JPH0791791B2 - ゴム製品補強用スチールコード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム補強
材として使用される、クローズド撚りのゴム製品補強用
スチールコードに関するものであり、ゴムのスチールコ
ード内部空洞部への充填性を改善し、かつ、スチールコ
ードの繰り返し曲げ荷重に対する疲労強度を向上させる
ことができ、これによってスチールコードによって補強
されたゴム製品の耐久性を著しく向上させることができ
るものである。

［従来の技術］ ゴム製品補強用スチールコードは、素線を互いに堅く撚
り合わせて密着させた、いわゆるクローズド撚りコード
と、素線を互いに緩く撚り合わせた、いわゆるオープン
撚りコードと、ほとんど撚り合わせない素線群に他の素
線群を堅く撚り合わせたものとに大別される。例えば特
開昭55−90692号公報に記載されたものはオープン撚り
コードであり、第５図（イ）〜（ニ）に示すような、各
素線６を緩く撚り合わせて素線間に隙間Ｃを介在させた
ものである。また、特開昭57−193253号公報に記載され
たものは、第７図に示すように、ほとんど撚り合わせて
いない２本の素線群８に他の２本の素線群９を堅く撚り
合わせたスチールコード10である。

素線を互いに堅く撚り合わせたクローズド撚りコード
は、素線を互いに密着して撚り合わせたものであるか
ら、その低荷重の引張り力による伸びが小さく取扱性に
優れ、形崩れがなく、補強効果は大きく、曲げ力の繰り
返しに対する疲労強度に優れているが、ゴムのスチール
コード内部空洞部への充填性に問題がある。

また、素線を互いに緩く撚り合わせた、いわゆるオープ
ン撚りコードはゴムのスチールコード内部空洞部への充
填性に優れているが、スチールコード製造時の撚り構造
が不安定になり易く、また、取扱性、補強効果等の点に
おいて問題があり、さらに第６図（イ）（ロ）に示すよ
うに素線が偏ってスチールコードが形崩れを起こし、ま
た、ゴムシートとの複合体成形時に加えられる低荷重の
張力によって素線間の隙間Ｃが減少するため、ゴムがス
チールコード内部空洞部に必ずしも十分侵入しないこと
がある。さらに、これをゴム材に埋め込んで使用すると
き、繰り返し曲げ荷重に対する各素線の疲労強度が低下
してしまうという問題がある。

また、第７図に示すものは、ゴムの侵入もよく、また低
荷重の張力による伸びも少ないために、第５図のオープ
ン撚りコードが有する上記の問題はないが、撚りの形態
がコードの長手方向に不安定であり、このためにスチー
ルコード10に曲げ力が繰り返し加わると各素線間が長手
方向にずれを生じ、素線に座屈を生じ易く、したがっ
て、各素線の一体性が損なわれるので、補強効果が損な
われ、疲労強度に劣るという問題がある。

このように、これらの各タイプのスチールコードはそれ
ぞれ一長一短がある。

本発明は、素線を互いに堅く撚り合わせたクローズド撚
りスチールコードをその前提技術とするものである。こ
のクローズド撚りスチールコードは従来公知のものであ
り、第４図（イ）〜（ニ）に示すように、通常３〜６本
の素線を堅く撚り合わせて互いに密着させてスチールコ
ード５を形成したものである（以下これを「本発明の前
提技術」という）。そしてこのスチールコード５複数本
を引揃えた状態でゴムシートによって被覆して複合体を
形成し、これを自動車タイヤ、コンベアベルト等のゴム
製品の補強材として使用する。

ところで、一般に、ゴム製品の補強材たるスチールコー
ドには、強度に優れていることの他に、ゴム材とよく接
着すること、スチールコード内にゴムが良く侵入して、
その中央空洞部にゴムが十分に充填されることが要求さ
れる。すなわち、スチールコード内部空洞部にゴム材が
完全に充填されて空隙をなくし、素線がゴム材と強く結
合して、完全にゴム材との複合体になっていることが必
要である。

