JP3643123B2

JP3643123B2 - ゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3643123B2
Application number: JP53696197A
Authority: JP
Inventors: 直彦尾花; 義和金子; 隆蔵大沢
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: DE69718738D1; DE69718738T2; ES2192679T3; EP0834613B1; EP0834613A1; WO1997039176A1; US6102095A; EP0834613A4

Description

技術分野
この発明は、空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチールコードおよびこのスチールコードをカーカスおよびベルトの少なくともいずれか一方に適用した空気入りタイヤに関し、特に軽量化および耐久性の向上をはかろうとするものである。
背景技術
ゴム物品の典型例である空気入りタイヤの分野においても、近年の地球環境保護を念頭に置いた、車両の低燃費化に寄与させるため、その軽量化が進められている。これは、タイヤの補強材であるスチールコードにおいても例外ではなく、コードの強度を大きくしてタイヤ強度を保ちながら、カーカスまたはベルトの総重量を軽減するために、コード使用量を減少する試みがなされている。
しかし、スチールコードを構成する鋼素線の単位断面積当たりの引張強さを高めると耐腐食疲労性が悪化することから、タイヤの軽量化は実現される反面、コードの耐久性、ひいてはタイヤなどのゴム物品の耐久性が低下することが問題となる。
すなわち、タイヤはときとして路面の突起物或いは側壁の突起物などによってスチールコード近傍にまで達する傷を受けることがあり、この傷から進入した水分によって鋼素線が腐食環境に晒される結果、タイヤの耐久性を低下させることがあり、この現象は引張り強さの高いコードほど顕著である。
この対策として、単撚りスチールコードでは鋼素線の型付けを大きくして各素線間に隙間を設けたり、層撚りスチールコードでは、シースを構成する鋼素線の本数を減らすことにより、いずれも素線間にゴムがコード内部にまで入り込むことができる隙間を設けた、いわゆるゴムペネトレーション構造とすることによって、水分がコード内部に浸入するのを防止し、鋼素線の腐食を抑制する方法が知られている。
ところが、例えゴムの浸入が十分であっても、ゴム中に含まれる水分により鋼素線の腐食が進行することがあり、上記ゴムペネトレーション構造によっても耐腐食疲労性は必ずしも改善されなかったのである。
また、特開昭57−149578号公報には、折曲−非折曲処理を交互に行うことによって、ワイヤの全周面に残留圧縮応力を均一に分散させて、疲労抵抗性を向上する手法が提案されている。しかしながら、引張強さの高いコードでは、弾性限界が高いために、折曲−非折曲処理による効果が十分に発揮されない不利がある。
発明の開示
そこで、この発明は、ゴム物品とくに空気入りタイヤのカーカスやベルトを構成するスチールコードであって、その鋼素線の引張り強さを高めた場合に問題となる、耐腐食疲労性の低下を回避し得るスチールコードについて提案することを目的とする。
すなわち、この発明は、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線を３〜６本撚り合わせた単撚り構造でかつ隣接鋼素線間に隙間を設けたオープンタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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。
ここで、隣接鋼素線間の隙間が平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下であることが、ゴムをコードの内部にまで浸入させるのに有利であり、そして鋼素線は炭素含有量:0.70重量％以上および直径:0.15〜0.28mmであることが、コード強力の向上にとって有利である。
