KR100466427B1 - 낮은 저하중 신율과 높은 고무침투성을 갖는 고무보강재용 스틸 코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이 방향으로 투영시 비정다각형의 형상을 갖도록 형부된 강선이 적어도 한 본 이상 포함되어 낮은 저하중 신율과 높은 고무침투성을 갖도록 한 고무 보강재용 스틸 코드에 관한 것이다.

본 발명의 스틸 코드는, 한변의 길이가 피가공 대상 강선(4) 직경의 3∼50배인 비정다각형 단면을 가지며, 단면의 각 내각이 45∼130°인 형부기(41)에 의해 코일 스프링의 형태로 가공되어 길이 방향(L)의 투영 형상이 비정다각형 형상인 적어도 한 본 이상의 강선(4)을 포함한 다수의 강선들로 연선되며, 상기와 같이 비정다각형의 형상으로 강선에 형부를 부여함에 본 발명의 기술적 특징이 있다.

본 발명의 스틸 코드는 한 주기내에서 불규칙적인 간격을 갖는 굴곡부들에 의해 연선시 형성되는 스틸 코드의 틈새들이 안정적으로 유지되어 다른 품질 특성의 저하 없이 스틸 코드의 내피로성, 고무 침투성, 고무 접착성 및 취급 작업성 등이 향상되며, 결국 타이어의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

Description

낮은 저하중 신율과 높은 고무침투성을 갖는 고무 보강재용 스틸 코드{Steel cord with low elongation at lower stress and good penetration of rubber}

본 발명은 차량의 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무제품의 보강재로 쓰이는 스틸 코드에 관한 것으로, 더 자세하게는 스틸 코드를 구성하는 강선을 길이 방향으로 투영시 다각형의 형상을 갖도록 스틸 코드를 구성하는 적어도 한 본 이상의 강선을 가공한 후, 가공된 강선을 포함한 다수의 강선들을 연선함으로써, 저하중 신율이 증가됨이 없이 우수한 고무침투성을 갖는 낮은 저하중 신율과 높은 고무침투성을 갖는 고무 보강재용 스틸 코드에 관한 것이다.

자동차 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 산업용 고무제품의 보강재용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 다수의 강선들이 꼬여진 스틸 코드는 강도, 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성 및 고무와의 접착성 등이 타 보강재와 대비시 고무 보강재로서의 요구 특성에 가장 적합한 소재로서, 특히 자동차의 증가와 함께 그 사용량 또한 급속히 신장되고 있다.

상기와 같이 각종 산업용 고무 제품의 보강재로 널리 사용되고 있는 스틸 코드는 가늘고 대략 원형 단면을 갖는 다수의 강선들이 꼬여진 구조로서, 고무 보강재용으로 스틸 코드가 사용되는 각종 고무 제품들 중에서 그 사용 조건이 가장 가혹하면서도 사람의 생명과도 직결되는 것은 자동차 타이어이다.

따라서, 자동차 타이어에 스틸 코드가 사용될 수 있다면, 그 외의 고무 제품에도 당연히 적용될 수 있는 바, 자동차 타이어에 사용되는 스틸 코드에 대하여 그특성을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 자동차용 타이어는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 휠의 림 부(도면 미도시) 외주면에 밀착 결합되는 비드부(B)와, 주행시 노면에 직접 접촉하게 되는 트레드부(T)와, 비드 부와 트레드 부를 연결하며 타이어의 측벽 역할을 하며 숄더부(S) 및 사이드월부(C)로 구분되는 카커스(caracss)로 이루어진다.

상기와 같은 형상으로 이루어진 고무재질의 타이어 보강을 위하여 트레드부의 내부에는 스틸 코드(1)가 매입되고, 비드부에는 비드 보강재용 강선인 비드 와이어(11)가 매입되는 동시에, 트레드부와 카커스 및 비드부 전체의 단면부를 따라 타이어의 기본 골격이 되는 보강 코드(12)가 매입된다.

상기 보강 코드(12)로는 레이온, 나일론, 폴리에스테르 및 케블라 등의 코드나 스틸 코드 등이 사용된다.

상기와 같은 구조를 갖는 타이어의 트레드부와 카커스 고무층에 매입되는 스틸 코드는 대략 직경이 0.12~0.38㎜ 되는 강선 2~40본 정도가 연선 결합되어 꼬임 구조를 갖는 와이어로서, 상기 스틸 코드가 일정한 재단 각도로 상호 평행하게 매설됨으로써 안정된 트레드부와 카커스를 형성하게 된다.

