KR102064212B1 - 와이어 인발 방법 - Google Patents

Abstract

강 와이어를 인발하는 방법은 0.4% ≤ C ≤ 0.74%의 카본의 질량율(C)을 갖는 와이어에 적용된다. 이 방법은 일 직경(d')으로부터 다른 직경(d)까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계(700₁ 내지 700_m)를 포함하고, 직경(d' 및 d)은 mm로 표현되고, 진변형율(ε'=2.Ιη(d'/d))은 ε'> 4이다.

Description

와이어 인발 방법{WIRE DRAWING METHOD}

본 발명은 특히 타이어용 강철 와이어에 관한 것이다.

카카스 보강부, 예컨대 래디얼 카카스 보강부를 갖는 타이어는 트레드, 두 개의 비신장성 비드, 및 비드를 트레드와 크라운 보강부에 연결하는 두 개의 측벽을 포함하고, 두 개의 측벽은 카카스 보강부와 트레드 사이에 원주 방향으로 배치된다.

크라운 및/또는 카카스 보강부는 하나 이상의 고무 플라이(ply)를 포함하고, 개별 금속 와이어 또는 여러 개의 개별 금속 와이어의 조립체로부터 유래된 금속 코드 등의 보강 요소 또는 보강물에 의해 선택적으로 보강된다. 금속 보강물은 강으로 제조된다.

크라운 보강부는 때때로 "작동(working)" 플라이 또는 "크로스(crossed)" 플라이로 지칭되는 적어도 두 개의 겹친 크라운 플라이로 구성되고, 그 실질적 금속 보강 코드는, 해당 타이어 유형에 따라 대체로 10도 내지 45도 사이의 각도로 중간 원주방향 평면에 대해 대칭이든 또는 비대칭이든 하나의 플라이로부터 다른 플라이로 크로스 - 즉 이들은 기울어짐 - 되지만 하나의 플라이 내에서는 실제로 서로에 대해 평행하도록 배치된다. 크로스 플라이는, 경우에 따라 다양한 폭을 갖고 보강물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 다양한 다른 보조 고무 플라이 또는 층에 의해 보완될 수 있다. 언급된 구성은, 크로스 플라이에 대해 반경방향 외측에 있든 내측에 있든, 예로서, 단순한 고무 패드, 외부 충격 또는 천공으로부터 크라운 보강부의 잔여부를 보호하는 "보호" 플라이로 지칭되는 플라이, 또는 실질적으로 원주 방향으로 배향되는 보강물을 포함하는 "후핑(hopping)" 플라이("제로 디그리(zero degree)" 플라이로 지칭되는 플라이)로 지칭되는 플라이로 제조될 수 있다.

그러나, 이러한 금속 보강물은 타이어의 하중에 크게 기여하며, 가능한 경우 기계적 강도를 개선하여 가능한 경량으로 하는 것이 바람직하다.

강의 성분, 예컨대 카본의 중량 함량을 0.9% 수준 이상으로 증가시키는 것이 추천되며, 이는 와이어의 기계적 강도를 증가시킬 수 있고 따라서, 보강하는 플라이의 와이어의 직경 및/또는 밀도를 감소시켜 타이어를 가볍게 한다. 경량의 타이어가 획득되지만 상대적으로 높지 않은 내구성을 갖는다. 이는 상대적으로 높은 카본 중량 함량의 사용으로 인해 금속 보강물이 피로 및 부식에 더 민감하기 때문이다.

본 발명의 목적은 특히 내부식성이며 높은 기계적 강도를 갖는 경량의 금속 보강물을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 일 요지는 강 와이어의 인발 공정이며, 와이어는 중량으로 0.4% ≤ C ≤ 0.74%의 카본 함량(C)을 갖고, 이 공정은 직경(d')으로부터 직경(d)까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계(700₁ 내지 700_m)를 포함하고, 직경(d') 및 직경(d)은 mm로 표현되고, 진변형율(ε'=2 x ln (d'/d))은 ε'> 4이다.

사용되는 와이어는 중량으로 상대적으로 낮은 카본 함량(C)을 갖는다. 따라서, 와이어의 인발성, 즉 상대적으로 큰 직경(d')으로부터 상대적으로 작은 직경(d)을 얻을 가능성이 개선된다. 즉, 중량으로 상대적으로 낮은 카본 함량(C)은 높은 기계적 강도 특성, 특히 높은 최대 인장 강도를 제공하도록 와이어를 충분히 가공 경화시킬 수 있게 하는 높은 진변형율(ε')을 허용한다.

따라서, 와이어는 타이어의 내구성을 개선하는 부식 및 피로에 상대적으로 덜 민감하다. 또한, 타이어를 보강하기에 충분한 기계적 강도를 유지하면서 와이어의 직경을 감소시킬 수 있다.

최대 인장 강도 또는 극한 인장 강도는 와이어를 파단하는데 필요한 힘에 대응한다. R(MPa)로 지시되는 최대 인장 강도의 측정은 1984년 ISO 6892 규격에 따라 실행된다.

