KR101388368B1 - 편평 나선형 단선 스틸코드를 이용한 고무제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 타이어 및 공업용 벨트 등 각종 고무제품의 제조방법임.

본 발명은 편평 나선형 단선 스틸코드를 고무시트 내에 매설시킬 때 S꼬임의 스틸코드와 Z꼬임의 스틸코드를 교호로 배열시켜서 제조함을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 타이어 등 고무제품은 꼬임에 의한 회전성이 억제됨으로 팁라이징이 방지되어서 타이어 등 고무제품의 제조작업성을 향상시킬 수 있다.

타이어, 편평 나선형 단선 필라멘트, S꼬임, Z꼬임, 팁라이징

Description

편평 나선형 단선 스틸코드를 이용한 고무제품의 제조방법 { Method of producing rubber products using a twisted flat steel cord }

본 발명은 편평 나선형 단선 스틸코드를 이용한 고무제품의 제조방법에 관한 것이다.

스틸코드(steel cord)는 차량의 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무 제품의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 강도, 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성 및 고무 접착성 등이 우수하므로 타이어 보강재로 특히 널리 사용되고 있으며 그 사용량도 날로 증가하는 추세에 있다.

스틸코드는 일반적으로 탄소함량이 0.6~0.95중량%인 탄소강으로 된 직경이 5.0~5.5mm인 와이어로드를 직경 1.0~2.5mm로 1차 신선 가공한 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 최종 신선을 하여 직경 0.1~0.4mm, 강도 280~380kg/㎟의 필라멘트 여러 가닥을 용도에 따라 다양한 구조(1×2, 1×3, 2+2, 2+7, 3+6, 3+8, 3+9+15, 1+18, 3/8+13 등)로 연선 가공하여 제조된다.

승용차용 레디얼 타이어의 벨트 층에는 1×2, 1×3, 2+2 구조의 스틸코드가 일반적으로 사용되고 있는데 이러한 구조의 스틸코드는 높은 강성을 가지지만 노면 이 울퉁불퉁한 비포장 도로에서는 타이어의 반발력이 지나치게 강해져 승차감이 좋지 않다. 또, 인접한 필라멘트끼리 서로 접촉한 상태로 결합 되어 있으므로 스틸코드 내부에 미세한 공극이 존재하게 되고, 그 결과 타이어 주행시 고무 사이로 수분이 침투될 때 강선의 부식을 유발하여 고무와 스틸코드 간 접착층을 급격히 손상시키는 문제가 있다.

또한, 타이어가 변형되거나 진동하면 꼬아 합쳐진 와이어 끼리 서로 마찰을 일으켜서 마모되는 소위 플래팅마모(fretting wear)를 발생시켜서 코드 와이어가 쉽게 피로 파단을 일으키게 되는 문제점이 있다.

이들 문제를 해결하기 위해 여러 가닥을 꼬아서 제조한 스틸코드 대신에 한 가닥의 필라멘트로 이루어진 단선 스틸코드가 많이 제안되고 있다. 또한 최근에는 지구 환경보호 등 여러 가지 이유로 자동차 연비개선에 대한 연구가 활발히 진행되어 타이어 경량화가 추진되고 있다.

따라서 두께가 얇고 가벼운 단선 스틸코드를 개발하는 것이 급선무가 되고 있다.

한국특허번호 10-0318896에서는 편평화 된 단선 스틸코드 자체에 비틀림 응력을 주어 편평 나선형 단선 스틸코드를 제시하고 있지만, 이러한 스틸코드는 한쪽 방향으로만 비틀림 응력을 가하여 나선형태를 부여하기 때문에 타이어 제조를 위하여 고무에 병렬로 매설 후 일정규격으로 절단할 때, 스틸코드의 한쪽 방향 회전성 으로 인해 스틸코드가 매설된 고무 시트의 끝 부분이 뜨는 팁라이징(tip rising) 현상이 자주 발생하며 이러한 현상은 곧 작업성 저하로 이어지게 되는 문제점이 있 다.

본 발명은 편평 나선형 단선 스틸코드를 고무에 매설할 때 스틸코드의 꼬임이 한쪽 방향만의 회전성으로 발현되는 것을 억제시켜 타이어 제조시 작업성을 개선하고자 하는데 있다.

본 발명은 고무시트에 편평 나선형 단선 스틸코드를 매설할 때 꼬임 방향(S꼬임 및 Z꼬임)이 서로 다른 스틸코드를 교호로 배열시켜서 꼬임에 의한 회전성이 상쇄되도록 한 것이다.

