JP3140585B2 - スチールコードおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤやコ
ンベアベルト等のゴム物品の補強材として用いられる、
撚りコードの周囲にスパイラルフィラメントを巻付けて
なるスチールコードに関し、とくにコードの曲げ剛性を
改善しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ等のゴム物品の補強材として用い
られるスチールコードは、次の理由から所定の範囲の曲
げ剛性をそなえることが有利である。まず、タイヤ等の
製造は、スチールコードを埋設したゴムシートを作成し
て所定幅のプライとした後、そのプライを所定の形状に
貼り合わせて成形する。この成形工程において、とくに
大きな曲げを伴う処理、例えばタイヤのビード部におい
てカーカスプライ部をビードリングで曲げて折返す成形
処理において、スチールコードの曲げ剛性が高いと、プ
ライの反発力が高くなりビード部で安定して成形を行う
ことができないために、曲げ剛性は低い方がよい。

【０００３】一方、タイヤはその使用時に繰り返し曲げ
応力を受けるが、このような応力下ではスチールコード
に所定の曲げ剛性を付与することが望ましい。すなわち
曲げ剛性が高いコードは素線同士の接触が局部的であ
り、曲げられたとき局部的に大きなフレッティング損傷
を素線に与えて、コード耐久性を低下させるからであ
り、また曲げ剛性の低いコード、例えば素線同士の拘束
が高いコードは、曲げられようとするとき曲がり難くい
ため、タイヤカーカス部のように曲げに対して柔軟性が
求められる部分の補強材としては適当でない。

【０００４】以上のように製造上および製品性能の観点
から、スチールコードの曲げ剛性は所定の範囲にあるこ
とが肝要になる。ところで、スパイラルフィラメントで
拘束されていないスチールコードは、通常高い曲げ剛性
を有するが、このコードをスパイラルフィラメントで拘
束することでコードの素線がコード径外側に開放される
ことがないため、スパイラルフィラメントとコード素線
との接触点及びコード素線同士の接触点における拘束力
をそれぞれ高めることができ、コードの曲げ剛性を低く
することができる。

【０００５】さらにスパイラルフィラメント付きのスチ
ールコードの場合、このスパイラルフィラメントの巻付
けテンションを大きくすることで、らせん状に巻付けた
ときの撚りコードから外したスパイラルフィラメントの
１ピッチ長さから撚りコードに巻付けられた状態のスパ
イラルフィラメントの１ピッチ長さを差し引いた値（以
下スパイラル型付け率と示す）を小さくでき、スパイラ
ルフィラメントによる拘束力をより大きくすることがで
きる。

【０００６】しかしながら、コードの曲げ剛性を小さく
するためには、スパイラルフィラメントが断線をおこす
ような高いテンションでの巻付けを必要とするため、こ
の方法では生産性が極端に低下するため、実用的ではな
い。

【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、スパイラルフィラメントに大きな巻付けテンション
を付加することなく、スパイラルフィラメントによるコ
ード素線間の拘束を高めて、コードの曲げ剛性を所定の
低い範囲に制御したスチールコード及びその製造方法を
提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、撚りコード
の周囲にスパイラルフィラメントを巻付けてなるスチー
ルコードであって、撚りコードから外したスパイラルフ
ィラメントの１ピッチ長さから撚りコードに巻付けられ
た状態のスパイラルフィラメントの１ピッチ長さを差し
引いた値を、スパイラルフィラメントの巻付け直後に撚
りコードから外したスパイラルフィラメントの１ピッチ
長さから撚りコードに巻付けられた状態のスパイラルフ
ィラメントの１ピッチ長さを差し引いた値より小さくし
たことを特徴とするスチールコードである。

【０００９】上記スチールコードは、撚りコードの周囲
にスパイラルフィラメントを巻付けた後、該コードを千
鳥足状に配列したローラー群に通過させることを特徴と
するスチールコードの製造方法、または撚りコードの周
囲にスパイラルフィラメントを巻付けた後、該コードを
千鳥足状に配列したローラー群に通過させることによ
り、撚りコードから外したスパイラルフィラメントの１
ピッチ長さから撚りコードに巻付けられた状態のスパイ
ラルフィラメントの１ピッチ長さを差し引いた値を、ス
パイラルフィラメントの巻付け直後に撚りコードから外
したスパイラルフィラメントの１ピッチ長さから撚りコ
ードに巻付けられた状態のスパイラルフィラメントの１
ピッチ長さを差し引いた値より小さくした、スチールコ
ードを得ることを特徴とするスチールコードの製造方
法、によって有利に得ることができる。

