JPS6147839A - タイヤ用補強材 - 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） 鉄系非晶質合金フィラメントを素線とするタイヤ用補強
材に関し、ラジアルタイヤのベルト層、゛　　　カーカ
スプライないしはチェファ一層、さらにはベルトのキャ
ップレイヤーや、又はバイアスタイヤのブレーカ盾など
への適用によって上記タイヤの耐久性が大幅に改良する
こと また同時に非晶質合金の高強度、低比重という特性によ
り使用コード重量が低減できて、同一ケース強度下での
タイヤの軽量化が図れること、についての開発成果をこ
こに提案する。

近年タイヤにおいては走行寿命、高速走行性、安全性等
に関して高レベルの性能が要求され、それに応えるもの
とじでスチールコードを用いた空気入りタイヤが広く実
用されている。

このスチールコードは有ｍａｔ；ｉに比べると熱履歴に
よる強力低下が少なく、従ってタイヤが高速で長時間連
続走行をしても高い耐久性を維持するので乗用車や長距
離輸送トラックに多用されている。

しかしながらこのスチールコードには鋳による強度低下
や、走行中フィラメントどうしが互いにこすれあって摩
滅する減少（すなわちフレッティング）に由来したフィ
ラメント断面減少による強度低下、さらにはゴム中に含
まれた水分などに起因した腐食疲労破断、というような
欠点があり、゛上記開発研究の発端がここにある。

（従来の技術） 最近その特性として高強度、耐食性、耐摩耗性等が秀れ
ることにより非晶質合金が非常に注目を浴びているがと
くに高耐食性を発揮しうるＣｒ。

１ｙｌＯ，Ｎｉなどを少量含む鉄系非晶質合金フィラメ
ントをスチールコードに代わるタイヤ用コード材料とし
て用いることができれば耐久寿命に飛躍的な向上が期待
される。現在非晶質合金の実用化は、主として電気及び
磁気材料の面で茗しい進展がみられ、またそれらを得る
製造技術もかなり進歩しつつあるがこれらの形状として
は主に極薄リボン状である。

そこでタイヤへの適用を考えたときタイヤ用コードとし
てこのようなリボン状では撚り合わせることが困難な上
、またリボンエッチ部での応力集中も甚しいので使用に
耐え難く、非晶質合金が一般に強度、耐食性に秀れてい
るにも拘らずタイヤへの適用が遅れていた一つの理由で
あった。

最近に至り特開昭５７−５２５５０号、５７−１３４２
４８号及び５７−１６１１２８号各公報などに示される
ように冷媒中への溶融金属の噴射紡糸により円形断面を
持ったフィラメントが比較的安定に連続線として得られ
る製造技術が確立されはじめ、これよってタイヤへの適
用可能性が大きく聞け、特開昭５７−１６０７０２Ｍ公
報に見るように種々基礎的検討が試みられるに至った。

さて上述した冷媒中噴射により紡糸したフィラメントは
確かにタイヤ適用に要求される高強度、高ヤング率、高
疲労性および高耐食性を兼ね備えてはいるが、一つの欠
点としてじん性の面で現行ピアノ線材（スチール）対比
でははるかに劣る傾向がある。

すなわち曲げ変形後の強度、キンク状にしたときの強度
及び捻回性がピアノ線よりも劣り、それは応力ひずみ線
図（いわゆるＳ−Ｓカーブ）において伸び変形中に全く
塑性伸びが存在しないことが関連していると考えられ、
そしてそのような特性がタイヤへの適用に際しては実際
上程々の問題を生じる。

又紡糸したままのフィラメントは断面の真円度不良、と
くに長手方向で径が変化したいわゆる径庭が不可避であ
りそれが局所的な応力集中をもたらして破断に導く可能
性がある。

また一般にフィラメントからコードを撚り上げるときに
は、予めフィラメントにコードピッチに対応した型付け
を予加工として行ないコードとしての形状安定性、耐フ
レアー性を確保する必要があり、この予加工は通常数ｍ
ｍの径を持つ棒状の部分を数回にわたり屈曲通過させフ
ィラメントにかなり大きなひずみを与えて波状の型付け
を行なう。

しかし冷媒中噴射により紡糸したままのフィラメントは
、前述したように塑性変形域がなくしん性が劣るため撚
加工中に破断を頻発し、またかりに燃上げかうまく施こ
された場合であったとしてもその後のタイヤ走行におい
てそのじん性不足を径庭によりとくに撚加工の際にもた
らされる不均一変形により発生した大きな局所的すべり
変形部のためにフィラメント破断を来す危険性があり、
タイヤ適用上の重大な障害となっていたのである。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように鉄系非晶質合金フィラメントによる撚りコ
ードをタイヤに適用するには該フィラメントの基本物性
とともに撚線性の向上ならびにタイヤ走行中における破
断回避を要し、そのためにはフィラメントのしん性のレ
ベルアップと真円度、径庭安定性を達成することが課題
となる。

