JPH0253982A - 高張力スチールコード構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ゴム製品の補強用に適したスチールコードに
関する。さらに特定すれば本発明は、ゴムタイヤのブレ
ーカの補強用に適したスチールコード、および高い張力
および高い疲労限界を備えたスチールコード、およびこ
れを使用した乗用車用のタイヤに関する。

［従来の技術〕 ゴム製品の補強用のスチールコードは一般に炭素含有量
が０．６０ないし１．１０重量％（たとえば、０．７０
％、０．８３％、または０．９６％）のスチールフィラ
メントから構成されている。一般的な低価格のスチール
の組成は、最少炭素含有量が０．６５％以上、マンガン
含有量が０．４０％ないし０．７０％、けい素含有量が
０．１５％ないし０，３０％、硫黄および燐の最大含有
量が０．０３％である。なお、これらのパーセントはい
ずれも重量％である。

また、Ｃｅは炭素と同等であるのでとくに重要であり、
その関係は： Ｃｅ−％Ｃ十〇、　３Ｘ　（％Ｍｎ−０，４０）である
。ここで、％Ｃは炭素の含有量の重量％、％Ｍｎはマン
ガンの含有量の重量％である。

この炭素の関係式は補強効果に影響を与える。この値が
大きいほど理論的に達成できる引張り強度Ｒｍは増加す
る。

この他の高価なスチールでは、その組成中にクロム等が
含まれる。

また、ゴム製品の補強用の各フィラメントの直径は、０
．０５ｍｍないし０．８０ｍｍの範囲、好ましくは０．
０５ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲が選択される。

特別な使用目的および所定の機械的特性を達成するため
にこれらの値は特定の値に正確に規制される。

このスチールフィラメントの表面には、このフィラメン
トとゴムとの接着性を増すために一般に被覆がほどこさ
れる。この被覆は通常、銅、亜鉛、三元黄銅合金等の層
、またはこれらの複数の層から構成される。これらの被
覆の厚さは０．０５〜０．４０ミクロン、好ましくは０
．１２〜０．３０ミクロンの範囲から選択される。この
ような被覆は化学的なプライマとして機能し、ゴムの浸
透性および接着性を増大させる。

これらの簡単なスチールコードの構成は各種開発されて
いる。これらの中では、ｎＸδスチールコード構造が多
く採用されている。このものは、通常等しい直径δのｎ
本のフィラメントから構成され、これらのフィラメント
は撚りピッチＳで撚り合わされている。また、このｎは
整数であり、例えば３，４．５等の数が選択される。

しかし、この様なｎ×δスチールコード構造は、これら
のスチールフィラメントが他のフィラメントにその全長
に亘って接触しているとゴムが完全に浸透しないという
不具合があった。

このような不具合を解消するため、各スチールフィラメ
ントを機械的に変形または予備変形し、このフィラメン
トでｎ×δスチールコード構造を構成した場合にこのフ
ィラメントが他のフィラメントとその全長に亘って接触
しないようにしていた。このような構造はｎ×δオープ
ンコード（ＯＣ）または浸透コードとして知られている
。このようなオープンスチールコード構造はＢＥ−Ａ−
８７９６５６およびＮＬ−Ａ８００５０８８に開示され
ている。

このような機械的な変形または予備変形を表すパラメー
タとしては、ＰＬＥと略称される部分荷重伸長がある。

この部分荷重伸長は、２．５Ｎないし５ＯＮの張力を与
えた際のゲージ長さの増加として定義され、元のゲージ
長さのパーセントで表される。このＰＬＥの値は、この
スチールコードがクリールから撚り合わされ、所定のペ
イオフ張力を与えられた状態でカレンダー作業をする場
合のこのコードの挙動に影響がある。このＰＬＥの値が
大きい程、撚り合わせの際に残存する空隙が大きくなり
、この後のタイヤ製造工程におけるゴムの浸透性が良好
になる。また、このＰＬＥ値が小さいと、このコードの
ペイオフ張力を与えた場合にこのコード内の空隙が閉じ
、後の工程においてゴムの浸透性が低下する。

現在では、オープン形のｎ×δコードは同様な方法で処
理されており、異なるｎＸδコードに与えられる予備変
形に関しては特に差異がなくなっている。しかし、本発
明者は４×δオープンコードまたは５×δオープンコー
ドと、３×δオープンコードとの間では条件が相違する
ことを見出したものである。

