JP3037845B2 - ゴム物品補強用スチールコードおよびゴム複合体 - Google Patents
ゴム物品補強用スチールコードおよびゴム複合体Info
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- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
- D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
- D07B1/0606—Reinforcing cords for rubber or plastic articles
- D07B1/062—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration
-
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- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B2201/00—Ropes or cables
- D07B2201/20—Rope or cable components
- D07B2201/2001—Wires or filaments
- D07B2201/2006—Wires or filaments characterised by a value or range of the dimension given
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Description
ンベアベルト等のゴム物品の補強材として用いられるス
チールコードおよび該コードをゴム中に埋設したのち加
硫成形してなるゴム複合体に関し、特にスチールコード
に高い引張り強さと優れた耐疲労性を与えることによっ
て、ゴム複合体の軽量化と耐久性の向上を達成しようと
するものである。
するスチールコードの引張り強さを高めて、より少ない
またはより細いスチールコードでゴム物品を補強するこ
と、またゴム物品の耐久性の改善には、特にスチールコ
ードの耐疲労性を向上すること、が有利である。そのた
め、スチールコードの強度および耐疲労性の向上に対す
る要望は益々強くなっている。
ては、スチールコードの原料となる線材の炭素含有量を
一般の線材よりも高めること、或いは伸線加工率を高め
ることなどが提案されている。しかし、素線の炭素含有
量を高めたり、伸線加工率を大きくすると、スチールコ
ードの耐疲労性が損われるという、新たな問題が発生す
る。そこで、コードの耐疲労性を改善するため、スチー
ルコードの原料となる線材の組成を高合金化して組織を
微細パーライトにしたり、線材中に含まれる非金属介在
物を減少する等の試みがなされている。
元素を使用するため、スチールコードの原料コストが上
昇し、一方線材中の非金属介在物を極力減少するには、
製造工程が複雑になってコスト増をまねくため、いずれ
にしても経済的に不利である。さらにこのような線材を
用いてスチールコードを製造しても、必ずしも高い引張
り強さと耐疲労性とを同時に満足できない場合があっ
た。特に、耐疲労性の低下はタイヤなどの荷重負荷状態
で繰り返し曲げが作用するゴム物品において、繰り返し
曲げによってスチールコードを構成する素線の幾本かが
破断し、それがコード破断に進展し、ひいてはゴム複合
体、すなわちタイヤの疲労破壊につながるため、重大な
問題である。
と優れた耐疲労性とを両立した、スチールコードを提供
することにある。
ードを構成する素線の引張り強さと耐疲労性との関係に
ついて、スチールコードに通常使用されている線材を用
いて鋭意検討を重ねた結果、スチールコードを構成する
素線の、例えば伸線加工度を大きくして引張り強さを高
めると、伸線の際に素線表層部への加工が更に集中し、
その表層部硬さが増大することを見出した。それにタイ
ヤ入力に相当するような繰り返し応力が加わると、表層
効果のためにその内部に存在するミクロの非金属介在
物、あるいは伸線中又は撚線中に不可避に生ずるミクロ
の表面傷に対し、疲労クラックが発生し易くなり疲労性
が低下することが判明した。スチールコードを構成する
素線の化学成分を変えることなしに引張強さを高めるに
は、伸線加工度を可能な限り大きくする方法があるが、
上記の現象によりスチールコードの耐疲労性が低下する
ため採用できない。
引張り強さT(kgf/mm2) が下記式を満足する、高炭素鋼
からなる素線の複数本を撚り合わせたスチールコードで
あって、該素線の引掛保持率が55%以上であることを特
徴とするゴム物品補強用スチールコードである。
り強さT(kgf/mm2) が下記式を満足する、高炭素鋼から
なる素線の複数本を撚り合わせたスチールコードをゴム
中に埋設したのち加硫成形してなるゴム複合体であっ
て、該加硫成形後にゴム複合体から取り出したスチール
コードの素線は、引掛保持率が55%以上であることを特
徴とするゴム複合体である。
は、主に最終熱処理後の線材の引張り強さとその後の伸
線加工度に依存するのであるが、特に伸線加工度の寄与
が大きく、素線の引張り強さは、ほぼ伸線加工度に比例
すると見做せる。しかし、伸線加工度には上限があり、
それ以上の高加工を行うと伸線途中で断線するため、断
線することなしに高い引張り強さを与え得る伸線は、極
めて狭い範囲に限られてしまう。従って、素線の引張り
強さは素線の直径に比例することになる。
示すように、製品化されているコードを構成する素線の
引張り強さT(kg/mm2)は、上記のように伸線加工度に上
限のあることから、斜線領域、すなわちT< 230−148l
ogDにある。