そこで、伸線処理を施こして鉄合金非晶質フィラメント
の強伸度と、靭性の向上を同時に満足させることにより
、撚線性の向−ヒを図りそしてそのフィラメントを素線
として補強材に用いたタイヤにつき該非晶質合金の特性
を十分に活かし、ざらに耐久寿命の向上を図るとともに
使用コード重量減によるタイヤ軽小化を達成することが
この発明の目的である。

（問題点を解決するＩＣめの手段） そこで発明者は貝円度確保のため紡糸したままのフィラ
メン１〜に伸線引抜加工処理を施すことを考え検討を加
えたところ、紡糸したままの鉄系非晶質フィラメントは
塑性伸びを持たないにも拘ず比較的容易に伸線すること
ができ、真円度径庭低減を達成できるだけではなく、伸
線後フィラメントは紡糸したままのフィラメントに比べ
破断強度として１５％以上、そして破断伸度として５０
％以上の上昇がもたらされ、とくに伸度の増加分はほと
んど塑性伸びとして得られることが知見された。

そしてそのフィラメントを用いるときには撚線時の予加
工の際に破断は全く生じなくなり、また１ｑられた撚線
コードをタイヤに用いても走行による破断の如きも、厳
重な試験の下でも検出されず、紡糸したままのフィラメ
ントを素線に使用した場合に比し、著しい改良効果を見
出したのである。

なお仲ａ後におけるフィラメントの示差走査熱量計（Ｄ
ＳＣ）での解析によると、非晶質度を表わすと考えられ
る構造緩和近は伸線前に比べると非常に大きくなり伸線
を通してより非晶質度の高い状態に移行し、じん性が向
上するものとの理解に達した。

またこの伸線は均一に微小なすべり変形部を分散させる
ように作用し、それが引張り変形の際に多重すべりを引
き起こして伸度の向上がもたらされると考えられる。

すなわち伸線加工は非晶質構造の変化と多重すべり面の
存在を誘起し、タイヤのコード材としての適用に必要な
強伸度とじん性の向上を同時に満足する処理として適切
なことが究明されたのである。

かくしてこの発明は、溶融金属を冷媒中へ噴射する紡糸
法にて得られる鉄系非晶質合金のフィラメントよりなり
しかも断面減少率１０％以上の引抜線加工処理を経た素
線に撚り加工を施した撚りコードから成るタイヤ用補強
材である。

（作　　用） ここで非晶質合金として鉄系に限定するのは下記の理由
による。

フィラメントとして連続線が紡糸可能なのはパラジウム
系、鉄系、コバルト系など鉄系をあげ得るがタイヤ適用
という観点において破断強度及び伸度で現行ピアノ線材
同様あるいはそれ以上の性能が畳られるのは、鉄系とコ
バルト系に限られ、そして疲労性、耐食性（少量の耐食
元素添加による改良）、経済性などを考慮すると鉄系に
絞られるのである。

ここにＦｅ７５５ｉ１０　ｓｌｓの合金組成になる非晶
質フィラメントの紡糸のままのＳ−Ｓカーブを第１図に
て実線で示し破線のピアノ線の成ｆＪ（破線）と対比し
た。

また第２図には、上記フィラメントに断面減少率３３．
４％の伸線加工を施したのちにおける、第１図と同様な
Ｓ−Ｓカーブを示したような特性改醤がもたらされる。

次に紡糸法によるフィラメントに加える断面減少率を１
０％以上としたのは、１０％未満では前述の撚線性に必
要な塑性伸びが得られず破断強度及び伸度の向上も小さ
く、またフィラメントの真円度、長手方向への径庭の均
一化が不十分な場合がある。

上記断面減少率の好ましい範囲として１５〜６０％とし
たのは６０％をこえると撚線性は寸分溝たされるが、第
３因に示す如く破断強度、伸度において改良が得られな
い。高い断面減少率の加工には、多くのダイスを用いて
繰返し伸線する必要があるが６０％をこえる場合そのよ
うにする格別なｆｉｌｌｉ値もあまりない。

（実施例） Ｆｅ　　Ｏｒ　　Ｐ　　Ｃ７よりなる組成に溶製した合
金母材を、先端にノズル孔を持つ石英管内で、約１２０
０℃にまず溶融し、次に約５℃に冷却した水中にノズル
孔を通してアルゴンガスで噴射する、紡糸法により１０
ット約５００ｍ単位の非晶質金属フィラメントを作製し
た。

その後紡糸径として■０．１２　、■０，１２５゜■０
．１３　、■０．１４　、■０．１５５ｍ＋ｎの５水準
をそれぞれ作製し■はそのまま■〜■につ０て（よ０．
１２ｍｍφまで伸線処理を施こした後、これらを素線と
してタイヤ用コードとしての適用のためコードに撚り上
げた。

この場合撚りＭＩＪＤｉは、７　ｘ　４　ｘ　Ｏ，１２
ｎ＋ｍφ撚り条件はチューブラ一方式にて撚りスピード
１０ｍ／ｍｉｎとし、タイＡ７への適用を試みたが、そ
のストランドとなるべきＩＸ４構造での上記の５サンプ
ルに対しその型付【プ予加工での破断性をチェックした
結果を表１に示す。

