JPH10237777A

JPH10237777A - ゴム製品補強用スチールコード

Info

Publication number: JPH10237777A
Application number: JP9048524A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Kobayashi; 芳郎小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3634103B2

Abstract

(57)【要約】【課題】初期伸びを増大させることなく、また、製作コ
ストの増加を招くことなく、内部空洞に十分なゴム材を
浸入させるための浸入路が形成されるように、ゴム製品
補強用スチールコードの構造を工夫することを課題とす
る。【解決手段】２本の芯素線２、３をコードの中心におい
て互いに撚り合わせ、これに他の２本の側素線を芯素線
の撚りピッチと同一ピッチで同一方向に撚り合わせ、２
本の芯素線４、５の中心を通る中心平面に対してその片
側に２本の側素線を互いに点接触するように配置し、２
本の側素線のうちスパイラル状のくせが施されていない
１本の素線５に芯素線の波高さよりも大なる波高さを有
する型付けを施したゴム製品補強用スチールコード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用タイヤ、コンベ
アベルト等のゴム製品の補強材として使用されるゴム製
品の補強用スチールコードに関するものであり、スチー
ルコードの内部空洞へのゴム材の浸入を促進し、上記内
部空洞への水の浸入によってスチールコードの腐食が促
進され、その機械的強度が低下することを可及的に低減
できるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のスチールコードは複数
本の素線を撚り合わせた構造であり、このスチールコー
ドの複数本が平行に引き揃えられた状態でゴム材で以て
被覆されてゴム製品の補強材として使用されている。し
たがって、スチールコードとして必要不可欠な条件は、
機械的強度に優れることは勿論のこと、ゴム材との化学
的接着が良好であること、およびスチールコード内部へ
のゴム材の浸入が良好であることである。すなわち、ス
チールコードがゴム製品の補強材としての役割を十分に
果たすためには、ゴム材と完全な複合体となることが必
要である。これまでのスチールコードは４〜５本の素線
を相互に密着して撚り合わせた、いわゆるクローズド撚
り構造のものが一般的である。この種のスチールコード
は、空洞がコード中央部に存在しているため、スチール
コードと２枚のゴムシートとを用いて複合体シートを形
成する場合、ゴム材が上記空洞部に浸入せず、単にコー
ドの外周を被覆するだけで、ゴム材との完全な複合体が
形成され難い。したがって、上記スチールコードを使用
したゴム製品、例えば自動車用タイヤでは、ゴム材とス
チールコードとの接着が十分でなく、自動車の走行時に
ゴム材とスチールコードが剥離する、いわゆるセパレー
ツ現象を起こし、タイヤの機能を著しく阻害すると共
に、ゴム材中の水分やタイヤの割れ目から浸入した水分
がコード内部の前記空洞部に至り、コード内部をその長
手方向に伝播してコードを腐食させて機械的強度を大幅
に低下させ、ゴム製品の耐用寿命を著しく短くする。こ
のために、ゴム材がスチールコードの内部まで浸入し、
しかも各素線の全周に接着するようにすることが望まれ
る。この要請に応えることを目的としたものの一つが、
素線間に隙間を介在させて撚り合わせたいわゆるオープ
ン撚り構造の補強用スチールコードである。しかし、こ
のオープン撚り構造の補強用スチールコードにおいてゴ
ム材が内部空洞に十分に浸入して各素線の全周に接着す
るようにするには、各素線間の隙間をゴム材が浸入でき
る大きさ、すなわち０．０２ｍｍ以上とすることが必要
である。しかしながらこのように隙間を各素線間に十分
とると、スチールコードの製造時において撚り構造が不
安定になりやすく、素線の片寄りが生じたり、撚りがス
チールコードの長手方向に不均一になるという欠点があ
る。また、このスチールコードは極低荷重での伸びが大
きいため、取扱作業性および複合体シート成形時の作業
性が悪いばかりか、複合体シート成形時に加えられる低
荷重の張力によって上記隙間が減少し、ゴム材が十分浸
入せず、したがって、前記の如き弊害を招くこととなっ
ていた。そこで、図５に示すような、４本の同一線径の
素線を密着して撚り合わせた１×４構造のスチールコー
ドの少なくとも１本の素線に略スパイラル状のくせを有
するスチールコードが公知である（実公平７−３０７１
４号公報、以下、これを「従来技術」という）。このス
チールコードにおいては、クローズド撚りのため、極低
荷重時の伸びは小さく取扱作業性はクローズド撚りのも
のと変わりはなく撚りは安定し、しかもスパイラル状の
くせを施した１本の素線と隣接する素線との間に、コー
ド内部へのゴム浸入路ができるため、コード内部空洞へ
のゴム材の浸入が良好になる。上記従来技術のスチール
コードにおいては、内部空洞へのゴム材の浸入が相当に
向上されたとは言えるも、必ずしも十分でない。その理
由は次のとおりと推測される。すなわち、スパイラル状
のくせを施していない他の３本の素線Ａ、Ｂ、Ｃの中央
の１本Ｂとその両側に接触する素線Ａの間の隙間Ｓ、素
線ＢとＣの間の隙間Ｓまではゴム材が十分浸入し得な
い。これはスパイラル状のくせを施していない３本の素
線によって形作られる隙間の形がＬ形であるためにゴム
の浸入口Ｅから浸入したゴム材が上記隙間Ｓまで達しな
いことに起因するものと推測される。また、このものに
ついては素線ＣまたはＡにもスパイラル状のくせを施せ
ばこれと素線Ｂとの間にもゴム材の浸入路が形成される
ので、この浸入路から隙間Ｓにゴム材を浸入させること
ができるが、スパイラル状のくせ付けを施す素線数が増
えるので、その分、非常に高価である回転機構を有する
くせ付装置を増設する必要がありそれだけコードの製作
コストが増大する別の問題が残る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記従来
のスチールコードについて上記問題を解消することを目
的として、初期伸びを増大させることなく、また、製作
コストの増加を招くことなく、内部空洞に十分なゴム材
を浸入させるための浸入路が形成されるように、スチー
ルコードの構造を工夫することをその課題とするもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のために講
じた手段は、同一線径の４本の素線を撚り合わせて構成
され、そのうちの１本にスパイラル状のくせを施したス
チールコードを前提として、次の要素（イ）〜（ハ）に
よって構成されるものである。（イ）２本の芯素線をコードの中心において互いに撚り
合わせ、これに他の２本の側素線を芯素線の撚りピッチ
と同一ピッチで同一方向に撚り合わせたこと、（ロ）２
本の芯素線の中心を通る中心平面に対してその片側に２
本の側素線を互いに点接触するように配置したこと、
（ハ）２本の側素線のうちスパイラル状のくせが施され
ていない１本の素線に芯素線の波高さよりも大なる波高
さを有する型付けを施したこと。

