JP2015196937A - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents
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Abstract
【課題】重量増加を抑えつつ、耐腐食疲労性が向上したゴム物品補強用スチールコードを提供する。
【解決手段】複数本のスチールフィラメントが撚り合わされたコアストランド１０の周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランド２０が撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコード１０であり、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量は、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌである。
【選択図】図１
【解決手段】複数本のスチールフィラメントが撚り合わされたコアストランド１０の周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランド２０が撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコード１０であり、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量は、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌである。
【選択図】図１
Description
本発明は、ゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「スチールコード」とも称する）に関し、詳しくは、重量増加を抑えつつ、耐腐食疲労性が向上したゴム物品補強用スチールコードに関する。
一般に、タイヤやコンベヤ等のゴム物品の補強材として、スチールコードをゴム被覆してなるゴム−スチールコード複合体が用いられている。このスチールコードはゴムとの接着性を確保するために、表面にはブラス（銅−亜鉛合金）めっきが施されている。ブラスめっきが施された複撚りのスチールコードの場合、タイヤやコンベヤが、スチールコードに達するほどの外傷を受けると、ゴムが浸透していない部分を水分が毛細管現象にて通水する。そのためスチールコードは水の腐食によって錆が発生する場合がある。スチールコードの錆の進行はタイヤ寿命に影響するため、水の侵入による錆を防止する必要がある。
従来、コンベヤベルトにおいては、複撚りのスチールコードに水の浸入による錆を防止するため、スチールコードの最外層ストランドよりも内側に位置する少なくとも１つのスチールフィラメントに亜鉛（Ｚｎ）めっきを施す技術が提案されている（例えば、特許文献１）。また、コンベヤベルトにおいては、、コンベヤベルトにカットが入った場合であっても、スチールコードが腐食しないように、スチールコード全面にＺｎめっきを施すことも行われている。
しかしながら、スチールコード全面にＺｎめっきが施されている場合、スチールコードとゴムとの接着性が悪く、これを回避するためには、ゴムの配合等の改良が必要となる。また、特許文献１の目的の１つは、スチールコードの内部のスチールフィラメントへの水分の到達を防止することであるため、最外層ストランドの最外層フィラメント以外のフィラメントについて、ある程度の厚み以上のＺｎめっきをする必要がある。そのため、スチールコードの重量が増加してしまうという問題を有している。
そこで、本発明の目的は、重量増加を抑えつつ、耐腐食疲労性が向上したゴム物品補強用スチールコードを提供することにある。
本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、めっきを施すスチールフィラメント、めっきの種類、およびめっき量を下記のとおりとすることにより、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされたコアストランドの周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランドが撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、
最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量が、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌであることを特徴とするものである。
最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量が、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌであることを特徴とするものである。
本発明のスチールコードにおいては、前記最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外にも、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないスチールフィラメントが存在することが好ましく、また、前記コアストランドとシースストランドの両方に、前記前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないスチールフィラメントが存在することも好ましい。さらに、本発明のスチールコードにおいては、前記最外層ストランドの最外層スチールフィラメントの全てが、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないことが好ましい。
本発明によれば、重量増加を抑えつつ、耐腐食疲労性が向上したゴム物品補強用スチールコードを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のスチールフィラメント（以下、単に、「フィラメント」とも称す）が撚り合わされてなるコアストランドの周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランドが撚り合わされてなる複撚り構造を有する。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のスチールフィラメント（以下、単に、「フィラメント」とも称す）が撚り合わされてなるコアストランドの周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランドが撚り合わされてなる複撚り構造を有する。
図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。図示するスチールコード１は、３本のコアフィラメント１１の周りに、９本のシースフィラメント１２ａからなる第１シースと、１５本のシースフィラメント１２ｂからなる第２シースと、からなるコアストランド１０を有している。このコアストランド１０の周りには、３本のコアフィラメント２１の周りに、９本のシースフィラメント２２ａからなる第１シースと、１５本のシースフィラメント２２ｂからなる第２シースと、からなるシースストランド２０が６本撚り合わされている。
