JP4628133B2 - Steel cord and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明はスチールコードおよびその製造方法に関し、詳しくは、空気入りタイヤや工業用ベルト等の各種ゴム物品の補強用として好適に使用可能なスチールコードおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a steel cord and a manufacturing method thereof, and more particularly to a steel cord that can be suitably used for reinforcing various rubber articles such as pneumatic tires and industrial belts and a manufacturing method thereof.
ゴム物品の典型例である空気入りタイヤにおいて、その耐久性を低下させる要因として、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入する水分がベルトのコードを腐食し、この腐食域の拡大によってコードとゴムとが剥離して生じるセパレーションが知られている。 In pneumatic tires, which are typical examples of rubber articles, as a factor that reduces the durability of the tires, moisture that penetrates into the inner belt from the outside of the tire via cut flaws corrodes the belt cord, and this corroded area There is a known separation that occurs when the cord and rubber are peeled off due to the expansion of.
このセパレーションを回避するには、コード内部へゴムを十分に浸入させてコードのフィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させない構造、いわゆるゴムペネ構造が有効である。このゴムペネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間を大きくしてゴムの浸透を実現したものであり、特に1×3や1×5構造の単撚りコードに適している。 In order to avoid the separation, a so-called rubber penetrating structure in which rubber is sufficiently infiltrated into the cord so that a gap for transmitting moisture between the filaments of the cord is not effective. This rubber penet structure realizes the penetration of rubber by increasing the gap between filaments by loosely twisting the cord, and is particularly suitable for a single twist cord having a 1 × 3 or 1 × 5 structure.
一方で、近年、空気入りタイヤの乗り心地性や操縦安定性などの性能面から、より剛性の高いスチールコードが要望されている。これに対し、タイヤのベルトにおけるコードの打ち込み数を増加することでベルトの引張剛性を確保することは可能であるが、タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣接コード間に伝播して、いわゆるベルトエッジセパレーションを招き易くなるという問題がある。 On the other hand, in recent years, a steel cord having higher rigidity has been demanded in terms of performance such as riding comfort and handling stability of a pneumatic tire. On the other hand, it is possible to ensure the belt's tensile rigidity by increasing the number of cords driven in the belt of the tire, but this causes an increase in the weight of the tire and narrows the distance between adjacent cords in the belt. Therefore, there is a problem that rubber peeling starting from the cord end at the end portion in the belt width direction easily propagates between adjacent cords, so that so-called belt edge separation is easily caused.
また、高い剛性を有するスチールコードの実現を目的とした技術として、例えば、特許文献1には、スチールコードに掛かる張力負担がコアおよびシースにほぼ均等に加わり、コアおよびシース素線が有する強力を有効に発揮させるために、コアに螺旋癖付け加工を施した2+4の撚り構造のスチールコードが記載されている。
しかしながら、特許文献1記載のスチールコードは、コアを構成する2本のスチール素線からなる束に施された波形螺旋癖付けのために、タイヤ製造時におけるコードへの張力付加時にコア素線とシース素線との間の隙間がなくなって、コード内部への充分なゴム浸透性が得られず、このため、セパレーション現象が発生するという問題が生ずる場合があった(図5参照)。
However, the steel cord described in
このような問題に対し、本出願人は、2本の無撚りコア素線からなるコアと、3本〜5本のシース素線からなるシースとにより構成されるゴム物品補強用スチールコードにおいて、ゴムペネ性の向上を目的として、コード側面から見たコア素線の傾きをコード軸方向に対して3°以下とする技術を提案している(特願2004−158772号明細書)。 For such a problem, the applicant of the present invention is a steel cord for reinforcing rubber articles constituted by a core composed of two untwisted core strands and a sheath composed of three to five sheath strands. For the purpose of improving rubber penetrability, a technique has been proposed in which the inclination of the core wire viewed from the side of the cord is 3 ° or less with respect to the cord axis direction (Japanese Patent Application No. 2004-158772).
ところがこの場合も、シース素線との撚り合わせによりコアが螺旋状に型付けされるため、コードの側面から見たコア素線の傾きを、コード軸方向に対して3°以下とする製造は困難であった。従って、スチールコードにおいて、良好なゴムペネ性と高い剛性とを両立できる技術が求められていた。 However, in this case as well, since the core is spirally molded by twisting with the sheath strand, it is difficult to manufacture the core strand with an inclination of 3 ° or less with respect to the cord axis direction as viewed from the side of the cord. Met. Accordingly, there has been a demand for a technology capable of achieving both good rubber penetrability and high rigidity in the steel cord.
