JP3540845B2 - ゴム補強用スチールコードおよびこれを使用したラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車用ラジアルタイヤや搬送用コンベアベルト等のゴム製品の補強に使用されるスチールコード及びラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその技術的課題】
自動車用タイヤのうち、トラック・バス用のラジアルタイヤにおいては、そのベルト部のほかにカーカス部の補強にもスチールコードが使われている。
従来、トラック・バス用タイヤのカーカス部の補強には、図８(a)の１×３＋９といった２層構造や、(c)の１×３＋９＋１５といった３層構造、あるいは(b)(d)のように前記2層構造または3層構造のコードの周りに１本の素線をラッピングした構造のスチールコードが一般的に使用されてきた。また、これらの構造のスチールコードは一部がベルト部の補強にも使用されることもある。
【０００３】
タイヤのようなゴムと補強材の複合体にはその機能を十分に発揮させるため、補強材であるスチールコードに対して高いゴム浸透性と高耐久性が要求される。
しかし、先行技術のスチールコードは各層ともタイトに撚り合わされており、しかも、各層の素線間には隙間がほとんどないため、タイヤ製造における加硫時にゴムがコード内部に浸透し難い。このため、ゴムがコードを構成する各素線の周囲に充填されない空隙部が多く存在し、タイヤが外傷等を受けると水分がここから侵入し、コードに達するとコード内部の前記空隙部を水分が伝播し錆が広がってしまう。このような状態になるとコードとゴム間の剥離（セパレーション）が発生し、複合体であるタイヤの機能が低下したり、補強材であるスチールコードの強力が低下したりしてタイヤの寿命も短くなる。また、ゴム自体も若干ではあるが吸湿するので、ゴム層の薄いカーカス部においては、特にゴム浸透性は重要であるが、従来ではこの特性を十分に発揮できない。
【０００４】
このような欠点を改善するため、図９(a)に示すような１×３＋８構造や図１０(a)に示すような１×３＋８＋１３構造(特公昭６２−１８６７８号公報）、また図９(b)と図１０(b)のように前記構造のコードに１本の素線を巻き付けたような構造のスチールコードが提唱されている。
これらの改良コードは２層目ないし３層目の素線数を前記した従来のコードより減らすことによって各素線間に隙間を設けてゴムが浸透するようにしたものである。しかしながら、このような改良技術においても、コード中心に３素線を撚り合わせてなる芯ストランドが存在し、その芯ストランドの各素線は隣接する素線同士がが互いに接するため相互間に隙間を有していないので、その中心部にはゴムが浸透せず、依然として前記した問題点が未解決のままである。
また、前記１×３＋８構造や１×３＋８＋１３構造のスチールコードでは、２層目ないし３層目の素線間に隙間を設けるべく素線本数をそれぞれ１本ずつ減らしているので、その分だけ強度が低下し、コードの強力を重視する場合に問題となる。
また、コード製造の面でも、３層構造においては、芯ストランドを撚り合わせた後、この周りに２層目の素線を芯ストランドと同方向にスパイラル状に撚り合わせ、更に、この周りに３層目の素線を芯ストランドとは逆方向にスパイラル状に撚り合わせることでコードになる。このため、撚り工程が３工程になり、製造コストが高くなるという問題がある。
また、タイヤのコストを下げるため前記の３層撚りコードから２層撚りコードに切り替えることも実施され始めているが、この場合は、コード強力を保持するため素線径を太くする必要がある。しかし、こうすると、タイヤ成型時におけるビート部での折り返し性の低下があり、タイヤとしては耐久性が低下するとともに乗り心地性も低下する欠点が出てくる。
【０００５】
本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、芯ストランドの中心部までゴムがよく浸透しゴムとの確実な一体化とフレッティング防止を実現することができ、製造も低コストで容易に行うことができる多層構造型のゴム補強用スチールコードを提供することにある。
また本発明の他の目的は、乗り心地性を損なうことなく耐食性及び耐久性に優れた高性能ラジアルタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課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は、６本以上の素線を同一方向，同一撚り方向に一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向とは逆方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有する構成としたものである。
また本発明は、６本以上の素線を同一方向に同一ピッチで一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向とは同方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有する構成としたものである。
さらに本発明は、前記いずれかのスチールコードをカーカス部またはベルト部の少なくとも１部の補強に使用した構成としたものである。
本発明のスチールコードは素線径が０．１０から０．４５ｍｍの高炭素鋼線を用い、その表面にはタイヤ用としては真鍮めっきが施される。
【０００７】
【作用】
本発明においては、芯ストランドを構成する６本以上の素線が芯ストランドの撚りピッチよりも小さいピッチで二次元的または三次元的(螺旋状)な波くせを有しており、こうした波くせを有する６本以上の素線を撚り合わせて芯ストランドとなっている。しかも、撚り合わせた状態で素線同士が入れ替わることで素線の交差しない部分と交差する部分が芯ストランド長手方向で混在している。
このため、素線そのものの波くせにより素線間に隙間が形成されことに加え、素線同士が交差する部分では隣接する素線と素線のクロスにより大きなアイ状(ヒステリシスカーブ状)の口開きが創成され、これにより芯ストランドの外側から中心部まで通じる隙間が形成される。そして、交差部では素線同士が絡み合って互いに拘束されるため、前記口開きによる素線間隙間の大きさと位置はしっかりと固定され、外力が加わっても変化しない。一方、芯ストランドの周りには、１０本以上の側用の素線が芯ストランドの撚り方向と逆方向または同方向にスパイラル状に撚り合わされ、側用の素線間には隙間が形成されている。
これらのことから、スチールコードをゴム層に埋め込んだときに、ゴムは側用の素線間の隙間を通り、さらに芯ストランドの口開きによる素線間隙間を通して中心部にスムーズに浸入し、隙間なく充填されるとともに各素線の表面を確実に覆うことができる。
しかも、芯ストランドの素線が芯ストランド撚り合せ用の波と異なるピッチで波くせが付けられているとともに芯ストランド長手で随所に開輪郭部を形成しているため、コードの表面積が実質的に大きくなり、ゴムとの付着力が向上し、ゴムとの一体化が十分になされる。したがって剥離現象や浸入水分による発錆が防止され、耐久性が向上する。
また、芯ストランドにおいて、素線同士が交差しない部分は隣接する素線がほぼ平行に並んでいるため締まって安定した撚り状態にあり、素線の交差する部分では素線がお互いに拘束しあっている。このため形状も安定しており、コードの定尺切断時等においても切断部のコードばらけが生じないので、取り扱い性もよくなる。
