KR20000034634A - Steel cord for reinforcing rubber product - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것으로, 3∼6가닥의 필라멘트로 이루어진 스틸코드에 있어서, 꼬임전에 2∼5가닥에만 필라멘트에 변형율이 상이한 2종류 이상의 톱니롤러를 통하여 각 필라멘트에 상이한 변형율을 부여함으로써 저하중 신율이 낮으면서 고무 침투력이 향상된 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것이다.The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber products, wherein, in a steel cord consisting of 3 to 6 strands of filaments, the strain rate is different for each filament through two or more types of toothed rollers having different strain rates for the filaments only for 2 to 5 strands before twisting. The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber products having low elongation at lowering and improving rubber penetration.
스틸코드는 탄소함량이 0.6 내지 0.95 중량%인 탄소강을 재질로 하는 직경 0.1 내지 0.4mm인 선재에 0.1 내지 0.4㎛ 두께의 황동도금을 실시한 후, 이와 같은 선재를 용도에 따라, 다양한 구조 (1×3, 1×4, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9+15 등)로 꼬아 만든 것으로 강도 모듈러스, 내열성, 내피로성이 다른 종류의 무기섬유 및 유기섬유에 비하여 우수하여 타이어, 콘베이어 벨트 등의 고무제품 보강용으로 사용되고 있다.The steel cord is coated with 0.1 to 0.4 μm thick brass on a 0.1 to 0.4 mm diameter wire made of carbon steel with a carbon content of 0.6 to 0.95% by weight. 3, 1 × 4, 2 + 2, 2 + 7, 3 + 6, 3 + 9 + 15, etc.), and has excellent strength, modulus, heat resistance, and fatigue resistance compared to other inorganic and organic fibers. It is used to reinforce rubber products such as conveyor belts.
스틸코드는 타이어 등에 보강재로 사용되어지는 관계로 이종물질인 고무와의 접착이 우수하여야 하며, 자동차가 주행중 형성하는 가혹한 환경에 대하여는 우수한 내구성이 요구된다.Since steel cords are used as reinforcement materials for tires, they must have excellent adhesion to rubber, which is a heterogeneous material, and excellent durability is required for the harsh environment that a vehicle forms during driving.
이에 부응하기 위해서 스틸코드 업계와 타이어 업계에서는 이러한 물성을 향상시키기 위하여 많은 연구를 진행하여 왔다. 스틸코드 측면에서는 고무와의 접착에 관여하는 도금층에 관한 연구, 스틸코드의 연선 구조에 관한 연구, 또한 타이어의 고무조성을 변경하여 접착력을 향상시키기 위한 연구가 진행되었고, 그 대표적인 것이 스틸코드의 연선구조에 관한 연구이다To cope with this, the steel cord industry and the tire industry have conducted a lot of research to improve these properties. In terms of steel cords, studies on plating layers involved in adhesion with rubber, studies on stranded wire structure of steel cords, and studies to improve adhesive strength by changing rubber composition of tires have been conducted. Is a study on
일반적인 스틸 코드의 구조는 단순히 3∼5 가닥의 필라멘트를 서로 꼬아서 제조하며 스틸코드를 구성하는 각 필라멘트간 간격이 거의 없는 구조로 구성되어 있어 고무가 스틸 코드의 내부로 침투하지 못하여 고무와의 접착력 및 타이어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.The structure of general steel cord is manufactured by simply twisting 3 ~ 5 strands of filaments with each other and there is little gap between each filament constituting steel cord. And there is a problem that the tire durability is lowered.
미국 특허 제 4,258,543호에는 스틸코드를 구성하는 필라멘트에 균일하게 높은 변형율을 부여하여 각 필라멘트간 간격을 넓게 구성함으로써 고무의 침투력을 향상시키는 오픈 (Open) 스틸코드가 제안되어 있고, 일본국 특개소 57-43866호에는 각 필라멘트간 간격을 넓게 또한 불균일하게 구성하여 고무의 침투력을 향상시키는 오픈 스틸코드가 제안되어 있다.U.S. Patent No. 4,258,543 proposes an open steel cord that improves the penetration of rubber by providing a uniformly high strain to the filaments constituting the steel cord, thereby widening the spacing between the filaments. -43866 proposes an open steel cord which improves the penetration of rubber by constructing a wide and non-uniform spacing between each filament.
