JP2596347Y2 - ゴム製品補強用スチールコード - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】本考案は自動車用タイヤ、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補強用
スチールコードに関し、芯素線と側素線を有する複層撚
りのスチールコードに係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のスチールコードは、多
数本が平行に引揃えられた状態でゴム材により被覆され
て、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、ゴム材との化学的な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すためには、ゴム
材との完全な複合体となることが必要である。

【０００３】従来のスチールコードは、９本〜１２本の
素線を相互に密着して撚り合せた図２（イ）（ロ）に示
す断面構造のような所謂クローズド撚り構造である。こ
の種のスチールコードＳは、空洞部Ａがコード内部に散
在し、かつ各素線が相互に完全に密着しているため、ス
チールコードをゴムシートを用いて複合体シートとして
形成する場合、ゴム材が上記空洞部まで浸入せず、また
各素線の周囲を完全に被覆することができず、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シ
ートを形成できない。

【０００４】したがって、上記スチールコードを使用し
たゴム製品、たと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とが剥離する、所謂セパレーツ
現象を起こして、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切疵より浸入した水分が
コード内部の空洞部内に至り、コードの長手方向に伝播
してスチールコードを腐食させ、機械的強度を大幅に低
下させることになる。

【０００５】このため最近、ゴム材が各素線間に浸入し
得るように、各素線間に隙間を設けながら撚り合わせる
ようにした、所謂タイト撚りのオープン構造のスチール
コードが提案されている。これらのスチールコードＯ
は、図３（イ）（ロ）にその断面構造を示すように、芯
ストランドまたは芯素線の直径を従来よりも大きくする
か、側素線の線径を従来よりも小さくして素線間に隙間
Ｃを設けたものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記タイト
撚りのオープン構造のスチールコードにおいて、ゴム材
が各素線間やコード内部まで十分に浸入するためには、
各素線間の隙間を、ゴム材が浸入するのに十分な間隔、
即ち０．０２ｍｍ以上にする必要がある。しかも、２層
撚りとなる図３に示す構造のスチールコードＯにおいて
は、内側の層においてもこの隙間が必要となる。

【０００７】しかし、このように隙間Ｃを各素線間に十
分にとるようにすると、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、撚りがコード長手方向に不均一になる。さらに、
２層撚りの場合、内側の層に配置された素線が外側の層
より圧力を受けるため、内側の層の素線間に必要な隙間
を設けることは非常に困難である。このため、上記タイ
ト撚りのオープン撚り構造のスチールコードも品質を十
分満足できるものではない。

【０００８】本考案は、上記従来技術の課題を解決する
ためになしたものであり、ゴム材が各素線間に確実に浸
入して完全な複合体となり、繰返し曲げ応力によっても
座屈、フレッティング摩耗が容易に発生せず、剛性、疲
労性に優れたゴム製品補強用スチールコードを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案のゴム補強用スチールコードは、中央に、見
掛けの外径ｄ₀ ＝１．０８ｄ₁ 〜１．３０ｄ₁ （ｄ₁ ：
芯素線径）である略スパイラル状の小さいくせを有する
芯素線（芯素線径ｄ₁ ＝０．２０〜０．４０ｍｍ）を１
本配置し、その周囲に６本の側素線を配してピッチＰ
（Ｐ＝６〜２０ｍｍ）で撚り合わせてなる１＋６構造の
スチールコードにおいて、芯素線の略スパイラル状のく
せがピッチＰ₁ ＝０．２Ｐ〜０．７Ｐで、かつ芯素線の
線径ｄ₁ と側素線の線径ｄ₂ との比がｄ₁ ／ｄ₂ ＝１．
１〜１．４にして成る。

【００１０】ところで、上記構成における数値限定は多
数の実験により得られた結果であり、その理由は次の通
りである。

【００１１】芯素線の線径ｄ₁ は小さ過ぎると機械的強
度に劣り、大き過ぎると柔軟性に劣ると共にコード径が
増大するので、０．２０〜０．４０ｍｍの範囲とするの
が好ましい。