本発明のスチールコード１は、最外層ストランド（図示例ではストランド２０）の最外層スチールフィラメント（図示例では、シースストランド２２ｂ）以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきを施されてなる。図１に示す例では、コアストランド１０を構成する３本のコアフィラメント１１のみに鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されている。鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されたフィラメントに水などが到達すると、このフィラメントに形成されたイオン化傾向が大きい金属のめっきが犠牲電極として働き、フィラメントよりも優先的に腐食し、フィラメントの腐食を遅らせることができる。したがって、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されたフィラメントの強度を確保することが可能になる。なお、図中では、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されているフィラメントには、斜線を引いてある。
また、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されていないフィラメントについても、直接的あるいは間接的に接触しているフィラメントに鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されていれば、電池作用により鉄よりもイオン化傾向が大きい金属が優先的に腐食される。その結果、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属がめっきされたフィラメントだけではなく、そうでないフィラメントも腐食されにくくなり、耐腐食疲労性が向上する。したがって、本発明のスチールコードとしては、最外層ストランドの最外層フィラメント以外のフィラメント全てに、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属をめっきしてもよいが、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていればよい。この場合、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外にも、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないスチールフィラメントが存在しても、十分な耐腐食効果が得られるため、めっきを施すコストが少なく、生産面で好ましい。
本発明のスチールコード１においては、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量は全フィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌ、好適には０．００１〜０．２６ｍｏｌでである。鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量を全フィラメント１ｋｇ当たり０．００１５ｍｏｌ以上とすることで、十分な耐腐食効果を発揮するできる。一方、めっき量が０．４５ｍｏｌを超えると、スチールコード重量が大きくなりすぎ、また、生産性が悪化するおそれがあるため好ましくはない。より好適には、全スチールフィラメント１ｋｇ当たりのめっき量は０．０２〜０．１３ｍｏｌ／ｋｇである。
本発明のスチールコード１においては、フィラメントにめっきする金属としては、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属であればよい。例えば、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができるが、コストや作業性を考慮すると好適にはＺｎである。
本発明のスチールコード１においては、最外層ストランドの最外層フィラメント（図中、シースストランド２２ｂ）については、その一部または全部に鉄よりもイオン化傾向が大きい金属をめっきしてもよいが、全てのフィラメントに鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきを施さず、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきを施さなかったフィラメントには、ゴムとの接着性を確保するためにブラスめっきを施すのが好ましい。なお、本発明のスチールコードにおいては、全ストランド中の鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されていないスチールフィラメント全てにブラスめっきを施してもよい。
図２〜６は、本発明の他の好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードである。図示するスチールコードは、コアストランド１０のコアフィラメント１１以外にも鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されており、この場合、耐腐食性がより優れたものとなる。例えば、本発明のスチールコードは、図２に示すように、コアストランド１０のコアフィラメント１１と、第１シースフィラメント１２ａと、にめっきが施されていてもよく、図３に示すように、コアストランド１０を構成する全フィラメントに、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されていてもよい。
また、シースストランド２０のコアもゴムが浸入しにくい部分であるため、図４〜６に示すように、本発明のスチールコードは、コアストランド１０のコアフィラメント１１に加え、シースストランド２０のコアフィラメント２１にも鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきを施すことも好ましい。図５に示すように、さらに、コアストランド１０の第１シースフィラメント１１にも鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されていてもよく、図６に示すように、コアストランド１０全体が鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきがなされていてもよい。なお、図２〜６においても、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっきが施されているフィラメントには、斜線を引いてある。
本発明のスチールコードにおいては、スチールフィラメントに対して、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属をめっきする方法としては特に制限はない。しかしながら、一般的なＺｎめっきである溶融Ｚｎめっきでは、４５０℃以上の溶融Ｚｎにスチールフィラメントを浸漬してめっき処理するため、強度が２，５００ＭＰａ以上のスチールフィラメントの場合、強度が大きく低下してしまう。そこで本発明のスチールコードにおいては、スチールフィラメントに鉄よりもイオン化傾向が大きい金属をめっき場合、電気めっきにて行うことが好ましい。
