JP2597835Y2

JP2597835Y2 - ゴム製品補強材

Info

Publication number: JP2597835Y2
Application number: JP1993054316U
Authority: JP
Inventors: 好夫竹本
Original assignee: 金井宏之
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2008-10-06
Also published as: JPH0724995U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は自動車用タイヤ、コンベ
アベルト等ゴム製品の補強のために使用するゴム製品補
強材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の補強材には、図３に示
すような、細径スチールフィラメントを複数本稠密に撚
り合わせた、所謂スチールコード１０と称する撚鋼線が
用いられている。上記スチールコード１０は一般に、ス
チール線材に鉛パテンティング等の熱処理と伸線加工と
を繰返し行った後、ブラスメッキを施し、所定の線径ま
で伸線加工を行ってフィラメント１１とし、次いでこの
フィラメント１１を複数本撚り合わせることにより製造
されている。

【０００３】ところで、ゴム製品補強材、特にタイヤ、
コンベアベルト用補強材としての不可欠な要件は必要な
強度を有し、しかも優れた柔軟性を具備することであ
る。上記スチールコード１０にあっては、そのフィラメ
ント１１がナイロン、ポリエステル等の繊維フィラメン
トに比べ強度面で優れるが、柔軟性に劣るため、複数本
のフィラメントを撚り合わせて柔軟性を向上しようとす
るものである。このため、撚り工程を要し、容易かつ安
価に製造できないという問題がある。

【０００４】また、上記スチールコード１０は、各フィ
ラメント１１が密着して撚り合わされているため、ゴム
製品成形時にゴムがコード中央部の空洞部Ｄまで侵入せ
ず、コード長手方向に連続してこの空洞部Ｄが存在する
こととなる。したがって、上記スチールコード１０を使
用したゴム製品では、ゴムとコードとの接着がコードの
外周部でのみなされることとなり、ゴムとコードとが剥
離する、所謂セパレーツ現象を起こし易く、またフィラ
メント相互間のフレッティング摩耗も生じ易い。しかも
空洞部Ｄが存在するため、外部より浸透した水分が上記
空洞部Ｄ内に至り、コード長手方向に伝播して錆を発生
させることとなる。このため、ゴム製品の寿命を短命化
させるという問題がある。

【０００５】さらに、タイヤにあっては小石、縁石等に
乗り上げた際、コンベアベルトにあっては重量物が落下
した際に、その補強材であるスチールコードが破断する
ことがあるため、この種のゴム製品の補強材としては、
高い伸度を有し、耐衝撃吸収性に優れた補強材が望まれ
ている。

【０００６】上記事情に鑑み、現在、撚り工程を要せず
安価に製造でき、かつゴムとの接着性が良好で、しかも
高い伸度を有し、柔軟性に優れる単一フィラメント構造
のゴム製品補強材を実用化することが考えられている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】単一フィラメント構造
のゴム製品補強材として、例えば特開昭４８−６３９６
１号公報にフィラメントを波状に加工成形したものが、
また特開昭５０−４３５９号公報にフィラメントを螺旋
状に加工成形したものが、夫々開示されている。

【０００８】先に提案された上記各公報に開示された補
強材にあっては、単一フィラメント構造とすることによ
り撚り工程を省略し、かつゴムとの接着性を良好にな
し、また波状あるいは螺旋状に加工成形することにより
破断時伸びを繊維に相当する程度迄大きくして柔軟性を
向上することができる。

【０００９】しかし、上記提案された補強材にあって
は、いずれも荷重に対する伸び特性の点で問題があり、
現在に至っても未だ殆んど実用化されていない。すなわ
ち、上記補強材はフィラメントに過大な波状あるいは螺
旋状のくせを施すことで破断時伸びを非常に大きくした
ものである。したがって、この補強材は、引張荷重が付
与された場合、過大な波状あるいは螺旋状のくせが元に
戻ろうとする特性により、低荷重の負荷によって非常に
大きな伸びを示し、一次弾性限（変曲点）が低荷重負荷
時に存在することとなる。ところで、一般に一次弾性限
以上の荷重が付与されると、元のくせ形状には戻らず、
永久歪を生ずることとなる。

