JPS61201091A - ゴム物品補強用スチ−ルコ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 空気入りタイヤや工業用ベルトなどのゴム物品成形体の
補強材として使用されるスチールコードの耐疲労性とく
に耐材質疲労性、耐材質疲労性そして強力保持性を改善
することにより、かかる物品の耐久寿命の大幅な向上を
目指した開発研究の成果に関連してこの明細書では、と
くにスチールフィラメントを用いたいわゆるコンパクト
構造コードの改良を提案するものであって、上記使途、
なかでもとくにトラック、バス用、ライトトラック用空
気入りラジアルタイヤの補強における適合を図ったもの
である。

従来スチールコードを補強材として用いた空気入りラジ
アルタイヤにおいて、カーカスプライやベルト層の疲労
性を低下させる要因としては、■繰り返しひずみによる
材質疲労 タイヤ転勤の際、コードが繰り返し変形するためコード
を構成するフィラメントのひずみが変動し材質が疲労す
る現象で、このひずみの変動量はコードの変形が同じで
もフィラメント間の接触圧（摩擦）が大きい程、また個
々のフィラメントの動きの拘束が強い程著しくなって材
質疲労の促進をもたらす。

■フィラメントの相互接触部の摩滅疲労いわゆるフレッ
ティング現象による。

が主たるものであり、このほか、ときとしてタイヤの外
部から侵入する水分による腐食疲労も加わる。

これらの疲労要素はタイヤの耐久寿命を著しく低下させ
る。

（従来の技術） 従来より主にコードの耐腐食疲労性を高めるのに、コー
ド内部へのゴム浸透が有効と考えられ、このゴム浸透を
充分に得るための撚り構造（ゴムペネ構造という）が数
多く考案されている。このゴムペネ構造コードはスチー
ルフィラメント間にゴム層が介在するため、スチールフ
ィラメント同志のこすれ合いによるフレッティング摩耗
が生じにくいと考えられた。

コード内部へのゴム浸透は、乗用車用ラジアルタイヤの
ベルト層に用いられるような単撚り構造コードにあって
は容易に生じてスチールフィラメントを完全にゴムで被
覆させることができる。

しかし、トラックバス用又はライトトラック用タイヤの
カーカスプライ、ベルト層のように、２層あるいは３層
の多層撚りコードに対してはコード内層まで完全ゴム浸
透を生じさせるのは非常に難しい。

ゴム浸透が不完全でゴムに被覆されないスチールフィラ
メントがある場合にはゴムペネ構造によっても、コード
の腐食疲労性はあまり改良されない。

なおこの場合完全なゴム浸透を得ようとするには、スチ
ールフィラメントのらせん半径を大きくしてスチールフ
ィラメント間に充分な間隙をあける必要があるが、多層
撚りコードに対して、このような撚り構造（ルーズ撚り
構造）を適用しようとすると、コードを引張った際の引
き揃えが不均一となって不均一張力のため構成フィラメ
ントののある部分で早期に破断するおそれが避は難い。

従って、多層撚りコードにあっては、コード内部のゴム
浸透によって、腐食疲労性、強力保持性（耐フレツテイ
ング性）を向上させることは困難である。

他方、同一線径、同−撚り方向かつ同−撚りピッチで撚
られた、いわゆるコンパクトコードが特開昭５５−３０
４９９号公報に提案され、これにつき生産性の観点より
有利である旨も開示されいる。

しかしながら、耐疲労性に関する発明者らの検討による
と、同一線径の場合、この種のノーマルコンパクトコー
ド（以下ノーマルコンパクトコードという）はたとえば
１×１２構造とこれに対応する従来の３＋９構造タイプ
のスチールコードと対比してかなりに劣ることが判明し
た。

さらに一方繰り返し曲げに対し、外層と内層とのスチー
ルフィラメントの疲れ強度を均等化する方法として外層
フィラメントを内層フィラメントよりも細くする方法が
特公昭４４−１８３８５号公報に開示されこのコードは
、中心コアとワイヤ層の１つまたは複数、あるいは複数
のワイヤを含むストランドからなる外周カバーを有する
がこの種の多層撚り構造コードでは一般的に内層と外層
の撚りピッチが異なるためスチールフィラメント相互の
接触が点接触に近く、従って、内層と外層間の接触圧の
集中を来してフィラメントのひずみが増大しやすくまた
、フレッティングも生じやすいので外層の径を細くした
しても、上記現象に対してさほどの改良効果を期待し得
ない。

つまり外層のスチールフィラメントの外径を小さくする
ことにより、もとの径に比べて曲げ変形時のひずみは低
減可能であるが、相互作用によるひずみ増大現象は抑制
できないからである。

