JP5049734B2 - Steel cord for reinforcing rubber products and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコード(以下、単に「コード」ということもある。)に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber products (hereinafter sometimes simply referred to as “cord”) used as a reinforcing material for rubber products such as automobile tires and conveyor belts.
自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強用に使用される1×13等の束撚り2層構造や1×19等の束撚り3層構造のスチールコードとしては、従来、複数本の素線を堅く撚り合わせて密着させた、いわゆるクローズド撚りコードが一般的であった。しかし、こうしたクローズド撚りコードは、隣接する素線間に閉じられた空洞部が存在することとなり、コードを2枚のゴムシートの間に挟んで加熱圧縮して複合体シートを形成した時に、ゴム材が素線間の空洞部に侵入することはなくて、単にコードをゴムシートによって包み込んだだけの複合体となり、ゴム材がコード素線間の空洞部に完全に入り込んでゴムシートとコードとが一体化されたいわゆる完全な複合体にはならない。そのため、従来のクローズド撚りコードをゴムシートで挟んで圧縮した複合体シートを例えば自動車のタイヤに組み込むと、ゴム材とコードとの接着が不十分で、自動車の走行時にゴム材がコードから剥離する、いわゆるセパレーション現象を起こす可能性が大きく、また、ゴム材中に侵入した水分がコードの空洞部に達すると、その水分は空洞部を伝ってたちまちコードの長手方向に伝播してコードを腐食させ、その結果、そのコードの機械的強度を著しく低下させることになる。 Conventionally, a plurality of strands have been used as steel cords with a bundle of two layers of 1 × 13 or the like and a bundle of three layers of 1 × 19 used for reinforcing rubber products such as automobile tires and conveyor belts. A so-called closed twisted cord, in which the cords are tightly twisted and brought into close contact with each other, is generally used. However, such a closed twisted cord has a hollow portion that is closed between adjacent strands. When a composite sheet is formed by sandwiching the cord between two rubber sheets and heating and compressing the rubber, The material does not invade the cavity between the strands, and it is a composite that simply wraps the cord with the rubber sheet, and the rubber material completely penetrates into the cavity between the cord strands. Does not become a so-called perfect composite. Therefore, when a composite sheet obtained by compressing a conventional closed twisted cord sandwiched between rubber sheets is incorporated into, for example, an automobile tire, the adhesion between the rubber material and the cord is insufficient, and the rubber material peels off from the cord when the automobile is running. The so-called separation phenomenon is highly likely to occur, and when the moisture that has penetrated into the rubber material reaches the cavity of the cord, the moisture propagates through the cavity and quickly propagates in the longitudinal direction of the cord to corrode the cord. As a result, the mechanical strength of the cord is significantly reduced.
そこで、図5に示すように、2層構造のコード50で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線51,52から成り、芯素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する(図示の例は、芯素線群の3本の素線51の内の1本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。)ものとすることが提案されている。このコード50は、束撚りであるから製造コストを低減できる。しかも、螺旋状のくせを設けた素線(「螺旋素線」という)と螺旋状のくせを設けていない素線(「非螺旋素線」という)との間に外側と連通する隙間53ができてゴム材が侵入する。しかし、このように芯素線群の一部素線だけに螺旋状のくせを設けたコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所が閉じた空洞部54となり、そこにはゴムが侵入しない。
Therefore, as shown in FIG. 5, in the
また、図6に示すように、束撚り2層構造のコード60で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線61,62から成るものにおいて、芯素線群の全ての素線61を螺旋素線とすることが考えられている(例えば、特許文献1参照。)。こうすることで、外側に連通する隙間63が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように芯素線群の全ての素線61を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
Further, as shown in FIG. 6, in the
また、図7に示すように、3層構造のコード70で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線71,72,73から成り、中心素線群あるいは中間素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する(図示の例は、中間素線群の9本の素線72の内の3本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。)ものとしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このコード70は、螺旋状のくせを設けた素線72(「螺旋素線」という)と螺旋状のくせを設けていない素線(「非螺旋素線」という)との間に外側に連通する隙間74ができてゴム材が侵入する。そして、芯素線群の素線71が中間素線群のいずれかの素線72と係合し、中間素線群の素線72が側素線群のいずれかの素線73と係合するため、芯素線群および中間素線群のコード長手方向に対する自由度がなくなり、コード長手方向へのずれ動きが生じない。しかし、このように芯素線群あるいは中間素線群の一部素線に螺旋状のくせを設けた従来のコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所は閉じた空洞部となり、そこにはゴム材が侵入しない。
In addition, as shown in FIG. 7, in the
そこで、図8に示すように、3層構造のコード80で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線81,82,83から成るものにおいて、中間素線群の全ての素線82を螺旋素線とすることが考えられる。こうすることで、外側に連通する隙間84が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように中間素線群の全ての素線82を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
Therefore, as shown in FIG. 8, in the
そのため、ゴム侵入性が良好で、且つ、低荷重伸びが小さい束撚り2層構造または束撚り3層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることが課題である。 Therefore, it is a problem to obtain a steel cord for reinforcing rubber products having a bundle-twisted two-layer structure or a bundle-twisted three-layer structure with good rubber penetration and low load elongation.
