KR100635596B1 - 타이어 보강용 스틸코드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레디얼 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용으로 사용되고 있는 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것으로 보다 상세하게는 탄소강을 습식 신선한 수개의 필라멘트를 꼬아서 2층 이상의 구조로 제조함으로써 타이어 내부 공기압을 유지하면서 외부 부하를 지지할 수 있게 하는 타이어 보강용 스틸코드에 관한 것이다.
본 발명에서는 심부 필라멘트와 외부 필라멘트로 이루어진 타이어 보강용 스틸코드에 있어서, 심부 필라멘트와 외부 필라멘트의 재질을 서로 다르게 하여 층간의 프렛팅 현상을 원천적으로 피할 수 있게 함으로써 장기간 사용시 내구성을 향상시킬 수 있는 타이어 보강용 스틸코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

타이어 보강용 스틸코드{Steel cord for tire reinforcement}
도 1은 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
본 발명은 레디얼 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용으로 사용되고 있는 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것으로 보다 상세하게는 탄소강을 습식 신선한 수개의 필라멘트를 꼬아서 2층 이상의 구조로 제조함으로써 타이어 내부 공기압을 유지하면서 외부 부하를 지지할 수 있게 하는 타이어 보강용 스틸코드에 관한 것이다.
스틸코드는 강도, 모듈러스, 내열성, 내피로성이 다른 무기섬유 및 유기섬유에 비해 우수하여 타이어, 고압용 호스, 콘베이어 벨트 등의 고무제품 보강용으로 사용되고 있다. 일반적으로 타이어에 사용되는 스틸코드는 여러 가닦의 금속선을 꼬아서 만든 스틸코드에 고무층을 피복하여 제조되며, 스틸코드는 통상 탄소함량이 0.6중량%∼0.95중량%인 탄소강으로된 선재 표면위에 0.1∼0.4㎛ 두께의 황동 도금 을 실시한 후 신선가공(伸線加工)을 수행하고 수득된 선재를 용도에 따라 다양한 구조(1X3, 1X4, 1+6, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9, 3+9+15)로 꼬아서 제조되고 있다.
전세계적으로 지구환경오염 문제가 중요한 이슈로 대두됨에 따라 현재 자동차 산업분야에서는 자동차의 연비향상과 아울러 타이어의 장기사용과 재생성 향상에 많은 연구가 진행되고 있다. 자동차용 타이어의 장기사용과 재생성 향상을 위해서는 타이어의 장기 내구성 향상이 중요한 부분으로 대두되고 있다.
특히 트럭, 버스용 타이어의 장기 내구성과 재생성 향상을 위해서는 타이어 내부의 보강제로 사용되고 있는 카카스 코드가 장기간 사용되면서도 일정한 강도 이상을 유지하게 하는 것이 필연적이다. 일반적인 타이어 보강용 카카스 코드의 경우 탄소강의 신선물(伸線物)의 수득에 의한 층구조로 형성되어 있기 때문에 이들이 타이어에 적용되어 장기사용시 필연적으로 스틸코드내의 필라멘트간의 프렛팅 (fretting) 현상에 의한 부식을 피할 수 없게 되고 이로 인하여 카카스 코드의 부식과 타이어 장기 내구성 하락으로 연결된다. 이러한 프렛팅 현상의 최소화를 위하여 점접촉, 선접촉, 면접촉 등의 필라멘트간의 접촉 스트레스 분산을 위한 많은 연구가 이루어져 왔으나 궁극적으로 필라멘트간에 발생하는 마멸현상을 없애기에는 많은 어려움이 있는 문제가 있다.
본 발명에서는 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 타이어용 스틸코드의 필라멘트간에 마멸의 발생을 근본적으로 제거하기 위하여 심부 필라멘트와 외부 필 라멘트로 이루어진 타이어 보강용 스틸코드에 있어서, 심부 필라멘트와 외부 필라멘트의 재질과 형상을 서로 다르게 하여 층간의 프렛팅 현상을 원천적으로 피할 수 있게 함으로써 장기간 사용시 내구성을 향상시킬 수 있는 타이어 보강용 스틸코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드는 심부와 외부 필라멘트로 이루어진 타이어 보강용 스틸코드에 있어서, 심부와 외부 필라멘트의 재질과 형상을 서로 다르게 하여 스틸코드 층간의 프렛팅 현상을 원천적으로 피할 수 있게 함으로써 장기간 사용시 내구성을 향상시킬 수 있는 타이어 보강용 스틸코드를 제공할 수 있다.
본 발명은 기존의 타이어 보강용 스틸코드의 2층 이상 구조에 대해서 심부의 필라멘트와 외부의 필라멘트의 재질 및 형상을 달리 사용함으로써 스틸코드 필라멘트간의 마멸을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제1측면은 심부의 필라멘트 경도가 외부의 필라멘트 경도 보다 높은 재질을 사용할 수 있으며, 제2측면은 심부의 필라멘트 경도가 외부의 필라멘트 경도 보다 낮은 재질을 사용할 수 있다. 그러나 스틸코드의 필라멘트간 마모를 고려하여 본 발명은 제1측면 보다 제2측면으로 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명은 제2측면의 일예로서 심부의 필라멘트는 합성수지를 사용할 수 있으며, 외부의 필라멘트는 탄소강을 사용할 수 있다. 이때 합성수지는 타이어에서 스틸코드가 적용되는 고무와의 결합관계를 고려하여 고무와의 접착력이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 탄소강은 선재 표면위에 황동 도금을 실시한 종래의 스틸코드에 사용되는 탄소강을 사용할 수 있다.
