JP2007162190A - スチールコード及びその製造方法、ゴム複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム複合体の切断面においてワイヤの先端が突出しない安全なスチールコード及びその製造方法、ゴム複合体を提供する。
【解決手段】ｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードであって、ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせた心ストランド2cと、ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせた第２層撚りストランド2aと、ｋ本の同径ワイヤを前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向とは逆向きに撚り合わせた第３層撚りストランド2bと、を有し、撚り上がり後の第３層撚りストランド2bの型付け率が７５％以上である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両用タイヤ等を補強するためのスチールコード及びその製造方法、並びにそのスチールコードを用いて補強されたゴム複合体に関する。

スチールラジアルタイヤは、スチールコードをゴムシート中に埋め込んだカレンダーシート（ゴム複合体）を複数枚重ね貼りして補強される。カレンダーシートは、タイヤがあらゆる方向の外部荷重に耐えられるようにするために、スチールコードの敷き並べ方向に対して斜めにバイアスカットされる。このようなゴム補強用スチールコードとして使用されている３＋９＋１５構造の３層撚りスチールコードは、例えば図５に示す装置を用いて製造され、その周囲にラッピングワイヤが巻かれたものが使用されている。

ところで、従来のカレンダーシート（ゴム複合体）を図３（ａ）に示すようにスチールコードの軸に対して斜めに切断すると、切断面１３に露出するスチールコードが型崩れし、図３（ｂ）に示すように外層ワイヤ２ｂが捩れて回転し、さらに図３（ｃ）に示すように第３層ワイヤ２ｂが外側を向いてばらけて開いてしまう。このため、ワイヤ先端２１がゴム層１２の切断面１３から突出し、カレンダーシート置場で鋭利なワイヤ先端２１に作業者が手や足を触れて怪我するという事故が発生しやすく、安全衛生上の観点から好ましくないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ゴム複合体の切断面においてワイヤの先端が突出しない安全なスチールコード及びその製造方法、ゴム複合体を提供することを目的とする。

本発明に係るスチールコードは、ｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードであって、ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせた心ストランドと、ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせた第２層撚りストランドと、ｋ本の同径ワイヤを前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向とは逆向きに撚り合わせた第３層撚りストランドと、を有し、撚り上がり後の前記第３層撚りストランドの型付け率が７５％以上であることを特徴とする。

本発明に係るスチールコードの製造方法は、ｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードの製造方法であって、(i)ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせて心ストランドを形成し、(ii)ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせて第２層撚りストランドを形成し、(iii)ｋ本の同径ワイヤを、撚り線機の入側に設けたプリフォーマーを用いて撚り上がり後の型付け率が７５％以上になるように型付けした後に、撚り線機を用いて前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向と逆向きに撚り合わせて第３層撚りストランドを形成することを特徴とする。

本発明に係るゴム複合体は、ゴムシート中にｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードを埋め込んで補強されたゴム複合体であって、前記スチールコードは、ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせた心ストランドと、ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせた第２層撚りストランドと、ｋ本の同径ワイヤを前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向とは逆向きに撚り合わせた第３層撚りストランドと、を有し、撚り上がり後の前記第３層撚りストランドの型付け率が７５％以上であることを特徴とする。

本発明では、第３層撚りストランドを構成するワイヤを７５％以上の型付け率としているので、スチールコード全体としては型崩れし難い構造となり、コードの切断によりワイヤ相互間の自己拘束力が失われた後においても第３層撚りストランドが大きく型崩れすることなく原形の形状がほぼ保たれる。このため、図３の（ｂ）に示すように切断された鋭利なワイヤ先端がシート切断面から突出することなく、ワイヤ切断面がシート切断面に沿った滑らかで安全なシート切断面が得られる。

なお、本発明において、ワイヤ本数は、心撚りｎを３本、第２層撚りｍを９本、第３層撚りｋを１５本とするが、ｋを１３本、１４本又は１６本としてもよい。

本発明によれば、ゴム複合体の切断面においてワイヤの先端が突出しない安全なスチールコード及びその製造方法、ゴム複合体が提供される。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
先ず図１（ａ）〜（ｄ）を参照して本発明のスチールコードの基本的な構成と製造方法の概要について説明する。