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、良好なゴムペネ性と高い剛性とを兼ね備え、ゴム物品に適用した際にコード周辺においてセパレーションを生ずることがないスチールコードおよびその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel cord that solves the above-described problems, has good rubber penetrability and high rigidity, and does not cause separation around the cord when applied to a rubber article, and a method for manufacturing the steel cord. There is.
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-described problem can be solved by adopting the following configuration, and has completed the present invention.
即ち、本発明のスチールコードは、複数本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、複数本のシース素線を前記コアの周りに撚り合わせてなる1層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が扁平であるスチールコードにおいて、
前記コアに前記シース素線よりも振幅の小さい螺旋型付けが施され、かつ、該コアの螺旋の位相と該シース素線の螺旋の平均位相とが、長手方向で略一致していることを特徴とするものである。
That is, the steel cord of the present invention includes a core formed by arranging a plurality of untwisted core strands in parallel in the longitudinal direction and a plurality of sheath strands twisted around the core. In the steel cord that is constituted by the sheath of the layer and the cord contour shape in a cross section perpendicular to the cord axis is flat,
The core is spiral-shaped with a smaller amplitude than the sheath wire, and the phase of the spiral of the core and the average phase of the spiral of the sheath wire are substantially the same in the longitudinal direction. It is what.
本発明のスチールコードにおいては、前記シース素線が前記コアの周りに均一に分散配置されずに、偏った配置をとることが好ましい。 In the steel cord of the present invention, it is preferable that the sheath strands are arranged unevenly without being uniformly distributed around the core.
また、本発明のスチールコードの製造方法は、複数本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、複数本のシース素線とを、プレフォーマーにより夫々型付けした後、前記シース素線を前記コアの周囲に撚り合わせるスチールコードの製造方法において、
前記シース素線のプレフォーマー上のピンへの掛け方と、前記コアのプレフォーマー上のピンへの掛け方とが、互いに逆となるよう前記型付けを行うことを特徴とするものである。
Further, the steel cord manufacturing method of the present invention includes a core in which a plurality of untwisted core strands are arranged in parallel in the longitudinal direction and a plurality of sheath strands by a preformer. In the method of manufacturing a steel cord in which the sheath wire is twisted around the core after being molded,
The molding is performed such that a method of hanging the sheath wire on a pin on the preform and a method of hooking the core on the preform on the preform are opposite to each other. .
本発明の製造方法においては、前記プレフォーマーによる型付け後に、真直性矯正治具を用いることが好ましく、また、前記プレフォーマーによる型付けに先立って、前記コア素線に対しオイリングを施すことも好ましい。 In the manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a straightness correcting jig after the mold by the preformer, and before the mold by the preformer, the core wire may be oiled. preferable.
本発明のスチールコードによれば、上記構成としたことで、N無撚+M構造により高剛性を確保することができるとともに、螺旋型付けの大きさを変えて位相を略一致させたことによりコアをシース素線内に配置して、シース素線間距離を確実に確保し、ゴムの浸透性を向上することが可能となった。かかる本発明のスチールコードは本発明の製造方法により製造可能であり、特に、従来は製造が困難であった、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して3°以下であるスチールコードについても、本発明の製造方法によれば容易に製造することが可能となり、これによりゴムペネ性の更なる向上を図ることができる。 According to the steel cord of the present invention, with the above configuration, high rigidity can be ensured by the N untwisted + M structure, and the core can be formed by changing the size of the spiral forming to substantially match the phase. It was possible to improve the rubber permeability by ensuring the distance between the sheath strands by arranging the sheath strands. Such a steel cord of the present invention can be manufactured by the manufacturing method of the present invention. In particular, the inclination of the core wire viewed from the side of the cord, which has been difficult to manufacture, is 3 ° or less with respect to the cord axis direction. A certain steel cord can also be easily manufactured according to the manufacturing method of the present invention, whereby the rubber penetrability can be further improved.