JP2000103203A - タイヤ補強用スチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアと側の２層を有するスチールコードであ
って、コアと側を同時に一度で撚り合わせ、しかも各素
線間に少し隙間を設け、ゴム浸入を改善すること。 【解決手段】 同一方向に一度に撚り合わせた２層のタ
イヤ補強用スチールコードにおいて、コア素線のそれぞ
れが長手方向に不均一なくせを有した状態で撚り合わさ
れており、その撚り合わされたコアの撚り角が不均一に
変化していることを特徴とするタイヤ補強用スチールコ
ード

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用タイヤの
補強材として使用されるスチールコードに関し、特に９
本〜１４本の素線を芯（コア）と側とに分けて一度に撚
り合わせた２層のスチールコードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のスチールコードは、多本
数が平行に引き揃えられた状態でゴム材で被覆されて、
自動車用タイヤの補強材として使用されている。そし
て、スチールコードに要求される条件としては、機械的
強度が優れていること、ゴム材との化学的、物理的な接
着が良好であること、スチールコード内部へのゴム浸入
性が良好であること等の品質と同時に、製造コストが安
価なことがあげられる。すなわち、スチールコード内部
へのゴムの浸入性とスチールコードの価格が安価なこと
は、重要な要求事項である。従来のこの種のスチールコ
ードの一例は、図２に示すように、稠密に撚り合わせた
３本のコア素線１からなるコアの周囲に９本の側素線２
を上記コアの撚りとは異なる撚りピッチ（場合によって
は異なる撚り方向もある）で撚り合わせた、いわゆる３
＋９構造が一般的である。

【０００３】上記スチールコードでは、まずコア素線３
本を一定ピッチで撚り合わせ、コアを製作し、その上に
コアの撚りピッチと異なる撚りピッチ（通常はコアの撚
りピッチの約２倍程度のピッチ）で側素線を撚り合わせ
る。側素線は、コアの外径（ほぼ真円）上に配列するこ
とになり、ほぼ円周上に並ぶ。そして、図２（ｂ）より
解るようにコア素線と側素線の間、側素線同士の間に適
当な隙間Ｓ１，Ｓ２が出来る。このため、ゴム材でスチ
ールコードを被覆した場合、上記素線間の隙間よりゴム
材が侵入し、スチールコードとゴム材との完全な複合体
を構成することが出来る。

【０００４】しかしながら、このスチールコードの製造
においては、２種類の撚りピッチが存在するため２回の
撚り工程が必要となる。さらにコアの撚りピッチは側の
撚りピッチより小さい（約１／２）ため生産時間が長時
間かかることとなる。これらは製造コストに大きく反映
し大幅なコストアップとなる。

【０００５】これに対して、最近大幅なコストダウンを
可能とするスチールコードとして、図３に示すスチール
コードが提案され使用されている。このスチールコード
は、コアの撚りピッチと側の撚りピッチが同一であり、
コア素線と側素線（この場合１２本）を一度に撚り合わ
せて、１工程で製造しようとするものであり、３／９構
造と呼ばれている。製造コストも大幅に減少させること
が出来る。

【０００６】しかしながら、このスチールコードにおい
ては、コアと側を同時に一度で撚り合わせるため、その
横断面構造は図３（ｂ）に示すような構造となり、コア
素線、側素線がそれぞれ、またはお互いに密着状態（い
わゆる線接触状態）となる。このためゴム材でスチール
コードを被覆しても素線間にゴム材が全く侵入出来ず、
単にスチールコードの外周部分をゴムで被覆するに止ま
り、スチールコードとゴムとの完全な複合体を構成する
ことが出来ない。

