KR20060029054A - 레이온과 탄소강을 이용한 타이어 내부의 카카스 부위의보강용 복합 스틸코드 - Google Patents

레이온과 탄소강을 이용한 타이어 내부의 카카스 부위의보강용 복합 스틸코드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드에 있어서, 상기 복합 스틸코드는 1 + 6 구조를 가지고, 심통부 필라멘트는 그 재질이 레이온인 파이버이고, 그 형태가 타원형이면서 스크류 형태이며, 상기 스크류의 꼬임 피치가 5 ~ 8mm이고; 외부 필라멘트는 탄소함량이 0.7 내지 0.9중량부인 탄소강을 재질로 하고, 그 꼬임 피치가 10 ~ 12mm인 나선형 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 심통부 필라멘트의 장축:단축의 비율이 70 ~ 80 : 20 ~ 30이며, 상기 심통부 필라멘트의 회전방향이 외부 필라멘트의 회전방향과 반대인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같이 이루어진 복합 스틸코드를 타이어 내부의 카카스 부위의 보강제로 사용하면 장시간 사용이 되어도 코드내의 필라멘트간의 프렛팅 현상이 최소화되어 부식을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 고무와 코드의 접촉표면적이 넓어지므로 접착력이 좋아진다. 뿐만 아니라 본 발명은 고무침투성도 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 타이어의 내구성을 향상시킬 수 있다.
스틸코드, 심통부, 타원

Description

레이온과 탄소강을 이용한 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드{Hybrid Steel Cord For Reinforcing Carcass of Tire Inside Using Rayon and Carbon Steel}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 스틸코드의 필라멘트를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 심통부 필라멘트 20 : 외부 필라멘트
본 발명은 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드에 관한 것으로, 특히, 장시간 사용 시 스틸코드내의 필라멘트간의 프렛팅(Fretting)현상에 의한 부식을 방지할 뿐만 아니라 고무 침투성을 향상시키고, 고무와 스틸코드간 접착력을 향상시킬 수 있는 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드에 관한 것이다.
상기 스틸코드는 강도, 모듈러스, 내열성, 내피로성이 다른 무기섬유 및 유기섬유에 비해 우수하여, 타이어, 고압용 호스, 콘베이어 벨트 등의 고무제품 보강용으로 사용되고 있다.
통상적으로, 타이어에 사용되는 스틸코드는 여러 가닥의 금속필라멘트를 꼬아서 만든 스틸코드에 고무층을 피복하여 제조되며, 상기 스틸코드는 탄소함량이 0.6 내지 0.95중량부인 탄소강으로 된 선재 표면 위에 0.1 내지 0.4㎛ 두께의 황동 도금을 실시한 후 신선가공을 수행하고 수득된 선재를 용도에 따라 다양한 구조(1×3, 1×4, 1+6, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9, 3+9+15)로 꼬아서 제조된다.
미국특허 제 3,032,963호에는 일반적으로 사용되는 스틸코드 2층연 3+6 구조가 게시되어 있고, 미국특허 제 3,336,774호에는 스틸코드 2층연 2+6구조가 게시되어 있으나, 상기와 같은 2층연 구조를 가지는 스틸코드는 이를 구성하는 각 측선 필라멘트간 간격이 거의 없는 구조이기 때문에 고무가 스틸코드의 내부로 침투하지 못하여 타이어 내부에 침투된 수분, 염분 등에 의하여 스틸코드가 부식되어 타이어의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미국특허 제 4,586,324호에서는 기존의 2+6구조보다 측선수가 적은 2+5구조를 제안하였고, 일본 특허공개공보 소63-256782호에서는 기존의 3+9구조보다 측선수가 적은 3+8구조를 제안하였다.
그러나, 상기와 같은 측선수가 기존보다 적게 만드는 방법은 측선을 꼬는 연선공정에서 필라멘트간 간격을 균일하게 맞추기 어려워 필라멘트간 간격이 넓은 부 위와 필라멘트간 간격이 좁은 부위가 불균일하게 존재하게 되는 문제점이 발생된다.