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1(a)に、本発明の一好適例のスチールコードの側面から見た概略撚り構造図を示す。図示するスチールコード10は、2本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコア1と、4本のシース素線をコア1の周りに撚り合わせてなる1層のシース2とによって構成されており、図1(a)中のA−A断面における断面図である同図(b)に示すように、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が扁平である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 (a) shows a schematic structure of a twisted structure as viewed from the side of a steel cord according to a preferred embodiment of the present invention. The illustrated steel cord 10 includes a
本発明のスチールコード10においては、コア1にシース素線よりも振幅の小さい螺旋型付けが施され、かつ、コア1の螺旋の位相とシース素線の螺旋の平均位相とが、長手方向で略一致している。即ち、コア1が、シース素線よりも振幅の小さい螺旋を、シース素線とほぼズレを生じずに描いている。このため、図示するように、コア1はシース素線により形成されるシース2の内部に入り込んで配置されることとになり、これにより各シース素線間の隙間が広がって、シース素線間距離が確保され、スチールコード10内部へのゴムの浸透性を向上することができるのである。
In the steel cord 10 of the present invention, the
本発明のスチールコードは、空気入りタイヤを初めとする各種ゴム物品の補強用として好適に用いることができ、ゴム物品におけるコード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下を招くことなしに、当該ゴム物品の引張剛性を高めることが可能である。従ってこのコードを、特にタイヤに適用した場合には、タイヤの耐久性と乗り心地性および操縦安定性とを、同時に満足することが可能となる。 The steel cord of the present invention can be suitably used for reinforcing various rubber articles such as pneumatic tires, without causing a decrease in durability due to the occurrence of separation around the cord in the rubber article. It is possible to increase the tensile rigidity of the rubber article. Therefore, particularly when this cord is applied to a tire, it is possible to simultaneously satisfy the durability, riding comfort, and steering stability of the tire.
本発明のスチールコードにおいては、上記条件を満足することで、N無撚+M構造による高剛性の確保と、螺旋型付けによるゴムペネ性の向上効果とを同時に得ることができるものであり、用いる素線の径や螺旋のピッチ等については特に制限されるものではない。また、撚り構造についても、N無撚+M構造であれば特に制限されないが、例えば、2本無撚りコア+3本〜5本撚りシース構造に好適に適用することができる。 In the steel cord of the present invention, by satisfying the above conditions, it is possible to simultaneously obtain high rigidity by the N untwisted + M structure and the effect of improving the rubber penetrability by the spiral forming. There are no particular restrictions on the diameter or the pitch of the helix. Also, the twisted structure is not particularly limited as long as it is an N untwisted + M structure, but can be suitably applied to, for example, a two untwisted core + three to five twisted sheath structure.
また、本発明のスチールコード10においては、図1(b)に示すように、シース素線がコア1の周りに均一に分散配置されずに、偏った配置をとることが好ましい。このような配置とすることで、コード上下方向の厚みを薄くすることができ、例えば、タイヤのベルト層に適用した場合には、その厚みを薄くできることから、タイヤの軽量化が可能となる。また、コーナリング中の踏面部外側に発生するベルトのバックリング変形に対する柔軟性およびコード折れ性の改善効果も得られる。
Moreover, in the steel cord 10 of the present invention, as shown in FIG. 1B, it is preferable that the sheath strands are not uniformly distributed around the
また、特に制限されるものではないが、コア素線およびシース素線の抗張力は、2.9kN/mm2(300kg/mm2)以上であることが、軽量化の点から好ましい。さらに、コア素線およびシース素線の直径は0.21mm〜0.24mmの範囲内であることが好ましく、この直径が0.21mm未満ではベルトに適用した際に強度を確保することが困難となり、一方、0.24mmを超えると、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて操縦安定性が低下してしまうことになる。なお、コア素線とシース素線の線径は同径であることが生産性の面で有利である。 In addition, although not particularly limited, the tensile strength of the core strand and the sheath strand is preferably 2.9 kN / mm 2 (300 kg / mm 2 ) or more from the viewpoint of weight reduction. Furthermore, it is preferable that the diameters of the core wire and the sheath wire are in the range of 0.21 mm to 0.24 mm. If the diameter is less than 0.21 mm, it is difficult to ensure strength when applied to the belt. On the other hand, if it exceeds 0.24 mm, the bending rigidity in the out-of-plane direction of the belt becomes too large, and the steering stability is lowered. It is advantageous in terms of productivity that the core wire and the sheath wire have the same diameter.
