KR940005929B1 - 타이어 보강재용 스티일코드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

타이어 보강재용 스티일코드

제1도는 본 발명에 의한 스티일코드 구조를 보이는 사시도.

제2도는 종래기술 1에 의한 스티일코드 구조를 보이는 사시도.

제3도는 종래기술 2에 의한 스티일코드 구조를 보이는 사시도.

제4도는 본 발명에 의한 스티일 코드의 0°, 90°, 180°, 270°, 360°지점에서 꼬임구조도.

제5도는 스티일코드와 고무와의 중합체에 대한 굴곡피로도 시험 장치원리도. (3-ROLL FATIGUE TESTER)

제6도는 스티일코드의 연선장치에 대한 원리도. (일명 : Out-In type)

제7도는 또 다른 스티일코드의 연선장치에 대한 원리도. (일명 : In-Out type)

제8도는 본 발명에 의한 스티일코오드 단면구조와 상기 도면 제2도에 의한 종래기술의 단면구조와의 대비도.

제9도는 본 발명에 작용되는 편평, 타원형 소선의 구조형성도.

제10도는 제9도에 대한 성형장치원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 제1소선집단 200 : 제2소선집단

본 발명은 타이어(Tire) 및 벨트(Belt)등의 구성물인 탄성 중합체의 재료보강용으로 이용되는 스티일코드에 관한것으로, 특히, 탄성체(고무)와 보강재(스티일코드)를 결속시켜 탄성중합체(타이어, 벨트 등)를 이루는 과정에서, 고무침투성을 증대되도록 하여 접착력 증대와, 굴곡피로특성을 양호하게 증대시킴과, 절단력이 증대되고, 스티일코드의 직경을 작게하여 타이어로서 제조완료된 상태에서 타이어의 성능을 향상시킬 수 있도록 특수하게 구성된 연선형태를 갖는 타이어 보강재용 스티일코드를 제공하는데 기술목적이 있다.

일반적으로 탄성체인 고무를 사용하는 타이어의 보강재로 쓰이는 스티일코드로서 요구되는 물성으로서는 절단력이 되도록 양호해야되고, 동시에 굴곡내피로특성 및 고무와의 접착력을 좌우하는 고무침투성이 양호한 구조를 지녀야하며, 소선간에 마찰이 국부적으로 작용되지 않는 구조를 지니므로서 고무와의 중합체 상태를 지니는 타이어 및 벨트 등으로서의 제품성능이 결정되어지는 것이다.

이와같이 탄성체인 고무와 결속시키는 탄성중합체에 이용되는 스티일코드로서 지녀야할 각종 특성을 충족 내지는 이상적인 조건에 접근하려고 여러형태의 스티일코드에 대한 연구개발이 되어 최근에 소개되고 있는 기술내용으로서는 도면 제3도에 도시된 바와같이 스티일코드(규격 1×4구조)는 굴곡피로 특성은 우수하지만 스티일코드를 이루고있는 소선가닥의 전구간에 걸쳐 선접촉으로 이루어져 고무침투성이 불리하여 내부에 공극(Void)이 형성 유지되므로서 차량의 타이어 제조에 적용했을때 주행중 발생되는 노면으로부터 반복적인 충격으로 인해 타이어의 트레부위가 손상될 경우 습기가 침투되어 스티일코드 내부의 공극을 통하여 모세관 현상에 의해 습기 침투의 통로 역할을 하여 연속된 스티일코드 전구간에 걸쳐 부식분위기 확산이 쉽게 발생됨에 따라 스티일코드와 고무간에 분리 현상이 초래되어 타이어가 급격히 훼손되는 문제점을 가진 스티일코드의 구조적인 결점을 지니고 있었다. 즉, 굴곡피로특성은 양호하나 고무와의 접착력에서 불량한 구조이다.