【００１０】

【作用】撚りコードにスパイラルフィラメントを巻付け
たスチールコードは、撚りコードの単体が有する曲げ剛
性よりも低い曲げ剛性を持つに到るが、これは上述の通
りである。

【００１１】このスパイラルフィラメントを有するスチ
ールコードの曲げ剛性は、巻付けられたスパイラルフィ
ラメントの状態により定まるが、巻付けテンションを低
くした場合、巻付けたときのスパイラルフィラメントの
型付け率が大きくなり、スパイラルフィラメントによ
る、撚りコードの拘束力が低くなるために曲げ剛性は大
きくなる。従って、スパイラルフィラメントの巻付けテ
ンションを高くすることが、曲げ剛性の低下には有利で
あるが、撚線時の断線が発生し、生産性を低下するため
実用的でない。

【００１２】上記の知見から、この発明が基本思想とす
るところは、スパイラルフィラメントの有するスプリン
グバック力を低下させて、コードが曲げ変形したときに
スパイラルフィラメントがその長手方向に移動しようと
するのを防止することで、曲げ剛性の低下をはかること
にある。ここで、スプリングバック力の大きさは、図１
(a) に示すスチールコード１において、撚りコード２に
巻付けたスパイラルフィラメント３の１ピッチ長で定義
される型付け量ｌと、同図(b) に示す、撚りコード２か
ら外した状態のスパイラルフィラメント３の型付け量Ｌ
とを測定し、その型付け変化量（Ｌ−ｌ）として評価す
ることができる。この型付け変化量を制御することによ
って、コードの拘束力を調節し、曲げ剛性の低下を実現
する。

【００１３】また、スパイラルフィラメントの型付け変
化量の制御は、図２(a) に示すように、撚り工程４にお
いて、撚り合わせたコード２にスパイラルフィラメント
３を巻付けた後、このコード１を千鳥足状に配列したロ
ーラー群５に、同図(b) に示すように通して、繰返し曲
げ加工を施すことによって達成される。なお、繰返し曲
げ加工における加工度は、下記(1) 式により決定される
ところから、予めこの加工度εと型付け変化量との関係
を求めておき、所望の型付け変化量が得られる加工度ε
を設定し、繰返し曲げ加工を施せばよい。

【００１４】

【数１】 記 ε＝４×ｄ×Ｘ×（Ｎ−２）／（２×ｌ）² (1) ここで Ｎ＝ローラー個数 ｌ＝ローラー間隔 Ｘ＝コードがローラーに接触している長さ ｄ＝コード径

【００１５】

【実施例】高炭素鋼を原材料とした、抗張力が 300 kgf
／mm² で線径が 0.225mmの素線を用いて撚りピッチが 1
2mm の１×12構造を有する撚りコードを作成し、引続き
同じ原材料および抗張力で線径が 0.15mm の素線をバン
チャータイプの撚り線機を用いてピッチ：3.5mm で撚り
コードに巻付けてスチールコードを作成した。次いで、
このスチールコードを、図２に示した、千鳥足状に配置
したローラ群からなるスパイラル型付け矯正装置を通過
させてスパイラルフィラメントの型付け変化量を制御し
た。この実施例ではローラ群は直径が 22mm で90°の溝
角を有するローラ７個からなり、ここでローラ群の配置
は上記した式(1) で求められる加工度が 2.0×10^-2にな
るような千鳥足状配置とした。

【００１６】また比較として、スパイラル型付け矯正機
処理を施さないコードを従来例とした。実施例及び従来
例とも、スパイラルフィラメントの巻付けテンションは
0.4kgに設定した。なお、この実施例のコード構造にお
いて、必要とする曲げ剛性は、スパイラルフィラメント
を巻付ける撚りコード単体における曲げ剛性を100 とし
たときの指数（以下、曲げ剛性指数と示す）でタイヤ成
型処理の観点から80以下、またタイヤの耐久性の観点か
らは60以上である。結果はこの発明の方法によって作成
したコードは70の曲げ剛性指数を有し目標の範囲を満足
するが、従来例のコードは84の曲げ剛性指数であった。

【００１７】ここで曲げ剛性の指標は、図３に示すよう
に、スチールコードを水平な平面状で直径19cmの円形の
ループを作成し、コードが交差する点(a) を拘束し、次
いで拘束した状態で点(a) と円周上で対面する点(b) に
位置するコードの部分を点(a) に向かって点(a) まで移
動させ、10秒間保持した後、移動させた力を開放したと
きの、移動させたコード部分が静止する位置点(c) を計
測し、ａ−ｃの長さのａ−ｂに対する割合を指数表示し
た。なお、この割合が100 となるのは、スパイラルフィ
ラメントによる拘束のない撚りコードである。

