KR20200099147A

KR20200099147A - 스틸 코드

Info

Publication number: KR20200099147A
Application number: KR1020207017960A
Authority: KR
Inventors: 유핑 왕; 타오 황
Original assignee: 엔브이 베카에르트 에스에이
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-08-21
Also published as: US11286587B2; JP2021507138A; PT3732325T; BR112020010576B1; US20200362486A1; CN109957865B; WO2019129452A1; JP7397794B2; EA202091589A1; ES2927185T3; CN209854313U; EP3732325A1; EP3732325B1; CN109957865A; BR112020010576A2

Abstract

본 발명은 고무 보강용 스틸 코드를 제공한다. 스틸 코드는 코어 스트랜드 및 코어 스트랜드 주위에 꼬인 적어도 3개의 외부 스트랜드를 포함하고, 코어 스트랜드는 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 및 제1 코어 필라멘트 주위에 꼬인 다수의 제1 외부 필라멘트를 포함하고, 각각의 외부 스트랜드는 다수의 제2 필라멘트를 포함하고, 다수의 제1 외부 필라멘트 중 적어도 하나는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되고, 제2 스틸 필라멘트 중 적어도 하나는 각각의 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형이다. 상기 스틸 코드는 코어 필라멘트 이탈과 관련해 개선된 성능을 갖는다.

Description

스틸 코드

본 발명은 고무 보강용 스틸 코드에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스틸 코드에 의해 보강된 타이어에 관한 것이다.

오프로드 타이어(off-the-road tire) 등의 고하중 타이어를 보강하기 위한 스틸 코드는 높은 강도를 가질 필요가 있고, 그 결과 스틸 코드는 높은 강도에 도달하기 위해 다중 필라멘트를 갖는 다중 스트랜드를 가지며, 이러한 스틸 코드는 소위 OTR 코드이다.

통상적으로 OTR 코드는 다중 스트랜드 구조를 갖고, 이는 스틸 코드가 높은 강도 및 높은 파괴 하중을 갖게 한다.

고하중 타이어의 사용 또는 주행 중에, OTR 코드는 매우 높은 하중을 받고, 이는 OTR 코드의 코어 스트랜드 내의 코어 필라멘트에 강한 힘을 가하고, 때때로 이러한 강한 힘은 코어 필라멘트가 고무 층으로부터 이탈하도록 하고 그 후 공기에 노출되게 하며(소위 코어 필라멘트 이탈), 코어 필라멘트 이탈은 수분이 고무 층 내로 침투하게 하고 스틸 코드를 부식시키기 때문에 이는 스틸 코드 강도를 악화시키고 부식 문제를 야기하게 한다.

JP2006022413은 코어 스트랜드 및 다수의 피복(sheath) 스트랜드를 갖는 스틸 코드를 개시하고 있고, 코어 스트랜드 내에서 코어 필라멘트는 피복 필라멘트보다 더 굵고, 코어 필라멘트는 파형으로 예비성형된다. 그렇게 함으로써, 코어 필라멘트의 이탈 문제가 개선된다.

본 발명의 일 목적은 보다 양호한 성능을 갖는 스틸 코드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스틸 코드에 의해 보강된 타이어를 제공하는 것이다.

제1 목적에 따르면, 고무 보강용 스틸 코드가 제공되고, 스틸 코드는 코어 스트랜드 및 코어 스트랜드 주위에 꼬인 적어도 3개의 외부 스트랜드를 포함하고, 코어 스트랜드는 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 및 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 주위에 꼬인 다수의 제1 외부 필라멘트를 포함하고, 각각의 외부 스트랜드는 다수의 제2 필라멘트를 포함하고, 제1 외부 필라멘트 중 적어도 하나는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되고, 제2 스틸 필라멘트 중 적어도 하나는 각각의 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형이다.

제1 외부 필라멘트 중 적어도 하나에 예비성형을 제공함으로써, 제1 코어 필라멘트의 이탈은, 제1 코어 필라멘트의 현저히 개선된 고정력 때문에 감소된다.

바람직하게는, 모든 제1 외부 필라멘트는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형된다. 이는 스틸 코드를 타이어의 고무 층 내로 매립할 때, 제1 코어 필라멘트의 더 높은 고정력을 초래하고 그에 따라 코어 필라멘트 이탈 위험을 감소시킨다.

바람직하게는, 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형된다.

바람직하게는, 모든 제2 스틸 필라멘트는 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형이다.