【０００７】このようなスチールコードを使用したタイ
ヤは、スチールコードとゴムとの接着が充分でないた
め、自動車の走行中にスチールコードとゴム材が剥離す
る、所謂セパレ−ツ現象を起こしたり、隣接する素線同
士の接触によるフレッティング現象によって、スチール
コードの一部が破断することがある。さらに、ゴム中の
水分やタイヤの切り傷より浸入した水分が、ゴムが浸入
していない素線間の隙間に入り、スチールコード長手方
向に伝播してスチールコード全体に錆を発生させ、スチ
ールコードの機械的強度を大幅に低下させる。これらの
現象は全て、タイヤの寿命を著しく低下させる原因とな
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】９本〜１４本の素線を
撚り合わせたスチールコードを製造する場合、どうして
も芯（コア）と側に分かれて２層のコ−ドとならざるを
得ない。そこで従来のような図２に示すｍ＋ｎ構造で撚
りピッチあるいいは撚り方向を異ならせる構造とする
と、前述のようにスチールコードの性能、品質は保持さ
れるが、工程が２工程となり、コアの撚りピッチも小さ
くなるため、どうしてもコストアップしてしまう弊害が
ある。一方、一工程とするためコアと側を同時に撚り合
わせるｍ／ｎ構造とすると、スチールコード内部へのゴ
ム浸入が全く無くなりスチールコードとしての性能、品
質が極端に悪くなる。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、コアと側を同時に一度で撚り合わせるが、各素
線間には少し隙間を設け、スチールコード内部へのゴム
浸入を可能としたスチールコードを提供することを目的
とした。所謂この種のスチールコードにおいて、性能、
品質とコストダウンを一挙に解決しようとしたものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のタイヤ補強用スチールコードは、０．１０
mm〜０．４０mmの線径（ｄ）を有する９本〜１４本の素
線を用いて、ｍ本をコア素線（ただしｍ＝２〜４）、残
りのｎ本を側素線（ただしｎ＝ｍ＋（５〜６）とし、同
一方向に一度に撚り合わせた２層のタイヤ補強用スチー
ルコードにおいて、コア素線のそれぞれが長手方向に不
均一なくせを有した状態で撚り合わされており、その撚
り合わされたコアの撚り角が不均一に変化していること
を特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のスチールコードは、コア
素線と側素線が一度に同時に撚り合わされているが、コ
ア素線のそれぞれが長手方向に不均一なくせを有した状
態で撚り合わされ、コアの撚り角（図１におけるα１、
α２）が不均一に変化しているので、結果として同一横
断面における側素線の撚り角（図１におけるα）とコア
素線の撚り角が絶えず異なり、コア素線と側素線間で
は、絶えず線接触の状態となっている。そのため側素線
とコア素線の間には隙間Ｓ１が発生し、また撚り合わさ
れた側素線の側層心径（図１（ｂ）におけるＤ）が、ほ
ぼ真円で大きくなるので側素線相互の間にも隙間Ｓ２が
発生するようになる。

【００１２】従って、本発明のスチールコードを用いて
タイヤを製造する際、２枚のゴムシ−ト間に挟んで加
圧、加硫するとスチールコードの各素線間にゴムが浸入
することとなる。また、コアと側との間、側の各素線の
間に隙間が出来ているのでスチールコードの耐疲労性も
図３のスチールコードに比較して大幅に良好な値を示し
た。

【００１３】さらに、このスチールコードは、コア素線
と側素線を一度に同時に撚り合わせているので、撚りは
一工程である。しかも、撚りピッチは、側の撚りピッチ
となるため撚りピッチが大きく製造効率も大幅に向上す
る。ここで、撚り角（α度）と撚りピッチ（Ｐ）との関
係は、例えば側層心径をＤとすると、次の関係がある。 tan α＝π・Ｄ／Ｐ

【００１４】スチールコードの全体の撚りピッチは８ｍ
ｍ〜２８ｍｍが好ましい。というのは、８ｍｍ未満とす
ると、極度に素線の曲げ加工量が多くなるため断線が発
生し易くなり、またスチールコードの長さ当たりの撚り
回数が多くなり、生産性が落ちるからである。一方、撚
りピッチが２８ｍｍを越えると、スチールコードの柔軟
性が失われるので疲労値が低くなり、また撚りが不安定
となりフレア−も発生し易くなり、実用的でない。

【００１５】素線の線径を０．１０ｍｍ〜０．４０ｍｍ
としたのは、あまり細いと充分な強力が得られないから
であり、逆にあまり太いとスチールコード径が大きくな
ってしまう。また、素線を太くするとスチールコードの
柔軟性が失われ、耐疲労値が低くなる。