上記課題は、1×P(P=8〜13)の束撚り2層構造、または1×Q(Q=16〜19)の束撚り3層構造のスチールコードを、外層を構成する素線群の少なくとも一部の素線同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の全ての素線が、撚り合わせのためのくせとは別に撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有し、かつ、前記中心層または中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角(α)と、前記外層を構成する素線群の素線の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径(D)とコード撚りピッチ(Pc)から計算されるコード撚り角(β)との関係が下記の式1を満たすよう構成することにより解決することができる。
(式1) 1.5°≦α−β≦4.5°
The above-mentioned subject is a group of strands constituting an outer layer of a steel cord having a 1 × P (P = 8 to 13) bundle-twisted two-layer structure or a 1 × Q (Q = 16 to 19) bundle-twisted three-layer structure. A gap exists between at least some of the strands of the strands, and all strands of the strand group constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure are twisted together In addition to the habit for twisting, the pitch is smaller than that for twisting, and adjacent strands of the strands constituting the central layer or the intermediate layer are substantially parallel to the cord central axis. The portion where the difference between the twist angle of the strands of the strands constituting the central layer or the intermediate layer in contact with each other in parallel is large and the twist angle of the strands of the strands constituting the outer layer is It exists partially in a discontinuous arrangement in the direction and constitutes the central layer or the intermediate layer. Appearance of the strands of the strand group constituting the central layer or the intermediate layer at a location where the difference between the strand angle of the strands of the strand group formed and the twist angle of the strands of the strand group constituting the outer layer is large A cord twist calculated from a cord effective diameter (D) and a cord twist pitch (Pc) defined by a twist angle (α) of the wire and a diameter of a circle connecting the centers of the strands of the strands constituting the outer layer This can be solved by configuring so that the relationship with the angle (β) satisfies the following formula 1.
(Formula 1) 1.5 ° ≦ α−β ≦ 4.5 °
このコードは、外層を構成する素線群(側素線群)の少なくとも一部の素線(側素線)同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り2層構造における中心層を構成する素線群(芯素線群)または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群(中間素線群)の全ての素線が撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有することにより、束撚り2層構造における側素線群と芯素線群との間、または束撚り3層構造における中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなり、側素線同士の隙間から侵入したゴム材が、束撚り2層構造における芯素線群の素線(芯素線)と側素線と間にできた隙間に入り込み、または束撚り3層構造における中間素線群の素線同士の間に形成される隙間を経て中間素線群と芯素線群の間に侵入する。そして、その際、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、撚り角が揃うことによる側素線群の素線の落ち込みが防止されて、ゴム侵入路が確保される。 This cord has a gap between at least some of the strands (side strands) of the strands (side strands) constituting the outer layer, and constitutes a central layer in a bundle-twisted two-layer structure All the strands of the strand group (core strand group) or the strand group (intermediate strand group) constituting the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure have a smaller pitch than the twist for twisting. Thus, between the side strand group and the core strand group in the bundle-twisted two-layer structure, or between the intermediate strand group and the side strand group in the bundle-twisted three-layer structure, and between the intermediate strand group and the core strand There is no closed cavity between the group, and the rubber material that has entered through the gap between the side strands is the strand of the core strand group (core strand) and side strand in the bundle-twisted two-layer structure Between the strands of the intermediate strand group in a three-layer structure with a bundle twist. Entering between the intermediate strand group and Shinmotosen group via a gap. At that time, the adjacent strands of the strand group constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure are contacted in approximately parallel so that the strands are substantially parallel to the cord central axis. The location where the difference between the strand angle of the strands of the strand group constituting the central layer or the intermediate layer and the strand angle of the strands of the strand group constituting the outer layer is discontinuous in the longitudinal direction of the cord. By being partially present, the strands of the side strands are prevented from falling due to the uniform twist angles, and a rubber intrusion path is secured.
