JPH0790784A - ゴム物品補強用金属コード及びこれとゴムとの複合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイヤ、コンベアベルト、高圧ホースなどの
軽量化と耐久性向上を可能ならしめる耐食性、耐疲労
性、耐エッヂセパレーション性に優れた２乃至３本撚り
のコンパクトなゴム補強用金属コードを提供する。 【構成】 表面に金属めっきを施した金属フィラメント
１、２を撚りの締まった状態に撚り合わせる。金属フィ
ラメント１は、撚り合わせ前に撚り合わせ方向に巻く螺
旋波状のくせを施し、撚り合わせ後もピッチｐｗ＝０．
２〜０．５Ｐ（Ｐ＝コード撚りピッチ）、高さｈ＝０．
０５〜０．３５mmの波形状を保有させる。また、この金
属フィラメント１にコード切断時に開放される内部応力
をもたせ、その応力でコード端末に金属フィラメント１
が突き出るようにしておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性、耐疲労性及び
耐エッヂセパレーション性に優れたゴム物品補強用の金
属コードと、これを補強材としてゴム中に埋設して作ら
れたタイヤ、コンベアベルト、高圧ホース等のゴム複合
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴム物品の補強に用いられる金属コード
は、通常、高炭素鋼線（ＪＩＳ Ｇ３５０２ピアノ線
材）を素材として、ゴムとの接着性を付与するために表
面にブラス、銅、亜鉛などの金属めっきを施し、直径
０．１〜０．５mmまで伸線加工したものを単撚り、複撚
り、または層撚りしたものであり、自動車タイヤ、コン
ベアベルト、高圧ホースなどの補強材として広く用いら
れている。例えば、乗用車用ラジアルタイヤにはベルト
部補強材料として４本または５本の金属フィラメントを
撚り合わされた１×４または１×５の単撚り構造の金属
コードが使用されている。

【０００３】このゴム補強用材料としての金属コードに
要求される品質特性には、ゴムとの接着性、耐食性、耐
疲労性、並びに他の種々の機械的性能（切断荷重、剛性
など）がある。これらのうち、耐食性に関しては、ゴム
中に埋設された金属コードにゴム未被覆部が存在する
と、タイヤが走行中に石や釘などを踏んで切り傷を受
け、その傷が金属コードまで達したとき、コードが傷を
伝って浸透する水分により短期間のうちに腐食し、コー
ドの切断荷重や耐疲労性が低下する。また、コードとゴ
ムとの接着性が低下し、剥離してタイヤのセパレーショ
ンによる品質トラブルを起こす恐れもある。

【０００４】一般によく用いられる前述の１×４または
１×５のクローズドコードは、図５に示すような断面形
状をしており、コード中央部に空洞が存在する。このた
めに、これらの金属コードをゴム中に埋設すると、コー
ド内部にゴムが浸入せず、ゴムによる被覆がなされない
中空スペースが生じる。このような中空スペースを内部
にもつ金属コードとゴムの複合体は、水分の浸透で金属
コードの腐食や金属コードとゴム間のセパレーション等
の品質トラブルを起こすため短寿命となる。

【０００５】この問題を解決するために、ゴム未被覆部
を無くする金属コードの改良が試みられている。例え
ば、特開昭５５−９０９６２号では図６に示すように金
属フィラメント２相互間に隙間があるように撚り合わせ
たオープンコードが提案され、また、特公昭５８−３１
４３８号では図７に示すようにコード内部にほとんど空
洞が存在しない２（平行）＋２コードが提案されて両者
ともタイヤ用の補強材料として既に実用化されている。

