KR20020063611A - 타이어 카캐스용 다층 강 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중간 층(C1)에 의해 둘러싸인 직경 d₀의 코어를 포함하는, 타이어 카캐스 강화용 강화 부재로서 사용하기 위한 불포화 외부 층을 갖는 다층 케이블에 관한 것이다. 당해 중간 층은 레이(lay) p₁에 따라 나선형으로 함께 권취되는 직경 d₁의 4 또는 5개의 와이어(M은 4 또는 5이다)로 이루어진다. 당해 층(C1)은 그 자체로 직경이 d₂이고, 레이 p₂에 따라 나선형으로 함께 권취되는 N개의 와이어로 이우러진 외부 층(C2)에 의해 둘러싸이는데, 여기서, N은 층(C1) 주위에서 나선형으로 권취될 수 있는 와이어의 최대수 N_최대의 1 내지 3 미만이다. 본 케이블은 다음의 특성(d₀, d₁, d₂, p₁및 p₂, mm)을 갖는다:

(i) 0.08 < d₀< 0.28,

(ii) 0.15 < d₁< 0.28,

(iii) 0.12 < d₂< 0.25,

(iv) M이 4인 경우, 0.40 < (d₀/d₁) < 0.80,

M이 5인 경우, 0.70 < (d₀/d₁) < 1.10,

(v) 4.8π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.6π(d₀+ 2d₁+ d₂),

(vi) 층 C1 및 C2의 와이어는 동일한 트위스트 방향으로 권취된다.

또한, 본 발명은 이러한 다층 케이블에 의해 강화된 플라스틱 및/또는 고무 제품 또는 반가공 생성물, 특히 산업용 차량의 타이어, 보다 특히 중장비 차량의 타이어 및 이들의 카캐스 벨트에 관한 것이다.

Description

타이어 카캐스용 다층 강 케이블{Multilayer steel cable for a tyre carcass}

본 발명은 타이어와 같은 고무 제품을 강화시키기 위해 사용할 수 있는 강 케이블(steel cable)("강 코드")에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 "중장비 차량" 타이어와 같은 산업용 차량에 대한 타이어의 카캐스(carcass) 강화물을 강화시키기 위해 사용될 수 있는 "층으로 된(layered)" 케이블에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어용 강 케이블은 펄라이트(또는 페로-펄라이트) 탄소강(이하, "탄소강"이라 칭하며, 이의 탄소 함량은 일반적으로 0.2 내지 1.2%이다)의 와이어로 형성되며, 이들 와이어의 직경은 종종 0.10 내지 0.40mm이다. 일반적으로, 와이어의 작업-경화 단계 동안 나타나는 구조적 경화에 의해 수득되는 2,000MPa 초과, 바람직하게는 2,500MPa 초과의 매우 높은 인장 강도가 이들 와이어에서 요구된다. 이들 와이어는 사용되는 강이 또한 각종 케이블링 조작에 내성이도록 충분한 토션(torsion) 연성을 요구하는 케이블 또는 스트랜드의 형태로 어셈블리된다.

중장비 차량 타이어의 카캐스 강화물을 강화시키기 위해, 오늘날, 종종 중심 코어 및 이러한 코어 주위에 배열된 하나 이상의 와이어의 동심 층으로 형성된 이른바 "층으로 된" 강 케이블("층으로 된 코드") 또는 "다층" 강 케이블이 있다.와이어 사이에 보다 큰 접촉 길이를 선호하는 이들 층으로 된 케이블은 보다 나은 압축성 및 프레팅에 의한 마모 민감성이 보다 적어서 노후된 "스트랜드된" 케이블("스트랜드 코드")에 바람직하다. 층으로 된 케이블 중에서, 공지된 방법에서 특히 컴팩트 구조 케이블 및 관형 또는 실린더형 층을 갖는 케이블 사이에 차이가 있다.

중장비 차량의 타이어의 카캐스에서 가장 광범위하게 발견되는 층으로 된 케이블은 구조 (L+M) 또는 (L+M+N)의 케이블이고, 후자는 일반적으로 가장 큰 타이어를 가리킨다. 이들 케이블은 공지된 방법으로 그 자체가 N개의 와이어의 외부 층에 의해 둘러싸일 수 있는 하나 이상의 M개의 와이어의 층에 의해 둘러싸인 L개의 와이어(들)의 코어로 형성되며, 일반적으로 L은 1 내지 4이고, M은 3 내지 12이고, N은 8 내지 20이며, 적용가능한 경우, 어셈블리는 가능하게는 마지막 층 둘레에 나선으로 감긴 외부 래핑 와이어에 의해 래핑될 수 있다.

타이어 카캐스, 특히 중장비 차량 타이어의 카캐스를 강화시키기 위해 사용할 수 있는 이러한 층으로 된 케이블은 다수의 공보에 기술되어 있다[참조: 미국 특허 제3,922,841호, 미국 특허 제4,158,946호, 미국 특허 제4,488,587호, 유럽 특허공보 제0 168 858호, 유럽 특허공보 제0 176 139호 또는 미국 특허 제4,651,513호, 유럽 특허공보 제0 194 011호, 유럽 특허공보 제0 260 556호 또는 미국 특허 제4,756,151호, 유럽 특허공보 제0 362 570호, 유럽 특허공보 제0 497 612호 또는 미국 특허 제5,285,836호, 유럽 특허공보 제0 568 271호, 유럽 특허공보 제0 648 891호, 유럽 공개특허공보 제0 669 421호 또는 미국 특허 제5,595,057호, 유럽 공개특허공보 제0 675 223호, 유럽 공개특허공보 제0 709 236호 또는 미국 특허 제5,836,145호, 유럽 공개특허공보 제0 719 889호 또는 미국 특허 제5,697,204호, 유럽 공개특허공보 제0 744 490호 또는 미국 특허 제5,806,296호 또는 미국 특허 제5,822,973호, 유럽 공개특허공보 제0 779 390호 또는 미국 특허 제5,802,829호, 유럽 공개특허공보 제0 834 613호 또는 미국 특허 제6,102,095호, 국제특허공보 제WO 98/41682호, RD(Research Disclosure) 제34054호, 1992년 8월, pp 624-33, RD 제34370호, 1992년 11월, pp 857-59].

래디알 타이어용 카캐스용 강화물로서의 이들의 기능을 충족시키기 위해, 층으로 된 케이블은 특히 와이어가 비교적 작은 직경, 통상적으로는 0.28mm 미만, 특히 타이어의 크라운 강화물용 통상의 케이블에서 사용되는 와이어의 직경 미만임을 포함하는, 가요성이 양호하고, 굽힘에 대한 내성이 높아야 한다.

또한, 이들 층으로 된 케이블은 타이어의 주행 동안 주 응력, 특히 인접 층 사이의 접촉, 및 따라서, 마모 및 또한 피로의 결과로서 와이어의 수준에서 마찰을 초래하는 반복된 굽힘 또는 만곡 변화에 처한다. 따라서, 이들은 이른바 "피로-프레팅(fatigue-fretting)" 현상에 대한 내성이 높아야 한다.

최종적으로, 이는 가능한 한 많이 고무로 포화시키는 것이 중요하고, 이러한 침투가 불충분한 경우, 케이블을 따라 빈 채널이 형성되고 절단의 결과로서 타이어로 침투되는 부식제, 예를 들면, 물이 이들 채널을 따라 타이어의 카캐스로 이동하므로, 케이블을 형성하는 와이어 사이의 공간 모두로 이러한 물질을 침투시키는 것이 중요하다. 이러한 습기의 존재는 부식을 야기시키고 무수 대기에서 사용하는것과 비교하여 상기 분해 과정(이른바 "피로-부식" 현상)을 촉진시키는 중요한 역할을 한다.

일반적으로 용어 "피로-프레팅-부식"으로 그룹지어지는 모든 이들 피로 현상은 케이블의 기계적 특성의 점진적 분해의 원인이며, 매우 심한 주행 상황하에 이의 수명에 악영향을 줄 수 있다.

공지된 방법에서 반복된 굽힘 응력이 특히 심한 중장비 차량 타이어 카캐스 강화물에서 층으로 된 케이블의 내구성을 개선시키기 위해, 오랜 동안, 특히 고무에 의한 침투 능력을 증가시키기 위해 이의 디자인을 변형시키고 부식 및 피로-부식에 의한 위험을 한정하는 것이 제안되었다.

예를 들면, 9개의 와이어의 제1 층 및 적용가능한 경우, 15개의 와이어의 제2 층으로 둘러싸인 3개의 와이어의 코어로 형성된 구조 (3+9) 또는 (3+9+15)의 층으로 된 케이블이 제시 또는 기술되어 있으며[참조: 유럽 특허공보 제0 168 858호, 유럽 특허공보 제0 176 139호, 유럽 특허공보 제0 497 612호, 유럽 공개특허공보 제0 669 421호, 유럽 공개특허공보 제0 709 236호, 유럽 공개특허공보 제0 744 490호 및 유럽 공개특허공보 제0 779 390호], 코어의 와이어의 직경은 다른 층의 외어어의 직경을 초과하거나 초과하지 않는다. 이들 케이블은 3개의 코어 와이어의 중심에서 채널 또는 모세관의 존재에 기인하여 코어까지 침투할 수 없으며, 고무에 의해 포화된 후, 빈 공간을 남겨 물과 같은 부식 매질을 확산시킨다.

공보 RD 제34370호에는 그 자체가 12개의 와이어의 외부 층에 의해 둘러싸인 6개의 와이어의 중간 층에 의해 둘러싸인 단일 와이어로 형성된 코어로 형성된 컴팩트 형태 또는 동심 관형 층을 갖는 형태의 구조 [1+6+12]의 케이블이 기술되어 있다. 고무 침투 능력은 하나의 층이 다른 층과 상이하거나 심지어 하나의 동일한 층 내에서 상이한 와이어의 직경을 사용하여 개선시킬 수 있다. 침투 능력이 와이어의 직경의 적절한 선택에 의해, 특히 직경이 큰 코어 와이어의 사용에 의해 개선된 구조 [1+6+12]의 케이블이, 예를 들면, 유럽 특허공보 제0 648 891호 또는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 기술되어 있다.

이들 통상의 케이블에 비해, 케이블로의 고무 침투를 추가로 개선시키기 위해, 2개 이상의 동심 층에 의해 둘러싸인 중심 코어를 갖는 다층 케이블, 특히 구조 [1+M+N](예: [1+M+N])의 케이블이 제안되거나 기재되어 있으며, 외부 층은 불포화(불완전)되어 있어 고무에 의한 보다 나은 침투 능력을 보장한다[참조: 유럽 공개특허공보 제0 675 223호, 유럽 공개특허공보 제0 719 889호, 유럽 공개특허공보 제0 744 490호, 국제특허공보 제WO 98/41682호]. 제안된 구조는 초래되는 자가 래핑 및 외부 층을 통한 고무의 보다 나은 침투로 인해 래핑 와이어를 배제시킬 수 있다. 그러나, 경험은 이들 케이블이 고무에 의해 중심에 침투하지 못하고 아직 최적이지 않음을 나타낸다.