また、このコードは、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触する箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、コードの伸びが抑制される。 In addition, this cord makes contact in approximately parallel so that adjacent strands of the strand group constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure are substantially parallel to the cord central axis. Since the portions are partially present in a discontinuous arrangement in the longitudinal direction of the cord, the elongation of the cord is suppressed.
そして、このコードは、特に、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角(α)と、コード撚り角(β)との関係が、1.5°≦α−β≦4.5°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。 In particular, this cord has a twist angle of the strands of the strands constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure and the strands of the strands of the strands constituting the outer layer. The apparent twist angle (α) of the strands of the strands constituting the center layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure, and the cord twist angle (where the difference from the corner becomes large) When the relationship with β) satisfies 1.5 ° ≦ α−β ≦ 4.5 °, both fatigue resistance and rubber penetration are ensured.
α−βが4.5°を超えると、束撚り2層構造における中心層または束撚り3層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、外層を構成する素線群(側素線群)の素線(側素線)との接触部分が小さくなり(点接触に近くなる)、その部分のフレッティング磨耗(素線同士が擦れ合って磨耗する現象)が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する(撚りが乱れる)ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが1.5°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。 When α-β exceeds 4.5 °, the apparent twist angle of the strands of the strands constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure becomes too large, and the outer layer The part of the group of strands (side strand group) that makes up the wire becomes smaller (close to point contact) and the fretting wear of that part (the strands rub against each other and wear) Phenomenon) and fatigue resistance decreases. In this case, the fatigue resistance is also reduced by a decrease in twist stability (disturbed twist). On the other hand, when α-β is smaller than 1.5 °, the twisted shape is not much different from the closed twist, the gap between the strands is reduced, and the rubber penetration is reduced.
上記構成のコードにおいて、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたくせであるのが好ましい。所望のくせ形状に歯型を加工した一対の歯車間に素線を通してもジグザク状に折り曲げられて成る小さなくせが得られるが、そうした手段でくせ付けした素線は、折り曲げられた箇所が折り曲げられない箇所より加工度が大きくなり、この加工度が大きい折り曲げ箇所に応力が残留し、これに外力による応力が加わることで折り曲げ箇所の応力が過大になって耐疲労性が低下する。それに対し、螺旋状のくせを施した後、押圧加工したことによって得られたくせは、どの箇所においても加工度が均等になるので、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れたものとなる。 In the cord having the above-described configuration, the habit having a smaller pitch than the habit for twisting is preferably a habit obtained by pressing a strand after forming a helical habit on the strand. Even if a wire is passed between a pair of gears whose teeth have been processed into a desired shape, a small wrinkle can be obtained by bending the wire into a zigzag shape. The degree of work becomes greater than the part where there is not, stress remains in the bent part where the degree of work is large, and stress due to external force is added to this, so that the stress at the bent part becomes excessive and the fatigue resistance decreases. On the other hand, the wrinkle obtained by applying a pressurizing process after applying a helical wrinkle has a uniform degree of processing at any location, so that excessive stress does not act and it has excellent fatigue resistance. Become.
また、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、ピッチP1が、P1=0.2Pc〜0.5Pc(但し、Pcはコード撚りピッチ)で、波高hが、h=0.2d〜1.2d(但し、dは素線径)であるのが好ましい。ピッチP1が0.2Pcより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチP1が0.5Pcより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高hが0.2dよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高hが1.2dmmより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、これら撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせのピッチP1および波高hの値は、コードから撚りをほぐして取り出した素線のものと一致する。 In addition, the pitch P1 is P1 = 0.2Pc to 0.5Pc (where Pc is the cord twist pitch) and the wave height h is h = 0.2d to 1 when the pitch is smaller than the twist for twisting. .2d (where d is the wire diameter). If the pitch P1 is smaller than 0.2 Pc, excessive plastic deformation is applied to cause excessive stress at the time of soldering, so that the strands are easily broken and the productivity is lowered, and the pitch P1 is less than 0.5 Pc. If it is large, the tensile force will not be evenly applied, the twist stability will deteriorate, and the fatigue resistance will deteriorate. Also, if the wave height h is less than 0.2d, the gap between the wires becomes too small, and even if a rubber material with good fluidity is used, the rubber material can sufficiently penetrate into the interior during pressure vulcanization. If the wave height h is greater than 1.2 dmm, the twist stability is deteriorated and the fatigue resistance is deteriorated. Note that the values of the pitch P1 and the wave height h, which have a smaller pitch than the twists for twisting, coincide with those of the strands obtained by untwisting the cord.
