KR100705786B1 - 래디알 타이어용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래디알 타이어용 스틸코드에 관한 것으로서 보다 상세하게는 래디알 타이어의 벨트 보강재로 사용할 수 있는 스틸코드를 복층으로 구성하여 스틸코드 내부로 더 많은 고무 침투가 가능하도록 함으로써 내부식성을 향상시킬 수 있는 래디알 타이어용 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명은 스틸코드 내부로 고무의 침투가 잘 이루어져 타이어에 침투된 수분이나 염분에 의해 스틸코드의 부식을 억제하기 위한 것으로 스틸코드의 중앙의 심연선을 1x2, 2+1, 2+2 구조로 하고, 심연선 외부에 이를 측연선이 다수 구비된 2층 구조의 스틸코드의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 래디알 타이어용 스틸코드에 있어서, 하기의 식(1)과 같이 내부 심연선의 개수가 2∼4이고, 심연선 외부에 구비되는 측연선이 6∼9개로 이루어진 래디알 타이어용 스틸코드를 나타낸다.

(2+n)xd1+mxd2......식(1)

상기 식(1)에서 (2+n)은 스틸코드의 심연선의 개수를 나타내고, 이때 n은 0∼2이다. 그리고 m은 측연선의 개수를 나타내고 이때 m은 6∼9이다.

Description

래디알 타이어용 스틸코드{steel cord for radial tire}

도 1(a)(b)는 본 발명의 (2+1)xd1+8xd2 구조의 스틸코드 단면도이다.

도 2(a)(b)는 본 발명의 (2+2)xd1+9xd2 구조의 스틸코드 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스틸코드 2 : 심연선

3 : 측연선

본 발명은 래디알 타이어용 스틸코드에 관한 것으로서 보다 상세하게는 래디알 타이어의 벨트 보강재로 사용할 수 있는 스틸코드를 복층으로 구성하여 스틸코드 내부로 더 많은 고무 침투가 가능하도록 함으로써 내부식성을 향상시킬 수 있는 래디알 타이어용 스틸코드에 관한 것이다.

래디알 타이어, 특히 고하중용 래디알 타이어는 차량 무게 뿐만 아니라 다량 의 화물과 다수의 사람을 운반하는 차량을 지지하여야 하기 때문에 절단강도가 높은 스틸코드를 보강재로 사용하는 것이 일반적이다.

스틸코드를 보강재로 사용하면 고무두께를 낮추고 투입되는 원재료를 절감할 수 있기 때문이다. 이를 위해 주로 사용하는 스틸코드의 구조는 3+9+15, 3+9, 3+8과 같이 다층연 구조이어야 했고, 이는 중앙에 1x3 구조를 포함하고 있다.

스틸코드의 절단강도를 높이기 위해서는 (1)인장강도를 높은 재료를 사용하는 방법, (2)스틸코드를 구성하는 소선의 수를 늘이는 방법, (3)스틸코드를 구성하는 소선의 직경을 크게 하는 방법 등이 있다.

그러나 인장강도가 높은 재료를 사용하는 것은 상용화에 어려움이 있어 실용적인 측면에서 선택의 폭이 크지 않다.

스틸코드를 구성하는 소선의 수를 늘이는 것은 필연적으로 스틸코드의 구조가 다층연이 되는데, 다층연의 스틸코드의 경우 소선들간의 간격이 밀집하게 붙어 있어 고무가 스틸코드의 중심까지 침투하는 것에 어려운 문제가 있다.

스틸코드의 소선 직경을 크게 하는 것은 모듈러스(modulus)가 과도하게 높아져 피로 응력에 대한 내구성능이 크게 하락되거나, 타이어를 제조시 굽히거나 하는 가공성 등에 문제가 있어 현재 소선의 직경은 0.40mm 이하의 것이 주로 사용되고 있다.

종래 스틸코드와 같이 중앙에 1x3 구조로 되는 경우 중심에까지 고무가 도달하는 것이 매우 어렵다.

특히 3+9+15 구조의 경우처럼 중앙에 3가닥의 소선이 꼬여 있고, 그 위에 9 개의 소선이 덮여서 꼬이며, 또 그 위에 15가닥의 소선이 덮여 꼬이는 구조를 가지는 스틸코드는 고무 침투가 매우 불량하여 150,000km 이상 주행한 타이어에서는 차량 주행시 타이어에 침투한 수분, 염분에 의해 스틸코드가 부식되어 녹이 발생하는 문제가 있다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 스틸코드 내부로 고무의 침투가 잘 이루어져 타이어에 침투된 수분이나 염분에 의해 스틸코드의 부식을 억제하기 위한 것으로 스틸코드의 중앙의 심연선을 1x2, 2+1, 2+2 구조로 하고, 심연선 외부에 이를 측연선이 다수 구비된 2층 구조의 스틸코드의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 2열 구조의 스틸코드를 사용하여 스틸코드 내부까지 고무의 침투가 용이하도록 하는 구조의 스틸코드를 래디알 타이어에 사용하여 내구성을 향상시킬 수 있는 래디알 타이어의 제공을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 스틸코드는 스틸코드 내부로까지 고무의 침투가 용이하도록 하는 구조의 스틸코드를 제공하여 타이어 내부로 침투한 수분이나 염분이 고무에 의해 방해되어 스틸코드까지의 침투를 억제함으로써 수분 또는 염분 침투에 의해 스틸코드의 녹이 발생하는 것을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있는 타이어를 제공할 수 있다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 래디알 타이어용 스틸코드에 있어서, 하기의 식(1)과 같이 내부 심연선의 개수가 2∼4이고, 심연선 외부에 구비되는 측연선이 6∼9개로 이루어진 래디알 타이어용 스틸코드를 나타낸다.

