KR20000042612A - 고무 보강재용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 탄성 중합체의 보강용으로 사용되는 고무 보강재용 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명의 고무 보강재용 스틸코드는, 불연속적인 고무층이 피복된 심선과 상기 심선의 주위를 다수개의 소선들이 감싸면서 꼬여진 외층 소선으로 이루어진 1+n 구조의 스틸코드로서, 이때 상기 각 외층 소선들은 심선의 불연속적인 고무층에 탄성적으로 접촉지지되며 인접하는 소선간에는 틈새가 형성되어 중심 공동부를 개방시키도록 구성한 데에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 스틸코드는 중심 공동부가 개방됨으로써 중심 공동부로 고무가 충분히 충진되어 고무 침투성이 향상되므로 내부식성이 증대됨과 아울러 고무와 코드간의 접착계면 분리현상이 방지되어 결과적으로 타이어의 수명을 연장시켜 내구성이 향상되고, 또한 스틸코드에 반복적인 인장 압축 반복응력이 작용하더라도 그 응력은 소선간 틈새간격에 존재하는 고무의 완충작용으로 소선간의 직접 마찰이 억제되어 굴곡 피로특성의 향상이 기대된다.

Description

고무 보강재용 스틸코드

본 발명은 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 탄성 중합체의 보강용으로 사용되는 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 불연속적인 고무피복층이 구비된 심선의 주위에 외측 소선들이 꼬여지도록 스틸코드를 구성함으로써 인접하는 외층 소선간에 일정한 틈새 간격이 유지되도록 하여 고무의 침투가 용이하게 이루어지도록 함과 아울러 소선간의 마찰이 방지되도록 함에 의해 고무 접착력과 내피로 특성을 향상시키고, 심선과 외층 소선간의 물리적인 결합에 의해 구조적 안정성이 확보되도록 한 고무 보강재용 스틸코드에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 탄성 중합체의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재중에서 스틸코드는 강도, 모듈러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무 보강용 재료에 비해서 월등히 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이에 기인하여 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 경우 타이어의 내마모성, 내구성 및 조종안정성등을 크게 기여하게 된다.

이와같은 스틸코드는 다수의 필라멘트 소선 또는 다수의 스트랜드가 서로 꼬여진 구조로서, 고무 보강재로 사용되기 위해서는 특히 고무와 물리적 및 화학적으로 강력한 접착력을 유지하는 것이 요구되고 있다.

종래 고무 보강용 스틸코드의 대표적인 몇가지 구조를 들어 이들 코드의 구체적인 구성과 특성 및 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

도1은 종래의 밀폐형 1x4 구조 스틸코드(1)를 보인 것으로, 도시된 바와같이 네 개의 소선(1a)이 서로 밀착된 상태로 꼬여지고, 이들 소선(1a)들로 둘러싸인 내부에는 중심 공동(H)이 형성된 구조를 취하고 있다.

이와같이 스틸코드(1)의 내부에 공동(H)이 존재하게 되면 스틸코드(1)와 고무와의 중합체를 형성할 때 중심 공동(H) 내부로 고무의 충진이 이루어지지 못한 채 단지 스틸코드(1)의 외부만을 고무가 둘러싸게 되어 스틸코드(1)와 고무간의 완전한 복합체가 이루어지지 못하고 중심 공동(H)은 공기가 잔류한 상태로 그대로 남게 된다.

이와같은 스틸코드(1)가 사용된 타이어에서는 주행중에 발생되는 타이어의 발열과 스틸코드(1)의 중심 공동(H)에 잔존하는 공기에 의해서 고무의 열화가 촉진되어 코드와 고무간의 접착계면층의 분리현상이 초래된다.

그리고, 자동차의 주행중에 가해지는 반복적인 충격등에 의해서 트래드부가 손상되어 그 손상된 부위를 타고 습기가 침투되면 스틸코드(1)의 중심 동공(H)이 모세관 현상에 의해 습기의 통로 역할을 하여 스틸코드의 전 구간으로 부식 분위기의 급속한 확산이 이루어지는 결과로 스틸코드의 부식이 진행되고 스틸코드와 고무간의 분리현상이 조장되어 타이어의 내구성을 떨어뜨리게 된다.

