KR20160043856A - 타이어 보강용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸 코드는, 타이어 보강용 스틸코드에 있어서, 상기 타이어 보강용 스틸코드는 m + n 구조를 갖도록 하연, 및 상기 하연의 외주면을 감싸는 상연을 포함하며, 상기 하연은 복수의 심선을 포함하고, 상기 각각의 심선은 서로 접하는 영역에 형성된 편평면을 포함하며, 상기 심선은 상기 편평면을 통해 서로 면접촉되며, 상기 상연은 2 내지 20 본의 소선을 포함하며, 상기 소선은 상기 하연의 길이방향 축을 중심 축으로 하여 상기 하연의 외주면을 감싸도록 연선되고, 상기 타이어 보강용 스틸코드는 비원형 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 보강용 스틸코드{Steel Cord for Reinforcement of a Tire}

본 발명은 타이어 보강용 스틸코드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 m + n 구조의 하연 및 상연을 포함하는 타이어 보강용 스틸코드로서, 하연은 복수개의 심선을 포함하며, 상기 심선은 적어도 일 영역에 길이방향으로 연장되게 형성되는 편평면을 포함하고, 상기 복수개의 심선은 상기 편평면을 통해 적어도 일부가 면접촉되며 서로 평행하게 연장되며, 상연이 연선된 후 냉간 압연됨으로써, 내피로성, 고무 침투성 및 신뢰성이 향상된 타이어 보강용 스틸코드에 관한 것이다.

근래 타이어에서는 자원의 절약을 위한 경량화, 오랜 사용이 가능한 내구성, 코너링 및 승차감이 우수한 고 기능성 등이 요구되어 왔다. 이러한 요구에 부응하여 타이어를 보강하기 위해 다양한 부재가 창안되고 사용되었다.

타이어 보강용 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 우수한 특성을 갖는다. 이러한 특성에 따라서 상술한 타이어에 요구되는 기능성을 충족하기에 적합한 부재로서 타이어 보강재로 널리 사용되고 있으며, 그 사용량이 날로 증가하는 추세에 있다.

한편, 상술한 타이어의 기능성을 더욱 확충시키기 위하여 타이어에 사용되는 타이어 보강용 스틸코드 또한 두께가 얇고 가벼우면서도 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성 및 고무 접착성 등이 우수한 타이어 보강용 스틸코드를 개발하는 것이 더욱 요구되고 있다.

한편, 종래의 연선 구조(1 × n)의 타이어 보강용 스틸코드에 있어서 일반적으로 스틸코드를 형성하는 소선은 원형 단면을 가짐에 따라서 소선간의 접촉이 점, 또는 선접촉으로 형성되어 소선간의 마찰이 발생할 경우 소선의 손상이 이루어질 가능성이 높다.

대한민국 공개특허 2001-0063257

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 하연을 구성하는 심선이 편평면을 포함하여 심선간의 면접촉이 형성되고 각각의 심선은 서로 꼬임없이 평행하게 연장되게 구성되며 상연이 연선된 후 냉간 압연됨으로써, 타이어 보강용 스틸코드의 내피로성, 고무 침투성을 개선하고 스틸 코드 내부로의 수분 침투 및 부식 전파가 억제되어 수명을 확보하며, 아울러 생산성이 개선되고 사용자의 편의성이 증대된 스틸 코드를 제공하는 데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸 코드는, 타이어 보강용 스틸코드에 있어서, 상기 타이어 보강용 스틸코드는 m + n 구조를 갖도록 하연, 및 상기 하연의 외주면을 감싸는 상연을 포함하며, 상기 하연은 복수의 심선을 포함하고, 상기 각각의 심선은 서로 접하는 영역에 형성된 편평면을 포함하며, 상기 심선은 상기 편평면을 통해 서로 면접촉되며,

