JPH09273090A

JPH09273090A - 金属コード及びこれとゴムとの複合物

Info

Publication number: JPH09273090A
Application number: JP8082171A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Okamoto; 賢一岡本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】タイヤ、コンベヤベルト、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
に優れた２本撚り構造のコンパクトなゴム補強用の金属
コードを提供する。【解決手段】２本の金属フィラメント１をくせ付けし
て撚り合わせ、撚り合わせ状態においてその２本の金属
フィラメントに撚り合わせによるくせ以外に、ピッチが
コード撚りピッチの０．２０〜０．５０倍、フィラメン
ト径方向の高さが０．０５〜０．２５ｍｍで波の巻き方
向が撚り合わせ方向と同じ方向と同じ向きの擬似螺旋波
状のくせを保有させる。かかる金属コードは、各金属フ
ィラメントに施された細かいくせによるばね効果で外部
エネルギーを吸収し、フィラメントに加わる外力を緩和
するので繰り返し単純曲げや圧縮曲げに対する耐疲労性
が向上する。また、各フィラメントが不連続に接し、接
触部間の隙間を通してゴムが浸透するのでゴム被覆率が
高まって耐食性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性及び耐疲労
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、コンベヤベ
ルト、高圧ホース等の複合物に関する。

【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（ＪＩＳＧ３５０２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
ンベヤベルト、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等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４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５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６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６２−１
１７８９３号や特開昭６２−２３４９２１号には、図２
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
ているという特長を有している。また、特開平２−２２
９２８６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大きくしたものが用
られる。また、１×２コードは図２の（ｂ）、（ｃ）か
らも分かるように、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。

【０００８】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と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。

【０００９】そこで、本発明は、耐食性や軽量化に優れ
た１×２コードに関し、従来問題となっていた曲げ疲労
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、コンベヤベルト、高圧ホース等の複合体を提供しよ
うとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、２本の金属フィラメントを撚り合わ
せて成る金属コードであって、両金属フィラメントが撚
り合わせ状態において撚り合わせくせ（撚り合わせによ
る螺旋形状）以外に、ピッチｐがコード撚りピッチＰの
０．２０〜０．５０倍、フィラメント径方向の高さｈが
０．０５〜０．２５ｍｍで波の巻き方向が撚り合わせ方
向と同じ向きの擬似螺旋形状のくせを有するようにした
ものである。

【００１１】このような金属コードは、撚り合わせる前
に、両金属フィラメントに好ましくはピッチｐ₁が撚り
ピッチＰの０．２５〜０．５５倍、フィラメント径方向
の高さｈ₁が０．１５〜０．４０ｍｍの二次元のくせを
施し、その後、両金属フィラメントをピッチｐ₁が前述
のｐに、高さｈ₁がｈに変わるように撚り合わせること
によって得られる。

【００１２】このときの撚り合わせピッチＰは１０ｍｍ
以上とし、フィラメントの直径は０．２８〜０．４０ｍ
ｍの範囲であるのが好ましく、金属フィラメントの二次
元の事前のくせ付けは２本共施す必要がある。１本だけ
だと、外力をかけた時荷重負担が、くせを施していない
フィラメントに集中し、コードの切断荷重が低下した
り、耐疲労性が低下したりする。

【００１３】かかる金属コードを補強材として、天然ゴ
ム又は合成ゴムを主体とするゴム中に埋設して作られる
タイヤ、コンベヤベルト、高圧ホース等が本発明の複合
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。

【００１４】なお、金属フィラメントの表面には、ゴム
との接着性を良くするために、ブラス、銅、亜鉛、ある
いはブラスにＣｏ，Ｎｉ，Ｓｎ等の元素を含んだ三元合
金等の金属めっきを被覆しておくのが望ましい。

