JPH0649783A - ゴム接着性に優れるゴム物品補強用スチールワイヤ - Google Patents
ゴム接着性に優れるゴム物品補強用スチールワイヤInfo
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Abstract
る、ゴム接着性を改善する。 【構成】 ブラスめっきの表面に1.0mg/m2〜3.0mg/m2の
Pを付着させ、またブラスめっき層との境界をなすワイ
ヤ周面の表面粗さを、ワイヤの直径dに関し、(0.019
+0.159 d)μmRa以下とすることによって、適正量の
Pを、ブラスめっきの全周面に均一にかつ細かく分布
し、種々のゴム接着性を一様に改善する。
Description
ト等のゴム物品の補強に供する、ブラスめっきを施した
スチールワイヤに関し、特にゴムとの初期接着性、熱経
時接着性及び湿熱経時接着性の全てにわたる改善を達成
しようとするものである。ここで初期接着性は、ゴム物
品製造時における、スチールワイヤに接着したゴムの剥
離に対する強度及び剥離した際のゴム付着率に基き、ま
た熱経時接着性は、ゴム物品使用時における熱の影響、
例えばタイヤを高速又は長距離走行に供した際に発生す
る熱の影響を受けたのちのスチールワイヤに接着したゴ
ムの剥離に対する強度及び剥離した際のゴム付着率に基
き、さらに湿熱経時接着性は、例えば多湿雰囲気中での
保管や使用中に受けた傷からの水分侵入など、スチール
ワイヤとゴムとの界面が水分に晒された後のスチールワ
イヤに接着したゴムの剥離に対する強度及び剥離した際
のゴム付着率に基き、それぞれ評価できる。
ールワイヤ又はワイヤを撚り合わせたスチールコードに
おいては、補強効果を発揮させるためにゴムとの接着性
に優れることが要求される。ブラスめっき付のスチール
ワイヤやスチールコードでは、ブラスめっきのCu/Zn
比、ブラスめっきの厚さを適正化することにより接着性
を改善させる方法が広く知られている。またブラスめっ
き付スチールワイヤに隣接するゴム組成物に有機酸金属
塩を配合することによって接着性を改善できることも広
く知られている。
件が苛酷であるため、製品仕上がり時のゴム接着性が良
好であることは勿論、その後の使用時における温度上昇
や水分浸透によるゴム接着性の低下を極力回避すること
が望まれる。更に製品の使用期間が長いため、ゴム接着
部の耐老化性も優れていなければならない。またタイヤ
に用いる場合はゴムシート材の形で保管するが、この保
管期間中にゴムシート材が吸湿することはよくあること
から、このような吸湿した材料においても良好なゴム接
着性を与える必要がある。
公報では熱拡散法によってブラスめっき付ワイヤを製造
する際に、熱拡散後のめっき表面に生成した酸化物を溶
解除去することにより、吸湿ゴムとの初期接着性及び熱
経時接着性を改善する方法が提案されているが、湿熱経
時接着性に問題が残る。また特開昭63−33135 号公報で
はブラスめっきしたゴム補強用ワイヤのブラスめっき
に、燐酸塩をPとして4mg/m2 以上含有させることによ
り、熱および湿熱経時接着性を改善することが提案さて
いるが、熱に対する経時接着性は不十分で初期接着性に
も問題が残る。
ワイヤにはあらゆる条件下で良好なゴム接着性が要求さ
れるが、タイヤの高寿命化と高速走行使用に伴って、と
りわけ熱経時接着性及び湿熱経時接着性の更なる改善が
のぞまれている。そこでこの発明は、熱及び湿熱下での
接着低下を回避し、さらに初期接着性にも優れたスチー
ルワイヤを提供しようとするものである。
スめっきを施したスチールワイヤであって、該ブラスめ
っきの表面に付着量:1.0mg/m2〜3.0mg/m2のPを有し、
