KR20090073295A - 고무보강용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향을 따라 일정한 꼬임주기가 있는 스크류 형태를 가지는, 서로 평행하게 배열된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트, 및 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 감싸는 랩핑와이어로 이루어지는 고무보강용 스틸코드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 압연롤라에 의한 하나 이상의 편평한 면을 포함하고, 그 단경과 장경의 편평비가 0.50 내지 0.95이며, 서로 반대 방향의 꼬임을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명의 스틸코드는 두 가닥의 필라멘트가 서로 반대 방향으로 꼬여 있기 때문에 종래의 단선 스틸코드 사용시 회전성 문제로 인해 야기되는 타이어의 품질 불안정성을 크게 개선하는 효과가 있다.

스틸코드, 필라멘트, 랩핑와이어, 팁라이징

Description

고무보강용 스틸코드{Steel Cord for Reinforcing Rubber}

본 발명은 길이방향을 따라 일정한 꼬임주기가 있는 스크류 형태를 가지는, 서로 평행하게 배열된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트, 및 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 감싸는 랩핑와이어로 이루어지는 고무보강용 스틸코드에 관한 것으로서,

더욱 상세하게는, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 압연롤라에 의한 하나 이상의 편평한 면을 포함하고, 그 단경과 장경의 편평비가 0.50 내지 0.95이며, 서로 반대 방향의 꼬임을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고무보강용 스틸코드에 관한 것이다.

근래, 지구 환경보호 등 여러 가지 이유로 자동차 연비개선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이를 위하여 타이어 경량화가 추진되고 있다. 따라서 두께가 얇고 가벼운 단선 스틸 코드를 개발하는 것이 급선무가 되고 있다.

승용차용 레디얼 타이어 벨트층에는 1×n 구조의 스틸 코드가 일반적으로 사용되고 있는데 이러한 구조의 스틸 코드는 높은 강성을 가지지만, 그 반면 노면이 울퉁불퉁한 비포장 도로에서는 타이어의 반발력이 지나치게 강해져 승차감이 좋지 않다. 또한, 트레드 표면에 균열을 만들기 쉽고, 균열로부터 타이어 내부에 빗물 등이 침입해서 조기에 코드 와이어가 부식된다. 그리고, 타이어가 변형되거나 진동되는 경우 꼬아 합쳐진 와이어끼리 서로 마찰되어 마모되는 플래팅마모(fretting wear) 현상을 발생시켜 코드 와이어에 피로파단이 발생되기 쉬워진다는 문제점도 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 여러 가닥을 꼬아서 제조된 스틸코드 대신에 한 가닥의 필라멘트를 가공하여 제조된 단선스틸코드를 타이어의 벨트층에 이용하는 것이 많이 제안되고 있다. 단선 스틸코드는 연선 구조의 스틸코드에 비해 가소성이 뛰어나기 때문이다.

그러나, 종래의 연선 구조(1×n)의 코드나 필라멘트의 단면이 원형인 단선 스틸코드에서는 와이어의 재질요인이나 신선기(伸線機) 또는 연선기(撚線機) 등의 기계적 요인에 의해 코드의 회전성이나 직선성의 변동이 크게 생기는 문제점이 있다. 특히 회전성은 변동이 크므로 일반적인 품질보증 레벨에서도 각 제품마다 검사가 행해지고 있는 것이 현실이다.

이에 따라, 국내특허 10-0318896에서는 편평화된 단선 스틸코드 자체에 꼬임을 가하여 접착력을 개선하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 이러한 스틸코드는 코드 자체의 회전성으로 인하여, 고무에 코드를 매설한 후 타이어 제조를 위하여 일정 규격으로 절단할 때 끝 부위가 뜨는 현상이 자주 발생하기 때문에, 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 타이어 제조시 작업성 향상을 목적으로 국내특허 10-0324827에서는 2~6개의 필라멘트를 병렬로 배열한 후 랩핑와이어로 감싼 스틸코드를 제안하기도 하였으나, 여전히 접착력이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 접착력을 향상시키면서도 회전성을 억제하여 타이어 제조시 작업성이 개선될 수 있는 고무보강용 스틸코드를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 측면은 길이방향을 따라 일정한 꼬임주기가 있는 스크류 형태를 가지는, 서로 평행하게 배열된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트, 및 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 감싸는 랩핑와이어로 이루어지고, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 꼬임방향은 서로 반대 방향인, 고무보강용 스틸코드를 제공한다.

