KR20230027218A

KR20230027218A - 굽힘 내구성이 개선된 2층 다중 스트랜드 케이블

Info

Publication number: KR20230027218A
Application number: KR1020237002160A
Authority: KR
Inventors: 마리안나 슈발리; 로메인 바르바트; 알렉상드르 지아네티; 스테판 로랑
Original assignee: 꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2023-02-27
Also published as: US20230250580A1; FR3111923B1; WO2021260302A1; EP4172406A1; FR3111923A1; JP2023533212A; CN115997056A

Abstract

본 발명은 다중 스트랜드 케이블(50)에 관한 것으로, 다중 스트랜드 케이블은, 3개의 플라이(C1, C2, C3)를 갖는 K=1개의 내부 스트랜드(T1)로 구성된 케이블의 내부 층(C1) - 내부 플라이(C1)는 Q개의 내부 금속 와이어(F1)로 구성되고, 중간 플라이(C2)는 M개의 중간 금속 와이어(F2)로 구성되며, 외부 플라이(C3)는 N개의 외부 금속 와이어(F3)로 구성됨 -, 및 3개의 플라이(C1', C2', C3')를 갖고 케이블의 내부 층(CI) 둘레에 권취되어 있는 L>1개의 외부 스트랜드(TE)로 구성된 케이블의 외부 층(CE)을 포함하고, 내부 플라이(C1')는 Q'개의 내부 금속 와이어(F1')로 구성되며, 중간 플라이(C2')는 M'개의 중간 금속 와이어(F2')로 구성되고, 외부 플라이(C3')는 N'개의 외부 금속 와이어(F3')로 구성된다. 케이블(50)은, - 내구성 기준 SL≤40000 MPa.mm(여기서, SL=max(F)); 및 - 전체 치수 기준 Ec≥0.46(여기서, E=Sc/Se)을 갖는다.

Description

굽힘 내구성이 개선된 2층 다중 스트랜드 케이블

본 발명은 코드, 비공기 타이어 유형의 보강된 제품, 컨베이어 벨트 또는 캐터필러 트랙 및 이들 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 기술로부터 알려져 있다. 이 크라운 보강재는 금속 코드와 같은 보강 요소에 의해 보강된 복수의 플라이를 포함하며, 한 플라이의 코드는 플라이의 엘라스토머 매트릭스에 매립된다.

크라운 보강재는 작업 보강재, 보호 보강재 및 가능하게는 추가 보강재, 예를 들어, 후프 보강재를 포함한다.

이에 관하여, 카카스 보강재는 금속 코드와 같은 보강 요소에 의해 보강된 카카스 플라이라고 명명되는 적어도 하나의 엘라스토머 플라이를 포함한다. 구조 189.23의 2층 다중 스트랜드 금속 코드를 포함하는 카카스 플라이 보강 요소가 종래 기술로부터 알려져 있다. 이 코드는 내부 스트랜드로 구성된 코드의 내부 층 및 코드의 내부 층 둘레에 나선형으로 권취된 6개의 외부 스트랜드로 구성된 코드의 외부 층을 포함한다. 각각의 내부 스트랜드는 3개의 내부 스레드로 구성된 스트랜드의 내부 층, 9개의 중간 스레드로 구성된 스트랜드의 중간 층, 및 15개의 외부 스레드로 구성된 스트랜드의 외부 층을 포함한다. 각각의 스레드의 직경은 0.23 mm이다. 각각의 외부 스트랜드는 3개의 내부 스레드로 구성된 스트랜드의 내부 층, 9개의 중간 스레드로 구성된 스트랜드의 중간 층, 및 15개의 외부 스레드로 구성된 스트랜드의 외부 층을 포함한다. 각각의 스레드의 직경은 0.23 mm이다.

특히 건설 플랜트 유형의 대형 산업 차량의 타이어는 수많은 공격을 받는다. 구체적으로, 이러한 유형의 타이어는 일반적으로 고르지 않은 도로 표면에서 주행하며, 때때로 트레드에 천공이 초래된다. 이들 천공은 크라운 보강재 및 때때로 카카스 보강재의 금속 보강 요소를 산화시키는 부식성 작용제, 예를 들어 공기 및 물이 진입되게 하고, 이로 인해 타이어의 수명이 상당히 단축된다.

카카스 보강재와 관련하여, 본 발명의 발명자는 카카스 보강재에 대한 주요 필요성이 고하중 하에서의 내구성임을 확인하였고; 따라서, 높은 레벨의 파단 시 힘(force at break), 낮은 굽힘 강성 및 엘라스토머 화합물에 의한 매우 우수한 침투력을 갖는 코드를 설계하는 것이 중요하다.

그러나, 종래 기술의 코드는 엘라스토머 화합물에 의해 매우 침투 가능하지 않는 것으로 알려져 있으며, 이는 부식성 환경에서 내구성을 더 낮게 만든다.

타이어의 수명을 증가시키는 한 가지 해결책은 각각의 스트랜드 내에서 부식성 작용제의 작용을 방지하는 것이다. 따라서, 코드를 제조하는 방법 동안 고무로 각각의 스트랜드의 각각의 내부 및 중간 층을 덮는 것이 제공될 수 있다. 이 방법 동안, 퇴적된 고무는 각각의 스트랜드의 각각의 층 사이에 있는 모세관을 침투하여 부식성 작용제가 확산되는 것을 방지한다. 일반적으로, 현장에서 고무화된 코드라고 지칭되는 이러한 코드는 종래 기술로부터 잘 알려져 있다. 그러나, 현장에서 고무화된 이들 코드를 제조하는 방법은 특히 각각의 스트랜드의 주연부에서 고무의 오버스필을 피하기 위해 수많은 산업적 제약의 통제를 필요로 한다.

타이어의 수명을 증가시키기 위한 또 다른 해결책은 종래 기술의 코드의 파단 시 힘을 증가시키는 것이다. 일반적으로, 코드를 구성하는 스레드의 직경을 증가시킴으로써 및/또는 스레드의 수 및/또는 각각의 스레드의 개별 강도를 증가시킴으로써 파단 시 힘이 증가된다. 그러나, 예를 들어 부득불 0.50 mm을 초과하여 스레드의 직경을 더욱 더 증가시키는 것은 코드의 가요성 저하를 초래하며, 이는 카카스 보강재에 사용되는 코드에 바람직하지 않다. 스레드의 수를 증가시키면 일반적으로 엘라스토머 화합물이 스트랜드를 침투하는 능력이 저하된다. 각각의 스레드의 개별 강도를 증가시키면 스레드를 제조하는 데 사용되는 설비에 상당한 투자가 수반된다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 코드에 비교하여 개선된 굽힘 내구성을 갖는 동시에 전술한 단점을 피하는 코드를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 한 주제는 2층 다중 스트랜드 코드이며, 이 코드는:

- K=1개의 3층 내부 스트랜드로 구성된 코드의 내부 층으로서,

- 직경(d1)의 Q=1, 2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드로 구성된 내부 층,

- 내부 층 둘레에 권취된 직경(d2)의 M개의 중간 금속 스레드로 구성된 중간 층, 및

- 중간 층 둘레에 권취된 직경(d3)의 N개의 외부 금속 스레드로 구성된 외부 층을 포함하는, 내부 층,

- 코드의 내부 층 둘레에 권취된 L>1개의 3층 외부 스트랜드로 구성된 코드의 외부 층으로서,

- 직경(d1')의 Q'=1, 2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드로 구성된 내부 층,

- 내부 층 둘레에 권취된 직경(d2')의 M'개의 중간 금속 스레드로 구성된 중간 층, 및

- 중간 층 둘레에 권취된 직경(d3')의 N'개의 외부 금속 스레드로 구성된 외부 층을 포함하는, 외부 층을 포함하고, 코드는:

- 굽힘 내구성 기준 SL≤40　000 MPa.mm(여기서, SL=max(

;

)); 및

- 크기 기준 Ec≥0.46(여기서, Ec= Sc/Se)을 갖고,

-

(MPa.mm 단위)은 내부 및 외부 스트랜드의 내부 스레드 또는 내부 및 외부 스트랜드의 중간 스레드에 의해 보이는 단위 곡률당 최대 굽힘 응력이며;

-

(MPa.mm 단위)는 내부 및 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드에 의해 보이는 단위 곡률당 최대 굽힘 응력이고;

- M_강철= 210 000 MPa는 강철의 계수이며;

- d1, d1', d2, d2', d3 및 d3'은 mm로 표현되며,

-

이고,

- Cp는

스트랜드간 침투 계수 및

외부 스트랜드에 대한 침투 계수를 갖는 코드의 침투 계수이며

- 외부 층(CE)의 외부 스트랜드(TE)의 스트랜드간 거리(E)가 E < 30 ㎛일 때

= 0.4이거나; 또는

- E > 70 ㎛일 때

= 1.0이거나; 또는

- 30 ㎛≤E≤70 ㎛일 때

이고;

