KR960006935B1 - 중하중용 레이디얼 타이어 - Google Patents

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KR960006935B1
KR960006935B1 KR1019880700647A KR880700647A KR960006935B1 KR 960006935 B1 KR960006935 B1 KR 960006935B1 KR 1019880700647 A KR1019880700647 A KR 1019880700647A KR 880700647 A KR880700647 A KR 880700647A KR 960006935 B1 KR960006935 B1 KR 960006935B1
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유지로 우메자와
도시오 스가와라
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가부시끼가이샤 브리지스톤
이에이리 아끼라
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    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
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    • D07B1/0606—Reinforcing cords for rubber or plastic articles
    • D07B1/062—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration
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    • Y10S57/902—Reinforcing or tire cords

Abstract

내용 없음.

Description

중하중용 레이디얼 타이어
[도면의 간단한 설명]
제1도는 로우드 인덱스(load index)가 100이상 121이하인 1×5 오픈 꼬임구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제2도는 로우드 인덱스가 100이상 121이하인 1×4 오픈 꼬임 구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제3도는 로우드 인덱스가 100이상 121이하인 1×3 오픈 꼬임 구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제4도는 로우드 인덱스가 122이상인 1×5 오픈 꼬임 구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS)의 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제5도는 로우드 인덱스가 122이상인 1×4 오픈 꼬임 구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제6도는 로우드 인덱스가 122상인 1×3 오픈 꼬임 구조의 금속 필라멘트에 있어서, 필라멘트 직경(d)과 그의 인장강도(TS) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제7도는 필라멘트 형상의 개략도
제8도는 내프레팅성의 시험 설명도.
제9도는 내부식 피로성의 시험 설명도.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 레이디얼 타이어의 카아커스 플라이(carcass ply)에 적용되는 금속 코오드를 개량함으로써 내구성을 크게 향상시킨, 트럭과 버스의 레이디얼 타이어, 라이트 트럭(light truct)의 레이디얼 타이어등의 중(重)하중용 레이디얼 타이어를 제공하는 기술에 관한 것이다.
[배경기술]
최근, 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서도 자원 절약과 에너지 절약등의 사회적 요구의 증대에 따라 레이디얼 타이어를 경량화하고, 구름(rolling)저항의 저감 및 재생 수명의 향상에 의한 타이어 제품의 수명을 연장시키며, 타이어 형상을 편평하게 하고자 하는 요청이 요구되고 있다. 그러한 요청에 따라 타이어를 개발코자 하는 경우, 카아커스 플라이의 재료로소 금속 코오드가 사용될 때는 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성, 내부식피로성 및 내프레팅성(fretting resistamce)에 대한 문제를 해결하는 것이 중요하다.
따라서, 카아커스 플라이 코오드에 대한 입력(入力)의 관점에 입각하여 코오드 필라멘트간의 접촉압을 낮추기 위한 방법으로서, 스틸 코오드를 3+9의 이층 꼬임구조를 형성하고 (일본국 특개소 59-124,404호), 1×12의 최밀착 충전구조를 갖는 콤팩트 코오드 구조로 형성하는 (일본국 특원소 60-35,215호)등의 노력이 시도되고 있으며, 또한 상기한 내부식 피로성 및 내프레팅성을 개선시키기 위해 이들 코오드의 비틀림성에 대한 시험이 행해지고 있다(일본국 특개소 59-124,404호).
한편, 열악한 도로상에서 사용되는 대형의 레이디얼 타이어의 최외곽 벨트층의 코오드로서, 미리 성형된 필라멘트를 꼬아서 얻은 1×4 또는 15의 단층구조, 또는 1∼2개의 필라멘트를 코오드로한 이층구조를 갖는 코오드를 이용한 타이어가 일본국 특개소 60-116504호의 공보에 개시되어 있다.
본 발명자들은 내구성을 크게 개선시킬 수 있는 중하중용 레이디얼 타이어를 개발하기 위해 여러가지 연구를 하였고, 종래의 3+9의 이층 구조 또는 1×12의 콤팩트 코오드 구조의 경우, 고무가 코오드내에 침투하기가 곤란하여 코오드 단부에 대한 응력 집중이 카아커스 플라이의 양단부에서 현저하며, 그에 따라 카아커스 플라이의 양단부에서의 내파괴성이 충분치 않은 것을 알아 냈다. 또한, 코오드를 덮고 있는 고무가 코오드의 내부로 침투하는 것이 곤란하며, 코오드내부의 공간 즉, 필라멘트들에 의해 둘러 싸이고 코오드의 축방향으로 개방하는 공간이 침투하는 고무에 의해 겅의 폐쇄되지 않으므로, 트레드에 생긴 커트부로 부터 침투된 물이 코오드 내부의 공간을 통하여 먼거리에 걸쳐 이동하는 것이 불가능하며, 따라서 내부식파괴성이 불충분함을 알아 냈다.