상기 상연은 2 내지 20 본의 소선을 포함하며, 상기 소선은 상기 하연의 길이방향 축을 중심 축으로 하여 상기 하연의 외주면을 감싸도록 연선되고, 상기 타이어 보강용 스틸코드는 비원형 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하연을 구성하는 복수의 심선은, 서로 꼬여 연선되게 구성된다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드는, 상기 심선은 상기 길이방향에 수직한 단면을 가지며, 상기 단면은 장경, 및 단경을 갖는 비원형으로 형성되되, 상기 장경은 상기 단경 대비 1.05 배 내지 3 배로 구성된다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드는, 냉간 압연됨에 따라서, 상기 소선은 적어도 일 부분에 형성된 편평면을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드는, 상기 심선 및 소선은 0.08 mm 내지 0.5 mm 의 직경을 가지며, 상기 심선 및 소선의 인장강도는 280kgf/㎟ 내지 450kgf/㎟ 로 구성된다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드는, 다층연, 다중연, 및 복층연 중 어느 하나의 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법은, 복수의 소선이 연선되어 구성된 상연, 및 복수의 심선이 연선되어 구성된 하연을 포함하며, 상기 상연은 상기 하연의 외측에 연선되게 구성되는 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법으로서, 상연 공급대의 회전휠이 회전하여 상연을 구성하는 소선에 꼬임을 주는 단계; 해연기에서 상기 소선을 해연하는 단계; 중연 공급대에서 하연을 제공하는 단계; 및 회전휠이 회전하여 상기 상연을 상기 하연에 연선하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 하연을 제공하는 단계는, 복수의 심선을 연선하여 하연을 구성하는 단계; 및 상기 하연을 가압하여 상기 심선 사이의 편평면을 형성하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 하연을 제공하는 단계는, 상기 각각의 심선을 압연하여 상기 심선 사이의 편평면을 형성하는 단계; 및 상기 심선이 서로 압연된 면을 통해 접촉하며 평행하게 연장되게 하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 타이어 보강용 스틸코드에 의하면, 하연을 구성하는 심선이 편평면을 포함하며 상기 편평면을 통해 심선이 서로 대체로 면접촉하며 연선되게 배치됨에 따라서, fretting 에 의한 마모가 감소하며, 우수한 내피로성을 얻을 수 있고, 고무 침투성이 우수해져서 스틸 코드 내부로의 수분 침투 및 부식 전파가 억제되어 수명 연장이 가능해지고 신뢰성이 증대될 수 있다. 아울러, 타이어 보강용 스틸코드의 경량화가 가능하며 이방성에 의한 응력분산 효과가 달성될 수 있다.

아울러 편평형상의 하연의 구성이 상연의 스트랜딩 공정과 동시에 진행됨으로써 생산성이 개선되고 제조 단가가 절감될 수 있다.

또한, 연선시 하연이 비틀림없이 상연과 연합되며, 상연을 구성하는 소선이 시간에 따라서 동일한 연입율로 연섬됨에 따라서 안정적인 형태를 구성할 수 있다. 즉, 편평면을 갖는 하연이 비틀림 없이 공급됨에 따라서 하연의 형태가 붕괴되지 아니하며 안정된 구조의 다층연 편평코드의 제조가 가능하다.

본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 사용한 타이어에 의하면, 타이어 보강용 스틸코드가 비원형 단면을 가져서 단경방향으로 매설될 경우 원형의 타이어 보강용 스틸코드에 비해 강도의 저하 없이 타이어에 사용되는 고무의 두께를 줄일 수 있으므로 원가 절감 효과를 가질 수 있다. 아울러 타이어 보강용 스틸코드의 단경방향으로 낮은 굽힘강도를 가짐에 따라서 승차감이 양호해질 수 있을 뿐 아니라 스틸 코드의 장경방향으로 높은 굽힘강도를 가짐에 따라서 코너링 시 높은 코너링 포스를 발생시켜 안정된 코너링을 가능하게 하며 주행성 및 조종이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 타이어 보강용 스틸코드의 일부 분해도이다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 제조하는 공정을 나타낸 공정도이다.
도 5 는 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 포함한 다층연 구조의 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 포함한 다중연 구조의 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 포함한 복층연 구조의 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드를 사용한 타이어의 부분 단면도이다.
도 9 은 도 8 에 도시된 영역의 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 “하부", "상부", “측부” 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 부재 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우, 다른 부재의 “상부"로 기술된 부재는 다른 부재의 "하부”에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "상부"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는”은 언급된 부재 외의 하나 이상의 다른 부재의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각부의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예에서 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 본 발명을 이루는 구조에 대한 설명에서, 방향에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드의 일부 분해도이며, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드의 단면도이며, 도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 보강용 스틸코드의 단면도를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3b 를 참조하면, 본 발명의 타이어 보강용 스틸코드(1)는 내측의 심부 영역에 배치된 하연(100) 및 상기 하연(100)의 외주면을 감싸도록 구성된 상연(200)을 포함하여 구성된다.

하연(100)은 복수의 심선(110)을 포함하게 구성된다. 한편, 심선(110)의 개수는 도 1 에 도시된 바와 같이 4 본일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 7 본의 소선으로 구성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.

심선(110)은 예컨대 소정의 강성 및 탄성을 갖는 금속 재질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 고장력 강선의 표면에 황동이 도금되게 구성될 수 있다.

