JPH0359183A - タイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両、特に自動車に採用される空気入りタイ
ヤ又は航空機に採用されるタイヤに関し、特に線径１６
０μｍ以下の高強度金属極細線を補強繊維として採用す
る場合の、核種細線自体の活性度を抑制して核種細線を
撚り線化、あるいは織布化する際の焼失、断線を防止で
きるとともに、補強コード、補＠織布を形成する際の加
工性を向上でき、かつ上記極細線をゴム内に埋設した際
の両者の密着性、接着性を向上できるようにした極細線
の構造に関する。

〔従来の技術〕

例えば、自動車に採用される空気入りタイヤ用補強繊維
としては、従来、アラ壽ド繊維等の化学繊維、あるいは
金Ｉ！＄４１維が用いられており、これらの補強繊維を
ラジアル方向又はバイアス方向に配列してマトリックス
ゴム材を強化するようにしている。

ところで上記タイヤに採用される補強繊維は、その用途
からして、できるだけ引張強度が高いこと、またできる
限り軽量化することがその性能面において要請されてお
り、そのためには線径１６０μ信以下の高強度の金属極
細線で補強繊維を構成するのが望ましい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、本件発明者等の実験研究により、線径１６０
μｍ以下の金属極細線を採用する場合、以下の問題を解
決しなければならないことが判明した。

ｉ、金属線を１６０μｍ以下に極細化すると、ボリュー
ムに対する表面積の比が極めて大きくなることから、該
極細線の表面の活性度が異常に高くなり、その結果極細
化する際のダイスとの摩擦。

あるいは撚り線化する際の極細線同士の摩擦による発熱
により、極端な場合は焼失あるいは断線するおそれがあ
る。従って極細線自体の活性度を抑制する必要がある。

ｉｉ　、また、極細化する際の伸線加工を容易化にする
ため、及び撚り線加工等の加工性を確保するために極細
線自体に自己潤滑性を付与する必要がある。

市、さらに、上記極細線は鯛であるがら錆が発生し易く
、しかも極細であるから錆びが発生するとその影響が大
きく、致命的に特性が悪化する。

従って鯖の発生を防止するため耐蝕性を付与する必要が
ある。

１ｖ、さらにまた、上記極細線をタイヤ本体のゴム材内
に埋設する場合、両者の密着性、接着性を向上させる必
要がある。これは密着性等が不十分であると引張りやね
じりによって、上記極細線が樹脂から抜けてしまい、極
細線の特性を有効に作用させることができないおそれが
あるからである。

本発明の目的は、線径１６０μ醜以下の金属極細線を採
用する場合の上述した各問題点を解決できるタイヤを提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本願第１項の発明は、単繊維状の補強繊維９該補
強繊維を複数本撚り線化してなる補強コード、又は上記
補強繊維を織布化してなる補強織布のいずれかにより少
なくともその一部が補強されたタイヤにおいて、上記補
強繊維が、線径１６０μｍ以下のピアノ線、ステンレス
線あるいは低炭素二相組織鋼線のいずれかからなり、か
つ外表面にＮｌめっき被覆層を形成してなる極細線であ
ることを特徴としている。また、第２項の発明は、上記
Ｎｌめっき被覆層に塑性加工により加工歪を形成したこ
とを特徴としている。

