JP4014959B2 - タイヤ補強用スチールコード - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用タイヤの補強材として使用されるスチールコードに関し、特に1本のコア素線と5〜8本の側素線とを有する1+n(n=5〜8)構成のスチールコードに関するものである。
【0002】
一般に、スチールコードは、多本数が平行に引き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ている。そして、スチールコードに要求される特性としては、機械的強度が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、およびコード内部へのゴム浸透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は、ゴム材との完全な複合体となることが必要である。
【0003】
とりわけ、トラック、バスなどの高重量の車両に用いられるタイヤにおいては、高強度かつ柔軟性をもつスチールコードが求められており、その1つとして従来から1+n構成のスチールコードが使用されてきた。
【0004】
しかし、従来の1+n構成のスチールコードは、図3に示すようにクローズ撚り構造で、コア素線22と側素線23とが相互に完全に密着して隙間が無いため、空洞部Hがスチールコード21内部に内在している。従って、このスチールコード21を2枚のゴムシートに挟んで複合体シートを形成した場合、ゴム材が上記空洞部Hまで浸入せず、ゴム材との完全な複合体を形成できない。
【0005】
しかも、図3に示すスチールコードは、断面形状が略真円形状をしているため、スチールコードの剛性がどの方向に対しても同じである。従って、タイヤのコーナリング性能を上げるために剛性を高くすると、乗り心地まで悪くなるという問題があった。
【0006】
そこで、図4に示すような、横断面における外接円35を長手方向に同一向きの略楕円形にしたスチールコード31が提案されている(例えば、特開平8−325962号)。このスチールコード31は、コア素線32も側素線33と同一方向の偏平スパイラル状のくせ34を有するものである。
【0007】
このスチールコード31は、コア素線32に偏平スパイラル状のくせ34を有して見掛け上の径を大きくしたコア素線32の周囲に配置する側素線33間に隙間Sを形成したものである。よって、スチールコード31は、隙間Sからゴム材が浸入して、ゴム材との完全な複合体を形成できるという利点がある。
また、外接円が略楕円形であるため、スチールコード31の長軸方向と短軸方向とで剛性が異なるから、このスチールコードを使用したタイヤはコーナリング特性に優れるという利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のスチールコード31は、各素線間に隙間を有したオープン構造であるため、図4に示すように、側素線33がコア素線32の周囲に規則的に配列した理想的な形態にするのが難しく、撚り構造が非常に不安定となる傾向にあった。その結果、スチールコード製造時等の取り扱い作業性が低下したり、側素線の偏在により、素線同士が密着した空洞部が生じて、ゴム浸入性が低下する原因となっていた。
また、コア素線32、側素線33の見掛けの断面積が大きくなるため、スチールコードの伸び、特に初期伸び(一般的には、スチールコードに49Nの荷重を負荷したときの伸びをいう)が大きくなる傾向にあった。その結果、タイヤ製造におけるカレンダー工程(多数本のスチールコードを並べてゴムシートで挟み込む工程)で、スチールコードが低荷重の繰り出し張力によって容易に伸び、素線間の隙間が減少して、ゴム浸入性の低下原因となっていた。
さらに、近年、タイヤ重量の軽減による燃費の向上のため、複合体シートの厚みをより一層薄くすることが求められている。しかし、従来のスチールコード31は、コア素線32の周囲に側素線33を配置した構造であるため、スチールコードの短径Dを素線径dの3倍未満にすることができなかった。その結果、上記要求に応えることができなかった。
【0009】
本発明は、横断面における外接円が長手方向に同一向きの略楕円形である1+n(n=5〜8)のスチールコードにおいて、補強材としてタイヤに用いた場合に、タイヤ回転方向と直交する方向の剛性を高めることは勿論のこと、撚り構造を安定し、かつ初期伸びを小さくして、取り扱い作業性およびゴム浸入性を向上し、さらに、外接円の略楕円形の短径を素線径の2倍程度にして、複合体シートの厚みをより一層薄くすることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ補強用スチールコードは、コア素線が外接円の略楕円形の短軸側に位置する側素線を押し広げる正弦曲線状のくせを有することを特徴とする。
