(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車タイヤ補強材として使われるビードワイヤの製造方法において、
０．８６ないし１．０２重量％の炭素を含むワイヤロッドを用意する段階と、
前記ワイヤロッドの表面に５ないし１０ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜を塗布する皮膜塗布段階と、
前記リン酸塩皮膜が塗布された前記ワイヤロッドを伸線する伸線段階と、を含み、
前記伸線段階において、前記ワイヤロッドは、
前記ワイヤロッドを引き抜ける伸線ダイスと、前記伸線ダイスの前に設けられ、かつ前記ワイヤロッドに圧力をかけられる圧力ダイスと、を含んで形成された伸線装置を通じて伸線され、
圧力ダイス径は、伸線ダイス径の１．０５ないし１．２倍に形成され、
前記ワイヤロッドは、５．０ないし９．０ｍｍの線径からなり、前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドは、０．８ないし３．０ｍｍの線径からなり、
前記伸線段階において、前記リン酸塩皮膜は、前記圧力ダイスの圧力によって液化することを特徴とする高強度ビードワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記ワイヤロッドは、ケイ素、マンガン、クロムを含んで形成され、
前記ケイ素は０．４０ないし０．５８重量％、前記マンガンは０．２５ないし０．４０重量％、前記クロムは０．１５ないし０．２５重量％になることを特徴とする請求項１に記載の高強度ビードワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドは、
２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上の伸率を持つことを特徴とする請求項１に記載の高強度ビードワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドの線径が１．３ｍｍ超過の場合、
前記伸線段階は１次伸線段階からなり、
前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドの線径が１．３ｍｍ未満の場合、
前記伸線段階は、
１次伸線段階、パテンティング処理段階、２次伸線段階を含んでなることを特徴とする請求項３に記載の高強度ビードワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度ビードワイヤ及びその製造方法に係り、さらに詳細には、皮膜塗布量及び圧力ダイス径を調節して、炭素含量の高い高強度ビードワイヤを製造することで、ビードワイヤの引張強度を高められる高強度ビードワイヤ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にビードとは、自動車のタイヤにおいてタイヤとホイールディスクとが触れ合う部分であって、タイヤのビード部には、車体の荷重に耐えて走行中に安全性を確保できるようにビードワイヤが埋め込まれている。ビードワイヤは、内部の空気圧及びタイヤの変形からタイヤホイールディスクに固定させて、自動車タイヤの駆動力、制動力及び操向力を路面に伝達する非常に重要な構成要素である。
【０００３】
車用タイヤは、走行時に地面と触れ合うトレッド部、自動車ホイールのリム部と密着するビード部、ビード部とトレッド部とを連結するショルダー部、及びサイドウォール部で構成されている。ビードワイヤは、タイヤのビード部に複数のストランドが埋め込まれて車両を支持する。
【０００４】
ビード部に埋め込まれるビードワイヤは、ゴムとの接着力を強化するために、ワイヤの表面に銅と錫との合金からなる青銅を主にメッキし、その方式は化学メッキ、電気メッキなど多様である。また、メッキ後にさらに腐食抵抗性を高めるためにレジンコーティングが適用されることもある。
【０００５】
このようなビードワイヤは、自動車の燃費向上及び安定性のために徐々に高強度化が進行する勢いである。高強度ビードワイヤは、重量対比強度が高く、実際の自動車に適用する時に少量で同じ強度を出すことができる。
【０００６】
しかし、このような高強度のビードワイヤを製造する過程では、次のような問題点がある。高強度ビードワイヤを製造するためには、炭素含有量の高い素材を加工せねばならない。しかし、炭素含量が高くなれば、伸線加工時に素材の中心及び内部で不均一な加工が容易に施され、これによって、加工中に断線が発生するという問題点がある。
【０００７】