각각의 심선(110)은 일부분에 길이방향으로 연장되게 형성된 편평면(112)을 포함한다. 편평면(112)은 타 영역에 비해서 곡률이 작게 형성된 영역으로써, 곡률 반경이 무한대인 일반적일 평면 뿐 아니라 상기 심선(110)의 직경방향 단면을 보았을 때 타 부분에 비해서 곡률 반경이 매우 커서 대체로 편평하게 형성된 영역 또한 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 명세서에서 편평면이라 함은, 완전한 평면으로 형성된 부분 외에 곡률 반경이 타 부분에 비해서 큰 부분을 모두 포함하는 것으로 한다.

상기 편평면(112)은 예컨대 소정의 압연 공정을 통해 형성될 수 있다. 즉, 수개의 소선을 연합한 후 롤러에 의한 압연가공 방향으로 서로 인접한 소선끼리 상호 압착함으로써 상기 편평면(112)이 형성될 수 있다. 그러나, 상기 편평면(112)은 상기 압연가공에 의한 형성 외에 다른 방법으로 형성될 수도 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 아울러, 압연에 의하여 가공되어 형성된 편평면(112) 뿐만 아니라 모든 형태의 편평 단면이 형성될 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 한정하지 아니함은 자명하다.

하연(100)을 구성하는 심선(110)에 상기 편평면(112)이 형성됨에 따라서 상기 심선(110) 사이의 면접촉이 달성될 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이, 심선(110)은 상기 편평면(112)을 통해 서로 접하게 배치됨에 따라서, 심선(110)간의 면접촉이 달성될 수 있다.

또한, 하연(100)을 구성하는 심선(110)은 서로 연선되어 꼬인 형태를 갖게 구성된다. 즉, 상기 하연(100)은 수개의 심선(110)이 연선되어 꼬인 구성을 가질 수 있다. 이때, 상기 하연(100)의 구성은 수개의 심선(110)을 마련하여 연선한 후, 상기 연선된 하연(100)을 압착함으로써 상술한 편평면(112)가 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연선된 심선(110)이 압착되어 서로에 대해 가압됨으로써 상기 편평면(112)가 형성될 수 있다.

이에 따라서, 상기 각각의 심선(110)은 서로 꼬여 연선됨과 동시에 상기 편평면(112)을 통해 서로간의 면접촉 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 면접촉이란 심선(110)과 심선(110)이 상기 편평면(112)을 통해 면적을 가지며 접촉하는 것으로, 완전히 맞닿아 접촉하는 경우 뿐만 아니라, 심선(110)이 부분적으로 소정의 거리를 갖는 경우, 또는 완전한 평면끼리가 아니라 평면과 곡면이 접촉한 경우, 및 심선(110)이 서로 비껴져 접촉한 경우도 포함한다.

한편, 다른 실시 형태에서는, 상기 심선(110)은 서로 꼬이지 않고, 서로 평행하게 연장될 수 있다. 즉, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 2 본의 심선(110)이 하연(100)을 구성하되, 상기 심선(110)은 서로 꼬임 없이 연장될 수 있다. 상기 2 본의 심선(110)은 각각 압연 후 꼬임이 없이 투입될 수 있다.

아울러, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 상기 편평면(112)은 각각의 심선(110)의 적어도 일 부분에 형성될 수 있는 바, 각각의 심선은 부분적으로 편평면이 없는 부분을 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 이에 따라서, 상기 각각의 심선(110)은 전면적으로 면접촉하는 것이 아니라, 적어도 부분적으로 면접촉할 수 있다.

상연(200)은 상기 하연(100)의 외주면을 감싸도록 구성된다.

상연(200)은 복수개의 소선(210)을 포함하며, 상기 소선(210)은 상기 하연(100)의 길이방향 축을 중심 축으로 하여 상기 하연(100)의 외주면을 감싸도록 연선된다. 즉, 복수개의 소선(210)이 상기 하연(100)의 길이방향 축을 중심으로 상기 하연(100)의 외주면을 감싸며 꼬아짐으로써 상연(200)이 구성될 수 있다.

상연(200)을 구성함에 있어서, in - out 2도 특수 연선기가 사용될 수 있다. 이러한 in - out 2도 특수 연선기는 하연 공급대가 연선기 내부에 배치되고, 권취기가 외부에 배치된다.

