JP2000273776A - タイヤ補強用スチールワイヤ - Google Patents
タイヤ補強用スチールワイヤInfo
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Abstract
ヤ補強用スチールワイヤにおいて、各種ゴムに対して優
れた初期接着性と経時接着性を有し、かつ良好な伸線性
を備え、さらに管理コストを低減することを課題とす
る。 【解決手段】 スチールワイヤのめっき最極表面をES
CAにより示性X線としてMgKαを用いて、光電子ス
ペクトルの軌道関数をモニタに連続的に出現させ、結合
エネルギーH1領域1016〜1028eV(2P3/2
軌道)に現出したZnのピーク1(面積A1)と、結合
エネルギー領域928〜940eV(2P3/2 軌道)に
現出したCuのピーク2(面積A2)との、Cuの面積
とZnの面積におけるCuの面積比(積分強度比)H=
A2/(A1+A2)が0.15〜0.40であるタイ
ヤ補強用スチールワイヤ。
Description
スチールワイヤに関するもので、特に自動車用タイヤの
補強材として使用されるスチールワイヤに関するもので
ある。
ラスめっきが施されている。このブラスめっき処理とし
ては、スチールワイヤメーカにおいて、伸線された鋼線
にCu(銅)とZn(亜鉛)とを夫々別浴でめっきした
後、通電加熱してCuとZnを拡散させて合金化する方
法が一般的に採用されている。そして、上記めっき処理
工程に続いて、15〜25枚程度のダイス引きによる最
終伸線加工を施して、所要の最終仕上げ線径を有するス
チールワイヤが製造されている。
又は複数本を撚り合わせたスチールコード(以下、単に
コードと総称することもある)として、タイヤメーカに
おいて、多本数のコードを平行に引き揃えてゴムシート
間に挟んで加熱・加圧する加硫処理を施して複合体を作
製し、この複合体を用いてタイヤが製造されている。
低下すると、自動車走行中に、コードとゴムとが剥離す
る、いわゆるセパレーツ現象が生じて人命にかかわる重
大事故につながる。
は、ゴム接着性に影響すると思われる、ブラス組成・拡
散条件・伸線条件等のブラスめっき工程以降の製造条件
を厳しく管理するとともに、製造後にゴム接着性につい
て厳しい評価テストを行ってコードを出荷している。ま
た、タイヤメーカにおいても、ゴムの添加物や配合割
合、加硫条件を厳しく管理するとともに、コードをタイ
ヤに埋め込む前にゴム接着性について評価テストを行っ
ている。しかし、接着性に関して、ブラスがゴムと鋼の
接着の役目を果たすことは知られているが、その接着原
理については未だに解明されていない。
化とコストダウンに伴い、コードもより高性能で安価な
ものが求められている。
製造後のゴム接着性(以下、初期接着性という)の評価
テストに合格したコードでも、タイヤメーカにおける製
造後一定期間経過後のゴム接着性(以下、経時接着性と
いう)の評価テストにおいて不合格になるコードがあ
る。このような接着不良コードは廃棄処分されるため、
スチールワイヤメーカ及びタイヤメーカのいずれにも大
きな損失となっている。
面の経時変化に起因するものと考えられる。というの
は、一般に、コードは、製造された後タイヤに使用され
るまでの間スチールワイヤメーカやタイヤメーカの倉庫
等に一時保管されるが、保管中の温度や湿度の変化によ
って、ブラスめっき表面が経時変化することは避けられ
ず、特に、保管条件が梅雨から夏期のような高温・多湿
になると、ブラスめっきに非常に悪い環境となるからで
ある。そこで、製造後のコードの保管環境を改善するよ
うに努力されているが、常に一定の温度・湿度に制御可
能にした倉庫等を建設することは、莫大な設備費用が必
要となり、コスト的に限界があるのが実情である。
減面率94〜98%という非常に過酷な加工条件で行わ
れるため、この最終伸線時の伸線加工性(以下、伸線性
という)が悪いと、スチールワイヤ表面に疵が入って製
品不良となったり、また伸線ダイスが急激に太ってダイ
ス交換を頻繁に行わなければならなくなって、作業性の
大幅な低下の原因になっている。このため、上記初期接
着性及び経時接着性が良くても、伸線性が悪いブラスめ
っきは実用化できないのが実情である。
加物の種類や配合割合が各社微妙に異なり、タイヤメー
カから要求されるブラスめっきの仕様も各社様々である
ため、スチールワイヤメーカは、これに対応して製造条
件の管理や品質管理をしなければならず、多額の管理コ
ストを要している。
て、トリジアンチオール誘導体を金属表面やブラスめっ
き表面に塗布する技術が開示されている。(例:「実務
