JP2016538434A - ０．０５％以上で０．４％未満の間の質量による炭素量を含む高引抜加工性を有する鋼線 - Google Patents
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Abstract
mmで表す直径dを有する鋼線は、完全フェライト、パーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造並びに0.05 % ≦ C < 0.4%,であるような炭素Cの質量含有量、Cr < 12% であるようなクロムCrの質量含有量およびMPaで表し、R ≧ 175 + 930.C - 600.ln(d)およびR ≧ 1500 MPaであるような最高引張強度Rを有する。
Description
本発明は、特にタイヤ用の鋼線に関する。
カーカス補強材、例えば、ラジアルカーカス補強材を含むタイヤは、トレッド、2本の非伸張性ビード、これらのビードをトレッドおよびクラウン補強材に連結し、上記カーカス補強材と上記トレッドの間に配置された2枚の側壁を含む。
上記クラウンおよび／またはカーカス補強材は、必要に応じて補強要素即ち補強材、例えば、個々の金属線または複数本の個々の金属線の集合体に由来する金属コードによって補強された１枚以上のプライを含む。これらの金属補強材は鋼製である。
クラウン補強材は、一般に、“作動”プライまたは“交差”プライとも称する少なくとも２枚の重ね合せクラウンプライからなり、その概して金属の補強用コードは、プライ内で互いに実質的平行に配置されているが、交互に交差させている、即ち、正中円周面に対して該当するタイヤのタイプに応じて一般に10°と45°の間の角度でもって対称的にまたは非対称的に傾斜させている。これらの交差プライは、必要に応じて変動し得る幅を有し、さらに、補強材を含んでいてもまたは含んでなくてもよい種々の他の補助ゴムプライまたは層によって補完し得る。例としては、単純なゴムクッション、クラウン補強材の残余部の外的侵襲または開孔からの保護に寄与する“保護”プライと称するプライ、或いは実質的に円周方向に配向させた補強材を含む“フーピング”プライと称するプライ(“零度”プライと称する)が挙げられる；これらの補助ゴムプライまたは層は、交差プライに対して半径方向外側または内側のいずれかである。
しかしながら、これらの金属補強材は、可能であればその機械的強度を改良することによってできる限り軽量化することが望まれているタイヤの重量に有意に関与している。
従って、鋼の成分、例えば炭素の質量含有量を0.9%またはそれ以上でさえのレベルまで増やすことが推奨されており、このことは、上記鋼線の機械的強度を増強し、従って上記鋼線の補強用プライ内での直径および/または密度を低下させ、ひいてはタイヤを軽量化することを可能にする。軽量化されているが比較的低度の耐久性を有するタイヤが得られる。このことは、これらの金属補強材が比較的高い炭素質量含有量を使用しているために疲労および腐蝕に対してより感受性であることによる。
本発明の目的は、疲労および腐蝕に対して感受性の低い金属補強材を提供することである。
このために、本発明の１つの主題は、mmで表す直径を有し、完全フェライト、パーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造並びに0.05 % ≦ C < 0.4%,であるような炭素Cの質量含有量、Cr < 12% であるようなクロムCrの質量含有量およびMPaで表し、R ≧ 175 + 930.C - 600.ln(d)およびR ≧ 1500 MPaであるような最高引張強度Rを有する鋼線である。
このために、本発明の１つの主題は、mmで表す直径を有し、完全フェライト、パーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造並びに0.05 % ≦ C < 0.4%,であるような炭素Cの質量含有量、Cr < 12% であるようなクロムCrの質量含有量およびMPaで表し、R ≧ 175 + 930.C - 600.ln(d)およびR ≧ 1500 MPaであるような最高引張強度Rを有する鋼線である。
先ず、本発明に従う上記線は、比較的低い炭素Cの質量含有量を有する。従って、その最高引張強度が、ある場合には、より高い炭素C質量含有量を有する従来技術の線の最高引張強度よりも低いとしても、本発明に従う上記線は、疲労および腐蝕に対する感受性ははるかに低く、タイヤの耐久性を改良しており、その最高引張強度の初期の損失を補っている。
さらにまた、炭素の質量含有量が比較的低いことから、上記線の引抜加工性(drawability)、即ち、上記線を延伸により十分に加工硬化して上記線に新規且つ発明的機械強度特性、特に、高引張強度を付与する実現性が改良される。
従って、上記線の直径を減じ、ひいてはタイヤを軽量化すると共にタイヤを補強するのに十分な機械的強度を維持することが可能である。
さらにまた、本発明に従う上記線の工業的生産コストは、特にステンレススチール線と比較して相対的に低い。さらにまた、低含有量のクロムCrの使用は、環境に関連する制約の点で利点を有する線を得ることを可能にする。特に、クロムの使用は、特にそのような線のリサイクル中に、費用高な特定の方策の使用を必要とし、この方策は、本発明に従う上記線によれば回避し得る。
最高引張強度または最大引張強度は、上記線を破壊するのに必要な力に相当する。Rで示す最高引張強度(MPaでの)の測定は、1984年のISO 6892規格に従って実施する。
上記鋼のミクロ構造は、完全フェライト、パーライトまたはこれらミクロ構造体の混合物である。
従って、上記鋼のミクロ構造体は、マルテンサイトおよび/またはベイナイトを含まない。フェライト・マルテンサイトミクロ構造体は、望ましくないフェライト相とマルテンサイト相間の分裂をもたらす。マルテンサイトミクロ構造体は、線の延伸を可能にするのに十分には延性ではなく、多くの場合破壊し過ぎる。