임의의 경우, 고무 침투 능력의 개선은 충분한 성능을 보장하는데 충분하지 않다. 이들이 타이어 카캐스 강화물에 사용되는 경우, 케이블은 부식에 내성이어야 하며, 또한 다수의 모순되는 기준, 특히 인성, 내프레팅성, 높은 고무 부착도, 균일성, 가요성, 반복된 굽힘 내성, 심한 굽힘 하에 안정성 등을 충족시켜야 한다.

따라서, 상기한 이유로, 및 주어진 기준에 대하여 만들어진 각종 최근의 개선에도 불구하고, 중장비 차량 타이어용 카캐스 강화물에 오늘날 사용되는 최상의 케이블은 포화(완전) 외부 층과 함께 매우 통상적인 구조, 컴팩트 형태 또는 실린더형 층을 갖는 형태의 소수의 층으로 된 케이블로 한정되는데, 이들은 필수적으로 상기 기술된 바와 같은 구조 [3+9], [3+9+15] 또는 [1+6+12]의 케이블이다.

이제, 이러한 조사 동안 본 출원인은 중장비 차량 타이어 카캐스 강화용으로 공지된 최상의 층으로 된 케이블의 전반적인 성능을 예기치 않게도 추가로 개선시키는 불포화 외부 층을 갖는 형태의 신규한 층으로 된 케이블을 발견하였다. 본 발명의 케이블은 부식 문제점을 한정하면서 특정 구조에 의해 고무에 의한 침투 능력이 우수하고 선행 기술의 케이블과 비교하여 유의하게 개선된 피로-프레팅 내구성을 갖는다.

중장비 차량 타이어 및 이의 카캐스 강화물의 수명은 이에 의해 유의하게 개선될 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 제1 목적은 피치 p₁에서 나선형으로 함께 권취되는 직경 d₁의 4 또는 5개의 와이어(M은 4 또는 5이다)의 중간 층(C1)에 의해 둘러싸인 직경 d₀의 코어(CO)를 포함[여기서, 층 C1 자체는 피치 p₂에서 나선형으로 함께 권취되는 직경 d₂의 N개의 와이어(여기서, N은 층 C1에 대하여 하나의 층에서 권취될 수 있는 와이어의 최대수 N_max의 1 내지 3 미만이다)의 외부 층(C2)에 의해 둘러싸인다]하는, 타이어 카캐스 강화물에 대한 강화 부재로서 사용할 수 있는, 불포화 외부 층을 갖는 다층 케이블이며, 이 케이블은 다음 특징(d₀, d₁, d₂, p₁및 p₂, mm)을 가짐을 특징으로 한다.

(i) 0.08 < d₀< 0.28,

(ii) 0.15 < d₁< 0.28,

(iii) 0.12 < d₂< 0.25,

(iv) M이 4인 경우, 0.40 < (d₀/d₁) < 0.80,

M이 5인 경우, 0.70 < (d₀/d₁) < 1.10,

(v) 4.8π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.6π (d₀+ 2d₁+ d₂),

(vi) 층 C1 및 C2의 와이어는 동일한 트위스트 방향으로 감긴다.

또한, 본 발명은 플라스틱 물질 및/또는 고무로 이루어진 제품 또는 반가공 생성물, 예를 들면, 플라이, 튜브, 벨트, 코베이어 벨트 및 타이어, 보다 특히 통상적으로 금속 카캐스 강화물을 사용하는 산업용 차량용 타이어 강화를 위한 본 발명에 따르는 케이블의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 케이블은 매우 특히 밴, "중장비 차량"- 즉, 지하철, 버스, 선로 수송 기계류(무개 화차, 트랙터, 트레일러), 오프-로드 차량-, 농업용 기계류 또는 건설 기계류, 항공기 및 기타 수송 또는 조정 차량으로부터 선택된 산업용 차량용 타이어에 대한 카캐스 강화물의 강화 부재로서 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 이들이 본 발명에 따르는 케이블, 특히 상기 언급한 산업용차량 타이어, 보다 특히 중장비 차량 타이어에 의해 강화되는 경우, 그 자체가 플라스틱 물질 및/또는 고무로 이루어진 제품 또는 반가공 생성물 및 또한 이들의 카캐스 강화 플라이에 관한 것이다.

본 발명 및 이의 이점은 하기 설명 및 양태의 실시예 및 이들 실시예에 관한 도 1 내지 도 3을 참조하여 용이하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 구조 [1+5+10]의 케이블의 단면도이다.

도 2는 선행 기술의 컴팩트 구조의 케이블의 단면도이다.

도 3은 방사상 카캐스 강화물을 갖는 중장비 차량 타이어의 방사상 단면도이다.

I. 측정 및 시험

I-1. 동력학적 측정

금속 와이어 또는 케이블에 관하여, 파단 부하 Fm(최대 부하, N), 인장 강도 Rm(MPa) 및 파단 신도 At(전체 신도, %)의 측정은 ISO 표준 6892(1984)에 따라 장력 하에 수행한다. 고무 조성물에 관하여, 모듈러스의 측정은 표준 AFNOR-NFT-46002(1988.9.)에 따라 장력하에 수행한다. 공칭 할선 모듈러스(또는 겉보기 응력, MPa)은 10% 신도에서 제2 신도(즉, 조정 사이클 후)에서 측정하고, M10(표준 AFNOR-NET-40101(1979. 12.)에 따른 온도 및 습도의 공칭 조건)이라 한다.

I-2. 공기 투과성 시험

공기 투과성 시험은 공기 투과성의 상대 지수, "Pa"를 측정할 수 있게 한다. 이는 고무 조성물에 의한 케이블의 침투도를 간접 측정하는 간단한 방법이다. 이는 강화시키고 따라서 경화된 고무에 의해 침투되는 가황 고무 플라이로부터 박리에 의해 직접 추출된 케이블 상에서 수행한다.

시험은 다음과 같이 케이블의 주어진 길이(예: 2cm)에서 수행한다. 공기를 주어진 압력(예: 1bar)에서 케이블의 입구로 보내고, 공기의 양을 출구에서 유동기를 사용하여 측정한다. 측정 동안, 케이블의 샘플을 세로 축을 따라 하나의 말단으로부터 다른 말단으로 케이블을 통해 지나가는 공기의 양 만이 측정에 고려되도록 밀봉 잠근다. 고무에 의한 케이블의 침투량이 높을수록, 측정된 유동은 낮다.

I-3. 벨트(belt) 시험

"벨트" 시험은, 예를 들면, 위에서 언급한 유럽 특허공보 제0 648 891호 또는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 기술된 공지된 피로 시험이며, 처리되는 강 케이블은 가황되는 고무 제품에 혼입된다.

이의 원리는 다음과 같다. 고무 제품은 방사상 형태의 타이어 카캐스에 통상 사용되는 것과 유사한 공지된 고무계 혼합물로 제조된 무한 벨트이다. 각각의 케이블의 축은 벨트의 세로 방향으로 배향하고, 케이블은 약 1mm의 고무의 두께로 후자의 표면으로부터 분리된다. 벨트가 회전 실린더를 형성하도록 배열되는 경우, 케이블은 이러한 실린더와 동일한 축의 나사 와인딩(예: 나사 피치는 약 2.5mm와 같다)을 형성한다.

이 벨트를 다음의 응력에 처리한다: 벨트를 각각의 케이블의 각 부재 부분이 초기 파단 부하의 12%의 장력에 처리하고 만곡의 무한 반경으로부터 40mm의 만곡의 반경을 지나는 만곡의 변화 사이클(이는 5천만 사이클 이상이다)에 처리하도록 2개의 롤러 둘레에서 회전시킨다. 시험은 조절된 대기 하에 수행하고, 벨트와 접촉하는 공기의 온도 및 습도는 약 20℃ 및 60% 상태 습도에서 유지된다. 각 벨트에 대한 응력의 지속은 3주 정도이다. 이들 응력의 끝에서, 케이블을 박리에 의해 벨트로부터 추출하고, 피로 케이블의 와이어의 잔여 파단 부하를 측정한다.

두번째로, 벨트를 상기와 동일하게 제조하고, 이를 케이블을 피로 시험에 처리하지 않는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 박리한다. 따라서, 비-피로 케이블의 와이어의 초기 파단 부하를 측정한다.

최종적으로, 피로 후 파단 부하 변성을 잔여 파단 부하를 초기 파단 부하와 비교함으로써 계산한다(△Fm, %).

이러한 변성 △Fm은 공지된 방법으로 응력의 연합 작용에 의해 야기되는 외어의 피로 및 마모 및 주위 공기와 접하는 물에 기인하며, 이들 조건은 강화 케이블이 타이어 카캐스에 처리된 것과 비교된다.

I-4. 파상 정지 마찰 시험(undulating traction test)

"파상 정지 마찰" 시험은 시험되는 물질이 압축 응력 없이 순수한 단축 신장(신장-신장)으로 피곤하게 한 당해 분야의 숙련가에게 널리 공지된 피로 시험이다.

원리는 다음과 같다: 각각의 2개의 말단에서 정지 마찰 기기의 2개의 조(jaw)에 의해 유지된 시험되는 케이블의 샘플을 인장 또는 신장 응력에 처리하고, 세기 σ는 주어진 부하비 "R"=(σ_min/σ_max)에서 평균 값(σ_avg) 주위의 2개의 가장자리 값 σ_min(σ_avg-σ_a) 및 σ_max(σ_avg+σ_a) 사이에서 평균 값에 대하여 순환적이고 대칭적으로(σ_avg±σ_a) 변한다. 따라서, 평균 응력 σ_avg는 σ_avg=σ_a(1+R)/(1-R)에 의해 부하비 R 및 크기 σ_a에 연결된다.

실시에서, 시험을 다음과 같이 수행한다: 제1 크기의 응력 σ_a을 선택하고(일반적으로 케이블의 내성 Rm의 1/4 내지 1/3 정도의 범위 내에서), 피로 시험을 최대 수의 10⁵사이클(주파수 30Hz)로 시작하며, 부하비 R은 0.1로 고정한다. 수득된 결과에 따라-즉, 이러한 최대 10⁵사이클 후 케이블의 파단 또는 비-파단-, 새로운 크기 σ_a를 이른바 단계 방법(참조: Dixon & Mood, Journal of the American Statistical Association, 43, 1948, 109-126)에 따라 이러한 값 σ_a을 변화시켜 새로운 시험 편에 적용한다(각각 상기 보다 작거나 초과함). 따라서, 총 17회 반복이 수행되며, 이러한 단계 방법에 의해 규정된 시험의 통계적 처리는 내구 한계-σ_d-의 측정을 초래하며 10⁵피로 사이클의 끝에서, 케이블의 파단의 50% 확률에 상응한다.

