JP3498274B2 - ゴム製品補強用スチールコード - Google Patents

ゴム製品補強用スチールコード

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JP3498274B2 JP17212795A JP17212795A JP3498274B2 JP 3498274 B2 JP3498274 B2 JP 3498274B2 JP 17212795 A JP17212795 A JP 17212795A JP 17212795 A JP17212795 A JP 17212795A JP 3498274 B2 JP3498274 B2 JP 3498274B2
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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、
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、特に1本の芯素
線の周囲に5〜8本の側素線を配してなる1+n構造の
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、多数
本が平行に引揃えられた状態でゴム材に被覆されて、自
動車用タイヤの補強材として使用される。そして、スチ
ールコードに要求される条件としては、機械的強度に優
れていることは勿論のこと、ゴム材との化学的,物理的
な接着が良好であること、およびスチールコード内部へ
のゴム浸入性が良好であること等があげられる。すなわ
ち、スチールコードがタイヤ補強材としての役割を十分
に果たすために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1+n構造、例えば1+6構造のス
チールコードは、その断面を図5に示すように、同一線
径の素線を用い、1本の芯素線22の周囲に6本の側素
線23を配したスチールコード21が一般に用いられて
いた。しかし、このスチールコード21はクローズ撚り
構造であり、隣り合う素線が相互に完全に密着している
ため、空洞部Dがコード内部に生じる。そのため、スチ
ールコード21をゴム材により被覆して複合体を形成す
る場合、ゴム材が上記空洞部Dまで浸入せず、単にコー
ド外周を被覆するだけで、スチールコードとゴム材との
完全な複合体を形成できない。 【0004】従って、上記スチールコード21を使用し
たゴム製品、例えば自動車タイヤでは、ゴム材とスチー
ルコードとの接着が充分ではなく、自動車の走行時にゴ
ム材とスチールコードが剥離する所謂セパレーション現
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、上記
空洞部D内に伝播し、スチールコードが全面にわたり酸
化を起こす。こうなるとゴム材とスチールコードの接着
力が弱くなり、両者が剥離してしまい、スチールコード
の補強材としての効果が非常に小さくなってしまう。 【0005】この問題を解決するため、最近ゴム材が側
素線間からコード内部に浸入し得る様に、図6に示すよ
うな芯素線32を側素線33より太くし側素線間に隙間
を設けたスチールコード31が提案されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造のス
チールコード31を通常のバンチャー撚線機で製造した
後、多数本が平行に引揃えられた状態でゴム材に被覆さ
せたシートを作る際、シートが捻じれたり、波打った
り、はね上がったりする現象、所謂『シートカール』が
発生し、後工程のタイヤ成形工程で大きなトラブルとな
っていた。 【0007】本発明は上記の問題点を解決するために成
されたものであり、良好なゴム浸入性を維持しながら、
ゴム材に埋め込んだ際のシートカールの発生を防止でき
る1+n構造の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。 【0008】 【解題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のゴム製品補強用スチールコードは、中央に1本
くせを備えない芯素線と、その周囲にn本(n=5〜
8)の側素線を配してなる1+n構造のスチールコード
において、芯素線径d1と側素線径d2との比がd1/d2
=1.1〜1.3であり、かつ芯素線の引張強さtと側
素線の引張強さTとの比がt/T=1.07〜1.20
であることを特徴とする。 【0009】前記の『シートカール』が発生する原因に
ついて調査実験を行った結果、スチールコードの素線径
および引張強さが変わると、素線の残留捻じれ量が変わ
ることが分かった。従って、芯素線径が側素線径より大
きい1+n構造のスチールコードの場合、芯素線と側素
線がそれぞれ異なる残留捻じれ量を持ち、それぞれの残
留捻じれ量が打ち消し合い、見掛けのコードキンク(ス
チールコード製造時のキンク)となって現れることが分
かった。 【0010】従って、図6のようなスチールコードで
