JPS6342160Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 空気入りタイヤや工業用ベルトなどのゴム物品
成形体の補強材として使用されるスチールコード
の耐疲労性とくに耐材質疲労性、耐磨滅疲労性そ
して強力保持性を改善することにより、かかる物
品の耐久寿命の大幅な向上を目指した開発研究の
成果に関連してこの明細書では、とくにスチール
フイラメントを用いたいわゆるコンパクト撚り構
造コードの改良を提案するものであつて、上記使
途、なかでもとくにトラツク、バス用や、ライト
トラツク用の空気入りラジアルタイヤを典型例と
するゴム物品のスチールコードによる補強におけ
る適合を図つたものである。 一般にスチールコードを補強材として用いた空
気入りラジアルタイヤにおいては、そのカーカス
プライやベルト層の耐疲労性を低下させる要因と
して、 繰り返しひずみによる材質疲労 （タイヤ転動の際、コードが繰り返し変形する
ためコードを構成するフイラメントのひずみが変
動し材質が疲労する現象で、このひずみの変動量
はコードの変形が同じでもフイラメント間の接触
圧（摩擦力）が大きい程、また個々のフイラメン
トの動きの拘束が強い程、著しくなつて、材質疲
労の促進がもたらされる） フイラメントの相互接触部の摩滅疲労 （いわゆるフレツテイング現象による。） が主たるものであり、このほか、ときとしてタイ
ヤの外部から侵入する水分による腐食もまた摩滅
疲労を不所望に促進し、これらの疲労要素はタイ
ヤの耐久寿命を著しく低下させることになる。 （従来の技術） 従来より主にコードのとくに腐食に由来する疲
労の抵抗性を高めるのに、コード内部へのゴム浸
透が有効と考えられ、このゴム浸透を充分に得る
ための撚り構造（ゴムペネ構造という）が数多く
考案されている。 このゴムペネ構造コードではスチールフイラメ
ント間にゴム層が介在するため、スチールフイラ
メント同志のこすれ合いによるフレツテイング摩
耗もまた、生じにくいと考えられて来た。 ここに乗用車用ラジアルタイヤのベルト層に用
いられるような単撚り構造コードにあつてはコー
ド内部へのゴム浸透が容易に生じて、スチールフ
イラメントを完全にゴムで被覆させることができ
るのに反しトラツクバス用又はライトトラツク用
タイヤのカーカスプライ、ベルト層のような、２
層あるいは３層の多層撚りコードに対してはコー
ド内層まで完全ゴム浸透を生じさせるのは非常に
難しく、ゴム浸透が不完全で、ゴムに被覆されな
いスチールフイラメントがある場合にはゴムペネ
構造によつても、コードの耐疲労性はあまり改良
されない。 ちなみに、より完全なゴム浸透を得るには、ス
チールフイラメントのらせん半径を大きくしてス
チールフイラメント間に充分な間隙をあける必要
があるところ、多層撚りコードに対して、このよ
うな撚り構造（いわゆるルーズ撚り構造）を適用
しようとすると、コードを引張つた際の引き揃え
が不均一となることによる不均等張力のため、構
成フイラメントのある部分で早期に破断するうれ
いが強まる。 結局多層撚りコードにあつては、コード内部の
ゴム浸透によつて、耐腐食疲労性、強力保持性を
向上させることは困難であつたのである。 他方、同一線径のスチールフイラメントを同一
撚り方向かつ同一撚りピツチで撚られた、いわゆ
るコンパクト撚り構造コード（以下ノーマルコン
パクトコードと云う）が特開昭55−30499号公報
に提案され、これにつき生産性の観点より有利で
ある旨も開示されいる。 しかしながら、耐疲労性に関する考案者らの検
討によると、同一線径の場合、この種のノーマル
コンパクトコードのたとえば１×12構造は、これ
に対応する従来の３＋９構造タイプのスチールコ
ードと対比して、かなりに劣ることが判明した。 さらに繰り返し曲げに対して外層と内層とのス
チールフイラメントの疲れ強度を均等化する方法
として、外層フイラメントを内層フイラメントよ
りも細くする方法が特公昭44−18385号公報に開
示され、このコードは中心コアとワイヤ層の一つ
又は複数、あるいは複数のワイヤを含むストラン
ドからなる外周カバーを有するが、この種の多層
撚り構造コードでは一般的に内層と外層の撚りピ
ツチが異なるため、スチールフイラメント相互の
接触が点接触に近く、従つて、内層と外層でフイ
ラメント間の接触圧の集中を来しまたフイラメン
トのひずみが増大しやすく、加えてフレツテイン
グも生じやすいので、外層におけるフイラメント
の径を細くしたにも拘らず、上記の疲れ強度の均
等化に対してさほどの改良効果を期待し得ない。 つまり外層のスチールフイラメントの線径を小
さくすることにより、もとの径に比べて曲げ変形