またブラスめっき層との境界をなすワイヤ周面の表面粗
さが、ワイヤの直径dに関し、(0.019 +0.159 d)μ
mRa以下であることを特徴とする、ゴム接着性に優れる
ゴム物品補強用スチールワイヤである。
Zn比は、Cu量の大きい方が初期接着性に対しては有利で
あるが、湿熱接着性に対しては不利となる。従ってブラ
スめっきは、Cu : 60 〜70wt% 及びZn :35〜40wt% を含
有する成分組成が有利に適合する。なお湿熱接着性はブ
ラスめっきの反応性が低い方が良好となる傾向にあり、
従ってブラスめっき表面に酸化物が存在しても差し支え
ない。
面にPを、好ましくは30〜60Åの厚みで、付着させるこ
とが肝要である。すなわちブラスめっき表面にPを付着
させることによって、ゴム接着性、特に湿熱経時接着性
を改善することができ、これには1mg/m2 以上の付着量
が必要である。一方、Pの付着量が多過ぎると初期接着
性が悪化するので、3.0mg/m2以下とする必要がある。こ
こで、Pの付着によって湿熱経時接着性が改善されるの
は、Pの付着した皮膜がめっき層の腐食環境に対する防
護壁となり、めっき層の腐食に伴う接着低下を抑制でき
るからである。
着量を制御することで湿熱経時接着性のほかのゴム接着
性、つまり熱経時及び初期の各接着性は改善することが
できないことから、さらにこれらのゴム接着性をも改善
する手法について検討したところ、ブラスめっき層との
境界をなすワイヤ周面の表面粗さ(表面凹凸状態)の制
御が有効であることを新たに知見した。
ブラスめっき表面に付着したPの分布状態をAES(Au
ger Electoron Spectroscopy)及びSEM(Scanning E
lectoron Microscope )で観察した結果を示すように、
Pの分布状態とスチールワイヤ表面の凹凸との間に相関
が認められる。図1に示すワイヤ1の表面は、微小の凹
凸が規則正しく並んでおり、ブラスめっき2の表面に付
着したPは凸部に対応して偏析している。これは図2の
表面の粗い凹凸が不規則に並ぶワイヤ1に施した、めっ
き2の表面においても同様である。従って、ブラスめっ
き表面のワイヤ周方向及び軸方向における、Pの分布
は、ワイヤ表面の凹凸が規則的(図1)であると同様に
規則的に分散し、一方ワイヤ表面の凹凸が不規則(図
2)であると同様に不規則な分散となる。
Pの分布に影響を与えることがわかり、ワイヤ周面の表
面粗さを制御し表面の凹凸をより規則正しくすること、
すなわち表面粗さを小さくすることによって、Pの分布
状態を細かくかつ均一に分散することができ、全てのゴ
ム接着性を一様に向上することができる。ところで、ワ
イヤ周面の表面粗さを制御するに当たっては、ワイヤの
表面が平面でなく曲面であるところから、その周面の曲
率によって適合する表面粗さの範囲が変化する可能性が
ある。そこで、種々の線径のワイヤを用いて、その周面
の表面粗さを変化したときの、ゴム接着性について調査
した。その結果を図3に示すように、ワイヤ周面の表面
粗さが、その線径dに関し、(0.019 +0.159 d)μm
Ra以下の範囲にあれば、優れたゴム接着性が得られるこ
とがわかる。すなわち、表面粗さが(0.019 +0.159
d)μmRaをこえると、Pの分布は不均一となり熱およ
び湿熱経時接着性が不良となるため、表面粗さを(0.01
9 +0.159 d)μmRa以下とする。
湿熱経時接着性が向上するのは、熱又は腐食反応による
生成物を一様に分散させ得るからである。すなわち、こ
の生成物は接着部を破壊する因子であり、Pの分布を均
一化して接着破壊箇所を分散させることによって、接着