또한, 프레팅(코오드의 필라멘트 상호간의 프레팅에 의한 마멸현상)을 발생하는 상황에 대해서는 종래의 3+9의 이층 꼬임구조 또는 1×12의 콤팩트 코오드 구조의 경우 상기 필라멘트간의 접촉압이 크므로, 상기한 구조의 코오드를 트럭 및 버스용의 레이디얼 타이어(TBR)와, 라이트 트럭용의 레이디얼 타이어(LSR)등의 카아커스 플라이의 코오드로서 적용할 경우, 심한 입력에 의한 프레팅이 강도의 저하를 초래하며, 따라서 중하중용 레이디얼 타이어는 케이싱 내구성을 상당히 저하시킨다.
한편, 상기한 일본국 특개소 60-116504호의 공보에 개시된 기술은 열악한 도로상에서 사용하기 위한 대형 레이디얼 타이어의 벨트층의 개선에 관한 것이나, 이것은 레이디얼 타이어의 중량 감소등의 최근의 사회적 요청을 충족하지 못한다. 또한 이 기술을 카아커스 플라이에 그대로 적용할 경우, 비드 내구성 및 케이싱 강도에 관한 문제가 있으므로 이 기술의 적용은 불가능하다.
또한, 일본국 특개소 57-51502호의 공보에는, 스틸 코오드의 대부분을 구성하는 스틸 필라멘트 와이어가 0.75∼0.85 중량 %의 탄소를 함유하고 높은 인장강도를 갖는 7×4의 꼬임 구조의 스틸 코오드를 카아커스 플라이의 보강재로서 사용하는 공기식 타이어가 개시되어 있다. 그러나 이 스틸 코오드는 7×4의 스트랜드(strand)구조이므로, 이들 스트랜드 사이의 프레팅이 매우 크고, 코오드 내로의 고무의 침투성이 낮기 때문에 본 발명이 목적으로 하는 기술적 과제의 해결과는 합치되지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 타이어의 경량화를 꾀하고, 상기한 종래 기술에서의 문제점들인 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성, 내부식 피로성 및 내프레팅성을 개선함과 동시에 레이디얼 타이어의 사이드 벽부의 외상(外傷)에 대한 내성(코오드의 내절단성)을 크게 개선시킨 중하중용 레이디얼 타이어의 개량 기술을 제공하는 것이다.
[발명의 개시]
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타이어의 적도면에 대하여 거의 90°의 각도로 배열되고 비드코어 주위로 내측에서 외측으로 권선된 코오드를 구비한 적어도 1개의 카아커스 플라이를 갖는 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 상기 카아커스 플라이로서, 직경이 0.13∼0.32㎜인 금속 필라멘트를 3∼5개 꼬아서 얻은 단층 구조를 갖고, 코오드당 0.25∼5kgf의 하중하에서의 신율(P1)의 산술평균치가 0.35∼1.0%를 갖는 금속 코오드가 상기 카아커스 플라이의 단부에서 코오드사이의 간극이 0.25㎜이상이 되도록 배열된 것을 특징으로 한다.
또한, 금속 필라멘트를 3∼5개 꼬아서 얻은 단층구조의 금속 코오드를 이하 구체적으로 1×3, 1×4 및 1×5로 표기키로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
이하 첨부 도면을 참조로, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, ISO 4209/1에 따른 로우드 인덱스가 100이상 121이하일 경우 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)은 하기 관계 ①∼③을 만족하는 것이 바람직하다.
ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우(제1도의 A),
Figure kpo00001
(여기서 d=0.13∼0.25)
② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우(제2도의 A),
Figure kpo00002
(여기서 d=0.14∼0.25)
③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우(제3도의 A),
Figure kpo00003
(여기서 d=0.15∼0.25)
중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 로우드 인덱스가 100이상 121이하일 경우, 더욱 바람직하기는 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)은 하기 관계 ①∼③을 만족하는 것이 바람직하다.
ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우(제1도의 B),
Figure kpo00004
(여기서 d=0.18∼0.25)
② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우(제2도의 B),
Figure kpo00005
(여기서 d=0.18∼0.25)
③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우(제3도의 B),
Figure kpo00006
(여기서 d=0.21∼0.25)
또한, 본 발명의 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 로우드 인덱스가 122이상일 경우 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)은 하기 관계 ①∼③을 만족하는 것이 바람직하다.
ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우(제4도의 A),
Figure kpo00007
(여기서 d=0.15∼0.32)
② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우(제5도의 A),
Figure kpo00008
(여기서 d=0.16∼0.32)
③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우(제6도의 A),
Figure kpo00009
(여기서 d=0.17∼0.32)
또, 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 로우드 인덱스가 122이상일 경우 더욱 바람직하기는 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)은 하기 관계 ①∼③을 만족하는 것이 바람직하다.
ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우(제4도의 B),
Figure kpo00010
(여기서 d=0.21∼0.32)
② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우(제5도의 B),
Figure kpo00011
(여기서 d=0.23∼0.32)
③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우(제6도의 B),
Figure kpo00012
(여기서 d=0.27∼0.32)
한편, 본 발명의 금속 코오드의 꼬임 피치는 5∼20㎜의 범위내에서 적절히 설정한다.
또한, 본 발명의 금속 코오드에 있어서, 코오드를 꼬기전에 금속 필라멘트를 미리 성형처리하고 소정 가공을 한 후 꼰다. 여기서 성형비는 제7(a) 및 제7(b)도에서 보는 바와 같이 코오드가 꼬아진 상태에서의 최대경을 부호(A), 코오드가 풀린 상태에서의 금속 필라멘트의 최대 진폭을 부호(B)로 한다면, B/A×100(%)로 표시된다. 본 발명에 있어서 성형비는 93%이상이 바람직하다. 성형비의 상한치는 특별히 제한되지 않으나, 제조상 120%까지로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는 중하중용의 레이디얼 타이어의 카아커스 플라이의 단부의 내구성을 향상시키기 위해, 타이어로부터 취출되는 금속 코오드가 콩드당 0.25∼5kgf의 하중하에서 산술평균치가 0.35∼1.0%의 신율을 갖는 소위 단층의 오픈 구조의 금속 코오드가 카아커스 플라이의 보강재로서 사용된다. 상기한 구조에 의해, 카아커스 플라이 단부에서의 응력 집중을 상당히 완화시킬 수 있는 동시에, 카아커스 플라이의 단부에서 금속 코오드간의 간극이 0.25㎜이상인 사실에 따른 상승 작용에 의해 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성이 증진될 수 있다는 인식에 기초하는 것이다.
여기서 60∼80의 쇼어 에이 경도(shore A hardness)를 갖는 고무 조성물을 금속 코오드의 피복 고무로 사용할 경우 카아커스 플라이 단부에서의 내구성은 더욱 향상된다.
본 발명에 있어서, 상기한 범위의 신율(P1)을 갖는 금속 코오드를 사용할 경우, 피복 고무가 금속 코오드내로 충분히 침투하기 때문에 금속 코오드 내부로의 침수로 인한 금속 코오드의 부식이 방지될 뿐만 아니라 금속 코오드의 필라멘트들도 서로 접촉되지 않아 내프레팅성이 현저히 개선된다. 그러나, 신율(P1)이 0.35% 이하이면 피복 고무를 금속 코오드의 내부로 침투시키기가 곤란하고, 또 신율(P1)이 1.0%이상이면 금속 코오드를 피복 고무로 덮기 위한 칼렌더링 작업시 장력이 비균일하게 되기 때문에 타이어의 코오드 교란으로 인한 균일성의 악화와 타이어 내구성의 저하를 초래하게 된다.
또한 금속 필라멘트가 1×2로 꼬인 경우에는 코오드 강도가 낮으며, 사이드 벽부의 외상에 견딜 수 있는 케이싱 강도를 유지하는 것이 불가능하다. 이 경우 사이드 벽부의 외상에 견딜 수 있는 케이싱 강도를 유지하기 위해서는 1×3꼬임, 1×4꼬임, 1×5꼬임 보다 장입수(end count)를 증가하거나 필라멘트 직경을 크게 하는 것이 필요하지만, 전자의 경우 타이어 제조 기술상의 문제 및 비드부의 내구성의 현저한 증가에 따라 비드로부터 코오드가 이완되는 비드 상승현상에 대한 문제 또는, 입력의 증가로 인한 내부식 피로성의 저하에 대한 문제가 있다.
한편, 1×6꼬임의 경우 필라멘트중의 적어도 하나가 코오드의 내부로 떨어져 실질적으로 이층의 구조를 형성하므로 전술한 바와 같이 코어를 갖는 코오드 내로 고무가 침투하기 어려운 문제가 여전히 있게 된다. 따라서 요구되는 케이싱 강도및 적절한 생산성을 만족시키며 내부식 피로성과 네프레팅성을 보장하기 위해서는 단층의 1×3꼬임, 1×4꼬임, 1×5꼬임 구조가 되어야 하며 특히 1×4꼬임 또는 1×5꼬임이 바람직하다.