상기 in - out 2 도 특수 연선기를 사용하여 상연(200)을 구성할 경우, 상기 상연(200)을 구성하는 소선(210)은 일정한 피치로 연선되어 1차적인 꼬임을 갖고, 이어서 해연기를 통해 해연된 후 상기 하연(100)의 외주에 연선된다. 상기와 같이 상연(200)을 구성하는 소선(210)이 1차 연선되고, 이어서 해연된 후 상기 하연(100)의 외주에 연선됨에 따라서, 상기 소선(210)은 일정한 피치의 형부를 가진 상태로 하연(100)에 연선된다.

이때, 상기 상연(200)의 연선시 하연(100)이 비틀림없이 상연(200)과 연합되며, 상연(200)을 구성하는 소선(210)이 시간에 따라서 동일한 연입율로 연섬됨에 따라서 안정적인 형태를 구성할 수 있다. 즉, 편평면(112)을 갖는 하연(110)이 비틀림 없이 공급됨에 따라서 하연(110)의 형태가 붕괴되지 아니하며 안정된 구조의 다층연 편평코드의 제조가 가능하다.

한편, 상연(200)을 구성하는 각각의 소선(210) 또한 편평면을 가질 수 있다. 상기 상연(200)의 소선(210)에 형성된 편평면은 예컨대 상기 상연(200)을 구성하는 소선(210)을 상기 하연(100)의 외주면에 대해 연선한 후 냉간 압연 함으로써 형성될 수 있다. 한편, 이러한 냉간 압연 공정을 수행함에 따라서 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 단면이 비원형으로 구성될 수 있으며, 예컨대 도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이 장경 및 단경을 가질 수 있다.

아울러, 상연(200)은 복수의 소선(210)으로 이루어진 수개의 층을 갖는 다층연 구조를 가질 수 있으며, 이때 각 층의 소선(210)의 연방향은 층간 동연, 또는 이연일 수 있고, 이에 한정하지 않는다.

한편, 하연(100)을 구성하는 심선(110)과 상연(200)을 구성하는 소선(210)은 서로 상이한 재질로 형성되거나, 또는 서로 상이한 직경, 인장강도 등을 가질 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.

심선(110)에 편평면(112)이 형성됨으로써, 심선(110)은 단경(L1), 및 장경(L2)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 심선(110)의 단경(L1) 대비 장경(L2)의 비는 1.05 내지 3 일 수 있다. 즉, 장경(L2)의 크기는 단경(L1)의 1.05 배 내지 3 배일 수 있다. 단경(L1) 대비 장경(L2)의 비가 1.05 보다 작을 경우, 편평면(112)의 면적이 감소하여 편평화에 의한 심선(110)간의 면접촉이 달성되지 않을 수 있다. 반면에, 단경(L1) 대비 장경(L2)의 비가 3 보다 클 경우, 압연 공정이 과도하게 이루어져서 압연 공정에 의한 소선(210)의 대미지가 크기 때문에 본 발명의 이점인 내피로성이 획득되기 어려울 수 있다.

본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 구성하는 심선(110) 및 소선(210)의 직경은 0.08 mm 내지 0.5 mm 인 것이 바람직하다. 한편, 심선(110)의 경우 직경은 장경(L2)과 단경(L1)을 포함하는 것으로서, 장경(L2)은 최대 0.5 mm 이며, 단경(L1)은 최소 0.08 mm 일 수 있다. 예컨대, 심선(110) 및 소선(210)의 직경이 0.08 mm 보다 작거나, 직경이 0.5 mm 보다 클 경우, 타이어 보강용 스틸코드(1)의 구성 및 공정이 어려우며 타이어 보강용 스틸코드(1)의 구성이 불균일할 수 있다.

한편, 심선(110) 및 소선(210)의 인장강도는 280kgf/㎟ 내지 450kgf/㎟ 인 것이 바람직하다. 예컨대 인장강도가 450kgf/㎟ 을 초과하는 경우에는 소재의 경도가 지나치게 높아서 가공 중 단선되기 쉽게 되고, 따라서 타이어 보강용 스틸코드(1)의 생산성이 저하될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드(1)의 효과에 관해 더욱 상세하게 서술한다.

본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 하연(100)을 구성하는 심선(110)이 길이방향으로 연장되게 형성된 편평면(112)을 포함하며 상기 편평면(112)을 통해 심선(110)이 서로 면접촉하게 배치됨으로서, 심선(110)의 배치가 더욱 균일해질 수 있다. 즉, 면접촉을 통해서 복수의 심선(110) 간의 접촉 면적이 증가함에 따라서 하연(100)의 구성이 더욱 용이하게 형성될 수 있다. 아울러, 상연(200) 연선 공정을 포함한 이후 공정 단계, 보관 단계, 및 사용 단계에서 하연(100)을 구성하는 심선(110)이 바람직한 위치에서 이탈되는 것이 방지되어 타이어 보강용 스틸코드(1)의 신뢰성이 개선될 수 있다.

