KR20010001343A

KR20010001343A - 고무보강용 스틸코드의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010001343A
Application number: KR1019990020491A
Authority: KR
Inventors: 이병호; 임승호
Original assignee: 최의박; 홍덕스틸코드 주식회사
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2001-01-05

Abstract

본 발명은 차량의 타이어 및 콘베이어 벨트등을 비롯한 각종 고무제품의 보강용으로 사용되는 스틸코드의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 스틸코드 제조방법은, 편평형 단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선이 꼬여진 1+n 구조의 스틸코드를 제조함에 있어 심선을 편평형 단면으로 압연하는 압연 공정과, 편평형 단면의 심선을 단면의 중심에 대해 비틀어 꼬아주는 공정과, 심선과 외측 소선을 서로 연합하여 심선의 꼬임 방향 및 꼬임 피치중 적어도 한가지가 코드의 꼬임 방향 및 꼬임 피치와 상이하게 꼬여지도록 하는 연선 공정으로 이루어지며, 이같은 방법의 수행에 적용되는 본 발명의 장치는 기존 연선기의 심선 공급용 보빈의 직후방 심선 이동로상에 심선 변형장치를 설치하되, 그 심선 변형장치가 원판상의 양측면 중앙부에 심선 통과공이 구비된 원통형의 하우징과, 그 하우징 내부의 심선 이동경로상에 설치되어 하우징에 지지고정된 압연롤러와, 심선 인입측 하우징 측면의 외측 중앙부에 고정결합된 중공 회전축과, 중공 회전축으로 회전구동력을 전달하여 하우징의 회전이 이루어지도록 하는 동력전달 수단으로 구성됨에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 고무보강용 스틸코드의 제조방법에서는 편평단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선을 감아 1+n 구조의 스틸코드를 제조함에 있어 단 1회의 연선공정만으로 고무침투성 측면에서 2회 연선구조인 종래 3+6 구조의 스틸코드에서와 동등한 고무침투성을 나타내며, 또한 종래 3+6(또는 3+9) 구조의 단점인 하연(1x3)의 중심부 공동을 없앨 수 있는 효과적인 구조의 스틸코드가 얻어지도록 함으로써 스틸코드의 고무접착력 향상과 고무제품의 내구성 증진을 도모할 수 있는 장점이 있다.

Description

고무보강용 스틸코드의 제조방법 및 장치{Method and apparatus for making a steel cord for reinforcing rubber}

본 발명은 차량의 타이어 및 콘베이어 벨트등을 비롯한 각종 고무제품의 보강용으로 사용되는 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 편평형상의 단면을 갖고 꼬여진 심선의 주위로 다수의 외측 소선이 감겨진 구조로 스틸코드를 구성하여 심선과 외측 소선 사이 및 인접하는 외측 소선들간의 사이에 간격이 형성되도록 함으로써 고무침투성의 향상과 심선의 이동현상 방지 및 시효접착성의 개선이 이루어질 수 있도록 한 고무보강용 스틸코드의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 래디얼 타이어나 운반용 콘베이어 벨트의 보강재로 사용되는 스틸코드는 다수의 필라멘트 소선이 꼬여진 구조 또는 다수의 필라멘트 소선이 꼬여진 스트랜드 다수개가 꼬여진 구조로서, 이같은 스틸코드가 효과적인 고무 보강재로 사용되기 위해서는 고무와 물리적 및 화학적으로 강력하게 접착되는 특성, 즉 고무 접착성이 일차적으로 요구되고 있다.

종래의 타이어 보강용 스틸코드중에서 대표적인 몇가지 구조를 도1 및 도2에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도1은 트럭이나 버스등의 대형 차량의 래디얼 타이어 벨트부에 주로 사용되는 2층연 구조의 스틸코드에 대한 단면도로서, 도시된 바와같이 스틸코드(1)는 세가닥의 소선(1a)을 연합시킨 하연의 주위로 6가닥의 외측 소선(1b)을 연합시킨 3+6 구조를 취하고 있다.

그러나, 상기 종래의 2층연 구조의 스틸코드(1)는 스틸코드를 구성하는 소선의 가닥수가 많아 구조가 복잡하며, 스틸코드의 제조시 하연의 형성을 위한 연선과정과 하연의 주위에 외측 소선을 연선시키는 두차례에 걸친 연선공정을 필요로하여 제조공정의 복잡화에 따른 제조비용이 높아지는 단점이 있다. 그리고, 이와같은 구조는 하연(1x3)의 중심부에 공동을 형성하여 고무와 중합체를 형성할 때에 고무가 코드의 중심에까지 침입하지 못하여 고무와의 시효접착력이 저하되는 단점이 있다.

또한 상기 구조의 종래 스틸코드는 자체 중량이 많이 나가고 코드 경이 굵어 자동차의 연비향상을 위해 고무제품(타이어)의 경량화가 요구되고 있는 최근의 실정에 부합되지 못하고 있다.

이에 따라 코드 경이 적으면서 간단한 구조를 나타내도록 한 형태의 스틸코드가 제안되고 있는 바, 그 중 하나로 도2에서와 같이 상기 도1에 도시된 종래의 3+6 구조의 하연을 1가닥의 소선으로 대체하여 심선(2a)으로 하고 그 주위로 외측 소선(2b)을 연합시킴에 의해 1+6 구조의 스틸코드(2)를 구성함에 있어 심선(2a)이 압연에 의해 편평단면 형상을 취하는 압연선으로 이루어지도록 한 구조가 알려지고 있다.