以下、本発明において上記構成を採用した理由を詳細に
説明する。

夏、極細線として、１６０μ鶴以下のピアノ線。

ステンレス線あるいは低炭素二相組織鋼線を採用した理
由 補強繊維を構成する極細線は、タイヤと路面との摩擦時
に発生するマトリックスゴムと補強繊維とのずれに耐え
るため引張強度に優れていること、かつ軽量化に貢献す
るため線径が１６０μｍ以下であることが必要であり、
これらの要求を満足させるにはピアノ線、ステンレス線
あるいは低炭素二相＆１ｌｒａ鋼線が最適である。ここ
で、上記極細線に低炭素二相組織鋼線を採用した場合は
、ピアノ線等よりさらに線径を小さくしなから引張強度
を向上できる。この低炭素二相＆ｌ織１線は、本件発明
者らが研究開発した。もので、以下の点を見出して完成
したものである。！ｐち、Ｆ６−Ｃ−３１−Ｍｎ系鉄基
合金で、かつ針状マルテンサイト、ベイナイト又はこれ
らの混合組織からなる低温変態生成相がフェライト相中
に均一に分散されてなる複合金属Ｍｉ織を有する１１Ｍ
材が強加工に優れており、このような金属組織を有する
線材を用いれば冷間伸線にまり線径１００μ園以下の極
細線を容易確実に得ることができる。そしてこのような
ｔＩ４ｗＡ材を冷間伸線により加工歪み４以上に強加工
すれば、上記フェライト相と低温変態生成相とが複合し
てなる複合＆ｌ１ｍ　＜二相組織）が一方向に延びる均
一な繊維状微細金属組織が形成され、このような金属＆
ｌｌ織を有する極細線は引張強度が３００　ｋｇ／　ｔ
ｍ”以上と飛躍的に向上し、かつ靭性はピアノ線、ステ
ンレス線程度である。

このような繊維状微細金属線は、従来知られていない全
く新規な組織である０本件発明者らは、上記金属ｍ織が
引張強度を向上させる主因になっているとの観点から、
その強化メカニズムについてさらに研究を重ねた結果、
上述の如き超高強度を有する金属ｍ織では、上記繊維の
間隔が５０−１０００人であり、かつ該繊維状をなす上
記複合Ｍ織が５〜１００人の超微細セルから構成されて
いることを見出した。

ここで上記低炭素二相＆ｌｌ織鋼線の製造方法について
説明する。

まず、重量％でＣ：　０．０１〜０．５％、Ｓｌ：３．
０％以下、Ｍｒｚ５．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物よりなる線径３．５ｎ以下の線材を７００〜１１
００℃の範囲の温度に加熱した後、冷却して（この加熱
、冷却は複数回にわたって行ってもよい）一部残留オー
ステナイトを含有してもよいマルテンサイト、ベイナイ
ト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相がフェ
ライト相中に体積率で１５〜７５％の範囲にて均一に分
散されてなる複合ｖＡ織を有する線材を製造する。なお
、上記かかる製造方法は、特開昭６２−２０８２４号公
報に記載されている。

次に、このようにして得られた複合ｍｍｍ材を冷間伸線
加工により、加工歪み４以上、好ましくは５以上に強加
工し、上記フェライト相と低温変態生成相とを複合化し
、金属組織として一方向に連続して延びる微細な繊維状
＆ｌ織を形成させる。

このように加工度を高めることにより、上記繊維状組織
はさらに微細化し、繊維間隔は狭くなり、ついには上述
のとおり加工にて生じたセルの大きさ、繊維間隔がそれ
ぞれ５〜１００人、５０〜１０００人である繊維状微細
金属組織となる。なお、加工歪みが４以上よりも小さい
伸線加工によって得られたｗＢ線では、繊維状組織の発
達の途中にあってその組織が不完全であり、従って強度
も低い。

■、極細線の外表面にＮｌめっき被覆層を形成した理由 上記Ｎｉめっき被覆層を形成するのは、素線の活性度の
抑制、自己潤滑性及び耐蝕性の付与、樹脂との密着性、
接着性の改善を図るためである。

上述のように、ピアノ線、低炭素二相組織鋼線等の素線
を極細化するとボリューム、表面積比が極めて大きくな
ってその活性度が異常上昇する。

これに対して本発明者等の研究により、Ｎｌが活性度の
極めて低い金属であることから、これを素線表面に被覆
することにより、極細線自体の活性度を抑制できること
が判明した。

