JP3163178B2 - エラストマー物質製物品を補強するための、被覆層を有する金属線および該線材で補強したエラストマー物質製物品 - Google Patents

エラストマー物質製物品を補強するための、被覆層を有する金属線および該線材で補強したエラストマー物質製物品

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、二重の被覆層を有する金属線、
とくに、エラストマー物質製物品を補強するための鋼
線、ならびに該線材で補強したエラストマー物質製の物
品、とくに車輌用タイヤに関する。
【0002】エラストマー物質中に含まれる金属線を腐
食から保護し、かつ該線材のエラストマー物質に対する
良好な付着力を得るために、線材を金属合金で被覆する
ことは公知である。エラストマー物質製物品を補強する
金属線を被覆するのに長い間用いられている合金は銅お
よび亜鉛の合金、より具体的には、約60−70%の銅
と約40−30%の亜鉛を含有する合金である。すでに
公知のように、前記のような合金層で被覆された金属線
は、長い間にエラストマー物質との付着力の低下を示
し、かつ腐食に対する保護も十分ではない。これら2つ
の欠点を克服するために、線材を被覆する他の種類の合
金の使用が提案されている。とくに、線材の被覆層を形
成させるために、合金の第三成分として、ニッケル、ま
たはコバルトもしくは他の金属を添加した三元合金の黄
銅(Cu−Zn)の使用が提案されている。この種の合
金の場合には、長い間のエラストマー物質との付着力の
低下を軽減させ、かつ線材を腐食から保護するという問
題で若干の改善が得られるが、このようにして補強した
エラストマー物質製物品、とくにタイヤの品質水準の著
しい向上を達成するには該改良では十分ではない。
【0003】両方の問題を満足させる別の解決策が、本
出願人の保有する欧州特許第283,738号明細書に
記載されている方策である。該解決策は、金属線を同心
円状に重なり合った2層で被覆することからなり、これ
らの層の両層とも亜鉛−ニッケル合金および亜鉛−コバ
ルト合金から選ばれる合金より成り、その半径方向に内
側の層は(60%も90%も含めて)60%から90%
の量の亜鉛を含有し、一方半径方向に外側の層は(60
%も80%も含めて)60%から80%の量のニッケル
またはコバルトを含有する。前記欧州特許による金属線
は、腐食に対する保護を得るだけでなくまた長期にわた
り許容しうる劣化を伴いながらエラストマー物質との付
着力を得るという2つの問題を解決するけれども、商業
的規模における生産という目的には、なお多少の問題が
ある。このような不満足な商業生産は、線材が被覆形成
後に行われる延伸段階の間に生じるもので、伸線中の該
線材の甚しく頻繁な破砕はもとより絞りリングの過度の
摩耗に本質がある。
【0004】本発明によって、エラストマー物質製物品
を補強するための金属線を作ることならびに長期にわた
りエラストマー物質との満足すべき付着力および欧州特
許第283,738号明細書によってすでに十分に得ら
れている金属線の耐食性というすぐれた特性を保持する
該線材で補強したエラストマー物質製の物品を作ること
が可能なこと、さらに該線材はあとの方で示した伸線に
おける欠点を有せず、しかも、このことは、驚くべきこ
とに、半径方向に内側の層中のニッケルまたはコバルト
の量を調節することによって得られることが判明した。
【0005】第1の態様においては、本発明は、半径方
向に、一方の層が他層の上に置かれ、該層はいずれも亜
鉛−コバルト合金および亜鉛−ニッケル合金から選ばれ
