KR100759695B1 - 유기섬유와 금속 필라멘트를 이용한 복합 스틸코드 및 이를이용한 레디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2가닥의 필라멘트로 이루어진 심선과 5~7가닥의 필라멘트로 이루어진 측선을 포함하고, 심선의 1가닥은 금속 필라멘트이고 나머지 1가닥은 유기섬유인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드에 관한 것으로, 본 발명에 의하여 고무 침투성이 향상되고 프렛팅 마모성이 향상된 스틸코드를 제공할 수 있다.

복합 스틸코드, 유기섬유, 금속 필라멘트, 고무침투성, 프렛팅마모

Description

유기섬유와 금속 필라멘트를 이용한 복합 스틸코드 및 이를 이용한 레디얼 타이어{Complicated steel code using organic fiber and metal filament and radial tire using the same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 복합 스틸코드를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a : 금속 필라멘트, d1 : 금속 필라멘트 직경,

2a : 유기섬유 필라멘트, d2 : 유기섬유 필라멘트 직경,

3a : 측선 필라멘트, d3 : 측선 필라멘트 직경

본 발명은 유기섬유와 금속 필라멘트를 이용한 복합 스틸코드 및 이를 이용한 레디얼 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2가닥의 필라멘트로 이루어진 심선과 5~7가닥의 필라멘트로 이루어진 측선을 포함하고, 심선의 1가닥은 금속 필라멘트이고 나머지 1가닥은 유기섬유인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스 틸코드 및 이를 이용한 레디얼 타이어에 관한 것이다.

스틸코드는 탄소함량이 0.7 ~ 1.0 중량%인 탄소강을 재질로 하는 선경 0.1 mm 내지 0.4 mm인 선재에 0.1 내지 0.4 ㎛ 두께의 구리, 아연, 니켈, 코발트, 주석 중에서 선택된 1 내지 4개의 원소를 합금 도금한 후 이와 같은 선재를 용도에 따라, 다양한 구조(1×3, 1×4, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9+15 등)로 꼬아 만든 것으로 강도, 모듀러스, 내열성, 내피로성이 다른 종류의 무기섬유 및 유기섬유에 비하여 우수하여 타이어, 콘베이어 벨트 등의 고무제품 보강용으로 사용되고 있다.

통상적인 스틸코드의 구조는 단순히 2~3 가닥의 필라멘트를 서로 꼬아서 심선코드를 제조하고 그 위에 4~10 가닥의 필라멘트를 서로 꼬아서 측선코드를 제조한 2층( 심선코드 + 측선코드 ) 구조로 트럭 및 버스 등 중하중용 타이어의 벨트부 및 카카스부를 보강하는 용도로 광범위하게 사용되고 있다. 이상과 같이 스틸코드는 타이어 등에 보강재로 사용되는 관계로 이종물질인 고무와의 접착이 우수하여야 하며, 자동차 주행중 형성되는 가혹한 환경하에서도 내구성이 우수하여야 하는 관계로 이러한 내구성을 향상시키기 위하여 많은 노력을 기울여 왔다. 현재 통상적으로 타이어에 사용되고 있는 스틸코드는 여러 가닥의 금속필라멘트를 연선하여 그 위에 고무층을 피복하여 제조되며, 상기 스틸코드는 고무층과의 접착력 도모를 위해 선재 표면위에 황동 도금층을 형성한다.

일반적으로 사용되는 2층연 구조는 1+6, 2+6 및 3+6 구조인데 2+6, 3+6구조의 경우 이를 구성하고 있는 각 측선 필라멘트간 간격이 거의 없는 구조이기 때문에 고무가 스틸코드 내부로 침투하지 못하여 내구성 저하 및 심선 제조 시 많은 제 조 비용 증가로 생산성 저하의 원인이 되고 있다.