従って、上記鋼のミクロ構造体は、マルテンサイトおよび/またはベイナイトを含まない。フェライト・マルテンサイトミクロ構造体は、望ましくないフェライト相とマルテンサイト相間の分裂をもたらす。マルテンサイトミクロ構造体は、線の延伸を可能にするのに十分には延性ではなく、多くの場合破壊し過ぎる。
フェライト、パーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造体は、別のミクロ構造体、特に、マルテンサイトまたはベイナイトミクロ構造体とは、金属組織観察によって区別する。フェライト・パーライトミクロ構造体は、フェライト粒と相乗パーライト領域を有する。これに対し、マルテンサイトミクロ構造体は、当業者であれば上記フェライト・パーライトおよびパーライトミクロ構造体の粒子および層状体と如何にして区別するかを承知しているラスおよび/または針状体を含む。
さらに好ましくは、上記鋼のミクロ構造は、完全フェライト・パーライト性である。
さらに好ましくは、上記鋼のミクロ構造は、完全フェライト・パーライト性である。
上記線は、鋼製である、即ち、上記線は、主として(即ち、50質量％よりも多くにおいて)または完全に(100質量％において)規格NF EN10020において定義されているような鋼からなる。この規格によれば、鋼は、任意の他の元素よりも多い鉄を含有し、2％よりも少ない炭素含有量を有し且つ他の合金化元素を含有する材料である。さらにこの規格によれば、上記鋼は、必要に応じて、他の合金化元素を含む。
好ましくは、上記鋼は、規格NF EN10020において定義されているような合金化されていない鋼である。上記したように、上記鋼は、炭素および鉄以外に、他の既知の合金化元素を規格NF EN10020において定義されている量で含む。
もう１つの実施態様においては、上記鋼は、規格NF EN10020において定義されているような合金鋼である。この実施態様においては、上記鋼は、炭素および鉄以外に、他の既知の合金化元素を含む。
もう１つの実施態様においては、上記鋼は、規格NF EN10020において定義されているような合金鋼である。この実施態様においては、上記鋼は、炭素および鉄以外に、他の既知の合金化元素を含む。
好ましくは、上記鋼は、規格NF EN10020において定義されているようなステンレススチールではない。従って、この実施態様においては、上記鋼は、好ましくは、多くとも10.5質量％のクロムを含む。
有利には、上記線は、0.07% ≦ C ≦ 0.3%、好ましくは0.1% ≦ C ≦ 0.3%、さらに好ましくは0.15% ≦ C ≦ 0.25%であるような炭素Cの質量含有量を有する。
有利には、R ≧ 350 + 930.C - 600.ln(d)、好ましくはR ≧ 500 + 930.C - 600.ln(d)、さらに好ましくはR ≧ 700 + 930.C - 600.ln(d)である。
そのような線は、その場合、改良された最高引張強度Rを有する。
有利には、R ≧ 350 + 930.C - 600.ln(d)、好ましくはR ≧ 500 + 930.C - 600.ln(d)、さらに好ましくはR ≧ 700 + 930.C - 600.ln(d)である。
そのような線は、その場合、改良された最高引張強度Rを有する。
有利には、ｄは、0.10mm以上、好ましくは0.12mm以上である、
直径dが小さ過ぎる場合、上記線の工業的生産コストは、高過ぎて且つ大量生産と相いれなくなる。
直径dが小さ過ぎる場合、上記線の工業的生産コストは、高過ぎて且つ大量生産と相いれなくなる。
ある実施態様においては、d > 0.15mmで且つR ≧ 1800 MPa、好ましくはd > 0.15mmで且つR ≧ 1900 MPaである、
有利には、dは、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下である。
有利には、dは、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下である。
直径dが大き過ぎる場合、上記線の可撓性および耐久性が、タイヤのある種のプライ、特に、例えば大型車両タイプの車両用のカーカス補強材において上記線を使用するには低過ぎる。
ある実施態様においては、d > 0.15mmで且つR ≧ 2000 MPa、好ましくはd > 0.15mmで且つR ≧ 2100 MPaである。
ある実施態様においては、d > 0.15mmで且つR ≧ 2000 MPa、好ましくはd > 0.15mmで且つR ≧ 2100 MPaである。
必要に応じて、上記鋼のミクロ構造体は、フェライト、パーライトおよびこれらミクロ構造体の混合物から選択する。フェライト・パーライトまたはパーライトミクロ構造体は、別のミクロ構造体、特に、マルテンサイトミクロ構造体とは、金属組織観察によって区別する。フェライト・パーライトミクロ構造体は、フェライト粒と層状パーライト領域を有する。これに対し、マルテンサイトミクロ構造体は、当業者であれば上記フェライト・パーライトおよびパーライトミクロ構造体の粒子および層状体と如何にして区別するかを承知しているラスおよび/または針状体を含む。
本発明のもう１つの主題は、複数本の上記で定義したような線を含むコードである。
例えば、上記コードは、層状タイプまたはストランドタイプである。
例えば、上記コードは、層状タイプまたはストランドタイプである。
線またはストランドを集合化するには下記のいずれかによる２つの実施可能な方法が存在することを思い起こされたい：
・ケーブル加工(cabling)：この場合、各線またはストランドは、集合化点前後の同期自転故に、これらの線またはストランド自体の軸の周りでの撚りは受けない；
・撚り加工(twisting)：この場合、各線またはストランドは、集団的撚りおよびこれら線またはストランド自体の軸の周りでの個々の撚りの双方を受け、それによって上記線またはストランドの各々上に撚り戻しトルクを発生させる。
