JP3051556B2 - Steel cord for reinforcing elastomer products - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤや工
業用ベルト等のエラストマー製品の補強材として使用さ
れるスチールコードに関し、特に耐コード破断性の向上
をはかろうとするものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel cord used as a reinforcing material for elastomer products such as pneumatic tires and industrial belts, and more particularly to an improvement in cord break resistance.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、タイヤの補強に供されるスチー
ルコードは、４〜５本のスチールフィラメントを撚り合
わせた、いわゆる１×４または１×５構造のものが広く
使用されてきた。ところが、近年、特に自動車の低燃費
化に寄与するためのタイヤの軽量化と、さらに低コスト
化の要求が強くなり、この要求に対して、１×３あるい
は１×２構造のスチールコードが使用され始めている。2. Description of the Related Art For example, as a steel cord for reinforcing a tire, a so-called 1 × 4 or 1 × 5 structure in which 4 to 5 steel filaments are twisted has been widely used. However, in recent years, there has been a strong demand for weight reduction and further cost reduction of tires, particularly for contributing to lower fuel consumption of automobiles. To meet this demand, steel cords having a 1 × 3 or 1 × 2 structure have been used. Is starting to be.

【０００３】これら、１×３あるいは１×２構造のスチ
ールコードは、フィラメント本数を単に減少して簡素化
した撚り構造であり、適当なベルト強度を得るために
は、フィラメントを太くする必要がある。しかし、コー
ナリングなどの際に過大な入力がタイヤに加えられる
と、コーナリング時に外側となるタイヤの踏面部に、い
わゆるバックリング変形が起こってコードは座屈される
ため、圧縮応力がコードに加わり、やがてコード破断に
到る。この現象は、特にフィラメントが太い場合に顕著
に発生する。[0003] These 1x3 or 1x2 steel cords have a simple twist structure in which the number of filaments is simply reduced, and in order to obtain appropriate belt strength, the filaments need to be thickened. . However, if excessive input is applied to the tire during cornering or the like, the so-called buckling deformation occurs on the tread of the tire that is outside during cornering, and the cord is buckled, so compressive stress is applied to the cord, Eventually, the cord breaks. This phenomenon occurs remarkably especially when the filament is thick.

【０００４】従来、このようなコード破断現象を回避す
るため、タイヤ製品等に新たな補強体を追加する手段が
採られているが、製品の軽量化や低コスト化を大きく阻
害する要因となることから、１×３あるいは１×２構造
のスチールコードを補強材に適用するメリットが大幅に
減少してしまう。Conventionally, in order to avoid such a cord breaking phenomenon, means for adding a new reinforcing member to a tire product or the like has been adopted, but this is a factor that greatly impedes the reduction in weight and cost of the product. Therefore, the merit of applying the steel cord having the 1 × 3 or 1 × 2 structure to the reinforcing material is greatly reduced.

【０００５】また、１×３構造のコードに関して、特公
平３−29914 号公報には、１×４構造のコードにおいて
１本の素線を除去した空間を、そのまま素線間の間隔と
して残した構造について開示されている。この構造に従
うコードは、圧縮応力がコードに加わった際に良好な特
性を示すと考えられる。しかし、本来は１×４構造であ
るコード配列を、１×３構造で維持しなくてはならず、
特にタイヤの加硫成型などのように、高い応力が加わる
成型のあとにも、この構造を維持することは非常に難し
く、従って工業的規模での適用には無理があった。Further, regarding a 1 × 3 structure code, Japanese Patent Publication No. 3-29914 discloses a space in which a single wire is removed from a 1 × 4 structure code as an interval between the wires. The structure is disclosed. It is believed that cords according to this structure exhibit good properties when compressive stress is applied to the cord. However, a code sequence that is originally a 1 × 4 structure must be maintained in a 1 × 3 structure,
In particular, it is very difficult to maintain this structure even after high-stress molding, such as vulcanization molding of a tire, so that application on an industrial scale has been impossible.

