JPH0724996U - ゴム製品補強用スチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スチールコード内部へのゴム浸入率を向上
し、ゴムとの複合体と成したときの曲げ剛性および圧縮
曲げ疲労性を向上し、さらに撚りコストと作業性を向上
する。 【構成】 同一線径の素線を同一方向、同ピッチで撚り
合わせて成る１×１２構造のスチールコードにおいて、
芯を構成する３本の芯素線のうち少なくとも１本の芯素
線が式 Ｐ₁ ＝０．１〜０．７Ｐ ｄ₁ ＝１．０８〜１．３０ｄ （ただし、Ｐ₁ ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐ：撚りピッチ
（ｍｍ）、ｄ₁ ：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：素線径
（ｍｍ））を満足する略スパイラル状のくせを有し、さ
らに外層の側素線のうちの３本が芯の３本の芯素線間の
凹部に落ち込んで計６本の素線が略正三角形を形成し、
外層の残り６本の側素線と前記略正三角形を形成する素
線との平均隙間Ｃが式、０．０２ｍｍ≦Ｃ≦０．５０ｄ を満足し、かつ前記略正三角形の各辺に外層の残り６本
の側素線が２本ずつ振り分けられて配置されて成る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品の補強材として使用 されるゴム製品補強用スチールコードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、この種のスチールコードは、多数本が平行に引揃えられた状態でゴム 材により被覆されて、自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品の補強材と して使用されるものである。

【０００３】 従来のゴム製品、例えば重荷重用空気入りラジアルタイヤを補強するスチール コードとしては、図４に示すように、略中央に配置した３本の芯素線８の周囲に ９本の側素線９を配置し、これら同一線径からなる１２本の素線を同一方向、同 一ピッチで稠密に撚り合わせた、所謂１×１２構造のスチールコード７が知られ ている。

【０００４】 また、上記スチールコード５と同一素線本数のスチールコードとして、図５に 示すように、稠密に撚り合わせた３本の芯素線１１からなる芯ストランド１２の 周囲に、上記撚りとは異なる方向あるいはピッチで９本の側素線１３を稠密に撚 り合わせた、所謂３＋９構造のスチールコード１０も知られている。

【０００５】 上記１×１２構造のスチールコード７は、前記３＋９構造のスチールコード１ ０が二回の撚り工程を必要とするのに対し、一回の撚り工程で生産可能であるた め、撚りコストを低減できるという利点を有する。

【０００６】 しかしながら、上記スチールコード７においては、各隣接する素線が密接ある いは極めて近接しているため、ゴム製品成形時にゴム材が各素線間より内部に浸 入できず、単にコードの外周部分を被覆するのみで、完全なゴムとの複合体を構 成することができなかった。それ故、上記スチールコード７を使用したタイヤに おいては、コードとゴム材との接着が充分でないため、自動車の走行時にコード とゴム材とが剥離する、所謂セパレーツ現象を起こしたり、また、隣接する素線 同士の接触によるフレッティング現象によってコードの一部が破断することがあ った。さらに、ゴム中の水分や、タイヤの切り疵より浸入した水分が隣接する素 線により囲まれて形成された空隙Ｄに至り、コード長手方向に伝播してスチール コード全体に錆を発生させる、いわゆる腐食が発生し、スチールコードの機械的 強度を大巾に低下させる原因ともなっていた。

【０００７】 近年、上記事情に鑑みこの種の撚り構造のスチールコードであっても、コード 内部に充分なゴム材の浸入が期待できるようにしたスチールコードが種々提案さ れている。

【０００８】 例えば、特開昭５６−１６３９０５号公報には、図６に示すように、３本の芯 素線１５を撚り合わせた芯ストランド１６と、該芯ストランドのまわりに間隙Ｔ を設けて配置された側素線１７とからなる撚りの甘いスチールコード１４いわゆ るオープンコード（以下オープンコードという）が開示されている。これにより 、間隙Ｔからコード内部へ充分なゴム材の浸入を図らんとするものである。