は、ゴム材にスチールコードを挾みゴムシートにした
際、ゴム材のフローにより素線間にゴム材が浸入し、芯
素線32と側素線33との接触が開放される部分が生
じ、芯素線と側素線の捻じれ量が変化することが分かっ
た。こうなると、スチールコード製造時のキンクをたと
えゼロ回転に調整しても、ゴムシート製造時にスチール
コードに捻じれが生じるためシートカールを完全には防
止することができない。 【0011】上記の現象をより具体的に確認するため、
側素線径を一定にして芯素線径を増径した1+6構造の
スチールコードをゴム材に埋め込んだときの、芯素線径
の変化に対するシートカール量の変化を調査した。 【0012】この調査において、シートカール量の測定
は、図2に示すようなサンプルを作成して行なった。す
なわち、スチールコード1をゴム材で挾みゴムシート4
にした後、加圧加硫したものを、図2のように幅W=2
cm、長さL=50cmに裁断し、サンプルを作成し
た。そして、このサンプルを垂直に吊り下げ、サンプル
の上端から下端までの捻じれ角θをシートカール量と定
義した。 【0013】この場合のθは、埋め込んだスチールコー
ドの撚り回転方向と同じ回転方向の捻じれの場合をプラ
スとし、逆方向の場合をマイナスとする。 【0014】なお、スチールコード製造時のキンクは、
どのコードもゼロ回転となるように調整した。 【0015】以上の調査結果を図3に示す。図3による
と、芯素線径が側素線径と同じ0.33mmのときはシ
ートカール量が0であったものが、芯素線径が大きくな
るほどシートカール量が大きくなり、ゴムシートはマイ
ナス方向に捻じれることが分かる。 【0016】そして、芯素線径が0.36mmを越える
と、シートカール量はかなり大きくなり、タイヤ成形工
程でのトラブルにつながるものである。 【0017】次に、シートカール量と素線の引張強さの
関係を具体的に調査した。その結果、図4に示すよう
に、側素線の引張強さを一定にした状態で、芯素線の引
張強さを増加させると、シートカールがプラス方向に変
化することがわかった。 【0018】そこで、図3と図4の関係から、芯素線と
側素線との残留捻じれ量の差の分、芯素線の引張強さを
大きくし、両者の残留捻じれ量の差を減少することによ
り、側素線より太い芯素線を使用した1+n構造のスチ
ールコードにおいても、ゴム材で被覆した時のゴムシー
トのシートカール量を減少させることができる。 【0019】ここで、本願発明の種々の数値限定は多数
の実験により得られた結果であり、その根拠は以下の通
りである。まず、側素線の本数を5〜8本にしたのは、
5本未満であると側素線間の隙間が大きくなり過ぎ、コ
ードの撚りが安定せず耐疲労性が悪くなるからで、8本
を越えると側素線径を極端に小さくしないと安定したコ
ードが得られず、コード強力が低下するからである。 【0020】次に、芯素線と側素線の線径比をd1 /d
2 =1.1〜1.3としたのは、線径比を1.1より小
さくすると側素線間の隙間の幅が減少し、目的とする十
分なゴム材の浸入が望めず、また1.3より大きくする
とコード安定性が悪くなり、芯素線が飛び出す等の弊害
が生じるためである。 【0021】さらに、芯素線の引張強さtと側素線の引
張強さTの比をt/T=1.07〜1.2としたのは、
1.07より小さいと芯素線と側素線の十分な残留捻じ
れ量の差がなく、シートカールを防ぐことが難しくなる
ためであり、1.2より大きい場合芯素線と側素線の強
力の差がありすぎ、タイヤ使用時に側素線が先に破断
し、スチールコード一体としての寿命が低下するからで
ある。 【0022】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明のスチールコードの断面図である。
このスチールコードは、撚りピッチ=18mm、撚り方
向はS撚りで撚り合わされたもので、芯素線2が引張強
さ3135N/mm2 狙いで素線径d1 =0.38mm
であり、側素線3が引張強さ2840N/mm2 狙いで
素線径d2 =0.33mmである。ここで芯素線2は側
素線3より0.05mm太くしてある為、側素線間に隙
間Sが平均で0.03mm程度生じている。 【0023】次に、本発明のスチールコードの性能特性
を確認するために、上記実施例のスチールコードの他
に、引張強さが芯素線,側素線共同じもので、線径を変
えた従来のスチールコードと、線径が芯,側共同じであ
る従来のスチールコードと、本発明の他の実施例および
本発明の数値限定を外れた比較用のスチールコードをそ
れぞれ製造し、比較試験を行ない、ゴム浸入率、ゴム材
で被覆させゴムシートを作った際のシートカール量、コ
ード安定性、およびゴムシートの疲労性について評価し
たところ表1のような結果を得た。 【0024】なお、上記各々のスチールコードの撚りピ
ッチは18mmに統一し、また、撚り方向はS撚りに統
一した。 【0025】 【表1】 【0026】この評価に際して、下記に述べるテスト条
件、評価方法を用いた。ゴム浸入率は、各コードに5K
gの引張荷重をかけた状態で、100%モジュラスが3
