JPH07166484A - ゴム物品補強用スチ−ルコ−ド及びその複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、耐疲労性の向上及び接着性に優
れたスチ−ルコ−ドに係り、更には該スチ−ルコ−ドで
補強したゴム複合体に係るものである。 【構成】 同一撚り方向を有しかつほヾ同一の撚りピッ
チを有する層撚り構造のスチ−ルコ−ドであって、全て
の鋼素線は実質上捩じり成分を含まずにスチ−ルコ−ド
を構成しており、かつ中心部は複数の鋼素線からなり、
外層を構成している鋼素線群の一部の鋼素線は中心部の
２本の鋼素線と接触しており、残りの鋼素線は中心部の
鋼素線と接触している最密断面部分と、外層を構成して
いる鋼素線群の鋼素線は中心部の鋼素線の１本と接触し
ているか又は接触していないオ−プン断面部分とをコ−
ド長手方向に交互に存在させたことを特徴とする。 【効果】 本発明のコ−ドは、腐食による接着性低下が
改善されていると共に耐曲げ疲労性にも優れており、ゴ
ム物品の耐久性を著しく向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ゴム物品補強用に使
用されるスチ−ルコ−ドに関し、特に耐疲労性の向上及
び接着性に優れたスチ−ルコ−ドに係り、更には該スチ
−ルコ−ドで補強したゴム複合体に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤ等のゴム製品の補強材と
して通常はスチ−ルコ−ドが使用され、その一例とし
て、同一の撚り方向でかつ同一撚りピッチに複数本の鋼
素線（フィラメント）を撚り合わせたスチ−ルコ−ドで
あって、各フィラメントは事実上捩り成分を含まないス
チ−ルコ−ドとすることにより、撚線生産性が良好で疲
労性のばらつきの少ないスチ−ルコ−ドが特公平３−６
７１５５号公報にて提案されてる。

【０００３】又、実公平４−１０２３８号公報では、フ
ィラメントを同一方向、同一ピッチで撚り合わせたコン
パクト撚り構造とし、フレッティングによる腐食疲労性
を改善する技術が提案されている。即ち、３又は４本の
同一径のフィラメントからなる中心基本構造（コア）
と、このコアのまわりに配列した多数本のフィラメント
からなる少なくとも１の同軸層（シ−ス）とを、同一方
向、同一ピッチで撚り合わせてコンパクト撚り構造と
し、シ−ス内の少なくとも１本のフィラメントの外径ｄ
ｓを、コアのフィラメントの外径ｄｃよりも小さく、ｄ
ｃ／ｄｓ比を１．０３〜１．２５としたゴム物品補強用
スチ−ルコ−ドが提案されている。

【０００４】更に、同一撚り方向をなすが撚りピッチが
異なる２層若しくは３層撚り構造のスチ−ルコ−ドにお
いて、シ−スのフィラメントがコアのフィラメント郡を
包む外接円より内側に落ち込むように配列したことによ
り、例えば、空気入りラジアルタイヤの長距離走行によ
るフィラメント破断率を低減する技術が特公平４−７４
４７５号公報で提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】バンチャ−タイプ撚線
機に撚り上げられたスチ−ルコ−ドには各フィラメント
に捩じり成分が入ることは避けられないが、この点、チ
ュ−ブラ−タイプの撚線機では、各フィラメントに捩じ
りのないスチ−ルコ−ドが得られる。しかるに、かかる
チュ−ブラ−撚線機によるスチ−ルコ−ドであっても、
同一のフィラメント径を有するコンパクト撚り構造のス
チ−ルコ−ドでは、フィラメントの相互接触、即ちフレ
ッティングによる耐疲労性については改善されていな
い。又、ゴム製品の補強材としてコンパクト撚り構造の
スチ−ルコ−ドを使用した際、繰り返し変形によりスチ
−ルコ−ドのコアが切断端末部から飛び出したり、或い
はゴム表面を傷つけ、スチ−ルコ−ドの腐食原因となっ
てゴム製品の耐久性を低下させていた。