また、炭素含量の高い素材で完成品を作る場合、高い炭素含量のため、完成品で捻回、バンディング、キンクなどの特性値が低くなるという問題点がある。よって、高強度のビードワイヤを製作するためには、炭素含量を高めつつ捻回、バンディング、キンクなどの特性値の低下を防止し、伸線加工時に断線を防止できるビードワイヤ工程が必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであり、さらに詳細には、皮膜塗布量及び圧力ダイス径を調節して、炭素含量の高い高強度ビードワイヤを製造することで、ビードワイヤの引張強度を高められる高強度ビードワイヤ及びその製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した本発明の高強度ビードワイヤの製造方法は、０．８６ないし１．０２重量％の炭素を含むワイヤロッドを用意する段階と、前記ワイヤロッドの表面に５ないし１０ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜を塗布する皮膜塗布段階と、前記リン酸塩皮膜が塗布された前記ワイヤロッドを伸線する伸線段階と、を含み、前記伸線段階において、前記ワイヤロッドは、前記ワイヤロッドを引き抜ける伸線ダイスと、前記伸線ダイスの前に設けられ、かつ前記ワイヤロッドに圧力をかけられる圧力ダイスと、を含んで形成された伸線装置を通じて伸線され、圧力ダイス径は、伸線ダイス径の１．０５倍ないし１．２倍に形成されることを特徴とする。
【００１０】
前述した本発明の高強度ビードワイヤの製造方法の前記ワイヤロッドは、ケイ素、マンガン、クロムを含んで形成され、前記ケイ素は０．４０ないし０．５８重量％、前記マンガンは０．２５ないし０．４０重量％、前記クロムは０．１５ないし０．２５重量％になることが望ましく、前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドは、０．８ないし３．０ｍｍの線径からなり、２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上の伸率を持つことが望ましい。
【００１１】
前述した本発明の高強度ビードワイヤの製造方法において、前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドの線径が１．３ｍｍ超過の場合、前記伸線段階は１次伸線段階からなり、前記伸線段階を経た前記ワイヤロッドの線径が１．３ｍｍ未満の場合、前記伸線段階は、１次伸線段階、パテンティング処理段階、２次伸線段階を含んでなることが望ましい。
【００１２】
前述した本発明の高強度ビードワイヤは、０．８６ないし１．０２重量％の炭素を含むワイヤロッドと、前記ワイヤロッドの表面に５ないし１０ｇ／ｍ２に塗布されるリン酸塩皮膜と、を含んでなり、前記ワイヤロッドは、前記ワイヤロッドを引き抜ける伸線ダイスと、前記伸線ダイスの前に設けられ、かつ前記ワイヤロッドに圧力をかけられる圧力ダイスと、を含んで形成された伸線装置を通じて伸線され、圧力ダイス径は、伸線ダイス径の１．０５ないし１．２０倍に形成されることを特徴とする。
【００１３】
前述した本発明の高強度ビードワイヤの前記ワイヤロッドは、ケイ素、マンガン、クロムを含んで形成され、前記ケイ素は０．４０ないし０．５８重量％、前記マンガンは０．２５ないし０．４０重量％、前記クロムは０．１５ないし０．２５重量％になることが望ましく、前記伸線装置を通じて伸線された前記ワイヤロッドは、０．８ないし３．０ｍｍの線径からなり、２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上の伸率を持つことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、皮膜塗布量及び圧力ダイス径を調節して潤滑性能を改善することによって、炭素含量の高い高強度ビードワイヤが製造できるという長所がある。
【００１５】
また、高強度ビードワイヤを自動車タイヤに適用する場合に重量対比強度が高いため、自動車の軽量化及び燃費向上を可能にし、高い引張強度によってタイヤ圧力に対する支持や、外部衝撃による抵抗性も高くなって、自動車タイヤの安定性を高めるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による高強度ビードワイヤの製造方法の工程図である。
【図２】本発明の実施形態による圧力ダイス径が伸線ダイス径の１．０５ないし１．２倍に形成される場合の潤滑剤の流動を示す図面である。
【図３】圧力ダイス径が伸線ダイス径の１．２ないし１．４倍に形成される場合の潤滑剤の流動を示す図面である。
【図４】本発明の実施形態と比較例との線表面温度を比べたグラフである。