【０００６】一方、タイヤのベルト補強に供するスチー
ルコードとして、特開昭56−31090号および同56−13140
4号公報には、１＋３構造のコードについて記載されて
いる。これらに開示のコードは、引張り剛性が比較的高
い点で有利であるが、座屈が容易に起こるため、耐コー
ド破断性には劣るものであった。On the other hand, steel cords used for reinforcing belts of tires are disclosed in JP-A-56-31090 and JP-A-56-13140.
No. 4 describes a code having a 1 + 3 structure. The cords disclosed therein are advantageous in that they have relatively high tensile stiffness, but they are inferior in cord breaking resistance because buckling occurs easily.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、軽量化ばかりでなく低コスト化の面でも改良効果
が期待できる、耐コード破断性に優れる１＋３構造のス
チールコードを、提供しようとするものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel cord having a 1 + 3 structure excellent in cord breakage resistance, which can be expected to improve not only in weight saving but also in cost reduction. Is what you do.

【０００８】この発明は、らせん状に型付けされた、１
本のコアフィラメントのまわりに、３本の同径のフィラ
メントからなるシースを撚り合わせてなるスチールコー
ドにして、該シースは、コードの長手方向と直交する断
面において、各シースフィラメントの中心点を結んで形
成される三角形の最大角度が90°以上180 °未満で、か
つ最大角度をなす頂点が常に同一シースフィラメント上
にあり、さらに該シースフィラメントとこれに隣接する
シースフィラメントとの中心間距離が、シースフィラメ
ント径の1.0 〜1.3 倍である、シースフィラメントの配
置に成ることを特徴とする、エラストマー製品補強用ス
チールコードである。The present invention provides a spirally shaped 1
A steel cord is formed by twisting a sheath made of three filaments of the same diameter around the core filament, and the sheath connects the center points of the respective sheath filaments in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the cord. The maximum angle of the triangle formed by 90 degrees or more and less than 180 degrees, and the apex forming the maximum angle is always on the same sheath filament, and furthermore, the center distance between the sheath filament and the adjacent sheath filament is A steel cord for reinforcing an elastomer product, characterized in that the sheath filaments are arranged so that the diameter thereof is 1.0 to 1.3 times the sheath filament diameter.

【０００９】また、このスチールコードには、0.80〜0.
90wt％の炭素を含有するフィラメントを用いることが有
利である。すなわち、この発明の目的の一つである軽量
化のためには、フィラメントの炭素含有率を高くする
と、コード強度が高くなってコード自身の耐久性を向上
することができ、例えばタイヤへ適用する場合、他の補
強体を使用せずにコードによって強度を維持でき、さら
にコード自体の使用量も低減できるため、タイヤの軽量
化を助成し得る。[0009] The steel cord has a capacity of 0.80 to 0.
It is advantageous to use a filament containing 90% by weight of carbon. That is, in order to reduce the weight, which is one of the objects of the present invention, when the carbon content of the filament is increased, the cord strength is increased, and the durability of the cord itself can be improved. In this case, the strength can be maintained by the cord without using another reinforcing body, and the amount of the cord itself can be reduced, which can help to reduce the weight of the tire.

【００１０】さて図１に、この発明に従うエラストマー
製品補強用スチールコードの断面について示す。図にお
いて、１はらせん状に型付けされたコアフィラメントで
あり、このコアフィラメント１のまわりに、コアフィラ
メント１よりも径の大きいシースフィラメント２〜４を
撚り合わせて成る。FIG. 1 shows a cross section of a steel cord for reinforcing an elastomer product according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a spirally wound core filament, which is formed by twisting sheath filaments 2 to 4 having a diameter larger than that of the core filament 1 around the core filament 1.

【００１１】そして、シースフィラメント２〜４は、コ
ードの長手方向と直交する断面のいずれにおいても、各
シースフィラメントの中心点2a、3aおよび4aを結んで形
成される三角形の最大角度αが90°以上180 °未満で、
かつ最大角度をなす頂点が常にシースフィラメント３上
にあり、さらにシースフィラメント３とこれに隣接する
シースフィラメント２および４との中心間距離Ｌが、シ
ースフィラメント径ｄ _s の1.0 〜1.3 倍である配置とす
ることが肝要である。The sheath filaments 2 to 4 are
In any cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
Form by connecting the center points 2a, 3a and 4a of the sheath filament
The maximum angle α of the triangle formed is 90 ° or more and less than 180 °,
And the apex forming the maximum angle is always on the sheath filament 3
And the sheath filament 3 and adjacent thereto
The distance L between the centers of the sheath filaments 2 and 4 is
Thread filament diameter d _s1.0 to 1.3 times
Is important.

【００１２】上記に従ってシースフィラメントを配置す
ることによって、シースに所定の型付けを施した際に、
各シースフィラメント間の位相は実質的に同一となり、
耐コード破断性が改善されるのである。[0012] By arranging the sheath filaments according to the above, when a predetermined shaping is performed on the sheath,
The phase between each sheath filament is substantially the same,
The cord breakage resistance is improved.

【００１３】なお、コアフィラメントの径は、シースフ
ィラメント径の40％〜85％の範囲に、より好ましくは40
〜60％程度とすることが、コードの引張り剛性を向上
し、ひいては、ベルトエンドセパレーションを回避する
上で好ましい。さらに、シースフィラメントの撚りピッ
チは、9.5 mm未満では経済的に不利で、一方28mmをこえ
ると耐コード破断性が劣化するところから、9.5 〜28mm
とすることが望ましい。[0013] The diameter of the core filament is preferably in the range of 40% to 85% of the diameter of the sheath filament, more preferably 40% to 85%.
It is preferable to set it to about 60% in order to improve the tensile rigidity of the cord and to avoid belt end separation. Further, if the twist pitch of the sheath filament is less than 9.5 mm, it is economically disadvantageous.
It is desirable that

【００１４】また、この発明のスチールコードを製造す
るにあたり、必要とする型付量をプレフォーマーにて付
与し、３本のシースフィラメントを位相を実質的に同一
にして、コアフィラメントのまわりに撚り合わせてもよ
いし、３本の束線に所定の型付量をプレフォーマーにて
付与して、コアフィラメントのまわりに撚っても製造可
能である。さらに、該コードを押さえロール等により扁
平加工し、楕円状コードに製造することも可能である。Further, in producing the steel cord of the present invention, a required molding amount is given by a preformer, and the three sheath filaments are made substantially the same in phase, and are wound around the core filament. It may be twisted, or it may be produced by twisting around the core filament by giving a predetermined amount of molding to the three bundles by a preformer. Further, the cord can be flattened with a press roll or the like to produce an elliptical cord.

【００１５】[0015]

【作用】この発明において、コードの各シースフィラメ
ントの中心点を結んで形成される三角形の最大角度を90
°以上、かつ最大角に位置するシースフィラメントとこ
れに隣接するシースフィラメントとの距離Ｌを、シース
フィラメント径ｄ_s の1.0 〜1.3 倍とするのは、以下の
理由による。すなわち、図２および３に示すような従来
の１×３撚り構造および１＋３撚り構造のコードでは、
圧縮曲げ入力があると、図４に示すように、大きな曲げ
変形がある臨界点で起こる、圧縮座屈現象が認められる
のに対し、図１に示した、この発明に従うコードの場合
は、図４に示すように座屈現象は認められない。In the present invention, the maximum angle of the triangle formed by connecting the center points of the sheath filaments of the cord is set to 90 degrees.
° or more, and the distance L between the sheath filament and the sheath filaments adjacent thereto located maximum angle, to a 1.0 to 1.3 times the sheath filament diameter d _s for the following reason. That is, in the conventional 1 × 3 twisted structure and 1 + 3 twisted structure cord as shown in FIGS.
When there is a compression bending input, as shown in FIG. 4, a compression buckling phenomenon that occurs at a critical point where a large bending deformation occurs is recognized, whereas in the case of the cord according to the present invention shown in FIG. No buckling phenomenon was observed as shown in FIG.

