JPH0586589A - 耐疲労性を改善したスチ−ルコ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はゴム製品の補強用に使用されるスチ
−ルコ−ドに関し、詳細には耐疲労性及び耐腐食疲労性
に優れたスチ−ルコ−ドに関する。 【構成】 ０．４ｍｍ以下の直径を有するスチ−ル素線
を撚り合わせてなるゴム補強用スチ−ルコ−ドにおい
て、該スチ−ル素線の表層部は残留圧縮応力を有し、か
つその表面は被覆剤としてゴムとの相溶性が良好な潤滑
油が塗布されていることを特徴とする耐疲労性及び耐腐
食疲労性を改善したスチ−ルコ−ド。 【効果】 本発明のゴム補強用スチ−ルコ−ドは素線表
層部に残留圧縮応力を与えかつ素線表面に潤滑油を塗布
することにより、接着性、耐疲労性を改良出来ることは
勿論のこと、耐腐食疲労性をも大幅に改善できるので、
本発明によるスチ−ルコ−ドで補強されたゴム製品の耐
久性は著しく向上し、優れた効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴム製品の補強用に使用
されるスチ−ルコ−ドに関し、詳細には耐疲労性および
耐腐食疲労性に優れたスチ−ルコ−ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】冷間伸線加工により直径０．４ｍｍ以下
としたスチ−ル素線の表面には、残留引張応力が存在し
ていることが知られている。例えば米谷茂著『残留応力
の発生と対策』（養賢堂発行）によれば表層部に引張り
の、中心部には圧縮の夫々残留応力がみられ、伸線時の
減面率が大きい程残留応力量が大きくなることが記載さ
れている。また同著によれば、冷間加工による残留応力
と疲れ強さの関係の記載があり、残留応力が圧縮側にな
る程耐疲労性の向上に寄与する点や、残留応力の除去と
調整についても述べられている。

【０００３】これら類似の技術としては特開平２−１７
９３３３号公報があり、冷間加工による残留引張応力お
よび残留圧縮応力と耐疲労性の関係が述べられている。
一方、スチ−ル素線またはスチ−ルコ−ド表面に鉱物油
を塗布することによって錆の発生を抑制して、ゴムとの
接着性を改善する方法が特開昭６２−７８２９１号公
報、特開昭６３−１３２９４４号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ゴム補強用に使用さ
れるスチ−ルコ−ドの素線は、減面率９０％以上の伸線
加工を受けるので、素線の表層部には残留引張応力が存
在しており、そのために耐疲労性が損なわれてゴム製品
の寿命低下となっていた。この問題点を解決するため
に、特開昭５７−１４９５７８号公報ではスチ−ル素線
表面に残留圧縮応力が均一に分散されたスチ−ルコ−ド
が提案されているが、ゴム製品の高寿命化にともないス
チ−ルコ−ドの耐疲労性および耐腐食疲労性の更なる向
上が望まれている。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は以上の課題を
解決するために次のような手段を採用したものである。
即ち、０．４ｍｍ以下の直径を有するスチ−ル素線を撚
り合わせてなるゴム補強用スチ−ルコ−ドにおいて、該
スチ−ル素線の表層部は残留圧縮応力を有し、かつその
表面は被覆剤としてゴムとの相溶性が良好な潤滑油が塗
布されていることを特徴とする耐疲労性および耐腐食疲
労性を改善したスチ−ルコ−ドであって、さらにいえ
ば、炭素含有量が０．７重量％以上、最終パテンテイン
グからの減面率が９０％以上となる冷間伸線加工をする
ことにより得られた０．４ｍｍ以下の直径を有するスチ
−ル素線を撚り合わせてなるゴム補強用スチ−ルコ−ド
において、該スチ−ル素線の表層部は残留圧縮応力を有
し、かつその表面には被覆剤としてゴムとの相溶性が良
好な潤滑油が塗布されていることを特徴とするものであ
る。