バンチャー型撚り線機などを用いて３本の同径ワイヤをＳ撚りし、図１の（ａ）に示す心ストランド２ｃを形成する。次に、心ストランド２ｃの周囲にバンチャー型撚り線機などを用いて９本の同径ワイヤをＳ撚りし、図１の（ｂ）に示す第２層撚りストランド２ａを形成する。この第２層撚りストランド２ａの撚りピッチは、心ストランド２ｃの撚りピッチと異ならせるが、好ましくは心ストランド２ｃのピッチの２倍程度がよい。

次に、第２層撚りストランド２ａの周囲にバンチャー型撚り線機を用いて１５本の同径ワイヤをＺ撚りし、図１の（ｃ）に示す第３層撚りストランド２ｂを形成する。第３層撚りストランド２ｂの構成ワイヤは、撚り合わせ前にプリフォーマーを用いて撚り上がり後の型付け率が７５％以上に予め型付けされたものである。この型付けは、バンチャー型撚り線機の入側に設けたプリフォーマーを用いて連続的に行うことが好ましい。プリフォーマーとして、千鳥配置した複数の型付ローラを備えたオープンタイプの型付け装置を用いることができる。このようなプリフォーマーは、通過するワイヤに対する型付け条件として、パスライン方向のローラの相互間距離Ｌ１とパスライン直交方向へのローラのシフト量（異相）Ｌ２とを有している（図２（ｂ）参照）。

ワイヤ径は、３層とも同径とすることが好ましいが、このうちの１層又は２層を他の層と異なるワイヤ径とすることができる。但し、３層間で異径ワイヤを用いる場合は、直径の差分を例えば１０％未満が望ましい。異径ワイヤ構成のコードは同径ワイヤ構成のコードに比べて最外層ワイヤ間隔が広くなりすぎ、撚り不良を生じやすくなるからである。

図２は本発明のスチールコードの製造方法に用いられる装置を模式的に示す概略構成図である。

スチールコード製造装置１Ａは、パスラインの上流側から順に複数の送給リール３ａ，３ｂ、プリフォーマー４ａ、配線板４、ボイス５およびバンチャー型撚り線機６を備えている。送給リール３ａ，３ｂはパスラインの最上流側に配置されている。このうち第１の送給リール３ａは、パスラインの延長線上に設けられた単一のリールであり、心ストランド（ワイヤ）２ｃの周囲に第２層撚りストランド２ａがＳ方向に撚り合わせられて図１の（ｂ）に示す３＋９構造となった半製品ストランド２ｃ＋２ａが巻き付けられている。また、第２の送給リール３ｂは、第１の送給リール３ａの周囲の適所にそれぞれ配置された１５個のリールからなり、各々に第３層撚り用のワイヤ２ｂが巻き付けられている。プリフォーマー４ａ、配線板４およびボイス５は、上流側からこの順に送給リール３ａ，３ｂからバンチャー型撚り線機６までの間に配置されている。

第２の送給リール３ｂから送り出された１５本のワイヤ２ｂは、先ずプリフォーマー４ａに入って所望の型付け率に型付けされ、次いで配線板４のガイド孔を通って所望位置にそれぞれ案内され、ボイス５に入ってパスライン上のストランド２ｃ＋２ａに１５本のワイヤ２ｂが寄り添うように集められ、バンチャー型撚り線機６に入ってストランド２ｃ＋２ａの外周にワイヤ２ｂがＺ方向に撚り合わせられ、最終的に図１の（ｃ）に示す３＋９＋１５構造の３層コード（ラッピング無し）となる。さらに別の装置（図示せず）を用いて３層コードの外周にラッピングワイヤ２ｄを巻きつけると、最終製品として図１の（ｄ）に示す３＋９＋１５＋ラッピング構造のスチールコード２が完成する。

