KR102478871B1 - Tires equipped with reinforcing members with heat dissipation performance - Google Patents
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Abstract
보강부재가 구비된 타이어가 개시된다. 본 발명에 따른 보강부재가 구비된 타이어는, 차량 주행시 타이어의 노면충격을 저감하며 횡방향 하중에 대하여 트레드를 지지하는 벨트의 분리를 방지하며 지지하는 보강부재가 구비된 타이어에 있어서, 상기 보강부재는, 상기 벨트의 양측 끝단부를 덮도록 나선으로 감기는 에지커버를 포함하고, 상기 에지커버는, 제1 수지층; 상기 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 경량의 막구조로 이루어져, 주행중 발생하는 상기 벨트 주변의 열을 외부로 전달하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 타이어의 벨트를 보강하는 보강부재인 에지커버와 캡플라이가, 제1 수지층과, 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층과, 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 막구조로 이루어짐에 따라, 종래와 같이 벨트의 분리가 방지될 수 있고, 벨트에 대한 지지와 보강이 이루어짐은 물론이고, 주행중 타이어에서 발생하는 열을 주변으로 원활히 전달하는 방열 성능과 함께 얇은 막구조로 타이어의 경량화가 도모될 수 있는 효과가 있다.A tire provided with a reinforcing member is disclosed. A tire equipped with a reinforcing member according to the present invention reduces the road surface impact of the tire during vehicle driving and prevents separation of a belt supporting the tread against a lateral load. In a tire equipped with a reinforcing member for supporting, the reinforcing member includes an edge cover spirally wound to cover both ends of the belt, and the edge cover includes: a first resin layer; A graphene layer provided on the first resin layer; And it is made of a lightweight film structure including a second resin layer provided on the graphene layer, characterized in that heat generated around the belt generated during driving is transferred to the outside. According to the present invention, the edge cover and cap ply, which are reinforcing members for reinforcing the belt of a tire, include a first resin layer, a graphene layer provided on the first resin layer, and a second resin layer provided on the graphene layer. As it is made of a film structure including a membrane, separation of the belt can be prevented as in the prior art, support and reinforcement for the belt are made, as well as heat dissipation performance that smoothly transfers heat generated from the tire during driving to the surroundings, and thin There is an effect that the weight of the tire can be promoted due to the membrane structure.
Description
본 발명은, 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종래 싱글코드에 고무토핑된 형태로 벨트를 지지하는 보강부재를 그래핀층을 포함한 필름 형태의 복합소재로 대체하여 본연의 기능과 함께 방열 성능을 향상시킨 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance, and more particularly, to replace a conventional single cord with a rubber-topped reinforcing member supporting a belt with a composite material in the form of a film including a graphene layer. It is about a tire with improved heat dissipation performance along with its original function.
일반적인 종래 공기입 타이어는, 도 5에 도시된 바와 같이, 타이어의 내측에 밀폐된 내강(S)을 형성하는 이너라이너(20)와, 그 외주에 배치되는 카카스(70)와, 그 외주에 적어도 하나 이상 적층되는 벨트(30)와, 그 외주에 적층되어 실질적으로 지면에 접촉하는 트레드(40)와, 벨트(30)와 트레드(40) 사이에 적층되어 벨트(30)를 보강하는 보강부재인 캡플라이(15`)와 에지커버(10`), 타이어의 양쪽 측면을 구성하는 사이드월(50)과, 휠에 결합되어 타이어 내부를 밀폐시키는 비드(60)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, a typical conventional pneumatic tire includes an
위와 같은 일반적인 타이어에 대한 기술은 대한민국공개특허 제10-2005-0051103호 등에 개시되어 있다.A technology for a general tire as described above is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2005-0051103 and the like.
여기서 보강부재인 에지커버(10`)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 압연기 또는 압출기에서 일정한 폭을 갖는 얇은 띠형태로 성형된 후, 타이어 성형공정에서 성형드럼에 위치한 벨트(30)의 양측 끝단부와 인접한 카카스(70)의 일부를 덮도록 타이어의 원주방향을 따라 나선으로 감겨 접합되고, 캡플라이(15`)는 얇은 판형태로 성형된 후, 타이어 성형공정에서 드럼에 위치한 벨트(30)의 상면 전체를 덮도록 타이어의 원주방향을 따라 접합됨으로써, 벨트(30)의 변형이나 이탈 또는 분리를 방지하게 된다.Here, as shown in FIG. 5, the
이러한 종래 에지커버(10`)는, 차량 주행시 발생하는 발열에 의한 벨트(30)의 열팽창이나 분리현상을 보다 견고하게 억제하고, 타이어의 굴신운동에 대한 내피로성을 강화하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 직조된 섬유코드 또는 한 올씩 병렬배치된 싱글코드(10`a)를 고무토핑(10`b)으로 피복한 얇은 띠형태로 제조되고, 캡플라이(15`) 또한 상술한 구조의 얇은 판형태로 제조되고 있다.Such a
그러나 위와 같은 종래 에지커버(10`)와 캡플라이(15`)는, 이를 구성하는 섬유소재인 싱글코드(10`a)나 고무토핑(10`b)의 특성상 열전도율이나 방열능력이 낮아 고성능 차량의 고속 주행, 타이어 공기압 부족 또는 차량의 과적재 등으로 인해 발생하게 되는 과도한 발열에 취약한 문제가 있었다.However, the conventional edge cover 10' and cap ply 15' as described above have low thermal conductivity or heat dissipation capacity due to the characteristics of the single cord 10'a or rubber topping 10'b, which is a fiber material constituting them, and There was a problem of being vulnerable to excessive heat generated due to high-speed driving, insufficient tire air pressure, or overloading of the vehicle.