또한, 일본 특허공개공보 평5-279973호 및 일본 특허공개공보 평8-013363호에는 3+6구조 스틸코드에서 심선을 구성하는 3가닥 중 1가닥을 꼬임 전에 미리 나선형의 변형을 부여하여 꼬임을 부여함으로써 심선 코드의 지름을 약간 크게 하여 측선 필라멘트간의 간격을 넓혀 고무 침투력을 향상시키는 스틸코드가 제시되어 있다.
그러나, 상기와 같이 심선 필라멘트 1가닥을 나선형 변형을 부여하는 경우, 과도한 응력이 작용하여 꼬임 시에 선이 끊어지는 단선현상이 발생되기 쉽고, 심선 필라멘트 중 1가닥만 나선형 변형을 부여함으로써 측선 사이의 간격을 넓히는 효과가 매우 적어 고무 침투력 향상이 그다지 개선되지 못하였다.
전세계적으로 지구환경 오염문제가 중요한 쟁점으로 대두됨에 따라 현재 자동차 산업분야에서는 자동차의 연비향상과 아울러 타이어의 장기사용과 재생성 향상에 많은 연구가 진행되고 있다.
자동차용 타이어의 장기사용과 재생성 향상을 위해서는 타이어의 장기 내구성 향상이 중요한 부분으로 대두되고 있다. 특히 트럭버스용 타이어의 장기 내구성과 재생성 향상을 위해서는 타이어 내부의 보강제로 사용되고 있는 카카스 코드의 절단강도가 장기 사용되면서도 일정한 강도 이상을 유지하게 하는 것이 필연적이다.
일반적인 타이어 보강용 카카스 코드의 경우, 탄소강의 신선물의 수득에 의 한 다층구조로 형성되어 있기 때문에 이들이 타이어에 적용되어서 장기 사용시 필연적으로 스틸코드내의 필라멘트간의 프렛팅(Fretting)현상에 의한 부식을 피할 수 없게 되고, 이로 인해 카카스 코드의 부식과 타이어 장기 내구성 하락으로 연결된다.
이러한 프렛팅 현상의 최소화를 위하여 이 분야의 전문가들은 점접촉, 선접촉, 면접촉 등의 필라멘트간의 접속 스트레스분산을 위한 많은 연구를 행하여 왔으나, 궁극적으로 필라멘트간에 발생하는 마멸현상을 없애기에는 많은 어려움이 따르고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 장시간 사용 시 스틸코드내의 필라멘트간의 프렛팅(Fretting)현상에 의한 부식을 방지할 수 있고, 또한 고무 침투성을 향상시키고, 스틸코드와 고무간 접착력을 향상시킬 수 있는 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드에 있어서, 상기 복합 스틸코드는 1 + 6 구조를 가지고,
심통부 필라멘트는 그 재질이 레이온인 파이버이고, 그 형태가 타원형이면서 스크류 형태이며, 상기 스크류의 꼬임 피치가 5 ~ 8mm이고;
외부 필라멘트는 탄소함량이 0.7 내지 0.9중량부인 탄소강을 재질로 하고, 그 꼬임 피치가 10 ~ 12mm인 나선형 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 심통부 필라멘트의 장축:단축의 비율은 70 ~ 80 : 20 ~ 30인 것이 바람직하며, 장축:단축의 비율은 80 : 20인 것이 보다 바람직하다.
상기 심통부 필라멘트의 회전방향은 외부 필라멘트의 회전방향과 반대인 것이 바람직하다.
상기에서 심통부 필라멘트의 꼬임 피치를 5mm 미만으로 적용시키면 외부 필라멘트간의 간격이 좁아져 개방(open)성이 떨어지는 문제점이 발생되고, 심통부 필라멘트의 꼬임 피치를 8mm를 초과하여 적용시키면 외부 필라멘트간의 간격이 너무 넓어져 필라멘트 분산이 일어나고 제동력이 떨어지므로 바람직하지 못하다.