5Kg/cm2 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り出し、その後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。 【0027】シートカール量は、前述したシートカール
量の測定方法(図2)と同様の方法で測定した。このシ
ートカール量は0であるのが理想であるが、撚線工程や
ゴムシート製造時の製造条件を常に一定にするのは困難
である。そのため、後工程のタイヤ成形工程に支障のな
い程度である−5度〜+5度の範囲であれば、良いこと
とした。 【0028】コード安定性は、撚線時に『撚りむら』や
『撚り乱れ』等の撚り不良が発生したものを×とし、撚
り不良の発生がなかったものは○とした。 【0029】ゴムシートの疲労性は、各々のスチールコ
ードを100%モジュラスが35Kg/cm2 のゴム材
中に埋め込んで、ゴムシートを形成し、このシートを用
いて3点プーリ式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するに至るまでの繰
り返し回数を求め、従来例である実験No8のコードの
値を100として指数表示した。 【0030】表1において、実験No1は図1に示され
る本発明の実施例で、実験No2、3は他の実施例であ
る。また、実験No4〜7は、本発明の数値限定範囲か
ら少なくとも1点外れた値を持つスチールコードを用い
た場合の比較例である。さらに、実験No8,9はそれ
ぞれ図5,図6に示される従来の1+6構造のスチール
コードを用いた場合である。 【0031】以下に、上記実験結果について述べる。実
験No8は芯および側素線に同一線径の素線を使用した
1+6構成のクローズ撚り構成のスチールコードである
為、芯素線と側素線との間の空洞部Dにゴムがほとんど
浸入していない。 【0032】一方実験No9は芯素線径を側素線径より
も0.05mm太くしている為、側素線間に隙間が生じ
ゴム浸入は100%となっている。しかしながら、芯素
線と側素線の引張強さの比t/Tが小さすぎるため、ゴ
ム材ではさんでシートにした際に大きなシートカールが
生じてしまった。 【0033】また、実験No4では、芯素線と側素線の
引張強さの比t/Tが、1.07より小さいため、マイ
ナス7度のシートカールが生じた。実験No5では、t
/Tが1.20を越える1.22であり、プラス10度
のシートカールが生じた。また、芯素線と側素線の引張
強さの差が大きすぎるため、ゴムシートの疲労性が悪か
った。 【0034】実験No6では、線径比d1 /d2 が小さ
すぎるためゴム浸入率が劣っている。実験No7では、
線径比d1 /d2 が1.31と大きすぎるため、スチー
ルコード製造時に撚り不良が発生した。また、t/Tが
小さすぎるのと相まって、マイナス70度の大きなシー
トカールが生じた。さらに、ゴムシートの疲労性も悪か
った。 【0035】これに対し、線径比d1 /d2 及び引張強
さの比t/Tを適正に制御した本発明の実施例1〜3に
おいては、ゴム浸入率、シートカール量、コード安定
性、ゴムシートの疲労性のいずれも満足する値が得られ
た。 【0036】 【発明の効果】本発明のゴム製品補強用スチールコード
は、コード内部までゴム材で完全に被覆することを可能
にしながら、ゴム材で挟み込みシートにした時の大きな
シートカールの発生を防止でき、後工程であるタイヤ成
形工程でのトラブルを防止できる。 【0037】また、コード安定性やゴムシートの疲労性
についても問題なく、1+n構造のゴム製品補強用スチ
ールコードとして優れた性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のゴム製品補強用スチールコードの実施
例を示す断面図である。 【図2】シートカール量の測定方法を示す説明図であ
る。 【図3】素線径とシートカール量の関係図である。 【図4】芯素線および側素線の引張強さとシートカール
量の関係図である。 【図5】従来のクローズ撚り1+6構造のスチールコー
ドを示す断面図である。 【図6】従来の1+6構造のスチールコードの断面図で
ある。 【符合の説明】 1・・・スチールコード 2・・・引張強さが側素線より大きい芯素線 3・・・側素線 4・・・ゴムシート d1 ・・・芯素線径 d2 ・・側素線径 S・・・素線間の隙間 θ・・・シートカール量

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 中央に1本のくせを備えない芯素線と、
    その周囲にn本(n=5〜8)の側素線を配してなる1
    +n構造のスチールコードにおいて、芯素線径d1と側
    素線径d2との比がd1/d2=1.1〜1.3であり、
    かつ芯素線の引張強さtと側素線の引張強さTとの比が
    t/T=1.07〜1.20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。
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