=

여기서, CpC2'는 외부 스트랜드의 중간 층에 대한 침투 계수이고 CpC3'은 외부 스트랜드의 외부 층에 대한 침투 계수이며, 그에 따라:

- 중간 층의 중간 금속 스레드의 스레드간 거리(I2')가 I2' < 10 ㎛일 때

= 0.4이거나; 또는

- I2'>40 ㎛일 때

= 1.0이거나; 또는

- 10 ㎛≤I2'≤40 ㎛일 때

이고

외부 층의 외부 금속 스레드의 스레드간 거리(I3')가 I3'<10 ㎛일 때

= 0.4이거나; 또는

- I3'>40 ㎛일 때

= 1.0이거나; 또는

- 10 ㎛≤I3'≤40 ㎛일 때

이고

- Cr은 코드의 무차원 성능 계수이고

여기서:

d3 및 d3'은 mm로 표현되며,

αf는 내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이의 접촉 각도로 라디안으로 표현되고,

αt는 라디안으로 표현되는 각각의 외부 스트랜드의 나선 각도이며;

는 외부 스트랜드의 Q'+M'+N'개의 스레드에 대한 파단 시 힘의 합으로 뉴턴 단위이고;

Cste = 1500 N.mm^-2이며;

D는 코드의 직경(mm 단위)이고;

Sc는 mm² 단위의 압밀된 표면적으로, Sc=[Q x(d1/2)²+M x (d2/2)²+ N x (d3/2)² + L x (Q' x(d1'/2)²+ M x (d2'/2)²+ N' x (d3'/2)²)] x π이고, Se는 mm² 단위의 코드의 표면적으로 Se = π x (D/2)²이다.

한편으로, 상대적으로 낮은 굽힘 내구성 기준 덕분에, 본 발명에 따른 코드는 굽힘 응력 하중을 받는 코드의 응력 레벨을 감소시켜 타이어의 수명을 연장할 수 있게 한다. 구체적으로, 본 발명의 발명자는 부식성 환경에서 코드의 내구성 성능을 개선하기 위한 제1 결정 기준이 종래 기술에서 널리 교시된 바와 같이 파단 시 힘 뿐만 아니라 본 출원에서는 다음 중 최대값과 동일한 지표로 표현되는 굽힘 내구성 기준이라는 것을 발견하였다:

- 내부 및 외부 스트랜드의 내부 스레드에 의해 보이고 내부 및 외부 스트랜드의 중간 스레드에 의해 보이는 단위 곡률당 굽힘 응력을 코드의 침투 계수로 나눈 값; 또는

- 내부 및 외부 스트랜드의 외부 스레드에 의해 보이는 단위 곡률당 굽힘 응력을 코드의 침투 계수 및 코드의 성능 계수로 나눈 값.

한편으로, 본 발명의 발명자는, 스레드간 접촉의 표면적이 클수록, 특히 가장 큰 응력을 받는 스트랜드간 영역에서 클수록, 즉, 내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이에 접촉 표면적이 많을수록, 접촉 수에 따라 약화 하중이 희석된다는 이론을 상정한다. 이들 접촉을 최적화하기 위해, 본 발명의 발명자는 동일한 하중에 대해 코드의 인장으로 인해 더 낮은 응력을 갖거나 또는 접촉 표면적을 증가시키기 위해 내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이의 접촉, 보다 구체적으로 접촉 각도에서 우수한 기하학적 특성을 가져야 한다는 이론을 상정한다. 주어진 인장에서, 성능 계수는 내부 층 및 외부 층의 외부 금속 스레드 레벨에서 스레드간 접촉의 횡방향 약화에 의해 유발되는 코드의 인장 성능 손실을 고려할 수 있게 한다. 이 성능 계수는 내부 층의 외부 금속 스레드 수, 내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이의 접촉 각도, 내부 층의 외부 금속 스레드 및 외부 층의 외부 금속 스레드 각각의 직경(d3 및 d3'), 외부 스트랜드의 나선 각도, 및 외부 스트랜드의 파단 시 힘에 따라 달라진다. 따라서, 견고한 코드는 1에 가까운 성능 계수를 가지며 약한 코드는 0.5에 더 가까운 준최적 성능 계수를 갖게 된다.

한편, 본 발명에 따른 코드는, 크기 기준이 충분히 크기 때문에, 가능한 가장 작은 표면적에 최대의 금속 질량을 가질 수 있게 하여 굽힘 내구성 개선에 기여할 수 있게 한다. 구체적으로, 본 발명의 발명자는 부식성 환경에서 코드의 내구성 성능을 개선하기 위한 제2 결정 기준이 종래 기술에서 널리 교시된 바와 같이 파단 시 힘 뿐만 아니라 본 출원에서는 코드의 압밀된 표면적을 코드의 표면적으로 나눈 값과 동일한 지표로 표현되는 크기 기준이라는 것을 발견하였다.

구체적으로, 종래 기술의 코드는 상대적으로 낮은 굽힘 내구성 기준이지만 최적이 아닌 크기 기준, 또는 최적의 크기 기준, 즉, 0.46 초과이지만, 상대적으로 높은 굽힘 내구성 기준을 갖는다. 본 발명에 따른 코드는, 상대적으로 높은 성능 계수 및 상대적으로 높은 침투 계수로 인해, 상대적으로 낮은 내구성 기준 및 상대적으로 높은 크기 기준을 가지므로 굽힘 내구성이 개선되게 한다.

"a와 b 사이"라는 표현에 의해 지정되는 임의의 값의 범위는 a 초과로부터 b 미만까지 연장되는 값의 범위(즉, 종점 a와 b를 제외함)를 나타내는 반면, "a로부터 b까지"의 표현에 의해 지정되는 임의의 값의 범위는 종점 "a"로부터 종점 "b"까지 연장되는 값의 범위를 의미하며, 즉 엄격한 종점 "a" 및 "b"를 포함한다.

정의에 따르면, 스트랜드의 직경은 스트랜드가 외접되는 가장 작은 원의 직경이다.

유리하게는, 코드의 직경은 래퍼가 없는 코드가 외접되는 가장 작은 원의 직경이다. 바람직하게는, 코드는 D≤6.0 mm, 바람직하게는 2.0 mm≤D≤5.5 mm인 직경(D)을 갖는다. 직경(D)은 표준 ASTM D2969-04에 따라 코드에서 측정된다.

본 발명에서, 코드는 2층의 스트랜드를 갖고, 이는 코드가 더도 덜도 아닌 2층의 스트랜드로 구성된 조립체를 포함하는 것을 의미하며, 이는 조립체가 1개가 아닌, 3개도 아닌, 단 2개인 2층의 스트랜드를 갖는다는 것을 의미한다.

일 실시예에서, 코드의 내부 스트랜드는 폴리머 조성물에 의해 둘러싸이고 이어서 외부 층이 뒤따른다.

유리하게는, 내부 스트랜드는 원통형 층을 갖는다.

유리하게는, 각각의 외부 스트랜드는 원통형 층을 갖는다.

매우 유리하게는, 내부 스트랜드 및 각각의 외부 스트랜드는 원통형 층을 갖는다. 이러한 원통형 층은 스트랜드의 다양한 층이 상이한 피치로 권취될 때 및/또는 이들 층의 권취 방향이 층마다 상이할 때 획득된다는 것이 상기될 것이다. 원통형 층을 갖는 스트랜드는, 모든 층의 피치가 동일하고 모든 층의 권취 방향이 동일하며 훨씬 더 낮은 침투성을 나타내는 콤팩트 층을 갖는 스트랜드와 달리 매우 높은 침투성이 가능하다.

내부 스트랜드는 3층 스트랜드이다. 내부 스트랜드는 더도 덜도 아닌 3층의 스레드로 구성된 스레드의 조립체를 포함하고, 이는 스레드의 조립체가 2개가 아닌, 4개도 아닌, 단 3개인 3층의 스레드를 갖는다는 것을 의미한다.

외부 스트랜드는 3층 스트랜드이다. 외부 스트랜드는 더도 덜도 아닌 3층의 스레드로 구성된 스레드의 조립체를 포함하고, 이는 스레드의 조립체가 2개가 아닌, 4개도 아닌, 단 3개인 3층의 스레드를 갖는다는 것을 의미한다.

알려진 바와 같이, 스트랜드의 피치는 코드의 축에 평행하게 측정된 이 스트랜드의 길이를 나타내며, 그 후에 이 피치를 갖는 스트랜드가 코드의 상기 축 둘레를 완전히 회전했다는 것이 상기될 것이다. 유사하게, 스레드의 피치는 이 스트랜드가 위치된 스트랜드의 축에 평행하게 측정될 때 이 스레드의 길이를 나타내며, 그 후, 이 피치를 갖는 스레드는 스트랜드의 상기 축을 중심으로 완전히 회전하였다.