【０００６】かかるコンパクト撚り構造スチ−ルコ−ド
において、シ−スの少なくとも１本のフィラメントの外
径ｄｓを、コアのフィラメントの外径ｄｃよりも小さく
することにより、シ−スのフィラメント相互の接触圧を
低減してフレッティングによる腐食疲労性を改善するも
のであるが、スチ−ルコ−ドに繰り返し歪が加わった時
のコアのフィラメントの切断端末部での飛び出しを低減
するものではなく、又耐腐食疲労性は充分とはいえなか
った。

【０００７】更に、同一撚り方向ではあるが撚りピッチ
の異なる２層若しくは３層撚りスチ−ルコ−ドにおい
て、コア外接円の内側にシ−スのフィラメントが落ち込
む構造のスチ−ルコ−ドは、コアの撚りピッチを小さく
するために撚線の生産性が劣るという問題点もある。

【０００８】本発明にあっては、同一撚り方向を有しか
つほヾ同一の撚りピッチを有する層撚り構造のスチ−ル
コ−ドにあって、ゴム製品中に埋設された際、繰り返し
変形によるコアの飛び出しが防止され、かつフィラメン
トの相互接触、即ちフレッティングによる耐疲労性につ
いて改良することを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するため、以下の構成を採用したものである。即ち、
本発明のゴム物品補強用スチ−ルコ−ドは、同一撚り方
向を有しかつほヾ同一の撚りピッチを有する層撚り構造
のスチ−ルコ−ドであって、全てのフィラメントは実質
上捩じり成分を含まずにスチ−ルコ−ドを構成してお
り、かつ中心部は複数のフィラメントからなり、外層を
構成しているフィラメント群の一部のフィラメントはコ
アの２本のフィラメントと接触しており、残りのフィラ
メントはコアのフィラメントと接触している最密断面部
分（コンパクト部分）と、シ−スを構成しているフィラ
メント群のフィラメントはコアのフィラメントの１本と
接触しているか又は接触していないオ−プン断面部分
（非コンパクト部分）とをコ−ド長手方向に交互に存在
させたものである。

【００１０】この具体的なスチ−ルコ−ドの構成として
は、特に０．４ｍｍ以下の直径を有するフィラメントを
撚り合わせてなる３＋９構造のスチ−ルコ−ドであっ
て、前述のコンパクト部分と非コンパクト部分の出現が
コ−ド長手方向に、３０ｃｍに一ケ所以上存在するもの
であり、更に、このスチ−ルコ−ドは、シ−スを構成す
るフィラメントの直径（ｄｓ）が、コアを構成するフィ
ラメントの直径（ｄｃ）に対して、９０≦（ｄｓ／ｄ
ｃ）×１００≦９５、で示される範囲内にあることを特
徴とする。

【００１１】そして、本発明のゴム複合体は、前記内容
のスチ−ルコ−ドを補強材としてゴム中に埋設し、ゴム
複合体の耐久性を向上させたものである。

【００１２】

【作用】本発明はスチ−ルコ−ドの長手方向にあって、
コンパクト部と非コンパクト部を交互に存在させること
によって上記の問題点は解決されたものである。即ち、
同一撚り方向でかつほヾ同一撚りピッチを有する層撚り
スチ−ルコ−ドに、コンパクト部分と非コンパクト部分
をスチ−ルコ−ドの長手方向に交互に設けたもので、こ
の理由はコンパクト部分のみではスチ−ルコ−ドを構成
するフィラメントの間に隙間が多数するために、外部か
ら水分が侵入するとこの隙間に水分が伝播してフィラメ
ントを腐食させてしまう問題があり、更には、コア引き
抜き力が小さいため、コアの飛び出しを防止することが
できないからである。一方、非コンパクト部分のみでは
撚り正常が不安定になりやすく、ゴムのスチ−ルコ−ド
内部への侵入が不均一となったりフレッテイングが発生
しやすくなるからである。