위와 같은 과도한 타이어 발열 문제는, 벨트(30)와 트레드(40) 간의 분리(Separation)를 초래하며 타이어의 파열 위험을 증대하게 된다는 점에서 이에 대한 여러 해결방안이 다양하게 제시되고 있다.The above excessive tire heating problem causes separation between the
일례로, 캡플라이 및 카카스 등의 섬유코드, 접착물질, 원료고무 또는 보강재인 카본블랙의 함량 등에 대한 연구개발이 다양하게 이루어지고 있지만, 사용 가능한 소재나 구조적인 변경의 한계로 인해 방열이나 열차단능력을 유의미하게 향상시키기에는 아직까지 부족한 실정이다.For example, research and development on fiber cords such as capply and carcass, adhesive materials, raw material rubber, or the content of carbon black as a reinforcing material have been conducted in various ways, but due to limitations in usable materials or structural changes, heat dissipation or train It is still insufficient to significantly improve the single ability.
본 발명의 목적은, 종래 싱글코드에 고무토핑을 피복하여 형성되는 에지커버나 캡플라이와 같은 보강부재를 그래핀층을 포함한 필름 형태의 복합소재로 대체하여 본연의 기능인 벨트 보강과 함께 방열 성능을 향상시키고, 타이어 경량화를 도모할 수 있는 타이어를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to replace reinforcing members such as edge covers and cap plies formed by coating rubber toppings on conventional single cords with film-type composite materials including graphene layers to improve heat dissipation performance along with belt reinforcement, which is the original function. and to provide a tire capable of reducing the weight of the tire.
상기 목적은, 차량 주행시 타이어의 노면충격을 저감하며 횡방향 하중에 대하여 트레드를 지지하는 벨트의 분리를 방지하며 지지하는 보강부재가 구비된 타이어에 있어서, 상기 보강부재는, 상기 벨트의 양측 끝단부를 덮도록 나선으로 감기는 에지커버를 포함하고, 상기 에지커버는, 제1 수지층; 상기 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 경량의 막구조로 이루어져, 주행중 발생하는 상기 벨트 주변의 열을 외부로 전달하는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어에 의해 달성된다.The above object is to reduce the road surface impact of the tire while driving the vehicle and to prevent separation of the belt supporting the tread with respect to the lateral load, and in the tire provided with a reinforcing member for supporting, the reinforcing member, the both ends of the belt and an edge cover spirally wound to cover, wherein the edge cover comprises: a first resin layer; A graphene layer provided on the first resin layer; And a lightweight membrane structure including a second resin layer provided on the graphene layer to transfer heat generated around the belt during driving to the outside. is achieved by
상기 또 다른 목적은, 차량 주행시 타이어의 노면충격을 저감하며 횡방향 하중에 대하여 트레드를 지지하는 벨트의 분리를 방지하며 지지하는 보강부재가 구비된 타이어에 있어서, 상기 보강부재는, 상기 벨트의 상부를 덮도록 구비되는 캡플라이를 포함하고, 상기 캡플라이는, 제1 수지층; 상기 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 경량의 막구조로 이루어져, 주행중 발생하는 상기 벨트 주변의 열을 외부로 전달하는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어에 의해 달성된다.Another object of the above is to reduce the road surface impact of the tire while driving the vehicle and prevent separation of the belt supporting the tread with respect to the lateral load, and in the tire provided with a reinforcing member for supporting, the reinforcing member is the upper part of the belt and a cap ply provided to cover the cap ply, the cap ply comprising: a first resin layer; A graphene layer provided on the first resin layer; And a lightweight membrane structure including a second resin layer provided on the graphene layer to transfer heat generated around the belt during driving to the outside. is achieved by
상기 그래핀층은, 제1 공급롤러를 통해 연속으로 제공되는 상기 제1 수지층에 그래핀 소재를 포함한 분산액을 에어로졸 형태로 분사하는 초음파 스프레이장치에 의해 단층으로 연속 형성될 수 있다.The graphene layer may be continuously formed as a single layer by an ultrasonic spray device for spraying a dispersion containing a graphene material in the form of an aerosol onto the first resin layer continuously provided through a first supply roller.
상기 제1 수지층은, 상기 분산액을 건조하는 건조장치를 통과한 후, 제2 공급롤러를 통해 연속으로 제공되는 상기 제2 수지층과 함께 가압롤러를 통과하며 서로 합지될 수 있다.The first resin layer, after passing through a drying device for drying the dispersion, may be laminated to each other while passing through a pressure roller together with the second resin layer continuously provided through a second supply roller.
상기 그래핀층에는, 상기 제1,2 수지층 간의 결합력 증대를 위해, 복수의 관통홀이 형성되되, 상기 관통홀은, 상기 관통홀에 대응하는 패턴이 형성되어 상기 초음파 스프레이장치와 상기 제1 수지층 사이에 개재되는 마스크를 통해 형성될 수 있다.A plurality of through-holes are formed in the graphene layer to increase the bonding force between the first and second resin layers, and a pattern corresponding to the through-hole is formed so that the ultrasonic spray device and the first number It may be formed through a mask interposed between the stratum layers.
