WO2006004054A1 - 環状同芯撚りビードコード - Google Patents

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WO2006004054A1
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Hiroshi Sasabe
Hitoshi Wakahara
Kenichi Okamoto
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Sumitomo(Sei) Steel Wire Corp.
Sumitomo Electric Tochigi Co. Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a bead cord embedded in a bead portion for reinforcing a bead portion of a pneumatic tire, in particular, one sheath layer formed by spirally winding a side wire around an annular core or
  • the present invention relates to an annular concentric stranded bead cord provided with a plurality of layers.
  • annular concentric stranded bead cord is widely used as a reinforcing material for bead portions of various vehicle tires.
  • one or more layers of side wire 2 smaller in diameter than the annular core 1 are wound in a spiral around the annular core 1 formed by butt welding both ends of the steel wire.
  • the steel wire forming the annular core is conventionally required to use a mild steel wire with a C content of 0.06 to 0.15 wt% to ensure formability when winding the side wire.
  • the wire diameter is 1.5 times or more that of the side wire so that a sufficient strength and rigidity can be obtained.
  • light weight due to the small diameter of the annular core has become a strong demand for bead cords. ing.
  • the annular core is made of a hard steel wire having the same diameter as the side wire, and the side wire is attached to the steel wire forming the core in order to improve the adhesion of the core to rubber.
  • the same plating as the wire is applied, and the distance between the side wires is wider than before, and the rubber reaches the core. It describes a bead cord that penetrates and adheres.
  • the bead cord described in Patent Document 2 uses a hard steel wire as an annular core (in the example, C content: 0.72-0.82%), so the core is connected to the side wire. Even if the diameter is reduced to the same diameter as the wire, the strength and rigidity equivalent to the conventional one can be obtained and the weight can be greatly reduced. Further, even when the rubber becomes wet, the annular core is said to be hardly corroded by adhesion to the rubber.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3499261
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 11-321247
  • An object of the present invention is to provide a bead cord that is lightweight and inexpensive and excellent in moldability and corrosion resistance of an annular core.
  • the present invention provides a bead cord that is lightweight, inexpensive, and excellent in formability.
  • the material of the annular core is medium carbon steel, and the diameter d of the annular core is that of the side wire. Straight
  • the annular core by setting the material of the annular core to medium carbon steel and setting its diameter to be slightly thicker than the side wire, it has the same strength and rigidity as a large diameter steel wire using conventional mild steel wire.
  • the bead cord is lightened and the butt welded portion of the annular core is hardened to become hardened or hard to become brittle even if it becomes hardened.
  • the bead cord can be manufactured at a cost comparable to the conventional method.
  • the upper limit of the wire diameter ratio of the annular core to the side wire is compared with the conventional bead cord. Thus, it was set to achieve an effective weight reduction (light weight ratio 10% or more). Also, the lower limit was determined on condition that there was no exchange between the annular core and the side wire when winding the side wire.
  • the winding of the side wire can be performed even if the diameter of the annular core is reduced to the above range.
  • the side wires can be arranged in an orderly manner without being disturbed.
  • the material of the annular core may be carbon steel containing 0.28-0.56 wt% of C. If the lower limit is not reached, strength and rigidity may not be ensured when the diameter of the annular core is reduced to the above range, and if the upper limit is exceeded, the welded structure becomes a hardened structure and annealing treatment cannot be omitted. This is the force that arises.
  • the three components of Si, Mn, and Cr all have insufficient strength if they are below the lower limit, and if they exceed the upper limit, wrinkles are likely to occur during hot rolling in Si, and the workability is reduced in Mn.
  • Cr was included in this range in consideration of hardenability and economic efficiency.
  • the side wire has a ratio of the coil diameter D to the coil diameter D of the annular core of 0.5.
  • a range of 6 to 1.26 is more preferable for securing the moldability of the cord.
  • an Al—Zn alloy plating is applied to the surface of the steel wire of the annular core. It was.
  • the steel wire surface of the annular core is thickened and has a high corrosion resistance Al—Zn alloy staking, and even if fretting occurs between the annular core and the side wire, the steel wire surface remains.
  • the annular core can obtain stable corrosion resistance over a long period of time at low cost.
  • the composition of the Al-Zn alloy plating applied to the surface of the steel wire of the annular core preferably contains 3.5 to 15% of A1.
  • the upper limit is 15%.
  • the A1 content is less than 3.5%, there is no significant difference between corrosion resistance and Zn plating, which can be thickened more inexpensively, so 3.5% was made the lower limit.
  • the upper limit was set at 35 m to make it difficult to ensure the strength.
  • the lower limit is preferably 1 ⁇ m so as to ensure sufficient corrosion resistance.
  • Zn plating is applied to the surface of the steel wire of the annular core. Although Zn plating is inferior in corrosion resistance to Al—Zn alloy plating, thick plating can be carried out economically.
  • the upper limit of the thickness is 35 m as in the case of A1-Zn alloy plating.
  • the lower limit is to ensure sufficient corrosion resistance.
  • the thickness is preferably 2 ⁇ m, which is twice the thickness of the Al—Zn alloy.
  • C 0.08 to 0.27 wt%, Si: 0.30 to 2.
  • OOwt%, Mn 0.50 as the material of the steel wire suitable for molten metal plating ⁇ 2.
  • Mo 0.01 ⁇ : L OOwt%, Ni: 0.10 ⁇ 2.
  • Owt% and W 0.01 ⁇ : Contains at least one of L 00wt%, and further contains at least one of Al, Nb, Ti and V in the range of 0.001-0.10wt% respectively, and the balance However, Fe and alloy steels with unavoidable impurities are adopted.
  • the alloy steel having the above composition improves weldability by suppressing the C content to the level of a mild steel wire, and contains more Si and Mn than ordinary carbon steel, thereby increasing the amount of Cr. As a result, the strength and heat resistance are improved.