따라서, 타이어 고무층에 매입되는 상기 스틸 코드는, 주행중 발생하게 되는 변형과 열 및 외부로부터 흡수되거나 내부에 잔존하는 수분 등에 의한 물리화학적 열화 요인이 상존하는 열악한 사용 환경에서도 타이어의 기지(matrix) 조직인 고무재로부터 분리되지 않고 그 결합력이 유지될 수 있도록 구조적이고도 화학적인 접착력이 필요하게 된다.

즉, 타이어 고무와 스틸 코드 사이의 결합력이 떨어지게 되는 경우에는 주행시 도로 노면으로부터 전달되는 반복적인 굴신 응력에 의해 고무로부터 스틸 코드가 쉽게 박리되어 타이어 기능이 급격히 저하하는 것은 물론, 타이어 고무내에 잔존하는 수분이나 손상에 의해 트레드부 표면에 형성되는 틈새로 침입하게 되는 외부 수분이 스틸 코드에 발청을 초래하여 스틸 코드가 열화됨으로써, 타이어 고무로부터 스틸 코드가 쉽게 분리되어 타이어의 내구성을 급격히 떨어뜨리게 되기 때문이다.

따라서, 상기 스틸 코드는 타이어 고무내에서 고무와의 경계면에 틈새가 발생되지 않도록 매입될 수 있는 구조를 가져야 할 뿐 아니라, 밀착된 고무와의 안정적인 결합을 위하여 그 표면에 타이어 고무와 화학적 결합이 가능한 표면층을 가져야만 하는 바, 두 물질간의 화학적 결합력을 향상시키기 위한 방법으로는, 스틸 코드를 구성하는 강선의 표면에 고무와의 화학적 결합 복합체를 잘 형성시키는 구리 또는 구리 합금 특히, 황동 도금층을 형성시키는 것이 일반적이다.

그리고, 구조적인 결합력 향상을 위한 방법으로는, 스틸 코드를 구성하는 강선들 모두와 기지 조직인 고무가 가능한 한 틈새 없이 밀착될 수 있도록 하는 스틸 코드의 꼬임 구조 개선을 통하여 이루어지고 있으나, 종래의 꼬임 구조는 다음과 같은 문제점들이 있다.

스틸 코드를 그 구조적인 측면에서 살펴보면, 스틸 코드를 구성하는 강선들은 인접한 강선간에 상호 접촉하게 되는 꼬임 구조이기 때문에 타이어의 고속 회전에 수반되는 반복적인 굴신운동으로 인하여 인장과 압축이 반복되는 가혹한 외압이스틸 코드에 전달되고, 그에 따라 인접한 강선들 사이에는 반복되는 미세한 마찰에 의해 서로가 마멸되는 현상이 발생됨으로써, 타이어의 내구력에 큰 영향을 주는 스틸 코드의 내피로성이 급격히 저하하게 되고, 이것이 스틸 코드의 꼬임 구조가 갖게 되는 기본적인 구조적 문제점이다.

즉, 종래의 스틸 코드는 도 2에 도시된 바와 같이, 단순히 원형 단면 형상의 강선(2)을 다수 연선한 상태에서 타이어 고무가 그 표면에 피복되기 때문에, 스틸 코드와 고무와의 접촉 외주면이 적어 스틸 코드와 고무간의 접착이 충분하지 못할 뿐 아니라, 스틸 코드의 중심부에는 공간이 형성되고, 그 공간이 수분에 의한 강선의 부식 통로로 작용하게 됨에 따라, 길이 방향으로 스틸 코드의 발청이 상기 공극 즉, 중심 공간부를 통하여 발청이 급속히 진행될 뿐 아니라, 상기 공극에 잔존하는 공기는 고무의 열화를 촉진시켜 스틸 코드와 고무간의 분리를 초래하게 된다.

상기와 같은 스틸 코드의 꼬임 구조가 갖는 문제점들을 해결하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 스틸 코드를 구성하는 강선(2)들이 접촉되지 않고 서로간 일정한 간격을 갖도록 한 '개방형' 꼬임 구조가 일본국 특개소 55-90692에 개시되어 있다.

