KR100318896B1 - Single wire steel cord for reinforcing rubber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 타이어 및 공업용 벨트 등을 비롯한 각종 고무제품의 내부에 매설되어 보강재로 사용되는 스틸코드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to steel cords embedded in various rubber products including tires and industrial belts of vehicles and used as reinforcing materials.
본 발명은 한가닥의 강선으로 이루어진 단선 스틸코드로서 황동도금된 원형 강선의 냉간 압연에 의해 편평 형상의 단면으로 이루어지고 길이방향을 따라 나선형으로 비틀린 편평 나선형 구조에 기술적 특징이 있는 것으로, 이때 상기 편평형 강선의 편평비는 1.05 ∼ 2.5 이고, 장경은 0.2 ∼ 1.0mm 이며, 나선 피치는 장경의 2 ∼ 100배이고, 평탄면으로 이루어진 상,하면의 양 외측 모서리부가 원호상 곡면으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.The present invention has a technical feature in a flat spiral structure made of a cross-section of a flat shape by cold rolling of a brass plated round steel wire made of a single stranded steel wire and twisted spirally along a longitudinal direction, wherein the flat steel wire The flattening ratio is 1.05 to 2.5, the long diameter is 0.2 to 1.0 mm, the spiral pitch is 2 to 100 times the long diameter, and the upper and lower outer edge portions of the flat surface are preferably configured to have an arcuate curved surface.
본 발명의 단선 스틸코드는 편평 단면을 갖는 강선이 일정한 나선형 형상으로 비틀린 구조로서 타이어 보강용 소재에서 요구되는 다른 품질특성을 크게 저하시키거나 함이 없이 내피로성과 고무 접착성을 향상시켜 궁극적으로는 타이어의 내구성을 향상시킴은 물론 단지 한가닥의 단선이 사용됨으로써 타이어의 경량화에 유리하고, 또한 종래 연선형 스틸코드 제조공정에 비해 연선 공정을 생략할 수 있기 때문에 경제적인 고무 보강재로서의 새로운 단선 스틸코드 구조로 기대되고 있다.The single-wire steel cord of the present invention is a structure in which a steel wire having a flat cross section is twisted into a constant spiral shape and ultimately improves fatigue resistance and rubber adhesion without significantly reducing other quality characteristics required for tire reinforcing materials. New single-wire steel cord structure as an economic rubber reinforcement because it improves the durability of tires, and is advantageous in weight reduction of tires by using only one strand of wire, and it can omit the twisted wire process compared to the conventional stranded steel cord manufacturing process. It is expected.
Description
본 발명은 차량의 타이어 및 공업용 벨트 등을 비롯한 각종 고무제품의 보강재로 사용되는 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 스틸코드를 편평 단면을 갖는 단선(single wire)으로 구성함에 있어 그 편평 단면의 와이어가 나선상으로 꼬여진 편평 나선형 강선으로 이루어지도록 함으로써 고무와의 접착성 및 내피로성의 향상을 도모하고 타이어의 경량화를 달성할 수 있도록 한 고무보강용 단선 스틸코드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel cord used as a reinforcement material for various rubber products, including tires for automobiles, industrial belts, and the like. More particularly, the steel cord includes a single wire having a flat cross section. The present invention relates to a single-strength steel cord for rubber reinforcement, which is made of a flat spiral steel wire twisted in a spiral shape to improve adhesion to rubber and fatigue resistance and to achieve lightweight tires.
일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트 등과 같은 탄성 중합체 제품의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 스틸코드(steel cord)는 강도, 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성, 접착성 등이 다른 종류의 보강재에 비해서 타이어 보강재에서 요구되는 특성을 만족시키기 때문에 특히 타이어의 보강용으로 많이 사용되어 왔으며 날로 그 사용량이 급속하게 증가되고 있는 추세에 있다.In general, among the various types of reinforcing materials used to reinforce elastomeric products such as tires or conveyor belts of a vehicle, steel cords have different types of reinforcing materials having different strength, modulus, heat resistance, heat transfer rate, fatigue resistance, and adhesiveness. Compared with the tire reinforcing material to meet the characteristics required, in particular for the reinforcement of the tire has been used a lot, and the amount of use is increasing rapidly.
