KR100916917B1

KR100916917B1 - 단선 스틸코드

Info

Publication number: KR100916917B1
Application number: KR1020070112418A
Authority: KR
Inventors: 이형은; 김민안
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-09-09
Also published as: KR20090046339A; JP2011502217A; CN101848804A; WO2009061021A1; EP2219857A1; EP2219857A4; US20100261032A1

Abstract

본 발명은 강도 및 고무 접착력이 향상된 공기압 타이어의 고무제품 보강용으로 사용되는 단선 스틸코드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 또는 복수개의 파형을 포함하는 파형영역과 비파형영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명에 따른 단선 스틸코드는 고강도 특성으로 타이어 제조시 스틸코드 사용량을 대폭 절감할 수 있어 타이어 경량화를 실현할 수 있으며 생산공정의 단순화로 제조원가를 절감을 할 수 있다.

단선스틸코드, 연신율, 파형

Description

단선 스틸코드{Single wire steel cord}

본 발명은 강도 및 고무 접착력이 향상된 공기압 타이어의 고무제품 보강용으로 사용되는 단선 스틸코드에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나 또는 복수개의 파형을 포함하는 파형영역과 비파형영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드에 관한 것이다.

근래, 지구 환경보호 등 여러가지 이유로 자동차 연비개선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이를 위하여 타이어 경량화가 추진되고 있다. 따라서 두께가 얇고 가벼운 단선 스틸코드를 개발하는 것이 급선무가 되고 있다.

승용차용 레디얼 타이어 벨트층에는 1×n구조의 스틸코드가 일반적으로 사용되고 있는데 이러한 구조의 스틸코드는 높은 강성을 가지지만, 그 반면 노면이 울퉁불퉁한 비포장 도로에서는 타이어의 반발력이 지나치게 강해져 승차감이 좋지 않다. 또한, 트레드 표면에 균열을 만들기 쉽고, 균열로부터 타이어 내부에 빗물 등이 침입해서 조기에 코드 와이어가 부식한다. 또한, 타이어가 변형되거나 진동하 거나 하면 꼬아 합쳐진 와이어끼리가 서로 마찰되어 마모되는 소위 플래팅마모(fretting wear)를 발생시켜 코드 와이어가 피로파단을 발생하기 쉬워진다는 문제점이 있다.

이들 문제를 해결하기 위해 여러가닥을 꼬아서 제조된 스틸코드 대신에 필라멘트 한가닥을 가공하여 제조한 단선 스틸코드를 타이어의 벨트층에 이용하는 것이 제안되고 있다. 단선 스틸코드는 연선 구조의 스틸코드에 비해 가소성이 뛰어나기 때문이다.

그러나, 종래의 연선 구조(1×n)의 코드나 필라멘트의 단면이 원형인 단선 스틸코드에서는 와이어의 재질요인이나 신선기(伸線機) 혹은 연선기(撚線機) 등의 기계적 요인에 의해 코드의 회전성이나 직선성의 변동이 크게 생기는 문제점이 있다. 특히 회전성은 변동이 크므로 일반적인 품질보증 레벨에서도 각 제품마다 검사가 행해지는 것이 현 상태이다.

이에 따라 단면이 원형이 아닌 단선 스틸코드가 제안되고 있다. 일본 특허 평11/143234에서는 편평화된 단선 스틸코드에 웨이브 형상으로 가공을 하여 스틸코드의 직선성과 회전성을 개선하도록 되어 있다. 국내특허 10-0318896에서는 편평화된 단선 스틸코드 자체에 비틀림(Twist)을 가하여 접착력을 개선하도록 되어 있다. 또한 10-0567812에서는 편평화된 단선 스틸코드에 비틀림 응력을 주어 일정한 간격으로 나선형상으로 꼬임이 이루어지도록 하여 접착력과 신율 등의 특성을 개선하도록 되어 있다.

이와 같이, 현재에는 원형 단선 스틸코드 대신에 편평화된 단선 스틸코드 가 주로 사용하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결함과 동시에 추가적인 개선을 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 회전성과 파단신율 등 특성을 개선하고, 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화 효과 및 자전(잔류 회전응력), 직선성(AH), 접착력이 우수하고, 작업성을 향상시킬 수 있는 단선 스틸코드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하나 또는 복수개의 파형을 포함하는 파형영역과 비파형영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드를 제공한다.