상기 관통홀은, 상기 그래핀층의 단위 면적 대비 10% 내지 20%에 해당하는 면적으로 형성되고, 2mm 내지 5mm의 직경으로 형성될 수 있다.The through hole may be formed with an area corresponding to 10% to 20% of the unit area of the graphene layer and may have a diameter of 2 mm to 5 mm.
상기 보강부재는, 상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 덮도록 토핑되는 고무층을 더 포함할 수 있다.The reinforcing member may further include a rubber layer topped to cover the first resin layer and the second resin layer.
본 발명에 의하면, 타이어의 벨트를 보강하는 보강부재인 에지커버와 캡플라이가, 종래 싱글코드로 보강된 고무시트의 형태로 이루어지는 것이 아니라 제1 수지층과, 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층과, 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 막구조로 이루어짐에 따라, 종래와 같이 벨트의 분리가 방지될 수 있고, 벨트에 대한 지지와 보강이 이루어짐은 물론이고, 주행중 타이어에서 발생하는 열을 주변으로 원활히 전달하는 방열 성능과 함께 얇은 막구조로 타이어의 경량화가 도모될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the edge cover and cap ply, which are reinforcing members for reinforcing the belt of the tire, are not made in the form of a rubber sheet reinforced with a conventional single cord, but are provided on the first resin layer and the first resin layer. As it is composed of a membrane structure including a pin layer and a second resin layer provided on the graphene layer, separation of the belt can be prevented as in the prior art, support and reinforcement for the belt are made, as well as in tires during driving. In addition to heat dissipation performance that smoothly transfers the generated heat to the surroundings, the thin film structure has the effect of reducing the weight of the tire.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어의 부분 절개사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 5는 종래 보강부재의 구조를 보여주는 부분 절개사시도이다.1 is a partially cut-away perspective view of a tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance according to a first embodiment of the present invention.
2 is a process chart schematically showing a series of processes for manufacturing a reinforcing member according to a first embodiment of the present invention.
3 is a process chart schematically showing a series of processes for manufacturing a reinforcing member according to a second embodiment of the present invention.
4 is a process chart schematically showing a series of processes for manufacturing a reinforcing member according to a third embodiment of the present invention.
5 is a partial cutaway perspective view showing the structure of a conventional reinforcing member.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어의 부분 절개사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이고, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 보강부재를 제조하는 일련의 과정을 개략적으로 도시한 공정도이고, 도 5는 종래 보강부재의 구조를 보여주는 부분 절개사시도이다.1 is a partially cut-away perspective view of a tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a series of processes for manufacturing a reinforcing member according to a first embodiment of the present invention. , Figure 3 is a process chart schematically showing a series of processes for manufacturing a reinforcing member according to a second embodiment of the present invention, Figure 4 is a process chart for manufacturing a reinforcing member according to a third embodiment of the present invention It is a process diagram schematically showing a series of processes, and FIG. 5 is a partial cutaway perspective view showing the structure of a conventional reinforcing member.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.Top (top), bottom (bottom), left and right (side or side), front (front, front), back (back, back), etc., which refer to directions in the description and claims of the invention, etc., are not intended to limit the use of rights. For convenience of description, the relative position between the drawings and configurations is determined as a standard, and the three axes may be rotated and changed to correspond to each other, and this is followed unless otherwise specifically defined.
본 발명에 따른 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어(100)는, 벨트(30)와 트레드(40) 사이에 적층되어 벨트(30)를 보강하는 보강부재로서의 기능은 물론이고, 중량물인 고무소재에서 취약한 부분인 경량성과 발열 성능을 특별히 에지커버(10a,10b,10c)와 캡플라이(15)에 부여하기 위해 안출된 발명이다.The
이러한 본 발명에 따른 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래와 유사하게 이너라이너(20), 카카스(70), 벨트(30), 상술한 내용의 기능성이 부가된 보강부재인 에지커버(10a,10b,10c)와 캡플라이(15), 트레드(40), 사이드월(50), 비드(60) 등을 포함하여 이루어지게 된다.As shown in FIG. 1, the
