KR20010103512A - 타이어 보강용 스틸코드와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 보강용 스틸코드와 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명 타이어 보강용 스틸코드는 (n₁+n₂) ×d₁+ n₃×d₂의 연선 구조로 구성되며, 하연은 n₁개의 하연 심선 외주면에 n₂개의 하연 외주선이 꼬여지고, 하연을 구성하는 강선의 선경보다 크거나 동일한 선경(d₁≤d₂)인 n₃개의 상연용 강선이 상기 하연의 외주면에 꼬여진 구조로서, 하연 외주선과 상연의 꼬임 방향과 꼬임 피치 길이는 동일함에 기술적 특징이 있다.

본 발명 타이어 보강용 스틸코드의 제조 방법은, 하연을 구성하는 강선을 n₁개의 심선과 n₂개의 외주선으로 구분하여 n₁개의 하연 심선과 n₃개의 상연용 강선은 연선기 내에서 공급하고, n₂개의 하연 외주선은 연선기 외부에서 공급하면서 n₂개의 하연 외주선이 n₁개의 하연 심선 외주면에 1차 꼬여지도록 한 후, 상기 n₃개의 상연용 강선이 하연 외주선과 동일한 피치 길이와 동일한 피치 방향으로 하연의 외주면에 꼬여지도록 연선함을 특징으로 한다.

본 발명 스틸코드의 (n₁+n₂) 하연 구조는 하연을 구성하는 연선 작업시 외주선의 이탈이 방지되는 안정된 꼬임 구조로서 타이어 등의 고무 보강재로 사용시 안정된 시효 접착력을 보여 타이어의 내구성을 향상시켜 줄 뿐만 아니라, 연선기 내·외부에서 공급되는 하연용 강선들이 연선된 상태가 아닌 강선 그대로 공급되기때문에 기연선된 하연을 공급하는 종래 제조 방법과 달리 한 대의 연선기에서 스틸코드의 제조가 가능하기 때문에 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

타이어 보강용 스틸코드와 그 제조 방법{Steel cord for reinforcing tire and its production method}

본 발명은 차량의 타이어 및 공업용 벨트 등을 비롯한 각종 고무제품의 보강재로 사용되는 타이어 보강용 스틸코드와 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 스틸코드의 연선 구조가 (n₁+n₂) ×d₁+ n₃×d₂의 꼬임 구조를 가짐으로써 고무와의 시효 접착력이 향상된 스틸코드와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 고무제품 보강용으로 사용되고 있는 여러 종류의 보강재중에서 스틸코드(steel cord)는 보통 탄소 함량이 0.5wt이상되는 중탄소강 또는 고탄소강 재질의 선경 0.1∼0.5mm인 강선을 그 표면에 황동 도금층을 형성시킨 후 1 ×2, 1 ×3, 1 ×4, 2 + 2, 3 + 6, 2 + 7, 3 + 8, 3 + 9 등 용도에 따라 다양한 꼬임 구조로 꼬아 제조한 것으로서 강도, 모듈러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무보강용 재료에 비하여 월등히 우수한 특성을 가진다.

상기 스틸코드를 구성하는 강선 표면의 황동 고금층은 고무와의 접착성과 내식성 및 신선성 향상을 위한 것으로서, 특히 고무와의 접착력에 대한 스틸코드의 특성은 상기 황동 도금층과 함께 스틸코드를 구성하는 강선들의 꼬임 구조에 의하여 좌우된다. 즉, 이는 강선들 사이 사이로 침투되는 고무의 침투성이 스틸코드의 꼬임 구조에 의하여 영향을 받기 때문이다.

따라서, 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 스틸코드의 경우 고무와의 접착력을 향상시켜야만 타이어의 내구성이 개선될 수 있다.

상기와 같이 표면에 황동 도금층이 형성된 다수의 강선이 일정한 꼬임 피치와 꼬임 방향을 유지하면서 서로 꼬여진 구조를 취하게 되는 스틸코드는 자신을 구성하는 강선의 가닥수와 꼬임을 구성하는 스트랜드의 층수 등에 따라 다양한 구조를 취하게 된다.