さらに、芯ストランドの素線数を６本以上としこれを長手方向で素線同士の入れ替わりがあるように撚り合わせていることから、コード断面が特異なものとなり、素線本数を選択し、たとえば１×６＋１１などとすることによって２層構造と３層構造の中間的な構造にすることができ、これによって各種タイヤサイズに即応したスチールコードとすることができる。
また、製造上も、芯ストランドの撚り合わせとこれの周りへの１１本以上の素線の撚り合わせの２工程で足りるため、撚り工程が少なく、コストを低減することができる。
なお、側の素線を芯ストランドの撚り方向と同方向にした場合、コード径は側の素線を芯ストランドの撚り方向と逆方向にした場合よりも若干細くなり、反発性は高くなる。しかしラッピングを施すことにより反発性を低くすることができる。
【０００８】
以下本発明を添付図面に基いて詳細に説明する。
図１ないし図３は本発明を適用した１×６＋１１構造のタイヤ補強用スチールコードを示している。
ａは芯ストランドであり、この例では６本の素線１，２，３，４，５，６からなり、直径が０．１０〜０．４５ｍｍの高炭素鋼線の表面に真鍮めっきを施している。
前記素線１〜６は同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで一度に撚り合わされていることは通常の一括撚り芯ストランドと同様である。しかし、本発明においては、通常の一括撚りストランドのように直線状態の素線をしかも素線同士をほぼ平行に整然と撚り合わせているのではなく、各素線１〜６に撚り合わせたことによる波付けのほかに、図２のように芯ストランド撚りピッチよりも短いピッチＬで波くせ１００，１００を施し、この状態で、長手方向で素線間に入れ替わりが起こるよう故意に撚りを乱すかたちで同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで一度に撚り合わされている。図２は撚り合わせた後に解撚して取り出した任意の１本の素線を代表的に示している。
素線１〜６の波付けはコード撚り合わせ前に行われる。芯ストランド撚りピッチより短いピッチの波くせを付ける理由は、素線の波ピッチが長いと芯ストランドを撚り合わせたときに素線に掛かっている張力により波が伸びてしまい、芯ストランドあるいはコードになったときに波が残しにくくなることと、タイヤ製造時の加硫工程で加硫圧やゴムに押圧されたとき、素線が移動しやすくなって、素線間間隙が減少したり、隙間が偏ったりしてゴム浸透性が低下し、好ましくないからである。
波くせ１００，１００は螺旋状が好ましいが、場合によっては二次元的な波であってもよい。これは、後述するように波付け手段を選択することによって可能である。
【０００９】
前記した素線の波くせ付けピッチＬの大きさは、芯ストランド撚りピッチＰとの関係（Ｌ／Ｐ）で０．２５〜０．５５の範囲が好ましい。
その理由は、波付けピッチＬを０．２５よりも小さくすると、形状が不均一となり、それぞれの素線に均一に負荷がかからず、芯ストランドの切断荷重が低下するからである。しかし、波付けピッチＬが０．５５よりも大きいと、芯ストランドを撚り合わせたときに素線に掛かっている張力により波が伸びやすくなり、また、タイヤ製造時の加硫工程で加硫圧やゴムに押圧されたとき、素線が移動しやすくなって、素線間間隙が減少したり隙間が偏ったりするため適当でない。
素線の波くせ付けの高さＨは、素線径ｄとの関係(Ｈ／ｄ)で１．０５以上とすることが好ましい。それは加硫時にコード内部までゴムが侵入可能な素線間隙間を形成することかでき、良好なゴム浸透性が得られるためである。
なお、素線の波くせ付けピッチＬと波くせ付け高さＨの範囲は後述するコード例においても採用される。
【００１０】
ｂは前記芯ストランドａを囲む外層であり、この例では前記した直径から選ばれた１１本の素線１３を前記芯ストランドａの周りに配してスパイラル状に撚り合わしている。この外層ｂにおける各素線１３は芯ストランドａを構成する素線のように波くせが付けられていないものでよい。
外層ｂの各素線１３の撚り方向は芯ストランドａの撚り方向と逆でもよいし、同じ方向でもよいが、撚りピッチは当然のことながら芯ストランドａのそれよりも大である。
【００１１】
本発明によるスチールコードは、図１のように、外層ｂにおいては平行撚りの各素線１３間に隙間ｇ”が形成されている。この隙間ｇ”は必ずしも全部の素線間に形成されていることは要しないが、全素線間に隙間がある方が好ましい。この隙間ｇ”を得るには、次のような方法を取ればよい。
１）芯ストランドの素線と同径の素線１３を使用し、その本数を、素線間の隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の素線本数よりも１本ないし２本程度少ない本数とする。
２）芯ストランドの素線と同径の素線１３の本数を素線間の隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の本数と同じかあるいは若干多くし、素線径を芯ストランドの素線の径よりも小さいものとして、１）と同程度の素線間隙間をもつようにする。
３）芯ストランドの素線と同径の素線１３の本数を素線間隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の素線本数よりも２本程度少ない素線本数とし、素線径を芯ストランドの素線の径よりも大きくして、１）と同程度の素線間隙間をもつようにする。
一方、外層ｂに囲まれた芯ストランドａにおいては、各素線がお互いに入れ替わりながら撚り合わされることにより、コード長手方向において、図１のように素線同士が交差することなくほぼ平行に並んだ部分Ａと、任意の素線が互いに交差した部分Ｂが形成され、平行部分Ａと交差部分Ｂはコード長手方向で交互に繰り返され、交差によって素線の位置がさまざまに変化し、交差部分では口開きが創成される。
すなわち、芯ストランドａは従来の１×３などの芯ストランドと違って長手方向と直角の断面形状が一様でなく、不特定な開輪郭形状(外方に口開きした形態)が随所に形成された特異なものとなり、この開輪郭部において芯ストランドａの外側から中心に通じる隙間ｇが形成されるのである。
しかも、前記のように各素線１〜６は芯ストランド撚りピッチよりも小さいピッチで波くせ１００，１００が付けられているため、交差部分Ｂはもとより平行部分Ａでも素線間に隙間ｇ’が形成される。したがって、交差と波くせとの複合作用により素線間の隙間が確実に確保される。
【００１２】
図３は図１のスチールコードを長手方向と直角に一定間隔ごとに切断した断面形状を模式的に示している。
(a)は芯ストランドａの各素線がほぼ平行となっている断面部分であり、中心に素線１があり、その外周に５本の素線２〜５が反時計方向に配置している。各素線１〜６は一部に接触しているものもあるが、前記のように素線１〜６が小さな波くせを有しているため、これによる隙間ｇ’が素線間に形成されている。
次の断面(b)では、素線２と３の間及び素線３と４間が広がって２つの口開き隙間ｇが形成され、素線５と６間が接近している。そして、次の断面(c)では素線２と３の間がさらに広がり、断面（ｄ）ではそれまで中心にあった素線１が素線３と２の間を割り込むように外側に移動し、それとともに素線４が素線１に隣接しつつ中心側へと移動し、素線３と５間に大きな口開き隙間ｇが形成されている。そして次の断面(ｅ)では、６本の素線１〜６は断面(a)のときの配置とすべて入れ替わっており、素線３と５間が接近し、素線５と６間に大きな口開き隙間ｇが形成されている。
このように素線間での交差ないし入れ替わりが芯ストランド長手で存在することによってコードの断面形状が崩されるため素線間の隙間が大きくなり、またその隙間が素線交差により固定される。一方、交差が繰り返されることによって、芯ストランドの中心部の素線と側部の素線がコード長手において略長さが均等化する。