プリフォーマー４ａは、図２の（ｂ）に示すように基台４０上に複数の型付ローラ４２を千鳥配置した装置からなる。通常の場合、型付ローラ４２は３個、５個、７個、９個のように奇数個が基台４０の上に取り付けられる。これらのローラ４２は、パスライン方向に相互間距離Ｌ１の等ピッチ間隔で配列され、かつ、偶数番目のローラ４２は奇数番目のローラ４２に対してパスライン直交方向へシフト量（異相）Ｌ２だけ位置がずれている。ローラ相互間距離（ピッチ間隔）Ｌ１およびローラシフト量（異相）Ｌ２は、プリフォーマー４ａを通過するワイヤに対する型付け条件として重要なパラメータとなるものである。

配線板４は、ワイヤを１本ずつ案内するための複数のガイド孔を有し、撚り合せ直前の各ワイヤを心ストランドに対して所望位置に位置合せするものである。

ボイス５は、バンチャー型撚り線機６の入側の直前に配置され、主パスライン上を通過するストランド２ｃ＋２ａに対して１５本のワイヤ２ｂをほぼ位置合せし、これらが互いに寄り添うようにして主パスラインに沿ってバンチャー型撚り線機６に円滑に入っていくようにする案内部材としての役割を有している。

バンチャー型撚り線機６は、クレードルタイプの筐体内に、複数のガイドローラ６１〜６４、矯正ユニット６５、矯正ローラ６６および巻取ドラム６７を内蔵している。１５本の外撚りワイヤ２ｂは、バンチャー型撚り線機６に入ると、ストランド２ｃ＋２ａの外周にＺ方向に撚り合わせられ、、矯正ユニット６５および矯正ローラ６６で外形を矯正され、最終的に２度撚りされた状態となってドラム６７に巻き取られるようになっている。

次に、実施例１〜４および比較例１，２のスチールコードとしてサンプルＡ１〜Ａ４，Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ製造し、各サンプルを評価試験した結果についてそれぞれ説明する。

（実施例１）
図２の装置１Ａを用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の実施例１のサンプルコードＡ１を作製した。実施例１のサンプルコードＡ１では、プリフォーマーにおける型付ロールのピッチ間隔Ｌ１を１０ｍｍ、異相Ｌ２を１ｍｍとする条件で、第３層撚りストランド２ｂの型付率を７５．０％とした。

（実施例２）
図２の装置１Ａを用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の実施例２のサンプルコードＡ２を作製した。実施例２のサンプルコードＡ２では、プリフォーマーにおける型付ロールのピッチ間隔Ｌ１を１０ｍｍ、異相Ｌ２を２ｍｍとする条件で、第３層撚りストランド２ｂの型付率を８３．３％とした。

（実施例３）
図２の装置１Ａを用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の実施例３のサンプルコードＡ３を作製した。実施例３のサンプルコードＡ３では、プリフォーマーにおける型付ロールのピッチ間隔Ｌ１を１０ｍｍ、異相Ｌ２を３ｍｍとする条件で、第３層撚りストランド２ｂの型付率を９１．０％とした。

（実施例４）
図２の装置１Ａを用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の実施例４のサンプルコードＡ４を作製した。実施例４のサンプルコードＡ４では、プリフォーマーにおける型付ロールのピッチ間隔Ｌ１を１０ｍｍ、異相Ｌ２を４ｍｍとする条件で、第３層撚りストランド２ｂの型付率を９３．２％とした。

（比較例１）
図５の装置１を用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の比較例１のサンプルコードＣ１を作製した。比較例１のサンプルコードＣ１では、プリフォーマーを用いることなく、第３層撚りストランド２ｂの型付率が７０．７％となるサンプルを得た。

（比較例２）
図５の装置１を用いて、３＋９＋１５＋ラッピング構造の比較例２のサンプルコードＣ２を作製した。比較例２のサンプルコードＣ２では、プリフォーマーにおける型付ロールピッチ間隔Ｌ₁を１０ｍｍとし、異相Ｌ₂を０ｍｍ（異相なし）とする条件で、第３層撚りストランド２ｂの型付率を７３．６％とした。

（ゴム複合体の製造）
このようにして得た３＋９＋１５＋ラッピング構造のサンプルコードＡ１〜Ａ４，Ｃ１，Ｃ２を長さ１０００ｍｍに切断し、切断した６０本のスチールコードをゴムシート（厚さ０．５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）上に２．５ｍｍピッチ間隔で平行に敷き並べた。