時のひずみは低減可能であつても、相互作用によ
るひずみ増大現象は抑制できないからである。 （考案が解決しようとする問題点） さて上記のように多層撚り構造コードの各層の
撚りピツチを等しくしたノーマルコンパクトコー
ドは、内層と外層のスチールフイラメント間で完
全に線接触するためコードを引張つた際に発生す
る内層、外層間の接触圧は小さい。従つて張力下
でのコードの曲げ変形時におけるスチールフイラ
メント間摩擦が小さくなるためフイラメントに発
生するひずみ、フレツテイングが小さく、耐腐食
疲労性、強力保持性も良いと予想されていた。 ところが通常の３＋９コードではシースフイラ
メント間のどこかの部分に間隙が開くのに反しノ
ーマルコンパクトコードでは外層、つまりシース
のスチールフイラメント相互間に間隙が全くな
く、またこのスチールフイラメント断面の楕円性
を考慮すると、むしろシースと内層つまりコアと
の間に空隙が開いてその結果シースの層内でスチ
ールフイラメント同志はぶつかり合うような配置
となる。 これにより、ノーマルコンパクトコードに張力
を加えた際コア−シース間接触圧はたしかに小さ
いが、シース層内において隣り合うスチールフイ
ラメント相互間に大きな接触圧が発生し、その部
分のフレツテイングを核としてクラツクが進展し
てフイラメントが破壊するに至り、これがコード
の耐腐食疲労性に関し、通常の３＋９コード対比
で劣ることになる原因である。 （問題点を解決するための手段） フイラメント張力負担の均一性を保ちながら、
コードの腐食疲労性、強力保持性を改良すること
がこの考案のねらいであり、ここにまず張力均一
性を得るためルーズ撚り構造の代わりにクローズ
ド撚り構造つまり緊密な構造とするわけである
が、この場合すでに触れたとおりコード内にゴム
はほとんど浸透しない。 しかし撚りピツチを改良し、スチールフイラメ
ント同志の接触面積を増大させることによつて接
触圧を下げる方向で耐腐食疲労性を高め得る。 ここにコンパクト撚り構造は最も有利な傾向に
あるが、特定部分（シース層内の隣接スチールフ
イラメント間）で逆に接触圧が増大するという欠
点をもつのはすでに述べた。 この欠点については以下に述べるようにコアと
は異なる線径のスチールフイラメントをシースに
組合わせることの有効性が知見された。 すなわちこの考案は２〜４本のスチールフイラ
メントから成りこれらのフイラメントの線径dc
を同径にしたコアすなわち中心基本構造と、この
中心基本構造のまわりに配列した多数本のスチー
ルフイラメントからなる少なくとも一のシースつ
まり同軸層とを、同一方向、同一ピツチに撚合わ
せたコンパクト構造スチールコードにして、同一
径同軸層のスチールフイラメントをその同軸層よ
りも内層にて互いに隣接するフイラメントの双方
と接触する当該同軸層（以下インナシースとい
う）内スチールフイラメントの線径dsiにつき、
中心基本構造のスチールフイラメント線径dcと
同径、残りの当該同軸層（以下アウタシースとい
う）内スチールフイラメントの線径dsoは、中心
基本構造のスチールフイラメントの線径dcに比
しより小径とした組合わせでもつて、同軸層を形
成して成る、ゴム物品補強用スチールコードであ
り、ここにdc／dso比が1.03〜1.25であることが
実施態様として好適である。 さて第１図〜第３図に、この考案に従うゴム物
品補強用スチールコードの断面を、撚り構造１×
10、１×12および１×14の各タイプについて示
し、各図に交差斜線で示したそれぞれ２，３およ
び４本のスチールコードによつて中心基本構造
（以下コアと略す）１を形成させるのであり、こ
れらのコア１のまわりに配列したそれぞれ８，９
および10本のスチールコードは、これらの図にお
いてとくに単一層とした同軸層（以下シースと略
す）２を構成する。 何れの場合もにあつてもコア１の各スチールフ
イラメントは同径とするが、これに加えてシース
２にあつてもコア１のうちの２本のスチールフイ
ラメントと共通に接触する図に斜線を付して区別
したシース２内のスチールフイラメント（ここで
とくにインナシースと呼ぶ）の線径dsiにつきコ
ア１のスチールフイラメントの線径dcと同径、
残りのつまり図で斜線を付さないフイラメント
（ここでとくにアウタシースと呼ぶ）の線径dso
はコア１のスチールフイラメントの線径dcより
小径とした組合わせにするわけである。 （作用） さて一般に多層撚り構造コードを引張ると、コ
ードを形成するらせん状のフイラメントには、コ
ード中心方向へ向かおうとする力が働き、各層間
のスチールフイラメント同志には接触圧が発生す
る。 このスチールフイラメント間接触圧は、コード