【００１５】このように、２本の金属フィラメントを撚
り合わせ、撚り合わせ状態において２本の金属コードに
撚り合わせくせ以外に擬似螺旋波状のくせを保有させた
本発明の金属コードは、例えば、撚り合わせ前に一対の
噛み合わせ歯車の間に金属フィラメントを通過させるこ
とによって二次元の小さいくせを付加し、くせのついた
２本のフィラメントを撚り合わせる方法等により、比較
的簡単に製造することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の金属コードは、図１に示
すように、２本の金属フィラメント１、１が撚り合わせ
た状態でコード撚りピッチよりも小さい擬似螺旋波状の
くせを有しているので、例えば乗用車用タイヤのトレッ
ド部に補強材料として使用した場合、悪路での曲げ変形
や急速旋回時のバックリング現象による座屈変形でコー
ドに単純曲げあるいは圧縮を伴う曲げが負荷されても、
各金属フィラメントに施された擬似螺旋波状のくせによ
るばね効果で外部エネルギーを吸収し、フィラメントに
加わる外力を緩和する働きがあり、繰り返し単純曲げあ
るいは圧縮曲げに対する耐疲労性が向上する。さらに、
特開昭６２−１１７８９３号や特開昭６２−２３４９２
１号に開示されている２本撚りコードでは、各フィラメ
ントが連続的に相互接触する。これに対し、本発明のコ
ードは小さい擬似螺旋波状のくせを有しているので、不
連続な接触状態を呈しており、接触部間においてフィラ
メント相互間に隙間が生じている。この隙間を通してゴ
ムの浸透が行われるため前２者のコードに比べてゴム被
覆率が良くなり、より一層の耐食性向上を達成すること
ができる。また、フィラメント相互の接触部分が非常に
少なくなっているのでフレッチング摩耗が減少するとい
う利点もある。特開平２−２２９２８６号には２本の金
属フィラメント間に部分的に隙間を設けてゴム被覆率を
改善したオープンタイプの金属コードが開示されている
が、これは、本発明のように撚り合わせ以外の小さい擬
似螺旋波状のくせを施していないので耐疲労性が悪い。

【００１７】金属フィラメントに小さい波状のくせ付け
を施したコードとして、特開平２−３０７９９４号は、
３本以上の金属フィラメントの内、少なくとも１本のフ
ィラメントを、一対のかみ合い状歯車の歯面間に通して
ここでジグザグ状にくせ付けしたのち撚り合わせ、フィ
ラメント間に設けた隙間によってゴム浸透性を改善する
ことを提案しているが、この方法では全フィラメントに
ジグザグ状にくせを付加していないので、得られた金属
コードは切断荷重の低下や耐疲労性が著しく低下する。
実公昭６０−６４７５号もスパイラル状にくせ付けした
金属フィラメントをラッピングワイヤで並行に束ねてフ
ィラメント間に隙間を生じさせた安価な金属コードを提
案しているが、これは撚り合わされていないので可撓性
が充分ではなく、タイヤ製造時の成型性やタイヤ走行時
の乗心地性が悪くなるという欠点がある。また、特公昭
６３−６３２９３号には、くせ付けされていない２本撚
りのコアの周りに螺旋状にくせ付けされた６本のフィラ
メントを撚り合わせた２層撚り構造の金属コードが開示
されているが、このコードは撚り本数が多いので自動車
タイヤの軽量化に適さず、コスト増にもつながる。さら
に、くせ付けされていない２本撚りのストランドをコア
として用いているので品質的にも問題がある。

【００１８】本発明の金属コードは、このような問題点
をも解決し、耐疲労性や耐食性を向上させており、ゴム
物品の耐久性改善に優れた効果を奏する。

【００１９】ここで、撚り合わせ状態での擬似螺旋波状
のくせについて、そのピッチｐを金属コードの撚りピッ
チの０．２０〜０．５０倍、フィラメント径方向のくせ
付け高さｈを０．０５〜０．２５ｍｍとしたのは以下の
理由による。即ち、ピッチｐ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ｐが小さ過ぎると金属フィラメントに付加さ
れる屈曲箇所が多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。