【００１３】
図４は本発明を適用した１×１２＋１４構造のスチールコードの長手方向と直角の任意の断面を示している。
すなわち、このスチールコードは、１２本の素線１〜１２を用い、各素線１〜１２に図２に示すような芯ストランドａの撚り合わせピッチよりも小さいピッチで予め波くせ付けをし、それら素線を長手方向で積極的に任意の順序で素線間に入替えを与えるように同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで撚り合わせて芯ストランドａとし、その芯ストランドａの周りにこの例では１４本の素線１３を配し、芯ストランドａの撚り方向と同一または逆にスパイラル状に撚り合わせて外層ｂを形成したものである。
このコードにおいても、芯ストランドａの長手方向で素線同士が平行状に並ぶ部分と素線同士が交差する部分が混在し、異なる断面位置の(a)と(b)では交差により構成素線１〜１２の配列が入れ替わり、かつ交差による口開き隙間ｇが１か所以上形成された開輪郭形状となっている。そしてさらに、構成素線１〜１２には波くせによる隙間ｇ’が形成されている。
一方外層ｂでは、前記した素線数の採用により素線間に隙間が形成されており、したがって、(a)と(b)のように芯ストランドａの中心と外層ｂの外方とは連通状態となっている。
【００１４】
図５は本発明による１×１２＋１４＋１構造のスチールコードについて、１撚りピッチ内のある１断面を模式的に示しており、図４に示すスチールコードの周りに、素線１〜１２及び１３よりも細い径の１本の素線１４を外層ｂの撚りピッチよりも短い撚りピッチで巻き付けている。
【００１５】
上記図１ないし図５は本発明の単に若干例であり、これらに限定されるものではない。すなわち、他の構成たとえば１×７＋１１，１×９＋１１，１×１１＋１２，１×１２＋１３なども本発明に含まれる。
しかし、いずれにしても本発明において芯ストランドａの素線数は少なくとも６本である。その理由は素線数が５本以下になるとコード強力を保持するため素線径を著しく太くしなければならず、それにより耐疲労性が著しく低下するとともに、２層構造にする意味がなくなるためである。芯ストランドａの素線数の上限は１４本程度が好ましい。その理由は１５本以上たとえば１９本あるいは２７本などにすると、素線数の増加により芯ストランドの長手方向と直角の断面で開輪郭形状が形成されにくくなり、ゴムが芯ストランド中心部まで届きにくくなるからである。
一方、外層ｂの素線本数は少なくとも１０本である。これは芯ストランドの最低素線本数６本に対応して外層ｂの素線間に隙間を設けるための本数である。上限は１８本程度である。これは芯ストランドの最大素線本数１４本に対応する外層ｂの素線間隙間を確保するための本数である。
【００１６】
いずれにしても本発明のスチールコードは、芯ストランドａの各素線が芯ストランドａの撚りピッチよりも小さなピッチの波くせを持ち、しかも、各素線が任意の順序で芯ストランド中心側と外周側の間および外周側で入れ替わったり、外周側の隣接する素線が入れ替わったりする交差サイクルが反復する。これにより、素線の移動の過程で交差部分が形成され、かつその移動時の素線割込み位置により平行撚りを構成する相手方の素線が変化するものである。
素線の交差は外周側の素線同士が交差する場合もあるし、外周側と中心側の素線が交差することもありうる。また、素線は平行な２本ないしそれ以上の本数の素線束が他の１本以上の素線と交差することもある。したがって、素線の外周側移動時の位置は図示するような位置に限られるものではない。
【００１７】
なお、本発明において素線同士が入れ替わる交差頻度Ｆは、芯ストランドａの１撚りピッチ当たり、０．５〜６．０回が好ましい。
その理由は、０．５回よりも少ないと、口開きの数が少なくなるため隙間形成が不十分になって芯ストランド中心部へのゴムの浸透量が減少し、また、素線同士の拘束力が不足するため軸方向圧縮力を受けたときに素線が広がりやすくなるからである。
しかし、６．０回よりも多くなると、素線間の隙間形成や拘束力は良好であるものの、芯ストランドに撚り込まれる素線の長さにアンバランスが生じて疲労性が低下したり、引張り強力が低下したりするため、これまた適当でない。前記規定範囲であれば、ゴム浸透性、拘束力、強度等の特性をバランスよく実現することができる。
芯ストランドにおいて、素線の波付けピッチＬは０．２５≦Ｌ／Ｐ≦０．５５の範囲にし、また素線径に対する波の高さＨ／ｄは１．０５以上にすることが好ましい。この芯ストランドの周りに素線間隙間ができる本数の素線を選んで撚り合わせることにより、生産性やゴム浸透性をバランスよく実現することができる。 本発明は芯ストランドａを構成する素線の太さが同一であることが基本であるが、場合によっては太さに差があってもよい。
【００１８】
図６と図７は本発明を適用したラジアルタイヤを示しており、２１は１プライ以上からなるカーカスで、ビード２５の下端を囲みさらにビードフィラーの端末高さ以上に折り返されている。２２はトレッド、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはカーカス２１とトレッド２２との間に配した複数枚(この例では４枚)のベルトである。
前記カーカス２１とベルト２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは図７のように、平行配列のスチールコードＳの両側からゴムをトッピングしてゴム層２４とし、これをタイヤに成形後、加硫することにより作られている。
スチールコードＳはこの例では図３に示す構造を用いており、このスチールコードをカーカス２１に埋設している。もちろん、トレッド２２に最も近いベルト２３ｄあるいはこのベルトとその下の少なくとも１枚のベルトに埋設することも本発明に含まれる。
【００１９】
次に、本発明のスチールコードの製造法の一例を説明する。
撚り線機での撚り合わせは通常の１×ｎのスチールコードと同じであるが、撚り線機の上流の素線供給ボビンから繰り出した６本以上の各素線をくせ付けピンを３本から５本千鳥に配置した波付け用のプリフォーマーに導き、前記くせ付けピンに沿わせて導く。そして、このプリフォーマーを素線を軸にして公転させるか、あるいは、このプリフォーマーを固定したまま、この後にワイヤーツイスターを配置して素線を軸にしてワイヤーツイスターを公転させて素線に捻りを入れながら、撚り線機構に引き取ってやる。これにより素線に螺旋状の波くせを付けることができる。
あるいはこのようなプリフォーマーを使わないで、お互いに噛み合う歯車の間を素線を通過させて素線に二次元的な波をつけてもよい。
次に、撚り線機の入り口に素線入れ替え装置を配置し、各素線をこの装置に通して撚り口前で各素線の張力を周期的に変化させて素線同士の入れ替わりを起こさせる。
この素線入れ替え装置は、回転軸に対して偏芯した数種類の径のロールを素線の長手に対して直角に配置する。このロールを回転させるとロールはクランク運動をするので、ロール溝に素線を沿わせて通過させることにより、素線の張力が変化し、これにより撚り口部で素線間の入れ替わりが生じる。その後、撚り線機で通常と同じく撚り合わせれば、芯ストランドを製作することができる。
このようにして、製作した芯ストランドを別の撚り線機にかけ、この周りに１１本以上の所望本数の素線をスパイラル状に撚り合わせれば、本発明のスチールコードが製作できる。
なお、必要に応じて、このコードを通常のラッピングマシンにかけて１本の素線を巻き付ければ、ラッピング付きの本発明のコードを製作することができる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を示す。
〔実施例１〕