また、この発明は、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の１〜４本のいずれかｎ本からなるコアのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線のｎ＋（２〜６）本からなるシースを配置した２層撚り構造でかつシース隣接鋼素線間に隙間を設けたゴムペネトレーションタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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および、
引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の１本からなるコアのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の３〜６本のいずれかｍ本からなる第１シースを配置し、さらに第１シースのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線のｍ＋（２〜６）本からなる第２シースを配置した３層撚り構造でかつシース隣接鋼素線間に隙間を設けたゴムペネトレーションタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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。
上記ゴムペネトレーションタイプとは、２層撚り構造または３層撚り構造において、シースを構成する鋼素線間に隙間を有し、その隙間を介してゴムがコアにまで進入し得る構造をいう。
ここで、シース隣接鋼素線間の隙間が平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下であることが、ゴムをコードの内部にまで浸入させるのに有利であり、そして鋼素線は炭素含有量:0.70重量％以上および直径:0.15〜0.23mmであることが、コード強力の向上にとって有利である。
さらに、鋼素線の螺旋内側の溶解除去する表層は、鋼素線の直径の５％、さらには10％に相当する深さであることが、とりわけ耐腐食疲労性の向上に有利である。
また、この発明は、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤであって、該カーカスおよびベルトの少なくともいずれか一方を構成するコードに、上記のスチールコードを適用してなる空気入りタイヤである。
ここで、タイヤのカーカスの素材となるトリート材における隣接コード間隔が0.6〜0.9mmとなる、スチールコードを適用することが、有利である。
さて、この発明のスチールコードは、鋼素線を３〜６本撚り合わせた単撚り構造、鋼素線の１〜４本のいずれかｎ本からなるコアのまわりに、ｎ＋（２〜６）本の鋼素線からなるシースを配置した２層撚り構造、または１本の鋼素線からなるコアのまわりに、鋼素線の３〜６本のいずれかｍ本からなる第１シースを配置し、さらに第１シースのまわりに、ｍ＋（２〜６）本の鋼素線からなる第２シースを配置した３層撚り構造の各スチールコードが対象となるが、これらの構造において、スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の表層を溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比を所定の範囲とすることが、肝要である。
図１（ａ）にコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された鋼素線１を示すように、この鋼素線１の螺旋の曲率半径をR₀とし、次に同図（ｂ）に示すように、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分の表層を溶解除去した後の螺旋の曲率半径をR₁としたとき、両者の比R₁/R₀が１未満であることが肝要である。
ここで、鋼素線の螺旋の曲率半径R₀と、鋼素線の螺旋内側の表層を溶解除去した後の螺旋の曲率半径をR₁との比を限定するのは、鋼素線の表層域における応力分布を適正化して、鋼素線の螺旋内側の表層域における残留応力を圧縮化するためである。すなわち、スチールコードの撚りを解して得た鋼素線には、螺旋状の型付けが付与されている。これは、伸線工程で当初真直であった鋼素線を、撚り線工程にてコードに撚り合わす際に、鋼素線が塑性変形する結果、螺線状の型付けが付与されるのである。従って、伸線工程の鋼素線の段階にて、耐腐食疲労性に悪影響を及ぼす、表面引張残留応力を低減しても、上記した鋼素線を撚り合わす際の塑性変形により、とくに螺旋の内側に引張残留応力が不可避に発生するから、コードの耐腐食疲労性を改善することは難しいのである。
