JP4603144B2 - ゴム物品補強用の金属コード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤ等のゴム物品の補強材として用いられる金属コードに関し、特に、ゴムがコード内部にまで侵入し易い構造とすることにより耐食性を改善するとともに、耐疲労性を改善したゴム物品補強用の金属コードに関する。
【０００２】
例えば、空気入りタイヤに供される金属コードは、通常、コード直径当たりのコード引張り強さを大きくしかつ良好な耐疲労性を得るため、同線径のフィラメントを最密に配置した層撚り構造が広く採用されている。しかし、このような最密の層撚り構造は、シース内におけるフィラメント相互の隙間が少ないため、コード内部にゴムが充分に侵入されずに空洞ができやすく、この空洞内に水分が容易に侵入してコードを腐食させることになる。
【０００３】
そこで、層撚り構造におけるコアのフィラメントに２次元の波状の型付けを施し、かつ型付け形状とフィラメントの線径との関係を特定することにより、コード内部へのゴムの侵入度を改良することが、例えば特開平９−３１８７５号公報に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記提案にあっては、型付けされたコアのフィラメントは、捻られることなくシースと撚り合わされるため、コードになった状態においても２次元の型付け状態のままである。そのため、３次元の型付け状態に比して、コアの見かけの直径が小さく、ゴム侵入の改良効果が少ないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、２次元の型付けフィラメントを含むフィラメント束を捻りながら互いに撚り合わすことを基本として、型付けフィラメントをコード内において３次元の波状とすることができ、コアの見かけの直径を増大せしめ、シースのフィラメント相互の隙間、及びコアのフィラメント相互の隙間を充分に確保し、ゴムの侵入度を高めうるゴム物品補強用の金属コードの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、２つのフィラメント束に区分された合計３本のフィラメントからなるコアと、このコアの周囲に配置された１〜１２本のフィラメントからなるシースとを具える層撚り構造をなし、
前記各フィラメント束は、撚り合わされる前の状態で、波の山部と谷部とを繰り返す２次元の波状に型付けされた１本の型付けフィラメントのみからなるフィラメント束と、１本の型付けフィラメントと１本の非型付けフィラメントとで形成されるフィラメント束とからなるとともに、
前記コアは、各フィラメント束を捻りながら互いに撚り合わせて形成されることにより、該捻りによって前記型付けフィラメントの型付けをコア内で３次元化させたことを特徴としている。
【０００７】
又請求項２の発明では、前記コアのフィラメントは、線径ｄが０．１５〜０．４５ｍｍでありかつ前記シースのフィラメントと同径であることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明のゴム物品補強用の金属コードの一例を示す断面図である。
【０００９】
図１において、ゴム物品補強用の金属コード１（以下金属コード１という）は、合計２〜５本のフィラメントＦａからなるコア２と、このコア２の周囲に巻き付けられる合計１〜１２本のフィラメントＦｂからなる一層のシース３とを具える層撚り構造をなす。
【００１０】
又コア２をなす前記２〜５本のフィラメントＦａは、１〜４つのフィラメント束５に区分されるとともに、各フィラメント束５を捻りながら互いに撚り合わす、又は各フィラメント束５を捻りながら互いに引き揃える（撚り合わさない）ことにより、前記コア２を形成している。
【００１１】
ここで、本明細書では、前記フィラメント束５とは、複数本のフィラメントＦａから構成されるものだけでなく、１本のフィラメントＦａのみから構成されるものも含んでいる。即ち、例えば図２に、フィラメントＦａの合計が５本の場合を代表して示すごとく、コア２のフィラメントＦａは、
(1) １本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ａの３つと、２本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｂの１つとに区分、又は
(2) １本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ａの２つと、３本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｃの１つとに区分、又は
(3) １本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ａの１つと、４本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｄの１つとに区分、又は
(4) １本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ａの１つと、２本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｂの２つとに区分、又は
(5) ２本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｂの２つと、３本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｃの１つとに区分、又は
(6) ５本のフィラメントＦａからなるフィラメント束５ｅの１つに区分することができる。