次いで、これに厚さ０．５ｍｍの別のゴムシートを被せ、スチールコードをサンドイッチ状に挟み込み、ローラで２枚のシートを圧着してゴム複合体を得た。

この長方形のゴム複合体の長辺のほぼ中央部で長辺と約４５°の角度で切断し、その切断面からスチールコードを構成するワイヤが突き出している場合を不良と判定し、ワイヤが突き出していない場合は良と判定した。

（評価試験結果）
表１に各サンプルコードＡ１〜Ａ４，Ｃ１，Ｃ２の評価試験結果を示す。この表から明らかなように、第３層撚りストランドを構成するワイヤ２ｂの型付け率が７５％を下回る比較例サンプルＣ１，Ｃ２は切断面からワイヤ２ｂがのこぎり状に突き出し、取り扱い上非常に危険な状態にあり、いずれも不良の判定であった。これに対して実施例サンプルＡ１〜Ａ４では切断面から第３層撚りワイヤ２ｂの突き出しがなく、いずれも良好の判定であった。

本発明方法は、トラック、バス、中型・大型の乗用車のタイヤを補強するためのスチールコードの製造に利用可能である。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明のスチールコードの製造方法における各工程の撚合体をそれぞれ示す断面図。 本発明の製造方法に用いられる装置を示す模式図。 （ａ）は従来方法を用いて製造されたゴム複合体の切断面を側方から見て示す側面模式図、（ｂ）は（ａ）の一部を示す拡大図、（ｃ）は従来方法を用いて製造されたゴム複合体を構成するスチールコードの切断面を正面から見て示す断面模式図。 （ａ）は本発明方法を用いて製造されたゴム複合体の切断面を側方から見て示す側面模式図、（ｂ）は（ａ）の一部を示す拡大図、（ｃ）は本発明方法を用いて製造されたゴム複合体を構成するスチールコードの切断面を正面から見て示す断面模式図。 従来の製造方法に用いられる装置を示す模式図。

符号の説明

２…スチールコード、
２ａ…第２層撚りストランド（ワイヤ）、
２ｂ…第３層撚りストランド（ワイヤ）、
２ｃ…心ストランド（ワイヤ）、
２ｄ…ラッピングワイヤ、
３ａ，３ｂ…送給リール、
４…配線板、
４ａ…プリフォーマー、４０…基台、４２…型付ローラ、
５…ボイス、
６…バンチャー型撚り線機、
６１〜６４…ガイドローラ、６５…矯正ユニット、６６…矯正ローラ、６７…巻取ドラム。

Claims (3)

1. ｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードであって、
   ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせた心ストランドと、
   ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせた第２層撚りストランドと、
   ｋ本の同径ワイヤを前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向とは逆向きに撚り合わせた第３層撚りストランドと、を有し、
   撚り上がり後の前記第３層撚りストランドの型付け率が７５％以上であることを特徴とするスチールコード。
2. ｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードの製造方法であって、
   ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせて心ストランドを形成し、
   ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせて第２層撚りストランドを形成し、
   ｋ本の同径ワイヤを、撚り線機の入側に設けたプリフォーマーを用いて撚り上がり後の型付け率が７５％以上になるように型付けした後に、撚り線機を用いて前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向と逆向きに撚り合わせて第３層撚りストランドを形成することを特徴とするスチールコードの製造方法。
3. ゴムシート中にｎ＋ｍ＋ｋ構造の３層撚りにラッピングワイヤが巻かれているスチールコードを埋め込んで補強されたゴム複合体であって、
   前記スチールコードは、
   ｎ本の同径ワイヤを撚り合わせた心ストランドと、
   ｍ本の同径ワイヤを前記心ストランドの周囲に前記心ストランドの撚り方向と同じ向きに撚り合わせた第２層撚りストランドと、
   ｋ本の同径ワイヤを前記第２層撚りストランドの周囲に前記第２層撚りストランドの撚り方向とは逆向きに撚り合わせた第３層撚りストランドと、を有し、
   撚り上がり後の前記第３層撚りストランドの型付け率が７５％以上であることを特徴とするゴム複合体。

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