"직선형"은 최종 스틸 코드 내의 스틸 필라멘트가, 직선형 필라멘트로부터 시작하고 하나의 나선 경로 또는 다른 하나에 겹쳐지는 더 많은 나선 경로들을 따르는 필라멘트로 종료되는 꼬임 공정에 의해서만 변형을 받은 필라멘트인 것을 의미한다. "직선형"은 스틸 필라멘트가 최종 스틸 코드에서 절대적으로 직선인 것을 의미하지는 않는다. "직선형" 제2 스틸 필라멘트는 최종 스틸 코드로부터 풀릴 때 그 길이를 따라 나선 경로를 갖고, 이것은 꼬임 공정에 기인하지만 다른 어떤 추가적인 소성 변형이 없다.

"예비성형된"은 스틸 필라멘트, 즉 제1 외부 필라멘트가 최종 스틸 코드에서, 꼬임 공정에 의한 변형을 겪었을 뿐만 아니라 추가적인 소성 변형도 겪은 필라멘트인 것을 의미하며, 그에 따라 직선형 필라멘트의 경로로부터 벗어나게 된다. 추가적인 소성 변형은 단일 크림핑 변형, WO99/28547에 기재된 바와 같은 두 개의 다른 평면에서의 이중 크림핑 변형, CN1133075에 기재된 바와 같은 다각형 변형, 및 다른 공지된 변형 유형일 수 있다. 최종 스틸 코드로부터 풀렸을 때, 최종 스틸 코드 내의 "예비성형된" 필라멘트는, 길이를 따른 나선 경로에 더하여 추가적인 소성 변형의 결과인 작은 웨이브를 갖는다. 코어 스트랜드 내의 제1 코어 필라멘트는 코어 내에 있을 때 꼬임 공정이 이루어지지 않기 때문에 예외이고, 다시 말해서, 예비성형된 제1 코어 필라멘트는 단지 그 길이를 따라 작은 웨이브를 갖지만 나선 경로를 갖지는 않는다.

예비성형된 제1 외부 필라멘트를 스틸 코드로부터 풀 때, 예비성형된 제1 외부 필라멘트는 연속 웨이브 A 및 연속 웨이브 B를 그 길이를 따라 포함한다. 웨이브 A와 웨이브 B 양자 모두는 예비성형 및 꼬임 공정의 결합된 효과에 의해 야기되며, 웨이브 A는 꼬임 공정에 더하여 주로 예비성형에 의해 야기되는 반면, 웨이브 B는 예비성형에 더하여 주로 꼬임 공정에 의해 야기된다. 바람직하게는, 웨이브 A는 1.05×d₁ 내지 4×d₁mm 범위의 웨이브 높이를 갖고, d₁은 제1 외부 필라멘트의 직경이고, 웨이브 B는 0.5×D₁ 내지 1.5×D₁mm 범위의 웨이브 높이를 갖고, D₁은 제1 외부 필라멘트의 포위 원의 직경이고, 여기서 포위 원은 스틸 코드의 하나의 단면에서 모든 제1 외부 필라멘트를 덮는 최소 원이다. 더 바람직하게는 웨이브 A는 1.05×d₁ 내지 3.5×d₁ mm 범위의 웨이브 높이를 갖고, 웨이브 B는 0.7×D₁ 내지 1.2×D₁ mm 범위의 웨이브 높이를 갖는다. 웨이브 높이가 너무 크면, 스틸 코드 강도는 너무 낮을 것이고; 웨이브 높이가 너무 낮으면, 제1 코어 필라멘트의 고정력은 너무 작을 것이다.

스틸 코드로부터 예비성형된 제1 코어 필라멘트를 풀 때, 예비성형된 제1 코어 필라멘트는 그 길이를 따른 예비성형의 결과인 연속 웨이브 C를 포함한다. 바람직하게는, 웨이브 C는 1.05×d₂ 내지 4×d₂ mm 범위의 웨이브 높이를 갖고, d₂는 제1 코어 필라멘트의 직경이다. 더 바람직하게는, 웨이브 C는 1.05×d₂ 내지 3.5×d₂ mm 범위의 웨이브 높이를 갖는다.

웨이브 높이는 윤곽 투영기에 의해 측정된다. 필라멘트는 스틸 코드로부터 풀리고, 웨이브 높이 측정의 샘플로서 100-150mm의 길이를 갖도록 절단되고, 투영되는 샘플의 평면은 측정 전에 가장 큰 웨이브 높이를 갖도록 보장되어야 한다. 샘플 또는 필라멘트가 투영될 때, 웨이브 높이는, 먼저 2개의 인접 마루 사이의 선을 그리고, 이어서 2개의 인접 마루 사이에 있는 골로부터 그 선까지의 최단 거리를 측정함으로써 측정된다. 이러한 짧은 거리는 스틸 필라멘트 직경을 포함하는 웨이브 높이이다.

