(57)【要約】【課題】偏平ワイヤの加工性と強度とを両立させることで、特にタイヤに適用した際に、ワイヤ折れ等の不具合を生ずることなく、かつ、操縦安定性等のタイヤ諸性能を損なうことなく、タイヤをさらに軽量化することができるゴム物品補強用ワイヤの製造方法、それにより得られるゴム物品補強用ワイヤおよびゴム物品を提供する。【解決手段】炭素含有量が１．００質量％以上である高炭素鋼よりなるワイヤを、円形断面に伸線加工する伸線工程と、伸線加工されたワイヤに対し、加工面が平面である加工部材を上下方向から接触させて、ワイヤを偏平断面に加工する加工工程と、を含むゴム物品補強用ワイヤの製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有量が１．００質量％以上である高炭素鋼よりなるワイヤを、円形断面に伸線加工する伸線工程と、伸線加工された該ワイヤに対し、加工面が平面である加工部材を上下方向から接触させて、該ワイヤを偏平断面に加工する加工工程と、を含むことを特徴とするゴム物品補強用ワイヤの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法により得られたゴム物品補強用ワイヤであって、
１対の平行な直線と、外側に凸となって対向する１対の円弧と、からなるトラック形状の偏平断面を有し、
厚みをＴ（ｍｍ）、幅をＷ（ｍｍ）、円弧の曲率半径をＲ（ｍｍ）、抗張力をＴＳ（ＭＰａ）としたとき、下記式（１）〜（４）、
３．０≦Ｗ／Ｔ≦８．０                （１）
０．３２５×（Ｗ／Ｔ）−０．３４１６≦Ｔ≦０．３４３×（Ｗ／Ｔ）−０．２５４９    （２）
０．６３５４×Ｔ≦Ｒ≦０．７７×Ｔ＋０．０１９        （３）
３３００≦ＴＳ≦４０００        （４）
で表される関係を満足することを特徴とするゴム物品補強用ワイヤ。
【請求項３】
請求項２記載のゴム物品補強用ワイヤが補強材として用いられていることを特徴とするゴム物品。
【請求項４】
前記ゴム物品補強用ワイヤが、その幅方向がゴム物品の面内方向となるよう並列に引き揃えられている請求項３記載のゴム物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム物品補強用ワイヤの製造方法、それにより得られるゴム物品補強用ワイヤ（以下、単に「製造方法」および「ワイヤ」とも称する）およびゴム物品に関し、詳しくは、主としてタイヤ等のゴム物品に適用されるゴム物品補強用ワイヤの製造方法、それにより得られるゴム物品補強用ワイヤおよびそれを用いたゴム物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求は益々高まっている。これに対し、軽量化の有力な手段として、タイヤの補強ベルトに用いられるスチールコードが見直されてきており、その構造についての新しい技術が種々提案されている。例えば特許文献１に、ベルト端部での剥離や操縦安定性の悪化、ベルト折れの発生等のタイヤ諸性能の不具合を解消した軽量化空気入りラジアルタイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１ではワイヤの抗張力に言及しているが、従来使用されている炭素含有量を有する高炭素鋼では、延性の低下が懸念される。
【０００５】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、偏平ワイヤの加工性と強度とを両立させることで、特にタイヤに適用した際に、ワイヤ折れ等の不具合を生ずることなく、かつ、操縦安定性等のタイヤ諸性能を損なうことなく、タイヤをさらに軽量化することができるゴム物品補強用ワイヤの製造方法、それにより得られるゴム物品補強用ワイヤおよびゴム物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、偏平断面を有するゴム物品補強用ワイヤに関し、ワイヤの鋼材成分、偏平断面形状および強度につき鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のゴム物品補強用ワイヤの製造方法は、炭素含有量が１．００質量％以上である高炭素鋼よりなるワイヤを、円形断面に伸線加工する伸線工程と、伸線加工された該ワイヤに対し、加工面が平面である加工部材を上下方向から接触させて、該ワイヤを偏平断面に加工する加工工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のゴム物品補強用ワイヤは、上記本発明の製造方法により得られたゴム物品補強用ワイヤであって、