なお、表面引張残留応力が耐腐食疲労性を阻害するのは、まずこの応力が生じることにより局部電池化が誘発され、電気化学的腐食が発生し易い環境が与えられること、そして、この環境の下でフレッティングおよび水分に起因して腐食孔が生じた際、上記残留応力があると、この腐食孔に応力が集中して亀裂が容易に生じること、による。
そこで、この発明のコードでは、鋼素線のとくに螺旋の内側における残留応力を引張から圧縮側に移行することによって、耐腐食疲労性を改善するものである。そして、鋼素線の螺旋の内側における残留応力が圧縮側にあることは、表層を溶解除去した後の曲率半径R₁が溶解前の曲率半径R₀より小さくなること、つまり比R₁/R₀が１未満であることで定義できることを見出し、この発明を完成するに到ったのである。
一般に、鋼素線の引張強さが上昇するほど鋼素線の弾性限界が上がるため、塑性変形処理によって残留応力を引張から圧縮側に移行することは困難になる。特に、引張強さが4000N/mm²以上になると、塑性変形処理は極めて難しくなる。これに対して、発明者らは、鋼素線における比R₁/R₀が１未満となるコードを得るには、例えば、鋼素線を撚り合わせてコードとしたのち、矯正ローラーに張力を与えながら通す際に、ローラーにおける鋼素線への曲げ応力Ｂと鋼素線への引張応力Ｔの和σが、鋼素線の引張強さの80％以上100％未満で、かつその和σ中に占めるＴの割合が80％以上95％未満となる処理を行って、鋼素線の螺旋の内側における引張残留応力を低減する手法を新たに確立した。この手法によって、従来の塑性変形処理では対応できない引張強さが4000N/mm²以上の鋼素線に対しても、この発明の適用が可能になったのである。
また、タイヤ補強用スチールコードでは、タイヤが車両に装着されて走行する際に繰り返し曲げを受けてスチールコードを構成する鋼素線同士がフレッティングによって磨耗するため、さらに腐食疲労し易くなる。従って、タイヤの補強に供するスチールコードは、素線直径の５％に相当する表層を溶解除去した後のらせんの曲率半径が上記した関係を満足することが好ましく、同10％に相当する表層を溶解除去した後の螺旋の曲率半径が上記した関係を満足することがより好ましい。つまり、鋼素線の表面から素線直径の５％、より好ましくは10％に相当する深さまでの引張残留応力を、極力小さくするのである。
ところが、フレッティングによる磨耗の進行が速い場合には、機械的磨滅が腐食に先行するため、上記の螺旋内側表層の引張残留応力の低減域が早期に磨滅して消失する結果、引張残留応力の低減効果が発揮されない、おそれがある。従って、曲率半径の比R₁/R₀を１未満とする技術を適用するコードは、フレッティングが発生しないか、発生しても非常に緩やかである、構造のものに適用することが、肝要になる。
そこで、この発明では、上記した単撚り構造、２層または３層撚り構造のコードにおいて、単撚り構造では隣接鋼素線間の隙間が、そして層撚り構造ではシースにおける隣接鋼素線間の隙間が、それぞれ平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下であること、さらにコード外周面にラッピングワイヤを巻き付けないこと、によって、フレッティングを回避して、曲率半径の比R₁/R₀を１未満として引張残留応力を低減する効果を、十分に発揮させることとした。
すなわち、この発明のスチールコードは、ゴム物品の補強材として使用する際のゴムの浸入性や耐疲労性の観点から、適切な撚り構造を採用する必要があり、上述した、鋼素線を３〜６本撚り合わせた単撚り構造、鋼素線の１〜４本のいずれかｎ本からなるコアのまわりに、ｎ＋（２〜６）本の鋼素線からなるシースを配置した２層撚り構造、または１本の鋼素線からなるコアのまわりに、鋼素線の３〜６本のいずれかｍ本からなる第１シースを配置し、さらに第１シースのまわりに、ｍ＋（２〜６）本の鋼素線からなる第２シースを配置した３層撚り構造の各スチールコードが対象となる。
例えば、図２に示す１×５構造に代表される単撚り構造、あるいは図３（ａ）〜（ｄ）に示す各種の層撚り構造が推奨される。いずれのコードにおいても、ラッピングワイヤを巻き付けないことが、特徴である。なお、図３において、符号２はコア、そして３および４はシースである。
これらのコード構造は、ゴムの浸入性を満たしつつ耐疲労性を改善すること、コード断面内の鋼素線充填率を上昇して、所望のコード強力を最小限のコード径で得ること、において有効である。従って、２層撚りスチールコードにおける、コアを構成する鋼素線の本数は、内部に空間をもたない１本又は２本、或いは内部空間の小さい３本とすることが好ましい。
