JPH05117984A

JPH05117984A - タイヤ用スチールコード

Info

Publication number: JPH05117984A
Application number: JP3299780A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hyodo; 健次兵頭; Ichiro Nagao; 一郎長尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】タイヤ用スチールコードの強度と疲労性を向
上する。【構成】炭素を０．６０〜１．２０重量％含み、横断
面における炭化物の形状が長手方向の長さと幅方向の長
さの比を２．５以下、その面積を１５０×１０^-4μｍｍ
²以下とする略細長形状または略円形状を示し、かつ上
記炭化物が集束した金属組織から成る引張強さが３００
ｋｇｆ／ｍｍ²以上である高強度極細金属線を複数本撚
り合わせて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はラジアルタイヤの補強材
として使用する高強度スチールコードに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、タイヤの軽量化は重要な課題にな
っている。そのためスチールコードに関しても高強度
化、細線化が強く望まれている。従来、スチールコード
は主に熱間圧延した高炭素鋼線材から途中数回にわたる
パテンティング処理を行ない、伸線材の靱性が低下する
のを防止しつつ、数次にわたる伸線加工により、所定の
線径で黄銅めっきした細線とし、この細線を複数本撚り
合わせて製造している。このため、従来のスチールコー
ドは多くの製造工程を必要とし、製造コストが高くつい
ていた。また、パテンティング処理は線径が細くなるほ
ど技術的に困難で熱処理管理が難しく、断線原因等によ
り伸線における加工度も限られていた。

【０００３】上記冷間伸線加工における真歪は、最高で
も２．３０〜３．５０程度（真歪ε＝２ｌｎＤｏ／Ｄ
ｆ、Ｄｏ＝伸線前線径、Ｄｆ＝仕上り線径）までで、仕
上り極細金属線の強度も引張強さで通常３００ｋｇｆ/
ｍｍ²以下で、線径は０．１５ｍｍ以上のものが主とし
て用いられている。

【０００４】また、熱処理によって焼入れ、焼戻しした
焼戻しマルテンサイト組織を有する線材が知られてい
る。この線材は比較的太径の線径であって焼入れのまま
では良好な加工性を得ることができないので、焼戻し処
理して線材の強度を低下させて、加工性を得て伸線加工
等を行おうとする方法であるが、高強度の極細金属線を
得ることができないため、工業的に利用されていない。

【０００５】一方、焼入れのままでは硬度、強度に優れ
るが、靱性に劣るため、オイルテンパー処理等を行い、
焼戻しした状態で強度を適当範囲に保ち、かつ靱性も備
えた製品として線径１ｍｍ以上の鋼線がオイルテンパー
線として多く使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、焼入れを行った
線材は脆く、靱性に劣り、また焼入れ、焼戻しを行った
線材は、靱性は良くなるが、熱処理管理が難しく、焼戻
し方法のいかんによっては強度が大幅に低下するという
問題もあり、いずれの方法もその後伸線加工を行なうに
は適していないとされていた。そのため、高炭素鋼線を
用いて、最も加工性がよく高強度で靱性もよい金属細線
を得る方法としては、パテンティング組織の線材を伸線
加工する方法が最良の手段とされてきた。

【０００７】しかしながら、最近のタイヤに要求される
品質の高度化に伴い、従来の高炭素鋼線材を用いてパテ
ンティングと伸線加工により細径化したスチールコード
用素線ではスチールコードに要求される品質に充分対応
できなくなってきている。細線での伸線加工性が優れ、
かつ高強度、高靱性を有するスチールコード用素線とす
るための線材、加工法が各種研究されている。

【０００８】ところで、焼入れを行った鋼線はマルテン
サイト組織であり、冷間加工はほとんど不可能である。
しかし、焼入れ焼戻し処理した鋼線を冷間加工すること
は、線径の大きい鋼線では既に行われたこともあり、強
力、耐力が向上することも知られているが、伸線での加
工性が劣り、真歪で０．６９程度であり、引張強さも２
５０ｋｇｆ／ｍｍ²程度で靱性も高くはなかった。この
原因は、本発明者の考察によれば、その金属組織の影響
であり、炭化物の粗大化およびその大きさのばらつき等
に起因したものと思われる。