最も多く使用されているオープンコードは４×δオープ
ンコードおよび５×δオープンコードてあり、これらは
直径δが０．２２ないし０．２５ｍｍの範囲のフィラメ
ントから構成されている。

本発明者は、この４×δおよび５×δスチールコードで
はそのＰＬＥ値が高いという不具合を見出した。解析の
結果によれば、この４ＸＯ，２５および５ＸＯ，２５ス
チールオープンコードでは、このＰＬＥ値が０．５０〜
０，６０％以上の場合にのみゴムの浸透性が向上する。

しかし、このような値は通常のコードでは採用されてお
らず、この様な値に設定すると引張りおよび圧縮モジュ
ールが低下し、タイヤの操向およびコーナリング特性が
低下する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記のような不具合を改善するものである。

本発明の別の目的は、引張り強度特性が向上した３×δ
スチールコード構造を提供するものである。

さらに本発明は、タイヤの製造工程で与えられるペイオ
フ張力に関わり無く完全かつ均一なゴムの浸透性を得る
ことができるスチールコードを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の特徴は、ゴムタイヤのブレーカの補強用
のスチールコードに関し、このスチールコードは３本の
スチールフィラメントを所定の撚りピッチで撚り合わせ
たもので、これらのフィラメントはその直径がδで部分
荷重伸長が０．２ないし０．４５％であり、また高い引
張り強度Ｒｍを備え、また直径δが０，２７ないし０．
３５ｍｍである。本発明の好ましい実施例によれば、こ
のスチールコードは超高引張り強度Ｒｍを有している。

さらに本発明の好ましい実施例によれば、このスチール
コードの撚りピッチは１４ｍｍである。

この撚りピッチは、このスチールコードのスチールフィ
ラメントが３６０６回転するに要する軸方向の距離であ
る。

このスチールコードは高引張り強度を有しており、この
引張り強度は： ２２５０−１１３０　　　ｌｏｇ　　　ｄ（Ｎ／ｍｍ２
　）　　　　　　・・・　（１）以上である。ここで、
ｄは各スチールフィラメントの直径（ｍｍ）である。

超高引張り強度スチールコードは、その引張り強度Ｒｍ
が上記の（１）式の値の６％以上のものである。さらに
詳細な値は以下に示される。

このゴムタイヤ補強用の３×δスチールコードは直径０
．２７〜０．３５ｍｍの３本のフィラメントから構成さ
れている。これらの値は、十分な剛性を得るために必要
なものである。この直径は、ブレーカの補強用の４×δ
および５×δのオープンコードのフィラメントの直径よ
り大きい。このように直径が大きく設定されているので
、比較的ＰＬＥ値が低く　（０，３５ないし０．５０）
、初期応力か２ＯＮの場合であっても最適なゴムの浸透
性か得られる。

さらに本発明の第２の特徴は、上記の本発明の第１の特
徴を備えたスチールコードを使用したゴム製品に関する
ものである。このようなゴム製品としては、ゴムホース
、ゴムベルト、ゴムタイヤ等がある。しかし、上記の本
発明の第１の特徴のスチールコードは乗用車のタイヤに
特に適したものである。

［実施例コ 第１図および第２図には本発明のスチールコド］０を示
す。このコードを構成する３本のスチールフィラメント
１は、その全長にわたって互いに接触してはおらず、し
たがって良好なゴムの浸透性を示す。

この高張力スチールフィラメントは以下のような方法で
製造される。初期の直径ｄｓが５．５ないし６．５ｍｍ
のワイヤロッドを冷間引抜きによって０．８０ないし２
．５０ｍｍの中間直径ｄｉまで引抜き加工する。この引
き抜かれたスチールワイヤはパテンティングすなわち９
００℃以上に加熱された後、熱処理浴（例えば溶融鉛浴
）で４５０〜７００℃で熱処理されたのち外気温度間ま
で冷却される。そして、このスチールワイヤには黄銅の
メツキがほどこされ、この後この中間直径ｄｉから０．
０５ないし０．８０ｍｍの最終直径ｄｆまでウェット引
抜きされる。