予めらせん状の波くせを付けた０．２２ｍｍの径の素線６本を長手で素線間の入れ替わりを起こさせながら、Ｓ方向に撚りピッチ１０ｍｍで一度に撚り合わせて１×６の芯ストランドとした。更に、この芯ストランドの周りに１１本の素線をＺ方向に撚りピッチ１４ｍｍで撚り合わせてコードとした。
このコードは図３に示すような断面形状をなし、芯ストランドを構成する各素線はお互いに入れ替わりながら撚り合わされ、交差により大きな口開きを生じ、断面において不特定な開輪郭形状が随所に生じ、開輪郭部において芯ストランドの外から中心部に通じる隙間が創成されていた。また、各素線に小さいピッチで波くせが付けられていることが複合して素線間の隙間がよく確保されていた。
コードの芯ストランドの波くせ付けは、ピッチＬが４．０ｍｍ、波の高さＨは０．２６ｍｍであり、一方、素線の交差頻度Ｆは芯ストランドの１０ｍｍ当たり１．２回である。
このコードの特性を1×3+8構造のコード(従来例１)および1×3+8+13構造(従来例2)とともに表１に示す。
【００２１】
〔実施例２〕
予め各素線に波くせを付けた０．１７５ｍｍ径の素線１２本を長手で素線間で入れ替わりを起こさせながら、Ｓ方向に撚りピッチ１０ｍｍで一度に撚り合わせて１×１２の芯ストランドとした。さらに、この芯ストランドの周りに１４本の素線をＺ方向に撚りピッチ１６ｍｍで撚り合わせてコードとした。
このコードの長手方向に直角の断面形状は図４に示すようなものであった。
このコードの芯ストランド素線の波くせは、ピッチＬ４．５ｍｍでその波の高さＨは０．２４ｍｍであり、一方、素線の交差頻度Ｆは芯ストランドの１０ｍｍ長さ当たり１．１回である。
【００２２】
〔実施例３〕
実施例２のコードに０．１５ｍｍの素線をＳ方向に５．０ｍｍのピッチで巻き付けてコードとした。このコードの断面形状は図５に示すようなものであった。
〔実施例４〜９〕
実施例２の芯ストランドと同一の素線径、撚り方向、撚りピッチで芯ストランドを製作した。但し、芯ストランドにおける素線の波付けピッチ、波付け高さ及び素線の交差頻度を異なるように製作した。この芯ストランドの周りに１３本の素線をＺ方向に撚りピッチ１６ｍｍで撚り合わせてコードとした。
〔実施例１０〕
実施例５の芯ストランドの周りに１３本の素線を芯ストランドと同方向（Ｓ）方向に撚り合わせ、更にこの周囲に０．１５ｍｍの素線をＺ方向に５．０ｍｍのピッチで巻き付けてコードとした。
実施例２ないし実施例１０のスチールコードの特性を1×３＋８＋１３＋１構造(従来例３)及び１×３＋８＋１３構造(従来例４)と比較して示す。表２は実施例２ないし実施例６を示し、表３には実施例７ないし実施例１０及び従来例３，４を示す。
【００２３】
なお、表１ないし表３において、各特性の試験法と評価法は以下のとおりである。
ゴム浸透性：スチールコードを１００ｇｒの張力下でゴム中で加硫した後、コードを分解してコード内部へのゴム浸透状態を目視で観察し、完全浸透状態を１００として評価した。
空気透過性：スチールコードをゴム中に長さ２５．４ｍｍ埋め込んで加硫し、それを水中に配置して一端よりエアー（空気圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ2）を一分間流して、コード中を通過するエアーの有無を調べた。
耐久性：スチールコードを１００ｇｒの張力下でゴム中で加硫して帯状の試験サンプルとし、これを２５ｍｍφの千鳥配置させたロールに掛け、これを左右に往復させてコードに繰返し曲げを与えてコードが破断するまでの回数を測定したもので従来例２と従来例４をそれぞれ１００として比較した。
曲げ反発性：スチールコードを直径２００ｍｍφのループにしてセットし、ループの頂点から最下点まで垂直に押し下げた後、再び、コードの反発を受けながら徐々に元に戻し、コードが戻った点を％で表す。完全に元まで戻った場合を１００％とする。タイヤ成形においてカーカス部のスチール補強にはビート周りへの折り返し（巻き付け）があるので曲げ反発性は小さいほうが好ましい。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
表１ないし表３から明らかなように、従来例のスチールコードは２層目ないし３層目まではゴム浸透はよいが、芯ストランドの中心部まではゴムが浸透していない。これに対して実施例１ないし実施例１０は、芯ストランドの中心部までゴムが良く浸透しており、従来品の欠点を十分に解消している。また、ゴムの浸透がよいため、素線間のフレッティングが緩和され、耐久性も改善されていることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１と２によれば、芯ストランドを構成する各素線に芯ストランドの撚りピッチより小さいピッチで波くせを付け、かつ芯ストランドの長手において素線同士に入れ替わりを与えて、お互いに交差する部分を混在させており、この交差部で口開きが創成されるため、ストランドの外側から中心部まで通じる隙間を作ることができ、そして、交差部では素線同士が絡み合って、互いに拘束するので創成された口開きによる素線間隙間が固定される。このため外層から芯ストランドの中心部までゴムを確実に浸透させることができる。また、このようにゴムの浸透がよいため、素線間のフレッティングが緩和され、耐久性も良好なものとすることができる。
さらに、本発明のコードは６本以上の素線を芯ストランドに使用して一括よりし、その周りに１１本以上の素線をスパラル状に撚り合わせて外層を形成した２層構造であるためその製造撚り工程も２回で済み、したがって、コスト的にも非常に有利であるなどのすぐれた効果が得られる。
請求項４によれば、上記特性のスチールコードをカーカスまたはベルトの少なくとも一部に使用しているため、耐食性及び耐久性のよい高性能のタイヤとすることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスチールコードの一実施例を示す部分拡大側面図である。
【図２】図１のコードを解撚して取り出した素線の状態を模式的に示す側面図である。
【図３】図１のコードの長手方向と直角の断面形状を模式的示す断面図である。
【図４】本発明によるスチールコードの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明によるスチールコードの他の例を示す断面図である。
【図６】本発明によるスチールコードを使用したラジアルタイヤの断面図である。
【図７】図６に使用するプライの一例を示す拡大断面図である。
【図８】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【図９】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【図１０】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【符号の説明】
ａ 芯ストランド
ｂ 外層
１〜６，１１ａ〜１１ｉ 芯ストランドの素線
１３ 外層素線
１４ ラッピング用の素線
ｇ 口開き隙間
ｇ’ 波くせによる隙間
【産業上の利用分野】
本発明は自動車用ラジアルタイヤや搬送用コンベアベルト等のゴム製品の補強に使用されるスチールコード及びラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその技術的課題】
自動車用タイヤのうち、トラック・バス用のラジアルタイヤにおいては、そのベルト部のほかにカーカス部の補強にもスチールコードが使われている。