【００１３】スチ−ルコ−ドを構成しているフィラメン
トに捩じれ成分を実質上入れないようにしたのは、フィ
ラメントの耐疲労性を向上させるためと撚り正常を改善
するためである。

【００１４】更に具体的な構成として、フィラメントの
直径を０．４ｍｍ以下としたのは、スチ−ルコ−ドの耐
疲労性を確保するためであり、０．４ｍｍを超えるとゴ
ム製品の耐久性に支障を来し実用的ではない。一方、
０．１５ｍｍ未満ではスチ−ルコ−ドの引張強さが不足
したり、スチ−ルコ−ドの引張強さを維持するためにス
チ−ルコ−ドのフィラメント本数を増やすと、ゴムが侵
入し難い隙間が多数存在することになり腐食疲労性が低
下することとなるからである。更にフィラメント径を細
くすると伸線の生産性が低下して経済的ではなくなる。

【００１５】又、スチ−ルコ−ドの具体例として、その
構造を３＋９に限定した理由は、３層撚り構造にすると
本発明のスチ−ルコ−ドでは撚線の生産性が低下して経
済的ではなく、フィラメント径が０．４ｍｍ以下ではコ
−ドの引張強さを確保するためにスチ−ルコ−ドを構成
するフィラメント本数は１２本必要だからである。

【００１６】この発明のスチ−ルコ−ドを構成している
フィラメントに捩じり成分を含ませないようにするに
は、スチ−ルコ−ドをチュ−ブラ−撚線機によって製造
することによって達成できる。

【００１７】シ−スのフィラメント径をコアのフィラメ
ント径の９０〜９５％と規定したのは、これが９０％未
満ではシ−スのフィラメント間の隙間が大きくなりすぎ
てシ−スのフィラメントの配置が乱れてゴムの侵入性が
不良となり、９５％を超えるとシ−スのフィラメント間
の隙間が密になりすぎてやはりゴムの侵入性が悪くなる
からである。

【００１８】又、複数のフィラメントを撚り合わせてコ
アを形成した後、コアのまわりにシ−スとなるフィラメ
ントの複数を巻き付けるような２工程によるスチ−ルコ
−ドの製法としたのは、スチ−ルコ−ドの長手方向にコ
ンパクト部と非コンパクト部を交互に存在させるため、
コアにシ−スのフィラメントを巻き付ける時にコアに張
力変動を与えるためである。コアに張力変動を与えるた
めには、コアの張力制御装置で張力を周期的に変動させ
て行う。例えば、プ−リ−の駆動モ−タ−の回転数を電
気信号により変化させて行う。

【００１９】

【実施例】この発明によるスチ−ルコ−ドの断面を図１
及び図２に示し、図１はコンパクト部分（最密断面部）
を示しており、図２は非コンパクト部分（オ−プン断面
部）を示している。図中、１はスチ−ルコ−ドを示し、
２₁ はコア部分を構成するフィラメント、２₂ はシ−ス
部分を構成するフィラメントである。又符号３は各フィ
ラメント２₁ 、２₂ 間に形成される隙間である。

【００２０】図３及び図４は、この発明のスチ−ルコ−
ドがゴム物品に埋設されている状態でのスチ−ルコ−ド
断面を示すもので、コンパクト部分ではコアを構成する
フィラメント２₁ 及びシ−スを構成するフィラメント２
₂ とで囲まれた部分にはゴムが侵入しておらず、一方、
非コンパクト部分ではコアを構成する３本のフィラメン
トの中心隙間を除いて各フィラメントの周りはゴムに取
り囲まれている。