また、Ｎｉを被覆すれば、耐蝕性等通常の特性付与だけ
でなく、伸線加工性、撚り線加工等の加工性を向上でき
る自己潤滑性が得られ、さらに他の被覆金属に比してＮ
１は樹脂とのなじみが非常に良く、樹脂との密着性を向
上できることが判明した。

第１表は、金属細線に各種の金属（Ｎ１．Ｃｕ。

Ｚｎ、　Ｃｕ−Ｚｎ、　Ａｌ、　Ａｕ、　Ａｇ、　Ｃｒ
）を表面被覆した場合の各特性（ダイス寿命改善、防錆
、酸化性、接着性２表面処理性、耐蝕性、自己潤滑性、
装飾性、及び導電性〉を比較したものを示す、同表から
も明らかなように、Ｎｉは、自己潤滑性が高いことから
ダイス寿命を改善でき、防錆３Ｍ化防止等耐蝕性が高く
、またマトリックス樹脂またはマトリックスゴムとの接
着性に優れ、さらに表面処理性も高い、このように総合
的にも、また上述の各特性から見てもＮｌが一番優れて
いることかわかる。従ってＮｌを被覆することによって
、上述の１〜１ｖの問題を解決できることがわかる。

なお、上記Ｎｉの被覆方法は、電気めっき、溶融めっき
１等の湿式めっき法、　ＰＣＤ、ＣＶＤ、スパッタリン
グ等の乾式めっき法等の一般に用いられている手段が採
用できる。勿論、ここで言うＮｉめっきには、純粋なＮ
１だけではなく、上述の必要特性を阻害しない範囲内で
の第１表に例示した金属。

あるいはその他の金属と合金化したＮ１めっきも含まれ
る。また、上記極細線に対するＮｌの被覆量については
、極細線１賭当たり１ｇ未満では防錆効果等の上記各被
覆効果を発揮させるのが難しく、また１００ｇを越えて
も被覆効果の向上は望めず、逆に厚目付による加工時の
パウダリング等の副次的なデメリットが生じるため好ま
しくない。

従って、極細線１　ｋｇ当たり１〜１００ｇの範囲内が
適当である。

１［１，Ｎｉめっき被覆層に塑性加工による加工歪を付
与した理由 本件発明者らが上記Ｎｔめっき被覆層についてさらに検
討したところ、このＮｉを単にめっきしただけの状態で
は十分満足できるゴムとの密着性。

接着性が得られない場合があることが判明した。

この理由は明確ではないが以下の点が考えられる。

即ち、めっき処理しただけのＮｉめっき被覆層は、無数
のピンホールを有するポーラス状になっており、そのた
めめっき処理工程時に発生する水素が上記Ｎｉ被覆層内
に＠蔵され、あるいは上記ポーラス内に空気が残留する
こととなる。そしてこの吸蔵された水素、残留空気が何
らかの熱で放出され、あるいは膨張してゴムとＮ１被覆
層との境界に溜まり、その結果両者の密着性、接着性に
悪影響を与えているものと考えられる。

一方、上記Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与すると、該
被覆層内のピンホールが潰されてなくなる点、及び例え
ば伸線時の加工熱によって上記水素及び残留空気が放出
される点から、水素、残留空気をほとんど含まないＮｌ
めっき被覆層が得られることになる。その結果、上記極
細線とゴムとを一体化した場合の、該ゴムと極細線との
密着性。

接着性をさらに向上できる。なお、上記加工歪を形成す
るには、例えば上記極細線の製造過程において、冷間伸
線加工する前の素線に予めＮｉめっき処理を施し、これ
を伸線加工することにより実現できる。