상기 '개방형' 꼬임 구조는, 인접한 강선들의 틈새(O)를 통하여 타이어 고무가 스틸 코드의 내부로 침입하기 쉽기 때문에 스틸 코드와 고무 사이의 접촉 면적이 확대됨으로써 물리적인 결합 구조의 안전성은 향상되나, 이와 같은 개방형 구조의 경우 각 강선(2)이 그 길이 방향으로 상호 비슷하며 100% 이상이 되는 형부율을 갖게 되어 강선들 사이에 형성되는 틈새(O)가 매우 크게 되는 동시에 상당히 큰 저하중 신율을 갖게 되기 때문에 꼬임 구조가 불안정할 뿐 아니라, 스틸 코드의 길이 방향으로 인장력을 받게 되면 스틸 코드가 쉽게 늘어나게 되어 타이어 압연 공정에서 스틸 코드의 취급성이 떨어져 타이어 제조 공정의 생산성이 저하되고, 형태를 유지코자 하는 성질인 스틸 코드의 보형성이 떨어져 타이어 고무의 가류 접착시 부여되는 외압에 의해 스틸 코드의 개방 구조가 쉽게 닫혀져 종래의 폐쇄형 구조로 쉽게 변형되는 문제점이 있다.

상기 개방형 스틸 코드의 단점을 보완하기 위하여 적어도 1본 이상의 강선을 톱니 기아에 통과시켜 꺽임 방향이 반대되는 2차원의 주기적인 꺽임부를 형성시킨 후 연선하므로써, 폐쇄형 구조로 연선되면서도 일측 강선의 꺽임부가 인접 강선의 표면에 접촉되지 않도록 하여 인접 강선들 사이에 틈새를 형성시킨 부분 개방형 구조가 일본국 특개평 2-307994호에 개시되어 있는 바, 이 스틸 코드는 타이어 고무의 침투성이 확보되면서 적절한 저하중 신율을 갖게 되기는 하였으나, 강선이 톱니 기아를 통과하면서 기어의 톱니와 강선 사이에 마찰이 발생되어 강선 표면에 피복된 황동 도금층이 손상되기 쉽고, 그에 따라 타이어 고무와의 접착 특성 및 피로 특성이 저하될 수 있는 문제가 있다.

또한, 국내특허출원 제1996-7002921호에 개재된 개 구조의 강철 코드에 대하여 살펴보면, 상기 구조는 강철 코드를 이루는 적어도 하나 이상의 각 강선에 스프링 형태와 같은 3차원의 꼬임 구조를 부여함으로써 강선들을 연선시 강선 자체의 꼬임 구조에 의하여 함께 꼬여지는 강선들 사이에 틈새가 형성되도록 하여 고무침투성을 향상시키고 있다.

그러나, 상기 3차원의 꼬임 구조는 비록 곡률이 변화되기는 하나 곡선의 궤적을 갖기 때문에, 연선시 강선에 인장 응력이 부여될 경우 상기 꼬임 구조의 곡률반경이 증가하게 되어 틈새가 형성되지 않거나 틈새의 크기가 축소되기 쉬운 단점이 있다.

본 발명은 종래의 스틸 코드가 갖는 구조적인 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 연선시 강선에 부여되는 인장응력에 의해서 각 강선에 부여된 꼬임구조가 유지될 수 있도록 하여 적절한 저하중 신율과 고무 침투성을 가진 동시에, 연선 과정에서 발생될 수 있는 강선 표면의 황동 도금층 손상을 방지하여 타이어 고무와의 접착특성을 저하시키지 않으면서 제조 비용의 상승이 최소화되는 고무 보강재용 스틸 코드를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 타이어의 부분 절개 사시도.

도 2는 종래 스틸 코드를 보인 것으로,

(가)는 1 ×3 구조의 단면도이고,

(나)는 1 ×4 구조의 단면도이다.

도 3은 오픈형 스틸 코드의 단면도.

도 4는 본 발명 스틸 코드를 구성하는 일실시예 형부된 강선의 형부 개념도.

도 5는 규칙적으로 형부된 강선들의 연선 개념도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

1. 스틸 코드 2,4,5. 강선

11. 비드 와이어 12. 보강 코드

41. 형부기 B. 비드부

C. 사이드월부 P. 굴곡부

S. 숄더부 T. 트레드부

본 발명의 상기 목적은 스틸 코드의 길이 방향으로 투영시 다각형의 형상으로 가공된 강선에 의하여 달성된다.