かかる本発明のスチールコードを製造するに際しては、シース素線をコアの周囲に撚り合わせる前の、コアおよびシース素線のプレフォーマーによる型付けに当たり、シース素線のプレフォーマー上のピンへの掛け方と、コアのプレフォーマー上のピンへの掛け方とを、逆となるようにする点が重要となる。図2(a)に、2本無撚りコア+4本撚りシース構造の場合に用いるプレフォーマー20の一例の側面図および正面図を、同図(b)に、本発明に従いこのプレフォーマー20に対しコア1およびシース素線2a〜2dを掛けた状態を示す展開図を、夫々示す。また、比較のために、従来方法に従いプレフォーマー20に対しコア1およびシース素線2a〜2dを掛けた状態を示す展開図を、同図(c)に示す。図示するように、シース素線2a〜2dおよびコア1のピン21への掛け方を全て同一としていた従来方法とは異なり、シース素線2a〜2dのピン21への掛け方とコア1のピン21への掛け方とを逆にすることで、図3(a)に示すように、コア1の螺旋型付けの位相がシース素線側と180°ずれ、コアの螺旋とシース素線の平均螺旋の位相が長手方向で略一致する。これにより、撚り合わせ治具30においてシース素線2内にコア1が配置されることとなり(図1参照)、シース素線間距離が確保されて、ゴムペネ性を向上することが可能となる。なお、図3(b)は、図2(c)の従来方法に対応する、型付け後のコアおよびシース素線の位相を示す説明図である。
In manufacturing the steel cord of the present invention, the core of the sheath and the sheath wire before being molded by the preformer before twisting the sheath strand around the core, the sheath wire is applied to the pins on the preform. It is important that the way of hanging is opposite to the way of hanging on the pins on the core preformer. FIG. 2 (a) shows a side view and a front view of an example of a
但し、コアの型付け量を過度に大きくすると期待する撚り性状が得られないため、プレフォーマー20におけるコアの加工量は、シースの加工量の60%以下とすることが好ましい。この加工量Fは下記式、
F=xd(n−2)/(b×b)
(式中、xは噛み込み量、dは素線径、nはピン数、bはピン距離である(図4参照))に従い求めることができる。
However, since the twisting property expected when the core molding amount is excessively large cannot be obtained, the core processing amount in the
F = xd (n−2) / (b × b)
(Where x is the biting amount, d is the wire diameter, n is the number of pins, and b is the pin distance (see FIG. 4)).
本発明の製造方法によれば、螺旋型付けを施した素線を用いた場合でも、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して3°以下、好ましくは実質的に0°であるスチールコードを容易に得ることが可能である。コア素線の傾きを3°以下、好ましくは実質的に0°として、コア素線が横並びでかつほぼ真直とすることで、タイヤ製造時に掛かるコードへの張力付加時のコード伸びが抑制され、コアとシース間に閉鎖空間が形成されることがなくなる。これにより、ゴムがコア素線とシース素線相互間に容易に浸入するため、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入した水分がベルトのコードを腐食して、この腐食域の拡大によってコードとゴムとの間に剥離が生じるセパレーションを回避する効果を得ることができる。 According to the manufacturing method of the present invention, even when a helically shaped strand is used, the inclination of the core strand viewed from the side of the cord is 3 ° or less with respect to the cord axis direction, preferably substantially 0 °. It is possible to easily obtain a steel cord. By making the inclination of the core strand 3 ° or less, preferably substantially 0 °, the core strands are arranged side by side and substantially straight, thereby suppressing the cord elongation at the time of applying tension to the cord applied during tire manufacture, A closed space is not formed between the core and the sheath. As a result, the rubber easily infiltrates between the core wire and the sheath wire, so that moisture that has entered the inner belt from the outside of the tire via cut flaws corrodes the belt cord, and this corrosion It is possible to obtain an effect of avoiding separation in which separation occurs between the cord and the rubber due to the expansion of the area.