【００１６】これは、図１に示すコード配列とすること
によって、各シースフィラメント間の位相は実質的に同
一となるため、コードに圧縮曲げ入力があっても、３本
のシースフィラメントは座屈を起こさずに、該入力を吸
収でき、さらにコアフィラメントはらせん状に型付けが
なされているため、シースフィラメントに付随してコア
フィラメントも座屈を起こさずに、圧縮曲げ入力を吸収
可能であるところから、座屈現象が発生しないと考えら
れる。This is because, by adopting the cord arrangement shown in FIG. 1, the phases between the sheath filaments are substantially the same, so that even if the cord has a compressive bending input, the three sheath filaments will buckle. Where the input can be absorbed without causing the core filament and the core filament is spirally molded, so that the core filament accompanying the sheath filament can also absorb the compression bending input without causing buckling. Therefore, it is considered that the buckling phenomenon does not occur.

【００１７】しかし、コードの断面に形成される三角形
の最大角が90°未満のものについては、図２および３に
示した従来コードと同様に、座屈現象が現われるため、
90°以上となる配置が必要である。However, when the maximum angle of the triangle formed in the cross section of the cord is less than 90 °, the buckling phenomenon appears similarly to the conventional cord shown in FIGS.
An arrangement of 90 ° or more is required.

【００１８】一方、上記最大角を180 °未満とするの
は、３本のシースフィラメントを一直線に配列すると、
すなわち最大角が180 °になると、耐ベルトコード破断
性が低下するため、これを防止するためである。On the other hand, the reason why the maximum angle is less than 180 ° is that three sheath filaments are arranged in a straight line.
That is, when the maximum angle is 180 °, the resistance to breakage of the belt cord is reduced, so that this is prevented.

【００１９】さらに、最大角に位置するシースフィラメ
ントとこれに隣接するシースフィラメントとの距離Ｌ
を、シースフィラメント径ｄ_s の1.0 〜1.3 倍としたの
は、以下のような理由による。すなわち、耐コード破断
性を向上するには、Ｌ＝ｄ_s とすること、つまり３本の
フィラメントは隣接することが、有利であるが、３本撚
りのシースフィラメントをお互いに接触させることは、
製造上極めて困難を伴うから、1.3 倍以下ならば実質的
な効果が得られるため、上記範囲に限定した。Further, the distance L between the sheath filament located at the maximum angle and the sheath filament adjacent thereto is
And was a 1.0 to 1.3 times the sheath filament diameter d _s for the following reason. That is, in order to improve the resistance to cord breakage resistance, be L = d _s, i.e. three filaments be adjacent, is advantageous, contacting with each other the sheath filaments of three twisting,
Since the production is extremely difficult, a substantial effect can be obtained if the ratio is 1.3 times or less.

【００２０】以上の構成になる、スチールコードは、特
に空気入りタイヤのカーカス、ベルトおよびチェーファ
ーなどの補強材として好適に使用することができる。The steel cord having the above structure can be suitably used as a reinforcing material for a carcass, a belt and a chafer of a pneumatic tire.

【００２１】[0021]