이에 더하여, 상기 종래의 밀폐형 스틸코드 구조에서는 인접하는 소선(1a)끼리 선접촉을 하고 있기 때문에 타이어의 회전시 수반되는 벨트부의 반복적인 굴신운동의 결과로 인장과 압축이 반복되는 가혹한 외압이 전달되면서 인접한 소선(1a)간의 접촉부에서 내부 마찰이 진행되고, 그러한 마찰의 결과로 소선의 표면 접촉부위가 서서히 마멸(fretting)되면서 급기야는 마멸 피로에 의해 스틸코드(1)의 일부가 벨트내에서 절단되는 현상이 발생되는데, 이러한 코드의 절단은 타이어의 파손에 의한 치명적인 사고를 유발할 수 있다.

다음, 일본국 특허공보 소55-96029호에는 도2에 도시된 바와같이, 다수개의 소선(2a)을 꼬아서 스틸코드(2)를 구성함에 있어 인접하는 소선(2a) 사이에 일정한 틈새(S)가 유지되도록 한 소위 개방형 스틸코드가 제안되어 있다.

이와같은 개방형 스틸코드 구조에서는 소선(2a)들간에 형성된 틈새(S)를 통하여 고무의 침투가 쉽게 되어 고무 침투성이 향상되는 이점이 있긴 하나, 모든 소선(2a)이 길이방향으로 100% 이상의 매우 큰 형부율을 갖고 있기 때문에 소선(2a)들간에 큰 틈새(S)가 생겨서 매우 높은 저 하중 신율을 나타내므로 연선의 구조적 안정성 측면에서 불안정하고, 스틸코드(2)의 길이방향으로 인장을 받으면 쉽게 늘어나서 타이어의 성형공정에서 스틸코드(2)의 취급성이 떨어진다.

그리고, 상기 개방형 스틸코드(2)에서는 가류성형시 고무가 소선(2a) 사이의 코드 내부로 충분히 흘러 들어가도록 하기 위해서는 틈새(S)가 충분히 클 필요가 있으나, 틈새(S)가 크게 되면 소선이 움직일 수 있는 자유공간이 그만큼 커지게 되므로 스틸코드(2)에 반복 굽힘응력이 걸릴 때 굽힘(buckling) 문제가 발생될 수도 있다.

또한, 상기 개방형 스틸코드(2) 구조는 상기 도1의 밀폐형(또는 밀착형) 스틸코드(1)에 비해 반복 굽힘응력에 대해 취약한 특성을 지님에 따라 보다 쉽게 파단에 도달하게 되며, 스틸코드(2)와 고무의 중합체 형성시에 스틸코드(2)에 걸리는 매우 낮은 인장하중에서도 틈새(S)가 감소되어 그 틈새(S)를 통한 고무의 충진이 제대로 이루어지지 않게 될 수도 있으며, 소선(2a)에 일정한 형부를 부여하기 위해서는 경판 형부기나 회전 형부기 등의 특수 치공구를 이용하여 여러 방법으로 기계적인 가공변형을 주게 되는데 이때 서로간의 마찰로 인해 소선 표면의 황동도금층이 깍여나가는 등의 표면손상이 초래되어 접착특성과 피로특성이 저하되는 문제점이 있다.

상기 종래의 개방형 코드에서 지적되는 단점을 감안하여 일본국 공개특허공보 평5-163687호에는 도3에 도시된 것과 같이 여러가닥의 소선(3a)을 연선시켜 코드를 구성함에 있어서 일부 소선(3a')만에 대하여 형부를 부여시킨 한가닥 형부형(또는 특수형) 스틸코드(3)가 개시되어 있다.

상기 한가닥 형부형 스틸코드(3)에서는 고무 침입성의 향상과 적절한 저 하중 신율은 어느 정도 달성할 수 있었으나, 차량의 주행중 외부 인장, 압축 응력에 의해 순간적으로 작용하는 심한 충격에 의해 스틸코드(3)에 하중이 걸리게 되는 때에는 상대적으로 형부율이 낮은 소선, 즉 단위길이당 소선 공급길이가 상대적으로 적었던 소선(3a)에 인장, 압축 응력이 집중적으로 편중되어 구조적 안정성이 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 상기 한가닥 형부형 스틸코드(3)에서 일부 소선(3a')에 대하여 소정의 범위내에서 형부를 공급하기 위해서 톱니기어와 같은 특수 치공구를 이용하여 기계적 가공변형을 주는 과정에서 소선과 상기 치공구간의 마찰로 인해 소선의 황동 도금층의 깍임과 표면손상이 발생되어 접착 특성과 피로 특성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 국내 특허공보 88-1147호에는 도4에 도시된 바와같이 네가닥의 소선을 이용하여 2+2 구조의 스틸코드(4)를 형성함에 있어서 두가닥의 소선(4a)은 서로 꼬이지 않고 연합된 스트랜드가 형성되도록 하고 그 주위로 두가닥의 소선(4a')이 동일한 방향과 피치를 갖고 내부 스트랜드를 감싸면서 꼬여서 이루어진 이른바 비대칭형 스틸코드(4)가 제안되고 있다. 이와같은 비대칭형 스틸코드 구조에서는 공공 자체가 형성되지 않음에 따라 고무침투성은 어느 정도 개선되는 면이 있긴 하나 그 구조가 비대칭형으로 이루어져 있음에 기인하여 스틸코드(4)의 굴곡 피로특성이 저하되는 단점이 있다.