ここで略楕円形とは、楕円形だけでなく、略トラック形も含むものとする。
【0011】
この手段によれば、外接円が略楕円形であるため、長軸方向の剛性が高いことは勿論のこと、コア素線が短軸側に位置する側素線の間に内側から割り込むように顕現するから、撚り構造が安定し、しかも略楕円形の短径が従来のスチールコード31の短径より小となり、さらに初期伸びが小さくなる。
【0012】
ところで、初期伸びが小さくなるのは理由による。
一般に、見掛けの断面形状が円形あるいは楕円形となるくせを有する素線を定速で引っ張っていくと、見掛けの断面積が縮小するように、素線は伸びて最終的には直線状となる。このときの引張荷重は、かけ始めが小さく、見掛けの断面積が縮小するにつれて徐々に増大していく。言い換えれば、49Nの荷重を負荷したときの伸び(初期伸び)は、素線の有するくせの見掛けの断面積が小さい方が小さくなる。
本発明によるときは、コア素線が正弦曲線状の小波くせを有し、しかも、従来のスチールコード31と長径を同じにした場合、コア素線、スチールコード共に見掛けの断面積が小さくなるからである。
【0013】
本発明において、スチールコードの短径は素線径の2倍まで薄くすることができるが、上記構成において、(コア素線の小波くせの波高)/(スチールコードの短径)を0.7〜1.0の範囲に特定するのが好ましい。というのは、1.0を超えて製造することはできず、0.7より小さいとコア素線の側素線間への割り込み量が不足して撚り構造が不安定になるからである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1、2は本発明の一実施形態である1+6構造のスチールコードを示し、このスチールコード1は、コア素線2が側素線3の外周円の楕円形の長軸と直交する方向に略二次元の正弦曲線状の小波くせ4を有し、かつコア素線2が楕円形の短軸側に位置する側素線3、3の間に内側から割り込んだ状態を呈する。図中Sは、ゴム材が浸入する空間である。
【0016】
この場合において、素線径としては、特に限定されるものではないが、0.15〜0.45mmの範囲が実用的である。また、コア素線2と側素線3の素線径は、同一でも異ならせてもよい。(コア素線の小波くせの波高A)/(スチールコードの短径B)としては0.7〜1.0の範囲が好適である。
【0017】
ところで、本発明のスチールコードは、コア素線には特別なくせを施さず、真っ直ぐなコア素線の周りに複数本の側素線を比較的甘く撚り合わせた後、千鳥状に配設したローラ間を通過させて圧縮加工を施すだけで製造することができる。よって、コア素線に小波くせを施すための特別な装置は不要である。
【0018】
本発明のスチールコードを製造する際、素線を撚り合わせる前に側素線に予め過大なくせ付けを施しておくのが好ましい。というのは、側素線をオープン構造とすることで、撚り合わせ後の圧縮加工がより容易となり、より大きい偏平率を得ることができ、また、コア素線の側素線間への割り込みを容易にすることができるからである。
【0019】
なお、コア素線の正弦曲線状の小波くせの波高の大小は、撚り線工程における素線の繰り出し張力、あるいは圧縮工程における圧縮加工量を適宜変えることで調整することができる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0021】
線径5.5mmの線材をパテンチング、伸線加工を繰り返して、表面にブラスメッキを施して、線径0.30mmと0.40mmの2種類の素線を製造した。これらを適宜組み合わせて、コア素線、側素線として撚り合わせた後、千鳥状に配設したローラ間を通過させて圧縮加工を施し、本発明に係る1+5構成、1+6構成、1+7構成のスチールコードを製造した。なお、撚り合わせる前に、側素線には過大なくせ付けを施した。また、1+6構成で外接円が略真円形のクローズ撚り構造のスチールコード(従来例1)と、コア素線に予めスパイラル状の小さいくせを施し、この周囲に6本の側素線を撚り合わせた後、圧縮加工を施したスチールコード(従来例2)、および比較例として、(コア素線の小波くせの波高)/(スチールコードの短径)が本発明の特定範囲から外れるスチールコードも製造した。
【0022】
そして、これらスチールコードを用いて、ゴム浸入性、初期伸びおよび撚りの安定性を比較した。その結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