또한, 일본 특허공개공보 평 5-279973호 및 평 8-013363호에서는 3+6구조의 스틸코드에서 심선을 구성하는 3가닥의 필라멘트 중 1가닥의 필라멘트에 나선형의 형부를 부여함으로써 심선 코드의 지름을 약간 크게 하여 측선 필라멘트 간의 간격을 넓혀 고무침투성을 향상시킬 수 있는 스틸코드를 제시하였으나, 상기와 같이 심선 1가닥에 나선형 형부를 부여하는 경우, 과도한 응력 집중으로 인해 연선 시에 단선형상이 발생할 소지가 있으며, 3가닥 중 1가닥만 형부를 부여하기 때문에 측선 간에 간격을 넓히는 효과는 그리 크지 않으며, 일본 특허 Jp 2005-120491A에서는 심선을 구성하는 2가닥의 스틸 필라멘트를 사용하여 3+6구조 대비 경량화를 시킬 수 있는 스틸코드를 제안하였으나, 심선 2가닥의 유동 발생으로 프렛팅 마모가 발생할 소지가 있다.

그리고 2+6, 3+6 구조에서 나타나는 문제점을 해결하기 위해 심선이 측선 필라멘트의 직경과 같거나 큰 1가닥의 필라멘트를 사용한 1+6 구조가 있다. 이 경우 고무 조성물의 침투력은 향상시킬 수 있으나 심선과 측선의 접촉점이 증가함으로 인해 심선의 유동이 발생하는 경우 프렛팅 마모가 발생할 소지가 여전히 남아 있다. 또한 심선이 직선형태로 존재하게 되어 스틸코드의 신율이 전적으로 심선에 의해 지배받게 되어 신율이 감소하는 문제점이 발생한다. 상기 1+6구조를 변형시킨 구조로서 심선에 나선형변형을 가하는 방법이 있다. 그러나 이 경우 심선 필라멘트 1가닥은 측선에 공극을 부여하여 고무 침투성을 향상시키는 목적으로 사용되나, 심선 보다는 측선에 의해 스티프니스(stiffness) 영향을 크게 받는다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고무 침투성을 향상시킴과 동시에 프렛팅을 감소시켜 타이어 내구성을 향상시킬 수 있도록 유기섬유와 금속 필라멘트를 이용한 복합 스틸코드 및 이를 이용한 레디얼 타이어를 제공하는 것이다.

이하에서 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 타이어 보강용 복합 스틸코드는 2가닥의 필라멘트로 이루어진 심선과 5~7가닥의 필라멘트로 이루어진 측선을 포함하고, 상기 심선의 1가닥은 금속 필라멘트이고 나머지 1가닥은 유기섬유로 구성된다. 심선 2가닥 중 1가닥을 유기섬유를 사용하여 측선 필라멘트간에 간격을 넓혀 고무 침투성을 향상시키는 동시에, 프렛팅을 감소시켜 타이어 내구성을 향상시킨다.

유기 섬유는 금속 필라멘트에 비해 상대적으로 가벼우며, 부식되지 않아, 필라멘트간의 프렛팅 현상을 상당히 감소시켜 내구성을 향상시킨다.

본 발명에서 금속필라멘트는 탄소함량이 0.7~1.0 중량 %로 이루어진 탄소강 또는 스테인레스강이 될 수 있다.

본 발명에서 유기섬유가 나이론-6. 나이론-66, 폴리에스터, 레이온, 아라미드 또는 유리섬유로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니 다.

본 발명에서 유기섬유 직경(d2)이 0.2mm 내지 0.8mm이고, 상기 금속필라멘트 직경(d1)이 상기 유기섬유 직경(d2)의 0.5배 내지 3배인 것이 바람직하다. 또한 측선의 직경(d3)은 0.5×d1 ≤ d3 ≤3×d1 인 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

유기섬유 직경(d2)이 0.2 mm 미만이면 금속필라멘트와 연선 시 절선이 되며, 유기섬유 제조도 용이하지 않으며, 0.8mm를 초과하면 금속필라멘트와의 연선 공정에서 코드 모양이 비대칭화되어 직선성이 저조하며 압연 시 쉬트(sheet) 평탄성이 저조하여 가공성 문제가 발생한다. 금속 필라멘트 직경(d1)이 상기 유기섬유 직경(d2)의 0.5배 내지 3배인 것이 바람직하다.