한편, 도면 제2도에 도시한 바와같은 스티일코드(규격 2+2)의 경우는 코드내부에 공극(Void)이 없음으로 인해 고무침투성은 양호하지만, 굴곡피로특성은 상기의 1×4구조 스티일코드에 비해 불리한 문제점이 있었다. 즉, 종래의 기술로서는 양호한 굴곡피로특성과 양호한 고무침투성을 동시에 만족케하는데는 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술문제점을 감안하여 절단력은 종래의 구조와 동일하거나 오히려 증가되면서 코드의 직경은 작게되는 한편, 굴곡피로특성과 고무침투성이 공히 매우 양호하여 공기주입 레디얼 타이어 등의 보강재에 적절한 최상의 스티일코드를 제공하게 된것으로서 그에대한 구체적인 설명을 하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 스티일코드의 단면구조로서는 원형단면을 갖는 제1소선집단과, 편평 타원형상의 단면을 갖는 제2소선집단과의 연선형태에 해당되는 것으로서, 상기 제1소선집단은 평행하게 나란히 배열되어 있고, 상기 편평타원형상 단면을 갖는 제2소선집단에 의해 나선형상으로 제1소선집단 둘레를 감싸여 꼬여진 형태의 구조적인 특징을 갖는다.

한편, 제2소선집단에 이용되는 소선의 편평비는 0.95≤f≤0.6의 범위를 만족시키는 편평 타원 형상을 지니며, 상기 편평비는 도면 제9도에서와 같이

D_θ=원형의 소선경,

D₁=압연에 의한 편평타원형상을 갖는 소선의 단경(최소직경)을 나타낸다.

또한, 스티일코드를 구성하는 소선의 선경은 0.175 내지 0.40mm 정도이고, 선재의 주요성분인 탄소함유량은 0.75 내지 0.95wt%이면서 황동도금된 상태의 소선을 이용함이 가장 적절하다. 그리고 연선 피치(pitch)가 8.0 내지 20.0mm 범위로 구성되어지며 만약, 피치가 20mm 이상커지면 굴곡피로특성 및 집속성(集束性)이 저하되고, 8.0mm 이하이면 코드강도 및 생산성에서 불리해진다. 이하, 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면에 의거 스티일코드의 구조 및 그에 따른 작용효과를 상세히 설명한다.

도면 제1도에 도시된 바와같이 원형단면을 갖는 제1소선집단(100)과, 편평 타원형상을 갖는 제2소선집단(200)과의 연선구조를 지니는 것으로서, 상기 제1소선집단(100)에 해당하는 2가닥의 제1소선집단(100)은 코드의 길이방향으로 평행하게 나란히 배열되어지고, 상기 제2소선집단(200)에 해당하는 2가닥의 편평 타원형상의 제2소선집단(200)에 의해 상기 제1소선집단(100)의 둘레를 감싸며 꼬여진 연선구조를 지닌다.

이와같은 본 발명에 의한 스티일코드의 연선구조에 대해 더욱 자세하게 설명하기 위해 도면 제1도에 의한 본 발명의 스티일코드 연선의 1피치에 대해 1/4 등분하여 절단시 단면의 배열을 보면, 도면 제4도에서와 같이 나타난다. 도면 제4도에 의하면, 연선의 초기(0°)지점, 90°지점, 180°, 270°지점, 360°지점으로 구분되어 각기 소선집단의 배열위치를 달리하면서 360°지점에는 원래상태로 되면서 반복적으로 서로 꼬여져 있는 상태를 지닌다.

이와같은 본 발명에 의한 연선구조로된 스틸일코드와, 도면 제2도, 제3도에 도시한 종래기술 1과 종래기술 2에 연선구조를 갖는 스티일코드를 소선경 0.25mm로 동일한 소선을 이용하여 연선시킨후, 타이어보강재용 이라는 특정 목적품으로서 요구되는 물성에 해당하는 굴곡피로특성, 고무침투도, 절단력, 코드의 직경, 접착력 및 접착외관 등을 비교해본 결과 표 1)과 같이 나타남을 확인할 수 있었다.

[표 1]

본 발명품과 종래품 1)2)와의 물성대비표.

* 초기접착시험조건 : A고무 : 160℃×15분

B고무 : 177℃×12분

Mold Type : 1/2인치 두께를 갖는 패드(pad)

* * 시효조건 : 열습시효(MPA) 70℃×96%RH×7day

MPA=Moisture Permeation Adhesion

○ 초기접착평가 시험방법은 미국표준시험방법(ASTM 2229)에 의해 A, B의 2종류 고무성분을 이용하여 평가실시하였다.

