KR100871789B1

KR100871789B1 - 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드

Info

Publication number: KR100871789B1
Application number: KR1020050014141A
Authority: KR
Inventors: 이충열; 김민안
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2008-12-05
Also published as: KR20060093409A

Abstract

본 발명은, 타이어용으로 사용되는 3층 구조 스틸 코드에 있어서, 1개의 필라멘트로 된 최내층을 6개의 필라멘트가 감싸서 중간층을 이루고, 상기 중간층을 12개의 필라멘트가 감싸서 최외층을 이루는 1+6+12 구조의 3층 구조 스틸 코드를 형성하되, 상기 필라멘트는 탄소함량 0.86 ~ 1.05 중량%의 탄소강 와이어로드를 사용하여 생산된 것이므로, 생산성이 높고 강도가 현저히 향상되어 스틸 코드의 사용량을 줄이는 효과가 있다.

Description

타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드{high tensile steel cord of 3 layer for tire}

도1은 본 발명에 의한 타이어용 고강도 3층 구조 스틸코드를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 최내층의 필라멘트 4 : 중간층의 필라멘트

6 : 최외층의 필라멘트

본 발명은 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드에 관한 것이다.

일반적으로 다수개의 필라멘트(filament)가 서로 연선되어 이루어지는 고무 및 타이어 보강용 스틸 코드(steel cord)는 여러가지 형태로 사용되는데, 이중에 필라멘트가 3겹의 층을 형성하도록 된 3층 구조 스틸코드는 주로 트럭 및 버스용 스틸 코드에 사용되어 왔다.

상기 3층 구조 스틸 코드의 대표적인 규격으로는 3+9+15+W 스틸 코드인데, 이 3+9+15+W 스틸 코드는, 최내층에 위치되는 필라멘트인 코어(core)는 3개의 필라 멘트가 일정방향으로 꼬여져 이루어지고, 이 코어를 감싸는 중간층은 9개의 필라멘트가 상기 코어층에 밀착되고, 이 중간층을 감싸는 최외층은 15개의 필라멘트가 상기 중간층에 밀착되고, 이 최외층을 감싸는 단선의 필라멘트인 스파이럴 랩(spiral wrap)으로 이루어진다. 여기서, 상기 최내층을 구성하는 3개의 필라멘트는 서로 꼬어져 이루어지며, 상기 중간층은 최내층과 꼬임방향 및 필라멘트경은 동일하나 꼬임길이는 다르게 되도록 성형되며, 상기 최외층은 중간층과 동일한 필라멘트경이지만 그 꼬임방향 및 꼬임길이가 다르게 되도록 성형되고, 상기 스파이럴 랩은 최외층의 꼬임방향과 반대방향으로 연선된다.

그러나, 상기한 바와 같은 3층 구조 스틸 코드는, 필라멘트의 강도가 280 ~ 300 kg/㎟ 수준의 노말 텐사일(Normal Tensile) 제품으로 강도가 낮아서 타이어에 적용할 시에 스틸 코드의 사용량이 많아지며, 또한 연선가공시 스파이럴 랩 공정까지 3 ~ 4 단계의 공정으로 거쳐야 하므로 스틸 코드의 단가가 비싸지는 문제점이 있다. 또한 3층 구조 스틸 코드는 최외층 및 중간층의 사이의 틈새가 거의 없고, 고무 토핑시에 스틸 코드 내부로 고무가 침투하기 어려우므로 고무접착력이 떨어지며, 수분이나 염분 등이 침투할 때 고무 침투가 이루어지지 않은 필라멘트 들 사이의 공극들이 이들의 이동통로가 되어 반복되는 타이어의 굴곡운동에 의해 스틸코드의 부식이 촉진되어, 결국 타이어의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 3층 구조 스틸 코드를 타이어에 적용할 경우에, 스틸 코드를 형성하고 있는 필라멘트들 사이의 불완전한 선접촉(line contact) 또는 점접촉(point contact)에 의한 마찰 및 수분 등이 첨가되어 일어나는 마손부식피로(fretting fatigue)로 인해 타이어의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 최내층과 중간층 및 최외층과 스파이럴랩의 꼬임방향 또는 꼬임길이가 상이하여 불완전한 선접촉을 형성하게 되면 타이어의 굴곡운동시 마찰 등에 의하여 마모가 빠르게 진행되는 것이다.

이러한 문제점들을 개선하기 위해 한국특허공개 제2000-0059557호에서는 3+8+13+W 구조의 스틸코드를 제안하고 있는데, 이 스틸 코드는 최내층 3선과 중간층 8선의 꼬임방향과 간격을 동일하게 하여 마모를 줄이고 중간층 8선과 최외층 13선에 틈이 형성되어 그 틈으로 고무가 침투하여 타이어의 내구성을 향상시키는 구조이다.

