KR20240060856A - 적응된 신장 특성을 가지는 강철 코드 - Google Patents

Abstract

타이어에서, 강철 코드의 강도와 고무의 탄성은 성공적인 조합이다. 그러나, 타이어의 일부 특정 영역에서, 강철 코드로부터 더 큰 신장률이 기대되고, 동시에 여전히 충분한 정도의 강성이 기대된다. 이러한 특성을 갖는 강철 코드가 제시된다. 강철 코드는 함께 꼬인 둘 이상의 강철 요소를 포함한다. 강철 요소는 하나 이상의 강철 필라멘트를 포함한다. 전체적으로, 강철 코드는 단면적 'A'를 각각 갖는 'N'개의 필라멘트를 포함한다. 강철 요소가 강철 코드로에서 개별화될 때, 강철 요소는 'L_O'의 나선 피치 길이를 나타내고, 단일 피치는 'S'의 중심선 길이를 갖는다. 본 발명의 강철 코드는 적어도 50 뉴턴의 'P' 값을 나타내며, 여기서 P=πNE(A/S)²이다. 이 강철 코드를 제조하기 위한 추가 방법이 제시된다. 이 방법의 기본 원리는 강철 요소가 맨드릴 와이어 주위에서 소성 변형되고, 맨드릴 와이어는 강철 코드의 개방 없이 후속적으로 강철 코드로부터 꼬임 해제되어 제거된다.

Description

적응된 신장 특성을 가지는 강철 코드

본 발명은 타이어와 같은 고무 물품을 보강하기 위한 강철 코드에 관한 것이다. 강철 코드는 타이어 제작 중에 고무와 정렬되도록 적응된 신장 특성을 갖는다.

강철 코드는 여전히 차량 타이어의 벨트를 보강하기 위해 선택되는 재료이다. 인조 유기 섬유와 비교할 때, 우수한 압축 저항(compression resistance), 인장 강도(tensile strength), 예측 가능한 피로 거동(predictable fatigue behavior), 충격 저항(impact resistance), 고무에 대한 접착력 및 접착 유지력(adhesion and adhesion retention to rubber)이 유리하다.

그러나, 강철 코드는 또한 유기 섬유보다 연신성이 낮다는 점에서 일부 단점을 가지며, 연신성은 타이어에서 0도 적용(zero degree applications)될 때 중요하다. 0도 적용에서 강철 코드는 타이어의 적도 평면과 원주방향으로 정렬된다. 적도 평면은 타이어의 축에 수직이고 벨트 영역의 중심을 통과하는 평면이다. 실제로, 타이어 제작 중에 그린 타이어는 타이어 가황 금형에서 부풀어오르고, 그에 의해 적도 평면 상의 섬유가 인장된다.

또한, 타이어의 롤링 소음을 감소시키려는 지속적인 노력이 있는데, 특히 전기 차량의 도입으로 인해, 이러한 롤링 소음은 더 두드러진 소음원이 되었다. 감쇠가 큰 강철 코드-고무 조합과 같은 올바른 진동-방지 재료를 선택하면, 이러한 소음은 더 감소될 수 있는 것으로 여겨진다.

따라서, 발명자들은 강도(strength)와 같은 다른 특성을 손상시키지 않으면서 충분한 신장성(elongation)을 나타내는 강철 코드를 설계하고자 하였다. 이와 관련하여 다음과 같은 해결책이 존재한다:

(a) 개방 코드에 'n'개의 단일 필라멘트로 제조된 1xn 유형으로, 주어진 꼬임(lay)에서 밀착되었을 때 필라멘트가 가질 수 있는 것보다 더 큰 나선형 예비성형(preformation)이 제공된다. 이러한 관점에서의 획기적인 특허 공보는 US 4 258 543이다. 이러한 코드의 문제점으로는 개별 필라멘트에 제공될 수 있는 예비성형의 정도에 한계가 있다는 것이다. 예컨대, WO 2012/055677 A2를 참조하면, 예비성형이 한계까지 밀어붙여진 개방 코드를 기술하고 있다. 또 다른 문제점은 가공(processing) 중에, 즉 고무의 캘린더링(calandering) 동안 스풀로부터 코드를 당길 때, 코드가 당겨져 폐쇄되어 버린다는 것이다. 다른 공보는 WO 2020/021006 A1 및 WO 2020/021007 A1가 있다.

(b) 3x7과 같은 고 신장성 코드, 즉 상대적으로 짧은 꼬임 길이와 동일한 방향으로 이른바 랭 꼬임(Lang's lay, WO 2019/086929 A1)으로 모두 꼬인 7개의 필라멘트를 각각 포함하는 3개의 가닥(strand)을 포함하는 강철 코드이다. 다른 예로 3x4 또는 3x3이 있다(WO 2015/014639 A1). 이들 코드는 충격에 대해 우수한 저항성을 나타낸다. 그러나, 이들 코드는 항상 필요한 신장 특성에 도달하지는 않는다.

(c) 강철 필라멘트(WO 2013/098738A1) 또는 강철 필라멘트의 가닥(US 2005/0183808 A1, WO 2005/014925 A1, JP2007145125)이 유기 재료 코어 주위에 꼬이는 하이브리드 코드가 또한 제안되었다. 기존의 개방 코드 (a)로 달성될 수 있는 것보다 필라멘트나 가닥을 서로로부터 더 멀리 유지하도록 코어가 추가된다. 이들 코드는 이종 재료들 사이에서 프레팅 부식(fretting corrosion)이 발생할 수도 있다는 단점을 나타낼 수 있고, 이는 유기 재료 코어 내의 수분의 존재에 의해 악화된다.

그러므로, 캘린더링 동안 코드의 폐쇄를 방지할 수 있으면서도 타이어 제작 중 및 타이어 내로 통합될 때 여전히 충분한 신장성을 나타내는 ('하이브리드'가 아닌) 단일 재료, 바람직하게는 강철로 제조되는 코드를 개발할 필요성이 남아 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명의 제1 양태에 따르면, 파단(break) 전에 극도의 신장 특성을 갖는 강철 코드가 제시된다. 낮은 장력에서, 강철 코드는 구조적 신장률(structural elongation)에 도달될 때 급격하게 상승하는, 충분히 높은(그러나 너무 높지는 않은) 장력 강성(stiffness in tension)을 나타낸다. 보다 구체적으로, 비상하게 매우 높은(예를 들어 3%보다 높은) 구조적 신장률을 갖는 강철 코드가 설명된다. 본 발명의 제2 양태에서, 이러한 강철 코드를 제조하는 방법이 제시된다.

