KR101152415B1 - 직선성이 우수한 고무보강용 단선 스틸코드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

직선성이 향상되고 이를 채용하는 타이어의 경량화를 가능하게 하며 코어이동(core migration)을 방지하여 타이어 재단공정의 자동접합 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 단선 스틸코드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명 스틸코드는 상호 직교하는 X-Y-Z 3축좌표를 가정하고, 한 가닥의 강선으로 이루어진 단선 스틸코드로서, X축을 따라 길이방향으로 길고 X-Y평면에 2차원 파형이 형성되며, 또한 2차원 파형이 X축을 중심으로 주기적인 3차원으로 회전하는 궤적형상이 하이포 사이클로이드 곡선을 따라 이동되도록 된 구조를 가진다.

이러한 본 발명의 단선 스틸코드는 타이어 보강재에서 요구되는 다른 품질특성을 크게 저하시킴없이 직선성을 향상시키고 코어 이동을 방지하여 타이어 재단공정의 자동접합 및 생산성을 향상시킴은 물론 타이어 유니포머티(Uniformity) 측면에서도 유리하다. 또한 단지 한가닥의 단선이 사용됨으로써 타이어의 경량화에 유리하고, 내부 공극이 없어 고무침투도가 높으며, 복수본의 강선에 비틀림과 파형을 부여하여 복수본의 단선 스틸코드를 얻을 수 있으므로, 종래 연선형 스틸코드 및 단선 스틸코드의 제조공정에 비해 획기적으로 제조경비를 절감할 수 있다.

스틸코드, 기어파형, 직선성, 타이어

Description

직선성이 우수한 고무보강용 단선 스틸코드 및 이의 제조방법{A steel cord and method for manufacturing of it}

본 발명은 단선 스틸코드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 직선성이 향상되고 이를 채용하는 타이어의 경량화를 가능하게 하며 코어이동(core migration)을 방지하여 타이어 재단공정의 자동접합 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 직선성이 우수한 고무보강용 단선 스틸코드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트 등과 같은 탄성 중합체 제품의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 스틸코드는 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.

한편, 내부공간이 공기로 충진된 래디얼 타이어는 방사선 모양의 카카스(carcass) 부위와, 이 카카스 반경방향 외측에 배열되어 트레드(tread) 부위를 보강하는 벨트층으로 구성되어 있다.

이와 같은 래디얼 타이어의 벨트층 및 카카스 층에는 통상적으로 0.15~0.38mm 직경의 원형 단면을 갖는 극세강선을 2~20본 정도 연선(撚線) 결합시켜 구성된 스틸코드(steel cord)가 매설되어 벨트층과 카카스층의 보강이 이루어지도록 하고 있다.

이같이 고무제품의 내부에 매설되어 보강재로서의 역할을 하는 스틸코드는 이를 구성하는 소선의 가닥수가 많아 구조가 복잡하고, 스틸코드의 제조시 소선간의 연선을 위한 연선공정을 필요로 하여 제조공정의 복잡화에 따른 제조비용이 높아지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 스틸코드는 인접한 소선끼리 서로 접촉한 상태로 결합되어 있음에 따라 코드의 내부에 미세한 공극이 존재하게 되는데, 이러한 공극은 타이어 주행시 고무 사이로 수분이 침투될 때 강선의 부식을 증폭시키는 통로로 작용하여 고무와 스틸코드간의 접착층의 급격한 손상을 초래하여 벨트층과 스틸코드 사이가 서로 분리되는 치명적인 문제점이 있다.

또한, 종래의 스틸코드 구조하에서는 타이어의 회전시 수반되는 반복적인 굴신 운동으로 인해 인장과 압축이 반복되는 가혹한 외압이 스틸코드로 전달되면 소선끼리의 접촉으로 인해 접촉부위에서 소위 프렛팅(fretting)이 발생되어 내피로성의 약화가 초래되기 때문에 결과적으로 타이어의 내구력이 떨어지게 되는 단점이 있다.

또한 최근에는 환경보호 차원에서 차량의 저연비화를 위해 타이어의 경량화가 요구됨에 따라 스틸코드 자체의 중량을 낮출수 있는 새로운 구조의 스틸코드 개 발에 관심이 모아지고 있다.

이들 문제를 해결하기 위해 복수본의 강선을 연선시킨 스틸코드 대신에 단선 스틸코드를 타이어의 벨트층에 이용하는 것이 제안되고 있다.