또한, 미국 특허 US005592806A 에는 1+6+12 구조의 스틸코드를 제시하고 있는데, 이 스틸 코드는, 최외층 12선의 필라멘트 자전(residual torsion)이 최대한 +방향(코드의 꼬임방향과 동일한 방향)으로 발생하도록 하는 동시에 중간층인 6선의 필라멘트 자전은 밸런스를 위하여 -방향(코드의 꼬임방향과 반대방향)으로 생성되도록 하고, 최외각 12선의 형부율은 100% 이하로 하고 중간층의 6선의 형부율은 100%이상으로 하여 스파이럴 랩을 제거하여도 코드 벌어짐 현상이 발생하지 않도록 하며, 중간층 6선과 최외층 12선의 꼬임방향과 간격을 동일하게 하여 프레팅 마모를 줄이고, 최내층 1선의 선경을 중간층 6선의 선경보다 크게 하여 6선 사이에 틈을 형성하여 고무침투성을 향상하는 구조이다.

그런데, 한국특허공개 제2000-0059557호에 개시된 3+8+13+W 구조의 스틸코드는 스파이럴 랩을 포함하면 4단계의 구조이므로 연선가공시 생산성이 떨어지며, 한 국특허공개 제2000-0059557 및 미국특허 US005592806A에 개시된 스틸코드는 필라멘트의 강도가 낮아 스틸 코드의 사용량이 많아진다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 생산성이 높고 스틸 코드의 사용량을 줄이는 고강도 3층 구조 스틸 코드를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드는, 타이어용으로 사용되는 3층 구조 스틸 코드에 있어서, 1개의 필라멘트로 된 최내층을 6개의 필라멘트가 감싸서 중간층을 이루고, 상기 중간층을 12개의 필라멘트가 감싸서 최외층을 이루는 1+6+12 구조의 3층 구조 스틸 코드를 형성하되, 상기 필라멘트는 탄소함량 0.86 ~ 1.05 중량%의 탄소강 와이어로드를 사용하여 생산된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드는, 탄소 함량이 0.86 ~ 1.05 중량%, 직경 5.0 ~ 5.5mm인 와이어 로드를 사용하여 직경이 1.0 ~ 2.5 mm가 되도록 신선가공한 후, 페이텐팅 열처리 및 0.1 ~ 0.4 ㎛ 두께로 표면에 황동 도금을 실시한 다음, 습식 신선가공하여 직경 0.15 ~ 0.3 mm, 인장강도 340 ~ 500 kg/㎟ 인 필라멘트를 제조한 후, 이 필라멘트를 서로 꼬아 1+6+12 구조의 스틸 코드를 생산하게 된다.

이때, 중간층의 필라멘트는 최외층의 필라멘트와 동일한 선경 및 동일한 꼬임방향을 가진다. 그리고, 중간층의 필라멘트의 꼬임간격은 최외층의 꼬임간격과 동일한 꼬임간격을 가지거나 최외층의 꼬임간격의 절반의 꼬임간격을 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 최내층 1선의 선경은 중간층 및 최외층의 선경에 비해 110 ~ 115% 인 것이 바람직한데, 110% 이하이면 고무 침투능력이 나빠지고 115% 이상이면 틈이 너무 커져서 연상태가 불균일하게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드는, 도1에 도시한 바와 같이, 1개의 필라멘트(2)로 된 최내층을 6개의 필라멘트(4)가 감싸서 중간층을 이루고, 상기 중간층을 12개의 필라멘트(6)가 감싸서 최외층을 이루는 1+6+12 구조를 가진다.

<실시예 1>

탄소함량이 0.92 중량%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.35mm가 되도록 건식 신선가공한 후, 페이텐팅 열처리 및 황동 도금을 실시하고 최종 습식 신선가공하여 강도 340 ~ 500 kg/㎟, 직경 0.22 mm(1선), 0.20 mm(6선 및 12선)의 필라멘트를 제조한 후, 중간층 6선과 최외층 12선의 꼬임간격을 동일하게 연선가공하여 1+6+12 구조의 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 표1에 나타내었다.

<실시예 2>

탄소함량이 0.92 중량%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.35mm가 되도록 건식 신선가공한 후, 페이텐팅 열처리 및 황동 도금을 실시하고 최종 습식 신선가공하여 강도 340 ~ 500 kg/㎟, 직경 0.22 mm(1선), 0.20 mm(6선 및 12선)의 필라멘트를 제조한 후, 중간층 6선과 최외층 12선의 꼬임간격을 다르게(중간층의 필라 멘트의 꼬임간격은 최외층의 필라멘트의 꼬임간격의 절반) 연선가공하여 1+6+12 구조의 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 표1에 나타내었다.