さらに、ゴムの浸入を確実にはかってフレッティングを回避するために、図２に示す、単撚り構造においては各隣接鋼素線間の隙間ｔ、同様に図３に示す、層撚り構造においてはシースを構成する各隣接鋼素線間の隙間ｔ、を平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下とすることが、好ましい。
なぜなら、隙間ｔが0.02mm未満では、タイヤ加硫時にコードの内部にまでゴムを浸入させることが難しく、一方、素線径の1.5倍をこえると、鋼素線の配置に乱れが生じて耐疲労性が低下する上、コード外接円断面内の素線の充填率が低くなってコード強力が不足するか、あるいはコード径が大きくなる結果、タイヤのカーカスやベルトの構成材となるトリート材（複数の並列したスチールコードのゴム引き布）が厚くなってタイヤの軽量化に不利となる。
ここに、スチールコードを構成する鋼素線は、引張強さを4000〜4800N/mm²とする。すなわち、4000N/mm²未満になると、コード強力が不足してタイヤ強度を維持した上で軽量化することができない。また、コード強力を維持するためにコードを構成する鋼素線径を太くすると、いわゆるランフラット走行に代表されるような低内圧走行などにおいて、コードに大曲げ入力があった場合に、コードを構成する鋼素線の初期破断が発生し易くなる。そして、このような状態のタイヤに再度空気を充填して使用すると、タイヤバーストを誘発する可能性が高くなる。この点、鋼素線の引張強さを4000N/mm²以上にすることによって、鋼素線の径を小さくすることができ、ひいてはタイヤの低内圧時の性能を向上して安全性を高めることができる。
一方、鋼素線の引張強さが4800N/mm²をこえると伸線生産性が著しく低下し、また得られた鋼素線が延性に乏しいものとなる。
鋼素線は、引張強さを4000〜4800N/mm²とするには、炭素含有量を0.7重量％以上、好ましくは0.75重量％以上とすることが有利であり、一方炭素含有量が0.95重量％をこえると、パテンティング時に初析セメンタイトが生成して鋼素線の延性が確保できない。ちなみに、コードの価格上昇を抑えるために、素材にはC:0.80〜0.85重量％を含む鋼材を用いるとよい。
鋼素線の直径は、単撚り構造のコードにおいて、0.15mm未満になると鋼素線の引張り強さが上昇するものの伸線工程での生産性が低下して経済的でなく、一方0.28mmをこえると繰り返し曲げ疲労性が悪化するとともにスチールコードの曲げ剛性が大きくなり過ぎて、タイヤ成型時の加工、特にビード部の加工が困難となる。また、層撚り構造のコードでは、コードを構成する鋼素線の本数が単撚り構造のコードに比較して多いため、鋼素線を細くしてもタイヤ強度の維持が可能であるから、鋼素線の直径を0.23mm以下とすることによって、上述した鋼素線の直径が太い場合の不利を回避できる。ちなみに、鋼素線の直径は同一とする必要は無いが、同一とすることによって生産性を高めることができる。
さらに、この発明では、単撚りスチールコードは勿論のこと層撚りスチールコードにおいてもスチールコードの外周面に巻き付けるラッピングワイヤを使用しないため、最外層の鋼素線とラッピングワイヤとの間のフレッティングを防止することができるから、タイヤを長期間使用してもコード強力の低下を極めて少なくすることができ、また、コードの直径が小さくなるためにタイヤの軽量化に有利に働く。
上記のスチールコードは、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤにおいて、該カーカスおよびベルトの少なくともいずれか一方の補強材として用いることによって、タイヤの特性を向上することができる。
とりわけ、タイヤのカーカスに用いる場合は、カーカス素材となるトリート材における隣接コード間隔が0.6〜0.9mmとなる、スチールコードを適用することが好ましい。具体的には、主にタイヤの仕様によって決定される、50mm幅当たりの設定強力Ｔに対して、スチールコードの直径ｄ（mm）およびコード強力が
0.6≦（50×コード強力/T）−ｄ≦0.9
の関係を満足する、スチールコードを、適用することが好ましい。すなわち、スチールコードの直径およびコード強力が上式を満足するように、鋼素線の直径および引張り強さとコード構造とを適宜決定すればよい。
