JP4830407B2 - ゴム補強用スチールコード - Google Patents

Description

本発明はゴム補強用スチールコードに関し、更に詳しくは、コード端末におけるバラケを抑制すると共に、側素線の形状安定性を向上した、特にＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工用に好適なゴム補強用スチールコードに関する。

乗用車用空気入りラジアルタイヤのベルト層には、従来から、２本の無撚りの芯素線の外周側に１〜３本の側素線を螺旋状に撚り合わせた２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造からなるスチールコードが広く使用されている。

スチールコードをゴム製品の補強材として使用するには、多数本のスチールコードを平行に引き揃え、この上下に未加硫ゴムを被覆する。このようなゴム被覆シートの加工方法には、多数本のスチールコードを平行に並べて一対の加工ロール間に通過させながら未加硫ゴムを被覆するカレンダー方式と、多数の挿通孔を列状に並べたダイスを使用し、このダイスに多数本の平行に並べたスチールコードを挿通させながら押出機により未加硫ゴムを被覆するＣＦＲＥ方式（Ｃｏｌｄ Ｆｅｅｄ Ｒｕｂｂｅｒ Ｅｘｔｒｕｄｅｒの略）とがある。後者のＣＦＲＥ方式は、前者のカレンダー方式に比べて設備を小型化して安価にできる、少量の部材であっても生産が可能であるため小ロット生産に向いている、等の利点があることから、近年ではＣＦＲＥ方式によるゴム被覆方式の利用が拡大している（例えば、特許文献１、２，３参照）。

しかし、一般に、従来の２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造のスチールコードは、側素線の型付率（型付率については後述）が約７０％程度に設定されていて、コードの端末がバラケ易い特性を有しているため、ＣＦＲＥ方式によりゴム被覆シートを加工する場合には、スチールコードを挿通孔に差し込む作業が非常に手間取り、生産性を低下させる原因になっていた。

このようなコードの端末のバラケは、側素線の型付率を大きくすれば改善することではあるが、単に側素線の型付率を大きくするだけでは、スチールコード表面での側素線の浮きが増加するため、スチールコードが挿通孔で孔詰まりを起してしまい、スチールコードが断線してしまう。この挿通孔での孔詰まり現象は、挿通孔の孔径を拡大すれば改善されることではあるが、孔径を拡大すると、それに伴って被覆ゴム厚のバラツキやコードのエンド乱れが発生するため、ＣＦＲＥ方式本来の利点が失われてしまう。
特開２００２−３０７５２０号公報 特開２００４−２５５９７号公報 特開２００４−１２２８８２号公報

本発明の目的は、かかる２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造のスチールコードが抱える従来の問題点を解消するもので、コード端末におけるバラケを抑制すると共に、側素線の形状安定性を向上したゴム補強用スチールコードを提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工用に好適なゴム補強用スチールコードを提供することにある。

本発明のゴム補強用スチールコードは、２本の無撚りの芯素線の外周側に１〜３本の側素線を螺旋状に撚り合わせた２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造からなるゴム補強用スチールコードにおいて、前記２本の芯素線の直径と１本の側素線の直径との和により算出されたスチールコードの最大外径に対する側素線の振幅の比率として定義される前記側素線の平均型付率を、側素線数Ｎが１本のとき８５〜１１０％にし、２本又は３本のとき７５〜１１０％にすると共に、該側素線の型付率の標準偏差σを１５％以下にしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造のスチールコードにおいて、２本の芯素線の直径と１本の側素線の直径との和により算出されたスチールコードの最大外径に対する側素線の振幅の比率として定義される側素線の平均型付率を、側素線数Ｎが１本のとき８５〜１１０％にし、２本又は３本のとき７５〜１１０％にすると共に、該側素線の型付率の標準偏差σを１５％以下にしたので、スチールコードの端末のバラケを低減した上で、側素線の浮きを抑制して、コードの形状安定性を確保することができる。

さらに、ＣＦＲＥ方式によりスチールコードにゴムを被覆する場合には、コード端末のバラケの低減によりコード挿通孔への挿通作業性を向上すると共に、側素線の浮きの低減によりゴム被覆加工中におけるスチールコードの断線を防止することができる。

以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施形態によるゴム補強用スチールコードを示す断面図で、図１（ａ）は２＋１構造、図１（ｂ）は２＋２構造、図１（ｃ）は２＋３構造をそれぞれ示している。

図１（ａ）〜（ｃ）において、ゴム補強用スチールコード１（以下、単にスチールコード１という）は２本の無撚りで配列する芯素線２の外周側に１〜３本の側素線３が螺旋状に撚り合わされて２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造に形成されている。スチールコード１は最大外径Ｄが２本の芯素線２と１本の側素線３とが直列に並んだ状態で決定される。また、側素線３はスチールコード１を撚りほぐして単独に取り出したとき、図２に示すように、振幅Ｈを有する螺旋状の屈曲形状になる。

