KR20050026689A - 중간 필라멘트가 폴리머로 코팅된 다층 스틸 코드 - Google Patents

Abstract

스틸 코드(10)는 하나 이상의 코어 스틸 필라멘트(12)를 포함하며, 코어 주변에 꼬여진 중간 스틸 필라멘트(14)의 제 1 층, 및 제 1 층 주변에 꼬여진 제 2 스틸 필라멘트(18)의 제 2 층을 더 포함한다. 적어도 하나의 중간 스틸 필라멘트는 개별적으로 최소두께가 0.010 mm 인 폴리머(16)에 의해서 코팅된다. 폴리머(16)는 코팅된 중간 스틸 필라멘트(14)와 다른 스틸 필라멘트사이의 프레팅을 감소시키고, 그리고 스틸 코드를 타이어의 카커스 파일의 보강에 적합하게 한다.

Description

중간 필라멘트가 폴리머로 코팅된 다층 스틸 코드{MULTI-LAYER STEEL CORD WHERE INTERMEDIATE FILAMENTS ARE COATED WIHT A POLYMER}

본 발명은 코어, 코어둘레에 꼬여진 중간 스틸 필라멘트의 제 1 층, 및 제 1 층 둘레에 꼬여진 제 2 스틸 필라멘트의 제 2 층을 포함하는 스틸 코드에 관한 것이다. 그러한 스틸 코드는 또한 다층 스틸 코드로서 언급된다.

다층 스틸 코드는 공지되어 있으며, 특히 타이어 제조분야에서 그러하다. 다층 스틸 코드는 브레이커 또는 트럭 타이어의 벨트 파일 및 트럭 타이어의 카카스(carcass) 파일을 강화할 수 있다. 브레이커 파일 또는 타이어의 벨트 파일에서 스틸 코드의 주요 기능은 타이어에 강성을 주는 것이다. 타이어의 브레이커 파일이 재생품에 의해서 교체될수 있기 때문에, 브레이커 파일에서 스틸 코드로부터 요구되는 기계적 성질은 매우 높지는 않다. 여기서 이와 반대로, 카카스 파일의 강화를 위해서 스틸 코드에서 요구되는 기계적 성질은 훨씬 더 높다. 카카스 파일이 타이어 사용연한중 대체되지 않는 다는 것이 이유중 하나이다. 결과적으로, 보다 높은 강도, 보다 높은 정도의 유연성, 보다 구조적인 균일성, 더높은 접착성 및 접착성 보지 수준, 및 보다 높은 내구성이 카카스 파일용 스틸 코드에서 기대된다. 더 높은 내구성은 더 높은 피로에 대한 저항성, 및 보다 높은 프레팅(fretting)에 대한 저항성을 표현될 수 있다.

하기 종래 스틸 코드 구조가 트럭타이어의 카카스 파일에 대한 강화로서 폭넓게 사용되어 왔다:

3 + 9 + 15 x 0.175 +1(포장필라멘트) SSZS

테스트는 이 코드가 낮은 프레팅 성능을 가진다는 것을 보여준다. 이것은 주로 포장 필라멘트의 존재에 기인하며, 그리고 상이한 층들의 필라멘트간, 보다 상세하게는 S-꼬여진 층의 필라멘트와 Z-꼬여진 층의 필라멘트간의 포인트 접촉에 기인한다.

포장 필라멘트의 생략은 하기 종래 기술 구조:

3 + 9 + 15 x 0.175 SSZ

와 프레팅에 대해서 약간의 개선에 이른다.

시도된 또 다른 선택적인 종래의 스틸 코드는 하기 구조이다:

3 + 8 + 13 x 0.175

이전 구조와의 차이는 제 1 층에 생략된 하나의 필라멘트와 제 2 층에서 생략된 두 필라멘트가 있다는 것이다. 이러한 생략은 고무가 투과되게 하는 불포화된층을 가지는 감소된 정도의 압축성에 이르게 된다. 투과된 고무는 필라멘트사이의 프레팅 손상을 감소시킨다.