통상적으로 고무제품의 내부에 매설되어 보강재로서의 역할을 하는 스틸코드의 대표적인 n₁×d₁+ n₂×d₂구조와 그 제조 방법을 살펴보면 다음과 같은 문제점이 있다.

상기에서 n₁과 n₂는 하연과 상연을 구성하는 강선의 수이고, d₁과d₂는 강선의 직경을 뜻하는 것으로서 d₁≤d₂의 관계가 있으며, 상기 꼬임 구조는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 직경 d₁(13)의 강선(11) n₁개가 일정한 피치로 상호 꼬여져 스틸 코드의 중심(core)인 하연(21)이 되고, 하연(21)의 외주면을 직경 d₂(14)의 강선(12) n₂개가 일정한 피치로서 하연과 동일한 꼬임 방향을 갖도록 꼬여져 상연을구성하는 구조이다.

상기의 구조에서 하연과 상연의 피치와 꼬임 방향은 같으나 하연과 상연을 구성하는 강선의 직경 d₁과 d₂가 다른 스틸코드를 제조하는 종래의 방법은 크게 세가지로 나눌 수 있으나 각기 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

첫번째 방법은 두 대의 연선기를 이용하는 방법으로서, 한 대의 연선기에서 하연을 먼저 제조한 후, 도 4의 (가)에 도시한 바와 같이 기제조된 하연(21)을 다른 한 대의 연선기(2) 외부에서 공급하면서 연선기 내부에서 공급되는 상연용 강선(22)과 함께 연선하여 스틸코드를 제조하는 것으로, 이 방법은 기제조된 하연(21)을 구성하는 강선 중의 하나(31)가 도 3에 도시한 바와 같이 연선기를 통과하면서 상연의 위치로 올라서게 됨에 따라 (n₁-1) ×d₁+ (1 ×d₁+ n₂×d₂)의 연선 구조로 바뀌게 될 뿐 아니라 두 대의 연선기를 이용해야 하는 바, 생산성이 떨어지게 된다.

두번째 방법은 상기 첫번째 방법과 같이 두 대의 연선기를 이용하나, 기제조된 하연(21)을 도 4의 (나)에 도시한 바와 같이 상연용 강선(22)과 함께 연선기 내부에서 함께 공급하는 방법으로서, 이때 형성되는 구조는 n₁×d₁+ n₂×d₂가 되지만 목표로 하는 하연의 피치를 얻을 수가 없는 바, 이때 상·하연 피치 사이의 관계는 다음 식1에 의한다.

단, P₁: 최초 하연 연선시 요구되는 피치.

P₂: 스틸코드에서 요구되는 상연의 피치.

P₃: 스틸코드에서 요구되는 하연의 피치.

상기 식 1로부터, 상하연의 피치를 동일하게 하기 위해서 요구되는 기제조된 하연의 피치는 무한대 즉, 피치가 없어야 한다는 결론이 나오게 되는데, 이 결과는 다음의 세번째 연선 방법에서 기술될 것이다.

상기 기제조된 하연의 피치를 증가시키기 위해서는 통상적인 피치의 형성에 사용되는 연선기를 개조해야 하는 문제가 있으며, 피치를 작게 하면 제조 완료된 스틸코드의 하연 피치가 필요 이상으로 짧아져 스틸코드의 성능이 떨어지거나 불량이 발생하는 문제가 있을 뿐 아니라 첫번째 방법과 마찬가지로 두 대의 연선기를 사용함에 따라 생산성 저하를 초래하게 된다.

세번째 방법은 한대의 연선기 내부에 상·하연용 강선(42)(41)을 함께 장착하여 상·하연을 동시에 연선하는 방법으로서, 상기 두번째 방법에서 언급된 바와 같이 피치가 없는 하연용 강선(41)을 공급하기 때문에 목표로 하는 상·하연 피치를 얻을 수는 있으나, 연선기 내부에서 공급되는 하연용 강선들의 텐션(tension)이 서로 다르게 되면 약한 텐션의 하연용 강선이 하연 구조에서 이탈하여 상연측 강선의 틈새로 이동함으로써 첫번째 방법에서와 같이 연선 구조가 (n₁-1) ×d₁+ (1 ×d₁+ n₂×d₂)의 구조로 바뀌게 되는 문제가 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 스틸코드의 대표적인 n₁×d₁+ n₂×d₂구조의 불안정한 제조 방법과 그에 따른 불량 발생 및 품질 저하를 방지하기 위한 새로운 연선 구조와 그 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 스틸코드의 구조를 보인 사시도.

