KR20020048126A - Steel cord for tire and rubber reinforcement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 타이어 등의 고무보강재로 사용되는 스틸코드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두가닥의 소선을 서로 연선하여 하나의 스틸코드로 사용하는 소위 1×2 구조의 스틸코드에 있어서 스틸코드의 단면이 원형에 가깝도록 하여 코드 배열밀도를 높일 수 있는 스틸코드에 관한 것이다.The present invention relates to a steel cord used as a rubber reinforcing material such as a tire of an automobile, and more particularly, a steel cord in a so-called 1 × 2 steel cord, in which two strands are stranded together and used as one steel cord. It relates to a steel cord which can increase the cord arrangement density by making the cross section of the cross section close to the circular shape.
일반적으로, 타이어는 차량이나 항공기 등의 무거운 중량을 갖는 물체를 지탱하는 것으로, 높은 내압을 견딜 수 있도록 강도가 높고 신율이 작으며 굴곡성이 좋은 재료와 구조가 요구되는 바, 고무만으로는 높은 내압을 견디기 어려우므로 타이어 제조시 고무시이트 재료에 가느다란 직물 또는 강선 등의 코드를 삽입한 코드지를 사용한다.In general, a tire supports a heavy weight object such as a vehicle or an aircraft, and requires a material and structure of high strength, small elongation, and good flexibility to withstand high internal pressures, and thus rubber alone can withstand high internal pressures. Since it is difficult to use tires, cord paper with a thin fabric or steel wire inserted into rubber sheet material is used.
이러한 경우에 사용될 수 있는 여러가지 보강재 중에서 스틸코드는 강도, 모듈러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무 보강용 재료에 비해 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이에 기인하여 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 경우 타이어의 내마모성, 내구성 및 조종안정성등에 크게 기여하게 된다.Among the various reinforcing materials that can be used in this case, steel cords are known to exhibit superior properties in comparison to other rubber reinforcing materials in strength, modulus, heat resistance and fatigue resistance, and thus are used in carcass or belt layers as tire reinforcing materials. If it does, it contributes greatly to the wear resistance, durability and steering stability of the tire.
이와 같은 스틸코드는 사용된 소선의 수 및 연선 방식에 따라서 여러가지의 형태로 사용되고 있는데, 종래에는 4가닥의 소선을 하나의 스틸코드로 연선한 소위 1×4 구조의 스틸코드가 사용되었다. 이러한 구조의 스틸코드는 강도의 면에서는 우수하나, 도1에 도시된 바와 같이 4가닥의 소선사이에 공간이 남게되는데 이 공간은 고무와의 중합체를 형성하는 때에 고무가 침투하지 못하므로 빈 공간으로 남게된다.Such steel cords are used in various forms according to the number of strands and stranded wires used. Conventionally, a so-called 1 × 4 steel cord having four strands of stranded wire in one steel cord has been used. The steel cord of this structure is excellent in terms of strength, but as shown in Fig. 1, a space is left between the four strands, which is an empty space because rubber does not penetrate when forming a polymer with rubber. Will remain.
이로 인해, 타이어에서는 주행중에 발생하는 열과 스틸코드의 중심에 남아있는 공기에 의해서 고무의 열화가 촉진되어 고무와 스틸코드의 분리가 일어나게 되며, 또한 트레드부에 손상이 발생한 경우 물이 상기 공간내로 스며들게 되어 스틸코드의 부식이 발생할 수 있는 문제점이 있다.As a result, in the tire, deterioration of the rubber is promoted by heat generated during driving and air remaining in the center of the steel cord, and separation of the rubber and steel cord occurs.In addition, when the tread portion is damaged, water is allowed to seep into the space. There is a problem that can cause corrosion of the steel cord.
이러한 문제점을 해결하기 위한 여러가지의 다른 형태의 스틸코드가 제안되었으며, 그중에서 2가닥의 소선을 일정방향으로 동일한 꼬임주기를 주어 연선한 소위 1×2구조의 스틸코드가 많이 사용되고 있다.Various different types of steel cords have been proposed to solve this problem, and among them, so-called 1 × 2 steel cords, which are stranded by giving two strands of wires in the same direction in a predetermined direction, are frequently used.
즉, 철강공업의 발달로 인해서 더 높은 강도를 갖는 소선을 얻을 수 있게됨에 따라서 2가닥의 소선만으로도 동일한 강도를 얻을 수 있으며, 상기의 1×4 구조와 같이 중심에 공간을 형성하지 않으므로, 고무와의 접착성을 높이고 주행중에 물이 스며드는 문제점을 해결할 수 있었다.That is, due to the development of the steel industry, it is possible to obtain a wire having a higher strength, and thus, the same strength can be obtained by only two strands of wire, and since the 1 × 4 structure does not form a space in the center, the rubber and It improved the adhesiveness and solved the problem of water seeping while driving.