본 발명의 단선 스틸코드는 회전성이 개선되고, 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화 효과 및 자전(잔류 회전응력), 직선성(Arc Height: AH), 접착력이 우수하고 제품 제조단계 시 공정이 간단하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면들에 있어서, 길이, 선경, 파형의 수 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 단선 스틸코드의 제조방법을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 탄소함량이 0.7% 내지 2%이고, 인장강도가 270 내지 480㎏/㎟이며, 선경(d)이 0.2㎜ 내지 1㎜인 필라멘트(10a)를 제공한다.

상기 필라멘트(10a)의 인장강도가 270 내지 480㎏/㎟이고, 선경(d)이 0.2 내지 1㎜이면, 제조시간, 및 제조원가의 상승없이 스틸코드로서의 기능을 하는 필라멘트를 제조할 수 있다.

상기 필라멘트(10a)는 와이어 로드(wire rode)를 1차 신선하여, 예비 필라멘트를 형성하고, 상기 예비 필라멘트를 패턴팅(patenting) 처리 한 후, 황동도금하고 복수회 신선하여 형성할 수 있다.

이때, 상기 와이어 로드는 탄소함량이 0.7% 내지 2%인 탄소강이며, 직경이 공동규격인 5.5㎜인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 필라멘트(10a)를 파형형성부(21), 및 파형비형성 부(22)를 포함하는 나선형부기(20)의 사이에 도입하여, 상기 필라멘트(10a)에 파형(110a)을 형성한다.

이때, 상기 파형(110a)의 주기(t)는 1㎜ 내지 10㎜이고, 상기 파형(110a)의 높이(h)는 0.24mm 내지 3.0㎜인 것이 바람직하다. 상기 파형(110a)의 주기(t) 및 높이(h)가 상술한 범위를 만족하면, 본 발명에서 원하는 연신율의 제품을 생산할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 상기 파형형성부(21)와 대응되는 영역을 파형영역(110)이라 하고, 상기 파형형성부(22)와 대응되는 영역을 비파형영역(120)이라 한다.

상기 나선형부기(20)로 소결합금(WC)을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 파형형성부(21)는 원하는 파형에 따라 조절할 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 2에 설명된 과정을 반복하여, 하나 또는 복수개의 파형(110a)을 포함하는 파형영역(110)과 비파형영역(120)을 포함하며, 이로 인해 연신율이 0.5 내지 3%인 단선 스틸코드(10)를 완성한다.

상기 파형영역(110)과 비파형영역(120)은 1:9 내지 9:1의 길이 비로 반복되는 것이 바람직하다. 상기 파형영역(110)과 비파형영역(120)이 상술한 길이 비로 반복되면, 직선조정 및 연신율조정이 용이한 이점이 있다.

더 상세하게는 상기 파형영역(110)과 비파형영역(120)의 길이는 1㎜ 내지 100㎜인 것이 바람직하고, 상술한 범위를 만족하면, 직선조정 및 자전조정이 용이한 이점이 있다.

또한, 상기 파형영역(110)은 1 내지 100개의 파형(110a)을 포함하는 것이 바람직하며, 1 내지 10개의 파형(110a)을 포함하는 것이 더 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 직선조정 및 자전조정이 용이한 이점이 있다.

상기 단선 스틸코드(10)은 형부율이 120 내지 300%인 것이 바람직하고, 상술한 범위를 만족하면, 직선성개선 및 원하는 연신율을 조절할 수 있는 이점이 있다.

※ 형부율= h(파형의 높이)/d(선경)×100

이로써, 본 발명의 단선 스틸코드에 대한 설명을 마친다.