다음, 도5는 일본 특허공보소58-156090호에 나타나 있는 1x4 구조의 스틸코드를 보인 것으로, 도시된 바와같이 스틸코드(5)는 그 길이방향을 따라 꼬이지 않은 상태로 평행한 한가닥의 심선(5a')을 중심으로 그 주위에 4개의 외층 소선(5a)들이 나선상으로 감싸며 꼬인 구조를 취하고 있음을 알 수 있다.

상기 구조의 스틸코드(5)에서는 안쪽에 위치하는 심선(5a')에 의해서 외층 소선(5a)간의 간격이 서로 벌어지게 됨으로써 그 벌어진 틈새로 고무의 침투가 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다. 그러나, 상기 스틸코드(5) 구조의 경우에는 외층 소선(5a)들이 서로 떨어져 위치하는 상태로 심선(5a') 주위에 나선상으로 감겨 있을 뿐이어서 형태의 안정성(보형성)이 떨어지게 되고, 이에따라 스틸코드(5)를 굴곡시키는 경우에는 외층 소선(5a)의 위치가 원래의 위치로부터 벗어나서 인접하는 소선과 접촉하게 되는 단점이 있으며, 또한 심선(5a')과 외층 소선(5a)이 서로 선접촉을 이루고 있기 때문에 타이어의 주행시 벨트부로 가혹한 외압이 전달되는 때에 그 접촉부위에서 마찰이 진행되고 그에따라 접촉부위가 서서히 마멸되면서 마멸피로로 인해 결국에는 코드의 일부가 벨트내에서 절단되어 버리고 마는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래의 고무 보강용 스틸코드에서 지적되고 있는 제반 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 1+n(n은 소선수) 구조의 스틸코드에 있어서 불연속적인 고무 피복층을 갖는 심선의 주위에 외층 소선들이 감싸면서 꼬여지도록 구성하여 소선들간에 틈새를 형성시켜 중심 공동부가 개방되도록 함으로써 코드와 고무간의 접착력을 향상시킨 고무 보강용 스틸코드를 제공하는데 발명의 목적을 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 심선의 주위를 감싸면서 꼬여지는 외층 소선들이 심선의 표면에 형성된 불연속적인 고무 피복층에 탄력접촉된 상태로 지지되도록 함으로써 외력이 가해지더라도 외층 소선의 움직임이 최소화되어 코드의 구조적 안정성이 확보된 고무 보강용 스틸코드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 심선의 주위에 감겨지는 외층 소선들간에 일정한 간격이 유지되도록 하여 소선들간의 직접적인 마찰이 방지되도록 함에 의해 코드의 굴곡 피로특성을 향상시킨 고무 보강용 스틸코드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소선 표면이나 황동도금층의 손상이나 깍임을 초래하는 기계적 소성가공에 의한 형부 부여 공정이 없이도 소선간의 틈새 유지에 의한 개방형 코드 구조가 달성되도록 한 고무 보강용 스틸코드를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 밀폐형 스틸코드의 단면도.

도2는 종래 개방형 스틸코드의 단면도.

도3은 종래 한가닥 형부형 스틸코드의 단면도

도4는 종래 비대칭형 스틸코드의 단면도.

도5는 종래 1+4 구조의 스틸코드에 대한 단면도.

도6은 본 발명의 일실시예 스틸코드 구조를 보인 정면도.

도7은 도6의 스틸코드에 사용된 심선을 분리하여 도시한 정면도.

도8의 (가) 내지 (라)는 도6의 A-A선 내지 D-D선 단면도.