金属表面技術」37,373(1989)森邦夫著、特
公昭60−41084号公報、特開昭58−87034
5号公報、特開平2−209930号公報、特開平4−
94832号公報)。これらの公知資料によると、トリ
ジアンチオール誘導体はゴム接着性を高めることができ
るというにある。そこで、トリジアンチオール誘導体を
ブラスめっき表面に塗布したコードを、タイヤに使用さ
れる各種ゴムに埋め込み、ゴム接着性の試験をした。し
かし、トリジアンチオール誘導体は、特定のゴムに対し
て接着効果を認められたものの、他のゴムに対してはブ
ラスとゴムとの直接接着に比べても接着強度の点で特に
大きな効果は認められなかった。現在、全てのゴムに効
果が認められる接着改善塗布剤は未だ開発されていない
というのが実情である。
したもので、表面にブラスめっきを施した自動車のタイ
ヤ補強用スチールワイヤにおいて、各種ゴムに対して優
れた初期接着性と経時接着性を有し、かつ良好な伸線性
を備え、さらに管理コストを低減することを課題とす
る。
チールワイヤに施すめっき工程上がりのブラスめっきの
Cu−Zn組成、熱拡散条件(温度)及び最終伸線条件
(ダイスシリーズ、潤滑剤のpHと濃度等)と、タイヤ
の各種ゴムとの初期接着性、経時接着性及び伸線性につ
いて各種実験を重ねた結果、最終伸線上がりあるいは撚
り線上がりのスチールワイヤのブラスめっき最極表面に
おけるCuの拡散状態が初期接着性、経時接着性及び伸
線性に影響するとの知見に基づいてなしたものである。
面にブラスめっきを施したタイヤ補強用スチールワイヤ
であって、X線光電子分光法(ESCA又はXPS)に
より測定されるめっき最極表面のCuとZnの2P3/2
軌道におけるCuとZnの面積に対するCu面積の比
(積分強度比)Hが0.15〜0.40であることを特
徴とする。
5〜0.40の範囲にしたのは、0.15未満になる
と、伸線性が悪くなり、初期接着性及び経時接着性がゴ
ムの種類によって悪くなる割合が高くなり、また、0.
40を超えると、伸線性と初期接着性とは良好である
が、経時接着性がゴムの種類によって非常に悪くなる割
合が高くなって好ましくないからである。
PS)を用いたのは、めっき最極表面におけるCuとZ
nの電子の結合エネルギーの変化を精密に測定すること
ができるからである。
を用いたのは、他の原子エネルギー準位として1s、2
s、3d・・・があるが、他の軌道の場合、検出強度が
微弱になり、分解能が低下し、測定精度が落ちるからで
ある。
図面に基づいて説明する。
軸は結合エネルギー(eV)、縦軸はCuとZnの2P
3/2 軌道のスペクトル強度である。
程において付着Cu組成を61〜65%にコントロール
して黄銅めっきをした後、拡散工程において拡散温度を
400℃前後にコントロールし、続いて最終伸線工程に
おいて湿式伸線機にて減面率96%で最終伸線を行って
所望のスチールワイヤを製造した。このスチールワイヤ
のめっき最極表面をESCAにより示性X線としてMg
Kαを用いて、光電子スペクトルの軌道関数をモニタに
連続的に出現させた。次に、Znのピーク1の現出した
結合エネルギーH1領域1016〜1028eV(2P
3/2 軌道)と、Cuのピーク2の現出した結合エネルギ
ーH2領域928〜940eV(2P3/2 軌道)の2ピ
ークから、Cuの面積(A2)とZnの面積(A1)に
おけるCuの面積比(積分強度比)HをCu面積/(C
u面積+Zn面積)(A2/(A1+A2))で求めた
ところ0.32であった。
が用いられるが、AlKαも用いることができる。この
場合もMgKαの場合と同様、CuとZnの原子エネル
ギー準位2P3/2 軌道におけるCuとZnの光電子エネ
ルギーを測定して、Cu強度比を求めることができる。
ただし、この場合は、ブラスサンプルと入射X線の相性
からMgKαのデータに適当な補正値を掛ける必要があ
る。
ントロールしたのは、61%未満になると、伸線性が悪
くなるばかりか、所望のCu強度比が得られず、特定の
ゴム以外は初期接着性及び経時接着性が低下し、また6
5%を超えると、Cu強度比が0.35を超えることに
なって、初期接着性は良好であるが、経時接着性が非常
に悪くなるからである。
が、低くなると、Cuの拡散がめっき最極表面まで進ま
ず、伸線性が悪くなるばかりか、所望のCu強度比が得
られず、全般的に初期接着性及び経時接着性が低下し、
また、あまり高くなりすぎると、Znの酸化スピードが
CuとZnの拡散スピードよりも速くなって、スチール
ワイヤ表面に硬くて伸延性にかけるZnOが形成され
て、伸線性が悪化して、最終伸線工程においてトラブル
が発生し、ダイス寿命を著しく短縮するばかりか、Cu