【００２０】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０．２０〜０．５０倍
のくせ付けピッチを選んだ。また、くせ付けの径方向の
大きさ（くせ付け高さ）ｈは、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、波状のくせ付けを施した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、このくせ付け高さｈが過大であ
ると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上
記の範囲に定めるケースでの上限を０．２５ｍｍとし
た。

【００２１】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行う二次元のくせ付
けについて、ピッチｐ₁が撚りピッチＰの０．２５〜
０．５５倍の範囲にするのが好ましいとしたのは以下の
理由による。本発明の金属コードは、二度撚り撚線機で
撚り合わせるのが効果的である。そこで、撚り合わせ前
の二次元の波状のくせ付けピッチｐ₁は撚り合わせ時の
撚りピッチＰなる付加量を考慮して撚り合わせ後のくせ
付けピッチｐよりも大きくし、上限は撚りピッチＰより
大きくなると消滅し易くなるため、撚りピッチＰの０．
２５〜０．５５倍とした。また、撚り合わせ前に行う二
次元のくせ付けにおいて、フィラメント径方向のくせ付
け高さｈ₁を０．１５〜０．４０ｍｍの範囲によるのが
好ましいとしたのは、くせ付け高さ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のくせ付け高さｈより大きくし
たためである。

【００２２】なお、擬似螺旋波状くせのくせ付けピッチ
及びくせ付け高さは図３に示すように定義するものであ
る。

【００２３】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０．２８〜０．４０ｍｍ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。

【００２４】本発明のように２本撚りの場合、実用的に
は１０〜１６ｍｍの撚りピッチが望ましい。

【００２５】

【実施例】直径が０．３ｍｍのブラスめっきした金属フ
ィラメント２本を用いて、撚りピッチ１４ｍｍで撚り合
わせ、図１に示すような構造の擬似螺旋波付きコード
（Ｓ・Ｃ）３を作成した（実施例１）。このコードは、
撚り合わせ状態で２本の金属フィラメント１、１が、撚
りによるくせの外に、径方向くせ付け高さが共に０．０
７ｍｍ、くせ付けピッチがコード撚りピッチの０．２４
倍のくせを有し、二重の螺旋を描いた状態になってい
る。即ち、各金属フィラメントは、径ｄの円に内接して
コード撚りピッチの０．２４倍のピッチで不規則な擬似
螺旋を描き、一方、径ｄの円はコード径を決める径Ｄの
円に内接してコードの撚りピッチ（ここでは１４ｍｍ）
で螺旋を描くため、フィラメントの各々は二重螺旋を描
くことになる。

【００２６】また、同じ金属フィラメントを用いて撚り
合わせ状態でのくせ付け高さが０．１２ｍｍ、くせ付け
ピッチがコード撚りピッチの０．４１倍となるＳ・Ｃ
（実施例２）、くせ付け高さが０．１７ｍｍ、くせ付け
ピッチがコード撚りピッチの０．２０倍となるＳ・Ｃ
（実施例３）、並びにくせ付け高さが０．０４ｍｍ、く
せ付けピッチがコード撚りピッチの０．５６倍となるＳ
・Ｃ（比較例２）も作った。

【００２７】さらに、比較例１として図２に示す従来の
１×２×０．３０の撚り構造のコンパクトコード（Ｃ・
Ｃ）４も用意した。

【００２８】また、直径が０，２８ｍｍのブラスめっき
した金属フィラメント２本を用いて、撚りピッチ１２ｍ
ｍで撚り合わせ、上記と同様の擬似螺旋波付きコード
（Ｓ・Ｃ）を作成した（実施例４）。

【００２９】このコードは、撚り合わせ状態で２本の金
属フィラメント１、１が、径方向くせ付け高さが共に
０．０６ｍｍ、くせ付けピッチがコード撚りピッチの
０．２３倍のくせを有し、二重の螺旋を描いた状態にな
っている。