또한, 주행시 타이어 내부에서 심선(110)이 움직이는 것을 최소화하여 그 소선(210)들 간의 접촉으로 인한 마찰마모(fretting) 현상을 최소화하는 효과가 있다. 또한, 소선(210)의 움직임으로 인한 접착계면층에 부과되는 동적하중을 최소화하여 타이어 보강용 스틸코드(1)와 고무가 박리되는 것을 방지하는 효과가 있다.

아울러, 심선(110)이 편평면(112)을 통해서 서로 면접촉하게 배치됨으로써, 타이어 보강용 스틸코드(1)를 형성하는 심선(110) 및 소선(210)의 배치가 더욱 균일해질 수 있다.

또한, 타이어 보강용 스틸코드(1)의 길이 방향을 따라서 타이어 보강용 스틸코드(1)의 내측에 형성된 심선(110) 및 소선(210) 사이의 공간에 타 재질이 용이하게 침투할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)가 타이어 보강재로 사용될 경우, 상기 타이어 보강용 스틸코드(1)의 내측에 형성된 심선(110) 및 소선(210) 사이의 공간에 고무가 균일하게 침투할 수 있다. 따라서, 타이어 보강용 스틸코드(1)의 피로특성이 향상될 수 있다. 또한, 저하중 신율의 증가 없이 고무의 침투성을 높여서 수분이나 염수가 그 소선(210)들 사이로 침투하여 타이어 보강용 스틸코드(1)와 고무사이의 접착계면을 파괴하는 것이 방지되는 효과가 있다.

한편, 심선(110)간의 면접촉에 따라서, 상기 심선(110)으로 구성된 하연(100)을 포함하는 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 도 2 에 도시된 바와 같이 비원형 단면을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 단경(M1), 및 장경(M2)을 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)가 단경(M1) 방향으로 고무시트(미도시) 내에 매설될 때 원형의 타이어 보강용 스틸코드(1)에 비해 강도의 큰 저하 없이 고무시트(미도시)의 두께를 줄이는 것이 가능해서 타이어의 경량화가 가능한 효과가 있다.

또한, 일반적으로 사용되는 3 + 9 + 15 × 0.22 + 1 HT 구조와 비교하여 유사한 인장강도 범위에서 소선의 수와 공정의 수가 감소되어 제조 원가 절감에서 더욱 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 비원형 단면을 가짐에 따라서 단경방향으로 낮은 굽힘강도를 가지며 장경방향으로 높은 굽힘강도를 가질 수 있다. 따라서, 사용자의 선택에 따라서 타이어 보강용 스틸코드(1)의 배치를 변경함으로써 하나의 타이어 보강용 스틸코드(1)로 복수의 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 타이어 보강용으로 사용할 경우, 타이어 보강용 스틸코드(1)의 배치에 따라 승차감이 개선되고 안정된 코너링을 가능하게 하는 타이어를 구현할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다.

후술하는 타이어 보강용 스틸코드(1) 제조 공정은 예시적인 것으로, 이에 한정하지 아니한다. 예컨대, 각각의 공정은 그 사이에 별도의 공정을 포함하거나, 또는 공정 순서가 바뀔 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.

도 4a 에 따르면, 먼저, 복수의 심선(110)을 연합하여 압연기에 공급하여 압연한다. 이때, 심선(110)은 상술한 바와 같이 고장력 강선에 표면에 황동이 도금된 구성을 가질 수 있다. 아울러, 상기 심선(110)이 서로 연선되어 꼬여지며 하연(100)을 구성할 수 있다.

상기 심선(110)이 연선되어 구성된 하연(100)을 압연기를 통해 압연하여 심선(110)의 적어도 일 영역에 편평면을 형성한다. 압연 공정은 소정의 압연 롤러 사이에 상기 심선(110)을 넣고 압착함으로써 수행될 수 있다. 심선(110)이 압연 롤러 사이를 통과하여 복수의 심선(110)이 서로 맞닿아 압연됨에 따라서 상기 심선(110)이 서로 압착되는 부위에 편평면(112)이 형성되며, 상기 편평면(112)은 심선(110)의 길이방향으로 연장될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 심선(110)의 단경 대비 장경의 비는 1.05 내지 3 인 것이 바람직하며, 압연 롤러(R) 사이의 간극, 또는 압연 롤러의 재질 등을 조절하여 심선(110)의 단경 대비 장경의 비를 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 하연(100)을 구성하는 심선(110)은 상기 압연 공정에 의해 형성된 편평면(112)에 의해서 면접촉하게 구성될 수 있다. 따라서, 원형 단면의 심선(110)을 배치하는 경우에 비해서 심선(110) 간의 배치가 더욱 용이하게 구성되어 공정 효율성이 개선될 수 있다.