상기의 표 1)에서와 같이 본 발명품은 고무침투도가 100%로서 양호하며 그 이유로서는 연선된 코드에 공극(Void)이 존재하지 않고, 침투되는 고무에 대해 소선간에 개방된 상태의 구조를 지니므로서 가능했던것이다.

그로인해, 고무와의 접착력 특히 시효접착력에서 종래품 1)2)에 대비해 우수함을 알수있었으며, 그 이유는 종래품 1과 대비에서 편평타원 단면형상을 갖는 소선으로 이루어진 제2소선집단(200)으로 인해 고무와의 접착면적이 증가되므로서 가능했고 또한, 접착강도에서 더욱 증가되었음을 확인할 수 있는바, 이는 타이어용 보강재라는 사용용도에 비추어볼때 장기간 주행사용시 접착성노화 현상을 최소화시켜 고무와 코드간에 분리 현상을 방지할 수 있게되는 것이다.

또, 종래품 1(규격 2+2)(도면 제2도)과 비교하면 도면 제8도에서와 같이 내부의 제1소집단 2가닥과 외부의 제2소선집단 2가닥간에 접촉면적이 본 발명품의 경우 편평함으로 인해 인접소선간의 마찰에 의해 마멸현상(fretting)이 감소되어 굴곡 피로특성치가 현저히 개선되었음을 도면 제5도에서와 같은 시험장치에 의해 확인할 수 있었다.

그리고 코드(Cord)경 비교에서도 종래품 1(도면 제2도)과 비교시 도면 제8도 1에서와 같이 제2소선집단의 소선이 편평함으로 인해 기하학적으로 Do(1-f)만큼 코드직경 감소효과를 가져와 타이어 톱핑 시트(Tire topping sheet) 두께를 얇게 하는것이 가능함으로 타이어의 경량화로 인해 자동차의 연비개선과 타이어의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 절단력도 본 발명품에서는 제1, 제2소선집단간의 인장파단 시험시 소선간의 접촉면압이 상대적으로 넓어짐으로 인하여 종래품 1의 구조(도면 제2도, 제8도)처럼 점접촉에 의한 국부적인 응력이 수반되지 않으므로 절단력이 향상되어짐을 확인할 수 있었다.

다음은 본 발명 스티일코드(A)를 연선장치에 의한 제조방법을 구체적으로 설명하고 있다. 제조 가능 연선기 종류는 Out-In(도면 제6도), In-Out(도면 제7도) Type 2도 연선기에서 모두 제조 가능하며, 본 발명에서는 In-Out Type 2도 연선기에서의 제조방법을 설명하기로 한다.

연선기(B)는 원형단면을 갖는 제2소선집단의 소선공급보빈(3)과 편평 타원형상의 단면을 같은 제2소선집단의 소선공급보빈(9)에 의해 소선이 풀리면서 공급되어진다. 제1소선집단의 소선가닥수와 동일한 갯수의 공급보빈(3)으로부터 각 소선(1)을 인출하여 배선로라(4)(5)를 경유하고 연선기 내부의 회전체(7)에 부착된 배선로라(6)을 걸쳐서 반대편 배선로라(8)를 통과하여자로 배선되고, 꼬임을 형성시키는 회전체 내부에 장착되어 있는 크래들(cradle)내의 편평 타원형상의 소선 공급보빈(9)로부터 인출된 2개의 소선(2)는 배선로라(10)을 통과후 소선(1)과 함께 배선경판(11) 및 보이스(12)를 통과한 후 회전체의 회전축을 따라 인출되면서 편평타원형 소선(2)가 나선형으로 소선(1)의 주위를 둘러 싸면서 꼬이기 시작한다. 회전체가 1회전시 마다 회전체 내에 부착된 배선로라(13)과 (14)부근에서 동시에 2피치로써 연선 되어진다.

바깥에서 공급된 소선(1)은 회전체의 회전축을 따라자로 통과하면서 잠시 연선이 형성된후 보이스(12)를 깃점으로 다시 풀리면서 꼬임 피치가인 평행한 배열로 연선없이 나타나며, 그후, 오바 트위스터(Over Twister)(15), 교정로라(16), 인출드럼(17), 트라버스(18)을 통과하여 최종완재품이된 스티일코드(A)가 권취 스풀(19)에 권취된다.

