KR100279565B1 - 상이한 꼬임밀도와 꼬임방향을 갖는 고무 보강용 스틸코드 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

발명은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무 보강용 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 아웃-아웃(out-out) 연선방식을 이용하여 다수개의 소선와이어를 오버 트위스트(overtwister) 회전에 의해서 꼬아서 스틸코드를 성형함에 있어 서로 인접하는 오버 트위스트의 회전방향을 달리함과 아울러 두가지의 회전속도로 제어됨으로써 스틸코드의 길이방향을 따라 코드의 꼬임밀도와 꼬임방향이 상이한 스틸코드와 그러한 연선구조의 스틸코드를 제작하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 고무 보강용 스틸코드는 코드 길이방향을 따라 상이한 꼬인밀도(ρ)와 상이한 꼬임방향이 혼재된 구성으로서, ρ+, ρ- 구간에는 일반적인 연선형태를 갖고 있고, +, ρ- 구간의 경계부위는 높은 꼬임밀도를 유지하여 코드 구조의 안정화를 도모함에 따라 타이어 성형시 취급 작업성 및 구조적 안정성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 스틸코드 제조장치는 아웃-아웃 방식으로서 소선 공급대의 보빈 용량 및 댓수를 비롯한 권취대의 스풀 용량에 제한이 따르지 않아서 생산성 향상에 매우 유리하며, 장치 자체가 간단하다는 장점이 있다.

Description

상이한 꼬임밀도와 꼬임방향을 갖는 고무 보강용 스틸코드 및 그 제조장치

본 발명은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무 보강용 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 아웃-아웃(out-out) 연선방식을 이용하여 다수개의 소선 와이어를 오버 트위스트(overtwister) 회전에 의해서 꼬아서 스틸코드를 성형함에 있어 서로 인접하는 오버 트위스트의 회전방향을 달리함과 아울러 두가지의 회전속도로 제어됨으로써 스틸코드의 길이방향을 따라 코드의 꼬임밀도와 꼬임방향이 상이한 스틸코드와 그러한 연선구조의 스틸코드를 제작하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 고무제품 보강용으로 사용되고 있는 여러 종류의 보강재중에서 스틸코드는 강도, 모듈러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무 보강용 재료에 비해서 월등히 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이에 기인하여 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 경우 내마모성, 내구성 및 조종안정성등을 크게 기여하게 된다.

이와같은 스틸코드는 탄소강으로 이루어지고 고무와의 접착성과 내식성 및 신선성 향상을 위해 표면에 황동도금층이 피복된 다수의 금속소선 와이어가 서로 꼬여진 구조를 취하고 있다.

상기 종래의 고무 보강용 스틸코드는 대개 다수의 소선 와이어나 스트랜드가 서로 꼬여짐에 있어 코드의 전길이에 걸쳐 동일한 연선피치와 꼬임밀도를 유지하는 것이 일반적이다.

즉, 제4도로 도시된 스틸코드의 코드 길이방향에 따른 꼬임밀도 및 꼬임방향 변화를 보인 그래프에서 직선상의 점선(200)으로 표시된 바와같이 종래의 스틸코드는 여러가닥의 소선을 꼬임 길이방향으로 동일한 꼬임밀도와 꼬임방향을 유지하는 1xn 구조로 되어 있다.

상기와 같은 연선구조로 이루어진 종래의 스틸코드는 튜블라형(Tubular type)의 연선기에 의해 소선의 비틀림 없이 단지 굽힘 스트레스에 의해서 연선되는 방식을 통해서 제작되거나, 제6도에 도시된 바와같이 반챠(Buncher) 타입의 2도 연선기에 의해 소선에 비틀림과 굽힘 스트레스가 동시에 가해지면서 연선되는 방식을 통해서 제작되고 있다.