【０００９】 また、実開平４−６０５９０号公報には、図８に示すように見掛けの外径ｄ₁ となる略スパイラル状の小さいくせを有して成るくせつき素線１９と通常の素線 ２０から成る１×１２構造のゴム製品補強用スチールコード１８が開示されてい る。これにより、素線間に形成された微小隙間のゴム浸入路を設け、ゴム材の浸 入性を向上せんとするものである。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記オープンコード１４においては、長手方向全体に撚りが甘いため 、その構造上から明白なように撚りが不安定になりやすく、図７に示すように側 素線１７の片寄りが局部的に生じるため、撚りがコードの長手方向で不均一にな るという現象が生じる。このような場合にはゴムがコード中心まで浸入したとし ても、ゴムとの複合材と成したとき、曲げ剛性が長手方向に変動したり、或いは 圧縮曲げ疲労性が局部的に悪くなる等の弊害がある。従って、このゴムとの複合 材をタイヤに組み込んで使用した場合、安定したタイヤの回転が得られないため 、乗心地性が悪化する。また、スチールコードの複数本の素線が一体としての効 果を出さず、特に応力を受け易い１本ないし２本が極端に早く切れてしまうとい う現象が生じ、タイヤの性能が低下するばかりか、寿命を短くしてしまう。また 、コード製造時においては、撚りが安定しないため、撚り不良や断線が生じるた め、撚りコストと作業性が悪化する。

【００１１】 また、上記スチールコード１８においては、撚りの安定性を保持しつつ、ゴム 材の浸入性が向上する点においては優れている。しかし、スチールコード１８を ゴムとの複合材と成した場合、オープンコード１４と比較して圧縮疲労性に劣っ ている。なぜなら、スチールコード１８における素線間のすきまはオープンコー ド１４における素線間のすきまに比較して微小なものなので、ゴムとの複合材と 成し、圧縮力を受けた場合に素線間のフレッティング現象を完全には防止できな いからであり、その結果圧縮疲労性が低下する。 また、曲げ剛性においてもオープンコード１４より劣っている。なぜなら同一 素線を用いた場合コード径はオープンコード１４の方がスチールコード１８より 大きいため、ゴムとの複合体と成したときの曲げに対する抵抗力もコード径に略 比例して大きくなるからである。発明者の研究によると、スチールコード１８の 曲げ剛性はオープンコード１４のそれに比べて５〜１５％劣っている。

【００１２】 本考案は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コード内部への ゴム浸入率を向上でき、ゴムとの複合体と成したときの曲げ剛性および圧縮曲げ 疲労性を向上し、さらに撚りコストと作業性を向上し得る新規な構成のゴム製品 補強用スチールコードを提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するために、本考案のゴム製品補強用スチールコードは、３本 の同一線径の芯素線を撚り合わせて構成した芯の周囲に、この芯素線と同一線径 の９本の側素線を外層として配置し、これら１２本の素線を同一方向、同一ピッ チで撚り合わせて成る１×１２構造のゴム製品補強用スチールコードにおいて、 芯を構成する３本の芯素線のうち少なくとも１本の芯素線が式、 Ｐ₁ ＝０．１Ｐ〜０．７Ｐ ｄ₁ ＝１．０８ｄ〜１．３０ｄ （ただし、Ｐ₁ ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐ：撚りピッチ（ｍｍ）、ｄ₁ ：見掛け の外径（ｍｍ）、ｄ：素線径（ｍｍ））を満足する略スパイラル状のくせを有し 、さらに外層の側素線のうちの３本が芯の３本の芯素線間の凹部に落ち込んで計 ６本の素線が略正三角形を形成し、外層の残り６本の側素線と前記略正三角形を 形成する素線との平均隙間Ｃが式、 ０．０２ｍｍ≦Ｃ≦０．５０ｄ を満足し、かつ前記略正三角形の各辺に外層の残り６本の側素線が２本ずつ振り 分けられて配置されて成る。

【００１４】 ところで、上記種々の数値限定は多数の実験により得られた結果に基づいて定 めたものであり、その概要は次の如くである。

【００１５】 スパイラル状のくせを、撚りピッチをＰとしたとき、くせピッチＰ₁ がＰ₁ ＝ ０．１Ｐ〜０．７Ｐでかつ素線径をｄとしたとき、見掛けの外径ｄ₁ がｄ₁ ＝１ ．０８ｄ〜１．３０ｄの範囲としたのは、くせピッチＰ₁ を撚りピッチＰの０． １倍より小さくすると、素線へのくせ付け時に、素線に無理な塑性変形を加える こととなり、素線が折れ易くなると共に、生産性が低下するからである。一方、 ０．７倍より大きいとゴム製品成形時のゴム材のフローによる引張力、あるいは コード表面に付加されるしごき力によって素線間の隙間が減少し、ゴム材の浸入 が充分でなくなる。さらに見掛けの外径ｄ₁ が１．０８ｄよりも小さいと流動性 の良いゴム材を使用しても、加圧加硫時にゴム材がスチールコード内部へ充分に 浸入することができず、１．３０ｄより大きいと、撚りの安定性が悪くなり、耐 疲労性の低下をきたす。