【０００６】要するに、ゴム補強用スチ−ルコ−ドを製
造するために炭素含有量が０．７％以上の高炭素鋼線材
を冷間伸線加工により０．４ｍｍ以下の直径を有する素
線としているが、この伸線加工の際にスチ−ル素線の表
面に生ずる残留引張応力をスチ−ルコ−ドまたはスチ−
ル素線に引張力を与えた状態で繰り返し曲げ変形するこ
とによりスチ−ル素線の表層部に残留圧縮応力を与え、
かつスチ−ル素線の表面に素線時またはコ−ドとしてか
らゴムとの相溶性が良好な潤滑油を塗布することを解決
手段としているものである。

【０００７】スチ−ルコ−ドの炭素含有量を特に０．７
％以上および減面率９０％以上としたのは、ゴム補強用
スチ−ルコ−ドには高い強度が要求され実用に供される
ためには少なくとも２５０ｋｇ／ｍｍ² の強度が必要で
あるからである。この高い強度を得るための伸線加工
は、一方では素線の表層部に大きな残留引張応力を与え
ることになりこのために耐疲労性が低下する。

【０００８】スチ−ルコ−ドの素線表層部に付与する残
留圧縮応力の度合いは特に規定しないが、残留圧縮応力
の大きい程耐疲労性および耐腐食疲労性は良好となる。
しかし、大きな残留圧縮応力を与えるための加工によ
り、素線表面に傷を発生させることやコ−ドの撚性状が
不良となることもあり残留圧縮応力は８０ｍｍ以下が望
ましい。

【０００９】ゴムと相溶性の良好な潤滑油としては合成
潤滑剤例えば有機エステル、石油系潤滑剤例えばスピン
ドル油などであり、スチ−ルコ−ドを埋設するゴムをシ
−ト上に加硫して１ｃｍ角の正方形の試料を切り出し、
この試料を潤滑油中に室温で８時間漬浸漬してゴムの重
量増加を測定しゴムの重量増加率が１０％以上の潤滑油
をいう。ゴムとの相溶性が良好でないとゴムとスチ−ル
コ−ドとの接着性が阻害されてゴム補強材としての機能
を果たさなくなるからである。

【００１０】ここで本発明でいうゴムとは、天然ゴム、
ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン・
ブタジエンゴムの１種または２種以上のジエンゴムに加
硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、接着助剤等を混合した
スチ−ルコ−ドを埋設するゴム組成物をいう。

【００１１】

【作 用】ここでスチ−ルコ−ドの耐疲労性に関係する
因子を考えると、残留応力、素線径、コ−ド構造（撚ピ
ッチ、コ−ド断面形状など）などが挙げられるが、素線
径、コ−ドを構成する素線の本数などのコ−ド構造要因
についてはゴム製品の設計面から定められており、スチ
−ルコ−ドメ−カ−としてはゴム製品の設計の如何を問
わず耐久性に優れたスチ−ルコ−ドを提供しなければな
らない。

【００１２】さて、スチ−ルコ−ドの表層部における残
留応力を引張り側から圧縮側に改善することにより耐疲
労性を改善する先行技術に従った改良では、現在のよう
に長寿命化したゴム製品の更なる耐久性の向上は図れ
ず、他の技術改良との組み合わせが必要となる。そし
て、スチ−ルコ−ドの素線に鉱物油などを塗布すること
により、ゴムとの接着性を改善することは知られていた
が疲労性への影響についての検討は全くなされていなか
った。

【００１３】本発明にあっては、素線の表層部における
残留応力を圧縮側とすることと共に、素線の表面に前記
した潤滑油を塗布することによって、夫々かかる処理を
個別に行ったスチ−ルコ−ドでは得られなかった耐疲労
性および耐腐食疲労性の向上を得ることができたもので
ある。

【００１４】その作用については未だ解明されてはいな
いので推定となるが、スチ−ルコ−ドを構成する素線の
表層部を残留圧縮応力とすることにより耐疲労性を改善
することに加えて、素線表面に潤滑油を塗布することで
素線相互のフレッテイング摩擦を抑制、ゴム製品の使用
時における繰り返し変形に対しスチ−ルコ−ド素線の働
きを円滑にして局部変形を減少することにより耐疲労性
の改善、撚線工程および素線表層部に残留圧縮応力を付
与する工程において素線相互の摩擦抵抗が減少するので
素線の変形が均一となりコ−ドの撚性状が改善、スチ−
ルの水分に対する耐食性付与などが考えられる。