한편,도3 및 도4는 상기 도2에 도시된 구조의 스틸코드 제조과정을 보인 개략도로서, 도3은 튜블라형 1도 연선기를 사용한 연선과정이고, 도4는 아우트-인형 2도 연선기를 사용한 연선과정인 바, 이에 의거하여 종래 1(편평단면)+6 구조의 스틸코드 제조과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도3의 튜블라형 연선기를 사용하여 1+6 구조의 스틸코드(2)를 제조하는 경우의 연선기 전체구조는, 심선(2a)이 권취된 심선 공급용 보빈(3)과 다수개의 외측소선 공급용 보빈(4)이 내장된 회전원통체(5) 사이에 한쌍의 롤러로 이루어진 압연롤러(6)가 설치되고, 회전원통체(5)의 일측으로는 형부기(7)와 코드 성형경판 (8) 및 권취보빈(9)이 설치되는 구조를 취하게 된다.

상기와 같은 구조하에서 심선 공급용 보빈(3)으로부터 풀려나오는 심선(2a)는 압연롤러(6)를 통과하면서 그 단면이 편평단면으로 변형된다. 이때 상기 압연롤러 (6)는 별도의 외부모터에 의해 회전 구동되지 않고 롤러 사이에서 압연되는 심선(2a)의 연선기에 의한 인발력(즉, 연선기로부터 심선에 가해지는 인출장력)에 의해 회전이 이루어지게 된다.

다음, 이와같이 단면변형이 이루어진 심선(2a)은 그 전방의 회전원통체(5)로 이동되고 다수의 안내요소(일예로, 가이드 롤러)에 안내되어 형부기(7)를 거쳐 코드 성형경판(8)으로 향하게 된다. 한편, 연선기의 회전원통체(5) 내부에 설치된 다수의 외측소선 공급용 보빈(4)으로부터 공급되는 외측 소선(2b)들은 회전원통체(5)의 표면으로 분리되어 안내되며, 회전원통체(5)와 함께 회전하는 형부기(7)를 거치면서 소성변형에 의한 형부가 부여된 상태로 코드 성형경판(8)으로 인입되어 상기 심선(2a)의 주위를 감싸면서 꼬여진 후 권취스풀(9)에 권취됨으로써 스틸코드의 제작이 완료된다.

이와같은 제작과정을 통해서 얻어진 스틸코드(2)의 심선(2a)은 비틀림(꼬임)이 전혀 갖지 않아 코드의 전길이에 걸쳐 고르고 편평한 상태를 유지함에 따라 심선(2a)의 편평면이 타이어 고무 층(ply)과 평행하게 배열되도록 하면 스틸코드(2)의 직경이 증가되어도 고무 층의 두께가 증가되지 않는다는 장점이 있다.

그러나, 상기 종래의 스틸코드(2)에서는 외측 소선(2b)들이 편평형 단면의 심선(2a) 바깥쪽을 따라 배열하게 되므로 소선들간의 접촉이 많아지게 되고 그에따라 고무침투도가 저하되어 고무와의 접착력, 특히 시효접착력이 크게 저하되는 단점이 있다. 그리고, 상기와 같은 고무침투도의 저하와 함께 코드의 길이 방향에 대하여 심선의 이동(core migration) 현상이 나타나게 되는 문제점도 지적되고 있다.

다음, 도4의 아웃트-인형 2도 연선기를 이용하여 상기 도2에 도시된 구조의 스틸코드(2)를 제작하는 과정은, 심선공급용 보빈(10)으로부터 공급되는 심선(2a)은 압연롤러(11)를 통과하면서 단면의 변형이 이루어지게 되고, 이같이 압연된 심선은 외측소선 공급용 보빈(12)들로부터 풀려나오는 6가닥의 외측 소선(2b)들과 함께 연합점(13)에서 연합된 후 연선기의 회전체(14)를 지나면서 안내롤러(14a) 및 방향롤러(14b)의 전후에서 꼬임이 이루어진 후 최종적으로 권취스풀(15)로 이동되어 권취가 이루어지는 형태를 취하고 있다.

이때, 상기 압연롤러(11)는 도3의 압연롤러와 마찬가지로 외부 모터를 사용하지 않고 롤러 사이에서 압연되는 심선(2a)의 연선기에 의한 인발력으로 구동 된다.

한편, 상기 연합점(13)에서 서로 연합된 심선(2a)과 외측 소선(2b)은 안내롤러(14a)를 지나기 전에 회전체(14)의 회전(회전속도 N_C)에 의해 단위길이당 N_C만큼의 꼬임을 갖게 된다. 이어서 연합된 코드는 방향롤러(14b)를 통과하면서 다시 N_C만큼의 꼬임을 받고 회전체(14)의 내부에 장착된 권취스풀(15)로 안내되어 권취가 이루어짐으로써 스틸코드(2)의 제작이 완료된다.

