JPH0660470B2 - 金属コ−ド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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。

〔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
傷口から侵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。

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５５−９０６９２号公報に
あるように、第１図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第２図に示したよう
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。

〔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
／cm^２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
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。

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。

〔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
ヤとしてのスチーム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４〜
５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（Ｐ_１）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Ｐ
_２（％）≦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。

本発明に係る金属コードは、例えば第３図に示した種々
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を荷重を掛けた時の伸
度Ｐ_１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Ｐ_２（％）が０．９４７Ｐ_１−
０．０８３以下、好ましくは０．９４７Ｐ_１−０．０２
０４以下であることが必要である。この理由はＰ_１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Ｐ_１は０．２〜０．７％の範
囲がより好ましい。またＰ_２が０．９４７Ｐ_１−０．０
８３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。

Ｐ_２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Ｐ_１が一定であっ
ても、伸度Ｐ_２が大きい場合と小さい場合とがある。

前者は第２図に示される如く、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×
５）のＢ〜Ｅ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。

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１×５のとき
は接点数が４（第３図の１×５のＥ）、１×４のときは
接点数が３（第３図１×４のＤ）の場合、断面形状の不
均一性が最大となる。

本発明の金属コードでは撚ピッチが６〜１４mm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
耐コード折れ性が大きく低下し、いずれの場合も好まし
くないためである。

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。

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Ｐ_１（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。

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／cm^２であることが好まし
い。この理由は５０％モジュラスが１０kg／cm^２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４０
kg／cm^２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。

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。

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。

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
ことによって第１表に示す１８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／cm^２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。また比較のために第１図に示したような
従来の金属コードについても同様に評価した。結果を合
せて第１表に示す。ここでＰ_１およびＰ_２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、第３図に示した記号で表示したもの
である。

上記第１表の実験 No.１〜７のコードについて、Ｐ_１を
横軸、Ｐ_２を縦軸にとり、ゴム浸透度合いが８０〜１０
０は○、６０〜７９は◇、４０〜５９は□、２９〜３９
は△および０〜19は▽として第４図にプロットした。

第１表及び第４図から明らかなように、Ｐ_２≦０．９４
７Ｐ_１−０．０８３（好ましくはＰ_２≦０．９４７Ｐ_１
−０．２０４）の範囲にある実験No.１〜４（好ましく
は実験 No.１，２）の金属コードはゴムの浸透度合が６
０以上（好ましくは８０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、Ｐ_２＞０．９４７Ｐ
_１−０．０８３の範囲にある実験 No.５〜７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。

次に第１表の実験 No.１〜 No.１８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、以下第１
表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、結果を第２表に示す。第２表のタイヤ 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／cm^２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。

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.８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。

値が小なる程良好である。

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。

指数が大なる程、折れ本数が少なく良好である。

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。

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／cm^２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。

本発明の実施例 No.１〜 No.４、 No.９、 No.１６〜 N
o.１８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。

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。

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、第３表に示
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、いずれもスチールフィラメント径が０．２５mm、撚
ピッチが９．５mm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。結果を第３表に
示すとともに、第４図に図示した。実験 No.19及び２０
を●で、実験 No.２１及び２２を■で表示した。

実施例２より本発明金属コードをタイヤをベルトプライ
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。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンパクト型の従来の金属コードの断面図、第
２図は特開昭５５−９８６９２号公報に記載されている
金属コードの断面図、第３図は本発明の金属コードの断
面図、第４図はＰ_１，Ｐ_２とのゴムの浸透度合いの関係
を示す線図である。 １……コード、２……フィラメント、３……接触点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−82621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−43008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−43866（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−31733（ＪＰ，Ｂ１)

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４〜５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の荷重のかけた
   時の伸度（Ｐ_１）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Ｐ
   _２（％）≦０．９４７Ｐ_１−０．０８３で表わされる範
   囲にある金属コード。