KR20120077801A - 이형 프리폼 고신율 모노 와이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도 및 신율을 높여주어 고무접착력이 향상된 타이어 보강재용 단선 스틸코드에 관한 것이다.
본 발명은 기어형 형부기를 사용하여 원스텝으로 이형의 형부를 가진 파형을 부여하여 단선 스틸코드로서 코드의 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화효과 및 직선성, 접착력이 우수한 단선 스틸코드를 한다.
본 발명의 스틸코드는 단선 스틸코드로서 코드의 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화효과 및 자전 (잔류 회전응력), 직선성, 접착력이 우수하고 제품 제조단계 시 공정이 간단하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

이형 프리폼 고신율 모노 와이어 {Heteropreform High Shrinkage Monowire}

본 발명은 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무제품의 보강재로 쓰이는 단선 스틸코드에 관한 것으로, 특히 본 발명은 강도 및 신율을 높여주어 고무접착력이 향상된 타이어 보강재용 이형 프리폼 고신율 모노와이어에 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, 승용차용 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 작업 조건이 까다로워져 코드밀림 등의 불량이 발생할 가능성이 있다. 일본국 특개소 55-90692에는 스틸코드를 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 스틸코드의 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.

여러가락을 꼬임을 주어 제조된 보강재는 높은 강성을 가지고 있으나 그 반면 노면이 울퉁불퉁한 곳에서는 승차감 이 떨어지며 타이어가 변형되거나 진동되거나 하면 꼬아 합쳐진 와이어 끼리 서로 마찰되어 마모되는 소위 플랫팅마모(Fretting wear)를 발생시켜 코드 와이어가 피로 파단이 발생되기 쉽다는 문제점이 있다.

본 발명은 기어형 형부기를 사용하여 원스텝으로 이형의 형부를 가진 파형을 부여하여 단선 스틸코드로서 코드의 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화효과 및 직선성, 접착력이 우수한 단선 스틸코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기어형 형부기를 사용하여 원스텝으로 이형의 형부를 가진 파형을 부여하여 신율이 3%이상인 단선 스틸코드를 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 스틸코드는 단선 스틸코드로서 코드의 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화효과 및 자전 (잔류 회전응력), 직선성, 접착력이 우수하고 제품 제조단계 시 공정이 간단하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

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

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

본 발명은 강도 및 신율을 높여주어 고무접착력이 향상된 타이어 보강재용 단선 스틸코드에 관한 것이다. 보다 상세한 내용으로는 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 이형파형이 부여된 신율이 3%이상인 단선 스틸코드를 제공한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 단선 스틸코드는 선경이 0.10mm~1.0mm 인 것을 특징이다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 단선 스틸코드는 탄소함량이 0.7%내지 2%이며, 인장강도는 270kg/㎟~480kg/㎟인 것을 특징이다.

이하, 본 발명의 스틸코드를 구성하는 이형파형이 부여된 단선 스틸코드 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

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 제조된다.

본 발명에 따른 이형파형이 부여된 스틸코드는 적어도 신율이 3%이상이다. 신율이 3% 미만인 경우에는 타이어의 내충격성이 급격히 저하된다.

스틸코드 선경은 특별히 제한되지 않으며, 0.1~1.0mm가 바람직하게 사용된다. 스틸코드 선경이 0.10mm 보다 작을 경우 타이어에서 원하는 파단강도가 나오지 않으며 1.0mm 이상일 경우 타이어 의 경량화에 문제가 있다.

본 발명에 따라서 필라멘트를 소성 변형하여 프리폼을 부여하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같은 기어형 형부기를 사용하여 원스텝으로 이형의 형부를 가진 파형을 부여 하였고 파형구간의 파형의 높이를 조정하여 삼각파형의 프리폼이 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.

실시예1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드(Wire Rod)를 직경 1.85mm가 되도록 1차신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.38mm까지 최종신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 기어형 형부기를 사용하여 파형 폭이 5mm가 되도록 하고 원스텝으로 이형의 형부를 가진 파형을 부여 하였고 파형구간의 파형의 높이를 조정하여 파단신율을 4.0%인 단선 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.

2) 비교예1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드(Wire Rod)를 직경 1.85mm가 되도록 1차신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.38mm까지 최종신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 기어형 형부기를 사용하여 파형폭이 5 mm가 되도록 파형 부여하였고 파형구간의 파형의 높이를 조정하여 파단신율을 2.7% 인 단선 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.

3) 비교예2

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드(Wire Rod)를 직경 1.85mm가 되도록 1차신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.38mm까지 최종신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착 롤러를 사용하여 플랫(Flat) 하게 모노 와이어(Mono Wire)를 제조하였고 직선교정 R/O 를 사용하여 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

샘플구분		실시예1	비교예1	비교예2
필라멘트	단경 (mm)	0.38	0.38	0.36
	장경 (mm)	0.54	0.54	0.45
		0.76
Pitch (mm)		10	5	-
자전 (회/6m)		±0	±0	±0
AH (mm/40cm)		10	10	40
신율 (%)		4.0	2.7	2.2
접착력 (kg/8mm)		32	28	17

이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나는 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 단선 스틸코드에 있어서, 이형파형이 부여되고, 신율이 3%이상인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
2. 제1항에 있어서, 상기 단선스틸코드의 선경이 0.10mm~1.0mm 인 것을 특징으로 하는 스틸코드.
3. 제1항에 있어서, 상기 단선 스틸코드는 탄소함량이 0.7%내지 2%이며, 인장강도는 270kg/㎟~480kg/㎟인 것을 특징으로 하는 스틸코드.
   

Images