이와같은 제조과정을 거쳐 얻어지는 스틸코드(2)는 편평형 단면의 심선(2a)과 스틸코드(2)가 동일한 꼬임 방향 및 피치를 형성함에 기인하여 외측 소선(2b)들은 심선(2a)을 따라 배열하게 되므로 코드의 형태가 불균해짐과 아울러 불안정해지며 고무침투도 향상의 효과도 저하하게 된다. 또한, 이로 인해서 코드의 길이 방향에 대하여 심선의 이동 현상이 나타나게 되는 문제점이 있다.

이상의 사실을 종합하면 도3 및 도4의 종래 연선기를 이용하여 제조되는 도2에서와 같은 1+6 구조의 종래 스틸코드(2)는 코드의 중심에 존재하는 편평단면 형상의 심선(2a)에 의해서 코드 구조의 안정성은 어느 정도 향상을 기대할 수 있긴 하나, 외측 소선(2b)이 심선(2a)과 연속적으로 선접촉을 이루고 있기 때문에 심선 (2a)과 외측 소선(2b) 사이에 고무 침입이 어렵게 된다.

따라서, 상기의 구조로 이루어진 스틸코드(2)가 보강재로 사용된 타이어에 있어서는 타이어의 회전시 수반되는 벨트부의 반복적인 굴신운동의 결과로 인장과 압축이 반복되는 가혹한 외압이 벨트부 내부에 매입된 스틸코드로 전달됨에 따라 서로 인접한 소선(2a와 2b)의 접촉부에서 내부마찰이 진행되어 소선 표면의 접촉부위가 서서히 마멸(fretting)되면서 마멸피로에 의해 급기야는 스틸코드(3)의 일부가 절단되는 현상이 발생될 수도 있다.

또한, 상기 구조의 스틸코드(2)에서는 심선(2a)이 외측 소선(2b)과 고무에 의해 접착되지 않은 채 외층 소선으로 둘러싸인 내부공간에서 자유로운 상태로 되어 타이어의 주행중에 심선(2a)이 벨트의 끝부위(edge)로 이동하는 이른바 심선 이동(core migration) 현상이 초래되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 고무 제품 보강용 스틸코드에서 제기되는 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 심선과 그 주위로 꼬여진 외측 소선으로 이루어진 스틸코드에서 심선의 구조 개선을 통해서 심선과 외측 소선과의 연속된 접촉을 최소화되도록 함과 아울러 심선과 외측 소선 사이 및 인접하는 외측 소선들간의 사이에 충분한 공간부 및 틈새가 형성되도록 하여 고무가 심선 및 외측 소선사이에 빈틈없이 충진되어 고무와 코드간의 완전한 복합체를 형성하도록 한 고무보강용 스틸코드를 제조하는 방법 및 그러한 방법의 수행에 적합한 장치를 제공하는 데 목적을 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 편평형 단면의 심선 주위에 여러 가닥의 외측 소선이 꼬여진 구조의 스틸코드에 있어서, 압연장치를 통해서 압연된 심선이 외측 소선들과의 연합 전에 압연장치의 회전에 의해서 코드의 꼬임방향과 동일하거나 반대방향으로 꼬여지도록 함으로써 연선장치를 통해서 연합되어 나오는 최종 스틸코드의 심선 꼬임 방향 및 꼬임 피치중에서 적어도 한가지가 코드의 꼬임 방향 및 꼬임 피치와 상이하게 유지될 수 있도록 한 고무보강용 스틸코드의 제조방법 및 장치를 제공함에 있다.

도1은 종래 3+6 구조의 스틸코드에 대한 단면도.

도2는 종래 1(편평단면)+6 구조의 스틸코드에 대한 단면도.

도3 및 도4는 도2의 1(편평단면)+6 구조의 스틸코드 제조과정을 보인 개략도로서,

도3은 튜블라형 1도 연선기를 사용한 연선과정이고,

도4는 아우트-인형 2도 연선기를 사용한 연선과정이다.

도5의 (가),(나)는 본 발명의 방법에 의해 제조된 스틸코드의 개략구조도로서,

(가)는 코드와 심선의 꼬임 방향이 동일한 경우이고,

(나)는 코드와 심선의 꼬임 방향이 반대인 경우이다.

도6은 본 발명 심선 변형장치의 전체 구조를 보인 일부절결 사시도.

도7 내지 도10은 본 발명의 방법에 따른 스틸코드의 제조과정을 보인 실시예들로서,

도7은 아우트-인형 2도 연선기를 이용한 연선과정이고,

도8은 인-아우트형 2도 연선기를 이용한 연선과정이며,

도9는 다른 형태의 인-아우트형 2도 연선기를 이용한 연선과정이고,

도10은 튜블라형 1도 연선기를 이용한 연선과정이다.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

20. 스틸코드 20a. 심선

20b. 외측 소선 21. 심선 변형장치

22. 하우징 23. 압연롤러

24. 중공 중심축 25. 동력전달장치

26. 인출 가이드

본 발명의 고무보강용 스틸코드의 제조방법은, 편평형 단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선이 꼬여진 1+n 구조의 스틸코드 제조방법에 있어서, 심선을 편평형 단면으로 압연하는 압연 공정과, 편평형 단면의 심선을 단면의 중심에 대해 비틀어 꼬아주는 공정과, 심선과 외측 소선을 서로 연합하여 심선의 꼬임 방향 및 꼬임 피치중 적어도 한가지가 코드의 꼬임 방향 및 꼬임 피치와 상이하게 꼬여지도록 하는 연선 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이때, 상기 외측 소선의 수(n)는 3 ∼ 9의 범위가 바람직하며, n = 6 일 때가 보다 바람직하다.