이어서, 상기 심선(110)을 통해 구성된 하연(100)의 외주면에 복수의 소선(210)을 연선하여 상연(200)을 형성한다.

소선(210)은 상술한 바와 같이 심선(110)과 상이한 제원을 갖도록 구성될 수 있고, 이에 한정하지 않는다. 하연(100)의 외주면에 연성되는 소선(210)의 개수는 임의의 값을 갖는 복수일 수 있으며, 이에 한정하지 아니함은 자명하다. 복수의 소선(210)이 하연(100)의 외주면에 연선됨에 따라서 상연(200)이 형성되며, 이에 따라서 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 m + n 구조를 갖게 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상연(200)을 구성함에 있어서, in - out 2도 특수 연선기가 사용될 수 있다. 이러한 in - out 2도 특수 연선기는 하연 공급대가 연선기 내부에 배치되고, 권취기가 외부에 배치된다. 또한, 연선시 하연(100)이 비틀림없이 상연(200)과 연합되며, 상연(200)을 구성하는 소선(210)이 시간에 따라서 동일한 연입율로 연섬됨에 따라서 안정적인 형태를 구성할 수 있다. 즉, 편평면(112)을 갖는 하연(110)이 비틀림 없이 공급됨에 따라서 하연(110)의 형태가 붕괴되지 아니하며 다층연 편평코드의 제조가 가능하다.

상기 상연(200)과 하연(100)의 연선 원리를 상술하면, 하기와 같다.

도 4a 를 참조하여 설명하면, 먼저, 상연 공급대(O)의 회전휠이 회전하여 상연(200)을 구성하는 소선에 꼬임을 주게 된다. 여기서, 상기 상연(200)을 구성하는 소선은 최대 피치로 연선될 수 있으며, 이에 따라서, 상연(200)을 구성하는 소선끼리는 일정한 피치로 1차적인 꼬임이 발생하여 상기 꼬임에 의해서 개별 소선에는 소정의 형부(performing)가 형성되는 것과 같은 효과가 발생한다.

이어서, 해연기(P)에서 이를 해연한다. 즉, 상기한 과정에 따라서 상연 공급(O)대에서 꼬여있는 코드를 해연하게 되며 상기 상연(200)의 소선은 꼬임이 풀려 각각 일정한 피치의 형부를 갖게 된다.

이어서, 회전휠(Q)이 회전하여, 회전하지 않는 중연 공급대(R)와 연합되어 상연과 하연 사이의 연합이 이루어진다. 이때, 중연 공급대(R)가 회전하지 않으므로, 꼬임을 부여 한 후 편평화를 시킨 하연이 비틀림없이 상연과 연합될 수 있으며, 하연의 형태 붕괴 없이 다층연 편평코드를 제조할 수 있게 된다.

상기 상연과 하연 사이의 연합 과정에서, 일반적인 2 도 연선기(Buncher)와 차이점이 발생한다. 즉, 일반적인 2 도 연선기의 경우, 상연의 꼬임과 해연의 과정이 없기 때문에, 1개의 회전 휠에서 중연이 함께 연합되어 중연이 비틀림을 받으며 꼬임이 발생한다.

반면에, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법에 의하면, in out 2 도 특수 연선기를 사용함에 따라서, 중연에 꼬임이 없이 상연과 연합이 이루어지게 된다.

일반적인 원형 단면의 구조를 갖는 스틸코드의 경우, 원주 방향으로 길이가 동일하므로, 상연과 함께 중연이 비틀림을 받아도 제품의 형성에 무리가 없으나, 편평코드의 경우 서로 상이한 직경을 갖는 장경과 단경이 존재하므로, 비틀림을 받을 경우 제품 형태가 변형될 우려가 있다.

따라서, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법에 의해, in ?ut 2도 특수 연선기를 사용하여 연선을 수행할 경우, 편평한 중연을 갖는 스틸코드 제조에 유리하다.

이어서, 상연(200) 및 하연(100)의 연합을 통해 형성된 타이어 보강용 스틸코드(1)를 냉간 압연할 수 있다. 냉간 압연에 의해서 상연(200)을 구성하는 각각의 소선(210) 또한 편평면을 가질 수 있다. 한편, 이러한 냉간 압연 공정을 수행함에 따라서 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 단면이 비원형으로 구성될 수 있으며, 도 2a 에 도시된 바와 같이 장경 및 단경을 가질 수 있다.