연속된 일련의 인발 단계는 와이어가 일련의 두 개의 인발 단계 사이에서 인발 단계 이외의 임의의 단계, 특히 열처리 단계가 행해지지 않는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 와이어는 일련의 직접적으로 두 개의 연속적 인발 단계 사이에서 임의의 단계, 특히 열처리 단계가 행해지지 않는다.

유리하게는 ε'≥ 4.3, 바람직하게는 ε'≥ 4.5, 더 바람직하게는 ε'≥ 4.7이다.

이때, 와이어는 개선된 최대 인장 강도(R)를 갖는다.

일 실시예에서, 와이어는 중량으로 0.4% ≤ C ≤ 0.5%, 바람직하게는 0.42% ≤ C ≤ 0.48%의 카본 함량(C)을 갖는다.

일 실시예에서, 와이어는 중량으로 0.5% ≤ C ≤ 0.6%, 바람직하게는 0.5% < C < 0.6%, 더 바람직하게는 0.55% ≤ C ≤ 0.6%의 카본 함량(C)을 갖는다.

일 실시예에서, 와이어는 중량으로 0.6% ≤ C ≤ 0.74%, 바람직하게는 0.65% ≤ C ≤ 0.74%의 카본 함량(C)을 갖는다.

선택적 특징에 따르면:

- 직경(d')은 1 mm 이상, 바람직하게는 1.3 mm 이상이다. 직경(d')은 와이어의 가공 경화에 의해 높은 기계적 특성을 얻도록 충분하도록 크다.

- 직경(d')은 2.2 mm 이하, 바람직하게는 2 mm이하이다. 직경(d')은 와이어의 최종 직경까지 가공 경화가 가능하도록 충분히 작다.

유리하게는, 직경(d)은 0.10 mm 이하, 바람직하게는 0.12 mm 이하이다.

직경(d)이 너무 작은 경우, 와이어의 산업 제조 가격이 너무 높아 대량 생산과 양립할 수 없다.

유리하게는, 직경(d)은 0.25 mm 이하, 바람직하게는 0.23 mm 이하이다.

직경(d)이 너무 큰 경우, 예컨대 중량 차량 유형의 차량에 대해 타이어의 특정 플라이의 와이어의 사용, 특히 카카스 보강에 있어서 와이어의 가요성 및 내구성이 너무 적다.

선택적으로, 강 미세구조는 페라이트계 펄라이트 또는 펄라이트이다. 페라이트계 펄라이트 또는 펄라이트 미세구조는 금속조직학 관찰에 의해 다른 미세구조, 특히 마르텐사이트 미세구조와 상이하다. 페라이트계 펄라이트 미세구조는 페라이트 입자를 갖고 또한 층상 펄라이트 영역을 갖는다. 펄라이트 미세구조는 실질적으로 단지 페라이트 및 시멘타이트 층판(lamellae)을 갖는다. 이에 비해, 마르텐사이트 미세구조는, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 페라이트계 펄라이트 및 펄라이트 미세구조의 입자 및 층판으로부터 구분하는 방법을 알고 있는 라스(lath) 및/또는 니들(needle)을 포함한다.

이 공정의 일 선택적 특징에 따르면, 직경(d')으로부터 직경(d)까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계는 습식 환경에서 실행된다.

습식 인발은 와이어가 액체 환경 예컨대, 수용액에서 순환하는 것을 의미하도록 이해된다. 바람직하게는, 습식 인발 도중 인발 윤활제는 액체 형태이다. 습식 인발 도중, 당김 수단, 예컨대 캡스턴(capstan)은 액체 환경, 예컨대 수용액에 노출된다.

바람직하게는, 공정은 직경(d')으로부터 직경(d)까지의 일련의 와이어 인발 단계 이전에 직경(D)으로부터 직경(d')까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계를 포함한다.

연속된 일련의 인발 단계는 와이어가 일련의 두 개의 인발 단계 사이에서 인발 단계 이외의 임의의 단계, 특히 열처리 단계가 행해지지 않는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 와이어는 일련의 직접적으로 두 개의 연속적인 인발 단계 사이에서 임의의 단계, 특히 열처리 단계가 행해지지 않는다.

유리하게는, 진변형율(ε=2 x ln (D/d'))은 ε≤ 3, 바람직하게는 ε≤ 2.75, 더 바람직하게는 ε≤ 2.5이다.

따라서, 와이어의 인발은 직경(D)으로부터 직경(d')로 제한되고, 이는 기계적 인장 강도(R)를 증가시키도록 직경(d')으로부터 직경(d)으로 연속된 일련의 와이어 인발 단계 동안 와이어를 충분히 가공 경화시킬 수 있다.

바람직하게는, 직경(D)으로부터 직경(d')까지의 일련의 와이어 인발 단계는 건식 환경에서 실행된다.