本発明のスチールコード１は、上記構成からなる２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造において、スチールコード１の最大外径Ｄと側素線３の振幅Ｈとから特定される側素線３の平均型付率（（Ｈ／Ｄ）×１００％）を、側素線数Ｎが１本のとき８５〜１１０％、側素線数Ｎが２本又は３本のとき７５〜１１０％に設定すると共に、側素線数Ｎが１〜３本のいずれの場合にも、側素線３の型付率の標準偏差σを１５％以下に設定している。

側素線３の平均型付率が、側素線数Ｎが１本のときに８５％よりも小さいか、又は側素線数Ｎが２本又は３本のときに７５％よりも小さいと、コード端末のバラケが大きくなる。そのため、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に適用した場合には、スチールコード１の挿通孔への挿通作業性が低下する。しかし、側素線３の平均型付率を上述する下限値より大きくしても、型付率の標準偏差σが１５％を超えるようにしたのでは、スチールコード表面での側素線３の浮きが増加してしまい、コードの形状安定性が低下するため、 ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に適用した場合には、スチールコード１の断線が頻発するようになる。

一方、側素線３の平均型付率が１１０％よりも大きいと、スチールコード表面での側素線３の浮きが増加し、コードの形状安定性が低下する。したがって、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に適用した場合には、スチールコード１の断線が頻発するようになる。

本発明において、側素線３の平均型付率は、以下のようにして求められる。すなわち、スチールコード１を長さ１０ｃｍのコード片に切断し、側素線３を塑性変形させないようにしてばらす。そして、ばらした後の側素線３の振幅Ｈ（図２参照）を投影機を用いて測定する。また、２本の芯素線２の直径の合計と１本の側素線３の直径との和によりスチールコード１の最大外径Ｄを算出して、この最大外径Ｄに対する側素線３の振幅Ｈの比率「（Ｈ／Ｄ）×１００％」を求め、この値を側素線３の型付率とする。側素線３の平均型付率は、１０本のスチールコードについて測定した側素線３の型付率の算術平均である。

なお、上述する側素線３の型付率をゴムが被覆されたスチールコード１から求める場合には、ゴムが被覆された状態のスチールコード１を長さ１０ｃｍのコード片に切断し、カッターナイフによりスチールコード１の周囲のゴムを極力取り除く。そして、このコード片をアセトンに浸漬して側素線３と芯素線２とがばらける状態になるまで加熱する。その後、側素線３を塑性変形させないようにしてコード片をばらす。その先は、上記と同様にして型付率を求めるようにする。

本発明において、２本の芯素線２の外周側に撚り合わせる１〜３本の側素線３の撚り方式をハラハラ撚りにより行なうとよい。ここでいうハラハラ撚りとは、図３に示すように、側素線３を芯素線２の周りに位置ａから位置ｂ、ｃ、ｄを経て位置ａまで一回転（公転）して撚り合わせるとき、側素線３を一回転自転させながら、常に同じ面ｘ（ハラ側）を芯素線２に対向させて撚り合わせる方式をいう。

このように、側素線３の撚り方式をハラハラ撚りにより行なうことにより、側素線３自体に大きな捩れ塑性変形を加えられるため、側素線３の型付率が大きな場合であっても芯素線２に対して均一な締付力を付与することができ、スチールコード１をバラケ難くすると共に、側素線３の芯素線２からの局部的な浮き上がりを防止するうえで有利になる。

本発明のスチールコードは、上述した構成を有することにより、特にＣＦＲＥ方式のゴム被覆加工に適用するとき、上述する利点を最も効率よく発揮することができる。また、本発明のスチールコードは、乗用車用の空気入りラジアルタイヤのベルト層に好ましく使用されるほか、重荷重用の空気入りラジアルタイヤやコンベヤベルトなど多くのゴム製品の補強用として幅広く使用することができる。

実施例１、２、比較例１、２、従来例１
スチールコードの構造を２＋１として、側素線の平均型付率及びその標準偏差σを表１のように異ならせた従来コード（従来例１）、本発明コード（実施例１、２）及び比較コード（比較例１、２）をそれぞれ作製した。なお、各コードにおいて、芯素線及び側素線の線径を０．２８ｍｍ、スチールコードの最大外径を０．８４ｍｍ、側素線の撚り長さを１６．０ｍｍ（Ｓ撚り）、とそれぞれ共通にした。

これら５種類のスチールコードについて、それぞれ以下の方法により、コード端末のバラケ性及びコードの形状安定性を評価すると共に、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工時におけるコードの断線性を評価し、その結果を表１に併記した。
［コード端末のバラケ性］
各スチールコードをペンチで切断した際の状況により、以下の基準により４段階評価を行なった。数値が大きいほど耐コード端末バラケ性に優れていることを示す。なお、以下にいう「バラケる」とは側素線が切り口から２ｍｍを超えて広がることを意味し、２ｍｍ以下の広がりの発生は「バラケない」とする。