여기서 도 1에 도시된 에지커버(10a,10b,10c)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 공정에 의해 일정한 폭을 갖는 얇은 띠형태로 성형되어 타이어 성형공정에서 성형드럼에 위치한 벨트(30)의 양측 끝단부와 인접한 카카스(70)의 일부를 덮도록 타이어의 원주방향을 따라 나선으로 감겨져 접합되는 보강부재이다.Here, the edge covers 10a, 10b, and 10c shown in FIG. 1 are formed into a thin strip shape having a constant width by the process shown in FIGS. 2 to 4, and the belt located on the forming drum in the tire molding process 30) is a reinforcing member that is spirally wound along the circumferential direction of the tire and joined to cover a portion of the
그리고 도 1에 도시된 캡플라이(15)는, 얇은 판형태로 성형된 후, 타이어 성형공정에서 성형드럼에 위치한 벨트(30)의 상면 전체를 덮도록 타이어의 원주방향을 따라 접합되는 보강부재로서, 도 2 내지 도 4에서 특별히 도시하지 않았지만, 에지커버(10a,10b,10c)와 동일한 방식으로 제조될 수 있다.In addition, the
상술한 바와 같은 본 발명만의 특유한 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명에 따른 타이어(100)는, 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 제1 수지층(110), 그래핀층(120) 및 제2 수지층(130) 등을 포함하는 제1 실시예의 보강부재와, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 수지층(110), 접착층(AL), 그래핀층(120) 및 제2 수지층(130) 등을 포함하는 제2 실시예의 보강부재와, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 수지층(110), 그래핀층(120), 제2 수지층(130) 및 고무층(140) 등을 포함하는 제3 실시예의 보강부재로 구분될 수 있다.In order to specifically implement the unique functions or actions of the present invention as described above, the
이하에서는 상술한 각 실시예별 보강부재 즉, 에지커버(10a,10b,10c)와 캡플라이(15)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the reinforcing member for each embodiment described above, that is, the edge covers 10a, 10b, and 10c and the
먼저, 제1 실시예에 따른 에지커버(10a)(또는 캡플라이(15))는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(110), 그래핀층(120) 및 제2 수지층(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the
여기서 제1 수지층(110)은, 후술할 그래핀층(120)의 일면에서 그래핀층(120)과 견고한 결합력을 형성하며 일체를 이루게 되는 얇은 막형상의 구성요소이다.Here, the
이러한 제1 수지층(110)을 형성하는 고분자는, 그래핀층(120)을 형성하도록 배열된 그래핀 소재(GM) 사이에 삽입되어 그래핀 소재(GM)와 화학결합(공유결합)을 이룸으로써, 그래핀층(120)의 일면에 대한 보호 기능을 수행하게 되고, 그래핀층(120)에 의해 발휘되는 기계적 물성을 보완하는 기능을 수행하게 된다.The polymer forming the
제1 수지층(110)을 형성하게 되는 고분자는, 타이어 제조시 가해지는 열이나 압력에 녹지 않는 용융점을 갖고, 유연성과 질긴 강성을 갖는 고분자 합성수지라면 특별하게 제한되지 않는다.The polymer forming the
다만, 이러한 제1 수지층(110)은, PET(Polyethylene Terephthalate), PPS(Polyphenylene Sulfide), PSU(Polysulfone), PEEK(Polyetheretherketone), PES(Polyethersulfone), PPA(Polyphthalamide), PEI(Polyetherimide), TPI(Thermoplastic Polyimide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수지로 이루어진 필름일 수 있다.However, the
여기서 PET는, 우수한 기계적 및 전기적 특성과 내약품성 등의 특성을 가지며 열변형 온도가 약 240℃인 내열성 수지로서, 다양한 첨가제의 부가로 크랙이나 스트레스에 대한 저항성을 강화할 수 있다.Here, PET is a heat-resistant resin having excellent mechanical and electrical properties and chemical resistance and having a heat distortion temperature of about 240° C., and resistance to cracks or stress can be enhanced by adding various additives.
PPS는, 기계적 강도, 내화학성 등이 우수한 특성이 있는 내열성 수지로서, 난연적 특성으로 인해 내열성이 요구되는 전기/기계 부품에 주로 활용되고 있고, PSU는, 내열성 및 치수안정성이 우수한 특성이 있는 수지로서, 전기/전자, 의료기기 부품 등의 용도에 적합하다.PPS is a heat-resistant resin with excellent properties such as mechanical strength and chemical resistance, and is mainly used for electrical/mechanical parts that require heat resistance due to its flame retardant properties. PSU is a resin with excellent heat resistance and dimensional stability. As such, it is suitable for applications such as electrical/electronic and medical device parts.
그리고 PEEK는, 내화학성과 내마모성이 우수하고 용융점이 약 340℃인 내열성 수지로서, 상당히 높은 온도에서도 기계적 강도나 강성의 변화가 적고, 일반 사출기를 이용하여 사출성형이 가능하다는 점에서 활용도가 높은 장점이 있다.And PEEK is a heat-resistant resin with excellent chemical resistance and abrasion resistance and a melting point of about 340°C. there is
PES는, 높은 치수안정성, 난연성이 대단히 우수한 내열성 수지로서, 유리, 금속, 세라믹 등을 대신해서 사용할 수 있어 응용분야는 대단히 광범위한 장점이 있다.PES is a heat-resistant resin with excellent dimensional stability and flame retardancy, and can be used instead of glass, metal, ceramics, etc., and thus has a very wide range of application fields.
PPA는, 내화학성이 대단히 우수하고 낮은 수분 흡수율을 특징으로 하는 내열성 수지로서, 우수한 물리적 성질과 함께 낮은 가격으로 인해 그 활용도가 광범위한 장점이 있다.PPA is a heat-resistant resin characterized by excellent chemical resistance and low water absorption, and has a wide range of uses due to its excellent physical properties and low price.
PEI는, 고강성, 고강도, 난연성, 치수 안전성 등이 우수하고, 특히 전기적 특성이 특별히 우수한 내열성 수지이고, TPI는 내마모성, 높은 강성, 내크리프성, 내약품성이 우수하여 전기/전자 부품, 기계, 항공 산업 신소재 부품에 주로 사용되는 내열성 수지이다.PEI is a heat-resistant resin that is excellent in high stiffness, high strength, flame retardancy, dimensional stability, etc., and especially has excellent electrical properties, and TPI is excellent in abrasion resistance, high stiffness, creep resistance, and chemical resistance, so that It is a heat-resistant resin mainly used for new material parts in the aerospace industry.