【図５】本発明の実施形態と比較例との線表面粗度及び残留潤滑剤の付着量を比べたグラフである。
【図６】本発明の実施形態による高強度ビードワイヤの製造方法によって製作された高強度ビードワイヤの物性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、皮膜塗布量及び圧力ダイス径を調節して、炭素含量の高い高強度ビードワイヤを製造することで、ビードワイヤの引張強度を高められる高強度ビードワイヤ及びその製造方法に関する。以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１を参照すれば、本発明の高強度ビードワイヤの製造方法は、ワイヤロッドの用意段階（Ｓ１００）、皮膜塗布段階（Ｓ２００）、伸線段階（Ｓ３００）を含んでなる。
【００１９】
前記ワイヤロッドの用意段階（Ｓ１００）は、０．８６ないし１．０２重量％の炭素（Ｃ）を含むワイヤロッド１１０を用意する段階である。既存のワイヤロッドは、炭素含量が０．６ないし０．８５重量％になっているが、ワイヤロッドの炭素含量を高めれば伸線加工時に断線が発生し、捻回、バンディング、キンクなどの特性値が低下するという問題点があった。
【００２０】
しかし、本発明の実施形態によれば、皮膜塗布量の調節及び圧力ダイス径の調節を通じて０．８６ないし１．０２重量％の炭素含量を持つワイヤロッドを使えるようになる。前記ワイヤロッドの用意段階（Ｓ１００）は、このような０．８６ないし１．０２重量％の炭素含量を持つワイヤロッド１１０を用意する段階である。
【００２１】
前記ワイヤロッド１１０の線径は５．０ｍｍないし９．０ｍｍからなり、前記ワイヤロッド１１０は、ケイ素、マンガン、クロムを含んでなる（具体的に前記ワイヤロッド１１０の前記ケイ素は０．４０ないし０．５８重量％、前記マンガンは０．２５ないし０．４０重量％、前記クロムは０．１５ないし０．２５重量％になってもよい。）。
【００２２】
前記皮膜塗布段階（Ｓ２００）は、前記ワイヤロッド１１０の表面に５ないし１０ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜１２０を塗布する段階である。前記リン酸塩皮膜１２０は、前記ワイヤロッド１１０を伸線する時に潤滑剤の役割をする。具体的に、前記ワイヤロッド１１０の表面に塗布された前記リン酸塩皮膜１２０は、後述する圧力ダイス１３２によって圧力が加えられ、圧力によって前記リン酸塩皮膜１２０が液化しつつ潤滑剤の役割を行う。
【００２３】
一般的に、炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドを伸線する場合、ワイヤロッドの外部は、ダイス（伸線ダイス１３１、圧力ダイス１３２など）との摩擦によって加工が少なく施され、内部は加工が多く施される。このように内外部間の加工の差によって、炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドを伸線する場合に内部の亀裂や気孔が発生するおそれがあり、これは不均一な加工を引き起こす。このような不均一な加工によって炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドは、捻回、バンディング、キンクなどの特性値が低下する。よって、特性値の低下を生じさせずに炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドを伸線加工するためには、潤滑性能を改善させねばならない。
【００２４】
ワイヤロッドの炭素含有量が比較的少ない場合（低炭素鋼、中炭素鋼）には、ダイス（伸線ダイス１３１、圧力ダイス１３２など）とワイヤロッドとの間に摩擦が大きくなく、ワイヤロッドの表面に塗布されるリン酸塩皮膜の量が少なくとも伸線加工が可能であった（ワイヤロッドが低炭素鋼、中炭素鋼である場合、ワイヤロッドの表面に塗布されるリン酸塩皮膜の量は３ないし４ｇ／ｍ２にすることができた。）。
【００２５】
しかし、本発明の実施形態のように炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッド１１０は、伸線加工時にワイヤロッドとダイスとの摩擦を低減させるために潤滑性能が改善されねばならないので、前記皮膜塗布段階（Ｓ２００）で、前記ワイヤロッド１１０の表面に塗布されるリン酸塩皮膜１２０の量を５ないし１０ｇ／ｍ２にすること、さらに望ましくは５ないし８ｇ／ｍ２にすることが望ましい（ここで、リン酸塩皮膜１２０が厚すぎれば、リン酸塩皮膜１２０があちこちで塊になるか、またはワイヤが曲げられるときにリン酸塩皮膜１２０が落ちるため却って潤滑によくない。よって、リン酸塩皮膜１２０の量は１０ｇ／ｍ２以下にすることが望ましく、５ないし８ｇ／ｍ２であることがさらに望ましい。）。