【００２１】図５及び図６は、図３及び図４に示すゴム
物品に埋設されたスチ−ルコ−ドに曲げ応力が加わった
状態のかかるスチ−ルコ−ド断面を示すもので、特にコ
ンパクト部分ではフィラメント２₁ の動きが大きくフレ
ッティング３₂ しやすいことが分かる。

【００２２】図８はこの発明のスチ−ルコ−ドを製造す
る装置の概略図である。この発明に従うスチ−ルコ−ド
を製造するには、図示しないチュ−ブラ−撚線機により
直径０．２５ｍｍのフィラメントの３本を撚りピッチ１
２ｍｍで撚り合わせて中心部ストランドを製造し、これ
をリ−ル（５）に巻き取った。次いで、中心部ストラン
ドを供給するリ−ル（５）から中心部ストランドを繰り
出し、張力制御装置（１０）により中心部ストランドの
巻き出し張力に繰り返し変動を与えながらチュ−ブラ−
撚線機の撚り口（１１）に導く。張力変動方法として
は、電気的制御でもよいし、非円形のプ−リ−を用いる
こともできる。

【００２３】一方、シ−スを形成する直径０．２３ｍｍ
のフィラメントは、９個のリ−ルに巻かれてチュ−ブラ
−撚線機（６）の内部から繰り出され、ピン型の型付装
置によって型付率９５％のくせが施されて撚り口（１
１）で中心部ストランドの周りに巻き付けられ、引取キ
ャプスタン（７）により引き取られ、トラバ−サ−
（８）を通過して巻取りリ−ル（９）に巻き取られる。
製造されたスチ−ルコ−ドのコンパクト部分と非コンパ
クト部分との出現は、１回／７．５ｃｍであった。

【００２４】尚、比較例とする従来のスチ−ルコ−ドを
製造するには、コアを構成するフィラメントとシ−スを
構成するフィラメントとを同時にバンチャ−撚線機に送
り込み同時に撚り合わせた。

【００２５】表１に得られたスチ−ルコ−ド及びこれを
埋設したゴム複合体の特性をまとめて示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】尚、腐食試験の接着剥離長さ及び屈曲疲労
試験の試料は、製造したスチ−ルコ−ドを２枚の未加硫
ゴムシ−トにはさみ、加圧加熱下で加硫してゴムとの複
合体となした。このゴム複合体に埋設されたスチ−ルコ
−ド長手方向の端部を、スチ−ルコ−ドが露呈した断面
を有するように切断し、１０重量％の水酸化ナトリウム
水溶液に１８時間浸漬した後、スチ−ルコ−ドとゴムと
の間に腐食により生じた接着剥離長さを測定した。試料
の全長にわたってスチ−ルコ−ドとゴムとが接着剥離し
ている長さを１００として指数で示しており、数値の大
きいほどスチ−ルコ−ドの隙間から腐食を起こして接着
が損なわれやすいことを示している。

【００２８】又、前記ゴム複合体を用いてＪＩＳ−Ｌ−
１０１７記載のベルト疲労試験機に準じた繰り返し曲げ
疲労性評価を行った。試験条件は、試料への負荷荷重５
ｋｇ、プ−リ−径２４ｍｍ、室温２５℃、相対湿度６５
％の条件で試料が疲労破断するまでの回数を測定した。
評価結果は、同径のフィラメントをバンチャ−撚線機で
同時に撚り合わせたスチ−ルコ−ドの疲労破断回数を１
００として指数表示をしており、数値の大きいほど疲労
性に優れていることを示している。

【００２９】スチ−ルコ−ドのコアの引き抜き試験は、
前記のゴム複合体からスチ−ルコ−ドの１本をゴムが被
覆している状態で取り出し、これを引き抜くのに要する
力を測定し、バンチャ−撚線機で製造したスチ−ルコ−
ドのコアの引き抜き力を１００として指数で示してお
り、数値が大きいほどコアの引き抜き力が大きく、コア
の飛び出しが減少することを示唆している。