〔作用〕

本願第１項の発明に係るタイヤによれば、補強繊維とし
ての極細線にピアノ線、ステンレス線。

低炭素二相＆ｌｌ１ｍ線を採用したので、１６０μｍ以
下の線径で所定の引張強度を確保しながら、使用量を削
減でき、軽量化の要請に応えられる。さらに低炭素二相
組織鋼線を採用した場合は、上述の強化メカニズムで説
明したように、１００μｍ以下のものを容易に得ること
ができ、しかも３００〜６０Ｑ　ｋｇｆ／ｍ”の超高強
度を有する。従って、ピアノ線、ステンレス線の場合に
比べさらに引張強度を向上できるとともに、使用量を減
少できる。

また、上記極細線にＮｌめっき被覆層を形成したので、
線径１６０μｍ以下の極細線の採用が可能となる。即ち
、極細化による活性度の異常上昇を抑制できるから、撚
り線化する場合に極細線同士の摩擦等によって発熱して
も焼失や断線を回避できる。また、上記Ｎｉめっき被覆
層を形成したことにより、自己潤滑性が得られ、極細化
時のダイス寿命の向上が図れるとともに、極細線を撚り
線化、織布化加工する際の加工性を向上できる。さらに
またＮｌめっき被覆層を形成したことによりゴムとの密
着性、接着性を向上でき、引張りやねじり等による抜け
を確実に防止でき、ひいてはタイヤ全体の強度を大きく
でき、寿命を延長できる。

さらに、本願第２項の発明では、上記Ｎｔめっき被覆層
に加工歪を形成したので、該被覆層とゴムとの間に水素
、残留空気が溜まることがなく、この場合はゴムとの密
着性、接着性をさらに向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例による空気入りタ
イヤを説明するための図である。

図において、１は空気入りタイヤであり、これは天然ゴ
ムからなるタイヤ本体２の図示上端に路面と接地するト
レッド部２ａを形成し、これの下方にシッルダ一部２ｂ
、サイドウオール部２Ｃ及びビード部２ｄを一体形成し
て構成されている。

そして、タイヤ本体２の内部には補強層としてのカーカ
ス層４が配設され、上記トレッド部２３部分には補強層
としての多層のブレーカ層３が配設され、さらに上記カ
ーカス層４の両端にはビードワイヤ５が配設されている
。

上記ブレーカ層３．カーカス層４は、第２図（δ）又は
山）に示すスチールコード９をいわゆるすだれ織りした
ものに、ゴム層を被着させた構造のもの（プライ−布層
）である、このスチールコード９は５本又は１２本程度
の極細ｖＡ７を撚り線化してなり、各極細線７の外表面
にはＮｉめっき被覆層８が形成されている。上記ブレー
カ１１ｉ３は例えば上記ブライを４層重ねて構成されて
おり、またカーカス層４は上記スチールコード９をラジ
アル（半径方向）方向又はバイアス（斜め）方向に配設
して溝底されている。前者の溝底のものをラジアルタイ
ヤ、後者をバイアスタイヤと称している。

また、上記ビードワイヤ５は、上記極細線７を多数束に
してプライで包んだ構成となっている。

上記極ｔａ線７は低炭素二相組織１線からなり、これは
重量％でＣ：　０．０１〜０．５０％、ＳＩ：３．０％
以下、Ｍｒｚ５．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる線径３．０〜６．Ｏｎの線材を一次熱処理、
−次冷間伸線、二次熱処理及び二次冷間伸線にまり線径
１０〜１００μｍに強加工して製造されたものである。

この極細＆ｌ！７は上記強加工により生じた加工セルが
一方向に繊維状に配列された繊維状微細金属＆１Ｉｖａ
を形成しており、かつ上記加工セルの大きさ、繊維間隔
がそれぞれ５〜１００人、５０〜１０００人であり、さ
らに引張強力が３００〜６００ｋｇｆハ１である。