【００１０】よって、上記補強材をゴム製品、例えばタ
イヤのベルト部に使用した場合、接地面が平坦でなかっ
たり、空気圧が少なくなる等して、ベルト部に一次弾性
限以上の荷重が付与されると、補強材に永久歪が生ずる
こととなり、耐疲労性を低下し、またセパレーツ現象を
起こしたり、時にはタイヤが変形することがある。

【００１１】本考案は上記課題に鑑みてなしたものであ
り、高伸度でありながら低荷重時伸びが小さいといった
伸び特性を具有し、優れた耐衝撃吸収性を有すると共に
耐疲労性を有し、軽量かつゴムとの接着性が良好で、し
かも安価なゴム製品補強材を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案者は、軽量かつゴムとの接着性が良好で、しか
も安価に得られるといった単一フィラメント構造補強材
の利点を生かし、成形するくせの形状に工夫を凝らすこ
とで伸び特性を最適化することを考え、この知見に基づ
き本考案を成すに至った。

【００１３】すなわち、本考案のゴム製品補強材は、線
径ｄが０．２８〜０．５０ｍｍの単一のスチールフィラ
メントからなるゴム製品補強材であって、上記スチール
フィラメントが長手に亘り、略スパイラル状の小さなく
せを有すると共に、上記くせの形状とは別の比較的大き
な略波状あるいは略スパイラル状のうねりを有し、かつ
破断時伸びが４％以上で、１０ｋｇ引張荷重時伸びが１
％以下であることを特徴とする構成にある。

【００１４】また、本考案のゴム製品補強材は、上記構
成において、くせ形状が、くせ外径をＨ₁ 、くせピッチ
をＰ₁ としたとき、Ｈ₁ ＝１．０４ｄ〜１．７２ｄ、Ｐ
₁ ＝４ｄ〜１８ｄ、Ｈ₁ ／Ｐ₁ ＝０．０５〜０．３の関
係を満足し、かつうねり形状が、うねり径をＨ₂ 、うね
りピッチをＰ₂ としたとき、Ｈ₂ ＝１．５Ｈ₁ 〜３Ｈ
₁ 、Ｐ₂ ＝２Ｐ₁ 〜１０Ｐ₁ の関係を満足する構成にあ
る。

【００１５】ところで、上記構成における各数値限定の
限定理由は次の理由による。フィラメントの線径ｄは、
必要な強力を確保するために少なくとも０．２８ｍｍは
必要である。しかし太径になり過ぎると疲労性が低下す
るばかりか、ゴム製品の重量が重くなるため、上限を
０．５０ｍｍとした。

【００１６】くせ形状の決定要件であるくせ外径Ｈ₁ お
よびくせピッチＰ₁ は、補強材の伸び特性において相互
関係にある。Ｈ₁ ＝１．０４ｄ〜１．７２ｄとしたのは、１．０４ｄ
よりも小さいと、Ｐ₁との兼ね合いもあるが、伸び特性
が真直なフィラメントと同様となって柔軟性に劣り、一
方、１．７２ｄよりも大きいと、低荷重時の伸びが大き
く、前記種々の弊害を招き、本考案の目的を達成できな
いことによる。Ｐ₁ ＝４ｄ〜１８ｄとしたのは、４ｄよりも小さいと、
製造が困難であるばかりか、くせ付け時に無理な塑性変
形を与えることとなって耐疲労性が著しく低下し、一
方、１８ｄよりも大きいと、ｄとの兼ね合いもあるが伸
び特性が真直なフィラメントと同様となって柔軟性に劣
り、ゴム製品補強材として不適なものになることによ
る。Ｈ₁ ／Ｐ₁ は大きい程フィラメントに高い伸度を与
える。柔軟性を与えるために少なくとも０．０５必要で
あるが、大き過ぎると低荷重時の伸びが大きくなり過ぎ
るため、上限を０．３にした。