도 2는 종래 스틸코드의 단면도.

도 3은 하연의 강선이 상연 틈새로 이탈된 종래 스틸코드의 단면도.

도 4는 종래 방법에 의한 스틸코드 연선기의 개략적인 배선도를 보인 것으로,

(가)는 하연을 연선기 외부에서 공급하는 배선도.

(나)는 하연을 연선기 내부에서 공급하는 배선도.

(다)는 하연용 강선 각각을 연선기 내부에서 공급하는 배선도.

도 5는 본 발명 스틸코드의 구조를 보인 사시도.

도 6은 본 발명 스틸코드의 단면도.

도 7은 본 발명 방법에 의한 스틸코드 연선기의 개략적인 배선도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 하연용 강선 12,73. 상연용 강선

71. 하연용 심선 72. 하연용 외주선

74,75. 방향 전환 롤러 76. 1차 연선 다이스

77. 2차 연선 다이스

본 발명의 상기 목적은 (n₁+n₂) ×d₁+ n₃×d₂의 연선 구조와 하연용 강선을 연선기 내·외에서 분리 공급하고 강선들의 배선과 텐션 조정을 위하여 배선 다이스와 방향 전환 롤러(roller)를 사용하여 하연과 상연의 연선을 순차적으로 하는 연선 방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 연선 구조는, 하연을 구성하는 강선이 하연에서 이탈하여 상연으로 쉽게 편입되는 불안정한 종래의 n₁×d₁+ n₂×d₂연선 구조에 있어서 하연을 구성하는 종래 n₁개의 강선을 동일 선경의 n₁개 심선과 n₂개 외주선으로 구분하고, n₁개의 하연 심선을 n₂개의 하연 외주선이 감싸는 꼬임 구조이다.

그리고, 상기 하연용 강선보다 선경이 크거나 동일한 선경(d₁≤d₂)인 n₃개의 상연용 강선으로 상기 꼬임 구조의 하연 외주면을 다시 감싸도록 함으로써 형성되는 심선이 있는 이중 꼬임의 연선 구조와, 상기 하연용 강선을 연선기 내·외부에서 분리 공급하는 제조 방법에 그 기술적 특징이 있다.

본 발명 연선 구조의 하연은 연선기 내부에서 공급되는 n₁개의 심선을 연선기 외부에서 공급되는 n₂개의 외주선이 감싸는 구조이고, (n₁+n₂)개의 하연을 감싸는 상연의 피치와 n₂개의 하연 외주선 피치는 동일하며, 이때, 강선의 갯수 n₁과 n₂및 n₃사이의 관계는 다음 식 1과 같다.

n3 > n1, n2

n₁≤ n₂또는 n₁≥n₂

본 발명 타이어 보강용 스틸코드와 그 제조 방법에 대한 상기 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과는 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예를 통한 아래의 자세한 설명에 의하여 명확하게 이해될 것이다.

도 7과 도 8에 본 발명 일실시예 스틸코드의 사시도와 단면도를, 도 9과 도10에 본 발명 스틸코드를 제조하는 연선기의 개략적인 정면도와 평면도를 도시하였다.

도시한 바와 같이 본 발명의 스틸 코드는 하연을 구성하는 동일 선경의 강선들(71)(72)이 상호 꼬여져 있지 않고 하연 심선용 강선(71)을 중심으로 다른 강선 즉, 하연 외주선용 강선(72)이 꼬여져 하연을 구성하며, 하연용 강선(71)(72)의 선경(81)보다 크거나 동일한 선경(82)의 강선(73)들이 상기 외주선의 꼬임 피치 길이 및 꼬임 방향과 동일하도록 하연의 외주면을 꼬는 구조이다.

본 발명 스틸코드의 제조 방법은 도 7에 도시한 바와 같이, 연선기(7) 내에서 하연 심선용 강선(71)과 상연용 강선(73)들이 공급되고, 하연 외주선용 강선(72)은 연선기(7) 외부에서 공급된다.