れば、コードに十分な強力を付与でき、従ってゴム物品
の軽量化を達成できる。そこで、この発明においては、
コードを構成する素線の引張り強さTを、T≧ 230−14
8logDの範囲とする。特にタイヤのような苛酷な使用条
件が課せられるゴム物品に適用する場合は、引張り強さ
Tを、T≧ 240−164logDの範囲とすることが好まし
い。
は、理論上または実験室的には製造が可能であるが、T
≧ 230−148logDまで引張り強さを高めると、上述した
耐疲労性の劣化が著しいため、工業的規模での製品コー
ドを得るに到っていないのが現状である。すなわち、高
い引張り強さを付与したとしても、実用に足る耐疲労性
が維持できないため、結局は高い引張り強さのコードが
製品化されていないのである。
8logDまで引張り強さを高めると、耐疲労性が低下する
現象は、素線表層の傷感受性が高くなることに起因して
いることから、この傷感受性を評価する指標について種
々検討した。その結果、この発明においては、素線の引
掛強さ保持率が有利な指標となり得ることを究明した。
に、2本の素線1をループ状にして互いに引っ掛け合
い、それぞれの素線1を引張試験機のグリップ2間の中
央に、同一素線が平行に接触するように固定して、素線
の引っ掛け部分の曲率が一定になるようにし、素線を引
張って破断したときの荷重を素線の引掛強さとし、この
引掛強さと素線の引張り強さとの比、(引掛強さ)/
(引張り強さ)を百分率で表したものである。
尺度として素線の引掛強さ保持率を採用した理由は、ス
チールコードを構成する素線の引張り強さを高めると、
素線表面の傷感受性が増大しスチールコードの耐疲労性
を低下させるという知見から、素線表面の傷感受性を迅
速かつ定量的に測定でき、すなわち引掛強さ保持率の測
定は極めて短時間で測定でき、その結果を基に製造条件
の調整を行うことができるからである。
したのは、55%未満では後述するようにスチールコード
の耐疲労性を満足できる水準とはならず、またゴム複合
体から取り出したスチールコードの素線の引掛強さ保持
率を60%以上としたのは、ゴム物品の耐久性を安定化さ
せるために必要だからである。
は、最終パテンティング処理後の線材のパーライトブロ
ックサイズを10以上とする、伸線加工時に冷却する、伸
線速度を下げる、潤滑性を増加させる、またはダイスの
形状材質の選択等により伸線時の加工発熱を抑える、な
どの手段を単独で適用するか、または併用しても良い。
チールコードには、0.08〜0.60mm程度の直径の素線を使
用すること、そしてコード構造としては、1×2,1×
3,1×4 ,1×5 ,1×6,1+6,2+2,2+
6,2+7,3+6 ,3+8,3+9,3+9+15,1
+6+12,1+6+11,2+7+12等が有利に適合す
る。
る、直径が5.5mm のスチールコード用線材を、1.44mmの
線径まで伸線加工し、次いで最終パテンティング処理を
施すに当たり、該線材を45℃/sの加熱速度で 900℃ま
で昇温しこの温度で10秒間保持した後、直ちに焼き入れ
液に浸漬して 300℃/sの冷却速度で50℃まで冷却し:
この温度に10秒間保持してマルテンサイト変態させ、次
いで 200℃/sの加熱速度で 800℃まで昇温した後、そ
の温度に10秒間保持し、その後 200℃/sの冷却速度で
580℃まで急冷し、この温度でパーライト変態させた。
このパテンティング処理後の線材の引張り強さは 132 K
gf/mm2、絞り値は64%、またパーライトブロックサイズ
は ASTM 粒度番号で11であった。
度で 900℃まで昇温し、この温度に10秒間保持した後、
200 ℃/sの冷却速度で 580℃まで急冷し、この温度で
パーライト変態をさせるパテンティング処理も行った。
このパテンティング処理後の線材の引張り強さは130 Kg
f/mm2 、絞り値は53%、パーライトブロックサイズは粒
度番号で8であった。
通常の湿式伸線を施して直径0.18mm、引張り強さ406 Kg
f/mm2 の素線を製造し、この素線を5本撚り合わせて1
×5構造のスチールコードとした。次いで、このスチー
ルコードをゴムに埋設してベルト状の試料を作成し、一
定時間繰り返し屈曲疲労試験を行いスチールコードの素
線の破断数を調べた。その結果を表1に示す。
を構成する素線について、それぞれ引掛強さ保持率を、
図2に示したところに従って、調査した。すなわち、ス
チールコードの撚りをほぐして各素線にした後に各素線
の引張り強さと引掛強さを測定し引掛強さ保持率を求め
た。
せ後のスプールに巻かれたスチールコードの素線につい
て熱履歴を与えることなしに測定したものである。一
方、ゴム複合体埋設コードについては、スチールコード
をゴムに埋設し、145 ℃で30分間加圧下で加熱した後、
スチールコードをゴムから取り出し、スチールコード表
面に付着しているゴムをナイフまたは鋏で除去した後、
コードをほぐして、その素線の引掛強さ保持率を測定し
た。この測定は10回繰り返して行った。その結果を表2
に示す。
強さ保持率の差は明らかであり、スチールコードの撚り
をほぐして素線としたときの、引掛強さ保持率が55%以
上、またスチールコードとゴムとの複合体においてゴム
に埋設され加硫されたスチールコードから取り出した素
線の引掛強さ保持率が60%以上あれば、ゴム物品補強用
スチールコードとして耐疲労性に問題がないことが判
る。
ティング処理によって種々の直径の異なる素線を各20本
づづ作成し、各素線の最小の引掛強さ保持率について調
査した結果を表3に示す。表3から、素線の直径にかか
わらず55%以上の引掛強さ保持率が得られることが判
る。
用線材を、図3に示すダイスパススケジュールに従う、
乾式伸線により1.44mm径まで伸線した後、最終パテンテ
