JPH09279493A - ゴム製品補強用スチールコード及びゴム複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】まとまり性、耐疲労性およびゴム浸透性が良好
でしかも製造コストが特に安い簡素化したスチールコー
ドを提供する。 【解決手段】８〜１９本の素線を同一方向に同一撚りピ
ッチで同時に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコード
であり、コードの撚りピッチ長さが４０ｍｍ以上であ
り、コードの長手方向で素線同士の交差部が略周期的に
存在する。しかも、該コードの各素線が撚り合わせによ
る波くせに比較してピッチ長さ及び高さがともに小さい
連続小波くせを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は搬送用ベルトや自動
車用ラジアルタイヤ等のゴム製品の補強材として用いら
れるスチールコード及びこれを用いたゴム複合体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】搬送用ベルトや自動車用ラジアルタイヤ
等のゴム製品の補強材として、亜鉛めっきや真鍮めっき
を施した強度の高い素線(ワイヤ)を複数本撚り合わせた
スチールコードが用いられている。このスチールコード
は上記ゴム製品において、ゴム中に多数本が平行に配列
されて補強層を形成し、この補強層が１枚または複数枚
重ねられて使用されている。たとえば、トラック・バス
用のラジアルタイヤにおいては、カーカス部の補強用ス
チールコードとして、図５(a)(b)に断面を示すような３
本の素線を撚り合わせた芯ストランドの周りに７〜９本
の側素線を撚り合わせた２層構造のものが用いられてい
る。また、搬送用ベルト等においては、図６にその断面
を示すように７本の素線を撚り合わせた芯ストランドの
周りに１２本程度の側素線を撚り合わせた３層構造のも
のなどが使用されている。そしてこれら構造において、
素線径をすべて同一としたものと、芯ストランドの素線
と側の素線の直径を異にしたものがある。これらのスチ
ールコードの上層の撚りピッチ長さは、通常、１４〜２
０ｍｍ程度であり、芯ストランドの撚りピッチ長さはそ
の１／２程度である。

【０００３】上記スチールコードはこれを構成する全素
線が一体となってゴム中で補強材としての役目を果たす
ものであるから、コードのまとまり性(ばらけ難さ)や曲
げに対する耐疲労性が良好であることが必要であり、そ
こで上記のように撚りピッチを比較的短くしているので
ある。また、スチールコードはゴムとの複合体を構成す
るものであるから、ゴムとの一体性を保持するため、タ
イヤ製造の加硫工程においてゴムがスチールコードの内
部までよく浸透できるような構造になっていることが重
要である。すなわち、スチールコード内部までゴムが充
填されることにより、複合体としての機能を十分に発揮
できるとともにコード内部を水が伝播するのを防いで耐
食性も確保できるのである。しかし、先行技術のスチー
ルコードは、前記のように比較的短いピッチ長さで撚り
合わされているため、コードとしてのまとまりは良好で
あり、疲労性も良好であるものの、芯ストランドの素線
が相互に密着しているためゴムの浸透性が悪いという問
題があった。また、スチールコードは２工程で作られる
ため製造コストが高くなるという問題があった。