그러나, 가장 좋은 프레팅 양식은 하기 종래 구조로 알려져있다:

0.20 + 18 x 0.175 CC(압축 코드).

이 구조는 한 두꺼운 코어 필라멘트와 동일한 꼬임 방향과 동일한 꼬임 단계로 코어 필라멘트에 꼬여진 18개 얇은 필라멘트를 포함한다. 이러한 꼬임 기하학의 결과로서, 포인트 접촉대신 선 접촉이 필라멘트 사이에 존재한다. 추가적인 잇점은 고무 투과를 허용하는 약간 불포화된 층에 이르는 더 두꺼운 코어 필라멘트에 의해서 도달된다. 고무 투과와 함께 선 접촉은 양호한 프레팅 양식을 제공하는 원인이다. 그러나, 코어 필라멘트는 가장 손상되기 쉬운 요소로 남아있다.

본 발명은 여기서 수반되는 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이며,

여기서 도 1 은 본 발명에 따른 스틸 코드의 단면을 보여준다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 종래의 단점을 피하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스틸 코드의 프레팅 양식을 더 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 스틸 코드의 내구성을 더 증가시키는 것이다.

본 발명에 따라서, 하나 이상의 코어 스틸 필라멘트를 가지는 코어, 코어 둘레에 꼬여진 중간 스틸 필라멘트의 제 1 층, 및 제 1 층둘레에 꼬여진 제 2 스틸 필라멘트를 포함하는 스틸 코드를 제공한다. 발명의 스틸 코드는 적어도 하나의 중간 스틸 필라멘트가 개별적으로 최소 0.10 mm 의 두께의 폴리머로 코팅되어 있다는 것을 특징으로한다. 중간 스틸 필라멘트 둘레의 폴리머는 중간 스틸 필라멘트와 어떤 인접하는 중간 층의 필라멘트, 제 2 층 또는 코어사이의 프레팅 정도를 상당히 감소시킨다.

폴리머의 최소 두께 0.010 mm, 예를 들어 0.015 mm 또는 0.025 mm 는 다양한 스틸 필라멘트 사이의 틈새를 채우기에 필요한 부피의 폴리머를 초과하는 최소 부피의 폴리머를 의미한다. 이러한 충분한 부피의 폴리머와 함께 폴리머의 강도는, 대부분의 경우에 얇은 층의 폴리머가 꼬임 작업 후 개별 중간 스틸 필라멘티를 여전히 둘러쌓는다는 결과를 가진다. 남아있는 얇은 층은 코팅된 중간 스틸 필라멘트와 주변 필라멘트사이의 스틸대 스틸 접촉을 피하게 한다.

바람직하게 폴리머는 중간 스틸 필라멘트 주변에 꼬이기전에 압출된다.

소위"하드" 폴리머가 "소프트"폴리머에 비해서 바람직하다. 하드 폴리머는 양호한 기계적 특성을 가지며,그리고 프레팅에 대해서 충분한 저항성을 제공한다. 하드 폴리머는 하기 특성을 가진다: 결정 융점 160 ℃ 이상, Vicat DIN 53460 연화점 150 ℃ 이상, E-모듈러스 500 MPa 이상, 바람직하게는 1000 MPa 이상, 인장강도 25 MPa 이상, 신율 50 % 이상, 그리고 DIN 53456 경도 30 MPa 이상, 바람직하게는 50 MPa 이상, 예를 들어 80 MPa 이상이다.

하드 폴리머는 추가로 약 280 ℃ 에서 측정된 용융 점도가 50 Pa.s 에서 2500 Pa.s 이며, 상응하는 전단 속도는 10000 1/s 에서 1 1/s 로 낮아진다. 바람직한 수치는 상응하는 전단 속도가 5000 1/s 에서 20 1/s 로 낮아지면서, 용융 점도가 50 Pa.s 에서 1000 Pa.s 이다.

폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)으로 이루어진 그룹에서 선택된다.