が曲げ変形する際のスチールフイラメントの移動
を摩擦力により拘束して、スチールフイラメント
のひずみを増大させ、また接触部でフレツテイン
グ摩耗を生じさせる原因となる。 いま２層撚りコードの撚りピツチをコアについ
てPc、シースはPs、また３層撚りコードについ
ても同様にPc，Ps₁，Ps₂とすれば従来のこれら
多層撚りコードの撚りピツチは、 Pc：Ps＝１：２（２層撚り） Pc：Ps₁：Ps₂＝１：２：３（３層撚り） の近辺で用いられることが多かつたのに対し、こ
の撚りピツチの比を２層撚りで１：１また３層撚
りで１：１：１に近づけていくと、各層間のスチ
ールフイラメント同志は線接触に近づいて接触長
さが長くなり、接触圧が低減される。 この接触長さは各層の撚りピツチを同一にし
た、すなわちコンパクト構造とした時、最も長く
なつて接触圧は最小となる。 この時内層→外層間（すなわちコア→シース、
コア→第一シース、第一シース→第二シース間）
のフレツテイング摩耗が著しく低減される反面、
ノーマルコンパクト撚り構造ではなお、腐食疲労
性を低下させる重大な欠点があることがすでに触
れたように発見されたのである。 すなわちノーマルコンパクト撚り構造において
は同軸層内（外層）のとなり合うスチールフイラ
メント間の接触圧力が大きく、そこで激しいフレ
ツテイングを生じ、その部分を核としてフイラメ
ント破断が起り、その結果コードの耐腐食疲労性
は従来コード対比で低下したのである。 それと云うのは、コード横断面におけるスチー
ルフイラメントの断面形状は楕円に近く、その形
状の真円からのずれは、ノーマルコンパクトコー
ドで撚り角（コード長手方向に対する角度）のよ
り大きいシース２におけるスチールフイラメント
の方がコア１のスチールフイラメントよりも大き
いので、要するにノーマルコンパクトコードの断
面は理想的なちゆう密充てん構造とはなり得ずし
てシース２の層内で隣り合うフイラメント同志が
第４図に矢印αで示すようにぶつかり合うかたち
となつて、コードを引張つた際に発生するスチー
ルフイラメントのコード中心方向へ向かう力は互
いに隣接するスチールフイラメントとの接触点に
かかり、大きな接触圧が発生するからである。 従つてシース２の層内の隣接フイラメント間に
発生する接触圧を緩和するためには、２層撚りの
シース２、また３層撚りの場合は内側および外側
シースのスチールフイラメント径をコア１のそれ
よりもわずかに細くしてスチールフイラメント間
に間隙を設けるのが有効である。 考案者らは、異線径のスチールフイラメントを
特定配列で組合わせたこの考案によるコンパクト
コードをカーカスプライ又はベルトプライに用い
たタイヤを試作してドラムテストにより該コード
の耐腐食疲労性を検討した結果、同一線径フイラ
メントよりなるノーマルコンパクトコードに見ら
れたシースの層内におけるスチールフイラメント
間のフレツテイングは激減し、コードの耐腐食疲
労性は大巾に向上した。 この構造によりコアおよびシースの層間接触圧
とシースの層内接触圧を同時に緩和しコードの腐
食疲労性を従来コード対比向上させることが可能
となつたのである。 コア１のスチールフイラメントの線径をdcま
たとくにインナシース３のスチールフイラメント
の線径をds₁、アウターシース４のスチールフイ
ラメントの線径をdsoであらわしてdc＝ds₁，
dc／dso比を1.03〜1.25としてより好結果が得ら
れる。 dc／dsoの値が1.03より小さいときには、シー
ス２の層内にて隣接するスチールフイラメント相
互間の接触圧低減効果が不充分でありまた、
dc／dsoの値が1.25より大きいときは、 コア１のスチールフイラメントが太径にすぎ
るのはコードの疲労性を低下させるので好まし
くない、コア１のスチールフイラメントをあま
り太くせずにアウターシース４のスチールフイ
ラメントを細くすることでdc／dso値を1.25よ
り大きくするとこんどはコード強力が低下して
ケース強度を保持しにくいことに加え、 シース２のスチールフイラメントが所定の位
置に配置しにくく撚り不良が生じやすいし、さ
らには 局所的にフレツテイングを生じやすく腐食疲
労性も充分に改善されない。 以上インナーシース３とアウターシース４の一
組を単一同軸層たるシース２とする場合について
述べたが、たとえば第２図に示した断面構造のコ
ードに対して、そのまわりでさらに15本のスチー
ルフイラメントよりなる第２のシース２′を加え
た、第５図に図示した１×27構造の如きもこの考
案に含まれ、またこの図に５で示したスパイラル
のラップフイラメントについては、第１図〜第３