이러한 시험을 위해, 피로기(제조원: Schenck, Model PSA)을 사용하고, 2개의 조 사이의 유용한 길이는 10cm이고 측정은 조절된 무수 대기(상대 습도의 양은 5% 이하이고, 온도는 20℃이다)에서 수행한다.

I-5. 타이어 내구성 시험

피로-프레팅 부식 하에 케이블의 내구성을 매우 긴 내구성 주행 시험 동안 중장비 차량 타이어의 카캐스 플라이에서 평가한다.

이를 위해, 중장비 차량 타이어를 제조하고, 이의 카캐스 강화물은 시험하고자 하는 케이블에 의해 강화된 단일 고무 처리 플라이로 형성된다. 이들 타이어를 적합한 공지된 림에 지지시키고, 습기로 포화된 공기와 동일한 압력(공칭 압력에 비해 과압으로)으로 팽창시킨다. 이들 타이어를 매우 높은 부하(공칭 부하에 비해 과부하)하에 주어진 킬로미터에 대하여 동일한 속도에서 자동 주행 머신에서 주행시킨다. 주행 종결시, 케이블을 박리에 의해 타이어 카캐스로부터 추출하고, 잔여 파단 부하를 와이어 및 피로 케이블에서 측정한다.

또한, 상기한 바와 동일한 타이어를 제조하고, 이들을 주행시키지 않는 것을 제외하고는 상기한 동일한 방법으로 박리한다. 따라서, 비-피로 와이어 및 케이블의 초기 파단 부하를 박리후 측정한다.

최종적으로, 피로 후 파단 부하 변성을 잔여 파단 부하를 초기 파단 부하와 비교하여 계산한다(△Fm, %). 이러한 변성 △Fm은 각종 기계적 응력의 연합 작용에 의해 야기된 와이어의 피로 및 마모(단면 감소), 특히 와이어 사이의 접촉력의 강한 작업 및 주위 공기와 접하는 물, 달리 말해서, 주행 동안 케이블이 타이어 내에서 겪게 되는 피로-프레팅 부식에 기인한다.

또한, 타이어의 강제 파괴가 카캐스 플라이에서 파단 또는 초기에 일어나는 또 다른 형태의 손상[예: 디트레딩(detreading)]에 기인하여 일어날때까지 주행 시험을 수행하기 위해 결정될 수 있다.

II. 발명의 상세한 설명

II-1. 본 발명의 케이블

케이블을 기술하기 위해 본 설명에서 사용되는 경우, 용어 "구조(formula 또는 structure)"는 간단하게는 이들 케이블의 구조이다.

본 발명의 케이블은 직경 d₀의 코어(C0), 직경 d₁의 4 또는 5개의 와이어(M는 4 또는 5이다)의 중간 층(C1), 및 직경 d₂의 N개의 와이어의 불포화 외부 층(C2)을 포함하는 다층 케이블이며, 여기서 N은 층 C1 둘레에서 단층으로 감길 수 있는 와이어의 최대 수 N_max의 1 내지 3 미만이다.

본 발명의 이러한 층으로 된 케이블에서, 코어의 직경 및 층 C1 및 C2의 와이어의 직경, 나사 피치(및 따라서 각도) 및 상이한 층의 와인딩 방향은 하기 특징(d₀, d₁, d₂, p₁및 p₂, mm) 모두에 의해 한정된다.

(i) 0.08 < d₀< 0.28,

(ii) 0.15 < d₁< 0.28,

(iii) 0.12 < d₂< 0.25,

(iv) M이 4인 경우, 0.40 < (d₀/d₁) < 0.80,

M이 5인 경우, 0.70 < (d₀/d₁) < 1.10,

(v) 4.8π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.6π(d₀+ 2d₁+ d₂),

(vi) 층 C1 및 C2의 와이어는 동일한 트위스트 방향으로 권취된다.

상기 특징 (i) 내지 (vi)는 조합하여 다음을 모두 한꺼번에 수득할 수 있다:

- 층 C1의 와이어의 마모를 감소시키고 피로를 적게하는데 유익한, C0 및 C1 사이에서 충분하지만 제한된 접촉력,

- 2개의 층 C1 및 C2 사이에 상이한 피치의 존재(p₁≠p₂)에도 불구하고, 층 C1 및 C2의 와이어 사이에 프레팅에 의한 마모 감소, 및

- 특히 직경비(d₀/d₁) 및 층 C1 및 C2의 와이어에 의해 형성된 나선 각도의 최적화에 의한, 첫번째로 부식 및 이의 가능한 진행에 대한 매우 높은 보호를 보장하고, 두번째로 높은 굽힘 응력 하에 케이블의 최소 분열을 보장하는 층 C1 및 C2 및 후자의 중심 C0를 통한 고무의 최적 침투.

따라서, 이의 특정한 구조로 인하여, 이미 자기 래핑된(self-wrapped) 본 발명의 케이블은 일반적으로 C2층 주위에 외부 래핑된 와이어를 요구하지 않으며, 이에 의해 래핑 와이어와 케이블의 최외각 층의 와이어 사이의 마모 문제가 유리하게 해결된다.

그러나, 물론 본 발명의 케이블은 예를 들면, 외부 C2 층의 나선에 감긴 (하나 이상) 단일 와이어로 이루어진, 외부 랩을 포함할 수도 있는데, C2 층의 나선 피치는 바람직하게는 C2 층의 나선 피치 보다 짧으며, 회전 방향은 외부층의 회전 방향과 반대이거나 동일하다.

C2 층에 의해 제공된 특정한 랩핑 효과를 추가로 강화시키기 위해서, 특히 외부 랩핑 와이어가 없는 경우, 본 발명의 케이블에 의해 바람직하게는 하기 특성 (vii)가 수행된다.

(vii) 5.0π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.0π(d₀+ 2d₁+ d₂).

특징 (v) 및 (vi)-상이한 피치 p₁및 p₂, 및 동일한 트위스트 방향으로 감긴 층 C1 및 C2-은 공지된 방법으로, 층 C1 및 C2의 와이어가 사실상 2개의 인접 동심 실린더형(즉, 관형) 층으로 배열됨을 의미한다. 이른바 "관형" 또는 "실린더형" 층으로 된 케이블은 코어(즉, 코어 부분 또는 중심 부분) 및 하나 이상의 동심 층으로 형성된 케이블을 의미하며, 여기서, 각 관형은 적어도 정지 케이블에서 각 층의 두께가 사실상 이를 형성하는 와이어의 직경과 동일하도록 이러한 코어 주위에 배열된 형태이며, 그 결과, 케이블의 단면은, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 사실상 원형인 윤곽 또는 쉘(E)을 갖는다.

본 발명의 실린더형 또는 관형 층을 갖는 케이블은 특히 동일한 피치로 동일한 트위스트 방향으로 감긴 와이어의 어셈블리인 이른바 "컴팩트(compact)" 층으로 된 케이블과 혼동하지 않아야 하며, 이러한 케이블에서, 압축성은 와이어의 뚜렷한층이 실제로는 가시되지 않는 것이고, 이로써, 이러한 케이블의 단면은, 예를 들면, 도 2에 예시된 바와 같이 더이상 원형이 아니라 다각형인 외형을 갖는다.

외부 층 C2는 "불포화" 또는 "불완전한", 즉 정의에 의해, 직경 d₂의 하나 이상의 (N+1)개의 와이어를 가하기 위하여 이러한 관형 층 C2에서 충분한 공간이 있는 N개의 와이어의 관형 층이며, 몇몇의 N개의 와이어는 가능하게는 서로 접촉하고 있다. 상호간에, 이러한 관형 층 C2는 직경 d₂의 하나 이상의 (N+1)개의 와이어를 가하기 위하여 이러한 층에서 충분한 공간이 없는 경우, "포화" 또는 "완전한"이라 한다.

바람직하게는, 본 발명의 케이블은 구조 [1+M+N]의 층으로 된 케이블, 즉 코어는, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이(케이블을 "C-I"라 함) 단일 와이어로 형성된다.

도 1은 코어 및 케이블의 축(O)에 수직인 단면을 도시한 것이며, 케이블은 직각이고 정지 상태이다. 코어(CO, 직경 d₀)는 단일 와이어로 형성되고, 피치 p₁에서 나선으로 함께 감긴 직경 d₂의 5개의 와이어의 중간 층 C1에 의해 둘러싸이고 이와 접촉하고 있으며, 두께가 d₁에 사실상 동일한 이러한 층 C1은 그 자체가 피치 p₂에서 나선으로 함께 감기고 두께가 d₂에 사실상 동일한 직경 d₂의 10개의 와이어의 외부 층 C2에 의해 둘러싸이고 이와 접촉하고 있다. 코어 C0 주위에 감긴 와이어는 2개의 인접하고 동심인 관형 층(층 C1의 두께는 d₁에 사실상 동일하고, 층 C2의두께는 d₂에 사실상 동일하다)으로 배열된다. 층 C1의 와이어는 실제로 파선으로 나타낸 제1 원 C₁에 배열된 축(O₁)을 갖는 반면, 층 C2의 와이어는 실제로 또한 파선으로 나타낸 제2 원 C₂에 배열된 축(O₂)을 갖는다.

특히 케이블의 고무 침투성 및 상이한 층 사이의 접착력에 있어서, 보다 바람직한 결과를 위해서는, 바람직하게는 상술한 관계(vii)를 충족시켜야 하는데, 즉 본 발명의 케이블을 외부 래핑 와이어에 의해 래핑하거나 하지 않을 수 있다.

보다 바람직하게는, 이러한 동일한 이유로 인하여, 본 발명의 케이블에 의해 하기 관계가 충족된다.

(viii) 5.3π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 4.7π(d₀+ 2d₁+ d₂)

피치 및 층 C1 및 층 C2의 와이어 사이에서 접촉각을 오프셋팅(offsetting)하여, 이들 2개의 층 사이에서 침투를 위한 채널의 표면적을 증가시키는 한편, 이의 피로-프레팅 성능을 최적화함으로써 케이블의 침투 능력이 추가로 개선된다는 사실이 관찰되었다.

공지된 정의에 따라, 피치는 이러한 피치를 갖는 와이어가 케이블의 축 O 주위에 완전 회전시키는 말단에서 케이블의 축 O에 평행으로 측정된 길이를 나타내므로, 축 O가 축 O에 수직인 2개의 평면에 의해 구획되고 2개의 층 C1 또는 C2 중의 하나의 와이어의 피치와 동일한 길이로 분리되는 경우, 이러한 와이어의 축(O₁또는 O₂)은 이들 2개의 평면에서 당해 와이어의 층 C1 또는 C2에 상응하는 2개의 원에 동일한 위치를 갖는다.