(2+n)xd1+mxd2......식(1)

상기 식(1)에서 (2+n)은 스틸코드의 심연선의 개수를 나타내고, 이때 n은 0∼2이다. 그리고 m은 측연선의 개수를 나타내고 이때 m은 6∼9이다.

본 발명에서 스틸코드의 내부에 들어가는 심연선은 오픈구조로 하고, 심연선을 둘러싸고 있는 측연선으로 이루어진 2층연 스틸코드 구조이다.

본 발명의 스틸코드에서 심연선의 구조는 1x2, 2+1, 2+2 등의 형태로 이들은 모두 고무와의 결합이 가장 좋은 구조로 알려져 있다.

상기 식(1) 구조의 스틸코드에서 d1은 심연선의 직경을 나타내고, 이때 d1은 0.20∼0.35mm이다. 한편 d2는 측연선의 직경을 나타내고, 이때 d2는 0.25∼0.40mm이다.

본 발명의 스틸코드에서 심연선의 직경(d1)이 0.2mm 미만이면 스틸코드를 생산하는 비용이 크게 증가하고, 0.35mm 초과하면 측연선 소선들 사이의 간격이 크게 벌여져 코드 형태가 균일하지 못하다. 따라서 본 발명의 스틸코드에서 심연선의 직경(d1)은 0.20∼0.35mm이 좋다.

한편 본 발명의 스틸코드에서 측연선의 직경(d2)은 상기의 심연선의 직경을 한정한 이유과 같은 사유로 인해 측연선의 직경(d2)은 0.25∼0.40mm으로 하는 것이 좋다.

본 발명에서 스틸코드의 심연선의 꼬임길이는 12∼18mm, 측연선의 꼬임길이는 16∼20mm으로 할 수 있다.

본 발명에서 심연선과 측연선의 꼬임길이를 전술한 수치 범위 미만으로 사용하면 스틸코드를 생산하는 비용이 증가하고, 또한 심연선과 측연선의 꼬임길이를 전술한 수치 대비 초과하여 사용하는 경우 꼬임 형태가 균일하지 못하므로 실용적이지 못하다.

그리고 심연선과 측연선의 꼬임 방향에 있어서 심연선과 측연선의 꼬임 방향이 다를 경우 심연선과 측연선이 접촉하는 면적이 확대되어 반복적인 응력이 작용에 의해 심연선과 측연선이 마멸될 수 있다.

따라서 본 발명의 스틸코드에서 심연선과 측연선의 꼬임 방향은 서로 동일한 방향으로 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의해 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 1(a)(b)는 상기 식(1)에서 n이 1로 하여 심연선(2)의 개수가 3이 되도록 한 것이고, 측연선(3)의 개수 m이 8이 되도록 한 것이다. 또한 심연선의 직경은 0.25mm, 꼬임길이는 14mm로 하고, 측연선의 직경은 0.35mm, 꼬임길이는 18mm로 하여 (2+1)x0.25+8x0.35의 구조를 지니는 스틸코드의 단면도를 나타낸다.

도 2(a)(b)는 상기 식(1)에서 n이 2로 하여 심연선(2)의 개수가 4가 되도록 한 것이고, 측연선(3)의 개수 m이 9가 되도록 한 것이다. 또한 심연선의 직경은 0.25mm, 꼬임길이는 16mm로 하고, 측연선의 직경은 0.35mm, 꼬임길이는 18mm로 하 여 (2+2)x0.25+8x0.35의 구조를 지니는 스틸코드의 단면도를 나타낸다.

도 1 및 도 2의 스틸코드(1)를 보면 심연선(2)을 가운데에 두고 측연선(3)이 심연선(2) 위에 도포되는 형상으로 나타내고 있다. 이때 일반적으로 도 1의 구조는 (2+1)x0.25+8x0.35라고 표현하고, 도 2의 구조는 (2+2)x0.25+9x0.35라고 표현한다.

한편 본 발명은 상기의 타이어용 스틸코드를 함유하는 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어, 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

종래 스틸코드로서 3+9+15x0.22 구조의 스틸코드를 대조구 1, 3+8x0.35 구조의 스틸코드를 대조구 2로 하였다.