これは、タイヤの製造において、グリーンタイヤが加硫時に拡張した後の製品タイヤのカーカスにおける、隣接スチールコードの間隔を適正範囲にすることによって、カーカスの耐久性を向上するためである。すなわち、（50×コード強力/T）−ｄで表せる、トリート材のコード間隔が0.6mm未満では、タイヤ走行時のビード部付近のカーカス端部のゴムの剪断応力が大きくなり過ぎてコード間のゴムに亀裂が発生し易くなる上、コードとゴムとの間の接着破壞も起こり易くなる。一方、0.9mmをこえると、タイヤに空気を充填した際にコード間のゴムがタイヤ外側に脹れる結果、タイヤ走行時にコード間ゴムでの発熱が大きくなって、高速耐久性が低下する。
【図面の簡単な説明】
図１は、スチールコードの撚りを解して得た鋼素線について、螺旋内側表層部溶解前後の形状を示す模式図、
図２は、単撚り構造のスチールコードの断面図、
図３は、層撚り構造のスチールコードの断面図、
図４は、タイヤの断面図、
図５は、タイヤに成型される前のトリート材におけるコード間隔を説明する図、
図６は、従来および比較のコード構造を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
C:0.70〜0.85重量％、Si:0.23重量％、Mn:0.49重量％:P:0.006重量％およびS:0.008重量％を含む組成に成る鋼線材（直径:5.5mm）に、乾式伸線を行った後、パテンティング処理およびブラスめっきを施してから、湿式伸線による伸線加工を行い、表１〜４に示す、種々の直径および引張強さの鋼素線を製造した。
次いで、チューブラー撚線機またはバンチャー撚線機を用いた通常の方法によって、表１〜４に示す、種々の構造のスチールコードを作製した。そしてチューブラー撚線機にて作製したスチールコードは、スチールコードを構成する鋼素線の螺旋内側の引張残留応力を低減するために、大径の矯正ローラーを２個以上千鳥足状に配置し、これら矯正ローラーにスチールコードを通常よりも高い引張応力の下に通す処理を施した。また、バンチャー撚線機を用いてスチールコードを作製する場合は、その鋼素線に捩じりを加えながら撚り合わせる過程において、通常よりも高い引張応力を与える処理を行った。そして、これらの処理の条件を適宜変更することによって、鋼素線におけるR₁/R₀を種々に変化させた。
すなわち、チューブラー撚線機にて作製したスチールコードに施す上記処理について、表１に発明例１として示した３＋８×0.19mmのスチールコードの場合を例に具体的に示すと、このコードは、直径が60mmの矯正ローラーを少なくとも２個、好ましくは３個以上千鳥足状に配置し、これら矯正ローラーに引張応力:2900N/mm²の下に通して、R₁/R₀を１未満とした。一方、同じスチールコードを用いた比較例４では、直径が10mmの矯正ローラーを２個あるいは３個以上千鳥足状に配置し、これら矯正ローラーに引張応力:660N/mm²の下にコードを通したところ、R₁/R₀は１未満にならず、鋼素線の螺旋内側の引張残留応力は十分に低減されなかった。
また、発明例１に対してバンチャー撚線機を用いる場合は、鋼素線を束ねて撚り合わせる際に、シースとなる鋼素線に830N/mm²の引張応力を付与することによって、鋼素線のR₁/R₀は１未満となった。一方、シースの撚り合わせを従来の290N/mm²程度の引張応力の下で行うと、R₁/R₀を１未満にすることはできなかったが、その後に上記した矯正ローラによる処理を行うことによって、R₁/R₀は１未満となった。
ここで、発明例１で使用した0.19mmの細径でかつ引張強さが4120N/mm²と高強力の鋼素線は、例えばブラスめっきを施した引張強さが1275N/mm²の線材を伸線加工するに当たり、各パスで設定する、下記式（１）で表される真の歪εが0.75未満の伸線加工で使用するダイスは、下記式（２）で表される減面率を（22.67ε＋３）〜29％に調整し、同様に真の歪εが0.75〜2.55の伸線加工で使用するダイスは減面率を20〜29％に、および真の歪εが2.25をこえる伸線加工で使用するダイスは減面率を（−5.56ε＋32.5）〜（−6.22ε＋43）％に、それぞれ調整するパススケジュールにて、より具体的には表５に示すダイスのパススケジュールに従う、全減面率が98.3％となる湿式伸線により得ることができる。
記
ε＝２・1n（d₀/d₁） ……（１）
但し、d₀:伸線前の鋼素線直径（mm）
d₁:伸線後の鋼素線直径（mm）
（ダイスの減面率）＝｛１−（A₁/A₀）｝×100 ……（２）