・ケーブル加工(cabling)：この場合、各線またはストランドは、集合化点前後の同期自転故に、これらの線またはストランド自体の軸の周りでの撚りは受けない；
・撚り加工(twisting)：この場合、各線またはストランドは、集団的撚りおよびこれら線またはストランド自体の軸の周りでの個々の撚りの双方を受け、それによって上記線またはストランドの各々上に撚り戻しトルクを発生させる。
本発明のもう１つの主題は、少なくとも１本の上記で定義したような線を埋込んだゴムマトリックスを含む半製品要素である。
上記ゴムマトリックスは、少なくとも１種のジエンエラストマー、補強用充填剤、加硫系および各種添加剤を含む。
上記ゴムマトリックスは、少なくとも１種のジエンエラストマー、補強用充填剤、加硫系および各種添加剤を含む。
上記ゴムマトリックスのジエンエラストマーは、一般に、ジエンモノマー(2個の共役型または非共役型炭素・炭素二重結合を担持するモノマー)に少なくとも部分的に由来するエラストマー(即ち、ホモポリマーまたはコポリマー)を意味するものと理解されたい。
ジエンエラストマーは、知られている通り、２つのカテゴリー、即ち、“本質的に不飽和”と称するジエンエラストマーまたは“本質的に飽和”と称するジエンエラストマーに分類し得る。特に好ましくは、上記ゴムマトリックスのジエンエラストマーは、ポリブタジエン(BR)、合成ポリイソプレン(IR)、天然ゴム(NR)、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる(本質的に不飽和の)ジエンエラストマーの群から選択する。そのようなコポリマーは、さらに好ましくは、ブタジエン/スチレンコポリマー(SBR)、イソプレン/ブタジエンコポリマー(BIR)、イソプレン/スチレンコポリマー(SIR)およびイソプレン/ブタジエン/スチレンコポリマー(SBIR)またはそのようなコポリマーの混合物からなる群から選ばれる。
上記ゴムマトリックスは、単一のジエンエラストマーまたは複数種のエラストマーの混合物を含み得る。上記ジエンエラストマー(１種以上)は、ジエンエラストマー以外の任意のタイプの合成エラストマーと或いはエラストマー以外のポリマー類、例えば、熱可塑性ポリマーとさえも組合せて使用し得る。
補強用充填剤としては、好ましくは、カーボンブラックまたは無機充填剤を使用する。さらに詳細には、全てのカーボンブラック類、特に、タイヤにおいて通常使用されるHAF、ISAFおよびSAFタイプのブラック類は、カーボンブラックとして適している。そのようなブラック類の非限定的な例としては、N115、N134、N234、N330、N339、N347およびN375ブラック類を挙げることができる。しかしながら、カーボンブラックは、勿論、補強用充填剤、特に、他の無機充填剤とのブレンドとして使用し得る。そのような無機充填剤としては、シリカ、特に、高分散性シリカ、例えば、Degussa社からのUltrasil 7000”およびUltrasil 7005シリカ類がある。
最後に、当業者であれば、この項において説明した補強用無機充填剤と等価の充填剤として、もう１つの性質、特に、有機性を有する補強用充填剤を、この補強用充填剤がシリカのような無機層で被覆されているか、或いは、その表面に、充填剤とエラストマー間の結合を形成させるためにカップリング剤の使用を必要とする官能性部位、特にヒドロキシル部位を含むかを条件として使用し得ることを理解されたい。
また、目標とする用途に応じて、上記補強用充填剤には、例えば、着色タイヤの側壁またはトレッドにおいて使用することのできるクレー粒子、ベントナイト、タルク、チョークおよびカオリンのような不活性(非補強用)充填剤を添加することができる。
また、上記ゴムマトリックスは、例えば、可塑剤または増量剤オイル(後者は芳香族性または非芳香族性のいずれかである)；顔料；オゾン劣化防止ワックス、化学オゾン劣化防止剤および酸化防止剤のような保護剤；疲労防止剤；補強用樹脂；例えば、出願WO 02/10269号(またはUS 2003/0212185号)に記載されているような、メチレン受容体(例えば、フェノールノボラック樹脂)またはメチレン供与体(例えば、HMTまたはH3M)のような、タイヤの製造を意図するエラストマー組成物において慣用的に使用する標準の添加剤の全部または１部も含み得る。
また、上記ゴムマトリックスは、イオウまたはイオウ供与体および/または過酸化物および/またはビスマレイミドのいずれかをベースとする加硫系、加硫促進剤および顆粒活性化剤も含み得る。
実際の加硫系は、好ましくは、イオウと、一次加硫促進剤、特に、2−メルカプトベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(DCBS)、N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(TBBS)、N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアジルスルフェンイミド(TBSI)およびこれらの化合物の混合物からなる群から選ばれるようなスルフェンアミドタイプの促進剤とをベースとする。
本発明のさらなる主題は、少なくとも１本の上記で定義したような線を含むタイヤである。
好ましくは、上記タイヤは、乗用車用；バン類、重量物運搬車のような大型車(即ち、地下鉄列車、バス、大型道路輸送車(トラック、トラクター、トレーラー)および道路外車両)、農業用または土木工事用機械、航空機、並びに他の輸送または操作用車両から選ばれる産業用車両用を意図する。さらに好ましくは、上記タイヤは、大型車両、農業用または土木工事用機械、航空機および他の輸送または操作用車両用を意図する。
好ましくは、上記タイヤは、乗用車用；バン類、重量物運搬車のような大型車(即ち、地下鉄列車、バス、大型道路輸送車(トラック、トラクター、トレーラー)および道路外車両)、農業用または土木工事用機械、航空機、並びに他の輸送または操作用車両から選ばれる産業用車両用を意図する。さらに好ましくは、上記タイヤは、大型車両、農業用または土木工事用機械、航空機および他の輸送または操作用車両用を意図する。
