KR19980032313A - 상이한 물결 모양의 필라멘트를 가지는 강철 코드 - Google Patents

Abstract

엘라스토머 제품 보강용으로 적합한 강철 코드(10)는 심과 심 둘레에 배열된 층을 포함한다. 심은 1 내지 4개의 심 필라멘트(12)를 포함하고 층은 3 내지 10개의 층 필라멘트(14)를 포함한다. 적어도 하나의 심 필라멘트(12)는 제1물결 모양을 가지고 적어도 하나의 층 필라멘트(14)는 제2물결 모양을 가지되, 제1물결 모양과 제2물결 모양은 실질적으로 상이하다. 이로서 미소틈의 크기를 조절하고 고무 침투를 보장할 수 있다.

Description

상이한 물결 모양의 필라멘트를 가지는 강철 코드.

본 발명은 첨부된 도면을 참조로 보다 더 자세하게 설명된다.

제1도는 본 발명에 따른 강철 코드의 첫 번째 실시형태의 단면도를 보여주는 것이다 ;

제2도는 본 발명에 따른 강철 코드의 두 번째 실시형태의 단면도를 보여주는 것이다 ;

제3도는 본 발명에 따른 강철 코드의 제조방법을 보여주는 것이다.

본 발명은 고무 타이어, 컨베이어 벨트, 타이밍 벨트 등과 같은 엘라스토머 제품 보강용으로 적합한 강철 코드에 관한 것이다.

20-30년 전부터 강철 코드의 기술은 보다 적은 수의, 보다 굵은 필라멘트를 포함하고 보다 적은 제조 단계를 필요로 하는 더 단순한 구성을 향한 추세를 보이고 있다. 이러한 점에서, 다수의 스트랜드를 포함하는 강철 코드는 층을 이룬(layered) 강철 코드 구성, 즉 3+6, 3+9, 3+9+15처럼 심(core) 및 하나 이상의 층을 포함하는 강철 코드로 대체되어 왔다. 이러한 층상 강철 코드 구성들 중에서 3×0.20+6×0.35 구성과 같은 3+6 구성이 널리 사용되는 구성이다. 상기 언급한 추세를 지속하고, 동시에 강철 코드의 각 강철 필라멘트 사이에 고무를 완전히 침투시키려고 노력하면서, 3×0.20+6×0.35 구성을 1+6 구성으로 대체하려는 시도가 행해졌다. 그 이유는, 3+6 구성이 제조시 두 꼬임 단계를 필요로 하는데 비해, 제조시 1+6 구성은 하나의 꼬임 단계를 필요로 하기 때문이다. 그러나 이러한 시도는 현재까지 성공적이지 못했다.

3×0.20+6×0.35를 1×0.35+6×0.35로 대체하려는 것은 실패로 끝났는데, 이것은 1+6이 심이 이동하고 압축 반응이 나빴으며 6개의 층 필라멘트와 심 필라멘트 사이에 고무가 침투되지 않았기 때문이었다.

WO-A-89/09305에 설명된 것과 같은 1×0.38+6×0.35 구성에 있어서, 심의 이동 문제는 적어도 부분적으로는 해결되었지만, 몇몇 경우에 있어서 상기 구성은 층 내의 필라멘트가 서로를 향해 움직이고 그에 따라 고무가 침투할 수 있는 공간을 없앰으로서 고무 침투의 정도가 불충분했다.

공업적으로 생산할 때 필라멘트가 섞일 위험이 있고, 또한 더 굵은 필라멘트가 심 대신 층 내에 위치될 때 심이 이동할 위험이 더 커진다는 것과 더불어, 또다른 단점은 서로 다른 두 지름을 사용해야 한다는 것이다.

물결 모양(wave form)을 가지도록 소성 변형된 하나 이상의 층 필라멘트를 사용한 1×d₁+6×d₂구성을 제안한 시도도 있었다. 이 물결 모양의 목적은 고무가 침투하도록 층 필라멘트와 심 필라멘트 사이에 미소한 틈을 형성시키는 것이다. 그러나 물결 모양의 진폭이 매우 크거나 심 필라멘트의 지름 d₁이 층 필라멘트의 d₂보다 현저히 클 경우에만 고무 침투가 만족스럽다는 것을 실험으로서 알 수 있었다.

