KR20110007700A - 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2가닥 필라멘트 중 적어도 한 가닥에 삼각파형의 프리폼이 일정 간격을 두고 반복적으로 부여된 1×2 구조의 스틸코드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

스틸코드, 프리폼, 저하중 신율, 고무 침투성

Description

스틸코드{Steel Cord}

본 발명은 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무제품의 보강재로 쓰이는 스틸코드에 관한 것으로, 특히 1×2 규격의 스틸코드를 구성하는 필라멘트에 일정 간격을 두고 주기적으로 반복적인 프리폼을 부여하여 고무침투성을 향상시킨, 구조가 개량된 스틸코드에 관한 것이다.

스틸코드(steel cord)는 차량의 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무 제품의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 강도, 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성 및 고무 접착성 등이 우수하여 특히 타이어 보강재로 널리 사용되고 있으며 또한 그 사용량이 날로 증가하는 추세에 있다.

스틸코드는 일반적으로 탄소 함량이 0.6~0.95중량%인 탄소강을 재질로 하는 직경 5.0~5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.0~2.5mm로 1차 신선가공한 후, 그 표면에 열처리 및 황동도금을 실시한 후, 다시 신선가공을 행하여 직경 0.1~0.4mm, 강도 280~340kg/㎟의 필라멘트 여러 가닥을 용도에 따라, 다양한 구조(1×2, 1×3, 1×4, 2+2, 2+7, 3+6, 3+8, 3+9+15, 1+18, 3/8+13 등)로 연선가공하여 생산하는데, 승 용차용 래디얼 타이어 벨트층에는 주로 탄소 함량이 0.7~0.82중량%인 와이어 로드를 사용하여 강도가 320~340kg/㎟인 필라멘트로 연선가공을 한 1×2, 1×3, 2+2 등의 구조가 널리 사용되고 있다.

이러한 연선(撚線) 구조의 스틸코드는 높은 강성을 갖는 반면에, 노면이 불량한 비포장 도로에서는 타이어의 반발력이 지나치게 강하여 승차감이 좋지 않은 단점이 있었다. 그리고 타이어가 변형되거나 진동할 경우, 꼬아서 합쳐진 와이어들끼리 서로 마찰되어 마모되는 소위 프레팅 마모(fretting wear)를 발생시켜 코드 와이어가 피로 열화하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 특허공개 제1999-0064402호에서는 탄소함량이 0.92~2.0%인 와이어 로드를 사용하여 강도가 340~350kg/㎟인 필라멘트로 1×2 구조의 스틸코드를 제안하고 있다. 또한 미국특허 제5061557호에서는 탄소함량 0.7 내지 0.9%의 와이어 로드로 360㎏/㎟까지의 강도를 갖는 0.34㎜ 이하의 필라멘트를 생산하고 그 생산된 필라멘트로 1×2 구조의 스틸코드를 제조하는 것이 제시되어 있다.

이러한 종래 1×2 규격의 스틸코드의 경우 2가닥의 필라멘트가 클로즈되어 있어 서로 맞닿은 부분에는 고무가 침투되지 않아 접착력 및 커버리지(coverage) 저하가 발생하고 이로 인하여 발생하는 스틸코드의 부식에 의한 타이어 내구성 저하를 초래할 수 있다.

클로즈된 경우의 문제를 해결하기 위하여 스틸코드를 오픈시키게 되면 저하중 신율(Low Load Elongation)이 증가하여, 타이어 제조 공정 중의 압연 작업시 작 업 조건이 까다로워져 코드밀림 등의 불량이 발생할 가능성이 있다. 일본국 특개소 55-90692에는 스틸 코드를 구성하는 강선들이 접촉되지 않고 서로간 일정한 간격을 갖도록 한 개방형 꼬임 구조가 개시되어 있다. 개방형 꼬임 구조는 인접한 강선들의 틈을 통하여 타이어 고무가 스틸코드의 내부로 침투하기 쉽기 때문에 스틸코드와 고무 사이의 접촉 면적이 확대됨으로써 물리적인 결합 구조의 안전성은 향상되지만, 각 강선들 사이에 형성되는 틈이 매우 크게 되는 동시에 상당히 큰 저하중 신율을 갖게 되기 때문에 꼬임 구조가 불안정할 뿐만 아니라, 스틸코드의 길이 방향으로 인장력을 받게 되면 스틸코드가 쉽게 늘어나게 되어 타이어 압연 공정에서 스틸 코드의 취급성이 떨어져 타이어 제조 공정의 생산성이 저하되고, 형태를 유지하려고 하는 성질인 스틸코드의 보형성이 떨어져 타이어 고무의 가류 접착시 부여되는 외압에 의해 스틸코드의 개방 구조가 쉽게 닫혀져 종래의 폐쇄형 구조로 쉽게 변형되는 문제점이 있다.