る合金より構成される2つの同心円状の層より成り、半
径方向に内側の層を成す合金は亜鉛含量が90%よりも
大で、半径方向に外側の層を成す合金はニッケルまたは
コバルト含量が50%よりも大であることを特徴とする
被覆を備えているエラストマー物質製物品補強用金属線
に関する。
【0006】さらに他の態様においては、本発明は、網
状エラストマー物質の配合物中に、半径方向に一方の層
が他層の上に置かれ、該層はいずれも亜鉛−コバルト合
金および亜鉛−ニッケル合金から選ばれる合金より構成
される2つの同心円状の層より成る被覆を備えた金属補
強線材を含む物品、とくに車輌用タイヤにおいて、該物
品は被覆の半径方向に内側の層を構成する合金が90%
よりも多い亜鉛含量を有し、かつ半径方向に外側の層を
構成する合金が50%よりも多いニッケルまたはコバル
ト含量を有することを特徴とする物品に関する。
【0007】本発明は、実施例として与えられる本発明
の二三の実現状態の以下の説明からさらによく理解され
よう。
【0008】本発明に用いられる裸の金属線は、ゴム応
用科学、とくにタイヤの工業技術で周知の通常の金属
線、とくに鋼製線材である。この裸の線材表面に特殊の
亜鉛メッキコバルト合金および特殊の亜鉛−ニッケル合
金から選ばれる金属合金より被覆の第1層が形成され
る。
【0009】本発明により、線材の第1被覆層を形成さ
せるのに適当な亜鉛−コバルトおよび亜鉛−ニッケルの
特殊金属合金は、その亜鉛含量が90%よりも多いとい
う特徴を有している。
【0010】第1被覆層を形成させるのに用いられる金
属合金中にコバルトが存在する場合には、亜鉛に対する
元素の百分率の低減が線材の「延伸性」を助けるであろ
う。
【0011】上記によれば、コバルト含量は好ましくは
5%未満、さらにより好ましくは2%以下とすべきであ
る。
【0012】線材の第1被覆層の形成は、いずれか任意
の公知の方法、とくに欧州特許出願第283,738号
明細書に記載されている2つの方法の中の1つによって
達成することができる。
【0013】たとえば、本発明に従って、線材上に第1
被覆層を形成する2つの金属の量が前記の通りであるガ
ルバニー浴(galvanic bath)による亜鉛
とニッケルとの2つの金属の同時折出法の場合には、該
浴の組成および析出させる操作方法は次の通りである。 −浴温(10℃も30℃も含めて)10ないし30℃ −浴のpH(4も8も含めて)4ないし8 −電流密度(単位アンペア/dm2)(5も30も含め
て)5ないし30 −硫酸ニッケル六水和物 170g/l −硫酸亜鉛 10g/l −ほう砂 10g/l −塩化アンモン石 14g/l −ラウリル硫酸ナトリウム 1g/l
【0014】さらに、一例として、本発明による線材の
第1被覆層が前記の特別の百分率の亜鉛−コバルト合金
である場合には、ガルバニー浴およびその操作方法は次
の通りである。 −浴温 55℃ −浴のpH 2±0.1 −電流密度(単位アンペア/dm2)(60も80も含
めて)60ないし80 −硫酸コバルト七水和物 120g/l −硫酸亜鉛七水和物 620g/l −硫酸ナトリウム 75g/l
【0015】被覆それ自体の形成中および完成した被覆
を有する線材を延伸にかける前、の第1被覆層の好まし
い厚さは(0.25ミクロンも2ミクロンも含めて)
0.25ないし2ミクロンである。上記厚さの検査は通
常の種類の定量分析法によって行う。本文中に示される
厚さの値はいずれも該方法によって検査されなければな
らない。
【0016】本発明による線材は、第1層の上に、ニッ
ケルまたはコバルト含量が50%よりも大で;ニッケル