한편, 내부공간이 공기로 충진된 래디얼 타이어는 방사선 모양의 카카스 코드를 가지는 래디얼 카카스 부위와, 이 카카스의 반경 방향 외측에 배열되어 트레드 부위를 보강하는 벨트층으로 구성되어 있다. 이와같은 래디얼 타이어의 벨트층 및 카카스층에는 통상적으로 0.15 ∼ 0.38mm 직경의 원형 단면을 갖는 극세강선을 2 ∼ 20 본 정도 연선결합시켜 구성된 스틸코드가 매설되어 이들 벨트층과 카카스층의 보강이 이루어지도록 하고 있다.On the other hand, a radial tire filled with air in its inner space is composed of a radial carcass portion having a radioactive carcass cord and a belt layer arranged on the radially outer side of the carcass to reinforce the tread portion. The belt cord and the carcass layer of such a radial tire are usually embedded with steel cords formed by joining two to twenty fine wires having a circular cross section of 0.15 to 0.38 mm in diameter to reinforce the belt layer and the carcass layer. This is done.
이같이 고무제품의 내부에 매설되어 보강재로서의 역할을 하는 스틸 코드의 연선결합된 단면은 대개가 원형을 띠고 있는 바, 이러한 종래 강연선 스틸 코드의 일예를 도1에 의거하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.As described above, a stranded cross-section of a steel cord embedded in a rubber product and serving as a reinforcing material is generally circular, and thus, an example of such a conventional steel wire steel cord will be briefly described with reference to FIG. 1.
도시된 바의 스틸 코드는 래디얼 타이어의 벨트부에 주로 사용되는 2층연 구조의 스틸코드로서, 스틸코드(1)는 세가닥의 내측 소선(1a)을 연합시킨 하연의 주위로 6가닥의 외측 소선(1b)이 연합된 이른바 3+6 구조를 취하고 있음을 알 수 있다.The steel cord shown is a two-layered steel cord mainly used for the belt portion of a radial tire, and the steel cord 1 has six strands of outer strands around the lower edge of the three strands of inner strands 1a. It can be seen that (1b) has a combined so-called 3 + 6 structure.
그러나, 상기와 같은 종래의 스틸코드는 이를 구성하는 소선의 가닥수가 많아 구조가 복잡하고, 스틸코드의 제조시 소선간의 연선을 위한 연선공정을 필요로 하여 제조공정의 복잡화에 따른 제조비용이 높아지는 문제점이 있다.However, the conventional steel cord as described above has a large number of strands of the wires constituting the structure, and the structure is complicated. There is this.
그리고, 상기 종래의 스틸코드는 인접한 소선끼리 서로 접촉한 상태로 결합되어 있음에 따라 코드의 내부에 미세한 공극(H)이 존재하게 되는데, 이러한 공극은 타이어 주행시 고무 사이로 수분이 침투될 때 강선의 부식을 증폭시키는 통로로 작용하여 고무와 스틸코드간의 접착층의 급격한 손상을 초래하여 벨트층과 스틸 코드 사이가 서로 분리되는 치명적인 문제점이 있다.In addition, the conventional steel cord is coupled to each other in the state in which the adjacent wires are in contact with each other, there is a fine void (H) inside the cord, this void is corroded of the steel wire when moisture is infiltrated between the rubber when running the tire By acting as a passage to amplify the resulting damage to the adhesive layer between the rubber and the steel cord has a fatal problem that the belt layer and the steel cord is separated from each other.
이에 더하여 종래의 스틸코드 구조하에서는 타이어의 회전시 수반되는 반복적인 굴신 운동으로 인해 인장과 압축이 반복되는 가혹한 외압이 스틸코드로 전달되면 소선끼리의 접촉으로 인해 접촉부위에서 마멸되는 프렛팅(fretting)이 발생되어 내피로성의 약화가 초래되기 때문에 결과적으로 타이어의 내구력이 떨어지게 되는 단점이 있다.In addition, under the conventional steel cord structure, the fret that wears at the contact part due to the contact between the wires when severe external pressure, which is repeatedly tensioned and compressed, is transmitted to the steel cord due to the repetitive flexing motion accompanying the tire rotation. Because of the occurrence of weakening of fatigue resistance, there is a disadvantage that the durability of the tire is reduced as a result.
또한, 최근에는 차량 주행속도의 고속화에 부응하여 보다 높은 수준의 내구성을 지니는 타이어가 요구되고 있으며, 환경보호 차원에서 차량의 저연비화를 위해 타이어의 경량화가 요구됨에 따라 스틸코드 자체의 중량을 낮추고 코드 경을 감소시킬 수 있는 새로운 구조의 스틸코드의 개발에 관심이 모아지고 있다.In addition, in recent years, tires having a higher level of durability are required to meet the high speed of the vehicle, and in order to protect the environment, the weight of the steel cord itself is reduced and the cord is reduced as the tire is required to be lighter. Attention has been drawn to the development of a new structure of steel cord that can reduce the hardness.