以上のとおり、本発明によれば、ゴム侵入性が良好で、低荷重伸びが小さく、耐疲労性に優れた束撚り2層構造または束撚り3層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a steel cord for reinforcing rubber products having a bundle-twisted two-layer structure or a bundle-twisted three-layer structure that has good rubber penetration, low low load elongation, and excellent fatigue resistance. Can do.
以下、本発明の実施形態のゴム製品補強用スチールコード(以下、「スチールコード」あるいは、単に「コード」という。)を図面を参照して説明する。 Hereinafter, a steel cord for reinforcing rubber products according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “steel cord” or simply “cord”) will be described with reference to the drawings.
図1の(a)は1×P(P=8〜13)の束撚り2層構造の実施形態の一例である1×11構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード(スチールコード)10は、1×11の束撚り2層構造で、中心側に配置する3本の素線(芯素線11)の全てに螺旋状のくせを付けた後押圧加工して略正弦波状で撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせをもたせ、外側に8本の素線(側素線12)を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り2層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群(側素線群)の少なくとも一部の素線(側素線12)同士の間に隙間13が存在するとともに、芯層を構成する素線群(芯素線群)の素線(芯素線11)の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線(芯素線11)に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
FIG. 1A shows a cross-sectional structure of a steel cord having a 1 × 11 structure, which is an example of an embodiment of a 1 × P (P = 8 to 13) bundle-twisted two-layer structure. This cord (steel cord) 10 has a 1 × 11 bundle-twisted two-layer structure and is pressed after all three strands (core strands 11) arranged on the center side are provided with helical creases. It has an almost sinusoidal shape with a pitch smaller than the twist for twisting, arranges 8 strands (side strands 12) on the outside and twists them at once, and the bundle-twisted two-layer structure thus formed The cord is pressed from the direction orthogonal to the longitudinal direction of the cord, and is between at least some of the strands (side strands 12) of the strand group (side strand group) constituting the outer layer. While the
また、図1の(b)は1×P(P=16〜19)の束撚り3層構造の実施形態の一例である1×16構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード(スチールコード)20は、1×16の束撚り3層構造で、1本の素線(芯素線21)を中心とし、その周りに略正弦波状の小さなくせ(撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ)を有する5本の素線(中間素線22)を配置し、外側(最外)に10本の素線(側素線23)を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り3層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群(側素線群)の少なくとも一部の素線(側素線23)同士の間に隙間24が存在するとともに、中間層を構成する素線群(中間素線群)の素線(中間素線22)の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線(中間素線22)に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