【００３０】また同じ金属フィラメントを用いて撚り合
わせ状態でのくせ付け高さが０．１４ｍｍ、くせ付けピ
ッチがコード撚りピッチの０．３７倍となるＳ・Ｃ（実
施例５）、くせ付け高さが０．２０ｍｍ、くせ付けピッ
チがコード撚りピッチの０．２５倍となるＳ・Ｃ（実施
例６）並びにくせ付け高さが０．０５ｍｍ、くせ付けピ
ッチがコード撚りピッチの０．５７倍となるＳ・Ｃ（比
較例４）も作った。

【００３１】さらに、比較例３として図２に示す従来の
１×２×０．２８の撚り構造のコンパクトコード（Ｃ・
Ｃ）４も用意した。

【００３２】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単体での屈
曲疲労試験、並びに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。その結果を表１に
示す。

【００３３】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なっている。また、屈曲疲
労試験及び圧縮疲労試験による耐疲労性も比較例１、２
又は３、４より優れた結果が得られている。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属コー
ドは、撚り合わせ後に小さい擬似螺旋波状のくせを保有
する２本の金属フィラメントから構成されているので、
単純曲げや圧縮曲げによる耐疲労性が向上し、さらにフ
ィラメント間に設けられた隙間によりゴム被覆率が改善
され耐食性向上やフレッチング摩耗減少にも効果があ
る。従って、上記の金属コードとゴムによって構成され
るタイヤ、コンベヤベルト、高圧ホースなどの複合体
は、耐疲労性、耐食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】本発明の金属コードの一例を示す図であり、
（ａ）は外観を、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線部の断面
を、（ｃ）は同じくｃ−ｃ線部の断面を表わしている。

【図２】従来の２本撚りコンパクトコードを示す図であ
り、（ａ）は外観を、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線部の断
面を、（ｃ）は同じくｃ−ｃ線部の断面を表わしてい
る。

【図３】擬似螺旋波状のくせ付けを施した金属フィラメ
ントの平面模式図。

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

【図５】１×５のオープンコードの断面図。

【図６】２（平行）＋２コードの断面図。

【符号の説明】

１・・・小さい擬似螺旋波状のくせ付けをした金属フィ
ラメント２・・・小さい擬似螺旋波状のくせ付けをしていない金
属フィラメント３・・・金属コード（Ｓ・Ｃ）４・・・金属コード（Ｃ・Ｃ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６０Ｃ 9/00 Ｆ１６Ｌ 11/08 ＡＦ１６Ｌ 11/08 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の金属フィラメントを撚り合わせて
なる金属コードであって、両金属フィラメントが撚り合
わせ状態において、撚り合わせくせ以外にピッチｐがコ
ード撚りピッチＰの０．２０〜０．５０倍、フィラメン
ト径方向の高さｈが０．０５〜０．２５ｍｍで波の巻き
方向が撚り合わせ方向と同じ向きの擬似螺旋波状のくせ
を有していることを特徴とする金属コード。
【請求項２】前記金属フィラメントは、ピッチｐ₁が
撚りピッチＰの０．２５〜０．５５倍、フィラメント径
方向の高さｈ₁が０．１５〜０．４０ｍｍの二次元のく
せを事前に施してこれらを撚り合わせてある請求項１記
載の金属コード。
【請求項３】前記金属フィラメントの撚り合わせピッ
チＰが１０ｍｍ以上である請求項１又は請求項２記載の
金属コード。
【請求項４】前記金属フィラメントの直径が０．２８
〜０．４０ｍｍの範囲である請求項１〜３のいずれか１
項に記載の金属コード。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の金
属コードを補強材として天然ゴム又は合成ゴムを主体と
するゴム中に埋設して作られているタイヤ、コンベヤベ
ルト、高圧ホース等の複合物。