【００１８】次に、図４は繰返し曲げ加工度を変えて作
成した種々のコードに関して、型付け変化量を求め、こ
れと曲げ剛性指数との関係を示した図である。同図か
ら、型付け変化量と曲げ剛性指数は高い相関性を示すこ
とがわかる。すなわち、この実施例における構造を有す
るスチールコードに巻付けテンションを 0.4kgにしてス
パイラルフィラメントを設けた場合において、繰返し曲
げ加工処理を施さないものは型付け変化量が 0.6mmであ
るが、繰返し曲げ加工処理を施すことにより型付け変化
量を低減させることができる。この場合型付け変化量
0.50mm 以下好ましくは 0.35mm 以下にすることで目的
の曲げ剛性を得ることができた。

【００１９】また、スパイラルフィラメント巻き付けテ
ンションを増加させて曲げ剛性を低下させる従来法にお
ける、巻き付けテンションとコードの曲げ剛性指数との
関係を図５に示す。同図から明らかなように、コードの
曲げ剛性指数を70％にするためのスパイラルフィラメン
ト巻き付けテンションは 1.2Kgにしなければならず、こ
の発明に従う方法のスパイラルフィラメント巻き付けテ
ンション 0.4Kgに対して、３倍もの高いテンションを必
要とする。

【００２０】なお、上述のスパイラルフィラメントの型
付け量矯正装置は、ローラー径を22mmにし、ローラーの
個数を７で、上記式(1) で規定する加工度を 2.0×10^-2
にした装置を用い処理を行ったが、上述の条件にて矯正
処理を行うに当って予めローラーの径が16mmと22mmで、
ローラー個数は３個と７個で、また加工量は 1.0×10^-2
と 2.0×10^-2として、それぞれの条件が曲げ剛性指数に
与える影響について検討を行った。その結果を図６に示
すように、ローラー個数と加工量の組合わせの効果およ
び加工量とローラー溝角度の組合わせの効果が認めら
れ、それぞれ同図(a) および(b) に示した。また、ロー
ラー径の曲げ剛性指数に与える効果を同図(c) に示した
が、この２つの水準内では大きな差が認められずローラ
ーのベアリング寿命の点からは22mmの方が好ましいこと
がわかる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に従うス
チールコードは、タイヤの成型性に優れるとともに、タ
イヤの耐久特性にも適正な曲げ剛性を与えるため、タイ
ヤの製造形成性を向上させ、高い耐久性を有するタイヤ
を得ることができ、工業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】型付け変化量を説明する模式図である。

【図２】この発明の方法に用いる装置を示す模式図であ
る。

【図３】曲げ剛性指数の測定方法を説明する模式図であ
る。

【図４】型付け変化量とコード曲げ剛性指数との関係を
示す図である。

【図５】従来の方法における巻き付けテンションと曲げ
剛性指数との関係を示す図である。

【図６】スパイラル型付け矯正条件の検討結果を示す図
である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撚りコードの周囲にスパイラルフィラメ
   ントを巻付けてなるスチールコードであって、撚りコー
   ドから外したスパイラルフィラメントの１ピッチ長さか
   ら撚りコードに巻付けられた状態のスパイラルフィラメ
   ントの１ピッチ長さを差し引いた値を、スパイラルフィ
   ラメントの巻付け直後に撚りコードから外したスパイラ
   ルフィラメントの１ピッチ長さから撚りコードに巻付け
   られた状態のスパイラルフィラメントの１ピッチ長さを
   差し引いた値より小さくしたことを特徴とするスチール
   コード。
2. 【請求項２】 撚りコードの周囲にスパイラルフィラメ
   ントを巻付けた後、該コードを千鳥足状に配列したロー
   ラー群に通過させることを特徴とするスチールコードの
   製造方法。
3. 【請求項３】 撚りコードの周囲にスパイラルフィラメ
   ントを巻付けた後、該コードを千鳥足状に配列したロー
   ラー群に通過させることにより、撚りコードから外した
   スパイラルフィラメントの１ピッチ長さから撚りコード
   に巻付けられた状態のスパイラルフィラメントの１ピッ
   チ長さを差し引いた値を、スパイラルフィラメントの巻
   付け直後に撚りコードから外したスパイラルフィラメン
   トの１ピッチ長さから撚りコードに巻付けられた状態の
   スパイラルフィラメントの１ピッチ長さを差し引いた値
   より小さくした、スチールコードを得ることを特徴とす
   るスチールコードの製造方法。