그러나, 이러한 오픈 스틸코드는 인장시험시 5kg 하중에서 신율이(저하중 신율) 0.4% 이상으로, 스틸코드를 타이어 안에 매설하는 초기작업인 칼랜더링 공정에서 작업할 때 스틸코드에 작용되는 2∼5kg의 장력에서 스틸코드의 길이가 0.3∼0.5% 늘어나서 매설되므로 작업후 스틸코드의 탄성회복 성질에 따라 반대로 압축방향의 장력이 발생하여 타이어 가공을 위한 절단작업시 고무와 스틸코드의 휨현상 등이 발생하여 후공정인 자동연결 작업이 어려워 타이어 제조 작업성을 크게 저해하는 문제점이 있다.However, these open steel cords have an elongation (low load elongation) of 0.4% or more at a load of 5 kg during the tensile test, and 2 to 5 kg acting on the steel cord when working in the calendering process, which is the initial operation of embedding the steel cord into the tire. Since the length of steel cord is increased by 0.3 ~ 0.5%, it is buried due to the elastic recovery property of steel cord. After the work, the tension in the compression direction is generated and the bending of rubber and steel cord occurs during cutting for tire processing. It is difficult to automatically connect the post-process, there is a problem that greatly inhibits the tire manufacturing workability.
또한, 일본국 공개평 2-307994호, 평 4-50390호, 평 5-163687호 등에는 스틸코드를 구성하는 특정 필라멘트를 꼬기 전에 톱니롤러 등을 통과시켜 일정한 변형을 부여한 프리폼드(preformed)스틸코드가 제시되어 있다. 그러나, 이러한 프리폼드 스틸 코드는 낮은 하중에서 신율이 낮아 타이어 제조 작업성은 오픈 코드에 비하여 향상되나, 각 필라멘트간 간격이 오픈 스틸코드에 비하여 적게 확보되므로 고무 침투력이 오픈 스틸코드에 비하여 저하되는 결점이 있다.In addition, Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2-307994, 4-50390, and 5-163687 have preformed steels, which are provided with constant deformation by passing tooth rollers before twisting specific filaments constituting steel cords. The code is shown. However, these preformed steel cords have low elongation at low loads, which improves tire manufacturing workability compared to open cords.However, the gap between each filament is less secured than open steel cords. have.
본 발명은 상기 종래 기술상의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 저하중 신율이 낮으면서도, 고무 침투력이 향상되고, 제조가 용이한 고무제품 보강용 스틸코드를 제공하는 것이다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a steel cord for reinforcing rubber products, which has a low elongation while lowering the rubber penetration force and is easy to manufacture.
도 1은 본 발명의 스틸코드를 제조하기 위한 장치의 개략도이고,1 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a steel cord of the present invention,
도 2의 (A)는 도 1중 (a)부분 필라멘트의 확대도,2 (A) is an enlarged view of the portion (a) of the filament in FIG.
(B)는 도 1중 (b)부분 필라멘트의 확대도,(B) is an enlarged view of (b) partial filament in FIG.
(C)는 도 1중 (c)부분 필라멘트의 확대도이고,(C) is an enlarged view of the portion (c) filament in Figure 1,
도 3의 (A)는 종래 1×3구조 스틸코드의 단면도이고,Figure 3 (A) is a cross-sectional view of a conventional 1 × 3 steel cord,
(B)는 종래 1×3구조 오픈 스틸코드의 단면도이고,(B) is a sectional view of a conventional 1 × 3 open steel cord,
도 4의 (A)는 본 발명 1×3구조 스틸코드의 단면도이고,Figure 4 (A) is a cross-sectional view of the steel cord 1 × 3 structure of the present invention,
(B)는 본 발명 1×4구조 스틸코드의 단면도이고,(B) is a cross-sectional view of the steel cord of 1 × 4 structure of the present invention,
(C)는 본 발명 1×5구조 스틸코드의 단면도이다.(C) is sectional drawing of the 1 * 5 structure steel cord of this invention.