  • the three components of Si, Mn, and Cr are insufficient in strength when they are below the above lower limit.
  • the steel wire formed from this alloy steel has excellent weldability and heat resistance, and can have sufficient ductility after butt welding. The decrease in tensile strength is extremely small.
  • C 0.08 to 0.27 wt%, Si: 0.30 to 2.00 wt%, Mn: 0.50 to 2.00 wt%, Cr: 0.00.
  • An alloy steel containing 20 to 2.00%, with the balance being Fe and unavoidably mixed impurities may be used.
  • This alloy steel also contains Si, Mn, and Cr that improve strength and heat resistance at the C content level of mild steel wire. The strength after sticking can be secured.
  • stainless steel is selected as the material of the annular core.
  • Stainless steel has high tensile strength, excellent corrosion resistance and heat resistance, and good weldability.
  • stainless steel contains a large amount of Ni and Cr, which are effective elements for improving corrosion resistance and heat resistance. It is a material that fulfills the two roles of thickening and alloy steel.
  • Preferred stainless steels include SUS304 and SUS316, which have excellent corrosion resistance and high versatility.
  • a bead cord that is lightweight and inexpensive and excellent in moldability and corrosion resistance of the annular core can be obtained.
  • a is an external view of the bead cord of the embodiment
  • b is an enlarged perspective view of a
  • c is an enlarged sectional view of a
  • Fig. 3 A sectional view of a conventional bead cord
  • the annular concentric stranded bead cord of this embodiment has an annular core 1 having a coil diameter D.
  • a sheath layer is provided by winding six rounds of the side wire 2 with a diameter d around the annular core 1 with a diameter d.
  • a plurality of sheath layers may be provided.
  • the annular core 1 is made of medium carbon steel having a C content of 0.28 to 0.56 wt% and a steel wire slightly thicker than the side wire wire 2 (wire diameter ratio (d / d): 1. 04 ⁇ : Make L 30) and stick both ends
  • the annular core 1 has a thick plating layer 4 of an A1-Zn alloy on the surface of the steel wire, and stable corrosion resistance can be obtained over a long period of time.
  • Each side wire 2 is made of a high carbon steel wire, and when it is wound around the annular core 1, its end is temporarily fixed to the annular core 1 in advance with an unvulcanized rubber sheet made of the same material as the tire. After that, it is continuously wound a predetermined number of times, and the end of winding and the temporarily fixed end of winding are connected with a brass sleeve.
  • the coil diameter D of the side wire 2 is 0.50 times the coil diameter D of the annular core 1 to 3 times L.
  • the cross-sectional area reduction rate of each cord was evaluated based on the cross-sectional area of a conventional cord in which a side wire with a diameter of 1.4 mm was wound eight times around an annular core with a diameter of 2.2 mm formed of mild steel wire.
  • 11 or more gaps of 0.5 mm or less, and all gaps greater than 0.5 mm are gaps of 1. Omm or less.
  • the gap is 0.5 mm or less is less than 11, and all the gaps are more than 0.5 mm and the gap is 1.5 mm or less.
  • the arrangement state of the side wires of the 20 cords per condition was judged visually, and the following evaluation was performed according to the number of wires without any disturbance of the arrangement.
  • There are 18 or more items that are not disturbed.
  • There are 10 or more and less than 18 ones with no alignment disorder.
  • the diameter is reduced to a little thicker than the side wire,
  • the coil diameter of the side wire wire 0.5 to 1.3 times (preferably 0.56 to L 26 times) the coil diameter of the annular core, it is considerably lighter than the conventional one, and after core welding This makes it possible to produce bead cords with good moldability.
  • all conditions are in the preferred range (codes No. 9, 10, 11, 15, 16, 19, 20, and 22 8! J) , Become something. If these preferred examples are used for vehicle tires, high-performance tires that are inexpensive and light weight can be obtained.
  • Specimen Metsusa AI content rate Plating thickness reduction rate 120H 480H 1000H break resistance (nrim; bare wire)
  • Bare wire Shows the strength obtained by cold working with a normal dry-stretching machine at a normal working degree.
  • the dummy wire was passed through the tubing tub, and the calculation was performed in the same manner as after the battling process.
  • the amount of adhesion is measured by ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy), and the measured value and the wire diameter of the bare wire are measured.
  • ICP-AES Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy
  • the exposure time was evaluated as follows in three stages: 120 hours, 480 hours, and 1 000 hours.
  • Local creases are observed over the entire length, and the ratio of the surface area of the crease to the total surface area is less than 10%.
  • X Wrinkles are observed locally over the entire length, and the ratio of the surface area of the wrinkled portion to the total surface area is 30% or more.
  • the bead cord was evaluated by the same method as the confirmation experiment of the light weight effect. However, when all 20 pieces were broken even when a bending load was applied to the weld, ⁇ was displayed.
  • the material of the annular core steel wire is alloy steel excellent in weldability and heat resistance, and the force to form a thick Al-Zn alloy or Zn plating layer on the surface, or the core
  • stainless steel as the material, it is possible to produce a bead cord with high strength and excellent corrosion resistance without breakage at the weld.
  • all conditions are in the preferred range (Core Nos. 13, 14, 17, 18, 21, 22, 25, 26, 29-32 columns 12f) It is expensive. If these preferable examples are used for vehicle tires, a long-life and high-performance tire can be obtained.