또한, 구조적으로 단순하고 단위길이당 중량도 가벼워 제품 경량화의 효과가 크기 때문에 주로 사용되고 있다.In addition, since the structure is simple and the weight per unit length is light, the effect of weight reduction of the product is mainly used.
그러나, 이러한 1×2 구조의 스틸코드에 있어서도 원형단면을 갖는 동일한 2가닥의 소선을 사용하므로 연선된 후의 단면형상이 원형이 아닌 타원형의 단면을 갖게 된다. 즉, 연선후의 완성된 스틸코드가 소선 하나의 직경의 두배에 해당하는 장축직경(DL)과 소선 하나의 직경에 해당하는 단축직경(DS)의 2개의 지름을 갖게 되는 것이다.However, since the same two strands of wires having a circular cross section are also used in such a steel cord having a 1 × 2 structure, the cross-sectional shape after stranded wire has an elliptical cross section instead of a circular shape. That is, the finished steel cord after the stranded wire has two diameters, the long axis diameter (D L ) corresponding to twice the diameter of one wire and the short axis diameter (D S ) corresponding to the diameter of one wire.
일반적으로 스틸코드에 고무를 입히는 두께(T)는 스틸코드의 최대직경(DL)을 기준으로 설정하기 때문에 이로 인해서 칼렌더링시에 고무의 토핑두께를 충분히 낮추지 못하고 코드 배열밀도(EPI, ends per inch)도 높이지 못하는 문제점이 있다.In general, since the thickness (T) of rubber coating on steel cord is set based on the maximum diameter (D L ) of steel cord, this does not reduce the topping thickness of rubber sufficiently during calendering, and the code array density (EPI, ends per inch) can not be raised.
이는 제조원가의 상승을 초래할 뿐 아니라 코드 배열밀도가 예리한 물체에 대한 내관통성과 관련하여 벨트 보강재의 강도를 충분히 높이지 못하는 문제점이 있는 것이다.This not only leads to an increase in manufacturing cost, but also has a problem in that the strength of the belt reinforcement is not sufficiently increased in relation to the penetration resistance to a sharp object with a cord arrangement density.
또한, 버스나 트럭 등에 사용되는 타이어와 같이 고하중용 보강재로 사용되는 경우에, 상기 1×2구조의 스틸코드를 심선으로 하고 그 주위에 3 내지 7가닥의 소선을 측선으로 하여 연선한 소위 2+n(n=3∼7) 구조의 스틸코드를 사용하는데, 이러한 경우에 있어서도 동일한 문제점을 야기하게 된다.In addition, when used as a reinforcement material for heavy loads, such as tires used in buses and trucks, the so-called 2+ stranded with the steel cord of the 1 × 2 structure as the core wire and 3 to 7 stranded wires as the side wires Steel cords of n (n = 3 to 7) structure are used, which causes the same problem even in this case.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 1×2 구조의 스틸코드에 있어서 코드 단면을 원형에 가깝게 제조하여 칼렌더링 시에 고무두께를 감소시켜 경량화하고, 코드 배열수를 증가시킬 수 있도록 하여 예리한 물체에 의한 트레드 파열 및 관통에 대한 저항을 증가시킬 수 있는 스틸코드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to produce a cord cross-section close to the circular shape in the steel cord of 1 × 2 structure to reduce the rubber thickness during calendering, and to increase the number of cord arrangement It is an object of the present invention to provide a steel cord which can increase resistance to tread rupture and penetration by a sharp object.
도1은 종래의 1×4 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a steel cord for tire reinforcement having a conventional 1x4 structure.
도2는 종래의 1×2 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드에 대한 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a steel cord for tire reinforcement having a conventional 1 × 2 structure.
도3은 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드에 대한 일 실시예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a steel cord for tire reinforcement according to the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 2가닥의 소선을 연선한 1×2 구조의 스틸코드에 있어서, 상기 각각의 소선을 압연하여 장축직경(DFL)과 단축직경(DFS)을 갖게 하고 굴곡을 준 후, 연선시 상기 단축을 서로 맞닿게 한 상태에서 연선한 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a steel cord of 1 × 2 structure stranded two strands, each of the strands are rolled to have a long axis diameter (D FL ) and a short axis diameter (D FS ) After the bending, the strands are characterized in that the strands are brought into contact with each other at the time of stranding.
또한, 본 발명은 상기와 같은 스틸코드를 심선으로 하고, 3 내지 7개의 소선을 측선으로 하여 상기 심선 주위에 연선한 것을 다른 특징으로 하고 있다.In addition, the present invention is characterized in that the steel cord as described above is stranded around the core, with three to seven strands as sidelines.