含量が好ましくは(70%も100%も含めて)70%
ないし100%でなければならないか、もしくはコバル
ト含量が70%ないし90%でなければならない、とい
う特徴を有するニッケル−亜鉛合金およびコバルト−亜
鉛合金から選ばれる合金から構成される第2被覆層を施
す。
【0017】この第2被覆層は、また、欧州特許第28
3,738号明細書によって示されているように、ガル
バニー浴中での金属成分の同時析出によっても形成され
る。
【0018】たとえば、本発明による線材の第2層が前
記の好ましい百分率の亜鉛およびニッケルの合金である
場合には、該第2層を形成するガルバニー浴、および直
流浴の操作条件は次の通りである。 −浴温 60℃ −pH 2.5±0.1 −電流密度(アンペア/dm2)25ないし35 −硫酸ニッケル六水和物 550g/l −硫酸亜鉛 20g/l −ホウ酸 35g/l −硫酸ナトリウム 35g/l
【0019】再び、一例として、第2被覆層が前記の好
適な百分率の亜鉛およびコバルトの合金より成る場合に
は、使用するガルバニー浴は次の通りである。 −浴温 55℃ −pH 2±0.1 −電流密度(アンペア/dm2)(60も80も含め
て)60ないし80 −硫酸亜鉛 620g/l −硫酸コバルト 125g/l −硫酸ナトリウム 75g/l 被覆形成中および完成された被覆を有する線材が延伸さ
れる前の第2層の好ましい厚さは(0.25ミクロンも
2ミクロンも含めて)0.25ないし2ミクロンであ
る。
【0020】従って、被覆浴を出るときの線材の全被覆
は(0.5ミクロンも4ミクロンも含めて)0.5ない
し4ミクロンである。
【0021】前記の特徴を有する2つの同心円状に重な
り合った被覆層を完備した本発明による線材はエラスト
マー物質製物品補強材として用いるのに適当なものとな
る通例の値まで全体の外径を縮少させるために、通常の
絞りリングを通すことによって通常の伸線操作を行っ
た。
【0022】とくに、車輌用タイヤの分野で使用する場
合には、線材の(0.70mmから3.70mmまで変
動する)最初の直径を(0.12mmも0.30mmも
含めて)0.12mmないし0.30mmの値まで縮少
させて、(0.15ミクロンも0.40ミクロンも含め
て)0.15ないし0.40ミクロンの第1被覆層の値
および(0.05ミクロンも0.20ミクロンも含め
て)0.05ないし0.20ミクロンの第2被覆層の値
を得ることができ、被膜全体の厚さが最終的に(0.2
0ミクロンも0.60ミクロンも含めて)0.20ない
し0.60ミクロンになるまで、パスを継続して伸線操
作を行った。
【0023】延伸線材上の2層の存在の確定はX線回折
法および/またはオージェ電子分光(AES)法によっ
て適切に行うことができる。
【0024】
【実施例】本発明による線材は、以下に記す実験テスト
によって示されるように前述の問題点を解決する。
【0025】該実験テストの場合に、本文中に線材A、
B、Cとして示した本発明による3種類の特殊線材およ
び本文中に線材N1として示した欧州特許第283,7
38号明細書による前記特殊線材を使用する。上記の特
殊線材はすべてC70鋼(タイヤの分野で使用するよう
に定めされている線材用の通常の鋼で、炭素含量が最大
0.70%)製で同一の寸法および組織を有しており、
より厳密に云えば、すべての線材は、延伸前には、外径
全体が1.40mmで、同心円状に重なり合った2層に
よって形成される被覆を備え、各層の厚さは2ミクロン
以下である。上記線材の特徴を表1に示す。
【0026】
【表1】 上記の特殊線材はすべて伸線を行って、最終直径を0.