측선의 직경(d3)은 0.5×d1 ≤ d3 ≤3×d1인 관계를 만족시키는 것이 바람직한데, 이와 같은 범위는 측선 필라멘트 간의 간격을 넓혀 고무 침투성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한 이와 같이 심선 직경과 측선 직경과의 관계식을 사용한 이유는 금속과 유기섬유와의 연선 및 가공성 측면을 고려한 것이다.

상기 심선의 꼬임길이(L1)가 4mm 내지 40mm이고, 상기 측선의 꼬임길이 (L2)가 1≤ L1/L2 ≤2.5 인 것을 만족시키는 것이 바람직하다. 꼬임길이가 4mm 미만 또는 40mm이상이 되면 코드가 타이어 상에서 가져야하는 물성 중 스티프니스나 탄성률 등이 극단적으로 높거나 낮게 되어 타이어 상에서 물성 저하가 발생하므로 측선 필라멘트간에 안정적인 공간을 부여하여, 프렛팅 마모효과를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양상은 상술한 복합 스틸코드를 이용한 공기입 레디얼 타이어에 관한 것으로서, 복합 스틸코드가 카카스부, 체파부 및 벨트부 중 하나 이상에 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명이 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예

심선의 경우 금속필라멘트와 폴리에스터 직경이 0.30mm인 필라멘트로 사용하였고, 0.35mm 필라멘트 6 가닥을 측선으로 하였으며, 꼬임길이는 10mm, 18mm로 하여 스틸코드를 제조하였다.

비교예 1

직경 0.35mm의 필라멘트 1가닥을 심선, 동일 직경을 가진 6가닥의 필라멘트를 측선으로 하여 기존의 1+6 구조의 스틸코드를 제조하였다.

비교예 2

0.20mm 직경의 필라멘트 3가닥을 심선, 0.35mm 필라멘트 6가닥을 측선으로 하여 기존의 3+6 구조의 스틸코드를 제조하였다.

상기 표1에 나타낸 물성값은 실시예 대비 퍼센트값으로 변환하여 나타낸것이다.

[물성 측정 방법]

* 절단 강력은 신율은 ASTM D 2969에 의해 측정하였다.

* 노화접착력은 실시예의 스틸코드를 함유한 고무조성물을 염수에 3 주동안 침수시킨 후, ASTM D 2229에 의해 측정하였다.

* 내피로 특성을 RBT(Rotating Beam Tester, Beaker사 제품) 피로 시험기를 이용하였다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 노화접착력, 단위중량, 내피로 특성 등에 있어서 비교예 보다 월등한 효과가 있음을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 심선의 1가닥은 금속 필라멘트이고 나머지 1가닥은 유기섬유인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드는 장시간 사용되어도 높은 고무 침투성이 유지되고 동시에 프렛팅을 감소시켜 타이어 내구성을 향상시킨다. 또한 이러한 복합 스틸코드가 카카스부, 체파부 및 벨트부 중 하나 이상에 사용될 수 있다.

Claims (7)

1. 2가닥의 필라멘트로 이루어진 심선과 5~7가닥의 필라멘트로 이루어진 측선을 포함하는 복합 스틸코드로서, 상기 심선의 1가닥은 금속 필라멘트이고 나머지 1가닥은 유기섬유인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속필라멘트는 탄소함량이 0.7~1.0 중량%로 이루어진 탄소강 또는 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유기섬유가 나이론-6. 나이론-66, 폴리에스터, 레이온, 아라미드 또는 유리섬유로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유기섬유 직경(d2)이 0.2mm 내지 0.8mm이고, 상기 금속필라멘트 직경(d1)이 상기 유기섬유 직경(d2)의 0.5배 내지 3배인 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
5. 제 4항에 있어서, 상기 측선의 직경(d3)이 0.5×d1 ≤ d3 ≤3×d1인 관계를 만족시키는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
6. 제 1항에 있어서, 상기 심선의 꼬임길이(L1)가 4mm 내지 40mm이고, 상기 측선의 꼬임길이(L2)가 1≤ L1/L2≤ 2.5인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 타이어 보강용 복합 스틸코드.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 의해 제조된 복합스틸 코드가 카카스부, 체파부 및 벨트부 중 하나 이상에 사용된 공기입 레디얼 타이어.

Images