KR20150097130A

KR20150097130A - 타이어용 하이브리드 코드

Info

Publication number: KR20150097130A
Application number: KR1020140018318A
Authority: KR
Inventors: 성문규; 황종일; 박동현
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-26
Also published as: US20150233027A1

Abstract

본 발명은 심선으로 섬유를 적용함으로써, 스틸 코드(Steel Cord)의 고무침투성을 용이하게 하여 스틸 코드(Steel Cord)끼리의 반복적인 부딪힘에 의한 코드(Cord)의 프렛팅(Fretting) 마모를 방지할 수 있고, 수분 침투시 수분의 이동을 막을 수 있는 하이브리드 코드에 관한 것이다.

Description

타이어용 하이브리드 코드{HYBRID CORD FOR TIRE}

본 발명은 타이어용 하이브리드 코드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유로 이루어진 심선과 스틸 와이어로 이루어진 측선이 결합된 섬유-스틸 하이브리드 코드에 관한 것이다.

스틸코드(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 그 사용량도 날로 증가하는 추세에 있다.

일반적으로 스틸코드는 탄소함량이 0.6~1.05중량%인 탄소강을 최종 선경이 0.08~0.5mm가 되게 한 것으로서, 그 표면에 황동이나 청동으로 도금하여 고무접착성을 부여하며, 용도에 따라 다양한 꼬임 구조로 꼬아서 제조한 것이다.

이러한 스틸코드는 꼬임구조가 타이트하여서 가류 시 고무가 침투하지 못하는 경우, 트레드 컷(tread cut)이 발생하여 스틸코드 사이 공간으로 수분이 침투하게 되면, 이로 인해 스틸코드가 부식되어 물성이 저하되고, 타이어의 수명이 현저히 저하되며, 자동차안전에 중대한 영향을 미칠 수 있다.

또한, 종래의 스틸코드는 심선 필라멘트와 측선 필라멘트가 동일한 탄소강으로 형성되어 심선 필라멘트와 측선 필라멘트 사이의 프렛팅(fretting) 현상이 발생될 경우, 측선 필라멘트가 마모되어 타이어의 내구성이 약화되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 단연코드의 경우, 일본 특개 평55-90692호는 코드 사이로 고무침투가 용이하도록 느슨하게 한 오픈 코드(open cord)를 제조한 예가 있다.

또한, 복연코드의 경우, 내부심선에 물결모양의 변형을 준 프리폼드 코드(Preformed Cord)를 적용하여 측선의 간격을 벌림으로써 고무침투성을 향상시켜 수분 침투에 의한 부식을 해결한 예가 있다.

그러나, 상기 오픈 코드는 고무 침투성은 향상되나, 스틸 코드의 강성이 저하되고, 길이 방향으로 늘어나기 쉬워 치수불안정 문제점이 있었으며, 프리폼드 코드는 코드자체의 강도 및 코드구조의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 충분한 강성과 용이한 고무침투성을 확보하기 위하여, 미국등록특허 8,166,741호 등 다수의 특허에서 코드 사이에 섬유와 플라스틱과 같은 엘라스토머를 삽입하는 방법을 고려하고 있으나, 아직 상업화되어진 실례는 보고되지 않고 있다. 이는 엘라스토머의 흡습능력 및 엘라스토머의 구조형태에 따른 모세관현상과 밀접한 관련이 있는 것으로 ,엘라스토머의 선정에 따라 스틸코드 부식으로 인한 타이어 성능 편차가 크게 발생하는 등의 문제점 때문으로 생각되고 있다.

본 발명은 심선으로 섬유를 사용하고, 측선으로 스틸 와이어를 사용하며, 이때 심선과 측선의 구조로 1+N(N은 3 내지 15의 정수)를 도입함으로써, 고무침투를 용이하게 하여 심선과 측선 간의 프렛팅(fretting) 현상을 방지하고, 또한, 수분 흡습 및 이동을 방지할 수 있는 심선을 선정하여 부식에 의한 스틸코드 성능저하를 방지할 수 있는 타이어용 하이브리드 코드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 심선의 주위를 측선이 감싸는 1+N 구조로 형성되고, 상기 N은 3 내지 15의 정수이며, 상기 심선은 수분을 거의 흡수하지 않는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리케톤 섬유, 탄소 섬유 및 건조 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 측선은 스틸와이어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 스틸 코드를 제공한다.

여기서, 상기 심선으로 사용되는 섬유는 태선경 모노 필라멘트사와 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트사를 모두 사용할 수 있다.

이때, 상기 심선으로 상기 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트사를 사용할 경우, 세선경 모노 필라멘트 사이로 모세관현상에 의한 수분이동으로 인한 스틸 코드의 부식을 방지하기 위하여, 상기 멀티 필라멘트를 열경화성 또는 열가소성 수지로 함침시켜 필라멘트 사이 공간을 메우거나, 발수처리를 하여 수분침투 및 이동을 방지하는 처리를 실시하여 적용한다.

여기서, 상기 심선의 직경은 0.15 내지 0.7mm이고, 상기 측선의 직경은 0.15 내지 0.4mm인 것이 바람직하다.

본 발명은 심선과 측선으로 강도가 다른 재질을 사용함과 동시에 측선간의 간격을 벌릴 수 있는 심선 직경을 선택함으로써, 측선 간의 프렛팅(fretting) 마모를 방지할 수 있고, 심선으로의 고무침투성이 향상되어 트레드 컷(tread cut)발생시 수분이 침투되더라도 수분의 이동을 막을 수 있어 스틸코드의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 타이트한 연(꼬임) 구성이 가능하여 오픈코드 대비 강성 저하를 방지할 수 있고, 치수안정성이 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 스틸 코드를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 하이브리드 코드의 여러 가지 구조가 도시된 구성도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 심선의 주위를 측선이 감싸는 1+N 구조로 형성되고, 상기 N은 3 내지 15의 정수이며, 상기 심선은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리케톤 섬유, 탄소 섬유 및 건조 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 측선은 스틸와이어인 하이브리드 코드를 제공한다.