【００１２】芯素線の略スパイラル状の小さいくせピッ
チＰ₁ が撚ピッチＰの０．２倍より小さいと、くせ付け
時に芯素線に無理な塑性変形を加えることとなり、芯素
線が折れ易くなり、生産性が低下する。また０．７倍よ
り大きくすると、ゴム製品成形時のゴム材のフローによ
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、ゴム材の混入が十分でな
くなるため、Ｐ₁ ＝０．２Ｐ〜０．７Ｐとした。なお、
スチールコードのコード撚りピッチＰは撚りの安定性、
生産性の面より６ｍｍ〜２０ｍｍであることが好まし
い。

【００１３】また、見掛けの外径ｄ₀ がｄ₁ の１．０８
倍より小さいと、流動性の良いゴム材を使用しても加圧
加硫時にスチールコード内部への浸入が十分でなく、ま
た１．３０倍より大きいと、撚りの安定性が悪くなり、
耐疲労性が低下するだけでなく、極低荷重時のコード伸
びが大きくなり、取扱作業性に劣るため、ｄ₀ ＝１．０
８ｄ₁ 〜１．３０ｄ₁ とした。

【００１４】ここで、略スパイラル状の小さいくせとは
正確な螺旋状だけでなく、単に波状であっても略同等の
効果が得られるため、このような形状も含むものとす
る。

【００１５】ところで、中央の芯素線とその周囲にある
６本の側素線との線径比ｄ₁ ／ｄ₂＝１．１〜１．４と
したのは、線径比を１．１より小さくすると素線間の隙
間の幅が減少し、目的とする十分なゴム材の混入が望め
ず、また１．４より大きくすれば形状が悪くなり、芯素
線が飛び出す等の弊害を生じるためである。線径比を小
さくし、見掛けの外径ｄ₀ を大きくすることも考えられ
るが、この場合は、ゴム製品として成形時にスチールコ
ードにかかる張力により略スパイラル状の小さいくせが
変形し易くなり、ゴム浸入が困難となるため好ましくな
い。

【００１６】

【作用】上記構成のゴム製品補強用スチールコードを用
いて、２枚のゴムシート間に挟んで加圧加硫すると、ゴ
ム材が略スパイラル状の小さいくせによって形成された
芯素線と側素線との間の微小隙間に浸入して、全素線の
周囲が殆んど完全にゴム材で以て被覆されて、ゴムとの
完全な複合体となる。

【００１７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図に基づいて具体的
に説明する。

【００１８】図１は、本考案の実施例を示す説明用断面
図であり、スチールコード１は、ピッチＰ₁ ＝４．５ｍ
ｍ、見掛けの外径ｄ₀ ＝０．３８ｍｍである略スパイラ
ル状の小さいくせを有する線径ｄ₁ ＝０．３４ｍｍの１
本の芯素線２と、その周囲に撚ピッチＰ＝１８．０ｍ
ｍ、Ｓ撚りで撚り合わされた線径ｄ₂ ＝０．３０ｍｍの
６本の側素線３とから構成されている。

【００１９】ところで、芯素線２への略スパイラル状の
小さいくせ付けは、特公昭６３−６３２９３号公報に示
されるように、供給される素線を軸芯として回転するく
せ付装置で以って適するくせピッチＰ₀ と見掛けの外径
Ｄ₀ を付与するものである。このとき適するくせピッチ
Ｐ₀ と見掛けの外径Ｄ₀ を付与するためには、くせ付ピ
ンの間隔、寸法および素線を軸芯として回転する回転数
を調整する。

【００２０】なお、こゝで付与する見掛けの外径Ｄ₀ と
くせピッチＰ₀ は、その後撚られてスチールコードとな
った場合、くせピッチＰ₁ 、見掛けの外径ｄ₀ となる。
上記見掛けの外径Ｄ₀ はスチールコードとなったときの
見掛けの外径ｄ₀ よりかなり大きい値である。