【０００９】また、伸線加工性がよく、高強度の金属細
線を得る最良の手段とされてきたのはパテンティングで
ある。このパテンティングによるパーライト組織はフェ
ライトとセメンタイトの層状組織であることはよく知ら
れている。このセメンタイトが層状であるため、伸線加
工性が良好であると考えられてきた。事実、このためパ
ーライト組織では極細線でも真歪で３．３程度の伸線加
工が行われている。しかし、このセメンタイトの顕微鏡
組織は略平板状であり、その横断面形状が非常に細長
く、より高加工度の伸線を行なう場合、そのセメンタイ
ト層同志の干渉で割れ、折れ等が発生し、加工限界が生
じるものと考えられる。このため、加工度はせいぜい真
歪で３．５程度が限界であり、それ以上になると、伸線
途中で断線が多発し、靱性も急激に低下し、強力を向上
するのに限界となっていた。また、パテンティング処理
では０．６ｍｍ以下の細線に適用することは線径が細く
なるほど困難になるため、０．１ｍｍ以下の高強度極細
金属線への適用ができなかった。

【００１０】本発明は、一定化学成分を有する線材を最
適に焼入れ焼戻しを行ない、伸線加工した線の金属組織
を一定に管理することにより、極細線での伸線加工性と
強度、靱性を大巾に向上させ、高強度で耐疲労性の優れ
たタイヤ用スチールコードを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来のパ
テンティング処理および焼入れならびに焼入れ焼戻し処
理による金属組織であるパーライト、マルテンサイト、
ソルバイト、焼戻しマルテンサイト等の伸線加工および
伸線加工後の強度、靱性等について鋭意研究を重ねた。
その結果、金属組織が加工性および強度、靱性等に大き
く影響していることを再認識し、特に炭素鋼の細線にお
いて、焼入れ、焼入れ焼戻し処理を精密に行なってその
金属組織を一定に保つことにより、従来のパテンティン
グ処理による極細線よりもさらに優れたタイヤ用スチー
ルコードに適する高強度極細金属線が得られることを確
認し、本発明をなすに至った。

【００１２】すなわち、本発明に係るタイヤ用スチール
コードは、重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％含
み、横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ≦２．５、Ｓ
≦１５０×１０^-4μｍ²である略細長形状または略円形
状を示し、かつそれらの炭化物が集束した金属組織から
成り、線径が０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍで引張強さが
３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上である高強度極細金属線を複
数本撚り合わせてなる。また、本発明に係るタイヤ用ス
チールコードは、重量％で炭素を０．６０％〜１．２０
％含み、焼戻しマルテンサイト組織を伸線加工した組織
からなり、かつその横断面における炭化物の形状がｌ／
ｗ≦２．５、Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²である略細長形
状または略円形状を示し、かつそれらの炭化物が集束し
た金属組織であり、線径が０．０１〜０．５０ｍｍで、
引張強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上である高強度極細
金属線を複数本撚り合わせてなる。また、本発明に係る
タイヤ用スチールコードは、その横断面における炭化物
の９０％以上が直径８００×１０^-4μｍ以下の略円形状
であり、引張強さが３５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の高強度
極細金属線を複数本撚り合わせてなることもある。とこ
ろで、上記式中、ｌは横断面における炭化物の長手方向
の長さを、ｗは横断面における炭化物の巾方向の長さ
を、Ｓは炭化物の断面積を表す。

【００１３】本発明における炭素含有量は、極細金属線
の伸線加工後において一定の微細繊維状組織を得るた
め、また高強度、高靱性を得るために、０．６０〜１．
２０％の範囲で添加することが必要である。０．６０％
より少ないと、焼入れで充分なマルテンサイトが得られ
ず強度的に低くなり、また１．２０％より多くなると、
望む微細な繊維状組織が得られず、強度は得られても靱
性に劣り、伸線加工が困難となる。

【００１４】また、金属組織における炭化物の形状が長
手方向と巾方向の長さ比を２．５以下とすることは、望
む伸線加工性および強度ならびに靱性を得るために必要
である。さらにその断面積が１５０×１０^-4μｍ²より
大であると、伸線加工が困難となり、また強度、靱性面
でも不利となる。

【００１５】さらに、炭化物の９０％以上を直径８００
×１０^-4μｍ以下の略円形状とすることにより、伸線加
工における減面率を大幅に向上させることができ、さら
に強力も高い極細金属線を得ることができる。