본 발명의 문맥내에서, PET 는 가장 좋은 해법인 것으로 증명되었다. 용어"폴리에틸렌 테레프탈레이트"또는 PET 는 에틸렌 테레프탈레이트의 호모폴리머와 예를 들어 에틸렌글리콜이외의 다른 글리콜로부터 또는 테레프탈산이외의 다른 산, 일예로 이소프탈릭 산으로부터 유래된 20 % 미만의 다른 공중합된 단위를 함유하는 에틸렌 테레프탈레이트의 코폴리머이다. 폴리머는 이들의 특성을 개선하기 위해서 폴리머 혼합물을 함유할 수 있다.

나일론-6(PA6)와 같은 폴리아미드의 코팅과 비교하여, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅은 동일하게 낮은 케이블 마찰 저항을 제공한다. 이에 더해서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅은 더 좋은 접착성과 접착 보지성을 가지며, 더 높은 내 부식성을 가지며, 극-자외선에 대한 더 좋은 저항성(예를 들어, 더 좋은 내후성)을 가지며, 더 낮은 수분 또는 습기 흡수성을 가진다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅은 동일한 환경에서 나일론-6 코팅에 의해서 흡수된 수분량의 십 분의 일만을 흡수한다. 이것은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅 스틸 케이블이 나일론-6-코팅 스틸 케이블과 동일한 정도로 팽윤하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅의 적용은 친환경적인 방법으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 보다 더 간단한 전처리와 프라이머의 불사용이다.

이미 언급된 모든 잇점이외에도, 폴리에틸렌테레프탈레이트 코팅은 마모에 대해서 양호한 저항을 제공한다. 이러한 후자 특성은 본 발명의 문맥에서 매우 중요하다. 무엇보다도, 다른 폴리머 코팅과 비교해서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 코팅은 꼬임 공정에서 상대적으로 손상되지 않은채로 남아있다. 다음, 마모에 대한 저항은 또한 꼬임 공정 후 필라멘트 사이의 프레팅으로부터 유래하는 손상을 감소시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예는 하나 이상의 하기 특징을 가진다.

- 단지 하나의 코어 스틸 필라멘트가 있다;

- 중간 스틸 필라멘트의 수는 3 에서 10 이다;

- 모든 중간 스틸 필라멘트는 폴리머에 의해서 개별적으로 코팅되어 있다:

- 코어 스틸 필라멘트, 중간 스틸 필라멘트 및 제 2 스틸 필라멘트가 전부 동일한 꼬임 피치로 동일한 방향으로 꼬여져 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 스틸 코드(10)의 바람직한 실시예의 단면을 보여준다. 스틸 코드(10)는 0.20 mm 의 직경의 코어스틸 필라멘트(12)를 포함한다.

6 개의 중간 스틸 필라멘트(14)가 코어스틸 필라멘트(12) 둘레에 꼬여있다. 각각의 중간 스틸 필라멘트(14)는 각각 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅(16)에 의해서 코팅된다. 이것은 꼬기 전에 각각의 필라멘트상에 압출 공정에 의해서 이루어진다. 중간 스틸 필라멘트에서 스틸-단면의 직경은 0.15 mm 이며, 폴리에틸렌테레프탈레이트 코팅(16)을 포함하는 전체 직경은 0.175 mm 이며, 그러나 또한 예를 들어 0.20 mm 일 수 있다.

0.175 mm 의 직경을 가지는 12 개의 제 2 필라멘트(18)는 중간 스틸 필라멘트 둘레에 꼬여진다.

중간 필라멘트(14) 및 제 2 필라멘트(18)는 12.5 mm 의 동일한 꼬임 단계로 동일한 방향으로 꼬여진다.

보다 전체적인 관점에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅의 두께는 0.010 mm 에서 0.150 mm , 예를 들어, 0.015 mm 에서 0.100 mm 이다. 적절한 수치의 두께는 0.020 mm, 0.030 mm, 0.035 mm, 및 0.040 mm 이다.

