JPH0693580A - 金属コード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炭素鋼金属コードの高強力性のメリットを
生かし、しかも腐食疲労性に優れた実用性に充分たえう
るスチールコードを提供する。 【構成】 素線径が少なくとも０．２mmの３本のスチー
ルフィラメントからなるコードで、フィラメント組成の
カーボン量が０．７８〜０．８５％の範囲のものであ
り、しかもコード１本当り５．０kgの荷重をかけた時の
伸度（Ｐ₁ ) が０．２〜１．２％の範囲にあり、且つ
２．０kgの荷重をかけた時の伸度（Ｐ₂ ) がＰ ₂ （％）
≦０．９４７Ｐ₁ −０．０８３で表わされる範囲にある
金属コード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高炭素鋼からなるフィラ
メントを用いた新規な撚構造を有する金属コードに関す
る。この金属コードは特にラジアルタイヤのベルト補強
層に用いるとその高強力性が生かされ優れた耐腐食性を
発揮するので使用寿命が向上し軽量化され転り抵抗の少
いラジアルタイヤが得られる。

【０００２】

【従来の技術】スチールラジアルタイヤのベルト補強層
には４本ないし５本のフィラメントを撚り合わせたいわ
ゆる１×４又は１×５構造のスチールコードが従来から
広く使用されている。近年ラジアルタイヤにおいて、転
り抵抗の低減の要求がクローズアップされて来ており、
ベルト補強層のスチールコードにおいても打込み本数を
あげることなくタイヤの重量を軽減するため単位面積当
りの強力の高い、いわゆる高強力糸コードを適用するこ
とが上記撚構造に考えられている。スチールコード面よ
り単位面積当りの強力をあげる手段として、金属組成の
カーボン含有量を増加させることが考えられ、現に、公
知技術の範疇となっている。しかし本発明者らは、上記
高炭素鋼のスチールコードを、軽量化された転り抵抗の
小さいラジアルタイヤを得るために製品化適用をした場
合に重大な欠陥をもつことを見出した。つまり上記の如
きスチールコードをベルト補強層に使用した場合、タイ
ヤが路面上を走行する間に小石や釘などにより金属コー
ドに到達するような外傷を受けるとその傷口から浸入し
た水分がコードの中央部の空洞の中を容易に浸透して行
き、この結果金属コードが腐蝕時の疲労性が大幅に低下
し、更にはコードとゴムとの接着が低下し、いわゆるコ
ードとゴム間におけるセパレーションという現象を引き
起こすといった欠点があった。

【０００３】このような欠点を改良すべく現在までに種
々検討がなされているが、その中で特開昭５５−９０６
９２号公報にあるように、図１に示したような各フィラ
メント相互間に空隙が全くない、もっともコンパクトな
コード径を有する従来コードよりも、コード径をやゝ大
きめに撚り合せることによって各フィラメントを相互に
接触させずに各フィラメント間に空隙を設け、かつコー
ド断面が円に内接するような均一断面を有する図２に示
したようなコードが提案され、このようなコードであれ
ばゴムに埋設後、熱入れ加硫工程において、ゴムが加硫
初期の流動状態にあるとき、ゴムがフィラメント相互間
の空隙からコードの中央部の空洞に浸透することによ
り、外傷から浸入した水がコードの中を拡散しないた
め、金属コードの耐腐蝕性が改善されるとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されたコードは、本発明者らの経験によれば、
熱入れ加硫工程は通常４〜４０kg／cm² の圧力下で行な
われるため、この圧力によりコードのふくらみが押しつ
ぶされてしまい、フィラメント相互間の空隙がほとんど
失なわれ、その結果流動状態のゴムがコードの中央部の
空洞にほとんど浸入できず、たとえ浸入したとしても部
分的にわずかにゴムが浸入するのみで、このようなコー
ドを使用した製品が外傷を受けると、外傷から浸入した
水分により、部分的に浸透したゴムとコードとの界面が
短時間のうちに腐蝕されてしまい、そのすき間から更に
水分がコードの長さ方向に拡散し、その結果コードとゴ
ムとの間にセパレーションが生じてしまうといった欠点
を有していることが明らかである。