도면의 주요부분 부호의 설명Explanation of Main Codes in Drawings
1 : 적은 변형율의 톱니롤러 2 : 큰 변형율의 톱니롤러1: Low Strain Tooth Roller 2: High Strain Tooth Roller
즉, 본 발명은 3∼6가닥의 필라멘트로 구성된 스틸코드에 있어서, 꼬임전에 2∼5 가닥의 필라멘트는 크기가 상이한 2종류 이상의 톱니롤러에 통과시켜 필라멘트 표면에 각각 상이한 변형율을 갖게하고, 나머지 필라멘트는 변형을 부여하지 않고 합사한 후 전체 꼬임을 부여한 것을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것이다.That is, according to the present invention, in the steel cord composed of 3 to 6 filaments, the 2 to 5 filaments are passed through two or more types of tooth rollers having different sizes before twisting, so that the filament surface has different strain rates, and the remaining filaments Regarding the steel cord for reinforcing rubber products, characterized in that the total twist is given after weaving without imparting deformation.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 스틸코드를 제조하는데 이용되는 제조장치의 개략도로 두 개의 서로 상이한 톱니롤러가 설치되어 있는데, 여기에 3가닥의 필라멘트를 사용하여 제조되는 본 발명 스틸코드는, 초기 필라멘트 3가닥중 1가닥은 적은 변형율의 톱니 롤러(1)를 통과하여 필라멘트 표면에 도 2의 (c)와 같은 변형을 부여하고, 또다른 1가닥은 큰 변형율의 톱니롤러(2)를 통과시켜 도 2의 (b)와 같은 변형을 부여하고, 나머지 1가닥은 도 2의 (a)와 같이 직선상태로 하여 이를 다시 합사하여 최종 꼬임을 부여하여 제조될 수 있고, 이로써 각 필라멘트간에 좁게는 0.1mm 에서 넓게는 2.0mm까지 주기적으로 일정 간격을 부여할 수 있게된다.Figure 1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus used to manufacture the steel cord of the present invention is provided with two different toothed rollers, wherein the present invention steel cord manufactured using three filaments, the initial filament three strands One strand passes through the tooth roller 1 of low strain to impart a strain as shown in FIG. 2 (c) to the filament surface, and another strand passes through the tooth roller 2 of large strain to To give the deformation as shown in (b), the remaining one strand can be prepared by giving a final twist to the straight state as shown in Fig. 2 (a) again to give the final twist, thereby narrowing the width between each filament to 0.1mm wide It can be given a regular interval up to 2.0mm.
이때, 적은 변형율의 톱니롤러(1)를 통과한 필라멘트의 변형 피치(P2)는 필라멘트 꼬임 피치(P1)의 0.1∼0.5배이고, 큰 변형율의 톱니롤러(2)를 통과한 필라멘트의 변형 피치(P3)는 필라멘트 꼬임피치(P1)의 0.2∼1.0배임을 특징으로 한다.At this time, the strain pitch P2 of the filament passing through the small strain toothed roller 1 is 0.1 to 0.5 times the filament twist pitch P1, and the strain pitch P3 of the filament passed through the tooth strainer 2 having a large strain rate. ) Is 0.2 to 1.0 times the filament twist pitch (P1).
또한, 필라멘트의 직경(D1)에 대하여는 적은 변형율의 톱니롤러(1)를 통과한 필라멘트의 변형파고(D2)는 1.1∼3.0배이고, 높은 변형율의 톱니롤러(2)를 통과한 필라멘트의 변형파고(D3)는 1.4∼5.0배이다. 여기서, 필라멘트의 변형피치 및 변형파고는 톱니롤러의 피치 및 홈의 깊이를 변경하여 조정할 수 있다.In addition, with respect to the diameter (D1) of the filament, the deformation height (D2) of the filament passing through the low strainer roller (1) is 1.1 to 3.0 times, and the deformation height of the filament passing through the tooth strainer (2) of high strain rate ( D3) is 1.4-5.0 times. Here, the strain pitch and strain wave height of the filament can be adjusted by changing the pitch of the feed roller and the depth of the groove.
이하에서 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나, 이하의 실시예들은 단지 설명의 목적만을 위한 것으로, 하기 실시예에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are only for the purpose of explanation, and the present invention is not limited by the following Examples.
실시예 1∼2Examples 1-2
하기 표 1에 나타낸 것과 같이 변형피치 및 변형파고를 변경하면서, 3가닥의 필라멘트를 꼬아 피치가 14mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 1×3 구조 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표1에 함께 나타내었다.As shown in Table 1 below, while changing the strain pitch and strain height, twisted three filaments to produce a 1 × 3 structural steel cord having a pitch of 14 mm and a filament diameter of 0.30 mm, and then evaluated the physical properties. It is shown in Table 1 together.
실시예 3Example 3
변형피치 및 변형파고를 필라멘트 2가닥에는 고변형을, 필라멘트 1가닥에는 저변형을 가하고 꼬아 피치가 16mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 1×4 구조 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.Deformation pitch and strain height were applied to two strands of filament, and one strain of filament was applied, and one strain of low filament was applied. The twisted pitch was 16mm and the filament diameter 0.30mm. It is shown together in Table 1 below.
실시예 4Example 4
변형피치 및 변형파고를 필라멘트 2가닥에는 고변형을, 필라멘트 2가닥에는 저변형을 가하고 꼬아 피치가 18mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 1×5 구조의 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.Deformation pitch and strain height were applied to the two filament strands and the low strain to the two filament strands, and twisted to produce a steel cord with a pitch of 18 mm and a filament diameter of 0.30 mm. The results are shown in Table 1 together.