연선 스틸코드 대신에 한 가닥의 강철로 된 소선만을 이용하여 타이어의 벨트층 및 카카스층에 이용하면, 보강재로서의 스틸사용 총량을 감소시킬 수 있어 궁극적으로는 타이어의 중량을 경량화할 수 있는 이점이 있다.

또한 단선 스틸코드 주위를 고무가 완벽히 덮기 때문에 수분 침투에 의한 부식에 의한 내피로 및 접착성 저하에 대한 내구성을 양호하게 할 수 있다.

그러나 일반 단선인 경우로서 특히 타이어 보강재용 스틸코드와 같은 극세물 (직경이 매우 가는 와이어 제품)의 경우에는 소선 재질이나 신선기 혹은 연선기 등의 기계적인 요인에 의해 직선성에 변동이 생기기 쉽기 때문에 양호한 직선성을 갖도록 하는 것이 매우 어렵다.

일반적으로 스틸코드의 직선성은 "아크 하이트(Arc Height)"에 의해 평가되는데, 아크 하이트가 지나치게 크거나 불균일 하면 타이어 제조 프로세스의 카렌더(얇은 고무시트상에 스틸코드를 나란히 깔고 또 하나의 얇은 고무시트를 이것에 덮으며, 고무시트 사이에 스틸코드를 끼어 넣는 공정) 재단공정에 있어 톱핑 시트가 뒤틀리거나 버클링 등의 불량이 쉽게 발생한다.

또한 종래의 둥근 와이어, 즉 파형이 없는 단선 스틸코드의 경우는 타이어 주행도중 반복되는 굴곡 운동에 의해 소선이 트레드 밖으로 뚫고 나와 타이어에 치명적인 손상을 가하는 이른바 "core migration"을 야기시키는 단점을 갖고 있다.

단선 스틸코드에 관한 선행특허로 도 1 및 도 2에 도시되고 특허등록 제0567812호에 개시되어 있다. 이 스틸코드(10)는 신선기(5)를 통한 원형의 필라멘트(2) 한 가닥이 한쌍의 압연롤러(7) 의해 압착되어 적어도 한면 이상의 편평한 면이 형성된 편평 와이어(2a)로 되고, 상기 편평한 부위의 적어도 일부가 권취 비틀림기(9)에 의한 비틀림 응력에 의해 오픈 구조의 나선형상으로 형성되고, 상기 나선형으로 형성된 부위에 적어도 하나 이상의 꼬임부(12)가 형성된 구조를 가진다. 상기 꼬임부(12)들의 중심부간의 피치(p)가 5~40mm로 형성되어서 오픈된 나선형상의 구조로 되어 있다.

이러한 구조의 스틸코드(10)는 편평비와 권취 비틀림 응력에 의한 내피로성과 회전성 및 직선성을 향상시키고, 오픈된 나선형상으로 인하여 고무부재와의 결합시 침투성 및 밀착성이 향상되는 효과를 가진다고 한다.

그러나 이와 같은 구조의 단선 스틸코드(10)는 복수의 꼬임부(12)로 인하여 타이어내에 수용되는 스틸코드의 중량이 증가될 뿐만 아니라, 주행중 꼬임부(12)의 변형으로 인하여 타이어 자체가 손상되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 종래 복수 강선이 사용된 연선 구조의 고무제품 보강용 스틸코드에서 지적되고 있는 상기 제반 문제점을 감안하여, 2차원 파형을 갖는 스틸코드를 길이방향을 따라 대략 주기적인 3차원 형상으로 하이퍼 사이클로이드 곡선을 따라 회전하는 단선으로 구성함으로써, 타이어 보강재에서 요구되는 다른 품질특성을 크게 저하시킴 없이 직선성을 향상시키고, 코아이동("core migration")을 방지하여 타이어 재단공정의 자동접합 및 생산성을 향상시킴은 물론 궁극적으로는 타이어 유니포머티 (Uniformity) 측면에서도 유리한 타이어 보강용 단선 스틸코드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 단지 한 가닥의 단선 스틸코드가 사용됨으로써 타이어 경량화에 유리하고, 종래 연선형 스틸코드 및 단선 스틸코드의 제조공정에 비해 경제적인 고무 보강재를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 부가적인 제조설비를 필요로 함이 없이, 신선기에 간단한 비틀림 및 파형 부여장치를 부착하여 손쉽게 제작 될 수 있는 단선 스틸코드 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명 고무보강용 단선 스틸코드는 상호 직교하는 X-Y-Z 3축좌표를 가정하고,