FIG. 1B shows a cross-sectional structure of a steel cord having a 1 × 16 structure, which is an example of an embodiment of a bundle-twisted three-layer structure of 1 × P (P = 16 to 19). This cord (steel cord) 20 is a 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure with a single strand (core strand 21) as the center, and a small sine wave around it (for twisting) 5 strands (intermediate strands 22) having a pitch smaller than the habit are disposed, 10 strands (side strands 23) are disposed on the outer side (outermost), and twisted at once. The cord of the bundle-twisted three-layer structure formed in this way is pressed from the direction orthogonal to the longitudinal direction of the cord, and at least a part of the strand group (side strand group) constituting the outer layer ( A
これらのコード10、20における芯素線11または中間素線22の撚り合わせ前の略正弦波状のくせは、図2に示すとおりで、ピッチとは、波の谷から谷までまたは山から山までの長さ(周期)P1を意味し、波高とは、波の谷から山までの高さ(振幅)hを意味する。そして、芯素線11または中間素線2の略二次元波状のくせは、ピッチP1が、P1=0.2Pc〜0.5Pc(但し、Pcはコード撚りピッチ)で、波高hが、h=0.2d〜1.2d(但し、dは素線径)である。ピッチP1が0.2Pcより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチP1が0.5Pcより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高hが0.2dよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高hが1.2dmmより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、素線径dは、0.15〜0.40mmであるのが好ましい。素線径dが0.15mm未満であるとスチールコードの強度が低下し、0.40mmを越えると柔軟性が悪化する。コード撚りピッチPcは通常8.0〜18.0mmである。
The substantially sinusoidal habit before twisting of the
そして、こられのコード10、20は、図3の(a)および(b)に示すように、芯素線群の素線(芯素線11)同士あるいは中間素線群の素線(中間素線22)がコード長手方向に不連続な配置で部分的に略パラレルに接触し、その略パラレルに接触する箇所(範囲)Sで、芯素線11あるいは中間素線22の撚り角(見かけの撚り角α)が0(ゼロ)で、図示しない外層を構成する素線群(側素線群)の素線(側素線12、23)の撚り角(コード撚り角)との差が大きくなっている(芯素線11あるいは中間素線22の非パラレル部分での撚り角αはコード撚り角との差が小さい)。
These
そして、これらのコード10、20における芯素線11または中間素線22は、それら芯素線11または中間素線22の、側素線12、23の撚り角(コード撚り角)との差が大きくなる箇所における芯素線11または中間素線22の見かけの撚り角αと、側素線12、23の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径Dとコード撚りピッチPcから計算されるコード撚り角βとの関係が、1.5°≦α−β≦4.5°を満たすものとされている。
And the
コード10(束撚り2層構造)における芯素線11の見かけの撚り角α、コード有効径Dおよびコード撚り角βは、図4の(a)〜(c)に示すとおりである。見かけの撚り角αは、芯素線11の撚り角の最大角度であり(図4の(a)参照)、コード有効径Dは、側素線12の中心を結んだ円の直径(コード径A−素線径d)であり(図4の(b)参照)、コード撚り角βは、コード有効径Dとコード撚りピッチPから、β=tan-1D/Pで計算される角度である(図4の(c)参照)。コード20(束撚り3層構造)における中間素線22の見かけの撚り角α、コード有効径Dおよびコード撚り角βもこれと同様である。
The apparent twist angle α, the cord effective diameter D, and the cord twist angle β of the
図2に示すような略正弦波状の小さなくせを有する複数本(図1の例では3本)の芯素線11の外側に側素線12を配置して一度で撚り合わせてコードとし、このコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施すと、複数本の芯素線11は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図3の(a)に示すような撚り構造となる。また、芯素線21(芯素線群)の周りに、略正弦波状の小さなくせを有する複数本(図2の例では5本)の中間素線22を配置し、外側(最外)に側素線23を配置して、コード長手方向の略全ての箇所において、中間素線22の少なくともいずれか1本が芯素線21に接触するように一度で撚り合わせると、複数本の中間素線22は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図3の(b)に示すような撚り構造となる。
The
螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行うことができる。ただし、押圧加工の手段はこれに限られるものではない。 The pressing process for processing the helical beak into a substantially sinusoidal bend and the pressing process after the stranded wire processing can be performed by a known pressing apparatus in which a plurality of freely rotating rollers are arranged in a staggered manner. However, the pressing means is not limited to this.