이하에서는 본 발명에 따른 스틸코드에 대하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the steel cord according to the present invention will be described in more detail.
도3에 도시된 바와 같이 소선을 연선전에 미리 압연 롤러를 사용하여 장축직경(DFL)과 단축직경(DFS)을 갖도록 압연한다. 이러한 과정을 거쳐 소선은 그 단면형상이 원형에서 타원형으로 바뀌게 된다. 또한, 상기 소선은 연선전에 미리 굴곡롤러를 이용하여 굴곡을 형성하여 스틸코드가 고무에서 밀리지 않게 하고, 또한 제품에서의 고무침투성이 하락되는 것을 방지한다. 그후에 압연된 소선을 단축을 서로 마주하여 평행하게 연선하여 스틸코드를 제조한다.As shown in Fig. 3, the element wire is rolled to have a long axis diameter D FL and a short axis diameter D FS before use by using a rolling roller. Through this process, the element wire changes its cross-sectional shape from circular to elliptical. In addition, the element wire is formed in advance by using a bending roller before the stranded wire to prevent the steel cord from being pushed out of the rubber, and also prevents the rubber penetrability of the product from being degraded. Thereafter, the rolled wires are stranded in parallel with each other shortly to produce steel cords.
이렇게 완성된 스틸코드는 상기 소선 하나의 단축직경(DFS)의 합에 해당하는 장축직경(DL)을 갖게되며, 소선 하나의 장축직경(DFL)이 완성된 스틸코드의 단축직경(DS)이 되는데, 스틸코드의 장축직경(DL)은 압연하지 않은 일반적인 1×2 스틸코드의 장축직경에 비해 상기 소선 하나의 장축직경(DFL)과 단축직경(DFS) 차이의 두배정도 작아지게 된다. 따라서, 완성된 스틸코드에 있어서는 장축직경(DL)과 단축직경(DS)의 차이가 작아지므로 보다 원형에 가까워지게 되는 것이다.The completed steel cord has a long axis diameter (D L ) corresponding to the sum of one short wire diameter (D FS ), and a short axis diameter (D FL ) of the long cord diameter of one wire S ), where the long axis diameter (D L ) of the steel cord is about twice the difference between the long axis diameter (D FL ) and the short axis diameter (D FS ) of the single wire compared to the long axis diameter of the general 1 × 2 steel cord that is not rolled. It becomes small. Therefore, in the finished steel cord, the difference between the major axis diameter D L and the minor axis diameter D S becomes smaller, and thus the closer to the circular shape is.
보통 소선의 지름은 0.20∼0.40mm 이며, 원형 단면을 각각 압연한 후 타원형 단면의 장축직경(DFL)과 단축직경(DFS)의 비율(F)은 1.20∼1.80이 되도록 하고, 소선은 3∼18mm의 간격으로 굴곡을 갖는 것이 좋다. 또한 이러한 소선을 연선하여 제조된 스틸코드의 장축직경(DL)과 단축직경(DS)의 비율(R)은 1.10∼1.40이며, 연선피치는 10∼20mm이다. 상기 스틸코드의 장축직경(DL)과 단축직경(DS)의 비율(R)은 소선을 압연하는 정도에 따라서 조절이 가능하다. 즉, 소선을 강하게 압연하면 상기 소선의 장축직경(DFL)과 단축직경(DFS)의 비율(F)은 커지지만, 연선후 스틸코드에서의 장축직경(DL)과 단축직경(DS)의 비율(R)은 작아지게 되는 것이다.Usually, the wire diameter is 0.20 ~ 0.40mm, and after rolling each circular section, the ratio (F) of the major axis diameter (D FL ) and the minor axis diameter (D FS ) of the elliptical cross section is 1.20 to 1.80, and the element wire is 3 It is good to have curvature at intervals of -18 mm. In addition, the ratio R between the long axis diameter D L and the short axis diameter D S of the steel cord manufactured by stranding such strands is 1.10 to 1.40, and the stranded wire pitch is 10 to 20 mm. The ratio R between the long axis diameter D L and the short axis diameter D S of the steel cord can be adjusted according to the degree of rolling the wire. That is, when the wire is rolled strongly, the ratio F of the long axis diameter D FL and the short axis diameter D FS of the element wire increases, but the long axis diameter D L and the short axis diameter D S in the steel cord after the stranded wire are increased. Ratio R becomes small.