청구항 제1항에 정의된 본 발명의 제1 양태에 따르면, 고무 제품의 보강을 위한 강철 코드가 제시된다. 강철 코드는 함께 꼬인 둘 이상의 강철 요소(steel elements)를 포함한다. 강철 요소는 하나의 강철 필라멘트(steel filament)로 구성될 수 있다. 대안적으로, 강철 요소는 서로 꼬여 있거나 꼬이지 않고 다발화된(bundled) 하나 초과의 강철 필라멘트를 포함할 수 있다. 필라멘트는 추가적인 필라멘트형 물체로 더 이상 풀 수 없는 와이어이다. 강철 코드 내의 필라멘트의 총 수는 'N'으로 표시된다. 각각의 필라멘트는 제곱 밀리미터로 표현되는 단면적 'A'를 갖는다. 강철 코드 내의 서로 다른 필라멘트들은 제조 변동의 결과로서 다양한 단면적을 가질 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 이러한 경우에, 단면적 'A'는 모든 'N'개의 필라멘트에 대한 평균 단면적이다. 모든 필라멘트가 동일하거나 거의 동일하면, 이 평균은 하나의 단일 필라멘트의 단면적이 된다.

강철 요소는 강철 코드로부터 취출 및 풀려질 수 있으며, 즉 강철 요소들은 '개별화'된다(individualized). 강철 요소는 중심선을 갖는다. 강철 요소가 하나의 필라멘트인 경우, 중심선은 필라멘트의 수직 단면의 도심(centroid)을 연결함으로써 형성된 선이다. 강철 요소가 둘 이상의 필라멘트를 포함하는 경우, 중심선은 강철 요소의 길이를 따라 수직 단면의 도심들을 연결함으로써 형성된다. 도심은 강철 요소의 수직 단면에서의 모든 위치의 평균이다.

'개별화' 후에, 강철 요소의 중심선은 나선 형상을 나타낸다. 나선 형상은 일정한 곡률 및 비틀림을 갖는 3차원 곡선이다. 이는 '나선 축'이라는 축을 따라 일정한 선속도로 상기 축에 대해 일정한 거리에서 상기 축을 중심으로 일정한 각속도로 회전하는 점의 궤적이다. 나선은 나선 반경 및 나선 피치 길이에 의해 완전히 정의된다. 나선 피치 길이는 중심선 위에서 나선 축을 중심으로 한 번의 완전한 회전을 나타내는 나선 축을 따르는 축방향 거리이다. 이 나선 피치 길이는 이하에서 'L_O'로 표시될 것이다. 나선의 1회전에 걸쳐, 중심선 자체는 밀리미터로 표현되는 길이 'S'를 갖는다. 통상의 기술자에게 'S≥L_O'는 항상 명백할 것이고, 등호는 와이어가 직선일 때 적용된다. 나선 피치 길이 'L_O' 및 나선 중심선 길이 'S'는 개별화된 강철 요소를 측정함으로써 얻어져야 함을 알아야 한다. 강철 요소의 이러한 파라미터들이 나선 반경 및 꼬임 길이를 결정함으로써 강철 코드의 단면에 기초하여 간접적으로 측정될 때, 이들 강철 요소가 서로에게 미칠 수 있는 영향을 예측할 수 있다.

강철 요소의 중심선은 상기 강철 요소 내의 필라멘트당 0.5 뉴턴의 장력 하에서 측정되어야 한다. 이는 나선 형상이 표준화된 장력 하에서 측정되는 것을 보장하기 위한 것이다. 따라서, 만약 강철 요소가 단일 필라멘트라면, 'S' 및 'L_O'를 결정하기 위해서 0.5 뉴턴이 축방향으로 적용될 것이다. 만약 강철 요소가 2개의 필라멘트를 포함한다면, 1 뉴턴의 장력이 가해질 것이고, 등등 계속된다. 본 발명자들은 'S' 및 'L_O'의 측정이, 사용되는 필라멘트의 유형에 대해 그다지 민감하지 않으므로 테스트 힘에 대한 약간의 변동이 허용된다는 점을 주목한다.

알려진 강철 코드의 양들 N, A, 및 S를 통해 양 'P'가 계산될 수 있다:

여기서, 'π'는 평면 내의 임의의 원의 직경에 대한 원주율이고, 'E'는 강철의 경우에 와이어가 제조되는 재료의 탄성계수(the tensile modulus of the material)인데, 본 출원의 목적에 대해서는 약 200,000 N/mm²이다. 따라서, 'P'는 힘의 차원을 가지므로 뉴턴으로 표현될 수 있다.

양 'P'는 낮은 신장률에서의 강철 코드의 인장 강성(tensile stiffness)에 대한 측정치이다. '인장 강성'은 인가된 신장률과 결과 힘(resulting force, 뉴턴) 사이의 비례 상수이다. '낮은 신장률'은 '구조적 신장률' 보다 상당히 낮은 신장률이다(추가 참조). 본 출원의 목적상, '신장률' - 이하에서 'ε'로 표현됨 - 은 초기 길이에 대한 연신 비율('Δl/l')을 의미하고, 백분율로 표시되지 않음에 유의한다. 만약 '신장률'이 백분율로 표현되는 경우, 이러한 표시 방식이 표시될 것이다.

양 'P'는 파라미터의 무작위 집합이 아니다. 이것은 나선 'S'의 기하 구조, 즉 재료 특성 'E'와 조합하여 단면적 'A'를 통해 'N'개의 필라멘트 자체의 굽힘 및 비틀림 강성도 모두를 통합한다. 이는 간단하지는 않지만 카스틸리아노의 제2 정리(Castigliano's Second Theorem)를 사용하여 나선형 와이어를 굽히고, 토크를 가하고, 늘리는 가상 작업을 고려한 결과로부터 유도된다.

본 발명의 강철 코드는 'P'가 50 뉴턴보다 클 때, 낮은 신장률에서도 충분히 큰 인장 강성을 갖는, 요구되는 특성을 보여준다. 가능하게는, 'P'는 70, 85 또는 90 뉴턴보다 높을 수 있다. 만약 'P'가 300 뉴턴보다 커지거나, 심지어 250, 200, 150 또는 125 뉴턴보다 커지면, 초기 인장 강성이 너무 커지고 강철 코드는 그 목적에 덜 유용해진다. 최상의 경우는 'P' 값이 85와 125 사이일 때이다. 이러한 강철 코드는 0도 적용에 대해 충분한 연신성을 나타내며 동시에 타이어의 벨트에 충분한 굽힘 강성(bending stiffness)을 생성한다. 본 발명자들은 벨트의 증가된 강성이 타이어의 소음 발생에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 추측한다.

와이어 로드 형태(wire rod form)로 이용 가능하게 제조될 수 있다면, 어떠한 유형의 강철도 필라멘트를 위해서 이용될 수 있다. 전형적인 강철은 탄소 함량이 0.04 wt% 내지 0.20 wt% 사이의 범위인 저탄소강이다. 대안적으로, 스테인리스강이 사용될 수 있다. 스테인리스강은 11%의 최소 크롬 함량을 갖는다. 더 바람직하게는, 필라멘트의 강철은 0.65%의 최소 탄소 함량, 0.40% 내지 0.70%의 범위 내의 망간 함량, 0.15% 내지 0.30%의 실리콘 함량, 0.03%의 최대 황 함량, 그리고 0.30%의 최대 인 함량을 갖는 전형적인 조성을 갖는 고탄소강으로 제조되고, 모든 백분율은 중량 백분율이다. 구리, 니켈 및/또는 크롬은 극소량만 존재한다. 고-인장 강철 코드를 위한 전형적인 강철 타이어 코드 조성은 약 0.80 중량%, 예를 들어 0.78 내지 0.82 중량%의 최소 탄소 함량을 갖는다.