본 발명은 2가닥의 필라멘트 중 1가닥 또는 2가닥 전부에 주기적으로 부분적이고 반복적인 프리폼을 주어서, 고무 침투성을 좋게 하여 접착력과 커버리지는 향상되면서도 저하중 신율은 기존 스틸코드와 동등 수준으로 유지되어 타이어 제조시 작업성 저하를 방지할 수 있는 스틸코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2가닥 필라멘트 중 적어도 한 가닥이 프리폼 적용부가 부분적이고 반복적으로 부여되어 있는 필라멘트로 이루어진 1×2 구조의 스틸코드를 제공한다.

본 발명은 2가닥 필라멘트 중 적어도 한 가닥에 삼각파형의 프리폼이 일정 간격을 두고 부분적이고 반복적으로 부여된 1×2 구조의 스틸코드에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스틸코드는 프리폼 부여에 의한 고무와의 계면이 증가하여 필라멘트 사이로의 고무 침투가 용이해지며, 커버리지도 향상된다. 아울러, 타이어 제조시 내구성이 향상되며, 코드 내부로의 고무 침투가 우수하여 코드 부식에 의한 타이어 파손을 감소시킬 수 있고 프레팅 마모 또한 감소된다.

본 발명에 따르면, 1×2 구조의 스틸코드의 2가닥 필라멘트 중 적어도 한 가닥에 프리폼 적용부가 부분적이고 반복적으로 부여된 스틸코드가 제공되며, 상기 스틸코드는 저하중 신율 0.060% 이상, 고무 접착력 50Kgf 이상의 물성을 가진다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 삼각파형으로 프리폼이 부여된 필라멘트가 제공된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 필라멘트에 부여되는 프리폼의 주기는 스틸코드 꼬임 주기의 0.5배 내지 2배이다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 필라멘트에 부여된 프리폼의 높이는 필라멘트 직경의 0.1배 내지 1배이다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 프리폼 적용부와 비적용부의 비가 0.5배 내지 2배인 필라멘트가 제공된다.

이하, 본 발명의 스틸코드를 구성하는 2가닥의 필라멘트 중 적어도 한 가닥에 삼각파형의 프리폼이 일정 간격을 두고 부분적으로 반복 부여된 1×2 구조의 스틸코드 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 스틸코드는 적어도 하나의 필라멘트에 삼각파형의 프리폼이 형성된 필라멘트 2가닥이 1×2 구조로 연선 가공된 스틸코드의 구조를 갖는다. 또한, 2가닥의 필라멘트는 프리폼이 부여된 부위가 서로 이격되어 오픈된 구조로 형성되어 있다.

필라멘트에 삼각파형의 프리폼을 부여하기 위하여 예를 들어, 일정 길이를 가진 한 쌍의 삼각파 형태의 톱니를 가진 형틀 사이로 스틸코드를 통과시키면서 형틀이 프리폼 부여 주기와 상응하게 일정 주기로 서로 맞물리게 한다.

필라멘트의 직경은 특별히 제한되지 않으며, 0.15~0.40mm가 바람직하게 사용된다. 필라멘트에 부여되는 삼각파형의 프리폼의 높이는 필라멘트 직경의 0.1배 내지 1배로, 프리폼이 부여되는 주기는 스틸코드 꼬임 주기의 0.5배 내지 2배로 되게 하는 것이 제조된 스틸코드의 고무침투성면에서 바람직하다. 또한 프리폼이 부여되는 구간과 부여되지 않은 구간의 비는 0.5배 내지 2배로 되게 부여하는 것이 본 발명의 목적에 있어서 바람직하다.