【００２６】
炭素含量の高い前記ワイヤロッド１１０の潤滑性能を高めるためには、前記ワイヤロッド１１０に塗布されるリン酸塩皮膜１２０の量を増大させると共に、リン酸塩皮膜１２０にかけられる圧力を高めて潤滑性能を改善させねばならない。
【００２７】
前記伸線段階（Ｓ３００）は、前記ワイヤロッド１１０を引き抜ける伸線ダイス１３１と、前記伸線ダイス１３１の前に設けられ、かつ前記ワイヤロッド１１０に圧力をかけられる圧力ダイス１３２と、を含んで形成された伸線装置１３０を通じて、前記ワイヤロッド１１０を伸線する段階である。前記伸線段階（Ｓ３００）では、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍に形成し、かつリン酸塩皮膜１２０にかけられる圧力を高めて潤滑性能を改善させる。
【００２８】
（ここで、図２を参照すれば、圧力ダイス径ａは、長さａを示し、伸線ダイス径ｂは、長さｂを示す。）
【００２９】
前記圧力ダイス１３２は、前記ワイヤロッド１１０の表面に塗布されたリン酸塩皮膜１２０に圧力をかけられるものであって、前記圧力ダイス１３２を通じてかけられた圧力を通じて、リン酸塩皮膜１２０は液化して潤滑剤の役割を行う。
【００３０】
図２及び図３を参照すれば、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．２以下にすることが望ましい。図３のように圧力ダイス径ａが大きい場合には、前記圧力ダイス１３２によって加えられる圧力が小さくなり、これによって、リン酸塩皮膜１２０が液化する割合が小さくなって潤滑性能が改善し難いという問題点がある。よって、本発明の実施形態によれば、図２のように、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．２０倍に低めることで、前記伸線ダイス１３１に流れ込む潤滑剤の導入量を高められるようになる。
【００３１】
前記伸線ダイス１３１の潤滑剤の導入量を増大させることによって、ワイヤロッド１１０の内部及び外部を均一に伸線可能になる。従来、炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドの場合、潤滑性能の低下によってワイヤロッドとダイスとの間に摩擦が生じ、これは、ワイヤロッドの内部及び外部の不均一な伸線を生じさせ、捻回、バンディング、キンクなどの特性値の低下を引き起こした。
【００３２】
しかし、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．２０倍にして潤滑性能を改善させれば、ワイヤロッド１１０の内部及び外部を均一に伸線可能になり、これを通じて伸線加工時に生じる捻回、バンディング、キンクなどの特性値の低下を防止できる。よって、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．２倍以下であることが望ましい。
【００３３】
但し、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．０５倍以上であることが望ましい。前記ワイヤロッド１１０の表面に塗布されたリン酸塩皮膜１２０が潤滑剤の役割を行う場合、潤滑剤内にはサイズの大きい粒子が存在する。圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５倍より小さくすれば、潤滑剤内の大きい粒子によって詰まり、却って潤滑性能が低下するという問題点がある。また、圧力ダイス径ａが小さ過ぎれば、前記ワイヤロッド１１０と前記圧力ダイス１３２との間に摩擦が生じることもあり、このような摩擦は却って潤滑性能を低下させるという問題がある。よって、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．０５倍以上であることが望ましい。
【００３４】
図４及び図５を参照して、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする理由についてさらに具体的に説明すれば、次の通りである。図４は、圧力ダイス径ａの割合によるダイス出口の線表面温度の変化を示したものであり、図５は、圧力ダイス径ａの割合による線表面粗度及び残留潤滑剤の付着量の変化を示したものである。
【００３５】
