KR100763761B1

KR100763761B1 - 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸 코드

Info

Publication number: KR100763761B1
Application number: KR1020060016210A
Authority: KR
Inventors: 공재도; 김민안
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-10-04
Also published as: KR20070083022A

Abstract

본 발명에 의한 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸코드는, 타이어 용으로 사용되는 내층 3선과 외층 8선의 2층연 3+8 구조로서, 각 필라멘트의 직경이 0.1 ~ 0.4mm이며 내층과 외층의 꼬임주기가 5 ~ 40mm로 동일하게 되어 있고, 내층 3선과 외층 8선의 꼬임방향이 동일하게 되어 있으므로, 강도의 저하가 없으면서 스틸코드의 사용량을 줄여 비용을 절감하는 한편 타이어의 회전저항특성을 향상시켜 연비를 절감할 수 있으며 스틸코드의 생산단가를 줄이는 효과가 있다.

Description

꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸 코드{high tensile steel cord of 2 layer twisted in the same direction}

도1은 본 발명에 따른 2층연 구조의 고강도 스틸코드의 평면도,

도2는 도1의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 내층 14 : 외층

F1 : 내층 필라멘트 F2 : 외층 필라멘트

본 발명은 타이어의 고무제품 보강용으로 사용되는 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸 코드에 관한 것이다.

스틸 코드(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 탄소함량이 0.6 ~ 0.95 중량 %인 탄소강으로 된 직 경 5.0 ~ 5.5 mm인 와이어 로드를 직경 1.0 ~ 2.5 mm로 1차 신선 가공한 후 열처리 및 황동 도금을 실시하고, 다시 최종신선하여 직경 0.1 ~ 0.4mm, 강도 280 ~ 320 kgf/㎟의 필라멘트 여러 가닥을 용도에 따라 다양한 구조(1x2, 1x3, 2+2, 2+7, 3+6, 3+8, 3+9, 3+9+15, 1+18, 3/8+13 등)로 연선가공하여 생산한다.

이중에서 필라멘트가 2겹 또는 3겹의 층을 형성하도록 된 복연구조 스틸코드는 주로 트럭 및 버스용 스틸코드로 사용되어 왔다. 상기 복연구조 스틸코드의 대표적인 규격으로는 3+6, 3+9, 3+9+15 스틸코드이다.

이러한 복연구조 스틸코드 중에서 2층연 구조로 된 3+9 스틸코드는, 내층에 위치되는 필라멘트인 코어(core)는 3개의 필라멘트가 일정방향으로 꼬여져 이루어지고 이 코어를 감싸는 외층은 9개의 필라멘트가 상기 코어 층에 밀착되어 있는 구조로서, 외층을 감싸는 단선의 필라멘트인 스파이럴 랩(spiral wrap)이 추가적으로 존재할 수도 있다. 상기 내층을 구성하는 3개의 필라멘트는 서로 꼬여져 이루어지고, 상기 외층은 내층과 필라멘트경과 꼬임방향은 동일하나 꼬임길이가 다르게 되도록 연선되며, 상기 스파이럴 랩은 외층의 꼬임방향과 반대방향으로 연선된다.

그러나, 이러한 스틸코드는 필라멘트의 강도가 280 ~ 300 kgf/㎟ 수준의 노말 텐사일(normal tensile) 제품으로 강도가 낮아 타이어 적용시 스틸코드의 사용량이 많아지며 또한 연선가공시 스파이럴랩 공정까지 3단계의 공정을 거쳐야 하므로 스틸코드의 단가가 비싸지는 문제점이 있다.

또한, 스틸코드의 제조후 절단단면을 보면, 외층과 내층의 필라멘트간 틈새가 거의 없고 고무 토핑시 스틸코드 내부로의 고무침투가 어려워 고무접착력이 떨 어지며, 수분이나 염분 등이 침투할 때 고무침투가 거의 이루어지지 않은 필라멘트들 사이의 공극들이 이들의 이동통로가 되어 반복되는 타이어의 굴곡운동에 의해 스틸코드의 부식이 촉진되어, 결국 타이어의 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 스틸코드를 타이어에 적용할 경우, 스틸코드를 형성하고 있는 필라멘트들 사이의 불완전한 선접촉(line contact) 또는 점접촉(point contact)에 의한 마찰 및 수분 등이 첨가되어 일어나는 마손부식피로(fretting fatigue)로 인해 타이어의 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 내층과 외층, 그리고 스파이럴 랩의 꼬임방향 또는 꼬임길이가 상이하여 불완전한 선접촉을 형성하게 되면 타이어의 굴곡운동시 마찰 등에 의하여 마모가 빠르게 진행되는 것이다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 여러 가지 시도가 행해지고 있다. 일본특허 평7-109685호에서는 3+8 구조의 스틸코드를 제안하고 있는데, 이 스틸코드는 외층 9선 중 1선을 제거하여 틈을 만들고 다시 내층 3선과 외층 8선의 선경을 다르게 하여 상기 틈으로 고무 침투성이 좋게 하여 결국 타이어 내구성이 향상되는 방안을 제시하였다. 또한, 일본특허 평10-131065호에서는 상기 내층 3선의 형부를 외층 9선(혹은 8선)보다 크게 하여 틈을 만들어 내층으로의 고무침투성을 향상시키는 방법을, 일본특허 평6-33382호에서는 내층 3선을 편평화하여 고무 침투성을 향상시키는 방법을, 일본특허 평10-292277호에서는 내층 3선에 프리폼(preform)을 주어 고무 침투성을 향상시키는 방법을 제시하고 있다.