또 다른 시도가 유럽특허 -A-0551124 및 유럽특허 -A-0619398에 설명되어 있다. 여기서는 총 필라멘트와 심 필라멘트 사이에 필요한 미소한 틈을 형성시키기 위해, 층 필라멘트 대신 심 필라멘트를 소성 변형 시켰다. 또 여기서도 물결 모양의 진폭이 매우 크거나 심 필라멘트의 지름 d₁이 층 필라멘트의 지름 d₂보다 현저히 클 때에만 고무 침투가 충분하다는 것을 실험으로서 알 수 있었다.

본 발명은 선행 기술의 단점을 피하는 데에 목적을 두고 있다. 본 발명의 목적은 고무 침투가 충분한, 층을 이룬 강철 코드를 공급하는 것이다. 심과 층 내의 필라멘트의 지름이 실질적으로 동일한, 층을 이룬 강철 코드를 공급하는 것도 본 발명의 목적이다. 본 발명의 또다른 목적은 단 하나의 꼬임 단계만을 사용해 제조할 수 있는, 층을 이룬 강철 코드를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 3+6 구성과 실질적으로 동일한 수준의 압축 반응을 가지는 강철 코드를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 심 및 상기 심 둘레에 배열된 층을 포함하는 강철 코드가 제공된다. 상기 심은 1 내지 4개의 심 필라멘트를 포함하고, 상기 층은 3 내지 10개의 층 필라멘트를 포함한다. 적어도 하나의 심 필라멘트는 제1물결 모양을 갖고 있고 적어도 하나의 층 필라멘트는 제2물결 모양을 갖고 있다. 본 발명의 특징은 제1물결 모양이 제2물결 모양과 실질적으로 다르다는 것이다. 제2물결 모양과 실질적으로 다른 제1물결 모양이라는 용어는 제1물결 모양이 제2물결 모양의 진폭, 위상, 물결 모양의 피치, 일련의 조화 또는 그의 대응하는 조합과 실질적으로 다른 진폭, 위상, 물결 모양의 피치, 일련의 조화(물결 모양을 투영해 수학적 Fourrier 분석으로 얻은 것) 또는 진폭, 위상, 물결 모양의 피치, 또는 일련의 조화의 조합을 가진다는 의미이다. 심 필라멘트는 평면적 물결 모양, 즉 실질적으로 한 평면에 놓인 물결 모양, 또는 공간적인 물결 모양을 가질 수 있다. 층 필라멘트는 공간적인 물결 모양을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 강철 코드의 바람직한 실시형태에서, 심 필라멘트의 수는 1개이고, 층 필라멘트의 수는 6개이며, 심 필라멘트의 지름은 층 필라멘트의 지름과 실질적으로 동일하고, 심 필라멘트는 두 개의 치차(toothed wheel)에 의해 형성된 소위 - 곱슬거리는(crimp) 모양을 하고 있으며 층 필라멘트는 WO-A-95/16816에서 설명한 다각형 모양 같은 다각형으로 전성형(preform)된다.

본 발명자는 층의 필라멘트, 즉 강철 코드 횡단면의 반경 방향으로 외부에 위치한 필라멘트에 적용시킨 경우, 다각형 모양이 고무 침투를 촉진하는데에 적절한 형태임을 발견했다. 다각형으로 전성형된 외부 필라멘트를 심 필라멘트의 공간적 또는 평면적인 곱슬거리는 모양과 결합시켜서, 동등한 고무 침투도를 유지하는 반면에 심 필라멘트의 곱슬거리는 모양의 진폭은 줄일 수 있는 코드를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 강철 코드의 바람직한 실시 형태는 아래의 요구조건들 중 하나 이상을 만족시킨다 :

- 심 필라멘트 제1물결 모양은 심 필라멘트 지름의 1.3 내지 1.8배, 바람직하게는 심 필라멘트 지름의 1.3 내지 1.6배인 제1진폭을 갖는다 ;

- 심 필라멘트 제1물결 모양은 심 필라멘트 지름의 10 내지 20배 범위의 제1물결 피치를 갖는다 ;

- 심 필라멘트 제1물결 모양은 층 꼬임 피치의 0.20 내지 0.40배 범위의 제1물결 피치를 갖는다(층 꼬임 피치=심 둘레의 층 필라멘트의 꼬임 피치) ;

- 심 필라멘트의 제1물결 모양은 0.8mm 이상의 만곡 반경을 갖는다.