한 가닥의 강선으로 이루어진 단선 스틸코드로서, 상기 X축을 따라 길이방향 으로 길고 상기 X-Y평면에 2차원 파형이 형성되며, 또한 상기 2차원 파형이 X축을 중심으로 주기적인 3차원으로 회전하는 궤적형상이 하이포 사이클로이드 곡선을 따라 이동되도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 상기 2차원 파형의 3차원 원주길이를 Fℓ(mm), 단선 스틸코드의 소선경을 d(mm)라 하면, 상기 2차원 파형의 3차원 원주길이(Fℓ)는 500d<Fℓ<3000d 인 것을 특징으로 한다.(Fℓ: 2차원 파형이 360˚ 회전할 때 까지의 거리)

또한, 본 발명은 상기 단선 스틸코드의 소선경을 d(mm)라 하면, 상기 3차원 궤적형상의 코드경(Fh)은 0.1+d< Fh <1.0+d 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 상기 2차원 파형이 3차원 하이포 사이클로이드 곡선을 따라 회전하는 단위각 (F₀와 F₁ 사이각) α의 범위는 0.5˚~30˚인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 상기 2차원 파형의 피치간격(P₂)는 2d~350dmm 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 상기 2차원 파형의 파고(h)는 0.02d~10dmm 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 직선성(mm/400mm)이 0~60mm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 소선경은 0.08~1.0mm, 탄소 함유량은 0.7~1.50 중 량%, 인장강도는 270~500kgf/mm² 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드는 상기 단선 스틸코드의 표면부에 황동도금층이 0.05~20㎛ 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하는 본 발명 스틸코드의 제조방법은 복수가닥의 강선을 각 공급부를 통하여 공급한 후, 서로 반대 방향으로 회전하는 제1비틀림장치와 제2비틀림장치를 순차적으로 경유하여 각 강선의 소재 자체는 비틀림을 받으나, 각 가닥이 서로 꼬이지 않도록 비틀림을 부여한 상태에서 파형부여기를 통하여 기어 파형을 부여하고, 교정롤러와 각 강선을 개별적으로 분류하는 배선수단인 가이드롤러를 거쳐 인출부를 통하여 권취부에 권취하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스틸코드의 제조방법은 상기 제1비틀림장치와 제2비틀림장치의 회전비(제2비틀림장치/제1비틀림장치)는 0.1~1.5배인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래의 연선형 스틸코드에서와 같이 여러 가닥의 강선을 서로 연선 결합시킨 구조가 아니라, 복수본의 강선을 공급한 후 비틀림과 파형을 부여하여 복수본의 단선 스틸코드를 얻을 수 있으므로, 생산성 측면에서 유리하고, 비틀림 가공에 의해 직선성을 높여 타이어 재단공정 작업성을 향상시키며, 궁극적으로는 타이어 유니포머티 (Uniformity) 측면에도 유리한 이점이 있다.

또한 2차원 기어 파형을 가지므로 적절한 파단신율 확보가 가능하여 타이어 주행시 노면충격으로부터 전달되는 충격을 완화시켜 우수한 승차감을 발휘토록 함은 물론, 타이어 주행도중 반복되는 굴곡운동에 의해 강선이 트레드 밖으로 뚫고 나와 타이어에 치명적인 손상(damage)을 가하는 이른바 코어 이동(core migration)을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 단지 한 가닥의 단선이 사용됨으로써 타이어의 경량화에 유리하고 내부 공극이 없어 고무침투도가 높으며, 또한 복수본의 강선에 비틀림과 파형을 부여하여 복수본의 단선 스틸코드를 얻을 수 있으므로, 종래 연선형 스틸코드 및 단선 스틸코드의 제조공정에 비해 경제적인 고무 보강재로서의 새로운 구조로 기대되고 있다.

또한, 본 발명은 별도의 부가적인 제조설비를 필요로 함이 없이, 신선기에 간단한 비틀림 및 파형 부여 장치를 부착하여 손쉽게 제작 될 수 있도록 한다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과와 관련된 구체적인 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도식하고 있는 첨부된 도면 및 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 단선 스틸코드의 기계적 성질은, 인장강도는 270 kgf/mm² 이상이고, 파단신율은 1.5~5.0% 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≤1.5%)를 모재 와이어 로드로 하여 반복적인 냉간 신선가공과 파텐팅(patenting) 열처리를 실시하고, 최종적으로 습식 신선공정을 행함으로써 얻어지게 된다.