본 발명의 스틸 코드는, 스틸 코드를 구성하는 적어도 한 본 이상의 강선을 코일 스프링과 같은 형태로 가공하되, 투영된 형상이 코일 스프링과 같이 원형이나 곡선의 형태가 아닌 비(非)정다각형의 형상을 갖도록 가공함에 기술적 특징이 있다.

즉, 연선되기전 스틸 코드를 구성하는 적어도 한 본 이상의 강선을 비정다각형 단면 형상을 갖는 형부기의 외주면에 밀착시킨 상태에서 형부기와 함께 1회전 이상 회전시킨 후 형부기를 벗어나도록 함으로써, 상기 강선에 비정다각형의 서로 다른 각 변에 해당하는 길이 만큼씩 이격된 위치에 상기 비정다각형의 각 꼭지점에 대응하며, 동일한 꺽임 방향을 갖는 굴곡부들을 일정한 주기씩 형성시키게 된다.

따라서, 비정다각형의 꼭지점들에 각각 대응하는 다수의 굴곡부들 각각은 서로 다른 이격 거리를 갖게 되나 굴곡부들은 일정 주기로 반복형성되고, 이러한 굴곡부들은 형부기와 강선의 단순 접촉에 의해 형성되기 때문에 굴곡 형성에 따른 강선 표면의 손상 등이 전혀 발생되지 않아 타이어 고무에 대한 강선의 접착 특성이나 피로 특성 등이 전혀 저하되지 않게 될 뿐 아니라, 이격 거리와 굴곡 각도의 측면에서도 전체적으로는 주기적이면서 한 주기내에서는 불규칙적인 굴곡부들이 형성되기 때문에 동일하게 형부된 강선들이 함께 연선되는 경우에도 상기 굴곡부들이 일치하는 것이 거의 불가능하게 되며, 그 결과 연선된 스틸 코드에는 불규칙적인 틈새들이 형성되어 고무 침투성을 효과적으로 향상시키게 된다.

따라서, 상기와 같이 형부 가공시 각 굴곡부 사이의 거리와 굴곡 각도가 강선 가공의 중요한 변수가 되는 바, 가공시 투영되는 형상인 형부기의 비정다각형 단면의 각 변 길이가 강선 직경의 3~50배 범위내에 있도록 하여야 하며, 각 내각은 45∼130°의 범위내 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 길이 방향으로 투영된 형상이 비정다각형이 되도록 강선을 형부 가공시 형부기의 비정다각형 단면을 이루며 강선 굴곡부들 사이의 거리가 되는 각변의 길이가, 피가공재인 강선 직경의 3배보다 작으면 굴곡 반경이 너무 작게 되어 연선 후 스틸 코드의 저하중 신율이 필요 이상 증가되거나 형부 가공시 강선이 과다한 소성 변형에 의해 내부 크랙이나 표면 도금층의 손상을 초래할 수 있게되고, 가공된 강선의 강성과 신율의 저하와 같은 바람직하지 못한 물성치의 변화로 인하여 스틸 코드의 내구성이 떨어지게 될 수 있다.

그리고, 상기 각 변의 길이가 강선 직경의 50배를 초과하게 되면, 강선의 단위 길이당 형성되는 굴곡부들의 수가 너무 적게 되어 연선시 각 굴곡부에 의해 형성되는 틈새의 수가 적어 고무 침투성이 감소하므로써 스틸 코드와 타이어 고무와의 접착력이 떨어지게 될 수 있다.

또한, 형부 가공시 최초 가공되는 강선이 이루는 투영된 비정다각형 형상의 각 내각이 45°보다 작으면, 굴곡부의 가공 정도가 과다하게 되어 스틸 코드에 필요한 강선의 물성치를 얻을 수 없으며, 130°를 초과하게 되면 굴곡부의 가공정도가 부족하여 연선시 굴곡부에 의해 형성되는 틈새가 매우 작거나 연선시 굴곡부가 사라지게 될 수도 있다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 4에 본 발명 스틸 코드를 구성하는 강선에 형부 가공하는 개념도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 스틸 코드를 구성하는 적어도 한 본의 강선(4)은 비정다각형 단면을 갖는 형부기(41)의 외주면에 밀착된 상태에서 형부기(41)와 함께 적어도 1회전 한 후 형부기로부터 분리되어 진행하게 되며, 형부기(41)를 통과한 강선(4)은 형부기의 외주면에 밀착되므로써 그 단면을 이루는 비정다각형의 각 꼭지점들, 즉 회전축 방향으로 형성된 형부기의 각 모서리(E)에 의해 꺽임이 발생하여 강선(4)에 굴곡부(P)들이 만들어지게 된다.