도9는 본 발명의 다른 실시예로서 심선 대신 스틸코드를 코어로 사용한 3+6구조의 스틸코드에 대한 단면도.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

10. 심선 11. 고무층

12. 외층 소선

본 발명의 상기 목적은 1+n 구조의 고무 보강용 스틸코드로서 외주면에 불연속적인 고무 피복층이 구비된 심선과, 심선의 주위를 감싸면서 꼬여지며 상기 고무 피복층에 탄성접촉된 상태로 지지됨과 아울러 인접하는 소선들간에 틈새가 형성된 외층 소선으로 이루어진 스틸코드 구조에 의해서 달성된다.

이때, 상기 심선은 한가닥의 스틸 와이어 외주면에 불연속적으로 고무가 피복되어 구성되거나 1xn 구조의 스트랜드 외주면에 불연속적인 고무층이 피복되어 구성되는 데, 이때 n은 2 ∼ 5 의 범위가 바람직하다.

그리고, 상기 본 발명의 스틸 코드에서 외층 소선과 불연속적인 고무 피복층을 갖는 심선은 선경이 0.1 ∼ 0.5mm 이고, 탄소 함유량이 0.65 ∼ 1.10wt%이며 표면에 황동도금층이 피복된 통상의 스틸코드용 스틸 소선이 바람직하며, 외층 소선의 수는 3 내지 9가닥의 범위가 유리하다.

또한, 본 발명의 스틸코드에서 상기 외층 소선의 연선피치는 일반적인 고무보강용 스틸코드의 연선 피치인 5.0 ∼ 18.0mm 의 범위를 유지하게 된다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에따른 작용효과등에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도6은 본 발명의 일실시예 스틸코드 구조를 보인 정면도이고, 도7은 도6의 스틸코드에서 심선을 분리하여 도시한 정면도이며, 도8의 (가) 내지 (라)는 도6의 A-A선 내지 D-D선 단면도이다.

도시된 바와같이, 본 발명의 스틸코드는 코드의 길이방향을 따라 중심 공동부에 매설되는 불연속적으로 고무층(11)이 피복된 심선(10)과, 그 심선(10)의 주위로 다수개의 소선이 나선상으로 꼬여져 감김에 있어서 인접하는 소선간에 틈새(S)가 형성되어 상기 심선(10)이 틈새(S)를 통해서 개방되도록 한 외층 소선(12)으로 이루어져 있다.

이때, 상기 외층 소선(12)은 그 내부의 심선(10) 주위에 감김에 있어서 심선(10)의 외주면에 불연속적으로 피복된 고무층(11)의 상면상에 탄력접촉된 상태로 지지된다.

다시말하면, 도8의 (가)에 도시된 바와같이 각 외층 소선(12)은 심선(10)의 고무층(11)상에 어느 정도의 압착력을 가하면서 접촉하게 되고, 이때 고무층(11)은 자체탄성을 지니고 있음에 따라 그 외층 소선(12)과 접촉하는 부위의 고무층(11)은 원래의 상태로부터 약간 변형되어지고 그에따라 외층 소선(12)는 고무층(11)에 의해서 탄성적으로 접촉지지되는 구조를 취하게 된다.

한편, 상기 심선(10)의 외주면에 형성된 고무층(11)은 심선의 길이방향을 따라 그 얼마만큼씩의 간격을 두고 피복되어 있고 그 외의 부분은 심선(10)의 표면부가 그대로 노출된 상태를 유지하기 때문에 상기 외층 소선(12)은 전길이에 걸쳐 고무층(11)에 접촉지지되는 것이 아니라 소선상의 고무층(11)이 구비된 부분에서만 고무와 접촉을 이룰 뿐으로 그 외의 구간에서는 심선(10)과 일정한 거리만큼 서로 떨어져 있는 상태에 있게 된다.

상기 각각의 외층 소선(12)들과 심선(10)에 피복된 고무층(11)간의 접촉 횟수는 코드의 길이방향으로 피치(P)당 0.2회 내지 5회 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

도6 및 도7에서는 고무층(11)이 심선(10)의 길이방향을 따라 서로 동일한 간격을 유지하며 피복된 것으로 도시되고 있으나, 인접하는 고무층(11)간의 간격과 각 고무층(11)의 두께는 다양하게 변화가 가능하다. 즉, 심선(10)의 표면에 피복되는 고무층(11)은 불연속적으로(달리 표현하면, 비규칙적으로) 형성될 수 있을 것이다.