１対の平行な直線と、外側に凸となって対向する１対の円弧と、からなるトラック形状の偏平断面を有し、
厚みをＴ（ｍｍ）、幅をＷ（ｍｍ）、円弧の曲率半径をＲ（ｍｍ）、抗張力をＴＳ（ＭＰａ）としたとき、下記式（１）〜（４）、
３．０≦Ｗ／Ｔ≦８．０                （１）
０．３２５×（Ｗ／Ｔ）−０．３４１６≦Ｔ≦０．３４３×（Ｗ／Ｔ）−０．２５４９    （２）
０．６３５４×Ｔ≦Ｒ≦０．７７×Ｔ＋０．０１９        （３）
３３００≦ＴＳ≦４０００        （４）
で表される関係を満足することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明のゴム物品は、上記本発明のゴム物品補強用ワイヤが補強材として用いられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記構成としたことにより、偏平ワイヤの加工性と強度とを両立させることができ、特にタイヤに適用した際に、ワイヤ折れ等の不具合を生ずることなく、かつ、操縦安定性等のタイヤ諸性能を損なうことなく、タイヤをさらに軽量化することができるゴム物品補強用ワイヤの製造方法、それにより得られるゴム物品補強用ワイヤおよびゴム物品を実現することが可能となった。したがって、本発明のゴム物品の一例としての空気入りラジアルタイヤによれば、従来のゴム物品補強用偏平ワイヤを用いたときの諸々の問題点、すなわち、ベルト端部の耐剥離性や操縦安定性、耐ベルト折れ性等の諸性能を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のゴム物品補強用ワイヤの一例を示す幅方向断面図である。
【図２】本発明における厚みＴとＷ／Ｔとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明における厚みＴと円弧曲率半径Ｒとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明のゴム物品補強用ワイヤの製造方法においては、炭素含有量が１．００質量％以上である高炭素鋼よりなるワイヤを用いて、ゴム物品補強用ワイヤを製造する。すなわち、まず、かかる高炭素鋼ワイヤを円形断面に伸線加工し（伸線工程）、その後、このワイヤに対し、加工面が平面である加工部材を上下方向から接触させて、ワイヤを偏平断面に加工する（加工工程）点に特徴を有する。
【００１３】
スチールの強度を高めるための手法としては、加工歪による硬化を利用する方法と、素材自体の硬さを高める方法とがあるが、本発明においては、後者の手法により、高強度のスチールワイヤを得るものとする。前者の方法では素材の延性を損なうが、後者の方法では、加工歪を小さくできるので、延性が確保される。具体的には、本発明においては、素材自体の硬さを高めるために、炭素含有量が１．００質量％以上と高い高炭素鋼を用いる。これにより、ワイヤを円形断面に伸線加工する際における加工歪による硬化量を小さく設定できるので、中間材料のワイヤにおいて延性を確保することができ、伸線加工後に引き続き施されるワイヤを偏平断面とする加工の際に、ワイヤに亀裂が発生することを防止できる。すなわち、所定の高強度偏平ワイヤを得るために炭素含有量が低いワイヤを用いると、延性（加工性）を犠牲にする必要があるため、偏平ワイヤに加工する際に加工不良が生じやすいが、本発明によれば、延性を確保しつつ、つまり、加工不良の発生を抑制しつつ、高強度偏平ワイヤを得ることができるものである。炭素含有量が１．００質量％未満では、延性を確保しつつ、特にタイヤの補強用ベルトとして好適である程度の高強度を確保することが困難となる。一方で、炭素含有量が高すぎると伸線加工前の熱処理が困難となり、生産性の低下や延性の低下を引き起こすので、炭素含有量の上限値は１．２０質量％以下とすることが好ましい。ここで、本発明における加工部材とは、ワイヤ加工に一般的に使用される工具であればよく、例えば、圧延ローラやダイス等が挙げられる。
【００１４】
図１は、本発明のゴム物品補強用ワイヤの一例を示す幅方向断面図である。本発明のゴム物品補強用ワイヤ１は上記本発明の製造方法により得られ、図示するように、１対の平行な直線１１と、外側に凸となって対向する１対の円弧１２と、からなるトラック形状の偏平断面を有している。
【００１５】
本発明のワイヤにおいては、厚みＴ（ｍｍ）と幅Ｗ（ｍｍ）とが、下記式（１）、
３．０≦Ｗ／Ｔ≦８．０                （１）