그리고, 상기 형부기(41)를 통과한 강선(4)은 코일 스프링과 같이 3차원 형상으로 꼬인 형태이되, 그 꼬임이 곡률을 갖는 만곡가공이 아닌 절곡가공에 의해 형성됨에 기술적 특징이 있으며, 절곡가공에 의해 소성적으로 형성된 굴곡부는 분명한 꺽임각을 갖게 되기 때문에 인장응력을 받게 되는 경우 그 꺽임 각도가 커지게는 되어도 굴곡부가 소멸되지 않고 잔존하게 되는 바, 연선시 타 강선과의 접촉시 틈새의 형성이 보장된다.

상기와 같이, 절곡가공에 의해 형부된 후 형부기를 떠나게 되는 강선(4)을 길이 방향(L)으로 투영시 나타나게 되는 강선 굴곡부(P)의 내각은 강선이 형부기를 떠나면서 강선에 나타나는 스프링백 현상 때문에 형부기의 단면이 갖는 비정다각형 내각과는 다르게 되고, 연선시 형부 가공된 강선에 인장 텐션과 함께 비틀림 응력이 부여되어 강선은 더욱 펼쳐진 상태로 진행하게 된다.

따라서, 형부 가공시 비정다각형을 이루는 상기 형부기의 단면 형상이 갖는 각 내각이 130°를 초과하게 되면 그에 따른 강선 굴곡부의 굴곡가공 정도가 작아져 굴곡부의 형성이 미흡하게 되는 바, 강선이 형부기를 통과한 후 진행하는 시점에서 소멸되거나, 연선시 스틸 코드에 틈새를 형성시키는 영향력이 감소되어 고무침투성을 떨어뜨리게 된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 형부기에 의해 만들어진 굴곡들이 일정한 간격으로 형성된 종래의 강선(5) 다수를 연선하게 되는 경우에는 형부 가공된 강선들의 각 굴곡이 일치하게 되거나 그에 근접하게 되는 경우가 자주 발생하게 되고, 이러한 경우 굴곡부와 굴곡되지 않은 부위 사이의 물성차가 커져 균일한 재질의 스틸 코드를 제조할 수 없게 된다.

그러나, 본 발명의 스틸 코드를 구성하는 형부 가공된 강선에 형성된 굴곡부는 한 주기내에서 서로 불규칙하기 때문에 다수의 형부 가공된 강선들을 함께 연선할 때 상기와 같이 굴곡부들이 일치하게 되는 경우가 거의 없게 된다.

그리고, 스틸 코드를 구성하는 강선은 일반적으로 270kgf/㎟ 이상의 인장 강도와 2~4% 범위의 파단 신율을 갖는 것이 바람직하며, 이러한 기계적 성질을 갖는 스틸 코드용 강선은 JIS 규격의 피아노 선재인 SWRS 82A(C=0.82%)나, 과공석강 피아노 선재(C≥0.9%) 등을 원재료로 하여 반복적인 냉간 신선가공과 파텐팅 열처리 및 세물 습식 신선을 통하여 얻어지며, 타이어 고무와의 접착성 향상을 위하여 상기 강선의 표면에는 황동 도금층이 피복된 상태이다.

비정다각형 단면을 갖는 형부기로 굴곡 가공된 적어도 한 본 이상의 강선을 사용하여 연선되는 본 발명 스틸 코드와 종래의 스틸 코드들 사이의 특성을 비교하기 위하여 선경 5.5mm이며 0.82중량%C를 함유한 고탄소강을 원재료로 하여 선경 0.3mm의 스틸 코드용 강선을 제조하였으며, 이 강선을 3본씩 연선하여 스틸 코드를 만들었다.

물론, 본 발명 일실시예 스틸 코드 및 종래 오픈 또는 세미 오픈 스틸 코드는 최종 연선전 한 본의 강선에 굴곡 가공이 실시되었으며, 각 스틸 코드의 종류와 각 스틸 코드별 측정된 내피로성, 고무침투성, 고무 접착성, 저하중 신율 등은 다음의 표 1과 같다.

