JP2975223B2 - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコード

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JP2975223B2
JP2975223B2 JP4330706A JP33070692A JP2975223B2 JP 2975223 B2 JP2975223 B2 JP 2975223B2 JP 4330706 A JP4330706 A JP 4330706A JP 33070692 A JP33070692 A JP 33070692A JP 2975223 B2 JP2975223 B2 JP 2975223B2
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    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/0606Reinforcing cords for rubber or plastic articles
    • D07B1/062Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration
    • DTEXTILES; PAPER
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    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤやコ
ンベアベルト等のゴム物品の補強材として用いられるス
チールコードに関し、特にスチールコードに高い引張り
強さと優れた延性を与えることによって、ゴム複合体の
軽量化と耐久性の向上を達成しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】ゴム物品の軽量化には、ゴム物品を補強
するスチールコードの引張り強さを高めて、より少ない
またはより細いスチールコードでゴム物品を補強するこ
と、またゴム物品の耐久性の改善には、特にスチールコ
ードの耐疲労性を向上すること、が有利である。そのた
め、スチールコードの強度および耐疲労性の向上に対す
る要望は益々強くなっている。さらにこのようなスチー
ルコードを経済的に生産するには、スチールコードを構
成する素線の延性を確保して撚線時の断線を防止するこ
とが重要である。
【0003】スチールコードの強度を向上する手法とし
ては、スチールコードの原料となる線材の炭素含有量を
一般の線材よりも高めること、或いは伸線加工率を高め
ることなどが提案されている。しかし、素線の炭素含有
量を高めたり、伸線加工率を大きくすると、スチールコ
ードの耐疲労性が損われるという、新たな問題が発生す
る。そこで、コードの耐疲労性を改善するため、スチー
ルコードの原料となる線材の組成を高合金化して組織を
微細パーライトにしたり、線材中に含まれる非金属介在
物を減少する等の試みがなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高価な
元素を使用するため、スチールコードの原料コストが上
昇し、一方線材中の非金属介在物を極力減少するには、
製造工程が複雑になってコスト増をまねくため、いずれ
にしても経済的に不利である。さらにこのような線材を
用いてスチールコードを製造しても、必ずしも高い引張
り強さと耐疲労性とを同時に満足できない場合があっ
た。特に、耐疲労性の低下はタイヤなどの荷重負荷状態
で繰り返し曲げが作用するゴム物品において、繰り返し
曲げによってスチールコードを構成する素線の幾本かが
破断し、それがコード破断に進展し、ひいてはゴム複合
体、すなわちタイヤの疲労破壊につながるため、重大な
問題である。
【0005】そこでこの発明の目的は、高い引張り強さ
と優れた耐疲労性とを両立した、スチールコードを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者らは、スチールコ
ードを構成する素線の引張り強さと耐疲労性との関係に
ついて、スチールコードに通常使用されている線材を用
いて鋭意検討を重ねた結果、スチールコードを構成する
素線の、例えば伸線加工度を大きくして引張り強さを高
めると、高伸線加工度になるほど素線の中心部に比べて
表層部の加工度のほうが高くなり表層部の引張強さが増
大することを見出した。スチールコードを構成する素線
の引張強さをある程度以上に高めると延性が低下するこ
とは知られており、素線の中心部と表層部の引張強さと
延性の関係についても前述の関係が成り立つと思われ、
中心部に比べて表層部の引張強さがある程度以上に増大
すると素線が捩られたとき断線し易くなり、撚線時の断
線による生産性の低下、またゴム製品の使用時における
繰り返し捩れによるスチールコードの耐疲労性の低下に
結び付くことを新たに見出し、この知見を基にこの発明
を完成するに到った。
【0007】すなわち、この発明は、高炭素鋼からなる
複数本の素線を撚り合わせたスチールコードであって、
該素線は、その直径D(mm)および引張り強さT(kgf/m
m2) が下記式を満足する関係にあり、かつ素線の表層部
の引張り強さと内部の引張り強さとの差が80kgf/mm2
下であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコー
ドである。
【数2】
【0008】なお、上記の素線の表層部とは、素線断面
に対し素線の表面から同心円状に素線断面積の20%を占
める円筒部分のことであり、一方内部とは、素線断面に
対し素線の中心から円柱状に素線断面積の80%を占める
円柱部分のことである。より具体的には、素線の直径を
Dとしたとき、
【数3】 が表層部に該当し、一方
【数4】 が内部に相当する。
【0009】
【作用】スチールコードを構成する素線の引張り強さ
は、主に最終熱処理後の線材の引張り強さとその後の伸
線加工度に依存するのであるが、特に伸線加工度の寄与
が大きく、素線の引張り強さは、ほぼ伸線加工度に比例
すると見做せる。しかし、伸線加工度には上限があり、
それ以上の高加工を行うと伸線途中で断線するため、断
線することなしに高い引張り強さを与え得る伸線は、極
めて狭い範囲に限られてしまう。従って、素線の引張り
強さは素線の直径に比例することになる。
【0010】図1に素線の直径と引張り強さとの関係を
示すように、製品化されているコードを構成する素線の
引張り強さT(kg/mm2)は、上記のように伸線加工度に上
限のあることから、斜線領域、すなわちT< 230−148l
ogDにある。
【0011】一方、T≧ 230−148logDの素線が得られ
れば、コードに十分な強力を付与でき、従ってゴム物品
の軽量化を達成できる。そこで、この発明においては、
コードを構成する素線の引張り強さTを、T≧ 230−14
8logDの範囲とする。特にタイヤのような苛酷な使用条
件が課せられるゴム物品に適用する場合は、引張り強さ
Tを、T≧ 240−164logDの範囲とすることが好まし
い。
【0012】上記のような高い引張り強さを有する素線
は、理論上または実験室的には製造が可能であるが、T
≧ 230−148logDまで引張り強さを高めると、上述した
耐疲労性の劣化が著しいため、工業的規模での製品コー
ドを得るに到っていないのが現状である。すなわち、高
い引張り強さを付与したとしても、実用に足る耐疲労性
が維持できないため、結局は高い引張り強さのコードが
製品化されていないのである。
【0013】引張り強さを高めると、特にT≧ 230−14
8logDまで引張り強さを高めると、耐疲労性が低下する
現象は、素線表層の傷感受性が高くなることに起因して
いることから、この傷感受性の上昇を抑制する手段につ
いて種々検討した。その結果、素線の表層部の引張り強
さと内部の引張り強さとの差を80kgf/mm2 以下とするこ
とが、傷感受性の低下に極めて有利であることを究明し
た。
【0014】すなわち、伸線加工後の素線は、その表層
部の引張り強さが内部のそれよりも高くなるのが通例で
あるが、この両者の引張り強さの差が大きくなると、上
記した傷感受性も高くなる。そして、この引張り強さの
差が80kgf/mm2 をこえると、傷感受性の上昇による耐疲
労性の劣化が顕著に現れるため、その差を80kgf/mm2
下に規制する必要がある。
【0015】ここで、素線表層部の引張り強さは、まず
素線の引張り強さを測定し、次いで素線の表層部を6%
硝酸水溶液で素線全体の20%体積%相当を溶解し、表層
部を溶解した素線の引張り強さとを測定し、溶解処理前
の引張り強さと溶解処理後の引張り強さとの差として求
めた。
【0016】次に、表層部と内部との引張り強さの差を
80kgf/mm2 以下とする具体的手法は、最終伸線を湿式連
続伸線により行うと良い。まず、潤滑液中で伸線を行う
ことによって、伸線加工に伴う発熱による、素線の温度
上昇を抑える。さらに、最終伸線の伸線加工条件を、次
のように規制することにより、高い引張り強さをそな
え、かつ耐疲労性に優れる素線の製造が可能となる。
【0017】すなわち、素線の伸線加工度は、各ダイス
における減面率と各ダイスのアプローチ角度αによって
変化するため、素線の表層部と内部との伸線加工度を均
一化するには、上記の減面率とアプローチ角度とを考慮
した、伸線加工深度を調整することが有利である。
【0018】この伸線加工深度とは、伸線加工におい
て、図2に示すように、ダイスを出た線材の表面から線
材中心までの距離をYとし、アプローチ角度αのダイス
のアプローチ部に線材が接している部分を底辺とする2
等辺三角形の頂点からダイス出側の線材表面までの距離
をXとしたとき、(X/Y)×100 で示されるものであ
る。この伸線加工深度は、線材が伸線加工時に変形を受
ける度合を簡易的に推定する尺度となる。例えば、アプ
ローチ角度αが 4.5°で減面率が 27.06%の場合、伸線
加工深度は 100%となる。
【0019】素線の表層部の引張り強さと内部の引張り
強さとの差を80kgf/mm2 以下とするには、各ダイスにお
ける加工深度と伸線加工真歪との関係が、例えば図3お
よび4に示すパスA,C,DおよびEのような、ダイス
パススケジュールに従う、伸線加工を施すことによって
達成し得る。なお、伸線加工真歪εは、
【数5】 で定義される。
【0020】上記の伸線方法により、素線の表層部と内
部はほぼ同等の伸線加工を受けることになり、耐疲労性
に優れたスチールコードを製造できる。
【0021】なお、上記の伸線加工に先立つパテンティ
ング処理の条件ついては特に規制する必要はないが、素
線の引張り強さの向上と傷感受性の低下とを両立するた