【０００４】ところで、最近、コスト低減のためにスチ
ールコードの構造の簡素化が図られる傾向にある。すな
わち、スチールコードを構成する素線数を少なくした
り、２層構造から単層構造にするなど、より単純な構造
にする試みが行われている。その例として、複数の直線
状又は連続した小波くせを施した素線を平行に束ねた
後、この束の周りに１本ないし複数本の素線を螺旋状に
ラッピングしてなる構造等が考えられている。しかし、
このスチールコードは、複数の素線を束ねた後これにラ
ッピングして製造するため、束ねられた素線の配列が乱
れやすく、まとまりが悪いという問題がある。すなわ
ち、コードの生産性の面からはラッピングのピッチは長
い方がよいが、通常のコードの撚りピッチ程度よりも大
きくするとコードが曲げを受けた場合に素線がカゴ状に
膨らみやすく、コードが直線状態に戻っても素線が元に
復元し難くなったりする。さらに、このスチールコード
は撚り合わされていないことや、ラッピングを施すこと
により束ねた素線に圧痕がつくため、比較的短ピッチで
撚り合わされている先のスチールコードに比べて耐疲労
性が劣るという欠点がある。また、このスチールコード
はラッピングがあるためコード径が大きくなる難点もあ
る。すなわち、コード径が大きいとタイヤに製造する際
に補強層のゴム厚が大きくならざるをえず、ゴムの使用
量が増えて経済的に好ましくないのである。このような
特性上の問題や生産性の面から、従来のコードに代わる
ものとしては更に改良が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解消するために研究して創案されたもので、そ
の第１の目的は、まとまり性、耐疲労性およびゴム浸透
性が良好でしかも製造コストが特に安い簡素化したスチ
ールコードを提供することにある。また本発明の第２の
目的は、コストが安くしかも性能のよい自動車用ラジア
ルタイヤなどのゴム複合体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明は、直径が０．１５〜０．２５ｍｍのｎ本
(ｎ＝８〜１９)の素線を同一方向に同一撚りピッチで同
時に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードにおい
て、コードの撚りピッチ長さが４０ｍｍ以上であるとと
もにコードの長手方向で素線同士の交差部が略周期的に
存在し、しかも、該コードの各素線が撚り合わせによる
波くせに比較してピッチ長さ及び高さがともに小さい連
続小波くせを有している構成としたものである。より好
適には、素線同士の交差部の頻度はコードの１撚りピッ
チ当たり平均で１．０回以上であり、素線の連続小波く
せのピッチ長さがコードの撚り合わせのピッチＰに対し
て０．１Ｐ〜０．６Ｐであり、かつその高さが０．０３
〜０．２０ｍｍの範囲にある。また第２の目的を達成す
るため本発明は、前記スチールコードを補強材として使
用したものである。

【０００７】本発明のスチールコードにおいては、すべ
ての素線を同一方向に４０ｍｍ以上という非常に長いピ
ッチでかつ同時に一括して撚り合わせているため、製造
コストが非常に安価である。すなわち、撚り合わせのピ
ッチが従来よりも２倍以上も長いので撚線機１回転当た
りのコード生産量も従来の２倍以上となるのである。そ
して、コードを構成する素線が撚り合わせによる波くせ
よりもピッチ及び高さともに小さい連続小波くせを有し
ている。このため、非常に長いピッチで撚り合わせてい
るにもかかわらず、コードが引張りや圧縮の曲げを受け
た場合に小波の伸縮によりその応力を緩和するため、耐
疲労性を維持することができる。かつまた波くせの凹凸
により素線間に隙間が創成されるので、ゴム浸透性も確
保することができる。また、コードの長手方向で意図的
に素線同士の交差部を略周期的に存在させているため、
素線同士の絡み合いが形成され、これにより撚りピッチ
が非常に長くてもばらけが防止され、コードの良好なま
とまり性をが維持することができ、効率よく補強効果を
発揮できるようになる。それと同時に交差によって素線
間に隙間が創成されるため、これによってもさらにゴム
浸透性を良くすることができる。加えて、外周のラッピ
ングを必要としないため、比較的コンパクトなコードに
することもできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面に
基づいて説明する。図１と図２は本発明のスチールコー
ドの一例を模式的に示している。図面中、１ないし１１
は表面に亜鉛めっきや真鍮めっきが施された直径が０．
１５〜０．２５ｍｍの素線であり、それら１１本の素線
は同一方向に４０ｍｍ以上での同一撚りピッチで同時に
撚り合わされている。これは図５（ａ）の１１本素線を
用いた従来のスチールコードの約２倍以上の長いピッチ
長さである。前記スチールコードは、コードの長手方向
において、素線同士が交差しない部分イと、交差する部
分ロとが繰り返し形成されている。素線同士が交差しな
い部分イでは素線１ないし１１が線接触状態にあり、交
差する部分ロでは少なくとも２本以上の素線が点接触状
態にある。図２(a)は素線が交差する前のあるコード断
面部位を示し、(b)は素線が交差した後のあるコード断
面部位を例示しており、中心側にあった素線２が素線１
０，１１の間を割るように外側に移動している。