但し、A₀:ダイス通過前の鋼素線の断面積
A₁:ダイス通過後の鋼素線の断面積
かくして得られたスチールコードを、図４に示すタイヤのカーカス５にタイヤの赤道に対する傾斜角度90゜で適用し、サイズ11/70 R 22.5（14PR）のトラック・バス用ラジアルタイヤを種々試作した。なお、図４において、６は４層からなるベルトおよび７はビードコアである。各タイヤは、1996年度JATMA YEAR BOOKにおける、当該サイズの標準リムに組み込み後、同JATMA YEAR BOOKにおける、適用サイズおよびプライレーティングでの最大負荷能力に対する空気圧を充填し、ゴム浸入性、コード強力保持率、耐腐食疲労性および大曲げ入力時の鋼素線破断率に関する各種の試驗に供した。
すなわち、ゴム浸入性は、加硫後のタイヤからスチールコードを抜き出し、単撚りスチールコードの場合は各鋼素線の表面について、層撚りスチールコードの場合はコアの表面について、ゴムが被覆された部分のスチールコードの全長に対する比率を求めて、この比率が90〜100％であれば◎、80〜89％であれば◯、79％以下は×として表示した。なお、80％以上であれば実用上問題はない。
コード強力保持率は、供試タイヤに設計常用荷重を負荷してドラム上で10万km走行させた後、そのタイヤから取り出したスチールコードの強力を測定し、同一仕様の新品タイヤから取り出したスチールコードの強力との比を百分率として算出し、評価した。この数値が大きいほど良好な結果を示す。
耐腐食疲労性は、供試タイヤをリムに組み付けるに先立って、タイヤ内部に300ccの水を注入し、その後は上記と同様にドラム走行を行って、各供試タイヤのカーカスにおいてスチールコード切れ（CBU）による故障が発生するまでの走行距離を測定し、コントロールタイヤ（表１の従来例）での走行距離を100としたときの指数を求めて評価した。この場合も、数値が大きいほど良好な結果を示す。
大曲げ入力時の鋼素線破断率は、タイヤをドラム上で走行させて、その空気圧を1kgf/cm²（ホット状態）に調整してから、最大負荷能力に相当する荷重を負荷する大曲げ入力条件下にて、5000kmのドラム走行を行ったのち、タイヤを解剖してカーカスから10本のスチールコードを採取し、そのうちの破断した鋼素線の本数を調査し、コントロールタイヤ（表１では従来，表２では比較例5,表３では比較例6,表４では比較例７）での破断本数を100としたときの指数を求めて評価した。この場合は、数値が小さいほど良好な結果を示す。
鋼素線の曲率半径比R₁/R₀は、コードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された鋼素線のうちコード最外層を構成する鋼素線について、100mm長さに切断し、素線周面の半円周部分にエナメルを塗布し、次いで50％硝酸水溶液に浸漬してエナメルを塗布していない残りの半円周部分を素線直径の３％および10％に相当する深さまで溶解する各処理を行い、この溶解の前後における曲率半径を測定して算出した。
コード間隔は、タイヤに成形される前のトリート材において、図５に示すように測定した。さらに、コード使用重量は、タイヤのカーカス中に埋設されたコード重量について、コントロールタイヤ（表１の従来例）を100としたときの指数で表示したものであり、数値が小さいほど軽量化の点で優れていることを示す。
以上の各調査結果について、表１〜４に併記する。なお、表１にはコアが３本からなる２層撚り構造のスチールコードの従来例、比較例および発明例を、表２にはコアが２本からなる２層撚り構造のスチールコードの比較例および発明例を、表３には単撚り構造のスチールコードの比較例および発明例を、そして表４にはコアが１本からなる３層撚り構造のスチールコードの比較例および発明例を、それぞれ示した。

表１〜４に示すように、この発明に従うコードを使用したタイヤは、耐腐食疲労性に優れる上、特にフレッティング疲労に対する抵抗力が大幅に向上しているためカーカス強度の保持という点にも優れることが明らかである。これに対して、比較例２および４は単に矯正ローラーを通過させる、従来方式で表面殘留応力の圧縮化を図ったものであるが、螺旋内側表層残留応力は実質的に引張りであるため、発明例１〜５に比べて耐腐食疲労性の改善は乏しい。また、発明例および比較例２は、鋼素線の引張り強さを高くすることによって、直接的にスチールコード使用重量を30％も減少させる効果が得られた。
