JP5509870B2

JP5509870B2 - ゴム補強用亜鉛めっきスチールコード

Info

Publication number: JP5509870B2
Application number: JP2010012326A
Authority: JP
Inventors: 亮太郎末藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP2011149130A

Description

本発明は、ゴム補強用スチールコードに関し、さらに詳しくは、溶融亜鉛めっきを施したスチールコードのゴムとの経時老化接着性を向上するようにしたゴム補強用スチールコードに関する。

従来、コンベヤベルトなどのゴム補強材として使用されるスチールコードは、ゴムとの接着性、耐腐食性を良くするために亜鉛めっきが施されている。この亜鉛めっきは、特に耐腐食性の点から厚めっきとするのが良いため、この厚めっきが容易な溶融めっき法（亜鉛の融点４１９．５℃以上でめっき処理をする）が主に採用されてきた（特許文献１など）。

しかし、亜鉛は活性の高い金属であるため、めっき処理後の亜鉛めっき層の表面には厚い酸化亜鉛被膜が形成されやすく、その酸化亜鉛被膜層は内側の純亜鉛層に比べて密度が低いため、湿熱環境下にてゴム中の水分の影響を受けて成長し、層内破壊および下層に存在する純亜鉛層との境界面で破壊が起こり、その結果、ゴムとの接着性が経時老化により低下してしまい、ゴム補強材としての機能を発揮できなくなるという問題があった。

特開昭６１−９２８３７号公報

本発明の目的は、上述した問題点を解消し、溶融亜鉛めっきを施したスチールコードのゴムとの経時的老化接着性を向上するようにしたゴム補強用スチールコードを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のゴム補強用亜鉛めっきスチールコードは、以下の（１）の構成を有する。
（１）溶融亜鉛めっき処理されたスチールコードであり、該溶融亜鉛めっきのめっき厚さを１μｍ〜１０μｍ、その溶融亜鉛めっき層の酸化亜鉛被膜の厚さを０．５〜８．０ｎｍにしたゴム補強用亜鉛めっきスチールコード。

本発明によれば、溶融亜鉛めっき層の表面の酸化亜鉛被膜層の厚さを０．５ｎｍ〜８ｎｍと非常に薄くしたので、湿熱環境下における酸化亜鉛被膜層の成長を著しく小さいレベルに抑制する結果、酸化亜鉛被膜層内での破壊や下層の純亜鉛層との境界面での破壊の発生が少なくなるため、ゴムとの経時老化接着性を向上することができる。

本発明のゴム補強用スチールコードを構成するスチールワイヤの溶融亜鉛めっき層の断面図であり、（Ａ）はゴム製品に使用する前、（Ｂ）は使用後をそれぞれ示す。従来のゴム補強用スチールコードを構成するスチールワイヤの溶融亜鉛めっき層の断面図であり、（Ａ）はゴム製品に使用する前、（Ｂ）は使用後をそれぞれ示す。

以下、本発明のゴム補強用スチールコードについて、詳しく説明する。

図１は、本発明のゴム補強用スチールコードの実施形態を示し、このうち（Ａ）はゴム製品の補強材に使用する前の状態を示し、（Ｂ）はゴム製品に補強材に使用後の状態を示す。

１は素線のスチールワイヤであり、その表面に溶融亜鉛めっき層２が形成されている。このように溶融亜鉛めっき層２が形成されたスチールコード１は、複数本が撚り合わされることにより撚り線のスチールコードに形成される。

上記スチールワイヤ１表面の溶融亜鉛めっき層２は、純亜鉛層２ａを中間に配置して、その両側のうちのスチールワイヤ１側に鉄／亜鉛合金層２ｂを形成し、反対の表面側に酸化亜鉛被膜層２ｃを形成するように構成されている。この溶融亜鉛めっき層２の構成おいて、ゴム製品の補強材に使用される前の図１（Ａ）の状態においては、溶融亜鉛めっき層２の厚さは、良好な耐腐食性及びゴムとの接着性を得るために３μｍ〜６μｍ程度にしてある。

さらに、酸化亜鉛被膜層２ｃの厚さｔがゴム製品の補強用に使用される前の図１（Ａ）の状態で、０．５〜８．０ｎｍ、好ましくは０．５〜４．０ｎｍ、更に好ましくは０．５〜３．０ｎｍの極く薄い状態になるように設定されている。

一方、図２（Ａ）に示す従来のスチールコードでは、後述する本発明の製造方法により製造されていないため、酸化亜鉛被膜層２ｃの厚さｔが１０ｎｍ以上になっていた。そのため、溶融亜鉛めっき層２の表面にＲＦＬなどのゴム接着反応層３を被覆処理した後にゴム製品の補強材として使用されると、１０ｎｍ以上にも厚さの大きい酸化亜鉛被覆層２ｃは、図２（Ｂ）に示すように、湿熱環境下で吸湿により厚さが著しく成長してｔ’となり、その結果として、層内や純亜鉛層２ａとの境界面にクラックＣを発生し、経時的に接着性を低下させていく現象があった。

本発明のスチールコードは、酸化亜鉛被膜層２ｃの厚さｔが、ゴム製品の補強用に使用される前の図１（Ａ）における状態で、前述したように８．０ｎｍ以下の極く薄い状態に設定しているため、図１（Ｂ）に示すように、ゴム製品の補強材として使用後の酸化亜鉛被膜層２ｃの厚さｔ’の成長が僅かな量になるように抑制される。その結果、ゴムとの経時的劣化接着性を向上することができる。