【０００６】一方、近年の環境保護の高まりから、自動
車の排ガス量を減らすための開発が種々行なわれてい
る。低燃費化は排ガス量の抑制に直結するのでこの面で
の開発は特に盛んであり、自動車用タイヤにおいても転
がり抵抗の低減や重量減の観点から、軽量化の強い要求
がある。このため、金属コードの直径を小さくし、さら
に被覆ゴムの厚さが薄くて済むようにコードの撚り構成
を簡素化する試みがなされている。例えば、特開昭６２
−１１７８９３号や特開昭６２−２３４９２１号には、
図３に示すように２本の金属フィラメント２を撚り合わ
せただけの非常に簡素な１×２コードが提案されてい
る。このコードは、内部に空洞が存在しないのでフィラ
メント接触部以外は埋設ゴムで被覆され、耐食性も極め
て優れている。また、特開平２−２２９２８６号には、
２本の金属フィラメントの撚り合わせくせ付けの度合を
適正範囲に設定することによって２本の金属フィラメン
ト間に部分的に隙間を設け、これによりゴム被覆率をさ
らに改善して耐食性を向上させた１×２の改良コードが
提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６２−１１
７８９３号や特開昭６２−２３４９２１号に開示された
１×２コードは、埋設ゴムに被覆され耐食性に優れてい
るばかりでなく、最小単位の撚り本数で構成されている
ため自動車用タイヤの軽量化にも適しているが、一方で
は次の欠点を有する。即ち、実際に乗用車用タイヤにお
いて従来よく使用される１×４または１×５コードに代
えて１×２コードを使用する場合、金属コードの強力や
剛性等を考慮して撚り本数が少なくなった分を補うため
に従来よりもフィラメントの直径を太くしたものが用い
られる。ところが、ゴム中に置かれる金属コードの切断
端面部は金属めっきが無いためゴムとの接着性が皆無で
あるのに、外力が加わったときにこの部分に集中する応
力は撚り本数が少なくフィラメント径が太径である程大
きくなり、このため、１×２コードを用いると１×４又
は１×５コード使用時に比してエッヂセパレーションが
発生し易く、これが起点となって種々の品質トラブルを
起こすため製品が短寿命になる。

【０００８】また、１×２コードは図３の（ｂ）、
（ｃ）からも分るように、コードの横断面をみると、金
属フィラメント２が水平あるいは垂直に配列された形態
となっており、長手方向に凹凸の大きい不均一な構造と
なっている。

【０００９】このようにフィラメントの直径が大きく、
また、長手方向に不均一な構造になっているとコードの
耐疲労性（曲げ疲労や圧縮疲労）が悪くなる。特に、乗
用車用タイヤのベルト部に使用した場合、急速な旋回時
に生じるタイヤベルト部のバックリング現象により金属
コードに圧縮応力が繰り返し負荷されるが、この繰り返
しバックリング現象に対する圧縮疲労性が悪いという問
題がある。

【００１０】そこで、本発明は、耐食性や軽量化に優れ
た１×２コードに代表される２乃至３本撚りコードに関
し、従来問題となっていたコード端面未接着部に起因す
るエッヂセパレーションの防止性能及び曲げ疲労や圧縮
疲労のような耐疲労性を改良した金属コードと、このコ
ードを補強材料として耐久性を向上させたタイヤ、コン
ベアベルト、高圧ホース等のゴム複合物を提供しようと
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに開発した本発明の金属コードは、表面に金属めっき
を施したｎ本（ｎ＝２又は３）の金属フィラメントを１
×ｎの単撚り構造に撚り合わせて成る金属コードであっ
て、各金属フィラメントが撚りの締まった状態に撚り合
わされ、さらに、その中の少なくとも１本の金属フィラ
メントＡは撚り合わせによって付くくせのみを有し、一
方、他の金属フィラメントＢは撚り合わせによって付く
くせ以外に波のピッチｐｗがコード撚りピッチＰの０．
２〜０．５倍、波の高さｈが０．０５〜０．３５mm、波
の巻き方向が撚り方向と同じ向きの螺旋波状のくせとコ
ード両端の切断時に開放される内部応力とを有し、その
内部応力の開放下では金属フィラメントＢの端部が金属
フィラメントＡよりもコード長手方向に突き出てコード
端末が金属フィラメントＢのみによって構成されること
を特徴とするものである。