한편, 제6(a)(b)도는 종래의 반챠 타입 스틸코드 연선장치에 대한 개략구조도로서, 제6(a)도는 인-아웃(in - out)형 연선장치이고, 제6(b)도는 아웃-인(out - in)형 연선장치인 바, 이러한 연선장치를 통한 스틸코드의 연선과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제6(a)도로 도시된 인-아웃형 연선장치에서는 통상적으로 기계 본체 내부에 설치되어 회전하는 한쌍의 회전체(30)(30') 사이에 크래들(도면 미도시)이 위치하고 그 위에 다수개의 소선 공급대(통상적으로 공급용 보빈)(31)이 장착되어 소선 공급대(31)로부터 공급되는 다수개의 소선(32)들은 안내로울러(33a)(33b)를 경유하여 이송되는 과정에서 회전체(30)(30')의 회전에 의해 소선(32)들간의 꼬임이 형성된 후 최종적으로 권취대(34)에서 권취스풀에 권취됨으로써 연선공정이 완료되는 형태를 취하고 있다. 이때, 상기 소선들간의 꼬임은 회전체(30)(30')가 1회전할 때마다 동시에 두군데 즉 “a”부와 “b”부에서 이루어지게 된다.

그리고, 제6(b)도에 도시된 아웃-인 방식의 연선장치에서는 회전체(40)(40')의 바깥쪽에 설치된 공급대(41)로부터 공급되는 다수의 소선(42)은 기계 본체의 내부에 설치된 한쌍의 회전체(40)(40')로 공급되어 안내로울러(44a)(44b)를 거쳐 회전체(40)(40') 사이에 장착된 권취대(45)로 향하게 되는데, 이때 상기 제6(a)도에서와 같이 마찬가지로 소선(42)의 꼬임은 회전체(40)(40')가 1회전할 때마다 동시에 두군데 즉, “a′”부 및 “b′”부에서 발생하게 된다.

이와같은 종래의 인-아웃 방식이나 아웃-인 방식의 연선장치에서는 소선 공급대와 제품 권취대중 적어도 한 개가 회전체 내부의 크래들(cradle)상에 장착되어야 하는 구조를 취하고 있기 때문에 연선장치 자체의 규모가 대형화될 수밖에 없고, 또한 소선 공급대의 용량과 권취대의 용량 및 회전체의 회전속도등을 증대시키는 데는 한계가 따르기 때문에 생산성이 저하되고, 제조비용이 상승되며 또한 고속회전을 해야 함에 따른 고가의 정밀한 기계가 필수적으로 요구되며 에너지 효율이 낮아 전력소비량이 높다는 등의 여러 단점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 인-아웃 또는 아웃-인 방식의 스틸코드 연선장치에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아웃-아웃(out-out) 연선방법을 이용하여 다수개의 소선 와이어를 오버 트위스트 회전에 의해서 꼬아서 스틸코드를 성형함에 있어 서로 인접하는 오버 트위스트의 회전방향을 달리함과 아울러 두가지의 회전속도로 제어됨으로써 스틸코드의 길이방향을 따라 코드의 꼬임밀도와 꼬임방향이 상이한 스틸코드와 그러한 연선 구조의 스틸코드를 제작하는 장치를 제공함에 발명의 목적을 두고 있다.

제1도는 본 발명의 일실시예 스틸코드 제조장치를 개략적으로 보인 전체 구조도.

제2도는 본 발명의 일실시예 스틸코드의 구조를 보인 정면도.

제3(a)도 내지 제3(k)도는 제2도의 A-A선 내지 K-K선 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 스틸코드와 종래 스틸코드의 코드 길이방향에 따른 꼬임밀도 및 꼬임방향 변화를 보인 그래프.

제5도는 재질을 달리하는 선재별 단위길이당 +방향 비틀림에 대한 -방향 복원 비틀림 경향을 보인 그래프.