위에 언급된 다양한 내열성 수지는, 타이어의 규격, 용도 또는 타이어의 사용환경 등에 따라 필요한 물성을 구현하기 위해 어느 하나를 선택하여 제1 수지층(110)의 제조에 사용될 수 있고, 둘 이상을 적절히 혼합하여 제1 수지층(110)의 제조에 사용될 수도 있다.The various heat-resistant resins mentioned above may be used in the manufacture of the
상술한 내열성 수지를 이용하여 필름형태로 제조된 제1 수지층(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 공급롤러(1)에 권취된 상태로 본 발명에 따른 보강부재 제조라인에 투입되어 후속 공정에 연속적으로 제공되게 된다.The
이때, 필름형태의 제1 수지층(110)은, 50㎛ 내지 100㎛의 두께로 제한될 수 있는데, 그 이유는, 제1 수지층(110)의 두께가 50㎛ 미만인 경우 타이어의 굴신운동시 후술할 그래핀층(120)에 대한 제1 수지층(110)의 충격보호가 크게 저하되는 문제가 있고, 제1 수지층(110)의 두께가 100㎛를 초과하게 되면 그래핀층(120)의 방열성능이 감소하게 되는 문제와 타이어의 경량화에 역행하게 되는 문제가 야기될 수 있기 때문이다.At this time, the
그래핀층(120)은, 열전도율이 낮은 종래 싱글코드(10`a)와 고무토핑(10`b)의 문제를 해소하면서도 벨트(30)의 분리방지와 벨트(30)에 대한 지지기능을 수행하기 위해 도입된 구성요소로서, 상술한 제1 수지층(110) 상에 단층으로 구비될 수 있다.The
여기서 그래핀층(120)을 형성하게 되는 그래핀(graphene) 소재는, 탄소 원자들이 육각형의 격자 즉, 벌집구조(honeycomb structure)를 이루며 2차원 평면 구조를 형성하는 차세대 신소재로서, 수㎚에서 수십㎛ 두께로 얇고 가벼우면서도 강철보다 200배 이상 강하고, 전기전도성 및 열전도성이 아주 우수하며, 탄성도 뛰어난 물리적, 화학적 특성이 있다.Here, the graphene material forming the
이러한 특출한 물리, 화학적 특성으로 인해 그래핀 소재(GM)는, 비행기나 자동차, 건축자재, 의료산업 분야 등과 같은 다양한 분야에서 활발한 연구개발이 진행되고 있다.Due to these exceptional physical and chemical properties, graphene material (GM) is being actively researched and developed in various fields such as airplanes, automobiles, building materials, and medical industries.
상술한 그래핀 소재(GM)는 주재료가 되는 흑연 결정에 대한 물리적 또는 화학적 박리법을 통해 추출되거나, 탄소 전구체를 이용한 증기증착법을 통해 얻어질 수 있다.The above-described graphene material (GM) may be extracted through a physical or chemical exfoliation method for a graphite crystal serving as a main material, or may be obtained through a vapor deposition method using a carbon precursor.
본 발명에 따른 그래핀층(120)은, 위와 같이 다양한 그래핀 제조법에 의해 추출된 그래핀 소재(GM)가 메틸피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone) 또는 물 등과 같은 용제에 확산 또는 용해되어 이루어진 분산액(D)을 에어로졸 형태로 분사하는 초음파 스프레이장치(2)에 의해 단층으로 형성될 수 있다.In the
구체적으로, 그래핀층(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 공급롤러(1)를 통해 연속으로 제공되는 제1 수지층(110)을 지향하여 설치된 초음파 스프레이장치(2)가 분산액(D)을 에어로졸 형태로 분사하는 작동에 의해 단층으로 연속 형성될 수 있는 것이다.Specifically, as shown in FIG. 2, the
이때, 초음파 스프레이장치(2)는, 일반적으로 액체 또는 용액 상태의 분산액(D)을 수용하는 저장탱크(미도시)와, 저장된 분산액(D)에 기계적 펄스를 가하여 미세 에어로졸 액적을 형성하는 압전 변환기(미도시)와, 생성된 에어로졸 액적을 가압하여 노즐로 토출하는 가압장치(미도시) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.At this time, the
상술한 바와 같이 그래핀 소재(GM)를 포함한 분산액(D)을 초음파 스프레이장치(2)를 이용하여 제1 수지층(110)에 코팅 내지 형성하는 이유는, 분산액(D) 내의 그래핀 소재(GM)에 포함된 불완전한 형태(산화)의 그래핀 또는 불충분하게 분리된 다층 그래핀이 초음파 스프레이장치(2)의 작동과정에서 초음파에 의해 더욱 미세하게 분리된 후 단층 형태로 분사될 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the reason for coating or forming the dispersion (D) including the graphene material (GM) on the
이러한 초음파 스프레이장치(2)로 인해, 분산액(D)이 제1 수지층(110)과 충돌하게 되면, 단층 구조로 분리된 그래핀 소재(GM)는 제1 수지층(110) 내로 침투하며 응집체를 형성함으로써 그래핀층(120)을 형성하게 되고, 분산액(D) 중 용제는 제1 수지층(110)과의 충돌에 의해 제거될 수 있게 된다.Due to the
위와 같이 제조된 그래핀층(120)은, 0.5㎚ 내지 10㎚의 두께로 제한될 수 있는데, 그 이유는, 그래핀층(120)의 두께가 0.5㎚ 미만인 경우 충분한 열전도도를 제공하기 어려운 문제가 있고, 그래핀층(120)의 두께가 10㎚를 초과하게 되면 충분한 강성의 구현이 어렵게 되는 구조적인 문제가 있기 때문이다.The