【００１６】 外層の残り６本の側素線と略正三角形を形成する素線との平均距離Ｃが０．０ ２ｍｍ未満の場合、ゴム浸入性が十分でなく、曲げ剛性および圧縮曲げ疲労性が 低下する。またＣが０．５０ｄを超えると撚り工程での撚り不良発生率が高くな り、撚りコストと作業性が悪くなる。

【００１７】 上記の平均隙間Ｃの大きさは撚線機の入口に設けた矯正ローラを調整すること により制御できる。

【００１８】 また、各素線の線径は、スチールコードに要求される強力および柔軟性を満足 させるためには、０．１５〜０．３０ｍｍの範囲が適当である。

【００１９】 なお、本考案でいう略スパイラル状のくせとは、正確にスパイラル状になって いることを必要とせず、単に波状となっていてもよく、スパイラル状と同等の効 果を示すものである。

【００２０】

【作用】

上記のように構成されたスチールコードを、２枚のゴムシート間に挾んで加圧 加硫すると、スチールコードの外層を構成する９本の側素線間に形成された間隙 、および芯を構成する３本の芯素線間に形成された微少空間により、ゴム材がコ ード内部へ充分に浸入する。

【００２１】 このゴム材により、各素線の周囲は被覆され、ゴムとコードとの完全な複合体 となり、フレッティング現象、セパレーツ現象、および腐食によるスチールコー ドの強力低下が防止される。

【００２２】 また、外層の側素線のうちの３本が、芯の３本の素線間の凹部に落ち込み、前 記計６本の素線が形成する略正三角形の構造が安定した構造であり、また外層の 残りの６本の側素線が、前記略正三角形の各辺に適正な隙間を設けて２本ずつ配 置され、しかも他の辺に移動することがないため、ゴムとの複合材と成した場合 に、スチールコードの長手方向における曲げ剛性および耐疲労性の変化が小さく 、かつ安定して良い値を示す。

【００２３】

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００２４】 （実施例１） 図１に示されるように、線径ｄ＝０．２２ｍｍを有する３本の芯素線を撚り合 わせて構成した芯の周囲に、この芯素線と同一線径の９本の側素線４を配置し、 これら１２本の素線をＳ撚り方向、撚りピッチＰ＝１２．５ｍｍで撚り合わせて １×１２構造のゴム製品補強用スチールコード１を構成した。

【００２５】 上記芯は、くせピッチＰ₁ が１．４ｍｍで、見掛けの外径ｄ₁ が０．２４ｍｍ である略スパイラル状の小さいくせを施した１本の芯素線２と、くせが施されて いない略真直な２本の芯素線３とから成る。

【００２６】 ９本の側素線のうちの３本は、上記３本の芯素線間に落ち込み、上記計６本の 素線が略正三角形を形成した。残り６本の側素線は前記略正三角形の各辺に２本 ずつふりわけられた。また前記略正三角形を形成する素線と６本の側素線各々と の隙間Ｃｉを平均した平均隙間Ｃは０．０４ｍｍであった。

【００２７】 （実施例２） 図２に示されるように、線径ｄ＝０．２２ｍｍを有する３本の芯素線を撚り合 わせて構成した芯の周囲に、この素線と同一線径の９本の側素線４を配置し、こ れら１２本の素線をＳ撚り方向、撚りピッチＰ＝１２．５ｍｍで撚り合わせて１ ×１２構造のゴム製品補強用スチールコード５を構成した。

【００２８】 上記芯は、くせピッチＰ₁ が４．１ｍｍで、見掛けの外径ｄ₁ が０．２６ｍｍ である略スパイラル状の小さいくせを施した２本の芯素線２と、くせが施されて いない略真直な１本の芯素線３とから成る。

【００２９】 （実施例３） 図３に示されるように、線径ｄ＝０．２２ｍｍを有する３本の芯素線を撚り合 わせて構成した芯の周囲に、この素線と同一線径の９本の側素線４を配置し、こ れら１２本の素線をＳ撚り方向、撚りピッチＰ＝１２．５ｍｍで撚り合わせて１ ×１２構造のゴム製品補強用スチールコード６を構成した。

【００３０】 上記芯は、くせピッチＰ₁ が８．１ｍｍで、見掛けの外径ｄ₁ が０．２８ｍｍ である略スパイラル状の小さいくせを施した３本の芯素線２から成る。

【００３１】 上記各実施例におけるスチールコードの製造に関してその概要を説明すると、 既知の撚線装置によって１２本の素線を撚り合わせればよいのであるが、この場 合内側の３本の芯素線と外側の９本の側素線が入れ替わり撚り不良となることも あるので、内側の３本の芯素線は少し先に撚り合わせ、その外層に９本の側素線 を配するように撚り合わせるのがよい。