스트랜드 또는 스레드 층의 권취 방향이 의미하는 것은 코드 또는 스트랜드의 축에 대해 스트랜드 또는 스레드가 형성하는 방향이다. 권취 방향은 일반적으로 문자 Z 또는 문자 S로 지정된다.

2014년 표준 ASTM D2969-04에 따라 스레드 및 스트랜드의 피치, 권취 방향 및 직경이 결정된다.

내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이의 접촉 각도는 도 6에 나타낸 각도(αf)이다. 본 발명에 따른 코드의 이 개략도에서, 코드의 내부 층 및 코드의 외부 층이 둘레에 권취되는 코드의 축 A-A'가 표시되어 있다. 이 도면에서는, 내부 스트랜드의 외부 층에 있는 하나의 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 층에 있는 하나의 금속 스레드만이 유지되어, 내부 스트랜드의 외부 금속 스레드와 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드 사이의 접촉 각도인 각도(αf)를 더 잘 볼 수 있다. 이는, 접촉 각도가 작을수록 코드의 약화가 적기 때문에, 코드의 약화 계수를 결정하는 관련 파라미터 중 하나이다.

각각의 외부 스트랜드의 나선 각도(αt)는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 파라미터이고 다음 계산을 사용하여 결정될 수 있다: tanαt = 2xπ x Re_TE/pe, 여기서 공식 pe는 mm 단위로 표현되는 각각의 외부 스트랜드가 권취되는 피치이고, Re_TE는 mm 단위로 표현되는 각각의 외부 스트랜드의 나선 반경이며, tan은 탄젠트 함수를 지칭한다. αt는 각도로 표현된다.

정의에 따르면, 코드의 외부 층의 나선 반경(Re)은 코드 축에 직교하는 평면에서 외부 층의 외부 스트랜드 중심을 통과하는 이론적 원의 반경이다.

정의에 따르면, 외부 스트랜드의 외부 층의 스트랜드간 거리(E)는 2개의 인접한 외부 스트랜드가 내접되는 원형 인벨로프를 평균하여 분리하는 최단 거리로서, 코드의 장축에 직교하는 코드의 섹션에서 정의된다.

스트랜드간 거리(E)는 2개의 인접한 외부 스트랜드의 2개의 중심, 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 점 A 및 B 사이의 거리에서 외부 스트랜드의 직경을 뺀 값이다.

바람직하게는, 미리 결정된(내부 또는 외부) 스트랜드의 하나의 동일한 층의 스레드는 모두 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 유리하게는, 외부 스트랜드는 모두 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. "실질적으로 동일한 직경" 이 의미하는 것은 스레드 또는 스트랜드가 산업 공차 내에서 동일한 직경을 갖는다는 것이다.

이를 위해, 정규직교의 2D 기준 프레임에서, 즉, 코드의 횡단면을 따라가며, x-축방향에 대해 OA(O는 코드의 중심)를 취하는 기준 프레임에서 외부 스트랜드가 모두 실질적으로 동일한 직경을 갖는 경우, 2개의 스트랜드의 중심 A 및 B의 좌표는 다음과 같이 계산되고: A= [Re_TE, 0], B= [Re_TE x cos (2π/L); ReTE x sin(2π/L)], 여기서 L은 외부 스트랜드의 수, Re_TE는 mm로 표현된 각각의 외부 스트랜드의 나선 반경이다.

각각의 외부 스트랜드의 나선 반경은 다음 공식에 따라 계산된다: Re_TE = max(Re_minTE; ReTEunsaturated), 여기서, Re minTE는 층의 과포화 시에 획득된 권취 반경이다. 이는 접촉될 모든 스트랜드의 최소 반경이다.

Re_min TE = 1/[(sin²(π/L)/D_TE/2)²- cos²(π/L) x (2 π/pe)²]

여기서, L은 외부 스트랜드의 수이며, pe는 각각의 외부 스트랜드가 권취되는 mm 단위로 표현된 피치이고, D_TE는 외부 스트랜드의 직경(mm 단위)이며, Re_{TE 불포화}는 불포화 또는 엄격히 포화된 아키텍처에 대응하며, Re_{TE 불포화}=D_TI/2 + D_TE/2, 여기서, DTI는 내부 스트랜드의 직경(mm 단위)이고 D_TE는 외부 스트랜드의 직경(mm 단위)이다.

외부 스트랜드의 직경은 다음과 같이 계산된다:

D_TE=2 x Re1' + d1' + 2 x d2' + 2 x d3', 여기서, Re1'은 외부 스트랜드의 내부 층의 권취 반경이고,

- 외부 스트랜드의 내부 층이 1개의 내부 금속 스레드만 함유하는 경우: Re1'= 0;

- 그렇지 않으면, Re1'= 1/[(sin²(π/Q')/d1'/2)²-cos²(π/Q') x(2π/p1')²]

여기서, Q'는 외부 스트랜드의 내부 층의 금속 스레드의 수이고, d1'은 외부 스트랜드의 내부 층의 금속 스레드의 직경(mm 단위)이며, 피치 p1'은 외부 스트랜드의 내부 층의 피치(mm 단위)이다.

이어서, 다음 공식: AB= [(xb-xa)² + (yb-ya)²]^1/2에 따라 기준 프레임에서 거리 AB가 계산된 다음, ㎛ 단위의 스트랜드간 거리는: E=AB-D_TE/cos(αt) x 1000에서 확인되며, 여기서, D_TE는 외부 스트랜드의 직경이고 αt= atan(2πReTE/pe)는 외부 스트랜드의 나선 각도이며, pe는 각각의 외부 스트랜드가 권취되는 mm로 표현되는 피치이다.

정의에 따르면, 층의 스레드간 거리는, 코드의 장축에 직교하는 코드의 섹션에서, 층의 2개의 인접한 스레드를 평균하여 분리하는 최단 거리인 것으로 정의된다.

층의 스레드간 거리는 다음과 같이 계산된다:

외부 스트랜드의 외부 층의 권취 반경은 다음과 같이 계산된다:

Re3'=Re1'+d1/2+d2+d3/2

여기서, Re1'은 이전에 정의된 외부 스트랜드의 내부 층의 권취 반경이다.

스레드간 거리(I3')는 도 8에 표현된 바와 같이 금속 스레드의 2개 중심간 거리에서 스레드 직경을 뺀 값이다. 계산 방법은 외부 스트랜드의 경우와 동일하다:

A'= [Re_3', 0]

B'= [Re_3' x cos (2π/N'); Re3' x sin(2π/N')]

A'B'=[ (xb'-xa')² + (yb'-ya')²]^1/2

따라서, I3'= A'B'-d3'/cos(αC3') x 1000이 확인되고, 여기서, αC3' = atan(2π R3'/p3')는 외부 스트랜드의 외부 층의 나선 각도이다.

합(SI3')은 외부 층의 인접한 외부 스레드의 각각의 쌍을 분리하는 스레드간 거리의 합이다.

스레드간 거리(I2')는 중간 금속 스레드의 2개 중심간 거리에서 스레드 직경을 뺀 값이다. 계산은 전술한 것과 동일하다.

합(SI2')은 외부 층의 인접한 중간 스레드의 각각의 쌍을 분리하는 스레드간 거리의 합이다.

바람직하게는, 스트랜드는 사전 성형을 거치지 않는다.

본 발명에 따르면, 코드는 금속으로 제조된다. "금속 코드"라는 용어는 정의에 의해 주로(즉, 이들 스레드의 50% 초과) 또는 전체적으로(스레드의 100%) 금속 재료로 구성된 스레드로 형성된 코드를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 금속 재료는 바람직하게는 강철, 보다 바람직하게는 이하 "탄소강"으로 지칭되는 펄라이트계(또는 페라이트계-펄라이트계) 탄소강, 또는 스테인리스강(정의에 의해, 적어도 11% 크롬 및 적어도 50% 철을 포함하는 강철)로 이루어진 재료를 사용하여 구현된다. 그러나, 물론 다른 강철이나 다른 합금을 사용하는 것도 가능하다.

탄소강이 유리하게 사용되는 경우, 그 탄소 함량(강의 wt%)은 바람직하게는 0.4% 내지 1.2%, 특히 0.5% 내지 1.1%이고; 이들 함량은 타이어에 필요한 기계적 특성과 스레드의 실행 가능성 사이의 양호한 절충안을 나타낸다.