【０００９】かかる素線同士の交差は、１本の素線だけ
が入れ替わるように移動する形態であってもよいが、２
本以上の隣りあう素線さらに好ましくはすべての素線が
順次またはランダムに入れ替わるように移動する形態が
バランスの上から好ましい。前記交差部分ロは、コード
長手方向で略周期的に存在させるもので、その頻度は１
撚りピッチあたり平均的にすくなくとも１．０回であ
る。

【００１０】さらに、前記各素線１ないし１１は、スチ
ールコードを解いて取り出した１本の素線を図４で代表
的に示すように、撚り合わせの波くせＷとは別に、該撚
り合わせピッチ長さＰよりも小さいピッチ長さｐと撚り
合わせ波高さＨよりも小さい高さｈの連続小波くせｗを
素線長手方向で有している。具体的には、連続小波くせ
ｗは、ピッチ長さｐがコードの撚り合わせのピッチ長さ
Ｐに対して０．１Ｐ〜０．６Ｐの範囲から設定され、そ
の高さｈは０．０３〜０．２０ｍｍの範囲から設定され
ている。素線１ないし１１の連続小波くせｗの形状は、
基本的には螺旋状であるが、場合によっては二次元的な
平面状のものであってもよい。以上のような素線同士の
交差部ロと連続小波くせｗによって、本発明スチールコ
ードは、内部に通じる隙間ｓが随所に形成されている。

【００１１】図３は本発明によるスチールコードの他の
例を模式的に示している。この例においては、１９本の
素線が用いられ、それぞれの素線に連続小波くせｗが施
され、それらが同一方向に４０ｍｍ以上での同一撚りピ
ッチで同時に撚り合わされており、かつ、コード長手方
向で素線同士の入替えによる交差部がほぼ周期的に形成
されている。図３(a)は素線が交差する前のある断面部
位を示し、(b)は素線が交差した後のある断面部位を例
示している。この例では、コード中心にあった素線１が
コード最外層に位置するように入れ替わっている。その
他の構成は上記実施例と同じであるかるから重複を避け
るため説明は省略する。

【００１２】次に本発明の限定理由を説明する。まず、
本発明によるスチールコードは、基本的には８〜１９本
の素線を同一方向に同一撚りピッチで同時に撚り合わせ
た１×ｎ構造のスチールコードである。素線数の下限を
８本としたのは、これよりも少ない本数ではコード強力
が低すぎるからであり、また素線数の上限を１９本とし
たのは、これよりも多いと上記構造によってもゴム浸透
性が低下するである。コード撚りピッチを４０ｍｍ以上
としたのは、それよりも撚りピッチが短いと従来のコー
ドの撚りピッチ長さとの差が少なくなり、生産性の著し
い向上にならないからである。また、素線同士の交差部
ロをコードの１撚りピッチＰ当たり１．０回以上存在さ
せるのは、これよりも交差頻度少ないとコードのばらけ
が大きくなり、コードのまとまり性の面で好ましくない
からである。なお、交差部ロの交差回数があまり多すぎ
るとコードの撚りの乱れが大きくなり、耐疲労性が低下
するので、上限は１撚りピッチＰあたり平均的に１０回
程度とすることが好ましい。

【００１３】素線の連続小波くせｗのピッチ長さｐをコ
ードの撚り合わせのピッチ長さＰに対して０．１Ｐ〜
０．６Ｐとしたのは、ピッチ長さが０．１Ｐ未満である
と波加工がきつくなるため素線強度が低下しやすくなっ
たり、耐疲労性が低下し、一方、０．６Ｐを超えると、
加硫時に張力がかかったときに素線の小波くせが伸びや
すく、それによりせっかくの隙間が減少ないし消失して
ゴム浸透性が低下するからである。素線の連続小波くせ
ｗの高さｈを０．０３〜０．２０ｍｍとしたのは、０．
０３ｍｍより小さいと、耐疲労性の改善が不十分となる
とともに、創成される隙間が小さくなるためゴム浸透性
が低下し、０．２０ｍｍを越えるとコードの型崩れが起
きやすく、コードの均一性が低下して耐疲労性が低下す
るからである。なお、本発明のスチールコードは素線が
すべて同一の直径である場合に限定されるものではな
く、直径の異なる素線を１本以上含んでいてもよい。