그리고, 연선기(7) 내부에서 공급되는 하연 심선용 강선(71)은 방향 전환 롤러(75)를 통하여 연선기 내 1차 연선 다이스(76)에서 연선기 외부에서 공급되는 하연 외주선용 강선(72)과 1차 꼬임 구조를 형성한 후, 연선기(7) 내부에서 방향전환 롤러(74)(75)를 통하여 공급되는 상연용 강선(73)과 2차 다이스(77)에서 접촉하면서 상연의 꼬임 구조가 형성된다.

본 발명의 스틸코드(5)는 상연의 꼬임 구조가 형성되기전 하연의 꼬임 구조가 형성되기 때문에 하연 심선(71)을 중심으로 꼬임 구조를 형성하는 하연 외주선(72)이 상연 틈새로 이탈되는 현상이 방지된다.

그리고, 연선기(7) 내·외부에서 공급되는 하연용 강선(71)(72)들은 모두 연선된 상태가 아니고 강선 그대로 공급되기 때문에 본 발명의 스틸코드(5)는 별도의하연용 연선기가 필요 없이 한대의 연선기에서 제조된다.

본 발명 실시예와 종래 스틸코드의 고무 접착력 비교 결과를 표 1에 나타내었다.

(단위:Kg)

구조	피치	초 기접 착 력	시효접착력(3주)
			MPA	MSS	HWR	SCR	TAA
(1+1)×0.25 + 5×0.33	15s/15s	145.4	133.1	124.0	141.1	133.5	120.2
		접착력유지율()	91.5	85.3	97.0	91.8	82.7
3×0.20 + 6×0.35	9.5s/17.8z	164.0	142.3	135.6	154.5	139.5	132.3
		접착력유지율()	86.8	82.7	94.2	85.1	80.7

* MPA : Moisture Permeation Adhesion

* MSS : Making Stock Stability

* HWR : Hot Water Resistance

* SCR : Salt Corrosion Resistance

* TAA : Thermal Aged Adhesion

상기 표 1의 두 종류 스틸코드는 구조와 구성 강선의 수 및 피치가 다르기 때문에 고무에 대한 직접적인 초기 접착력을 단순 비교할 수는 없으나, 초기 접착력 대비 3주 후의 시효 접착력에 대한 각각의 접착력 유지 성능을 비교해 보면, 본 발명의 스틸코드가 더욱 우수한 시효 저항성을 보이고 있슴을 알 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 (n₁+n₂)의 하연 구조는 하연을 구성하는 외주선의 이탈이 방지된 안정된 꼬임 구조로서 타이어 등의 고무 보강재로 사용시 안정된 접착력을 보여 타이어의 내구성을 향상시켜 줄 뿐만 아니라 한대의 연선기에서 스틸코드의 제조가 가능하기 때문에 생산성을 높일 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 강선으로 구성되는 스틸코드에 있어, 평행하면서 선접촉 하는 n₁개의 하연 심선 외주면을 동일 선경인 n₂개의 하연 외주선이 일정한 피치로 꼬여져 구성되는 하연과, 하연을 구성하는 강선의 선경보다 크거나 동일한 선경의 강선 n₃개가 하연 외주선과 동일한 피치 길이와 동일한 피치 방향으로 하연의 외주면에 꼬여져 구성되는 상연에 의하여 (n₁+ n₂) ×d₁+ n₃×d₂의 연선 구조임을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드.
2. 스틸코드를 제조함에 있어, 하연을 구성하는 강선을 n₁개의 심선과 n₂개의 외주선으로 구분하며, n₁개의 하연 심선과 n₃개의 상연용 강선은 연선기 내에서 공급하고, n₂개의 하연 외주선은 연선기 외부에서 공급하면서 n₂개의 하연 외주선이 n₁개의 하연 심선 외주면에 1차 꼬여지도록 한 후, 상기 n₃개의 상연용 강선이 하연 외주선과 동일한 피치 길이와 동일한 피치 방향으로 하연의 외주면에 꼬여지도록 연선함을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드의 제조 방법.