비교예 1Comparative Example 1
종래의 1×3 구조를 꼬아 피치가 14mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.After twisting the conventional 1 × 3 structure to produce a steel cord having a pitch of 14 mm and a filament diameter of 0.30 mm, the physical properties were evaluated, and the results are shown in Table 1 together.
비교예2Comparative Example 2
종래의 1×3 구조를 꼬아 피치가 14mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 오픈 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.After twisting a conventional 1 × 3 structure to produce an open steel cord having a pitch of 14 mm and a filament diameter of 0.30 mm, the physical properties thereof were evaluated and the results are shown in Table 1 below.
비교예 3Comparative Example 3
종래의 필라멘트 1가닥에 프리폼을 부여하고 1×3 구조를 꼬아 피치가 14mm이고, 필라멘트 직경이 0.30mm인 프리폼드 스틸코드를 제조한 후 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.The preform is given to one strand of a conventional filament, twisted 1 × 3 structure to produce a preformed steel cord having a pitch of 14 mm and a filament diameter of 0.30 mm, and then evaluated for physical properties. The results are shown in Table 1 together.
본 발명에서 사용한 물성 측정방법은 다음과 같다.Physical property measurement method used in the present invention is as follows.
1) 저하중 신율1) Elongation at low
일반적인 인장시험기를 사용하였으며, 0.2kg∼5.0kg 까지의 인장하중 범위에서 스틸코드가 늘어난 길이를 백분율로 평가하였다.A general tensile tester was used and the length of steel cord extension was evaluated as a percentage in the tensile load range of 0.2kg to 5.0kg.
2) 고무 접착력2) rubber adhesion
ASTM D-2229를 적용하였으며, 적용 콤파운드는 한국 A 타이어사 고무를 사용하였다.ASTM D-2229 was applied, and the applied compound used Korean A tire rubber.
3)고무 침투성 (CC/분)3) rubber permeability (CC / min)
제조된 스틸코드를 고무로 가류시킨후 고무 블록 샘플(길이 14mm)을 준비하여 스틸코드의 한 쪽 끝으로 압축공기를 불어 넣어 반대쪽으로 나오는 공기의 양으로 평가하였다.After the steel cord was vulcanized with rubber, a rubber block sample (length 14 mm) was prepared, and the compressed air was blown to one end of the steel cord to evaluate the amount of air coming out from the opposite side.
아울러, 표 1에서In addition, in Table 1
P1 : 심선코드의 꼬임피치, D1 : 심선코드의 코드지름,P1: twisted pitch of core cord, D1: cord diameter of core cord,
P2 : 측선코드 꼬임피치, D2 : 스틸코드의 코드지름을 나타내고,P2: Side cord twisting pitch, D2: Steel cord diameter
심선코드와 스틸코드의 장경 및 단경이 존재하는 경우는 장경, 단경을 모두 표시하였다.When the long and short diameters of the core cord and steel cord are present, both the long and short diameters are marked.
이상에서 살펴본 바와 같이 필라멘트에 일정한 변형율을 갖도록 하는 서로 다른 크기의 2종류 이상의 톱니롤러를 통과시켜 필라멘트 표면에 변형을 부여한 필라멘트와 변형을 부여하지 않은 필라멘트를 합사하여 꼬음으로서 각 필라멘트간에 일정 간격을 부여할 수 있고, 그 간격 사이로 타이어 고무의 침투력이 용이하도록 할 수 있어 타이어 제조후 사용중에 필라멘트간 마찰에 의하여 프랫팅(Fretting) 현상이 발생하지 않으며, 내피로성이 우수하여 타이어 사용수명이 연장되는 효과를 갖는다.As described above, the filament is passed through two or more types of tooth rollers of different sizes to have a constant strain rate, and the filament that is deformed to the filament surface and the filament that is not deformed are twisted to give a predetermined interval between the filaments. It is possible to facilitate the penetration of tire rubber between the gaps, so that the fritting does not occur due to the friction between the filaments during use after the tire is manufactured, and the fatigue life is excellent, and the service life of the tire is extended. Has
또한, 필라멘트중 톱니롤러를 통과하지 않은 필라멘트는 신율이 적으므로 저하중 신율을 적게 만드는 역할을 함으로써 오픈 스틸코드에 비하여 타이어 제조 작업성이 향상된다.In addition, the filament that does not pass through the toothed roller of the filament has a small elongation, thereby reducing the elongation during deterioration, thereby improving the tire manufacturing workability compared to the open steel cord.
따라서, 본 발명의 스틸코드는 타이어 용도 뿐만 아니라 고압호스, 콘베이어 벨트등 고무 제품보강용으로 그 사용범위가 넓은 장점을 갖는다.Therefore, the steel cord of the present invention has a wide range of use for reinforcing rubber products such as high pressure hoses, conveyor belts as well as tire applications.
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