１：切り口に隣接する位置を手で持ってペンチで切断し、３回切断して１回以上バラケ る。
２：切り口に隣接する位置を手で持ってペンチで切断し、３回切断して３回ともバラケ ない。
３：切り口から７０ｍｍ離れた位置を手で持ってペンチで切断し、バラケない。
４：切り口から７０ｍｍ離れた位置を手で持ってペンチで切断し、切り口を軽く叩いて もバラケない。

［コードの形状安定性］
各スチールコードを１ｍの長さの試験片に溶断し、投影機（倍率２０倍）を用いて側素線の芯素線からの浮きを観察し、以下の基準により４段階評価を行なった。評価結果は、５本の試験片における平均値を示し、小数点以下を四捨五入した。数値が大きいほどコード形状安定性に優れていることを示す。
１：芯素線と側素線間に７ケ所以上の浮きがある。
２：芯素線と側素線間に４〜６ケ所の浮きがある。
３：芯素線と側素線間に１〜３ケ所の浮きがある。
４：芯素線と側素線間に１ケ所の浮きもない。

［ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工時におけるコードの断線性］
（表１において「ＣＦＲＥ加工時のコード断線性」という）

ＣＦＲＥ方式（コード挿入穴径＝０．９０ｍｍ、コード張力＝１０Ｎ）により、各スチールコードを１００００ｍ押出し、以下の基準により２段階評価を行なった。数値が大きいほど耐コード断線性に優れていることを示す。
１：１回以上スチールコードが断線する。
２：１回もスチールコードが断線しない。

表１より、本発明コードは、従来コード及び比較コードに比して、耐コード端末バラケ性、コード形状安定性及びＣＦＲＥ加工時の耐コード断線性がバランス良く向上しており、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に供されるスチールコードとして優れた適格性を有していることがわかる。

実施例３、４、比較例３、４、従来例２
スチールコードの構造を２＋２として、側素線の平均型付率及びその標準偏差σを表２のように異ならせた従来コード（従来例２）、本発明コード（実施例３、４）及び比較コード（比較例３、４）をそれぞれ作製した。なお、各コードにおいて、芯素線及び側素線の線径を０．２８ｍｍ、スチールコードの最大外径を０．８４ｍｍ、側素線の撚り長さを１６．０ｍｍ（Ｓ撚り）、とそれぞれ共通にした。

これら５種類のスチールコードについて、それぞれ前述した方法により、コード端末のバラケ性及びコードの形状安定性を評価すると共に、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工時におけるコードの断線性を評価し、その結果を表２に併記した。

表２より、本発明コードは、従来コード及び比較コードに比して、耐コード端末バラケ性、コード形状安定性及びＣＦＲＥ加工時の耐コード断線性がバランス良く向上しており、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に供されるスチールコードとして優れた適格性を有していることがわかる。

実施例５、６、比較例５、６、従来例３
スチールコードの構造を２＋３として、側素線の平均型付率及びその標準偏差σを表３のように異ならせた従来コード（従来例３）、本発明コード（実施例５、６）及び比較コード（比較例５、６）をそれぞれ作製した。なお、各コードにおいて、芯素線及び側素線の線径を０．２８ｍｍ、スチールコードの最大外径を０．８４ｍｍ、側素線の撚り長さを１６．０ｍｍ（Ｓ撚り）、とそれぞれ共通にした。

これら５種類のスチールコードについて、それぞれ前述した方法により、コード端末のバラケ性及びコードの形状安定性を評価すると共に、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工時におけるコードの断線性を評価し、その結果を表３に併記した。

表３より、本発明コードは、従来コード及び比較コードに比して、耐コード端末バラケ性、コード形状安定性及びＣＦＲＥ加工時の耐コード断線性がバランス良く向上しており、ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工に供されるスチールコードとして優れた適格性を有していることがわかる。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施形態によるゴム補強用スチールコードを示す断面図である。 本発明のゴム補強用スチールコードにおける側素線を撚りほぐして取り出した状態を示す側面図である。 ハラハラ撚り方式の説明図である。

符号の説明

１ ゴム補強用スチールコード
２ 芯素線
３ 側素線

Claims (3)

1. ２本の無撚りの芯素線の外周側に１〜３本の側素線を螺旋状に撚り合わせた２＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造からなるゴム補強用スチールコードにおいて、
   前記２本の芯素線の直径と１本の側素線の直径との和により算出されたスチールコードの最大外径に対する側素線の振幅の比率として定義される前記側素線の平均型付率を、側素線数Ｎが１本のとき８５〜１１０％にし、２本又は３本のとき７５〜１１０％にすると共に、該側素線の型付率の標準偏差σを１５％以下にしたゴム補強用スチールコード。
2. 前記側素線を前記芯素線の周りにハラハラ撚りにより撚り合わせた請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. ＣＦＲＥ方式によるゴム被覆加工用のスチールコードである請求項１又は２に記載のゴム補強用スチールコード。

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