상기 복수개의 강선을 연선시켜 결합시킨 원형 단면구조의 스틸 코드와는 다른 구조로서 단일 소선(single wire)으로 이루어진 와이어 코드를 고무제품의 보강재로 사용함으로써 상기 연선형태의 스틸코드에서 제기되는 문제점이 배제되도록 한 기술이 알려져 있는 바, 이러한 종래 단선 스틸코드의 대표적인 몇가지 예를 도2를 통해서 살펴보고자 한다.The steel cord of the stranded wire type is excluded by using a wire cord made of a single wire as a reinforcing material of a rubber product, which is different from the steel cord of the circular cross-section structure in which the plurality of steel wires are stranded together. As far as the technology is known, some representative examples of such a conventional single-wire steel cord will be described with reference to FIG. 2.
먼저, 도2의 (가)는 미국특허 4,011,899호에 개시되어 있는 공기주입 타이어용 편평 와이어 코드(flat wire cords)(10) 구조를 보인 것으로, 이는 직사각형 단면으로 이루어진 편평형 와이어로서 편평비(W/t)가 2 이상인 구조이고, (나)는 미국특허 제3,794,079호에 나타나 있는 편평 와이어 코드(20)로서 이는 상기 (가)와 대략 동일한 단면구조이나 단지 표면에 요홈부(indent)(21)가 구비된 점에서 차이를 보이고 있다.First, Figure 2 (a) shows a flat wire cords (10) structure for the air injection tire disclosed in U.S. Patent No. 4,011,899, which is a flat wire having a rectangular cross section (W / t ) Is a structure having two or more, and (b) is a flat wire cord 20 shown in U.S. Patent No. 3,794,079, which has approximately the same cross-sectional structure as (a) but has an indent 21 on a surface thereof. It is showing a difference in the point.
그런데, 상기 도2의 (가),(나)에 도시된 바의 사각형 단면으로 이루어진 편평 와이어 코드(10)(20)의 경우에는 양자 공히 와이어 자체의 직진성이 떨어지기 때문에 내피로성이 낮다는 문제점이 있으며, 특히 (나)에 도시된 편평 와이어 코드(20)의 경우에는 표면 요홈부(21)의 형성에 의해 고무와의 접착면적이 증대되어 접착성의 향상이 기대되긴 하나 와이어의 길이방향을 따라 요홈부가 있는 부위와 없는 부위간에 기계적 물성치의 산포가 크다는 단점이 있다.However, in the case of the flat wire cords 10 and 20 having a rectangular cross section as shown in FIGS. 2A and 2B, the straightness of the wires themselves is inferior, so the fatigue resistance is low. In particular, in the case of the flat wire cord 20 shown in (b), the adhesion area with the rubber is increased by the formation of the surface groove 21 so that the adhesion is expected to be improved, but along the longitudinal direction of the wire. There is a disadvantage in that the distribution of mechanical properties is large between the portion with and without the groove.
그리고, 도2의 (다)는 일본공개특허공보 평9-39510호의 공기주입 타이어에 사용되는 단선 스틸코드(30)로서, 이는 상대적으로 얇은 두께의 중앙부(31)의 양측단부상에 중앙부의 두께보다는 상당히 큰 지름을 갖는 원형 확대부(32)가 구비됨으로써 전체적으로 아령 형상의 단면을 이루고 있다.Fig. 2 (c) is a single-wire steel cord 30 used in the pneumatic tire of Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-39510, which is the thickness of the center portion on both side ends of the relatively thin thickness center portion 31. Rather, the circular enlarged portion 32 having a considerably larger diameter is provided, thereby forming a cross section of a dumbbell shape as a whole.
상기 아령형 단면의 단선 스틸코드(30)는 타이어 벨트층에의 매설시 면내 방향의 굴곡강도는 증가시키고 면외 방향의 굴곡강도는 낮추도록 설계함으로써 타이어의 주행시 조종안정성의 향상을 도모하고 있긴 하나, 단면 형상의 복잡화에 따라 제조공정이 번거롭고 또한 별도의 제조장치를 필요로하여 제조비용이 크게 증가되는 단점이 지적되고 있다.The single-wire steel cord 30 of the dumbbell-shaped cross section is designed to increase the flexural strength in the in-plane direction and lower the flexural strength in the out-plane direction when embedded in the tire belt layer, but to improve the steering stability during running of the tire, Due to the complexity of the cross-sectional shape, it is pointed out that the manufacturing process is cumbersome and a separate manufacturing apparatus is required, which greatly increases the manufacturing cost.