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Abstract

 軽量かつ安価で、成形性および環状コアの耐食性に優れたビードコードを得ることである。  環状コア1の材質を、中炭素鋼またはC含有量を低く抑えて特定元素を適量添加した合金鋼とし、環状コア1の直径dCが、側線ワイヤ2の直径dSに対して、1.04≦dC/dS≦1.30の式を満足するようにするとともに、側線ワイヤ2として、コイル径が環状コア1のコイル径の0.5~1.3倍のものを使用することにより、軽量かつ安価で、成形性の良いビードコードが得られるようにした。また、環状コア1の鋼線表面にAl-Zn合金めっきまたはZnの厚いめっき層4を形成するか、あるいは環状コア1の材質としてステンレス鋼を用いることにより、環状コア1の耐食性を向上させた。

Description

明 細 書
環状同芯撚りビードコード
技術分野
[0001] 本発明は、空気入りタイヤのビード部を補強するためにビード部に埋め込まれるビ ードコード、特に、環状コアの周囲に側線ワイヤを螺旋状に巻き付けて形成したシー ス層を 1層または複数層設けた環状同芯撚りビードコードに関するものである。
背景技術
[0002] 環状同芯撚りビードコードは、各種車両用タイヤのビード部の補強材として広く使 用されている。その構造は、図 3に示すように、鋼線の両端を突合せ溶接して形成し た環状コア 1の周りに、環状コア 1よりも小径の側線ワイヤ 2を 1層または複数層螺旋 状に巻き付けたものが多い (例えば、特許文献 1参照。 ) o
[0003] ここで、環状コアを形成する鋼線は、従来から C含有量が 0. 06〜0. 15wt%の軟 鋼線材を使用し、側線ワイヤ巻き付け時の成形性を確保するのに必要な強度や剛性 が得られるように、その線径を側線ワイヤの 1. 5倍以上としている。ところが、近年、 車両の燃費改善等の観点から、タイヤの軽量ィ匕の要求が強まるにつれて、ビードコ ードに対しても環状コアの小径ィ匕等による軽量ィ匕が強く求められるようになつてきて いる。
[0004] 一方、側線ワイヤは、硬鋼線材で形成され、その表面にはタイヤのゴムとの接着性 を高めるために黄銅や青銅等のめっきが施されている。このめつきは、通常、電気め つき法や置換めつき法によって行われ、その層厚は 0. 2〜0. 3 m程度である。これ は、ゴムとの強固な接着性を得るには、めっき層の厚みが薄い方が有利だ力 である 。ところが、環状コアは裸線のままで使用されることが多ぐゴムが湿潤状態になった ときに腐食しやすいという問題がある。このため、タイヤの安全性向上や高性能化の 要求が強まるにつれて、環状コアの耐食性向上の要求も強くなつてきている。
[0005] これに対して、特許文献 2には、環状コアを側線ワイヤと同一径の硬鋼線としたうえ 、コアのゴムとの接着性を高めるために、コアを形成する鋼線に側線ワイヤと同様の めっきを施すとともに、側線ワイヤどうしの間隔を従来よりも広くとってゴムがコアまで 浸透して接着するようにしたビードコードが記載されて 、る。
[0006] 上記特許文献 2に記載されたビードコードは、環状コアとして硬鋼線 (実施例では C 含有量: 0. 72-0. 82%のもの)を使用しているため、コアを側線ワイヤと同一径ま で小径化しても、従来のものと同等の強度や剛性が得られ、大幅な軽量化が可能で ある。また、ゴムが湿潤状態になっても、環状コアがゴムとの接着により腐食しにくいと されている。
[0007] ところが、一般に、 C含有量が 0. 57%以上の硬鋼線は、溶接した場合、その溶接 部が硬くて脆い焼入れ組織になりやすぐそのまま使用すると折損のおそれがある。 このため、このビードコードでは、環状コアを形成する硬鋼線の両端を突合せ溶接し た後に焼鈍処理を行う必要があり、高コストとなる。また、溶接後のノ リ取り作業に要 する時間も長くなり、これもコストアップ要因となる。
[0008] さらに、環状コアを側線ワイヤと同一径まで小径化すると、環状コアの強度および剛 性が従来の太径のものと同等であっても、側線ワイヤ巻き付け時の成形性は従来より も劣るようになる。すなわち、環状コアを小径にするほど、側線ワイヤが巻き付けに《 なって側線ワイヤの配列が乱れやすくなる。また、側線ワイヤを巻き付ける際に、環状 コアが側線ワイヤに振られて両者のコード断面内での位置が入れ替わり、コード形状 が悪ィ匕する (コードを平面上に置いたときに一部が浮き上がるようになる)場合も多く なる。
[0009] また、このビードコードでは、実際には、側線ワイヤどうしの間隔が均一にならず、環 状コアのゴム被覆にバラツキが生じやすい。このため、ゴムが湿潤状態になると、環 状コアのゴムで被覆されていない部分では、ゴムとの接着を目的とした薄いめっき層 だけでは十分な耐食性が得られず、すぐに鋼線に鲭が発生してしまい、この鲭がゴ ム被覆部にも広がっていく可能性が高い。特に、車両用タイヤに使用された場合は、 環状コアと側線ワイヤとの間でフレツチングが生じると、短時間でめっき層が摩滅して 耐食性が低下してしまい、腐食域が広がりやすくなるという問題がある。なお、鋼線へ のめつき処理を繰り返せば、めっき層の厚みをある程度厚くできる力 電気めつき法 や置換めつき法は厚めつきを形成するのに不向きなため、作業効率が悪くコストアツ プが女き 1 [0010] 一方、特許文献 3には、軽量化を目的として環状コアの材質を高機能の合成樹脂と したビードコードが記載されている。このビードコードでは、環状コア材質の榭脂化に より、コアの耐食性も確実に向上する。しかし、高機能の材料を使用することで高コス トとなるし、保管管理が容易でない等、使い勝手の面での課題も多い。また、その材 料として特許文献 3の実施例にあげられている 6ナイロンや PEN (ポリエチレンナフタ レート)等を採用した場合は、従来の環状コアの鋼線と同じ径に形成するとビードコー ドに必要な剛性を確保できな 、ため、実用化が難 、。
[0011] 特許文献 1 :特許第 3499261号公報
