KR20010041262A

KR20010041262A - 고무 보강용 스틸 코드 및 이를 사용한 중하중용 공기주입식 레디얼 타이어

Info

Publication number: KR20010041262A
Application number: KR1020007009356A
Authority: KR
Inventors: 고마츠류조
Original assignee: 하기와라 세이지; 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-05-15
Also published as: EP1088931A4; US6405774B1; WO2000039386A1; EP1088931A1

Abstract

길이 방향으로 2차원으로 파형 부착된 3개의 스틸 필라멘트 주위에 9개의 스틸 필라멘트를 배열하고, 상기 모든 스틸 필라멘트를 한번에 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임 코드 주위에, 부가로 14개의 스틸 필라멘트를 배열하여 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임+층 꼬임 구조의 고무 보강용 스틸 코드가 제공된다. 또한, 이 고무 보강용 스틸 코드를 카커스층의 코드로서 사용하여 형성되는 중하중용 공기 주입 레디얼 타이어가 제공된다.

Description

고무 보강용 스틸 코드 및 이를 사용한 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어{Rubber Reinforcing Steel Cord And Heavy Duty Pneumatic Radial Tire Using The Steel Cord}

종래, 트랙·버스 등의 대형 차량에 사용되는 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어에서는, 중하중에 견딜 수 있도록 하기 위해, 타이어 골격을 형성하는 카커스층의 코드로서 스틸 코드를 사용하는 경우가 많다.

상기 스틸 코드로서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 3개의 스틸 필라멘트(1)를 꼬아 합친 코어부 주위에 9개의 스틸 필라멘트(2)를 꼬아 합치고, 상기 9개의 스틸 필라멘트(2) 주위에 15개의 스틸 필라멘트(3)을 꼬아 합쳐, 그 외측에 랩 필라멘트를 감아 구속하여 형성되는 3+9+15+W와 같은 층 꼬임 구조, 또는 12개의 스틸 필라멘트를 꼬아 합쳐, 그 외측에 랩 필라멘트를 감아 구속하여 형성되는 1×12+W 또는, 27개의 스틸 필라멘트를 꼬아 합쳐, 그 외측에 랩 필라멘트를 감아 구속하여 형성되는 1×27+W 등의 밴티드 구조(다발 꼬임 구조)인 것이 일반적이다. 또한, 랩 필라멘트는 코드가 흩어지지 않도록 코드를 구속하기 위한 것이다.

그렇지만, 상기 층 꼬임 구조 또는 밴티드 구조의 스틸 코드에 있어서는, 상기 랩 필라멘트가 있기 때문에, 사용 중에 상기 랩 필라멘트와 그 바로 내측의 스틸 필라멘트 사이에 플레이팅(마찰)이 발생하여 상기 스틸 필라멘트의 강력 저하를 초래하며, 그 결과 스틸 코드의 내피로성이 저하되는 문제가 있었다.

또, 층 꼬임 구조의 스틸 코드는 스틸 필라멘트 사이에 갭이 없는 최밀접 구조이기 때문에, 코드 내부로의 고무 침투성이 나쁘며, 따라서, 타이어 사용 중 또는 보관 중에 침입한 수분이 이 코드에 도달하면, 코드의 부식을 야기하는 내부식 피로성이 저하되는 문제가 있었다. 한편, 밴티드 구조의 스틸 코드는 층 꼬임 구조인 것에 비해 제조 공정수가 적기 때문에, 생산성을 향상할 수 있지만, 마찬가지로 최밀접 구조이기 때문에 코드 내부로의 고무 침투성이 열악한 문제가 있었다.

그래서, 최근, 플레이팅, 내피로성 개선을 위해 도 4에 도시하는 바와 같은 3층 구조이기는 하지만, 최외층의 개수를 최밀접 개수(배치할 수 있는 최대 개수)보다도 1 내지 2개 적게 하여 최외층의 고무 침투성을 높이고(도 4는 3+9+14층 꼬임 구조), 침투한 고무에 의해 코드를 구속시키도록 한 랩 필라멘트가 없는 스틸 코드가 제안되고 있다(일본 특개평 8-176977호). 그러나, 이 스틸 코드에서는, 최외층 이외의 내층은 최밀접 구조이기 때문에 고무 침투성은 불충분하다.