強度比が高くなりすぎて、初期接着性は良好であるが、
経時接着性が非常に悪くなるから、拡散温度は適性な範
囲でコントロールすることが好ましい。
は、めっき条件(Cu組成、Cu付着量、拡散条件、線
径制御)や最終伸線条件(ダイスシリーズ、潤滑剤のp
Hや濃度等)を適性に管理することにより可能である。
っき浴(シアンめっき浴等)を使用してもよい。
的な実施例に基づいて説明する。
銅めっき処理、硫酸亜鉛めっき処理を施し、通電加熱装
置により加熱して拡散させてブラスめっきとしたのち、
これを湿式伸線機により線径0.25mmに伸線加工し
て製造した。
て、本発明のスチールワイヤを作成し、このスチールワ
イヤを5本撚り合わせて1×5構造のスチールコードと
し、これを、配合を変えた5種類のゴム(タイヤメーカ
ー各社が使用しているゴム)に埋設後加硫し、その接着
性を調査した。
する目的で、積分強度比が本発明の値から外れるもの
(サンプルNO.1、9)、および積分強度比が0.2
5のものにトリジアンチオールを塗布したコード(サン
プルNO.10)も作成した。また、これらのスチール
ワイヤの最終伸線時の伸線性も比較した。ブラスめっき
表面の強度比は、撚線加工前の伸線加工上がりのものを
ESCAにて測定して求めた。その結果を表1に示す。
中に埋め込んだもの(初期接着)と、撚り線加工後、温
度40℃、湿度90%の雰囲気中に4日間放置後ゴム中
に埋め込んだもの(経時接着)で行い、引張試験機を使
用してゴムからスチールコードを引き剥がし、その引き
剥がし強力(接着力)を測定し、積分強度比0.25の
スチールコード(サンプルNO.5)の初期接着での強
力を100として比較した。数値の高いものほど、高い
接着性を有することを示し、70未満は接着不良であ
る。
スの太り、断線、傷等を従来のものと比較し、良好であ
ったものを○、劣るものを×とした。
外れるもの(サンプルNo.1、9)やトリジアンチオ
ールを塗布したサンプル(サンプルNo.10)は好ま
しい結果を示さず、本発明の実施例(サンプルNo.2
〜8)のスチールコードはすべてのゴムに優れた接着
性、伸線性を示していることが判る。
のゴムと高い接着性、特に高い経時接着性を有するの
で、ゴムと、スチールワイヤあるいはコードが剥離する
セパレート現象が防止でき、タイヤの補強材として非常
に優れたものである。しかも、伸線性も優れているの
で、その作業性を低下させることもない。さらに、ブラ
スめっきの製造における管理も1特性のみを管理すれば
よく、この管理コストは大幅に低減することができると
いう優れた効果を奏するものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 表面にブラスめっきを施したタイヤ補強
用スチールワイヤであって、X線光電子分光法(ESC
A又はXPS)により測定されるめっき最極表面のCu
とZnの2P3/2 軌道におけるCuとZnの面積に対す
るCu面積の比(積分強度比)Hが0.15〜0.40
であることを特徴とするタイヤ補強用スチールワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11077280A JP2000273776A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | タイヤ補強用スチールワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP11077280A JP2000273776A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | タイヤ補強用スチールワイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000273776A true JP2000273776A (ja) | 2000-10-03 |
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ID=13629467
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---|---|---|---|
JP11077280A Pending JP2000273776A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | タイヤ補強用スチールワイヤ |
Country Status (1)
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