【００１４】上記した本発明のスチールコードは例えば
次のような方法や装置で作ることができる。すなわち、
バンチャー式撚線機(二度撚り撚線機）のクレードルの
入口側の中空軸よりも上流側に、配線板と、素線同士の
交差を起こさせる素線張力変動装置と、素線に小波くせ
を施すためのワイヤツイスタ(素線本数と同数)、型付け
装置を順次配し、これよりも上流に素線をそれぞれ巻収
したサプライボビンを設けておく。ここで、配線板は素
線本数以上の数の素線挿通孔を等間隔でかつ同一円周上
に配している。素線張力変動装置は、素線の通過ライン
に対して直角方向に配された回転自在な複数の偏心ガイ
ドローラを有している。ワイヤツイスタは板状などの形
態の回転体に回転自在の3個のローラを間隔をおいて取
り付けたようなものが用いられる。型付け装置として
は、板状または円錐状若しくは筒状の基体に3本ないし5
本のピンを千鳥状または直線状に取り付けたものが用い
られる。各型付け装置は位置が固定され、各ワイヤツイ
スタは撚線機の弓の回転方向と同方向に素線に対して公
転される。この公転を得るには、撚線機からの動力をク
ラッチや変速機を介して導き、各回転体自体を歯車やタ
イミングベルトなどによって連携させればよい。

【００１５】コードの製造に当たっては、各サプライボ
ビンから素線を引出し、各素線をそれぞれ型付け装置の
ピンを経由した後ワイヤツイスタに導き、これの入口側
のローラでガイドさせて中央のロラに巻き付け、さらに
出口側のローラでカイドさせ、次に素線張力変動装置の
所定の偏心ガイドロールにそれぞれ素線を導き、さらに
配線板の各挿通孔にそれぞれの素線を貫通させた後、ボ
イスに集め、撚線機の中空軸を介してガイドロールから
弓を経由し、他方のガイドロールから中空軸を介して過
撚機に導き、キャプスタンなどを介して巻取りボビンに
導く。この状態で中空軸を駆動して弓を回転させると共
に、これと所要の比で各ワイヤツイスタを素線通過ライ
ンを中心としてそれ自体回転させれば、素線は型付け装
置のピンを通過することにより連続した小波くせが付け
られる。また、この状態で素線は張力変動装置のクラン
ク運動をしている偏心ローラに送られ、ここで素線の張
力が変動する。その後、配線板を通ってボイスに送られ
て束となり、各素線は中空軸からガイドローラに到る過
程で第１回の撚りが入れられるが、前記素線の張力の変
動により素線同士の入れ替わりによる交差部が形成され
ている。さらに素線は反対側のガイドローラから中空軸
に到る過程で第２回の撚りが入れられた後、過撚機とキ
ャプスタンなどを経て巻き取られ、本発明によるスチー
ルコードとなるのである。

【００１６】次に本発明の具体例を示す。 具体例１ 表面に真鍮めっきを施した直径が０．２２ｍｍの素線を
１１本用い、前記撚線機によりスチールコードを製作し
た。素線にはそれぞれ螺旋状の連続小波くせを形成し
た。素線の小波付けの程度、素線同士の交差頻度および
撚りピッチ長さの異なる３種類のスチールコードを製作
し、実施例１〜３を得た。また、連続小波くせを施さな
い素線１１本に交差部を有せしめてスチールコードを製
作して比較例１，２を得た。さらに上記と線径の同一な
素線を使用して１×３＋８構造のコードを製作し、従来
例１とした。これらのコード諸元と特性を表１に示す。