도 2는 본 발명의 하이브리드 코드의 여러 가지 구조가 도시된 구성도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 하이브리드 코드를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 하이브리드 코드는 도 2에 도시된 바와 같이, 심선의 주위를 측선이 감싸는 1+N 구조로 형성된다. 여기서, 상기 N은 3 내지 15의 정수인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 심선은 섬유로 사용하는데, 상기 섬유로 태선경 모노 필라멘트사 또는 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트를 사용할 수 있다.

상기 섬유로 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트를 사용할 경우, 세선경 모노 필라멘트 사이로 모세관 현상에 의한 수분 이동으로 인하여 코드가 부식될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상기 멀티 필라멘트를 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 함침시켜 필라멘트 사이의 공간을 메우거나, 발수처리를 하여 수분의 침투 및 이동을 방지하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 섬유는 코드의 측선에 사용되는 스틸 와이어를 부식시키지 않아야 하며, 섬유 자체가 수분을 거의 흡수하지 않는 것이 바람직하다.

이러한 섬유의 바람직한 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리케톤 섬유, 탄소 섬유 및 건조 처리된 아라미드 섬유 등이 있으며, 이들 중에서 선택하여 심선으로 사용할 수 있다.

또한, 상기 심선의 직경은 특별히 한정되지 않으나, 0.15 내지 0.7mm인 것이 바람직하다.

한편, 상기 측선은 스틸와이어인 것이 바람직하며, 탄소 함량이 0.6 내지 1.05중량%인 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 측선의 직경은 0.15 내지 0.5mm인 것이 바람직하며, 측선의 피치간격은 12 내지 18mm 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

이러한 하이브리드 코드는, 스틸 와이어로 이루어진 측선이 0.01mm이상 간격이 유지될 수 있도록 심선의 직경을 선정하여 고무가 침투되도록 함으로써 측선 상호간의 프렛팅 마모는 발생하지 않으며, 스틸 와이어인 측선과 섬유인 심선 사이에만 프렛팅 현상이 발생하게 된다. 이때, 스틸 와이어보다 상대적으로 부드럽고 강도가 약한 섬유가 쿠션 역할을 하여 프렛팅 현상을 완화시켜주고 마모 발생을 억제하게 되며, 전체적으로 코드의 보강 성능은 저하되지 않게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

탄소함량이 0.9%인 탄소강 선재를 인발가공 및 열처리를 실시하고 직경 0.38mm로 최종 신선을 하여 스틸 와이어를 준비하였다. 이후, 폴리프로필렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 심선1본과 같이 연선가공하여 심선과 측선이 1×0.55+7×0.38 구조인 하이브리드 코드를 제조하였다.

비교예 1

탄소함량이 0.9%인 탄소강 선재를 인발가공 및 열처리를 실시하고 다시 직경 0.35mm로 최종 신선을 하여 필라멘트를 준비하였다. 이후, 심선2본을 먼저 연선한 다음, 다시 측선7본과 같이 연선가공하여 심선과 측선이 2×0.35+7×0.35인 구조인 스틸 코드(도 1)를 제조하였다.

실험예 1: 내피로도 측정

내피로도는 RBT(Roating Beam Tester, Bekaert사) 피로 시험기를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

실험예 2: 초기 접착력 평가

실시예 1에서 제조된 하이브리드 코드 및 비교예 1에서 제조된 스틸 코드와 고무를 사용하여 ASTM D2229-85 규격에 따라 접착력 평가 시편을 제조하였다. 제조된 시편을 160, 15kg/cm² 압력이 유지된 열판형 가류 프레스에서 20분 동안 가류시키고, 대기 중에서 8시간 동안 방치한 후 ASTM D2229-79 접착력 시험법에 따라 인장 시험기를 이용한 접착 실험을 하였다.

접착력은 몰드 고무에 접착된 코드를 빼낼 때 필요한 힘으로 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

실험예 3: 노화 접착력 평가

상기 실험예 2에 따라 제조된 접착력 평가 시편을 세종류의 노화접착력 Test조건(열노화(95℃), 습도노화 (85℃,습도85%), 염욕노화(20%))에서 각각 21일 동안 방치한 후, 실험예 2와 동일한 방법으로 노화 접착력을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

		실시예 1	비교예 1
물성	코드경(mm)	1.30	1.36
	단중(g/m)	6.71	6.95
	pitch(mm)	15.5	15.3
	BF(Kgf)	252	255
	신율(%)	3.1	2.8
	LLE(%)	0.02	0.04
내피로 (cycle)	RBT (시험하중: 150kg/mm²)	10,400	10,300
초기 접착력(kgf)	정가류	139	121
노화 접착력(kgf)	열노화(95℃)	90	88
	습도노화(85℃,85%)	52	51
	염욕노화(20%)	116	111

Claims

심선의 주위를 측선이 감싸는 1+N 구조로 형성되고, 상기 N은 3 내지 15의 정수이며,
상기 심선은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리케톤 섬유, 탄소 섬유 및 건조 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 측선은 스틸와이어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
제1항에 있어서,
상기 심선은 태선경 모노 필라멘트 또는 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
제2항에 있어서,
상기 세선경 모노 필라멘트 다발로 구성된 멀티 필라멘트는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 함침된 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.
제1항에 있어서,
상기 심선의 직경은 0.15 내지 0.7mm이고, 상기 측선의 직경은 0.15 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코드.