필라멘트 직경의 하한치는 요구되는 케이싱 강도의 유지와 카아커스 플라이 단부에서의 내구성이 저하와 관계되며, 그 상한치는 굽힘강성의 증가를 수반하는 비드 상승과 내부식 피로성의 저하에 관계되므로, 본 발명에 있어서의 상술한 바와 같이 100이상 121이하의 로우드 인덱스하에서 중하중용 레이디얼 타이어의 1×5꼬임의 경우 그들 값은 0.13∼0.25㎜로 한정되고, 특히 0.18∼0.25㎜의 범위의 경우가 바람직하다. 또한 1×4꼬임의 경우는 그 값이 0.14∼0.25㎜로 한정되고, 특히 0.21∼0.25㎜의 범위의 경우가 바람직하다
이와 유사하게 로우드 인덱스가 122이상인 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서 1×5꼬임의 경우 필라멘트 직경은 0.15∼0.32㎜로 한정되고 특히 0.21∼0.32㎜의 범위가 바람직하다. 또한 1×4꼬임의 경우 그 값은 0.16∼0.32㎜로 한정되고,특히 0.23∼0.32㎜의 범위가 바람직하며, 1×3꼬임 경우에는 그 값이 0.17×0.32㎜로 한정되고 특히 0.27∼0.32㎜ 범위가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 인장강도(TS)와 필라멘트 직경(d)사이의 전술한 관계가 만족될 경우, 금속 코오드의 코오드 직경을 제한할 수 있으므로, 카아커스 플라이 단부의 내구성이 더욱 향상될 뿐만 아니라, 케이싱 강도의 향상도 달성되어 사이드 벽부의 외상에 의한 금속 코오드의 파단을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 필라멘트중에서, 높은 탄성강도를 갖는 금속 필라멘트는, 예컨대 97.5%의 감소율에서 우수한 내구성을 갖는 윤활유를 사용하여 종래의 인발에 비해 인발의 회수가 3∼4번으로 증가하는 다단계 인발에 의해 제조된다. 금속 필라멘트의 탄소 함유율은 0.72∼0.95%가 바람직하며 특히 함유율이 0.82∼0.95%인 경우에는 더욱 높은 신장강도를 얻을 수 있다. 그러나 0.95%를 초과할 경우, 금속 필라멘트는 취약하게 되어 바람직하지 않다. 또한 감소율은 96%이상이 바람직하다.
또한, 본 발명의 금속 필라멘트는 스틸 필라멘트가 바람직하며, 통상 Cu, Zn, Ni또는 Co 의 금속단체 또는 Cu-Zn 합금등으로 피복하여 사용한다.
이제 본 발명을 하기 실시예와 비교예를 참조로 구체적으로 설명한다. 성능평가를 위해, 로우드 인덱스 140을 갖는 TBR 11R24.5 타이어(실시예 1∼7, 비교예 1∼10)와 로우드 인덱스 108을 갖는 LSR 750 R16 타이어(실시예 8∼11, 비교예 11∼17)를 사용했다.
카아커스 플라이의 구조에 대해서는, 11R24.5의 타이어의 경우 표1에서 보는 바와 같이 비교예 1의 콘트롤 타이어에 있어서, 3+9×0.23㎜+1의 스틸 코오드는 타이어의 원주방향에 대하여 90°의 각도에서 26코오드/50㎜의 장입수 밀도로 배열되어 있으며, 실시예 및 기타의 비교예의 타이어에 있어서, 표1에 나타낸 카아커스 플라이에 적용되는 스틸 코오드는 전술한 원주방향에 대하여 동일 각도에서 비교예 1의 콘트롤 타이어의 캐이싱 강도에 적합하도록 결정된 장입수로 배열되어 있다.
또한 750R16의 타이어의 경우, 표2에서 보는 바와 같이, 비교예 11의 콘트롤 타이어에 있어서 3+9×0.19㎜+1의 스틸 코오드는 타이어의 원주방향에 대하여 90°의 각도에서 30코오드/50㎜의 장입수 밀도로 배열되어 있으며, 실시예 및 기타의 비교예의 타이어에 있어서, 표2에 나타낸 카아커스 플라이에 적용되는 스틸 코오드는 전술한 원주방향에 대하여 동일 각도에서 비교예 11의 콘트롤 타이어의 캐이싱 강도에 적합하도록 결정된 장입수로 배열되어 있다.
또한, 피복 고무로서는 쇼어 에이 경도 68을 갖고, 100중량부의 천연고무와 50중량부의 카아본 블랙(HAF)의 고무 조성물을 사용한다.
이들 시험용 타이어에 대한 성능평가는 하기와 같다.
내프레팅성
일방의 비드 코어로부터 타방의 비드코어로 신장하는 시험용 타이어(주행 타이어 또는 신품 타이어)의 고무 부착 카아커스 플라이로부터 코오드를 인출하여 크라운 센터에 해당하는 부위에서 반쪽부로 절단하였다. 고무를 용매에서 용해시킨 후 절단된 코오드를 필라멘트로 분해하였다. 이어서 필라멘트의 크라운 센터의 양단부 및 비드부를 파지기로 조여서 인장 시험기에 의해 필라멘트 강도를 측정한 후, 필라멘트의 마모면을 사진상으로 볼 수 있도록 현미경을 설치하여 그의 확대사진을 수득했다. 그후 이 확대사진에 방안지를 덮고, 프레팅 안된 부분의 단부를 따라 원을 그린 후, 제8도에서 보는 바와 같이 프레팅 되지 않은 비- 마멸부분(1)에 대하여 프레팅된 부분(2)의 면적(S)을 측정했다. 또한 코오드 10개마다 상기 측정된 면적을 신품의 스틸 필라멘트의 단면적으로 나누어 구한 평균치가 프레팅량이다.