이때, 그래핀층(120)의 두께 조절은, 상술한 초음파 스프레이장치(2)의 분사 속도를 조절함으로써 이루어질 수 있고, 그래핀층(120)이 제1 수지층(110) 상에 연속적으로 형성되는 제조라인의 경우 제1 공급롤러(1)에 의해 제1 수지층(110)이 이동하는 속도를 조절함으로써 이루어질 수 있다.At this time, the control of the thickness of the
이렇게 제1 수지층(110) 상에 형성된 그래핀층(120)은, 제1 수지층(110) 상에 잔존하는 용제의 제거를 위해 제1 공급롤러(1)에 의해 건조장치(3)에 제공되고, 소정의 온도로 가열됨으로써, 2차원 평면상에 견고한 육각형의 벌집구조(honeycomb structure)를 형성하게 된다.The
이에 따라 그래핀층(120)은, 초경량의 얇은 두께에도 불구하고 그래핀 특유의 특성인 우수한 강성과 열전도성 및 탄성을 온전히 발휘할 수 있게 된다.Accordingly, the
제2 수지층(130)은, 상술한 제1 수지층(110)의 반대편인 그래핀층(120)의 타면에서 그래핀층(120)과 견고한 결합력을 형성하며 일체를 이루게 되는 얇은 막형상의 구성요소이다.The
이러한 제2 수지층(130)을 형성하는 고분자는, 그래핀층(120)을 형성하도록 배열된 그래핀 소재(GM) 사이에 삽입되어 그래핀 소재(GM)와 화학결합(공유결합)을 이룸으로써, 그래핀층(120)의 타면에 대한 보호기능을 수행하게 되고, 그래핀층(120)에 의해 발휘되는 기계적 물성을 보완하는 기능을 수행하게 된다.The polymer forming the
제2 수지층(130)을 형성하게 되는 고분자는, 타이어 제조시 가해지는 열이나 압력에 녹지 않는 용융점을 갖고, 유연성과 질긴 강성을 갖는 고분자 합성수지라면 특별하게 제한되지 않는다.The polymer forming the
따라서 상술한 제1 수지층(110)과 마찬가지로, 앞서 언급된 내열성 수지는, 타이어의 규격, 용도 또는 타이어의 사용환경 등에 따라 필요한 물성을 구현하기 위해 어느 하나를 선택하여 제2 수지층(130)의 제조에 사용될 수 있고, 둘 이상을 적절히 혼합하여 제2 수지층(130)의 제조에 사용될 수도 있다.Therefore, like the above-mentioned
한편, 필름형태로 제조되는 제2 수지층(130)은, 제1 수지층(110)과 마찬가지로, 50㎛ 내지 100㎛의 두께로 제한될 수 있는데, 그 이유는, 제2 수지층(130)의 두께가 50㎛ 미만인 경우 타이어의 굴신운동시 후술할 그래핀층(120)에 대한 제2 수지층(130)의 충격보호가 크게 저하되는 문제가 있고, 제2 수지층(130)의 두께가 100㎛를 초과하게 되면 그래핀층(120)의 방열성능이 감소하게 되는 문제와 타이어의 경량화에 역행하게 되는 문제가 야기될 수 있기 때문이다.On the other hand, the
상술한 내열성 수지를 이용하여 필름형태로 제조되는 제2 수지층(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 공급롤러(4)에 권취된 상태로 본 발명에 따른 보강부재 제조라인에 투입되어 그래핀층(120)이 형성된 제1 수지층(110)과 함께 가압롤러(5)에 의한 가열 및 가압에 의해 서로 합지됨으로써 일체를 이루게 된다.The
이때, 가압롤러(5)에 의한 가열 및 가압으로 인해, 그래핀층(120)은 제1,2 수지층(110,130) 사이에서 탄소 원자 두께 단위로 육각형의 벌집구조를 더욱 견고하게 형성하게 되고, 제1,2 수지층(110,130)은 서로 결합력을 형성할 수 있게 된다.At this time, due to the heating and pressurization by the
이상에서 살펴본 바와 같이, 제1 실시예에 따른 에지커버(10a)(또는 캡플라이(15))에 의하면, 종래와 같이 고중량의 고무토핑(10`b)을 사용하지 않고도 간소화된 공정으로 경량화된 보강부재의 제조가 가능한 것은 물론, 종래와 같이 트레드(40)와 벨트(30) 간의 분리가 방지될 수 있고, 벨트(30)에 대한 충분한 지지가 이루어질 수 있으며, 그래핀 소재(GM)의 열전달 능력으로 인해 주행중 타이어에서 발생하는 열이 주변으로 원활히 전달되어 타이어 파열 위험이 저감될 수 있게 된다.As described above, according to the
한편, 제2 실시예에 따른 에지커버(10b)(또는 캡플라이(15))는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(110), 관통홀(122)이 형성된 그래핀층(120), 제2 수지층(130) 및 접착층(AL) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
이러한 제2 실시예에 따른 에지커버(10b)(또는 캡플라이(15))는, 상술한 제1 실시예와 비교시 그래핀층(120)에 관통홀(122)이 형성되고, 그래핀층(120)과 제1,2 수지층(110,130) 간의 접합을 위해 접착층(AL)이 각각 더 구비된다는 점에서 차이가 있으므로, 이에 대하여만 구체적으로 설명하기로 하고, 이외의 내용은 상술한 내용으로 대체하기로 한다.The
본 발명의 제2 실시예에 따른 에지커버(10b)(또는 캡플라이(15))가 표방하는 기술적 특징은, 상술한 바와 같은 그래핀층(120)에 복수의 관통홀(122)이 형성됨으로써 이루어지게 된다.The technical feature of the
복수의 관통홀(122)은, 수지와 이종의 소재인 그래핀층(120)에 형성되어 제1,2 수지층(110,130)이 서로 일체를 이룰 때, 수지 상호 간이 접합되도록 공간을 제공하는 구성요소이다.The plurality of through
이러한 복수의 관통홀(122)로 인해 제1,2 수지층(110,130) 간의 결합력은 제1 실시예와 비교시 보다 증대될 수 있게 된다.Due to the plurality of through
이때, 그래핀층(120)에 형성되는 관통홀(122)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 관통홀(122)에 대응하는 패턴(6a)이 형성되어 상술한 초음파 스프레이장치(2)와 제1 수지층(110) 사이에 개재되는 마스크(6)를 통해 형성될 수 있다.At this time, the through