特許文献 2:特開平 05 - 163686号公報
特許文献 3:特開平 11― 321247号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 本発明の課題は、軽量かつ安価で、成形性および環状コアの耐食性に優れたビー ドコードを提供することである。
課題を解決するための手段
[0013] 本発明は、上記課題のうち、ビードコードを軽量かつ安価で、成形性に優れたもの とするために、環状コアの材質を中炭素鋼とし、環状コアの直径 dが側線ワイヤの直
C
径 dに対して、
S
1. 04≤d /ά≤1. 30
C S
の式を満足するようにし、かつ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとし て、コイル径が環状コアのコイル径の 0. 5〜1. 3倍のものを使用した。
[0014] すなわち、環状コアの材質を中炭素鋼とし、その直径を側線ワイヤよりも少し太い程 度に設定することにより、従来の軟鋼線を使用した太径のものと同等の強度および剛 性を確保しつつ、ビードコードを軽量ィ匕し、し力も、環状コアの突合せ溶接部が焼入 れ組織になりにくい、あるいは焼入れ組織になっても脆くなりにくくなつて、焼鈍処理 が不要でバリ取りも簡単に行え、従来と同程度のコストでビードコードを作製できるよ うにした。
[0015] ここで、環状コアの側線ワイヤに対する線径比の上限は、従来のビードコードに対 して効果的な軽量化 (軽量ィ匕率 10%以上)を達成できるように設定した。また、その 下限は、側線ワイヤ巻き付け時に環状コアと側線ワイヤとの入れ替わりが発生しな ヽ ことを条件として決定した。
[0016] そして、側線ワイヤのコイル径を環状コアのコイル径の 0. 5倍以上、 1. 3倍以下と することにより、環状コアを上記の範囲まで小径ィ匕しても側線ワイヤの巻き付け性が 確保されるようにして、側線ワイヤを乱れることなく整然と配列できるようにした。
[0017] 前記環状コアの材質は、 Cを 0. 28-0. 56wt%含む炭素鋼とするとよい。下限を 下回ると、環状コアを上記の範囲まで小径ィ匕したときに強度や剛性を確保できない 場合が生じ、また、上限を超えると溶接部の組織が焼入れ組織になって焼鈍処理を 省略できな 、場合が生じる力 である。
[0018] また、上記の中炭素鋼に代えて、 C含有量を軟鋼レベルに抑え、 Siおよび Mnを一 般的な炭素鋼よりも多く含有させ、 Crを適量加えた合金鋼を採用すれば、硬鋼線レ ベルの高い強度と剛性を有し、かつ溶接性に優れた環状コアが得られる。この合金 鋼の具体的な組成は、 C : 0. 08〜0. 27wt%、 Si: 0. 30〜2. OOwt%、 Mn: 0. 50 〜2. OOwt%、Cr: 0. 20〜2. OOwt%を含み、残部が Feおよび不可避的に混入し てくる不純物からなるものとする。ここで、 Si、 Mn、 Crの 3成分は、いずれも下限を下 回ると強度不足となり、上限を超えると、 Siでは熱間圧延時に疵が発生しやすくなり、 Mnでは加工性が低下する。また、 Crは焼入れ性の向上と経済性を考慮してこの範 囲とした。
[0019] さらに、上記合金ま岡に、 A1: 0. 001〜0. 10wt%、 Ti: 0. 001〜0. 10wt%、 Nb :
0. 001〜0. 10wt%、 V: 0. 001〜0. 10wt%、B : 0. 0003〜0. 10wt%および M g : 0. 001-0. 10 %の少なくとも 1種を添加すれば、溶接部の延性低下をより少 なくすることができる。これらの元素は、下限に満たないと延性を向上させる効果が少 なぐ上限を超えると、その窒化物および硫ィヒ物による延性劣化作用が顕著になるの で好ましくない。
[0020] 前記側線ワイヤは、そのコイル径 Dを、環状コアのコイル径 Dに対する比率が 0. 5
S C
6〜1. 26の範囲となるようにすれば、コードの成形性を確保するうえで、より好ましい [0021] また、本発明は、ビードコードを安価で環状コアの耐食性に優れたものとするため に、その第一の手段として、環状コアの鋼線表面に Al—Zn合金めつきを施すように した。
[0022] すなわち、環状コアの鋼線表面に、厚めつきが可能で高い耐食性を有する Al—Zn 合金めつきを施し、環状コアと側線ワイヤとの間でフレツチングが発生しても鋼線表面 が露出しにくいようにすることにより、低コストで環状コアが長期間にわたって安定した 耐食性を得られるようにしたのである。
[0023] 前記環状コアの鋼線表面に施す Al—Zn合金めつきの組成としては、 A1を 3. 5〜1 5%含有しているのが好ましい。この A1の含有率は、高いほど耐食性が良くなるが、 A1が高価であることと加工性を考慮して、 15%を上限とした。一方、 A1の含有率が 3 . 5%を下回ると、より安価に厚めつきができる Znめっきと耐食性に大差がなくなるの で、 3. 5%を下限とした。
[0024] 前記 Al—Zn合金めつきのめっき厚は、厚いほど環状コアと側線ワイヤとのフレツチ ングに対して有利であるが、あまり厚くすると、鋼線の断面積の減少によりビードコー ドが必要な強度を確保しにくくなるため、上限を 35 mとした。一方、下限は、十分な 耐食性を確保できるように 1 μ mとすることが好ましい。
[0025] また、本発明では、環状コアの耐食性を向上させる第二の手段として、環状コアの 鋼線表面に Znめっきを施すようにした。 Znめっきは、 Al—Zn合金めつきよりも耐食 性は劣るものの、厚めつきを経済的に実施することができる。
[0026] 前記 Znめっきを環状コアの鋼線表面に施す場合、その厚みの上限は、 A1— Zn合 金めつきの場合と同様に 35 mとする力 下限は、十分な耐食性を確保するために 、 Al—Zn合金めつきの 2倍の厚さの 2 μ mとすることが好ましい。
