KR100261676B1 - 타이어 보강용 강선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 타이어등의 고무제품 보강용으로 사용되는 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명의 스틸코드는 0.175 - 0.40mm의 소선을 연선핏치 5.0 - 18.0mm로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경이 상이한 2개의 소선으로 이루어진 제 1 소선집단(T)이 동일한 선경의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제 2 소선집단(U)을 제 1 소선집단(T)의 꼬임과 동일한 방향으로 감싸면서 꼬여서 형성된 T+U형 코드이다.

본 발명은 코드내에 연속된 공극을 없애 고무가 코드 내부로 완전히 충진되고 코드의 편평성을 증가시킴으로써 고무와 코드간의 완전한 복합체를 형성시키고, 작은 응력하중에서 코드의 연신이 작은 안정된 스트랜드를 갖고, 반복 굽힘응력하에서 쉽게 굽힘이 발생되지 않는 장점이 있다.

Description

타이어 보강용 강선

제1도 내지 제4도는 종래 스틸코드의 꼬임구조를 보인 단면도.

제5도는 본 발명의 일실시예 스틸코드에 대한 정면도.

제6도의 (a) 내지 (h)는 제5도의 A-A선 내지 H-H선 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

20,21 : 소선 T : 제 1 소선집단

U : 제 2 소선집단 H : 공동

본 발명은 자동차 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 탄성중합체의 보강재로 사용되는 타이어 보강용 강선에 관한 것으로, 보다 자세하게는 서로 다른 선경의 소선이 서로 꼬여 있는 소선집단이 동일한 선경의 서로 꼬이지 않은 소선집단의 둘레를 감싸며 꼬여서 코드를 형성함으로써 코드내에 연속된 공극을 없애 코드 내부로 고무재의 완전한 충진이 이루어지도록 함과 아울러 코드의 편평성을 증가시켜 고무와 코드간의 완전한 복합체를 형성하는 한편 반복 굽힘응력하에서 쉽게 굽힘이 발생하지 않는 타이어 보강용 강선에 관한 것이다.

일반적으로, 스틸코드(강선)는 다수의 필라멘트 소선 또는 다수의 스트랜드를 꼼으로써 형성되며, 이러한 스틸코드는 복수개가 서로 일정한 간격을 두고 평행하게 인장배열된 상태로 고무재 내부에 매입됨으로써 고무제품 보강재로 사용되고 있다.

한편, 스틸코드가 고무제품 보강재로서 사용되기 위해서는 코드가 고무와 물리적, 화학적으로 강력하게 접착됨으로써 스틸코드가 고무재와 완전한 복합체를 형성하는 것이 우선적으로 요구되고 있다.

제 1 도 내지 제 4 도는 종래 스틸코드의 꼬임구조를 보인 단면도로서 이에 의거하여 종래 스틸코드의 구조와 제반특성 및 문제점등을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제 1 도는 종래의 밀착형 "1 × 4" 형태의 스틸코드를 도시한 것으로, 이와같은 밀착형 꼬임구조에서는 그 중심부에 소선들에 의해 둘러싸인 밀폐된 공동(H)이 코드의 길이방향을 따라 형성되어 있다.

이와같이 공동(H)이 존재하는 스틸코드를 고무시트 사이에 끼워서 가압,가황을 하게 되면 고무재가 단지 코드의 외측만을 피복할 뿐으로 공동(H) 내부로는 고무의 침입이 이루어지지 못함에 따라 코드와 고무간에 완전한 복합체가 형성되지 못한다.

따라서, 이같은 공동(H)이 존재하는 코드를 포함하는 고무제품, 일예로 자동차 타이어에 있어서는 코드와 고무 사이의 접착불량에 기인하여 자동차의 주행시 코드와 고무가 서로 분리되는 소위 세퍼레이션 현상이 발생하여 타이어의 수명이 현저하게 단축되는 문제점을 지니고 있다.

또한, 상기의 종래 스틸코드가 매입된 타이어에서는 자동차의 주행중에 노면으로부터 전해지는 반복적인 충격에 의해서 타이어의 트래드부에 손상이 발생되어 그 손상부를 통해서 내부로 습기가 침투되면 코드의 중심부에 존재하는 공동(H)이 모세관 현상에 의해서 습기의 통로역할을 하여 연속된 스틸코드의 전구간에 걸쳐서 부식분위기가 확산됨으로써 스틸코드의 부식으로 인한 기계적 강도의 약화가 초래되는 한편 코드와 고무간의 분리현상을 조장하게 된다.