【００１２】
なお図１には、コア２が合計３本のフィラメントＦａから形成されており、かつこのフィラメントＦａが、前記フィラメント束５ａの１つと、フィラメント束５ｂの１つとに区分された場合を例示している。
【００１３】
次に、前記フィラメント束５は、図３の如く、撚り合わされる前の状態で、波の山部Ｙ１と谷部Ｙ２とを繰り返す２次元の波状に型付けされた型付けフィラメント６を含んでいる。
【００１４】
本例では、この型付けフィラメント６が、前記山部Ｙ１と谷部Ｙ２との間に直線部Ｙ３を介在させたジグザグ状をなす場合を例示しているが、曲線のみからなるサイン曲線状等であっても良い。このような、２次元の型付けは、例えばスパイラル状などの３次元の型付けに比して、加工が容易であり、寸法精度が高くかつ安定性に優れるとともに、その取り扱いが簡便であるという利点を有する。
【００１５】
なお前記フィラメント束５が複数のフィラメントＦａからなる場合には、この束のフィラメントＦａの全部を前記型付けフィラメント６で構成しうる他、非型付けフィラメント７を混在させることもできる。前記図１には、フィラメント束５ｂが、前記型付けフィラメント６と非型付けフィラメント７とで形成される場合を例示する。
【００１６】
そして本発明では、図４に示すように、各フィラメント束５を捻りながら互いに撚り合わすことにより前記コア２を形成するとともに、このコア２とシース３とを撚り合わす、即ちコア２の周囲にフィラメントＦｂを巻き付けることにより金属コード１を形成している。
【００１７】
このように、コア２では、各フィラメント束５に捻りが加えられることから、型付けフィラメント６の２次元の波が、その捻りによってコア内で３次元化する。
【００１８】
ここで、２次元の波の３次元化は、以下の如く説明される。即ち、図６（Ａ）に概念的に示する如く、フィラメント束Ａに捻りＫ１を加えると、その捻りＫ１は、各フィラメントＢに同様の捻りＫ２となって反映される。このとき、前記フィラメント束Ａに型付けフィラメントＢ１が含まれる場合には、図６（Ｂ）に略示するように、各型付けフィラメントＢ１が前記捻りＫ２によって中心廻りで捻られ、２次元の波が３次元化するのである。
【００１９】
このように２次元の波を捻りによって３次元化することにより、コア２の見かけの直径が、捻りのない場合に比して一段と大きくなり、その周囲を囲むシース３のフィラメントＦｂ間に、コア２のフィラメントＦａ間に充分な隙間を安定して確保でき、ゴムの侵入度（ゴム浸透性）を大巾に向上しうるのである。又このような隙間の確保により、フレッティング（フィラメント間に相対的な繰返し微少滑りが生じて摩耗する現象）が抑制されるため、耐疲労性も一層改善される。
【００２０】
なお、前記金属コード１を層撚り構造としたのは、コードを構成する際、コード径に対してフィラメントの本数を多くすることができるためであり、これにより、コード強力を増加でき、ゴム物品への補強効果を高めるとともに、その分フィラメントを細くして曲げ疲労性を改善しうるからである。
【００２１】
又前記コア２に用いるフィラメントＦａの数は２〜５本であって、これによって、シース３にも充分な本数のフィラメントＦｂを配置でき、高強度のコードを提供することができる。又区分するフィラメント束５の数は１〜４つであって、４つをこえるとコア２の安定性が悪くなり、従って１〜３つが好ましい。
【００２２】
又前記シース３に用いるフィラメントＦｂの本数は１〜１２本であり、１２本を超えると、コア内の型付けフィラメント６における型付け寸法が大きくなり過ぎ、強度的に不利となる。
【００２３】
ここで、前記フィラメントＦａとフィラメントＦｂとは、互いに同径のものを使用するのが好ましく、これによって伸線工程を共通化でき、コードを経済的に製造することができる。
【００２４】
このとき、フィラメント本数を適正化し、優れたコード強力及び曲げ疲労性を得るために、前記フィラメントＦａ、Ｆｂの線径ｄを、０．１５〜０．４０ｍｍの範囲とするのが好ましい。前記線径ｄが０．１５ｍｍ未満であると、細すぎてコード強力の点で不利となり、逆に０．４５ｍｍをこえると、曲げ疲労性の点で不利となる。
【００２５】
又図３の如く、撚り合わされる前の状態における型付けフィラメント６では、その波ピッチＰｗ及び波高さｈを、それぞれ３．０〜９．０ｍｍ及び０．２０〜０．８０ｍｍの範囲とするのが好ましく、これによって経済的に型付けでき、かつ優れたゴム浸透性を確保しうる。前記波ピッチＰｗが３．０ｍｍより小、或いは波高さｈが０．８０ｍｍより大となると、型付け加工量が大きくなり加工コストが増大する一方、この加工によって型付けフィラメント６が受けるダメージが大きくなり強度低下の原因となる。逆に波ピッチＰｗが９．０ｍｍより大、或いは波高さｈが０．２０ｍｍより小では、型付けが過小となって、ゴム浸透率の向上効果が充分に発揮されなくなる。なお前記波ピッチＰｗは、前記山部Ｙ１、Ｙ１間の長手方向の距離であり、波高さｈは山部Ｙ１と谷部Ｙ２との間の振幅方向の距離である。
【００２６】
次に、図４の如く、フィラメント束５を捻って、型付けフィラメント６における２次元の波を３次元化する際の捻りピッチＰｎは、５．０〜６００．０ｍｍの範囲が好ましく、５．０ｍｍより小では、コードの見かけの外径が小さくなり、又６００．０ｍｍより大では３次元化の効果が少なくなって、何れもゴム浸透率の向上効果が充分に発揮されなくなる。
【００２７】
又前記コア２の周囲に撚り合わせられるシース３の撚りピッチＰｙ、即ちフィラメントＦｂの巻き付けのピッチは、５．０〜３０．０ｍｍの範囲が好ましい。撚りピッチＰｙが、５．０ｍｍより小では、コードの初期の伸びが大きくなり補強効果に劣るとともに、フィラメントＦａ、Ｆｂ間での線長が大きく相違するため、応力の分担が不均衡となり破断時の強力が低下する傾向となる。又撚りピッチＰｙが３０．０ｍｍをこえると、フィラメントがバラケやすくなり、コードの形状保持性が悪くなる。