한편, 상기 외층 소선(12)들간의 틈새(S)는 심선(10)의 선경과 고무층(11)을 두껍게 하면 달라지는 바, 고무층(11)의 두껍게 하고 심선(10)의 선경을 크게 할수록 소선간의 틈새(S)가 더욱 벌어져서 중심 공동의 개방효과가 커지게 되나, 이같은 경우에는 스틸코드의 직경이 증가되어 톱핑 쉬트의 두께가 증가되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 스틸코드 직경의 증가를 가져옴이 없이 고무의 침투성과 코드의 안정성 확보라는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 다음의 관계식 1-4의 범위를 만족하하도록 하는 것이 유리하다.

0.1d₂≤d_c≤2.0d₂

여기서, d₁은 외층 소선의 직경(mm)

d₂는 심선의 직경(mm)

d_c는 심선에 피복된 고무층의 두께(mm)

n 은 외층 소선의 가닥 수이다.

본 발명의 스틸코드에서 심선(10)의 외주면에 피복되는 고무층(11)의 조성은 타이어에 사용되는 일반 고무와 동일하거나 유사한 고무 조성을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는 100% 인장응력이 30 ∼ 70kgf/cm²범위의 물성 강도를 갖는 타이어 고무와 유사한 고무를 사용하게 되면 고무간의 접착강도가 향상되기 때문이다.

상기 도6의 실시예 스틸코드 구조에서는 외층 소선(12)의 가닥 수가 4개로 구성되어 있으나, 어디까지나 이는 예시적인 것에 불과할 뿐으로 그 수는 스틸 코드의 사용 용도나 목적에 따라서 자유롭게 변화가 가능하며, 다층연 구조로 이루어진 스틸코드의 코어나 다중연 구조를 구성하는 스트랜드로 사용되어질 수도 있다.

한편, 도9는 본 발명의 다른 실시예로서 단일 심선 대신 스틸코드를 코어로 사용한 3+6구조의 스틸코드에 대한 단면도로서, 도시된 바의 본 실시예 구조의 스틸코드는 세 개의 소선 와이어가 꼬여진 코어 스트랜드의 외주면에 불연속적인 고무층(11')이 구비되어 이루어진 심선(10')의 주위로 다수개의 외층 소선(12')이 서로 일정한 틈새 간격을 유지한 상태로 감겨져서 이루어진 구조임을 알 수 있다.

도시된 실시예 구조의 스틸코드에서는 외층 소선(12')이 6개로 이루어져 있는 바, 바람직한 외층 소선의 개수는 6 ∼ 15 개 범위이다.

이와같은 구조로 이루어진 본 발명의 스틸코드에서는 소선의 황동표면층 깍임이나 손상을 초래하는 형부기를 이용한 형부 부여를 함이 없이 불연속적인 고무층이 피복된 심선에 의해서 그 주위에 감겨지는 외층 소선의 틈새가 형성되고 이로인해 중심 공동부가 개방됨에 따라 외층 소선 내부로 고무의 침투가 쉽게 이루어져 완전한 고무충진이 가능해지게 된다.

그리고, 본 발명의 스틸코드 구조에서는 인접하는 외층 소선간 그리고 심선과 외층 소선간에 서로 틈새가 존재하게 되고 이 틈새로 고무가 채워져서 응고됨에 따라 소선간의 접촉이 근본적으로 차단되므로 소선끼리의 마찰에 의한 마멸 파단이 억제된다.

상기 본 발명의 특징적인 작용 효과 및 그 외의 사항은 아래의 실시예를 통해서 명확하게 드러날 것이다.

실시예

본 발명에 따른 연선구조의 스틸코드(도6)와 도1 내지 도5에 도시된 종래의 스틸코드간의 제반특성을 비교 평가하기 위하여 0.82% 탄소중량의 고탄소강 5.5mm 직경의 선재(제품명:POSCORD 80)을 원재료로 이용하여 산세, 건식 신선, 열처리, 황동도금 공정을 순차적으로 거친 후 세물 습식 신선공정에서 최종적으로 신선하여 소선경 0.25mm의 동일한 소선 4가닥과 심선(선경:0.13mm, 0.15mm)을 이용하여 아래의 표1과 같은 조건에서 각각의 스틸코드를 시험 제작한 후 타이어 보강재용으로 요구되는 품질특성인 굴곡 피로특성, 접착성, 고무 침투도, 절단력, 저하중신율, 취급작업성, 표면황동층 Fe 용출량 등을 측정하였으며, 그 측정결과는 표1과 같다.