특히, 탄소강이든 스테인리스강이든 사용되는 금속 또는 강철은, 예를 들어 금속 코드 및/또는 그 구성 요소의 작업성 특성, 또는 코드 및/또는 타이어 자체의 사용 특성, 예컨대 접착 특성, 내식성 또는 기타 노화 내성을 개선하는 금속 층으로 자체 코팅될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 사용된 강철은 황동(Zn-Cu 합금) 또는 아연의 층으로 덮여 있다.

유리하게는, 외부 스트랜드는 30 mm 내지 100 mm 범위, 바람직하게는 50 mm 내지 90 mm 범위의 피치(pe)로 내부 스트랜드 둘레에 나선형으로 권취된다.

본 발명의 또 다른 주제는 폴리머 매트릭스로부터 추출된 전술한 바와 같은 코드이다.

바람직하게는, 폴리머 매트릭스는 엘라스토머 매트릭스이다.

폴리머 매트릭스, 바람직하게는 엘라스토머 매트릭스는 폴리머, 바람직하게는 엘라스토머 조성물을 기초로 한다.

폴리머 매트릭스는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 매트릭스인 것으로 이해된다. 따라서, 폴리머 매트릭스는 폴리머 조성물을 기초로 한다.

엘라스토머 매트릭스란 적어도 하나의 엘라스토머를 함유하는 매트릭스를 의미한다. 따라서, 바람직한 엘라스토머 매트릭스는 엘라스토머 조성물을 기초로 한다.

"기초로 한다"는 표현은, 조성물이, 사용되는 여러 성분의 현장에서의 반응(in situ reaction)의 혼합물 및/또는 생성물을 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이러한 성분의 일부는, 조성물의 다양한 제조 페이즈 중에, 적어도 부분적으로, 서로 반응할 수 있고 및/또는 서로 반응하도록 의도되며; 따라서, 조성물이 완전히 또는 부분적으로 가교 결합된 상태 또는 비가교 결합된 상태에 있는 것이 가능하다.

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

엘라스토머 조성물은, 조성물이 적어도 하나의 엘라스토머 및 적어도 하나의 다른 성분을 포함한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게, 적어도 하나의 엘라스토머 및 적어도 하나의 다른 성분을 포함하는 조성물은 엘라스토머, 가교 결합 시스템 및 충진제를 포함한다. 참고로, 타이어의 플라이는 엘라스토머 조성물에 매립된 전술한 코드로부터 형성된다. 이들 플라이를 위해 사용될 수 있는 조성물은 필라멘트 보강 요소의 캘린더링을 위한 통상적인 조성물이고, 디엔 엘라스토머, 예를 들어 천연 고무, 강화 충진제, 예를 들어 카본 블랙 및/또는 실리카, 가교 결합 시스템, 예를 들어, 바람직하게 황, 스테아르산 및 아연 산화물을 포함하는, 가황처리 시스템, 및 가능하게는 가황처리 촉진제 및/또는 지연제 및/또는 다양한 첨가제를 포함한다. 금속 스레드와 이들이 매립된 매트릭스 사이의 접착은, 예를 들어 금속 코팅, 예를 들어 황동 층에 의해 제공된다.

추출된 코드에 대한 본 출원에 설명된 특징의 값은, 예를 들어 타이어의 폴리머 매트릭스, 특히 엘라스토머 매트릭스로부터 추출된 코드에서 측정되거나 그로부터 결정된다. 따라서, 예를 들어 타이어에서, 추출될 코드의 외부에서 반경방향으로 재료의 스트립은, 폴리머 매트릭스와 동일한 높이로 반경방향으로 추출되는 코드를 볼 수 있게 하기 위해 제거된다. 이 제거는 커터와 그리퍼를 사용하여 박리함으로써, 또는 평삭에 의해 수행될 수 있다. 다음으로, 추출되는 코드의 단부는 칼을 사용하여 벗겨낸다. 그 후, 코드를 잡아당겨 매트릭스로부터 추출하고, 추출되는 코드를 가소화하지 않도록 비교적 얕은 각도를 적용한다. 이어서, 추출된 코드는, 금속 스레드의 표면이 손상되지 않도록 주의하면서 코드에 국소로 부착된 폴리머 매트릭스의 임의의 잔류물을 분리하기 위해, 예를 들어 칼을 사용하여 조심스럽게 세정된다.

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

유리하게는 SL≤37 500 MPa.mm이고 바람직하게는 SL≤35 000 MPa.mm이다.

이 SL 기준이 낮을수록, 코드의 굽힘 내구성이 더 양호하다.

유리하게는 SL≥25 000 MPa.mm이고 바람직하게는 SL≥27 500 MPa.mm이다.

바람직하게는, SL은 25 000 MPa.mm보다 더 큰데, 그 이유는 금속 질량을 최대화하여 다소 더 큰 크기가 추구되기 때문이다.

유리하게는, Ec≥0.47이고 바람직하게는 Ec≥0.48이다.

유리하게는, Ec≤0.65이고 바람직하게는 Ec≤0.55이다.

구체적으로, 크기 기준 Ec의 이들 범위에서, 가능한 최소 표면적에서 최대 금속 질량을 획득하는 동시에 내구성 기준 SL에 대한 우수한 침투력을 유지하는 것이 가능하다. 구체적으로, 금속 질량이 클수록, 동일한 하중에 대한 코드의 인장 응력이 낮아지고, 반대로 크기가 너무 커서 동일한 금속 질량을 갖지 못하면, 코드가 더 커지고 코드를 포함하는 엘라스토머 복합재가 더 두꺼워져 가열 위험 및 최종 물체의 치수 설정 문제를 더 크게 만든다.

바람직하게는, αf는 0°이상, 바람직하게는 3°이상이다.

바람직하게는, αf는 25°이하, 바람직하게는 20°이하이다.

0°내지 25°범위의 이러한 접촉 각도 범위에 걸쳐, 접촉 영역이 최대화되고 코드는 폴리머 조성물에 의해 비교적 잘 침투된다.

바람직하게는, αt는 0°이상, 바람직하게는 3°이상이다.

바람직하게는, αt는 20°이하, 바람직하게는 15°이하, 보다 바람직하게는 10°이하이다.

이 범위의 나선 각도에 걸쳐, 코드에 인장이 인가될 때 외부 스트랜드와 내부 스트랜드 사이의 접촉 하중이 최소화된다.

굽힘 내구성 기준을 계산하기 위해, 각도 αf 및 αt는 라디안, 즉, π를 승산하고 180°로 나눈 각도 값으로 표현된다.

일 실시예에서, 코드의 금속 스레드의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%, 보다 바람직하게는 코드의 금속 스레드의 적어도 70%, 매우 바람직하게는 코드의 각각의 금속 스레드는 2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020에 따른 조성을 갖는 강철 코어, 및 탄소 함량 C≤0.80%를 포함한다.

다른 실시예에서, 코드의 금속 스레드의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%, 보다 바람직하게는 코드의 금속 스레드의 적어도 70%, 매우 바람직하게는 코드의 각각의 금속 스레드는 2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020에 따른 조성을 갖는 강철 코어, 및 탄소 함량 C>0.80%, 바람직하게는 C≥0.82%를 포함한다. 이러한 강철 조성은 비합금강(2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020의 3.2.1 및 4.1항), 스테인리스강(2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020의 3.2.2 및 4.2항) 및 기타 합금강(2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020의 3.2.3 및 4.3항)을 조합한다. 비교적 높은 탄소 함량은 본 발명에 따른 코드의 금속 스레드의 기계적 강도를 달성하는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 코드의 금속 스레드의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%, 보다 바람직하게는 코드의 금속 스레드의 적어도 70%, 매우 바람직하게는 코드의 각각의 금속 스레드는 2000년 9월부터의 표준 NF EN 10020에 따른 조성을 갖는 강철 코어, 및 탄소 함량 C≤1.20%, 바람직하게는 C≤1.10%를 포함한다. 과도하게 높은 탄소 함량을 사용하면 한편으로는 상대적으로 비용이 많이 들고 다른 한편으로는 금속 스레드의 피로-부식 내구성이 저하된다.

바람직하게는, d1, d1', d2, d2', d3, d3' 범위는, 서로 독립적으로, 0.12 mm 내지 0.38 mm, 바람직하게는 0.15 mm 내지 0.35 mm이다.

일 실시예에서, 코드는, 외부 스트랜드의 각각의 외부 층이 코드의 권취 방향과 반대인 권취 방향으로 권취되고 내부 스트랜드의 외부 층이 코드의 권취 방향과 동일한 권취 방향으로 권취되도록 된다. 이 실시예에서, 내부 스트랜드의 각각의 외부 스레드의 권취 방향과 반대인 권취 방향으로의 외부 스트랜드의 각각의 외부 스레드의 권취 방향은, 덜 점 형상이고 상대적으로 더 광범위한 접촉 영역을 형성하여, 성능 계수를 유리하게 할 수 있다.