好ましくは、上記線は、タイヤのクラウンおよび/またはカーカス補強材を補強することを意図する。さらに好ましくは、上記線は、タイヤカーカス補強材を補強することを意図する。
好ましくは、上記タイヤは、重量物運搬車タイプの車両用であり、少なくとも１本の上記で定義したような線を含むカーカス補強材を含む。
好ましくは、上記タイヤは、重量物運搬車タイプの車両用であり、少なくとも１本の上記で定義したような線を含むカーカス補強材を含む。
本発明は、非限定的な例によってのみ示す以下の説明を読取り且つ添付図面を参照すればより一層良好に理解し得るであろう。
本発明に従うタイヤの例
本発明に従い且つ一般参照番号１０で示しているタイヤを示している。
タイヤ１０は、クラウン補強材１４によって補強されたクラウン１２、２枚の側壁１６および２本のビード１８を含み、これらのビード１８の各々は、ビード線２０によって補強されている。カーカス補強材２２は、各ビード１８内の２本のビード線２０の周りに巻付けられており、タイヤ１０の外側に向って配置され、この場合、車輪リム２６上に取付けて示している上返し２４を含む。
本発明に従い且つ一般参照番号１０で示しているタイヤを示している。
タイヤ１０は、クラウン補強材１４によって補強されたクラウン１２、２枚の側壁１６および２本のビード１８を含み、これらのビード１８の各々は、ビード線２０によって補強されている。カーカス補強材２２は、各ビード１８内の２本のビード線２０の周りに巻付けられており、タイヤ１０の外側に向って配置され、この場合、車輪リム２６上に取付けて示している上返し２４を含む。
カーカス補強材２２は、それ自体既知の形で、本発明に従う線またはコードによって補強されている少なくとも１枚のプライからなる。上記カーカス補強材のこれらの線またはコードは、“ラジアル”線またはコードと称する、即ち、これらの線またはコードは、実際上、互いに平行に配置されて、一方のビードから他方のビードに延びて円周正中面(２本のビード１８の中間に位置しクラウン補強材１４の中央を通るタイヤの回転軸に対して垂直の面)と80°と90°の間の角度をなしている。
クラウン補強材１４は、本発明に従う線またはコードによって補強された少なくとも１枚のプライを含む。図１に極めて簡単な形で示しているこのクラウン補強材１４においては、本発明の線またはコードは、例えば、作動クラウンプライまたは三角形クラウンプライ(またはハーフプライ)および/または程クラウンプライの全体または１部を、そのような三角形または保護クラウンを使用した場合に補強し得ることを理解されたい。上記作動プライ並びに上記三角形および/または保護プライ以外に、本発明のタイヤのクラウン補強材１４は、勿論、他のクラウンプライ、例えば、１枚以上のフーピングクラウンプライを含み得る。
勿論、タイヤ１０は、さらに、知られているとおり、上記タイヤの半径方向内面を構成し且つ上記カーカス補強材をタイヤ内の空間に由来する空気の拡散から保護することを意図する内部ゴムまたはエラストマー相(一般に“内部ライナー”と称する)を含む。有利には、特に、大型車用のタイヤの場合、タイヤ１０は、上記カーカス補強材と上記内部層間に配置し、上記内部層を、結果として、上記カーカス補強材を補強することを意図し、さらにまた、上記カーカス補強材にかかる応力を非局在化することを意図する中間補強用エラストマー層も含み得る。
上記タイヤは、本発明に従う線またはコードを埋込んでいるゴムマトリックスを含む半製品要素の形で存在する上記で説明した各種要素を組立てることによって製造する。
本発明に従うコードの例
上記クラウンおよび/またはカーカス補強材をコードによって補強する場合、これらのコードは、本発明に従う複数本の鋼線をケーブル加工または撚り加工のいずれかにより集合化することによって製造する。
上記クラウンおよび/またはカーカス補強材をコードによって補強する場合、これらのコードは、本発明に従う複数本の鋼線をケーブル加工または撚り加工のいずれかにより集合化することによって製造する。
バン類、重量物運搬車のような大型車(即ち、地下鉄列車、バス、大型道路輸送車(トラック、トラクター、トレーラー)および道路外車両)、農業用または土木工事用機械、航空機、並びに他の輸送または操作用車両から選ばれる産業用車両用のタイヤの場合、上記クラウンおよび/またはカーカス補強材は、特に1+3+8、1+6+11、1+6+12、2+7、3+8、3+9 および3+9+15構造の層状コード並びに3 x (1+5)、(1+6) x (3+8)、(1+6) x (3+9+15)および(1+6) x (4+10+16)構造のストランド型コードから選ばれた本発明に従うコードによって補強する。また、上記クラウンおよび/またはカーカス補強材を補強することのできる他のコードは、文献WO 2010/139583号に記載されている。
乗用車用のタイヤの場合、上記クラウンおよび/またはカーカス補強材は、本発明に従う、特に、2+1、2+2、2+4および4×3構造のコードから選ばれたコードによって補強する。
本発明に従うコードは、特に文献WO 2010/139583号に記載されているように、現場ゴム引きし得る。
また、上記クラウンおよび/またはカーカス補強材は、本発明に従うが集合化していない１本以上の個々の線で補強してもよい。
また、上記クラウンおよび/またはカーカス補強材は、本発明に従うが集合化していない１本以上の個々の線で補強してもよい。
本発明に従う線の例
上記線は、鋼製である。好ましくは、鋼は、規格NF EN10020において定義されているような非合金化鋼である。また、規格NF EN10020において定義されている合金鋼製の線も構想し得る。
上記線は、鋼製である。好ましくは、鋼は、規格NF EN10020において定義されているような非合金化鋼である。また、規格NF EN10020において定義されている合金鋼製の線も構想し得る。