본 발명에 따른 스틸코드는 특별히 제한되지 않는 한 공지의 방법에 따라 제조된다. 먼저 직경이 5.5mm(와이어 로드의 공통규격)이고 카본 함량이 0.70~1.0%(탄소강)인 와이어 로드를 1차 신선가공 처리한 후에, 그 1차 신선가공 중에 가공변형된 금속내부의 조직을 회복시키기 위해 900 내지 1100℃의 온도에서 가열하여 오스테나이트화한 다음에, 급냉하여 대략 500 내지 650℃의 온도범위에서 미세한 펄라이트로 항온변태시키는 기존의 방식대로 페이턴팅(patenting) 열처리함과 아울러 그 열처리된 외주면을 황동으로 코팅되도록 도금하고, 그 도금된 와이어 로드를 인장 강도 270~400kg/㎟를 갖도록 적어도 1회 이상 신선 가공함으로써 필라멘트(F)로 직경을 축소한 다음에, 필라멘트들을 소성 변형하는 과정을 거쳐 제조된 2가닥의 필라멘트를 오픈된 개(開)구조인 1×2 구조로 서로 이격되게 꼬아서 연선하는 과정으로 제조된다.

본 발명에 따라서 필라멘트를 소성 변형하여 프리폼을 부여하기 위하여, 일정 길이를 가진 한 쌍의 삼각파형의 톱니를 가진 형틀로 이루어진 형부기를 이용할 수 있다. 상기 형부기는 프리폼 부여 주기와 상응하게 일정 주기로 서로 맞물려서 형부기를 통과하는 필라멘트에 삼각파형의 프리폼을 부분적이면서 반복적으로 부여하게 된다. 얻어진 필라멘트는 도 1에 도시된 바와 같은 삼각파형의 프리폼이 부분적이고 반복적으로 부여되어 있다. 상기 프리폼 부여에 의하여 본 발명의 필라멘트는 연선 과정 전에 고무가 침투될 공간을 더 확보할 수 있게 되어 고무 침투력이 향상된다.

아래의 실시예는 본 발명의 목적을 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

직경 0.30mm인 필라멘트 2가닥을 제조한 후 각각의 필라멘트에 부분적으로 프리폼을 부여하여 프리폼이 부여된 구간과 미부여된 구간이 반복적으로 나타나는 스틸코드를 제조하였다.

[실시예 2]

직경 0.30mm인 필라멘트 2가닥을 제조한 후 1가닥에만 부분적으로 프리폼을 부여하여 프리폼이 부여된 구간과 미부여된 구간이 반복적으로 나타나는 스틸코드를 제조하였다.

[비교예 1]

직경 0.30mm인 필라멘트 2가닥을 제조하여 프리폼을 부여하지 않고 스틸코드를 제조하였다.

[비교예 2]

직경 0.30mm인 필라멘트 2가닥을 제조하여 프리폼은 부여하지 않고, 오픈된 형태로 스틸코드를 제조하였다.

하기 표 1에 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 2에서 제조된 스틸코드의 기계적 특성, 접착력 특성 및 피로 특성을 나타내었다. 공기 투과량이 많을수록 몰드 내에 고무 침투가 되지 않은 빈 공간이 많다는 것을 의미한다. 따라서 공기 투과량이 많을수록 접착력이 저하되며 프레팅 마모로 인하여 내피로성이 떨어지게 된다.

도 1은 본 발명의 삼각파형 프리폼이 반복적으로 부여된 필라멘트의 일부를 도식화하여 나타낸 것이다.

Claims (5)

1×2 구조의 스틸코드에 있어서,

2가닥 필라멘트 중 적어도 한 가닥에 프리폼 적용부가 부분적이고 반복적으로 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸코드.

제1항에 있어서, 상기 프리폼은 삼각파형으로 부여된 것을 특징으로 하는 스틸코드.

제1항에 있어서, 상기 프리폼 적용부는 스틸코드 꼬임 주기의 0.5배 내지 2배로 반복되는 것을 특징으로 하는 스틸코드.

제1항에 있어서, 상기 필라멘트에 부여된 프리폼의 높이는 필라멘트 직경의 0.1배 내지 1배인 것을 특징으로 하는 스틸코드.

제1항에 있어서, 상기 필라멘트의 프리폼 적용부와 비적용부의 비는 0.5배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 스틸코드.

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