본 발명은 종래 복수 소선이 사용된 연선구조의 고무제품 보강용 스틸코드에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점을 감안하여 스틸 코드를 편평형 단선으로 구성함으로써 공극에 의한 부식전파와 마찰마모 및 코드 경 증대 등의 문제점이 해결되도록 하고, 또한 편평형 단선 스틸코드를 꼬아주어 직진성의 증대가 이루어지도록 함으로써 내피로성을 개선시킨 고무제품 보강용 단선 스틸코드를 제공하는 데 발명의 목적을 두고 있다.In view of the above-mentioned problems pointed out in the steel cord for reinforcing rubber products of a stranded wire structure in which a plurality of wires are conventionally used, the steel cord is composed of flat single wires to increase corrosion propagation, frictional wear, and cord diameter. It is an object of the present invention to provide a single-wire steel cord for reinforcing rubber products by improving the fatigue resistance by solving the problem of the twisted flat wire steel cord to improve the straightness.
본 발명의 다른 목적은 기존의 단선 형태의 스틸코드 보다도 높은 내피로성과 향상된 고무 접착성을 구비하도록 함과 아울러 별도의 부가적인 제조설비를 필요로 함이 없이 통상의 스틸코드 연선장치를 활용하여 손쉽게 제작이 될 수 있는 단선 스틸코드를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a higher fatigue resistance and improved rubber adhesion than the conventional single-wire steel cord, and to easily utilize a conventional steel cord twisted pair device without the need for additional manufacturing equipment It is to provide a single wire steel cord that can be manufactured.
도1은 종래 3+6 구조의 스틸코드에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a steel cord of the conventional 3 + 6 structure.
도2의 (가) 내지 (다)는 종래 단선 스틸코드의 구조를 보인 부분 사시도.Figure 2 (a) to (c) is a partial perspective view showing the structure of a conventional single-wire steel cord.
도3의 (가),(나)는 본 발명의 단선 스틸코드 제조과정을 보여주는 것으로,Figure 3 (a), (b) shows a single-wire steel cord manufacturing process of the present invention,
(가)는 압연가공 이전 상태의 소선 강선에 대한 단면이고,(A) is the cross section of the stranded steel wire in the state before rolling.
(나)는 압연가공에 의해 편평화된 강선의 단면이다.(B) is the cross section of steel wire flattened by rolling process.
도4는 본 발명의 일실시예 단선 스틸코드에 대한 정면도.Figure 4 is a front view of an embodiment disconnected steel cord of the present invention.
도5는 본 발명의 편평 나선형 단선 스틸코드가 보강재로 사용된 벨트나 카카스층의 단면구조도.5 is a cross-sectional structural view of a belt or carcass layer in which the flat spiral single-wire steel cord of the present invention is used as a reinforcing material.
(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))((Description of the code for the main part of the drawing))
40. 단선 스틸코드 40'. 모재 강선40. Single wire steel cord 40 '. Base material liner
41. 황동도금층 a. 장경41. Brass plated layer a. Long view
b. 단경 P. 피치b. Short diameter P. pitch
R. 고무R. rubber
본 발명의 상기 목적은 황동도금된 단일 강선만으로된 스틸코드에 있어서, 단일 강선을 냉간압연하여 편평형상의 단면이 되도록 하고, 편평 단면의 강선에 비틀림 응력을 부여하여 나선형으로 꼬여진 구조의 편평 나선형 단선 스틸코드에 의해서 달성된다.The above object of the present invention, in the steel cord consisting of a single steel wire, brass plated, cold rolled single steel wire to be a flat cross-section, applying a torsional stress to the steel wire of the flat cross-section flat spiral spiral wire It is achieved by steel cord.
즉, 본 발명은 종래의 스틸코드에서와 같이 여러 가닥의 강선을 서로 연선결합시킨 구조가 아닌 단지 한 가닥의 강철로 된 소선(단선)만을 이용하여 타이어의 벨트층 및 카카스층에 보강재로 사용되도록 한 것으로, 이로서 보강재로서의 스틸사용 총량 및 벨트층의 두께를 동시에 감소시킬 수 있어 궁극적으로는 타이어의 중량을 경량화할 수 있다는 이점이 있다.That is, the present invention is used as a reinforcing material for the belt layer and the carcass layer of the tire by using only one strand of steel (single wire), not a structure in which several strands of wires are stranded together as in a conventional steel cord. As a result, the total amount of steel used as the reinforcing material and the thickness of the belt layer can be simultaneously reduced, thereby ultimately reducing the weight of the tire.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과와 관련된 구체적인 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Specific matters related to the above objects and technical configurations of the present invention and the effects thereof will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도3의 (가),(나)는 본 발명의 단선 스틸코드 제조과정을 보여주는 것으로,Figure 3 (a), (b) shows a single-wire steel cord manufacturing process of the present invention,
(가)는 압연가공 이전 상태의 소재 강선에 대한 단면이고, (나)는 압연가공에 의해 편평화된 단선 스틸코드의 단면이며, 도4는 본 발명의 일실시예 단선 스틸코드에 대한 정면도이다.(A) is a cross section of a raw steel wire in the state before rolling, (B) is a cross section of a single wire steel cord flattened by rolling, Figure 4 is a front view of an embodiment single wire steel cord of the present invention. .