【００１２】この金属コードは、両端切断時に金属フィ
ラメントＢが金属フィラメントＡの端部から突き出る長
さの平均値について次式を満足させたものが好ましい。

【００１３】

【数２】

【００１４】また、金属フィラメントＢは、コード撚り
合わせ前に螺旋波状のくせを付けてから撚り合わせる
が、その事前のくせ付けの波の高さｈ₁ が０．１８〜
０．５０mmの範囲に収まっているものがよい。

【００１５】かかる金属コードを、天然ゴム、又は合成
ゴムを主体とするゴム中に補強材として埋設して作られ
るタイヤ、コンベアベルト、高圧ホース等が本発明のゴ
ム複合物であって、この複合物は、同じ２本撚りコード
を用いた従来の複合物に比べて耐久性に優れる。

【００１６】このほか、金属フィラメントの表面に施す
金属めっきは、ゴムとの接着性に優れる黄銅、銅、亜
鉛、或いは黄銅にＣｏ、Ｎｉ、Ｓｎ等の元素を添加した
三元合金等のめっきが望ましい。

【００１７】

【作用】本発明の金属コードは、撚りの締まった状態に
撚り合わせてあり、この状態で撚り合わせによって付く
くせ以外に小さい波状のくせを有する金属フィラメント
Ｂが隣接フィラメントに対し局部的にほぼ接触して接触
点間において隣接フィラメントとの間に内部へのゴム浸
入に必要な隙間を生じさせる。また、小さな螺旋波状の
くせがフィラメントに伸びの余裕と外力を吸収するばね
効果を生じさせるので曲げ疲労性の低下や撚りの安定の
悪化もない。

【００１８】加えて、撚り合わせ前の螺旋波状のくせ
は、仮撚り装置による仮撚り、解撚で複数本の金属フィ
ラメントに同時に形成したり、個々の金属フィラメント
に千鳥配列のくせ付けピンでくせ付けしながらそのピン
を金属フィラメントの軸周りに回転させて金属フィラメ
ントにひねりを加えることによって形成でき、容易に得
られるので製造面で不利になることもない。

【００１９】さらに、コード切断時に開放される金属フ
ィラメントＢの内部応力も、撚り合わせ時の張力に差を
つける（金属フィラメントＢを金属フィラメントＡより
も小さくする）ことによって簡単に保有させることがで
きる。その応力によりコード両端の切断時に金属フィラ
メントＢの端部が金属フィラメントＡの両端より外側に
突き出るのでコード端面のゴムに対する未接着部の位置
が分散され、これにより外力が加わったときにコード端
部に働く応力も分散される。従って、この発明によれ
ば、ゴム物品補強用金属コードに要求される他の諸特性
に悪影響を及ぼさずにゴムの浸透性を改善し、併せてエ
ッヂセパレーションも防止することができ、ゴム物品の
格段の耐久性向上につながる。

【００２０】ここで、撚り合わせ状態での螺旋波状のく
せについて、そのピッチｐｗを金属コードの撚りピッチ
の０．２〜０．５倍、波の高さｈを０．０５〜０．３５
mmに限定したのは以下の理由による。即ち、ピッチｐｗ
が大き過ぎるとコード撚り合わせ時に各種ガイドとの摩
擦抵抗などにより、くせが消える傾向にあり、耐疲労性
の向上効果が薄れる。また、そのピッチｐｗが小さ過ぎ
ると金属フィラメントＢに付加されるねじれ量が大きく
なってコード強力の低下が著しくなったり、フィラメン
ト間隙間が小さ過ぎてゴムの浸透性が低下したりする。

【００２１】これらの不具合を回避する上での好ましい
値として、コード撚りピッチＰの０．２〜０．５倍のく
せ付けピッチを選んだ。また、波の高さｈは、これが大
きくなるに従い外力に対する緩和作用も増大し耐疲労性
向上に効果があるので、金属フィラメント間にゴムが浸
透できる隙間の大きさを考慮してその下限を０．０５mm
とした。また、この高さｈが過大であるコード径が大き
くなったり、コードの撚り均一性の維持が難しくなった
りするので、直径が一般的な範囲にある金属フィラメン
トを用いてコードの撚りピッチを一般的な範囲に定める
ケースの上限を０．３５mmとした。