（発明が解決しようとする問題点） さて上記のように多層撚り構造コードの各層の撚りピッ
チを等しくしたノーマルコンパクト構造は内層と外層の
スチールフィラメント間で完全に線接触するためコード
を引張った際に発生する内層二外層間接触圧は小さい。

従って張力下でのコ−ドの曲げ変形時におけるスチール
フィラメント間摩擦が小さくなるためフィラメントに発
生するひずみ、フレッティングが小さく、腐食疲労性、
強力保持性も良いと予想されていた。

ところが通常の３＋９コードではシースフィラメント間
のどこかの部分に間隙が開くのに反しノーマルコンパク
ト構造では外層っまりシースのスチールフィラメント相
互間に間隙が全くなく、またこのスチールフィラメント
断面の楕円性を考慮すると、むしろシースと内層つまり
コアとの間に空隙が開いてその結果シースの層内でスチ
ールフィラメント同志はぶつかり合うような配置となる
。

これにより、ノーマルコンパクトコードに張力ヲ加えた
際コアー、シース間接触圧はたしかに小さいが、シース
層内において隣り合うスチールフィラメント相互間に大
きな接触圧が発生し、その部分のフレッティングを核と
してクラックが進展してフィラメントが破壊するに至る
。

これがコードの腐食疲労性に関し、通常の３＋９コード
対比で劣ることになる原因である。

（問題点を解決するための手段） フィラメント張力負担の均一性を保ちながら、コードの
腐食疲労性、強力保持性を改良することがこの発明のね
らいで−あり、ここにまず張力均一性を得るためルーズ
撚り構造の代わりにクローズド撚り構造つまり緊密な構
造とするわけであるが、この場合すでに触れたとおりコ
ード内にゴムはほとんど浸透しない。

しかし撚りピッチを改良し、スチールフィラメント同志
の接触面積を増大させることによって接触圧を下げる方
向で腐食疲労性を高約１尋る。

ここにノーマルコンパクト構造は最も有利な傾向にある
が、特定部分（シース層内の隣接スチールフィラメント
間）で逆に接触圧が増大するという欠点をもつのはすで
に述べた。

この欠点については以下に述べるようにコアとは異なる
線径のスチールフィラメントをシースに組合わせること
の有効性が知見された。

すなわちこの発明は２〜４本のスチールフィラメントか
ら成るコアすなわち中心基本構造と、この中心基本構造
のまわりで互いに隣接して配列した多数本のスチールフ
ィラメントからなる少なくとも１のシースつまり同軸層
とを同一方向、同一ピッチに撚合わせた、スチールコー
ドにおいて、中心基本構造を同一径のスチールフィラメ
ントで形成するとともに、そのスチールフィラメントの
互いに隣接するフィラメントの両方に接触する同軸層（
以下インナシースという）内スチールフィラメントの外
径（ｄｓｉ）を中心基本構造のスチールフィラメントの
外径（ｄｃ）と同一、残りの同軸層（以下アウタシース
という）内スチールフィラメントの外径（ｄｓｏ）は中
心基本構造のスチールフィラメントの外径（ｄ　ｃ）に
比しより小として、同軸層を形成して成るゴム物品補強
用スチールコードであり、ｄｃ　／ｄ　ｓｏ比が１．０
３〜１．２５テあることが実施態様として好適である。

さて第１図〜第３図に、この発明に従うゴム物品補強様
スチールコードの断面を、撚り構造１×１０、ｌＸ１２
および１×１４の各タイプについて示し、各図に交差斜
線で示したそれぞれ２，３および４本のスチールコード
によってコア１を形成させるのであり、これらのコア１
のまわりに隣接して配列したそのぞれ８．９および１０
本のスチールコドが、これらの例で単−同軸層の場合を
図解した、シース２であって、何れの場合もコア１の各
スチールフィラメントは同径とするが、シース２にあっ
てはコア１のうちの２本のスチールフィラメントと共通
に接触する、図に斜線を付して区別した各スチールフィ
ラメントをここでとくにインナーシースと呼びコアー１
のスチールフィラメントと同径とし、残りのものは、こ
こでとくにアウタシースと呼び、より細い外径を有する
ものとするわけである。

（作　用） さて一般に多層撚り構造コードを引張ると、コードを形
成するらせん状のフィラメントには、コード中心方向へ
向かおうとするカが働き、各層間のスチールフィラメン
ト同志には接触圧が発生する。

このスチールフィラメント間接触圧はコードが曲げ変形
する際のスチールフィラメントの移動を摩擦力により拘
束しスチールフィラメントのひずみを増大させ、また接
触部でフレッティング摩耗を生じさせる原因となる。