구 분	실시예(도6)	종래예1(도1)	종래예2(도2)	종래예3(도3)	종래예4(도4)	종래예5(도5)
구조특징	불연속고무층피복심선	밀폐형	개방형	한가닥형부	비대칭형	심선사용
	1x0.13+4x0.25	1x0.15+4x0.25	4x0.25	4x0.25	4x0.25	2+2x0.25	1x0.15+4x0.25
피치(mm)	14	14	10	10	10	14	14
연방향	S	S	S	S	S	S	S
절단력(kgf)	69.4	70.8	62.5	61.7	62.1	62.6	70.5
굴곡피로특성	142	138	100	115	112	86	110
고무 침투성	100	100	0	100	85	95	95
표면Fe용출량(g/m2)	0.21	0.24	0.22	0.74	0.49	0.31	0.32
접착력(kgf)	56.8	57.7	51.6	51.3	51.5	52.1	57.2
시효접착력(kgf)	40.6	43.2	28.5	40.8	33.5	34.8	39.3
저하중신율(%)	0.20	0.19	0.18	0.55	0.28	0.16	0.18
파단신율(%)	2.4	2.4	2.4	2.3	2.3	2.4	2.3
취급작업성	◎	◎	◎	×	△	○	○

상기 표1에서 내굴곡 피로특성은 스틸코드 시편을 가로 5mm, 세로 2.5mm의 직사각형 단면적을 갖는 소형 고무시편 몰드의 중앙에 매설시키도 35kgf/cm²의 100% 모듈러스(modulus)를 갖는 고무 화합물을 이용하여 일정한 가류 조건하에서 가류시킨 후 3롤 굴곡피로 시험기를 이용하여 굽힘부여용 풀리를 좌우로 이동시켜 고무속의 스틸코드 시편이 마멸피로등에 의해 파단될 때까지의 왕복 싸이클수를 종래예1(도1)를 기준(100)으로 하여 상대 비교하였다.

상기 표1의 결과에 의하면, 본 발명의 실시예 시편의 경우 종래예의 시편에 비해 내굴곡 피로특성에서 현저한 향상을 나타내고 있음을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명에 따른 실시예 스틸코드의 경우 고무 침투성이 우수하여 중심 공동부에 고무가 완전히 충진됨으로써 소선 사이에 고무가 완충역할을 하여 인장 압축 반복응력하에서 소선끼리 직접 접촉되지 않아 내마멸성이 향상되었기 때문이다.

다음, 고무 침투성은 고무속에 스틸코드를 매설하여 가류시킨 후 코드 중심 동공부에 코드 길이방향으로 고무가 충진된 상태를 조사하여 길이로 환산하여 상대적으로 비교 평가하였으며, 고무 침투성 100%란 코드 중심부에 고무가 100% 충진되었음을 의미한다.

다음, 표면층 철(Fe) 용출량 측정은 스틸코드의 표면 황동층 결함(손상) 상태를 평가하는 시험법으로 철 용출법에 의해 일정한 조건하에서 {시료:0.5N - HNO₃용액 x 22℃(온도) x 1시간(분)} 시편의 표면 평방미터당 용출되는 철의 량을 g/m²으로 표시하였다. 즉, 일정시간당 철(Fe) 용출량이 많을수록 황동표면층 손상정도가 큼을 의미한다. 상기 표1에 의하면, 종래예2(도2)와 종래예3(도3)의 개방형 코드의 경우 소선 형부 부여시 황동도금층 손상에 의해 철(Fe) 용출량이 많았음을 알 수 있고, 본 발명의 실시예 스틸코드에서는 소선에 형부 부여가 없는 개방형 구조로 인해 종래예1(도1) 구조와 거의 유사하게 양호함을 알 수 있다.

한편, 접착력은 미국 표준 시험방법(ASTM 2229)에 의해 평가 실시되었으며, 시효접착시험은 열습시효(MPA, Moisture Permeation Adhesion)로 70℃ x 96%RH x 7일(day) 의 조건에서 행하였다.

그리고, 저하중신율은 0.25 ∼ 5.1kgf의 낮은 하중하에서 각 시편의 늘어난 신율을 백분율로 표시하였으며, 취급작업성의 편의를 위해서는 일반적으로 0.4% 이하가 바람직한 것으로 알려져 있다.