一方、比較例３と発明例１、比較例５と発明例３、比較例６と発明例４、そして比較例７と発明例５は、コード構造が同じであるが、鋼素線の引張強さが、発明例は4000N/mm²以上であるのに対して比較例は4000N/mm²未満と、異なる関係にあるため、例えR₁/R₀が１未満であっても、比較例は軽量化の点で問題がある。しかも、比較例は発明例と対比して線径が大きいため、大曲げ入力時に鋼素線の破断が発生しやすい点も不利である。
産業上の利用可能性
この発明によれば、コードの耐腐食疲労性を損なうことなく高強力化を達成できるため、このコードを特にタイヤに適用することによって、タイヤの軽量化を、優れた耐久性の維持の下に、はかることが可能である。

Claims

引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線を３〜６本撚り合わせた単撚り構造でかつ隣接鋼素線間に隙間を設けたオープンタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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。
請求項１において、隣接鋼素線間の隙間が平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下であるゴム物品補強用スチールコード。
請求項１または２において、鋼素線は、炭素含有量:0.70重量％以上および直径:0.15〜0.28mmであるゴム物品補強用スチールコード。
引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の１〜４本のいずれかｎ本からなるコアのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線のｎ＋（２〜６）本からなるシースを配置した２層撚り構造でかつシース隣接鋼素線間に隙間を設けたゴムペネトレーションタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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。
引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の１本からなるコアのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線の３〜６本のいずれかｍ本からなる第１シースを配置し、さらに第１シースのまわりに、引張り強さが4000〜4800N/mm²の鋼素線のｍ＋（２〜６）本からなる第２シースを配置した３層撚り構造でかつシース隣接鋼素線間に隙間を設けたゴムペネトレーションタイプのスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、該スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径R₀と、この鋼素線の螺旋内側の半円周部分における鋼素線の直径の少なくとも３％の深さに相当する表層を硝酸水溶液にて溶解除去した後の螺旋の曲率半径R₁との比R₁/R₀が１未満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。
請求項４または５において、シースにおける隣接鋼素線間の隙間が平均値で0.02mm以上かつ鋼素線直径の1.5倍以下であるゴム物品補強用スチールコード。
請求項４、５または６において、鋼素線は、炭素含有量:0.70重量％以上および直径:0.15〜0.23mmであるゴム物品補強用スチールコード。
請求項１ないし７のいずれか１項において、鋼素線の螺旋内側の溶解除去する表層は、鋼素線の直径の５％に相当する深さであるゴム物品補強用スチールコード。
請求項１ないし７のいずれか１項において、鋼素線の螺旋内側の溶解除去する表層は、鋼素線の直径の10％に相当する深さであるゴム物品補強用スチールコード。
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りタイヤであって、該カーカスおよびベルトの少なくともいずれか一方を構成するコードに、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のスチールコードを適用してなる空気入りタイヤ。
請求項10において、タイヤのカーカスの素材となるトリース材における隣接コード間隔が0.6〜0.9mmとなる、スチールコードを適用した空気入りタイヤ。