【０００５】本発明の目的はかかる現況に鑑み、例えば
ラジアルタイヤ用のベルト補強材として用いた時に上記
の欠点を解消することのできる全く新しい概念の金属コ
ードを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記欠点を
解決すべく鋭意研究した結果、高炭素鋼金属コードの高
強力性のメリットを生かし、しかも腐蝕疲労性に優れた
実用性に充分たえうるスチールコードを得ることができ
たのである。即ち本発明は、例えばラジアルタイヤのベ
ルト補強材として用いたときに操縦安定性を損うことな
く軽量化タイヤとしてのスチールコード面からの転り抵
抗の低減とコードの耐腐食疲労性を同時に満足すること
のできる金属コードに関するもので、より具体的にはコ
ードのカーボン量（Ｃ％）が０．７８〜０．８５％の高
炭素鋼を３本の金属フィラメントとして撚り合せてなる
コードであって、前記スチールコードの高強力化による
耐腐食疲労性低下の欠点を、コードの撚構造を工夫して
コード表面にゴムをできるだけ浸透させるようにしたベ
ルト補強材用金属コードを提供するものである。なおこ
こで言う工夫した撚構造とは、コード１本当り５．０kg
の荷重を掛けた時の伸度（Ｐ₁ ) が０．２〜１．２％の
範囲にあり、かつ２．０kgの荷重をかけた時の伸度（Ｐ
₂ ) がＰ₂ （％）≦０．９４７Ｐ ₁ −０．０８３で表わ
される範囲にある金属コードとなる撚構造である。

【０００７】本発明に係る金属コードは、例えば図３に
示した種々の断面形状がコードの長さ方向に少なくとも
３種混在しているコードであって、５．０kgの荷重を掛
けた時の伸度Ｐ₁ が０．２〜１．２％の範囲であり、か
つ２．０kgの荷重を掛けた時の伸度Ｐ₂ （％）が０．９
４７Ｐ₁ −０．０８３以下であることが必要である。こ
の理由はＰ₁ が０．２％未満の場合は従来のコンパクト
コードと大差なく、本発明の目的を達成することができ
ず、また１．２％を越えると裁断コードの端部が撚り乱
れを生じやすく作業性上の問題があるため好ましくない
ためである。このうち作業性を重視すればＰ₁ は０．２
〜０．７％の範囲がより好ましい。またＰ₂ が０．９４
７Ｐ₁ −０．０８３を越えるとゴムに埋設された後、熱
入れ加硫される工程で、コードが加硫圧力で押しつぶさ
れやすい断面形状が多くなり、その結果ゴムが浸透しに
くくなるため好ましくないからである。

【０００８】Ｐ₂ とコードへのゴムの浸透性との関連に
つき以下さらに詳述する。一般的にオープン撚りコード
においては、コードに引張り応力を加えると各構成フィ
ラメントはコードの中心に向って圧縮しようとする。こ
こで伸度Ｐ₁ が一定であっても、伸度Ｐ₂ が大きい場合
と小さい場合とがある。前者は図２に示される如く、コ
ードの断面形状が長さ方向に均一（フィラメント間隔が
一様）である場合で、各構成フィラメントが自由に中心
に向って移動しようとするため、２kg荷重時ではコード
としての伸びが比較的大きくなるのである。これに対し
後者は第３図（１×３）のＢ〜Ｃに示される如く、コー
ドの断面形状が不均一で、フィラメント同士が接触して
いる場合であり、各フィラメントが中心に向って移動し
ようとしても接触した各２本のフィラメントに関しては
互いに接触圧（反発力）が働くため、２kg荷重時ではコ
ードの伸びが小さくなるのである。