【００１７】具体例２ 表面に真鍮めっきを施した直径０．１７ｍｍの素線を１
９本用いてスチールコードを製作した。素線にはそれぞ
れ螺旋状の連続小波くせを形成した。素線の小波付けの
程度、素線同士の交差頻度および撚りピッチ長さの異な
る３種類のスチールコードを製作し、実施例４〜６を得
た。また、連続小波くせを施さない素線１９本を交差部
を有せしめてスチールコードを製作して比較例３，４を
得た。さらに上記と同一線径の素線を使用して（１＋
６）＋１２構造のコードを製作し、従来例２とした。
これらのコード諸元と特性を表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１及び表２において「まとまり性」と
は、コードをペンチで長手方向と直角に切断してその素
線のばらけ度合いを判定したもので、○：ばらけ小、
△：ばらけ中、×：ばらけ大を示す。「ゴム浸透性」は
１本のコードをゴム中で加硫してサンプルを作製した
後、ゴム中のコードを取り出し、このコードを長手方向
に分解し、ゴムのコード内への浸透度を目視で観察し、
完全に浸透しているものを１００％と判定したものであ
る。「耐疲労性」は、１本のコードをゴム中で加硫した
帯状のサンプルを千鳥状に配置した一定直径の３個のロ
ールを張り渡し、コードに破断荷重の１０％の引張り負
荷を掛けて、該ロールを左右に繰り返し移動させてサン
プルに繰り返し曲げを与えてコードが破断するまでの繰
り返し数を測定した結果であり、表１においては従来例
１を、表２においては従来例２をそれぞれ１００として
指数で表している。

【００２１】表１と表２から明らかなように特に実施例
１〜６は、コード撚りピッチが格段に長いにもかかわら
ず、素線の交差、連続小波くせが適切であるため、まと
まり性、ゴム浸透性、耐疲労性がバランスよく達成され
ている。これに対して、比較例１，２はまとまり性、ゴ
ム浸透性、耐疲労性が不良である。従来例１，２はまと
まり性と耐疲労性はよいもののゴム浸透性がわるい。ま
た、コード撚りピッチ長さが短いこと及び２工程撚りで
あることにより製造コストが高くなることは明らかであ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によれ
ば、非常に長い撚りピッチで撚り合わせているにもかか
かわらず、コードのまとまり性もよく、耐疲労性やゴム
浸透性も良好でかつ生産性が飛躍的に高いため製造コス
トの安いスチールコードを提供できるというすぐれた効
果が得られる。請求項２によれば、素線の交差頻度と連
続小波くせの条件を特定範囲としているので、特にコー
ドのまとまり性もよく、耐疲労性やゴム浸透性も良好な
ものとすることができるというすぐれた効果が得られ
る。請求項３によれば、コストが安く、しかも性能のよ
いトラック・バス用ラジアルタイヤなどのゴム複合体を
提供できるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスチールコードの第１実施例を示
す拡大側面図である。

【図２】(a)(b)は第１実施例の異なる位置の断面を模式
的に示す説明図である。

【図３】(a)(b)は本発明によるスチールコードの第２実
施例の異なる位置の断面を模式的に示す説明図である。

【図４】本発明におけるスチールコードを分解して取り
出した１本の素線の模式的拡大側面図である。

【図５】(a)(b)は従来のスチールコードの拡大断面図で
ある。

【図６】従来の別のスチールコードの拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１〜１１ 素線 ｗ 連続小波くせ ｓ 隙間 イ 素線が交差しない部分 ロ 素線が交差した部分 Ｐ コードの撚りピッチ ｐ 連続小波くせのピッチ長さ Ｈ コードの撚りくせの高さ ｈ 連続小波くせの高さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直径が０．１５〜０．２５ｍｍのｎ本(ｎ
   ＝８〜１９)の素線を同一方向に同一撚りピッチで同時
   に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードにおいて、
   コードの撚りピッチ長さが４０ｍｍ以上であるとともに
   コードの長手方向で素線同士の交差部が略周期的に存在
   し、しかも、該コードの各素線が撚り合わせによる波く
   せに比較してピッチ長さ及び高さがともに小さい連続小
   波くせを有していることを特徴とするゴム製品補強用ス
   チールコード。
2. 【請求項２】素線同士の交差部がコードの１撚りピッチ
   当たり平均で１．０回以上であり、素線の連続小波くせ
   のピッチ長さがコードの撚り合わせのピッチ長さＰに対
   して０．１Ｐ〜０．６Ｐであり、かつその高さが０．０
   ３〜０．２０ｍｍの範囲にある請求項１に記載のゴム製
   品補強用スチールコード。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載のスチールコ
   ードを補強材として使用したゴム複合体。