部の破壊応力を低減できる。
ばめっき後の伸線工程における、Pを含む湿式潤滑剤の
供給によって行う。すなわち湿式潤滑剤のpH及び脂肪酸
化合物濃度を調整することによって、潤滑剤中の燐酸亜
鉛濃度を0.5 〜1.8g/lとした潤滑剤を供給しながら伸線
を行う。
に、Cu:62 wt%及びZn:38 wt%を含有する組成のブラス
めっきを施し、次いで燐酸亜鉛を主成分とする潤滑剤を
供給しながら、0.175 〜0.36mmまで縮径した、各スチー
ルワイヤを撚り合わせてなるスチールコードを、それぞ
れゴムで被覆して加硫成形した後、ゴム接着性試験に供
した。なお、被覆ゴムの組成は、天然ゴム:100 重量部
に対し、カーボンブラック:50重量部、亜鉛華:5重量
部、ステアリン酸:2重量部、老化防止剤:1重量部、
ナフテン酸コバルト:2重量部、加硫促進剤:1.5 重量
部及び硫黄:4重量部である。
熱経時接着性及び湿熱経時接着性についてそれぞれ行っ
た。すなわち初期接着性はゴム被覆コードを145 ℃で30
分間加圧加硫した後室温ではく離試験を行って評価し、
熱経時接着性は同様に145 ℃で600 及び1200分間加熱し
た後室温ではく離試験を行って評価し、そして温熱経時
接着性は145 ℃で30分間加硫した後、試料を75℃、95%
RHの条件で所定時間放置した後室温ではく離試験を行っ
て評価した。
御は、潤滑剤の燐酸亜鉛濃度及び温度と伸線ダイスの数
及び1ダイス当たりの加工減面率とを調整して行い、ス
チールワイヤの表面粗さは線引きダイスの形状、潤滑剤
などを変更することによって制御した。
及びPの付着量に併せて表1〜8に示す。
量の測定とゴムはく離試験評価とは、次の(1) 〜(3) に
従って行った。 (1) 表面粗さの定量 ワイヤ表面のめっきを溶解し地鉄を露出させたワイヤ
に、粗さ測定機の触針を接触させ、次いで触針をワイヤ
の周線に沿って回転させて触針の運動軌跡を測定し、こ
の測定値から中心平均粗さ(Ra)を求めた。 (2) ブラスめっきのPの定量法 5gのワイヤを採集し、1.2 Nの塩酸水溶液10ml中に室
温下で60秒間浸漬して表面のPを溶解し、この溶液中の
溶質PO4 の定量を誘導結合高周波プラズマを光源とする
発光分光分析によって行い、得られた測定結果に基い
て、ブラス表面積当たりの付着量に換算した。 (3) ゴム接着性の評価 引き抜き試験では熱および湿熱によるゴムの老化により
引き抜き力が影響を受けるため剥離試験によりスチール
ワイヤおよびコード表面に接着しているゴムの状態をA
からEまで5段階評価により判定した。Aはもっとも良
好な接着状態、Eはスチールとゴムがまったく接着して
いない状態である。各試験条件とも5本の試料を剥離し
て5本のゴムの接着状態をそれぞれ判定した。
か新たに装置を設置する等の工程変更を要することなし
に、スチールワイヤに優れたゴム接着性を付与すること
ができ、従来と同じ製造コストでゴム製品の耐久性の向
上に寄与するスチールワイヤ、さらにはスチールコード
を提供し得る。
模式図である。
模式図である。
性との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 周面にブラスめっきを施したスチールワ
イヤであって、該ブラスめっきの表面に付着量:1.0mg/
m2〜3.0mg/m2のPを有し、またブラスめっき層との境界
をなすワイヤ周面の表面粗さが、ワイヤの直径dに関
し、(0.019 +0.159 d)μmRa以下であることを特徴
とする、ゴム接着性に優れるゴム物品補強用スチールワ
イヤ。
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