【００１５】

【実施例】本発明によるスチ−ルコ−ドの製法は、従来
から行なわれている製法とほぼ同一であり、異なる点は
素線に前記した潤滑油を塗布する工程と、撚り合わされ
るスチ−ル素線に残留圧縮応力を付与する工程が追加さ
れる。しかし、この工程は生産性を阻害するものでな
く、また設備投資設備のスペ−スの増加はわずかであ
る。即ち、スチ−ルコ−ドの強度を支配する最終パテン
テイング処理を経た鋼線は、ゴムとの接着を改善するた
めの被覆が施され最終線径に迄伸線されてスチ−ルコ−
ドを構成する素線が得られることになるのである。

【００１６】次いでチュ−ブラ−撚線機あるいはバンチ
ャ−撚線機によりスチ−ルコ−ドにするため素線は撚り
合わされるが、撚り合わせる前または撚り合わせた後に
素線表面にゴムとの相溶性の良好な潤滑油を塗布する。

【００１７】伸線機には伸線された素線の真直性を改善
するための矯正装置が設けられており、また撚線機には
撚り合わされたスチ−ルコ−ドの真直性を改善するため
の矯正装置が設けられており、これらの矯正装置は例え
ば千鳥状に配列したロ−ルによりスチ−ルコ−ドに繰り
返し曲げ変形を与えて矯正しているが、この矯正装置に
スチ−ルコ−ドを通過させた際、スチ−ルコ−ドに張力
を与え曲げ変形度合いを適度に選択することにより素線
表面に残留圧縮応力を付与することができる。

【００１８】試験例１ 炭素含有率が０．７％の炭素鋼線材を使用し、これを乾
式伸線機により所定の線径にまで伸線した後、最終のパ
テンティング処理を施し、ブラスめっきをして湿式伸線
機により線径が０．２３ｍｍの素線を得た。この素線の
残留応力は７６ｍｍの残留引張応力を有しており、素線
に５ｋｇの張力を与え、１１ｍｍのロ−ルを１５個千鳥
状に配列した矯正装置２台により、素線に対して上下左
右方向に繰り返し曲げを加えながら通過させることによ
って素線表層部に残留圧縮応力を付与した。得られた素
線は、６８ｍｍの圧縮残留応力を有しており、この素線
を１２本チュ−ブラ−撚線機で撚り合わせコ−ドとし
た。

【００１９】伸線のみの素線の残留応力が７６ｍｍの引
張りの時コ−ドに形成された素線の残留応力は６０ｍｍ
の引張応力であり、伸線された素線の残留応力が６８ｍ
ｍの圧縮の場合はコ−ドとした素線では１７ｍｍから２
２ｍｍの残留圧縮応力であり、このコ−ドに３５ｋｇの
張力を加えて矯正装置を通過させるとコ−ドを構成する
素線の残留応力は４３ｍｍの残留圧縮応力であった。

【００２０】潤滑油の塗布は撚線機にはいる前の素線に
ロ−ラ−またはフェルトかガ−ゼに潤滑油を含浸させた
ものによって行うことができ、ここではロ−ラ−塗布に
よった。塗布量は３００ｍｇ／ｍ² であった。この潤滑
油の有無、潤滑油の種類、スチ−ルコ−ドの素線表層部
の残留応力量を変えて、耐腐食疲労性、耐疲労性及びゴ
ムとの接着性に対する効果を検討した結果を表１に示し
た。

【００２１】

【表１】

【００２２】この潤滑油の有無、潤滑油の塗布量の単位
は、スチ−ルコ−ドを構成している素線の表面積１ｍ²
当たり付着している潤滑油の重量（ｍｇ）で示した。こ
こで潤滑油として有機エステルが使用されているが、か
かる有機エステルとは有機酸と有機アルコ−ルとの反応
により得られるエステルをいうものであり、具体的に使
用した有機エステルは潤滑油合成ベ−ス油であり商品名
「カオ−ル−ブ１９０」（花王株式会社製）である。