끝으로, 취급 작업성은 타이어 성형공정상의 코드 취급 용이성으로서 스틸코드의 구조적 꼬임안정에 의한 저하중신율이 작을수록 양호하며 종래예1(도1)과 대비하여 ◎(우수), ○(양호), △(보통), ×(불량) 순으로 표시하였다. 상기 표1에 의하면 본 발명의 실시예 시편들은 저하중신율이 0.2% 이하로서 상대적으로 낮으며 그로인해 취급 작업성이 우수함을 알 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 스틸코드에서는 소선의 표면에 손상을 가하는 형부부여없이 코드의 중심 동공부에 매설되는 불연속적인 고무층이 피복된 심재에 의해 중심 공동부의 개방 및 외층 소선간의 틈새간격 유지가 이루어짐에 따라 다음과 같은 장점과 효과가 기대되고 있다.

먼저, 본 발명의 스틸코드는 중심 공동부가 개방됨으로써 중심 공동부로 고무가 충분히 충진되어 고무 침투성이 향상되므로 내부식성이 증대됨과 아울러 고무와 코드간의 접착계면 분리현상이 방지되어 결과적으로 타이어의 수명을 연장시켜 내구성이 향상된다.

다음, 본 발명의 스틸코드는 소선 사이에 존재하는 틈새간격으로 고무가 충진되어 스틸코드에 반복적인 인장 압축 반복응력이 작용하더라도 그 응력은 소선간 틈새간격에 존재하는 고무의 완충작용으로 소선간의 직접 마찰이 억제되어 굴곡 피로특성이 월등히 향상된다.

그리고, 본 발명의 스틸코드 구조에서는 소선에 형부 부여시 표면의 황동도금층 손상이나 흠집을 발생시키는 기계적 소성가공에 의한 형부 부여 공정이 없이 소선간 틈새를 제공하는 개방형 구조를 취함에 따라 고무와 풍부한 접착계면층을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 스틸코드에서는 고무가 피복된 심선이 코드의 중심 공동부에 존재하여 저하중 신율이 낮음으로 해서 타이어 가류시 외압에 의한 구조 형태의 변형이나 붕괴가 없고 심선에 피복된 고무층이 심선과 외층 소선을 물리적으로 결합하여 코드의 형태를 안정화시켜 타이어 성형작업시 취급성이 향상된다.

이상과 같이, 본 발명의 스틸코드는 코드의 중심부에 존재하는 불연속적으로 고무가 피복된 심선에 의해 코드의 절단하중이 상대적으로 향상되고, 내 굴곡피로특성, 고무 침투성, 황동도금층 보호, 작업 취급성등에서 매우 우수한 특성을 나타냄에 기인하여 특히 공기주입 래디얼 타이어등의 보강재로서 크게 기대되고 있다.

Claims (6)

1. 불연속적인 고무층이 피복된 심선과, 상기 심선의 주위를 다수개의 소선들이 감싸면서 꼬여진 외층 소선으로 이루어진 1+n 구조의 스틸코드로서, 이때 상기 각 외층 소선들은 심선의 불연속적인 고무층에 탄성적으로 접촉지지되며 인접하는 소선간에는 틈새가 형성되어 중심 공동부를 개방시키도록 구성됨을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.
2. 제1항에 있어서, 상기 외층 소선을 구성하는 각 소선들과 심선에 피복된 고무층은 코드의 길이방향으로 피치당 0.2회 내지 5회 접촉되는 것을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.
3. 제1항에 있어서, 상기 심선과 외층 소선은 다음의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.

   0.1d₂≤d_c≤2.0d₂

   여기서, d₁은 외층 소선의 직경(mm)

   d₂는 심선의 직경(mm)

   d_c는 심선에 피복된 고무층의 두께(mm)

   n 은 외층 소선의 가닥 수이다.
4. 제1항에 있어서, 외층 소선을 구성하는 소선의 수(n)는 3 ∼ 9 인 것을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.
5. 제1항에 있어서, 상기 심선은 한가닥의 소선을 이루어진 것을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.
6. 제1항에 있어서, 상기 심선은 1xn(n=2 ∼ 5, n은 소선 가닥수) 구조의 스트랜드이고, 외층 소선의 수는 6 ∼ 15 인 것을 특징으로 하는 고무 보강재용 스틸코드.