使用する鋼は、Cr < 12%、好ましくは規格NF EN10020において定義されているような、即ち、多くとも10.5%、さらに好ましくはCr ≦ 5%、さらにより好ましくはCr ≦ 1%,であるような、理想的に好ましくはCr ≦ 0.2%であるような、この場合Cr = 0.039%の質量含有量のクロムCrを含む。
そのように、使用する鋼は、好ましくは、鋼を適合させるのを可能にする、例えば、Mn、Si、P、S、N、V、Cr、Mo、Ni、BおよびCoのような既知の合金化元素を含み得る(例えば、Research Disclosure 34984 - "Micro-alloyed steel cord constructions for tyres" - May 1993；Research Disclosure 34054 - "High tensile strength steel cord constructions for tyres" - August 1992を参照されたい)。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも1.65質量%、さらに好ましくは0.3質量%と0.7質量%の間の、この場合0.583%のマンガンを含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.60質量%、さらに好ましくは0.1質量%と0.3質量%の間の、この場合0.161%のケイ素を含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.60質量%、さらに好ましくは0.1質量%と0.3質量%の間の、この場合0.161%のケイ素を含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.045量%の、この場合0.0083%のリンを含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.045量%の、この場合0.0151%のイオウを含む
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.045量%の、この場合0.0151%のイオウを含む
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.0０８量%の、この場合0.0029%の窒素を含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.05質量%の、さらにより好ましくは0.02%の、この場合0.%のバナジウムを含む。
規格NF EN10020に従う好ましい非合金化鋼は、多くとも0.10質量%、さらに好ましくは多くとも0.05質量%の、さらにより好ましくは0.02%の、この場合0.%のバナジウムを含む。
上記の各元素の質量含有量の値は、"Iron and steel - European standards for the determination of chemical composition"と題した規格FD CEN/TR 10261に従って測定し得る。
上記鋼のミクロ構造体は、フェライト、パーライトおよびこれらミクロ構造体の混合物から選択する。上記線は、好ましくは、図３および４に示しているフェライト・パーライト鋼から製造する。使用する鋼は、0.05% ≦ C < 0.4%、好ましくは0.07% ≦ C ≦ 0.3%、さらに好ましくは0.1% ≦ C ≦ 0.3%、さらにより好ましくは0.15% ≦ C ≦ 0.25%であるような鋼の質量による%で表す含有量の炭素Cを含む。
上記線は、例えば、上記線の加工特性、或いは、上記線、上記コードおよび/または上記それら自体の、接着、腐蝕防止またはエージング防止特性のような使用特性を改良する金属層でコーティングし得る。好ましくは、上記線は黄銅(Cu−Zn合金)または亜鉛の層でコーティングする。変法として、上記線は、金属コーティングを有しなくてもよい。
下記の表１には、従来技術に従うEDT1、EDT2および本発明に従うF1、F2、F3、F4の各線を示している。
表１からの例の各線は、0.10mm以上、好ましくは0.12mm以上の直径dを有する。さらにまた、表１からの例の各線は、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下の直径dを有する。
表１からの例の各線は、0.10mm以上、好ましくは0.12mm以上の直径dを有する。さらにまた、表１からの例の各線は、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下の直径dを有する。
本発明に従う線F1〜F4は、MPaで表す線の最高引張強度Rが、A=175およびmmで表すdでもって、R ≧ A + 930.C - 600.ln(d)であるようである。
線F1〜F4は、A=350、好ましくはA=500、さらに好ましくはA=700のようであることに注目されたい。
線F1〜F4は、A=350、好ましくはA=500、さらに好ましくはA=700のようであることに注目されたい。
本発明に従う線F1〜F4は、R ≧ 1500MPaのようである。線F1およびF2は、R ≧ 1800 MPa、好ましくはR ≧ 1900MPaのようである。線F3およびF4は、R ≧ 2000MPa、好ましくはR ≧ 2100MPaのようである。
本発明に従う線の延伸方法の例
図２には、本発明に従う線を延伸するのを可能にする方法の略図を示している。
図２には、本発明に従う線を延伸するのを可能にする方法の略図を示している。
巻戻し工程１００においては、D≧4、好ましくはD≧5の、この場合5.5mmに等しい初期直径を有し且つ300MPaと700MPaの間の、この場合R=525MPaの最高引張強度を有する鋼線を巻戻す。上記線は、ワイヤーストックと称し、上記線を、自動巻戻し手段、例えば、巻戻し機を使用して巻戻すペイオフリール上でのコイルの形で保存されている。鋼ミクロ構造体は、この場合、フェライト・パーライトである。