[0027] また、環状コアの鋼線表面に上述したような溶融金属めつきを施す場合には、鋼線 を 450〜500°Cの浴槽に通すため、鋼線の材質は、前述した溶接性にカ卩えて、加熱 による引張り強さの低下が少な 、、耐熱性に優れたものとすることが望ま 、。
[0028] そこで、本発明では、溶融金属めつきに適した鋼線の材質として、 C : 0. 08〜0. 2 7wt%、 Si: 0. 30〜2. OOwt%、 Mn: 0. 50〜2. OOwt%、 Cr: 0. 20〜2. OOwt% を含み、他に、 Mo : 0. 01〜: L OOwt%、 Ni: 0. 10〜2. OOwt%、 Co : 0. 10〜2. 0 Owt%および W: 0. 01〜: L 00wt%の少なくとも 1種を含有し、さらに、 Al、 Nb、 Ti および Vをそれぞれ 0. 001-0. 10wt%の範囲で少なくとも 1種含有し、残部が Fe および不可避的に混入してくる不純物力 なる合金鋼を採用するようにした。
[0029] 上記の組成の合金鋼は、 C含有量を軟鋼線レベルに抑えることによって溶接性の 向上を図るとともに、 Siおよび Mnを一般的な炭素鋼よりも多く含有させ、 Crを適量カロ えることにより、強度および耐熱性を向上させている。そして、 Mo、 Ni、 Coおよび W の少なくとも 1元素を適量添加して、加熱による引張り強さの低下を抑え、さらに、 Al、 Nb、 Tiおよび Vの少なくとも 1元素を適量添カ卩して、溶接部の延性低下を抑えるよう にしている。ここで、 Si、 Mn、 Crの 3成分は、上記の下限を下回ると強度不足となり、 上限を超えると、 Siでは熱間圧延時に疵が発生しやすくなり、 Mnでは加工性が低下 する。また、 Crは焼入れ性の向上と経済性を考慮して上記範囲とした。また、 Mo、 N i、 Coおよび Wは、下限に満たないと強度に対する効果が認められなくなり、上限を 超えると延性を低下させる作用が顕著になる。さらに、 Al、 Nb、 Tiおよび Vは、下限 に満たないと延性を向上させる効果が少なぐ上限を超えるとこれらの元素の窒化物 および硫ィ匕物による延性劣化作用が顕著になるので、好ましくない。
[0030] 従って、この合金鋼で形成した鋼線は、溶接性および耐熱性に優れ、突合せ溶接 後にも十分な延性が得られるし、厚めつきを施すためにめつき浴槽内を通過させた時 の引張り強さの低下が極めて少な 、。
[0031] また、上記の合金鋼に代えて、 C : 0. 08〜0. 27wt%、 Si: 0. 30〜2. 00wt%、 Mn: 0. 50〜2. 00wt%、Cr: 0. 20〜2. 00 %を含み、残部が Feおよび不可避 的に混入してくる不純物カゝらなる合金鋼を採用してもよい。この合金鋼でも、 C含有 量が軟鋼線レベルで、強度および耐熱性を向上させる Si、 Mn、 Crを含有しているの で、環状コアの鋼線に必要とされる溶接後の延性およびめつき後の強度を確保でき る。
[0032] 次に、環状コアの耐食性を向上させる第三の手段として、本発明では、環状コアの 材質としてステンレス鋼を選択するようにした。ステンレス鋼は、引張り強さが高いうえ 、耐食性および耐熱性に優れ、溶接性も良好である。すなわち、ステンレス鋼は、耐 食性および耐熱性の向上に有効な元素である Niおよび Crを多量に含むので、上述 した厚めつきと合金鋼の 2つの役目を十分果たす材料である。好ましいステンレス鋼 としては、耐食性に優れ、汎用性の高い SUS304や SUS316力ある。
発明の効果
[0033] 以上のように、本発明によると、軽量かつ安価で、成形性および環状コアの耐食性 に優れたビードコードが得られる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]実施形態のビードコードを作製する際の、環状コアのコイル径 Dと側線ワイヤ
C
のコイル径 Dとの関係を示す概念図
S
[図 2]aは実施形態のビードコードの外観図、 bは aの拡大斜視図、 cは aの拡大断面図 [図 3]従来のビードコードの断面図
符号の説明
[0035] 1 環状コア
2 側線ワイヤ
3 側線ワイヤ供給リール
4 めっき層
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態の環状同芯撚 りビードコードは、図 1および図 2 (a)〜(c)に示すように、コイル径 Dの環状コア 1の
c
周りに、側線ワイヤ供給リール 3から引き出されるコイル径 Dの側線ワイヤ 2を螺旋状
S
に巻き付けて作製したものである。なお、この実施形態では、図 2 (b)、(c)に示すよう に、直径 dの環状コア 1に直径 dの側線ワイヤ 2を 6周巻き付けてシース層を 1層設け
C S
た力 シース層は複数層設けるようにしてもよい。
[0037] 前記環状コア 1は、 C含有量が 0. 28〜0. 56wt%の中炭素鋼を用いて、側線ワイ ャ 2より少し太径の鋼線 (線径比(d /d ) : 1. 04〜: L 30)を作製し、その両端を突
C S
合せ溶接したもので、従来の軟鋼線を使用した太径のものと同等の強度および剛性 を有し、かつその小径化によってビードコードの軽量化を図ることができる。しかも、 溶接部が焼入れ組織になりにく 、、あるいは焼入れ組織になっても脆くなりにく 、た め、焼鈍処理は必要なぐバリ取りも簡単に行える。また、側線ワイヤ 2巻き付け時に、 側線ワイヤ 2との入れ替わりが発生することもな 、。
[0038] また、環状コア 1は、鋼線表面に A1— Zn合金の厚いめっき層 4を有しており、長期 間にわたつて安定した耐食性が得られる。
[0039] 前記各側線ワイヤ 2は、高炭素鋼ワイヤからなり、環状コア 1への巻き付けを行う際 には、タイヤと同材質の未加硫ゴムシートで予めその端末を環状コア 1へ仮止めして から、連続して所定回数巻き付け、巻き終わり端と巻き始めの仮止め端を真鍮製スリ ーブで繋ぐようにしている。
[0040] また、側線ワイヤ 2のコイル径 Dは、環状コア 1のコイル径 Dの 0. 50〜: L 3倍とし
s c