상기 평균치를 TBR 11R24.5 타이어의 경우에는 비교예 1을, LSR 750R16 타이어의 경우에는 비교예 11을 각각 콘트롤 타이어로서 100으로 하는 지수로 표시하였으며, 여기서 표1 및 표2에서 보는 바와 같이 프레팅량이 작을수록 내프레팅성은 향상된다.
시험방법은 제9도에서 보는 바와 같이, 타이어로부터 취출한 고무부착 코오드(3)를 직경이 40㎜인 3개의 풀리(4)와 고정풀리(5)를 통하여 신장시키며, 신품의 코오드의 파단 하중의 10%에 상당하는 분동추(6)로 인장 하중을 가한 후, 3개의 풀리를 좌우방향으로 20㎝의 거리를 반복 이동시켜 코오드에 반복 굽힘 스트레인을 부과하며, 그에 따라 코오드는 피로에 의해 파단된다. 코오드가 피단될때까지의 반복 회수를 10코오드마다의 평균 파단수로 측정하며, 신품 타이어의 코오드를 100으로 할때 코오드에 대한 내부식 피로성의 저하정도를 결정한다. 표1 및 표2에 나타낸 피부식 피로성은 TBR 11R24.5 타이어의 경우에는 비교예 1을, LSR 750R16 타이어의 경우에는 비교예 11을 각각 콘트롤 타이어로서 100으로 하는 지수로 표시하였으며, 지수의 값이 클수록 내부식 피로성은 양호해진다.
사이드벽의 외상에 대한 내성(내외상성)
시험용 타이어에 사용되는 스틸코오드를 고무내에 종방향으로 서로 평행하게 삽입시켜 수득한 두께 3㎜, 폭 50㎜ 및 길이 300㎜의 크기를 갖는 시편에 스틸코오드 강도×장입수(즉, 트리트강도;tree strength)의 1/10에 상당하는 장력을 작용시켰으며, 20㎏의 중량을 갖는 절단기 날을 코오드 방향에 직각인 방향 상방에서 자유 낙하시켜 사이드벽의 내외상성을 코오드의 절단시의 높이로 비교한다. 표1 및 표2에서, 비교예 1 및 11의 각 콘트롤 타이어를 100으로 하는 지수로 이성질을 나타냈다. 이 지수치가 클수록 사이드벽의 내외상성이 향상된다.
카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성
시험용 타이어의 트레드 고무를 버퍼(buffing)시켜 벨트층의 발열에 의한 벨트층의 이상이 없는 상태에서 카아커스 플라이 단부의 내파괴성을 평가했다. 구체적으로 11R24.5 타이어의 경우에는 8.25㎏/㎠ 750R16 타이어의 경우에는 8.0㎏/㎠의 내압을 작용시켜 드럼상에서 JIS200%의 하중하에서 60㎞/hr의 속도로 회전하여, 카아커스 플라이 코오드의 선단부에 발생하는 세퍼레이션이 진동을 크게 할때의 드럼의 주행거리를 측정했다. 주행거리는 비교예 1 및 11의 콘트롤 타이어의 것과 비교한 지수로 나타나 있으며, 지수치가 클수록 비드 내구성은 향상된다.
내접착성(접착이 저하정도)
시험용 타이어에 300cc의 물을 채우고, 11R24.5 타이어의 경우에는 7.25㎏/㎠, 750R16 타이어의 경우에는 80㎏/㎠의 내압으로 드럼상에서 JIS 200%의 하중과 600㎞/hr의 속도로 회전시켰다. 20,000㎞의 거리를 주행시킨후, 드럼의 주행을 정지시키고 4개의 코오드를 저온(-60℃)하에서 고무로부터 벗겨 냈다. 그후 코오드 위에 남아 있는 고무의 양을, 고무 접착량을 상당히 저하시키는 부위에서 상분석기(image analyzer)로 매코오드마다 측정했다. 측정치는 비교예 1 및 11의 콘트롤 타이어의 것과 비교한 지수로 나타냈으며, 지수치가 클수록 내접착성은 향상된다.
외상을 갖는 트레드의 효과 확인
타이어의 내부로부터 트래드의 중앙에 구멍을 뚫고 카아커스 플라이의 코오드만을 절단한 후 타이어의 내부에 300cc의 물을 채웠다. 그후 내부식 피로성, 내프레팅성 및 내접착성을 전술한 것과 동일 조건하에서 동일한 방법으로 평가했다.