필라멘트의 인장 강도는 적어도 2,000 N/mm², 또는 심지어 2,500, 2,700 또는 3,000 N/mm² 초과이다. 필라멘트가 상당히 심하게 변형되므로, 필라멘트의 연성(ductility)이 모두 중요하다. 그러므로, 필라멘트는 파단 전에 1 미터 길이에 걸쳐 적어도 200회 꼬일 수 있어야 한다. 1 미터 길이에 걸쳐 250, 300, 350 또는 400회 초과의 꼬임을 지속할 수 있으면 더욱 양호하다.

강철 필라멘트는 고무와 같은 엘라스토머(elastomer)에 대한 접착을 촉진하는 금속 또는 금속 합금으로 코팅될 수 있다. 이를 달성하기 위해 특히 바람직한 합금은 황동 또는 청동과 같은 구리 기반 합금이다. 최근에는, 코발트, 니켈, 망간 또는 심지어 철과 같은 하나 또는 두 개의 추가 금속을 갖는 황동 기반의 삼원 또는 사원 합금이 고려되고 있다. 또한, 아연 금속은 고무가 부착될 수 있는 가능한 기재이다.

다른 바람직한 실시예에서, 필라멘트는 'A=πd²/4'인 등가 직경 'd'를 가지며, 무차원 비율 'S/d'는 30보다 작거나 심지어 25보다 작다. 이 비율이 30보다 높아지면

(a) 필라멘트는 굽힘에 저항하기에 너무 얇아진다.

(b) 필라멘트가 너무 얇아져서 제한된 수의 필라멘트 'N'으로는 충분한 파괴 하중(breaking load)에 도달하지 못한다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 비율 'L_O/S'는 0.95보다 작거나 심지어 0.945보다 작다. 인덱스 'O'는 강철 코드의 '개방 상태(open condition)'를 지칭한다. '개방 상태'는 강철 요소가 독립적이고, 서로 느슨하고, 서로에 대해 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 이 비율의 역수는 개별화된 강철 요소가 완전히 직선이 되기 전에 얼마나 많은 '여분의 길이(extra length)'를 이용할 수 있는지를 나타내기 때문에 이 비율이 중요하다. 0.95의 상한 값은 개별화된 강철 요소가 충분히 큰 하중 하에서 완전히 직선이 되기 전에 이용 가능한 '여분의 길이' (S-L_O)/L_O가 최소 5.26%의 값을 갖는다는 것을 의미한다.

강철 코드가 회전 구속된(rotationally restrained) 단부의 경계 조건 하에서 하중을 받을 때, 상기 요소 내 강철 필라멘트들은 나선형 강철 요소가 서로 꼬여짐에 따라 서로 접촉할 것이다. 이러한 '폐쇄 상태(closed condition)'에서, 강철 코드 내의 강철 필라멘트들은 서로 접촉하고, 서로를 방해한다. 강철 필라멘트는 더 이상 직선이 될 수 없다. '폐쇄 상태'에서, 강철 필라멘트는 밀리미터 단위의 'L_C'의 피치 길이를 나타낼 것이다. 'L_C/S' 비율은 필라멘트들이 직선에 얼마나 가까워지는지에 대한 지표이다. 이 비율은 가능한 한 높아야 하는데, 즉 가능한 한 1에 가까워야 한다. 바람직하게는, 'L_C/S'는 0.98보다 크거나, 더 바람직하게는 0.985보다 크다. 적은 수의 필라멘트 'N' 및 'S'에 비해 작은 직경 'd'를 갖는 필라멘트를 사용함으로써 큰 'L_C/S' 비율이 얻어진다.

추가적인 바람직한 실시예에서, '구조적 신장률('ε_O')'은 3.5 퍼센트 초과 및 10 퍼센트 미만이다. '구조적 신장률' - 본 출원의 목적을 위해서 - 'ε_O'는 (L_C-L_O)/L_O 로서 정의된다. 3.75%, 4.00%, 4.25%, 4.50%, 4.75% 또는 심지어 5.0%보다 큰 것이 더 바람직하다. 본 발명자는 10%까지의 구조적 신장률을 갖는 강철 코드가 달성될 수 있다고 믿는다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 구조적 신장률 'ε_O'에서 미리 결정된 힘(predetermined force)을 갖는 강철 코드가 청구된다: 강철 코드를 구조적 신장률 'ε_O'로 연신(extend), 신장(stretch)시키는 데 필요한 힘은 50 N 보다 크지만 100 N 미만이다. 이 비교적 좁은 윈도우 내에서, 낮은 신장률에서의 인장 강성은 본 출원에 대해 딱 적합하다. 'ε_O'에서의 힘이 50 N 미만이면, 코드는 초기에 과도하게 약하고, 낮은 신장률 영역 내에서 충분한 반력을 제공하지 못할 것이다. 'ε_O'에서의 힘이 100 N 보다 커지면, 코드는 너무 강성이 되어, 타이어 제작 중에 쉽게 연신되지 않는다.

더욱 바람직한 실시예에서, 강철 요소의 개수는 2개, 3개 또는 4개이다. 4개를 초과하는 것이 권장되지 않는데, 그 이유는 이때 강철 요소가 당겨지는 경우 이들이 정렬될 때 서로 방해하기 때문이며, 즉, 값 'L_C/S'가 너무 작아져서, 필요한 구조적 신장률에 도달하기가 어렵다.

따라서, 하나의 강철 요소 내의 필라멘트의 개수는 1, 2 또는 3개 중 하나이다. 즉, 강철 요소는 하나의 강철 코드 내에 서로 다른 개수의 필라멘트를 가질 수 있다. 바람직하게는, 강철 요소 각각의 강철 필라멘트의 개수는 1개, 2개 또는 3개이고, 즉, 모든 강철 요소는 동일한 개수의 강철 필라멘트를 갖는다.

바람직하게는, 필라멘트의 총 수 'N'은 2개 내지 8개이고, 여기서 한계인 2 및 8이 포함된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 강철 코드를 제조하는 방법이 설명되며, 이 방법은:

(a) 스풀로부터 직경 d_e를 갖는 다수의 강철 요소를 푸는 단계. 강철 필라멘트를 꼬고 이들을 스풀 상에서 감음으로써 강철 필라멘트가 준비될 수 있다. 대안적으로, 강철 요소는 꼬이지 않고 스풀 상에 감겨진 하나 이상의 강철 필라멘트이다.