で表される関係を満足することが必要である。Ｗ／Ｔが３．０未満では、タイヤの補強用ベルトとして用いた場合の強度を確保するためには厚みＴが厚くなり、その結果、タイヤの軽量化に不利となる。一方、Ｗ／Ｔが８．０を超える高偏平率の圧延加工では、ワイヤに割れが発生し易い。
【００１６】
また、本発明のワイヤにおいては、厚みＴ（ｍｍ）と幅Ｗ（ｍｍ）とが、下記式（２）、
０．３２５×（Ｗ／Ｔ）−０．３４１６≦Ｔ≦０．３４３×（Ｗ／Ｔ）−０．２５４９    （２）
で表される関係を満足することが必要である。図２に、本発明における厚みＴとＷ／Ｔとの関係をグラフで示す。厚みＴが０．３２５×（Ｗ／Ｔ）−０．３４１６未満では、タイヤの補強用ベルトとしての強度を確保するためには、金属線の抗張力を高くする必要があり、製造が困難となる。一方、厚みＴが０．３４３×（Ｗ／Ｔ）−０．２５４９を超えると、曲げ大変形時にワイヤ表面歪が大きくなって、車両急旋回時などの際にワイヤの折れが発生しやすくなってしまう。
【００１７】
さらに、本発明のワイヤにおいては、ワイヤ１の偏平断面を構成する円弧１２の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が、下記式（３）、
０．６３５４×Ｔ≦Ｒ≦０．７７×Ｔ＋０．０１９        （３）
で表される関係を満足することが必要である。図３に、本発明における厚みＴと円弧曲率半径Ｒとの関係をグラフで示す。円弧の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が０．６３５４×Ｔ（ｍｍ）未満では、曲率半径が小さ過ぎるためにワイヤとゴムとの接着界面に発生する剪断応力が局所的に大きくなって、セパレーションが生じ易くなる。一方、曲率半径Ｒ（ｍｍ）が０．７７×Ｔ＋０．０１９（ｍｍ）を超えると、ワイヤの直線部と円弧部との境界領域においてワイヤとゴムとの接着界面に発生する剪断応力が局所的に大きくなって、セパレーションが生じ易くなる。
【００１８】
さらにまた、本発明のワイヤにおいては、抗張力ＴＳ（ＭＰａ）が、下記式（４）、
３３００≦ＴＳ≦４０００        （４）
で表される関係を満足することが必要である。抗張力が３３００ＭＰａ未満では、タイヤの補強用ベルトの強力を確保するためには金属線の使用量が増大し、タイヤの軽量化に不利となる。あるいは、打込み本数を増加させる必要が生じ、隣り合うワイヤの間隔が狭くなって、ベルト端部における剥離の発生および伝播を抑止できなくなる。一方、抗張力が４０００ＭＰａを超えるワイヤは、その製造が難しく、量産に適さない。
【００１９】
本発明においては、上記本発明の製造方法により得られ、１対の平行な直線と、外側に凸となって対向する１対の円弧と、からなるトラック形状の偏平断面を有する高炭素鋼ワイヤにおいて、厚みＴ、幅Ｗ、円弧の曲率半径Ｒおよび抗張力ＴＳが上記式（１）〜（４）で表される関係を満足するものとしたことで、上記した本発明の所期の効果が得られることを見出したものである。かかる本発明のワイヤは、偏平加工性が良好であるので、通常の円形断面のワイヤを製造するための従来の設備および工程をそのまま利用して、その伸線加工の後半部においてローラ間で圧延するか、または、偏平孔のダイスを通す等により偏平化することで、経済的かつ簡便に製造することができる。また、かかる本発明のワイヤは、これをタイヤに適用した際、特に、ベルトに用いた際におけるベルト起因の故障の発生を抑制することが可能となるものである。
【００２０】
本発明のゴム物品は、上記本発明のゴム物品補強用ワイヤが補強材として用いられているものであればよく、これにより本発明の所期の効果が得られるものである。本発明のゴム物品としては、タイヤや工業用ベルト等が挙げられるが、特には、タイヤである。本発明のゴム物品の一例としてのタイヤにおいては、上述したように、タイヤの諸性能を損なうことなく、また、ワイヤに起因する不具合を生ずることもなく、軽量化を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明においては、この場合、ワイヤ１を、その幅方向がゴム物品の面内方向となるよう並列に引き揃えることが好ましい。これにより、ゴム物品の厚みを薄くすることができ、軽量化の点で優れるものとなる。例えば、ワイヤ１をタイヤの補強用ベルトに用いる場合には、ベルトの面内方向にワイヤ１の幅方向が揃うように配列させればよい。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