【０００５】

【作用】図１、図２、図３を参照しつつ作用を説明す
る。芯素線２、３は互いに撚り合わされ、その両素線の
中心を通る平面に対してその片側において、側素線４、
５が芯素線２、３の撚りと同一ピッチ、同一方向に撚り
合わされてスチールコード１を形成している。側素線４
には略スパイラル状のくせが施され、側素線５には芯素
線２、３の波高さよりも大なる波高さを有する型付け
（なお、「過剰波高型付け」ともいう）が施されてい
る。そして、側素線５は芯素線２、３の波高さよりも大
なる波高さを有する型付けが施こされているために自由
度が大きい（余裕がある）。したがって、スパイラル状
のくせが施された側素線４によって側素線５が、芯素線
２、３の共通接線Ｌから遠ざけられる方向に押し出され
た位置で安定する。そしてこの状態では芯素線２、３と
側素線５との配置関係はくの字状であり、この３つの素
線を結ぶ三角形は鈍角三角形になる。そして、側素線４
にはスパイラル状のくせが施され、かつ側素線５には波
高さが大なる型付けが施されているために、芯素線３と
側素線４との間、および側素線５と側素線４との間にゴ
ム浸入路Ｅ₁が形成されるほか、芯素線２と側素線５と
の間にもゴム浸入路Ｅ₂が形成される。このようにスチ
ールコードの芯素線２、３と側素線４、５との間の隙間
には三方の浸入路Ｅ₁、Ｅ₁、Ｅ₂からゴム材が浸入でき
るので、スチールコードの内部空洞にはゴム材が十分に
充填される。なお、側素線５の波高さは芯素線の波高さ
よりも大でありこの側素線自体の自由度が大きいが、芯
素線２、３は密に撚り合わされているので、コード全体
の引張荷重に対する長手方向の遊びは無く、したがっ
て、極低荷重時の伸び（初期伸び）はクローズド撚りと
同等に小さい。また、側素線５に施す波高が大なる型付
けは、側素線５を回転しないくせ付装置にとりつけられ
た複数本のピン間（即ち、回転しない複数本のピン間）
を通すことで得ることが出来るので、非常に高価な回転
機構は不要であり、ほんのわずかな製作コストの増加に
抑えることができる。