본 발명의 단선 스틸코드는 회전성이 개선되고, 파단신율이 증가하여 타이어의 굴곡운동에 의한 내충격성 강화 효과 및 자전(잔류 회전응력), 직선성(AH), 접착력이 우수하고 제품 제조단계 시 공정이 간단하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

1) 실시예1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5㎜인 와이어 로드를 선경이 1.90㎜가 되도록 1차 신선한 후 패턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40㎜이 되도록 2차 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 부분적으로 나사형부기를 사용하여 4개의 파형을 포함하는 파형영역이 10㎜, 비파형 영역이 10㎜가 되도록 파형을 부여하였고 직선교정 R/O를 사용하여 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

2) 비교예1

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5㎜인 와이어 로드를 직경 1.90㎜가 되도록 1차 신선한 후 패턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40㎜이 되도록 2차 신선하여 필라멘트를 제조하였다. 필라멘트에 직선교정 R/O를 사용하여 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.

3) 비교예2

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5㎜인 와이어 로드를 직경 1.90㎜가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40㎜까지 2차 신선하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 압착 롤러를 사용하여 단경/장경의 편평비가 0.80가 되도록 제조하였고 직선교정 R/O 를 사용하여 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

4) 비교예3

탄소함량이 0.82%, 직경이 5.5㎜인 와이어 로드를 직경 1.90㎜가 되도록 1차 신선한 후 페이턴팅 처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.40㎜까지 2차 신선하여 필라멘트를 준비하였다. 이후 나사형부기를 사용하여 필라멘트 전 영역에 파형을 부여하고 직선교정R/O를 사용하여 스틸코드를 제조 후 물성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

샘플구분		실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
필라멘트	단경 (㎜)	0.40	0.40	0.36	0.40
	장경 (㎜)	0.40	0.40	0.45	0.40
	편평비	1	1	0.8	1
파형영역의 길이(㎜)		10	-	-	전영역
비파형영역의 길이(㎜)		10	-	-	-
자전 (회/6m)		0	-6	-2	0
직선성(AH) (㎜/40cm)		5	10	20	28
연신율 (%)		2.0	0.8	0.8	4.6
접착력 (kg/0.5in)		22	16	17	22

표 1을 참조하면, 실시예 1과 비교예 1을 비교해보면, 자전(잔류 회전응력) 이 개선되었으며 파단신율이 높아짐으로 해서 굴곡운동에 의한 타이어의 내충격성이 강화되는 효과를 볼 수 있다.

실시예 1과 비교예 2를 비교해보면, 비교예 2에서는 압착R/O를 사용함으로 인하여 직선성이 열세해져 타이어 제조시 고무 톱핑(Topping) 작업 및 톱핑 시트(Topping Sheet) 재단 작업시 작업성이 저하된다.

위의 실시예에서 본 바와 같이, 나사형부를 사용하여 필라멘트에 파형을 부여하면 신율이 높아져 굴곡운동에 의한 타이어의 내충격성이 강화되며 자전(잔류 회전응력)개선, AH(직선성)개선 및 접착력이 우수해지는 것을 알 수 있다.

실시예 1과 비교예 3을 비교해보면, 비교예 3에서는 전체적인 파형부여로 인하여 연신율이 스틸코드에서 요구되는 수준이상으로 높아지며 직선성이 열세해져 타이어 제조시 고무 톱핑(Topping) 작업 및 톱핑 시(Topping Sheet) 재단 작업시 작업성이 저하된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 단선스틸코드의 제조방법을 나타낸 도면들이다.

Claims

하나 또는 복수개의 파형을 포함하는 파형영역과 비파형영역을 포함하고,

상기 파형영역과 비파형영역이 1:9 내지 9:1의 길이 비로 반복되는 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 단선 스틸코드는 신율이 0.5% 내지 3%인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 파형은 높이가 0.24㎜ 내지 3.0㎜이고, 주기가 1㎜ 내지 10㎜인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 파형의 형부율이 120% 내지 300%인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 파형영역의 길이는 1㎜ 내지 100㎜인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 비파형영역의 길이는 1㎜ 내지 100㎜인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 단선 스틸코드의 선경이 0.20㎜ 내지 1.0㎜인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.
청구항 1에 있어서,

상기 단선 스틸코드의 탄소함량은 0.7% 내지 2%이며, 인장강도는 270㎏/㎟ 내지 480㎏/㎟인 것을 특징으로 하는 단선 스틸코드.