그런데, 종래 고무 침투성을 향상시키기 위해 제시된 스틸코드들은, 필라멘 트의 강도가 280 ~ 300 kgf/㎟ 인 노말 텐사일(normal tensile) 및 300 ~ 320 kgf/㎟ 인 하이 텐사일(high tensile) 스틸코드로서 강도가 낮아 타이어 제작시 내구성 저하 또는 스틸 코드 사용량 증가로 인한 회전 저항(rolling resistance) 저하 등으로 이어질 위험이 있다. 또한 내층과 외층의 꼬임 길이가 달라서 두 단계에 걸쳐 연선을 실시하여야 하므로 스틸코드 생산단가가 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 강도의 저하가 없으면서 스틸코드의 사용량을 줄여 비용을 절감하는 한편 타이어의 회전저항특성을 향상시켜 연비를 절감할 수 있으며 스틸코드의 생산단가를 줄이는 타이어용 2층연 구조의 고강도 스틸코드를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸코드는, 타이어용으로 사용되는 내층 3선과 외층 8선의 2층연 3+8 구조로서, 각 필라멘트의 직경이 0.1 ~ 0.4mm이며 내층과 외층의 꼬임주기가 5 ~ 40mm로 동일하게 되어 있고, 내층 3선의 꼬임방향과 외층 8선의 꼬임방향이 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 필라멘트의 탄소함량은 0.85 ~ 0.95 중량%이고 최종 신선가공 후의 인장강도는 340 ~ 380 kgf/㎟ 로 되어 있거나, 상기 필라멘트의 탄소함량의 0.85 ~ 0.95 중량%이고 최종 신선가공 후의 인장강도는 380 ~ 420 kgf/㎟ 으로 되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 스틸코드의 평면도이고, 도2는 도1의 단면도이다. 도시한 바와 같이 본 발명은 내층 3선과 외층 8선의 2층연 3+8구조의 스틸코드로서, 각 필라멘트(F1)(F2)의 직경은 0.1~ 0.4mm이고, 내층(12)의 꼬임길이(주기) A와 외층(14)의 꼬임길이(주기) B는 5 ~ 40mm로 동일하다. 그리고, 내층과 외층의 꼬임방향도 동일하게 되어 있다.

이때, 각 필라멘트는 탄소함량은 0.85 ~ 0.95 중량%이고 최종 신선가공 후의 인장강도는 340 ~ 380 kgf/㎟ 로 되어 있거나, 상기 필라멘트의 탄소함량의 0.85 ~ 0.95 중량%이고 최종 신선가공 후의 인장강도는 380 ~ 420 kgf/㎟ 으로 되어 있다. 상기 필라멘트의 인장강도는 탄소함량 및 신선가공 횟수에 따라 정해진다.

이러한 필라멘트는 상기 탄소함량(0.85 ~ 0.95 중량 %)을 가진 와이어 로드를 사용하여 공지의 신선가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 소정의 직경(0.1 ~ 0.4mm)으로 최종 신선한 후 연선가공하여 스틸코드로 성형된다.

[실시예 1]

탄소함량이 0.92중량%인 탄소강 선재를 인발가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 직경 0.22mm로 최종신선한 후, 연선가공하여 3+8 x 0.22 ST 스틸코드를 생산하고 그 물성을 Test한 결과를 [표 1]에 나타내었다.

[비교예 1]

탄소함량이 0.82중량%인 탄소강 선재를 인발가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 직경 0.22mm로 최종신선을 한 후 연선가공하여 3+8 x 0.22 HT 스틸코드를 생산하고 그 물성을 Test한 결과를 [표 1]에 나타내었다.