건식 인발은 와이어가 기상 환경, 예컨대 주변 공기에서 순환하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 인발 도중 인발 윤활제는 분말 형태이다. 건식 인발 도중, 당김 수단, 예컨대 캡스턴은 주변 공기에 노출된다.

바람직하게는, 진변형율(εT=2 x ln (D/d))은 εT≥ 6.5, 바람직하게는 εT≥ 6.75, 더 바람직하게는 εT≥ 7이다.

선택적으로, 직경(D)은 4 mm 이상, 바람직하게는 5 mm 이상이다.

유리하게는, 직경(d')의 와이어는 열처리된다.

바람직하게는, 강의 미세구조는 이러한 열처리 단계 이전에 관측된다.

유리하게는, 직경(d')의 와이어는 적어도 하나의 금속 층으로 피복된다.

본 발명은 단지 비제한적 예로 제공되며 아래 도면을 참조하여 이후 상세한 설명으로부터 더 자세히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공정에 의해 얻을 수 있는 와이어를 포함하는 타이어의 원주방향에 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인발 공정의 단계를 도시하는 도면이다.

타이어

도 1에서 참조번호 10으로 표시되는 본 발명에 따른 타이어가 도시된다.

타이어(10)는 크라운 보강부(14)에 의해 보강되는 크라운(12), 두 개의 측벽(16) 및 두 개의 비드(18)를 포함하고, 비드(18) 각각은 비드 와이어(20)에 의해 보강된다. 크라운(12)은 트레드에 놓이지만, 개략적인 본 도면에는 도시되지 않는다. 카카스 보강부(22)는 각 비드(18)에서 두 개의 비드 와이어(20) 주위에 감기고, 림(26)에 끼워진 것으로 도시된 타이어(10)의 외측을 향해 배치된 턴업부(turn-up, 24)를 포함한다.

그 자체가 공지된 방식인 카카스 보강부(22)는 와이어 또는 코드에 의해 보강된 적어도 하나의 플라이를 포함한다. 카카스 보강부의 이러한 와이어 또는 코드는 "래디얼" 와이어 또는 코드로 지칭되고, 즉, 이들 와이어 또는 코드는 서로에 대해 실제로 평행하게 배치되고 원주방향 중간면(두 개의 비드(18) 사이의 중간에 위치되며 크라운 보강부(14)의 중간을 관통하는 타이어의 회전 축에 수직면)과 80도 내지 90도 사이의 각도를 형성하도록 하나의 비드로부터 다른 비드로 연장한다.

크라운 보강부(14)는 본 발명에 따르는 와이어 또는 코드에 의해 보강된 적어도 하나의 플라이를 포함한다. 도 1에 매우 단순하게 도시된 크라운 보강부(14)에서, 본 발명의 와이어 또는 코드는 예컨대 작동 크라운 플라이 또는 삼각망(triangulation) 크라운 플라이(또는 절반 플라이) 및/또는 삼각망 크라운 플라이 또는 보호 크라운 플라이가 사용될 때의 보호 크라운 플라이 중 몇몇 또는 전부를 보강할 수 있는 점이 이해될 것이다. 작동 플라이 및 삼각망 및/또는 보호 플라이 외에, 또한 본 발명의 타이어의 크라운 보강부(14)는 다른 크라운 플라이, 예컨대 하나 이상의 후핑 크라운 플라이를 포함할 수 있다.

물론, 타이어(10)는, 공지된 방식으로, 타이어의 반경방향 내부면을 형성하고 타이어 내측 공간으로부터 유래된 공기의 분산으로부터 카카스 보강부를 보호하도록 의도된 내부 고무 또는 중합체 고무(보통 "내부 라이너"로 지칭됨)를 부가적으로 포함한다. 유리하게는, 특히 중량 차량용 타이어의 경우, 카카스 보강부와 내부층 사이에 위치되고 내부층 및 이에 따라 카카스 보강부를 보강하도록 의도되며 또한 카카스 보강부에 의해 작용되는 응력을 부분적으로 분산시키도록 의도되는 중간의 보강 중합체층을 포함할 수도 있다.

타이어는 본 발명에 따른 와이어 또는 코드가 매설된 고무 매트릭스를 포함한 반제품의 요소의 형태로 제공되는 상술한 다양한 구성요소를 조립하여 제조된다.

코드

크라운 및/또는 카카스 보강부가 코드에 의해 보강되는 경우, 코드는 케이블링(cabling) 또는 비틀림(twisting)에 의해 본 발명에 따른 여러 개의 강 와이어를 조립하여 제조된다.

밴, 중량 차량(즉, 지하철, 버스, 중량 운송 차량(대형 트럭, 트랙터, 트레일러) 및 오프로드 차량)등의 중차량, 농업 또는 토목 기계, 항공기 및 다른 운송 또는 취급 차량으로부터 선택되는 산업 차량용 타이어의 경우, 크라운 및/또는 카카스 보강부는 본 발명에 따른 코드, 특히 1+3+8, 1+6+11, 1+6+12, 2+7, 3+8, 3+9 및 3+9+15 구조의 층을 이룬 코드 및 3x(1+5), (1+6)x(3+8), (1+6)x(3+9+15) 및 (1+6) x (4+10+16) 구조의 꼬인(stranded) 코드에 의해 보강된다. 크라운 및/또는 카카스 보강부를 보강할 수 있는 다른 코드가 WO 2010/139583 에도 개시된다.