제6(a)(b)도는 종래 스틸코드 연선장치에 대한 개략구조도로서,

제6(a)도는 인-아웃(in - out)형 연선장치이고,

제6(b)도는 아웃-인(out - in)형 연선장치이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 소선 공급대 2 : 소선

3 : 제1 인출드럼 4, 5, 6, 7 : 오버 트위스트

8 : 제2 인출드럼 9 : 권취대

12, 13 : 배선롤러 14a, 14b : 고정용 클립

S : 틈새

본 발명의 스틸코드는, 1 ∼ 6 가닥으로 연선된 1xn구조(n =소선 수)의 스틸코드로서 코드 길이방향으로 상이한 꼬임밀도와 상이한 꼬임방향이 혼재되어 있고, 코드 전구간의 평균 꼬임밀도는 0 이며, 동일한 꼬임방향을 취하고 있는 구간에서 양측부는 중간부위에 비해 꼬임밀도가 상대적으로 높으며 중간부위에서는 일반적인 연선형태를 갖고, 꼬임방향이 전환되는 양측 경계부 사이에서는 꼬임밀도가 0 인 값을 갖는 구조로 이루어져 있다.

그리고, 상기와 같은 구조로 이루어진 스틸코드를 제작하기 위한 본 발명의 스틸코드 제조장치는, 여러 가닥의 소선을 일정한 길이만큼씩 이송시키는 제1 및 제2 인출드럼과, 코드 진행방향을 회전축으로 해서 회전하여 꼬임방향과 꼬임밀도가 구간별로 주기적으로 변하면서 연선결합이 이루어지도록 하는 다수의 오버 트위스트와, 오버 트위스트의 회전에 의해 꼬여진 연선을 일정한 길이만큼씩 인출시켜 권취대로 이송되도록 하는 제2인출드럼과, 상기 제1, 2 인출드럼과 권취대 및 다수의 오버 트위스트가 연동하여 구동되도록 하는 구동제어장치로 이루어진다.

본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서 본 발명에서 사용되고 있는 몇가지 용어의 의의를 살펴보면 다음과 같다.

[꼬임밀도(ρ)]

일반적으로 스틸코드에 있어서는 소선의 꼬임정도를 나타내는 지수로서 연선피치(P)를 주로 사용하고 있으나, 본 발명의 명세서중에서는 수식화의 간편함을 위하여 피치 대신에 1/피치, 즉 역 피치값 꼬임밀도(ρ)를 사용한다.

[연선방향(+, -, 0)

대개 스틸코드의 꼬임방향은 Z연 방향 또는 S연 방향등으로 표시되고 있으나, 본 발명의 명세서중에서는 Z, S 연방향 대신 +, -, 0로 전환시켜 사용하고 있는 바, 비 연선의 경우 피치가 무한대(∞)이나, ρ로 환산시 제로(0)이므로 제4도에서와 같이 연선구조를 동시에 간단하게 표현하는 것이 가능하게 된다.

[오버 트위스트]