본 발명의 문맥에서, 꼬임 피치라는 용어를 물결 피치라는 용어와 구별되어야 한다. 꼬임 피치는 꼬임 길이(lay length)와 동일한 말로서 스트랜드나 코드 내의 요소(필라멘트 또는 스트랜드)를 360도 회전시키는데 필요한 축방향 거리를 의미하며, 밀리미터로 나타낸다. 물결 피치라는 용어는 흐름을 따르는 꼬임 공정에 의해서가 아니라 꼬임에 앞서 전성형에 의해서만 형성되는 물결 모양 한 주기를 만드는데 필요한 축방향 거리를 의미한다. 물결 피치 역시 밀리미터로 나타낸다. 물결 피치와 꼬임 피치는 모두, 꼬임 후 최종 코드 상에서 측정한다.

제1도는 본 발명에 따른 강철 코드(10)의 첫 번째 실시 형태의 횡단면을 보여준다. 단일 심 필라멘트(12)는 6개의 층 필라멘트(14)로 둘러싸여 있다. 단일 심 필라멘트(12)는 실질적으로 한 평면에 놓인 곱슬거리는 모양을 갖고 있다. 이것을 선(16)으로 알 수 있다. 주위의 층 필라멘트(14)는 선(18)으로 표시되는 다각형의 물결 모양을 갖는다.

제2도는 본 발명에 따른 강철 코드의 두 번째 실시형태의 횡단면을 보여준다. 제1도 실시형태와의 차이점은 심 필라멘트(12)가 실질적으로 평면적인 물결 모양 대신에 공간적인 물결 모양(16)을 가진다는 것이다.

본 발명에 따르는 강철 코드의 높은 고무 침투성에 대한 설명은 아래와 같다. 심 필라멘트와 층 필랄멘트 모두에 동일한 물결 모양(즉 동일한 위상, 동일한 진폭, 동일한 물결 피치 및 동일한 조화)을 부여하면, 심 필라멘트가 외부 힘을 받지 않은 경우에, 높은 고무 침투성만을 갖게 된다. 구부리는 힘 또는 끄는 힘과 같은 외부힘이 코드의 필라멘트 상에 가해지자 마자, 심 및 층의 물결모양은 서로 맞물려져서(fit) 생성되었던 미소한 틈을 좁히고 고무침투를 완전히 불가능하게 만든다. 심 필라멘트의 제1물결 모양과 층 필라멘트의 제2물결 모양을 다르게 하면 외부 힘의 작용에 의해 물결 모양이 서로 맞물려지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로, 어떤 환경에서도 미소 틈은 트여있게 되고 고무 침투도 보장된다. 제3도는 본 발명에 따른 강철 코드의 제조 과정을 도식적으로 나타내고 있다. 제3도의 왼편에서부터 시작하면, 심 필라멘트(12)는 공급 스풀(spool)(20)로부터 풀려나와, 심 필라멘트에 곱슬거리는 모양을 부여하는 두 개의 치차(22) 사이를 통해 인도된다. 두 개의 치차(22)를, 심 필라멘트(12)의 경로와 실질적으로 일치하는 축 둘레로 회전(n_c) 시킬 수도 있고 시키지 않을 수도 있다. 정확한 회전 속도 n_c와 회전 방향에 따라, 심 필라멘트에 대한 공간적 또는 평면적인 물결 모양을 얻을 수 있다. 6개의 층 필라멘트(14)는 공급 스풀(24)로부터 풀려 나와 전성형기(26)로 인도된다. 전성형기(26)는 외부에서 작동시키지 않고 통과하는 층 필라멘트(14)의 영향으로 회전한다. 전성형기(26)는 필라멘트(14)에 최고점과 최저점 사이를 교대하는 만곡 반경을 부여한다. 흐름을 따르는 이중-꼬임기의 작용과 더불어 전성형기(26)의 작용으로 층 필라멘트(14)가 다각형 모양을 갖게 된다.

다각형 전성형에 대한 보다 자세한 설명과 분석은 이미 언급했던 특허 출원 WO-A-95/16816에서 찾아볼 수 있다. 곱슬거리는 심 필라멘트(12)와 다각형으로 전성형된 층 필라멘트(14)는 조립점(assembly point)(28)에서 모아져서 이중 꼬임기로 인도된다 : 심 필라멘트(12)와 층 필라멘트(14)는 인도 풀리(pulley)(30)을 경유하여 인도되는데, 이 인도 풀리(30)에서 처음으로 꼬이고, 회전 플라이어(32)(회전 속도 n_B로 회전됨)와 역진 풀리(reversing pulley)(34)를 거치면서 두 번째와 마지막으로 꼬이고, 꼬인 코드(10)가 감기는 스풀(spool)(36)으로 인도된다.