그리고, 상기 압연 공정은 심선 공급용 보빈과 근접한 위치의 심선 이동경로상에 설치된 압연장치에 의해서 수행되며, 이때의 압연장치는 심선을 중심으로 회전하도록 구성됨에 의해 압연되어 나오는 심선이 그 단면 중심에 대해 비틀려서 꼬여지게 된다.

다음, 일정한 꼬임 방향과 꼬임 피치를 갖는 편형형 단면의 심선의 주위에 외측 소선이 꼬여지도록 하는 연선 공정은 종래의 튜블라형 연선기, 인-아우트형 연선기 또는 아우트-인 연선기에 의해서 수행된다.

상기의 최종 연선 공정을 통해서 연선되어 나오는 스틸코드는 안쪽의 심선 꼬임 방향과 피치중 적어도 한가지가 코드의 꼬임 방향 및 피치와 상이하게 되도록 상기 압연장치의 회전 방향 및 속도에 대한 제어가 이루어지도록 하여야 한다.

도5는 상기 본 발명의 스틸코드 제조방법에 의해 제조된 1x6 구조의 스틸코드를 보인 개략 구조도로서, (가)는 심선과 코드의 꼬임 방향이 서로 동일한 경우이고, (나)는 심선과 코드의 꼬임 방향이 서로 반대인 경우이다.

도5의 (가)는 편평 단면의 심선(20a) 주위로 6가닥의 외측 소선(20b)이 꼬여진 구조의 스틸코드(20)로서, 이때 심선(20a)의 꼬임 방향은 코드의 꼬임 방향과 동일하나 그 꼬임 피치는 서로 상이하게 유지된다.

그리고, 도5의 (나)는 심선(20a)의 꼬임 방향이 코드의 꼬임 방향과 반대로서, 이와같이 심선과 코드의 꼬임 방향이 서로 반대인 경우 코드의 안정성과 심선이 종래 3+6 구조의 하연(1x3)의 역할을 대신한다는 측면에서 상기 (가)의 심선과 코드의 꼬임 방향이 동일한 경우에 비해 유리하다.

그러나, 상기 도5의 (가)에서와 같이 심선과 코드의 꼬임 방향이 동일하더라도 그 꼬임 피치만을 달리하여도 종래 3+6 구조와 마찬가지로 심선과 외측 소선들 사이에 고무가 침투할 수 있는 공간이 확보되어 고무침투도의 향상이 이루어지게 된다.

다음, 상기 본 발명의 스틸코드 제조방법의 수행에 적합한 제조장치의 일실시예 구조를 도6에 의거하여 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

도6은 본 발명의 심선 변형장치(21)의 전체 구조를 보인 일부절결 사시도로서, 이러한 심선 변형장치(21)는 통상의 연선장치에서 심선 공급용 보빈(도면 미도시)의 직후방, 즉 심선 공급용 보빈으로부터 풀려나오는 심선의 이동경로중 심선 공급용 보빈과 근접한 위치에 설치된다.

도시된 바와같이, 본 발명의 심선 변형장치(21)는 원판상의 양측면(22a) 중앙부에 심선 통과공(22b)이 구비된 원통형의 하우징(22)과, 그 하우징(22) 내부의 심선(20a) 이동경로상에 설치되는 압연롤러(23)와, 심선 인입측 하우징 측면(22a)의 외측 중앙부에 고정결합된 중공 회전축(24)과, 중공 회전축에 회전구동력을 전달하는 동력전달 수단(25)로 이루어진다.

상기 하우징(22)의 인출측 측면(22a) 외측 중앙부에는 중공 축(26a)과 중공 원판(26b)가 일체로 형성된 인출 가이드(26)이 일체로 결합되어 있다.

그리고, 상기 압연롤러(23)는 심선(20a)을 중심으로 서로 대향되게 설치되는 한쌍의 롤러(23a)(23b)(23c) 다수조가 서로 일정한 간격을 유지한 채 심선(20a)의 이동로를 따라 배열되는 구조로서, 이때 이들 롤러(23a)(23b)(23c)들은 각 회전축들은 베어링(도면 미도시)이 개재된 상태로 하우징(22) 내부에 고정된 롤러 지지판(도면 미도시)에 고정된다.

한편, 상기 동력전달 수단(25)은 구동모터(도면 미도시)의 모터축에 결합된 구동 풀리(25a)와 상기 중공 회전축(24)의 외측단부에 일체로 결합된 피동 풀리(25b) 및 이들 풀리(25a)(25b) 사이에 연결된 동력전달 벨트(25c)로 구성된다. 상기 동력전달 수단(25)의 풀리(25a)(25b)는 스프로켓이나 체인기어로 그리고 벨트(25c)는 체인등으로 변경되어 구성되거나 그외에 알려진 동력전달용 구성부재가 적용되어 사용되어질 수 있음은 물론이다.