ている。これにより、環状コア 1の小径ィ匕に伴う側線ワイヤ 2の巻き付け性の低下を補 うことができ、側線ワイヤ 2を乱れることなく整然と配列できる。
[0041] 次に、本発明によるビードコード軽量ィ匕効果を確認するために実施した評価試験に ついて説明する。まず、表 1に示す各種の環状コア用材料を作製した後、これらの材 料で形成した環状コアにコア直径に応じた周数で側線ワイヤを巻き付けてビードコー ドを作製し、軽量化率、コア溶接部の耐折損性およびコードの成形性を評価した。こ れらの試験条件および評価結果をまとめて表 2に示す。
[0042] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0043] [表 2] 評価項目
コア 側線ワイヤ コード コアの
コード 線径比 コイル径比
断面積 軽量化率 コア溶接部 コードの 供試材 直径 径
No. 直径 コ-ト'断面 Cdc/ds) コイル (Ds Dc) の耐折損性 成形性
(mm) での本数 (mm )
1 A 2.2 1.4 8 1.57 16.12 366.0 2.01 一 〇 △
2 A 2.2 1.4 8 1.57 16.12 366.0 1.31 一 〇 〇
3 A 2.2 1.4 8 1.57 16.12 366.0 0.96 ― 〇 〇
4 B 1.4 1.4 6 1.00 10.78 365.2 2.01 33
5 B 1.4 1.4 6 1.00 10.78 365.2 1.31 33
6 B 1.4 1.4 6 1.00 10.78 365.2 0.96 33
7 C 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 1.98 17 〇 Δ
8 C 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 1.31 17 〇 Δ
9 c 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 0.93 17 〇 〇
10 c 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 0.63 17 〇 〇
1 1 c 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 0.56 Ί 7 〇 〇
12 c 1.8 1.4 7 1.29 13.32 365.6 0.49 1フ 〇 Δ
13 D 1.5 1.4 6 1.07 1 1.00 365.3 1.37 32 〇 厶
14 D 1.5 1.4 6 1.07 1 1.00 365.3 1.34 32 〇 厶
15 D 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 0.89 32 〇 〇
16 D 1.5 1.4 6 1.07 1 1.00 365.3 0.60 32 〇 〇
17 D 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 0.52 32 〇 厶
18 E 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 0.53 32 〇 厶
19 E 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 0.99 32 〇 〇
20 E 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 1.26 32 〇 〇
21 F 1.5 1.4 6 1.07 11.00 365.3 0.49 32 〇 厶
22 F 1.5 1.4 6 1.07 11.00 366.3 0.85 32 〇 〇
[0044] なお、表 2中の各特性の評価は次のように行った。
[0045] (1)軽量化率
軟鋼線で形成した直径 2. 2mmの環状コアに直径 1. 4mmの側線ワイヤを 8周巻き 付けた従来コードの断面積をベースとして、各コードの断面積減少率で評価した。
軽量ィ匕率 (%) = (1—各コード断面積 Z従来コード断面積) X 100
[0046] (2)コア溶接部の耐折損性
1条件につき 20本の鋼線の突合せ溶接を周囲温度 30°Cの環境下で行い、 1週間 放置後、溶接部に曲げ負荷をかけて折れな力つたものの本数によって下記のように 評価した。
〇:折れなかったものが 18本以上ある。
X:折れなかったものが 18本未満である。 [0047] (3)コードの成形性
下記の方法でコード形状および側線ワイヤの巻き付け性を評価し、両者の評価結 果でランクを異にする場合は、評価の低!、方を表示した。
1.コード形状
1条件につき 20本のコードを定盤上に置き、コードが定盤カも浮いている箇所の最 大隙間をスケールで測定して、下記のように評価した。
〇:隙間 0. 5mm以下が 11本以上あり、かつ隙間 0. 5mm超のものの全てが隙 間 1. Omm以下である。
△:隙間 0. 5mm以下が 11本未満であり、かつ隙間 0. 5mm超のものの全てが 隙間 1. 5mm以下である。
X:隙間 1. 5mm以下が 11本未満である。
2.側線ワイヤの巻き付け性
1条件につき 20本のコードの側線ワイヤの配列状態を目視で判定して、配列の乱 れのな 、ものの本数によって下記のように評価した。
〇:配列乱れのないものが 18本以上ある。
△:配列乱れのないものが 10本以上、 18本未満である。
X:配列乱れのないものが 10本未満である。
[0048] 表 2からわ力るように、環状コアの材質に中炭素鋼または溶接性に優れた合金鋼を 使用し、その直径を側線ワイヤより少し太い程度まで小径ィ匕することに加え、側線ワイ ャのコイル径を環状コアのコイル径の 0. 5〜1. 3倍(好ましくは、 0. 56〜: L 26倍)と することにより、従来のものよりかなり軽量で、コア溶接後の焼鈍処理を必要とせず、 成形性も良好なビードコードを作製できる。特に、全ての条件が好ましい範囲にある もの(コード No. 9、 10、 11、 15、 16、 19、 20および 22の 8伊 !j) ίま、 3つの評価項目力 ^ V、ずれも高 、ものとなって 、る。これらの好まし 、例を車両用タイヤに使用すれば、 安価で軽量化された高性能のタイヤを得ることができる。