구분	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	실시예1	실시예2
구조	1×3(밀 폐)	1×3(오 픈)	1×3(세미오픈)	1×3(세미오픈)	1×3(세미오픈)	1×3(세미오픈)
강선경,mm	0.3
피치, mm	16
형부기	없음	핀 형부기	톱니기어	비정다각형 단면 형부기
형부형태	정상형부	과형부	균일굴곡	한 주기내 불규칙 굴곡
투영형상	원	원	정삼각형	비대칭 삼각형
굴곡부간거리,mm	0	0	6.5/6.5/6.5	6.5/18/2.2	6.5/4.2/8.6	6.5/3.8/4.2
고무침투성(무하중)	0	100	90	70	90	90
고무침투성(5kgf 하중)	0	60	60	70	80	80
내피로성	100	118	124	120	125	136
고무접착성	100	116	106	104	108	110
표면 Fe용출량	0.19	0.58	0.37	0.20	0.21	0.26
파단신율(%)	2.4	2.5	2.5	2.5	2.4	2.4
저하중신율(%)	0.156	0.436	0.362	0.212	0.295	0.304
취급용이성	◎	×	△	○	○	○

우선, 상기 표 1의 각 수치들이 얻어진 방법을 설명하면, 내피로성, 고무 침투성, 고무 접착성 및 취급작업성은 비교예 1에 대한 상대적 비율로 평가하였으며, 상기 고무 침투성은 고무 속에 스틸 코드를 무하중과 인장하중을 부여한 2가지 각 조건 하에서 타이어용 고무속에 스틸 코드를 매설하여 가류한 후, 스틸 코드 중앙공간부의 전체 길이에 대하여 고무가 충진된 길이의 비로 평가하였고, 이때 100%는 스틸 코드 중앙 공간부에 고무가 100% 충진되었음을 뜻한다.

그리고, 상기 내피로성은 가로 5mm, 세로 2.5mm의 직사각형 단면적을 가지며 35kgf/㎠의 하중에서 100% 모듈러스를 갖는 소형 고무 시편의 중앙에 각 스틸 코드 시편을 매설한 후, 굴곡 부여용 3개의 풀리가 구비된 피로 시험기를 이용하여 고무 시편 속의 스틸 코드가 파단 될 때의 피로 시험 반복 회수를 측정하고 비교예 1을 기준으로 하여 상대 평가하였다.

고무 접착성은, 미국 표준 시험 방법(ASTM 2229)에 의해 상대습도 95%RH, 온도 온도 82℃ 하에서의 시효 접착성을 상대 비교 조사하였으며, 표면층 철 용출량 측정은 스틸 코드의 표면 황동층이 손상되었는 가를 평가 하는 시험법으로 철 용출법에 의해 일정한 조건(시료:0.5N-HNO3 용액 X 22℃ X 1분간) 하에서 시편의 표면 평방 미터 당 용출되는 철의 양을 g/㎡ 으로 표시하였다.

즉, 일정 시간당 철 용출량이 많을수록 황동 표면 층의 손상이 큰 것을 의미한다.

저하중 신율은 통상 5.kgf의 낮은 하중에서 시편이 늘어난 비율로서, 이 값이 클수록 타이어 성형 공정 중에서 스틸 코드의 취급성이 나빠지는 경향을 보이게 되며, 비교예 1을 ◎(우수)로 하고 이에 대한 상대적인 평가를 하여 ○(양호), △(보통), ×(불량) 등으로 표시 하였다.

이상을 근거로 하여 상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예 1, 2는 종래의 오픈형 스틸 코드(비교예 2)에 비해서 무하중하의 고무 침투성만이 부족할 뿐, 하중 부여시의 고무 침투성, 내피로성, 고무 접착성 철 용출량 등에 있어서 비교예들에 비하여 우수한 특성을 보이고 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예 스틸 코드들은 비다각형 단면의 형부기에 의해 한 주기내에서 불규칙적으로 가공된 굴곡들에 의해 스틸 코드에 형성된 틈새들이 효율적으로 유지되면서 저하중 신율이 작게 되기 때문에 상기와 같은 특성이 나타나게 되는 것이며, 형부기에 의한 형부가 단순 절곡의 형태로 이루어져 강선의 표면 손상이 최소화되어 철의 용출량 역시 가장 적으로 것으로 나타나게 된 것이다.