또, 고무 침투성을 높이기 위해, 코어부에 1개 이상의 파형 형 부착을 한 스틸 필라멘트를 사용한 층 꼬임 구조 또는 밴티드 구조의 스틸 코드가 제안되고 있다(특개평 9-31875호). 그러나, 이 스틸 코드에서는, 고무 침투성은 개선되지만, 코드 횡단면 형상이 균질 진원(眞圓)이 되지 않기 때문에(찌그러진다), 카커스층의 코드로서 사용하여 스틸에 큰 굴곡 입력이 가해졌을 때에, 불균일한 왜곡이 코드에 발생하여 코드의 내피로성이 저하된다. 이 스틸 코드의 일례를 도 5에 도시한다. 도 5에서는, 예로서는 코어의 3개 중 1개가 파형 부착 구조로, 이 1개를 포함하는 3개의 스틸 필라멘트를 꼬아 합친 코어부 주위에 9개의 스틸 필라멘트(2)를 꼬아 합치고, 이 9개의 스틸 필라멘트(2) 주위에 14개의 스틸 필라멘트(3)를 꼬아 합쳐, 3Cr+9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 구성하고 있다{Cr은 크림프 형상(파형 형상)을 의미한다}. 도 5의 스틸 코드에서는, 3번 꼬임이 되기 때문에 제조 비용적으로도 불리하다.

그 외의 스틸 코드로서는, 예를 들면, 도 6, 도 7에 도시되는 것이 제안되고 있다. 도 6에서는, 길이 방향으로 파형에 형 부착된 3개의 스틸 필라멘트(1) 주위에 전부 24개의 스틸 필라멘트(2, 3)를 배열하고, 상기 모든 스틸 필라멘트를 1번에 꼬아 합쳐 형성되는 3Cr/24의 밴티드 구조의 스틸 코드를 구성하고 있다. 도 6의 스틸 코드에서는, 제조 공정은 1번 꼬임뿐이기 때문에 생산성은 높지만, 코드 단면 형상이 대략 삼각형(아일랜드형)이기 때문에 왜곡이 불균일해지기 때문에 내피로성이 떨어지고, 또, 거의 최밀접 구조가 되기 때문에 고무 침투성도 불충분하다. 도 7에서는, 길이 방향으로 파형에 형 부착된 3개의 스틸 필라멘트(1)를 꼬아 합치지 않고 가지런히 한 코어부 주위에 9개의 스틸 필라멘트(2)를 꼬아 합치고, 이 9개의 스틸 필라멘트(2) 주위에 14개의 스틸 필라멘트(3)를 꼬아 합쳐,의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 구성하고 있다. 도 7의 스틸 코드에서는, 코어의이 직선형이기 때문에, 코드 장력이 작용했을 때, 코어부에 장력 부담이 많이 들기 때문에(코어부가 인장된다), 장력 분담이 불균일해져 내피로성이 양호하지 않다.

본 발명은 고무 침투성 및 내피로성이 우수함과 동시에 생산성이 높은 고무 보강용 스틸 코드 및 이를 카커스층의 코드로서 사용한 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드의 일례의 횡단면도.

도 2는 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드의 코어부를 구성하는 스틸 필라멘트의 일련의 측면에서 본 설명도.

도 3은 종래의 고무 보강용 스틸 코드의 일례의 횡단면도.

도 4는 종래의 고무 보강용 스틸 코드의 다른예의 횡단면도.

도 5는 종래의 고무 보강용 스틸 코드의 또 다른예의 횡단면도.

도 6은 종래의 고무 보강용 스틸 코드의 또 다른예의 횡단면도.

도 7은 종래의 고무 보강용 스틸 코드의 또 다른예의 횡단면도.

도 8은 최외층을 구성하는 스틸 필라멘트의 개수를 13개로 한 고무 보강용 스틸 코드의 일례의 횡단면도.

본 발명의 목적은 고무 침투성 및 내피로성이 우수함과 동시에 생산성이 높은 고무 보강용 스틸 코드 및 이를 카커스층의 코드로서 사용한 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드는 길이 방향으로 2차원으로 파형 부착된 3개의 스틸 필라멘트 주위에 9개의 스틸 필라멘트를 배열하고, 상기 모든 스틸 필라멘트를 한번에 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임 코드 주위에, 부가로 14개의 스틸 필라멘트를 배열하여 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임+층 꼬임 구조의 스틸 코드로, 상기 2차원으로 파형 부착된 스틸 필라멘트의 직경을 d, 파형 높이를 h, 파형 피치를 P로 했을 때, (h-d)/P로 나타나는 파라미터(F)가 0.001≤F≤0.03 관계에 있고, 또한 상기 다발 꼬임 코드 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a)과 짧은 직경(b)과의 비(b/a)가 0.94≤b/a≤1.00로, 상기 스틸 코드 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a')과 짧은 직경(b')과의 비(b'/a')가 0.96≤b'/a'≤1.00인 고무를 특징으로 한다.