本発明のスチールコードを製造するには、スチールワイヤの製造工程において、通常の方法により溶融めっき処理を行った後に、直ちに亜鉛の酸化を抑制する処理を行うことにより製造することができる。スチールワイヤからの製造工程としては、まず、原料のスチールワイヤを酸洗した後、原料伸線を行う。次いで伸線を施したスチールワイヤの表面に熱処理しながら溶融亜鉛めっきを行う。この溶融亜鉛めっきの直後に、上記亜鉛の酸化を抑制する処理を行う。その後、最終伸線工程、撚り線工程を行い、スチールコードにする。

亜鉛の酸化を抑制する処理は、溶融亜鉛めっき処理をした後、直ちに、水冷もしくは空冷により冷却をする。また、空冷処理の場合は、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを雰囲気中に混合して冷却するとよく、酸化の抑制を一層効果的に行うことができる。
このように溶融亜鉛の酸化を抑制することにより、酸化亜鉛被膜層２ｃの厚さを０．５〜８．０ｍｍに抑制することができる。

以下、実施例により具体的に本発明の構成、効果について説明する。

なお、本発明において酸化亜鉛被膜の厚さｔは、以下の方法により求めたものである。

また、実施例で採用した評価法は、以下の（２）のとおりである。
（１）酸化亜鉛被膜の厚さｔ
溶融亜鉛めっき処理をして、最終伸線処理をした後のスチールワイヤをＡＥＳ（オージェ電子分光法）を用いた下記手法により分析して、酸化亜鉛被膜の厚さｔを求める。

Ａｒ＋イオンを用いて、スチールワイヤ表面を一定の処理速度、標準試料ＳｉＯ₂換算で１ｎｍ／ｍｉｎの条件にてスパッタ処理して、そのスパッタ処理が、標準試料ＳｉＯ₂換算で０．５ｎｍ進む毎に、同時に、ターゲット範囲を１００μｍ〜２００μｍ×１００μｍ〜２００μｍとし、５００ｅＶのＸ線を照射した際に、試料から放出される二次電子のうち、亜鉛と酸化亜鉛のオージェ電子スペクトルにより、亜鉛と酸化亜鉛の濃度比率を求めていく。

具体的には、亜鉛のオージェ電子スペクトロを４９５ｅｖ、酸化亜鉛のオージェ電子スペクトロを５０１ｅＶとして、それぞれのピーク強度におけるカウント数（それぞれの濃度）を求め、めっき最表面からの深さ０．５ｎｍごとの亜鉛と酸化亜鉛のそれぞれの濃度曲線を描く。その濃度曲線で示される亜鉛濃度が酸化亜鉛濃度を超える交差点位置の深さ（めっき最表面からの深さ）を酸化亜鉛被膜の厚さｔ（ｎｍ）とする。なお、濃度曲線は、隣接プロット点の中心と中心を直線で結ぶ折れ線として引くものである。

（２）経時老化接着性
溶融亜鉛めっきスチールコード７ｘ７構成、φ２．０ｍｍで補強されたコンベヤベルト用ゴム構造体を製造し、雰囲気条件（５０℃、９５％ＲＨ）下に置いて１週間〜５週間後に取り出して、コード引き抜き試験を実施して、引抜力およびゴム付着率を求めた。

３週間後にゴム付着率が６０％未満を「不可」とし、６０％以上を「可」とした。また５週間後にゴム付着率が６０％以上を「優秀」の３段階で評価した。かかる評価基準について、表１ではそれぞれ「×」、「○」、「◎」と表記した。

（３）湿熱老化性
溶融亜鉛めっきスチールコード７ｘ７構成φ２．０ｍｍで補強されたコンベヤベルト用ゴム構造体を製造し、雰囲気条件（５０℃、９５％ＲＨ）下に置いて１週間〜５週間後に取り出して、コード引き抜き試験を実施して、引抜力およびゴム付着率を求めた。

ゴム付着率が０％以上３０％未満を「不可」とし、３０％以上６０％未満を「不良」とした。また、６０％以上８０％未満を「可」、８０％以上１００％未満を「優」とし４段階で評価した。それら評価基準について、表１ではそれぞれ「×」、「△」、「○」、「◎」と表記した。

（４）引抜力
引張り試験機を用いて、コンベヤベルト用ゴム構造体よりスチールコードを引き抜いて、その引き抜き力を測定した。

（５）ゴム付着率
引き抜いた後のコード表面を目視にて観察して、ゴム付着率を求めた。

実施例１〜３、比較例
スチールワイヤとして、溶融亜鉛めっきの直後に水冷処理を施すことにより、酸化亜鉛被膜層の厚さが２．５ｎｍ、３．５ｎｍ、７．５ｎｍの溶融亜鉛めっき層を有するスチールコード（実施例１、２、３）と、溶融亜鉛めっき直後に水冷処理を十分に施さず、酸化亜鉛被膜層の厚さが１０．５ｎｍのスチールコード（比較例）とを製造した。

これら４種の溶融亜鉛めっきスチールコードを用いて、それぞれ２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのベルトサンプルを作り、これらの引抜力及びゴム付着率、並びに経時劣化接着性と湿熱老化性を評価した。その結果は表１のとおりであった。

本発明によるものは、接着性とその接着性の経時老化性、湿熱老化性の点で比較例のものよりもバランス良く優れていることがわかる。

１：スチールワイヤ
２：溶融亜鉛めっき層
２ａ：純亜鉛層
２ｂ：鉄／亜鉛合金層
２ｃ：酸化亜鉛被膜層
３：ゴム接着反応層

Claims

溶融亜鉛めっき処理されたスチールコードであり、該溶融亜鉛めっきのめっき厚さを１μｍ〜１０μｍ、その溶融亜鉛めっき層の酸化亜鉛被膜の厚さを０．５〜８．０ｎｍにしたゴム補強用亜鉛めっきスチールコード。