승용 차량용 타이어의 경우, 크라운 및/도는 카카스 보강부는 본 발명에 따른 코드, 특히 2+1, 2+2, 2+4 및 4x3 구조의 코드로부터 선택된 코드에 의해 보강된다.

본 발명에 따른 코드는 여러 문헌 중 WO 2010/139583에 개시된 바와 같이 제 위치에서 고무가 입혀질 수 있다.

크라운 및/또는 카카스 보강부는 또한 집합화되지 않은 본 발명에 따른 하나 이상의 각각의 와이어에 의해 의해 보강될 수 있다.

와이어

와이어는 강으로 제조되고, 즉 강을 대부분(중량으로 50% 초과) 또는 완전히(중량으로 100%) 포함한다.

와이어는 이후 "카본 강"(정의상, 적어도 11%의 크롬 및 적어도 50%의 철을 포함하는 강)으로 지시되는 페라이트계 펄라이트 카본 강 또는 펄라이트계 카본 강으로 제조되는 것이 바람직하다. 사용되는 강은 특히 카본 강이기 때문에 강의 중량으로 0.4% ≤ C ≤ 0.74% 이도록 카본 함량(C)을 포함한다. 사용되는 강은 철, 중량으로 0.3% 내지 0.7% 사이, 여기서는 0.5%의 망간, 중량으로 0.1% 내지 0.3% 사이, 여기서는 0.2%의 실리콘, 중량으로 최대 0.045%의 인, 중량으로 최대 0.045%, 여기서는 0%의 황, 중량으로 최대 0.008%, 여기서는 0%의 질소를 포함한다.

또한, 사용되는 강은 Cr, Ni, Co, V 또는 매우 특정한 용도에 적용할 수 있는 다양한 다른 공지 원소(예컨대, 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 참조) 등의 특정 합금 원소 또는 강을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.1% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.05% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.02% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 바나듐을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.1% 한도로 포함되고, 바람직하게는 최대 0.05% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.02% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 크롬을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.1% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.05% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.02% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 몰리브덴을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.1% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.05% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.02% 한도로 포함되는 바나듐, 크롬 및 몰리브덴을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.05% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.01% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.001% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 니켈을 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.05% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.01% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.001% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 붕소를 포함한다.

선택적으로, 사용되는 강은 중량으로 최대 0.05% 한도로 포함되고, 바람직하게는 0.01% 한도로 포함되고, 더 바람직하게는 0.001% 한도로 포함되고, 여기서는 0%인 코발트를 포함한다.

와이어는 예컨대, 와이어의 처리 특성, 또는 와이어, 코드 및/또는 타이어 자체의 부착성, 내부식성, 또는 에이징(ageing) 저항성 등의 사용 특성을 개선하는 금속 층으로 피복될 수 있다. 바람직하게는, 와이어는 아연 또는 황동(구리-아연 합금)의 층으로 피복된다.

표 1에서, 본 발명 및 종래 기술에 따른 와이어가 집합화된다.

표 1 내지 표 4의 예의 와이어는 0.10 mm 이상, 바람직하게는 0.12 mm 이상의 직경(d)을 갖는다. 또한, 표 1 내지 표 4의 예의 와이어는 0.25 mm 이하, 바람직하게는 0.23 mm 이하의 직경(d)을 갖는다.

예 1 및 예 2는 종래 기술 1의 와이어에 비해, MPa로 표현되는 와이어의 최대 인장 강도(R)가 R ≥ A.(920.C + 500)/d^{1 /2}, A=0.87 이다.

예 1 및 예 2의 와이어는 A=1, 바람직하게는 A=1.10, 더 바람직하게는 A=1.30일 수 있다.

예 1 및 예 2의 와이어는 R ≥ 2600 MPa, 바람직하게는 R ≥ 2800 MPa, 더 바람직하게는 R ≥ 3000 MPa일 수 있다.

예 3 내지 예 5는 종래 기술 2에 비해, MPa로 표현되는 와이어의 최대 인장 강도(R)가 R ≥ A.(920.C + 500)/d^{1 /2}, A=1 및 R ≥ 2950 MPa이다.

예 3 내지 예 5의 와이어는 A=1.10 일 수 있다. 또한 예 4 및 예 5의 와이어는 A=1.18 일 수 있다. 마지막으로 예 5의 와이어는 A=1.26 일 수 있다.

예 3 내지 예 5의 와이어는 R ≥ 3100 MPa 일 수 있다. 예 4 및 예 5의 와이어는 R ≥ 3200 MPa 일 수 있다. 마지막으로, 예 4의 와이어는 R ≥ 3300 MPa 일 수 있다.