이와같은 본 발명의 심선 변형장치(21)에서는 심선 공급용 보빈으로부터 풀려나온 심선(20a)은 중공 회전축(24)을 통해 하우징(22) 내부로 인입되어 그 내부에 설치된 다수의 롤러(23a)(23b)(23c)로 이루어진 압연롤러(23)를 지나 하우징(22)의 인출측 외면(22a)상에 결합된 인출 가이드(26)을 통해 빠져나가게 된다.

이와같은 구조로 이루어진 본 발명의 심선 변형장치(21)에 의해서 심선의 변형, 즉 편평형 단면으로의 소성변형과 편평형 단면의 중심에 대한 비틀림 변형이 이루어지는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 중공 회전축(24)을 경유하여 하우징(22) 내부로 들어온 심선(20a)은 다단의 롤러(23a)(23b)(23c)로 이루어진 압연롤러(23)를 통과하는 과정에서 그 단면에 대한 변형이 이루어져서 편평형 단면으로 가공되어 진다.

이때 상기 압연롤러(23)를 포함한 변형장치(21)는 심선(20a)의 이동로를 회전중심으로 하여 회전을 하게 되는 데 그 회전방향이 화살표 방향(P)인 경우라면 압연롤러(23)의 입구쪽(A) 심선(20a)은 Z연 방향으로 꼬이게 된다. 즉, 하우징(22) 내부의 심선(20a)은 각 롤러(23a)(23b)(23c) 사이에 협착된 상태에 있기 때문에 이들 롤러를 포함한 하우징이 화살표 방향(P)으로 회전을 하게 되면 롤러등에 의해 협착된 심선(20a)이 함께 회전하게 되어 좌측부에는 Z연 방향으로 꼬임이 부여된다.

그 후 압연롤러(23)를 지나면서 편평형 단면으로 변형된 심선(20a)은 출구쪽(C)에서 S연 방향으로 꼬여 변형장치(21)의 출구로 나가게 된다.

따라서, 심선(20a)은 1차의 Z연 방향 꼬임이 압연롤러(23)에 의해 고착된 상태에서 편평형 단면으로 변화되고 마지막의 롤러(23c)를 벗어난 편평단면의 심선(20a)은 S연 방향으로 꼬임이 이루어지게 된다.

결국 심선(20a)은 전체적으로 볼 때 심선 변형장치(21)의 입구쪽(A)에서의 Z연 방향의 꼬임이 변형장치의 출구쪽(C)에서의 S연 방향으로 꼬임에 의해 보상되어지나 심선(20a)은 Z연 방향의 꼬임을 받은 후에 "B" 지점{첫번째 롤러(23a)와 두번째 롤러(23b) 사이}에서 편평형 단면으로 변형되기 때문에 편형형 단면의 심선(20a)은 변형장치의 입구쪽(A)에서 Z 연 방향의 꼬임을 받지 않고 단지 변형장치의 출구쪽(C)에서 S 연 방향의 꼬임만 받음으로써 그 길이 방향에 대해 S 연 방향으로의 꼬임만을 유지하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 심선 변형장치(21)에서는 그 회전 방향 및 회전속도를 적절하게 선택함으로써 심선(20a)의 꼬임 방향이나 꼬임 피치가 코드(20)의 꼬임 방향 및 피치에 대하여 상이하게 되도록 제어할 수 있다.

한편, 심선(20a)의 꼬임 방향이나 꼬임 피치를 코드(20)의 길이 방향에 대하여 구간별로 다르게 하고자 할 때에는 변형장치(21)의 회전구동을 위한 외부 모터의 회전방향 및 회전속도를 제어하면 된다. 이때 사용되는 변형장치의 압연롤러(23)는 한쌍의 롤러만으로 구성되거나 여러 쌍의 롤러를 조합하여 사용하는 것이 가능하다. 그리고, 보다 정밀한 압연을 위해서는 압연롤러의 접촉원주면상에 소정 치수의 홈을 형성하여 그 홈의 형상과 일치하는 단면으로의 압연이 이루어도록 할 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 상기 심선 변형장치(21)는 별도의 외부 모터를 통해서 회전구동되도록 하는 방식 이외에, 비틀림 변형된 편평 단면의 심선(20a)과 외측 소선(20b)간의 꼬임이 이루어지도록 하는 연선기의 회전원통체나 회전체로부터 회전구동력을 전달받아 연선기의 회전체 회전에 수반하여 변형장치의 회전이 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.

다시말하면, 심선(20a)의 압연공정이 별도의 외부 모터에 의한 압연롤러(23) 회전구동에 의하는 것이 아니라 연선기의 구동시 발생되는 심선(20a)의 인발력에 의해 압연롤러(23)가 구동되도록 하여 심선 단면이 편평면으로 압연되도록 하고, 편평면으로 압연된 심선(20a)의 꼬임은 코드(20)의 연선을 위해 회전하는 연선기에 의해 부가적으로 이루어지도록 함으로써 심선의 꼬임 공정과 코드 연선공정이 동시에 행해지도록 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 스틸코드 제조방법 및 장치에 의한 구체적인 스틸코드 제조과정은 아래의 실시예에 의해서 보다 명확하게 이해될 것이다.