図1のコード10は、外層を構成する素線群(側素線群)の素線(側素線12)同士の間の隙間13から侵入したゴム材が、中心層を構成する素線群(芯素線群)の略二次元波状の小さなくせを有する素線(芯素線11)と側素線12と間にできた隙間14に入り込む。しかも、このコード10は、芯素線群の全ての素線(芯素線11)が略二次元波状の小さなくせを有するため、側素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。さらに、このコード10は、略二次元波状のくせを有する芯素線11がコード長手方向において略パラレルに接触しているため、クローズド撚りコードと同様にコードの伸びが小さく、低荷重伸びを抑制できる。また、このコード10は、隣り合う芯素線11同士が略パラレルに接触して芯素線11の撚り角と側素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線12の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。
The
また、図2のコード20は、側素線23同士の隙間24から侵入したゴム材が、中間素線群の略二次元波状の小さなくせを有する中間素線22同士の間に形成される隙間25から中間素線群と芯素線群の間に入り込む。しかも、このコード20は、全ての中間素線22が略二次元波状の小さなくせを有することにより、中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。そして、このコード20は、中間素線22同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して中間素線22の撚り角と側素線23の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線23の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。さらに、このコード20は、コード長手方向の略全ての箇所において、少なくともいずれか1本の中間素線22が少なくともいずれか1本の芯素線21に常に接触し、また、中間素線22は側素線23とも部分的に係合する。そのため、中間素線群のコード長手方向へのずれ動きが生じず、撚りが安定する。
Further, the
そして、これらのコード10、20は、特に、芯素線11または中間素線22の側素線12、23の撚り角(コード撚り角)との差が大きくなる箇所における芯素線11または中間素線22の見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、1.5°≦α−β≦4.5°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。α−βが4.5°を超えると、芯素線11または中間素線22の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、側素線12との接触部分が小さくなり(点接触に近くなる)、その部分のフレッティング磨耗(素線同士が擦れ合って磨耗する現象)が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する(撚りが乱れる)ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが1.5°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。
And these
また、これらのコード10、20において芯素線11または中間素線22に設けられた撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたもので、どの箇所においても加工度が均等になり、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れている。
Further, in these
実施例として、直径5.5mmのスチール線材を、パテンティングおよび伸線加工を繰り返した後、表面にブラスメッキを施して、線径0.175〜0.30mmの素線とし、こられの素線を用いて、1×9の束撚り2層構造のコードを4種類、1×11の束撚り2層構造のコードを2種類、1×16の束撚り3層構造のコードを4種類、1×19の束撚り3層構造のコードを2種類製造し、また、同様の素線を用い、比較例である1×9の束撚り2層構造のコードを7種類、1×11の束撚り2層構造のコードを2種類、1×16の束撚り3層構造のコードを4種類、1×19の束撚り3層構造のコードを2種類製造した。また、同様の素線を用い、芯素線あるいは中間素線の1本に小さな螺旋状のくせを設けて成る束撚り構造のコードの従来例(1×9の束撚り2層構造、1×11の束撚り2層構造、1×16の束撚り3層構造、1×19の束撚り3層構造のそれぞれ1種類)と、クローズド撚りのコードの従来例(1×9の束撚り2層構造、1×11の束撚り2層構造、1×16の束撚り3層構造、1×19の束撚り3層構造のそれぞれ1種類)を製造した。そして、実施例のコードのゴム侵入性および耐疲労性を、比較例および従来例と比較して評価した。 As an example, a steel wire having a diameter of 5.5 mm was repeatedly subjected to patenting and wire drawing, and then subjected to brass plating on the surface to obtain a strand having a wire diameter of 0.175 to 0.30 mm. 4 types of 1 × 9 bundle-twisted two-layer cords, 2 types of 1 × 11 bundle-twisted two-layer cords, 4 types of 1 × 16 bundle-twisted three-layer cords, Two types of cords with a 1 × 19 bundle-twisted three-layer structure are manufactured, and seven types of cords with a 1 × 9 bundle-twisted two-layer structure, which is a comparative example, are used with the same strands, and a bundle of 1 × 11 Two types of cords with a twisted two-layer structure, two types of cords with a 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure, and two types of cords with a 1 × 19 bundle-twisted three-layer structure were manufactured. Also, a conventional example of a cord of a bundle twist structure in which the same strands are used and a small spiral comb is provided on one of the core strands or the intermediate strand (1 × 9 bundle twist two-layer structure, 1 × 11 bundle-twisted two-layer structure, 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure, and 1 × 19 bundle-twisted three-layer structure, respectively, and a conventional example of a closed twisted cord (1 × 9 bundle-twisted two-layer structure) 1 × 11 bundle-twisted two-layer structure, 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure, and 1 × 19 bundle-twisted three-layer structure). And the rubber penetration | invasion property and fatigue resistance of the code | cord | chord of an Example were evaluated compared with the comparative example and the prior art example.
実施例である1×9の束撚り2層構造のコード(4種類)と、1×11の束撚り2層構造のコード(2種類)は、芯素線群となる3本の素線(芯素線)を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ(撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ)を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り2層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、1.5°≦α−β≦4.5°となるようにしたものである。 The 1 × 9 bundle-twisted two-layer structure cord (4 types) and the 1 × 11 bundle-twisted two-layer cord (two types) are three strands that form a core strand group ( Core strands) are processed into strands having a small sine wave-like weave that is a plane wave (having a smaller pitch than that for twisting) by applying pressing to each of the strands. A core strand having a small sine wave shape and a side strand arranged on the outside are twisted at the same direction and at the same pitch at a time, and the bundle-twisted two-layer cord thus formed is orthogonal to the cord longitudinal direction. In this case, the relationship between the apparent twist angle α and the cord twist angle β in the non-parallel portion of the core strand is 1.5 ° ≦ α−β ≦ 4.5 °. It is what I did.
また、同じく実施例である1×16の束撚り3層構造のコード(4種類)と、1×19の束撚り3層構造のコード(2種類)は、中間素線群となる5本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ(撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ)を有する素線に加工し、1本の素線(芯素線)の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線(中間素線)を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り3層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、1.5°≦α−β≦4.5°となるようにしたものである。 Similarly, the 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure cord (4 types) and the 1 × 19 bundle-twisted three-layer cord (two types), which are the examples, have five intermediate strands. After each strand is attached with a helical bevel, it is processed into a strand having a small sinusoidal wave that is a plane wave (having a smaller pitch than the twist for twisting) by pressing. A bundle formed by arranging a plurality of strands (intermediate strands) having a small sine wave shape around the strands (core strands) and twisting them together with the side strands arranged outside. A cord having a twisted three-layer structure is pressed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cord, and at that time, the relationship between the apparent twist angle α and the cord twist angle β in the non-parallel portion of the core strand is 1.5. It is set to satisfy the following condition: ° ≦ α−β ≦ 4.5 °.
また、比較例である1×9の束撚り2層構造のコード(7種類)と、1×11の束撚り2層構造のコード(2種類)は、芯素線群となる3本の素線(芯素線)を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ(撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ)を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り2層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β<1.5°あるいはα−β>4.5°となるようにしたものである。 In addition, a 1 × 9 bundle-twisted two-layer structure cord (7 types) and a 1 × 11 bundle-twisted two-layer cord (two types), which are comparative examples, are three strands that form a core strand group. After each wire (core strand) has a helical comb, it is processed into a strand with a small sinusoidal wave (a pitch smaller than the twist for twisting) that is a plane wave by pressing. The core strands having a small sine wave shape and the side strands arranged on the outside are twisted at the same direction and at the same pitch at the same time, and thus the cord of the bundle-twisted two-layer structure formed in the cord longitudinal direction In this case, the relationship between the apparent twist angle α and the cord twist angle β in the non-parallel portion of the core strand is α-β <1.5 ° or α-β>. The angle is set to 4.5 °.
また、同じく比較例である1×16の束撚り3層構造のコード(4種類)と、1×19の束撚り3層構造のコード(2種類)は、中間素線群となる5本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ(撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ)を有する素線に加工し、1本の素線(芯素線)の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線(中間素線)を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り3層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β<1.5°あるいはα−β>4.5°となるようにしたものである。 Similarly, a 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure cord (4 types) and a 1 × 19 bundle-twisted three-layer cord (two types), which are comparative examples, are composed of five intermediate strands. After each strand is attached with a helical bevel, it is processed into a strand having a small sinusoidal wave that is a plane wave (having a smaller pitch than the twist for twisting) by pressing. A bundle formed by arranging a plurality of strands (intermediate strands) having a small sine wave shape around the strands (core strands) and twisting them together with the side strands arranged outside. A cord having a twisted three-layer structure is pressed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cord, and the relationship between the apparent twist angle α in the non-parallel portion of the core wire and the cord twist angle β is α-β <1.5 ° or α-β> 4.5 ° A.
これらいずれの実施例および比較例の場合も、螺旋状のくせは、供給される素線を軸芯として回転するくせ付け装置(特公昭63−63293号公報等記載のくせ付け装置)を用いて付与した。くせ形状は、くせ付けピンの間隔、くせ付けピンの寸法および、素線を軸芯として回転する回転数で調整した。また、螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行った。 In any of these examples and comparative examples, the helical wrinkle is obtained by using a wrinkling device that rotates with the supplied strand as an axis (Japanese Patent Publication No. 63-63293). Granted. The comb shape was adjusted by the spacing of the tacking pins, the dimension of the tacking pins, and the number of rotations rotating around the element wire. Moreover, the pressing process which processes a helical comb into a substantially sinusoidal pattern and the pressing process after the stranded wire processing were performed by a known pressing device in which a plurality of freely rotating rollers are arranged in a staggered manner.