25mm、内層の被覆層平均厚さ値を0.35ミクロ
ン、外層の被覆層平均厚さ値を0.15ミクロンに縮少
させた。このために、通常の潤滑剤(Zeller G
melinから市販されているVSV351/IL o
il)の浴中で、実質的にすでに公知のV32型タング
ステンカーバイト製絞りリング19台を使用し、得られ
た結果は表2に示す。表2は、とくに、前記伸線によっ
て生じた被覆の重量減少の平均百分率値、絞りリングの
取り替えが必要となった後の伸線重量の平均百分率値、
および線材の破砕毎の伸線重量の平均百分率値を示す
が、N1線材の場合に100という値を仮定した。
【0027】
【表2】 表2に示した実験テストの結果は、本発明による線材に
関し、該線材の被覆完了後に行われる伸線中の絞りリン
グの摩耗を減少させる問題も、また伸線中の線材の破砕
頻度を減少させる問題も解決されることを明示してい
る。
【0028】欧州特許第283,738号明細書による
すでに公知の線材のみならず本発明による線材より作っ
た細いコードについて、エラストマー物質との付着力の
値および細いコードとエラストマー物質とが付着してい
る間の劣化の値を測定するために、さらに実験テストを
行った。該追加実験テストの場合には、表3に示す処方
による配合物を使用した。
【0029】
【表3】 この後者の実験テストでは、エラストマー物質の小さい
三稜形のブロックで、その中に細いコード(直径0.2
5mmの線材5本を撚り合わせて作った)が相互に約1
2ミリの間隔で含まれ、エラストマー物質中に12.5
mmの深さに埋め込まれているブロックを151℃で3
0分間加硫することを規定しているASTM D222
9−80に従ってテストピースを調製した。ゴムと金属
との付着力を測定するテストは、個々のコードを含む三
稜形のブロックから個々のコードを抜き取るのに必要な
力を測定し、かつブロックから力によって引き抜かれる
コードのエラストマー物質で被覆されている程度を調べ
ることより成る。付着している間の劣化を測定するテス
トはこれも前述のテストであるが、コードの引き抜きテ
ストは、相対湿度90%で65℃の雰囲気中で4日間と
いう予め決められた期間貯蔵することが本質であるテス
トピースのエージング処理後に行う。前記の配合物およ
び細いコードについては、既述の種々の種類の被覆で覆
われた線材から形成される細いコードの数と同数のテス
トピースを調製した。得られた実験結果を表4に記す。
【0030】
【表4】 本文において、被覆指数の数値は下記の意味を有する。
【0031】−被覆指数4はエラストマー物質で完全に
被覆された細いコードを意味する; −被覆指数3はエラストマー物質で2/3が被覆された細
いコードを意味する; −被覆指数2はエラストマー物質で1/3が被覆された細
いコードを意味する; −被覆指数1はエラストマー物質で全く被覆されていな
い細いコードを意味する。
【0032】コードとエラストマー物質との付着性の特
徴の間に認められる相異点を確かめるため、およびコー
ドを形成する線材における腐食の存在に関して、本発明
による線材で作った細いコード、ならびに67.5%の
銅および32.5%の亜鉛で黄銅メッキしたN2線材で
作った細いコードを加硫したエラストマー物質中に包含
させてさらに実験テストを行った。上記の細いコード
は、これも5×0.25形(すなわち、直径0.25m
mの線材5本のストランドより成る)の細いコードであ
って、形成される線材の種類だけが互いに異なってお
り、従って本文中では形成線材をマークするのに用いた
指数と同じ指数をこれらのコードにマークする。前記の
配合物のみならず本発明による細いコードA、B、Cお
よび前記の細い黄銅メッキコードN2を用いてブレーカ
ーを作って、P4トレッドのサイズが165R13タイ
ヤを作製した。タイヤから幅20cmの切片を切り取っ
て、塩水噴霧室内でエージング処理を行った。
【0033】テストピースに行った処理条件は次の通り
である。 −暴露時間・・・・・・・・・・・・・・20日および
40日間 −食塩水・・・・・・・・・・・・塩化ナトリウムの5
%水溶液 −噴霧密度・・・・・・・80cm2の面積当たり1.5
cc/h −室内温度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・45℃
【0034】このようにしてエージングさせた後、細い
コードを含むブレーカー組織層を取り出し、(調査の主
題)それで、細いコードと細いコードを中に含んでいる
エラストマー物質との付着特性および細いコードを形成
する線材中の腐食の存在に注意するためにトレッドを構
成するエラストマー物質を除去することによって切片を
処理した。塩水噴霧室内でエージングを行わなかった切
片、すなわち加硫したままのタイヤから取った切片につ
いても同様のデータを記録した。付着力値の測定は、引
き離し角度を常に90°に保ってブレーカー布片から3
つの細いコードを引き離し、各コードは接する布片から
細いコードを1本ずつ分離させることにより行った。得