【００１６】素線本数を９本〜１４本としたのは、一度
に、同時に撚り合わせる２層のスチールコードの場合、
この範囲の本数が最も好適な範囲であるからである。こ
れより少ない本数の構成では１層だけのスチールコード
となる可能性があり、これより多い本数の構成では、３
層のスチールコードとなるか、側素線がお互いに密着し
た構造のスチールコードとなるからである。また、この
範囲においては、コア（芯）の素線本数（ｍ）は、２本
〜４本を撚り合わせるのが安定しており、残り側素線の
本数（ｎ）は、必然的にｍ＋（５〜６）本と決まってく
る。

【００１７】コア素線のそれぞれには、あらかじめ不均
一なくせが付与されている。そしてそれらが撚り合わさ
れているため、その撚り角が長手方向に不均一に変化し
ている。撚り角が変化しているということは、撚りピッ
チが変化しているということと同じように思われるが、
実際は異なっている。本発明のスチールコードでは、素
線単体で絶えずくせが変化しており、それらを撚り合わ
せたコア素線の撚りピッチといっても、各素線でその値
がそれぞれ異なり、また撚りピッチという場合ある一定
間隔で測定することが必要であるが、その間隔の中でも
絶えず変化している状態なので、本発明の場合は撚りピ
ッチの値は実体に沿わない。そこで本発明の場合は、撚
り角で表現することにした。本発明のスチールコードの
撚り角の変化は、側の撚り角をα度とすると、コアの撚
り角は小さい方は０．５α度程度、大きい方は２．０α
度程度の範囲で不均一に変化するのがより好適である。

【００１８】本発明のスチールコードは、９本〜１４本
の素線を同一方向に一度に撚り合わせるが、コアとなる
素線（２〜４本）には、撚り合わせる前に、あらかじめ
後で付与される撚りのクセとは異なる不均一なクセを付
与しておく。このクセとは例えば、大小不均一なジグザ
グ形状、大小不均一なスパイラル形状、スパイラルでＳ
方向とＺ方向を交互に付与した形状、ジグザグとスパイ
ラルを組み合わせた形状等種々のクセが考えられる。こ
れら不均一なクセを付与した素線を撚り合わせてコアと
し、その外側に側素線を配して同時に撚り合わせると、
コアの撚り角が不均一に変化している本発明のスチール
コードを得ることができた。

【００１９】本発明のスチールコードは、チュ−ブラタ
イプの撚線機でも製造できるが、バンチャ−タイプの撚
線機で製造する方が、効率が良く実用的である。バンチ
ャ−タイプの撚線機を用いた場合、素線に捻りが入るた
め、あらかじめ付けたクセと仕上がった後のスチールコ
ードでのクセが大きく異なることがあるので、注意して
おく必要がある。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の１実施例を説明する。図１は
本発明のスチールコードを示し、（ａ）はその長手方向
の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いたコ
ア部だけを示している。また（ｂ）は、その横断面図で
ある。図から解るように撚り角が不均一に変化している
３本のコア素線と、その外側に同じ線径の９本の側素線
とから構成されている。

【００２１】本発明のスチールコードの特性を評価する
ために、素線本数Ｎ、コア素線本数ｍ、側素線本数ｎ、
コア撚り角度（接触角）、側撚り角度（接触角）を本発
明の範囲内で、それぞれ変化させたスチールコードを実
施例１〜４とし、図２に示すような従来例を従来例１〜
２、図３に示すような従来例を従来例３〜４とし、各ス
チールコードについて、ゴム浸入率、耐疲労性および撚
り線コストについて評価したところ、以下の表１に示す
ような結果を得た。表１に示す各項目のテスト条件、評
価方法は次の通りである。

【００２２】ゴム浸入率：各スチールコードに５ｋｇの
引張加重をかけた状態でゴム中に埋め込み、加硫した
後、スチールコードをゴム中から取り出し、そのスチー
ルコードを分解して素線の一定長さを観察し、観察した
長さに対してゴムと接触した形跡のある長さの比を％表
示した。表中その値の大きい方がゴム浸入率が良いこと
を示している。