본 발명에 따르는 케이블에서, 바람직한 양태는 5 내지 15mm 범위의 피지 p₁및 p₂를 선택하는 것으로 이루어지는데, 여기서, p₁은 5 내지 10mm 범위내에 속하며, p₂는 10 내지 15mm 범위에 속한다.

특히, 본 발명의 케이블이 외부 래핑 와이어를 포함하지 않는 경우, 보다 바람직하게는 하기 관계가 충족된다:

6 < p₁< p₂< 14

하나의 특히 유리한 양태는 6 내지 10mm인 p₁및 10 내지 14mm인 p₂를 선택하는 것이다.

본 발명에 따르는 케이블에서, 층 C1 및 C2의 와이어는 모두 동일한 트위스트 방향, 즉 S 방향("S/S" 배열) 또는 Z 방향("Z/Z" 배열)로 감긴다. 층 C1 및 C2의 이러한 배열은 층으로 된 케이블의 가장 통상적인 구조 [L+M+N], 특히 층 C2의 와이어가 그 자체 층 C1의 와이어를 래핑하도록 2개의 층 C1 및 C2의 크로싱(또는 "S/Z" 또는 "Z/S" 배열)을 가장 빈번히 요하는 구조 [3+9+15]에 다소 반대된다. 동일한 방향으로 층 C1 및 C2를 와인딩하여 유익하게는 본 발명에 따르는 케이블에서 2개의 층 C1 및 C2 사이에서 마찰을 최소화하고 이들을 구성하는 와이어의 마모를 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 케이블에서, 비(d₀/d₁)는 층 C1의 와이어의 수 M(4 또는 5)에 따라주어진 범위내에서 고정되어야 한다. 이러한 비의 값이 너무 작으면, 코어 및 층 C1의 와이어 사이가 마모된다. 이러한 값이 너무 높으면, 최종적으로 크게 개질되지 않능 내성 수준 면에서 케이블의 압축성 및 이의 가요성에 악영향을 주며, 과도하게 큰 직경 d₀에 의한 코어의 증가된 강성은 또한 케이블링 조작 동안 케이블의 적합성 자체에 바람직하지 않다.

층 C1 및 C2의 와이어는 서로 동일하거나 상이한 직경을 반드시 가져야 하는데, 유리하게는, 특히, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이블링 공정을 단순화시키고 비용을 절감시키기 위해 직경이 동일한 와이어(d₁=d₂)를 사용할 수 있다.

층 C1 주위에 단일 포화 층으로 감길 수 있는 와이어의 최대수 N_max는 물론 다수의 매개변수와 관련이 있다(코어의 직경 d₀, 층 C1의 와이어의 수 M 및 직경 d₁, 층 C2의 와이어의 직경 d₂). 예를 들면, N_max가 12인 경우, N은 9 내지 11(예: 구조 [1+M+9], [1+M+10] 또는 [1+M+11])이고, 예를 들면, N_max가 11인 경우, N은 8 내지 10(예: 구조 [1+M+8], [1+M+9] 또는 [1+M+10])이다.

바람직하게는, 층 C2에서 와이어의 수 N은 N_max의 최대수의 1 내지 2 미만이다. 이는 대부분의 경우에서, 고무 조성물에 대하여 와이어 사이에 충분한 공간을 형성시켜 층 C2의 와이어 사이에 침투하고 층 C1에 도달시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 바람직하게는 구조 [1+4+8], [1+4+9], [1+4+10], [1+5+9], [1+5+10] 및[1+5+11]의 케이블로부터 선택된 케이블에 의해 충족된다.

본 발명에 따르는 바람직한 케이블의 예에 의해, 하기 구조를 갖는 케이블, 특히 이중에서도 상기 관계 (vii) 또는 (viii)의 하나 이상을 만족시키는 바람직한 케이블이 언급될 수 있다:

- [1+4+8], d₀=0.100mm 및 d₁=d₂=0.200mm,

- [1+4+8], d₀=0.120mm 및 d₁=d₂=0.225mm,

- [1+4+9], d₀=0.120mm 및 d₁=d₂=0.200mm,

- [1+4+9], d₀=0.150mm 및 d₁=d₂=0.225mm,

- [1+4+10], d₀=0.120mm 및 d₁=d₂=0.175mm,

- [1+4+10], d₀=0.150mm 및 d₁=d₂=0.225mm,

- [1+5+9], d₀=0.150mm 및 d₁=d₂=0.175mm,

- [1+5+9], d₀=0.175mm 및 d₁=d₂=0.200mm,

- [1+5+10], d₀=0.150mm 및 d₁=d₂=0.175mm,

- [1+5+10], d₀=d₁=d₂=0.200mm,

- [1+5+11], d₀=d₂=0.200mm, d₁=0.225mm,

- [1+5+11], d₀=0.200mm 및 d₁=d₂=0.225mm,

- [1+5+11], d₀=d₁=d₂=0.225mm,

- [1+5+11], d₀=0.240mm 및 d₁=d₂=0.225mm,

- [1+5+11], d₀=d₂=0.225mm, d₁=0.260mm.

이러한 케이블에 있어서, 3개(C0, C1, C2)의 2층 이상은 동일한 직경(각각 d₀, d₁, d₂)의 와이어를 함유한다는 사실을 주목해야 한다.

본 발명은 바람직하게는 중장비 차량 타이어의 카캐스에서 구조 [1+5+N], 보다 바람직하게는 [1+5+9], [1+5+10] 또는 [1+5+11]의 케이블에 의해 충족된다. 보다 더 바람직하게는, 구조 [1+5+10] 또는 [1+5+11]의 케이블이 사용된다.

이러한 [1+5+N] 케이블에 있어서, 본 발명의 하나의 유리한 양태는 도 1에 나타낸 예와 같이, 코어의 직경과 동일한 와이어 및 하나 이상의 C1 및 C2 층을 사용하거나, 또는 실제로 2개의 층(이 경우, d₀=d₁=d₂)으로 이루어진다.

그러나, 고무에 의한 케이블의 침투 능력을 추가로 향상시키기 위해서, C1 층의 와이어는 C2 층의 직경 보다 큰 것일 수 있는데, 예를 들면, 비(d₁/d₂)는 바람직하게는 1.05 내지 1.30이다.

강도, 산업 적합성 및 비용의 이유로, 코어의 직경(d₀)은 0.14 내지 0.28mm인 것이 바람직하다.

또한, 한편으로는 케이블의 강도, 적합성 및 굽힘 강도, 다른 한편으로는 고무 조성물에 의한 침투 능력의 보다 나은 절충을 위해, C2 층의 와이어의 직경은0.15 내지 0.25mmm인 것이 바람직하다.

중장비 차량 타이어에 대한 카캐스 강화물에 있어서, 직경 d₁은 바람직하게는 0.26mm 이하에서 선택되고, 직경 d₂는 바람직하게는 0.17mm 이상이다. 직경 d₁이 0.26mm 이하이면 와이어가 적용되는 케이블의 곡면내의 다양한 변화에 따른 응력 수준이 감소되는 한편, 바람직하게는 0.17mm 이상의 직경 d₂는 특히, 와이어의 강도 및 산업적 비용 측면에서 선택되는데, d₁및 d₂가 이러한 바람직한 간격내에서 선택되는 경우, 코어 직경 d₀는 보다 바람직하게는 0.14 내지 0.25mm이다.

본 발명은 특정 형태의 강 와이어, 예를 들면, 유럽 특허공보 제0 648 891호 또는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 기술된 바와 같은 탄소강 와이어 및/또는 스테인레스 강 와이어에 의해 충족될 수 있다. 바람직하게는 탄소강이 사용되나, 다른 강 또는 기타 합금이 사용될 수 있다.

탄소강이 사용되는 경우, 이의 탄소 함량(강의 중량%)은 바람직하게는 0.50 내지 1.0%, 보다 바람직하게는 0.68 내지 0.95%이며, 이들 함량은 타이어에 요구되는 기계적 특성 및 와이어의 적합성 사이에 양호한 절충을 나타낸다. 최고의 기계적 강도를 필요로 하지 않는 적용에서, 탄소강이 유익하게 사용되며, 이의 탄소 함량은 0.50 내지 0.68%, 특히 0.55 내지 0.60%이며, 이러한 강은 궁극적으로 이들이 보다 용이하게 연신(drawing)되므로 비용면에서도 보다 적다. 본 발명의 또 다른 유익한 양태는 또한 의도된 적용에 따라, 특히 보다 낮은 비용 및 보다 용이한 연신에 기인하여 탄소 함량이 낮은, 예를 들면, 0.2 내지 0.5%인 강을 사용하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 케이블이 산업용 차량의 타이어용 카캐스 강화물을 강화시키는데 사용되는 경우, 이들 와이어는 바람직하게는 2000MPa 초과, 보다 바람직하게는 3000MPa 초과의 인장 강도를 갖는다. 매우 큰 치수의 타이어의 경우에서, 특히 인장 강도가 3000 내지 4000MPa인 와이어가 선택될 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 예를 들면, 강의 탄소 함량 및 이들 와이어의 최종 작업-경화비(ε)를 조절함으로써 이러한 강도를 갖는 탄소강 와이어의 제조 방법을 알고 있을 것이다.

본 발명의 케이블은, 예를 들면, 금속이든지 아니든지 외부 층의 피치보다 짧은 피치에서 외부 층의 방향과 동일하거나 상이한 와인딩 방향으로 케이블에 대하여 나선으로 감긴 단일 와이어로 형성된 외부 랩을 포함할 수 있다.

그러나, 이의 특정 구조에 기인하여, 이미 자체 래핑된 본 발명의 케이블은 일반적으로 외부 래핑 와이어의 사용을 필요로 하지 않으며, 유익하게는 케이블의 최외부 층의 와이어 및 랩 사이의 마모 문제점을 해결한다.

그러나, 래핑 와이어가 사용되는 경우, 층 C2의 와이어가 탄소강로 이루어지는 일반적인 경우에서, 스테인레스 강의 래핑 와이어는 유익하게는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 교시된 바와 같이 스테인레스 강 랩과 접촉하는 이들 탄소강 와이어의 프레팅에 의한 마모를 감소시키기 위해 선택될 수 있으며, 스테인레스 강 와이어는 가능하게는, 예를 들면, 유럽 공개특허공보 제0 976 541호에 기술된 바와 같이 스킨이 스테인레스 강이고 코어가 탄소강인 합성 와이어에 의해 등가의 방법으로 대체될 수 있다.

II-2. 본 발명의 직물 및 타이어

본 발명은 또한 산업용 차량의 타이어, 보다 특히 중장비 차량의 타이어 및 이러한 중장비 차량 타이어용 카캐스 강화 플라이로서 유용한 고무화된 직물에 관한 것이다.