통상적인 연선기에서는 소선이 서로 꼬여진 상태에서 잔류하는 토션(Torsion), 즉 연선의 꼬임방향과 반대방향으로 풀리려는 경향을 보정하기 위하여 꼬임이 완료된 후에 두 개의 로울러로 이루어진 오버 트위스트를 이용하여 연선방향으로 재차 꼬임력을 부여하는 수단으로 사용되고 있으나, 본 발명에서는 상기와 같이 연선의 토션을 제어하는 용도 보다는 연선을 형성하는데 주목적이 있는, 즉 소선의 꼬임을 형성하는 수단으로 사용된다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에따른 작용효과에 대한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의하여 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 제1도는 본 발명의 일실시예 스틸코드 제조장치를 개략적으로 보인 전체구조도로서, 도시된 바와같이 본 발명의 스틸코드 연선장치는, 소선 공급대(1)로 부터 공급되는 여러가닥의 소선(2)을 일정한 길이만큼씩 이송시키는 제1 및 제2 인출드럼(3)(8)과, 코드(2') 진행방향을 회전축으로 해서 회전하여 꼬임방향과 꼬임밀도를 구간별로 주기적으로 달리하면서 연선 결합이 이루어지도록 하는 다수의 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)와, 오버 트위스트의 회전에 의해 꼬여진 연선을 일정한 길이만큼씩 인출시켜 권취대(9)로 이송되도록 하는 제1 및 제2인출드럼(3)(8)과, 이들 인출드럼(3)(8)과 권취대(9) 및 다수의 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)가 연동하여 구동되도록 하는 구동제어장치(도면 미도시)로 구성된다. 상기 소선 공급대(1)와 제1 인출드럼(3) 사이에는 소선 공급대(1)로부터 인출되어 나온 소선(2)이 한곳으로 모여지도록 하는 가이드 로울러(11)가 설치되고, 제1 인출드럼(3)의 직후방과 제2 인출드럼(8)의 직전에는 코드(2)가 그 주위를 한바퀴 권회하도록 함으로써 오버 트위스트(4-7)의 회전에 의한 꼬임 형성시 그 꼬임이 일정구간 이내에서만 형성시키는 고정점으로서의 배선 롤러(12)(13)가 각각 설치된다.

그리고, 상기 각 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 양측편에는 오버 트위스트의 회전말기에 코드(2')를 협지함으로써 오버 트위스트와 인접한 경계부의 코드에 꼬임밀도(ρ)의 절대값을 증가시키는 역할을 제공하는 한쌍의 고정용 클립(14a)(14b)이 설치되어 있다.

상기 각 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)은 각기 한쌍의 상하 롤러가 코드(2')의 통과경로를 중심으로 대칭되게 배열되도록 구성되며, 이때 오버 트위스트의 각 롤러의 외주면으로는 코드가 마치 “8”자 형상으로 감겨져서 오버 트위스트가 코드(2')의 길이방향 회전축을 중심으로 회전함에 의해서 소선(2)의 꼬임이 이루어지도록 구성되어 있다. 제1도에서 화살표 “R”은 오버 트위스트의 회전방향을 나타낸다.

상기 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 회전구동시에 오버 트위스트를 구성하는 상하 롤러는 회전이 정지된 상태를 유지하게 된다.

그리고, 상기 양 배선 롤러(12)(13) 사이의 구간에 설치되는 오버 트위스트의 수는 짝수개가 설치되며, 이같이 설치된 오버 트위스트의 회전방향은 인접하는 오버 트위스트와 반대방향으로 회전하도록 구성된다.

이와같은 구조로 이루어진 본 발명의 스틸코드 제조장치를 통해서 상이한 꼬임밀도와 상이한 꼬임방향으로 이루어진 스틸코드가 제작되는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소재 소선으로서 소선 공급대(1)에는 일예로 5.5mm 직경의 0.82%C의 탄소강 선재에 대하여 건식신선과 열처리 과정을 반복적으로 수행한 후 고무와의 접착성 유지 및 습식 신선성 향상을 위한 황동도금층을 실시한 다음 습식 신선기에서 0.30mm의 직경으로 신선된 소선(2) 4가닥이 권취된다.

제1단계 공정으로서, 상기 소선 공급대(1)에 권취된 4가닥의 소선은 제1 인출드럼(3)과 제2 인출드럼(8)의 동작에 의해서 일정길이만큼 인출이 이루어지게 된다. 이같은 소선 공급단계에서는 제1 및 제2 인출드럼(3)(8)만이 가동되고 오버트위스트(4)(5)(6)(7)는 회전이 정지된 상태를 유지하게 된다.

상기의 소선 공급과정을 통하여 공급된 소선(2)은 단순히 다수개(보다 구체적으로는 4개)의 소선이 집합된 상태로 각 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)와 접하고 있게 된다.