중량 저감 효과
시험용 타이어에 사용되는 스틸 코오드를 카아커스의 피복 고무내에 삽입하여 플라이 트레트 합성체를 마련했다. 비교예 1의 콘트롤 타이어의 플라이 트레트에서와 동일한 강도를 제공하도록 테스트 트레트의 장입수를 변화시켜 장입수의 감소에 다른 중량 저감효과를 비교예 1 및 11의 콘트롤 타이어에 대비한 지수로 나타냈다. 지수치가 작을수록 중량 저감효과는 향상된다.
신율(P1)의 측정
타이어로부터 인출한 스틸코오드의 시편으로부터 고무를 제거한 후, 척(chuck) 사이의 길이가 200㎜, 인장소고가 5㎜/min 및 풀스케일이 10㎏이 인스트론(Instron)형 인장 시험기를 사용하여 코오드당 0.25-5kgf의 하중하의 하중-신율 선도로부터 스틸 코오드 시편의 신율을 측정했다. 이 경우 신율(P1)은 50코오드의 시험결과의 산술평균치이다.
전술한 시험용 타이어의 성능 평가결과를 TBR 11R24.5 타이어의 경우는 표1에 LSR 750R16 타이어의 경우는 표2에 각각 나타낸다.
[표 1a]
Figure kpo00013
[표 1b]
Figure kpo00014
[표 1c]
Figure kpo00015
[표 1d]
Figure kpo00016
표1 및 표2의 시험결과로부터 하기의 것이 확인되었다.
먼저 TBR 11R24.5 타이어의 경우에 대하여 설명한다. 실시예 1 및 5 내지 7의 꼬임구조는 1×5이지만, 실시예 5에서는 필라멘트 직경과의 관계에서 인장강도는 최적의 범위에서 약간 벗어나 있기 때문에 장입수의 제한에 의해 케이싱 강도는 실시예 1의 경우에 비해 약간 낮다. 따라서, 사이드 벽의 내외상성 실시예 1의 경우에 비해 약간 낮으며, 카아커스 플라이 단부의 내파손성 또한 장입수의 증가로 인해 약간 저하된다. 그럼에도 불구하고 실시예 5의 모든 성능치는 비교예 1의 콘트롤 타이어의 경우와 비교할 때 현저히 개선된다.
실시예 6의 경우, 인장강도와 관계에서 필라멘트 직경은 최적 범위의 하한이므로 장입수의 제한에 의해 케이싱 강도는 저하된다. 따라서 사이드벽의 내외상성은 실시예 1의 경우에 비해 낮으며, 카아커스 플라이 단부의 내파괴성 또한 장입수의 증가로 인하여 약간 저하된다. 그러나 이들 성능은 비교예 1의 콘트롤 타이어의 경우보다 상당히 우수하여, 기타의 모든 성능 또한 크게 개선된다.
실시예 7은 상이한 필라멘트 직경을 사용한 실시예이며, 상이한 2개의 필라멘트 직경을 갖는다. 이실시예에서 모든 성능은 콘트롤 타이어에 비해 양호하다.
실시예 4는 스파이럴 필라멘트를 내포한 1×5+1의 구조예이며, 스파이럴 필라멘트의 권선에 의해 좌굴(buckling)이 거의 발생하지 않는다. 그러나 스파이럴 필라멘트가 느슨하게 권선된 경우라도 권선부로의 고무의 침투성은 불충분하며, 따라서 실시예 1의 경우에 비해, 고무 침투성은 저하되며, 내구성도 약간 감소하게 되지만, 콘트롤 타이어의 경우에 비하면, 문제는 없다.
실시예 2 및 3은 각각 1×3 및 1×4의 꼬임구조이므로, 필라멘트의 수는 실시예 1에 비해 작다. 따라서 사이드벽의 내외손상성을 보장하기 위해 케이싱 강도를 소정치 이상으로 유지하는 것이 필요하다. 그에 따라 본 실시예의 경우, 필라멘트의 직경이 크고, 장입수도 증가된다. 따라서 내부식 피로성과 카아커스 플라이 단부의 내파괴성은 실시예 1의 경우에 비해 약간 저하되지만, 콘트롤 타이어의 경우에 비하여 크게 개선된다.
한편, 비교예 2는 P1의 값이 지나치게 작고, 고무의 침투성이 낮은 예이다. 특히 트레드에 커트가 발생할 경우 내부식 피로성, 내프레팅성 및 내접착성은 콘트롤 타이어의 경우와 동일하며, 실제적인 개선효과를 발견할 수 없으며, 내접착성은 오히려 저하된다.
비교예 3은 인장강도가 지나치게 낮아, 케이싱 강도가 크게 저하되며, 사이드벽의 내외상성이 지나치게 낮은 예이다. 따라서, 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성을 보장하기 위해 장입수를 증가시킬 필요가 있다.