めに、パーライト結晶粒度をASTM結晶粒度番号で9以上
とすることが好ましい。また線材表面部の脱炭は極力防
止することが望ましい。
【0022】
【実施例】直径5.5mm のスチールコード用線材を乾式伸
線により所定の線径にまで伸線した後、最終パテンティ
ング処理を施し、次いで連続湿式伸線機により素線を製
造した。線材の炭素含有量および最終パテンティング条
件と、得られた素線の線径、引張り強さおよび回転曲げ
疲労限の調査結果とを、表1にそれぞれ示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1において、実験番号7,8は最終熱処
理後の線材のパーライトブロックサイズを微細化するた
めに、最終パテンティング処理の際、加熱速度: 200℃
/sで 900℃まで加熱して線材を溶体化後、50℃まで急
冷して完全なマルテンサイト組織とした後、引き続き表
1に示す、各種パテンティング処理を施した。湿式伸線
機におけるダイスパススケジュールは、図3および4に
示す、パスA,C,DおよびEに従って行った。また比
較として、同程度の伸線加工深度となるパスBおよびF
に従う伸線加工も行った。
【0025】なお、捻回値の測定はJIS G3522
ピアノ線6.2 捩り試験に基づいて、正常な破断をしたも
のについての捻回値を示している。
【0026】さらに、表1の実験番号1および2の素線
をそれぞれ5本別個に撚り合わせた1×5構造のスチー
ルコードを1000kg製造する試験を実施した。実験番号1
の素線では撚線時の断線は発生しなかったのに対して実
験番号2の素線では断線が多く発生し、経済的にスチー
ルコードを供給できるレベルではなかった。
【0027】また、ダイスパススケジュールを図3に示
したパスAに設定し、ダイスに正常なものと異常摩耗し
たものとを使用した場合の伸線結果を、表2に示す。表
2から、異常摩耗したダイスは設計上の加工深度と異な
る加工深度となるため、素線の表層部の引張り強さが異
常に高くなり、得られる素線の耐疲労性が低下すること
がわかる。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】この発明のスチールコードは、高い引張
り強さと優れた耐疲労性を兼ね備えているため、ゴム製
品を軽量化できるとともに耐久性をも向上することがで
き、またスチールコードの素線を伸線する際に用いる装
置や治具は特別なものを使用する必要がなく、経済的に
も有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】素線の直径と引張り強さとの関係を示すグラフ
である。
【図2】加工深度の定義を説明する模式図である。
【図3】湿式伸線時のダイスパススケジュールを示す図
である。
【図4】湿式伸線時のダイスパススケジュールを示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 昌生 栃木県黒磯市下中野800 ブリヂスト ン・ベカルト・スチール・コード株式会 社 栃木工場内 (56)参考文献 特開 平3−76881(JP,A) 特開 平3−28005(JP,A) 特開 昭63−295779(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D07B 1/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炭素鋼からなる複数本の素線を撚り合
    わせたスチールコードであって、該素線は、その直径D
    (mm)および引張り強さT(kgf/mm2) が下記式を満足する
    関係にあり、かつ素線の表層部の引張り強さと内部の引
    張り強さとの差が80kgf/mm2 以下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。 【数1】
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US6247514B1 (en) * 1994-12-20 2001-06-19 The Goodyear Tire & Rubber Company Tires with high strength reinforcement
US5779829A (en) 1995-08-24 1998-07-14 The Goodyear Tire & Rubber Company Pneumatic tire having a single carcass ply reinforced with metallic cords, a high ending ply, turnup and locked bead construction
ES2151769B1 (es) * 1996-09-06 2001-07-01 Bonet Vicente Vidal Cordon trenzado de materia textil sobre tubo en genero de punto circular y anima de trozos de hierro con tratamiento antioxido para pesos y lastres.

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