그리고 본 발명 실시예의 단선 스틸코드가 타이어 고무속에 매입되어 고무와 의 사이에 보다 높은 고무 접착성을 확보하도록 하기 위해서 그 표면부에 형성되는 황동도금층의 두께는 0.05~20㎛가 바람직하며, 그 중에서도 0.07~1,5㎛ 범위가 가장 유리하다.

또한, 상기 황동도금층중의 구리 함량은 55~70%가 바람직한바, 보다 바람직하기로는 황동도금에 제3의 원소인 Co, Fe, Ni 등을 0.1~5.0%의 범위로 첨가하여 3원 합금도금층이 이루어지도록 함으로써 고무와 강선간의 접착성 향상과 더불어 내부식성 및 시효 접착성도 개선되도록 할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 2가닥의 강선을 공급부(21)를 통하여 공급한 후, 서로 반대 방향으로 회전하는 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 조합을 통해 각 강선의 소재 자체는 비틀림을 받으나, 2가닥이 서로 꼬이지 않도록 미세한 비틀림을 부여한 상태에서 파형부여기(23)를 통하여 기어 파형을 부여하고, 교정롤러(25)와 2가닥의 강선을 개별적으로 분류하는 배선수단인 가이드롤러(27)를 거쳐 인출부(28)를 통하여 권취부(29)에 권취됨으로써 제조되어진다.

그러나, 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 회전이 너무 크면, 과도한 비틀림에 의해 2가닥의 강선이 서로 꼬임에 따라 기어 파형에 의한 굴곡변형을 받는 A점에서 단선이 빈번하게 발생하고, 반대로 회전이 너무 작으면 강선 소재 자체내에 불균일한 잔류응력이 잔존하게 되어 직선성이 나빠지게 된다.

따라서 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 회전량을 적절히 조합하여 파형부여기(23)를 통과 직전에 강선의 소재 자체는 비틀림을 받으나, 2가닥의 강선 이 서로 꼬이지 않도록 미세한 비틀림을 부여하는 것이 무엇보다 중요하다.

따라서 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 회전비(제2비틀림장치/제1비틀림장치)는 0.1~1.5배인 것이 바람직하다.

한편, 상기 제조공정을 통해 얻어진 본 발명 실시예는 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 조합에 의한 미세한 비틀림과 기어 파형에 의한 굴곡변형을 동시에 받기 때문에, 2차원 파형이 길이방향을 따라 대략 주기적인 3차원 형상으로 회전하게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명 실시예의 2차원 파형이 길이방향을 따라 대략 주기적인 3차원으로 하이퍼 사이클로이드(cycloid) 곡선을 따라 회전하는 형상에 관해서 자세히 설명한다.

먼저 도 4에서 본 발명 실시예의 스틸코드(100)는 5mm의 피치(p₂)와 0.27mm의 파고(h: 파형높이(H)-소선경(d))를 갖는 2차원 파형으로 구성되며, 앞에서 언급된 바와 같이 2차원 파형은 대략 주기적인 3차원 형상으로 회전하게 된다.

여기서 2차원 파형의 피치(p₂)는 파형부여기(23)의 원주피치에 의해 결정되고, 파고(h)의 크기는 제조 중에 부여되는 파형부여기(23)의 쪼임에 의해 좌우되는데, 일반적으로 파형부여기(23)의 쪼임량은 특히 강선의 절단력과 파단신율을 조절하는데 큰 역할을 한다.

한편, 강선의 2차원 파형이 길이방향을 따라 대략 주기적인 3차원 형상으로 하이퍼 사이클로이드 곡선을 따라 회전하는 형태는 도 5에 자세히 나타나 있다.

도 5는 본 발명 실시예의 시편을 길이방향(X방향)으로, 시편의 파형 형상이 실질적으로 변화하지 않을 정도의 가벼운 장력을 부여하여 고정시킨 후, 그 길이 방향에 대해 2차원 파고(h)의 크기 및 형상을 관찰한 것이다.