일례로, 도 3은 이러한 일반적인 표시로 본 발명에 따르거나 따르지 않는 방사상 카캐스 강화물을 갖는 중장비 차량 타이어(1)의 방사상 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 타이어(1)는 트레드(도면에는 나타내지 않음)에 의해 둘러싸여진 크라운(2), 2개의 측벽(3) 및 2개의 비이드(4)(이들 비이드(4) 각각은 비이드 와이어(5)에 의해 강화된다)를 포함한다. 공지된 방법으로, 크라운(2)은, 예를 들면, 공지된 금속 케이블에 의해 강화된 2개 이상의 중첩 교차 플라이로 형성된 크라운 강화물(6)에 의해 강화된다. 카캐스 강화물(7)은 각각 비이드(4) 내 2개의 비이드 와이어(5) 주위에 감기고, 이러한 강화물(7)의 업턴(upturn, 8)은, 예를 들면, 림(rim, 9) 위에 설치된 타이어(1)의 외부를 향해 배열된다. 카캐스 강화물(7)은 이른바 "방사상(radial)" 케이블에 의해 강화된 하나 이상의 플라이로 형성된다. 즉, 이들 케이블은 중앙 원주 평면(2개의 비이드(4) 사이에 불충분하게 위치하고, 크라운 강화물(6)의 중심을 통해 지나는 타이어의 회전 축에 수직인 평면)에서 80 내지 90°의 각을 형성하도록 서로에 실질적으로 평행하게 배열되고 하나의 비이드로부터 다른 비이드로 연장된다.

본 발명에 따르는 타이어는 카캐스 강화물(7)이 하나 이상의 카캐스 플라이를 포함함을 특징으로 하며, 방사상 케이블은 본 발명에 따르는 다층 강 케이블이다.

이러한 카캐스 플라이에서, 본 발명에 따르는 케이블의 밀도는 바람직하게는 방사상 플라이 dm당 40 내지 100케이블, 보다 바람직하게는 50 내지 80케이블이고, 따라서, 축으로부터 축까지 2개의 인접 방사상 케이블 사이의 거리는 바람직하게는 1.0 내지 2.5mm, 보다 바람직하게는 1.25 내지 2.0mm이다. 본 발명에 따르는 케이블은 2개의 인접 케이블 사이의 고무 브릿지의 폭("λ")이 0.35 내지 1mm가 되도록 배열된다. 공지된 방법으로 폭 "λ"은 캘린더링 피치(고무 직물에서 케이블의 레잉(laying) 피치) 및 케이블의 직경 사이의 차를 나타낸다. 지시된 최소 값 미만에서, 매우 협소한 고무 브릿지는 플라이의 작업 동안, 특히 평면에서 전단 신장에 의해 받게 되는 변형 동안 기계적 변성 위험이 있다. 지시된 최대 값 이상에서, 타이어의 측벽 또는 케이블 사이에서 천공에 의해 대상물의 침투 측벽에서 나타나는 흠 발생 위험이 있다. 보다 바람직하게는 이들 동일한 이유로, 폭 "λ"은 0.4 내지 0.8mm로 선택된다.

케이블의 밀도, 인접한 케이블 사이의 거리 및 고무 브릿지의 폭 "λ"에 관한 상술한 값은 경화되지 않은 상태로서 직물 및 타이어 그 자체로서 모두 측정된 값이며, 타이어의 경우 타이어의 비이드 와이어 아래에서 측정된다.

바람직하게는, 가황되는 경우(즉, 경화 후) 카캐스 플라이의 직물에 대하여 사용된 고무 조성물은 8MPa 이하, 보다 바람직하게는 4 내지 8MPa의 할선 인장 모듈러스 M10을 갖는다. 이는 본 발명의 케이블 및 이들 케이블에 의해 강화된 직물 사이에 최상의 내구성 절충이 기록되는 범위의 모듈이다.

예를 들어, 본 발명의 타이어를 제조하는 경우, 절차는 다음과 같다. 상기 층상 케이블을 방사상 중장비 차량 타이어용 카캐스 강화 플라이 제조에 통상적으로 사용되는, 강화 충전재로서 천연 고무 및 카본 블랙에 기초하는 공지된 조성물로 이루어진 고무화된 직물을 캘린더링(calendering)함으로써 혼입한다. 그 다음, 타이어를 공지된 방식으로 제조하고, 이미 언급한 바와 같이, 도 3에 도식적으로 나타낸 바와 같이 된다. 이의 방사상 카캐스 강화물(7)은 예를 들면, 상기 고무화된 직물로 형성된 단일 방사상 플라이로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 방사상 케이블은 중심 원주면과 약 90。 각으로 배열된다. 이의 크라운 강화물(6)은 공지된 방법에 의해 22도로 기울어진 금속 케이블에 의해 강화된, 2개의 교차하여 겹쳐져 있는 작동 플라이로 형성되는데, 이러한 2개의 작동 플라이는 "탄성" 금속 케이블(즉, 고탄성 케이블)에 의해 강화된 보호 크라운 플라이에 의해 도포된다. 이러한 크라운 강화 플라이 각각에 있어서, 사용된 금속 케이블은 공지된 통상적인 케이블이며, 사실상 서로 평행하게 배열되며, 나타낸 기울기 각은 중심 원주 면에 대하여 측정된다.

III. 본 발명의 양태의 실시예

III-1. 사용되는 와이어의 성질 및 특성

본 발명에 따르거나 따르지 않는 일례의 케이블을 제조하기 위해, 예를 들면, 유럽 특허공보 제0 648 891호 또는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 기술된 바와 같은 공지된 방법에 따라 초기 직경이 약 1mm인 시판되는 와이어로부터 출발하여 제조된 미세한 탄소강 와이어가 사용된다. 사용되는 강은 공지된 탄소강(USA 표준 AISI 1069)이고, 이의 탄소 함량은 약 0.7%이며, 망간 약 0.5% 및 규소 0.2%를 포함하고, 나머지는 철 및 강의 제조 공정에서 결합된 통상의 부득이한 불순물로 이루어진다.

시판되는 출발 와이어를 우선 이들의 나중 작업 전에 공지된 탈그리싱(degreasing) 및/또는 피클링(pickling) 처리한다. 이러한 단계에서, 이들의 인장 강도는 약 1150MPa이고, 파단 신도는 약 10%이다. 구리를 각각의 와이어에 부착시키고, 주위 온도에서 전해질적으로 아연을 부착시킨 다음, 와이어를 주울(Joule) 효과에 의해 540℃로 열적으로 가열하여 구리 및 아연의 확산에 의해 황동을 수득하고, 중량비(상 α)/(상 α+상 β)는 약 0.85이다. 황동 피막이 수득되면, 열 처리를 수행하지 않는다.

이른바 "최종" 작업-경화는 각각의 와이어 물 중의 유제의 형태인 연신 윤활제로 습윤 매질에서 냉각-연신에 의해 수행한다(즉, 최종 열 처리 후에 수행함). 이러한 습윤 연신은 공지된 방법으로 수행하여 시판되는 출발 와이어에 대하여 상기 지시된 초기 직경으로부터 계산된 최종 작업-경화 비(ε)를 수득한다.

정의에 의해, 작업-경화 작동 비, ε는 수학식 1로 주어진다.

위의 수학식 1에서,

Ln은 나페리안(Naperian) 대수이고,

S_i는 이러한 작업-경화 전 와이어의 초기 단면을 나타내고,

S_f는 이러한 작업- 경화 후 와이어의 최종 단면을 나타낸다.

최종 작업-경화 비를 조절하여, 상이한 직경의 와이의 2개의 그룹을 제조하고, 제1 그룹의 와이어의 평균 직경 Φ는 지수 1의 와이어(와이어를 F₁이라 한다)에 대하여 약 0.200mm(ε는 3.2이다)이고, 제2 그룹의 와이어의 평균 직경 Φ는 지수 2의 와이어(와이어를 F₂라 한다)에 대하여 약 0.175mm(ε는 3.5이다)이다.

이렇게 연신된 강 와이어는 표 1에 나타낸 물리적 특성을 갖는다.

와이어	φ	Fm(N)	At(%)	Rm(MPa)
F1	0.200	82	1.8	2720
F2	0.175	62	2.1	2860

와이어에 대해 나타낸 연신률(At)은 와이어의 파단시 측정된 총연신률이다. 즉, 연신(후크의 법칙)의 탄성 비율 및 연신의 가연 비율을 모두 합친 것이다.

와이어를 둘러싸는 황동(brass) 피막은 두께가 매우 작고, 유의하게는 1㎛ 미만, 예를 들면, 0.15 내지 0.30㎛ 정도이며, 이는 강 와이어의 직경과 비교하여무시할 수 있다. 물론, 상이한 원소(예: C, Mn, Si)에서 와이어의 강의 조성은 출발 와이어의 강의 조성과 동일하다.

와이어를 제조하는 공정 동안, 황동 피막은 와이어의 연신을 돕고, 와이어의 고무 접착을 돕는다. 물론, 와이어는 황동 이외에, 예를 들면, 와이어의 내부식성 및/또는 이의 고무 접착성을 개선시키는 기능을 하는 다른 미세한 금속 층, 예를 들면, Co, Ni, Zn, Al의 미세한 층 또는 화합물 Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn의 2개 이상의 합금의 미세한 층으로 피복될 수 있다.

III-2. 케이블의 제조

상기 와이어를 본 발명에 따르는 케이블에 대한 구조 [1+5+10]의 층으로 된 케이블의 형태(케이블 C-I) 또는 선행 기술의 케이블에 대한 구조 [1+6+12]의 층으로 된 케이블의 형태(케이블 C-II)로 어셈블리하고, 와이어 F₁을 사용하여 본 발명에 따르는 케이블 C-I의 C-1 및 C-2 층 뿐만 아니라, 이러한 케이블 C-I 및 C-II의 코어 C0을 형성시키고, 와이어 F₂를 사용하여 대조 케이블 C-II의 층 C1 및 C2를 형성시킨다.

이들 케이블을 케이블링 장치(Barmag cabler)를 사용하고 설명을 간단히 하기 위해 본 명세서에 기술되지 않은 당해 분야의 숙련가에게 널리 공지된 방법을 사용하여 제조한다. 케이블 C-II을 단일 케이블링 조작(p₁=p₂)으로 제조하는 반면, 상이한 피치 p₁및 p₂에 기인한 케이블 C-I는 2개의 연속 조작을 요하며([1+5] 케이블의 제조는 [1+5] 케이블 주위에 최종 층이 케이블링된다), 이들 2개의 조작은 가능한 유익하게는 일련으로 배열된 2개의 케이블러를 사용하여 인-라인으로 수행한다.