먼저, 도3의 (가)에 도시된 바와같이, 압연 전의 본 발명 모재 강선(40')은 종래의 여러 소선의 연선결합에 의한 스틸코드에 사용되는 소선과 마찬가지로 원형 단면으로 이루어지고 그 표면부에 황동도금층(41)이 도금된 구성을 취하고 있다.First, as shown in Fig. 3 (a), the base steel wire 40 'of the present invention before rolling has a circular cross section similar to the wire used for steel cords by twisted wire coupling of several conventional wires and the surface portion thereof. The brass plated layer 41 is plated.
이와같은 황동도금된 모재 강선(40')은 냉간 압연에 의해서 도3의 (나)에서와 같이 그 단면이 편평 형상으로 바뀌게 된다. 이때, 냉간 압연에 의해 편평화된 단선 스틸코드(40)는 상면과 저면이 평탄면을 이루며 양 외측의 모서리면은 원호상 곡면을 이루게 된다.The brass plated base steel wire 40 ′ is changed into a flat shape by cold rolling as shown in FIG. 3 (b). At this time, the single-wire steel cord 40 flattened by cold rolling forms a top surface and a bottom surface, and both outer edge surfaces form an arcuate curved surface.
이어서, 상기와 같이 압연을 통해서 편평화된 단선 스틸코드(40)는 비틀림 응력이 부여됨에 의해 도4에 도시된 바와같이 나선형으로 비틀어진 구조로 되어 본 발명의 편평 나선형 단선 스틸코드로 완성된다.Subsequently, the single wire steel cord 40 flattened by rolling as described above is a spirally twisted structure as shown in FIG. 4 by applying a torsion stress, thereby completing the flat spiral single wire steel cord of the present invention.
본 발명의 편평 나선형 단선 스틸코드 구조를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the flat spiral single-wire steel cord structure of the present invention in more detail as follows.
먼저, 편평 나선형 형상에 있어서 그 두께 방향의 최소 직경인 단경(b)에 대한 폭 방향의 최대 직경인 장경(a)의 비, 즉 편평비(a/b)는 1.05 ∼ 2.5 이고, 장경(a)의 크기는 0.2 ∼ 1.0mm 이며, 나선평 피치(P)는 장경(a)에 대해 2 ∼ 100배이고, 연방향은 S연 또는 Z연중 어느 것이나 가능하며, 편평형상의 모서리 부위는 원호상 곡면으로 구성되는 것이 바람직하다.First, in the flat spiral shape, the ratio of the long diameter a that is the largest diameter in the width direction to the short diameter b that is the minimum diameter in the thickness direction, that is, the flat ratio a / b is 1.05 to 2.5, and the long diameter a The size of is 0.2 ~ 1.0mm, the helix flat pitch (P) is 2 to 100 times the long diameter (a), the direction of the direction can be either S or Z, the flat edge portion is composed of an arcuate curved surface It is desirable to be.
본 발명의 스틸코드 구조에서 단면형태 및 구조를 상기와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.The reason for limiting the cross-sectional shape and structure in the steel cord structure of the present invention as described above is as follows.
먼저, 본 발명의 단선 스틸코드의 최대 직경인 장경(a)을 0.2 ∼ 1.0mm 로한정한 이유는, 선경이 0.2mm 미만으로 되어 너무 가는 경우에는 보강재로서 충분한 인장강도를 만족시킬 수 없으며, 반대로 1.0mm를 초과하여 선경이 너무 굵어지게 되면 타이어의 벨트층 및 카카스층의 고무 두께의 증가를 초래하여 타이어의 경량화에 역행하고 주행시 승차감이 떨어지게 되는 문제점이 있다.First, the reason for limiting the maximum diameter (a), which is the maximum diameter of the single-wire steel cord of the present invention, to 0.2 to 1.0 mm is that when the wire diameter becomes less than 0.2 mm, sufficient tensile strength cannot be satisfied as a reinforcing material, on the contrary, 1.0 If the wire diameter becomes too thick in excess of mm, the rubber thickness of the belt layer and the carcass layer of the tire increases, thereby reducing the weight of the tire and reducing the riding comfort during driving.