다른 실시예에서, 코드는 각각의 외부 스트랜드의 각각의 외부 층 및 내부 스트랜드의 외부 층이 코드의 권취 방향과 동일한 권취 방향으로 권취되도록 된다. 이 다른 실시예에서, 더 점 형상이고 덜 선형인 접촉 영역이 형성되어, 성능 계수를 덜 유리하게 하지만 모든 층이 동일한 방향으로 권취되고 코드가 동일한 방향으로 조립되기 때문에 산업적 구현이 더 용이하게 한다.

대안에서, Q>1일 때, 각각의 외부 스트랜드의 각각의 내부 및 중간 층은 코드의 권취 방향과 반대인 권취 방향으로 권취되고, 내부 스트랜드의 내부 및 중간 층은 코드의 권취 방향으로 권취된다.

또 다른 대안에서, Q>1일 때, 각각의 외부 스트랜드의 각각의 내부 및 중간 층 및 내부 스트랜드의 내부 및 중간 층은 코드의 권취 방향으로 권취된다.

유리하게는, Q>1일 때, 특히 아래의 표 1에 정리된 권취 방향의 다양한 조합을 예상하는 것이 가능하다.

유리하게는, 코드(Cp)에 대한 침투 계수는 0.60 이상, 바람직하게는 0.70 이상이다. 구체적으로, 폴리머 조성물, 바람직하게는 엘라스토머 조성물이 통과할 수 있도록 스레드 또는 스트랜드 사이에 충분한 공간이 남아있다.

유리하게는, 코드의 외부 층은 불포화된다.

정의에 따르면, 불포화된 층은 폴리머 조성물, 바람직하게는 엘라스토머 조성물이 통과할 수 있도록 스레드 사이에 충분한 공간이 남아 있도록 된다. 불포화된 층은 스레드가 접촉하지 않고 폴리머 조성물, 바람직하게는 엘라스토머 조성물이 통과할 수 있도록 2개의 인접한 스레드 사이에 충분한 공간이 있음을 의미한다. 이와 달리, 포화된 층은, 예를 들어 층의 2개의 스레드의 각각의 쌍이 서로 접촉하기 때문에, 폴리머 조성물, 바람직하게는 엘라스토머 조성물이 통과할 수 있도록 층의 스레드 사이에 충분한 공간이 없도록 된다.

정의에 따르면, 코드의 불포화된 층은 외부 스트랜드의 스트랜드간 거리가 30 ㎛ 이상이 되도록 된다. 외부 스트랜드의 외부 층의 스트랜드간 거리는 2개의 인접한 외부 스트랜드가 내접되는 원형 인벨로프를 평균하여 분리하는 최단 거리로서, 코드의 장축에 직교하는 코드의 섹션에서 정의된다. 따라서, 코드의 이러한 조성은 외부 층의 엘라스토머 조성물에 의한 양호한 침투성을 보장할 수 있게 한다.

유리하게는, 내부 스트랜드의 외부 층은 불포화된다.

유리하게는, 내부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 10 ㎛ 이상이다. 바람직하게는, 내부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 15 ㎛ 이상이다.

바람직하게는, 내부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 100 ㎛ 이하이다.

유리하게는, 내부 스트랜드의 중간 층의 스레드간 거리(I2)의 합(SI2)은 중간 층의 중간 스레드의 직경(d2)보다 크다.

유리하게는, 내부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리(I3)의 합(SI3)은 외부 층의 외부 스레드의 직경(d3)보다 크다.

유리하게는, 각각의 스트랜드는 현장에서 고무화되지 않는 유형이다. 현장에서 고무화되지 않는다는 것은, 스트랜드가 서로 조립되기 전에, 각각의 스트랜드가 다양한 층의 스레드로 구성되고 폴리머 조성물, 특히 임의의 엘라스토머 조성물을 갖지 않는다는 것을 의미한다.

유리하게는, 각각의 외부 스트랜드의 외부 층은 불포화된다.

유리하게는, 각각의 외부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 10 ㎛ 이상이다. 바람직하게는, 각각의 외부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 15 ㎛ 이상이다.

바람직하게는, 각각의 외부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 100 ㎛ 이하이다.

유리하게는, 각각의 외부 스트랜드의 중간 층의 스레드간 거리(I2')의 합(SI2')은 중간 층의 중간 스레드의 직경(d2')보다 크다.

유리하게는, 각각의 외부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리(I3')의 합(SI3')은 외부 층의 외부 스레드의 직경(d3') 이상이다.

바람직하게는, 내부 스트랜드의 외부 층은 내부 스트랜드의 중간 층과 접촉하는 내부 스트랜드의 중간 층 둘레에 권취되고 내부 스트랜드의 중간 층은 내부 스트랜드의 내부 층과 접촉하는 내부 스트랜드의 내부 층 둘레에 권취된다.

바람직하게는, 외부 스트랜드의 외부 층은 외부 스트랜드의 중간 층과 접촉하는 외부 스트랜드의 중간 층 둘레에 권취되고 외부 스트랜드의 중간 층은 외부 스트랜드의 내부 층과 접촉하는 외부 스트랜드의 내부 층 둘레에 권취된다.

유리하게는 L=6, 7 또는 8이고; 바람직하게는 L=6 또는 7, 더욱 바람직하게는 L=6이다.

바람직하게는 K=1, L=6이다. K=1인 코드에서, 가장 심한 횡방향 하중은 외부 스트랜드가 내부 스트랜드에 가하는 횡방향 하중이다.

본 발명에 따른 코드의 내부 스트랜드

일 실시예에서, Q=1이다.

유리하게는 M=3, 4, 5 또는 6이고 바람직하게는 M=3 또는 4이다.

유리하게는 N=9, 10 또는 11이고 바람직하게는 N=9이다.

다른 바람직한 실시예에서, Q>1, 바람직하게는 Q=2, 3 또는 4이다.

유리하게는 M=7, 8, 9 또는 10이고 바람직하게는 M=7, 8 또는 9이다.

유리하게는 N=12, 13, 14 또는 15, 바람직하게는 N= 12, 13 또는 14이다.

제1 대안적 형태에서, Q=2, M=7 또는 8 및 N=12 또는 13이다.

제2 대안적 형태에서 Q=3, M=8 또는 9 및 N=13 또는 14이다.

제3 대안적 형태에서, Q=4, M=9 또는 10 및 N= 12, 13 또는 14, 바람직하게는 Q=4, M=9 및 N=14이다.

매우 유리하게는, 내부 스트랜드의 각각의 내부 스레드는 내부 스트랜드의 각각의 중간 스레드의 직경(d2)과 동일하고 내부 스트랜드의 각각의 외부 스레드의 직경(d3)과 동일한 직경(d1)을 갖는다. 따라서, 내부 스트랜드의 내부 층, 중간 층 및 외부 층에 동일한 직경의 스레드가 바람직하게는 사용됨으로써, 코드 제조 중에 관리해야 하는 다양한 스레드의 수를 제한할 수 있다.

본 발명에 따른 코드의 외부 스트랜드

일 실시예에서, Q'=1이다.

유리하게는 M'=3, 4, 5 또는 6이고 바람직하게는 M'=3 또는 4이다.

유리하게는 N'=9, 10 또는 11이고 바람직하게는 N'=9이다.

다른 바람직한 실시예에서, Q'>1, 바람직하게는 Q'=2, 3 또는 4이다.

유리하게는 M'=7, 8, 9 또는 10이고 바람직하게는 M'=7, 8 또는 9이다.

유리하게는 N'=12, 13, 14 또는 15이고 바람직하게는 N'=12, 13 또는 14이다.

제1 대안적 형태에서, Q'=2, M'=7 또는 8 및 N'=12 또는 13이다.

제2 대안적 형태에서, Q'=3, M'=8 또는 9 및 N'=13 또는 14, 바람직하게는 Q'=3, M'=9 및 N'=14이다.

제3 대안적 형태에서, Q'=4, M'=9 또는 10 및 N'=12, 13 또는 14이다.

매우 유리하게는, 외부 스트랜드의 각각의 중간 스레드는 외부 스트랜드의 각각의 외부 스레드의 직경(d3')과 동일한 직경(d2')을 갖는다. 따라서, 외부 스트랜드의 중간 층과 외부 층에 동일한 직경의 스레드가 바람직하게는 사용됨으로써, 코드 제조 중에 관리해야 하는 다양한 스레드의 수를 제한할 수 있다.

유리하게는, Q=4, M=9 및 N=14, Q'=3, M'=9 및 N'=14, 및 d1=d2=d3=d1', d2'=d3' 및 d3'≤d1'이다. 구체적으로, 각각의 외부 스트랜드 중앙의 모세관은 내부 스트랜드 중앙의 모세관보다 더 작아 천공 시에 부식 확산을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 보강된 제품

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

유리하게는, 보강된 제품은 폴리머 매트릭스에 매립된 본 발명에 따른 하나 이상의 코드를 포함하고, 코드가 복수인 경우, 코드는 주 방향으로 나란히 배열된다.