이렇게 제조된 스틸코드는, 상대적으로 강도가 낮은 승용차용 래디알타이어의 벨트 보강재로 사용되며, 버스나 트럭 등의 고하중이 요구되는 타이어에 사용되는 경우에는 상기와 같은 1×2 스틸코드를 심선으로 하여, 상기 심선의 주위에 3 내지 7개의 소선을 측선으로 하여 연선한 소위 2+n(n=3∼7) 구조의 스틸코드를 제작하여 사용할 수 있다.The steel cord thus manufactured is used as a belt reinforcement for a relatively low-radial tire for passenger cars, and when used for tires requiring high loads such as buses and trucks, the 1 × 2 steel cord is used as a core wire. Thus, a steel cord of a so-called 2 + n (n = 3-7) structure can be produced by using three to seven strands as side lines around the core wire.
이하에서는 상기와 같은 1×2 스틸코드의 일 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the 1 × 2 steel cord as described above will be described.
스틸코드의 내피로성은 회전속도가 3600rpm인 헌터피로시험기(Hunter Fatigue tester)를 이용하여 150kg/mm2의 피로응력 하에서 회전수를 측정하였다. 심선의 편평비가 증가할수록 내피로성이 증가하였으나 과도하게 높으면 섬유상 조직의 파괴로 오히려 내피로성이 하락하므로 편평비(F)가 1.80 이상의 압연가공은 좋지않다.The fatigue resistance of the steel cord was measured using a Hunter Fatigue tester with a rotational speed of 3600 rpm under a fatigue stress of 150 kg / mm 2 . Fatigue resistance increased as the flatness ratio of core wire increased, but excessively high fatigue resistance decreased due to the destruction of fibrous tissue, so rolling processing with a flatness ratio (F) of 1.80 or more is not good.
고무침투도는 스틸코드 시편을 1인치(25.4mm) 길이로 고무를 입혀 가류하고, 200ml의 물이 고무가 입혀진 스틸코드를 통과하는데 걸리는 시간을 나타내었다. 즉, 물이 통과하는데 걸리는 시간이 길수록 스틸코드 내부로 고무가 많이 침투해 들어가 물의 통과를 저지하므로 고무침투도가 좋은 것이다. 표1에서 알 수 있듯이 심선의 편평비가 높으면 통기시간이 짧아져 고무침투도가 감소하나, 굴곡가공하여 소선간 틈새를 벌려줌으로써 고무 침투도는 종래와 유사한 수준을 유지할 수 있다.Rubber penetrability represents the time it takes for steel cord specimens to be rubberized and vulcanized 1 inch (25.4 mm) in length, and 200 ml of water to pass through the rubber coated steel cord. In other words, the longer the time it takes for the water to pass through, the more rubber penetrates into the steel cord and prevents the passage of water. As can be seen from Table 1, if the flatness of the core wire is high, the aeration time is shortened and the rubber penetration is reduced, but the rubber penetration can be maintained at a similar level as the conventional one by opening the gap between the strands by bending processing.
일반적으로 스틸코드에 고무를 입히는 두께(T)는 스틸코드의 최대직경(DL)을 기준으로 설정하기 때문에, 타이어 적용시 고무 토핑두께(T)를 감소시켜 타이어 경량화 효과가 있다.In general, since the thickness (T) of applying rubber to the steel cord is set based on the maximum diameter (D L ) of the steel cord, the rubber topping thickness (T) is reduced when the tire is applied, thereby reducing the tire weight.
고무 토핑두께(T) = 최대직경(DL) + 2×α(보통, α= 0.3∼0.5)Rubber topping thickness (T) = maximum diameter (D L ) + 2 x α (usually α = 0.3 to 0.5)
또한, 코드 최대 배열밀도는 하기와 같이 최대직경(DL)에 의해 좌우되기 때문에 최대직경이 작을수록 배열밀도를 크게 할 수 있다.In addition, since the code maximum array density depends on the maximum diameter D L as follows, the smaller the maximum diameter, the larger the array density can be.
코드 배열밀도(EPI) = 24.5mm ÷[최대직경(DL, mm) + 0.35(최소 허용간격, mm)]Code Array Density (EPI) = 24.5 mm ÷ [Maximum Diameter (D L , mm) + 0.35 (Minimum Permissible Spacing, mm)]
상기와 같은 구성을 통하여 본 발명은 완성된 스틸코드의 단면 형상에 있어서 장축직경(DL)과 단축직경(DS)의 차이를 작게하여, 결과적으로 스틸코드의 단면형상을 원형에 가깝게 할 수 있어 코드 배열밀도를 높이고 칼렌더링 시 토핑고무의 두께를 작게할 수 있어 제품 경량화 및 제조원가를 낮출 수 있다.Through the above configuration, the present invention can reduce the difference between the major axis diameter (D L ) and the minor axis diameter (D S ) in the cross-sectional shape of the finished steel cord, and as a result, the cross-sectional shape of the steel cord can be closer to the circular shape. It can increase the code arrangement density and reduce the thickness of the topping rubber during the rendering, which can reduce the product weight and the manufacturing cost.
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |