(57)【要約】【課題】複撚りのスチールコードについて、コードを構成するフィラメントの強力の総和に対するコード強度の低下が小さいゴム物品補強用スチールコードを提供する。【解決手段】複数のフィラメントを２層以上撚り合わせてなるストランドを、複数撚り合わせた複撚りの構造を有し、前記フィラメントの少なくとも一部は抗張力が３０００ＭＰａ以上であり、前記フィラメントの少なくとも一部における表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、または１２．５°以上１８．５°以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィラメントを２層以上撚り合わせてなるストランドを、複数撚り合わせた複撚りの構造を有し、前記フィラメントの少なくとも一部は抗張力が３０００ＭＰａ以上であり、
前記フィラメントの少なくとも一部における表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、または１２．５°以上１８．５°以下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。
【請求項２】
フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項３】
コード撚り角が７８°以上、８４°未満である請求項１又は２記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項４】
ラッピングフィラメントを除く隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満である請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項５】
ストランドを構成する隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項６】
前記複撚りの構造が、一本のコアストランドの周りに６〜７本のシースストランドを撚り合わせた１＋ｎ（ｎ＝６〜７）構造である請求項１〜５のいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項７】
前記コアストランドの前記シースフィラメントの撚り方向と、前記シースストランドの前記シースフィラメントの撚り方向とが逆である請求項６記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項８】
前記シースストランドのシースフィラメントの撚り方向が、隣り合う前記シースストランドのシースフィラメントとは逆である請求項６記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコードを補強に用いたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複撚りの構造で高強力なゴム物品補強用スチールコード及びタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設、鉱山車両用タイヤを例とするゴム物品の補強のために、複撚りのスチールコードが用いられている。近年、コード構造の簡素化やコード径を小さくしてスチールコードを含む補強層の厚さを薄くすることにより、タイヤ等のゴム物品の軽量化を図ることの検討がなされている。補強に必要な強力を有しつつ軽量化するために、複撚りのスチールコードを高強力化することについて種々の研究開発が進められてきた。
【０００３】
しかしながら、複撚りのスチールコードは、コードを構成する個々のフィラメントを高強力化してもそれに見合ったコード強力が得られ難かった。したがって、コードを構成するフィラメントの強力の総和に比べてコード強力の低下が小さいスチールコードが求められていた。
【０００４】
複撚りのスチールコードに関し、ストランドを構成する最外層のシースフィラメントの撚り方向と、シースストランドの撚り方向とを同じにしたゴム物品補強用スチールコードがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７０２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のゴム物品補強用スチールコードは、フィラメント及びストランドの撚り方向の特定によって、コード強力を向上させている。しかし、スチールコードに対する強力化への要求は止むことがなく、特にコードを構成するフィラメントの強力の総和に対するコード強度の低下が小さいことが求められていた。
【０００７】
そこで本発明の目的は、複撚りのスチールコードについて、コードを構成するフィラメントの強力の総和に対するコード強度の低下が小さいゴム物品補強用スチールコード及びスチールコードを用いたタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、複撚りのスチールコードについて鋭意研究を重ねた結果、スチールコードのフィラメントの表層部のラメラ配向角を調整することにより、コードを構成するフィラメントの強力の総和に対するコード強度の低下が小さいゴム物品補強用スチールコードが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数のフィラメントを２層以上撚り合わせてなるストランドを、複数撚り合わせた複撚りの構造を有し、前記フィラメントの少なくとも一部は抗張力が３０００ＭＰａ以上であり、
上記フィラメントの少なくとも一部における表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、または１２．５°以上１８．５°以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満であることが好ましく、
コード撚り角が７８°以上、８４°未満であることが好ましく、
ラッピングフィラメントを除く隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満であることが好ましく、
ストランドを構成する隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ以上であることが好ましく、
上記複撚りの構造が、一本のコアストランドの周りに６〜７本のシースストランドを撚り合わせた１＋ｎ（ｎ＝６〜７）構造であることが好ましく、
上記コアストランドの上記シースフィラメントの撚り方向と、上記シースストランドの上記シースフィラメントの撚り方向とが逆であることが好ましく、
上記シースストランドのシースフィラメントの撚り方向が、隣り合う上記シースストランドのシースフィラメントとは逆であることが好ましい。
また、本発明のタイヤは、上記のゴム物品補強用スチールコードを補強に用いたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複撚りのスチールコードについて、コードを構成するフィラメントの強力の総和に対するコード強度の低下が小さいゴム物品補強用スチールコード及びスチールコードを用いたタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。
【図２】表層部を説明するためのフィラメント断面の模式図である。
【図３】フィラメント断面の金属組織の模式図である。
【図４】最終伸線前後でのラメラ方位の変化の説明図である。
【図５】コード撚り角の説明図である。
【図６】交差角の説明図であり、図６（ａ）は隣接フィラメントの交差角を、図６（ｂ）は隣接ストランドのシースフィラメントの交差角を夫々説明する。
【図７】隣接シースフィラメント間の隙間の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のゴム物品補強用スチールコード及びスチールコードを用いたタイヤについて、図面を用いつつ、より具体的に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態のゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「スチールコード」という。）、スチールコードの長手方向に垂直な断面で示す。図１に示すスチールコード１０は、１本のコアストランド１１と６本のシースストランド１２が撚り合わされた複撚り構造のコードであり、（３＋９）＋６×（３＋９）＋１のコード構造を有している。シースストランド１２の最外層に、ラッピングフィラメント１３が巻き付けられている。コアストランド１１は３本のコアフィラメント１１１の周りに９本のシースフィラメント１１２が撚り合わされた２層撚りの構造を有し、シースストランド１２は３本のコアフィラメント１２１の周りに９本のシースフィラメント１２２が撚り合わされた２層撚りの構造を有している。
【００１５】
本発明のスチールコードは、図１に示したコード構造に限定されるものではない。好ましくは、１＋ｎ（ｎ＝６〜７）のコード構造とすることができる。
以下に説明する本発明のスチールコードの特徴は、図１のスチールコード１０ばかりでなく、その他本発明のスチールコードで同じであるため、以下の説明では、図１に示したスチールコード１０を代表例として、スチールコード１０をタイヤの補強のために用いた場合について本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
本実施形態のスチールコード１０は、フィラメントの少なくとも一部は抗張力が３０００ＭＰａ以上である。スチールコード１０のフィラメントの一部が抗張力３０００ＭＰａ以上であることにより、本実施形態のスチールコード１０を高強力化することができる。スチールコード１０の高強力化の観点からは、スチールコード１０を構成するフィラメントの全部が抗張力３０００ＭＰａ以上であることは好ましい。
【００１７】
本実施形態のスチールコード１０は、フィラメントの少なくとも一部は、表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、又は１２．５°以上１８．５°以下である。表層部とは、図２にフィラメント断面の模式図を示すように、フィラメントの最表面から２０％体積率の範囲までの領域ｄをいう。スチールコード１０を構成するフィラメントのうち、一部のフィラメントが上記のラメラ配向角を満たすことによりコード強力発揮率が向上する。全部のフィラメントが上記のラメラ配向角を満たすことは、より好ましい。
【００１８】
ラメラ配向角及びラメラ配向角の調整の効果について説明する。図３に、フィラメント断面の金属組織の模式図を、同図（ａ）に全体図で、同図（ｂ）にその部分拡大図で示す。スチールコードに用いられるフィラメントは、フェライトＦとセメンタイトＣとが層状に配列したラメラ組織を有するコロニーが集合したブロックから構成されている。図４に最終伸線前後でのラメラ方位の変化を示すように、フィラメントを製造するときの最終伸線により、コロニーのラメラ方位が、伸線方向、換言すればフィラメントの長手方向に揃うように配向するとともに、ラメラ間隔が狭くなる。フィラメントの長手方向とラメラ組織の配向方向とのなす角度をラメラ配向角といい、フィラメントの表層部におけるラメラ配向角の平均値をラメラ配向角の値とする。例えば、ラメラ方位がフィラメントの長手方向である場合は、ラメラ配向角は０°である。
表層部のラメラ配向角は、例えば、最終伸線時のダイス角度を調整することにより上記範囲に調整することができる。なお、ラメラ配向角は、フィラメントの金属組織を観察することにより計測できる。
【００１９】
本発明者らの研究により、表層部のラメラ配向角は、隣接するフィラメントから加わる側圧に対するフィラメントの抵抗力に影響を及ぼすことが判明した。表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、又は１２．５°以上１８．５°以下の場合に、フィラメントに加わる側圧に対する抵抗力が増し、コード強力発揮率が向上し、撚りロスが小さくなる。表層部のラメラ配向角が６．０°を超え１２．５°未満では、側圧入力時にセメンタイト層とフェライト層との層間に発生するせん断応力が高くなり、コード強力が低下する。表層部のラメラ配向角が１８．５°を超えると、フィラメント自身の抗張力が低くなり、コード強力を高くするのが難しい。
【００２０】
また、本実施形態のスチールコード１０は、フィラメント占積率が４８％以上５４％未満であることが好ましい。フィラメント占積率は、スチールコードを構成するフィラメントの総断面積を、スチールコード外接円の面積で除した値に１００を乗じて百分率で表した値である。すわなち、フィラメン占積率（％）＝（スチールコードを構成するフィラメントの総断面積）／（スチールコード外接円の面積）×１００である。
【００２１】
フィラメント占積率が４８％以上５４％未満の範囲で、スチールコードを高いフィラメントの充填効率で高強力化できるととともに、高いゴム浸透性が得られる。フィラメント占積率が４８％に満たないと、フィラメントの充填効率が低いことからスチールコード１０に求められる必要な強力を得るためにはスチールコード１０の径が大きくなり、スチールコード１０をタイヤの補強に使用したときのゴム補強層の厚さが厚くなるので、タイヤ軽量化の点で不利となる。フィラメント占積率が５４％以上では、後述する隣接フィラメント間の隙間が小さくなるので、ゴム浸透性の点で劣る。好ましいフィラメント占積率は４８％以上５０％未満である。
【００２２】
本実施形態のスチールコード１０は、コード撚り角が７８°以上８４°未満であることが好ましい。図５に説明図を示すように、コード撚り角αは、スチールコードの長手方向に垂直な方向と、ストランド（図１のスチールコード１０の場合は、シースストランド１２を指す。）の長手方向に沿った方向とがなす角度をいう。コード撚り角は、スチールコードから実測することができるし、また、スチールコードのコード径、ストランド径、ストランドの撚りピッチから計算することもできる。
【００２３】
コード撚り角が７８°以上８４°未満の範囲で、撚りロスが小さく、撚り性状が安定したスチールコードが得られる。コード撚り角が７８°に満たないと撚りが強く、撚りロスが大きくなり過ぎて、スチールコードは所定の強力が得られない。ここに、撚りロスは、１００からコード強力発揮率の百分率の値を減じた値である。すなわち、撚りロス（％）＝１００−コード強力発揮率である。また、コード強力発揮率は、スチールコードの強力を、スチールコードを構成するフィラメントの強力の総和で除した値に１００を乗じて百分率で表した値である。すなわち、コード強力発揮率（％）＝（スチールコードの強力）／（スチールコードを構成するフィラメントの強力の総和）×１００である。コード強力発揮率は９０％以上が好ましい。コード強力発揮率が大きいほど、また、撚りロスが小さいほど、コードを構成するフィラメントの強力の総和に比べてコード強力の低下が小さいスチールコードと言える。コード撚り角が８４°以上では、撚りが弱く、撚り性状が不安定となる。好ましいコード撚り角は８０°以上８４°未満である。
【００２４】
本実施形態のスチールコード１０は、ラッピングフィラメントを除いて、隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満である。隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満であることにより、撚りロスを小さくすることができる。交差角は、図６（ａ）、（ｂ）に説明図を示すように、一つのフィラメントの長手方向と、そのフィラメントに隣り合うフィラメントの長手方向とのなす角度をいう。スチールコード１０の交差角の平均値は、コアストランド１１の隣接するコアフィラメント１１１同士の交差角、隣接するシースフィラメント１１２同士の交差角、コアフィラメント１１１とシースフィラメント１１２との交差角、シースストランド１２の隣接するコアフィラメント１２１同士の交差角、隣接するシースフィラメント１２２同士の交差角、コアフィラメント１２１とシースフィラメント１２２との交差角、コアストランド１１のシースフィラメント１１２と、シースストランド１２のシースフィラメント１２２との交差角、隣接するシースストランド１２のシースフィラメント１２２同士の交差角といった、隣接するすべてのフィラメントの交差角の平均値をいう。もっともラッピングフィラメント１３と他のフィラメントとの交差角は平均値から除外される。
【００２５】
上記隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°以上ではスチールコードの引張時に隣接フィラメント同士の接触圧が高くなり、撚りロスが大きくなる。隣接フィラメントの交差角の平均値は、好ましくは１４°未満である。１４°未満で撚りロスを更に小さくすることができる。
【００２６】
本実施形態のスチールコード１０は、ストランドを構成するシースフィラメントの、隣接シースフィラメント間の隙間は、０．０６５ｍｍ以上である。隣接シースフィラメント間の隙間は、図７に説明図を示すように、より具体的に、コアストランド２１を構成するシースフィラメント２１２及びシースストランド２２を構成するシースフィラメント２２２のいずれも、隣接シースフィラメント間の隙間ｇは、０．０６５ｍｍ以上である。上記隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ以上であることにより、スチールコードのゴム浸透性を向上させることができる。上記隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ未満ではゴム浸透性が劣る。好ましい隙間は０．０６５ｍｍ以上０．１００ｍｍ以下である。
【００２７】
本実施形態のスチールコード１０は、コアストランド１１のシースフィラメント１１２の撚り方向と、シースストランド１２のシースフィラメント１２２の撚り方向とが逆であることが好ましい。コアストランド１１のシースフィラメント１１２の撚り方向と、シースストランド１２のシースフィラメント１２２の撚り方向とが逆であることにより、上述した隣接フィラメントの交差角の平均値を、より低くすることができる。
【００２８】
本実施形態のスチールコード１０は、シースストランド１２のシースフィラメント１２２の撚り方向が、隣り合うシースストランド１２のシースフィラメント１２２の撚り方向とは逆であることが好ましい。隣り合うシースストランド１２のシースフィラメント１２２の撚り方向が逆であることにより、上述した隣接フィラメントの交差角の平均値を、より低くすることができる。
【００２９】
次に本実施形態のスチールコード１０の製造方法について説明する。各ストランドを構成するフィラメントは、鋼線の原材料を伸線後、熱処理、めっき処理及び最終伸線を経て所定の線径のフィラメントが得られる。上述したフィラメントの表層部のラメラ配向角を考慮して、最終伸線時は、伸線条件を調整することが好ましい。
この最終伸線後は、歪取り焼鈍を行うことができる。この歪取り焼鈍の温度を２５０℃以上３００℃未満で行うことが好ましい。２５０℃以上３００℃未満の歪取り焼鈍により高強力で撚りロスの小さいスチールコードを容易に得られる。歪取り焼鈍温度が２５０℃に満たないと、歪取り焼鈍効果が薄く、撚りロスが大きい。歪取り焼鈍温度が３００℃以上では、歪取り焼鈍により必要以上に焼なまされ、フィラメントの強力が低下してしまう。
【００３０】
歪取り焼鈍を行う前に、最終伸線後のフィラメントは、矯正加工は行わないようにすることが好ましい。矯正加工は、例えば千鳥配置のロールに通して繰り返し曲げを加える加工であって、フィラメントの残留応力及び真直性を改善する。しかし、矯正加工によりフィラメントに繰り返し曲げ加工を行うと、フィラメント内部の加工歪が大きくなり、撚りロスが大きくなる。よって撚りロスを小さくするため、矯正加工は行わないようにする。
【００３１】
本実施形態のスチールコード１０は、タイヤの補強に用いて好適である。なお、本実施形態のスチールコード１０の用途は、タイヤに限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
（実施例１〜５、従来例、比較例１〜６）
表１に示す実施例、従来例及び比較例のスチールコードについてコード強力およびコード強力発揮率について調べた。各実施例、従来例及び各比較例のスチールコードは、コード構造、スチールコードを構成するフィラメント径、フィラメントの抗張力、フィラメント表層部のラメラ配向角を表中に併記した。なお、コード強力は、従来例を１００とする場合の指数で表した。
表１において、コード径は、ラッピングフィラメントを除いた値である。また、撚りロスを評価したコード強力発揮率は、９０％以上であれば良好な特性といえる。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１から分かるように、実施例１〜５のスチールコードは、フィラメント表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下、または１２．５°以上１８．５°以下である、から従来例と比べてコード強力発揮率が良化した。
