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타이어 보강용 스틸코드의 설계와 최근 기술동향

전문가 제언: ○ 타이어의 골격을 이루는 보강재로서 고무의 내부에 고탄소 강선으로 제조된 스틸코드를 심는 것은 이미 잘 알려진 기술이며, 타이어의 성능과 수명향상을 위하여 코드용 선재의 고강도화, 고무와의 접착력 증대, 코드구조의 최적화 설계 등이 강구되고 있다.

○ 코드용 강선의 고강도화를 위한 열처리 방법으로는 패텐팅이 있는데, 이는 냉간가공상태에서 인발한 선재를 가열하여 균일한 오스테나이트 상태로 한 후, 400~520℃의 염욕(salt bath)이나 연욕(lead bath)에서 변태시켜 솔루바이트 또는 베이나이트와의 혼합조직으로 하여 강인성을 증대시키는 방법이다.

○ 타이어는 고무와 보강재가 물리적으로 결합된 일종의 복합재료이므로 열악한 사용 환경에서 장수명이 유지되려면 고무와 코드의 접착력이 중요하며 스틸코드의 경우에는 표면산화가 접착력 감소의 가장 큰 원인이 된다.

○ 스틸코드의 표면산화를 방지할 목적으로 황동(brass)이나 다른 금속을 코팅하여 사용하는 것이 보통인데 이때 고무와 코팅된 코드와의 접착력을 증대시키는 기술로서 고무에 안식향산(benzoic acid)을 첨가하는 방법, 고무가황 촉진제와 인산염 부식억제제를 스틸코드에 코팅하는 방법 등 여러 가지 방법이 개발되어 있다.

○ 인장방향으로만 강인성을 갖는 유기섬유와는 달리 스틸코드는 전단방향, 압축방향, 굽힘방향 등에서도 강도를 발휘하여 약간의 변형에서도 큰 힘을 노면에 전달하므로 브레이크나 핸들 조작이 유연하게 되는 장점이 있다.

○ 스틸코드의 피로저항은 인장응력과 굽힘응력이 작용하는 카커스 응용에서 매우 중요한 성질이며 과적된 상태에서 타이어의 변형(측면팽창)은 피로파단의 원인이 되는데, 유한요소법에 의하여 스틸코드의 피로수명을 예측하는 모델도 발표되고 있어 스틸코드의 구조설계에 응용이 기대된다.

저자: Yukimasa Fukuda
자료유형: 학술정보