【００２２】次に、コード両端切断時に、波付けした金
属フィラメントＢが波付けしていないフィラメントＡの
端部からコード長手方向外側に突き出る長さΔｌの平均
値について、上に記した式を満足させる範囲にするのが
望ましいとした理由を述べる。

【００２３】先ず、前提として、撚り合わせ後の金属フ
ィラメントに内在してコード切断時に開放される応力
は、コード製造時の諸条件にもよるがコード端部より内
側へ２．５ｍのところまでしか影響しないので、コード
の切断長さｌは５ｍを上限として考えることができる。
Δｌが変化するのはｌが５ｍ以下のときである。

【００２４】さて、このΔｌの長さの変化であるが、こ
れは、金属フィラメントＢにピッチｐｗでくせ付けした
波の撚り合わせ前後の高さの差Δｈ（ｈ＝ｈ₁ −ｈ）相
当分で生じると考えられる。そこで、螺旋波の形状を略
円形と考えてΔｈがｍｉｎのときを下限、Δｈがｍａｘ
のときを上限とすれば、Δｌの平均値について前式が成
立する。なお、撚り合わせる前の波の高さｈ₁ を０．１
８〜０．５０mmの範囲となす場合、適切な製造条件の下
ではΔｈのｍｉｎは０．１０mm程度、ｍａｘは０．３０
mm程度となるので、これを前式に代入すれば△ｌの平均
値の具体的な数字が求まる。

【００２５】一方、撚り合わせ状態で小さな波状のくせ
を保有させるために撚り合わせ前に金属フィラメントＢ
に付ける波状のくせ付けについて、その高さｈ₁ を０．
１８〜０．５０mm、波の巻き方向は撚り合わせ方向と同
じ向きが好ましいとしたのは以下の理由による。まず、
螺旋波の巻き方向を撚り合わせ方向と同じにすることは
極めて重要である。反対方向にすると、螺旋波状のくせ
が撚り合わせ時に戻されて波のピッチが大きくなるので
撚り合わせ状態のピッチよりも更に細かい波状のくせを
付ける必要があり、製造が難しくなるだけでなく、波状
のくせの戻りも不均一になり易く、特にバンチャー型撚
線機では撚りが安定しにくい。同じ方向にすると、螺旋
波状のくせが撚り合わせ時に付加されてくせ付けした波
のピッチが小さくなるので、撚り合わせ状態の波のピッ
チより大きい螺旋波状のくせを付ければよく、製造が容
易になる。また、撚りも安定する。従って、撚り合わせ
前の波のピッチは撚り合わせ時の付加量を考慮して撚り
合わせ後のピッチｐｗよりも大きくし、撚りピッチの
０．２５〜１．０倍とするのが望ましい。また、波の高
さｈ₁ は、撚り合わせ過程でくせ付けピッチの減少に伴
い小さくなると共に、撚り合わせローラや撚り合わせ後
の伸直ローラ等の接触によるしごきでさらに低下するの
で、これらの低下量を考慮して撚り合わせ状態での高さ
ｈよりも大きい０．１８〜０．５０mmとした。

【００２６】なお、くせ付けする螺旋波のピッチ及び高
さは図３に示すように定義するものである。

【００２７】金属フィラメントの直径は通常０．１〜
０．５mmの範囲のものが用いられる。本発明のように２
本の金属フィラメントを撚り合わせた金属コードではフ
ィラメント直径は０．２７〜０．３５mmの範囲がより好
ましい。また異径の金属フィラメントを撚り合わせても
よい。さらに、各金属フィラメントの撚りピッチも５〜
２０mmの範囲で同一にするのが望ましい。５mm未満では
コード製造時の生産性が低下し、逆に２０mmを越えると
コード切断時の端末ばらけや可撓性の低下が生じる。