【０００６】

【実施態様】上記側素線４のスパイラル状のくせのくせ
ピッチＰ₁＝６ｄ〜３０ｄ、くせ外径ｄ₁＝（ｄ＋２／１
００ｍｍ）〜（ｄ＋２／１０ｍｍ）とし、芯素線の波高
さを１００とするとき、側素線５の波高さを１１０〜１
５０とすること（ただし、ｄは素線径）。側素線４のス
パイラル状の小さいくせ形状について、くせピッチＰ₁
が素線ｄの６倍より小さいと、くせ付け時に素線に無理
な塑性変形が加わるため、素線が折れ易くなり、一方３
０倍よりも大きいと、ゴム製品成形時のゴムのフローに
よる引張力、あるいはコード表面に負荷されるしごき力
によって素線間の隙間が減少し、ゴム材の浸入が阻害さ
れる。くせピッチＰ₁＝６ｄ〜３０ｄ（従来技術におい
ても同様）が適当な範囲である。なお、芯素線２、３の
コード撚りピッチＰは撚りの安定性、生産性の面から８
〜１２ｍｍであることが好ましく、この範囲におけるス
パイラル状のくせのＰ₁は上記理由と略同様の理由から
０．３Ｐ〜０．７Ｐとするのが好ましい。また、くせ外
径ｄ₁がｄ＋２／１００ｍｍよりも小さいと、流動性の
よいゴムを使用してもゴム材が加圧加硫時にコード内部
へ十分浸入せず、一方ｄ＋２／１０ｍｍよりも大きい
と、撚りの安定性が悪く、極低荷重時の伸びが大きくな
り、取扱作業性が悪くなる。くせ外径ｄ₁＝（ｄ＋２／
１００ｍｍ）〜（ｄ＋２／１０ｍｍ）とする（上記従来
技術においても同様）ことによってこれらの問題を回避
できる。さらに、側素線５の波高さが１１０（芯素線の
波高さを１００とする）よりも小さいと側素線５と芯素
線との間の間隙が小さくて側素線５と芯素線２との間に
十分な大きさのゴム浸入路を確保できず、１５０を越え
ると撚り構造が不安定になり易く、素線の片寄りが生じ
たり、撚りがスチールコードの長手方向に不均一にな
る。波高さを１１０〜１５０とすることによって以上の
問題を回避できる。なお、本明細書における波高さは図
６に示すように、所謂、振幅の２倍をいう。

【０００７】

【比較試験】１×４×０．２７の従来のスチールコード
４点、本発明の例６点を作成し、これについてゴム浸入
性、コードの初期伸び、耐疲労性、フレッティング量、
取扱作業性等について試験、評価した。その結果を表１
に示す。

【表１】この試験、評価、あるいは表１におけるゴム材の浸入性
ＲＰ（％）は、各スチールコードに５Ｋｇの荷重をかけ
た状態で１００％モジュラスが３５Ｋｇ／ｃｍ²のゴム
材（スチールコードを埋設するタイヤのブレーカー用と
して使用される通常のゴム材）中に埋込み加硫した後ス
チールコードを取り出し、当該コードを分解して各素線
間の一定長さを観察し、観察した長さに対してゴム材と
接触した形跡のある長さを百分率で求め、その平均値を
表示したものである。また、５Ｋｇの荷重をかけた時の
伸びＳＬ（％）は、各コードの伸びを示し、取扱作業性
および撚りの安定性を確保するために０．４％以下であ
ることが必要である。さらに耐疲労性ＲＦは、スチール
コードを複数本、１００％モジュラスが３５Ｋｇ／ｃｍ
²のゴム材中に埋め込んで複合体シートを形成し、この
シートについて繰り返し曲げ疲労試験（３点プーリ曲げ
試験機によるフレッティング磨耗、座屈試験等）を行
い、コードが破断するに至るまでの繰り返し回数を求
め、その繰り返し回数を従来例２のコードのそれを１０
０として指数で表示したものである。フレッティング量
ＱＦ（μ）は、上記３点プーリ曲げ試験機による疲労試
験片のコードを分解して、各素線の破断面の顕微鏡写真
を撮り、その破断面におけるフレッティング磨耗発生部
の最大磨耗深さを測定し、各素線の平均値を算出して表
示したものである。さらに、取扱作業性ＨＷは、スチー
ルコード製造時、複合体シート成形時の煩雑さならびに
コードの取扱作業性の評価であり、また製造時の加工難
易度も考慮して従来例１のコードと比較して非常に劣る
ものを×、差がないものを○とした評価である。設備コ
ストＣＴは、スチールコード製造設備にかかる設備コス
トの評価であり、従来例３のコードと比較して劣るもの
を×、差がないものを○とした評価である。表１におい
て、従来例１は１×４×０．２７のクローズド撚り構造
のスチールコードであって撚りが安定しており、５Ｋｇ
荷重時の伸び、取扱作業性は良好であるがゴム材の浸入
性に問題があり、そのためにフレッティング磨耗が大き
い。従来例２は平均型付け率（各素線間に隙間を設けて
撚り合わせたときのコード径／各素線を密着させて撚り
合わせたときのコード径×１００）が１３０％のオープ
ン撚りの１×４×０．２７のスチールコードであって、
ゴム浸入性および耐疲労性に優れるが、５Ｋｇの荷重時
の伸びが大きく取扱作業性に劣る。従来例３は図５の従
来例であり、４本の素線のうちの１本にスパイラル状の
小さなくせを施した１×４×０．２７のスチールコード
であり、ゴム浸入性はおおむね良好であるが、スパイラ
ル状のくせを施していない素線間に発生する隙間にはゴ
ムが浸入しておらず、全体でのゴム浸入性は不十分であ
る。従来例４は４本の素線のうちの２本にスパイラル状
の小さなくせを施した１×４×０．２７のスチールコー
ドであり、ゴム材の浸入性は１００％であるが、スパイ
ラル状のくせを施す装置を別途必要になるので、設備コ
ストが高くなる。本発明例１〜６は本発明についての試
験例であり、ゴム浸入性、５Ｋｇ荷重時の伸び、耐疲労
性、フレッティング量、取扱作業性および設備コストも
満足できるものである。なお、図４は図２における断面
（１）〜（８）の各断面図である。