ここで、このような真直性の高いスチールコードを得るためには、プレフォーマー20による型付け後に型付けしたコアおよびシース素線を撚り合わせ、その後、ロールを千鳥足状に配置してコードに曲げ加工を施すことでコードの真直性を矯正する、真直性矯正治具を用いて矯正を行うことが好ましい(図示せず)。さらに、プレフォーマー20による型付けに先立って、コア素線に対しオイリングを施しておくことも好ましく、これにより撚り線時のテンションのバラツキを安定化させることができる。コア素線のスベリ性は表面状態により変化し、撚線時のテンションを高く設定するとその影響を受け易くなって、テンションバランスが均一にならないために撚り性状が安定しなくなるが、オイルを表面に付着させることで、素線の表面状態に関わらずスベリ性が安定して、撚り性状が安定する。
Here, in order to obtain such a steel cord with high straightness, the core and the sheath wire formed after the forming by the
本発明の製造方法においては、プレフォーマーによる型付け条件を上記のように設定する点のみが重要であり、それ以外の製造条件については特に制限されるものではなく、公知の装置等を用いて、常法に従い行うことができる。撚り線機としては、例えばチューブラー型撚り線機を用いることができる。 In the production method of the present invention, it is important only to set the molding conditions by the preformer as described above, and the other production conditions are not particularly limited, and use a known apparatus or the like. Can be carried out according to conventional methods. As the stranded wire machine, for example, a tubular type stranded wire machine can be used.
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
素線径0.225mmの素線を用いて、2+4撚り構造(コア:2本無撚り、シース:4本撚り(ピッチ14mm))のスチールコードを、図6(実施例)および図7(比較例)にそれぞれ従い製造した。図6および図7中、(a)は使用したチューブラー型撚り線機100の概略図であり、ボビン40から素線Sを繰り出してプレフォーム20により型付けし、撚り合わせ治具30により撚り合わせる工程を示している。また、(b)はプレフォーマー20のピン21に対するコア1およびシース素線2の掛け方を示しており、(c)は型付け後のコア1およびシース素線2の位相を示している。さらに、(d)は、(c)中に矢印で示す、撚り合わせ時におけるコア1およびシース素線2の断面構造図である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
A steel cord having a 2 + 4 twisted structure (core: 2 untwisted, sheath: 4 twisted (pitch 14 mm)) using a strand having a strand diameter of 0.225 mm is shown in FIG. 6 (Example) and FIG. Example) 6 and 7, (a) is a schematic diagram of the used tubular-
また、プレフォーマー20におけるコアおよびシースの加工量は、夫々以下の表1中に示すように設定した。この結果、実施例においては、コアにシース素線よりも振幅の小さい螺旋型付けが施され、コアの螺旋の位相とシース素線の螺旋の平均位相とは、長手方向で略一致していた。
実施例および比較例により夫々得られたスチールコードを用いて実際にタイヤを作製し、各スチールコードのゴムペネ性を評価した。この結果を、下記の表1中に併せて示す。
Further, the processing amounts of the core and the sheath in the
Tires were actually made using the steel cords obtained in the examples and comparative examples, and the rubber penetrability of each steel cord was evaluated. The results are also shown in Table 1 below.
1 コア
2(2a〜2d) シース(シース素線)
10 スチールコード
20 プレフォーマー
21 ピン
30 撚り合わせ治具
40 ボビン
100 チューブラー型撚り線機
S 素線
1 Core 2 (2a to 2d) Sheath (Sheath strand)
10
Claims (5)
前記コアに前記シース素線よりも振幅の小さい螺旋型付けが施され、かつ、該コアの螺旋の位相と該シース素線の螺旋の平均位相とが、長手方向で略一致していることを特徴とするスチールコード。 It is constituted by a core in which a plurality of untwisted core strands are arranged in parallel in the longitudinal direction, and a single layer sheath in which a plurality of sheath strands are twisted around the core. In the steel cord where the cord contour shape in the cross section orthogonal to the axis is flat,
The core is spiral-shaped with a smaller amplitude than the sheath wire, and the phase of the spiral of the core and the average phase of the spiral of the sheath wire are substantially the same in the longitudinal direction. Steel cord.
前記シース素線のプレフォーマー上のピンへの掛け方と、前記コアのプレフォーマー上のピンへの掛け方とが、逆となるよう前記型付けを行うことを特徴とするスチールコードの製造方法。 After a plurality of untwisted core strands arranged in parallel in the longitudinal direction and a plurality of sheath strands are respectively molded by a preformer, the sheath strands are connected to the core. In the manufacturing method of steel cords twisted around,
Production of a steel cord, wherein the molding is performed so that a method of suspending the sheath wire on a pin on a preform and a method of suspending the core on a preform on the preform are reversed. Method.
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