【００２８】本発明のように２本乃至３本撚りの場合、
実用的には１０〜１６mmの撚りピッチが望ましい。

【００２９】

【実施例】図１及び図２に、本発明の金属コードの一例
を示す。図１の金属コードは１×３の撚り構造、図２の
金属コードは１×２の撚り構造になっている。これ等の
金属コードは、事前に螺旋波状のくせ付けを施した金属
フィラメント１（本発明でいう金属フィラメントＢ）
と、螺旋波状のくせを付けていない金属フィラメント２
（本発明でいう金属フィラメントＡ）とを、金属フィラ
メント１の張力を金属フィラメント２のそれよりも小さ
くして撚りの締まった状態に撚り合わせてある。金属フ
ィラメント１、２は勿論表面に金属めっきを施したもの
である。このコードは、図１（Ｉ）のａ−ａ点とｃ−ｃ
点をカット点として所定の長さ（≦５ｍ）に切断する
と、内部応力が開放されて両端の切断点ａ−ａ、ｂ−ｂ
の位置から金属フィラメント１が図１（II）に示すよう
にコード長手方向の外側に突き出る。

【００３０】また、内部応力が開放された後にも、金属
フィラメント１は小円ｄに内接しながらフィラメントの
長手方向に小さな螺旋を描き、さらにこの状態で大円Ｄ
に内接しながらコード長手方向に大きな螺旋を描いた状
態になっている。従って、隣接フィラメントとの間に、
小円ｄと金属フィラメント２との径差（これが波の高さ
の残存量ｈになる）による隙間が生じてゴムがコードの
内部へ浸入する。また金属フィラメント１に付与された
くせは小さな螺旋波状を呈しているので曲げ疲労性が低
下することもない。さらに、コード端部がくせ付けフィ
ラメント１だけで占められるのでゴムが接着しない端部
の断面積を減じることができ、エッヂセパレーションの
防止に有効である。

【００３１】なお、図１の３本撚りのコードは、金属フ
ィラメントの２本に螺旋波状のくせを付けてもよい。

【００３２】以下に、より詳細な実施例について記す。

【００３３】直径が０．２７mmのブラスめっき金属フィ
ラメント３本のうち２本に螺旋波状のくせを付けて他の
１本と撚り合わせ、１×３の撚り構造の金属コード（実
施例１）を得た。

【００３４】また、くせ付けする螺旋波の寸法諸元を変
えて実施例２、３と比較例２のコードも作った。

【００３５】さらに、直径０．３０mmのブラスめっき金
属フィラメント２本のうち１本に螺旋波状のくせを付け
て他の１本と撚り合わせ、図２に示す１×２の撚り構造
の金属コード（実施例４）を得た。また、この１×２の
コードについても螺旋波の寸法諸元を変えたもの（実施
例５、６と比較例４）を作った。

【００３６】以上の試料のほかに、１×３×０．２７の
クローズコード（比較例１）、並びに図３に示す１×２
×０．３０のクローズコード（比較例３）も準備した。

【００３７】次に、これ等の試料を用いて耐食性の代用
特性であるゴム中に埋設したときのゴム被覆率を測定
し、また耐疲労性の代用特性としてコードとゴムの複合
体についてのコード軸方向圧縮疲労試験を実施した。さ
らに、耐エッヂセパレーション性の指標としてコード両
端切断時にくせ付けフィラメントがコード長手方向外側
へ突き出す長さΔｌの平均値を測定した。