いま２層撚りコードの撚りピッチをコアについてＰｃ、
シースはＰｓ、また３層撚りコードについても同様にＰ
ｃ、Ｐｓ、、Ｐｓ２とすれば従来のこれら多層撚りコー
ドの撚りピッチは、 Ｐｃ：Ｐｓ＝１：２（２層撚り） Ｐｃ：Ｐｓｌ　：ＰＳ２＝１：２：３（３層撚り）の近
辺で用いられることが多かったのに対し、この撚りピッ
チの比を２層撚りで１　：１また３層撚りでｌ：１：１
に近づいていくと、各層間のスチールフィラメント同志
は線接触に近づけて接触長さが長くなり、接触圧が低減
される。

この接触長さは各層の撚りピッチを同一にした、すなわ
ちコンパクト構造とした時最も長くなり、接触圧は最小
となる。

この時内層→外層間（すなわちコアーシース、コア→第
一シース、第一シース→第二シース間）のフレッティン
グ摩耗が著しく低減される反面、　。

ノーマルコンパクト構造ではなお、腐食疲労性を低下さ
せる重大な欠点があることがすでに触れたように発見さ
れた。すなわちノーマルコンパクト構造においては同一
層内（外層）のとなり合うスチールフィラメント間の接
触圧力が大きく、そこで激しいフレッティングを生じ、
その部分を核としてフィラメント破断が起こりその結果
コードの腐食疲労性は従来コード対比で低下したのであ
る。

すなわちコード横断面におけるスチールフィラメントの
断面形状は楕円に近い。その形状の真円からのずれは、
ノーマルコンパクトコードで撚り角（コード長手方向に
対する角度）のより大きいシース２におけるスチールフ
ィラメントの方がコア１のスチールフィラメントよりも
大きい。つまりノーマルコンパクトコードの断面は理想
的なちゅう密売てん構造とはなり得ずしてシース２の層
内で隣り合うフィラメント同志が第４図に矢印αで示す
ようにぶつかり合うかたちとなる。

いまコードを引張った際に発生するスチールフィラメン
トのコード中心方向へ向かう力は互いに隣接するスチー
ルフィラメントとの接触点にかかり、大きな接触圧が発
生する。

従ってシース２の層内の隣接フィラメント間に発生する
接触圧を緩和するためには、２層撚りのシース２、また
３層撚りの場合は内側および外側シースのスチールフィ
ラメント径をコア１のそれよりもわずかに細くしてスチ
ールフィラメント間に間隙を設けるのが有効である。

発明者らは、異線径のスチールフィラメントを組合わせ
たコンパクト構造コードをカーカスプライあるいはベル
トプライに用いたタイヤを試作し、ドラムテストにより
コードの腐食疲労性を検討した結果、同一線径フィラメ
ントよりなるノーマルコンパクトコードに見られたシー
スの層内におけるスチールフィラメント間の７レツテイ
ングは激減し、コードの腐食疲労性は大巾に向上した。

この構造によりコアおよびシースの層間接触圧とシース
の層内接触圧を同時に緩和しコードの腐食疲労性を従来
コード対比向上させることが可能となったのである。

コア１のスチールフィラメントの線径をｄｃまたとくに
インナシース３のスチールフィラメントの線径をｄｓ、
、アウターシース４のスチールフィラメントの線径をｄ
ｓｏであられしてｄｃ　＝　ｄｓ　、、　ｄｃ　／ｄ　
ｓ。

比を１．０３〜１．２５として好結果が得られる。

ｄ　ｃ／　ｄｓ　ｏの値が１．０３より小さいときには
、シース２の層内にて隣接するスチールフィラメント相
互間の接触圧低減効果が不充分でありまた、ｄｃ　／ｄ
　ｓ。

の値が１．２５より大きいときは、 ■コア１のスチールフィラメントが大径にすぎるのはコ
ードの疲労性を低下させるので好ましくなく、コア１の
スチールフィラメントをあまり太くせずにアウターシー
ス４のスチールフィラメントを細゛くすることでｄｃ　
／ｄ　ｓｏ値を１．２５より大きくするとこんどはコー
ド強力が低下してケース強度を保持しにくいことに加え
、 ■シース２のスチールフィラメントが所定の位置に配置
しにくく撚り不良が生じやすいし、さらには ■局所的にフレッティングを生じやすく腐食疲労性も充
分に改善されない。

以上インナーシース３とアウターシース４の一組を単−
同軸層たるシース２とする場合について述べたが、たと
えば第２図に示した断面構造のコードに対して、そのま
わりでさらに１５本のスチールフィラメントよりなる第
２のシース２′を加えた、第５図に図示したｌＸ２７構
造の如きもこの発明に含まれ、またこの図に５で示した
スパイラルのラップフィラメントについては、第１図〜
第３図の場合にも適合するのは言うまでもない。