図４を参照すれば、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする場合の線表面温度が、他の割合よりも線表面温度が低いということが分かる。これは、圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする場合に潤滑性能が改善するため摩擦が少なく、摩擦が少なくなるにつれて線表面温度が低くなる。
【００３６】
図５を参照すれば、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする場合に表面粗度が大きくなり、残留皮膜潤滑剤の量が多くなるということが分かる。圧力ダイス径ａを伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする場合に残留皮膜潤滑剤が多いということは、潤滑性能が向上したということを示す（また、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２倍にする場合に表面粗度を高めることができ、これを通じてゴムとの接着力を高めることもできる。）。
【００３７】
前記伸線段階（Ｓ３００）を経た前記ワイヤロッド１１０は、０．８ないし３．０ｍｍ線径に伸線され、前述した製造方法を通じて製造された高強度ビードワイヤは２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上の伸率を持つことができる（具体的に、２４０ないし２６０ｋｇｆ／ｍｍ２の強度及び６ないし８％の伸率を持つことができる。）。
【００３８】
ここで、前記伸線段階（Ｓ３００）を経た前記ワイヤロッド１１０の線径に応じて、前記伸線段階（Ｓ３００）は１次伸線段階からなり、２次伸線段階からなってもよい。具体的に、前記伸線段階（Ｓ３００）を経た前記ワイヤロッド１１０の線径が１．３ｍｍ以上である場合、前記伸線段階（Ｓ３００）は１次伸線段階からなり、伸線潤滑のための皮膜をワイヤロッド１１０の表面に塗布した後、目標とする線径まで伸線がすぐ進む。
【００３９】
前記伸線段階（Ｓ３００）を経た前記ワイヤロッド１１０の線径が１．３ｍｍ未満である場合、前記伸線段階（Ｓ３００）は、１次伸線段階、パテンティング処理段階、２次伸線段階を含んでなり、２段階に分けられて伸線が進む。
【００４０】
具体的に、前記伸線段階（Ｓ３００）は、１次伸線段階を経て、鋼組織を回復するためにパテンティング処理段階を経る。前記パテンティング処理段階の工程は、次の通りである。ガスまたは電気加熱炉を用いて前記ワイヤロッド１１０の温度を８５０ないし９４０℃まで加熱し、ワイヤロッドの全体組織をオステナイト組織に変態させる。その後、約５９０℃レベルで均一な冷却のために、はんだ槽を通過させ、前記ワイヤロッド１１０に全体的に均一なパーライト（ｐｅａｒｌｉｔｅ）組織を生じさせる。均一にパーライト組織が生じた中間線を用いて洗浄し、皮膜を再塗布し、次いで、２次伸線段階を通じて最終目標の線径まで加工する。この時、伸線加工量は、前記ワイヤロッド１１０の成分組成と、目標線径まで伸線したワイヤの予想引張強度とに基づいて定められる。
【００４１】
目標線径まで伸線されたワイヤロッド１１０は、加工硬化によって強度は高く示されるものの、破断伸率は１ないし３％レベルで低く示され、伸率回復のためのさらなる過程が必要である。よって、伸率回復のために伸線されたワイヤロッド１１０に、４００ないし５００℃の間の変態点以下の温度でアニーリング熱処理を適用できる。このような熱処理を通じて、伸線の伸率を１ないし３％から目標伸線６ないし７％まで上昇させることができる。
【００４２】
前述した高強度ビードワイヤの製造方法は、前記ワイヤロッドの用意段階（Ｓ１００）、前記皮膜塗布段階（Ｓ２００）、前記伸線段階（Ｓ３００）を含んでなるが、他の工程も含まれていてもよいということはいうまでもない。例えば、ワイヤロッドを伸線するための準備過程である酸洗−水洗−皮膜−水洗−乾燥工程が含まれてもよい。また、前記伸線段階（Ｓ３００）以降に、防錆性確保およびタイヤゴムとの接着力向上のために、銅と錫との合金である青銅をワイヤロッドの表面に化学メッキまたは電気メッキ方式でメッキし、さらなる防錆性向上のためにレジンコーティングを施して腐食に対する抵抗性を高めてもよい。
【００４３】
すなわち、前記ワイヤロッドの用意段階（Ｓ１００）、前記皮膜塗布段階（Ｓ２００）、前記伸線段階（Ｓ３００）以外にも、従来のワイヤロッドを伸線するのに必要な工程過程が含まれ、このような工程過程は公知の技術であるところ、詳細な説明は省略する。
【００４４】
前述した高強度ビードワイヤの製造方法によって高強度ビードワイヤが製造される。前述した高強度ビードワイヤの製造方法によって製造された高強度ビードワイヤは、２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上伸率を持つ。このような高強度ビードワイヤは、自動車タイヤに適用する場合に重量対比強度が高いため、自動車の軽量化及び燃費向上を可能にし、高い引張強度によってタイヤ圧力に対する支持や、外部衝撃による抵抗性も高くなって、自動車タイヤの安定性を高める効果がある（２４０ないし２６０ｋｇｆ／ｍｍ２の強度及び６ないし８％の伸率を持つことができる。）。
【００４５】
具体的に前述した高強度ビードワイヤの製造方法によって製造された前記高強度ビードワイヤは、０．８６ないし１．０２重量％の炭素を含むワイヤロッド１１０と、前記ワイヤロッド１１０の表面に５ないし１０ｇ／ｍ２塗布されるリン酸塩皮膜１２０と、を含んでなるものであり、前記ワイヤロッド１１０が、前記ワイヤロッド１１０を引き抜ける伸線ダイス１３１と、前記伸線ダイス１３１の前に設けられ、かつ前記ワイヤロッド１１０に圧力をかけられる圧力ダイス１３２と、を含んで形成された伸線装置１３０を通じて伸線され、高強度ビードワイヤが製造される。
【００４６】
（ここで、圧力ダイス径ａは、伸線ダイス径ｂの１．０５ないし１．２０倍に形成されられるものであって、圧力ダイス径ａについての臨界的な意義は前述したため、省略する。また、前記ワイヤロッド１１０の表面に５ないし１０ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜１２０を塗布する理由についての説明も前述したため、省略する。）
【００４７】
前記ワイヤロッド１１０の線径は５．０ｍｍないし９．０ｍｍからなり、前記ワイヤロッド１１０が伸線加工を経れば、０．８ないし３．０ｍｍの線径からなる。前記ワイヤロッド１１０は、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）を含んでなり、前記ケイ素は０．４０ないし０．５８重量％、前記マンガンは０．２５ないし０．４０重量％、前記クロムは０．１５ないし０．２５重量％になりうる。また、前記ワイヤロッド１１０は、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）を含んでなってもよい。
【００４８】
前記ワイヤロッド１１０に含まれる成分は、次のような役割を行う。
【００４９】
炭素（Ｃ）は、ワイヤの強度及び伸率を向上させるための必須元素であり、炭素含量の高い高炭素鋼の場合、固溶強化効果によって高強度のビードワイヤの製造が可能である。一方、炭素含量が低い場合、伸線加工量を高めても目標とする高強度ビードワイヤの製造が不可能である。ケイ素（Ｓｉ）は、鋼の伸率を低下させずに鋼を強化するのに有効な元素である。ケイ素（Ｓｉ）は、鋼において、フェライト上の面積を制御する重要な元素であって、高強度ワイヤを得るためにはケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．３０重量％以上である必要がある。
【００５０】
マンガン（Ｍｎ）は、オステナイト相を安定化させる元素であって、連続アニーリング冷却中にフェライトの生成を抑制する重要な元素である。またマンガン（Ｍｎ）は、ワイヤロッドの強度向上及び加工硬化度を向上させるのに効果的な元素である。リン（Ｐ）は、鋼の強化に有効な元素であって、強度レベルによって添加し、強化効果を得るためには、リン（Ｐ）の含有量を０．００５重量％以上にすることが望ましい。しかし、リン（Ｐ）の含有量が０．０２５重量％を超過すれば、溶接性が劣化する。
【００５１】
硫黄（Ｓ）は、ＭｎＳなどの非金属介在物を発生させて、捻回、バンディングなどの特性を低下させる要因になるので、含量を最大限に低めることが高強度ビードワイヤの製作時に望ましい。クロム（Ｃｒ）は、ワイヤ強度を向上させて伸線性を高めるために添加される。
【００５２】
以下、本発明の具体的実施形態について詳細に説明する。もちろん、下記の実施形態は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００５３】
［実施形態］
高強度ビードワイヤを製造するためのワイヤロッドの構成成分含量は、重量％であって、次の通りである。
Ｃ：０．９０ないし０．９４重量％、Ｓｉ：０．４０ないし０．５８重量％、Ｍｎ：０．２５ないし０．４０重量％、Ｐ：≦０．０２０重量％、Ｓ：≦０．０２０重量％、Ｃｒ：０．１５ないし０．２５重量％、Ｃｕ：≦０．０４０重量％、Ｓｏｌ．Ａｌ：≦０．００７重量％
【００５４】
ワイヤロッドは５．５ｍｍの直径で使った。ワイヤロッドを用いて１．６０ｍｍ線径のビードワイヤを製造し、その製造工程は下記の通りである。ワイヤロッドの表面に残るスケール及び不純物を除去するために、物理的かつ化学的な方法でスケールを除去し、洗浄後の潤滑のためにリン酸塩皮膜を塗布する。