다음, 제 2 도는 일본 특허공보 소 55-96092 호에 나타나 있는 개방형 스트랜드 코드에 대한 것으로, 도시된 바의 스틸코드는 4개의 소선 사이에 틈새(I)를 두고 느슨하게 꼼으로써 소선 사이의 틈새(I)를 통해서 그 내부로 고무의 침입이 이루어질 수 있도록 하고 있다. 이같은 형태의 코드에서는 소선 사이의 코드 내부로 고무가 원활하게 흘러 들어가도록 하기 위해서는 상기 틈새(I)가 충분히 클 필요가 있게 되는 데, 틈새(I)가 크게 유지되는 때에는 소선이 움직일 수 있는 자유공간이 커지게 되므로 코드에 반복 굽힘응력이 걸릴 때 굽힘이 발생할 우려가 높다.

또한, 반복 굽힘응력 하에서 밀착형 스트랜드 코드에 비해 취약하기 때문에 쉽게 파단에 도달하게 되며, 코드와 고무와의 중합체를 형성하는 때에 코드에 걸리는 매우 낮은 인장하중에서도 틈새(I)가 감소되어 고무가 코드의 내부로 흘러들지 못하게 되는 수도 있다.

다음, 제 3 도는 국내 특허공보 88-1147 호에 개시된 스틸코드의 단면을 나타낸 것으로, 이에 도시된 바의 스틸코드는 동일한 선경인 2가닥의 소선(10a)이 서로 꼬이지 않고 연합된 스트랜드(10)가 형성되고, 스트랜드(10)의 외측으로는 안쪽의 소선(10a)과 동일한 선경의 2가닥의 소선(11a)이 동일한 방향 및 핏치를 갖고 내부 스트랜드(10)를 감싸며 꼬여서 형성된 구조로 이루어져 있다. 이같은 구조의 코드에서는 안쪽의 스트랜드(10)와 외측 소선(11a)간의 공동(H)이 개방되어 있음에 따라 공동(H) 내부로 고무의 침입이 허용되기는 하나 코드의 굴곡피로 특성이 저하되는 단점이 지적되고 있다.

다음, 제 4 도는 일본 특허공보 소 63-79398 호에 나타나 있는 스틸코드의 단면구조에 대한 것으로, 이 스틸코드는 동일한 선경인 2가닥의 소선(12a)이 서로 꼬여진 스트랜드(12)가 형성되고, 그 스트랜드(12)의 소선과 동일한 선경의 2-3가닥의 소선(13a)이 서로 꼬여서 형성된 구조이다. 이같은 스틸코드는 스트랜드(12)의 꼬임 핏치에 따라서 스트랜드(12)와 소선(13a)간의 공동(H)이 개방되어 공동(H) 내부로 고무의 침입이 이루어지게 된다.

그러나, 상기 종래의 스틸코드에서는 각각의 소선의 선경이 동일한 경우 코드의 제조시 코드의 직선 교정용 롤러들에 의해서 간극의 넓이가 예상보다 좁혀짐으로써 공동(H)의 개방은 기대한 결과를 나타내지 못하고, 고무가 코드의 내부 공동(H)으로 완전하게 충진되지 못하는 경우가 발생되는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 코드내에 연속된 공동을 없애 고무가 코드내로 완전히 충진되도록 하는 한편 코드의 편평성을 증가시킴으로써 고무와 코드간의 완전한 복합체가 이루어지도록 한 타이어 보강용 강선 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 작은 응력하중에서 코드의 연신이 작은 안정된 스트랜드를 갖고, 반복굽힘 응력하에서 쉽게 굽힘이 발생되지 않으며 덜 약화되는 우수한 굴곡피로 특성을 지닌 타이어 보강용 강선을 제공하는 데 두고 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 코드의 강도와 편평성을 증가시킴에 의해 타이어 톱핑시트(Tire Topping Sheet)내 코드수를 감소시켜 타이어의 경량화를 꾀할 수 있도록 한 타이어 보강용 강선을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강선은 서로 다른 선경을 갖는 2개의 소선이 동일한 형태와 핏치를 갖고 서로 꼬여 있는 제 1 소선집단(T)이 동일한 선경의 서로 꼬여 있지 않은 2의 소선으로 형성된 제 2 소선집단(U)의 둘레를 감싸며 형성된 T + U형 코드로 구성된다.

이때, 상기 제 1 소선집단(T)에 꼬임핏치를 제공하기 위하여 특별한 꼬임기구를 필요로 하지 않고, 단지 소선의 배선방법만 변경함에 의해서 1 공정에서 제조가 가능하다.

한편, 본 발명의 스틸코드를 형성하는 소선은 선경이 0.15 - 0.40mm 이고, 선재의 주요성분인 탄소함유량은 0.65 - 0.95 wt%이며, 표면에 황동도금된 상태의 소선을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 특징 및 작용효과등에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 제 5 도는 본 발명의 일 실시예 스틸코드의 외관을 보인 정면도이고, 제 6 도는 제 5 도의 길이방향 각부에 대한 단면도로서, 도시된 바와같이 본 발명의 스틸코드는 선경(d₁,d₂)이 다른 소선(20)이 서로 꼬여 있는 제 1 소선집단(T)이 서로 꼬여 있지 않은 동일한 선경(d₀)의 제 2 소선집단(U)의 둘레를 감싸며 꼬인 연선구조로서, 이때 제 1 소선집단(T)의 꼬임과 코드의 꼬임은 동일한 방향의 연선구조를 지닌다.

상기 제 1 소선집단(T)을 형성하는 소선(20)의 선경(d₁,d₂)과 제 2 소선집단(U)을 형성하는 소선(21)의 선경(d₀)은 0.175 - 0.40mm의 범위에 있으며, 고무침투성의 증가라는 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다음의 관계식을 만족하도록 형성된다.

d₀≥ 0.02+d₁---------------------------------------------------(1)

0.480(d₀+ 2d₁)-0.014 ≥ d₂≥ 0.370(d₀+ 2d₁)-0.014 --------------(2)

여기서, d₀는 제 2 소선집단(U)의 소선직경(mm)

d₁는 제 1 소선집단(T)의 얇은 소선의 직경(mm)

d₂는 제 1 소선집단(T)의 굵은 소선의 직경(mm)

상기 (1)(2)식은 다수의 실험을 통해서 얻어진 결과로서 이들 관계식을 벗어나는 범위의 소선직경으로 이루어진 스틸코드의 경우에는 고무와의 접착성이 떨어지게 된다.

본 발명에서는 제 1 도에 도시된 바와같이 제 1 소선집단(T)을 일정한 꼬임핏치를 갖도록 하여 종래의 2 + 2형 코드에 대해 편평성을 증가시켜 고무와의 접촉면적을 증가시키게 되며, 특히 제 1 소선집단(T)을 이루는 소선의 직경(d₁,d₂)을 서로 다르게 형성함으로써 스트랜드의 중심에 대해 소선의 중심을 더욱 편심화시켜 고무와 코드간의 접촉면적 및 물리적 접착성을 더욱 증가시키게 된다.

상기와 같은 현상은 제 1 소선집단(T)의 꼬임핏치에 관계되어 발생되는 바, 제 1 소선집단(T)의 꼬임핏치를 작게 하면 코드중 편평성을 갖는 부분을 빈번하게 형성할 수 있으나 생산성의 저하가 문제되므로 이러한 상반된 두가지의 특성을 동시에 만족시키기 위해서는 다음의 관계식의 범위를 만족하여야 한다.

8.5(2d₁+ d₂) ≤ P₁≤9.5(3d₁+ 4d₂)---------------------------(3)

2.0P₁= P 또는 P₁= P-----------------------------------------(4)

여기서, P₁은 제 1 소선집단(T)의 꼬임핏치(mm)

P는 코드의 꼬임핏치(mm)

상기 제 5 도에 도시된 본 발명 실시예의 코드는 제 1 소선집단(T)을 형성하고 있는 2개의 소선(20)의 중심축선이 제 1 소선집단(T)의 중심축선으로부터 길이방향으로 적정하게 편심하여 나선형상으로 꼬인상태를 유지하고, 제 1 소선집단(T)이 제 2 소선집단(U)을 나선형상으로 감싸며 꼬인 나선상태를 유지한다.

이때, 코드의 편평성이 최대가 되는 주기는 2.0P₁=P일 경우에는 P₁또는 0.5P가 되고, P₁=P일 경우에는 0.5P₁또는 0.25P가 된다.

한편, 제 5 도 및 제 6 도로 도시된 본 발명의 실시예에서는 제 1 소선집단(T)과 제 2 소선집단(U)을 형성하는 소선의 수가 각각 2개로 되어 있으나, 이들 소선집단(T,U)을 형성하는 소선의 수는 2 - 6개의 범위안에서 자유로이 변경이 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는 제 1 소선집단(T)의 선경이 상이하고, 제 2 소선집단(U)의 선경이 동일하게 형성되어 있으나, 이에 대한 변형예로서 제 1 소선집단의 선경을 동일하게 하고 제 2 소선집단의 선경을 서로 상이하게 형성할 수 있는 바, 이때에는 각 소선의 선경이 아래의 관계식을 만족하도록 하여야 한다.

d₀≥ 0.02 + d₁-----------------------------------------------(5)

0.480(d₀+ 2d₁) - 0.014 ≥ d₂≥ 0.370 (d₀+ 2d₁) - 0.014 ------(6)

여기서, d₀는 제 1 소선집단(U)의 소선의 직경(mm)

d₁는 제 2 소선집단(T)의 얇은 소선의 직경(mm)

d₂는 제 2 소선집단(T)의 굵은 소선의 직경(mm)

본 발명에 의한 연선구조로 이루어진 스틸코드와 앞서 살펴본 바의 제 1 도 내지 제 4 도에 도시된 종래의 코드들을 소선경 0.28mm의 동일한 선경의 소선을 이용하여 연선시킨 후, 타이어 보강용이라는 특정 용도에서 요구되는 물성에 해당하는 굴곡피로특성, 고무침입성, 파단력, 코드의 직경, 저하중 신율(0 - 5Kg), 고무접착력 및 접착외관등을 측정였던 바, 그 결과는 아래의 표 1과 같다. 표 1에서 ※로 표시된 항목은 밀착형 코드에 대한 비율로 표시하였다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 종래의 밀착형 코드와 개방형 코드는 특성면에서 각기 일장일단이 있음을 확인할 수 있으나, 본 발명의 코드는 절단력, 저하중 신율 및 굴곡피로특성은 밀착형 코드에 근접하고, 고무 침입성 및 접착시험의 결과는 개방형 코드와 유사한 값을 나타냄에 따라 종래의 밀착형 및 개방형 코드의 장점은 그대로 유지한 채 단점을 보완하고 있다.

이와같은 결과는 본 발명의 스틸코드가 코드형성에 필요한 소선중 선경이 다른 2개의 소선이 꼬여있는 형태를 유지함으로써, 코드의 편평성을 증가시켜 코드와 고무간의 접촉면적 및 고무침입성을 증가시키는 상태의 구조를 지님에 기인한다.

Claims (4)

1. 선경 0.175 - 0.40mm의 소선을 연선핏치 5.0 - 18.0mm로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경(d₁; 얇은 소선의 직경, d₂; 굵은 소선의 직경)이 상이한 2개의 소선으로 이루어진 제 1 소선집단이 동일한 선경(d₀)의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제 2 소선집단을 제 1 소선집단의 꼬임과 동일한 방향으로 감싸면서 꼬여진 스틸코드로서, d₀≥ 0.02+d₁및 0.480(d₀+ 2d₁)-0.014 ≥ d₂≥ 0.370(d₀+ 2d₁)-0.014 의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 타이어 보강용 강선.
2. 제1항에 있어서, 코드를 구성하는 소선의 선경과 제 1 소선집단의 꼬임핏치(P₁) 및 코드의 꼬임핏치(P)가 8.5(2d₁+ d₂) ≤ P₁≤9.5(3d₁+ 4d₂) 및 2.0P₁= P의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 타이어 보강용 강선.
3. 제2항에 있어서, 제 1 소선집단의 꼬임 핏치와 코드의 꼬임 핏치가 서로 동일함을 특징으로 하는 타이어 보강용 강선.
4. 선경 0.175 - 0.40mm의 소선을 연선핏치 5.0 - 18.0mm로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경(d₀)이 동일한 2개의 소선으로 이루어진 제 1 소선집단과, 서로 다른 선경(d₁; 얇은 소선의 직경, d₂; 굵은 소선의 직경)의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제 2 소선집단이 서로 꼬여진 스틸코드로서, d₀≥ 0.02+d₁및 0.480(d₀+ 2d₁)-0.014 ≥ d₂≥ 0.370(d₀+ 2d₁)-0.014의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 타이어 보강용 강선.

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