【００２１】またスチールコードを構成する素線には、
通常炭素含有量０．７０〜０．９５ｗｔ％の鋼線が用い
られるが、スチールコードに高強力および良好な靭性を
もたせるため、各素線には炭素含有量が０．８０〜０．
９０ｗｔ％の鋼線を用いることがより好ましい。さら
に、ゴム材とスチールコードとの接着を良好にするた
め、上記各素線には、ブラスメッキ、ブロンズメッキ等
のメッキを施したものを使用することが好ましい。

【００２２】次に、本考案のスチールコードの性能特性
を確認するため、上記実施例の他に、芯素線の線径
ｄ₁ 、くせのピッチＰ₁ および見掛けの外径ｄ₀ を夫々
異らした他の実施例および比較例のスチールコードと従
来のスチールコードとの比較試験を行い、破断荷重、伸
び、剛性、ゴム浸入率、圧縮疲労性、取扱作業性につい
て評価したところ表１に示すような結果を得た。ところ
で、テストに促した各コードを構成する素線は、全て炭
素含有量を０．７２ｗｔ％とし、その表面にはブラスメ
ッキを施したものを使用した。

【００２３】なお、表中ＢＬは破断荷重、ＥＬは伸び、
ＦＬは剛性、ＲＰはゴム浸入性、ＲＦは圧縮疲労性、Ｈ
Ｗは取扱作業性、Ｐ₁ は略スパイラル状の小さいくせ付
素線のくせピッチ、ｄ₀ は見掛けの外径、ｄ₁ は芯素線
の線径、ｄ₂ は側素線の線径を示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記評価に際して、伸びＥＬ（％）はスチ
ールコードの破断時伸びを示すもので、この値はこの種
スチールコードにおいては、３．０〜４．０の範囲が望
ましい。

【００２６】剛性ＦＬは、５本のスチールコードを厚さ
５ｍｍのゴムシートに埋め込み加圧加硫した後、巾２０
ｃｍの間隔で両点支持して中央に荷重を加え、このシー
トを５ｍｍたわますのに要する荷重を測定し、従来例１
を１００として指数表示した。値は大きい方がよいが、
余り大きくても柔軟性に劣るようになり、１１０以下が
好ましい。

【００２７】ゴム材の浸入率ＲＰ（％）は、各コードに
５ｋｇの引張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
るタイヤ用ブレーカーとして使用される通常のゴム材）
中に埋め込み、加圧加硫した後スチールコードを取出
し、そのコードを分解して各素線間の一定長さを観察
し、観察した面積に対してゴム材と接触した痕跡のある
面積の比を百分率で求め、その平均値を表示した。なお
この値は８０以上必要である。

【００２８】圧縮疲労性ＲＦ（％）は、各スチールコー
ドを複数本、１００％モジュラスが３５ｋｇ／ｃｍ２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
トを用いて３点プーリ曲げ疲労試験機により、フレッテ
ィング摩耗、座屈等を経て、コードが破断にするに至る
までの繰返し回数を求め、従来例１のコードを１００と
して指数で表示した。

【００２９】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作業の煩雑さならびにコード
の取扱性の評価であり、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
×、少し劣るものを△、差がないものを○として評価し
た。

【００３０】表１において、実験Ｎｏ．１の従来例１
は、図３（イ）にその断面構造を示すタイト撚りのオー
プン構造のスチールコードであり、クローズド撚り構造
のスチールコードよりゴム浸入はよいが、未だ十分とは
言えず、また伸びは２．８％と低い値である。実験Ｎ
ｏ．２の従来例２は、図３（ロ）にその断面構造を示す
１×１２の束撚り構造であるが、芯側の３本が増径され
ている３×０．２７／９×０．２５構造のスチールコー
ドであり、ゴム浸入が非常に悪く、剛性もよくない。