다음, 단선 스틸코드의 편평비(a/b)가 1.05 미만일 경우에는 편평화로 인한 효과인 고무와 접촉되는 단선 스틸코드 표면적 증가를 기대할 수 없고, 2.5를 초과하는 경우에는 압연 가공율이 너무 높아 가혹한 소성변형으로 인해 강선 내부에 크랙이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 편평비를 1.05 ∼ 2.5 의 범위로 제한하고 있다.Next, when the flatness ratio (a / b) of the single-wire steel cord is less than 1.05, the increase in the surface area of the single-wire steel cord in contact with rubber, which is an effect of flattening, cannot be expected. Plastic deformation causes cracks in the steel wire. Therefore, in the present invention, the flat ratio is limited to the range of 1.05 to 2.5.
또한, 나선형 피치(P)를 장경(a) 대비 2 ∼ 100 배로 한정한 것은, 2배 미만으로 너무 작으면 생산성 측면에서 불리하고, 반대로 나선형 피치를 100 배 보다 크게 하면 나선형으로 인한 효과인 내피로성의 향상을 기대할 수 없기 때문이다.Further, limiting the helical pitch P to 2 to 100 times the long diameter a is disadvantageous in terms of productivity if it is too small, less than 2 times. On the contrary, if the helical pitch is larger than 100 times, fatigue resistance, which is an effect due to the spiral, is caused. This is because no improvement can be expected.
일반적으로 스틸코드의 내피로성 향상 방안은 여러 가지가 알려지고 있는 바, 그중에서도 강선의 직진성 정도에 따라 내피로성이 상당히 좌우되기 때문에 강선의 직진성을 높임으로써 스틸코드의 내피로성을 증가시키는 방안이 중요하게 다루어지고 있다.In general, there are many known ways to improve the fatigue resistance of steel cords. Among them, fatigue resistance depends on the degree of straightness of steel wires. Therefore, it is important to increase the fatigue resistance of steel cords by increasing the straightness of steel wires. Is being dealt with.
다시말하면, 직진성이 나쁜 강선, 즉 굽혀져 강선 자체내에 굽힘응력 (bending stress)이 존재하는 강선의 경우에는 강선 자체의 소재가 강인하여도 내피로성이 급격히 저하된다.In other words, in the case of a steel wire having a poor straightness, that is, a bending wire having bending stress in the steel wire itself, fatigue resistance is sharply lowered even if the material of the steel wire itself is strong.
그런데, 일반 단선인 경우로서 특히 타이어 보강용 스틸코드와 같은 극세물(직경이 매우 가는 와이어 제품)의 경우에는 양호한 직진성을 갖도록 하는 것이 매우 어렵고, 특히 편평 단면을 갖는 강선에서의 직진성 제어는 한층 더 난해한 것으로 알려져 있다.By the way, in the case of general disconnection, it is very difficult to have good straightness especially in the case of ultrafine objects (wire products having very small diameters) such as steel cords for reinforcing tires, and in particular, the straightness control in steel wire having a flat cross section is further improved. It is known to be difficult.
한편, 강선을 편평화하여 타이어의 보강재로 사용하는 경우중 특히 벨트층에 있어서는 면내 방향의 굴곡강도가 강해지는 반면에 면외 방향으로는 얇아서 부드러운 물리적 성능을 부여해 주는 장점이 있다. 이에 따라, 타이어 성능 측면에서는 코너링시 노면과 접지하는 면적을 증가시켜 안전한 조종성을 확보하고, 또한 노면으로부터 전달되는 충격을 완화시켜 우수한 승차감을 발휘토록 한다.On the other hand, when the steel wire is flattened and used as a tire reinforcement material, in particular, in the belt layer, the flexural strength in the in-plane direction becomes strong, while in the out-plane direction, there is an advantage of providing a soft physical performance. Accordingly, in terms of tire performance, it is possible to increase the area of the road surface and the ground when cornering, to secure safe maneuverability, and to alleviate the shock transmitted from the road surface, thereby exerting a superior ride comfort.
본 발명은 편평 형상의 강선에 대하여 그 진행 방향에 대한 중심축을 기준으로 비틀림 응력을 부여함으로써 강선의 직직성이 확보되도록 한 것을 일 구성요지로 하고 있다.The present invention is intended to ensure the straightness of the steel wire by applying a torsional stress to the flat steel wire on the basis of the central axis of the traveling direction.
본 발명에 따른 단선 스틸코드의 기계적 성질은, 인장강도는 270kgf/mm2이상이고, 파단신율은 1.5 ∼ 3.0% 범위가 적절한 바, 이러한 조건을 만족시키는 강선은 JIS 규격의 피아노 선재 SWRS 82A(C=0.82%)나, 보다 높은 고강도를 얻기 위해 과공석강 피아노 선재(0.8% ＜ C ≤ 1.1%)를 모재 와이어 로드로 하여 반복적인 냉간 신선가공과 파텐팅 열처리를 실시하고 최종적으로 습식 신선공정을 행함으로써 얻어지게 된다.The mechanical properties of the single-wire steel cord according to the present invention, the tensile strength is 270kgf / mm 2 or more, the elongation at break is suitable in the range of 1.5 to 3.0% bar, the steel wire that satisfies these conditions is the JIS wire piano wire SWRS 82A (C = 0.82%) or repetitive cold drawing and parting heat treatment using a super wire steel piano wire (0.8% <C ≤ 1.1%) as the base wire rod to obtain higher strength. Is obtained.