【００３５】
実施例１〜６をより具体的にみると、実施例１は、フィラメント表層部のラメラ配向角が０．０°以上６．０°以下の範囲であり、従来例と比べてコード強力発揮率が良化した。
実施例２は、フィラメント表層部のラメラ配向角が１２．５°以上１８．５°以下の範囲であり、従来例と比べてコード強力発揮率が良化した。
実施例３は、フィラメント表層部のラメラ配向角が０°の例であり、実施例４は、フィラメント表層部のラメラ配向角が６°の例であり、実施例５は、フィラメント表層部のラメラ配向角が１２．５°の例であり、いずれも従来例と比べてコード強力発揮率が良化した。
【００３６】
比較例１は、ストランドを構成するフィラメントがすべて抗張力３０００ＭＰａ未満であり、コード強力が実施例１よりも劣り、また、フィラメント表層部のラメラ配向角が３０°であった。
比較例２は、ストランドを構成するフィラメントがすべて抗張力３０００ＭＰａ未満であり、コード強力が実施例１よりも劣っていた。
比較例３は、フィラメント表層部のラメラ配向角が１８．５°を超え、コード強力発揮率が実施例１より劣っていた。
比較例４は、フィラメント表層部のラメラ配向角が７°の例であり、コード強力発揮率が実施例１より劣っていた。
比較例５は、フィラメント表層部のラメラ配向角が１２°の例であり、コード強力揮率が実施例１より劣っていた。
【００３７】
（実施例１、実施例６〜９）
表２に示す各実施例のスチールコードについてコード強力およびコード強力発揮率及びコアストランドのコアフィラメント表面のゴムペネトレーション被覆率について調べた。各実施例のスチールコードのコード構造、フィラメント占積率、撚り角、平均交差角、スチールコードを構成するフィラメント径、フィラメントの抗張力、フィラメントの撚り方向、隣接シースフィラメント間の隙間を表中に併記した。
表２において、コード径は、ラッピングフィラメントを除いた値である。また、撚りロスを評価したコード強力発揮率は、９０％以上であれば良好な特性といえる。また、ゴム浸透率を評価したコアストランドのコアフィラメント表面のゴムペネトレーション被覆率は、３０％以上あれば良好な特性といえる。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
実施例１は、表１の実施例１と同じスチールコードであり、良好なコード強力発揮率が得られた。
実施例６は、フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満であるため、実施例１に比べてゴム浸透率が良化した。
実施例７は、コード撚り角が７８°以上、８４°未満で、隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満であるため、実施例１に比べてコード強力発揮率が良化した。
実施例８は、フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満で、コード撚り角が７８°以上、８４°未満で、隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満であるため、実施例１に比べてコード強力発揮率とゴム浸透率ともに良化した。
実施例９は、フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満で、コード撚り角が７８°以上、８４°未満で、隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ以上の例であり、良好なコード強力発揮率と、良好なゴム浸透率のスチールコードが得られた。
実施例１０は、フィラメント占積率が４８％以上、５４％未満で、コード撚り角が７８°以上、８４°未満で、隣接フィラメントの交差角の平均値が１７°未満で、隣接シースフィラメント間の隙間が０．０６５ｍｍ以上の例であり、実施例９より更に良好なコード強力発揮率と、良好なゴム浸透率のスチールコードが得られた。
【００４０】
実施例１〜１０とは別に、コアストランドのシースフィラメントの撚り方向と、シースストランドのシースフィラメントの撚り方向とが逆であるスチールコードを作成し、コード強力発揮率及びコアストランドのコアフィラメント表面のゴムペネトレーション被覆率を調べたところ、コード強力発揮率が向上したことが確認できた。
また実施例１〜１０とは別に、シースストランドのシースフィラメントの撚り方向が、隣り合うシースストランドのシースフィラメントとは逆であるスチールコードを作成し、コード強力発揮率及びコアストランドのコアフィラメント表面のゴムペネトレーション被覆率を調べたところ、コード強力発揮率が向上したことが確認できた。
【符号の説明】
【００４１】
１０  スチールコード
１１  コアストランド
１２  シースストランド
１３  ラッピングフィラメント
１１１  コアフィラメント
１１２  シースフィラメント
１２１  コアフィラメント
１２２  シースフィラメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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