중간 스틸 필라멘트(14)주변의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅(16)은 하기의 잇점을 가진다:

1. 코어 필라멘트(12)와 코팅된 중간 스틸 필라멘트(14)사이에 어떤 스틸 접촉도 없다;

2. 여섯개의 중간 스틸 필라멘트(14)사이의 상호적인 스틸 접촉이 없다;

3. 중간 스틸 필라멘트(14)와 제 2 스틸 필라멘트(18)사이의 스틸 접촉이 없다.

코어 필라멘트(12)는 중간 필라멘트(14)의 전체 직경 그리고 제 2 필라멘트(18)의 직경보다 약간 더 큰 직경(0.20 mm)을 가져셔, 중간 층과 제 2 층이 불포화되는데, 즉 스틸 단면의 컴팩트 형상으로 완전히 차지되고 채워지지 않는다. 제 2 스틸 필라멘트사이의 개구는 고무가 제 2 스틸 필라멘트(18)사이로 투과되록 하며, 그래서 프렛팅이 이들 제 2 스틸 필라멘트 사이에서 감소된다.

제 2 필라멘트는 플라스틱 변형을 거칠 수 있으며, 예를 들어 US-A-5687557 호에서 공개된 폴리고날 변형이며, 고무 투과 정도를 더 향상시키기 위한 것이다.

꼬임 작업 후, 그리고 가황 후 중간 스틸 필라멘트(14)둘레의 폴리에틸렌테레프탈레이트 코팅(16)은 도 1 에서와 같은 원형 단면을 더 이상 보여주지 않을 것이다. 제 2 필라멘트(18)의 내향힘과 이어서 가황 온도의 영향하에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅(16)이 일부 흘러나온다. 그러나, 본 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 최소부피에 기인하여, 또 특정 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 강도에 기인하여, 중간 스틸 필라멘트(14)둘레의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅(16)은 상기 언급한 잇점을 유지할 것이다. 스틸 대 스틸이 접촉이 존재할 수 있는 일부 불연속점은 차치하고, 얇은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅은 항상 종래 코팅된 중간 스틸 필라멘트(14)와 모든 주변 필라멘트, 즉 인접한 중간 필라멘트(14) 및 모든 주변 필라멘트사이, 그리고 코어필라멘트(12)와 직면한 제 2 필라멘트(18)사이에서 항상 존재한다. 그래서, 대체로 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 중간 스틸 필라멘트를 둘러쌓고 그리고 실질적으로 다양한 필라멘트사이의 프렛팅을 감소시킨다.

프레팅 양식은 발명의 스틸 코드에서 연구되었으며, 그리고 결과는 종래 스틸 코드로부터 얻어지는 유사한 결과와 비교되었다. 하기 표는 결과를 요약한 것이다.

*100.10⁶ 대신에 단지 40.10⁶ 무한 벨트 사이클

NT = 통상 인장 강도

CC = 컴팩트 코드, 즉 동일한 방향으로 동일한 꼬임 단계로 꼬여진 모든 필라멘트

PC = 폴리머 코팅

BETRU^R = 폴리고날하게 예비성형된

BL = 브레이킹 로드

BL 의 손실은 100.10⁶ 사이클의 무한 벨트 테스트 후 각 필라멘트의 브레이킹 로드의 퍼센트 손실(제 1 종래 스틸 코드에 대해서 40.10⁶ ).

비교 시험에서 사용된 폴리머는 PET이며, 하기 특성을 가진다:

- 결정 융점 : 255 - 258 ℃

- Vicat DIN 53 460 연화점 : 180 - 190 ℃

- E-모듈러스 DIN 53 457 ISO 527: 2500 MPa;

- 인장 강도 DIN 53 455 - ISO 527 : 60 MPa;

- 신율 DIN 53 455 - ISO 527: > 50 % 이상;

- 경도 DIN 53 456 : 20 - 125 MPa;

- 수분 흡수(20 ℃, 50 % 상대 습도): 0.3 %.

다이나믹 벤딩은 100.106 사이클의 무한 벨트 테스트 후 다이나믹 벤딩 사이클의 수에서 손실 퍼센트이다(종래 스틸 코드에 대해서는 40.10⁶ 이다).