ィング処理を施し連続湿式伸線機により直径0.18mmの素
線を製造した。また比較として、湿式伸線時のダイスパ
ススケジュールを、図3に示すスケジュールBとした、
素線の製造も行った。なお、図3の縦軸の伸線加工深度
とは、伸線加工において、図4に示すように、ダイスを
出た線材の表面から線材中心までの距離をYとし、アプ
ローチ角度αのダイスのアプローチ部に線材が接してい
る部分を底辺とする直角2等辺三角形の頂点からダイス
出側の線材表面までの距離をXとしたとき、(X/Y)
×100 で示されるものである。
1×5構造のコードを複数本製造した。そして、コード
の一部はゴムに埋設してベルト状の資料として繰り返し
屈曲試験に供して素線の破断本数を調査し、残りのコー
ドは撚りをほぐして素線とし、この素線の引張り強さお
よび引掛け強さを測定して引掛強さ保持率を求めた。そ
の結果を表4に示す。
ジュールAに従って行うと、伸線後の加工度を線材の表
層部および内部で同一にできるため、引掛強さ保持率は
約70%以上となり、耐疲労性も良好であった。
つ耐疲労性に優れたスチールコードを提供でき、ゴム物
品の補強に要するスチールコードの使用量を低減できる
ため、ゴム物品の耐久性の向上とともに、その軽量化を
図ることが可能である。
である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 直径D(mm)および引張り強さT(kgf/m
m2) が下記式を満足する、高炭素鋼からなる素線の複数
本を撚り合わせたスチールコードであって、該素線の引
掛保持率が55%以上であることを特徴とするゴム物品補
強用スチールコード。 【数1】 - 【請求項2】 直径D(mm)および引張り強さT(kgf/m
m2) が下記式を満足する、高炭素鋼からなる素線の複数
本を撚り合わせたスチールコードをゴム中に埋設したの
ち加硫成形してなるゴム複合体であって、該加硫成形後
にゴム複合体から取り出したスチールコードの素線は、
引掛保持率が55%以上であることを特徴とするゴム複合
体。 【数2】
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4330708A JP3037845B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | ゴム物品補強用スチールコードおよびゴム複合体 |
US08/388,846 US5603208A (en) | 1992-12-10 | 1995-02-15 | Composite rubber bodies using steel cords for the reinforcement of rubber articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4330708A JP3037845B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | ゴム物品補強用スチールコードおよびゴム複合体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06184963A JPH06184963A (ja) | 1994-07-05 |
JP3037845B2 true JP3037845B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=18235680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4330708A Expired - Lifetime JP3037845B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | ゴム物品補強用スチールコードおよびゴム複合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3037845B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6247514B1 (en) * | 1994-12-20 | 2001-06-19 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tires with high strength reinforcement |
US5779829A (en) | 1995-08-24 | 1998-07-14 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Pneumatic tire having a single carcass ply reinforced with metallic cords, a high ending ply, turnup and locked bead construction |
EP2327806B1 (en) | 2008-08-20 | 2017-01-04 | Bridgestone Corporation | Method for manufacturing high-strength metal wire rod |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP4330708A patent/JP3037845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06184963A (ja) | 1994-07-05 |
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