(b) 그 다음에, '맨드릴 와이어'가 제공된다. 이러한 맨드릴 와이어는, 강철 요소에 정확한 예비성형을 제공하기 위한 수단인 공구이다. 맨드릴 와이어는 직경 'D'를 갖는다.

(c) 이어서, 맨드릴 와이어 주위로 코드 꼬임 방향으로 단위 길이 당 코드 꼬임 수 'N_C'로 강철 요소들이 꼬여진다. 이는 중간 코드를 형성한다. 이 중간 코드에서, 강철 요소는 어느 정도의 소성 변형을 얻어 나선형을 형성한다.

(d) 그 후, 중간 코드에서 맨드릴 코드를 돌려 빼고 비트는 것에 의해 중간 코드로부터 맨드릴 와이어가 다시 제거된다.

(e) 생성된 강철 코드는 최종 스풀 상에 감겨진다.

이 방법의 바람직한 버전에서, 생성된 강철 코드는 총 'N'개의 강철 필라멘트를 포함하고, 상기 강철 필라멘트 각각은 제곱 밀리미터 단위로 표현되는 단면적 'A'를 갖고, 강철 요소는 개별화 후에 그리고 상기 강철 요소 내의 필라멘트당 0.5 뉴턴의 장력 하에서 중심선을 갖고, 상기 중심선은 나선 형상을 갖고, 하나의 피치에 걸친 강철 요소의 중심선의 길이는 'S' 밀리미터이며, 뉴턴으로 표현되는 양 'P':

P= πNE(A/S)²

는 50 뉴턴 보다 크도록 이루어지고, 'E'는 강철의 탄성계수이다.

관례상 본 출원에서: 꼬임 수의 부호는 꼬임 방향을 나타내고, 만약 'N_C'가 음수라면, 이는 'S' 방향으로의 'N_C' 꼬임에 대응한다. 반대로, 'N_C'가 양수라면, 이는 'Z' 방향으로의 'N_C' 꼬임에 대응한다.

맨드릴 와이어의 존재는 이 방법에 있어서 모두 중요하다. 맨드릴 와이어는 이동하는 성형 핀, 이동하는 가시(thorn), 강철 요소가 주위로 소성으로 성형되는 맨드릴이다. 개방 코드를 생산하기 위한 종래 기술 방법에서는, 핀 위로 필라멘트를 안내함으로써 개별 필라멘트가 예비성형된다. 이러한 기술은 필라멘트를 형상화(shape)하는 능력에 있어서 한계를 갖는데, 이는 필라멘트가 예비성형 중에 과도하게 변형되어, 횡방향 균열 및 낮은 피로 수명으로 이어질 수 있기 때문이다. 반면에, 서로 다른 가닥으로 이루어진 신장 코드를 헛 꼬임(false twisting)하여 예비성형하는 경우, 부여할 수 있는 예비성형 정도에는 한계가 있다. 맨드릴 와이어의 존재는 예비성형 정도에 부여될 수 있는 한계를 크게 확장시킨다.

단계 (c)에서 바람직하게는, 강철 요소는 맨드릴 와이어 주위에 감겨지는데, 즉 맨드릴 와이어는 중간 코드에 대해 중심 위치를 갖는다.

단계 (c)에서 바람직하게는, 중간 코드는 0 또는 0에 근접한 잔류 비틀림을 얻도록 처리된다. 이는 하나 이상의 스트레이트너(straighteners) 또는 하나 이상의 헛 꼬임기(false twisters)에 의해서 수행될 수 있다. 이는 당업자에게 공지된 절차이다.

이 방법은, 단계 (c) 후에 중간 와이어 스풀 상에 중간 와이어를 먼저 감고, 다음 단계에서 단계 (d)를 수행하기 위한 또 다른 장치 상에서 상기 중간 스풀로부터 이를 풂으로써 수행될 수 있다.

방법은 또한 중간 감기 없이도 수행될 수 있다: 즉, 중간 코드는 중간 스풀을 사용하지 않고, 단계 (c)를 수행하는 장치로부터 단계 (d)를 수행하는 장치로 직접적으로 연결된다.

단계 (d)를 상세히 설명하는 추가 실시예에서, 중간 코드는, 예컨대 중간 스풀로부터 풀림으로써 또는 단계 (c)를 수행하는 장치로부터 단계 (d)를 수행하는 장치로 직접 이동함으로써 선형으로 이동하게 된다. 맨드릴 와이어는 중간 코드 둘레에서 상대적으로 회전하는 플라이어(flyer)를 통해 중간 코드로부터 '돌려 빼내어(turned out)'지고, 이에 의해 강철 코드로서의 강철 요소가 남겨진다. 이러한 방식으로, 중간 와이어는 최종 강철 코드와 맨드릴 와이어로 분할된다. 강철 코드 및 맨드릴 와이어는 별도의 구동 스풀 상에서 감겨진다.

주목해야 할 중요한 점은, 단계 (d)에서 코드의 꼬임이 변경되지 않는다는 것이다. 즉, 맨드릴 와이어를 쉽게 제거하기 위해서 코드는 꼬임 개방되지 않고, 이어서 최종 단계에서 다시 폐쇄되지도 않는다. 본 발명자들의 경험에 따르면, 필라멘트에 대한 반복적인 토크 인가로 인해 강철 코드의 신장률 손실이 있기 때문에, 이러한 절차는 적절하게 작동하지 않는다.

플라이어는 중간 코드를 중심으로 상대적으로 회전한다. 2개의 극단이 존재한다. (i) 중간 코드가 그 축을 중심으로 회전하게 되고, 맨드릴 와이어는 고정식 플라이어를 통해 고정식 축을 갖는 구동 스풀 상에서 당겨지거나, 또는 (ii) 중간 코드가 회전하지 않고, 맨드릴 와이어는 코드 주위로 회전하는 플라이어를 통해 강철 코드의 동일한 꼬임부에서 돌려 빼내진다. (i)과 (ii)의 혼합도 가능하지만, 더 복잡하므로 덜 바람직하다.

이 방법의 바람직한 실시예에서, 맨드릴 스풀과 테이크업 스풀은 모두 고정 축을 갖는다. 이는, 플라이어가 크래들(cradle) 주위를 회전하는 상태로 번처(buncher)의 크래들 상에 구동 테이크업 스풀을 위치시킴으로써 구현될 수 있다. 즉, 구동 테이크업 스풀은 플라이어 내부에 있다. 맨드릴 와이어는 플라이어를 통해 번처의 진입부에서 중간 코드로부터 인출되고 구동된 외부 맨드릴 스풀 상에 감겨진다. 강철 코드는 번처의 입구에서 직선으로 이동하고 테이크업 스풀 상에 감겨진다. 소성 비틀림이 해당 작업 중에 발생되지 않으므로, 강철 요소의 예비성형이 보존되고 결국 신장 특성이 최적으로 유지된다.