【００３２】 ところで、内側の３本の芯素線の幾本かのスパイラル状の小さいくせ付けは、 特公昭６３−６３２９３号公報に示されるように、供給される素線を軸芯として 回転するくせ付け装置でもって、所望のくせピッチＰ₁ と見掛けの外径ｄ₁ を付 与するものである。このとき所望のくせピッチＰ₁ と見掛けの外径ｄ₁ を調整す るためには、くせ付けピンの間隔、寸法、および素線を軸芯として回転する回転 数を調整する。

【００３３】 スチールコードを構成する素線には、炭素含有量０．７０〜０．９５重量％の 鋼線が用いられるが、スチールコードに高強力かつ良好な靱性をもたせるために は、炭素含有量０．８０〜１．０５重量％の鋼線を用いることがより好ましい。

【００３４】 ところで、炭素含有量が０．８０〜１．０５重量％の範囲においては、同じ撚 り条件で撚った場合炭素含有量が大きい程、平均隙間Ｃが大きくなる傾向がある ことを確認した。これは、炭素含有量が高い程、素線が塑性変形しにくいためと 考えられる。

【００３５】 また、ゴム材とスチールコードとの接着を良好にするため、上記各素線にはブ ラスめっき、ブロンズめっき等のめっきを施したものを使用するのが望ましい。

【００３６】 次に、本考案のスチールコードの性能特性を確認するため、上記実施例の他に 、芯素線のくせピッチＰ₁ 、見掛けの外径ｄ₁ 、および平均距離Ｃを夫々異なら せた他の実施例および比較例のスチールコードと従来のスチールコードとの比較 試験を行い、ゴム浸入率、ゴムとの複合体と成したときの曲げ剛性、および圧縮 曲げ疲労性、撚りコストと作業性について評価したところ表１に示すような結果 を得た。なお、実験に使用した各コードを構成する素線は、全て炭素含有量を１ ．０１重量％とし、その表面にはブラスめっきを施したものを使用した。

【００３７】 評価に際して、ゴム浸入率は、各コードに５ｋｇの引張荷重をかけた状態で１ ００％モジュラスが３５ｋｇ／ｃｍ² のゴム材（スチールコードを埋設するタイ ヤ用ブレーカとして使用される通常のゴム材）中に埋め込み、加圧加硫した後、 コードを抜き出し、そのコードを分解して各素線について一定長さを観察し、観 察した面積に対してゴム材と接触した形跡のある面積の比を百分率で求め、その 平均値を表示した。通常この値は７５％以上必要である。

【００３８】 曲げ剛性は、５本のスチールコードを厚さ５ｍｍのゴムシートに埋め込み加圧 加硫した後、巾２０ｃｍの間隔で両点支持して中央に荷重を加え、このシートを ５ｍｍたわますのに要する荷重を測定し、従来例３を１００として指数表示した 。

【００３９】 圧縮疲労性は、複数本のスチールコードを１００％モジュラスが３５ｋｇ／ｃ ｍ² のゴム材中に埋込んで複合体シートを形成し、このシートを用いて３点プー リ曲げ疲労試験機により、フレッティング摩耗、座屈等を経て、コードが破断す るに至るまでの繰返し回数を求め、従来例３を１００として指数表示した。

【００４０】 撚りコストと作業性は、スチールコード製造時の撚り工程数、作業の煩雑さ並 びにコードの取り扱い性の総合評価であり、従来例３のコードと比較して少し劣 るものを△、少し優れるものを○、非常に優れるものを◎として評価した。

【００４１】

【表１】

【００４２】 表１において、実験Ｎｏ１３の従来例１は、図４にその断面構造を示すタイト 撚りの１×１２構造のスチールコードであり、素線が稠密に撚り合わされている ためゴム浸入率が非常に悪く、曲げ剛性、圧縮疲労性が劣っている。 実験Ｎｏ１４の従来例２は、図５にその断面構造を示す３＋９構造のスチール コードであり、ゴム浸入率が十分とは言えず、また圧縮疲労性が劣っている。