실시예1

본 실시예는 아우트-인 2도 연선기와 인-아우트 2도 연선기의 심선 공급용 보빈 직후방에 본 발명의 심선 변형장치를 설치하여 1+6 구조의 스틸코드를 제조하는 과정에 대한 것으로 도7은 아우트-인 2 도 연선기의 전체 구조를 개략적으로 보인 것이고, 도8은 인-아우트 2도 연선기의 전체 구조를 개략적으로 보인 것이다.

이후의 설명에서는 상기 도7과 도8에서 도시된 구성중 서로 동일한 구성부분에 대하여는 동일한 부여를 부여한 상태에서 이들 두 가지 연선기에 의한 스틸코드 제조과정을 동시에 설명하고자 한다.

도7 및 도8에 도시된 바와같이, 심선 공급용 보빈(27)으로부터 인출되어 나오는 심선(20a)은 그 전방의 심선 이동로상에 설치된 심선 변형장치(21)의 압연롤러(23)를 통과하면서 편평단면으로의 압연이 이루어지게 된다.

이때, 상기 압연롤러(23)는 별도의 외부 모터에 의한 구동력으로 구동되지 않고 그 사이를 통과하는 심선(20a)의 인출력에 의해서 화살표 방향으로 회전구동하게 된다. 즉, 심선(20a)의 인출은 압연롤러(23)가 회전구동되도록 하는 원동력으로 작용하게 된다.

상기 압연롤러(23)를 포함한 심선 변형장치(21)는 그 전체가 화살표 방향(P)으로 회전속도 N_S로 회전한다.

한편, 상기 압연롤러(23)를 통과하면서 편평형 단면으로 변형되고 또한 변형장치(21)의 회전에 의해 비틀림이 부여된 심선(20a)은 연합점(28)에서 6가닥의 외측 소선(20b)과 연합되어 진다.

이와같이 연합된 심선(20a)과 외측 소선(20b)은 안내롤러(29)를 지나기 전에 연선기의 회전체(30)의 회전(회전속도 N_C)에 의해 N_C만큼의 꼬임을 갖게 된다.

그 후에 연합된 코드는 안내롤러(29)의 반대편 회전체(30)상에 장착된 방향롤러(31)를 통과하면서 다시 N_C만큼의 꼬임을 받고 회전체(30)의 내부에(도8의 인-아우트 2도 연선기에서는 바깥에) 위치하는 권취스풀(32)로 안내되어 감기게 됨으로써 스틸코드(20)의 제조가 완료된다.

상기 연선기에서는 스틸코드(20)의 품질 특성 향상을 위하여 통상의 연선기에서와 같이 방향롤러(31)와 권취스풀(32) 사이의 코드 이송로상에 오버 트위스터(Over twister)와 교정롤러를 설치하여 코드에 잔류하는 토션의 제거가 이루어지도록 함과 아울러 직진선의 개선 및 아크 하이트(Arc height) 감소가 이루어지도록 하는 것이 바람직 할 것이다.

본 실시예의 방법에 의해서 제조되는 스틸코드(20)에서 심선과 코드의 꼬임 방향 및 피치 관계를 살펴보면 다음과 같다.

심선 변형장치(21)와 회전체(30)가 동일한 방향으로 회전하는 경우에는 심선(20a)은 변형장치의 출구에서 진행거리 당 N_S만큼의 꼬임을 받게 되고, 회전체의 각 회전마다 2도의 꼬임에 의해 심선(20a)의 꼬임과 반대방향으로 2N_C만큼의 꼬임을 받게 되므로 최종적인 심선의 꼬임은 변형장치(21)에 의한 꼬임이 연선기의 회전체(30)에 의한 꼬임으로 인해 보상되어 코드(20)의 꼬임 방향으로 2N_C-N_S만큼 유지가 된다. 이때 코드(20)의 꼬임은 2N_C이다.

한편, 심선 변형장치(21)와 회전체(30)가 서로 반대 방향으로 회전할 경우에는 상기와 동일한 원리에 의해 심선(20a)은 변형장치에 의해 진행거리 당N_S만큼의 꼬임을 받은 후 회전체(30)에 의해 2N_C만큼의 꼬임을 갖게 되어 최종적으로 심선(20a)의 꼬임은 코드(20)의 꼬임 방향으로 2N_C+N_S만큼 유지가 된다.

일반적으로 변형된 심선(20a)의 꼬임 피치(P_S)는 코드(20)의 꼬임 피치(P_C), 연선기의 회전속도(N_C) 및 변형장치의 회전속도(N_S)에 의해서 조절되며, 이들의 관계는 본 실시예의 경우 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

상기 식1에서 + 부호는 심선 변형장치(21)와 연선기의 회전체(30)의 회전 방향이 반대일 때이고, - 부호는 변형장치와 회전체의 회전 방향이 동일한 방향일 때이다. 그리고, P_S의 값이 양의 값이면 코드(20)와 심선(20a)의 꼬임 방향이 동일함을 나타내고 음의 값이면 반대 방향임을 나타낸다.

한편, 상기 심선(20a)의 꼬임 피치 P_S는 코드(20)의 꼬임 피치 P_C에 대해 동일한 방향일 경우에는 0.9P_C∼ 1.1P_C범위에서는 외측 소선(20b)이 심선(20a)의 꼬임과 거의 형행하게 배열되어 고무침투성 및 코드의 안정성이 저하된다.