표의 마지막 컬럼(프렛팅)에서 주어진 수치는 하기 판단에 따른 프레팅 코드들이다.

코드	프레팅
012345	없음적음중간유의무거움매우 무거움

보다 넓은 관점에서, 발명에 따른 스틸 코드의 스틸 필라멘트는 일반적으로 0.03 mm 에서 0.80 mm, 그리고 바람직하게는 0.05 mm 에서 0.30 mm 의 범위에서 직경을 가진다.

스틸 필라멘트는 하기 라인을 따르는 조성을 가진다: 탄소 함량은 0.70 에서 1.10 %, 망간 함량은 0.10 에서 1.10 %, 실리콘 함량은 0.10 에서 0.90 %, 황 및 인 함량은 0.15 %까지이며, 바람직하게는 0.010 % 이다; 추가적인 요소들, 일예로 크롬(0.20 - 0.40 % 까지), 구리(0.20 % 까지), 니켈(0.30 % 까지), 코발트(0.20 %까지), 및 바나듐(0.30 % 까지)이 첨가될 수 있다.

필라멘트의 최종 인장 강도 Rm 은 그 직경에 달려 있으며: 예를 들어 0.2 mm 통상 인장 필라멘트는 약 2800 메가파스칼(MPa) 이상의 Rm 을 가지며, 0.2 mm 고 인장 필라멘트는 약 3400 MPa 이상의 Rm 을 가지며, 0.2 mm 초 고 인장 필라멘트는 3600 MPa 이상의 Rm 을 가지며, 0.2 mm 극초고인장 필라멘트는 약 4000 MPa 이상의 Rm 을 가진다.

스틸 필라멘트는 고무에 대한 부착을 향상시키는 층으로 코팅된다: 브레스(brass)(저-63.5 % 구리-및 고 구리-67.5 % 구리 양자) 또는 복합 브레스 코팅(Ni + 브레스, 브레스 + Co...)과 같은 구리 합금 코팅. 고무 접착을 위해서 실란으로 코팅된 아연 코팅도 가능하다.

발명에 따른 스틸 코드는 공지의 관형 꼬임기 또는 바람직하게는 공지의 이중 꼬임 장치를 이용하여 제조될 수 있다. 중간 스틸 필라멘트의 코팅은 코임 공정의 진행에서 별개 압출 공정에 이루어지거나 또는 압출 단계가 꼬임 단계에 선행하는 한 온라인 제조 공정에서 이루어질 수 있다.

Claims (8)

1. 하나 이상의 코어 스틸 필라멘트를 가지는 코어를 포함하고, 중간 스틸 필라멘트가 코어 둘레에 꼬여진 제 1 층, 및 제 1 층의 둘레에 꼬여진 제 2 스틸 필라멘트의 제 2 층을 더 포함하며, 적어도 하나의 중간 스틸 필라멘트가 개별적으로 폴리머로 코팅되고, 상기 폴리머가 0.010 mm 의 최소두께를 가지는 스틸 코드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머는 적어도 하나의 중간 스틸 필라멘트 둘레에서 압출되는 스틸 코드.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 스틸 코드.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 코어는 단지 하나의 코어 스틸 필라멘트인 스틸 코드.
5. 제 1 항에 있어서, 중간 스틸 필라멘트의 수는 3 에서 10 인 스틸 코드.
6. 제 1 항에 있어서, 모든 중간 스틸 필라멘트는 개별적으로 폴리머에 의해서 코팅되는 스틸 코드.
7. 제 1 항에 있어서, 코어 스틸 필라멘트, 중간 스틸 필라멘트, 및 제 2 스틸 필라멘트가 동일한 방향으로 동일한 꼬임 피치로 꼬여지는 스틸 코드.
8. 제 1 항에 있어서, 스틸 대 스틸 접촉이 코팅된 중간 스틸 필라멘트와 어떤 주변 스틸 필라멘트 사이에서 피해지는 스틸 코드.