しかし、第４図に示すような本発明の前提技術にあって
は、各素線４が互いに密着して撚り合わされているため
に、スチールコードとゴムシートとの複合体シート成形
時にゴム材がスチールコード内部の空洞部Ｄまで侵入せ
ず、上記空洞部Ｄがコードの長手方向に連続して存在し
ている。このために、本発明の前提技術のスチールコー
ド５を使用したタイヤでは、ゴム材とスチールコードと
の接着が十分ではなく、自動車の走行時にスチールコー
ドとゴム材とが剥離する、いわゆるセパレーション現象
を起こし、タイヤの機能を著しく阻害すると共に、ゴム
に含まれている水分やタイヤの傷口から侵入した水分が
スチールコード内部の空洞部Ｄ内に至り、コードの長手
方向に伝播してスチールコードを腐食させる。この腐食
が進行するとスチールコードの機械的強度、殊に曲げ荷
重の繰り返しに対する疲労強度を大幅に低下することに
なる。この問題を解決するためにコードの撚りを緩くし
て各素線間に隙間を介在させたものがいわゆるオープン
撚りコードであるが、これは上記の通りの種々の問題を
有する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はクローズド撚りコードについて、その本来の利
点を維持しつつ、その内部空洞部にゴム材が十分侵入す
るように、その素線の構造およびコードの撚り構造を工
夫することをその課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題解決のために講じた手段は、同一素線径を有す
るｎ本（ｎ＝３〜６）の素線を堅く撚り合わせた、１×
ｎ構造のゴム製品補強用スチールコードを前提として、
次の（イ）〜（ニ）に撚って構成されるものである。

（イ）３〜６本の素線のうちの少なくとも１本の真直性
を有する素線と、予め小さなスパイラル状くせを付けた
１乃至２本の素線とを撚り合わせてスチールコードを形
成したこと、 （ロ）上記の小さなスパイラル状くせを付けた素線の見
掛けの外径をd₁とするとき、素線径ｄとd₁との関係が、
d₁＝（ｄ＋2/100mm）〜（ｄ＋2/10mm）であること、 （ハ）スチールコードの撚りピッチをＰとするとき、上
記の小さなスパイラル状くせのくせピッチP₁とＰとの関
係が、P₁＝0.1P〜0.7Pであること、 （ニ）上記素線径を０、2mm乃至０、4mmとしたこと。

〔作 用〕

真直性を有する素線と予め小さなスパイラル状くせを付
けた素線１〜２本とを堅く撚り合わせたものであるか
ら、素線は互いに密着して撚り合わされている。したが
って、本発明の前提技術、すなわちクローズド撚りコー
ドと同様にスチールコード堅く、そのために、形崩れが
なく、補強効果は大きく、繰り返し曲げ力に対する疲労
強度に優れ、低荷重の引張り力によって伸びることもな
い。

そして、真直性を有する素線と予め小さなスパイラル状
くせを付けた素線とがくせピッチP₁と同じ間隔をおいて
当接し、間隙がスチールコード全長にわたり、均一に形
成される。したがって、この間隙を通ってゴムがコード
全長にわたり均一に十分に侵入できる。この間隙は、真
直性を有する素線と予め小さなスパイラル状くせを付け
た素線との当接点の間に形成されるものであるから、ゴ
ムシートとの複合体成形時に加えられる低荷重の張力に
よってこの間隙が減少することはなく、したがって、こ
の間隙からゴム材の侵入が阻害されることはない。

さらに、スパイラル状くせを付けた素線の見掛けの外径
d₁が小さすぎると、上記間隙の幅が小さすぎてゴムの侵
入が不十分になり、また大きすぎるとコードの撚りが不
安定で、繰り返し曲げ力に対する疲労強度が損なわれ、
また低荷重の引張り力による伸びが大きくなる。すなわ
ち、スパイラル状くせを付けた素線の見掛けの外径d₁が
大きすぎるとクローズド撚りコードの利点を損なわれる
傾向が大きくなる。本発明は、スパイラル状くせを付け
た素線の見掛けの外径d₁と素線径ｄとの関係をd₁＝（ｄ
＋2/100mm）〜（ｄ＋2/10mm）としたことによって、上
記間隙を、ゴムを容易に侵入させるために必要な大きさ
で、かつ、クローズド撚りコードの利点がほとんど損な
われない大きさにすることができる。