そして、ゴム侵入性は、各コードを2kgの引張荷重をかけた状態でゴム材中に埋め込み、加圧加硫した後コードを取り出し、そのコードを分解して一定長さを観察し、観察した長さに対するゴムと接触した形跡のある長さの比をパーセント表示して評価した。このパーセント値が80以上であれば、ゴム侵入性は良好である。 And the rubber penetration property was observed by observing a certain length by embedding each cord in a rubber material under a tensile load of 2 kg, taking out the cord after pressure vulcanization, disassembling the cord, and observing a certain length. The ratio of the length of traces in contact with the rubber to the length was evaluated as a percentage. If this percentage value is 80 or more, rubber penetration is good.
また、耐疲労性は、ゴムでコードを被覆して、ハンター式疲労試験で、コードを略U字形状に曲げた状態で(コードの最大曲率点に800MPaの応力がかかるように曲げの形状を設定)で1000万回連続回転させ、その後、内層素線(芯素線あるいは中間素線)の表面を観察して、フレッティング磨耗の度合いで評価し、クローズド撚りの従来例(クローズ)の場合を100として指数表示した。数字が大きい程耐疲労性に優れる。 In addition, fatigue resistance is determined by covering the cord with rubber and bending the cord into a substantially U shape in a hunter fatigue test (the bending shape is such that a stress of 800 MPa is applied to the maximum curvature point of the cord). In the case of the conventional example of closed twisting (closed), the surface of the inner layer strand (core strand or intermediate strand) is observed and evaluated by the degree of fretting wear. Is shown as an index with 100 being 100. The larger the number, the better the fatigue resistance.
評価の結果を表1に示す。
表1から、1×9の束撚り2層構造、1×11の束撚り2層構造、1×16の束撚り3層構造、1×19の束撚り3層構造のいずれの場合も、実施例のコードは、ゴム侵入性が良好(80%以上)で、クローズド撚りの従来例(クローズ)に比べては勿論のこと、螺旋状のくせを設けて成る従来例(螺旋クセ)に比べてもゴム侵入性がはるかに優れており、また、耐疲労性が良好(指数100超)で、螺旋状のくせを設けて成る従来例(螺旋クセ)に比べては勿論のこと、クローズド撚りの従来例(クローズ)に比べても耐疲労性が優れていることがわかる。 From Table 1, 1 × 9 bundle-twisted two-layer structure, 1 × 11 bundle-twisted two-layer structure, 1 × 16 bundle-twisted three-layer structure, 1 × 19 bundle-twisted three-layer structure The cord of the example has good rubber penetration (80% or more), and of course compared to the conventional example (spiral habit) with a spiral prick as well as the closed twist conventional example (closed) Of course, the rubber penetration is much better, the fatigue resistance is better (over 100 index), and of course, compared to the conventional example (spiral habit) with a spiral habit, It can be seen that the fatigue resistance is superior to the conventional example (closed).
10、20 コード(スチールコード)
11、21 芯素線
12、23 側素線
13、24 隙間
22 中間素線
α 見かけの撚り角
β コード撚り角
10, 20 cord (steel cord)
11, 21
Claims (3)
(式1) 1.5°≦α−β≦4.5° A steel cord having a 1 × P (P = 8 to 13) bundle-twisted two-layer structure or a 1 × Q (Q = 16 to 19) bundle-twisted three-layer structure, and at least a group of strands constituting the outer layer A gap exists between some of the strands, and all strands of the strand group constituting the central layer in the bundle-twisted two-layer structure or the intermediate layer in the bundle-twisted three-layer structure are used for twisting. In addition to the habit, the pitch is smaller than the habit for twisting, and the adjacent strands of the strands constituting the central layer or the intermediate layer are substantially parallel to the cord central axis. The portion where the difference between the twist angle of the strands of the strands constituting the center layer or the intermediate layer in contact with the parallel layer and the strand angle of the strands of the strands constituting the outer layer increases in the longitudinal direction of the cord. Partially present in a discontinuous arrangement, constituting the central layer or intermediate layer The apparent twist of the strands of the strand group constituting the central layer or the intermediate layer at a location where the difference between the strand angle of the strands of the strand group and the strand angle of the strands of the strand group constituting the outer layer becomes large The cord twist angle (D) calculated from the effective diameter (D) defined by the angle (α) and the diameter of the circle connecting the centers of the strands of the strands constituting the outer layer and the cord twist pitch (Pc) ( A steel cord for reinforcing rubber products, characterized in that the relationship with β) satisfies the following formula 1.
(Formula 1) 1.5 ° ≦ α−β ≦ 4.5 °
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