ワイヤーストックをスケール除去する工程２００においては、ワイヤーストックを、複数個のプーリーに、さらに、複数個のプーリーによって各々構成された２基のストレイテナーに通す；各ストレイテナーの各プーリーは、他のストレイテナーの各プーリーの回転軸に対して垂直の軸の周りに回転可能に取付けられている。そのようにして、スケールと称し、ワイヤーストックの表面に存在する酸化鉄の層を除去する。
工程３００においては、ワイヤーストックを、延伸潤滑剤用の接着剤促進剤の層でコーティングする。
工程３００においては、ワイヤーストックを、延伸潤滑剤用の接着剤促進剤の層でコーティングする。
工程４００1〜４００nの目的は、上記線の直径を、初期直径Dから、例えば１mm以上、好ましくは1.3mm以上で、且つ、例えば2.5mm以下、好ましくは2.2mm以下、さらに好ましくは2mm以下の中間直径d’まで減じることである。
工程４０1〜４００n (nは６〜12である)は、上記線を初期直径Dから中間直径d’まで乾式延伸する連続工程を構成する。工程４００1〜４００nの各々は、上記線をダイ上流の線の直径よりも小さい直径を有するダイに通す乾式延伸工程である。従って、上記線は、ダイ上流での直径よりも小さいダイ下流での直径を有する。各ダイの直径は、上流に配置したダイの直径よりも小さい。初期直径Dから中間直径d’までの上記線の連続乾式延伸工程においては、真ひずみは、ε=2.ln(D/d’)と定義する。
各ダイの下流に配置する線のけん引手段、この場合キャプスタンは、上記線を各ダイによって延伸するに十分なけん引力を発生させ得る。粉末形の延伸潤滑剤を使用する。
乾式延伸は、上記線が気体環境、例えば、周囲空気内で循環すること意味するものと理解されたい。好ましくは、乾式延伸中の潤滑剤は、粉末形である。乾式延伸中、けん引手段、例えば、キャプスタンは、気体環境、例えば、周囲空気に曝されている。
乾式延伸は、上記線が気体環境、例えば、周囲空気内で循環すること意味するものと理解されたい。好ましくは、乾式延伸中の潤滑剤は、粉末形である。乾式延伸中、けん引手段、例えば、キャプスタンは、気体環境、例えば、周囲空気に曝されている。
連続延伸工程は、上記線が複数個の延伸ダイへの１連の連続通過を行い、各延伸ダイへの各通過が１つの延伸工程に相当するものと理解されたい。最後の通過は別として、ダイへの各通過の後、次のダイへの直接の通過と続く。連続する１連の延伸工程においては、上記線は、連続する２延伸工程間の延伸工程以外の何らの工程も、特に、加熱処理工程もまたはコーティング工程も受けない。換言すれば、上記線は、連続するうちの２つの直接の連続延伸工程間において、何らの工程も、特に、加熱工程もまたはコーティング工程も受けない。
加熱処理工程５００においては、中間直径d’を有する線の金属組織を変性させて上記機械線の組織を再生させる。当業者であれば、この工程の各種パラメーターを、例えば、"Les principes de base du traitement thermique des aciers" [The basic principles of heat treatment of steels], Andre Constant and Guy Henry, ISBN 2−85330−083−8において如何にして見出すかは承知しているであろう。
この工程５００においては、中間直径d’を有する線を、オーステナイト化温度以上の、この場合850℃以上の温度で加熱する。鋼の化学組成に応じて、当業者であれば、特に"Precis de metallurgie" [Precis on metallurgy], ISBN 2−12−260121−6に記載されているように、オーステナイト化温度に達せさせなければならないのは何であるかということは承知しているであろう。従って、オーステナイト化が十分でない場合、再結晶化されていない帯域が残り、得られるオーステナイトは均質ではなく、これは、その後の延伸にとって有害である。オーステナイト化が高過ぎる場合、後の冷却中に得られるミクロ構造体は、図５において示しているように、針状(Widmanstatten)フェライトであり、フェライト・パーライト構造体である。
次に、中間直径d’を有する線を冷却して鋼にパーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造を付与する。当業者にとって周知の方法において、上記線を冷却してパーライト、フェライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造体以外のミクロ構造体の形成を回避する。速過ぎる冷却速度は、マルテンサイト、ベイナイトまたは針状フェライトミクロ構造体をもたらす。当業者であれば、上記冷却温度を、鋼の化学組成およびオーステナイト化温度の関数として、特に文献 "Atlas des courbes de transformation des aciers de fabrication francaise" [Atlas of transformation curves of steels of French manufacture], IRDIS, 1974において入手可能なノモグラムによって如何にして決定するかは承知していることである。
工程６００においては、中間直径d’を有する線を少なくとも１種の金属層、この場合は黄銅の層でコーティングする。
工程７００1〜７００m (mは8〜23である)の目的は、上記線の直径を中韓直径d’から最終直径dまで減じることおよび上記線の最高引張強度を増大させることである。