즉, 2차원 파형이 길이 방향으로 대략 주기적인 3차원으로 회전하는 형상을 정면도, 평면도로 나타낸 것이다.

본 발명 실시예의 2차원 파형은 일정 길이 Fℓ을 주기로 하여 시계방향으로 360˚만큼, 즉 1회전 한다. 이때 360˚ 만큼 회전하는 주기 Fℓ의 길이는 약 840mm로 소선경(d)의 약 2100배 수준에 해당한다.

상기와 같이 2차원 파형이 길이방향을 따라 3차원 형상으로 회전하는 주기 Fℓ의 길이가 상당히 큰 이유는, 앞서 언급된 바와 같이 강선의 소재 자체는 비틀리나, 공급된 강선이 서로 꼬이지 않게 하기 위해, 미세한 비틀림을 부여하는 본 발명 제조방법의 특징에 의한 것이다.

그리고 이때 3차원 회전 주기 Fℓ의 길이는 비틀림을 부여하는 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)의 회전이 크면 짧아지고, 반대로 회전이 작으면 상대적으로 커진게 된다.

또한 도 5의 Fℓ1, Fℓ2, Fℓ3, Fℓ4 는 2차원 파형이 각각 90˚ 만큼 회전하는 주기의 길이를 나타낸 것이다. 한편, 2차원 파형이 3차원으로 회전하는 방향은 제1비틀림장치(22)의 회전방향에 의해 결정되므로 임의로 변경할 수 있다.

또한 2차원 파형이 길이방향을 따라 360도만큼 회전할 때까지의 형상을 표현하기 위해, y축을 기준으로 실시예의 단면을 절단한 단면 A-A', B-B', C-C', D-D', E-E'를 관찰하면, 직선이 아닌 2차원 파형의 궤적이 본 발명 실시예 코드경의 내부를 따라 돌면서 하이퍼 사이클로이드 곡선을 만들게 된다.

도 6은 본 발명 실시예의 2차원 형상이 3차원 형상으로 회전하면서 그리는 하이퍼 사이클로이드(cycloid) 곡선을 나타내고 있다.

도 6에서, Fℓ: 2차원 파형의 3차원 원주길이(360도 회전할때까지의 거리)

Fh : 3차원 나선형상의 코드경, P2 : 2차원 파형의 피치

h : 2차원 파형의 파고, d : 소선경(=0.4m)

α : 2차원 파형이 하이퍼사이클로이드 곡선을 따라 회전하는 단위각

(F0 와 F1이 이루는 각)

d0 : 2차원 파형이 하이퍼사이클로이드 곡선내에 형성하는 내접원의 지름 이라 하면,

n = 840/P2 = 840/5 =168, 회전각 α=360°/n = 360°/168 ≒ 2°

Fℓ = F0+F1+F2+.....Fn = 5 ×168 = 840mm

Fh =(h+d)=(0.27+0.4)=0.67, d0=0~0.5mm 이다.

이상으로 상기 제조공정 및 기술적 구성에 의해 얻어진 본 발명의 실시예 시편과 일반적인 종래예 및 비교예 시편에 대하여 타이어 보강재로서의 물성 특성을 비교하면, 그 결과는 아래의 표1과 같다.

○ : 양호, X : 불량

상기 표1의 종래예 3x0.30 HT는 원형 단면의 직경이 0.30mm인 3가닥의 강선을 피치(꼬임길이) 14mm로 오른쪽(S연)으로 꼬아서 형성시킨 연선코드인 반면, 비교예는 스틸코드 제조공정의 마지막 습식 신선공정에서 신선하여 얻은 0.40mm UT 단일 강선이다. 본 발명의 실시예는 0.40mm UT 강선에 비틀림과 기어 파형을 동시에 부여한 기술적 구성을 통해 제작 되었다.

상기 표에서 고무접착성은 미국 표준 시험방법 (ASTM 2229)에 의해 가류 후의 초기 고무접착력을 포함하여 열이나 염분 등의 영향하에서 1주일간의 노화기간을 거친 각 코드의 접착력을 비교 조사한 후, 각 코드에 대한 고무 접착력을 접착에 기여할 수 있는 강선 전체 단면적으로 나누어 순수하게 단위면적 당 접착력으로 환산하고, 동일한 조건의 종래예(연선코드) 경우를 100으로 하여 비교한 상대지수이다.

그리고 직선성은 400mm 간격에서 시편의 휨 정도(아크 하이트)를 측정하여 mm로 표시하였다.