일 구현예에 따르면, 상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 하나 이상의 편평한 면을 포함하고, 단경과 장경의 편평비가 0.50 내지 0.95이다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 압착 이전의 원선경이 0.15 내지 1.0 mm이고, 꼬임주기는 선경의 2 내지 100배로 서로 동일한 것이다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 인장강도는 각각 250 내지 450 kg/mm²로 서로 동일한 것이다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 고무보강용 스틸코드에서 랩핑와이어의 꼬임 주기는 3 내지 10 mm이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 두 번째 측면은 상기 고무보강용 스틸코드를 보강재로 사용하여 제조된 타이어를 제공한다.

본 발명에 의해 제공되는 스틸코드는, 접착력이 우수하면서도 코드의 회전성을 억제하기 때문에, 종래의 단선 스틸코드 사용시 회전성 문제로 인해 야기되는 타이어 제조시 팁라이즈 발생과 같은 품질 불안정성을 감소시켜 작업성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면은 길이방향을 따라 일정한 꼬임주기가 있는 스크류 형태를 가지는, 평행하게 배열된 2가닥의 필라멘트, 및 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 감싸는 랩핑와이어로 이루어지고, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 꼬임방향은 서로 반대 방향인, 고무보강용 스틸코드에 관한 것이다.

상기 고무보강용 스틸코드는 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 서로 평행 배열하고 이를 랩핑와이어로 감싸는 것에 의해 제조된다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 꼬임방향은 서로 반대 방향인 특징이 있는데, 이로 인해 스틸코드의 회전성이 억제될 수 있다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 하나 이상의 편평한 면을 포함하고, 단경(두께 방향의 최소 직경)과 장경(폭 방향의 최대 직경)의 비, 즉 편평비가 0.50 내지 0.95인 것이 바람직하다. 편평비가 상기 범위일 경우, 고무와 접촉되는 스틸코드의 표면적이 충분히 확보되면서도 필라멘트 내부에 크랙이 발생하지 않도록 가공이 가능하다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 압착 이전의 원선경이 0.15 내지 1.0 mm이고, 꼬임주기는 선경의 2 내지 100배로 서로 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 원선경이 상기 범위일 경우, 보강재로서의 충분한 인장강도를 만족시킬 수 있으며, 타이어의 경량화에 기여할 수 있고, 주행시 승차감이 좋다. 또한, 꼬임 주기가 상기 범위인 경우, 생산성이 좋고, 내피로성이 충분한 필라멘트를 제조할 수 있다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 구성이 1 세트 내지 2 세트 이상 포함될 수 있다. 본 발명의 특징은 2 가닥의 필라멘트의 성향을 서로 상쇄시키는 것에 있으므로, 2 가닥이 넘는 필라멘트, 예를 들어, 2개, 4개, 또는 6개의 필라멘트가 서로 짝을 이루는 경우도 본 발명의 범위에 포함되며, 필라멘트의 갯수가 한정되는 것은 아니다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 인장강도는 각각 250 내지 450 kg/㎟로 서로 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 인장강도 가 상기 범위인 경우, 보강재로서의 충분한 강도를 나타낼 수 있으면서도, 경제적이다.

상기 고무보강용 스틸코드에서 랩핑와이어의 꼬임 주기는 3 내지 10 mm인 것이 바람직하다. 랩핑와이어의 꼬임 주기가 상기 범위인 경우, 랩핑와이어를 사용하는 효과가 충분히 나타나면서도 높은 생산성을 유지할 수 있다.

본 발명의 두 번째 측면은 상기 고무보강용 스틸코드를 보강재로 사용하여 제조된 타이어에 관한 것이다. 구체적으로는, 상기 고무보강용 스틸코드가 형성되면 이 스틸코드를 통상 타이어에 적용하는 고무조성물로 감싸 스틸코드와 고무조성물로 구성된 고무복합체를 제조한 후, 상기 고무복합체를 통상의 방법으로 적용하여 본 발명의 타이어를 제조한다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