상황은 또한 역전될 수 있지만, 이는 약간 덜 바람직하다. 그러한 경우에, 구동 맨드릴 스풀은 크래들 상에 위치되고, 크래들을 중심으로 플라이어가 회전하고 테이크업 스풀이 크래들의 외부에 있게된다. 강철 코드가 일반적으로 다루기가 약간 더 어렵기 때문에, 강철 코드를 중간 코드 외부로 안내하는 것은 다소 더 어려울 수 있다.

요소의 직경 d_e와 관련된 맨드릴 와이어 D의 직경은, 이것이 얻어질 수 있는 예비성형 정도를 결정하기 때문에 중요하다. 예비성형 정도는 나선의 반경을 결정한다. 바람직하게는 D/d_e의 비율은 0.5 내지 2이다. 강철 요소가 필라멘트일 때, 비율은 높은 쪽에 있는 것이 바람직하며, 예를 들어 0.8 내지 2, 또는 심지어 1 내지 2이고, 이 경우 한계도 포함된다. 다른 한편으로, 강철 요소가 복수의 강철 필라멘트로 제조되는 경우, 낮은 쪽을 향하는 비율은 예를 들어 0.5 내지 1.2, 또는 심지어 0.5 내지 1.0인 경우(한계를 포함하여)가 바람직하다.

나선의 반경과 함께, 나선 피치 길이 'L_O'는 중심선의 길이 'S'를 결정한다. 양 'P'를 충분히 크게 만들기 위해서, 중심선 'S'의 길이가 충분히 작아야 한다. 그러므로, 강철 코드의 요구되는 특징을 얻기 위해서, 강철 코드 내로 도입되는 꼬임의 수는 충분히 많아야 한다. 본 발명자들은 상기 중간 코드 내의 단위 길이당 꼬임 수 N_C가 미터당 적어도 150회의 꼬임이어야 한다고 주장한다. 즉, 6.666.. mm 미만의 꼬임 길이이다.

주: 강철 코드에서 발견되는 나선 피치 길이 'L_O' 는 더 크고 - 기껏해야 - 중간 코드 내의 강철 요소에 주어진 꼬임 길이와 동일하다. 실제로, 소성 변형된 강철 요소는 중간 강철 코드로부터 풀릴 때 탄성 복원(spring back)될 것이다. 탄성 복원 양은 강철의 항복 강도(yield strength)와 같은 재료 특성 및 맨드릴 와이어에 의해 주어진 곡률에 의존할 것이다. 따라서, 중간 코드 내에 적용된 꼬임 수 'N_C' 및 나선 반경 (d_e+D)/2는 최종 강철 코드에서 'S' 및 'L_O'를 도출할 수 없고: 이러한 수치들은 최종 강철 코드에서 측정되어야 한다.

강철 요소의 강철 필라멘트는 요소 꼬임 수 N_e로 함께 꼬여진다. 이 숫자는 중간 코드에 존재하는 강철 요소에 적용된다. 다음에, 중간 코드에서의 조립 전에 강철 요소에 부여되는 꼬임 수가 'n_e'에 의해 표시될 것이다. 중간 코드를 조립할 때, 다수의 기술들이 사용될 수 있다.

강철 요소는, 맨드릴 와이어와 함께, 번칭(bunching)에 의해 함께 꼬일 수 있다. 이러한 기술에서, 강철 요소 및 코드 꼬임 방향이 모두 동일할 때, 강철 요소 내의 꼬임 수 'n_e'가 코드 형성 중 꼬임 수 'N_C'에 더해진다. 이때, N_e는 'n_e+N_C'와 동일하다. 이는 강철 요소가 코드 꼬임 방향으로 꼬임 수 N_e로 강철 요소 내로 꼬여지는 제1 바람직한 실시예를 초래하는데, 상기 요소 꼬임 수는 상기 코드 꼬임 수 N_C보다 크다.

바람직한 실시예에서, 강철 필라멘트에 의해서 얻어지는 총 꼬임 수 'N_e'는 미터당 200회 초과, 또는 250, 300회 초과, 또는 심지어 350회 초과이다.

강철 요소가 다발로서 제공될 때에, 강철 요소 내에 최종적으로 존재하는 꼬임 수 N_e는 N_C와 동일하다. 본 출원의 범주 내에서, '다발'은 함께 꼬이지 않은 평행 강철 필라멘트의 세트를 의미하고, 즉 'n_e'는 0이다.

추가적인 바람직한 실시예에서, 강철 요소의 필라멘트는 먼저 코드 꼬임 방향과 반대 방향으로 꼬임 수 'n_e'만큼 꼬인 다음, 맨드릴 와이어와 함께 꼬인다. 결과적인 강철 요소 내의 미터당 꼬임 수 N_e는 n_e+N_C 이고, 이는 상기 강철 코드의 상기 강철 요소 내의 필라멘트가 절대 코드 꼬임 수 │N_C│ 보다 작은 절대 요소 꼬임 수 │N_e│로 꼬여진다는 것을 의미한다.

강철 요소 내의 꼬임 수가 'n_e'와 같지만 코드 꼬임 수 N_C와 반대인 극단적인 경우에, 결과적인 'N_e'는 임의적으로 작게 만들어질 수 있고, 예를 들면 미터당 10회 미만의 꼬임 또는 심지어 미터당 0회의 꼬임으로 만들어질 수 있다.

마지막 두 가지 실시예는, 중간 코드에 진입할 때 강철 요소가 풀리기 때문에, 이미 나선 형상으로의 약간의 소성 변형을 얻는다는 추가적인 장점을 가진다. 이는 매우 손실된 구조를 야기하여 낮은 신장률에서 종방향 강성을 포기하지 않으면서도 증가된 구조적 신장률에 추가로 기여한다.

대안적인 방법에서, 강철 요소는, 맨드릴 와이어와 함께 케이블링(cabling)에 의해 함께 꼬일 수 있다. 이러한 기술에서, 조립 전의 필라멘트의 꼬임 수 'n_e'는, 중간 코드로 꼬일 때에 실질적으로 변화되지 않고, 즉 'N_e'는 'n_e'와 동일하게 유지된다. 강철 요소가 다발화 될 때 - 즉, 'n_e'가 0일 때 - N_e가 미터당 10회 꼬임보다 작거나 또는 0인, 마지막으로 설명된 실시예가 얻어진다. 본 실시예에서, 강철 요소는 중간 코드에 케이블링되기 전에 스풀 상에 평행한 와이어로서 표시된다. 예를 들어, 각각 2개의 와이어를 갖는 3개의 스풀이, 3개의 강철 요소 및 맨드릴 와이어를 갖는 중간 코드에 케이블링될 수 있다.