【００２３】耐疲労性：複数本のスチールコードをゴム
シ−トに埋め込んだ複合体シ−トを用いて３点プ−リ−
曲げ疲労試験機により試験し、埋設したスチールコード
がフレッティング磨耗、座屈等を経て破断するに至るま
での繰り返し回数を求め、従来例２の撚り構造のスチー
ルコードの値を１００として指数表示した。表中その値
が大きい方が耐疲労性に優れている。

【００２４】コスト比較：それぞれのスチールコードに
ついて、撚り工程におけるコストを計算し、従来例２の
スチールコードの値と比較し指数で示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１より以下の点が明らかである。従来例
１は、２＋７構造のスチールコードである。コアと側と
の撚り角が異なるため、ゴム浸入があり、耐疲労性も良
いが、逆にコストが非常に高くて、劣る。

【００２７】従来例２は、同じく３＋９構造であり、従
来例１と同じくゴム浸入、耐疲労性はよいが、コストが
高くて、劣る。

【００２８】従来例３は、１×１２（３／９ともいう）
の構造であり、ゴム浸入は全くなく、耐疲労性も劣る。
しかし、コストは低く優れている。

【００２９】従来例４は、３／９構造であり、従来例３
と同じく、ほとんどゴムは浸入せず、耐疲労性も劣る。
しかし、コストは低く優れている。

【００３０】実施例１〜４は、上記従来例のような欠点
を有せず、ゴム浸入、耐疲労性、コストいずれの点でも
優れている。

【００３１】

【発明の効果】本発明のタイヤ補強用スチールコード
は、上記のとおり構成されているので、つぎの効果を奏
する。 スチールコード長手方向のほぼ全域にわたって、素線
間に外部に通じる隙間が発生するためスチールコード内
部へのゴム浸入が良い。 コア素線間でも隙間が発生し、ゴムが浸入しやすい。 素線間にゴム浸入が良いため、耐疲労性に優れてい
る。 ゴムが浸入しスチールコード内部に密閉された空洞部
が極めて少ないため、水分が入りスチールコード全体に
錆を発生させるような原因を作らない。 撚り合わせる前にあらかじめ不均一なクセを付けるだ
けで容易にコアの撚り角を不均一に変化させることが出
来、製造が簡単である。 コアと側を同時に一度に撚り合わせるため、コストダ
ウンが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの一実施
例を示す。３／９構造のコア素線３本と側素線９本とか
ら構成された本発明のスチ−ルコ−ドを示し、（ａ）は
その長手方向の外観説明図であり、右側一部は側素線を
取り除いたコア部だけを示している。また（ｂ）はその
横断面を示す概略図である。

【図２】従来のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの例である
３＋９構造のスチ−ルコ−ドを示す。コア素線３本と側
素線９本とから構成され、コアと側とで撚りピッチが異
なる従来のスチ−ルコ−ドを示し、（ａ）はその長手方
向の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いた
コア部だけを示している。また（ｂ）はその横断面を示
す概略図である。

【図３】従来のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの例である
３／９構造のスチ−ルコ−ドを示す。コア素線３本と側
素線９本とから構成され、コアと側とを同時に撚り合わ
せた、撚り角がコアと側で同じである従来のスチ−ルコ
−ドを示し、（ａ）はその長手方向の外観説明図であ
り、右側一部は側素線を取り除いたコア部だけを示して
いる。また（ｂ）はその横断面を示す概略図である。

【符号の説明】

１…コア素線 ２…側素線 ３…スチ−ルコ−ド ｄ…素線径 Ｄ…側層心径 Ｓ１、Ｓ２…空洞部 α…側素線の撚り角 α１、α２…コア素線の撚り角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．１０mm〜０．４０mmの線径（ｄ）を
   有する９本〜１４本の素線を用いて、ｍ本をコア素線
   （ただしｍ＝２〜４）、残りのｎ本を側素線（ただしｎ
   ＝ｍ＋（５〜６））とし、同一方向に一度に撚り合わせ
   た２層のタイヤ補強用スチールコードにおいて、コア素
   線のそれぞれが長手方向に不均一なくせを有した状態で
   撚り合わされており、その撚り合わされたコアの撚り角
   が不均一に変化していることを特徴とするタイヤ補強用
   スチールコード。