랜드(52)의 내부 인클로저(58)를 정의하고, 각각의 금속 필라멘트 요소(F1)는 직경 Df를 갖고 Rf=P/(π x Sin(2α))= 10.4/(π x sin(2 x 25.8 x π/180)= 4.2 mm에 의해 정의되는 나선 곡률 반경 Rf를 갖는다.

Rf/Df = 4.2/0.46 = 9 ≤ 30.

Dvt/Df = 1.12/0.46 = 2.46 ≤ 4.50 및 2.46 ≥ 1.30.

본 발명에 따른 코드의 제조 방법

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 다중 스트랜드 코드(50)의 제조 방법의 예가 이제 설명될 것이다.

우선, 필라멘트 요소(F1) 및 임시 코어(16)가 공급 수단으로부터 풀린다.

다음으로, 방법은 임시 조립체(22)를 공급하는 단계(100)를 포함하고, 이는 한편으로는 임시 코어(16) 주위의 M' 금속 필라멘트 요소(F1)의 단일 층에서 M' 금속 필라멘트 요소(F1)를 비틀어서 조립하는 단계를, 그리고, 다른 한편으로, 트위스터에 의해 수행되는 임시 조립체(22)의 균형화하는 단계를 포함한다.

방법은 임시 조립체(22)를 제1 분할 조립체(25), 제2 분할 조립체(27) 및 임시 코어(16)로 또는 임시 코어(16), 이 경우에는 임시 코어(16)를 포함하는 하나 이상의 앙상블로 분리하는 단계(110)를 포함한다.

공급 수단(11)의 하류에서, 임시 조립체(22)를 제1 분할 조립체(25), 제2 분할 조립체(27) 및 임시 코어(16)로 분리하는 단계(110)는 임시 조립체(22)를 전구체 앙상블, 제2 분할 조립체(27) 및 마지막으로 임시 코어(16)로 분리하는 단계(120)를 포함한다.

분리 단계(122)의 하류에서, 임시 조립체를 전구체 앙상블 및 분할 앙상블로 분리하는 단계(120)는 분할 앙상블을 제2 분할 조립체(27) 및 임시 코어(16)로 분리하는 단계(124)를 포함한다. 이 경우, 분리 단계(124)는 분할 앙상블을 제2 분할 조립체(27), 임시 코어(16) 및 상보적 앙상블로 분할하는 단계를 포함한다.

공급 단계(100)의 하류에서, 임시 조립체를 제1 분할 조립체(25), 제2 분할 조립체(27) 및 임시 코어(16)로 분리하는 단계(110)는 전구체 앙상블을 제1 분할 조립체(25) 및 상보적 앙상블로 분리하는 단계(130)를 포함한다.

분리 단계(110, 120, 124 및 130)의 하류에서, 방법은 제1 분할 조립체(25)를 제2 분할 조립체(27)와 재조립하여 스트랜드(54)를 형성하는 단계(140)를 포함한다. 이 실시예에서, 재조립 단계(140)는 제1 분할 조립체(25)를 제2 분할 조립체(27)와 재조립하여 M>1 금속 필라멘트(F1)를 포함하는 스트랜드(54)를 형성하는 단계이고, 여기서 M은 3 내지 18, 바람직하게는 4 내지 15의 범위이고, 여기서 M은 5이다.

이 실시예에서, 공급 단계(100), 분리 단계(110) 및 재조립 단계(140)는 모든 M' 금속 필라멘트 요소(F1)가 동일한 직경(Dfi)을 갖고 동일한 피치(P)로 나선형으로 권선되고 앞서 설명한 동일한 나선 곡률 반경(Rf)을 갖도록 수행된다.

M' 금속 필라멘트 요소의 부분적인 재조립을 허용하는 이 실시예에서, 분리 단계(110) 및 재조립 단계(140)는 M1'+M2'<M'이 되도록 수행된다. 여기서, M1'=1 및 M2'=4: M1'+M2'=5<8이다. 마지막으로, M1' ≤ 0.70 x M' = 0.70 x 8 = 5.6 및 M2' ≤ 0.70 x M' = 0.70 x 8 = 5.6임을 유의해야 한다.

최종 균형화 단계가 수행된다.

마지막으로, 스트랜드(54)는 저장 스풀에 저장된다. N 스트랜드(54)는 동일한 방식으로 제조된다.