この引張り強度Ｒｍの値は、各種の条件の条件、すなわ
ち、 一上記の最終直径、 一上記のウェット引抜きの際の加工度、−スチールの組
成、 によって決定される。

第１表に示す各種のスチールワイヤの中間直径をｄ１１
最終直径をｄｆとすれば、加工度は次の式で求められる
。

表面における加工度Ｒは以下の式によって求められる。

これによって、高引張り強度Ｒｍが達成される。

また、第２表には、超高張力Ｒｍを同様に示す。

これらのスチールフィラメントは、炭素と同等なＣｅが
０．８７５重量％、炭素が０．８０ないし０．８５重量
％の低価格のスチールの組成である。

第１表−高張力スチールフィラメント 第２表−高張力スチールフィラメント この本発明のスチールコードは通常のチューブラ撚り線
機３０（第３図参照）によって製造され、または通常の
ダブル撚り線機４０（第４図）または５０（第５図）に
よって製造される。

第３図に示すように、２個のペイオフボビン３２がドラ
ム３１の内側で固定クレードルに取り付けられており、
またもう１個のペイオフボビン３３がこのドラム３１の
外側に配置されている。

このドラム３１が回転されると、ボビン３２゜３３から
フィラメント１が引き出され、ケーブリングダイ３４に
よってコード１０が形成される。

この形成されたコード１０はボビン３５に巻き取られる
。このコードの予備撚り合わせは、このケーブリングダ
イ３４の直前の位置３６でおこなわれる。

また第４図に示すように、ダブル撚り線機４０の回転自
在なフライヤ４１の内側には３個のペイオフボビン４４
が配置されている。これらボビン４４から引き出された
スチールフィラメント１は、予備成形器４６およびダイ
４７を通過して第１の撚りが与えられ、この後にフライ
ヤ４１の第１のプーリ４２を通過した後に第２のプーリ
４３を通過し、第２の撚りが与えられる。そして、形成
されたコード１０は、このダブル撚り線機４０の外側に
配置されたボビン４５に巻き取られる。

また、このダブル撚り線機は別のものでもよい。

第５図にはこの別の撚り線機を示す。このものは、この
ダブル撚り線機５０の外側に３個のペイオフボビン５４
が設けられており、巻き取りユニット５５がフライヤ５
１の内側に設けられている。これらボビン５４から引き
出されたスチールフィラメントは予備成形プレート５６
およびダイ５７を通過し、互いに収束されて第１の撚り
が与えられ、次にプーリ５３、フライヤ５１からプーリ
５２に導かれ、第２の撚りが与えられる。この形成され
たコード１０は巻き取りユニット５５に巻き取られる。

これらの実施例のダブル撚り線機４０．５０では、その
プーリ４２，４３あるいは５２．５３は回転されること
によって捩りを与えるように構成されている。

また、本発明の第２の特徴であるゴム製品は、上記の第
１の特徴の複数のスチールコードを未加硫のゴム組成物
内に埋設し、全体を加硫したものである。一般に、この
スチールコードは接着コム組成物内に埋設される。この
接着ゴムの組成は一般に１００重量部に対して４０ない
し７０重量部のカーボンブラックと、２ないし６重量部
のクロマン樹脂、４ないし１２重量部の酸化亜鉛、工な
いし５重量部の硫黄、および酸化防止剤、促進剤その他
の薬剤の合計か１０重量部以下の組成である。

乙のスチールコードがベルトの補強材や乗用車のタイヤ
のブレーカに使用される場合には、これらのコードは互
いに並列に配置されて１または複数の層の薄板状に形成
され、この薄板状のもの全体が未加硫の接着ゴム内に埋
設され、この接着ゴムはこのコードの間隙を通ってこの
コード内にも充填される。この様なものはストリップ状
に切断され、従って、切断されたコードがストリップ状
に配列され、これのこれらのコードは１または複数の層
に配列され、この未加硫の接着ゴム内に埋設された状態
となる。

第６図には、この本発明のＰＬＥ値が０，４０のスチー
ルコードが乗用車のタイヤのブレーカに使用された場合
を示す。このものは、２つのベルトすなわちブレーカ層
を備えている。これら各層内において、スチールコード
１０は互いに平行に配置されていると共に、タイヤの回
転方向に対して所定の角度を有している。この図から明
白なように、これらのスチールコードは、カレンダー作
業の際のペイオフ張力が与えられた場合でもゴムが浸透
するに十分な開口すなわち間隙を有している。

第３表には、本発明のスチールコードを異なるタイプの
乗用車用のタイヤに使用した場合の「ｄｍあたりの端部
」および「バッキング・ファクタ」の各種の値を示す。

ｒｄｍあたりの端部」とは、層の長さのｄｍあたりに使
用されているスチールコードの本数を示す。また、「バ
ッキング・ファクタ」とは、これらのスチールコードの
最大直径をｍｍで表した値を上記のｒｄｍあたりの端部
」に乗じたものである。