【０００９】断面形状において、フィラメント同士の接
触点の数を接点数とすれば、コードの断面形状の不均一
さは接点数で表わされる。接点数の多いコード程、断面
が不均一なのである。単撚構造においては、フィラメン
ト構成が１×３のときは接点数が２（図３ １×３のＣ）の場合、断面形状の不均一性が最大とな
る。

【００１０】本発明の金属コードでは撚ピッチが６〜１
４mmであることが好ましい。この理由は撚ピッチが６mm
未満ではコード製造時の生産性が著しく低下し、実用上
商業ベースに乗らず、また１４mmを越えるとコードの座
曲疲労による耐コード折れ性が低下する。ラジアルタイ
ヤのベルト補強層として用いる場合は１４mmを越えても
使用され得るが、素線径が著しく太い場合や、曲げ変形
が大きな用途には好ましくない。

【００１１】又、本発明の、特にベルト補強材に適する
金属コードを構成するフィラメントは、その直径が０．
２０mm以上で、しかもＣ％として０．７８〜０．８５％
のものであることが必要である。これはフィラメントの
直径が０．２mm未満であるとラジアルベルト材としての
強力が小さすぎ且つ耐疲労性も劣り、またＣ％として
０．７８％未満だと同様に軽量化ラジアルタイヤのベル
ト補強材としては剛性が低くラジアルタイヤの操縦安定
性が大幅に低下し、又０．８５％をこえるとコードの耐
腐食疲労性が低下しベルトコード折れを誘因し、又伸線
加工性も低下し好ましくないためである。なお、フィラ
メントの直径が０．３０mmをこえるとコード重量もふえ
軽量化のメリットがなくなるので好ましくなく、フィラ
メントの直径が０．２０〜３．０mmであることがより好
ましい。また上記フィラメントは、その表面がゴムとの
接着性を良好にするため、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎ等あるいは
これらにＮｉやＣｏを含んだ合金によって被覆されてい
てもかまわない。

【００１２】更に本発明の金属コードは次のように製造
することができる。すなわちあらかじめ過大にくせずけ
したフィラメントを所定のＰ₁ （５kg荷重時伸度）を持
つようにコード径方向に圧縮させることにより製造でき
る。

【００１３】最後に本発明の金属コードを埋設するゴム
は天然ゴムまたは合成ゴムであるが本発明の金属コード
をラジアルタイヤのベルト補強層に使用する場合、埋設
ゴムの５０％モジュラスは１０〜４０kg／cm² であるこ
とが好ましい。この理由は５０％モジュラスが１０kg／
cm² 未満の場合は金属コードエンド部の歪が大きくなり
耐ベルトエンドセパレーション（ベルトコード端よりの
ベルトコーティングゴムの亀裂成長をいう）性が低下
し、一方４０kg／cm² を越えると、ベルトコードの耐久
性すなわちコード折れが発生しやすくなり同時に加工性
も著しく低下しいずれの場合も好ましくないためであ
る。

【００１４】以上のような構成からなる本発明の金属コ
ードを使用したラジアルタイヤにおいては、ゴムがコー
ドの長手方向及び断面方向に十分浸透しているため、外
傷による水分の浸入に起因する金属コード表面の錆の拡
散が防止される。このため金属コードの腐蝕によるコー
ドとゴムとの接着力低下によるセパレーション現象が大
幅に改善され、本発明の金属コードを使用したラジアル
タイヤは耐久寿命が著しく改善される。また本発明の金
属コードは軽量化タイヤのベルト補強材としての効果を
奏するばかりでなく、農業用耕転機用として又ベルト等
工業用品軽量化製品等広範囲に用いることができる。

【００１５】尚本発明の金属コードをベルト補強材とし
て用いたラジアルタイヤにつき記載したが、該金属コー
ドはカーカスプライ補強材として適用することも可能で
ある。