【００２８】
前記シース３の撚り方向は、フィラメント束５の捻り方向と、一致させても又相違させても良い。又前記捻りピッチＰｎは、一般に、撚りピッチＰｙよりも大に設定するのがコードの形状安定化の観点から好ましい。
【００２９】
又コア２では、前述の如く、フィラメント束５・・・ を互いに撚り合わさずに引き揃えるだけでも良いが、安定化のために撚り合わせることが好ましく、この時、撚りピッチＰｃは、前記捻りピッチＰｎより小かつ撚りピッチＰｙより大とするのがコードの形状安定化の観点から好ましい。
【００３０】
なお図５（Ａ）〜（Ｃ）に、金属コード１の他の参考例を示す。図５（Ａ）は、コア２が、１本の型付けフィラメント６からなるフィラメント束５ａの２つによって形成される場合が例示されている。又図５（Ｂ）は、コア２が、１本の型付けフィラメント６と１本の非型付けフィラメント７とからなるフィラメント束５ｂの２つによって形成される場合が例示されている。又図５（Ｃ）は、コア２が、１本の型付けフィラメント６と１本の非型付けフィラメント７とからなるフィラメント束５ｂの１つ、及び２本の型付けフィラメント６と１本の非型付けフィラメント７とからなるフィラメント束５ｃの１つによって形成される場合が例示されている。
【００３１】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３２】
【実施例】
表１の仕様に基づき、層撚り構造の金属コードを試作するとともに、各試供コードについて、ゴム浸透性及び耐疲労性をテストし、その結果を前記表１に記載した。なお、比較例に用いた金属コードの断面形状を図７（Ａ）〜（Ｄ）に示している。
【００３３】
（１）ゴム浸透性：
未加硫のゴムシート内に、テストコードを間隔で並列に引きそろえて埋設し、加熱加圧下で加硫した。得られた既加硫のゴムシートからテストコードを取出し、その表面から出来る限りゴムを除去した後、該テストコードを解体し、コード内の空隙にゴムが充填されている部分の長さを約１０ｃｍにわたり測定し、この長さの全長さに対する比率をもってゴムの浸透率とする。上記測定を１０本のコードについて行い、平均値をもってそのコードの測定値とする。
【００３４】
（２）耐疲労性：
前記既加硫のゴムシートから、ＪＩＳ Ｌ１０１７に準じた繰り返し曲げ疲労試験（デマチア法) により、既加硫のゴムシートが破断するまで、繰り返し曲げを与え、その破断固数を測定した。上記測定を１０枚ゴムシートについて行い、その平均値を比較例１の値を１００として指数表示によって評価した。数値が大きい方が耐疲労性が高く優れていることをしめす。
【００３５】
【表１】

【００３６】
参考例１と比較例１、実施例１と比較例２、参考例２と比較例３、参考例３と比較例４をそれぞれ比較する如く、本発明の実施例の金属コードは、ゴム浸透性を向上しうるとともに、耐疲労性も大巾に改善しうるのが確認できる。
【００３７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、２次元の型付けフィラメントを含むフィラメント束を捻りながら互いに撚り合わせてコアを形成しているため、型付けフィラメントをコード内において３次元の波状とすることができる。そのため、シースのフィラメント相互の隙間、及びコアのフィラメント相互の隙間を充分に確保でき、ゴム浸透性を大巾に高めうる。又耐疲労性も大巾に向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の金属コードの断面図である。
【図２】コアのフィラメントのフィラメント束への区分方法を例示する線図である。
【図３】撚り合わせ前の状態における、型付けフィラメントの型付け形状を示す側面図である。
【図４】コアの形成過程を説明する線図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、金属コードの参考例を示す断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は捻りによる２次元の波の３次元化を説明する線図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、表１のテストで用いた比較例の金属コードを示す断面図である。
【符号の説明】
２ コア
３ シース
５ フィラメント束
６ 型付けフィラメント
Ｆａ、Ｆｂ フィラメント
Ｙ１ 山部
Ｙ２ 谷部

Claims (2)

1. ２つのフィラメント束に区分された合計３本のフィラメントからなるコアと、このコアの周囲に配置された１〜１２本のフィラメントからなるシースとを具える層撚り構造をなし、
   前記各フィラメント束は、撚り合わされる前の状態で、波の山部と谷部とを繰り返す２次元の波状に型付けされた１本の型付けフィラメントのみからなるフィラメント束と、１本の型付けフィラメントと１本の非型付けフィラメントとで形成されるフィラメント束とからなるとともに、
   前記コアは、各フィラメント束を捻りながら互いに撚り合わせて形成されることにより、該捻りによって前記型付けフィラメントの型付けをコア内で３次元化させたことを特徴とするゴム物品補強用の金属コード。
2. 前記コアのフィラメントは、線径ｄが０．１５〜０．４５ｍｍでありかつ前記シースのフィラメントと同径であることを特徴とする請求項１記載のゴム物品補強用の金属コード

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