또한, 상기에서 외부 필라멘트의 꼬임 피치를 10mm 미만으로 적용시키면 꼬임수가 많아 타이어 제조상 어려움이 발생할 수 있으며 구체적인 예로, 팁 라이징(Tip - rising) 불량이 발생하며, 외부 필라멘트의 꼬임 피치를 12mm를 초과하여 적용시키면 심통부와 너무 느슨한 관계를 형성하여 코어 이동 현상(심통부 코드가 빠져나오는 현상)이 발생되므로 바람직하지 못하다.
상기 외부 필라멘트의 꼬임 방향은 Z방향(오른나사 방향)인 것이 바람직하다.
*개방성에 대한 설명
타이어 보강용 코드류는 최종적으로 타이어에 사용될 때 고무와 접촉을 많이 해야하며, 그러기 위해서는 접촉면적이 넓어야 한다. 여러 가닥으로 꼬여있는 코드의 경우, 외부 필라멘트의 바깥쪽 표면만이 고무와 접착에 관여하게 되는데, 외부 필라멘트간의 간격이 조금 벌어지면 고무가 심통부쪽으로 투입이 가능하여 최종적으로 고무와 코드의 접촉면적이 넓어지고, 접착력이 증대된다. 이러한 목적으로 코드간의 간격을 벌려주는 것을 '개방(open)성'이라 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 스틸코드의 필라멘트를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 복합 스틸코드는 1 + 6의 구조, 즉 1개의 심통부 필라멘트(10)와, 상기 심통부 필라멘트(10)의 외부로 6개의 외부 필라멘트(20)가 형성된다.
상기 심통부 필라멘트(10)는 그 재질이 레이온인 파이버인 것이 바람직하다.
또한, 상기 심통부 필라멘트(10)는 타원형이면서 스크류 형태로 꼬아진다.
상기 스크류의 꼬임피치가 5 ~ 8mm인 것이 바람직하다.
상기에서 심통부 필라멘트(10)의 꼬임 피치를 5mm 미만으로 적용시키면 외부 필라멘트(20)간의 간격이 좁아져 개방(open)성이 떨어지는 문제점이 발생되고, 심통부 필라멘트(10)의 꼬임 피치를 8mm를 초과하여 적용시키면 외부 필라멘트(20)간의 간격이 너무 넓어져 필라멘트 분산이 일어나고 제동력이 떨어지므로 바람직하지 못하다.
상기에서 심통부 필라멘트가 타원형이라고 했는데, 여기서 상기 타원의 장축 : 단축의 비율이 70~80 : 20~30인 것이 바람직하며, 장축:단축의 비율은 80 : 20인 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 심통부의 필라멘트를 타원형으로 하면, 고무 침투가 훨씬 용이해지고, 또한 고무와 코드간 접촉표면적이 넓어지므로 접착력이 월등히 좋아진다.
상기 외부 필라멘트(20)는 그 재질이 탄소함량이 0.7 내지 0.9중량부인 탄소강인 것이 바람직하다.
또한, 상기 외부 필라멘트(20)는 꼬임 피치가 10 ~ 12mm이고, 꼬임방향이 Z방향(오른나사 방향)인 나선형 구조를 가지는 것이 좋다.
상기에서 외부 필라멘트의 꼬임 피치를 10mm 미만으로 적용시키면 꼬임수가 많아 타이어 제조상 어려움이 발생할 수 있으며 구체적인 예로, 팁 라이징(Tip - rising) 불량이 발생하며, 외부 필라멘트의 꼬임 피치를 12mm를 초과하여 적용시키면 심통부와 너무 느슨한 관계를 형성하여 코어 이동 현상(심통부 코드가 빠져나오는 현상)이 발생되므로 바람직하지 못하다.
상기 외부 필라멘트의 회전방향은 상기 심통부 필라멘트의 회전방향과 반대인 것이 바람직하다.