본 발명에 따른 타이어

본 발명의 또 다른 주제는 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 코드를 포함하는 타이어이다.

일 실시예에서, 타이어는 2개의 비드에 고정되고 그 자체가 트레드에 의해 얹혀 있는 크라운 보강재에 의해 반경방향으로 얹혀 있는 카카스 보강재를 가지며, 카카스 보강재는 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 코드를 갖는다.

코드는 가장 특히 중형 차량, 예컨대 "대형 차량" - 즉, 지하철, 버스, 도로 운반 차량(광차, 트랙터, 트레일러), 오프로드 차량 - 농업용 차량 또는 건설 플랜트 차량, 또는 다른 운송 또는 취급 차량으로부터 선택된 산업용 차량용으로 의도된다.

바람직하게는, 타이어는 건설 플랜트 유형의 차량용이다. 따라서, 타이어는 타이어가 장착되도록 의도된 림의 시트의 직경(인치)이 25 인치 이상, 바람직하게는 39 내지 63 인치인 치수를 갖는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 조립체 또는 본 발명에 따른 함침된 조립체를 포함하는 고무 물품에 관한 것이다. 고무 물품이 의미하는 것은 볼, 비공기식 타이어와 같은 비공기식 물체, 컨베이어 벨트 또는 캐터필라 트랙과 같이 고무로 제조된 임의의 유형의 물품이다.

본 발명의 더 나은 이해는 단지 비제한적인 예로서 그리고 도면을 참조하여 주어지는 다음의 예를 읽으면 획득될 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 타이어의 원주방향에 직교하는 단면도이고;
- 도 2는 도 1의 영역 Ⅱ의 상세도이며;
- 도 3은 본 발명에 따른 보강된 제품의 단면도이고;
- 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코드(50)의 코드 축(직선이고 휴지 상태에 있는 것으로 가정됨)에 직교하는 단면의 개략도이며;
- 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 추출된 코드(50')의 코드 축(직선이고 휴지 상태에 있는 것으로 가정됨)에 직교하는 단면의 개략도이고;
- 도 6은 도 4의 코드(50)의 각도(αf)의 개략도이며;
- 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 코드(50)의 사진이고,
- 도 8은 코드의 다양한 기하학적 파라미터의 개략도이다.

본 발명에 따른 타이어의 예

타이어의 각각 일반적인 축방향(X), 반경방향(Y) 및 원주방향(Z) 배향에 대응하는 기준 프레임 X, Y, Z이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

타이어의 "중간 원주방향 평면"(M)은 타이어 회전축에 수직이고 각각의 비드의 환형 보강 구조로부터 등거리에 위치된 평면이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 타이어를 도시하고 전체적인 참조 번호 10으로 나타낸다.

타이어(10)는, 예를 들어 "덤퍼" 유형의 건설 플랜트 유형의 대형 차량용이다. 따라서, 타이어(10)는 유형 53/80 R 63의 치수를 갖는다.

타이어(10)는 크라운 보강재(14)에 의해 보강된 크라운(12), 2개의 측벽(16) 및 2개의 비드(18)를 가지며, 이들 비드(18) 각각은 환형 구조, 이 경우에 비드 와이어(20)로 보강된다. 크라운 보강재(14)는 트레드(22)에 의해 반경방향으로 얹혀 있고 측벽(16)에 의해 비드(18)에 연결된다. 카카스 보강재(24)는 2개의 비드(18)에 고정되고, 이 경우에 2개의 비드 와이어(20) 둘레에 권취되며, 여기서 휠 림(28) 상에 끼워지는 것으로 도시된, 타이어(20)의 외부를 향해 위치 설정된 턴업(26)을 포함한다. 카카스 보강재(24)는 크라운 보강재(14)에 의해 반경방향으로 얹혀 있다.

카카스 보강재(24)는 본 발명에 따른 반경방향 카카스 코드(50)(도시되지 않음)에 의해 보강된 적어도 하나의 카카스 플라이(30)를 포함한다. 카카스 코드(50)는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 위치 설정되고 하나의 비드(18)로부터 다른 비드까지 연장되어 중간 원주방향 평면(M)(2개의 비드(18) 사이의 중앙에 위치되고 크라운 보강재(14)의 중간을 통과하는 타이어의 회전축에 직교하는 평면)과 80°내지 90°를 구성하는 각도를 형성한다.

타이어(10)는 또한 타이어(10)의 반경방향 내부면(34)을 정의하고 타이어(10) 내부 공간에서 오는 공기의 확산으로부터 카카스 플라이(30)를 보호하도록 의도된 엘라스토머(일반적으로 "내부 라이너"로 알려짐)로 구성된 밀봉 플라이(32)를 포함한다.

크라운 보강재(14)는, 타이어(10)의 외부로부터 내부를 향해 반경방향으로, 트레드(22)의 내부 상에 반경방향으로 배열된 보호 보강재(36), 보호 보강재(36)의 내부 상에 반경방향으로 배열된 작업 보강재(38), 및 작업 보강재(38)의 내부 상에 반경방향으로 배열된 추가 보강재(40)를 포함한다. 따라서, 보호 보강재(36)는 트레드(22)와 작업 보강재(38) 사이에 반경방향으로 개재된다. 작업 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 내부 상에 반경방향으로 배열된다. 임의로, 보호 금속 코드는 타이어의 원주방향(Z)과 적어도 10°, 바람직하게는 10°내지 35°, 보다 바람직하게는 15°내지 30°범위의 각도를 이룬다.

작업 보강재(38)는 제1 및 제2 작업 플라이(46, 48)를 포함하고, 제1 플라이(46)는 제2 플라이(48)의 내부 상에 반경방향으로 배열된다.

팽창의 기계적 응력을 부분적으로 흡수하는 것이 목적인 제한 블록이라고도 지칭되는 추가 보강재(40)는, 예를 들어 그 자체가 알려진 바와 같이, 예를 들어 FR 2 419 181 또는 FR 2 419 182에 설명된 바와 같이, 타이어(10)의 원주방향(Z)과 최대 10°, 바람직하게는 5°내지 10° 범위의 각도를 이루는 추가 금속 보강 요소를 포함한다.

본 발명에 따른 보강된 제품의 예

도 3은 본 발명에 따른 보강된 제품을 도시하고 전체적인 참조 번호 100으로 나타낸다. 보강된 제품(100)은 적어도 하나의 코드(50), 이 경우에는 폴리머 매트릭스(102)에 매립된 복수의 코드(50)를 포함한다.

도 3은 폴리머 매트릭스(102), 기준 프레임 X, Y, Z의 코드(50)를 도시하며, 여기서 방향 Y는 반경방향이고 방향 X 및 Z는 축방향 및 원주방향이다. 도 3에서, 보강된 제품(100)은 주 방향(X)으로 나란히 배열되고 보강된 제품(100) 내에서 서로 평행하게 연장되며 폴리머 매트릭스(102)에 집합적으로 매립된 복수의 코드(50)를 포함한다.

이 경우, 폴리머 매트릭스(102)는 엘라스토머 조성물에 기초한 엘라스토머 매트릭스이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 코드

도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 코드(50) 및 코드(50')를 도시한다.

코드(50, 50')는 동일한 기하 구조를 갖는다. 코드(50')는 타이어(10)로부터 추출된 후에 획득된다.

도 7은 코드(50)의 사진을 도시한다.

코드(50) 및 추출된 코드(50')는 금속으로 제조되고 2개의 원통형 층을 갖는 다중 스트랜드 유형이다. 따라서, 코드(50 또는 50')를 구성하는 스트랜드가 더도 덜도 아닌 2개의 층이 있다는 것을 이해할 것이다.

코드(50) 또는 코드(50')는 K=1 내부 스트랜드(TI)로 구성된 코드의 내부 층(CI)을 포함한다. 외부 층(CE)은 코드의 내부 층(CI) 둘레에 권취된 L>1 외부 스트랜드(TE)로 구성된다. 이 특별한 경우에, L=6, 7 또는 8이고; 바람직하게는 L=6 또는 7이며, 더 바람직하게는 L=6이고 여기서는 L=6이다.

코드의 굽힘 내구성 기준은 SL= max(

;

)

= 210 000 x 0.26/2= 27 300 MPa.mm 및

=210 000 x 0.26/2= 27 300 MPa.mm.

스트랜드간 거리 E=80 ㎛>70 ㎛, 따라서

스레드간 거리 I3'=43 ㎛, 따라서 40 ㎛일 때

이다.