본 발명에 따르는 케이블 C-I는 다음의 특징을 갖는다:

- 구조 [1+5+10],

- d₀=d₁=d₂=0.200,

- (d₀/d₁)=1.00,

- p₁=8(Z), p₂=11(Z).

대조 케이블 C-II는 다음의 특징을 갖는다:

- 구조 [1+6+12],

- d₀=0.200,

- d₁=d₂=0.175,

- (d₀/d₁)=1.14,

- p₁=10(Z), p₂=10(Z).

케이블에 무관하게, 층 C1 및 C2의 와이어 F₂는 동일한 트위스트 방향(Z 방향)으로 감긴다.

시험되는 2개의 케이블은 랩이 없으며, 케이블 C-I에 있어서는 약 1.0mm의 직경을 가지며, 케이블 C-II에 있어서는 약 0.90mm의 직경을 갖는다. 이들 케이블의 코어의 직경 d₀은 단일 와이어 F₁의 직경과 동일하고, 이는 실질적으로 그 자체에 토션이 없다.

본 발명의 케이블 C-I은 이미 언급한 바와 같이 도 1의 단면에 나타낸 튜브형 층을 갖는 케이블이다. 이는 선행 기술의 통상적인 케이블과 구별되는데, 특히 이의 내부층 C1 및 외부층 C2가 각각 통상적인 포화 케이블 미만의 하나 또는 두개의 와이어를 포함하며, 이의 피치 p₁및 p₂가 상이하다는 사실에 의해 구별되는데, 상기 관계(v)를 만족시킨다. 케이블 C-I에서, N은 층 C1 주위에서 단일 포화 층으로 감길 수 있는 와이어의 최대 수(여기서, N_max는 12이다)보다 2가 작다.

대조 케이블 C-II는 도 2에 나타낸 바와 같이 컴팩트 층으로 된 케이블이다. 이의 케이블링 방법(와이어를 동일한 방향으로 감고, 피치 p1 및 p2는 동일하다)으로 인해, 비록 유사한 구조를 갖는 케이블 C-II는 케이블 C-I에 비해 보다 견고한 구조를 가지며, 결과적으로, 와이어의 튜브형 층이 본 케이블에서는 보이지 않으며, 이러한 케이블 C-II의 단면은 더 이상 원형은 아니며, 육각형인 외형 E를 갖는다.

본 발명의 케이블 C-I은 다음 기준을 만족시킨다는 사실을 주목해야 한다:

- (i) 0.08 < d₀< 0.28,

- (ii) 0.15 < d₁< 0.28,

- (iii) 0.12 < d₂< 0.25,

- (iv) M이 4인 경우, 0.40 < (d₀/d₁) < 0.80,

M이 5인 경우, 0.70 < (d₀/d₁) < 1.10,

(v) 4.8π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.6π(d₀+ 2d₁+ d₂),

(vi) 층 C1 및 C2의 와이어는 동일한 트위스트 방향으로 감긴다.

케이블 C-I은 또한 각각 다음의 바람직한 특징을 충족시킨다.

- d₂> 0.17,

- d₁≤ 0.26,

- 0.14 < d₀< 0.25,

- 6 < p₁< p₂< 14.

또한, 이는 상기한 관계 (vii) 및 (viii)를 만족시킨다.

이들 케이블 C-I 및 C-II의 기계적 특성을 표 2에 나타내었다.

케이블	Fm(N)	At(%)	Rm(MPa)
C-I	1250	2.6	2650
C-II	1255	2.8	2750

나타낸 케이블의 신도 At는 와이어의 파단시 기록된 전체 신도, 즉 탄성 부분의 신도(Hooke's Law), 신도의 플라스틱 부분 및 이른바 신도의 구조적 부분을 모두 합한 값이며, 시험한 케이블의 특정 기하학에 고유한 것이다.

III-3. 내구성 시험(벨트 시험)

상기 층으로 된 케이블을 방사상 중장비 차량 타이어용 카캐스 강화 플라이를 제조하기 위해 통상적으로 사용되는 천연 고무 및 강화 충전제로서 카본 블랙을 기본으로 하는 공지된 조성으로 형성된 고무 처리 직물 상에서 캘린더링에 의해 혼입시킨다(모듈러스 M10은 경화 후 약 6MPa이다). 이러한 조성물은 본질적으로 탄성체 및 강화 충전제 이외에 산화방지제, 스테아르산, 증량 오일, 접착 촉진제로서 코발트 나프테네이트 및 최종적으로 가황 시스템(황, 촉진제, ZnO)을 포함한다. 이들 케이블을 공지된 방법으로 케이블의 직경을 고려할 때 본 발명의 케이블에 있어서 약 0.6mm이며, 대조 케이블에 있어서는 약 0.7mm인 2개의 인접 케이블 사이의 고무 브릿지의 폭 "λ"와 동등하며, 플라이의 dm(데시미터)당 63케이블의 케이블 밀도에서 평행하게 배열한다.

이렇게 제조된 직물을 I-3에 기재된 벨트 시험에 적용한다. 피로 후, 박리, 즉, 벨트로부터 케이블을 추출하여, 박리를 수행한다. 그 다음 케이블을 시험되는 각각의 케이블에 대하여, 케이블내의 와이어의 위치에 따라 각각의 와이어 형태의 잔여 파단 부하(피로 후 벨트로부터 추출된 케이블)을 각각 측정하여, 초기 파단 부하(새로운 벨트로부터 추출된 케이블)과 비교함으로써 인장 시험한다.

평균 변성 △Fm은 표 3에 %로 주어져 있으며, 이들은 코어 와이어(C0) 및 와이어의 C1 층 및 C2에 대하여 모두 계산된다. 또한, 전체 변성 △Fm을 케이블 자체에 대하여 측정한다.

케이블	△Fm(%)
	C0	C1	C2	케이블
C-IC-II	1426	1119	710	814

표 3에서, 분석되는 케이블의 구역(코어 C0, 층 C1 또는 C2)에 상관없이, 최상의 결과가 본 발명에 따르는 케이블 C-I에서 기록된다. 변성 △Fm이 외부 층 C2에서 유사하지만(본 발명에 따르는 케이블에서 보다 적지만), 케이블로 침투되고(층 C1에 이어 코어 C0), 본 발명에 따르는 케이블의 이점으로 간격이 보다 커지며, 코어와 C1 층의 변성 △Fm이 본 발명의 케이블에 비해 실제적으로 2배 낮아진다. 본 발명의 케이블의 전체 변성은 대조 케이블의 전체 변성보다 사실상 적다(14% 대신 8%).

상기 결과와 관련하여, 각종 와이어의 가시 시험에 의해 와이어 서로간의 반복된 마찰로부터 생성되는 마모 또는 프레팅 현상(접촉점에서 물질의 침식)이 케이블 C-II와 비해 케이블 C-I에서 사실상 감소한다는 사실을 알 수 있다.

이러한 결과는, 이와는 반대로 본 발명에 따르는 케이블내의 상이한 나선 피치 p₁및 p₂의 선택 및 층 C1 및 C2 사이의 상이한 접촉각의 존재-접촉 표면을 감소시키고, 따라서 층 C1 및 C2의 와이어 사이의 접촉 압력을 증가시키는 효과-에 의해 와이어 사이의 마찰이 증가하여 마모가 증가할 것이며, 결국에는 본 발명에 따른 케이블에 악영향을 미치게 될 것이다라고 예상했던 당해 기술 분야의 숙련가에게는 예기치 못한 사실이다. 실제로는 이렇지 않다.

III-4. 공기 투과성 시험

상술한 내구성 결과는 이후 예시되는 바와 같이 고무에 의한 케이블의 침투량과 관련이 있다.

비-피로 케이블 C-I 및 C-II(새로운 벨트로부터 추출한 후)를 1분 동안 케이블을 통과하는 공기의 양을 측정(평균 10회 측정)함으로써 I-2에 기술된 공기 투과성 시험을 수행한다. 수득되는 투과성 지수 Pa를 표 4에 나타내었는데(상대 단위), 여기에 나타낸 값은 벨트 위의 상이한 지점에서 선택된 10개의 시료의 평균에 상응하는데, 대조 케이블 C-II에 기본값 100이 사용되었다.

케이블	평균 Pa
C-I	17
C-II	100

본 발명에 따르는 케이블은 대조 케이블 C-II보다 상당히 낮은(대략 5배) 공기 투과성 지수 Pa를 가지며, 따라서 고무에 의한 침투량이 상당히 높다.

이러한 특정 구조에 의해 타이어의 성형 및/또는 경화 동안 사실상 케이블내의 고무가 케이블의 중심까지 빈 채널의 형성 없이 완전히 이동할 수 있게 된다. 고무에 의해 침투되지 않은 케이블은, 예를 들면, 타이어의 측벽 또는 트레드로부터 케이블이 공지된 방식으로 가장 심한 기계적 작업에 노출되는 카캐스 강화물 영역을 향해 통과하는 산소 및 수분의 유동으로부터 보호된다.

III-5. 기타 케이블 및 내구성 시험(파상 정지 마찰 시험 및 벨트 시험)

새로운 시리즈의 시험에서, 기술된 파상 정지 마찰 피로 시험을 수행하기 위해, 구조 [1+5+10]의 5개의 층으로 된 케이블(C-III 내지 C-V라 지칭함)을 제조하는데, 본 케이블은 본 발명에 따르거나 따르지 않을 수 있다(I-4).

상기 기술한 와이어 F₁으로부터 제조된 케이블은 다음의 특성을 갖는다:

케이블 C-III(본 발명에 따름):

- 구조 [1+5+10],

- d₀=d₁=d₂=0.200,

- (d₀/d₁)=1.00,

- p₁=8(S), p₂=11(S).

케이블 C-IV(대조):

- 구조 [1+5+10],

- d₀=d₁=d₂=0.200,

- (d₀/d₁)=1.00,

- p₁=5.5(S), p₂=11(S).

케이블 C-V(대조):

- 구조 [1+5+10],

- d₀=d₁=d₂=0.200,

- (d₀/d₁)=1.00,

- p₁=7.5(S), p₂=15(S).

케이블 C-III은 상기 시험한 케이블 C-I의 구조와 유사한 구조를 갖는다.

특히, 피치 p₂가 피치 p₁의 2배임 특징으로 하는 상기 대조 케이블 C-IV 또는 C-V의 구조와 거의 같거나 유사한 구조 [1+5+10]의 케이블은 당해 기술 분야의 숙련가에게 공지되어 있으며, 예를 들면, 상술한 유럽 공개특허공보 제0 675 223호 또는 유럽 공개특허공보 제0 744 490호에 기재되어 있다. 이러한 공지된 케이블은 본 발명의 케이블의 특성 (i) 내지 (iv)를 모두 만족시키지 않으며, 특히, 피치 p₁및 p₂사이의 오프셋에 관련된 본질적인 특성 (v)를 만족시키지 않는다.