예 6은 종래 기술 3에 비해, MPa로 표현되는 와이어의 최대 인장 강도(R)가 d<0.17　mm 에 대해, R ≥ A.(920.C + 500)/d^{1 /2} , A=0.96이다.

예 6의 와이어는 d<0.17 mm에 대해, A=1.10, 바람직하게는 A=1.14, 더 바람직하게는 A=1.18 일 수 있다.

예 6의 와이어는 d<0.17 mm에 대해, R ≥ 2900 MPa, 바람직하게는 R ≥ 3200 MPa, 더 바람직하게는 R ≥ 3300 MPa, 더욱 바람직하게는 R ≥ 3400 MPa 일 수 있다.

예 7 및 예 8은 종래 기술 4에 비해, MPa로 표현되는 와이어의 최대 인장 강도(R)가 0.17 ≤ d ≤ 0.23 mm에 대해 R ≥ A.(920.C + 500)/d^{1 /2}, A=1.24이다.

예 7 및 예 8의 와이어는 0.17 ≤ d ≤ 0.23　mm에 대해, 바람직하게는 A=1.26, 더 바람직하게는 A=1.28 일 수 있다. 또한, 예 8의 와이어는 0.17 ≤ d ≤ 0.23 mm에 대해, 바람직하게는 A=1.30 일 수 있다.

예 7 및 예 8의 와이어는 0.17 ≤ d ≤ 0.23 mm에 대해, R ≥ 3000 MPa, 바람직하게는 R ≥ 3200 MPa, 더 바람직하게는 R ≥ 3250 MPa, 더욱 바람직하게는 R　≥ 3500 MPa 일 수 있다.

예 1 내지 예 8의 와이어는 최대 인장 강도 R ≤ 3.7.(920.C+500), 바람직하게는 R ≤ 3.6.(920.C+500) 더 바람직하게는 R　≤ 3.5.(920.C+500)이다.

본 발명에 따른 와이어 인발 공정의 예

도시된 도 2는 상술한 와이어를 인발할 수 있는 공정의 도면이다.

언코일 단계(100)에서, 초기 직경 D≥4, 바람직하게는 D≥5, 여기서는 5.5 mm 이고, 850 MPa 내지 1200 MPa 사이의 최대 인장 강도, 여기서는 R=1200 MPa을 갖는 강 와이어가 언코일된다. 와이어 스톡(wire stock)으로 지칭되는 와이어는 페이오프 릴 상에 코일 형태로 보관되고, 이로부터 와이어는 자동화 언코일링 수단, 예컨대 언코일러를 사용하여 언코일된다. 이때 강 미세 구조는 폐라이트계 펄라이트이다.

와이어 스톡의 디스켈링 단계(200)에서, 와이어 스톡은 여러 개의 연속 풀리 및 여러 개의 풀리에 의해 각각 형성된 두 개의 스트레이너(straightener)로 통과하고, 각 스트레이너의 풀리는 다른 스트레이너의 풀리의 회전 축에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 이에 따라 와이어 스톡의 표면에 존재하는, 스케일로 지칭되는 철 산화물의 층이 제거된다.

단계(300)에서, 와이어 스톡은 인발 윤활제용 접착 촉진제의 층으로 피복된다.

단계(400₁ 내지 400_n)의 목적은 초기 직경(D)으로부터 중간 직경(d')으로, 예컨대 1mm 이상, 바람직하게는 1.3 mm 이상, 예컨대 2.2 mm 이하, 바람직하게는 2 mm 이하로 와이어의 직경을 감소시키기 위한 것이다.

단계(400₁ 내지 400_n)(n은 6에서 12로 변함)는 초기 직경(D)으로부터 중간 직경(d')으로 연속된 일련의 와이어 건식 인발 단계를 형성한다. 각 단계(400₁ 내지 400_n)는 다이 상류의 와이어의 직경보다 작은 직경을 갖는 다이로 와이어가 통과하는 건식 인발 단계이다. 따라서 와이어는 다이 상류의 직경보다 작은 다이 하류의 직경을 갖는다. 각 다이의 직경은 상류에 위치된 다이의 직경보다 작다. 초기 직경(D)으로부터 중간 직경(d')까지의 연속된 일련의 와이어 건식 인발 단계에 대해, 진변형율은 ε=2 x ln(D/d')로 규정된다.

각 다이의 상류에 위치된 와이어를 당기는 수단, 여기서 캡스턴은 각 다이를 통해 와이어를 인발하기에 충분한 견인력을 작용시킬 수 있다. 분말 형태의 인발 윤활제가 사용된다.

열처리 단계(500)에서, 와이어 스톡의 구조를 재생하기 위해 중간 직경(d')의 와이어의 금속조직 구조가 변형된다.

이 단계(500)에서, 중간 직경(d')의 와이어는 강의 오스테나이트화 온도, 여기서는 850도 이상에서 가열되고, 이후 강에 펄라이트 또는 폐라이트계 펄라이트 미세 구조를 부여하도록 냉각된다.