그리고, P_S＜ 0.2P_C이면 심선(20a)의 단위 길이 당 꼬임이 너무 많아 심선의 단선 발생이 많아지게 되는 문제점이 있다.

실시예2

본 실시예는 도9에 도시된 바와같이 상기 실시예1에서의 인-아우트 2도 연선기와는 다른 형태의 인-아우트형 2도 연선기를 이용하여 본 발명의 방법으로 스틸코드를 제조하는 과정에 대한 것으로, 본 실시예의 연선기에서도 심선 공급용 보빈(33)의 직후방에 본 발명의 심선 공급장치(21)가 설치되어 보빈으로부터 풀려나오는 심선(20a)에 대하여 우선적으로 단면 변형 및 길이 방향으로의 비틀림 변형이 이루어지도록 하게 된다.

즉, 연선기의 외부에 설치된 심선 공급용 보빈(33)으로부터 공급되는 심선(20a)은 제1 회전체(34a)와 제2 회전체(34b)로 이루어진 2도 연선기(34)에 도달하기 전에 심선 변형장치(21)의 압연롤러(23) 사이를 통과하게 된다.

한편, 상기 심선 변형장치(21)를 통과하면서 단면 변형 및 길이방향의 비틀림 변형이 이루어진 심선(20a)은 제1 회전체(34a)의 일측 외부 및 타측의 안쪽에 장착된 제1 방향롤러(35) 및 제2 방향롤러(36)를 순차적으로 통과한 후 연합점(37)으로 도달되어 그 연합점(37)에서 6 가닥의 외측 소선(20b)과 연합되어 진다.

이어서, 연합점에서 연합된 심선(20a)과 외측 소선(20b)은 제2 회전체(34b)의 양 단부에 장착된 제3 방향롤러(38) 및 제4 방향롤러(39)를 통과한 후 연선기(34)의 외부에 위치하는 권취롤러(40)로 안내되어 감기게 됨으로써 본 발명의 스틸코드(20)가 얻어지게 된다.

이때, 상기 제1 및 제2 회전체(34a)(34b)는 2도 연선기(34)의 동일한 축의 양단에 취부되어 있기 때문에 화살표 방향(Q)을 따라 서로 동일한 속도로 회전한다.

본 실시예의 방법에 의해서 제조되는 스틸코드(20)에서 심선과 코드의 꼬임 방향 및 피치 관계는 다음과 같다.

먼저, 심선 변형장치(21)와 제1 및 제2 회전체(34a)(34b)가 동일한 방향으로 회전하는 경우에는 심선(20a)은 변형장치의 출구에서 진행거리 당N_S만큼의 꼬임을 받게 되고, 제1 회전체(34a)의 각 회전마다 2도의 꼬임에 의해 심선(20a)의 꼬임과 반대 방향으로 2N_C만큼의 꼬임을 받은 후, 다시 제2 회전체(34b)의 각 회전마다 2도의 꼬임에 의해 최초 심선(20a)의 꼬임 방향으로 2N_C만큼의 꼬임을 받게 되므로 최종적인 심선(20a)의 꼬임은 제1 및 제2 회전체(34a)(34b)에 의한 꼬임이 서로 상쇄되어 심선 변형장치(21)에 의한 꼬임만 받게 되어 코드(20)의 꼬임 방향으로N_S만큼 유지가 된다. 이때 코드(20)의 꼬임은 2N_C이다.

한편, 심선 변형장치(21)와 회전체(34a)(34b)가 서로 반대 방향으로 회전할 경우에는 상기와 동일한 원리에 의해 심선(20a)은 변형장치에 의해 진행거리 당N_S만큼의 꼬임을 받은 후 연선기의 회전체(34a)(34b)에 의해 2N_C-2N_C=0 만큼의 꼬임을 갖게 되어 최종적으로 심선(20a)의 꼬임은 코드(20)의 꼬임 방향과 반대 방향으로N_S만큼 유지가 된다.

상기 실시예1에서와 마찬가지로 변형된 심선(20a)의 꼬임 피치(P_S)는 코드(20)의 꼬임 피치(P_C), 연선기의 회전속도(N_C) 및 변형장치의 회전속도(N_S)에 의해서 조절되며, 이들의 관계는 본 실시예의 경우 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

상기 식2에서 - 부호는 심선 변형장치(21)와 연선기의 회전체(34a)(34b)의 회전 방향이 반대일 때이고, + 부호는 변형장치와 회전체의 회전 방향이 동일한 방향일 때이다.

실시예3

본 실시예는 도10에 도시된 바와같이 튜블라형 1도 연선기를 이용하여 본 발명의 방법으로 스틸코드를 제조하는 과정에 대한 것으로, 본 실시예의 연선기에서도 심선 공급용 보빈(41)의 직후방에 본 발명의 심선 공급장치(21)가 설치되어 보빈으로부터 풀려나오는 심선(20a)에 대하여 우선적으로 단면 변형 및 길이 방향으로의 비틀림 변형이 이루어지도록 하게 된다.

즉, 심선 공급용 보빈(41)으로부터 공급되는 심선(20a)은 연선기의 회전 원통체(42)에 도달하기 전에 심선 변형장치(21)의 압연롤러(23) 사이를 통과하게 된다.