실시예 1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5 mm인 와이어 로드(Wire Rod)를 직경 1.90 mm가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40 mm까지 최종 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착을 실시하고 비틀림 응력을 주 어 단경/장경의 비가 0.80이며 꼬임주기가 20 mm가 되도록 필라멘트를 제조하고, 이 필라멘트 2 가닥을 평행 배열하고, 이를 랩핑와이어로 감싸 스틸코드를 제조하여, 그 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 Wire Rod를 직경 1.90mm가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40mm까지 최종 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착을 실시하고 비틀림 응력을 주어 단경/장경의 비가 0.80이며 꼬임주기가 20mm가 되도록 필라멘트를 제조하고, 그 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 2

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 Wire Rod를 직경 1.90mm가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40mm까지 최종 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이 필라멘트 2가닥을 평행배열하고, 이들을 랩핑와이어로 감싸 스틸코드를 제조하여, 그 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

항목		실시예 1	비교예 1	비교예 2
필라멘트	단경 (mm)	0.36	0.36	0.40
	장경 (mm)	0.45	0.45	0.40
	편평비	0.8	0.8	1
랩핑와이어	선경 (mm)	0.15	0.15	0.15
피치(pitch)	스틸코드 (mm)	20	20	-
	랩핑 (mm)	5	-	5
자전 (회/6 m)		0	0.5	0
AH (mm/40 cm)		5	5	5
접착력 (kg/1")		55	55	45
팁라이즈 (mm)		0~5	0~10	0~5

상기 물성 항목 중에서, 자전 및 AH는 타이어의 제조공정 중 재단공정에서의 작업성(팁라이즈)과 관련된 스틸코드의 물성치로서, 자전은 스틸코드를 6m 인출하여 자유롭게 놓아줄 경우 코드가 회전하는 방향과 양을 의미하며, AH(Arc Height)는 스틸코드의 직선성을 판별하는 방법으로 일정길이를(일반적으로 30 또는 40cm) 절단하였을 경우 직선에서 벗어난 정도를 의미한다.

접착력은 타이어 제조시 내구성 및 내부식성에 관련된 스틸코드의 물성치로서, 스틸코드와 타이어 고무재료와의 결합정도를 나타낸다. 이는 정해진 온도와 시간에 따라 가류하여 정해진 모양의 몰드를 제작하고 이것을 인장시험기에서 인발하여 고무와 스틸코드 간의 접착력을 측정하여 구한다.

팁라이즈(tip rise)는 타이어 제조공정 중 재단공정(스틸코드가 매몰된 고부 시이트를 원하는 모양과 크기로 절단 및 접합하는 공정)에서 끝단 부위가 지면에서 얼마나 상승하는지를 나타내는 수치로서, 그 값이 클수록 자동 작업이 어려워져서 작업성이 저하된다.

위의 비교예에서 본 바와 같이, 원형의 필라멘트를 사용하면 접착력이 저하 되는 문제가 발생하고, 이를 개선하기 위하여 압착 및 비틀림응력을 주어 꼬임을 형성하게 되면 필라멘트의 회전성으로 인하여 팁라이즈 발생이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 실시예에서와 같이 압착 후 꼬임방향이 반대로 형성된 필라멘트 2 가닥을 평행 배열하고, 이를 랩핑 와이어로 감싸 2 가닥의 회전성을 서로 상쇄하여 주면, 접착력이 우수한 동시에 팁라이즈 발생이 억제되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스틸코드의 최종 형상의 개요를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 스틸코드의 단면 형상의 개요를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 필라멘트

2 : 제2 필라멘트

3 : 랩핑와이어

Claims (6)

1. 길이방향을 따라 일정한 꼬임주기가 있는 스크류 형태를 가지는, 서로 평행하게 배열된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트, 및 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 감싸는 랩핑와이어로 이루어지고, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 꼬임방향이 서로 반대 방향인, 고무보강용 스틸코드.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 하나 이상의 편평한 면을 포함하고, 단경과 장경의 편평비가 0.50 내지 0.95인 것을 특징으로 하는, 고무보강용 스틸코드.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 각각 압착 이전의 원선경이 0.15 내지 1.0 mm이고, 꼬임주기는 선경의 2 내지 100배로 서로 동일한 것임을 특징으로 하는, 고무보강용 스틸코드.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 인장강도는 각각 250 내지 450 kg/㎟로 서로 동일한 것임을 특징으로 하는, 고무보강용 스틸코드.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 랩핑와이어의 꼬임 주기는 3 내지 10 mm인 것임을 특징으로 하는, 고무보강용 스틸코드.
6. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 기재된 고무보강용 스틸코드를 보강재로 사용하여 제조된 타이어.

Images