임시 코어(16)와 관련하여, 방법은 임시 코어(16)를 재활용하는 단계를 포함한다. 이 재활용 단계 동안, 임시 코어(16)는 분리 단계(110)의 하류에서, 이 경우에는 분리 단계(124)의 하류에서 회수되고, 이전에 회수된 임시 코어(16)는 조립 단계의 상류로 도입된다. 이 재활용 단계는 계속된다.

이와 같이 설명된 방법은 금속 필라멘트 요소(F1) 각각을 개별적으로 예비 성형하는 단계를 갖지 않는다는 점에 유의할 것이다.

코드(50)를 형성하기 위해 케이블링에 의해 N 스트랜드(54)를 조립하는 것을 수반하는 조립 단계(300)가 수행된다. 이 경우, N=3이다.

이와 같이 설명된 방법은 각각의 스트랜드(54)를 개별적으로 예비 성형하는 단계를 갖지 않는다는 점에 유의할 것이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 코드

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코드(60)를 도시한다.

앞서 설명한 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에 따른 코드(60)는 N=4이도록 된다.

본 발명에 따른 다양한 코드(50, 50', 60, 60', 51, 52, 53, 53', 54) 및 종래 기술 EDT1, EDT1', EDT2 및 EDT2'의 코드의 특성이 아래의 표 1, 2 및 3에 요약되어 있다.

비교 테스트

코드의 총 연신율 및 파단 에너지 지표의 평가

코드에 대한 응력-연신율 곡선이 2014년 표준 ASTM D2969-04를 적용하여 플롯팅되었으며, 본 발명에 따른 다양한 코드(50, 50', 60, 60', 51, 52, 53, 53', 54) 및 종래 기술의 코드 EDT1, EDT1', EDT2 및 EDT2'에 대한 총 연신율 및 파단 에너지 지표가 계산되었다.

표 3에서 "NA"는 파라미터가 측정되지 않았음을 의미한다.

표 1, 2 및 3은 본 발명에 따른 코드(50, 50', 60, 60', 51, 52, 53, 53', 54)가 종래 기술 EDT1, EDT1', EDT2 및 EDT2'의 코드에 비교하여 개선된 파단 에너지 지표 및 더 나은 변형성 양자 모두를 가짐을 입증한다.

따라서, 본 발명에 따른 코드는 서두에서 언급된 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 실시예에 제한되지 않는다.