工程７００1〜７００mは、上記線を中韓直径d’から最終直径dまで湿式延伸する連続工程を構成する。工程７００1〜７００mの各々は、上記線をダイ上流の線の直径よりも小さい直径を有するダイに通す湿式延伸工程である。従って、上記線は、ダイ上流での直径よりも小さいダイ下流での直径を有する。各ダイの直径は、上流に配置したダイの直径よりも小さい。中韓直径d’から最終直径dまでの上記線の連続湿式延伸工程においては、真ひずみは、ε’=2.ln(d’/d)と定義する。
変法としては、工程７００1〜７００mを乾燥環境において実施する。
変法としては、工程７００1〜７００mを乾燥環境において実施する。
各ダイの下流に配置する線のけん引手段、この場合は段階型キャプスタンは、上記線を各ダイによって延伸させるのに十分なけん引力を発生させ得る。上記けん引手段と上記ダイは、延伸潤滑剤の液浴中に、例えば文献WO 2008/113481号に記載されているようにして浸漬する。
湿式延伸は、上記線が液体環境、例えば、水溶液中で循環することを意味するものと理解されたい。好ましくは、湿式延伸中の延伸潤滑剤は、液体形である。湿式延伸中、けん引手段、例えば、キャプスタンは、液体環境、例えば、水溶液に曝されている。
連続延伸工程は、上記線が複数個の延伸ダイへの１連の連続通過を行い、各延伸ダイへの各通過が１つの延伸工程に相当するものと理解されたい。最後の通過は別として、ダイへの各通過の後、次のダイへの直接の通過と続く。連続する１連の延伸工程においては、上記線は、連続する２つの延伸工程間で延伸工程以外の何らの工程も、特に、加熱処理工程もまたはコーティング工程も受けない。換言すれば、上記線は、連続するうちの２つの直接の連続延伸工程間で、何らの工程も、特に、加熱工程もまたはコーティング工程も受けない。
上記したように、上記延伸方法は、N回の連続延伸工程、例えば、乾燥環境での１回および湿潤環境での１回を含む。この場合、N=2である。従って、上記延伸方法における真ひずみは、εT=2.ln(D/d)として定義することが可能である。
上記延伸方法は、上記機械線の組織を再生することを目的とするM回の加熱処理工程を含む。この場合、直径dの上記線の工業的生産コストを節減することを可能にするM=1である。
本発明に従う上記線は、上記で説明した方法によって得ることができる。
下記の表２において、本発明に従う線と従来技術からの線の各種特性値を示している。
下記の表２において、本発明に従う線と従来技術からの線の各種特性値を示している。
真ひずみε’=2.ln (d’/d)は、線F1〜F4において、4 < ε’ ≦ 6のようであることが注目される。真ひずみε=2.ln (D/d’)は、線F1〜F4において、2 ≦ ε ≦ 3のようであることが注目される。真ひずみεT=2.ln (D/d)は、線F1〜F4において、6 ≦ εT ≦ 8のようであることが注目される。
線F1〜F4において、ε ≦ 3、好ましくは≦ 2.75であることが注目される。線F1〜F3において、さらに好ましくはε ≦ 2.5であることが注目される。また、線F1〜F4において、εT ≧ 6.5、好ましくはεT ≧ 6.75であることが注目される。線F3において、さらに好ましくはεT ≧ 7.2である。F4において、さらにより好ましくはεT ≧ 7.5である。さらに、線EDT1およびEDT2と異なり、ε’> 4であることが注目される。F1においては、ε’≧ 4.3である。線F2〜F4においては、好ましくはε’≧ 4.5である。さらに好ましくは、線F4において、ε’≧ 5である。
比較試験および評価
従来技術からの線と線F1、F2およびF3とを、湿潤雰囲気(少なくとも60%の相対湿度)内で実施した回転曲げ試験において比較した。この試験は、試験する各線の湿潤環境での最高回転曲げ疲労応力σF*の測定を可能にする。この試験においては、試験する線を、所定の応力において、その回転軸の周りでの105サイクルに供する。線か破損する場合は、試験をより低い応力で再開始し、線が破損しない場合は、試験をより高い応力によって再開始する。σF*の値は、そのようにして、段階的に、例えば、段階法によって測定する。この試験の結果は、下記の表３に示している：
従来技術からの線と線F1、F2およびF3とを、湿潤雰囲気(少なくとも60%の相対湿度)内で実施した回転曲げ試験において比較した。この試験は、試験する各線の湿潤環境での最高回転曲げ疲労応力σF*の測定を可能にする。この試験においては、試験する線を、所定の応力において、その回転軸の周りでの105サイクルに供する。線か破損する場合は、試験をより低い応力で再開始し、線が破損しない場合は、試験をより高い応力によって再開始する。σF*の値は、そのようにして、段階的に、例えば、段階法によって測定する。この試験の結果は、下記の表３に示している：
本発明に従う線F1、F2は、従来技術の線よりも有意に高い応力において破損しており、従って、湿潤環境におけるこのことは、本発明の利点の１つを説明している。従って、線F1、F2の初期引張強度が線EDT1およびEDT2のそれよりも有意に低いとしても、線F1、F2の疲労・腐蝕耐久性は、線EDT1およびEDT2のそれよりも有意に高い。
また、従来技術EDT2の線によって製造したコードC1、C2と線F2によって製造したコードCI1、CI2とを比較した。
(1+6+12)×0.18構造を有する第１のタイプのコード(C1およびC1I)を、変動引張試験において試験した。この試験は、試験する各コードの疲労限界の測定を可能にする。この試験においては、各コードを、振幅を決定する２つの極値間での張力の変化に供する、これは、所定のサイクル数、この場合105サイクルである。ケーブルが破損する場合は、試験をより低い振幅で再開始し、線が破損しない場合は、試験をより高い振幅によって再開始する。疲労限界の値は、そのようにして、段階的に、例えば、段階法によって測定する。この試験は、２つの異なる条件下、即ち、乾燥雰囲気(8%よりも低い相対湿度)下および湿潤雰囲気(60%よりも高い相対湿度)下に実施する。これらの条件(事前保存無しの乾燥および湿潤雰囲気)下に、コードを直接試験する。これらの条件において、そのようにして、疲労限界T (事前保存無しの乾燥雰囲気)およびT* (事前保存無しの湿潤雰囲気)を判定することが可能であった。また、湿潤雰囲気の存在による疲労限界の悪化D*も算出したD*=(T-T*)/T)。結果は、下記の表４に示している。