또한 굽힘강성은 3점 굽힘시험(3-point bending tester)을 실시하여 굽힘강성 계수를 측정하였다.

표에서와 같이, 본 발명의 실시예는 종래의 연선 스틸코드(종래예)에 비해 단위중량이 월등히 낮아 타이어의 스틸코드 사용중량을 동시에 감소시킬 수 있어, 타이어 경량화에 한층 유리하다.

또한 파단신율을 비롯한 기계적 특성이 연선된 코드 대비 유사하거나 다소 향상된 특성을 나타내는데, 특히 직선성에 있어서 비틀림이나 파형이 없는 단일 강선인 비교예 대비하여 월등히 우수함을 알 수 있다. 이는 본 발명의 단선 스틸코드가, 그 진행 방향에 대한 중심축을 기준으로 비틀림 응력에 의해 변형되면서 직선성의 향상이 이루어진 데에 기인한 것이다.

또한, 일반 코드의 관리 범위내 (30mm/400mm)까지 아크 하이트를 저감할 수 있었다. 일반적으로 스틸코드의 직선성은 타이어 제조 프로세스의 카렌더 공정에서 고무 톱핑쉬트가 뒤틀리거나 휘어지는 이른바 버클링 불량과 연관되는데, 본 발명의 실시예는 양호한 직선성을 확보할 수 있어 타이어 재단 공정에서의 품질 및 생산성을 향상 시킬 수 있다.

또한 본 발명 실시예는 2차원 기어 파형을 가지므로, 타이어 주행도중 반복되는 굴곡운동에 의해 강선이 고무 밖으로 뚫고 나와 타이어에 치명적인 손상을 가하는 이른바 'core migration'을 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편 본 발명의 실시예의 굽힘강성은 종래 연선코드에 비해 월등히 높음을 알 수 있는데, 이는 벨트의 보강재로 사용시 벨트와 트레드간의 미세 이동을 방지하여, 트레드 마모 수명을 획기적으로 증가 시킬수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예 및 비교예는 종래예(연선코드)에 비해 초기 및 노화된 후의 고무 접착력이 약 20%씩 향상되는바, 이는 단일 강선의 경우 전체 표면적에 비한 실제 고무접착 면적이 연선된 코드 보다 크기 때문이며, 특히 실시예는 파형을 부여함으로써 고무 접착력의 향상 정도 및 고무 침투도는 더욱 커지게 된다.

한편 표에서 알 수 있듯이 본 발명 실시예는 종래 연선형 스틸코드 제조공정에 비해 연선 공정을 생략할 수 있기 때문에 제조비용이 절감되며, 또한 별도의 부가적인 제조설비를 필요로 함이 없이, 신선기에 간단한 비틀림 및 파형 부여 장치를 부착하면 손쉽게 제작이 될 수 있으므로 더욱 경제적인 스틸코드를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 1은 종래 스틸코드의 제조방법을 설명하는 개략도,

도 2는 도 1에 의해 제조된 종래 스틸코드의 개략도,

도 3은 본 발명 실시예의 스틸코드의 제조방법을 설명하는 개략도,

도 4는 본 발명 실시예의 스틸코드를 나타낸 개략도,

도 5는 본 발명 실시예의 스틸코드의 3차원 회전을 설명하는 개략도,

도 6은 본 발명 실시예의 스틸코드에 적용되는 하이퍼 사이클로이드 곡선을 설명하는 개략도이다.

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10. 복수가닥의 강선을 각 공급부(21)를 통하여 공급한 후, 서로 반대 방향으로 회전하는 제1비틀림장치(22)와 제2비틀림장치(24)를 순차적으로 경유하여 각 강선의 소재 자체는 비틀림을 받으나, 각 가닥이 서로 꼬이지 않도록 비틀림을 부여한 상태에서 파형부여기(23)를 통하여 기어 파형을 부여하고, 교정롤러(25)와 각 강선을 개별적으로 분류하는 배선수단인 가이드롤러(27)를 거쳐 인출부(28)를 통하여 권취부(29)에 권취하여 제조하며, 상기 제1비틀림장치와 제2비틀림장치의 회전비(제2비틀림장치/제1비틀림장치)는 0.1~1.5배인 것을 특징으로 하는 직선성이 우수한 고무보강용 단선 스틸코드 제조방법.
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