상술한 마스크(6)에 형성된 패턴(6a)은, 그래핀층(120)의 관통홀(122)에 대응하는 영역에 분사된 분산액(D)이 제1 수지층(110)에 도달하지 못하도록 차폐하는 다수의 구조물로 이루어지게 된다.The
이러한 관통홀(122)은, 구체적으로 접착제나 가열 및 가압되는 제1,2 수지층(110,130)이 원활하게 내부로 침투할 수 있도록, 2m 내지 5mm의 직경으로 형성하되, 그래핀층(120)의 단위 면적 대비 10% 내지 20%에 해당하는 면적으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. Specifically, the through
이때, 관통홀(122)의 직경을 상술한 바와 같이 한정한 이유는, 관통홀(122)의 직경이 2mm 미만인 경우 상술한 가압롤러(5)의 작동에도 그래핀층(120)을 사이에 둔 제1 수지층(110)과 제2 수지층(130) 간의 결합이 견고하게 이루어지기 어려운 문제가 있고, 관통홀(122)의 직경이 5mm를 초과하게 되면, 그래핀층(120)의 면적 감소로 인해 열전도도와 강성이 급격히 저하되기 때문이다.At this time, the reason why the diameter of the through
상술한 관통홀(122)과 함께 제1,2 수지층(110,130) 간의 결합력을 더욱 견고히 하기 위해, 그래핀층(120)과 이와 결합하는 제1 수지층(110)과 제2 수지층(130) 사이에는, 접착층(AL)이 각각 구비될 수 있다.In order to further strengthen the bonding force between the first and second resin layers 110 and 130 together with the above-described through
여기서 접착층(AL)은, 도 3에 도시된 바와 같은 보강부재 제조라인을 따라 독립적으로 설치된 접착제공급장치(7)를 통해 제1 수지층(110)과 그래핀층(120)에 각각 도포되는 접착제에 의해 형성될 수 있고, 이와 달리 이송용 구동롤러 등과 연계되어 작동하는 다양한 코팅기를 통해 도포되는 접착제에 의해 형성될 수도 있다.Here, the adhesive layer AL is applied to the adhesive applied to the
이러한 접착층(AL)은, 구체적으로 아크릴, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스테르, 실리콘, 염화비닐, SBR(Styrene Butadiene Rubber) 및 NBR(nitrile-butadiene rubber) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 성분으로 이루어지되, 그 두께는 5㎛ 내지 20㎛ 범위일 수 있다.The adhesive layer (AL) is specifically made of a component including at least one of acrylic, polyurethane, epoxy, polyester, silicone, vinyl chloride, SBR (Styrene Butadiene Rubber) and NBR (nitrile-butadiene rubber), Its thickness may range from 5 μm to 20 μm.
한편, 제3 실시예에 따른 에지커버(10c)(또는 캡플라이(15))는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(110), 그래핀층(120), 제2 수지층(130) 및 고무층(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
이러한 제3 실시예에 따른 에지커버(10c)(또는 캡플라이(15))는, 상술한 제1 실시예와 비교시 고무층(140)이 더 구비된다는 점에서 차이가 있으므로, 이에 대하여만 구체적으로 설명하기로 하고, 이외의 내용은 상술한 내용으로 대체하기로 한다.The
본 발명의 제3 실시예에 따른 에지커버(10c)(또는 캡플라이(15))가 표방하는 기술적 특징은, 상술한 바와 같은 고무층(140)이 제1 수지층(110)과 제2 수지층(130)을 각각 덮도록 토핑됨으로써 이루어지게 된다. The technical feature of the
여기서 고무층(140)은, 제1,2 수지층(110,130)에 대한 손상을 방지하는 한편, 서로 다른 이종의 재질인 제1,2 수지층(110,130)과 이와 접하게 되는 벨트(30) 및 트레드(40) 간의 결합력을 증대하기 위해 마련된 구성요소이다.Here, the
위와 같이 제1,2 수지층(110,130)과 소정의 결합력을 형성하는 한편, 인접한 벨트(30) 및 트래드(40)와도 대등한 결합력을 유지하기 위해, 고무층(140)은 70Phr 이상의 천연고무 및 컴파운드를 기준(총 100Phr)으로 2.0Phr 이내의 점착제를 포함한 조성물로 이루어질 수 있다.As described above, in order to form a predetermined bonding force with the first and second resin layers 110 and 130, and to maintain an equal bonding strength with the
구체적으로, 고무층(140)은, 상술한 조성물을 소재로 정련공정을 통해 고무시트(R)로 1차 성형된 후, 도 4에 도시된 바와 같은 압연롤러(8)에 상술한 제1 실시예의 에지커버(10a)(또는 캡플라이(15))와 함께 투입되어 가열 및 가압됨으로써 형성될 수 있는 것이다.Specifically, the
이상에서 살펴본 바와 같은 제3 실시예의 에지커버(10c)(또는 캡플라이(15))에 형성된 고무층(140)으로 인해, 그래핀층(120)을 중심으로 양측면에 서로 합지되어 일체화된 제1,2 수지층(110,130)은, 고무재질의 벨트(30) 또는 트레드(40)로부터 쉽게 이탈 내지 분리되지 않고 견고한 결합력을 유지할 수 있게 된다.As described above, due to the
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and shown, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.