상기로부터 명백해지는 바와 같이, 맨드릴 와이어는 단지 일시적인 기능을 가지며 중간 코드로부터 제거된다. 맨드릴 와이어는, 금속 와이어, 강철 와이어, 강철 코드, 유기 실, 유기 코드, 유기 필라멘트를 포함하는, 대안적으로는 이들로 이루어진, 그룹 중 하나일 수 있다. 강철 요소에 주어진 코드 꼬임 수가 매우 클 수 있으므로, 특히 번칭 프로세스가 이용될 때, 맨드릴 와이어가 축방향으로 강하게 압축된다. 그러므로, 유기 실, 유기 코드 또는 유기 필라멘트가 장점을 가질 수 있다. 금속 와이어가 사용될 때, 번처에 진입하기 전에 맨드릴 와이어에 큰 장력을 부여함으로써 압축은 극복될 수 있다.

도 1은 본 발명의 이해를 위해 중요한 나선의 기하학적 요소를 도시한다.
도 2는 강철 코드와 개별화된 강철 요소의 차이를 보여주는 이들의 전형적인 하중-신장률 도면을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 강철 코드를 제조하는 제1 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 강철 코드를 제조하는 제2 방법을 도시한다.
도 5는 표 1의 샘플의 하중-신장률 도표를 나타낸다.
도면에는 참조 부호가 부여되어 있으며, 단위 및 십자리 숫자는 도면에 걸쳐 유사한 항목을 지칭하고, 백자리 숫자는 도면의 번호를 지칭한다.

제조의 제1 방법이 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 도 3a에 도시된 제1 단계에서, 중간 코드(304)는, 번처 외부의 테이크업 스풀 및 고정 크래들(326) 상의 페이오프(pay-off) 스풀을 갖는 번처인 외부 번처에 의해 생산된다. 다수의 강철 요소(이러한 경우에 4개)가 크래들(326) 상에 장착된 스풀(330)로부터 풀려진다. 맨드릴 와이어(312)는, 스풀(314')에서부터 플라이어 입구로부터 제1 플라이어(320)를 거쳐 플라이어 출구로 공급된다. 맨드릴 와이어는 예를 들어 직경 0.30 내지 0.40 mm의 금속 강철 와이어일 수 있다. 크래들(326) 상에서, 강철 요소가 맨드릴 와이어(312)와 결합된다. 번처의 제2 플라이어(322)에 진입한 후에, 강철 요소는 코드 꼬임 수의 절반 'N_C/2'로 함께 꼬인다. 제2 플라이어(322)의 출구에서, 강철 요소는 최종 꼬임 수 'N_C'를 얻는다. N_C의 전형적인 값은 50 내지 250이다.

맨드릴 와이어 주위에 꼬인 강철 요소로부터의 잔류 비틀림을 제거하기 위해, 조립체는 강철 요소를 소성적으로 과잉꼬임(overtwisting)하기 위해 헛 꼬임기(324)를 통해 공급된다. 그 결과 중간 코드(304)는 잔류 비틀림이 없거나 거의 없고 중간 스풀(302) 상에 감겨진다.

강철 요소는 꼬임 방향으로 꼬임 길이로 함께 꼬여져서 미터당 'n_e' 꼬임을 초래하는 2개 또는 3개의 강철 필라멘트를 포함한다. 강철 요소의 경우 전형적인 값은 미터 당 25 내지 150 꼬임이다. 맨드릴 와이어는, 그 주위에서 강철 요소가 소성으로 형성되는, 이동하는 변형 핀, 가시, 맨드릴 등으로서 작용한다. 이는 종래의 예비성형 시스템으로 가능한 것보다 훨씬 더 높은 정도의 강철 요소의 소성 변형을 제공할 수 있게 한다. 또한, 맨드릴 와이어의 사용에 의해, 가닥 형태의 강철 요소도 변형할 수 있다. 가닥은, 예컨대 예비성형 핀으로는 변형시킬 수 없다.

따라서 번칭 단계 후 강철 요소 내에 존재하는 최종 소성 꼬임 수 'N_e'는 'n_e+N_C'이다. 일반적으로, 이 수는 미터 당 300 꼬임보다 작을 것이다. 만약 'n_e = -N_C'이면, 즉 강철 요소가 해당 코드 꼬임 수와 동일한 꼬임 수로 제조되지만 반대 방향으로 꼬이는 경우, 이는 거의 0에 가까울 것이다.

방법의 추가 단계에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 중간 강철 코드(304)는 외부 번칭 기계의 크래들(309) 상의 중간 스풀(302)로부터 풀려진다. 플라이어(306)의 입구에서, 맨드릴 와이어(312)는 맨드릴 와이어를 코드로부터 돌려 빼냄으로써 중간 코드(304)로부터 분리된다. 맨드릴 와이어 풀림 속도(초 당 꼬임)는 선속도(초 당 미터)에 'N_C'(미터 당 꼬임)를 곱한 것과 동일하다. 맨드릴 와이어는 플라이어(306) 위로 안내되고 구동 테이크업 스풀(314) 상에 감겨진다. 맨드릴 와이어로부터 풀린 강철 코드(308)는 크래들 상에 장착된 테이크업 스풀(310) 상에 감겨진다. 맨드릴을 돌려 빼는 것(turning out)을 출구 속도(speed of exit)와 일치시키기 위해 사전조치가 취해져야 한다.

도 4에 도시된 방법의 대안적인 실시예에서, 중간 코드를 형성하기 위해 외부 번처 상에 만들어진 중간 코드(404)를 강철 코드(410)를 취하기 위한 내부 번처로 직접 공급함으로써 중간 스풀의 사용은 불필요해진다. 중간 코드(404)는, 제1 플라이어(420)를 통해 스풀(414')로부터 맨드릴 와이어(412')를 풀고, 4개의 강철 요소를 스풀(430)로부터 맨드릴 와이어(412')에 추가함으로써 형성되고, 그에 의해 제2 플라이어(422)와 헛 꼬임기(424)를 통해 중간 코드를 안내한 후에 중간 코드를 형성한다. 중간 코드는 내부 번처 내로 공급되고, 이에 의해 맨드릴 와이어(412)는 플라이어(406)의 입구에서 중간 코드(404)로부터 감겨 나온다. 맨드릴 와이어는 이어서 맨드릴 테이크업 스풀(414) 상에 감겨진다. 맨드릴 와이어는 다음 제조 사이클에서 재사용될 수 있다.

이제 제품 특성을 살펴보면, 도 1은 주요 제품 청구항의 기본 기하학적 요소를 도시한다. 도 1은 나선 축으로서 Z-축을 갖는 나선 형상을 갖는 개별화된 강철 요소(100)를 도시한다. 나선은 'L_O'으로 표시된 나선 피치 길이를 갖는다. 강철 요소는 'A'로 표시된 단면적을 갖는다. 강철 요소는 중심선 길이 'S'를 갖는 중심선(점선으로 표시)을 갖는다.

강철 필라멘트의 단면적은 강철 필라멘트의 직경을 측정하고 표면을 계산함으로써 용이하게 설정될 수 있다. 필라멘트의 개수 'N'은 이들을 계수함으로써 구해질 수 있다.