[0049] 次に、本発明による環状コアの耐食性向上効果を確認するために実施した評価試 験について説明する。まず、表 3に示す各種の環状コア用材料を作製し、これらの材 料で形成した環状コアについて、コア単体で、めっき浴槽通過による引張り強さ低下 率、耐食性及び溶接部の耐折損性を評価した。これらの試験条件および評価結果を まとめて表 4に示す。
[0050] [表 3]
Figure imgf000013_0001
[0051] [表 4]
評価項目 コア コア弓 I張り強さ(N/mm2) AI— または Znめっき 耐食性 (塩水噴霧試験) コア 適用 引張り強さ コア溶接部
No. 直径
供試材 めつさ AI含有率 めっき厚 低下率(·¼) 120H 480H 1000Hの耐折損性 (nrim; 裸線
処理後 (%) m) 放置後 放置後 放置後
1 G 2.2 931 - 裸線 ― ― ◎
2 G 2.2 931 871 0 1.4 6.4 Δ ◎
3 H 1.4 2,110 - 従来の
0.2
めっき 一
4 H 1.4 2,110 1,916 5.0 1.6 9.2 ◎ 〇 厶
5 I 1.5 1,564 1,445 3.2 0.8 7.6 Δ 〇
6 I 1.5 1,564 1,452 4.2 0.7 7.2 〇 Δ 〇
7 I 1.5 1,564 1,440 4.5 1.3 7.9 ◎ Δ 〇
8 I 1.5 1,564 1,433 10.5 12.7 8.4 ◎ ◎ ◎ 〇
9 I 1.5 1,564 1,446 0 1.6 7.5 厶 〇
10 I 1,5 1,564 1,444 0 2.4 7.7 〇 厶 〇
1Ί I 1.5 1,564 1,438 0 8.6 8.1 ◎ 〇 Δ 〇
12 1.5 1,680 1,621 4.1 0.7 3.5 厶 △ ◎
13 J 1.5 1,680 1,624 4.6 1.6 3.3 ◎ 〇 △
14 J 1.5 1,680 1,620 10.1 13.5 3.6 ◎ ◎ ◎ ◎
15 K 1.5 1,682 1,632 3.1 0.8 3.0 △ ◎
16 K 1.5 1,682 1,629 3.9 0.8 3.2 Δ △
17 K 1.5 1,682 1,626 4.7 1.4 3.3 ◎ 〇 △
18 K 1.5 1,682 1,623 10.5 12.3 3.5 ◎ ◎ ◎ ◎
19 K 1.5 1,682 1,629 0 1.7 3.2 厶 ◎
20 K 1.5 1,682 1,627 0 2.5 3.3 〇 △ ◎
21 K 1.5 1,682 1,624 0 8.8 3.4 ◎ 〇 Δ ◎
22 K 1.5 1,682 1,625 0 14.8 3.4 ◎ 〇 厶 ◎
23 し 1.5 1,694 1,652 3.1 0.8 2.5 厶 ◎
24 し 1.5 1,694 1,649 4.0 0.7 2.7 厶 △ ◎
25 し 1.5 1,694 1'643 6.3 9.5 3.0 ◎ ◎ 〇 ◎
26 し 1.5 1,694 1,640 10.4 12.9 3.2 ◎ ◎ ◎ ◎
27 し 1.5 1,694 1,648 0 1.7 2.7 厶 ◎
28 し 1.5 1,694 1,649 0 2.5 2.7 〇 △ ◎
29 し 1.5 1,694 1,645 0 8.8 2.9 〇 〇 △ ◎
30 し 1.5 1,694 1,643 0 15.2 3.0 ◎ 〇 △ ◎
31 M 1.5 1,823 1,821 一 ― 0 ◎ 〇 〇 ◎
32 N 1.5 1,551 1,554 ― - ※(^ ◎ 〇 ◎
[0052] なお、表 4中の各特性の計測や評価は、次のように行った。
[0053] (1)引張り強さ
裸線:通常の乾式連伸機で通常の加工度で冷間加工して得られる強度を示してい る。
めっき処理後:上記裸線を溶融めつき浴槽に通して、 Al—Zn合金めつきまたは Zn めっきのいずれかの処理を行った後、破断荷重を測定し、この破断荷重とめっき前の 線径とを用いて算出した計算値を示している。
※ステンレス鋼にめっきは不要であるが、引張り強さの低下の有無を確認するため
、ダミー線をめつき浴槽に通して、上記めつき処理後と同様に算出した。
[0054] (2)めっき厚
本発明実施時のめっき厚が比較的厚ぐめっき付着量も多いことから、 ICP-AES (誘導結合プラズマ発光分光分析法)によりめつき付着量を測定し、この測定値と裸 線の線径およびめつきする金属の比重を用いて、下記の簡易式によりめつき厚を算 出した。
C = 2 XWX d/ p
ここで、 C :めっき厚 m)
W:めっき付着量 (gZkg)
d:裸線の線径 (mm)
P:めっき金属の比重
(合金めつきの場合は、各金属の含有比率から求めた値を使用)
[0055] (3)耐食性
JIS Z 2371の塩水噴霧試験方法に基づき、暴露時間を 120時間、 480時間、 1 000時間の 3段階として、下記内容で評価した。
◎:全長にわたり、全表面で発鲭が認められない。
〇:全長にわたり、局所的に発鲭が認められ、全表面積に占める発鲭部の表面 積の割合が 10%未満である。
△:全長にわたり、局所的に発鲭が認められ、全表面積に占める発鲭部の表面 積の割合が 10%以上、 30%未満である。
X:全長にわたり、局所的に発鲭が認められ、全表面積に占める発鲭部の表面 積の割合が 30%以上である。
[0056] (4)溶接部の耐折損性