【０００８】

【効果】本発明のスチールコードは、コード長手方向
の全域に亘ってコード内部に空洞が残らず、かつ極低荷
重時のコードの初期伸びが小さく、スチールコードを構
成する各素線間にゴム材が確実に行きわたる。これによ
って、スチールコードとゴム材との完全な複合体とな
り、コードの腐食を防止できると共にゴム材とコードと
のセパレーツ現象を防止でき、ゴム製品の疲労寿命が延
長される。しかも、繰り返し曲げ応力が加わっても、座
屈が発生せず、またフレッティング現象による磨耗量も
少ないために、耐疲労性に優れる。さらに、極低荷重時
のコードの伸びが大きいと、スチールコードをリールに
巻き取る際にリールがパンクしたり、複合体シート成形
の際にシートが波打つ等の弊害があるが、これが解消さ
れる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスチールコードの断面図である。

【図２】本発明のスチールコードの正面図である。

【図３】図２の一部拡大図である。

【図４】図２における断面（１）〜（８）の各断面図で
ある。

【図５】従来技術のスチールコードの断面図である。

【図６】本発明の波高さの説明図である。

【符号の説明】

１・・・スチールコード２、３・・・芯素線４・・・略スパイラル状のくせを施した側素線５・・・芯素線２、３の型付けよりも過剰に型付けした
側素線Ａ、Ｂ、Ｃ・・・スパイラル状のくせを施してない素線Ｓ・・・隙間Ｌ・・・芯素線２、３の共通接線Ｅ・・・ゴムの浸入口Ｅ₁、Ｅ₂・・・ゴム浸入路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一線径の４本の素線を撚り合わせて構成
され、そのうちの１本にスパイラル状のくせを施したス
チールコードにおいて、２本の芯素線をコードの中心において互いに撚り合わ
せ、これに他の２本の側素線を芯素線の撚りピッチと同
一ピッチで同一方向に撚り合わせてあり、２本の芯素線の中心を通る中心平面に対してその片側に
２本の側素線を互いに点接触するように配置し、２本の側素線のうちスパイラル状のくせが施されていな
い１本の素線に芯素線の波高さよりも大なる波高さを有
する型付けを施したことを特徴とするゴム製品補強用ス
チールコード。
【請求項２】上記スパイラル状のくせが施されている側
素線の該くせを、素線径をｄとするとき、くせピッチＰ
₁＝６ｄ〜３０ｄ、くせ外径ｄ₁＝（ｄ＋２／１００ｍ
ｍ）〜（ｄ＋２／１０ｍｍ）とし、芯素線の波高さを１
００とするとき、スパイラル状のくせが施されてない側
素線の波高さを１１０〜１５０とした請求項１記載のゴ
ム製品補強用スチールコード。