従来、トラック・バス用タイヤのカーカス部の補強には、図８(a)の１×３＋９といった２層構造や、(c)の１×３＋９＋１５といった３層構造、あるいは(b)(d)のように前記2層構造または3層構造のコードの周りに１本の素線をラッピングした構造のスチールコードが一般的に使用されてきた。また、これらの構造のスチールコードは一部がベルト部の補強にも使用されることもある。
【０００３】
タイヤのようなゴムと補強材の複合体にはその機能を十分に発揮させるため、補強材であるスチールコードに対して高いゴム浸透性と高耐久性が要求される。
しかし、先行技術のスチールコードは各層ともタイトに撚り合わされており、しかも、各層の素線間には隙間がほとんどないため、タイヤ製造における加硫時にゴムがコード内部に浸透し難い。このため、ゴムがコードを構成する各素線の周囲に充填されない空隙部が多く存在し、タイヤが外傷等を受けると水分がここから侵入し、コードに達するとコード内部の前記空隙部を水分が伝播し錆が広がってしまう。このような状態になるとコードとゴム間の剥離（セパレーション）が発生し、複合体であるタイヤの機能が低下したり、補強材であるスチールコードの強力が低下したりしてタイヤの寿命も短くなる。また、ゴム自体も若干ではあるが吸湿するので、ゴム層の薄いカーカス部においては、特にゴム浸透性は重要であるが、従来ではこの特性を十分に発揮できない。
【０００４】
このような欠点を改善するため、図９(a)に示すような１×３＋８構造や図１０(a)に示すような１×３＋８＋１３構造(特公昭６２−１８６７８号公報）、また図９(b)と図１０(b)のように前記構造のコードに１本の素線を巻き付けたような構造のスチールコードが提唱されている。
これらの改良コードは２層目ないし３層目の素線数を前記した従来のコードより減らすことによって各素線間に隙間を設けてゴムが浸透するようにしたものである。しかしながら、このような改良技術においても、コード中心に３素線を撚り合わせてなる芯ストランドが存在し、その芯ストランドの各素線は隣接する素線同士がが互いに接するため相互間に隙間を有していないので、その中心部にはゴムが浸透せず、依然として前記した問題点が未解決のままである。
また、前記１×３＋８構造や１×３＋８＋１３構造のスチールコードでは、２層目ないし３層目の素線間に隙間を設けるべく素線本数をそれぞれ１本ずつ減らしているので、その分だけ強度が低下し、コードの強力を重視する場合に問題となる。
また、コード製造の面でも、３層構造においては、芯ストランドを撚り合わせた後、この周りに２層目の素線を芯ストランドと同方向にスパイラル状に撚り合わせ、更に、この周りに３層目の素線を芯ストランドとは逆方向にスパイラル状に撚り合わせることでコードになる。このため、撚り工程が３工程になり、製造コストが高くなるという問題がある。
また、タイヤのコストを下げるため前記の３層撚りコードから２層撚りコードに切り替えることも実施され始めているが、この場合は、コード強力を保持するため素線径を太くする必要がある。しかし、こうすると、タイヤ成型時におけるビート部での折り返し性の低下があり、タイヤとしては耐久性が低下するとともに乗り心地性も低下する欠点が出てくる。
【０００５】
本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、芯ストランドの中心部までゴムがよく浸透しゴムとの確実な一体化とフレッティング防止を実現することができ、製造も低コストで容易に行うことができる多層構造型のゴム補強用スチールコードを提供することにある。
また本発明の他の目的は、乗り心地性を損なうことなく耐食性及び耐久性に優れた高性能ラジアルタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課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は、６本以上の素線を同一方向，同一撚り方向に一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向とは逆方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有する構成としたものである。
また本発明は、６本以上の素線を同一方向に同一ピッチで一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向とは同方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有する構成としたものである。
さらに本発明は、前記いずれかのスチールコードをカーカス部またはベルト部の少なくとも１部の補強に使用した構成としたものである。
本発明のスチールコードは素線径が０．１０から０．４５ｍｍの高炭素鋼線を用い、その表面にはタイヤ用としては真鍮めっきが施される。
【０００７】
【作用】
本発明においては、芯ストランドを構成する６本以上の素線が芯ストランドの撚りピッチよりも小さいピッチで二次元的または三次元的(螺旋状)な波くせを有しており、こうした波くせを有する６本以上の素線を撚り合わせて芯ストランドとなっている。しかも、撚り合わせた状態で素線同士が入れ替わることで素線の交差しない部分と交差する部分が芯ストランド長手方向で混在している。
このため、素線そのものの波くせにより素線間に隙間が形成されことに加え、素線同士が交差する部分では隣接する素線と素線のクロスにより大きなアイ状(ヒステリシスカーブ状)の口開きが創成され、これにより芯ストランドの外側から中心部まで通じる隙間が形成される。そして、交差部では素線同士が絡み合って互いに拘束されるため、前記口開きによる素線間隙間の大きさと位置はしっかりと固定され、外力が加わっても変化しない。一方、芯ストランドの周りには、１０本以上の側用の素線が芯ストランドの撚り方向と逆方向または同方向にスパイラル状に撚り合わされ、側用の素線間には隙間が形成されている。
これらのことから、スチールコードをゴム層に埋め込んだときに、ゴムは側用の素線間の隙間を通り、さらに芯ストランドの口開きによる素線間隙間を通して中心部にスムーズに浸入し、隙間なく充填されるとともに各素線の表面を確実に覆うことができる。
しかも、芯ストランドの素線が芯ストランド撚り合せ用の波と異なるピッチで波くせが付けられているとともに芯ストランド長手で随所に開輪郭部を形成しているため、コードの表面積が実質的に大きくなり、ゴムとの付着力が向上し、ゴムとの一体化が十分になされる。したがって剥離現象や浸入水分による発錆が防止され、耐久性が向上する。
また、芯ストランドにおいて、素線同士が交差しない部分は隣接する素線がほぼ平行に並んでいるため締まって安定した撚り状態にあり、素線の交差する部分では素線がお互いに拘束しあっている。このため形状も安定しており、コードの定尺切断時等においても切断部のコードばらけが生じないので、取り扱い性もよくなる。
さらに、芯ストランドの素線数を６本以上としこれを長手方向で素線同士の入れ替わりがあるように撚り合わせていることから、コード断面が特異なものとなり、素線本数を選択し、たとえば１×６＋１１などとすることによって２層構造と３層構造の中間的な構造にすることができ、これによって各種タイヤサイズに即応したスチールコードとすることができる。
また、製造上も、芯ストランドの撚り合わせとこれの周りへの１１本以上の素線の撚り合わせの２工程で足りるため、撚り工程が少なく、コストを低減することができる。
なお、側の素線を芯ストランドの撚り方向と同方向にした場合、コード径は側の素線を芯ストランドの撚り方向と逆方向にした場合よりも若干細くなり、反発性は高くなる。しかしラッピングを施すことにより反発性を低くすることができる。
【０００８】
以下本発明を添付図面に基いて詳細に説明する。
図１ないし図３は本発明を適用した１×６＋１１構造のタイヤ補強用スチールコードを示している。