【００３０】以上の試験の結果、本発明によるスチ−ル
コ−ドは腐食試験及び耐屈曲疲労試験にあって、従来の
スチ−ルコ−ドよりもはるかに優れた性能を示し、更
に、ゴム中に埋設した場合にあっても、中央部ストラン
ドの引き抜き性が著しく優れたものとなったことが証明
される。

【００３１】

【発明の効果】以上のごとく、この発明のゴム補強用ス
チ−ルコ−ドはコ−ドの長手方向にコンパクト部分（最
密断面部）と非コンパクト部分（オ−プン断面部）とを
交互に存在させているので、腐食による接着性低下が改
善されていると共に、耐曲げ疲労性にも優れており、ス
チ−ルコ−ドによって補強されるゴム物品の耐久性を著
しく向上する有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明のスチ−ルコ−ドのコンパクト
部分を示す断面図である。

【図２】図２は同じく非コンパクト部分を示す断面図で
ある。

【図３】図３はゴムと複合された状態のスチ−ルコ−ド
の断面で、コンパクト部分を示す断面図である。

【図４】図４はゴムと複合された状態のスチ−ルコ−ド
の断面で、非コンパクト部分を示す断面図である。

【図５】図５はゴム複合体に曲げ応力を加えた時のコン
パクト部分の断面図である。

【図６】図６はゴム複合体に曲げ応力を加えた時の非コ
ンパクト部分の断面図である。

【図７】図７は繰り返し歪によりスチ−ルコ−ドのコア
がコ−ド端末で飛び出している状態を示す斜視図であ
る。

【図８】図８はスチ−ルコ−ドの製造装置の概念図であ
る。

【符号の説明】

１‥‥スチ−ルコ−ド、 ２₁ 、２₂ ‥‥鋼素線 ３₁ ‥‥素線間の隙間、 ３₂ ‥‥素線間のフレッティング部、 ４‥‥ゴム、 ５‥‥中心ストランド供給リ−ル、 ６‥‥チュ−ブラ−撚線機、 ７‥‥引取キャプスタン、 ８‥‥トラバ−サ−、 ９‥‥スチ−ルコ−ド巻取りリ−ル、 １０‥‥中心ストランドの張力制御装置、 １１‥‥撚り口。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一撚り方向を有しかつほヾ同一の撚り
   ピッチを有する層撚り構造のスチ−ルコ−ドであって、
   全ての鋼素線は実質上捩じり成分を含まずにスチ−ルコ
   −ドを構成しており、かつ中心部は複数の鋼素線からな
   り、外層を構成している鋼素線群の一部の鋼素線は中心
   部の２本の鋼素線と接触しており、残りの鋼素線は中心
   部の鋼素線と接触している最密断面部分と、外層を構成
   している鋼素線群の鋼素線は中心部の鋼素線の１本と接
   触しているか又は接触していないオ−プン断面部分とを
   コ−ド長手方向に交互に存在させたことを特徴とするゴ
   ム物品補強用スチ−ルコ−ド。
2. 【請求項２】 ０．４ｍｍ以下の直径を有する鋼素線を
   撚り合わせてなる３＋９構造のスチ−ルコ−ドであっ
   て、前述の最密断面とオ−プン断面の出現がコ−ド長手
   方向に、３０ｃｍに一ケ所以上存在することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のゴム物品補強用スチ−ル
   コ−ド。
3. 【請求項３】 外層を構成する鋼素線の直径（ｄｓ）
   が、中心部を構成する鋼素線の直径（ｄｃ）に対して、
   ９０≦（ｄｓ／ｄｃ）×１００≦９５、で示される範囲
   内にあることを特徴とする特許請求項第１項及び第２項
   記載のゴム物品補強用スチ−ルコ−ド。
4. 【請求項４】 請求項第１項乃至第３項記載のゴム物品
   補強用スチ−ルコ−ドを補強材としてゴム中に埋設した
   ことを特徴とするゴム複合体。