시험된 3개의 케이블은 모두 랩을 포함하지 않는다. 이들의 특성을 하기 표 5에 나타낸다.

케이블	Fm(N)	At(%)	Rm(MPa)
C-III	1234	2.4	2560
C-IV	1213	2.3	2530
C-V	1220	2.0	2545

따라서, 이러한 3개의 케이블은 매우 유사한 구조와 파단 기계적 특성를 가지며, 3개의 경우에서, N은 층 C1 주위의 단일 포화 층으로 감길 수 있는 와이어의 최대 수(여기서, N_max는 12이다)보다 2가 작고, 이들은 도 1에 도시된 바와 같이 관형 층 구조를 가지며, 피치 p₁및 p₂는 각각의 케이블에 대하여 상이하다. 그러나, 케이블 C-III 만이 상기 관계 (v), 및 바람직한 특성 (vii) 및 (viii) 관계를 충족시킨다.

파상 정지 마찰 피로 시험에서, 이들 3개의 케이블은 표 6에 나타낸 결과를 제공하고, σ_d는 MPa 및 상대 단위(r.u.)로 나타내는데, 본 발명의 케이블에 대하여 기본값 100을 사용한다.

케이블	σd(MPa)	σd(상대 단위)
C-III	655	100
C-IV	600	92
C-V	565	86

케이블의 매우 유사한 구조에도 불구하고, 본 발명의 케이블 C-III는 대조 케이블보다 상당히 큰 피로 강도를 가지며, 특히 피치 p₁이 상이하다는(8mm 대신 5.5mm) 사실에 주목해야 하는 대조 케이블 C-IV보다 크다는 사실을 특징으로 한다는 점에 주의해야 한다.

본 시험의 3개의 케이블을 케이블 C-I 및 C-II에 앞서 적용하였던 벨트 시험(III-4)을 추가로 수행하였다. 이들은 모두 매우 우수한 성능을 나타내었으며, 케이블의 전체 변성(최대 10%의 △Fm)에 가깝다. 그러나, 본 발명의 케이블에 있어서, 가장 낮은 평균 마모는 바깥층 C2의 와이어에서 기록되었으며, 이러한 향상된 결과는 이러한 유형의 케이블에 있어서, 와이어의 최대수를 포함하고, 따라서대부분의 하중에 견디는 C2 층 때문이다.

결론적으로, 매우 유사한 구조를 갖는 대조 케이블 C-IV 및 C-V와 비교한, 본 발명의 케이블 C-III의 전체 향상된 내구성은 C1 및 C2 층에 의해 형성된 나선 각(피치 p₁과 p₂사이의 간격)의 비의 최적화에 기인한다. 이 때문에, 케이블의 고무에 의한 침투 능력 및 상이한 층 사이의 접촉력의 관점에서, 보다 우수한 결과가 수득된다.

III-6. 타이어의 내구성

치수가 12.00 R 20 XZE인, 편평한 시트 테두리 위에 장착하려는 중장비 차량 타이어에 대하여 주행 시험을 수행한다.

시험한 모든 타이어는 이들의 카캐스 강화물(7)을 강화시키는 층으로 된 케이블을 제외하고는 동일하다(도 3 참조).

카캐스 강화물(7)에 사용된 케이블은 다음 특성을 갖는다:

케이블 C-VI(본 발명에 따름-17 와이어 + 1 래핑 와이어):

- 구조 [1+5+11],

- d₀=d₂=0.230,

- d₁=0.260,

- (d₀/d₁)=0.88,

- p₁=7.5(S), p₂=15(S).

케이블 C-VII(대조-27 와이어 + 1 래핑 와이어):

- 구조 [3+9+15],

- d₀=d₁=d₂=0.230,

- p₀=6.5(S), p₁=12.5(S), p₂=18.0(Z).

본 발명의 케이블 C-VI는 7.5mm의 피치에서 나선(S방향)형으로 함께 권취되는 5개의 와이어로 이루어진 중간층에 의해 둘러싸여진, 직경이 0.23mm인 코어 와이어로 이루어지며, 본 코어는 그 자신들이 15mm의 피치에서 나선(S방향)형으로 함께 권취되는 11개의 와이어로 이루어진 외부 층에 의해 둘러싸인다. 본 케이블 C-VI를 5mm의 피치에서 나선(Z방향)내에서 감긴 직경이 0.15mm인 단일 와이어에 의해 래핑한다. 본 발명에 따르는 이러한 케이블에서, N은 C1 층 주위의 단일 포화층에 감길 수 있는 와이어의 최대수(여기서, N_최대=12이다)보다 1이 작다. 그러나, 바람직한 관계 (vii) 및 (viii)를 만족시키지 않으면서 관계 (v)를 만족시킨다. 고무에 의한 이의 침투 능력을 추가로 증가시키기 위해서, C1 층의 와이어를 C2 층의 와이어보다 큰 것으로 선택하였으며, 바람직하게는 1.10 내지 1.20의 비(d₁/d₂)였다. 케이블의 직경(총 용적)은 약 1.49mm이다.

강의 강도를 증가시킴으로써 와이어 수의 저하의 일부를 보충하기 위해서, 래핑 와이어(0.7%의 탄소를 함유하는 강)를 제외한 모든 케이블 C-VI의 와이어(이하 표 7의 F₃및 F₄로 지칭함)를 보다 높은 탄소 함량(대조 케이블에 있어서 0.71% 대신 0.82%)을 갖는 강으로부터 제조하였다.

당해 기술 분야의 숙련가에게 큰 치수를 갖는 중장비 차량 타이어의 강화물로서 인식되는 이의 성능으로 인하여 본 주행 시험에 대한 대조군으로서 케이블 C-VII를 선택하였다. 동일하거나 유사한 구조를 갖는 케이블은 예를 들면, 본 기술 분야의 종래 기술을 예시하는 상술한 유럽 특허공보 제0 497 612호, 유럽 공개특허공보 제0 669 421호, 유럽 공개특허공보 제0 675 223호, 유럽 공개특허공보 제0 709 236호 또는 유럽 공개특허공보 제0 779 390호에 기재되어 있다. 케이블 C-VII는 6.5mm의 피치에서 나선(S방향)형으로 함께 권취되는 3개의 와이어로 이루어진 코어를 갖는, 동일한 직경 0.23mm인 27개의 와이어(표 7의 F5로 지칭함)로 이루어지는데, 본 코어는 서로 12.5mm의 피치에서 나선(S방향)형으로 함께 권취되는 9개의 와이어로 이루어진 중간 층에 의해 둘러싸여져 있으며, 또한 서로 18.0mm의 피치에서 나선(Z방향)형으로 함께 권취되는 15개의 와이어로 이루어진 외부층에 의해 둘러싸여 있다. 본 케이블 C-VII은 3.5mm의 피치에서 나선(S방향)내에서 감긴 직경이 0.15mm(Rm=2800MPa)인 단일 와이어에 의해 래핑되어 있다. 이의 직경(총 용적)은 약 1.65mm이다.

와이어 F₃, F₄및 F₅는 F₁및 F₂와이어에 대하여 상기 III-1에 나타낸 것과 같은 공지된 방식으로 제조된 브래스 피복된 와이어이다. 시험한 2개의 와이어 및 이들의 구성성분 와이어는 표 7에 나타낸 기계적 특성을 갖는다.

와이어 또는 케이블	Φ(mm)	Fm(N)	At(%)	Rm(MPa)
F3	0.23	125	1.8	3100
F4	0.26	165	1.8	3070
F5	0.23	115	1.8	2840
C-VI	1.49	2195	2.8	2830
C-VII	1.65	2870	2.7	2580

시험한 타이어의 카캐스 강화물(7)은 약 6MPa의 모듈러스 M10을 갖는, 천연 고무 및 카본 블랙에 기초한 조성물인, 벨트 시험(상기한 III-3)에 있어서 상기 사용된 것과 동일한 유형의 고무화된 직물로 이루어진 단일 방사상 플라이로 이루어진다.

강화물(7)을 본 발명에 따른 케이블(C-VI) 또는 대조 케이블(C-VII)에 의해 강화시킨다. 본 발명에 따른 직물은 플라이 dm당 대략 53개의 케이블을 포함하는데, 이는 대략 1.9mm인 축에서 축까지인, 2개의 인접한 방사상 케이블의 거리와 동일하며, 약 0.41mm인 고무 브릿지의 폭 λ과 동일하다. 대조 직물은 플라이 dm당 대략 45개의 케이블을 포함하는데, 이는 대략 2.2mm인 축에서 축까지인, 2개의 인접한 방사상 케이블의 거리와 동일하며, 약 0.55mm인 폭 λ과 동일하다.

본 발명에 따른 타이어의 카캐스 강화물내의 금속의 양은 대조 타이어에 비하여 23%까지 감소되는데, 이는 중량의 매우 실질적인 저하를 구성한다. 관계하여서, 케이블 C-VI의 와이어용 "HR"-형 강(0.82% 탄소)를 사용함으로 인하여, 본 발명에 따른 직물의 강도 저하는 단지 약 13%정도이다.

크라운 강화물(6)에 있어서, 이는 공지된 방식으로 22도 경사진 금속 케이블로 강화된 2개의 교차하여 겹쳐져 있는 작동 플라이(i)로 이루어지는데, 이러한 2개의 작동 플라이는 22도 경사된 탄성 금속 케이블에 의해 강화된 보호 크라운 플라이(ii)에 의해 도포된다. 이러한 각각의 크라운 강화 플라이에 있어서, 사용된 금속 케이블은 공지된 통상적인 케이블이며, 이는 서로 실제적으로 평행하게 배열되어 있으며, 나타낸 모든 경사각은 중심 주변 면에 대하여 측정된다.

일련의 2개의 타이어(P-1으로 지칭함)를 케이블 C-VI에 의해 강화시키고, 또 다른 일련의 2개의 타이어(P-2로 지칭함)를 대조 케이블 C-VII에 의해 강화시킨다. 각각의 경우, 하나의 타이어는 주행용이며, 나머지는 새 타이어의 박리용이다. 따라서, 타이어 P-1은 본 발명에 따른 시리즈를 구성하며, 타이어 P-2는 대조 시리즈를 구성한다.

이러한 타이어를 I-5에 나타낸 것과 같이 총 150,000km를 커버하는 엄격한 주행 시험을 수행한다. 이러한 유형의 각각의 타이어에 부과되는 거리는 매우 크며, 이는 대략 3개월의 지속시간 및 5천만 피로 사이클로 이루어진 연속 주행과 동등하다.