【００１６】

【実施例】実施例１ 真鍮メッキを施したスチールフィラメントを撚り合せる
ことによって表１に示す５種類の金属コードを作成し
た。これらの金属コードをタイヤのベルトコーティング
ゴムとして用いる５０％モジュラス２５kg／cm² のゴム
にて埋設し、加硫した後、金属コードを採取してコード
中央部にゴムがほぼ完全に浸透している部分の長さを測
定し、ゴム浸透度合いをコード全長に対する比率を指数
で評価した。また比較のために図１に示したような従来
の金属コードについても同様に評価した。結果を合せて
表１に示す。ここでＰ₁ およびＰ₂ は全長２０〜５０cm
の金属コードに、各々５．０kg、２．０kgの荷重を掛け
た場合の伸度（％）であり、断面形状とは、コードの長
さ方向に５mm間隔の位置におけるコードの断面形状を拡
大鏡で観察し、図３に示した記号で表示したものであ
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記表１の実験 No.１及び２のコードにつ
いて、Ｐ₁ を横軸、Ｐ₂ を縦軸にとり、ゴム浸透度合い
が８０〜１００は〇、６０〜７９は◇および２９〜３９
は△として図４にプロットした。表１及び図４から明ら
かなように、Ｐ₂ ≦０．９４７Ｐ₁ −０．０８３の範囲
にある実験 No.１〜２の金属コードはゴムの浸透度合が
６０以上であって、金属コードにゴムが良く浸透してい
るのに対し、Ｐ₂ ＞０．９４７Ｐ₁ −０．０８３の範囲
にある実験 No.３の金属コードは各フィラメントが互い
に接触しない均一な断面形状のコードに近いものであ
り、ゴムの浸透度合いが劣っていることがわかる。

【００１９】次に表１の No.１〜 No.５の金属コードを
ベルト補強層（埋設ゴムの５０％モジュラス２５kg／cm
² ）に用い、又一部カーカスプライ補強材にも使用した
ラジアルタイヤ、サイズ１７５ＳＲ１４を作成し、以下
表１の各種金属コード内容に対する試験タイヤの特性値
を測定し、結果を表２に示す。表２のタイヤ No.は、金
属コード No.に対応する。尚測定法等については下記の
通り、タイヤの接地部にベルト部の金属コードに達する
直径３mmの穴をあけ、タイヤを１，０００km実地走行さ
せた後に、該タイヤを５％ＮａＣｌ水溶液の水槽中に１
日浸漬させ、更に一般路で合計４万km走行させ、次いで
内圧を１．３kg／cm² に下げ一定山坂路を２万km走行さ
せた後タイヤを解剖した。

【００２０】１．耐腐蝕性：上記タイヤの穴の位置に相
当する金属コードを採取し、埋設ゴムとの接着界面がど
の位の長さに渡って接着低下しているかをコードの腐蝕
長さとして評価し、次式によりタイヤ No.４のタイヤ金
属コードの腐蝕長さを１００として指数で表わした。 テストタイヤの金属コードの腐蝕長さ／タイヤ No.４の
タイヤ金属コードの腐蝕長さ×１００ 値が小なる程良好である。

【００２１】２．耐コード折れ性 上記耐腐蝕性試験にて採取した金属コードの折れ本数を
求め、次式により指数表示した。 タイヤ No.４のタイヤの金属コードのコード折れ本数／
テストタイヤのタイヤの金属コードの折れ本数×１００ 指数が大なる程、折れ本数が少なく良好である。

【００２２】３．操縦安定性（コーナリングパワー） タイヤに横すべり角を与えて路面との摩擦抵抗に起因す
る横方向力（コーナリングフォース）を発生させ、この
時車両の進行方向と直角に働く分力を縦軸に、横軸に横
すべり角をプロットしたときの直線領域の勾配（コーナ
リングパワー）を求め、次式により指数表示とした。 テストタイヤのコーナリングパワー／タイヤ No.４のタ
イヤのコーナリングパワー×１００