さらに、スパイラル状くせのくせピッチP₁が小さすぎる
と、そのくせ付け加工による素線の塑性変形が大きくな
り、したがって、素線が折れ易くなる。また、くせピッ
チP₁が大きすぎると、くせ付けした素線のブリッジ部
（上記間隙を形成している部分）が長くなり、したがっ
て、このブリッジ部が外力によって撓み易くなるので、
ゴムシートの複合体成形時の加圧力によって上記ブリッ
ジ部が漬れて上記間隙が小さくなり、この間隙からゴム
の侵入が阻害されることになる。本発明は、スチールコ
ードの撚りピッチＰと「スパイラル状くせ」のくせピッ
チP₁との関係をP₁＝0.1P〜0.7Pとしたことによって、く
せ加工により素線の強度が損なわれることを回避するこ
とができ、また上記ブリッジ部の漬れを回避して上記間
隙からのゴムの侵入を確実にすることができる。

通常のタイヤ補強用スチールコードについては、素線の
線径は0.2〜0.4mmであり、またコード撚りピッチは６〜
15mmであるから、素線径が0.2mmの場合は、スパイラル
状くせを付けた素線の見掛けの外径d₁は0.22〜0.4mmで
あり、したがって、上記間隙の最大幅は0.02〜0.2mmで
ある。また、この場合のくせピッチP₁は0.6〜9.0mmであ
る。したがって、本発明のスチールコードは、外見上は
クローズド撚りスチールコードのそれとほとんど差異は
ない。

また、スチールコードの素線径が0.2mm未満であると素
線の剛性が小さくなりすぎ、隙間を設けるための小さい
スパイラル形状が崩れ易く、ゴム侵入性が低下すること
になり、逆に、0.4mmを越えると、素線の剛性が大きく
なりすぎ、スパイラル状のくせの加工性に劣り、また、
スチールコードの柔軟性が低下するが、本発明はスチー
ルコードの素線径を0.2mm乃至0.4mmのものに特定したこ
とによってこれらの問題を回避し、これによって上記課
題を有効に解決することができる。

また、への字状に大略屈曲した大略ジグザク状の素線を
用いた場合は、そのＶ形屈曲部においては隙間が発生
し、当該間隙からゴムを侵入させることは可能である
が、Ｖ形屈曲部間の非屈曲部においては非ジグザグの他
の素線と「線」で当接するので、ゴムを侵入させるため
の間隙を十分確保することが困難であり、したがって、
ゴムをスチールコード内部に十分に進入させることの確
実性に劣る。しかし、本発明においてはスパイラル状の
くせ付けされた素線は他の素線と「点」で当接し、この
当接点の間において上記間隙が確実に形成されるので、
ゴムを内部に進入させるための間隙が素線の長さ方向に
沿って広範囲に確保され、したがって、ゴムをスチール
コード内部に十分、かつ確実に侵入させることができ
る。

［実 施 例］ 次いで、第１図〜第３図を参照しつつ第１実施例を説明
する。

第１図（イ）は素線本数を３本とした、１×３構造の実
施例の断面図であり、このものは螺旋状くせを付けた１
本の素線２と真直性を有する素線２本とを撚りピッチＰ
＝8mmで撚り合わせたスチールコード１である。螺旋状
くせ付けした素線２は、線径ｄ＝0.28mm、くせピッチP₁
＝3.2mm、その見掛けの外径d₁＝0.40mmである。

また、同図（ロ）、（ハ）および（ニ）に示すものは、
螺旋状くせ付けした１本の素線２と真直性を有する素線
３を合わせて堅く撚り合わせたもので、真直性を有する
素線をそれぞれ３本、４本、５本としたスチールコード
（それぞれ１×４構造、１×５構造、１×６構造）であ
り、撚りピッチＰ、くせピッチP₁および見掛けの外径d₁
はそれぞれ表中に示す通りである。

このスチールコードにおいては真直性を有する素線３と
くせ付けした素線２はくせピッチP₁の間隔で互いに当接
し、この当接点の間にブリッジ部Ｂが形成され、このブ
リッジ部Ｂにおいて素線３が素線２から離間して間隙δ
が形成される。

このブリッジ部Ｂは上記の当接点によって支えられてい
るので、外力による撓みは小さく、したがって、上記間
隙δは、ゴム材との複合体成形時の押圧力によって漬さ
れることはない。

さらに、第２図を参照しつつ第２実施例を説明する。

第２図（イ）は素線本数を３本とした実施例の断面図で
あり、このものは螺旋状くせ付けした２本の素線２と真
直性を有する素線１本とを撚りピッチＰ＝8mmで堅く撚
り合わせたスチールコード１である。螺旋状くせ付けし
た素線２は、線径ｄ＝0.28mm、くせピッチP₁＝3.2mm、
その見掛けの外径d₁＝0.35mmである。