（実施例） 実施例　Ａ カーカスプライへの適用タイヤサイズ：１０００Ｒ２０
１４ＰＲ（トラックバス用ラジアルタイヤ）打込：１７
．５本１５ｃｍ ドラム走行条件：　６０ｋｍ／ｈ 内圧　３ｋｇｆ／ａｎ２　　・ＪＩＳ１００％　荷重の
試験条件を共通にして、カーカスプライがスチールフィ
ラメントの配列数を同じくする撚り構造３＋９＋１　（
コントロール）と、ノーマルコントロールコードである
ｌＸ１２ＸＬまたスチールフィラメント配列数を増減し
たｌＸ１０＋１．１ｘ１４＋１を対比して、コントロー
ルの成績を１００とする指数表示により、腐食疲労性、
強力保持性に及ぼす影響を表１にまとめて示す。

実施例　Ｂ カーカスプライへの適用 タイヤサイズ：　１２０ＯＲ２０１８ＰＲ（）ラックパ
ス用ラジアルタイヤ） 打込：１２．４本７５ｃｍ ドラム走行条件：　５９ｋ　ｍ／　ｈ 内圧：　８ｋｇｆ／ａｎ２ＪＩＳ　　１００％　荷重の
試験条件を共通にする事例についての成績は表２のとお
りである。

表２ ６ｓｉ＝インナーシースのフィラメント径実施例　Ｃ ラジアルタイヤのベルトの適用 表３ 評価方法 腐食疲労性評価法（カーカスに用いた場合）各スチール
コードをカーカスプライに用いたタイヤを試作し、リム
組み時にタイヤのインナーライナーとチューブとの間の
内部に３００ｃ　ｃの水を封入し、各供試タイヤのドラ
ムテストにおけるコード切れ（ＣＢｔｌ）故障に至るま
での寿命（走行距離）により評価した。

とした。

腐食疲労性評価法（ベルトに用いた場合）悪路走行にお
いてトレッドが貫通傷を受けるとそこから水分が侵入し
最外層ベルトおよびその下層のベルトコードが腐食疲労
破断し、バーストに至ることがある。従って、ベルトコ
ードにも耐腐食疲労性あるいは疲労性の高いものが要求
される。

ベルトにおけるこの発明の効果を確認するため、この発
明のコードを第３ベルトに適用した３、５ベルト構造の
タイヤを試作し、悪路実地走行後のベルト破断性を評価
した。評価は悪路ユーザーで３万ｋｍ走行後更生し、さ
らに３万ｋｍ走行させた時点（計６万ｋｍ）で行った。

コードの破断性は、走行後タイヤを任意に６等分に分割
し、それに含まれる第３ベルトコードの破断本数を数え
、 で評価した。

指数が大きいほどコード破断性も良いことを示す。

強力保持性評価法 強力保持性は で得られる強力保持率について、 の指数で示した。

（発明の効果） 同方向、同−撚りピッチのコンパクト構造コードにおい
て、外層に内層よりも細いスチールフィラメントを特定
の配列にて用いることにより、コード引張りの際に、外
層内の隣接フィラメント間に大きな接触圧発生させるこ
となく内層→外層フィラメント間接触圧を低減すること
ができ、これによりスチールフィラメントのひずみとフ
レッティング摩耗を緩和し、腐食疲労性、強力保持性を
著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はコンパクト構造スチールコードの各別
例の断面図、第４図はノーマルコンパクト構造コードの
層内接触圧の動向を示す断面図、第５図は変形例の断面
図である。 １　コア　　　　　　　２−　　シース３　インナーシ
ース　４−・アウターシース第１図　　　　第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２〜４本のスチールフィラメントから成る中心基本
   構造と、この中心基本構造のまわりで互いに隣接して配
   列した多数本のスチールフィラメントからなる少なくと
   も１の同軸層とを同一方向、同一ピッチで撚合わせた、
   スチールコードにおいて、 中心基本構造を同一径のスチールフィラメ ントで形成するとともに、そのスチールフィラメントの
   互いに隣接するフィラメントの両方に接触する同軸層内
   スチールフィラメントの外径（ｄｓｉ）を中心基本構造
   のスチールフィラメントの外径（ｄｃ）と同一、残りの
   同軸層内スチールフィラメントの外径（ｄｓｏ）は中心
   基本構造のスチールフィラメントの外径（ｄｃ）に比し
   より小として、同軸層を形成して成るゴム物品補強用ス
   チールコード ２、ｄｃ／ｄｓｏ比が１．０３〜１．２５である１記載
   のスチールコード