중심선의 길이 'S'는 WO 95/16816에 설명된 바와 같은 축방향 스캐닝 장치 또는 KEYENCE로부터 입수할 수 있는 유사한 장치 IM6000에 의해서 결정될 수 있다. 이 장치는 테스트 중 개별화된 강철 요소를 그 단부에 고정하기 위해 100 내지 500mm 이격되어있고 축방향으로 정렬된 두 개의 척을 포함한다. 강철 요소의 필라멘트 당 0.5 뉴턴의 제어된 장력이 중량에 의해 강철 요소에 가해진다. KEYENCE LS 3100 프로세싱 유닛과 조합된 KEYENCE LS 3034 레이저 스캔 시스템과 같은 선형 스캐닝 장치가, 인코딩 고정밀 선형 구동(정확도가 50μm의 스텝 사이즈에서 ±10μm 보다 양호한)에 의해서 강철 요소의 축에 평행하게 이동하도록 제조된다. 레이저 스캔 시스템의 측정 평면은 Z-축에 수직이다. 레이저 스캔 시스템은 강철 요소의 외부 에지를 ±0.5 μm의 정밀도까지 스캔할 수 있다.

등거리의 이산 측정 위치 'z_j', '△z'간격에서의 제1 스캔에서, 강철 요소의 하부 및 상부 에지가 결정되고, 양자의 평균은 Z-축에 수직인 축, 즉, X-축을 따르는 중심선의 위치로서 사용된다. 이러한 방식으로, 위치 'x(z_j)'가 측정되고 컴퓨터 내에 저장된다. 인덱스 'j'는 샘플링된 순차 번호이다.

이어서, 척이 90° 회전되고 스캔이 반복된다. 이제, X 및 Z-축에 수직인 Y-축을 따라 값 'y(z_j)'가 측정되고 저장된다. 이러한 방식으로, 강철 요소의 중심선의 형상을 결정하는 삼중항 '(x(z_j),y(z_j),z_j)'이 얻어진다. 이러한 형상은 실질적으로 나선이기 때문에, 곡선(z_j,x(z_j)) 및 (z_j,y(z_j))은 z_j의 함수로서 코사인 및 사인과 유사하다. 첫 번째 회전의 시작과 마지막 회전의 끝이 결정될 수 있으며 이는 'n'개의 나선 피치가 카운트되는 축방향 길이 'l'이다. 이 축방향 길이는 'm' 측정 위치를 커버한다.

이제, 축방향 길이 'l'에 걸친 중심선의 전체 길이 's'는 'm-1' 측정된 섹션을 부가함으로써 계산될 수 있다:

따라서, 하나의 피치 'S'에 걸친 강철 요소의 중심선의 길이는 's/n'와 동일하다. 동일한 방식으로, 나선 피치 길이 'L_O'는 'l/n'과 동일하다. 측정된 나선 회전 수 'n'은 50 또는 심지어 100보다 크기 쉽기 때문에, 수 'S' 및 'L_O'는 많은 수의 나선 회전에 대한 평균이다.

기하학적 파라미터 'L_O, L_C, S'와 하중-신장률 도표 사이의 관계가 도 2에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 강철 코드의 하중-신장률 곡선이 202로 도시되어 있다. 신장률 축(206)에 평행하게, 하나의 나선 피치 'L'의 축방향 길이는 적용된 하중 F(종축, 210)에 따라 변화함에 따라 축 208 상에 도시되어 있다. 강철 코드가 매우 낮은 측정 장력에 있을 때, 단일 나선 회전의 축방향 길이는 L_O이고 신장률 ε은 0이다. 'ε'는 다음을 통해 'L'에 관련된다:

ε = (L - L_O) / L_O

접선(점선으로 도시)이 곡선의 직선 부분에 그려지면, 이는 신장률 축(206)을 향해 연신될 수 있다. 교차점은 구조적 신장률 ε_O에 상응하는데, 이 시점에서 강철 요소가 폐쇄되어 상응하는 나선 피치 'L_C'에 도달하기 때문이다. 이 지점이 실제로 강철 요소의 폐쇄에 상응한다는 점은, 강철 요소의 탄성계수(modulus)가 증가하는 경우를 연상함으로써 입증될 수 있다: 접선의 기울기가 수직으로 상승함에 따라 모든 상응하는 접선 곡선은 점 (0,ε_O)을 통과할 것이다. 강철 코드가 ε_O를 넘어 더 늘어나면, 비율(L/S)은 일정하게 유지되는 반면, 'L' 및 'S' 모두 강철의 신장으로 인해 더 증가한다.

본 출원의 목적을 위해, 비율 (L_C/S)는 다음과 같이 계산된다.

여기서, 'd'는 강철 필라멘트의 등가 직경이다.

이제 개별화된 강철 요소를 고려하면, 204와 유사한 곡선이 얻어진다. 그러나 여기서 'L' 축과의 교차점은 길이 'S'를 갖는 나선인 완전히 늘어난 나선에 대응한다. 이때, 신장률은 (S-L_O)/L_O이다.

일련의 실험에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 방법에 따라 샘플이 준비되었다. 이들 샘플에 대한 결과는 표 1에 요약되어 있다.

(a) 1 열은 전술한 구성의 하중-신장률 곡선을 도시하는 도 5의 곡선에 대한 참조 번호이다.

(b) '구성' 열은 '중간 코드'의 표현이며, 여기서 첫 번째 숫자는 맨드릴 와이어의 직경을 나타내고, 그 뒤에 강철 요소의 배열이 이어진다. 중간 코드에 대해 한 가닥으로부터 출발한 경우, 이는 괄호 (..)로 표시된다. 예를 들어, 0.4+2x(2x0.225)는 직경이 0.4 mm인 맨드릴 와이어 주위에 꼬인 직경이 0.225인 2개의 필라멘트를 각각 포함하는 2개의 강철 요소를 나타낸다.

(c) 'N_e' 열은 중간 코드에서 강철 필라멘트가 얻은 미터 당 꼬임 수 (t/m)를 나타낸다.

(d) 'N_C' 열은 강철 요소가 중간 코드에서 얻은 미터 당 꼬임 수(t/m)를 나타낸다.

(e) 비율 'D/d_e'는 맨드릴 와이어의 직경과 강철 요소 직경 사이의 비율이다.

주: 강철 요소 내의 필라멘트의 꼬임 방향 및 강철 코드 내의 강철 요소의 꼬임 방향은 동일하고 'S' 방향이다.

최종 강철 코드, 즉 맨드릴 와이어가 제거된 강철 코드에서 하기의 다양한 기하학적 및 기계적 특성이 모두 얻어졌다.

(a) 'N'은 단순히 강철 코드 내의 강철 필라멘트의 수이다.

(b) 'Ax1000'은 mm²으로 표현되는 단일 강철 필라멘트의 단면적에 1000을 곱한 값이다.