상기 심통부 필라멘트의 장축 길이는 바람직하게는, 상기 외부 필라멘트의 직경보다 130~170%이며, 보다 바람직하게는, 상기 외부 필라멘트의 직경은 0.20mm이고, 상기 심통부 필라멘트의 장축 길이는 0.35mm이다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 복합 스틸코드는, 외부 필라멘트(탄소강)(20)간 상호 마멸은 일어나지 않고, 단지 외부 필라멘트(탄소강)(20)와 심통부 필라멘트(레이온 파이버)(20)간에만 마멸이 발생하고, 상대적으로 무르기가 약한 레이온 파이버만 마멸이 발생하며, 전체적인 복합 스틸코드부의 보강성능 하락에는 어떠한 영향도 미치지 못한다.
또한, 본 발명의 복합 스틸코드는 심통부 필라멘트의 장축길이가 외부 필라멘트의 직경보다 크므로 종래의 타이어 보강용 스틸코드의 심통부 필라멘트(10)의 이동(Core migration) 현상을 크게 개선할 수 있을 뿐만 아니라 외부 필라멘트(20)의 개방(open)성으로서 타이어상의 고무 침투를 향상시킬 수 있다.
다음 표 1은 본 발명의 복합 스틸코드(실시예)와 종래의 일반 스틸코드(비교예)의 내피로 성능을 시험한 결과이다. 그러나, 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
**내피로 특성을 RBT(Rotating Beam Tester, Beaker사 제품) 피로 시험기를 이용하였음.
<표 1>
구 분 비교예 실시예
구 조 1+6×0.20 1+6×0.20
피로수명(cycle) 시험하중 : 90kg/mm2 200만 이상 200만 이상
피로수명(cycle) 시험하중 : 130kg/mm2 6만 5천 정도 160만 이상
*본 발명의 실시예에서는 복합 스틸코드의 심통부 필라멘트의 장축길이가 0.35mm이고, 단축길이가 0.10mm인 것을 사용하였다.
* 비교예에 사용되는 스틸코드의 심통부 필라멘트 및 외부 필라멘트의 재질은 스틸이다.
표 1에 나타난 바와 같이, 시험하중이 비교적 낮은 경우(90kg/mm2)에는 비교예나 실시예 둘다 비슷한 내피로 성능을 나타냈지만, 시험하중이 높은 경우(120kg/mm2)에는 실시예가 비교예보다 내피로 성능이 월등히 우수함을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같이 이루어진 복합 스틸코드를 타이어 내부의 카카스 부위의 보강제로 사용하면 장시간 사용이 되어도 코드내의 필라멘트간의 프렛팅 현상이 최소화되어 부식을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 고무와 코드의 접촉표면적이 넓어지므로 접착력이 좋아진다.
뿐만 아니라 본 발명은 고무침투성도 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 타이어의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드에 있어서,
    상기 복합 스틸코드는 1 + 6 구조를 가지고,
    심통부 필라멘트는 그 재질이 레이온인 파이버이고, 그 형태가 타원형이면서 스크류 형태이며, 상기 스크류의 꼬임 피치가 5 ~ 8mm이고;
    외부 필라멘트는 탄소함량이 0.7 내지 0.9중량부인 탄소강을 재질로 하고, 그 꼬임 피치가 10 ~ 12mm인 나선형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드.
  2. 제 1항에 있어서, 심통부 필라멘트의 장축:단축의 비율은 70 ~ 80 : 20 ~ 30인 것을 특징으로 하는 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 심통부 필라멘트의 회전방향은 외부 필라멘트의 회전방향과 반대인 것을 특징으로 하는 타이어 내부의 카카스 부위의 보강용 복합 스틸코드.
KR1020040078038A 2004-09-30 2004-09-30 레이온과 탄소강을 이용한 타이어 내부의 카카스 부위의보강용 복합 스틸코드 KR100591681B1 (ko)

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