이와같은 상태에서 각 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)를 회전구동시킴에 있어 인접하는 오버 트위스트간에는 서로 상이한 방향으로 회전이 이루어지도록 함으로써 소선(2)들간의 꼬임이 이루어지게 된다. 즉, 상기 양 배선 롤러(12)(13) 사이에 위치하는 소선(2)은 상이한 회전방향으로 회전하는 오버 트위스트들의 회전에 의해서 구간별로 상이한 꼬임방향, 즉 + 방향과 - 방향으로 꼬임이 이루어지게 된다.

이를 보다 자세히 설명하면, 도면상에서 좌측에 설치된 오버 트위스트(4)가 코드 진행방향에서 볼 때 시계방향으로 회전하는 경우 그 왼쪽에서는 + 방향, 오른쪽에서는 - 방향으로 꼬임이 동시에 진행되고, 오버 트위스트(4)의 오른쪽에 위치하는 오버 트위스트(5)는 반시계 방향으로 회전하여 그 왼쪽은 - 방향, 오른쪽은 +방향의 꼬임이 형성된다.

이때, 상기 양 배선 롤러(12)(13)는 이들에 인접하여 설치된 오버 트위스트(4)(7) 회전에 의해 가해지는 꼬임력이 이들 배선롤러(12)(13)의 외측으로 전달되지 못하게 하는 고정점 역할을 함으로써 배선 롤러(12)(13) 안쪽 구간의 코드 꼬임밀도(ρ)가 균일하게 형성되도록 유도시켜 준다. 상기 고정점으로서의 양 배선롤러(12)(13)와 인접하여 설치된 오버 트위스트(4)(7)간의 간격은 오버 트위스트(4-7) 사이의 간격의 절반정도가 바람직하다.

다음, 꼬임방향이 상이한 코드(2')에 구조적 안정성을 부여하기 위한 방편으로 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)가 회전하는 마지막 단계에서 각각의 오버 트위스트 양편에 설치되어 있는 고정용 클립(14a)(14b)으로 코드(2')를 협지고정시켜서 경계부위의 꼬임밀도(ρ) 절대값이 증가되도록 한다.

이어서, 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 회전이 정지되고, 상기 코드(2')를 협지고정하고 있던 고정용 클립(14a)(14b)이 원위치로 복귀되도록 한 후에 제1, 제2인출드럼(3)(8)의 가동과 함께 이에 연동하여 권취대(9)의 회전이 이루어지도록 함에 의해서 상이한 꼬임밀도(ρ)와 상이한 꼬임방향으로 꼬여진 스틸코드(2')가 권취대(9)에 권취되어 진다.

이때, 상기 스틸코드(2')는 권취대(9)에 권취되는 과정에서 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 회전수(n) 바퀴만큼 100% 모두 꼬임형성이 되지 않고 α% 만큼 오버 트위스트 회전방향의 반대방향으로 풀리게 된다.

상기와 같은 일련의 공정이 진행된 다음에는 연선된 코드 제품이 권취기에 권취된 길이만큼 소선 공급대(1)로부터 소선(2)이 재차 공급되어 상기 공정을 반복함으로써 연속적인 스틸코드 제작이 이루어지게 된다.

이와같은 본 발명의 스틸코드 제작장치에서는 서로 인접하는 오버 트위스트간의 회전방향이 서로 다르게 하는데, 그 이유중의 하나는 동일한 에너지 공급에 대한 연선의 꼬임효율을 증가시키는데 있다.

그리고, 상기 오버 트위스트의 회전 속도는 2종류 이상을 갖고 있어야만 꼬임이 형성되는 바, 만일 권취대가 계속 가동하면서 불변의 회전속도로 오버 트위스트가 동일하게 회전하면 오버 트위스트 좌우에 꼬임이 발생되나 스틸코드가 진행하면서 전체적으로 꼬임이 발생되지 않게 된다.

한편, 오버 트위스트 변속용 회전제어를 위해서는 구동제어 장치를 설치하여 제1, 제2 인출드럼과 고정용 크립 및 권취대가 연동되도록 하여야 한다.