한편, 도 4b 에 의하면, 2 본의 소선을 2도 특수 연선기의 중연 공급대에 투입한 후, 개별 압연을 통해 편평면을 갖는 하연(100)을 획득하며, 상기 하연(100)을 구성하는 소선은 서로 꼬임이 없이 평행하게 연장된다. 즉, 길이 방향으로 2 가닥의 소선이 주기적으로 얽히지 않고 평행하게 연장된다.

이때, 개별 소선은 a 위치에서 압연을 통해 편평화 되며, 이러한 제조 공정을 통해 도 2b 와 같은 단면을 갖는 타이어 보강용 스틸코드(1)가 제조되게 된다.

상기 도 4a 와 도 4b 에 따른 제조 방법의 차이는, 도 4a 에 의하면 꼬여있는 하연(100)을 압연하여 2 도 특수 연선기에서 스틸코드가 제조되는 반면, 도 4b 에 의하면 꼬임없는 각각의 하연(100) 소선을 압연 후 2 도 특수 연선기에서 스틸코드가 제조된다는 것이다. 이때, 하연(100)에 꼬임이 없는 이유는, 중연 공급대에서 하연(100)이 비틀림을 받지 않고 상연(200)과 연합이 되므로 하연(100) 소선간에는 꼬임이 없고 상연(200)이 상기 꼬임 없는 하연(100)을 감싸게 되는 것으로 이해될 수 있다.

도 5 내지 도 7 은 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 포함한 다층연, 다중연, 및 복층연의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5 내지 도 7 을 참조하면, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 다층연, 다중연, 및 복층연 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드에 포함되어 사용될 수 있다. 이때, 복층연 구조는 다층연 및 다중연 구조가 혼합된 구조를 갖는 것으로 정의한다. 예컨대, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 다층연 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드(A)의 하연으로 사용되거나, 또는 다중연 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드(B)의 일부, 또는 복층연 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드(C)의 일부를 구성할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.

도 8 은 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 포함한 타이어의 부분 단면도이며, 도 9 는 도 8 의 K 영역을 확대 도시한 확대도이다.

도 8 및 도 9 를 참조하면, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)를 포함한 타이어(2)는 벨트층(300)을 포함하며, 상기 벨트층(300)에 타이어 보강용 스틸코드(1)가 매설될 수 있다.

벨트층(300)은 주행시 타이어(2)가 외부로부터 받는 충격을 완화함과 동시에 타이어(2) 외측의 갈라짐이나 외상이 타이어(2)의 내부 부재로 직접 도달되는 것을 방지한다. 벨트층(300)은 통상 타이어 보강용 스틸코드(1)에 고무를 입혀서 이루질 수 있다. 상기 고무는 천연고무와 합성고무 중 적어도 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 천연고무와 합성고무를 일정 비율 혼합한 혼합고무를 사용할 수 있다.

한편, 벨트층(300)은 단층, 또는 복층으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 바람직하게는, 벨트층(300)은 타이어(2)에 가해지는 하중이나 충격으로부터 타이어(2)를 지지하는 역할, 외부 손상으로부터 타이어(2) 내부 부재를 보호하는 역할 등을 분담하도록 복수의 층을 갖게 형성될 수 있다.

도 9 를 참조하면, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 타이어 보강용 스틸코드(1)의 단경방향과 타이어(2)의 반경방향이 대체로 일치하게 매설될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 두께가 얇게 구성된 단경방향이 타이어(2)의 반경방향, 및 벨트층(300)의 두께방향과 대체로 일치하게 매설되므로, 벨트층(300)의 두께(D)를 줄일 수 있어 타이어 보강용 스틸코드(1)의 매설에 필요한 고무량이 경감되며, 아울러 타이어(2)의 경량화를 달성할 수 있다. 한편, 사용되는 고무량이 경감됨에 따라서 타이어(2)의 제조 비용이 절감될 수 있다.