이렇게, 코어부의 3개의 스틸 필라멘트가 모두 길이 방향으로 파형으로 형 부착되어 있기 때문에, 코어부에 갭이 확실하게 확보되기 때문에 코드의 고무 침투성이 양호해진다. 또, 상기 코어부를 갖는 다발 꼬임+층 꼬임 구조이기 때문에, 스틸 코드 횡단면 형상을 균질로 또한 진원에 근접할 수 있기 때문에, 스틸 코드에 큰 굴곡의 입력이 가해졌을 때에, 스틸 코드에 불균일한 왜곡이 생기지 않기 때문에, 스틸 코드에 내피로성 저하가 초래되는 경우가 없다. 더욱이, 다발 꼬임+층 꼬임 구조이기 때문에, 층 꼬임 구조의 경우에 비해 제조 공정수가 저감하기 때문에 생산성을 높이는 것이 가능해진다.

또, 이렇게 고무 침투성 및 내피로성이 우수한 고무 보강용 스틸 코드를 카커스층의 코드로서 사용한 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어에서는, 내구성을 높이는 것이 가능해진다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드(11)는 3개의 스틸 필라멘트(1) 주위에 9개의 스틸 필라멘트(2)를 배열하고, 이들 모든 스틸 필라멘트를 한번에 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임 코드(10) 주위에, 부가로 14개의 스틸 필라멘트(3)를 배열하여 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임+층 꼬임 구조인 것이다(3Cr/9+14의 꼬임 구조).

코어부의 3개의 스틸 필라멘트(1)는 각각, 도 2에 도시되는 바와 같이, 그 길이 방향으로 2차원으로 파형으로 형 부착되어 되어 있으며, 그 직경을 d, 파형 높이를 h, 파형 피치를 P로 했을 때, (h-d)/P로 나타나는 파라미터(F)가 0.001≤F≤0.03 관계에 있다.

F가 0.001 미만일 경우에는(F＜0.001), 파형의 형 부착이 직선형에 가까워져, 그 외측의 9개의 소선 사이에 갭이 생기지 않아 고무 침투성이 나빠진다. 또, F가 0.03을 초과하면(F＞0.03), 코드 장력이 작용했을 때 코어부와 측부에서 장력 분담이 불균일해져, 내피로성이 저하된다.

본 발명에서는, 상기 코어부를 갖는 다발 꼬임+층 꼬임 구조이기 때문에, 스틸 코드 횡단면 형상을 균질하고 또한 진원에 근접할 수 있지만, 보다 한층 더 진원으로 하기 위해, 다발 꼬임 코드(10)의 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a)과 짧은 직경(b)과의 비(b/a)를 0.94≤b/a≤1.00으로 함과 동시에, 스틸 코드(11)의 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a')과 짧은 직경(b')과의 비(b'/a')를 0.96≤b'/a'≤1.00으로 한다. 이로써, 스틸 코드(11)에 큰 굴곡의 입력이 가해졌을 때의 스틸 코드의 내피로성을 한층 더 높일 수 있다. 또, 이렇게 진원으로 함으로써, 스틸 코드 횡단면에 있어서 스틸 필라멘트(1, 2, 3)의 배치가 선 대칭이 되기 때문에, 스틸 코드(11)에 불균일한 왜곡이 생기는 것을 방지할 수 있다.

스틸 코드(11)의 최외층을 구성하는 스틸 필라멘트(3)의 개수는 최밀접 개수(배치할 수 있는 최대 개수, 즉 15개)보다도 1개 적은 14개로 한다. 14개로 함으로써 최외층에 있어서의 스틸 필라멘트 사이에 갭이 생겨, 내부로의 고무 침투가 용이해진다. 이로써, 랩 필라멘트를 없앨 수 있다. 14개보다 적게, 예를 들면 도 8에 도시되는 바와 같이 13개로 하면, 코드로서의 필요한 강력을 보존하기 위해 스틸 필라멘트의 직경을 크게 하게 되며, 이로써 내피로성이 저하해버리기 때문에 적합하지 못하다.