그리고, 비교예 4는 본 발명 실시예 스틸 코드의 형부 강선과 유사한 형태로 형부가 이루어지나, 두 절곡부간의 거리(18mm)가 강선 직경(0.3mm)의 50배를 초과하기 때문에 틈새가 감소하여 저하중 신율이 본 발명 실시예 스틸 코드들보다 작게 됨에도 불구하고 최초 형성된 틈새가 현저히 작기 때문에 무하중 및 하중 부여시의 고무 침투성이 실시예에 비하여 나쁘게 나타났다.

그러나, 상기 비교예 4의 경우 무하중 및 하중 부여시의 고무침투성 변화가 없음을 볼 때, 본 발명을 구성하는 강선에 형부를 부여하는 방법이 바람직함을 알 수 있다.

즉, 실시예들을 포함하여 비교예 4의 경우는 무하중 및 하중 부여시의 고무침투성 변화가 작거나 없는데 반하여, 비교예 2, 3은 하중 부여에 따라 그 차이가 큰 것을 알 수 있으며, 이 차이는 형부된 강선에 의해 스틸 코드에 형성된 틈새들이 외부 하중에 대한 안정성과 직접적인 관계가 있는 바, 본 발명 스틸 코드를 구성하는 강선에 부여된 한 주기내에서 불규칙한 굴곡들을 만드는 형부 방식이 종래의 방법들에 비하여 더욱 효과적임을 보여준다.

그리고, 본 발명 실시예 스틸 코드들이 밀폐형 스틸 코드인 비교예 1에 비하여 그 취급 용이성은 다소 떨어지나 오픈형이나 종래의 세미 오픈형 스틸 코드에 비하여서는 취급 용이성이 좋음을 알 수 있다.

이상에서와 같이 고무침투성과 취급성이 좋은 본 발명의 스틸 코드는, 타이어의 용도와 종류에 따라 스틸 코드 자체의 물성치 조절을 위하여 다음과 같이 본 발명의 스틸 코드를 다시 연선하여 사용하는 것도 바람직하다.

첫째, 단층연인 본 발명 스틸 코드의 외주면에, 길이 방향의 투영 형상이 비정다각형 형상을 갖는 적어도 한 본 이상의 강선으로 적어도 한 층 이상 연선하여 다층연 구조로 함.

예) 3 + 9 ; 2층연 구조, 3 + 9 + 15 ; 3층연 구조

둘째, 본 발명 스틸 코드를 다수 연선하여 다중연 구조로 함.

예) 3×4 ; 1×4구조 3본을 함께 연선

세째, 다층연과 다중연이 혼합된 복연 구조로 함.

예) 1×3 + 3×4

상기와 같이 본 발명의 스틸 코드와 비정다각형의 투영 형상을 갖도록 형부된 강선을 다시 연선하므로써, 사용 환경이 다른 각종 타이어의 물성에 적합하면서 고무와의 침투성이 우수하고 강성이 뛰어난 스틸 코드를 만들 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 스틸 코드는 한 주기내에서 불규칙적인 간격을 갖는 굴곡부들이 형부된 강선을 사용하여 스틸 코드를 연선함에 따라, 이러한 굴곡부들에 의해 형성된 스틸 코드의 틈새들이 안정적으로 유지되어 다른 품질 특성의 저하 없이 스틸 코드의 내피로성, 고무 침투성, 고무 접착성 및 취급 작업성 등이 향상되며, 결국 타이어의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 다수의 강선들을 연합하여 1×n(n;강선들의 수)으로 표시되며, 적어도 한 본 이상의 강선이 연선전 형부기에 의해 사전 가공된 후 제조되는 단층연 구조의 고무 보강용 스틸 코드에 있어서,

   단면의 각 변 길이가 피가공 대상 강선(4) 직경의 3∼50배이며 단면의 각 내각이 45∼130°인 비정다각형 단면을 갖는 형부기(41)가 부여하는 굴곡부들에 의해 코일 스프링의 형태로 꼬임 가공되어 얻어지고, 길이 방향(L)의 투영 형상이 비정다각형 형상을 갖는 적어도 한 본 이상의 강선(4)이 포함되어 연선된 것을 특징으로 하는 낮은 저하중 신율과 높은 고무침투성을 갖는 고무 보강재용 스틸 코드.
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