【００１７】また、うねり形状の決定要件であるうねり
径Ｈ₂ およびうねりピッチＰ₂ も、補強材の伸び特性に
おいて相互関係にある。Ｈ₂ ＝１．５Ｈ₁ 〜３Ｈ₁ としたのは、１．５Ｈ₁ より
も小さいと、Ｐ₂ との兼ね合いもあるがフィラメントに
高い伸度を与えることができないため、耐衝撃吸収性を
高めることができず、一方、３Ｈ₁ よりも大きいと、低
荷重時の伸びが大きくなり過ぎることによる。Ｐ₂ ＝２Ｐ₁ 〜１０Ｐ₁ としたのは、２Ｐ₁ よりも小さ
いと、低荷重時の伸びが大きくなり過ぎ、一方、１０Ｐ
₁ よりも大きいと、Ｈ₂ との兼ね合いもあるが、フィラ
メントに高い伸度を与えることができないことによる。

【００１８】破断時の伸びは、優れた耐衝撃吸収性を得
るために４％以上必要であるが、低荷重時の伸びが大き
過ぎるとその効果が期待できず、疲労性を低下させるこ
とになるため、１０ｋｇ引張荷重時伸びを１％以下に抑
えることが必要である。

【００１９】

【作用】本考案のゴム製品補強材は、フィラメントに形
成する型付けを、従来の１種の過大な型付けに代えて、
小さな略スパイラル状のくせと、そのくせ形状とは別の
比較的大きなうねりとの２種の型付けを複合させて施し
ている。このため、略スパイラル状のくせは、従来の型
付け形状に比して小さく、低荷重の負荷によって容易に
伸長されない。このくせのみの型付けによる場合、破断
時伸びが充分に得られないが、この型付けとは別にうね
りの型付けを施しているため、充分な伸度が得られる。
したがって、本考案のゴム製品補強材にあっては、２種
の型付けの存在により、それらの伸び特性が複雑に混在
し、高伸度でありながら低荷重時伸びが小さいといった
伸び特性を具有することとなる。

【００２０】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明
する。炭素含有量０．８５ｗｔ％の高い炭素鋼線に熱処
理および伸線加工を繰返し行った後、ブラスメッキを施
し、複数枚の引抜きダイスを用いて減面率９７．６％の
伸線加工を行い、線径０．３８ｍｍのスチールフィラメ
ントを得た。次いで、このフィラメントに、くせピッチ
Ｐ₁ ＝２．６ｍｍ、くせ外径Ｈ₁ ＝０．４８ｍｍとなる
略スパイラル状のくせを施すと共に、うねりピッチＰ₂
＝１３ｍｍ、うねり径Ｈ₂ ＝０．９６ｍｍとなる螺旋状
のうねりを施して、図１および図２に示すゴム製品補強
材１を得た。この補強材の引張強さは３３０ｋｇｆ／ｍ
ｍ² 、破断時伸びは５．８％、１０ｋｇ引張荷重時伸び
は０．７２％であった。

【００２１】ところで、フィラメントへの略スパイラル
状のくせ、螺旋状のうねりは、撚線機に設けたくせ付け
ピン間や、その後に設けた千鳥状に配した小径ローラ間
にフィラメントを通すことにより容易に付与することが
できる。また、フィラメントを歯車等に噛み込ませ、そ
のフィラメントを捻じることによっても行なうことがで
きる。なお上記くせおよびうねりのピッチＰ₁ 、Ｐ₂ 、
径Ｈ₁ 、Ｈ₂ は、前者にあってはピンやローラ間の間
隔、撚線機の回転数等を調整することにより、また後者
にあっては歯車の形状、フィラメントの捻り回数等を調
整することにより、所望の数値に設定できる。