ここに破断性は５００Ｉｌｌのコードを撚り合わせたと
きに生じた破断回数で示し１×４構造については７ＸＩ
Ｍ造と対比して第４図（ａ　＞　　（ｂ　）にそれぞれ
示した。図中１は素線、２はストランド、３はコードで
ある。

破断性はこの表１に見るように減面率＝１０％以下では
素線強度レベルも低く撚線の際における破断も多いが１
０％以上では破断は全く観察されず、またフィラメント
の破断伸度も非常に高レベルとなる。

以上のようにして撚られた１×４構造のス１〜ランドを
用い、とくにＮｏ、■、■の素線は破断を生じなかった
部分を使用して７×４構造のコードに撚り合わせタイヤ
の部材に次のように適用した。

タイヤサイズ、適用法、試験条件は次のとおりである。

タイヤサイズ：　　７５０Ｒ１６ 適　用　法　：第５図に示した３枚のベルト層４を持つ
タイヤに最外層ベルトとして上呂［１５種のコードを同
一タイヤ内にてタイヤ周を５分割し適用した。

ペルトドリートの打込みは幅２５ｎｖ当り２４本とした
。

Ｗ！ＪＬ！ＬｊＬ＝速度・・・　６０ｋｍ／１１゜荷重
・・・１００％負荷 内圧・・・６．０ｋｇ／ｃｊでのドラム走行。

４００００ｋｌｌｌ走行後タイヤ中よりベルト部のコー
ドサンプルを取り外し、それぞれ走行後のコード強力お
よび保持率を測定した。表２にその結果を示す。

注　Ｎｏ、■〜■は表１の各素線に対応。

ｎ−１０での平均値 表２にみられるように、伸線処理を施こしていない素線
も、また断面減少率が１０％以下である索線も、それら
によるコードではかなり強力保持率が低く、タイヤ走行
中に多くのフィラメント破断がもＩｃらされ、例えば素
線Ｎｏ、■では強力保持率が７８％であるが７　ｘ　４
　＋Ｒ造を構成する２８本フィラメント中約６本が走行
により破断していることが認められた。

一方断面減少率を１０％以上とした場合、強力低下は殆
どなくタイヤ走行に６いても伸線処理によってぼは完全
に素線破断が抑制できることを示している。

次に非晶質全屈コードの優位性を耐腐食疲労性の観点で
確認した。非晶質金属フィラメントとしては前記したと
ころのうち最適伸線処理を施したと思われる素材Ｎｏ、
■を用い、比較例として現行ピアノ線材を用い評価した
。

その適用したタイヤサイズ、適用法、試験条件を以下に
示す。

タイヤサイズ　：　　７５０Ｒ１＆ 適　用　法　：非晶質合金材、現行ピアノ線材両者の０
．１２＋＋＋ｍφの素線を用いそれぞれ７×４構造コー
ドを撚り上げて幅２５ＩＩＩＩＩｌ当り２５本打込のト
リートを作製し第５図におけるカーカス５のブライ材に
適用した。

試験条件　：速度・・・　６０誼／’　Ｈ荷重・・・　
ＪＩＳ１００％負荷 内圧・・・６．０ｋｇ　／　ｃｄでドラム走行させ、だ
がこのとぎタイヤ内のチューブとインナーライナー間に
約３００ｃｃの水を封入しコードの腐食により破断に至
るまでの寿命をｌ１ｆｃ　認した。

その結果を表３に示す。

以上の如く現行ピアノ線材を使用したタイヤでは腐食疲
労に基づくコード折れ破断が約１５０００ｋｍ前後で引
き起こされるが、非晶質合金材を使用したものでは５０
０００に′Ｉｌｌ走行後も故障せずしかもこの時点でコ
ードを構成しているフィラメント破断は全く見られず、
非晶質合金による著しい耐食性の改善が実証された。

（発明の効果） この発明により非晶質合金フィラメントを素線とする撚
りコードのタイヤ用コードとしての実際的使用をはじめ
て可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はＳ−Ｓカーブ比較図、 第２図はこの発明による素線のＳ−８線図、第３図は断
面減少率が素線の破断強伸度に及ぼす影響を示した関係
グラフであり、 第４図（ａ　＞　　（ｂ　）は撚り格造をあられす断面
図、 第５図は供試タイヤ断面図である。 １・・・素線　　　　　　２・・・ストランド３・・・
撚りコード。 特許出願人　　　株式会社ブリデストン第１図 ＃ジひ９（九ン 第２図 イ申た゛（％ン 第３図 ＶＩｒ面渉１ケ導（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶融金属を冷媒中へ噴射する紡糸法にて得られる鉄
   系非晶質合金のフィラメントよりなり、しかも断面減少
   率１０％以上の引抜伸線加工処理を経た素線に撚り加工
   を施した撚りコードからなるタイヤ用補強材。 ２）素線に加えた断面減少率が１５〜６０％の範囲内で
   ある１記載の補強材。