도 8 에서 도시된 바와 같이 자동차 주행 시 타이어(2)에 포함된 벨트층(300)은 타이어(2)의 반경방향으로 제1 굽힘 응력(S1)을 받게 되고, 타이어(2)의 회전축 방향으로 제2 굽힘 응력(S2)을 받게 된다. 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 단경방향과 타이어(2)의 반경방향이 대체로 일치하게 매설되므로, 타이어(2)의 반경방향으로 작용하는 제1 굽힘 응력(S1)에 대해 유연하게 작용할 수 있다. 따라서, 자동차 주행시 주행면에 형성된 요철 등에 의한 충격을 더욱 용이하게 흡수하여 우수한 승차감을 달성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 타이어 보강용 스틸코드(1)는 장경방향과 타이어(2)의 회전축 방향이 대체로 일치하게 매설되므로, 타이어(2)의 회전축 방향으로 작용하는 제2 굽힘 응력(S2)에 대해 큰 강성을 가질 수 있다. 따라서, 자동차 주행 시 코너링 등의 경우 높은 코너링 포스를 발생시켜 타이어(2)가 한쪽으로 쏠리는 현상이 방지되어 양호한 코너링을 가능하게 할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

1: 타이어 보강용 스틸코드 2: 타이어
100: 하연 110: 심선
112: 편평면 200: 상연
210: 소선 300: 벨트층
L1: 단경 L2: 장경
M1: 단경 M2: 장경
S1: 제1 굽힘 응력 S2: 제2 굽힘 응력

Claims (11)

1. 타이어 보강용 스틸코드(1)에 있어서,
   상기 타이어 보강용 스틸코드(1)는 m + n 구조를 갖도록 하연(100), 및 상기 하연(100)의 외주면을 감싸는 상연(200)을 포함하며,
   상기 하연(100)은 복수의 심선(110)을 포함하고,
   상기 각각의 심선(110)은 서로 접하는 부분에 형성된 편평면(112)을 포함하며,
   상기 심선(110)은 상기 편평면(112)을 통해 서로 면접촉되며,
   상기 상연(200)은 2 내지 20 본의 소선(210)을 포함하며,
   상기 소선(210)은 상기 하연(100)의 길이방향 축을 중심 축으로 하여 상기 하연(100)의 외주면을 감싸도록 연선되고,
   상기 타이어 보강용 스틸코드(1)는 비원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드(1).
2. 제1항에 있어서,
   상기 하연(00)을 구성하는 복수의 심선(110)은,
   서로 꼬여 연선되게 구성된 타이어 보강용 스틸코드(1).
3. 제1항에 있어서,
   상기 심선(110)은 상기 길이방향에 수직한 단면을 가지며,
   상기 단면은 장경, 및 단경을 갖는 비원형으로 형성되되,
   상기 장경은 상기 단경 대비 1.05 배 내지 3 배인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드(1).
4. 제1항에 있어서,
   상기 타이어 보강용 스틸코드(1)는 냉간 압연됨에 따라서, 상기 심선(110) 및 소선(210) 중 적어도 하나는 적어도 일 부분에 형성된 편평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드.
5. 제1항에 있어서,
   상기 심선(110) 및 소선(210)은 0.08 mm 내지 0.5 mm 의 직경을 가지며,
   상기 심선(110) 및 소선(210)의 인장강도는 280kgf/㎟ 내지 450kgf/㎟ 인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드(1).
6. 제1항에 있어서,
   상기 상연(200)은 복수의 소선(210)으로 구성된 다층 구조를 가지며,
   상기 다층 구조를 형성하는 각 층의 연선 방향은 층간 동연, 또는 이연인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 스틸코드(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 타이어 보강용 스틸코드(1)를 포함하며, 다층연, 다중연, 및 복층연 중 어느 하나의 구조를 갖는 타이어 보강용 스틸코드(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 타이어 보강용 스틸코드(1)를 포함한 타이어.
9. 복수의 소선이 연선되어 구성된 상연, 및 복수의 심선이 연선되어 구성된 하연을 포함하며, 상기 상연은 상기 하연의 외측에 연선되게 구성되는 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법에 있어서,
   상연 공급대의 회전휠이 회전하여 상연을 구성하는 소선에 꼬임을 주는 단계;
   해연기에서 상기 소선을 해연하는 단계;
   중연 공급대에서 하연을 제공하는 단계;
   회전휠이 회전하여 상기 상연을 상기 하연에 연선하는 단계;
   를 포함하는 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 하연을 제공하는 단계는,
    복수의 심선을 연선하여 하연을 구성하는 단계; 및
    상기 하연을 가압하여 상기 심선 사이의 편평면을 형성하는 단계;를 포함하는 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 하연을 제공하는 단계는,
    상기 각각의 심선을 압연하여 상기 심선 사이의 편평면을 형성하는 단계;
    상기 심선이 서로 압연된 면을 통해 접촉하며 평행하게 연장되게 하는 단계;를 포함하는 타이어 보강용 스틸코드 제조 방법.

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