ゴム物品の一例としての空気入りラジアルタイヤ（サイズ１７５／７０Ｒ１４）を、タイヤ赤道面に対し右２０°の角度に傾斜する第１ベルトプライと左２０°の角度に傾斜する第２ベルトプライとからなるベルト層に、下記表中にそれぞれ示すスチールワイヤを適用して作製した。下記表中、トラック形状とは、１対の平行な直線１１と、外側に凸となって対向する１対の円弧１２と、からなる偏平断面形状をいう（図１参照）。かかるトラック形状のワイヤは、ワイヤを円形断面に伸線加工した後、このワイヤに対し、加工面が平面である加工部材を上下方向から接触させて、ワイヤを偏平断面に加工することにより、製造した。なお、かかるトラック形状のワイヤについては、その幅方向がベルトプライの面内方向となるよう、並列に引き揃えて用いた。
【００２３】
＜扁平加工時の亀裂発生の有無＞
ワイヤを円形断面から所定厚みの偏平断面に加工する過程での、ワイヤ断面内の亀裂の発生の有無を確認して、亀裂発生なしの場合を○、亀裂発生ありの場合を×とした。
【００２４】
＜耐ベルト折れ性＞
各供試タイヤを実車に装着して、一定間隔で曲折するつづら折れ道路を時速６０ｋｍで２万ｋｍ走行させた後、供試タイヤを解剖してベルト層内のワイヤを採取し、折れた状態にあるワイヤの本数を調査して、その逆数を、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。この指数値が大きいほど、耐ベルト折れ性に優れていることを示す。
【００２５】
＜耐ベルトエッジセパレーション（ＢＥＳ）試験＞
各供試タイヤを正規リムに組み付け、１４７ｋＰａ（１．５ｋｇｆ／ｃｍ２）の内圧を充填してテスト用乗用車に装着し、一般道路を６万ｋｍ走行させた後、タイヤを解剖して、ベルトの端縁に発生している亀裂の長さを測定した。各供試タイヤの亀裂長さの逆数を算出して、比較例１の供試タイヤの逆数値を１００として指数表示した。この指数値が大きいほど、耐ベルトエッジセパレーション性に優れている。
【００２６】
＜操縦安定性試験＞
ＪＩＳ規格Ｄ４２０２に準じて調整した各供試タイヤを外径３ｍのドラム試験機に設置して、所定サイズと内圧から決められる荷重を負荷し、速度３０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させた後、昇温による内圧増加の影響を除くため、荷重を除いて内圧を規格値に再調整した。その後、再び同一速度と同一荷重の下にスリップ角度を±１°から±４°まで１°毎に正負連続して付けて、正負各角度での単位角度当たりのコーナリングフォース（ＣＦ）を測定し、それらの平均値を算出してコーナリングパワー（ＣＰ）を求めた。結果は、各供試タイヤのＣＰを、比較例１のタイヤのＣＰで除して指数化して表示した。この指数が大きいほど操縦安定性は良好である。
【００２７】
＜ベルト重量＞
各供試タイヤに用いたベルト層の単位面積当りの重量を測定し、比較例１を１００として指数表示した。この数値が小さいほどベルト層の重量が小さく、軽量であるといえる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
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【００３０】
上記表中に示すように、炭素含有量が１．００質量％以上である高炭素鋼よりなるワイヤを用いて製造された、所定の条件を満足するトラック形状の偏平断面を有する各実施例のゴム物品補強用ワイヤにおいては、偏平加工時の亀裂の発生なしで、耐ベルト折れ性、耐ＢＥＳ性および操縦安定性のいずれについても良好な性能が得られており、また、軽量化が図られていることがわかる。
【００３１】
これに対し、比較例２，４では、炭素含有量が低いために偏平加工時に亀裂が発生しており、比較例３では、抗張力ＴＳが低いためにワイヤ強度が不足し、打込み数を多くしている結果、コード間隙が狭くなることにより耐ＢＥＳ性が低下している。また、比較例５では、円弧の曲率半径Ｒが小さいために耐ＢＥＳ性が低下しており、比較例６では、ワイヤの厚みが薄いために、偏平加工時に亀裂が発生している。さらに、比較例７では、ワイヤの厚みが厚いために耐ベルト折れ性が低下しており、比較例８では、抗張力ＴＳが高いために、偏平加工時に亀裂が発生している。さらにまた、比較例９では、円弧の曲率半径Ｒが大きいために耐ＢＥＳ性が低下しており、比較例１０では、ワイヤの偏平比が大きいために、偏平加工時に亀裂が発生している。
【符号の説明】
【００３２】
１…ゴム物品補強用ワイヤ、１１…直線部、１２…円弧部、Ｔ…ワイヤの厚み、Ｗ…ワイヤの幅、Ｒ…ワイヤの円弧部曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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