그리고, 본 발명의 단선 스틸코드가 타이어 고무속에 매입되어 고무와의 사이에 보다 높은 접착성을 확보하도록 하기 위해서 그 표면부에 형성되는 황동도금층의 두께는 0.05 ∼ 20μm가 바람직하며, 그 중에서도 0.07 ∼ 1.5μm 범위가 가장 유리하다.The thickness of the brass plating layer formed on the surface thereof is preferably 0.05 to 20 µm, in order to ensure that the single-wire steel cord of the present invention is embedded in the tire rubber to ensure higher adhesion to the rubber. The 1.5 μm range is most advantageous.
한편, 상기 황동도금층중의 구리 함량은 55 ∼ 70%가 바람직한 바, 보다 바람직하기로는 황동도금에 제3의 원소인 Co, Fe, Ni 등을 0.1 ∼ 5.0%의 범위로 첨가하여 3원 합금도금이 이루어지도록 함으로서 고무와 강선간의 접착성 향상과 더불어 내부식성 및 시효 접착성도 개선되도록 할 수 있을 것이다.On the other hand, the copper content of the brass plating layer is preferably 55 to 70%, more preferably ternary alloy plating by adding a third element Co, Fe, Ni, etc. in the brass plating in the range of 0.1 to 5.0% By doing so, it will be possible to improve the adhesion between the rubber and the steel wire, as well as the corrosion resistance and aging adhesion.
본 발명의 단선 스틸코드를 사용하여 타이어를 제작하는 타이어 메이커에서는 단선 스틸코드를 타이어에 매입할 때 벨트층과 카카스층의 보다 우수한 평탄성 확보를 위해 연방향 S, Z를 서로 교대로 배열되도록 하는 방안이 고려되어질 수 있을 것이다. 이와같이 스틸코드의 연방향이 서로 교대료 배열되어 타이어 고무중에 매설되면 스틸코드의 잔류 비트림 응력이 서로 상쇄되는 효과를 기대할 수 있다.In a tire maker that manufactures tires using the single-wire steel cord of the present invention, when the single-wire steel cord is embedded in the tire, the longitudinal directions S and Z are alternately arranged in order to ensure better flatness of the belt layer and the carcass layer. The solution may be considered. As such, when the longitudinal directions of the steel cords are alternately arranged and embedded in the tire rubber, the residual bite stress of the steel cords can be expected to cancel each other.
한편, 도5는 본 발명에 따른 단선 스틸코드(40)가 고무(R)중에 매설된 상태를 보인 것으로, 도시된 바와같이 단선으로 이루어져 있음에 따라 코드가 차지하는 스틸의 중량과 코드를 포함하는 고무의 두께를 감소시킬 수 있어 타이어의 경량화를 달성할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, Figure 5 is a single-wire steel cord 40 according to the present invention showing a state buried in the rubber (R), as shown is made of a single wire as shown in the rubber containing the weight and code of the steel cord Since the thickness of the tire can be reduced, there is an advantage that weight reduction of the tire can be achieved.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.
본 발명에 따른 편평 나선형 단선 스틸코드와 종래의 단선 스틸코드간에 물성을 비교평가하기 위하여 직경이 5.5mm인 0.82% 탄소(C) 중량의 고탄소강으로 이루어진 소재 와이어 로드를 사용하여 이를 산세, 건식 신선, 열처리, 황동도금 공정을 순차적으로 거친 후, 마지막 습식 신선공정에서 신선하여 0.3mm 직경의 강선을 얻고, 이를 이용하여 아래의 표1과 같은 조건으로 시편을 제작하였다.In order to evaluate the physical properties between the flat spiral single-wire steel cord and the conventional single-wire steel cord according to the present invention using a material wire rod made of high carbon steel of 0.82% carbon (C) weight of 5.5mm in diameter, pickling and dry drawing After passing through the heat treatment and brass plating processes in sequence, the wire was drawn in the last wet drawing process to obtain a steel wire with a diameter of 0.3 mm, and the specimens were manufactured under the conditions shown in Table 1 below.