【００４３】 また、実験Ｎｏ７の比較例１は、Ｐ₁ ＝０．０７Ｐ、ｄ₁ ＝１．０５ｄであっ て芯素線の略スパイラル状の小さいくせのくせピッチＰ₁ と見掛けの外径ｄ₁ が 小さすぎるため、素線へのくせ付け時に断線が発生し撚りコストと作業性が悪く なった。またゴム浸入も十分でなく、圧縮疲労性が少し劣っている。 実験Ｎｏ８の比較例２は、Ｐ₁ ＝０．８Ｐであって芯素線の略スパイラル状の 小さいくせのくせピッチＰ₁ が大きすぎるためゴム浸入に劣り、圧縮疲労性が少 し劣っている。 実験Ｎｏ９の比較例３はｄ₁ ＝１．０５ｄであって芯素線の略スパイラル状の 小さなくせの見掛けの外径ｄ₁ が小さすぎるためゴム浸入に劣り、圧縮疲労性が 少し劣っている。 実験Ｎｏ１０の比較例４は、ｄ₁ ＝１．４５ｄであって芯素線の略スパイラル 状の小さなくせの見掛けの外径ｄ₁ が大きすぎるため撚り不良が発生した。また 圧縮疲労性も少し劣る。 実験Ｎｏ１１の比較例５は、平均隙間Ｃが０．０１ｍｍであり小さすぎるため ゴム浸入性に劣り、曲げ剛性、圧縮疲労性も劣る。 実験Ｎｏ１２の比較例６は平均隙間Ｃが０．５５ｄ（０．１２ｍｍ）であり０ ．５０ｄより大きいため撚り不良が発生した。また、圧縮疲労性も少し悪い。

【００４４】 これに対し、実験Ｎｏ．１〜６の本考案のスチールコードは、ゴム浸入、曲げ 剛性、圧縮疲労性、撚りコストと作業性のいずれの点においても満足しており、 ゴム製品補強材として優秀な性能を持つことが判明した。

【００４５】

【考案の効果】

本考案のゴム製品補強用スチールコードは、コード製造時においてコード長手 方向に亘って撚り構造が安定し、素線の片寄りがなくなり、撚り不良の発生もな い。またスチールコードをゴム材にて被覆したとき、スチールコードを構成する 各素線間にゴム材が確実にいきわたるため、ゴム材との完全な複合体となり、コ ードの腐食が防止できると共に、ゴム材とコードのセパレーツ現象が防止できる 。よって繰返し曲げ応力が加わっても座屈が容易に発生せず、またフレッティン グ現象による摩耗量も少ないため耐疲労性にも優れる。さらに、長手方向に曲げ 剛性が安定し、向上するため、ゴム材中に埋め込むスチールコードの量を減らす ことが可能となり、タイヤの軽量化が図れる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１のスチールコードを示す断面
図である。

【図２】本考案の実施例２のスチールコードを示す断面
図である。

【図３】本考案の実施例３のスチールコードを示す断面
図である。

【図４】従来の１×１２構造のスチールコードを示す断
面図である。

【図５】従来の３＋９構造のスチールコードを示す断面
図である。

【図６】従来の３＋９構造のオープンコードを示す断面
図である。

【図７】従来の３＋９構造のオープンコードにおいて、
側素線の片寄りが生じた状態を示す説明用断面図であ
る。

【図８】従来の略スパイラル状のくせを有する素線と通
常の素線から成る１×１２構造のスチールコードを示す
断面図である。

【符号の説明】

１、５、６、７、１０、１４、１８ スチールコード ２ 略スパイラル状の小さいくせを有する芯素線 ３、８、１１、１５ 芯素線 ４、９、１３、１７ 側素線 １２、１６ 芯ストランド １９ 略スパイラル状の小さいくせを有する素線 ２０ 素線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３本の同一線径の芯素線を撚り合わせて
   構成した芯の周囲に、この芯素線と同一線径の９本の側
   素線を外層として配置し、これら１２本の素線を同一方
   向、同一ピッチで撚り合わせて成る１×１２構造のゴム
   製品補強用スチールコードにおいて、芯を構成する３本
   の芯素線のうち少なくとも１本の芯素線が式、 Ｐ₁ ＝０．１Ｐ〜０．７Ｐ ｄ₁ ＝１．０８ｄ〜１．３０ｄ （ただし、Ｐ₁ ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐ：撚りピッチ
   （ｍｍ）、ｄ₁ ：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：素線径
   （ｍｍ））を満足する略スパイラル状のくせを有し、さ
   らに外層の側素線のうちの３本が芯の３本の芯素線間の
   凹部に落ち込んで計６本の素線が略正三角形を形成し、
   外層の残り６本の側素線と前記略正三角形を形成する素
   線との平均隙間Ｃが式、 ０．０２ｍｍ≦Ｃ≦０．５０ｄ を満足し、かつ前記略正三角形の各辺に外層の残り６本
   の側素線が２本ずつ振り分けられて配置されて成ること
   を特徴とするゴム製品補強用スチールコード。