ａは芯ストランドであり、この例では６本の素線１，２，３，４，５，６からなり、直径が０．１０〜０．４５ｍｍの高炭素鋼線の表面に真鍮めっきを施している。
前記素線１〜６は同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで一度に撚り合わされていることは通常の一括撚り芯ストランドと同様である。しかし、本発明においては、通常の一括撚りストランドのように直線状態の素線をしかも素線同士をほぼ平行に整然と撚り合わせているのではなく、各素線１〜６に撚り合わせたことによる波付けのほかに、図２のように芯ストランド撚りピッチよりも短いピッチＬで波くせ１００，１００を施し、この状態で、長手方向で素線間に入れ替わりが起こるよう故意に撚りを乱すかたちで同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで一度に撚り合わされている。図２は撚り合わせた後に解撚して取り出した任意の１本の素線を代表的に示している。
素線１〜６の波付けはコード撚り合わせ前に行われる。芯ストランド撚りピッチより短いピッチの波くせを付ける理由は、素線の波ピッチが長いと芯ストランドを撚り合わせたときに素線に掛かっている張力により波が伸びてしまい、芯ストランドあるいはコードになったときに波が残しにくくなることと、タイヤ製造時の加硫工程で加硫圧やゴムに押圧されたとき、素線が移動しやすくなって、素線間間隙が減少したり、隙間が偏ったりしてゴム浸透性が低下し、好ましくないからである。
波くせ１００，１００は螺旋状が好ましいが、場合によっては二次元的な波であってもよい。これは、後述するように波付け手段を選択することによって可能である。
【０００９】
前記した素線の波くせ付けピッチＬの大きさは、芯ストランド撚りピッチＰとの関係（Ｌ／Ｐ）で０．２５〜０．５５の範囲が好ましい。
その理由は、波付けピッチＬを０．２５よりも小さくすると、形状が不均一となり、それぞれの素線に均一に負荷がかからず、芯ストランドの切断荷重が低下するからである。しかし、波付けピッチＬが０．５５よりも大きいと、芯ストランドを撚り合わせたときに素線に掛かっている張力により波が伸びやすくなり、また、タイヤ製造時の加硫工程で加硫圧やゴムに押圧されたとき、素線が移動しやすくなって、素線間間隙が減少したり隙間が偏ったりするため適当でない。
素線の波くせ付けの高さＨは、素線径ｄとの関係(Ｈ／ｄ)で１．０５以上とすることが好ましい。それは加硫時にコード内部までゴムが侵入可能な素線間隙間を形成することかでき、良好なゴム浸透性が得られるためである。
なお、素線の波くせ付けピッチＬと波くせ付け高さＨの範囲は後述するコード例においても採用される。
【００１０】
ｂは前記芯ストランドａを囲む外層であり、この例では前記した直径から選ばれた１１本の素線１３を前記芯ストランドａの周りに配してスパイラル状に撚り合わしている。この外層ｂにおける各素線１３は芯ストランドａを構成する素線のように波くせが付けられていないものでよい。
外層ｂの各素線１３の撚り方向は芯ストランドａの撚り方向と逆でもよいし、同じ方向でもよいが、撚りピッチは当然のことながら芯ストランドａのそれよりも大である。
【００１１】
本発明によるスチールコードは、図１のように、外層ｂにおいては平行撚りの各素線１３間に隙間ｇ”が形成されている。この隙間ｇ”は必ずしも全部の素線間に形成されていることは要しないが、全素線間に隙間がある方が好ましい。この隙間ｇ”を得るには、次のような方法を取ればよい。
１）芯ストランドの素線と同径の素線１３を使用し、その本数を、素線間の隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の素線本数よりも１本ないし２本程度少ない本数とする。
２）芯ストランドの素線と同径の素線１３の本数を素線間の隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の本数と同じかあるいは若干多くし、素線径を芯ストランドの素線の径よりも小さいものとして、１）と同程度の素線間隙間をもつようにする。
３）芯ストランドの素線と同径の素線１３の本数を素線間隙間をあけないようにタイトに撚り合わせる場合の素線本数よりも２本程度少ない素線本数とし、素線径を芯ストランドの素線の径よりも大きくして、１）と同程度の素線間隙間をもつようにする。
一方、外層ｂに囲まれた芯ストランドａにおいては、各素線がお互いに入れ替わりながら撚り合わされることにより、コード長手方向において、図１のように素線同士が交差することなくほぼ平行に並んだ部分Ａと、任意の素線が互いに交差した部分Ｂが形成され、平行部分Ａと交差部分Ｂはコード長手方向で交互に繰り返され、交差によって素線の位置がさまざまに変化し、交差部分では口開きが創成される。
すなわち、芯ストランドａは従来の１×３などの芯ストランドと違って長手方向と直角の断面形状が一様でなく、不特定な開輪郭形状(外方に口開きした形態)が随所に形成された特異なものとなり、この開輪郭部において芯ストランドａの外側から中心に通じる隙間ｇが形成されるのである。
しかも、前記のように各素線１〜６は芯ストランド撚りピッチよりも小さいピッチで波くせ１００，１００が付けられているため、交差部分Ｂはもとより平行部分Ａでも素線間に隙間ｇ’が形成される。したがって、交差と波くせとの複合作用により素線間の隙間が確実に確保される。
【００１２】
図３は図１のスチールコードを長手方向と直角に一定間隔ごとに切断した断面形状を模式的に示している。
(a)は芯ストランドａの各素線がほぼ平行となっている断面部分であり、中心に素線１があり、その外周に５本の素線２〜５が反時計方向に配置している。各素線１〜６は一部に接触しているものもあるが、前記のように素線１〜６が小さな波くせを有しているため、これによる隙間ｇ’が素線間に形成されている。
次の断面(b)では、素線２と３の間及び素線３と４間が広がって２つの口開き隙間ｇが形成され、素線５と６間が接近している。そして、次の断面(c)では素線２と３の間がさらに広がり、断面（ｄ）ではそれまで中心にあった素線１が素線３と２の間を割り込むように外側に移動し、それとともに素線４が素線１に隣接しつつ中心側へと移動し、素線３と５間に大きな口開き隙間ｇが形成されている。そして次の断面(ｅ)では、６本の素線１〜６は断面(a)のときの配置とすべて入れ替わっており、素線３と５間が接近し、素線５と６間に大きな口開き隙間ｇが形成されている。
このように素線間での交差ないし入れ替わりが芯ストランド長手で存在することによってコードの断面形状が崩されるため素線間の隙間が大きくなり、またその隙間が素線交差により固定される。一方、交差が繰り返されることによって、芯ストランドの中心部の素線と側部の素線がコード長手において略長さが均等化する。
【００１３】
図４は本発明を適用した１×１２＋１４構造のスチールコードの長手方向と直角の任意の断面を示している。
すなわち、このスチールコードは、１２本の素線１〜１２を用い、各素線１〜１２に図２に示すような芯ストランドａの撚り合わせピッチよりも小さいピッチで予め波くせ付けをし、それら素線を長手方向で積極的に任意の順序で素線間に入替えを与えるように同一撚り方向でかつ同一撚りピッチで撚り合わせて芯ストランドａとし、その芯ストランドａの周りにこの例では１４本の素線１３を配し、芯ストランドａの撚り方向と同一または逆にスパイラル状に撚り合わせて外層ｂを形成したものである。
このコードにおいても、芯ストランドａの長手方向で素線同士が平行状に並ぶ部分と素線同士が交差する部分が混在し、異なる断面位置の(a)と(b)では交差により構成素線１〜１２の配列が入れ替わり、かつ交差による口開き隙間ｇが１か所以上形成された開輪郭形状となっている。そしてさらに、構成素線１〜１２には波くせによる隙間ｇ’が形成されている。