랩(wrap) 필라멘트는 스틸 코드의 형태를 고정하기 위해 외부 스트랜드 주위에 감싸진다.

코어 스트랜드 및 외부 스트랜드를 포함하는 스트랜드는 2층 구조 또는 3층 구조를 가질 수 있다. 2층 구조는 제1 코어 필라멘트가 있는 코어 층 및 제1 외부 필라멘트가 있는 외부 층을 포함하고, 반면에 3층 구조는 코어 층, 외부 층 및 중간 층을 포함한다. 2개 층을 초과하는 경우에, 중간 층 내의 필라멘트는 또한 제1 외부 필라멘트로 정의되고, 바람직하게는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형된다.

스틸 코드는 7×7+1, 7×(1+6+12)+1, (1+6)+6×(3+9+15) 또는(1+6+12)+6×(3+9+15)와 같은 임의의 공지된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 제2 목적에 따르면, 오프로드 타이어가 제공되고, 타이어는 다수의 벨트 층 및 카카스를 포함하고, 벨트는 스틸 코드에 의해 보강되고, 스틸 코드 중 적어도 하나는 코어 스트랜드 및 코어 스트랜드 주위에 꼬인 적어도 3개의 외부 스트랜드를 포함하고, 코어 스트랜드는 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 및 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 주위에 꼬인 다수의 제1 외부 필라멘트를 포함하고, 각각의 외부 스트랜드는 다수의 제2 필라멘트를 포함하고, 제1 외부 필라멘트 중 적어도 하나는 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되고, 제2 스틸 필라멘트 중 적어도 하나는 각각의 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형이다.

오프로드 타이어는 코어 필라멘트 이탈 위험성이 감소되며, 그래서 더 양호한 품질 및 더 긴 수명을 갖는다.

도 1은 7×7+1의 구조를 갖는 스틸 코드를 도시한다.
도 2는 스틸 코드로부터 풀린 예비성형된 스틸 필라멘트 및 직선형 스틸 필라멘트를 도시한다.

스틸 코드용 스틸 필라멘트는 와이어 로드로 제조된다.

와이어 로드는 먼저 표면 상에 존재하는 산화물을 제거하기 위해 기계적 디스케일링에 의해 그리고/또는 H₂SO₄ 또는 HCl 용액 내에서의 화학 산세에 의해 세척된다. 이어서 와이어 로드는 물로 헹궈지고 건조된다. 이어서, 제1 중간 직경까지 직경을 감소시키기 위해서, 건조된 와이어 로드에 대해서 제1의 일련의 건식 인발 동작을 실시한다.

이러한 제1 중간 직경에서, 예컨대 약 3.0 내지 3.5 mm에서, 건식 인발된 스틸 와이어에 패턴팅(patenting)으로 불리는 제1 중간 열처리가 이루어진다. 패턴팅은 약 1000℃의 온도까지 제1 오스테나이트화가 먼저 이루어진 후, 약 600-650℃의 온도에서 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태 단계가 이루어지는 것을 의미한다. 그 후에 스틸 와이어는 추가적인 기계적 변형을 위해 준비된다.

그 후에, 스틸 와이어는 제2의 직경 감소 단계에서 제1 중간 직경으로부터 제2 중간 직경까지 추가로 건식 인발된다. 제2 직경은 통상적으로 1.0mm 내지 2.5mm 범위이다.

이러한 제2 중간 직경에서, 스틸 와이어에, 약 1000℃의 온도에서 다시 오스테나이트화되고 그 후 펄라이트로의 변태를 허용하기 위해 600 내지 650℃의 온도에서 급랭하는, 제2 패턴팅 처리가 이루어진다.

만약 제1 및 제2 건식 인발 단계에서의 총 감소가 너무 크지 않다면, 와이어 로드로부터 제2 중간 직경까지 직접적인 인발 작업이 이루어질 수 있다.

이러한 제2 패턴팅 처리 후에 스틸 와이어에는 보통 황동 코팅이 제공된다: 구리가 스틸 와이어에 도금되고 아연이 구리에 도금된다. 열-확산 처리를 적용하여 황동 코팅을 형성한다. 대안적으로, 스틸 와이어에는 구리, 아연 및 코발트, 티타늄, 니켈, 철 또는 다른 공지된 금속의 제3 합금을 포함하는 삼원 합금 코팅이 제공될 수 있다.