비교에 4는 사이드벽의 내외손상성을 향상시키기 위해 장입수를 증가시켰지만 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성은 반대로 크게 저하된 예이다.
비교예 5는 P1이 지나치게 큰 예이다. 따라서 필라멘트의 운동이 격렬하며 내접착성이 저하된다. 또한 내부식 피로성과 내프레팅성도 장입수 교란의 요인의 추가에 따라 크게 개선되지 않는다. 비교예 6은 필라멘트 직경이 지나치게 작은 예이다. 이 경우, 장입수 한계치까지의 코오드를 사용하더라도 케이싱 강도는 불충분하며, 사이드벽의 내외상성이 개선되지 않을 뿐 아니라, 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성이 크게 저하된다. 또한 타이어의 사이드 벽부분이 도로의 연석과 충돌할 경우, 좌굴로 인한 코오드 굽힘이 발생한다.
비교예 7은 필라멘트의 직경이 지나치게 큰 예이다. 이 예에서는 필라멘트의 직경이 지나치게 크게 때문에 내부식 피로성은 비교예 1의 경우에 비해 저하된다.
비교예 8 및 9는 각각 1×2 및 1×6으 꼬임구조이다. 1×2의 구조의 경우, 필라멘트의 수는 지나치게 작으므로 필라멘트의 직경을 내부식 피로성을 저하하지 않을 정도로 두껍게 하더라도 사이드벽의 내외손상성이 감소될 수 있다. 따라서 장입수를 그의 한계치까지 근접하게 증가시킬 경우, 콘트롤 타이어의 경우에 비해 코오드 사이의 거리는 협소해지며, 카아커스 플라이 단부에서의 내파괴성은 크게 저하된다. 또한 고무의 침투성이 저하되므로 고무의 쿠숀효과도 낮게 되며, 이에 따라 케이싱 강도가 감소되며 사이드벽이 내외손상성이 저하된다.
한편, 1×6구조의 경우, 꼬임구조가 불안정하므로 1개의 필라멘트가 코오드의 내부로 떨어져 고무의 침투성을 저하시킨다. 특히 필라멘트중 하나가 다른 필라멘트와 엉키기 때문에 콘트롤 타이어에 비해 내부식 피로성이 저하하며, 트레드 커팅시의 내접착성도 저하된다.
또한, 비교예 10은 P1이 0.25의 작은 값인 예이다. 이 경우,고무 침투성은 불충분하며, 특히 트레드가 외손상을 입을 경우 내부식 피로성과 내접착성도 저하한다.
이어서, LSR 750R16 타이어에 대한 결과를 설명한다.
실시예 8은 꼬임구조가 1×5, 필라멘트의 직경이 0.21㎜, 탄성강도가 380㎏/㎟인 예이다. 이 경우 비교예11의 콘트롤 타이어의 경우에 비해 내부식 피로성, 내프레팅등의 성능은 크게 개선된다.
실시예 9 및 10은 각각 1×3 및 1×4 꼬임구조로서, 케이싱 강도를 소정치 이상으로 유지하기 위해 필라멘트 직경을 두껍게 하고 장입수를 향상시킨 것이다. 이 경우, 비교예 8의 경우에 비해 성능은 약간 저하되지만, 비교예 11의 콘트롤 타이어의 경우에 비해 크게 개선된다.
실시예 11은 스파이럴 필라멘트를 사용한 경우이다. 스파이럴 필라멘트가 있을 경우, 코오드로의 고무의 침투성이 악화하는 경향이 있으므로, 실시예 8의 경우에 배해 내구성은 저하하지만, 비교예 11의 콘트롤 타이어의 경우에 비해 향상된다.
비교예 12는 1×2꼬임구조의 경우이다. 이 경우 전술한 비교예 8의 경우와 같이 고무 쿠쇼효과가 작아지며, 케이싱 강도를 유지키 위해 장입수를 증가시킬 경우에도, 카아커스 플라이 단부에서의 파괴성은 저하된다. 또한 그러한 수단을 취할 경우라도 케이싱 강도는 여전히 저하되므로, 콘트롤 타이어에 비해 사이드벽의 내외상성은 저하된다.
비교예 13은 1×6꼬임구조의 경우이다. 이 경우, 전술한 비교예 9의 경우와 같이, 코오드내로 1개의 필라멘트가 분리되어, 이층구조를 형성하므로, 고무의 침투성은 저하한다. 특히 트레드 커팅시의 내접착성이 저하된다.
산업상의 이용가능성
상기 표1 및 표2의 타이어 성능에 대한 평가 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 시험용 타이어의 경우 모든 성능이 크게 향상되어 있다. 그 결과, 본 발명에 의해 트럭 및 버스용 레이디얼 타이어와, 라이트 트럭용의 레이디얼 타이어등의 중하중용 레이디얼 타이어의 내구 수명을 현저히 향상시키는 것이 가능하다.