本発明のスチールコードは、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされたコアストランド１０の周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランド２０が撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードであり、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量が、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌであることのみが重要であり、それ以外に特に制限はない。
本発明のスチールコードに用いるスチールフィラメントとしては、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が０．８０質量％以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が０．８０質量％以上の高炭素鋼とすることで、タイヤやベルトのようなゴム物品の補強効果を十分に得ることができる。一方、炭素成分が１．５％を超えると、延性が低くなり耐疲労性が悪化してしまうので好ましくない。
本発明のスチールコードは、複撚りのスチールコードであるため、重荷重用タイヤの補強材として好適である。例えば、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを有し、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも１層のベルトが配置された重荷重用タイヤのベルトの補強材として、本発明のスチールコードを適用することができる。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例および比較例＞
実施例１−１〜６−５、比較例として、（３＋９＋１５）×７構造の複撚りスチールコードを作製した。実施例１−１〜３−５は、フィラメント径を０．３０ｍｍΦ、実施例４−１〜６−５および比較例は、フィラメント径を０．１７ｍｍφとした。各スチールコードのＺｎめっきを施したフィラメントの位置は、実施例１は図１、実施例２は図２、実施例３は図３、実施例４は図４、実施例５は図５、実施例６は図６、比較例は図７（Ｚｎめっきしたフィラメント無し）に示すとおりである。これらの条件、およびＺｎめっきの付着量を表１、２にまとめる。得られた各スチールコードにつき、下記の手順で耐腐食性試験を行った。
＜実施例および比較例＞
実施例１−１〜６−５、比較例として、（３＋９＋１５）×７構造の複撚りスチールコードを作製した。実施例１−１〜３−５は、フィラメント径を０．３０ｍｍΦ、実施例４−１〜６−５および比較例は、フィラメント径を０．１７ｍｍφとした。各スチールコードのＺｎめっきを施したフィラメントの位置は、実施例１は図１、実施例２は図２、実施例３は図３、実施例４は図４、実施例５は図５、実施例６は図６、比較例は図７（Ｚｎめっきしたフィラメント無し）に示すとおりである。これらの条件、およびＺｎめっきの付着量を表１、２にまとめる。得られた各スチールコードにつき、下記の手順で耐腐食性試験を行った。
＜耐腐食疲労性試験＞
耐腐食疲労性の評価は、１００ｍｍに切断した各スチールコードを、少量の硝酸イオンおよび硫酸イオンを含む中性の水溶液に浸し、毎分１０００回転の速度で３００Ｎ／ｍｍ２の繰り返し曲げ応力を与えてスチールワイヤが破断に至るまでの回転数を求めた。回転数は最大で１００万回まで測定した。得られた結果につき、回転数１００万回を１００とする指数とし、耐腐食疲労性の評価を行った。結果を表１、２に併記する。
耐腐食疲労性の評価は、１００ｍｍに切断した各スチールコードを、少量の硝酸イオンおよび硫酸イオンを含む中性の水溶液に浸し、毎分１０００回転の速度で３００Ｎ／ｍｍ２の繰り返し曲げ応力を与えてスチールワイヤが破断に至るまでの回転数を求めた。回転数は最大で１００万回まで測定した。得られた結果につき、回転数１００万回を１００とする指数とし、耐腐食疲労性の評価を行った。結果を表１、２に併記する。
表１および２より、本発明のスチールコードは、従来のスチールコードと比較して、耐腐食疲労性が優れていることがわかる。また、図４、図５、図６の実施例は、最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外にも、Ｚｎめっきされていないスチールフィラメントが存在するが、コアストランドおよびシースストランドの両方にもＺｎめっきされているフィラメントが存在するため、電池作用をより良好に発現させることができ、図１、図２、図３のコアストランドにのみＺｎめっきされているフィラメントが存在する実施例よりも、少ないＺｎのめっき量でも高い耐腐食効果が得られる。なお、本発明のスチールコードは、全スチールフィラメント（スチールコード）１ｋｇ当たり、めっきされたＺｎは０．４５ｍｏｌ以下であるため、大幅なスチールコード重量の増加はない。
１ スチールコード
１０ コアストランド
１１ コアフィラメント
１２ａ 第１シースフィラメント
１２ｂ 第２シースフィラメント
２０ シースストランド
２１ コアフィラメント
２２ａ 第１シースフィラメント
２２ｂ 第２シースフィラメント
１０ コアストランド
１１ コアフィラメント
１２ａ 第１シースフィラメント
１２ｂ 第２シースフィラメント
２０ シースストランド
２１ コアフィラメント
２２ａ 第１シースフィラメント
２２ｂ 第２シースフィラメント
Claims (4)
- 複数本のスチールフィラメントが撚り合わされたコアストランドの周りに、複数本のスチールフィラメントが撚り合わされた複数本のシースストランドが撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、
最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外の少なくとも１本のスチールフィラメントが、鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされてなり、かつ、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属のめっき量が、全スチールフィラメント１ｋｇ当たり０．００１５〜０．４５ｍｏｌであることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。 - 前記最外層ストランドの最外層スチールフィラメント以外にも、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないスチールフィラメントが存在する請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
- 前記コアストランドとシースストランドの両方に、前記前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていないスチールフィラメントが存在する請求項２記載のゴム物品補強用スチールコード。
- 前記最外層ストランドの最外層スチールフィラメントの全てが、前記鉄よりもイオン化傾向が大きい金属でめっきされていない１〜３のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコード。
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