본 발명은 스틸코드에 부여된 꼬임으로 인한 회전성이 상쇄되기 때문에 타이어 등 고무제품 제조시에 팁라이즈의 발생을 감소시킬 수 있어서 타이어 등 고무제품의 제조 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 탄소함량이 0.70~1.0%이며, 인장강도가 250~450kg/mm² 이고, 직경이 0.2~1.0mm인 원형 필라멘트를 압착 롤라를 사용하여 단경/장경의 비가 0.57~ 0.95인 편평 면을 가지면서 동시에 비틀림 응력을 부여하여 단경의 2~100배를 주기로 꼬임을 형성한 편평 나선형 단선 스틸코드[도 1의 (가)및 (나)]를 고무시트 내부에 병렬로 배열하여 매설시 나선의 꼬임 방향을 서로 반대가 되도록 S꼬임의 것 과 Z꼬임의 것을 교대로 매설하는 방식으로 스틸코드의 회전성에 따른 고무 시트의 응력분포를 일정하게 하여 팁라이징이 방지되어서 타이어 등 고무제품의 제조 작업성이 개선되도록 한 것이다.

[ 실시예1 ]

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 선재(Wire Rod)를 직경이 1.90mm가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동 도금을 실시하고 직경이 0.40mm가 되도록 최종 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착을 실시하여 단경/장경의 비가 0.80로 된 편평 필라멘트를 시계방향(S) 및 반시계방향(Z)으로 각각 비틀림 응력을 부여하여 꼬임주기가 20mm가 되도록한 2종의 편평 나선형 스틸코드를 제조하고 이 스틸코드를 교대로 고무에 0.3mm 간격의 병렬로 매설하여 그 물성을 평가한 결과를 [표1]에 나타내었다.

[ 비교예1 ]

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 선재(Wire Rod)를 직경이 1.90mm가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동 도금을 실시하고 직경이 0.40mm가 되도록 최종신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착을 실시하여 단경/장경의 비가 0.80로 된 편평 필라멘트를 시계방향(S)의 한 방향으로 비틀림 응력을 부여하여 꼬임 주기가 20mm가 되도록 한 편평 나선형 스틸코드를 제조하고 이 스틸코드를 고무에 0.3mm 간격의 병렬로 매설하여 그 물성을 평가한 결과를 [표1]에 나타내었다.

[표1]

항목		실시예1	비교예1
단선 스틸코드	단경 (mm)	0.36	0.36
	장경 (mm)	0.45	0.45
	편평비	0.8	0.8
	꼬임주기 (mm)	20mm, S/Z 방향	20mm, S방향
	고무 접착성 *	100	100
	내피로성 *	100	100
고무시트의 팁라이즈 (mm)		0mm	15mm

상기 표1 에서 * 로 표시된 내피로성과 고무 접착성은 종례예를 100으로 하고 이에 대한 상대적인 수치로 나타낸 값이다.

고무 접착성은 ASTM 2229 방법에 의한 고무와의 접착력을 비교시험 하였다.

내피로성 시험은 로테이팅 빔 타입(Rotating Beam type) (Bekaert Engineering사의 내피로성 시험기)을 이용하여 비교 시험하였다.

고무시트 팁라이즈(Tip rise)는 상기 단선 스틸코드를 0.3mm 간격으로 배열후 상하에서 0.6mm 두께의 고무시트를 압착한 후 직사각형으로 절단 후 절단 끝 모서리 부분에서 들뜸 정도를 측정한 값을 비교하였다.

도 1의(가)및 (나)는 본 발명에 따른 스틸코드의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 편평나선형 스틸코드가 매설되어 있는 고무시트의 설명도.

Claims (3)

1. 고무시트의 내부에 편평 나선형 단선 스틸코드를 병열로 배설시킴에 있어서, 인장강도가 250~450kg/mm²이고, 직경이 0.2~1.0mm인 원형 강선필라멘트를 단경/장경의 비가 0.57~0.95인 편평면을 갖도록 압착시킴과 동시에 비틀림 응력을 부여하여 단경의 2~100배를 주기로 꼬임을 형성시킨 시계방향(S)꼬임의 단선 스틸코드와 반시계방향(Z)꼬임의 단선 스틸코드가 교호로 배열되도록 함을 특징으로 하는 편평 나선형 단선 스틸코드를 이용한 고무제품의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 시계방향(S)꼬임의 단선 스틸코드와 반시계방향(Z)꼬임의 단선 스틸코드의 배열간격을 0.3mm로 함을 특징으로 하는 편평 나선형 단선 스틸코드를 이용한 고무제품의 제조방법.

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