(c) 'S'는 설명된 측정 절차에 따른 하나의 나선 피치에서 중심선의 길이이다.

(d) 'L_O'는 설명된 측정 절차에 따른 하나의 나선 피치의 축방향 길이이다.

(e) 'P'는 청구항의 정의에 따라 계산된 양이다.

(f) 'S/d'는 'S'를 강철 필라멘트의 등가 직경으로 나눈 비율이다.

(g) 'L_O/S' 및 'L_C/S'는 표시된 양의 비율이다.

(h) 'ε_O'는 도 2의 절차에 의해 결정된 바와 같은 구조적 신장률이다.

(i) 'F(ε_O)'는 하중-신장률 도표로부터 유도된 바와 같은 구조적 신장률의 힘이다.

도 5는 제조된 샘플의 다양한 하중 신장률을 도시한다. 강철 코드의 사용시, 샘플(522, 523, 503)은 가장 바람직한 거동을 나타낸다. 덜 바람직하지만 여전히 매우 유용한 하중 신장률 곡선이 507, 521에 나타나 있다. 다른 샘플(524, 514 및 509)은 바람직하지 않다.

Claims (19)

1. 고무 제품의 보강을 위한 함께 꼬인 둘 이상의 강철 요소를 포함하는 강철 코드로서, 상기 강철 요소는 하나 이상의 강철 필라멘트를 포함하고, 상기 강철 코드는 총 'N'개의 강철 필라멘트를 포함하고, 상기 강철 필라멘트 각각은 제곱 밀리미터 단위로 표현되는 단면적 'A'를 가지며, 상기 강철 요소는 개별화 후에 그리고 상기 강철 요소 내의 필라멘트당 0.5 뉴턴의 장력 하에서 중심선을 갖고, 상기 중심선은 밀리미터 단위의 나선 피치 길이 'L_O'를 갖는 나선 형상을 가지며, 여기서 1 피치에 대한 강철 요소의 중심선의 길이는 'S' 밀리미터인, 강철 코드에 있어서,
   뉴턴으로 표현되는 양 'P':
   P=πNE(A/S)²
   는 50 뉴턴 보다 크고 'E'는 강철의 탄성계수인 것을 특징으로 하는, 강철 코드.
2. 제1항에 있어서, 상기 필라멘트는 'A=πd²/4'로 정의되는 등가 직경 'd'를 가지며, 'S/d'는 30보다 작은, 강철 코드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비율 'L_O /S'는 0.95보다 작은, 강철 코드.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강철 코드의 필라멘트는, 폐쇄 상태에 있을 때 밀리미터 단위의 'L_C'의 피치 길이를 갖고, 'L_C/S'의 비율은 0.98보다 큰, 강철 코드.
5. 제4항에 있어서, (L_C - L_O)/L_O로서 정의되는 구조적 신장률 'ε_O'은 3.5% 초과 및 10% 미만인, 강철 코드.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 구조적 신장률 'ε_O'에서의 힘은 50 N 초과 120 N 미만인, 강철 코드.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 강철 요소들의 개수는 2개, 3개 또는 4개이며, 하나의 강철 요소 내의 강철 필라멘트의 개수는 1개, 2개 또는 3개인, 강철 코드.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트의 개수 'N'은 경계값을 포함하여 2 내지 8개인, 강철 코드.
9. 강철 코드를 제조하는 방법이며,
   (a) 스풀에서 직경 d_e를 갖는 다수의 강철 요소를 푸는 단계;
   (b) 직경 D의 맨드릴 와이어를 제공하는 단계;
   (c) 상기 맨드릴 와이어 주위로 코드 꼬임 방향으로 단위 길이당 코드 꼬임 수 N_C로 상기 강철 요소를 꼬아서 중간 코드를 형성하는 단계;
   (d) 상기 중간 코드에서 상기 맨드릴 코드를 돌려 빼는 것에 의해 상기 중간 코드로부터 맨드릴 와이어를 제거하여 강철 코드를 얻는 단계;
   (e) 테이크업 스풀 상에서 강철 코드를 감는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제9항에 있어서, 중간 코드는 단계 (c) 후에 중간 스풀 상에 감겨지고, 단계 (d)를 수행하기 위해 상기 중간 스풀로부터 풀려지는, 방법.
11. 제9항에 있어서, 중간 코드가 단계 (c)로부터 단계 (d)로 직접적으로 연결되는, 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 코드에서 상기 맨드릴 와이어를 돌려 빼는 것에 의해 상기 중간 코드로부터 맨드릴 와이어를 제거하는 단계는,
    - 상기 중간 코드를 선형으로 이동시키는 단계;
    - 상기 중간 코드 주위에서 상대적으로 회전하는 플라이어를 통해 상기 중간 코드에서 상기 맨드릴 와이어를 돌려서 강철 요소를 강철 코드로 남기는 단계;
    - 구동 맨드릴 스풀 상에 맨드릴 와이어를 감는 단계;
    - 구동 테이크업 스풀 상에 상기 강철 코드를 감는 단계에 의해 수행되는, 방법.
13. 제12 항에 있어서, 상기 구동 테이크업 스풀이 상기 플라이어 내부에 있거나, 상기 구동 맨드릴 스풀이 상기 플라이어 내부에 있는, 방법.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 강철 요소는 강철 필라멘트이고, D/d_e의 비율은 0.8 이상 2 이하인, 방법.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 강철 요소는 복수의 강철 필라멘트이고, D/d_e의 비율은 0.5 이상 1.2 이하인, 방법.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 코드의 상기 강철 요소 내의 강철 필라멘트는 코드 꼬임 방향으로 강철 요소 꼬임 수 N_e로 꼬이고, 상기 요소 꼬임 수는 상기 코드 꼬임 수 N_C 이상이고, 상기 코드 꼬임 수 Nc는 미터 당 150 꼬임보다 큰, 방법.
17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강철 코드의 상기 요소 내의 필라멘트는 코드 방향으로 요소 꼬임 수 N_e로 꼬이고, 상기 요소 꼬임 수는 상기 코드 꼬임 수보다 작은, 방법.
18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴 와이어는, 금속 와이어, 강철 와이어, 강철 코드, 유기 실, 유기 코드, 유기 필라멘트를 포함하는 그룹 중 하나인, 방법.
19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강철 필라멘트 각각은 제곱 밀리미터 단위로 표현되는 단면적 'A'를 갖고, 상기 강철 요소는 개별화 후에 그리고 상기 강철 요소 내의 필라멘트당 0.5 뉴턴의 장력 하에서 중심선을 갖고, 상기 중심선은 나선 형상을 갖고, 하나의 피치에 걸친 강철 요소의 중심선의 길이는 밀리미터 단위의 'S'인, 총 수 'N'의 강철 필라멘트의 조합이 뉴턴으로 표현되는 양 'P':
    P=πNE(A/S)²
    가 50 뉴턴 보다 크도록 이루어지고, 'E'는 강철의 탄성계수인, 방법.

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