스레드 간 거리 I2'= 36 ㎛, 따라서

CpTe=(1 + 0.92)/2= 0.96

Cp=(0.96+1.00)/2= 0.98

SL = max(

;

) = max(28857; 29017) = 29017 MPa.mm이며 40 000 MPa.mm보다 훨씬 낮다. SL≤37　500 MPa.mm, 바람직하게는 SL≤35　000 MPa.mm이고 SL≥25　000 MPa.mm이며 바람직하게는 SL≥27　500 MPa.mm이다.

압밀된 표면적 Sc = [4 x (0.26/2)²+ 9 x (0.26/2)² + 14 x (0.26/2)²+ 6 x (3 x (0.26/2)²+ 9 x (0.23'/2)²+ 14 x (0.23/2)²)] x π = 8.10

표면적 Se = π x(4.6/2)² = 16.88.

Ec=Sc/Se=8.10/16.88=0.48 Ec≥0.47, Ec≥0.48 및 Ec≤0.65, 바람직하게는 Ec≤0.55이다.

코드(50 및 50')에 대한 침투 계수는 0.98이며, 이는 0.60 이상, 바람직하게는 0.70 이상이다.

코드(50 및 50')의 외부 층은 불포화된다. 따라서, 외부 스트랜드의 스트랜드간 거리(E)는 엄격하게는 20 ㎛보다 크다. 여기서, E=80 ㎛이다.

αf는 0°이상, 바람직하게는 3°이상 25°이하, 바람직하게는 20°이상이다. 여기서, αf = 6.6°이다.

αt는 0°이상, 바람직하게는 3°이상 20°이하, 바람직하게는 15°이하, 보다 바람직하게는 10°이하이다. 여기서, αt = 8.1°이다.

코드(50 및 50')의 내부 스트랜드(TI)

각각의 내부 스트랜드(TI)는 3층 스트랜드이고 Q=2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드(F1)로 구성된 내부 층(C1), 내부 층(C1) 둘레에 권취된 M개의 중간 금속 스레드(F2)로 구성된 중간 층(C2), 및 중간 층(C2) 둘레에 권취된 N개의 외부 금속 스레드(F3)로 구성된 외부 층(C3)을 포함한다.

여기서, Q=4이다.

M=7, 8, 9 또는 10, 바람직하게는 M=7, 8 또는 9이다. 여기서, M=9이다.

N=12, 13, 14 또는 15, 바람직하게는 N= 12, 13 또는 14이다. 여기서, N=14이다.

각각의 내부 스트랜드(TI)의 외부 층(C3)은 불포화된다. 내부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리는 30 ㎛ 이상이며, 이 경우 46 ㎛이다. 외부 층(C3)의 스레드간 거리(I3)의 합(SI3)은 외부 층(C3)의 외부 스레드(F3)의 직경(d3)보다 크다. 여기서, 합 SI3=0.046Х14=0.64 mm이며, 이는 d3=0.26 mm보다 큰 값이다.

d1, d2 및 d3 범위는, 서로 독립적으로, 0.12 mm 내지 0.38 mm, 바람직하게는 0.15 mm 내지 0.35 mm이다. 여기서, d1=d2=d3=0.26 mm이다.

코드(50 및 50')의 외부 스트랜드(TE)

각각의 외부 스트랜드(TE)는 3층을 갖고 Q'=2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드(F1')로 구성된 내부 층(C1'), 내부 층(C1') 둘레에 권취된 M'개의 중간 금속 스레드(F2')로 구성된 중간 층(C2'), 및 중간 층(C2') 둘레에 권취된 N'개의 외부 금속 스레드(F3')로 구성된 외부 층(C3')을 포함한다.

여기서, Q'=3이다.

M'=7, 8, 9 또는 10, 바람직하게는 M'=7, 8 또는 9이다. 여기서, M'=9이다.

N'=12, 13, 14 또는 15, 바람직하게는 N'=12, 13 또는 14이다. 여기서, N'=14이다.

각각의 외부 스트랜드(TE)의 외부 층(C3')은 불포화된다. 외부층이 불포화되기 때문에, 평균적으로 N'개의 외부 스레드를 분리하는 외부 층(C3')의 스레드간 거리(I3')는 10 ㎛ 이상이다. 각각의 외부 스트랜드의 외부 층의 스레드간 거리(I3')는 30 ㎛ 이상이며, 이 경우 43 ㎛이다. 외부 층(C3')의 스레드간 거리(I3')의 합(SI3')은 외부 층(C3')의 외부 스레드(F3')의 직경(d3')보다 크다. 여기서, 합 SI3'=0.043 x 14 = 0.60 mm이고, 이는 d3'=0.23 mm보다 큰 값이다.

외부 스트랜드(TE)의 각각의 외부 층(C3')은 코드의 권취 방향과 반대인 권취 방향으로 권취되고, 내부 스트랜드(TI)의 외부 층(C3)은 코드의 권취 방향과 동일한 권취 방향으로 권취된다. 그리고, 각각의 외부 스트랜드(TE)의 각각의 내부 층(C1') 및 중간 층(C2')은 코드의 권취 방향과 반대인 권취 방향으로 권취되고, 내부 스트랜드(TI)의 내부 층(C1) 및 중간 층(C2)은 코드의 권취 방향으로 권취된다. 이 때, 층(C1, C2, C3)과 코드의 권취 방향은 Z이고, 층(C1', C2', C3')의 권취 방향은 S이다.

본 발명에 따른 코드의 제조 방법

이제, 다중 스트랜드 코드(50)의 제조 방법의 일 예를 설명하기로 한다.

전술한 각각의 내부 스트랜드는 다음 단계를 수반하는 알려진 방법에 따라 제조되며, 바람직하게는 일렬로 연속적으로 수행된다.

- 우선, 제1 조립 지점에서 내부 층(C1)을 형성하기 위해 피치(p1)에서 Z-방향으로 내부 층(C1)의 Q=4 내부 스레드(F1)를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제1 단계;

- 이어서, 제2 조립 지점에서 중간 층(C2)을 형성하기 위해 피치(p2)에서 Z-방향으로 내부 층(C1)의 Q개의 내부 스레드(F1) 둘레에 M=9개의 중간 스레드(F2)를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제2 단계;

- 이어서, 제3 조립 지점에서 외부 층(C3)을 형성하기 위해 피치(p3)에서 Z-방향으로 중간 층(C2)의 M개의 중간 스레드(F2) 둘레에 N=14개의 외부 스레드(F3)를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제3 단계;

- 바람직하게는, 최종 꼬임-균형 단계.

전술한 각각의 외부 스트랜드는 다음 단계를 수반하는 알려진 방법에 따라 제조되며, 바람직하게는 일렬로 연속적으로 수행된다.

- 우선, 제1 조립 지점에서 내부 층(C1')을 형성하기 위해 피치(p1')에서 S-방향으로 내부 층(C1')의 Q'=3개의 내부 스레드(F1')를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제1 단계;

- 이어서, 제2 조립 지점에서 중간 층(C2')을 형성하기 위해 피치(p2')에서 S-방향으로 내부 층(C1')의 Q'개의 내부 스레드(F1') 둘레에 M'=9개의 중간 스레드(F2')를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제2 단계;

- 이어서, 제3 조립 지점에서 외부 층(C3')을 형성하기 위해 피치(p3')에서 S-방향으로 중간 층(C2')의 M'개의 중간 스레드(F2') 둘레에 N'=14개의 외부 스레드(F3')를 케이블링 또는 꼬임에 의해 조립하는 제3 단계;

- 바람직하게는, 최종 꼬임-균형 단계.

여기서, "꼬임 균형"이 의미하는 것은, 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 바와 같이, 외부 층에서와 같이 중간 층에서 스트랜드의 각각의 스레드에 적용된 잔류 토크(또는 꼬임의 탄성 복귀)의 취소이다.

이 최종 꼬임-균형 단계 후에, 스트랜드의 제조가 완료된다. 각각의 스트랜드는 다중 스트랜드 코드를 획득하기 위해 케이블링에 의해 기본 스트랜드를 조립하는 나중 작업 전에 보관을 위해 하나 이상의 수신 릴 상에 권취된다.

본 발명의 다중 스트랜드 코드를 제조하기 위해, 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 바와 같이, 방법은 스트랜드를 조립하기 위한 등급의 케이블링 또는 꼬임 기계를 사용하여 이전에 획득한 스트랜드를 함께 케이블링하거나 꼬임하는 것이다.

따라서, L=6개의 외부 스트랜드(TE)는 코드(50)를 형성하기 위해 피치(pe)에서 Z-방향으로 내부 스트랜드(TI) 둘레에 조립된다. 가능하게는, 마지막 조립 단계에서, 래퍼(F)는 이전에 획득한 조립체 둘레에 피치(pf)에서 S-방향으로 권취된다.