또, 스틸 코드(11)를 구성하는 스틸 필라멘트(1, 2, 3) 각각의 선 직경은 스틸 코드의 제조 비용의 관점에서, 동일한 것이 좋다. 더욱이, 생산성과 코드 형상의 관점에서, 다발 꼬임 스틸(10)의 꼬임 피치(P₁)와 이 다발 꼬임 코드(10) 주위에 배열되는 최외층의 다수 개의 필라멘트(3)의 꼬임 피치(P₂)가 P₂≥2.5+P₁관계에 있는 것이 좋다. P₂＜2.5+P₁에서는, 최외층의 필라멘트가 다발 꼬임 코드(10) 내에 떨어지기 쉬워지고, 또 생산성도 나빠지기 때문이다.

＜실시예, 종래예, 비교예＞

표 1 및 표 2 에 도시되는 제원을 갖는 스틸 코드를 카커스층의 코드(카커스 코드)로서 사용하여 타이어 사이즈 1000R 20 14PR의 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어를 제작하여(제 1 실시예 내지 제 6 실시예, 종래예 1 내지 2, 비교예 1 내지 8), 이들 타이어에 대해서 고무 침투성 및 내피로성을 평가했다. 이 결과를 함께 표 1 및 표 2에 도시한다. 또한, 표 1 및 표 2 중, 코어(3) 내부는 크림프 3개의 코어 안쪽의 고무 침투성을, 코어(3)와 측(9) 사이는 크림프 3개와 측 9개 사이의 고무 침투성을, 및 측(9)과 최외 피복 사이는 그 사이의 고무 침투성을 각각 의미한다.

	제 1 실시예	제 2 실시예	제 3 실시예	제 4 실시예	제 5 실시예	제 6 실시예	종래예1	종래예 2
꼬임구조	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3+9+15+W	3+9+14
스틸 코드횡단면도	도 1	도 1	도 1	도 1	도 1	도 1	도 3	도 4
소선 직경(mm)	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170
파형 부착개수	3	3	3	3	3	3	0	0
진원성b/a,b'/a'	0.9450.97	0.9450.97	0.9450.97	0.9850.99	0.940.96	0.9450.96	0.980.985	0.960.97
파라미터(F)	0.003	0.0015	0.025	0.003	0.003	0.003	-	-
피치(P₁/P₂)	10/16	10/16	10/16	10/16	10/16	10/12	-	-
고무 침투성(%) *1코어(3)내부코어(3)와측(9) 사이측(9)과 최외피복 사이	508095	306590	508595	508095	508095	307590	01530	01580
피로성유지율(%)(내피로성) *2	95	90	90	97	88	88	30	60

주) *1; 신품 타이어로부터 추출한 카커스 코드의 고무 침투율.

*2; 20만km 주행 후의 타이어와 신품 타이어로부터 각각 코드를 추출 하고, 회전 굴곡 피로 시험(일정 응력 하)을 실시하여, 파단까지의 회 수를 측정. (주행 후 값/신품 시 값×100(%))

	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7	비교예 8
꼬임구조	3Cr/9+14	3Cr/24	+9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+14	3Cr/9+13
스틸 코드횡단면도	도 5	도 6	도 7	도 1	도 1	도 1	도 1	도 8
소선 직경(mm)	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.170	0.175
파형 부착개수	1	3	3	3	3	3	3	3
진원성b/a,b'/a'	0.900.96	0.850.85	0.920.94	0.9450.97	0.9450.97	0.920.97	0.920.95	0.9450.97
파라미터(F)	0.049	0.049	0.049	0.0007	0.035	0.003	0.003	0.003
피치(P₁/P₂)	-	-	-	10/16	10/16	10/16	10/16	-
고무 침투성(%) *1코어(3)내부코어(3)와측(9) 사이측(9)과 최외피복 사이	04085	02080	03585	03080	508095	508095	508095	5080100
피로성유지율(%)(내피로성) *2	60	30	70	60	70	80	75	75

주) *1, *2; 표 1과 동일.

표 1에 있어서, 제 6 실시예는 P₂＜2.5+P₁의 경우로, 제 6 실시예에서는 최외층의 필라멘트의 다발 꼬임 코드 내로의 함몰이 생기기 때문에, 진원성 및 고무 침투성이 약간 나빠진다. 또, 표 1에 있어서, 종래예 1은 도 3에 도시하는 바와 같은 3+9+15+W의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이고, 종래예 2는 도 4에 도시하는 바와 같은 3+9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이다.