本発明に従うコードCI1は、乾燥環境および湿潤環境において、従来技術のコードC1よりも有意に低い悪化を有する。従って、コードCI1の引張強度および破壊力がコードC1の引張強度および破壊力よりも低いとしても、コードCI1の疲労・腐蝕耐久性は、コードC1の疲労・腐蝕耐久性よりも有意に高い。
3×0.18mm構造を有する第２のタイプのコード(従来技術からのC2と本発明に従うCI2AおよびCI2B)を、上記線試験において使用した試験と同様な回転曲げ試験において試験した。試験した各コードの乾燥環境σCおよび湿潤環境σC*での最高回転曲げ疲労応力をそのようにして判定した。また、湿潤雰囲気の存在による最高回転曲げ疲労応力の悪化Dσc*も算出した(DσC*=(σC - σC*)/σC)。結果は、下記の表５に示している。
本発明に従うコードCI2AおよびCI2Bは、従来技術のコードC2よりも有意に低い悪化を有しており、従って、本発明の利点の１つを説明している。
本発明は、上記で説明した実施態様に限定されない。
事実、スケール除去工程２００は、化学剤、例えば、酸の作用によって実施し得る。
事実、スケール除去工程２００は、化学剤、例えば、酸の作用によって実施し得る。
さらにまた、工程６００においては中間直径を有する線を亜鉛の層のみでコーティングすることが可能である。さらにまた、上記線は、例えば上記線の腐蝕防止および/またはゴムへの上記線の接着を改良する役割を有する、黄銅または亜鉛層以外の金属層、例えば、Co、Ni、AlのまたはCu、Zn、Al、Ni、Co、Snの2種以上の複合物の合金の薄層によって被覆し得る。
１０ タイヤ
１２ クラウン
１４ クラウン補強材
１６ 側壁
１８ ビード
２０ビード線
２２ カーカス補強材
２４ 上返し
２６ 車輪リム
１００ 鋼線の巻戻し工程
２００ ワイヤーストックのスケール除去工程
３００ 接着促進剤のコーティング工程
４００1〜４００n 初期直径から中間直径までの乾式延伸の連続工程
５００ 加熱処理工程
６００ コーティング工程
７００1〜７００m 中韓ty家から最終直径までの湿式延伸の連続工程
１２ クラウン
１４ クラウン補強材
１６ 側壁
１８ ビード
２０ビード線
２２ カーカス補強材
２４ 上返し
２６ 車輪リム
１００ 鋼線の巻戻し工程
２００ ワイヤーストックのスケール除去工程
３００ 接着促進剤のコーティング工程
４００1〜４００n 初期直径から中間直径までの乾式延伸の連続工程
５００ 加熱処理工程
６００ コーティング工程
７００1〜７００m 中韓ty家から最終直径までの湿式延伸の連続工程
Claims (11)
- mmで表す直径を有し且つ完全フェライト、パーライトまたはフェライト・パーライトミクロ構造を有する鋼線(F1、F2、F3、F4)であって、0.05 % ≦ C < 0.4%であるような炭素Cの質量含有量、Cr < 12% であるようなクロムCrの質量含有量、およびR ≧ 175 + 930.C - 600.ln(d)およびR ≧ 1500 MPaであるようなMPaで表される最高引張強度Rを有することを特徴とする前記鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- 0.07% ≦ C ≦ 0.3%、好ましくは0.1% ≦ C ≦ 0.3%、さらに好ましくは0.15% ≦ C ≦ 0.25%であるような炭素Cの質量含有量を有する、請求項１記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- R ≧ 350 + 930.C - 600.ln(d)、好ましくはR ≧ 500 + 930.C - 600.ln(d)、さらに好ましくはR ≧ 700 + 930.C - 600.ln(d)である、請求項１〜２のいずれか１項記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- dが、0.10mm以上、好ましくは0.12mm以上である、請求項１〜３のいずれか１項記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- dが、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下である、請求項１〜４のいずれか１項記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- d > 0.15mmで且つR ≧ 1800 MPa、好ましくはd > 0.15mmで且つR ≧ 1900 MPaである、請求項５記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- dが、0.40mm以下、好ましくは0.25mm以下、さらに好ましくは0.23mm以下、さらにより好ましくは0.20mm以下である、請求項１〜６のいずれか１項記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- d > 0.15mmで且つR ≧ 2000 MPa、好ましくはd > 0.15mmで且つR ≧ 2100 MPaである、請求項７記載の鋼線(F1、F2、F3、F4)。
- 請求項１〜８のいずれか１項記載の複数本の鋼線(F1、F2、F3、F4)を含む、コード(C1、C2)。
- 請求項１〜８のいずれか１項記載の少なくとも１本の鋼線(F1、F2、F3、F4)を埋込んだゴムマトリックスを含む、半製品要素(１４、２２)。
- 請求項１〜８のいずれか１項記載の少なくとも１本の鋼線(F1、F2、F3、F4)を含む、タイヤ(１０)。
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