제2도는 상기 본 발명의 스틸코드 제조장치에 의해서 제작된 스틸코드의 구조를 보인 정면도이고, 제3(a)도 내지 제3(k)도는 제2도의 A-A선 내지 K-K선 단면도이며, 제4도는 본 발명에 따른 스틸코드와 종래 스틸코드의 코드 길이방향에 따른 꼬임밀도 및 꼬임방향 변화를 보인 그래프로서 이에 의거하여 본 발명의 스틸코드 구조 및 특성을 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이, 본 발명의 스틸코드(100)는 코드의 길이방향을 따라 구간별로 상이한 꼬임밀도(ρ)와 상이한 꼬임방향(+, 0, -)이 혼재된 구조로서, 보다 구체적으로는 꼬임방향이 +인 구간(Z연), 즉 ℓ + 구간의 경계부위를 지나 꼬임이 형성되지 않은 비연선의 ℓo 구간이 형성되고, 다시 그 경계부위를 지나서는 꼬임방향에 있어 상기 ℓ +와는 반대방향으로 꼬여진(S연) ℓ - 구간이 위치하고, 이에 연장된 부위에서는 다시 꼬임이 형성되지 않은 ℓo 구간으로 구성되고, ℓo 구간을 지나서는 다시 ℓ + 구간이 반복되는 식의 스틸코드(100)의 꼬임방향이 +, 0, -방향이 반복되는 구조임을 알 수 있다. 이때, 상기 ℓ + 구간과 ℓ -구간의 길이는 서로 동일하거나 거의 유사하게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 꼬임방향이 전환되는 각 경계부위 사이에는 제3(b)(d)(g)(i)(k)에서와 같이 꼬임밀도(ρ)의 절대값이 상대적으로 높은 값을 갖고 있으며, 제3(a)(e)(f)(j)에서는 일반적인 연선형태의 구조를 갖고 있으며 공급대(1)에서 공급되는 각 소선(2)의 공급길이간의 미세한 편차에 의해서 상대적으로 적게 공급된 소선은 연선의 구조적인 측면에서 내부(중심)쪽으로 배치되고 또한 상대적으로 많이 공급된 소선(2)은 외측으로 배치되는 연선형태를 갖는다.

상기 꼬임이 형성되지 않는 ℓo 구간은 앞서 살펴본 바의 제1도의 연선장치에서 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 상하롤러에 감겨진 길이만큼에 해당하는 평행소선이 잔존하는 비연선 구간으로서, 이러한 비연선 구간(ℓo)의 길이는 가능하면 짧게 형성되도록 하는 것이 바람직한 바 그 구체적인 길이는 20d(d:소선경) 이상으로서 ℓ +나 ℓ -의 길이보다는 적어야 한다.

이를 위해서는 오버 트위스트를 구성하는 상하롤러의 직경을 줄이거나 오버 트위스트 대신에 넓적한 직사각형 단면의 판재로 소선에 비틀림을 주어 꼬임이 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.

다음, 상기 스틸코드(100)에서 ℓ +구간과 ℓ -구간의 양측 경계부의 꼬임밀도(ρ)는 그 중앙부에 비해서 증가된 상태임을 알 수 있는데, 이는 본 발명의 장치를 이용한 연선 제조공정중 오버 트위스트(4)(5)(6)(7)의 회전 마지막 단계에서 고정용 크립(14a)(14b)으로 스틸코드를 고정시킨 결과이다.

즉, 제4도에서 300으로 표시된 경계구간에서는 ρ 절대값이 ρ+, ρ-에 대비하여 상대적으로 높은 것을 나타내며, 경계구간의 꼬임밀도(ρ 경계)는 ρ+, ρ-의 평균 절대값의 110 ~ 300% 범위를 갖도록 한 데에 본 발명의 기술적 특징을 두고 있는 바, 만일 110% 이하로 너무 낮으면 경계구간의 형성이 구조적으로 불안정해져서 쉽게 꼬임이 풀려지는 경향이 있으며, 반대로 300%를 초과하여 지나치게 꼬임밀도가 크면 소선에 심하게 가공경화되어 물성치의 저하가 우려된다.