상기 심선 변형장치(21)를 통과하면서 변형된 심선(20a)은 회전 원통체(42)로 이동하고, 회전 원통체(42)상에 구비된 안내 요소(도면 미도시)들을 따라 안내된다.

한편, 상기 회전원통체(42) 내부의 크래들상에는 외측 소선 공급용 보빈(43)이 안착되어 이들로부터 외측 소선(20b)이 공급되는 데, 이들 외측 소선(20b)들 역시 회전원통체(42)의 원통형 외주면으로 분리되어 안내되며, 그 전방에 결합된 형부기(44)를 통과하면서 소성변형된 후 코드 성형경판(45)에 의해 심선(20a)의 주위를 감싸며 꼬이게 되고 최종적으로 권취보빈(46)상에 감기게 된다.

이와같이 튜블라형 1도 연선기를 이용하여 본 발명의 방법으로 스틸코드를 제작함에 있어 심선 변형장치(21)와 회전원통체(42)가 동일한 방향으로 회전하는 경우에는 심선(20a)은 변형장치에 의해 회전원통체의 회전수와 상관없이 코드(20)의 꼬임 방향과 동일한 꼬임 방향으로 N_S만큼의 꼬임을 갖게 된다.

그리고, 심선 변형장치(21)가 회전원통체(42)의 회전 방향과 반대로 회전할 경우에는 코드(20)의 꼬임과 반대 방향으로 N_S만큼의 꼬임피치를 갖게 된다.

상기 제조과정을 통해서 제조되는 스틸코드(20)에서 변형된 심선(20a)의 꼬임 피치(P_S)는 다음의 관계식으로 나타낼 수 있다.

상기 식3에서 - 부호는 심선 변형장치(21)와 회전원통체(42)의 회전 방향이 반대일 때이고, + 부호는 변형장치와 회전체의 회전 방향이 동일한 방향일 때이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 고무보강용 스틸코드의 제조방법에서는 편평단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선을 감아 1+n 구조의 스틸코드를 제조함에 있어 단 1회의 연선공정만으로 고무침투성 측면에서 2회 연선구조인 종래 3+6 구조의 스틸코드에서와 동등한 고무침투성을 나타내며, 또한 종래 3+6(또는 3+9) 구조의 단점인 하연(1x3)의 중심부 공동을 없앨 수 있는 효과적인 구조의 스틸코드가 얻어지도록 함으로써 스틸코드의 고무접착력 향상과 고무제품의 내구성 증진을 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 스틸코드 제조방법에서는 종래의 2회 연선하는 구조를 대체하여 1회의 연선 공정으로 스틸코드를 제조함에 기인하여 제조장치의 단순화 및 제조시간의 단축을 꾀할 수 있다는 점에서 경제적이다.

이에 더하여, 본 발명의 스틸코드 제조장치는 통상의 연선기에서 단순히 심선 공급용 보빈의 직후방에 심선 변형장치만을 부가하는 구조로 이루어져 있음에 따라 기존의 연선기를 그대로 이용할 수 있다는 장점과 함께 장치의 복잡화가 초래되지 않는다는 이점도 아울러 지니고 있다.

또한, 본 발명의 심선 변형장치는 별도의 동력을 사용하지 않고 연선기의 회전 구동력을 이용하여 장치 자체의 회전이 이루어지게끔 구성할 수 있기 때문에 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.

Claims

편평형 단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선이 꼬여진 1+n 구조의 스틸코드 제조방법에 있어서, 심선을 편평형 단면으로 압연하는 압연 공정과, 편평형 단면의 심선을 단면의 중심에 대해 비틀어 꼬아주는 공정과, 심선과 외측 소선을 서로 연합하여 심선의 꼬임 방향 및 꼬임 피치중 적어도 한가지가 코드의 꼬임 방향 및 꼬임 피치와 상이하게 꼬여지도록 하는 연선 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조방법.
제1항에 있어서, 심선의 꼬임 방향과 코드의 꼬임 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 심선에 대한 압연공정과 심선을 비틀어 꼬아주는 공정이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 n은 3 ∼ 6 인 것을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조방법.
편평형 단면의 심선 주위에 n개의 외측 소선이 꼬여진 1+n 구조의 스틸코드제조용 연선기에 있어서, 상기 연선기의 심선 공급용 보빈의 직후방 심선 이동로상에 심선 변형장치가 설치되며, 그 심선 변형장치는 원판상의 양측면 중앙부에 심선 통과공이 구비된 원통형의 하우징과, 그 하우징 내부의 심선 이동경로상에 설치되어 하우징에 지지고정된 압연롤러와, 심선 인입측 하우징 측면의 외측 중앙부에 고정결합된 중공 회전축과, 중공 회전축으로 회전구동력을 전달하여 하우징의 회전이 이루어지도록 하는 동력전달 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조장치.
제5항에 있어서, 상기 심선 변형장치는 별도의 외부 모터로부터의 회전구동력이 상기 동력전달 수단을 통해 전달되어 회전됨을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조장치.
제5항에 있어서, 상기 심선변형장치는 연선기로부터의 회전구동력에 의해 회전됨을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드의 제조장치.