이러한 매우 가혹한 주행 조건에도 불구하고, 시험된 2개의 타이어는 시험이 종료될 때까지 손상되지 않고 운전되었으며, 특히 카캐스 플라이의 케이블이 손상되지 않았는데, 이는 특히 당해 기술 분야의 숙련가에게 대조 타이어를 포함하는, 2 종류의 타이어의 높은 성능을 입증하는 것이다.

주행 후, 박리를 수행하였다. 즉, 타이어로부터 케이블을 추출하였다. 그 다음 케이블을 각각의 타이어 형태의 초기 파단 부하(새로운 타이어로부터 추출된케이블) 및 잔여 파단 부하(주행 후 타이어로부터 추출된 케이블)을 케이블내의 와이어의 위치에 따라 시험된 각각의 케이블에 대하여 매회 측정함으로써 인장 시험하였다. 표 8에 주어진 평균 변성 △Fm은 코어 와이어 및 와이어의 C1 및 C2 층에 대하여 모두 계산된 것이다. 또한, 전체 변성 △Fm은 그 자체의 케이블에 대하여 측정된 것이다.

케이블	△Fm(%)
	C0	C1	C2	케이블
C-VIC-VII	77	1122	1816	1517

표 8에 있어서, 본 발명의 타이어의 카캐스 강화물은 비록 실제적으로 매우 가볍고, 이를 강화시키는 본 발명의 금속 케이블이 비록 상당히 작음에도 불구하고, 대조 해결수단과 동등한 전체 내구성을 갖는다는 사실을 주목해야 하며, 또 다른 본 발명의 이점은 와이어의 C1 층이 보다 덜 마모된다는 것이며, 이러한 와이어의 C1 층이 덜 마모된다는 것은 아마도 본 발명의 케이블의 최적화된 구조에 기인하는 것인데, 즉 대조 케이블의 C1 및 C2 층의 교차된 구조(S/Z)와는 반대로, C1 및 C2 층의 동일한 방향(여기서, S/S)으로 감긴다는 사실에 기인한다.

비-피로 케이블 C-VI 및 C-VII(새로운 타이어로부터 추출된 후)를 추가로 공기 투과성 시험(I-2)을 수행하엿다. 표 9의 결과는 필요하다면, 본 발명의 케이블의 우수성을 입증하는 것이며, 투과성 지수 Pa를 상대 단위로 나타내는데 상기 표 4에 대하여 변하지 않은 기본값 100을 사용하였다(대조 케이블 C-II에 있어서 기본값 100).

케이블	평균 Pa
C-VI	1
C-VII	>370

결론적으로, 상기 각종 시험에 의해 나타낸 바와 같이, 본 발명의 케이블은 타이어, 특히 중장비 차량 타이어의 카캐스 강화물에서 피로-프레팅 부식의 현상을 유의하게 감소시키고 이러한 강화물 및 타이어의 수명을 개선시킬 수 있다.

이렇게, 동등한 수명에 있어서, 본 발명에 의해 케이블의 크기를 저하시킬 수 있으며, 따라서 이러한 카캐스 강화물 및 타이어의 중량을 저하시킬 수 있다.

물론, 본 발명은 상기 기술한 양태의 예로 한정되는 것은 아니다.

따라서, 예를 들면, 본 발명의 케이블의 코어 C0은 비-원형 단면의 와이어, 예를 들면, 가소적으로 탈형된 것, 특히 사실상 타원형 또는 다각형 단면, 예를 들면, 삼각형, 정사각형 또는 직사각형의 와이어로 형성될 수 있으며, 코어 C0은 원형 단면에 무관하게 미리 성형된 와이어, 예를 들면, 파상 또는 나선 와이어 또는 나선 또는 지그재그 형태로 트위스트된 것으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우에서, 코어의 직경 d₀은 코어 와이어를 둘러싸는 가공 회전 원주의 직경을 나타내고(벌크의 직경), 코어 와이어 자체의 직경은 아니다(또는 이의 단면이 원형이 아닌 경우, 횡단 크기가 아니다). 코어 C0가 상기 실시예에서와 같이 단일 와이어로 형성되지 않는 경우 동일하게 적용되고, 다수의 와이어는 함께 어셈블리되며, 예를들면, 2개의 와이어는 서로 평행하게 배열되거나 중간 층 C1과 동일하거나 동일하지 않는 트위스트 방향으로 함께 트위스트된다.

산업적 적합성, 비용 및 전체 성능의 이유로, 원형 단면의 통상적인 단일 선형 코어 와이어에 의해 본 발명이 충족되는 것이 바람직하다.

또한, 코어 와이어가 케이블에서 다른 와이어보다 케이블링 작동 동안 덜 응력되므로, 예를 들면, 이러한 와이어에서 높은 토션 연성을 제공하는 강 조성물을 사용할 필요가 없다. 유익하게는 임의 형태의 강, 예를 들면, 스테인레스 강이, 예를 들면, 중심에서 스테인레스 강 와이어 및 이 주위에 15 또는 16개의 탄소강 와이어를 포함하는 국제특허공보 제WO 98/41682호에 기술된 바와 같은 혼성 강 [1+5+10] 또는 [1+5+11]를 초래하기 위해 사용할 수 있다.

물론, 2개의 층 C1 및/또는 C2 중의 하나(이상)의 선형 와이어를 예를 들면, 고무 또는 기타 물질에 의해 침투시키고자 하는 케이블의 능력을 추가로 향상시키기 위해, 예비 성형된 또는 변형된 와이어 또는 보다 일반적으로는 직경 d₁및/또는 d₂의 와이어와 상이한 단면의 와이어로 대체할 수도 있으며, 이러한 대체 와이어의 벌크의 직경은 가능하게는 당해 층(C1 및/또는 C2)을 구성하는 기타 와이어의 직경(d₁및/또는 d₂) 미만이거나, 동일하거나, 직경을 초과한다.

본 발명의 취지를 변경시키지 않으면서, 본 발명에 따르는 케이블을 구성하는 와이어의 전부 또는 일부는 금속성에 무관하게 강 와이어 이외의 와이어, 특히 높은 기계적 강도를 갖는 무기 또는 유기 금속의 와이어, 예를 들면, 국제특허공보제WO 92/12018호에 기술된 바와 같은 액정 유기 중합체의 모노필라멘트로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 기본 스트랜드로서 본 발명에 따르는 층으로 된 케이블이 혼입된 멀티-스트랜드 강 케이블("멀티 스트랜드 로프")에 관한 것이다.

Claims (26)

1. 다음의 특징(d₀, d₁, d₂, p₁및 p₂, mm)을 가지며, 피치 p₁에서 나선형으로 함께 권취되는 직경 d₁의 4 또는 5개의 와이어(M은 4 또는 5이다)의 중간 층(C1)에 의해 둘러싸인 직경 d₀의 코어(CO)를 포함[여기서, 층 C1 자체는 피치 p₂에서 나선형으로 함께 권취되는 직경 d₂의 N개의 와이어(여기서, N은 층 C1에 대하여 하나의 층으로 권취될 수 있는 와이어의 최대수 N_max의 1 내지 3 미만이다)의 외부 층(C2)에 의해 둘러싸인다]하는, 타이어 카캐스 강화물에 대한 강화 부재로서 사용할 수 있는, 불포화 외부 층을 갖는 다층 케이블.

   (i) 0.08 < d₀< 0.28,

   (ii) 0.15 < d₁< 0.28,

   (iii) 0.12 < d₂< 0.25,

   (iv) M이 4인 경우, 0.40 < (d₀/d₁) < 0.80,

   M이 5인 경우, 0.70 < (d₀/d₁) < 1.10,

   (v) 4.8π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.6π(d₀+ 2d₁+ d₂),

   (vi) 층 C1 및 C2의 와이어는 동일한 트위스트 방향으로 권취된다.
2. 제1항에 있어서, 구조가 [1+M+N]이고, 코어가 단일 와이어로 형성되는 케이블.
3. 제2항에 있어서, 구조가 [1+4+8], [1+4+9], [1+4+10], [1+5+9], [1+5+10] 및 [1+5+11]으로부터 선택되는 케이블.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 구조가 [1+5+N]인 케이블.
5. 제4항에 있어서, 구조가 [1+5+10] 또는 [1+5+11]인 케이블.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 피치 p₁및 p₂가 5 내지 15mm의 범위임을 특징으로 하는 케이블.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 다음을 충족시키는 케이블.

   0.15 < d₂< 0.25.
8. 제7항에 있어서, 다음을 충족시키는 케이블.

   - 0.14 < d₀< 0.25,

   - d₂> 0.17,

   - d₁≤ 0.26.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 강 케이블(steel cable)임을 특징으로 하는 케이블.
10. 제9항에 있어서, 강이 탄소강임을 특징으로 하는 케이블.
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 다음을 충족시키는 케이블.

    5.0π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 5.0π(d₀+ 2d₁+ d₂)
12. 제11항에 있어서, 다음을 충족시키는 케이블.

    5.3π(d₀+ d₁) < p₁< p₂< 4.7π(d₀+ 2d₁+ d₂)
13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 비(d₁/d₂)가 1.05 내지 1.30인 케이블.
14. 제13항에 있어서, 비(d₁/d₂)가 1.10 내지 1.20인 케이블.
15. 플라스틱 물질 및/또는 고무의 제품 또는 반가공 생성물에 대한 강화 부재로서의, 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 케이블의 용도.
16. 밴(van), 중장비 차량, 농업용 기계류 또는 건설 기계류, 항공기 및 기타 수송 또는 조종 차량으로부터 선택되는 산업용 차량용 타이어에 대한 카캐스 강화물의 강화 부재로서의, 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 케이블의 용도.
17. 카캐스 강화물이 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 케이블을 포함하는, 중장비 차량 타이어.
18. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 케이블에 의해 강화된 고무 조성물의 매트릭스를 포함하는, 중장비 차량 타이어에 대한 카캐스 강화 플라이(ply)로서 유용한 복합 직물.
19. 제18항에 있어서, 케이블 밀도가 직물 dm당 40 내지 100케이블인 직물.
20. 제19항에 있어서, 케이블 밀도가 직물 dm당 50 내지 80케이블인 직물.
21. 제18항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서, 2개의 인접 케이블 사이에서 고무 조성물의 브릿지의 폭 λ가 0.35 내지 1mm인 직물.
22. 제21항에 있어서, 폭 λ가 0.4 내지 0.8mm인 직물.
23. 제18항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 있어서, 가황되는 경우, 고무 조성물의 할선 인장 모듈러스(secant tensile modulus) M10이 8MPa 미만인 직물.
24. 제23항에 있어서, 가황되는 경우, 고무 조성물의 할선 인장 모듈러스 M10이 4 내지 8MPa인 직물.
25. 제18항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 고무가 천연 고무인 직물.
26. 카캐스 강화물이 제18항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 직물을 강화 플라이로서 포함하는 중장비 차량 타이어.