【００３１】また、実験Ｎｏ．７の比較例１はｄ₁ ／ｄ
₂ ＝１、Ｐ₁ ＝０．１Ｐ、ｄ₀ ＝１．０３ｄ₁ で、芯素
線と側素線の線径が同じで芯素線の略スパイラル状のく
せが余りにも小さすぎるため、ゴム浸入がほとんどなく
圧縮疲労性、剛性、伸びがともに劣っている。実験Ｎ
ｏ．８の比較例２はＰ₁ ＝０．９Ｐ、ｄ₀ ＝１．５９ｄ
₁ であって芯素線の略スパイラル状の小さいくせがかな
り大きいためゴム浸入に劣り、圧縮疲労性、伸びが少し
よくなく、取扱作業性も劣る。実験Ｎｏ．９の比較例３
はｄ₀ ＝１．５０ｄ₁ であってやはり芯素線の略スパイ
ラル状の小さいくせの見掛けの外径が大きすぎるため比
較例２と同様ゴム浸入、圧縮疲労性、伸びおよび取扱作
業性に劣る。実験Ｎｏ．１０の比較例４は、ｄ₁ ／ｄ₂
＝１．５、ｄ₀ ＝１．０４ｄ₁ であって芯素線と側素線
の線径比が大きすぎ、上記見掛けの外径が小さすぎるた
め、比較例３と同様ゴム浸入、圧縮疲労性、伸びおよび
取扱作業性に劣る。

【００３２】これに対し、実験Ｎｏ．３〜６の本考案１
〜４のスチールコードは、ゴム浸入、圧縮疲労性、伸
び、剛性、取扱作業性のいずれの点においても満足して
おり、ゴム製品補強材として最適であることが判明し
た。

【００３３】

【考案の効果】本考案のゴム製品補強用スチールコード
は、コード長手方向の略全域に亘って、コード内部に空
洞部を有さず、かつ極低荷重時のコードの伸びが適する
範囲であり、取扱作業性も良好である。またスチールコ
ードをゴム材にて被覆したとき、スチールコードを構成
する各素線間にゴム材が確実にいきわたるため、ゴム材
との完全な複合体となり、コードの腐食が防止できると
ともに、ゴム材とコードのセパレーション現象が防止で
きる。よって、繰返し曲げ応力が加わっても座屈が容易
に発生せず、またフレッティング現象による摩耗量も少
ないため疲労性にも優れる。さらに剛性が向上するた
め、ゴム材中に埋め込むスチールコードの量を減らせる
ことが可能となり、軽量化が図れ、またタイヤにおいて
は転がり抵抗がよくなる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のゴム製品補強用スチールコードの実施
例を示す説明用断面図。

【図２】（イ）、（ロ）は従来のクローズド撚り構造の
スチールコードを示す概略断面図。

【図３】改良された従来のスチールコードを示し、
（イ）は従来例１のスチールコードを示す概略断面図、
（ロ）は従来例２のスチールコードを示す概略断面図。

【符号の説明】

１ スチールコード ２ 略スパイラル状の小さいくせを有する芯素線 ３ 側素線 Ａ 空洞部 Ｃ 隙間 Ｏ、Ｓ スチールコード

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に、見掛けの外径ｄ ₀ ＝１．０８ｄ
   ₁ 〜１．３０ｄ ₁ （ｄ ₁ ：芯素線径）である略スパイラ
   ル状の小さいくせを有する芯素線（芯素線径ｄ ₁ ＝０．
   ２０〜０．４０ｍｍ）を１本配置し、その周囲に６本の
   側素線を配してピッチＰ（Ｐ＝６〜２０ｍｍ）で撚り合
   わせてなる１＋６構造のスチールコードにおいて、芯素
   線の略スパイラル状のくせがピッチＰ ₁ ＝０．２Ｐ〜
   ０．７Ｐで、かつ芯素線の線径ｄ₁ と側素線の線径ｄ₂
   との比がｄ₁ ／ｄ₂ ＝１．１〜１．４であることを特徴
   とするゴム製品補強用スチールコード。