そして、上記各極細ｖＡ７の外表面に被覆形成されたＮ
ｌめっき被覆層８は、上記線材にめっき処理を行い、し
かる後冷間伸線加工する際に同時に塑性加工されたもの
で、これにより加工歪を有している。即ち、上記Ｎｌめ
っき被覆層８は、伸線加工の前工程において線材にめっ
き処理を施して４μｍ程度の被覆層を形成し、これを−
次、二次冷間伸線することにより、１μｍ程度の厚さに
引き延ばしてなるものである。これにより、めっき処理
時に生じていたピンホールが潰されて、欠陥のない良好
な被覆層となっている。

このように本実施例のタイヤｌによれば、スチールコー
ド９を溝底する各極細線７にＮｌめっき被覆層８を形成
したので、極細Ｍ７自体の活性度を下げることができ、
スチールコード９に撚り線化する場合の極細線同士の摩
擦によって発熱しても焼失、断線を回避できる。またこ
のＮｉめっき被覆層８によって自己潤滑性が与えられ、
撚り線加工、すだれ織り加工等を行う際の加工性を向上
でき、さらに鯖の発生を防止できる。

また、本実施例では上記Ｎｌめっき被覆層８に加工歪を
生じさせたので、タイヤ本体２とスチールコード９との
密着性、接着性を大幅に向上できる。即ち、上記Ｎｌめ
っき被覆層８は、加工歪によってピンホール等のない構
造となっており、はとんど水素、残留空気を含有してい
ないので、密着性への悪影響がなく、走行中におけるね
じり等が作用しても抜けることはない、その結果、タイ
ヤｌ全体の強度を向上でき、寿命を延長できる。

さらに、本実施例では極細［７に低炭素二相組織ｗＲ線
を採用したので、線径１０−１００μ鯖で引張強度３０
０〜６００　ｋｔｆ／ｍ”と極めて高強度を有しており
、引張強度を大幅に向上でき、ひいては使用量を大幅に
削減でき、タイヤの軽量化に貢献できる。

なお、上記実施例では、極細線７のみでマトリックスゴ
ム材を強化したが、本発明では、極細線７と従来から使
用されている化学１４Ｉｌ維とを混合して撚り線化、Ｗ
Ａ布化してもよい、この場合本発明の極細線は、１６０
μｍ以下の極小径であるから、化学繊維との複合化が容
易であり、化学繊維の有する欠点を補いながらこれの有
する比強度が大きい点を利用してさらに軽量化を実現で
きる。

また、上記実施例では、Ｎｌめっき被覆層８に加工歪を
形成したが、本発明ではこの加工歪は必ずしも形成しな
くてもよ（、加工歪のない場合でも密着性、接着性を向
上できる。

また、上記実施例では補強層がすだれ織りのブライから
なる場合を説明したが、この補強層は例えば第３図及び
第４図に示すように、極細線７を多数本合わせてサイジ
ング処理してなる縦合糸６ａと横合糸６ｂとを織り合わ
せて構成した補強織布６を採用しても良い。

さらにまた、上記実施例では極１１＊７に低炭素二相Ｍ
ＷＡ鋼線を採用した場合を例にとって説明したが、本発
明の極細線は、他にピアノ線、ステンレス線が採用でき
、これらの場合もＮｉめっき被覆層を形成することによ
り活性度を抑制でき、自己潤滑性、耐蝕性及びゴムとの
密着性を向上できる。

ここで、本実施例の極細線にＮｉめっき被覆層を形成し
たことによる接着力向上効果を確認するために行った実
験について説明する。

この実験は、第５図に示すように、本実施例の極細線ａ
の一部分を、エポキシ系樹脂をベースとしてこれに炭素
繊維、ガラス繊維を混合してなる複合試料片すに埋め込
み、この複合試料片すを固定した状態で上記極細線ａの
上部をこれが抜けるか、又は断線するまで引張って、両
者の密着性。