또한, 상기 ℓ+구간과 ℓ-구간의 중간부위는 일반적인 연선 구조를 갖는 것이 바람직하나, 실제적으로는 각 소선의 공급길이간의 편차에 의해 상대적으로 적게 공급된 소선은 연선구조의 내부쪽으로 배치되고, 상대적으로 많이 공급된 소선은 외부쪽으로 배치되는 형태를 갖기 때문에 전체적으로 고무와의 접촉면적이 증가되어 타이어의 내구성이 향상된다.

한편, 제5도는 재질을 달리하는 선재별 단위길이당 +방향 비틀림에 대한 -방향 복원비틀림 경향을 보인 그래프로서, 각 소재별로 단위길이당 오버 트위스트로서 소선에 비틀림 응력을 준 횟수, 즉 오버 트위스트 회전수(n)를 X축으로 하고, 오버 트위스트 회전방향의 반대방향으로 풀린 회전수, 즉 - 방향 비틀림 복원횟수를 Y축으로 나타내었다.

제5도에서 알 수 있듯이, 오버 트위스트 회전수가 “A”일 때 완전 탄성체인 고무줄(E)의 경우에는 A 바퀴만큼 100% 반대방향으로 복원되어 꼬임밀도(ρ)가 0이 되고, 고탄소강 소재(D)는 소재내의 잔류탄성 비틀림 응력크기에 의해 AD/AE × 100% 만큼 복원되고, 구리선(B)의 경우 AB/AE × 100% 만큼 - 방향 비틀림 복원비율 α%를 갖는다.

즉, 각 소재별로 α% 값이 차이를 나타내게 되는데, 소재별 비틀림 응력에 대한 소성변형 항복점은 구리보다 고탄소강이 훨씬 높음을 알 수 있다.

한편, +n 값이 적은 구간에서는 아직 비틀림 소성변형이 초래되지 않아 비틀림 복원비율(α%)이 매우 높으나 +n값이 증가할수록 α값은 작아지게 된다.

이에따라 비록 오버 트위스트가 n 바퀴 회전하더라도 스틸코드용 소선을 이루는 고탄소강 소재는 항복점이 여타의 소재보다 매우 높기 때문에 (100 - α%)만큼만 꼬임에 기여하고 α% 만큼은 풀리게 된다.

상기 제2도에서 ℓ + 구간과 ℓ - 구간의 길이는 동일하거나 유사한 것이 바람직하고, 이들 구간의 길이는 오버 트위스트간의 배치간격에 의해 결정되는 바, 이때 ℓ + 구간과 ℓ - 구간의 길이는 최소한 ℓo 보다는 커야 한다.

다음, 꼬임밀도(ρ)는 ρ= 1/20d ∼ 1/80d(d: 소선경, mm) 범위가 바람직하며, 꼬임밀도(ρ)는 아래의 관계식에 따른다.

[수학식 1]

n : 오버 트위스트 회전수

2n : 인접 오버 트위스트간 회전수 차이

α : 비틀림 복원율(%)

ℓ : 각 오버 트위스트간 거리(mm)

한편, 꼬임밀도(ρ)가 1/20d 보다 크면 꼬임이 적어서 구조적 안정성면에서 불리하여 버클링(buckling) 문제가 발생되며, 1/80d 보다 적으면 꼬임이 너무 많아 생산성이 저하된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명의 고무 보강용 스틸코드는 1 ∼ 6 가닥의 소선으로 이루어진 1xn 구조의 스틸코드에 있어서 코드의 길이방향으로 상이한 꼬임밀도(ρ)와 상이한 꼬임방향이 혼재된 구성으로서 ρ+, ρ-구간의 가장자리부에 위치하는 경계구간은 상대적으로 높은 꼬임밀도를 유지하여 코드 구조의 안정화를 도모함에 따라 타이어 성형시 칼렌더링(calendering) 과정의 인장하중에서 꼬임이 풀리지 않기 때문에 취급 작업성 및 구조적 안정성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 스틸코드에서 ρ+, ρ- 구간에서는 일반적인 연선 형태로 이루어져 있음에 따라 고무와의 접촉면적을 풍부하게 제공하여 타이어의 수명을 증가시키는 내구력이 향상에 기여하게 된다.