한편 소선을 편평 타원형으로 만들기 위해서 도면 제10도에서와 같이 압연로라를 양쪽으로 설치하여 압착하여 형성시킬 수 있고, 타원형의 경우는 신선공정에서 이형 다이스를 이용하여 제조할 수도 있다. 편평비율의 크기 및 생산성향상을 위해 한개 이상의 압연로라를 사용할 수 있고, 신선공정 또는 연선공정에서 압연로라를 장착시켜 사용할 수도 있다. 소선의 편평비는 95%를 초과할 경우는 본 발명의 효과를 기대할 수 없으며, 60% 미만일 경우는 생산성 및 작업성에 불리해지기 때문에 95%-60%의 편평비 범위가 바람직하다. 상기의 실시예에 따라 본 발명의 정신과 기술사상을 벗어남이 없이 숙련된 기술로 수정변경이 가능하다.

이상에서와 같은 본 발명에 의한 스티일코드의 연선구조는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된것이다. 동일한 소선을 이용하여 구조별로 비교한 결과 종래품과 대비하여 소선이 편평함으로 인해 인접소선간의 접촉면적이 증가되어 타이어 주행중에 수반되는 굴신운동에 의한 굴곡변형을 받을시 국부적인 점접촉에 의해 소선간의 마찰에 의한 마멸현상(Fretting)이 감소되어 굴곡피로 특성치가 현저히 개선되었고, 또한 코드의 연선구조에서 기하학적으로 내부 연속적인 공극(Void)이 없어 그로인한 고무침투성이 양호하며, 습기침투에 의해 초래된 부식으로 인한 고무와 접착성 저하문제 방지로 인해 타이어 주행시 고무와 코드간에 분리현상이 발생되는 문제를 개선할 수 있다.

그리고, 단면구조의 형상이 이형도합(異形度合)이 크기 때문에 더욱이 편평형상에 의한 고무와의 접촉면적을 증대시킴으로써 접착성을 풍부하게함은 물론, 구조적인 특이성에 의해 기하학적으로 Do(1-f)만큼 코드 경의 감소 효과를 가져와 타이어 톱핑시트(Tire topping sheet)두께를 얇게 유도 가능함으로 타이어의 경량화에 의한 자동차의 연비개선과 타이어 성능을 향상시킬 수 있었고, 또한 제1, 2집단간의 인장파단 시험시 소선간의 접촉면압이 상대적으로 넓어짐으로 인해 약간의 절단력 상승이 있다.

따라서 본 발명에 의한 스티일코드는 고무와의 접착 결속으로 제조하여서되는 탄성중합체라는 특정용도에서 요구하는 제반물성을 동시에 만족케하여 공기 주입 래디얼 타이어 등의 보강재에 적절한 최상의 스티일코드를 제공케하는 새로운 구조인 것이다.

Claims (3)

1. 선경 0.175 내지 0.40mm, 탄소 함유량 0.70 내지 0.95wt%인 황동도금된 소선을 연선 피치 8.0 내지 20.0mm로 연선되어지는 통상의 스티일코드에 있어서, 원형 단면을 갖는 제1소선 집단의 소선을 평행으로 나란히 배열시키고, 편평 타원형상을 갖는 제2소선집단의 소선을 나선형상으로 상기의 제1소선집단 둘레를 감싸면서 꼬여진 것을 특징으로 하는 타이어 보강재용 스티일코드.
2. 제1항에 있어서, 제1소선집단의 소선 단면은 원형이고, 제2소선 집단의 소선은 편평비(f)가 0.95≤f≤0.6의 조건을 갖는 편평타원형상으로 됨을 특징으로 하는 타이어 보강재용 스티일코드.
3. 제1항에 있어서, 제2소선집단의 소선가닥수가 제1소선집단의 소선가닥수와 같거나 작게하면서 상기 제1소선집단의 소선가닥수는 2-5범위에서 연선됨을 특징으로 하는 타이어 보강재용 스티일코드.