황동 코팅된 또는 삼원 합금 코팅된 스틸 와이어에 이어서 습식 인발 기계에 의해 최종 일련의 단면 감소가 이루어진다. 최종 제품은 스틸 와이어로서 0.60 중량% 초과, 예컨대 0.70 중량% 초과, 또는 0.80 중량% 초과, 또는 심지어 0.90 중량% 초과의 탄소 함량, 전형적으로 2000MPa 초과, 예컨대 3800-2000d MPa, 또는 4100-2000d MPa 초과 또는 4400-2000d MPa(d는 스틸 와이어의 직경이다) 초과의 인장 강도를 가지며, 탄성중합체 제품의 보강을 위해 구성된다.

타이어의 보강을 위해 구성된 스틸 와이어는 전형적으로 0.05mm 내지 0.60mm, 예컨대 0.10mm 내지 0.40mm 범위 내의 최종 직경을 갖는다. 필라멘트 직경의 예는 0.10mm, 0.12mm, 0.15mm, 0.175mm, 0.18mm, 0.20mm, 0.22mm, 0.245mm, 0.28mm, 0.30mm, 0.32mm, 0.35mm, 0.38mm, 0.40mm이다.

스틸 필라멘트의 준비 후에, 코어 스트랜드의 외부 층 내에 위치되는 적어도 1개의 스틸 필라멘트, 바람직하게는 코어 스트랜드의 외부 층 내의 모든 스틸 필라멘트에, 예비성형 공정이 이루어지고, 그 다음에 모든 스틸 필라멘트에 꼬임 공정이 이루어져 스틸 코드를 형성한다.

예비성형 공정은 단일 크림핑, 2개의 상이한 평면에서의 이중 크림핑 또는 다각형 예비성형이다. 바람직하게는, 이는 단일 크림핑이며, 그것이 스틸 필라멘트에 더 적은 강도 손실을 유도하기 때문이다.

도 1은 제1 실시예를 도시한다. 스틸 코드(100)는 7×7+1의 구조를 갖고, 제1 코어 필라멘트(105)와 제1 외부 필라멘트(110)는 꼬임 공정 전에 예비성형되고, 각각의 외부 스트랜드는 필라멘트(115) 및 외부 스트랜드의 코어에 있는 필라멘트(120)를 갖고, 필라멘트(115, 120)는 꼬임 공정 이전에 직선형이고, 필라멘트(125)는 외부 스트랜드 주위에 감싸진다. 도 2는 필라멘트(105, 110, 115, 120)의 상이한 웨이브 형태를 도시한다. 웨이브 C, 필라멘트(105)의 웨이브 형태는, 단지 예비성형에 의해 야기된다. 필라멘트(110)의 더 작은 웨이브 형태인 웨이브 A는 꼬임 공정에 더하여 주로 예비성형에 의해 야기된다. 필라멘트(110)의 더 큰 웨이브 형태인 웨이브 B는 예비성형에 더하여 주로 꼬임 공정에 의해 야기된다. 필라멘트(115, 120)의 웨이브 형태는 꼬임 공정에 의해서만 야기되며, 필라멘트(115)의 웨이브 형태와 필라멘트(120)의 웨이브 형태는 필라멘트(115)와 필라멘트(120)가 상이한 꼬임 공정을 갖기 때문에 상이한 웨이브 높이를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이브 높이는 필라멘트가 윤곽 투영기에 의해 투영될 때 먼저 2개의 인접 마루 사이의 선을 그리고, 이어서 골로부터 그 선까지의 최단 거리를 측정함으로써 측정된다(웨이브 A, 웨이브 B 및 웨이브 C의 예를 참조). 이러한 짧은 거리는 스틸 필라멘트 직경을 포함하는 웨이브 높이이다.

비교 시험이 행해졌다. 표 1은 그 결과를 요약한다.

코어 필라멘트 고정력은 다음의 단계를 갖는 방법에 의해 시험된다: 첫째로, 평행하게 배열된 4개의 스틸 코드가 매립된 고무를 입힌 샘플을 만들어내고, 2개의 인접한 스틸 코드 사이의 거리는 1개의 스틸 코드의 중심으로부터 또 다른 스틸 코드의 중심까지 측정시 5mm이고, 고무를 입힌 샘플은 220×25×15mm (길이×너비×높이)의 크기를 갖는다; 둘째로, 고무를 입힌 샘플의 일 단부를 선택하고, 선택된 단부의 고무 화합물을 제거하고 스틸 코드를 그대로 두며, 고무를 입힌 샘플의 잔여부가 1인치의 길이를 갖도록 보장한다; 셋째로, 선택된 단부의 스틸 코드로부터 외부 스트랜드 및 제1 외부 필라멘트를 풀어 제1 코어 필라멘트를 노출시킨다; 넷째로, 제1 코어 필라멘트 중 하나를 고무를 입힌 샘플로부터 빼내고 그에 요구되는 힘을 기록한다. 기록된 힘은 코어 필라멘트 고정력이다.