また、同図（ロ）、（ハ）および（ニ）に示すものは、
螺旋状くせ付けした２本の素線２と真直性を有する複数
本の素線３とを合わせて堅く撚り合わせたもので、真直
性を有する素線をそれぞれ２本、３本、４本としたスチ
ールコード（それぞれ１×４構造、１×５構造、１×６
構造）であり、撚りピッチＰ、くせピッチP₁および見掛
けの外径d₁はそれぞれ表中に示す通りである。

なお、素線に螺旋状くせ付けする加工法としては、通常
の螺旋加工法を採用すればよく、螺旋径を調節して見掛
けの外径d₁を調整し、螺旋ピッチを調整してくせピッチ
P₁を調整する。

これらの実施例については、撚線機として従来周知のバ
ンチャー機を用い、また撚りの集合点前に設けたくせ付
けコーンのピン３〜５本の間を通じ、捩じることにより
螺旋状くせを付けたものである。

さらに、スチールコードを構成する各素線２、３は、引
張り強さが300kg/mm²の鋼線であり、その表面にブラス
メッキを施してゴムとの接着性を良好にしている。

これらの実施例と比較例とについての、ゴムの侵入性、
初期荷重伸び、疲労性、およびゴム材との複合材成形時
における取扱作業性を評価した。その結果は表に示す通
りである。

この評価において、ゴム材の侵入性（％）は、各コード
に5kgの引張り荷重をかけた状態でゴム材中に埋込み、
加硫した後コードを取り出し、そのコードを分解して一
定の長さを観察し、観察した長さに対してゴム材と接触
した形跡のある長さの比をパーセントで表示した。

疲労性は、従来周知のハンター式回転曲げ疲労試験機を
使用し、回転軸間距離84mm、コード把持間長さ183mm、
曲げ応力75kg/mm²、回転数3000rpmに設定して、20℃、6
0％RHの雰囲気中で試験し、コードが破断するまでのサ
イクル数を求め、各コードを構成する素線が同本数のコ
ードについて、クローズド撚り構造のもの（上記従来技
術のスチールコード）、すなわち、コードNo1、６、1
3、20を100として指数を表示している。

また、取扱作業性は、スチールコードの製造時、ゴム材
との複合体成形時、およびタイヤ等のゴム製品成形時に
スチールコードの取扱作業性をいう。従来技術、すなわ
ち、コードNo1、６、13、20と比較して非常に劣るもの
を×、少し劣るものを△、差がないものを○として表示
した。

コードNo1、６、13、20のものは、本発明の前提技術、
すなわちクローズド撚りスチールコードであり、ゴムの
侵入性は０％である。

コードNo2、７、14、21のものは第５図に示す構造のオ
ープン撚りコードであって、その平均形付率（各素線間
に隙間を有するコードの直径／同じものの各素線を堅く
撚り合わせた時のコードの直径×100）が140％のもので
あり、ゴムの侵入性および疲労性において優れている
が、初期荷重伸びが大きく取扱作業性に劣る。

コードNo8は第７図に示す２＋２撚り構造の従来のスチ
ールコードであり、ゴムの侵入性は良好であるが疲労性
に劣る。

コードNo3、９、10、15、16、17、22、23、24のもの
は、予め螺旋状くせ付けした素線を用いた比較例であ
り、くせピッチ、見掛けの外径が本発明の範囲から外れ
ているものである。このものはゴム材の侵入性、疲労性
あるいは取扱作業性のいずれか一つ、または複数の点に
おいて本実施例のものよりも著しく劣る。

上記試験結果から明らかなように、本発明のスチールコ
ード（コードNo4、５、11、12、18、19、25、26）のみ
がゴム材の侵入性、疲労性、初期荷重伸びおよび取扱作
業性のいずれも満足することができるものである。