단계(600)에서, 중간 직경(d')의 와이어는 하나 이상의 금속 층, 여기서는 황동 층으로 피복된다.

단계(700₁ 내지 700_m)(m은 8에서 23으로 변함)의 목적은 와이어의 직경을 중간 직경(d')으로부터 최종 직경(d)까지 감소시키고 와이어의 최대 인장 강도를 증가시키기 위한 것이다.

단계(700₁ 내지 700_m)는 중간 직경(d')으로부터 최종 직경(d)까지 연속된 일련의 와이어의 습식 인발 단계를 형성한다. 각 단계(700₁ 내지 700_m)는 다이 상류의 와이어의 직경보다 작은 직경을 갖는 다이로 와이어가 통과하는 습식 인발 단계이다. 따라서, 와이어는 다이 상류의 직경보다 작은 다이 하류의 직경을 갖는다. 각 다이의 직경은 상류에 위치된 다이의 직경보다 작다. 중간 직경(d')으로부터 최종 직경(d)까지의 연속된 일련의 와이어의 습식 인발 단계에 대해, 진변형율은 ε'=2 x ln(d'/d)로 규정된다.

변수로서, 단계(700₁ 내지 700_m)는 건식 환경에서 실행될 것이다.

각 다이의 하류에 위치된 와이어를 당기는 수단, 여기서 계단형 캡스턴은 각 다이를 통해 와이어를 인발하기에 충분한 견인력을 작용시킬 수 있다. 당김 수단 및 다이는 예컨대 WO 2008/113481에 개시된 바와 같이 인발 윤활제의 액체 수조에 침지된다.

따라서 인발 공정은 N 개의 연속된 일련의 인발 단계, 예컨대 건식 환경에서 일 단계, 습식 환경에서 일단계를 포함한다. 여기서 N=2이다. 따라서 인발 공정에 대한 전체 진변형율은 εT=2 x ln(D/d)로 규정될 수 있다.

인발 공정은 와이어 스톡 구조의 재생을 돕는 M 개의 열처리 단계(들)를 포함한다. 여기서 M=1이며, 이는 와이어 직경(d)의 산업 제조 가격을 낮출 수 있다.

와이어는 본 발명에 따른 공정에 의해 얻을 수 있다.

표 5에서, 종래 기술의 와이어, 상술한 공정 및 와이어 특성의 다양한 값이 집합화된다.

예 1 및 예 2에 대해, ε≤ 3, 바람직하게는 ε≤ 2.75 더 바람직하게는 ε≤ 2.5일 수 있다. 또한, 예 1 및 예 2에 대해, εT≥ 6.5 바람직하게는 εT≥ 6.75일 수 있다. 예 3에 대해, 더 바람직하게는 εT≥ 7이다.

또한, 종래 기술 1과 달리, 예 1 및 예 2에 대해 ε'> 4, 또는 ε'≥ 4.3, 바람직하게는 ε'≥ 4.5 더 바람직하게는 ε'≥ 4.7이다.

예 3 내지 예 5에 대해, ε≤ 3, 예 4 및 예 5에 대해 바람직하게는 ε≤ 2.75, 예 5에 대해 더 바람직하게는 ε≤ 2.5일 수 있다. 또한, 예 3 내지 예 5에 대해, εT≥ 6.5 바람직하게는 εT≥ 6.75 일 수 있다. 예 3 및 예 4에 대해, 더 바람직하게는 εT≥ 7이다.

또한, 종래 기술 2와 달리, 예 3 내지 예 5에 대해 ε'> 4 또는 예 4 및 예 5에 대해 ε'≥ 4.3, 바람직하게는 ε'≥ 4.5일 수 있다.

예 6 내지 예 8에 대해 ε≤ 3, 예 7 및 예 8에 대해 바람직하게는 ε≤ 2.75, 예 8에 대해 더 바람직하게는 ε≤ 2.5 일 수 있다. 또한, 예 6 내지 예 8에 대해 εT≥ 6.5, 바람직하게는 εT≥ 6.75 일 수 있다. 예 6에 대해, 더 바람직하게는 εT≥ 7 이다.

또한, 종래 기술 3 및 4와 달리, 예 6 내지 예 8에 대해 ε' > 4, 또는 ε'≥ 4.3일 수 있다. 바람직하게는, 예 8에 대해 ε'≥ 4.5이다.

본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않는다.

사실상, 디스케일링 단계(200)는 화학 작용제, 예컨대 산의 작용에 의해 실행될 수 있다.

또한, 단계(600)에서, 중간 직경의 와이어를 아연층으로만 피복할 수 있다. 게다가, 와이어는 황동 또는 아연 이외에 금속 층, 예컨대 와이어의 내부식성 및/또는 고무에 대한 와이어의 접착성을 개선하는 역할을 갖는 금속 층, 예컨대 Co, Ni, Al의 박층 또는 Cu, Zn, Al, Ni, Co 및 Sn의 복합물의 둘 이상의 합금으로 피복될 수 있다.