接着性を調べた。なお、上記複合試料片すの埋め込み長
さＬは、極細線ａの線径ｄ　（ａｍ）　Ｘ５０となるよ
うにした。

そして、第２表に示すように、ます線径５０，１７１１
の極細線を４本用意し、この各極細線にＮｌめっきを形
成しない場合（Ｎａｌ）、Ｎｌめっき被覆層を形成した
後伸線加工により加工歪を付与した場合＜１１２）、さ
らにこれの表面に樹脂コーティングした場合（Ｎ１３）
、Ｎｉめっきを被覆しただけの場合（拠４）について引
抜き試験を行った。また、線径１００μｍの極細線も採
用し、これもＮｌめっきを被覆しただけの場合（Ｉｌｈ
５　）　、さらにこれに伸線加工により加工歪を付与し
た場合（弘６）についても同様の引抜き試験を行った０
表中、×印は極細線ａが複合試料片すから抜けた場合を
示し、○印は該極細線ａが断線した場合を示す。

表からも明らかなように、線径５０μｍでＮｌめっきを
被覆しない場合（Ｍｌ）は抜けており、両者の接着力は
上記極細線の破断力未満であった。

これに対して、Ｎｉめっきを被覆しくＮ１４）、さらに
これに加工歪を付与しく胤２）、さらにまたこれに樹脂
コーティングした（叱３）場合は、いずれも抜ける前に
断線しており、両者の接着力は極細線の破断力以上であ
ることがわかる。

一方、線径１００　ｐ−でＮ１めっき被覆層を形成した
だけの場合（ｌｌＩａ５）は、断線する前に抜けている
。これは線種が大きい置引張力も高いことから、接着力
がこの高い引張力には及ばなかったものと考えられる。

しかしこれに加工歪を付与した場合（Ｎａ６）は断線し
ており、これにより加工歪により接着力が向上すること
が理解できるとともに、比較的太いｖＡＰｋの場合は極
細線自体の引張力が大きくなっているから、加工歪を付
与することによりこの大きな引張力に対応できる接着力
が得られ、その効果はより大きいことがわかる。なお、
この接着力効果の実験では樹脂を採用したが、勿論ゴム
の場合も略同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本願第１項の発明に係るタイヤによれば、
ピアノ線、ステンレス線あるいは低炭素二相組ＶａｔＩ
４ｋｓからなる補強繊維としての極細線の表面にＮ１め
っき被覆層を形成したので、線径１６０μｍ以下の極細
線を使用する際の活性度を抑制して焼失等を防止できる
とともに、撚り線加工する際の加工性を向上でき、かつ
ゴムとの密着性。

接着性を向上できる効果があり、また、本願第２項の発
明では、上記Ｎ１めっき被覆層に加工歪を形成したので
、さらにゴムとの密着性を向上できる効果がある。

萬　１ 表

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例による空気入り
タイヤを説明するための図であり、第１図はその断面図
、第２図（ａ）及び第２図（ｂ）はそれぞれそのタイヤ
コードの断面図、第３図は補強層の変形例を示す平面図
、第４図はその断面図、第５図は本実施例の効果をｎ１
認するために行った実験方法を示す図である。 図において、ｌは空気入りタイヤ、３．４はブレーカ層
、カーカス層（補強層）、６は補強織布、７は極細線、
８はＮｔめっき被覆層、９はスチールコード（補強コー
ド）で−ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単繊維状の補強繊維、該補強繊維を複数本撚り線
   化してなる補強コード、又は上記補強繊維を織布化して
   なる補強織布のいずれかにより少なくともその一部が補
   強されたタイヤにおいて、上記補強繊維が、線径１６０
   μｍ以下のピアノ線、ステンレス線あるいは引張強度３
   ００ｋｇ／ｍｍ＾２以上の低炭素二相組織鋼線のいずれ
   かからなり、外表面にＮｉめっき被覆層を形成してなる
   極細線であることを特徴とするタイヤ。
2. （２）上記Ｎｉめっき被覆層が、塑性加工による加工歪
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のタイヤ。