〔発明の効果〕

本発明のゴム製品補強用スチールコードは上記構成であ
るため、ゴム材によって被覆した場合、スチールコード
全長にわたり均一に形成された素線２、３間の間隙か
ら、ゴム材がスチールコードの内部空洞部に容易、確実
に侵入し、ゴムを上記空洞部にコード全長にわたり均一
に十分充填することができ、全ての素線を完全にゴム材
によって被覆して、ゴム材とスチールコードとを確実に
接着させることができる。また、極く低荷重における伸
びを本発明の前提技術、すなわちクローズド撚りスチー
ルコードと同等なレベルに維持することができ、したが
って、ゴムシートで挾んでこれを加圧してスチールコー
ドを被覆するとき（ゴムシートとの複合体を成形すると
き）の極く低荷重における伸びが小さいので、その取扱
性が極めて良好であり、また、スチールコードをリール
に巻き取る時にリールがパンクしたり、ゴムシートにし
わができる等の問題を生じることはない。

さらに、スチールコードの長手方向の撚りが安定し、疲
労性が著しく向上する等の優れた効果を奏する。

また、本願の先願として（但し、公知ではない）への字
状に大略ジグザグの形付けをした素線を用いて、スチー
ルコード内部へのゴムの侵入間隙を形成するものがあ
る。このものにおいては、形付けがへの字状の大略ジグ
ザグであるために、素線を張力を加えた状態で、コード
に撚り合わせる時に、引張り力および撚り力がかかり、
このためにＶ形の頂点およびその近傍と、このＶ形頂点
の間の直線部との歪みが不均一になり、殊にＶ形の頂点
およびその近傍に変形および応力が集中することにな
る。したがって、Ｖ形の頂点の疲労強度が低下する。こ
れに対して、本発明の上記くせはスパイラル状であっ
て、そのくせは、d₁＝（ｄ＋2/100mm）〜（ｄ＋2/10m
m）、P₁＝0.1P〜0.7Pの長手方向になだらかで均一な螺
旋であるから、撚線時の捩じれれによってくせ付けした
素線に局部的に応力が集中することを避けることがで
き、スチールコードの長手方向の撚りを安定させ、上記
応力集中による疲労強度の低下を可及的に回避すること
ができる。

また、上記先願のものに記載された構成は、形付けした
素線のＶ形屈曲部間の非屈曲部においては非ジグザグの
他の素線と「線」で当接するので、ゴムを侵入させるた
めの間隙を十分確保することが困難であり、したがっ
て、ゴムをスチールコード内部に十分侵入させることの
確実性に劣る。これに対して、本発明においてはスパイ
ラル状のくせ付された素線は他の素線と「点」で当接
し、この当接点の間において上記間隙が確実に形成され
るので、ゴムを内部に侵入させるための間隙が素線の長
さ方向に沿って広範囲に確保され、したがって、ゴムを
スチールコード内部に十分、かつ確実に侵入させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）〜（ニ）は本発明の第１実施例のスチール
コードの断面図、第２図（イ）〜（ニ）は本発明の第２
実施例のスチールコードの断面図、第３図は第２図
（ハ）のスチールコードの斜視図、第４図（イ）〜
（ニ）は従来のクローズド撚りスチールコードの断面
図、第５図（イ）〜（ニ）は従来のオープン撚りスチー
ルコードの断面図、第６図（イ）（ロ）は第５図の
（ハ）のオープン撚りスチールコードの素線が偏った状
態を示す断面図、第７図は真直な複数の素線群に他の素
線群を撚り合わせた２＋２構造の他の従来のスチールコ
ードの断面図である。 １……スチールコード ２……真直性を有する素線 ３……スパイラル状くせ付けした素線 δ……間隙 Ｄ……空洞部 Ｃ……隙間

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−64585（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−127581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−46955（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−308288（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−29494（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−97199（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一素線径を有するｎ本（ｎ＝３〜６）の
   素線を堅く撚り合わせた１×ｎ構造のゴム製品補強用ス
   チールコードにおいて、 ３〜６本の素線のうちの少なくとも１本の真直性を有す
   る素線と、コードの撚りとは異なる小さなスパイラル状
   くせを付けた１乃至２本の素線とを撚り合わせたスチー
   ルコードであって、 上記の小さなスパイラル状くせの見掛けの外径d₁と素線
   径ｄとの関係が、d₁＝（ｄ＋2/100mm）〜（ｄ＋2/10m
   m）であり、 コードの撚りピッチをＰとするとき、上記の小さなスパ
   イラル状くせのくせピッチP₁とＰの関係が、P₁＝0.1P〜
   0.7Pであり、 上記素線径を0.2mm乃至0.4mmとしたゴム製品補強用スチ
   ールコード。