Claims (4)

  1. 타이어의 적도면에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 배열되며, 비드 코어 주위에서 내측으로부터 외측으로 권선된 코오드를 구비한 1개 이상의 카아커스 플라이를 갖는 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 상기 카아커스 플라이로서, 직경이 0.13∼0.32㎜인 금속 필라멘트를 3∼5개꼬여서 얻은 단층구조를 갖고 코오드당 0.25∼5kgf의 하중하에서 산술평균치가 0.35∼1.0%인 신율(P1)을 갖는 코오드가, 상기 카아커스 플라이의 단부의 코오드 사이의 간극이 0.25㎜이상이 되도록 배열되며, ISO 4209/1에 따른 로우드 인덱스가 100이상 121이하일 경우, 상기한 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)이 하기 관계 ①∼③ : 즉,
    ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우,
    Figure kpo00017
    (여기서 d=0.13∼0.25)
    ② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우,
    Figure kpo00018
    (여기서 d=0.14∼0.25)
    ③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우,
    Figure kpo00019
    (여기서 d=0.15∼0.25)
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 중하중용 레이디얼 타이어.
  2. 타이어의 적도면에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 배열되며, 비드 코어 주위에서 내측으로부터 외측으로 권선된 코오드를 구비한 1개 이상의 카아커스 플라이를 갖는 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 상기 카아커스 플라이로서, 직경이 0.13∼0.32㎜인 금속 필라멘트를 3∼5개꼬여서 얻은 단층구조를 갖고, 코오드당 0.25∼5kgf의 하중하에서 산술평균치가 0.35∼1.0%인 신율(P1)을 갖는 코오드가, 상기 카아커스 플라이의 단부의 코오드 사이의 간극이 0.25㎜이상이 되도록 배열되며, ISO 4209/1에 따른 로우드 인덱스가 100이상 121이하일 경우, 상기한 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)이 하기 관계 ①∼③ : 즉,
    ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우,
    Figure kpo00020
    (여기서 d=0.18∼0.25)
    ② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우,
    Figure kpo00021
    (여기서 d=0.18∼0.25)
    ③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우,
    Figure kpo00022
    (여기서 d=0.21∼0.25)
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 중하중용 레이디얼 타이어.
  3. 타이어의 적도면에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 배열되며, 비드 코어 주위에서 내측으로부터 외측으로 권선된 코오드를 구비한 1개 이상의 카아커스 플라이를 갖는 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 상기 카아커스 플라이로서, 직경이 0.13∼0.32㎜인 금속 필라멘트를 3∼5개꼬여서 얻은 단층구조를 갖고, 코오드당 0.25∼5kgf의 하중하에서 산술평균치가 0.35∼1.0%인 신율(P1)을 갖는 코오드가, 상기 카아커스 플라이의 단부의 코오드 사이의 간극이 0.25㎜이상이 되도록 배열되며, ISO 4209/1에 따른 로우드 인덱스가 122이상일 경우, 상기한 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)이 하기 관계 ①∼③ : 즉,
    ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우,
    Figure kpo00007
    (여기서 d=0.15∼0.32)
    ② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우,
    Figure kpo00024
    (여기서 d=0.16∼0.32)
    ③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우,
    Figure kpo00025
    (여기서 d=0.17∼0.32)
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 중하중용 레이디얼 타이어.
  4. 타이어의 적도면에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 배열되며, 비드 코어 주위에서 내측으로부터 외측으로 권선된 코오드를 구비한 1개 이상의 카아커스 플라이를 갖는 중하중용 레이디얼 타이어에 있어서, 상기 카아커스 플라이로서, 직경이 0.13∼0.32㎜인 금속 필라멘트를 3∼5개꼬여서 얻은 단층구조를 갖고, 코오드당 0.25∼5kgf의 하중하에서 산술평균치가 0.35∼1.0%인 신율(P1)을 갖는 코오드가, 상기 카아커스 플라이의 단부의 코오드 사이의 간극이 0.25㎜이상이 되도록 배열되며, ISO 4209/1에 따른 로우드 인덱스가 122이상일 경우, 상기한 금속 필라멘트의 인장강도(TS)(kgf/㎟)와 필라멘트의 직경(d)(㎜)이 하기 관계 ①∼③ : 즉,
    ⓛ 금속 필라멘트의 수가 5개일 경우,
    Figure kpo00026
    (여기서 d=0.21∼0.32)
    ② 금속 필라멘트의 수가 4개일 경우,
    Figure kpo00027
    (여기서 d=0.23∼0.32)
    ③ 금속 필라멘트의 수가 3개일 경우,
    Figure kpo00028
    (여기서 d=0.27∼0.32)
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 중하중용 레이디얼 타이어.
KR1019880700647A 1987-06-08 1988-03-01 중하중용 레이디얼 타이어 KR960006935B1 (ko)

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