고무 침투 및 압축 반응에 관해, 본 발명에 따른 강철 코드와 다른 강철 코드 구성을 비교했다. 다음 페이지의 도표는 그 결과를 요약한 것이다.

은 엔.브이. 베카에르트 에스.에이.(N.V. BEKAERT S.A.)의 등록 상표이며, WO-A-95/16816에 따라 다각형으로 전성형된 하나 이상의 필라멘트를 가지는 강철 코드를 말한다. 첨자 cr은 두 개의 치차 사이로 인도되고 평면 또는 공간적으로 곱슬거리는 모양을 가지는 관련 필라멘트를 의미한다. 첨자 HT는 높은 인장 강도를 의미한다.

상기 도표에서, 고무 침투는 두 가지의 상이한 방법으로 측정했다. 첫 번째 방법으로 소위 종횡비(aspetct ratio)를 결정하는데, 이 종횡비는 아래 방식에 따라 심 필라멘트 상에서 측정한다. 꼬인 코드를 제조 조건에 필적하는 조건하에서 고무를 낳는다. 그 후 각 강철 필라멘트를 풀고, 종횡비는 특정한 강철 필라멘트의 총 길이에 대한 고무로 덮힌 강철 필라멘트의 길이비이다. 두 번째 방법은 편리하고, 널리 공지되어 있는 압력 강하 시험이다.

상기 도표에서 유추할 수 있듯이 본 발명의 코드는, 심 필라멘트 물결 모양의 진폭이 줄어들었음에도 불구하고, 고무 침투를 유지하고 심지어 향상시키기도 한다. 본 발명의 코드가 3+6 구성과 실질적으로 동등한 압축 반응을 얻었다는 것도, 위 도표로부터 알 수 있다. 그러나 3+6 구성과 비교하면, 본 발명의 코드는 제조시 하나의 꼬임 단계만을 필요로 하며 훨씬 높은 고무 침투성을 갖는다는 장점을 가진다.

Claims (15)

1. 심 및 상기 심 둘레에 배열된 층을 포함하되,

   상기 심은 1 내지 4개의 심 필라멘트를 포함하고,

   상기 층은 3 내지 10개의 층 필라멘트를 포함하며,

   적어도 하나의 상기 심 필라멘트는 제1물결 모양을 갖고,

   적어도 하나의 상기 층 필라멘트는 제2물결 모양을 가지며,

   상기 제1물결 모양은 상기 제2물결 모양과 실질적으로 상이함을 특징으로 하는, 엘라스토머 제품 보강용으로 적합한 강철 코드.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1물결 모양은 제1진폭을 갖고 상기 제2물결 모양은 제2진폭을 갖되, 상기 제1진폭과 상기 제2진폭은 실질적으로 상이함을 특징으로 하는 강철 코드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1물결 모양은 제1물결 피치를 갖고 상기 제2물결 모양은 제2물결 피치를 갖되, 상기 제1물결 피치는 상기 제2물결 피치와 실질적으로 상이함을 특징으로 하는 강철 코드.
4. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2물결 모양은 공간적임을 특징으로 하는 강철 코드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1물결 모양은 실질적으로 평면적임을 특징으로 하는 강철 코드.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1물결 모양이 실질적으로 공간적임을 특징으로 하는 강철 코드.
7. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1물결 모양은 곱슬거리는 모양임을 특징으로 하는 강철 코드.
8. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2물결 모양은 다각형 모양임을 특징으로 하는 강철 코드.
9. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 심 필라멘트의 수는 1개임을 특징으로 하는 강철 코드.
10. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 층 필라멘트의 수는 6개임을 특징으로 하는 강철 코드.
11. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 심 필라멘트의 지름이 층 필라멘트의 지름과 동일함을 특징으로 하는 강철 코드.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1진폭은 심 필라멘트 지름의 1.3 내지 1.8배 임을 특징으로 하는 강철 코드.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1물결 피치는 심 필라멘트 지름의 10 내지 20배 임을 특징으로 하는 강철 코드.
14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 층 필라멘트는 층 꼬임 피치로 심 둘레에 꼬여지고 제1물결 피치는 층 꼬임 피치의 0.20 내지 0.40배 임을 특징으로 하는 강철 코드.
15. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 제1물결 모양은 1.0mm 이상의 만곡 반경을 가짐을 특징으로 하는 강철 코드.