Claims

주축(A)을 중심으로 나선으로 권선된 N 스트랜드(54)의 단일 층(52)을 포함하는 1xN 구조를 갖는 다중 스트랜드 코드(50)로서, 각각의 스트랜드(54)는 금속 필라멘트(F1)의 하나의 층(56)을 갖고, 축(B)을 중심으로 나선으로 권선된 M>1 금속 필라멘트를 포함하는, 다중 스트랜드 코드에 있어서,
- 코드(50)는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 총 연신율 At > 8.10%를 갖고,
- 코드(50)의 파단 에너지 지표(Er)는
로 정의되고, 여기서
는 연신율 Ai에서 측정된 인장 응력(MPa)이고, dAi는 Er이 엄격하게 52 MJ/m³을 초과하도록 하는 연신율인 것을 특징으로 하는 코드(50).
제1항에 있어서, 총 연신율은 At ≥ 8.30%, 바람직하게는 At ≥ 8.50%인, 코드(50).
제1항 또는 제2항에 있어서, 코드(50)의 파단 에너지 지표 Er은 55 MJ/m³ 이상인, 코드(50).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, As > 4.30%, 바람직하게는 As ≥ 4.50%, 보다 바람직하게는 As ≥ 4.60%이도록 하는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 바와 같은 구조적 연신율(As)을 갖는, 코드(50).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 3.0 내지 10.0GPa 범위, 바람직하게는 3.5 내지 8.5GPa 범위의 시컨트 모듈러스(E1)를 갖는, 코드(50).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 50 내지 180GPa, 바람직하게는 55 내지 150GPa 범위의 탄젠트 모듈러스(E2)를 갖는, 코드(50).
폴리머 매트릭스로부터 추출된 코드(50')로서, 추출된 코드(50')는 주축(A)을 중심으로 나선으로 권선된 N 스트랜드(54)의 단일 층(52)을 포함하는 1xN 구조를 갖고, 각각의 스트랜드(54)는 금속 필라멘트(F1)의 하나의 층(56)을 갖고 축(B)을 중심으로 나선으로 권선된 M>1 금속 필라멘트를 포함하는, 추출된 코드(50')에 있어서,
- 추출된 코드(50')는 2014년 표준 ASTM D2969-04에 의해 결정된 총 연신율 At' ≥ 5.00%를 갖고,
- 추출된 코드(50')의 파단 에너지 지표(Er')는
로 정의되고, 여기서
는 연신율 Ai에서 측정된 인장 응력(MPa)이고, dAi는 Er'이 엄격하게 35 MJ/m³을 초과하도록 하는 연신율인 것을 특징으로 하는 추출된 코드(50').
제7항에 있어서, 총 연신율 At'는 At' ≥ 5.20%인, 추출된 코드(50').
제7항 또는 제8항에 있어서, 코드(50)의 파단 에너지 지표(Er')는 40 MJ/m³ 이상인, 추출된 코드(50').
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 스트랜드(54)는 직경 Dv의 코드(50; 50')의 내부 인클로저(59)를 정의하고, 각각의 스트랜드(54)는 직경 Dt 및 Rt=Pe/(π x Sin(2αe))로 정의되는 나선 곡률 반경 Rt를 갖고, 여기서 Pe는 mm 단위로 표현된 각각의 스트랜드의 피치이고, αe는 각각의 스트랜드(54)의 나선 각도이며, Dv, Dt 및 Rt는 mm 단위로 표현되며, 코드(50; 50')는 다음 관계: 25 ≤ Rt/Dt ≤ 180 및 0.10 ≤ Dv/Dt ≤ 0.50을 충족하는, 코드(50; 50').
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 필라멘트 요소(F1)는 직경 Dvt의 스트랜드(52)의 내부 인클로저(58)를 정의하고, 각각의 금속 필라멘트 요소(F1)는 직경 Df를 갖고 Rf=P/(π x Sin(2α))로 정의된 나선 곡률 반경 Rf를 가지며, 여기서 P는 mm 단위로 표현된 각각의 금속 필라멘트 요소의 피치이고 α는 각각의 금속 필라멘트 요소(F1)의 나선 각도이고, Dvt, Df 및 Rf는 mm 단위로 표현되고, 코드는 다음 관계:
9 ≤ Rf/Df ≤ 30 및 1.30 ≤ Dvt/Df ≤ 4.50를 충족하는, 코드(50; 50').
제1항 내지 제6항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 코드(50)를 제조하는 방법에 있어서,
- 다음 단계를 통해 N 스트랜드(54)를 제조하는 단계(200):
- 임시 코어(16) 주위에 나선으로 권선된 M'>1 금속 필라멘트(F1)로 구성된 층을 포함하는 임시 조립체(22)를 공급하는 단계(100);
- 임시 조립체(22)를 다음으로 분리하는 단계(110):
- 나선으로 권선된 M1'≥1 금속 필라멘트(들)(F1)로 구성된 층(26)을 포함하는 제1 분할 조립체(25)로서, M1' 금속 필라멘트(들)(F1)는 임시 조립체(22)의 M'>1 금속 필라멘트(F1)로 구성되는 층으로부터 유래되는, 제1 분할 조립체(25),
- 나선으로 권선된 M2'>1 금속 필라멘트(들)(F1)로 구성된 층(28)을 포함하는 제2 분할 조립체(27)로서, M2' 금속 필라멘트(F1)는 임시 조립체(22)의 M'>1 금속 필라멘트(F1)로 구성된 층으로부터 유래되는, 제2 분할 조립체(27),
- 임시 코어(16) 또는 임시 코어(16)를 포함하는 하나 이상의 앙상블(83),
- 제1 분할 조립체(25)를 제2 분할 조립체(27)와 재조립하여 하나의 금속 필라멘트 층(F1)을 갖고 M>1 금속 필라멘트(F1)를 포함하는 스트랜드(52)를 형성하는 단계(140);
- 코드(50)를 형성하기 위해 케이블링에 의해 N 스트랜드(54)를 조립하는 단계(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, M은 3 내지 18, 바람직하게는 4 내지 15의 범위인, 방법.
보강된 제품(R)에 있어서, 폴리머 매트릭스(Ma) 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 추출된 코드(50')를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 제품(R).
타이어(P)에 있어서, 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 추출된 코드(50') 또는 제14항에 따른 보강된 제품을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어(P).