<비교실시예 1>

탄소함량이 0.82 중량%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.35mm가 되도록 건식 신선가공한 후, 페이텐팅 열처리 및 황동 도금을 실시하고 최종 습식 신선가공하여 강도 300 ~ 340 kg/㎟, 직경 0.22 mm(1선), 0.20 mm(6선 및 12선)의 필라멘트를 제조한 후, 이 필라멘트를 연선가공하여 1+6+12 구조의 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 표1에 나타내었다.

<비교실시예 2>

탄소함량이 0.70 중량%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.35mm가 되도록 건식 신선가공한 후, 페이텐팅 열처리 및 황동 도금을 실시하고 최종 습식 신선가공하여 강도 280 ~ 300 kg/㎟, 직경 0.22 mm의 필라멘트를 제조한 후, 이 필라멘트를 연선가공하여 3+9+15+W 구조의 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 표1에 나타내었다.

[표 1]

구분	항목	단위	실시예1		실시예2		비교실시예1		비교실시예 2
와이어로드	탄소함량	중량%	0.92		0.92		0.82		0.70
필라멘트	선경	mm	0.22	0.20	0.22	0.20	0.22	0.20	0.22
	절단하중	Kgf	14.0	11.6	14.0	11.6	12.2	10.4	11.0
	인장강도	Kg/㎟	360	370	360	370	320	330	290
스틸코드	코드경	mm	1.01		1.01		1.01		1.36
	피치	mm	-/12.5s/ 12.5S		-/6.3S/ 12.5s		-/12.5s/ 12.5S		6.3s/12.5s/18s/3.5s
	절단하중	Kgf	220		218		200		275
	단위중량	g/m	4.78		4.78		4.79		8.50
	강도/중량	%	100		100		90.8		70.4
	스티프니스	g-cm	250		250		200		580
	내피로	Kg/㎟	110		100		110		100
	접착력	Kgf	130		135		132		180

상기 표1의 실시예1 및 실시예2에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 탄소함량이 0.92 중량%인 와이어 로드를 사용하여 필라멘트 및 스틸코드를 생산하면, 타특성의 저하없이 절단하중 및 스티프니스(stiffness) 향상을 가져올 수 있다.

본 발명에 의한 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드에 의하면, 생산성이 높을 뿐만 아니라, 종래 3+9+15+W NT구조 또는 1+6+12 HT 구조의 스틸 코드에 비하여 스틸 코드 사용량을 10 ~30 % 감소시킬 수 있어 원가절감 및 타이어 경량화에 따른 연비 절감을 이룰 수 있다.

Claims

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타이어용으로 사용되는 3층 구조 스틸 코드에 있어서,

1개의 필라멘트로 된 최내층을 6개의 필라멘트가 감싸서 중간층을 이루고, 상기 중간층을 12개의 필라멘트가 감싸서 최외층을 이루는 1+6+12 구조의 3층 구조 스틸 코드를 형성하고, 상기 필라멘트는 탄소함량 0.86 ~ 1.05 중량%의 탄소강 와이어로드를 사용하여 생산된 것으로, 상기 중간층의 필라멘트는 상기 최외층의 필라멘트와 동일한 선경 및 동일한 꼬임방향을 가지되,

상기 중간층의 필라멘트의 꼬임간격은 최외층의 필라멘트의 꼬임간격과 동일한 꼬임간격을 가지고, 상기 최내층의 필라멘트의 선경은 중간층 및 최외층의 필라멘트의 선경에 비해 110 ~ 115%인 것을 특징으로 하는 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드.
타이어용으로 사용되는 3층 구조 스틸 코드에 있어서,

1개의 필라멘트로 된 최내층을 6개의 필라멘트가 감싸서 중간층을 이루고, 상기 중간층을 12개의 필라멘트가 감싸서 최외층을 이루는 1+6+12 구조의 3층 구조 스틸 코드를 형성하고, 상기 필라멘트는 탄소함량 0.86 ~ 1.05 중량%의 탄소강 와이어로드를 사용하여 생산된 것으로, 상기 중간층의 필라멘트는 상기 최외층의 필라멘트와 동일한 선경 및 동일한 꼬임방향을 가지되,

상기 중간층의 필라멘트의 꼬임간격은 최외층의 필라멘트의 꼬임간격의 절반으로 되어 있고, 상기 최내층의 필라멘트의 선경은 중간층 및 최외층의 필라멘트의 선경에 비해 110 ~ 115%인 것을 특징으로 하는 타이어용 고강도 3층 구조 스틸 코드.
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