られたデータを表5に示す。
【0035】
【表5】 さきに報告したブロックからの抜き取り試験(ASTM
D2229−80)の場合の付着力値と今回のブレー
カー布片からの引き離し試験で報告した付着力値との差
異は実施した試験の形式が異なることによるものであ
る。
【0036】いずれにしても、すべての試験結果から、
本発明による線材から作った細いコードは、エラストマ
ー物質中に含ませた後で、黄銅メッキ線材で作った細い
コードが示す結果よりもすぐれた付着力およびすぐれた
耐食性を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−277792(JP,A) 特開 昭55−71887(JP,A) 特開 平7−331480(JP,A) 実開 昭59−193894(JP,U) 実開 昭59−169426(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D07B 1/00 - 9/00 C25D 7/06

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エラストマー物質製物品の補強用金属線
    であって、該金属線は半径方向に一方の上に他方を配置
    した同心円状の2層から成る被覆を備え、両層は、亜鉛
    −コバルト合金および亜鉛−ニッケル合金からなる群か
    ら選択される合金から製造され、被覆の半径方向内側層
    を構成する合金は亜鉛−コバルト合金であり、その亜鉛
    含量が95%〜98%でしかもコバルト含量が5%以下
    であり、そして、被覆の半径方向外側層を構成する合金
    のニッケルまたはコバルト含量が50%〜90%であ
    る、前記金属線。
  2. 【請求項2】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−ニッケル
    合金から構成され、ニッケル含量が70%〜90%であ
    る、請求項1に記載の金属線。
  3. 【請求項3】 被覆の半径方向内側層において、コバル
    ト含量が2%以下である、請求項2に記載の金属線。
  4. 【請求項4】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−コバルト
    合金から構成され、コバルト含量が70%〜90%であ
    る、請求項1に記載の金属線。
  5. 【請求項5】 網状エラストマー物質の配合物中に補強
    用金属線を含む物品であって、該金属線は半径方向に一
    方の上に他方を配置した同心円状の2層から成る被覆を
    備え、両層は、亜鉛−コバルト合金および亜鉛−ニッケ
    ル合金からなる群から選択される合金から製造され、被
    覆の半径方向内側層を構成する合金は亜鉛−コバルト合
    金であり、その亜鉛含量が95%〜98%でしかもコバ
    ルト含量が5%以下であり、そして、被覆の半径方向外
    側層を構成する合金のニッケルまたはコバルト含量が5
    0%〜90%である、当該網状エラストマー物質の配合
    物中に補強用金属線を含む物品。
  6. 【請求項6】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−ニッケル
    合金から構成され、ニッケル含量が70%〜90%であ
    る、請求項5に記載の物品。
  7. 【請求項7】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−コバルト
    合金から構成され、コバルト含量が70%〜90%であ
    る、請求項5に記載の物品。
  8. 【請求項8】 補強用金属線を含む自動車用タイヤであ
    って、該金属線は半径方向に一方の上に他方を配置した
    同心円状の2層から成る被覆を備え、両層は、亜鉛−コ
    バルト合金および亜鉛−ニッケル合金からなる群から選
    択される合金から製造され、被覆の半径方向内側層を構
    成する合金は亜鉛−コバルト合金であり、その亜鉛含量
    が95%〜98%でしかもコバルト含量が5%以下であ
    り、そして、被覆の半径方向外側層を構成する合金のニ
    ッケルまたはコバルト含量が50%〜90%である、当
    該補強用金属線を含む自動車用タイヤ。
  9. 【請求項9】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−ニッケル
    合金から構成され、ニッケル含量が70%〜90%であ
    る、請求項8に記載のタイヤ。
  10. 【請求項10】 被覆の半径方向外側層が亜鉛−コバル
    ト合金から構成され、コバルト含量が70%〜90%で
    ある、請求項8に記載のタイヤ。
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