【００２３】表１に示す各試験等の測定方法の概略は次
の通りである。 （１）素線の表層部の残留応力量 測定するスチ−ルコ−ドを長さ方向に１０ｃｍ切り取
り、撚りをほぐして個々の素線とした後、過硫酸アンモ
ニウム水溶液によりブラスめっきを除去し、この素線を
長手方向に半周部分はエッチングされないようにラッカ
−で被覆した後、５０℃の５０容量％硝酸でエッチング
し、素線の曲がりが最大となったときの曲がり量を残留
応力量とした。エッチング前に素線が曲がっている場合
はエッチング前後の曲がり量の差を求めて残留応力量と
した。

【００２４】（２）耐腐食疲労性指数 ＪＩＳ・Ｌ・１０１７に記載されている参考規格のベル
ト式疲労試験に準じて評価した。試験片は予め温度７５
℃、相対湿度９５％の環境下に１２時間放置して湿潤し
た後、恒温恒湿槽を備えたベルト式疲労試験機でプ−リ
−径を２４ｍｍとし試験片が切断するまで繰り返し屈曲
を与えた。恒温恒湿槽の条件は温度６５℃、相対湿度７
０％である。結果を比較例２に基づくスチ−ルコ−ドの
寿命を１００として指数表示しており、数値の大きい程
寿命が長い。

【００２５】（３）耐疲労性指数 耐腐食疲労性試験と類似であり、異なる点は試験片を湿
潤せず、恒温恒湿槽の条件を相対湿度を５５％、温度２
５℃としている。

【００２６】（４）接着性 ＪＩＳ・Ｇ・３５１０のゴム接着試験方法に準じて行
い、ゴム中より引き抜いた後のスチ−ルコ−ドの表面に
固着しているゴム量の大小により評価しており、ゴムの
固着がコ−ド表面全域である場合を５とし、ゴムの固着
がない場合を１として示す。

【００２７】試験例２ 伸線機の矯正装置を通過する素線の張力、繰り返し曲げ
度合いおよび撚線機の矯正装置を通過するスチ−ルコ−
ドの張力、繰り返し曲げ度合いを調整することにより残
留応力を変えて耐腐食疲労性の検討を行った。使用した
スチ−ルコ−ドは、１×１２であり、コア素線径０．２
４ｍｍ、シ−ス素線径０．２２５ｍｍである。

【００２８】結果を図１に示す。図中、１で示すものは
有機酸エステルとスピンドル油の１：１（重量比）混合
物を３００ｇ／ｍ² 塗布したものであり、２で示すもの
は比較コ−ドである。図から明らかなように、スチ−ル
素線の残留圧縮応力が大きくなるほど、潤滑油の塗布に
よる耐腐食疲労性が改善されている。

【００２９】

【発明の効果】上述のごとく本発明のゴム補強用スチ−
ルコ−ドは素線表層部に残留圧縮応力を与えかつ素線表
面に潤滑油を塗布することにより、接着性、耐疲労性を
改良出来ることは勿論のこと、耐腐食疲労性をも大幅に
改善できるので、本発明によるスチ−ルコ−ドで補強さ
れたゴム製品の耐久性は著しく向上し、優れた効果を有
する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はスチ−ルコ−ド素線の表層部の残留応力
の変化と、耐腐食疲労性寿命との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１‥‥潤滑油塗布コ−ド ２‥‥比較コ−ド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．４ｍｍ以下の直径を有するスチ−ル
   素線を撚り合わせてなるゴム補強用スチ−ルコ−ドにお
   いて、該スチ−ル素線の表層部は残留圧縮応力を有し、
   かつその表面は被覆剤としてゴムとの相溶性が良好な潤
   滑油が塗布されていることを特徴とする耐疲労性及び耐
   腐食疲労性を改善したスチ−ルコ−ド。
2. 【請求項２】 炭素含有量が０．７重量％以上、最終パ
   テンテイングからの減面率が９０％以上となる冷間伸線
   加工をすることにより得られた０．４ｍｍ以下の直径を
   有するスチ−ル素線を撚り合わせてなるゴム補強用スチ
   −ルコ−ドにおいて、該スチ−ル素線の表層部は残留圧
   縮応力を有し、かつその表面には被覆剤としてゴムとの
   相溶性が良好な潤滑油が塗布されていることを特徴とす
   る耐疲労性を改善したスチ−ルコ−ド。