【００５５】
この時、物理的なスケール除去工程は、ワイヤロッドがデスケーリングローラを通過しつつ曲げられて、スケールが剥離される工程であり、化学的スケール除去工程は、塩酸酸洗または電荷硫酸酸洗を通じて化学的に残留スケールを除去し、線表面をきれいにする工程である。
【００５６】
次いで、伸線工程時の潤滑のために、ワイヤロッドの表面に５ないし１０ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜を塗布して潤滑性を高める。次いで、皮膜されたワイヤロッドを直径１．６０ｍｍまで伸線加工する。伸線加工時には、伸線加工用ダイスの前に圧力ダイスを設けて潤滑性を高め、圧力ダイス径は、伸線線径の１．１倍以下にする。
【００５７】
圧力ダイスは、線径割合が小さいほど圧力ダイスとワイヤとの間の圧力が高くなって潤滑剤の流入が多くなり、かつ潤滑性が高くなるが、小さ過ぎる場合に、潤滑剤内の大きい粒子によって詰まり、却って潤滑性能が低下する。よって、本発明の実施形態では、小さな粒径を持つ潤滑剤を活用して圧力ダイスの割合を１．０５倍ないし１．２倍にし、圧力ダイスとワイヤとの間にさらに多い潤滑剤が流れ込むようにして、伸線時にワイヤの内部と外部との間の均一な加工が施されるようにした。
【００５８】
伸線加工された１．６０ｍｍワイヤの線表面を酸洗及び洗浄し、４００ないし５００℃の間の温度のはんだ槽に浸漬させて、伸率を１ないし３％レベルから６ないし７％レベルまで回復させる。次いで、防錆及びゴムとの接着力を向上させるために、化学メッキ方式でワイヤを青銅メッキ槽に通過させ、青銅メッキを線表面にメッキさせる。また、防錆性のためにレジンコーティングを施して、長期間保管時にも湿気による被害を防止できるようにした。
【００５９】
前記工程を通じて製造された高強度ビードワイヤの物性は、図６の表の通りである。具体的に、前記工程を通じて製造された高強度ビードワイヤは、２，４５６Ｍｐａの高い引張強度を持ち、７．２８％の高い伸率を持つ。
【００６０】
前述した本発明の高強度ビードワイヤ及びその製造方法は、次のような効果がある。
【００６１】
従来に一般的に使われるビードワイヤの引張強度は、１８０ないし２２０ｋｇｆ／ｍｍ２レベルであった。ビードワイヤの強度を高めるためには、炭素含量を高めねばならないが、炭素含量を高めれば、伸線加工時に捻回、バンディング、キンクなどの特性値が低くなるという問題点があった。具体的に、炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドを伸線する場合、ワイヤロッドの外部は、ダイスとの摩擦によって加工が少なく施され、内部は加工が多く施される。
【００６２】
このように内部と外部との加工の差によって、炭素含量の高い高炭素鋼ワイヤロッドを伸線する場合、内部亀裂や気孔が発生する恐れがあり、これは不均一な加工を引き起こして、捻回、バンディング、キンクなどの特性値が低下した。
【００６３】
しかし、本発明の実施形態によれば、伸線加工時に潤滑性能を改善して、伸線加工をしても捻回、バンディング、キンクなどの特性値の低下が生じないという効果がある。具体的に、ワイヤロッド１１０の表面に塗布されるリン酸塩皮膜１２０の塗布量を５ないし１０ｇ／ｍ２に増大させると同時に、圧力ダイス径ａを伸線ダイスの１．０５ないし１．２０倍にし、リン酸塩皮膜１２０にかける圧力を上昇させて潤滑性能を改善した。
【００６４】
これを通じて、２４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度及び６％以上の伸率を持つ高強度ビードワイヤを製造できるという効果がある（具体的に、２４０ないし２６０ｋｇｆ／ｍｍ２の強度及び６ないし８％の伸率を持つことができる。）。このような高強度ビードワイヤは、自動車タイヤに適用する場合に重量対比強度が高いため、自動車の軽量化及び燃費向上を可能にし、高い引張強度によってタイヤ圧力に対する支持や、外部衝撃による抵抗性も高くなって、自動車タイヤの安定性を高める効果がある。
【００６５】
以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の範ちゅうを逸脱しない範囲内でいろいろな変形が提供される。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付した特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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