이하 본 발명은 심부의 필라멘트가 1개이고, 외부 필라멘트가 6가닦으로 이루어진 1X6 구조의 스틸코드를 중심으로 설명하고자 한다.
도 1은 재질이 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)이고 타원형으로 이루어진 심부 필라멘트(1)를 중심으로 6가닦의 외부 필라멘트(2)가 구비되어 이루어진 스틸코드(10)의 단면도이다.
도 1의 스틸코드에서 심부 PET 필라멘트는 타원형의 스크류(screw) 형태로 이루어져 있으며, 타원형의 심부 PET 필라멘트는 장축과 단축의 비율이 60∼80:20∼40의 비율을 가지고, 스크류 피치간격은 5∼8mm이다. 한편 이때 심부 PET 필라멘트는 외부의 강선 필라멘트와의 마모를 방지하기 위해 외부 강선 필라멘트와 정반대의 회전방향을 갖도록 피치를 형성하는 것이 좋다.
도 1의 스틸코드에서 심부 PET 필라멘트 외부에 구비되어 있는 강선 필라멘트는 6가닥으로 이루어져 있으며, 각각의 필라멘트는 원형으로 이루어져 있으며 피치간격이 10∼12mm의 나선형 구조를 갖는다. 이때 강선 필라멘트의 회전방향은 심부 PET 필라멘트와의 마모를 방지하기 위해 회전방향이 반대가 되도록 피치를 형성하는 것이 바람직하다.
상기의 스틸구조(10)에서 PET 재질의 심부 필라멘트(1)는 직경이 외부 필라멘트 보다 큰 타원형 필라멘트를 사용하고 있고, 외부 필라멘트(2)는 직경이 심부 필라멘트 보다 작으며, 탄소함량이 0.7∼0.90중량%인 원형의 탄소강을 사용하고 있다. 심부 필라멘트는 고정되어 있으며 외부 필라멘트는 피치간격이 10∼12mm의 나선형 구조를 가지므로 외부 필라멘트인 탄소강간의 상호 마멸은 일어나지 않고 오로지 탄소강과 PET 간에만 마멸이 발생하는데 상대적으로 무르기가 연한 PET 필라멘트만 마멸이 발생하며 전체적인 스틸코드부의 보강성능 하락에는 영향을 주지 않는다.
상기 외부 필라멘트에서 다양한 피치간격을 가지는 필라멘트를 적용한바 전술한 수치범위의 피치간격을 가질 때 본 발명의 목적에 부합하는 스틸코드를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서 외부 필라멘트의 피치간격은 10∼12mm가 바람직하다.
본 발명에서는 심부 필라멘트(1)의 직경이 외부 필라멘트(2)의 직경 보다 큰 것으로 설계되어 종래의 타이어 보강용 스틸코드의 "core migration" 현상을 크게 개선할 수 있다. 또한 심부 필라멘트가 타원형으로 이루어져 있어 외부 필라멘트와의 간격이 발생하여 스틸코드에 피복되는 고무의 침투도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 스틸코드에서 심부 필라멘트와 외부 필라멘트의 직경과 개수는 당업자에 의해 소정의 크기와 개수로 적의 선택하여 사용될 수 있으므로 이하 본 발명의 스틸코드에 있어서 심부 필라멘트와 외부 필라멘트의 직경과 개수에 대한 구체적인 수치에 대해서는 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기의 타이어 보강용 스틸코드가 함유된 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
도 1과 같이 직경이 0.35mm이고 재질이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)이고, 타원형으로 형상화된 심부 필라멘트(1)를 중심으로 직경이 0.2mm인 6가닦의 외부 필라멘트(2)로 이루어진 구조의 스틸코드(1X0.35(PET)+6X0.20)(10)를 제조하였다.
이때 외부 6가닦의 필라멘트는 피치간격이 10∼12mm인 나선형 구조를 가지며, 탄소함량이 0.7∼0.90중량%인 원형의 탄소강을 사용하였다.
상기 스틸코드(1X0.35(PET)+6X0.20)와 대조구로서 종래 일반적인 스틸코드(1+6X0.20)의 내피로특성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다. 내피로특성을 RBT 피로기험기(Rotating Beam Tester, Beaker사 제품)를 이용하여 실시한 예이다.
표 1. 실시예 및 대조구 스틸코드 내피로특성
항목 실시예 대조구
구조 1X0.35(PET)+6X0.20 1+6X0.20
피로수명 사이클 (시험하중 90kg/mm2) 200만 이상 200만 이상
피로수명 사이클 (시험하중 120kg/mm2) 200만 이상 6만∼6만 5천
상기 표 1에서처럼 본 발명의 스틸코드는 시험하중이 90kg/mm2인 피로수명 사이클의 경우 대조구 스틸코드와 동등 수준의 내피로특성을 가지며, 시험하중이 120kg/mm2인 피로수명 특성에서는 200만회 이상으로 대조구 스틸코드에 비해 내피로 특성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 심부(1) 필라멘트와 외부 필라멘트(n)로 이루어진 1+n 구조의 타이어 보강용 스틸코드에 있어서,
    재질이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 심부 필라멘트와 재질이 탄소강인 외부 필라멘트로 구성되며,
    상기 심부 필라멘트는 장축과 단축의 비율이 60-80:20-40인 타원형이며, 스크류 피치간격이 5-8mm인 나선형 구조이며, 외부 필라멘트는 원형으로 스크류 피치간격이 10-12mm인 나선형 구조로서,
    상기 심부 필라멘트의 직경은 외부 필라멘트의 직경보다 크고, 심부 필라멘트와 외부 필라멘트의 나선형 회전 방향이 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 스틸코드를 포함하는 타이어에 있어서,
    특허청구범위 제1항의 스틸코드를 포함하는 타이어.
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