］−７ 第３表二乗用車用タイヤにおける本発明のスチールコー
ド使用例 これらの値は、実現可能な限界を示すものではない。こ
れらの値は、所定のタイプの乗用車のタイヤに適用した
場合の各種のパラメータの実用的な値を示したものであ
る。

本発明の乗用車のタイヤのブレーカ補強用の３×δの超
高張力（ＳＨＴ）のオープンコード（ＱＣ）を、同様な
従来のスチールコードと比較した。

ゴムの剛性は、従来公知の３点曲げ試験によって測定し
た。また、ゴムの浸透性は、ゴムのブロック（長さ：２
２４ｍｍ、高さ：　１５　ｍ　ｍ　ｓ幅：２６５ｍｍ）
の内に４種類の別々の構造のスチールコードを埋設し、
これらに４バールの差圧を加えてその空気の通過量を測
定することによって求めた。また、実際の製造工程のペ
イオフ張力の影響を考慮して、２ＯＮの予備張力を加え
た。また、疲労限界はハンター試験法によって測定した
。

上記の比較試験の結果を第４表に示す。

本発明のスチールコードはゴム中に埋設された場合に高
い引っ張り強度と剛性を与え、また初期応力が与えられ
ている場合でも十分なゴムの浸透性が得られ、さらに高
い疲労限界が得られる。

ＰＬＥ値０，５０の４ＸＯ，２５オープンコードでは、
張力を加えない場合にしか十分なゴムの浸透性が得られ
ない。第４表に示すように、２ＯＮの張力を与えた場合
には十分なゴムの浸透性が得られない。これは、このコ
ードを構成するフィラメントの直径が０．２３ないし０
．２５ｍｍであり、フィラメントの直径が０．２７ない
し０．３５ｍｍの場合より剛性か小さいためである。

上記の第４表に示した他の従来例のものは、２ＯＮの初
期張力を与えた場合でも十分なゴムの浸透性か得られた
。しかしながら： ２＋２Ｘ０．２５のコードでは、疲労限界が低く、 ２＋２ＸＯ，３０のコードでは、破壊限界が低仁 ２Ｘ０．３０のコードでは、引張り強度が低い。

又、撚りピッチＳの最適な値を求めるために、本発明の
４本のスチールコードについてこの撚りピッチを各種変
え、これらを比較してみた。第５表にはその結果を示す
。なお、圧縮強度と圧縮モジュールについては、絶対値
は重要でないのでこれらは相対値で示す。

第５表−撚りピッチの影響 これらの結果から明らかなように、最も高い圧縮強度お
よび圧縮モジュールの得られる撚りピッチ１４ｍｍが最
適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスチールコードの断面図、第２図は本
発明のスチールコードの側面図、第３図、第４図、第５
図は本発明のスチールコードを製造するそれぞれ別の製
造装置を示す図、第６図は本発明のスチールコードの使
用状態を示す図である。 １・・・スチールフィラメント、１０・・・スチールコ
ド 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゴムタイヤのブレーカの補強用に適したスチール
   コードであって、このスチールコードは３本のスチール
   フィラメントから構成されており、これらフィラメント
   は互いに所定の撚りピッチで撚り合されており、これら
   フィラメントの直径はδであるもの（３×δ構成）にお
   いて、部分加重伸長が０．２ないし０．４５％であり、
   また高引張り強度Ｒｍを有し、また上記の直径δが０．
   ２７ないし０．３５ｍｍの範囲であることを特徴とする
   スチールコード。
2. （２）超高引張り強度Ｒｍを有していることを特徴とす
   る前記請求項１に記載のスチールコード。
3. （３）前記撚りピッチは１４ｍｍであることを特徴とす
   る前記請求項１または２に記載のスチールコード。
4. （４）前記請求項１に記載のスチールコードを備えたこ
   とを特徴とするゴム製品。
5. （５）幅が１５５ｍｍないし１９５ｍｍで、リムが１２
   インチ（３０５ｍｍ）ないし１５インチ（３８１ｍｍ）
   である乗用車用のゴムタイヤであって、１ないし４層の
   ベルト層を備えたものにおいて、上記のベルトは前記の
   請求項１に記載のスチールコードをｄｍあたり端部が５
   ０ないし１４４、パッキング・ファクタが４０ないし９
   ０％となるように配置して補強されていることを特徴賭
   する乗用車用のゴムタイヤ。