본 발명에 따른 공정을 이용하여 다른 대상물을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 고정에 의해 얻은 여러 개의 와이어를 포함한 코드를 얻을 수 있다. 이러한 코드는 층을 이룬 타입 또는 꼬인 타입이다. 와이어 또는 스트랜드를 조립하는 아래의 두 개의 가능한 기술이 상기된다.

- 케이블링: 이 경우, 조립 시점 이전 및 이후 동주기(synchronous rotation) 회전으로 인해 와이어 또는 스트랜드는 자신의 축을 중심으로 비틀리지 않는다.

- 또는 비틀림: 이 경우, 와이어 또는 스트랜드는 자신의 축을 중심으로 집합적 비틀림 및 개별 비틀림 모두 행해지고, 이에 따라 와이어 또는 스트랜드 각각에 꼬임풀기(untwisting) 토크가 생성된다.

또한, 본 발명에 따른 공정에 의해 얻은 적어도 하나의 와이어가 매설된 고무 매트릭스를 포함하는 반제품 구성요소를 얻을 수 있다.

고무 매트릭스는 적어도 디엔 중합체, 보강 필러, 가황 시스템 및 다양한 첨가제를 포함한다.

고무 매트릭스의 디엔 중합체는 대체로 디엔 모노머(두 개의 공액 또는 비공액 카본-카본 이중 결합(double bond)을 지탱하는 모노머)로부터 적어도 부분적(즉 단일 중합체 또는 공중합체)으로 유래된 중합체를 의미하는 것으로 이해된다.

공지된 바와 같이, 디엔 중합체는 "본질적 비포화 상태"로 지칭되는 카테고리 및 "본질적 포화 상태"로 지칭되는 카테고리의 두 개의 카테고리로 분류될 수 있다. 특히 바람직하게는, 고무 매트릭스의 디엔 중합체는 폴리부타디엔(BR), 합성 폴리이소프렌(IR), 천연 고무(NR), 부타디엔 공중합체, 이소프렌 공중합체 및 이들 중합체의 조합체를 포함하는 (본질적 비포화 상태의) 디엔 중합체의 그룹으로부터 선택된다. 이러한 공중합체는 부타디엔-스티렌 공중합체(SBR), 이소프렌-부타디엔 공중합체(BIR), 이소프렌-스티렌 공중합체(SIR), 이소프렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBIR) 및 이들 공중합체의 조합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 더 바람직하다.

고무 매트릭스는 단일 디엔 중합체 또는 여러 개의 디엔 중합체의 조합체를 포함할 수 있고, 디엔 중합체(들)는 디엔 중합체 이외의 합성 중합체의 임의의 형태와 함께 또는 중합체 이외의 폴리머, 예컨대 열가소성 폴리머와 함께 조합하여 사용될 수 있다.

보강 필러로서, 카본 블랙 또는 무기 필러로 제조하여 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 모든 카본 블랙, 특히 전형적으로 타이어에 사용되는 HAF, ISAF, 및 SAF 유형의 블랙이 카본 블랙으로서 적합하다. 이러한 블랙의 비제한적 예로서, N115, N134, N234, N330, N339, N347 및 N375로 제조될 수 있다. 그러나, 카본 블랙은 또한 보강 필러, 특히 다른 무기 필러와의 혼합물로 사용될 수 있다. 이러한 무기 필러는 실리카, 특히 고분산 실리카, 예컨대 데구사(Degussa)로부터의 울트라실(Ultrasil) 7000 및 울트라실 7005 실리카를 포함한다.

마지막으로 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본원에 개시된 보강 무기 필러와 등가적 필러로서 다른 천연, 특히 유기 천연 보강 필러가 사용될 수 있고, 이러한 보강 필러는 실리카 등의 무기 층으로 덮이고 또는 그 표면에 필러와 중합체 사이의 결합을 형성하기 위해 결합제의 사용을 필요로 하는 기능적 사이트(functional site) 특히 히드록시 사이트를 포함하는 것을 이해할 수 있을 것이다.

또한 원하는 적용예에 따라 예컨대 유색 타이어의 트레드 또는 측벽에 사용될 수 있는 점토 입자, 벤토나이트, 활석, 백악 및 카올린 등의 불활성(비-보강) 필러가 보강 필러에 추가될 수 있다.

또한, 고무 매트릭스는 예컨대 가소제 또는 연장 오일(extending oil) 등의 타이어 제조를 위해 의도된 중합체 조성에 관례상 사용되는 표준 첨가제의 일부 또는 전부를 포함할 수 있고, 연장 오일은 천연 상태에서 방향족 또는 비방향족, 안료, 항산화 왁스, 화학적 항산화제, 항산화제, 피로방지제, 보강 수지, 메틸렌 수용체(예컨대, 페놀계 노볼락 수지) 또는 메틸렌 공여체(예컨대, HMT 또는 H3M) 등의 보호제이다.