【００２２】次に、炭素含有量０．８５ｗｔ％の高炭素
鋼からなる線径０．３８ｍｍの単一フィラメント構造の
ゴム製品補強材を表１に示すような構成で作成し、夫々
について破断時伸び、１０ｋｇ荷重時伸び、圧縮剛性お
よび疲労性の評価を行った。結果を同表に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】この評価に際して、圧縮剛性は、図４に示
すように、３点曲げ試験により、試験片１２のスパンＬ
＝２０ｍｍにおける５ｍｍ押さえ込みの時荷重Ｇを測定
し、従来例のＮｏ．１のものを１００として指数で表示
した。上記試験片１２には、５本の補強材を横一列に配
し、ゴム中に埋め込んで作成した厚み４ｍｍ、巾１５ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍのゴムシートを使用した。

【００２５】疲労性は、補強材を複数本ゴムシートに埋
め込み、このシートを用いて、３点プーリ曲げ疲労試験
機で以て破断に至るまでの繰返し回数を求め、従来例Ｎ
ｏ．１のものを１００として指数で表示した。

【００２６】表１において、Ｎｏ．１の補強材は型付け
がされていない真直なフィラメントよりなる従来例の補
強材であり、破断時伸びが小さく、柔軟性に欠ける。ま
た、Ｎｏ．２〜４の補強材は１種の型付けがされている
フィラメントよりなる従来例の補強材であり、Ｎｏ．
２、３の補強材はくせの形状が小さいため破断時伸びが
小さく、柔軟性に欠ける。Ｎｏ．４の補強材は破断時伸
びが大きいが、低荷重時の伸びが大きいため、剛性が低
く、また疲労性に劣る。Ｎｏ．５、６の補強材は２種の
型付けがされているフィラメントよりなる補強材である
が、くせ、うねり形状が適当でないため、破断時の伸
び、低荷重時の伸びが適正でない。

【００２７】これに対して、本考案の補強材であるＮ
ｏ．７〜９のものは、４％以上の破断時伸びを有するに
もかかわらず低荷重時の伸びが小さく、柔軟性に優れ、
また疲労性においても良好な値を示しており、ゴム製品
の補強材として好適である評価が得られた。

【００２８】

【考案の効果】本考案のゴム製品補強材は、単一フィラ
メント構造であるため、撚り工程を要せず、容易かつ安
価に製造でき、ゴムとの接着性も良好となる。また、４
％以上の破断時伸びを有し、かつ低荷重時の伸びが小さ
いので、優れた耐衝撃吸収性を有し、疲労性にも優れ
る。このため、例えばタイヤ補強材として使用した場
合、耐カット性、乗り心地性を高め、タイヤの寿命を著
しく向上させることができる。さらに、被覆するゴム量
を少なくできるため、省エネ化の観点から要求されるタ
イヤの軽量化を実現可能とする等、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のゴム製品補強材を示す概略正面図であ
る。

【図２】本考案のゴム製品補強材を示し、図１における
Ａ−Ａ断面図である。

【図３】従来のスチールコードを示す概略断面図であ
る。

【図４】３点曲げ試験方法を説明するための概略図であ
る。

【符号の説明】

１ゴム製品補強材

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】線径ｄが０．２８〜０．５０ｍｍの単一
のスチールフィラメントからなるゴム製品補強材であっ
て、上記スチールフィラメントが長手に亘り、略スパイ
ラル状の小さなくせを有すると共に、上記くせの形状と
は別の比較的大きな略波状あるいは略スパイラル状のう
ねりを有し、かつ破断時伸びが４％以上で、１０ｋｇ引
張荷重時伸びが１％以下であることを特徴とするゴム製
品補強材。
【請求項２】くせ形状が、くせ外径をＨ₁ 、くせピッ
チをＰ₁ としたとき、Ｈ₁ ＝１．０４ｄ〜１．７２ｄ、
Ｐ₁ ＝４ｄ〜１８ｄ、Ｈ₁ ／Ｐ₁ ＝０．０５〜０．３の
関係を満足し、かつうねり形状が、うねり径をＨ₂ 、う
ねりピッチをＰ₂ としたとき、Ｈ₂ ＝１．５Ｈ₁ 〜３Ｈ
₁ 、Ｐ₂ ＝２Ｐ₁ 〜１０Ｐ₁ の関係を満足する請求項１
記載のゴム製品補強材。