【実施例】図１に示した１＋３構造のスチールコードを
表１に従って試作し、これらコードを、サイズ175 ／70
Ｒ13の乗用車用ラジアルタイヤにおける２層構造のベル
トに適用した。なお、試作したベルトは、コード角度：
68°で、幅は140mm （第１ベルト）および130mm （第２
ベルト）とした。また比較として、図２および３に示し
た構造のスチールコードを表１に従って試作し、同様の
条件下に適用した。ここで、各スチールコードの最大角
αおよび隣接フィラメント間距離は、ベルトにおける任
意の20箇所のコード断面につき測定した結果を、上下限
の範囲で示したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Steel cords having a 1 + 3 structure shown in FIG. 1 were prototyped according to Table 1, and these cords were sized to 175/70.
R13 was applied to a two-layer belt in a radial tire for passenger cars. The prototype belt has a cord angle:
At 68 °, the width is 140mm (first belt) and 130mm (second belt)
Belt). As a comparison, a steel cord having the structure shown in FIGS. 2 and 3 was prototyped according to Table 1, and applied under the same conditions. Here, the maximum angle α of each steel cord and the distance between adjacent filaments are the results measured for arbitrary 20 cord cross sections in the belt and are shown in the range of upper and lower limits.

【００２２】かくして得られた試作タイヤを、低内圧高
荷重の下に１万kmのドラム走行させた後、タイヤのコー
ドを取り出して、破断コードの本数について調べた結果
を、表１に併記する。After the prototype tire thus obtained was run on a drum of 10,000 km under a low internal pressure and a high load, the cords of the tires were taken out, and the number of broken cords was examined. Table 1 also shows the results. .

【００２３】[0023]

【表１】 [Table 1]

【００２４】[0024]

【発明の効果】この発明のエラストマー製品補強用スチ
ールコードによれば、 特にコードに加わる圧縮変形に対
する耐久性が著しく向上するため、エラストマー製品の
耐久性をも著しく改善することができる。中でも圧縮変
形を頻繁に受けるタイヤに適用した場合に、その耐久性
を当然に改善できるばかりでなく、タイヤの軽量化や低
コスト化も達成し得る。According to the steel cord for reinforcing an elastomer product of the present invention, the durability against compression deformation applied to the cord is remarkably improved, so that the durability of the elastomer product can be remarkably improved. In particular, when applied to a tire that frequently undergoes compression deformation, not only can the durability be naturally improved, but also the weight and cost of the tire can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明に従うスチールコードの断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a steel cord according to the present invention.

【図２】在来のスチールコードの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional steel cord.

【図３】在来のスチールコードの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional steel cord.

【図４】スチールコードの圧縮歪（％）と圧縮応力（kg
f ）との関係を示すグラフである。Fig. 4 Compressive strain (%) and compressive stress (kg) of steel cord
It is a graph which shows the relationship with f).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ コアフィラメント ２ シースフィラメント ３ シースフィラメント ４ シースフィラメント 1 core filament 2 sheath filament 3 sheath filament 4 sheath filament

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D07B 1/00 - 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) D07B 1/00-9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 らせん状に型付けされた、１本のコアフ
ィラメントのまわりに、３本の同径のフィラメントから
なるシースを撚り合わせてなるスチールコードにして、
該シースは、コードの長手方向と直交する断面におい
て、各シースフィラメントの中心点を結んで形成される
三角形の最大角度が90°以上180 °未満で、かつ最大角
度をなす頂点が常に同一シースフィラメント上にあり、
さらに該シースフィラメントとこれに隣接するシースフ
ィラメントとの中心間距離が、シースフィラメント径の
1.0 〜1.3 倍である、シースフィラメントの配置に成る
ことを特徴とする、エラストマー製品補強用スチールコ
ード。1. A steel cord formed by twisting a sheath made of three filaments of the same diameter around one core filament, which is spirally shaped,
In the sheath, in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the cord, the maximum angle of a triangle formed by connecting the center points of the sheath filaments is 90 ° or more and less than 180 °, and the apex of the maximum angle is always the same sheath filament. On top,
Further, the center-to-center distance between the sheath filament and an adjacent sheath filament is determined by the sheath filament diameter.
A steel cord for reinforcing an elastomer product, characterized by a sheath filament arrangement of 1.0 to 1.3 times. 【請求項２】 フィラメントは、0.80〜0.90wt％の炭素
を含有する請求項１に記載のスチールコード。2. The steel cord according to claim 1, wherein the filament contains 0.80 to 0.90% by weight of carbon.