또한, 고무 매트릭스는 황 또는 황 공여체 및/또는 퍼옥시드 및/또는 비스말레이미드, 가황 가속기 및 가황 활성제 기반의 가황 시스템을 포함한다.

실제 가황 시스템은 바람직하게는, 황, 1차 가황 가속기, 특히 2-메르캅토벤조티아질 디술피드 (MBTS), N-시클로헥실-2-벤조티아질 술펜아미드 (CBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질 술펜아미드 (DCBS), N-테르트(tert)-부틸-2-벤조티아질 술펜아미드 (TBBS), N-테르트-부틸-2-벤조티아질 술펜이미드 (TBSI) 및 이들 복합물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 바와 같은 술펜아미드 유형의 가속기에 기초한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 공정에 의해 얻은 와이어를 포함하는 타이어를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 타이어는 승용 차량, 밴, 중량 차량(즉, 지하철, 버스, 중량 운송 차량(대형 트럭, 트랙터, 트레일러) 및 오프로드 차량)등의 중차량, 농업 또는 토목 기계, 항공기 및 다른 운송 또는 취급 차량으로부터 선택되는 산업 차량용으로 의도된다. 더 바람직하게는, 타이어는 중차량, 농업 또는 토목 기계, 항공기 및 다른 운송 또는 취급 차량용으로 의도된다.

바람직하게는, 와이어는 타이어 크라운 및/또는 카카스 보강재를 보강하도록 의도된다. 더 바람직하게는, 와이어는 타이어 카카스 보강재를 보강하도록 의도된다.

바람직하게는, 타이어는 본 발명에 따른 공정에 의해 얻은 적어도 하나의 와이어를 포함하는 카카스 보강재를 포함하는, 중량 차량 유형의 차량을 위한 것이다.

Claims (18)

1. 강 와이어 인발 공정이며,
   상기 와이어는 중량으로 0.4% ≤ C ≤ 0.74%의 카본 함량(C), 중량으로 최대 0.1% 한도로 포함되는 크롬 함량, 중량으로 0.1% 내지 0.3% 사이의 실리콘 함량을 갖고, 상기 공정은:
   - 직경(d')으로부터 직경(d)까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계(700₁ 내지 700_m)를 포함하고, 직경(d') 및 직경(d)은 mm로 표현되고, 진변형율(ε'=2 x ln (d'/d))은 ε' > 4 이고,
   - 직경(d')으로부터 직경(d)까지의 일련의 와이어 인발 단계(700₁ 내지 700_m) 전에, 직경(D)으로부터 직경(d')까지의 연속된 일련의 와이어 인발 단계(400₁ 내지 400_n)를 포함하고, 직경(D)은 mm로 표현되고, 진변형율(εT=2 x ln (D/d))은 εT≥ 6.5이고,
   - 직경(D)은 4 mm 이상이고,
   - 직경(d')은 1 mm 이상 그리고 2.2 mm 이하이고,
   - 직경(d)은 0.10 mm 이상 그리고 0.25 mm 이하인, 강 와이어 인발 공정.
2. 제1항에 있어서,
   진변형율은 ε'≥ 4.3 인, 강 와이어 인발 공정.
3. 제2항에 있어서,
   진변형율은 ε'≥ 4.5 인, 강 와이어 인발 공정
4. 제3항에 있어서,
   진변형율은 ε'≥ 4.7 인, 강 와이어 인발 공정.
5. 제1항에 있어서,
   직경(d')은 1.3 mm 이상인, 강 와이어 인발 공정.
6. 제1항에 있어서,
   직경(d')은 2 mm 이하인, 강 와이어 인발 공정.
7. 제1항에 있어서,
   직경(d)은 0.12 mm 이상인, 강 와이어 인발 공정.
8. 제1항에 있어서,
   직경(d)은 0.23 mm 이하인, 강 와이어 인발 공정.
9. 제1항에 있어서,
   진변형율(ε=2 x ln (D/d'))은 ε≤ 3 인, 강 와이어 인발 공정.
10. 제9항에 있어서,
    진변형율(εT=2 x ln (D/d))은 εT≥ 6.75 인, 강 와이어 인발 공정.
11. 제9항에 있어서,
    진변형율(εT=2 x ln (D/d))은 εT≥ 7 인, 강 와이어 인발 공정.
12. 제1항에 있어서,
    직경(D)은 5 mm 이상인, 강 와이어 인발 공정.
13. 제1항에 있어서,
    와이어는:
    - 중량으로 0.3% 내지 0.7% 사이의 망간 함량,
    - 중량으로 최대 0.045%의 인 함량,
    - 중량으로 최대 0.045%의 황 함량,
    - 중량으로 최대 0.008%의 질소 함량,
    을 가지는, 강 와이어 인발 공정.
14. 제1항에 있어서,
    직경(d')의 와이어는 열 처리(500)되는, 강 와이어 인발 공정.
15. 제1항에 있어서,
    직경(d')의 와이어는 적어도 하나의 금속 층으로 피복(600)되는, 강 와이어 인발 공정.
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