한편 (2+2)x0.25+8x0.35 구조의 스틸코드를 지닌 것을 실험구로 하였으며, 이때 심연선과 측연선의 꼬임방향이 서로 동일한 것을 실험구-01, 심연선과 측연선의 꼬임방향이 서로 반대인 것을 실험구-02로 하였다.

하기의 표 1과 같이 꼬임방향 및 길이, 코드직경, 단위중량을 가지는 대조구 1, 대조구 2, 실험구(실험구-01, 실험구-02 포함)의 스틸코드에 대해 이들의 절단 강도, 고무와의 접착, 공기누설시험, 강도 유지율을 측정하고 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

<표 1> 스틸코드의 물성

항목	대조구 1 (3+9+15x0.22)	대조구 2 (3+8x0.35)	실험구 ((2+2)x0.25+8x0.35)
꼬임방향 및 길이	3S/12S/18Z	12S/18S	실험구-01 (14S/18S)	실험구-02 (14S/18Z)
코드 직경	100	97	102	102
단위중량(1)	100	91	98	98
절단강도(2)	100	103	118	109
고무와의 접착(3)	100	105	113	106
공기누설시험(4)	100	102	115	110
강도 유지율(5)	100	105	120	90

상기 표 1에서 (1)단위중량은 스틸코드 길이가 1m일때 중량이다.

(2)절단강도는 고무를 입히지 않은 상태에서 만능 재료 시험기를 이용해 스킬코드를 인장하여 절단될 때의 힘이다.

(3)고무와의 접착은 1인치 몰드를 이용하여 ASTM D2229-95에 따라 가류하고, 다시 85??에서 상대습도 85％의 습윤조건 항온항습기에서 3주간 보관한 후에 고무로부터 스틸코드를 뽑아내기 위해 가해진 힘을 측정하고 스틸코드에 남아있는 고무를 비교한 것이다.

(4)공기누설시험은 1인치의 고무속에 스틸코드를 심어 가류한 후에 스틸코드 양 끝에 관을 연결하여 한쪽 끝에서 일정한 압력으로 질소가스를 투입하여 10cm³의 공기가 반대쪽 끝으로 통과하여 나올 때까지의 시간을 측정한 것이다.

(5)강도 유지율는 스틸코드를 고무속에 심어 가류한 다음 벨트 드럼에서 백만회의 반복하중을 가한 다음 절단강도를 측정하여 초기의 절단강도에 대한 하락 정도를 비교한 것이다.

상기 (1) 내지 (5)에 대한 모든 값은 3+9+15X0.22의 스틸코드 값에 대한 상대적인 수치로 나타낸 것으로 단위 중량을 제외한 나머지는 수치가 높을수록 우수함을 의미한다.

상기 표 1의 결과에서 보듯이 (2+2)X0.25+8X0.35 구조의 실험구 스틸코드는 대조구 1,2의 스틸코드에 비해 절단강도가 우수하고, 공기누설시간이 길어 고무가 많이 침투할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 고무 침투의 효과로 고무와의 접착에서도 접착 하락이 가장 적었다.

한편, 실험구에서 심연선과 층연선의 꼬임 방향을 반대로 하는 경우의 실험구-02(14S/18Z)는 심연선과 층연선의 꼬임 방향을 같은 방향으로 하는 경우의 실험구-01(14S/18S)에 비해 반복 피로 하중을 받은 이후에 강도 하락이 크다. 이는 심연선과 측연선이 서로 꼬여 있어 점접촉을 이루는 부분에서 강한 접촉 압력이 작용하게 되고 이로 인하여 심연선과 측연선의 마모가 심하게 일어나므로 본 발명에서 스틸코드는 심연선과 측연선의 꼬임 방향이 동일한 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.

본 발명에 의한 스틸코드는 중앙의 코드가 오픈구조로 되어 있어 스틸코드로의 고무 침두가 용이하여 수분의 침투에 의한 스틸코드의 부식을 억제할 수 있다.

한편 본 발명에 의한 스틸코드를 타이어에 적용하는 경우 스틸코드의 부식을 억제할 수 있어 타이어의 내구성을 향상시킬 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. 2 ~ 4개의 심연선과 6 ~ 9개의 측연선으로 구성된 래디알 타이어용 스틸코드에 있어서,

   하기의 식(1)을 만족하며, 상기 심연선은 12 ~ 18mm의 피치로 꼬여있고, 상기 측연선은 16 ~ 20mm의 피치로 꼬인 측연선이 구비되며,

   상기 심연선의 꼬임 방향과 측연선의 꼬임 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 래디알 타이어용 스틸코드.

   {(2+n)×d1+m×d2......식(1)

   상기 식(1)에서 n은 0∼2이고, m은 6∼9이다.

   상기 식(1)에서 d1은 심연선의 직경으로 0.20∼0.35mm이고, d2는 측연선의 직경으로 0.25∼0.40mm이다.}
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