1: 제1 공급롤러 2: 초음파 스프레이장치
3: 건조장치 4: 제2 공급롤러
5: 가압롤러 6: 마스크
6a: 패턴 7: 접착제공급장치
8: 압연롤러
10a,10b,10c: 에지커버 10`: 종래 에지커버
10`a: 싱글코드 10`b: 고무토핑
15: 캡플라이 15`: 종래 캡플라이
20: 이너라이너 30: 벨트
40: 트레드 50: 사이드월
60: 비드 70: 카카스
S: 내강
100: 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어
110: 제1 수지층 120: 그래핀층
122: 관통홀 GM: 그래핀 소재
D: 분산액 130: 제2 수지층
AL: 접착층 140: 고무층
R: 고무시트1: first supply roller 2: ultrasonic spray device
3: drying device 4: second supply roller
5: pressure roller 6: mask
6a: pattern 7: adhesive supply device
8: rolling roller
10a, 10b, 10c:
10`a:
15: cap ply 15`: conventional cap ply
20: inner liner 30: belt
40: tread 50: sidewall
60: bead 70: carcass
S: lumen
100: tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance
110: first resin layer 120: graphene layer
122: through hole GM: graphene material
D: dispersion 130: second resin layer
AL: adhesive layer 140: rubber layer
R: rubber sheet
Claims (7)
상기 보강부재는, 상기 벨트의 양측 끝단부를 덮도록 나선으로 감기는 에지커버를 포함하고,
상기 에지커버는,
제1 수지층; 상기 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 경량의 막구조로 이루어져, 주행중 발생하는 상기 벨트 주변의 열을 외부로 전달하고,
상기 그래핀층에는,
상기 제1,2 수지층 간의 결합력 증대를 위해, 복수의 관통홀이 형성되되,
상기 관통홀은,
상기 관통홀에 대응하는 패턴이 형성되어 초음파 스프레이장치와 상기 제1 수지층 사이에 개재되는 마스크를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어.In the tire provided with a reinforcing member that reduces the road surface impact of the tire while driving the vehicle and prevents and supports the separation of the belt supporting the tread with respect to the lateral load,
The reinforcing member includes an edge cover spirally wound to cover both ends of the belt,
The edge cover,
A first resin layer; A graphene layer provided on the first resin layer; And a lightweight film structure including a second resin layer provided on the graphene layer to transmit heat generated around the belt during driving to the outside,
In the graphene layer,
In order to increase the bonding force between the first and second resin layers, a plurality of through holes are formed,
The through hole is
A tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance, characterized in that a pattern corresponding to the through hole is formed through a mask interposed between the ultrasonic spray device and the first resin layer.
상기 보강부재는, 상기 벨트의 상부를 덮도록 구비되는 캡플라이를 포함하고,
상기 캡플라이는,
제1 수지층; 상기 제1 수지층 상에 구비되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상에 구비되는 제2 수지층을 포함하는 경량의 막구조로 이루어져, 주행중 발생하는 상기 벨트 주변의 열을 외부로 전달하고,
상기 그래핀층에는,
상기 제1,2 수지층 간의 결합력 증대를 위해, 복수의 관통홀이 형성되되,
상기 관통홀은,
상기 관통홀에 대응하는 패턴이 형성되어 초음파 스프레이장치와 상기 제1 수지층 사이에 개재되는 마스크를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어.In the tire provided with a reinforcing member that reduces the road surface impact of the tire while driving the vehicle and prevents and supports the separation of the belt supporting the tread with respect to the lateral load,
The reinforcing member includes a cap ply provided to cover an upper portion of the belt,
The cap ply,
A first resin layer; A graphene layer provided on the first resin layer; And a lightweight film structure including a second resin layer provided on the graphene layer to transmit heat generated around the belt during driving to the outside,
In the graphene layer,
In order to increase the bonding force between the first and second resin layers, a plurality of through holes are formed,
The through hole is
A tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance, characterized in that a pattern corresponding to the through hole is formed through a mask interposed between the ultrasonic spray device and the first resin layer.
상기 관통홀은,
상기 그래핀층의 단위 면적 대비 10% 내지 20%에 해당하는 면적으로 형성되고, 2mm 내지 5mm의 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어.According to claim 3 or 5,
The through hole is
A tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance, characterized in that formed in an area corresponding to 10% to 20% of the unit area of the graphene layer and formed in a diameter of 2mm to 5mm.
상기 보강부재는,
상기 제1 수지층과 상기 제2 수지층을 덮도록 토핑되는 고무층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 성능을 갖는 보강부재가 구비된 타이어.According to claim 3 or 5,
The reinforcing member,
A tire equipped with a reinforcing member having heat dissipation performance, characterized in that it further comprises a rubber layer topped to cover the first resin layer and the second resin layer.
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