【００３８】その結果を表１にまとめて示す。

【００３９】同表から判るように、実施例１〜６は、比
較例１、３の従来コードに比べてゴム浸透性が改善さ
れ、ゴム被覆率が非常に良く、圧縮疲労試験による耐疲
労性及びコード切断時のくせ付けフィラメントの突き出
し長さの平均値も比較例１、２又は３、４より優れた結
果が得られている。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属コー
ドは、撚り合わせによって付くくせのみを保有する金属
フィラメントＡと、撚り合わせによって付くくせ以外に
小さな螺旋波状のくせとコード両端の切断時に開放され
る内部応力とを保有する金属フィラメントＢをそれ等の
合計本数が２乃至３本となるように組合わせて構成され
ており、螺旋波によるフィラメント間隙間の確保と外力
の緩和作用が得られる。従って、単純曲げや圧縮曲げに
関する耐疲労性が向上する。また、フィラメント間に生
じた隙間によりゴム被覆率が改善されるため、耐食性が
向上し、フレッチング摩耗も減少する。

【００４２】さらに、使用時には、コード端末部が金属
フィラメントＢのみで構成されてゴムが接着しないコー
ド端部の断面積が減じられるので、コード端部を起点と
するエッヂセパレーションも抑制される。

【００４３】従って、かかる本発明の金属コードを補強
材として埋設したタイヤ、コンベヤベルト、高圧ホース
などのゴム複合物は、耐疲労性、耐食性、及び耐剥離性
が高まって耐久性が向上し、軽量化も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ｉ） 本発明の金属コードの一例を示す外観
図 （ｂ） 同上のｂ−ｂ線部の断面図 （II） 上記コードの切断後の外観図 （ｂ） 同上のｂ−ｂ線部の断面図

【図２】（Ｉ） 他の実施例の外観図 （ｂ） 同上のｂ−ｂ線部の断面図 （II） 上記コードの切断後の外観図 （ｂ） 同上のｂ−ｂ線部の断面図

【図３】（ａ） 従来のクローズドコードを示す図 （ｂ） （ａ）図のｂ−ｂ線部の断面図 （ｃ） 同じくｃ−ｃ線部の断面図

【図４】金属フィラメントＢに付す螺旋波のピッチと高
さを表す図

【図５】（ａ） １×５のクローズドコードの断面図 （ｂ） １×４のクローズドコードの断面図

【図６】１×５オープンコードの断面図

【図７】２（平行）＋２コードの断面図

【符号の説明】

１ 螺旋波状のくせをつけた金属フィラメント ２ 螺旋波状のくせをつけていない金属フィラメント ３ 本発明の金属コード ４ 従来のクローズドコード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に金属めっきを施したｎ本（ｎ＝２
   又は３）の金属フィラメントを１×ｎの単撚り構造に撚
   り合わせて成る金属コードであって、各金属フィラメン
   トが撚りの締まった状態に撚り合わされ、さらに、その
   中の少なくとも１本の金属フィラメントＡは撚り合わせ
   によって付くくせのみを有し、一方、他の金属フィラメ
   ントＢは撚り合わせによって付くくせ以外に波のピッチ
   ｐｗがコード撚りピッチＰの０．２〜０．５倍、波の高
   さｈが０．０５〜０．３５mm、波の巻き方向が撚り方向
   と同じ向きの螺旋波状のくせとコード両端の切断時に開
   放される内部応力とを有し、その内部応力の開放下では
   金属フィラメントＢの端部が金属フィラメントＡよりも
   コード長手方向に突き出てコード端末が金属フィラメン
   トＢのみによって構成されることを特徴とするゴム物品
   補強用金属コード。
2. 【請求項２】 コード両端の切断時に金属フィラメント
   Ｂが金属フィラメントＡの端部から突き出る長さの平均
   値について次式を満足させた請求項１記載のゴム物品補
   強用金属コード。 【数１】
3. 【請求項３】 前記金属フィラメントＢは、コード撚り
   合わせ前に波の高さｈが、０．１８〜０．５０mmの螺旋
   波状のくせを付してこれを撚り合わせてあり、その撚り
   合わせで波の高さがｈ₁ からｈ（＝０．０５〜０．３５
   mm）に変化している請求項１又は２記載のゴム物品補強
   用金属コード。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載のゴム物品補
   強用金属コードを天然ゴム、又は合成ゴムを主体とする
   ゴム中に補強材として埋設して作られたタイヤ、コンベ
   アベルト、高圧ホース等のゴム複合物。