이어서, 코드(50)는 래디얼 타이어의 크라운 보강재를 제조하기 위해 종래에 사용되는 보강 충진제로서 천연 고무 및 카본 블랙에 기초한 알려진 조성물로부터 형성된 복합 직물로 캘린더링함으로써 통합된다. 이 조성물은 본질적으로, 엘라스토머 및 보강 충진제(카본 블랙)에 추가하여, 항산화제, 스테아르산, 익스텐더 오일, 접착 촉진제로서의 코발트 나프테네이트, 및 마지막으로 가황 시스템(황, 촉진제 및 ZnO)을 함유한다.

이들 코드에 의해 보강된 복합 직물은 코드의 양쪽에 중첩되고 각각 1 내지 4 mm 범위의 두께를 갖는 엘라스토머 조성물의 2개의 얇은 층으로부터 형성된 엘라스토머 조성물 매트릭스를 갖는다. 캘린더링 피치(코드가 엘라스토머 조성물 직물에 놓이는 간격)는 4 mm 내지 8 mm 범위이다.

이어서, 이들 복합 직물은 타이어 제조 방법 동안 카카스 보강재에서 카카스 플라이로서 사용되며, 그 단계는 달리 본 기술 분야의 숙련자에게 알려져 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 코드

전술한 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에 따른 코드(60)는 Q=1, M=4, N=9, Q'=1, M'=3, N'=9이다.

아래의 표 2는 본 발명에 따른 다양한 코드(50, 50' 및 60)의 특성을 요약한다.

비교 테스트

굽힘 내구성 기준 및 크기 기준의 평가

다양한 제어 코드 및 종래 기술의 코드를 시뮬레이션하였다.

표 3은 제어 코드(C1) 및 종래 기술 EDT의 코드(189.23 코드)의 특성을 요약한 것이다.

표 2 및 표 3은 코드(50, 50', 60)가 종래 기술 EDT의 코드 및 제어 코드(C1)에 비교하여 상대적으로 낮은 굽힘 내구성 기준을 갖는 동시에 충분한 크기 기준을 가짐을 나타낸다. 구체적으로, 코드 EDT 및 C1은 굽힘 응력 하중 동안 코드의 응력을 효과적으로 감소시키는 것을 가능하게 하지 않는 상대적으로 높은 굽힘 내구성 기준을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 코드는 이들 결점을 해결하기에 충분히 낮은 굽힘 내구성 기준 SL≤40 000 MPa.mm을 가지면서 만족스러운 크기를 유지한다.

본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다.

Claims

2층 다중 스트랜드 코드(50)이며,
- K=1개의 3층(C1, C2, C3) 내부 스트랜드(TI)로 구성된 코드의 내부 층(CI)으로서,
- 직경(d1)의 Q=1, 2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드(F1)로 구성된 내부 층(C1),
- 내부 층(C1) 둘레에 권취된 직경(d2)의 M개의 중간 금속 스레드(F2)로 구성된 중간 층(C2), 및
- 중간 층(C2) 둘레에 권취된 직경(d3)의 N개의 외부 금속 스레드(F3)로 구성된 외부 층(C3)을 포함하는, 내부 층(CI),
- 코드의 내부 층(CI) 둘레에 권취된 L>1개의 3층(C1', C2', C3') 외부 스트랜드(TE)로 구성된 코드의 외부 층(CE)으로서,
- 직경(d1')의 Q'=1, 2, 3 또는 4개의 내부 금속 스레드(F1')로 구성된 내부 층(C1'),
- 내부 층(C1') 둘레에 권취된 직경(d2')의 M'개의 중간 금속 스레드(F2')로 구성된 중간 층(C2'), 및
- 중간 층(C2') 둘레에 권취된 직경(d3')의 N'개의 외부 금속 스레드(F3')로 구성된 외부 층(C3')을 포함하는, 외부 층(CE)을 포함하는 코드에 있어서,
코드(50)는:
- 굽힘 내구성 기준 SL≤40　000 MPa.mm(여기서, SL=max(
;
)); 및
- 크기 기준 Ec≥0.46(여기서, Ec= Sc/Se)을 갖고,
-
(MPa.mm 단위)는 내부 및 외부 스트랜드의 내부 스레드(F1; F1') 또는 내부 및 외부 스트랜드의 중간 스레드(F2; F2')에 의해 보이는 단위 곡률당 최대 굽힘 응력이고;
-
(MPa.mm 단위)는 내부 및 외부 스트랜드의 외부 금속 스레드(F3; F3')에 의해 보이는 단위 곡률당 최대 굽힘 응력이며;
- M_강철= 210 000 MPa는 강철의 계수이며;
- d1, d1', d2, d2', d3 및 d3'은 mm로 표현되며,
-
이고,
- Cp는
스트랜드간 침투 계수 및
외부 스트랜드에 대한 침투 계수를 갖는 코드의 침투 계수이며
- 외부 층(CE)의 외부 스트랜드(TE)의 스트랜드간 거리(E)가 E < 30 ㎛일 때
= 0.4이거나; 또는
- E>70 ㎛일 때
= 1.0이거나; 또는
- 30 ㎛≤E≤70 ㎛일 때
이고;

=

여기서, CpC2'는 외부 스트랜드(TE)의 중간 층(C2')에 대한 침투 계수이고 CpC3'은 외부 스트랜드(TE)의 외부 층(C3')에 대한 침투 계수이며, 그에 따라:
- 중간 층(C2')의 중간 금속 스레드(F2')의 스레드간 거리(I2')가 I2'<10 ㎛일 때
= 0.4이거나; 또는
- I2'>40 ㎛일 때
= 1.0이거나; 또는
- 10 ㎛≤I2'≤40 ㎛일 때
이고
외부 층(C3')의 외부 금속 스레드(F3')의 스레드간 거리(I3')가 I3'<10 ㎛일 때
=0.4이거나; 또는
- I3'>40 ㎛일 때
=1.0이거나; 또는
- 10 ㎛≤I3'≤40 ㎛일 때
이고
- Cr은 코드(50)의 무차원 성능 계수이고

여기서:
d3 및 d3'은 mm로 표현되며,
αf는 내부 스트랜드(TI)의 외부 금속 스레드(F3)와 외부 스트랜드(TE)의 외부 금속 스레드(F3') 사이의 접촉 각도로 라디안으로 표현되고,
αt는 라디안으로 표현되는 각각의 외부 스트랜드(TE)의 나선 각도이며;

는 외부 스트랜드의 Q'+M'+N'개의 스레드에 대한 파단 시 힘의 합으로 뉴턴 단위이고;
Cste=1500 N.mm^-2이며;
D는 코드의 직경(mm 단위)이고;
Sc는 mm² 단위의 압밀된 표면적으로, Sc=[Q x(d1/2)²+ M x (d2/2)² + N x (d3/2)² + L x (Q' x(d1'/2)²+ M' x (d2'/2)² + N' x (d3'/2)²)] x π이고, Se는 mm² 단위의 코드(50)의 표면적으로 Se = π x (D/2)²인 것을 특징으로 하는 코드(50).
제1항에 있어서, SL≤37　500 MPa.mm이고, 바람직하게는 SL≤35　000 MPa.mm인, 코드(50).
제1항 또는 제2항에 있어서, SL≥25　000 MPa.mm이고, 바람직하게는 SL≥27　500 MPa.mm인, 코드(50).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Ec≥0.47이고, 바람직하게는 Ec≥0.48인, 코드(50).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Ec≤0.65이고, 바람직하게는 Ec≤0.55인, 코드(50).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, αf는 0°이상, 바람직하게는 3°이상인, 코드(50).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, αf는 25°이하, 바람직하게는 20°이하인, 코드(50).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, αt는 0°이상, 바람직하게는 3°이상인, 코드(50).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, αt는 20°이하, 바람직하게는 15°이하, 보다 바람직하게는 10°이하인, 코드(50).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 코드의 외부 층(CE)은 불포화되고, 그에 따라 2개의 인접한 외부 스트랜드(TE)가 내접되는 원형 인벨로프를 평균하여 분리하는 최단 거리로서, 코드(50)의 장축에 직교하는 코드의 섹션에서 정의된 외부 스트랜드의 스트랜드간 거리는 30 ㎛ 이상인, 코드(50).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 외부 스트랜드(TE)의 외부 층(C3')은 불포화되는, 코드(50).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 코드에 대한 침투 계수(Cp)는 0.60 이상, 바람직하게는 0.70 이상인, 코드(50).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머 매트릭스로부터 추출되는, 코드(50).
보강된 제품(100)에 있어서, 폴리머 매트릭스(102) 및 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 코드(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 제품(100).
타이어(10)에 있어서, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 코드(50) 또는 제14항에 따른 보강된 제품을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어(10).