상기 제조공정을 통해서 얻어진 본 발명의 실시예 시편과 비교예 시편 및 종래예 시편에 대하여 내피로성과 고무접착성을 측정하였 던 바, 그 결과는 아래의 표1에 나타나 있다.Fatigue resistance and rubber adhesiveness were measured for the example specimens, the comparative example specimens, and the conventional specimens of the present invention obtained through the manufacturing process, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표1에서 *로 표시된 내피로성과 고무 접착성은 종래예를 100으로 하여 이에 대한 상대적인 비율로 평가한 수치이다.Fatigue resistance and rubber adhesiveness indicated by * in Table 1 is a numerical value evaluated by a relative ratio to the conventional example as 100.
내피로성 시험은 단선 전용 내피로성 평가용으로 개발된 헌터 피로시험기(HUNTER FATIGUE TESTER, HUNTER SPRING사 제조)를 이용하여 조사하였고, 고무 접착성은 미국 표준 시험방법(ASTM 2229)에 의해 고무와의 접착력을 비교조사하였다.Fatigue resistance test was investigated using a Hunter fatigue tester (HUNTER FATIGUE TESTER, manufactured by HUNTER SPRING) developed for evaluating fatigue resistance for disconnection, and rubber adhesiveness was measured by the American standard test method (ASTM 2229). Comparative investigation.
그리고, 직진성은 300mm 간격에서 시편의 휨 정도(Arc Height)를 측정하여 mm로 표시하였다.In addition, the straightness was measured in mm by measuring the arc height of the specimen at 300 mm intervals.
상기 표1에서와 같이, 본 발명의 실시예1 내지 실시예5의 단선 스틸코드는 종래의 원형 단면을 갖는 단선 스틸코드(종래예)에 비해 내피로성이 월등히 향상된 특성을 발휘하고 있음을 알 수 있는 데, 이는 본 발명의 단선 스틸코드가 비틀림 응력에 의한 나선형 향상으로 변형되면서 직진성의 향상이 이루어진 데에 기인하는 것으로 판단된다.As shown in Table 1, it can be seen that the single-wire steel cords of Examples 1 to 5 of the present invention exhibit significantly improved fatigue resistance compared to conventional single-wire steel cords (conventional examples) having a circular cross section. This is believed to be attributable to the improvement of straightness as the single-wire steel cord of the present invention is deformed into a spiral improvement due to torsional stress.
한편, 상기 표1의 비교예는 적절한 편평비를 갖지만 나선형 피치가 무한대(∞)인, 즉 나선형으로의 꼬임이 없이 단순히 편평 형상만을 구비한 구조로서 실시예 시편은 물론 종래예 시편에 비해서도 훨씬 떨어진 내피로성을 나타내고 있음을 알 수 있는 데, 이는 시편 강선의 직진성이 좋지 못함에 기인하는 것으로 판단된다.On the other hand, the comparative example of Table 1 has a proper flatness ratio, but the spiral pitch is infinite (∞), that is, a structure with only a flat shape without twisting in a spiral, far more than the embodiment specimens as well as the conventional specimens It can be seen that fatigue is shown, which may be due to the poor straightness of the specimen wire.
그리고, 본 발명의 실시예1 내지 실시예5의 단선 스틸코드는 종래예의 원형 단면을 갖는 단선 스틸코드에 비해 고무 접착성 측면에서 향상된 특성을 나타내고 있음을 알 수 있는 데, 이는 편평화에 의해서 고무와의 접촉면적이 증가됨에 기인한다.In addition, it can be seen that the single-wire steel cords of Examples 1 to 5 of the present invention exhibit improved properties in terms of rubber adhesiveness compared to single-wire steel cords having a circular cross section of the conventional example, which is flattened by rubber. This is due to an increase in the contact area with the.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 단선 스틸코드는 편평 단면을 갖는 강선이 일정한 나선형 형상으로 비틀린 구조로서 타이어 보강용 소재에서 요구되는 다른 품질특성을 크게 저하시키거나 함이 없이 내피로성과 고무 접착성을 향상시켜 궁극적으로는 타이어의 내구성을 향상시킴은 물론 단지 한가닥의 단선이 사용됨으로써 타이어의 경량화에 유리하고, 또한 종래 연선형 스틸코드 제조공정에 비해 연선 공정을 생략할 수 있기 때문에 경제적인 고무 보강재로서의 새로운 단선 스틸코드 구조로 기대되고 있다.As described above, the single-wire steel cord of the present invention is a structure in which a steel wire having a flat cross section is twisted in a constant spiral shape, without fatigue or deterioration of other quality characteristics required for tire reinforcing materials without fatigue or rubber adhesiveness. Economical rubber reinforcement as it improves the durability of the tire and ultimately improves the durability of the tire as well as the weight reduction of the tire by using only one strand, and also eliminates the twisted wire process compared to the conventional stranded steel cord manufacturing process. It is expected to be a new single-wire steel cord structure.
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