一方外層ｂでは、前記した素線数の採用により素線間に隙間が形成されており、したがって、(a)と(b)のように芯ストランドａの中心と外層ｂの外方とは連通状態となっている。
【００１４】
図５は本発明による１×１２＋１４＋１構造のスチールコードについて、１撚りピッチ内のある１断面を模式的に示しており、図４に示すスチールコードの周りに、素線１〜１２及び１３よりも細い径の１本の素線１４を外層ｂの撚りピッチよりも短い撚りピッチで巻き付けている。
【００１５】
上記図１ないし図５は本発明の単に若干例であり、これらに限定されるものではない。すなわち、他の構成たとえば１×７＋１１，１×９＋１１，１×１１＋１２，１×１２＋１３なども本発明に含まれる。
しかし、いずれにしても本発明において芯ストランドａの素線数は少なくとも６本である。その理由は素線数が５本以下になるとコード強力を保持するため素線径を著しく太くしなければならず、それにより耐疲労性が著しく低下するとともに、２層構造にする意味がなくなるためである。芯ストランドａの素線数の上限は１４本程度が好ましい。その理由は１５本以上たとえば１９本あるいは２７本などにすると、素線数の増加により芯ストランドの長手方向と直角の断面で開輪郭形状が形成されにくくなり、ゴムが芯ストランド中心部まで届きにくくなるからである。
一方、外層ｂの素線本数は少なくとも１０本である。これは芯ストランドの最低素線本数６本に対応して外層ｂの素線間に隙間を設けるための本数である。上限は１８本程度である。これは芯ストランドの最大素線本数１４本に対応する外層ｂの素線間隙間を確保するための本数である。
【００１６】
いずれにしても本発明のスチールコードは、芯ストランドａの各素線が芯ストランドａの撚りピッチよりも小さなピッチの波くせを持ち、しかも、各素線が任意の順序で芯ストランド中心側と外周側の間および外周側で入れ替わったり、外周側の隣接する素線が入れ替わったりする交差サイクルが反復する。これにより、素線の移動の過程で交差部分が形成され、かつその移動時の素線割込み位置により平行撚りを構成する相手方の素線が変化するものである。
素線の交差は外周側の素線同士が交差する場合もあるし、外周側と中心側の素線が交差することもありうる。また、素線は平行な２本ないしそれ以上の本数の素線束が他の１本以上の素線と交差することもある。したがって、素線の外周側移動時の位置は図示するような位置に限られるものではない。
【００１７】
なお、本発明において素線同士が入れ替わる交差頻度Ｆは、芯ストランドａの１撚りピッチ当たり、０．５〜６．０回が好ましい。
その理由は、０．５回よりも少ないと、口開きの数が少なくなるため隙間形成が不十分になって芯ストランド中心部へのゴムの浸透量が減少し、また、素線同士の拘束力が不足するため軸方向圧縮力を受けたときに素線が広がりやすくなるからである。
しかし、６．０回よりも多くなると、素線間の隙間形成や拘束力は良好であるものの、芯ストランドに撚り込まれる素線の長さにアンバランスが生じて疲労性が低下したり、引張り強力が低下したりするため、これまた適当でない。前記規定範囲であれば、ゴム浸透性、拘束力、強度等の特性をバランスよく実現することができる。
芯ストランドにおいて、素線の波付けピッチＬは０．２５≦Ｌ／Ｐ≦０．５５の範囲にし、また素線径に対する波の高さＨ／ｄは１．０５以上にすることが好ましい。この芯ストランドの周りに素線間隙間ができる本数の素線を選んで撚り合わせることにより、生産性やゴム浸透性をバランスよく実現することができる。 本発明は芯ストランドａを構成する素線の太さが同一であることが基本であるが、場合によっては太さに差があってもよい。
【００１８】
図６と図７は本発明を適用したラジアルタイヤを示しており、２１は１プライ以上からなるカーカスで、ビード２５の下端を囲みさらにビードフィラーの端末高さ以上に折り返されている。２２はトレッド、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはカーカス２１とトレッド２２との間に配した複数枚(この例では４枚)のベルトである。
前記カーカス２１とベルト２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは図７のように、平行配列のスチールコードＳの両側からゴムをトッピングしてゴム層２４とし、これをタイヤに成形後、加硫することにより作られている。
スチールコードＳはこの例では図３に示す構造を用いており、このスチールコードをカーカス２１に埋設している。もちろん、トレッド２２に最も近いベルト２３ｄあるいはこのベルトとその下の少なくとも１枚のベルトに埋設することも本発明に含まれる。
【００１９】
次に、本発明のスチールコードの製造法の一例を説明する。
撚り線機での撚り合わせは通常の１×ｎのスチールコードと同じであるが、撚り線機の上流の素線供給ボビンから繰り出した６本以上の各素線をくせ付けピンを３本から５本千鳥に配置した波付け用のプリフォーマーに導き、前記くせ付けピンに沿わせて導く。そして、このプリフォーマーを素線を軸にして公転させるか、あるいは、このプリフォーマーを固定したまま、この後にワイヤーツイスターを配置して素線を軸にしてワイヤーツイスターを公転させて素線に捻りを入れながら、撚り線機構に引き取ってやる。これにより素線に螺旋状の波くせを付けることができる。
あるいはこのようなプリフォーマーを使わないで、お互いに噛み合う歯車の間を素線を通過させて素線に二次元的な波をつけてもよい。
次に、撚り線機の入り口に素線入れ替え装置を配置し、各素線をこの装置に通して撚り口前で各素線の張力を周期的に変化させて素線同士の入れ替わりを起こさせる。
この素線入れ替え装置は、回転軸に対して偏芯した数種類の径のロールを素線の長手に対して直角に配置する。このロールを回転させるとロールはクランク運動をするので、ロール溝に素線を沿わせて通過させることにより、素線の張力が変化し、これにより撚り口部で素線間の入れ替わりが生じる。その後、撚り線機で通常と同じく撚り合わせれば、芯ストランドを製作することができる。
このようにして、製作した芯ストランドを別の撚り線機にかけ、この周りに１１本以上の所望本数の素線をスパイラル状に撚り合わせれば、本発明のスチールコードが製作できる。
なお、必要に応じて、このコードを通常のラッピングマシンにかけて１本の素線を巻き付ければ、ラッピング付きの本発明のコードを製作することができる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を示す。
〔実施例１〕
予めらせん状の波くせを付けた０．２２ｍｍの径の素線６本を長手で素線間の入れ替わりを起こさせながら、Ｓ方向に撚りピッチ１０ｍｍで一度に撚り合わせて１×６の芯ストランドとした。更に、この芯ストランドの周りに１１本の素線をＺ方向に撚りピッチ１４ｍｍで撚り合わせてコードとした。
このコードは図３に示すような断面形状をなし、芯ストランドを構成する各素線はお互いに入れ替わりながら撚り合わされ、交差により大きな口開きを生じ、断面において不特定な開輪郭形状が随所に生じ、開輪郭部において芯ストランドの外から中心部に通じる隙間が創成されていた。また、各素線に小さいピッチで波くせが付けられていることが複合して素線間の隙間がよく確保されていた。
コードの芯ストランドの波くせ付けは、ピッチＬが４．０ｍｍ、波の高さＨは０．２６ｍｍであり、一方、素線の交差頻度Ｆは芯ストランドの１０ｍｍ当たり１．２回である。
このコードの特性を1×3+8構造のコード(従来例１)および1×3+8+13構造(従来例2)とともに表１に示す。