[비교예 2]

탄소함량이 0.72중량%인 탄소강 선재를 인발가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 직경 0.22mm로 최종신선을 한 후 연선가공하여 3+9 x 0.22+W NT 스틸코드를 생산하고 그 물성을 Test한 결과를 [표 1]에 나타내었다.

[표 1]

항목		단위	실시예1	비교예1	비교예2
항목		단위	3+8x0.22ST	3+8x0.22HT	3+9x0.22NT+W
꼬임길이	내층	mm	12	6	6
	외층	mm	12	12	12
	Wrapping	mm	-	-	3
꼬임방향			S/S	S/S	S/Z/S
소선경		mm	0.22	0.22	0.22
코드경		mm	0.9	0.9	1.2
절단하중		Kgf	143	132	51
절단신율		%	2.6	2.4	2.4
저하중신률		%	0.054	0.047	0.05
단위중량		g/m	3.35	3.35	3.63
접착력		%	125(95)	120(90)	115(95)
RBT 피로시험			110이상	100이상	90이상

[실시예 2]

탄소함량이 0.92%인 탄소강 선재를 인발가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 직경 0.22mm로 최종신선을 한 후 내층와 외층을 시계방향으로, 꼬임길이를 12.5mm로 동일하게 연선가공하여 3+8 x 0.22 UT 스틸코드를 생산하고 그 물성을 Test한 결과를 [표 2]에 나타내었다.

[비교예 3]

탄소함량이 0.82%인 탄소강 선재를 인발가공, 열처리 및 황동도금을 실시하고 다시 직경 0.22mm로 최종신선을 한 후 내층의 꼬임길이를 6mm, 외층의 꼬임길이를 12mm로 연선가공하여 3+8 x 0.22 HT 스틸코드를 생산하고 그 물성을 Test한 결 과를 [표 2]에 나타내었다.

[표 2]

항목		단위	실시예2	비교예3
항목		단위	3+8x0.22UT	3+8x0.22HT
꼬임길이	내층	mm	12.5	6
꼬임길이	외층	mm	12.5	12
꼬임방향			S/S	S/S
소선경		mm	0.22	0.22
코드경		mm	0.9	0.9
절단하중		kgf	150	132
절단신률		%	2.6	2.4
저하중신률		%	0.054	0.047
단위중량		g/m	3.35	3.35
접착력		%	125(95)	120(95)
RBT 피로시험			120이상	100이상

상기 [표 1] 및 [표 2] 항목 중에서 접착력에 관한 부분의 ( )안의 수치는 고무접착력을 시험한 시편의 고무부착율(rubber coverage)을 백분율로 나타낸 것이다.

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예1 및 실시예2는 고강도의 카본 스틸로 이루어진 스틸코드를 통해 기존의 스틸코드와 동일 강도를 유지하면서 스틸 코드의 사용량을 감소시킬 수 있어, 타이어 제조시 스틸 코드 비용을 절감할 수 있는 한편 타이어의 회전저항특성을 향상시켜 연비를 절감할 수 있게 된다.

그리고 본 실시예에 의하면 내층과 외층의 꼬임길이(주기)가 동일하므로 고강도 스틸코드를 생산할 경우 1 Step 연선으로 스틸코드 생산이 가능하여 스틸코드 생산단가를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의한 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸코드에 의하면, 강도의 저하가 없으면서 스틸코드의 사용량을 줄여 비용을 절감하는 한편 타이어의 회전저항특성을 향상시켜 연비를 절감할 수 있으며 스틸코드의 생산단가를 줄이는 효과가 있다.

Claims

삭제
타이어용으로 사용되는 내층 3선과 외층 8선의 2층연 3+8 구조로서,

각 필라멘트의 직경이 0.1 ~ 0.4mm이며 내층과 외층의 꼬임주기가 5 ~ 40mm로 동일하게 되어 있고, 내층 3선의 꼬임방향과 외층 8선의 꼬임방향이 동일하게 되어 있되,

상기 필라멘트의 탄소함량은 0.85 ~ 0.95 중량%이고, 최종 신선가공 후의 인장강도는 340 ~ 380 kgf/㎟ 로 되어 있는 것을 특징으로 하는 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸코드.
타이어용으로 사용되는 내층 3선과 외층 8선의 2층연 3+8 구조로서,

각 필라멘트의 직경이 0.1 ~ 0.4mm이며 내층과 외층의 꼬임주기가 5 ~ 40mm로 동일하게 되어 있고, 내층 3선의 꼬임방향과 외층 8선의 꼬임방향이 동일하게 되어 있되,

상기 필라멘트의 탄소함량은 0.85 ~ 0.95 중량%이고, 최종 신선가공 후의 인장강도는 380 ~ 420 kgf/㎟ 으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 꼬임방향이 동일한 2층연 구조의 고강도 스틸코드.