한편, 본 발명의 스틸코드 제조장치는 아웃-아웃 방식으로서 소선 공급대 및 권취대가 회전체 내부의 크래들에 장착되지 않고 이들 구성부재들이 모두 외부에 설치되기 때문에 소선 공급대의 보빈 용량 및 댓수를 비롯한 권취대의 스풀 용량에 제한이 따르지 않아서 생산성 향상에 매우 유리하며, 또한 전체적인 연선 장치 자체가 매우 간단하기 때문에 설비 투자비의 절감 및 설비 보존의 편리함을 꾀할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명의 스틸코드 연선장치에서는 인접하는 오버 트위스트간에 회전방향이 서로 상이함으로 인해 꼬임효율이 증대되고 또한 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과도 기대되고 있다.

Claims (4)

1 ∼ 6 가닥으로 연선된 1xn구조(n =소선 수)로서 코드 길이방향으로 상이한 꼬임방향(+, 0, -)이 혼재되어 있는 스틸코드에 있어서, 코드 전구간의 평균 꼬임밀도(ρ)는 0 이며, 동일한 꼬임방향을 취하고 있는 구간에서 양측 경계부위가 중간부위에 비해 꼬임밀도(ρ)가 상대적으로 크며, 꼬임방향이 전환되는 양측 경계부 사이에서는 꼬임밀도(ρ)가 0인 값을 갖는 구조로서, 이때 상기 꼬임밀도(ρ)는 1/20d ∼ 1/80d(d: 소선경)의 범위를 갖고, + 꼬임밀도(ρ)를 갖는 길이(ℓ +)와 - 꼬임밀도(ρ)를 갖는 길이(ℓ -)는 서로 동일하며 꼬임밀도(ρ)가 0인 부위의 길이(ℓo) 보다는 크며, ℓo는 20d 이상이고, 경계부위의 꼬임밀도(ρ)는 ρ+, ρ- 의 평균 꼬임밀도(ρ)에 비해 110 ∼300%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 상이한 꼬임밀도와 꼬임방향을 갖는 고무 보강용 스틸코드.

소선 공급대로부터 공급되는 여러가닥의 소선을 일정한 길이만큼씩 이송시키는 제1 인출드럼과, 코드 진행방향을 회전축으로 해서 회전하여 꼬임방향과 꼬임밀도를 구간별로 주기적으로 달리하면서 연선 결합이 이루어지도록 하는 다수의 오버 트위스트와, 오버 트위스트의 회전에 의해 꼬여진 연선을 일정한 길이만큼씩 인출시켜 권취대로 이송되도록 하는 제2 인출드럼과, 상기 제1, 2 인출드럼과 권취대 및 다수의 오버 트위스트가 연동하여 구동되도록 하는 구동제어장치로 이루어짐을 특징으로 하는 상이한 꼬임밀도와 꼬임방향을 갖는 고무 보강용 스틸코드 제조장치.

제2항에 있어서, 상기 오버 트위스트의 설치 댓수는 짝수이며, 서로 인접하는 오버 트위스트간의 회전방향은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 상이한 꼬임밀도와 꼬임방향을 갖는 고무 보강용 스틸코드 제조장치.

제2항에 있어서, 상기 각 오버 트위스트의 양측에는 고정용 클립이 설치되는 것을 특징으로 하는 고무 보강용 스틸코드 제조장치.