【００２１】
〔実施例２〕
予め各素線に波くせを付けた０．１７５ｍｍ径の素線１２本を長手で素線間で入れ替わりを起こさせながら、Ｓ方向に撚りピッチ１０ｍｍで一度に撚り合わせて１×１２の芯ストランドとした。さらに、この芯ストランドの周りに１４本の素線をＺ方向に撚りピッチ１６ｍｍで撚り合わせてコードとした。
このコードの長手方向に直角の断面形状は図４に示すようなものであった。
このコードの芯ストランド素線の波くせは、ピッチＬ４．５ｍｍでその波の高さＨは０．２４ｍｍであり、一方、素線の交差頻度Ｆは芯ストランドの１０ｍｍ長さ当たり１．１回である。
【００２２】
〔実施例３〕
実施例２のコードに０．１５ｍｍの素線をＳ方向に５．０ｍｍのピッチで巻き付けてコードとした。このコードの断面形状は図５に示すようなものであった。
〔実施例４〜９〕
実施例２の芯ストランドと同一の素線径、撚り方向、撚りピッチで芯ストランドを製作した。但し、芯ストランドにおける素線の波付けピッチ、波付け高さ及び素線の交差頻度を異なるように製作した。この芯ストランドの周りに１３本の素線をＺ方向に撚りピッチ１６ｍｍで撚り合わせてコードとした。
〔実施例１０〕
実施例５の芯ストランドの周りに１３本の素線を芯ストランドと同方向（Ｓ）方向に撚り合わせ、更にこの周囲に０．１５ｍｍの素線をＺ方向に５．０ｍｍのピッチで巻き付けてコードとした。
実施例２ないし実施例１０のスチールコードの特性を1×３＋８＋１３＋１構造(従来例３)及び１×３＋８＋１３構造(従来例４)と比較して示す。表２は実施例２ないし実施例６を示し、表３には実施例７ないし実施例１０及び従来例３，４を示す。
【００２３】
なお、表１ないし表３において、各特性の試験法と評価法は以下のとおりである。
ゴム浸透性：スチールコードを１００ｇｒの張力下でゴム中で加硫した後、コードを分解してコード内部へのゴム浸透状態を目視で観察し、完全浸透状態を１００として評価した。
空気透過性：スチールコードをゴム中に長さ２５．４ｍｍ埋め込んで加硫し、それを水中に配置して一端よりエアー（空気圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ2）を一分間流して、コード中を通過するエアーの有無を調べた。
耐久性：スチールコードを１００ｇｒの張力下でゴム中で加硫して帯状の試験サンプルとし、これを２５ｍｍφの千鳥配置させたロールに掛け、これを左右に往復させてコードに繰返し曲げを与えてコードが破断するまでの回数を測定したもので従来例２と従来例４をそれぞれ１００として比較した。
曲げ反発性：スチールコードを直径２００ｍｍφのループにしてセットし、ループの頂点から最下点まで垂直に押し下げた後、再び、コードの反発を受けながら徐々に元に戻し、コードが戻った点を％で表す。完全に元まで戻った場合を１００％とする。タイヤ成形においてカーカス部のスチール補強にはビート周りへの折り返し（巻き付け）があるので曲げ反発性は小さいほうが好ましい。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】
表１ないし表３から明らかなように、従来例のスチールコードは２層目ないし３層目まではゴム浸透はよいが、芯ストランドの中心部まではゴムが浸透していない。これに対して実施例１ないし実施例１０は、芯ストランドの中心部までゴムが良く浸透しており、従来品の欠点を十分に解消している。また、ゴムの浸透がよいため、素線間のフレッティングが緩和され、耐久性も改善されていることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１と２によれば、芯ストランドを構成する各素線に芯ストランドの撚りピッチより小さいピッチで波くせを付け、かつ芯ストランドの長手において素線同士に入れ替わりを与えて、お互いに交差する部分を混在させており、この交差部で口開きが創成されるため、ストランドの外側から中心部まで通じる隙間を作ることができ、そして、交差部では素線同士が絡み合って、互いに拘束するので創成された口開きによる素線間隙間が固定される。このため外層から芯ストランドの中心部までゴムを確実に浸透させることができる。また、このようにゴムの浸透がよいため、素線間のフレッティングが緩和され、耐久性も良好なものとすることができる。
さらに、本発明のコードは６本以上の素線を芯ストランドに使用して一括よりし、その周りに１１本以上の素線をスパラル状に撚り合わせて外層を形成した２層構造であるためその製造撚り工程も２回で済み、したがって、コスト的にも非常に有利であるなどのすぐれた効果が得られる。
請求項４によれば、上記特性のスチールコードをカーカスまたはベルトの少なくとも一部に使用しているため、耐食性及び耐久性のよい高性能のタイヤとすることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスチールコードの一実施例を示す部分拡大側面図である。
【図２】図１のコードを解撚して取り出した素線の状態を模式的に示す側面図である。
【図３】図１のコードの長手方向と直角の断面形状を模式的示す断面図である。
【図４】本発明によるスチールコードの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明によるスチールコードの他の例を示す断面図である。
【図６】本発明によるスチールコードを使用したラジアルタイヤの断面図である。
【図７】図６に使用するプライの一例を示す拡大断面図である。
【図８】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【図９】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【図１０】従来のスチールコードを例示する断面図である。
【符号の説明】
ａ 芯ストランド
ｂ 外層
１〜６，１１ａ〜１１ｉ 芯ストランドの素線
１３ 外層素線
１４ ラッピング用の素線
ｇ 口開き隙間
ｇ’ 波くせによる隙間
Claims (4)
- ６本以上の素線を同一方向に同一撚りピッチで一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに、１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向とは逆方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該芯ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有することを特徴とするゴム補強用スチールコード。
- ６本以上の素線を同一方向に同一撚りピッチで一度に撚り合わせてなる芯ストランドの周りに１０本以上の素線を芯ストランドの撚り方向と同方向にスパイラル状に撚り合わせてなる１×ｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、前記芯ストランドの各素線がその撚りピッチより小さいピッチの波くせを有し、しかも、該ストランドの長手において素線同士の交差部が混在し、更に該芯ストランドの周囲に撚り合わせた素線間に隙間を有することを特徴とするゴム補強用スチールコード。
- スチールコードの外周に１本の素線をラッピングしてなる請求項１ない請求項２に記載のゴム補強用スチールコード。
- 請求項１ない請求項３のいずれかに記載のスチールコードをカーカス部またはベルト部の少なくとも一部の補強に使用したことを特徴とするラジアルタイヤ。
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