評価に際して、ゴムの浸入性は、各スチールコードに5kgの引張荷重をかけた状態でゴム中に埋め込み、加圧加硫した後スチールコードを取り出し、そのスチールコードを分解して一定長さを観察し、観察した長さに対してゴム材と接触した形跡のある長さの比をパーセント表示して比較した。この値が大きいほどゴム浸入性に優れている。
【0025】
初期伸びは、引張試験機にて測定するもので、スチールコードに49Nまで徐々に荷重を負荷したときの伸びを、荷重負荷Oのときの伸びに対する割合(伸び率)としてパーセント表示して比較した。この値が小さいほど低荷重が負荷されたときの伸びが小さいスチールコードである。
【0026】
撚りの安定性は、スチールコード製造時の巻き取り作業における作業性と、タイヤ製造時(カレンダー工程)の取り扱い作業性等を総合的に評価し、良好なものを○、不良のものを×とした。
【0027】
なお、コア素線の小波くせの波高は、仕上がったスチールコードからコア素線を取り出し、投影機を使用して測定した。
【0028】
上記比較試験の結果、表1より明らかなように、従来例1のスチールコードはゴムが内部に全く浸入せず、従来例2のスチールコードは撚りが不安定で、しかも初期伸びが大きく、また、比較例1〜3のスチールコードは撚りが不安定であるのに対し、本発明のスチールコードはすべてにおいて優れていることが判明した。
【0029】
【発明の効果】
本発明のスチールコードは、上記のように構成されているから、以下の効果を奏する。
コア素線が略楕円形の短軸側に位置する側素線間に割り込み、スチールコード短径を素線径の2倍まで薄くすることができる。よって、複合体シートの厚みが従来のスチールコードを用いたときより薄くなり、タイヤ重量を小さく抑えて、燃費の向上に寄与することができる。
また、見掛けの断面積が小さくなるから、初期伸びが小さくなる。よって、取り扱い作業性が向上するとともに、タイヤ製造におけるカレンダー工程で負荷される低荷重の繰り出し張力による伸びが小さくなり、伸びによるゴム浸入性の低下を防止することができる。
しかも、スチールコードを長軸側からみたとき、コア素線がコード長手方向にほとんど直線状となって、部分的に側素線間に割り込んでいるから、スチールコード長軸側の側素線間により広い隙間が形成され、この隙間からゴム材がコード長手方向のほぼ全域にわたって浸入し、ゴム浸入性を大幅に向上させることができる。
さらに、タイヤの回転方向の剛性を低く抑えることができるので、乗り心地を向上でき、一方、タイヤの回転方向と直交する方向の剛性を高くできるので、コーナリング性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示し、1+6構成のスチールコードの横断面図である。
【図2】図1の長軸側から見た概略説明図である。
【図3】従来のクローズ撚りの1+6構成のスチールコードの横断面図である。
【図4】従来の1+6のオープン構造で略楕円形断面を有するスチールコードの横断面図である。
【符号の説明】
1 スチールコード
2 コア素線
3 側素線
4 コア素線の小波くせ(コア素線の軌跡)
A コア素線の小波くせの波高
B スチールコードの短径
Claims (2)
- 横断面における外接円が、長手方向に同一向きの略楕円形である1+n構成のタイヤ補強用スチールコードにおいて、コア素線が上記略楕円形の短径側に位置する側素線間を押し拡げる正弦曲線状の小波くせを有することを特徴とするタイヤ補強用スチールコード。但し、n=5〜8。
- 「上記小波くせの波高」/「上記スチールコードの短径」が、0.7〜1.0である請求項1に記載のタイヤ補強用スチールコード。
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JP2002222676A Expired - Lifetime JP4014959B2 (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | タイヤ補強用スチールコード |
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2002
- 2002-07-31 JP JP2002222676A patent/JP4014959B2/ja not_active Expired - Lifetime
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