표 2에 있어서, 비교예 1은 도 5에 도시하는 바와 같은 3Cr+9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이고, 비교예 2는 도 6에 도시하는 바와 같은 3Cr/24의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이며, 비교예 3은 도 7에 도시하는 바와 같은 3Cr+9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이다. 비교예 4는 도 1에 도시하는 바와 같은 3Cr/9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용하고는 있지만, 파라미터(F)가 너무 작은 경우이고, 비교예 5는 도 1에 도시하는 바와 같은 3Cr/9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용하고는 있지만, 파라미터(F)가 너무 큰 경우이며, 비교예 6은 도 1에 도시하는 바와 같은 3Cr/9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용하고는 있지만, 진원성(b/a)이 너무 작은 경우이며, 비교예 7은 도 1에 도시하는 바와 같은 3Cr/9+14의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용하고는 있지만, 진원성(b/a 와 b'/a')이 모두 너무 작은 경우이며, 비교예 8은 도 8에 도시하는 바와 같은 3Cr/9+13의 층 꼬임 구조의 스틸 코드를 사용한 경우이다.

표 1 및 표 2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 실시예 내지 제 6 실시예는 종래예 1 내지 2, 비교예 1 내지 8에 비해 고무 침투성 및 내피로성 중 어느 하나에 있어서도 우수하다는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드는 길이 방향으로 2차원으로 파형 부착된 3개의 스틸 필라멘트 주위에 9개의 스틸 필라멘트를 배열하고, 상기 모든 스틸 필라멘트를 한번에 꼬아 합쳐 형성되는 꼬임 코드 주위에, 부가로 14개의 스틸 필라멘트를 배열하여 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임+층 꼬임 구조의 스틸 코드로, 상기 2차원으로 파형 부착된 스틸 필라멘트의 직경을 d, 파형 높이를 h, 파형 피치를 P로 했을 때, h-d/P로 나타나는 파라미터(F)가 0.001≤F≤0.03 관계에 있고, 또한 상기 다발 꼬임 코드 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a)과 짧은 직경(b)과의 비(b/a)가 0.94≤b/a≤1.00으로, 상기 스틸 코드 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a')과 짧은 직경(b')과의 비(b'/a')가 0.96≤b'/a'≤1.00이기 때문에, 고무 침투성, 내피로성 및 생산성을 높이는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 고무 보강용 스틸 코드에서는, (a) 코어부의 3개의 스틸 필라멘트는 가지런하지 않고, 그 바로 외측의 9개의 피복과 함께 꼬여 있기 때문에, 스틸 코드에 장력이 동작했을 때에 코어부에 장력 부담이 집중하지 않으며(치우치지 않는다), (b) 최외층의 스틸 필라멘트 개수를 필요한 최소한으로 줄임으로써, 필라멘트의 선 직경이 커지지 않으며(내피로성이 좋다), (c) 고무 침투성이 좋기 때문에 랩 필라멘트 제거가 가능해지는 등의 이점이 있다.

더욱이, 이 고무 보강용 스틸 코드를 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어의 카커스층 코드로서 사용함으로써, 그 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어의 내구성을 높이는 것이 가능해진다.

Claims

길이 방향으로 2차원으로 파형 부착된 3개의 스틸 필라멘트 주위에 9개의 스틸 필라멘트를 배열하고, 상기 모든 스틸 필라멘트를 한번에 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임 스틸 주위에, 부가로 14개의 스틸 필라멘트를 배열하여 꼬아 합쳐 형성되는 다발 꼬임+층 꼬임 구조의 스틸 코드로, 상기 2차원으로 파형 부착된 스틸 필라멘트의 직경을 d, 파형 높이를 h, 파형 피치를 P로 했을 때, (h-d)/P로 나타나는 파라미터(F)가 0.001≤F≤0.03 관계에 있으며, 상기 다발 꼬임 코드의 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a)과 짧은 직경(b)과의 비(b/a)가 0.94≤b/a≤1.00이며, 상기 스틸 코드의 횡단면의 외부 접촉 원의 긴 직경(a')과 짧은 직경(b')과의 비(b'/a')가 0.96≤b'/a'≤1.00인 고무 보강용 스틸 코드.
제 1 항에 있어서, 상기 다발 꼬임 코드의 꼬임 피치(P₁)와 상기 다발 꼬임 코드 주위에 배열되는 14개 필라멘트의 꼬임 피치(P₂)가 P₂≥2.5+P₁관계에 있는 고무 보강용 스틸 코드.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 고무 보강용 스틸 코드를 카커스층의 코드로서 사용하는 중하중용 공기 주입식 레디얼 타이어.