図の場合にも適合するのは言うまでもない。 （実施例） 実施例 Ａ カーカスプライへの適用 タイヤサイズ：1000R20 14PR（トラツクバス
用ラジアルタイヤ） 打込：17.5本／５cm ドラム走行条件：60Km／ｈ 内圧 ８Kgｆ／cm²・JIS100％ 荷重 の試験条件を共通にして、カーカスプライがスチ
ールフイラメントの配列数を同じくする撚り構造
３＋９＋１（コントロール）と、ノーマルコンパ
クトコードである１×12×１、またスチールフイ
ラメント配列数を増減した１×10＋１、１×14＋
１を対比して、コントロールの成績を100とする
指数表示により、腐食疲労性、強力保持性に及ぼ
す影響を表１にまとめて示す。

【表】

【表】 実施例 Ｂ カーカスプライへの適用 タイヤサイズ：1200R20 18PR（トラツクバス
用ラジアルタイヤ） 打込：12.4本／５cm ドラム走行条件：60Km／ｈ 内圧：８Kgｆ／cm² JIS100％ 荷重 の試験条件を共通にする事例についての成績は表
２のとおりである。

【表】 実施例 Ｃ ラジアルタイヤのベルトへの適用 タイヤサイズ：1000R20 打込：19.7本／５cm 角度18゜

【表】 評価方法 腐食疲労性評価法（カーカスに用いた場合） 各スチールコードをカーカスプライに用いたタ
イヤを試作し、リム組み時にタイヤのインナーラ
イナーとチユーブとの間の内部に300c.c.の水を封
入し、各供試タイヤのドラムテストにおけるコー
ド切れ（CBU）故障に至るまでの寿命（走行距
離）により評価した。 指数＝試作コード（実施例）を使つたタイヤの寿命（バ
ーストまでの走行距離）／従来コードコントロールを使
つたタイヤの寿命（バーストまでの走行距離）×100 とした。 腐食疲労性評価法（ベルトに用いた場合） 悪路走行においてトレツドが貫通傷を受けると
そこから水分が侵入し最外層ベルトおよびその下
層のベルトコードが腐食疲労破断し、バーストに
至ることがある。従つて、ベルトコードにも耐腐
食疲労性あるいは疲労性の高いものが要求され
る。ベルトにおけるこの考案の効果を確認するた
め、この考案のコードを第３ベルトに適用した
3.5ベルト構造のタイヤを試作し、悪路実地走行
後のベルト破断性を評価した。評価は悪路ユーザ
ーで３万Km走行後更生し、さらに３万Km走行させ
た時点（計６万Km）で行つた。 コードの破断性は、走行後タイヤを任意に６等
分に分割し、それに含まれる第３ベルトコードの
破断本数を数え、 指数＝従来コードのコントロールの破断本数／試作コー
ドの破断本数×100 で評価した。 指数が大きいほどコード破断性も良いことを示
す。 強力保持性評価法 強力保持性は 走行後のコード強力／走行前のコード強力×100（％
） で得られる強力保持率について、 強力保持性＝実施例の保持率／コントロールの保持率
×100 の指数で示した。 （考案の効果） 同方向、同一撚りピツチのコンパクト構造コー
ドにおいて、外層にて内層よりも細いスチールフ
イラメントを特定の配列にて用いることにより、
コード引張りの際に、同軸層内の隣接フイラメン
ト間に大きな接触圧を発生させることなく内層→
外層フイラメント間接触圧を低減することがで
き、これによりスチールフイラメントのひずみと
フレツテイング摩耗を緩和し、耐腐食疲労性、強
力保持性を著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はコンパクト構造スチールコー
ドの各別例の断面図、第４図はノーマルコンパク
ト構造コードの層内接触圧の動向を示す断面図、
第５図は変形例の断面図である。 １……コア、２……シース、３……インナーシ
ース、４……アウターシース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２〜４本のスチールフイラメントから成りこれ
   らの各フイラメントの線径dcを同径にした中心
   基本構造と、この中心基本構造のまわりに配列し
   た多数本のスチールフイラメントからなる少なく
   とも一の同軸層とを、同一方向、同一ピツチで撚
   合わせたコンパクト撚り構造スチールコードにし
   て、同軸層のスチールフイラメントを、その同軸
   層よりも内層にて互いに隣接するフイラメントの
   双方と共通に接触する当該同軸層内スチールフイ
   ラメントの線径dsiにつき、中心基本構造のスチ
   ールフイラメントの線径dcと同径、残りの当該
   同軸層内スチールフイラメントの線径dsoは、中
   心基本構造のスチールフイラメントの線径dcに
   比しより小径とした組合わせでもつて、同軸層を
   形成して成る、ゴム物品補強用スチールコード。