【００２３】４．転がり抵抗性 慣行法にて測定、測定条件は径１７０７．６mm、幅３５
０mmのスチール製ドラム上において、ＪＩＳ １００％
荷重にて内圧１．７kg／cm² のタイヤに掛け、ドラムを
モータ駆動により回転させ、速度８０ｍ／ｈにて３０分
間慣らし走行を行なった後、速度２００km／ｈまで上昇
させた。次いでモータ駆動クッチを切って惰行させ、ド
ラム減速度と時間変化を基にして速度５０km／ｈにおけ
るタイヤとドラムの転がり抵抗を算出した。この値から
予め算出しておいたドラム抵抗を差し引いて正味のタイ
ヤ転がり抵抗を求めた。次式により転がり抵抗製指数表
示とした。 タイヤ No.４のタイヤの転がり抵抗／テストタイヤの転
がり抵抗×１００

【００２４】

【表２】

【００２５】本発明の実施例 No.１〜 No.２のタイヤを
みてもわかるように本発明の金属コードを用いるときは
タイヤの操縦安定性を損うことなく耐腐蝕疲労性及び転
り抵抗を両立化できた。

【００２６】尚、耐腐蝕疲労性の効果に比べて転り抵抗
性の改良効果は少いように思えるが転り抵抗を現行対比
５％上昇させることはタイヤ技術にとっては至難のわざ
に近いものであり、その点本発明の金属コードは顕著な
効果をなしたものと充分判断ができる。

【００２７】実施例２ 次に、実施例１と同様に真ちゅうメッキを施したスチー
ルフィラメントを撚り合せることによって、表３に示す
４種類の金属コードを作成した。これらの金属コードは
スチールフィラメント径が０．２５mm及び０．３０mm、
撚ピッチが１６mmであり、フィラメント組成のカーボン
量が０．８２％である。これらの金属コードのタイヤサ
イズ１７５／７０Ｒ１３なる乗用車用ラジアルタイヤの
ベルトプライ層に適用し、加硫後、タイヤから金属コー
ドを採取して、コード中央部にゴムがほぼ完全に浸透し
ている部分の長さを測定し、ゴム浸透度合いをコード全
長に対する比率として指数で評価した。結果を表３に示
すとともに、図４に図示した。実験 No.６及び７を●
で、実験 No.８及び９を■で表示した。実施例２より本
発明金属コードをタイヤのベルトプライ層に埋設した場
合、ゴム浸透度合いを著しく改良することが理解でき
る。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】高炭素鋼金属コードの高強力性のメリッ
トを生かし、しかも腐蝕疲労性に優れた実用性に充分耐
えるスチールコードを提供することができ、特にタイヤ
に用いたときタイヤの操縦安定性を損なうことなく耐腐
食疲労性及び転り抵抗を両立化できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はコンパクト型の従来の金属コードの断面
図である。

【図２】図２は特開昭５５−９８６９２号公報に記載さ
れている金属コードの断面図である。

【図３】図３は本発明の金属コードの断面図。

【図４】図４はＰ₁ ，Ｐ₂ とのゴムの浸透度合いの関係
を示す線図である。

【符号の説明】 １：コード ２：フィラメント ３：接触点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素線径が少なくとも０．２mmの３本のス
   チールフィラメントからなるコードで、フィラメント組
   成のカーボン量が０．７８〜０．８５％の範囲のもので
   あり、しかもコード１本当り５．０kgの荷重をかけた時
   の伸度（Ｐ₁) が０．２〜１．２％の範囲にあり、且つ
   ２．０kgの荷重をかけた時の伸度（Ｐ ₂ ) がＰ₂ （％）
   ≦０．９４７Ｐ₁ −０．０８３で表わされる範囲にある
   金属コード。