【００１６】

【作用】本発明のスチールコードは、焼入れ焼戻し後の
炭化物形状を限定することにより、伸線加工時の炭化物
同志の干渉が少なくし、真歪で４．０〜４．７程度の伸
線加工を可能とし、かつ強度、靱性も大巾に向上させた
高強度極細線で以て構成することにより、強度と耐疲労
性が向上する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例および従来例
とともに説明する。ここで用いた鋼材は表１に示すとお
り、主に炭素含有量を変化させた通常の硬鋼線材または
ピアノ線材に相当する線材の５種類である。

【００１８】

【表１】

【００１９】これらの線材を用い最終伸線前の線径、熱
処理条件を変化させて焼入れ焼戻し後、通常の拡散法に
より６３％Ｃｕの黄銅めっきを行った。次いで、湿式伸
線機により線径０．２０ｍｍおよび０．１ｍｍまで伸線
し、引張試験並びに伸線材の横断面での金属組織観察を
行った。次に、これらの線を用いてバンチャー型撚線機
により５本撚のスチールコードを製造し、コードの物性
を測定した。これらの結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】実験番号１〜９は伸線前の熱処理を種々の
線径、温度条件で焼入れ焼戻し後、黄銅めっき、伸線、
撚線を行ったものである。実験番号１０〜１１は、従来
のパテンティング処理後黄銅めっき、伸線、撚線を行っ
たものの例である。

【００２２】伸線前の金属組織における焼戻しマルテン
サイト組織とは、前工程で伸線加工等を行った線材をＡ
１変態点以上の温度（本実験では約７５０℃〜８５０℃
前後）で加熱してオーステナイト化し、その後急冷（本
実験では油焼入れ）を行い、完全にマルテンサイト化し
た後、さらにＡ１変態点以下（本実験では約３００℃〜
５５０℃の範囲）で焼戻しを行って得られる組織であ
る。

【００２３】パーライト組織（詳しくは微細パーライト
組織であるが）は、この種の線材で広く用いられている
恒温変態処理の一種であるパテンティング処理より得ら
れるもので、約９００〜約１０００℃に加熱した後、冷
却媒体として鉛等の溶融金属または溶融塩を用いて、５
５０℃前後で熱浴焼入れして得られるフェライトとセメ
ンタイトが互いに層状となっている組織である。

【００２４】伸線後の炭化物形状とは、横断面の金属組
織における炭化物の形であって、その形状は図１、図２
の写真に示す如く、一様な細長形状のものだけでない。
曲がっているものも多い。曲がっている場合、その炭化
物の長さとはそれを引き伸ばして真直な形状とした場合
の長さをその炭化物の長さとした。一方、その縦断面に
おける金属組織は図３の如くであり繊維状組織となって
いる。

【００２５】また、炭化物は塊状であるため、横断面に
おいて、その形はきれいな形状とはならない。長手方向
と巾方向の区別は、長い方又は広い方を長手方向の長
さ、短い方又は狭い方を巾方向の長さとし、その比が
１．５以下程度のものを略円形状と称し、その長さ（こ
れを直径という）が８００×１０^-4μｍ以下のものをＡ
形状と標記した。占有率とはそのＡ形状が全体に占める
率をいう。図１に示す写真は実験番号３の顕微鏡写真で
あり、白く見える粒状のものが炭化物である。この写真
は倍率２０，０００倍で腐食液４％ピクラル液で約１５
秒間腐食した電子顕微鏡写真であり、炭化物の形状がは
っきりと確認できる。図２、図３に示す顕微鏡写真は実
験番号４のそれぞれ横断面、縦断面である。

【００２６】次に、これらの実験において、素線の伸線
後の引張強さおよび撚線後のスチールコードの引張荷重
並びに疲労限を測定した。

【００２７】スチールコードにおける疲労限は、ハンタ
ー式疲労試験機を用いて、２０℃での繰り返数１０⁷回
を疲労限とし、各撚構成の個々のスチールコードの疲労
限を求め、実験番号１０、１１のスチールコードの疲労
限を１００とし、それに対する指数で標記した。これら
はいずれも数値が大きい方が好適である。

【００２８】表２より以下のことが確認できる。パーラ
イト組織を有する従来の線から伸線、撚線を行った実験
番号１０、１１は、素線の引張強さとコードの破断荷重
がそれぞれ２８０ｋｇｆ／ｍｍ²、２７８ｋｇｆ／ｍｍ
²と４２．３ｋｇｆ、１０．６ｋｇｆであった。これに
対して、本発明の実験番号２〜５、６〜９のそれは、３
１０〜３６５ｋｇｆ／ｍｍ²、３５０〜４１０ｋｇｆ／
ｍｍ²と４６．０〜５５．０ｋｇｆ、１３．１〜１５．
３ｋｇｆであり、従来例と比較しても優れていることが
判明した。