상기 표로부터, 본 발명의 스틸 코드는 참조와 비교하여 코어 필라멘트 고정력에 상당히 높은 개선을 갖는다는 것이 명백하다. 제1 외부 필라멘트를 예비성형하는 고정력은 제1 코어 필라멘트만을 예비성형하는 고정력보다 10배 더 높다. 개선된 고정력은 코어 필라멘트 이탈의 위험을 감소시킨다.

제2 실시예는 7×(1+6+12) 스틸 코드이다. 스틸 코드의 각각의 스트랜드는 코어, 중간 층 및 외부 층으로 된 3층짜리 구조물을 갖는다. 중간 층 및 외부 층의 필라멘트는 꼬임 공정 전에 예비성형되고, 스틸 코드의 나머지 필라멘트는 꼬임 공정 이전에 직선형이다. 예비성형된 제1 외부 필라멘트는 그 길이를 따라 연속 웨이브 A 및 연속 웨이브 B를 포함하고, 웨이브 A는 0.290mm의 웨이브 높이를 갖고, 웨이브 B는 0.558mm의 웨이브 높이를 갖는다.

Claims

고무 보강용 스틸 코드로서, 상기 스틸 코드는 코어 스트랜드 및 상기 코어 스트랜드 주위에 꼬인 적어도 3개의 외부 스트랜드를 포함하고, 상기 코어 스트랜드는 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 및 상기 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트 주위에 꼬인 다수의 제1 외부 필라멘트를 포함하고, 각각의 상기 외부 스트랜드는 다수의 제2 필라멘트를 포함하는 스틸 코드에 있어서, 상기 다수의 제1 외부 필라멘트 중 적어도 하나는 상기 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되고, 상기 다수의 제2 스틸 필라멘트 중 적어도 하나는 각각의 상기 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형인 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제1항에 있어서, 상기 다수의 제1 외부 필라멘트 모두는 상기 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되는 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 코어 필라멘트는 상기 코어 스트랜드로 꼬이기 전에 예비성형되는 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 제2 스틸 필라멘트 모두가 상기 외부 스트랜드를 형성하기 위해 꼬이기 전에 직선형인 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 코어 필라멘트 또는 상기 제1 외부 필라멘트 상으로의 예비성형은 단일 크림핑, 2개의 상이한 평면에서의 이중 크림핑, 또는 다각형 예비성형인 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제1항 또는 제5항에 있어서, 예비성형된 제1 외부 필라멘트는 그 길이를 따른 연속 웨이브 A 및 연속 웨이브 B를 포함하고, 상기 웨이브 A는 웨이브 높이가 상기 웨이브 B와 상이하고, 상기 웨이브 A는 mm단위로 1.05×d₁ 내지 4×d₁ 범위의 웨이브 높이를 갖고, d₁은 상기 제1 외부 필라멘트의 직경이고, 상기 웨이브 B는 mm단위로 0.5×D₁ 내지 1.5×D₁ 범위의 웨이브 높이를 갖고, D₁은 상기 제1 외부 필라멘트의 포위 원의 직경인 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제6항에 있어서, 상기 웨이브 A는 mm단위로 1.05×d₁ 내지 3.5×d₁ 범위의 웨이브 높이를 갖고, 상기 웨이브 B는 mm단위로 0.7×D₁ 내지 1.2×D₁ 범위의 웨이브 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제3항에 있어서, 예비성형된 제1 코어 필라멘트는 그 길이를 따라 연속 웨이브 C를 포함하고, 상기 웨이브 C는 mm단위로 1.05×d₂ 내지 4×d₂ 범위의 웨이브 높이를 갖고, d₂는 상기 제1 코어 필라멘트의 직경인 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
제8항에 있어서, 상기 웨이브 C는 mm단위로 1.05×d₂ 내지 3.5×d₂ 범위의 웨이브 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 스틸 코드.
다수의 벨트 층 및 카카스를 포함하는 오프로드 타이어에 있어서, 상기 벨트는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 스틸 코드에 의해 보강되는 것을 특징으로 하는, 오프로드 타이어.