前述のビードコード軽量ィ匕効果の確認実験と同じ方法で評価した。ただし、溶接部 に曲げ負荷をかけても 20本全てが折れなカゝつた場合は、◎を表示した。 表 4からわ力るように、環状コアの鋼線の材質を溶接性および耐熱性に優れた合金 鋼とし、その表面に Al—Zn合金または Znの厚いめっき層を形成する力、あるいはコ ァ材質をステンレス鋼とすることにより、溶接部での折損がなぐ高強度で耐食性に優 れたビードコードを作製できる。特に、全ての条件が好ましい範囲にあるもの(コア No . 13、 14、 17、 18、 21、 22、 25、 26、 29〜32の 12f列) ίま、 3つの評価項目力 、ず れも高いものとなっている。これらの好ましい例を車両用タイヤに使用すれば、高寿 命で高性能のタイヤを得ることができる。

Claims

請求の範囲 [1] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにおいて、環状コアの材質が中炭素鋼であり、環状コアの直径 dが側線ヮ C ィャの直径 dに対して、 s
1.04≤d /ά≤1.30
C S
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径 D
S力 環状 コアのコイル径 Dの 0.5〜1.3倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビ c
ード、コード、。
[2] 前記環状コアの材質が Cを 0.28〜0.56wt%含む炭素鋼である請求項 1記載の 環状同芯撚りビードコード。
[3] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにぉ ヽて、環状コアの材質力 SC:0.08〜0.27wt%, Si:0.30〜2. OOw t%、 Mn:0.50〜2. OOwt%、 Cr:0.20〜2.00 %を含み、残部が Feおよび不 可避的に混入してくる不純物力 なる合金鋼であって、環状コアの直径 dが側線ワイ
C
ャの直径 dに対して、
S
1.04≤d /ά≤1.30
C S
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径 D力 環状
S
コアのコイル径 Dの 0.5〜1.3倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビ c
ード、コード、。
[4] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにぉ ヽて、環状コアの材質力 SC:0.08〜0.27wt%, Si:0.30〜2. OOw t%、 Mn:0.50〜2.00wt%、 Cr:0.20〜2.00wt%を含み、他に、 A1:0.001〜 0. 10wt%、Ti:0.001〜0.10wt%、Nb:0.001〜0.10wt%、 V:0.001〜0. 10wt%、B:0.0003〜0.10wt%および Mg:0.001〜0. 10wt%の少なくとも 1 種を含有し、残部が Feおよび不可避的に混入してくる不純物力 なる合金鋼であつ て、環状コアの直径 dが側線ワイヤの直径 dに対して、
1. 04≤d /ά≤1. 30
c s
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径 D力 環状
S
コアのコイル径 Dの 0. 5〜1. 3倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビ c
ード、コード、。
[5] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにおいて、前記環状コアの鋼線表面に Al—Zn合金めつきを施していること を特徴とする環状同芯撚りビードコード。
[6] 前記環状コアの鋼線表面に施す Al—Zn合金めつきの組成が A1を 3. 5〜15%含 有していることを特徴とする請求項 5に記載の環状同芯撚りビードコード。
[7] 前記環状コアの鋼線表面に施す Al—Zn合金めつきの厚さが 1. 0〜35 /ζ πιである ことを特徴とする請求項 5または 6に記載の環状同芯撚りビードコード。
[8] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにおいて、前記環状コアの鋼線表面に Ζηめっきを施していることを特徴と する環状同芯撚りビードコード。
[9] 前記環状コアの鋼線表面に施す Ζηめっきの厚さが 2. 0〜35 μ mであることを特徴 とする請求項 8に記載の環状同芯撚りビードコード。
[10] 前記環状コアの鋼線の材質力 C : 0. 08〜0. 27wt%、 Si: 0. 30〜2. OOwt%、
Mn: 0. 50〜2. OOwt%、 Cr: 0. 20〜2. OOwt%を含み、他に、 Mo : 0. 01〜: L 0
Owt%、Ni: 0. 10〜2. OOwt%、Co : 0. 10〜2. OOwt%および W: 0. 01〜: L 00 wt%の少なくとも 1種を含有し、さらに、 Al、 Nb、 Tiおよび Vをそれぞれ 0. 001〜0.
10wt%の範囲で少なくとも 1種含有し、残部が Feおよび不可避的に混入してくる不 純物からなる合金鋼であることを特徴とする請求項 5〜9のいずれかに記載の環状同 芯撚りビードコード。
[11] 前記環状コアの鋼線の材質力 C : 0. 08〜0. 27wt%、 Si: 0. 30〜2. OOwt%、 Mn: 0. 50〜2. OOwt%、Cr: 0. 20〜2. 00 %を含み、残部が Feおよび不可避 的に混入してくる不純物力 なる合金鋼であることを特徴とする請求項 5〜9のいず れかに記載の環状同芯撚りビードコード。
[12] 環状コアの周りに側線ワイヤを 1層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビ ードコードにおいて、前記環状コアの材質がステンレス鋼であることを特徴とする環状 同芯撚りビードコード。
[13] 前記ステンレス鋼が SUS304または SUS316であることを特徴とする請求項 12に 記載の環状同芯撚りビードコード。
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