【００２９】また、本発明と同じ熱処理組織を有するも
のであっても、比較例の実験番号１、６のものは引張強
さ２８０ｋｇｆ／ｍｍ²、２７２ｋｇｆ／ｍｍ²、破断
荷重４１．８ｋｇｆ、１０．２ｋｇｆとなっており、本
発明に対して劣っていることが判明した。さらに、スチ
ールコードの疲労限に対しても同様のことが判明した。
これらの原因は、伸線後の金属組織の炭化物の形状の相
違および線材の炭素含有量の程度によるものと、考えら
れる。

【００３０】また、本発明におけるスチールコードに用
いる高強度極細線では、最終伸線における伸線性が優れ
ていることも非常に重要なことである。従来より伸線加
工を行なう重要な目的は、細線化することと引張強さを
向上させることであるが、引張強さが大きくなりすぎる
と、伸線途中で断線が多発し、伸線不可能となる。この
ため、再度熱処理（パテンティング処理等）を行ない、
さらに伸線することになる。この場合、伸線性が悪いと
加工度を大きくとることができず、何度も熱処理を繰り
返さなくてはならず、またダイス枚数も相当多くなる。
この線種でのパテンティングは、前述のとおり加熱温度
は約１０００℃、鉛温度は約５５０℃であり、線径が細
くなると、温度管理が困難で、現実に鉛浴する工程でも
断線が発生し易く、通常線径が０．６ｍｍ以下において
は均一なパーライト組織を得ることが非常に難しい。

【００３１】これに対し、本発明の炭化物形状を有する
線は、伸線加工性が良好で加工度を大きくとることがで
き、パテンティング回数を減らせることができるうえ、
高強力の細線でも伸線が可能となるので、著しく製造コ
ストを低減することができる。さらに、実験番号３、
４、７、８、９のものは、伸線後の炭化物形状が略円形
状でＡ形状が多く含まれており、その引張強さは３５０
〜４１０ｋｇ／ｍｍ²となり、スチールコードの強度、
耐疲労性が特に優れていることがわかる。

【００３２】次に、実験番号４の本発明スチールコード
と、実験番号１０の従来スチールコードをベルト部、カ
ーカス部に用いたタイヤを試作し、長距離の実車走行テ
スト後タイヤを切断してスチールコードの破断状況を測
定し、耐久性を比較した。実験番号４での破断数は実験
番号１０の７０％に減少しており、耐久性が優れている
ことが確認された。

【００３３】本発明のスチールコードは、上記構成にな
したので、従来よりも高強度で耐疲労性が優れており、
タイヤの軽量化、耐久性の向上に著しい効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である高強度極細金属線の横断
面における金属組織を示す倍率２０，０００倍の電子顕
微鏡写真である。

【図２】本発明の他の実施例である高強度極細金属線の
横断面における金属組織を示す倍率２０，０００倍の電
子顕微鏡写真である。

【図３】図２の縦断面における金属組織を示す倍率２
０，０００倍の電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％
含み、横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ≦２．５、
Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²（上記式中、ｌ：炭化物の長
手方向の長さ、ｗ：炭化物の巾方向の長さ、Ｓ：炭化物
の面積を表す）である略細長形状または略円形状を示
し、かつ上記炭化物が集束した金属組織から成る引張強
さが３００ｋｇｆ/ ｍｍ²以上である高強度極細金属線
を複数本撚り合わせたことを特徴とするタイヤ用スチー
ルコード。
【請求項２】重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％
含み、焼戻しマルテンサイト組織を伸線加工した組織か
らなり、かつその横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ
≦２．５、Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²（上記式中、ｌ：
炭化物の長手方向の長さ、ｗ：炭化物の巾方向の長さ、
Ｓ：炭化物の面積）である略細長形状または略円形状を
示し、かつそれらの炭化物が収束した金属組織であり、
引張強さが３００ｋｇｆ/ ｍｍ²以上の高強度極細金属
線を複数本撚り合わせたことを特徴とするタイヤ用スチ
ールコード。
【請求項３】素線の横断面における炭化物の９０％以
上が直径８００×１０^-4μｍ以下の略円形状であり引張
強さが３５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上である請求項１記載の
タイヤ用スチールコード。