JP5294260B2

JP5294260B2 - ゴム製品補強用スチールコード

Info

Publication number: JP5294260B2
Application number: JP2009009865A
Authority: JP
Inventors: 哲隆森岡
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP2010168670A

Description

本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の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に関する。

タイヤやベルト等のゴム製品の補強材とするゴム製品補強用スチールコード（以下、単にスチールコードあるいはコードということもある。）として、複数本の素線からなる芯（コア）の周りに側（シース）となる複数本の素線を撚り合わせたスチールコードがある。そして、例えば、図３に示すような、芯となる素線３１が３本で側となる素線３２が９本の３＋９構造のスチールコード３において、芯となる３本の素線３１は略平行で相互に撚りがないものとし、側となる９本の素線３２は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

３＋９構造のスチールコード３は、このように、芯となる３本の素線３１が略平行で相互に撚りがないものとし、側となる９本の素線３２は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすることで、ゴム侵入性を確保することができ、また、芯となる略平行で相互に撚りが無い３本の素線３１がコード断面において一方向に並ぶ配置となり、それに、側となる９本の素線３２が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い偏平な形状となり、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設しタイヤの補強材とする場合に、そのゴムシートの厚みを小さくすることができ、タイヤ成形の自由度が高まる。

芯となる複数本の素線が略並行で相互に撚りがなく、それら芯となる複数本の素線がコード断面において一方向に並ぶ配置となる場合に、それに側となる複数本の素線が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い偏平な形状となることは、３＋９構造のスチールコードに限らない。芯となる素線が３本で側となる素線が５本の３+５構造や、芯となる素線が３本で側となる素線が１２本の３+１２構造のスチールコードの場合も、芯となる３本の素線が略平行で相互に撚りが無く、３本の芯となる素線がコード断面において略直線状に一方向に並ぶ配置となるよう構成すると側となる５本あるいは１２本の素線が撚り合わされることによって、コード断面形状が高さ方向に相対的に薄い偏平な形状となる。つまり、３本の素線からなる芯の周りに側となるN（N＝５〜１３）本の素線を撚り合わせた３＋N構造のスチールコードは、芯となる３本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が偏平なスチールコードとすることができる。

特開２０００−３３６５８４号公報

上述のように、３本の素線からなる芯の周りに側となるN本の素線を撚り合わせた３＋N構造のスチールコードは、例えば３＋９構造のコードの場合でいえば、芯となる３本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が偏平なスチールコードとすることができる。しかしながら、例えば３＋９構造のコードで、芯となる３本の素線の全てが互いに略平行という場合、通常は、それら芯となる３本の素線は略ストレートな形状であって、これら３本の略ストレートな形状の素線からなる芯がコード長手方向に略真っ直ぐな状態で中心部に位置し、この略真っ直ぐな状態の芯の周りに側の素線が巻き付くように撚られた状態となる。この場合、コードは、芯となる素線に比べて側となる素線が伸びやすい状態となる。そのため、コードに引張荷重がかかり、コードが伸びると、芯となる素線と側となる素線に引張荷重が均等に分散されて作用するのではなく、芯となる素線に偏って力（引張荷重）が作用することになり、耐疲労性が悪くなる。つまり、芯となる３本の素線がコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる素線が撚り合わされた構成の偏平なコードとすることはできても、耐疲労性を十分に高めることができない。

本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の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を、偏平で且つ耐疲労性に優れたものとすることを目的とする。

本発明のゴム製品補強用スチールコードは、素線径が同じ３本の素線からなる芯の周りに、素線径が前記芯となる素線の径と同じまたは異なる側となるN（N＝５〜１３）本の素線を撚り合わせた３＋N構造のスチールコードであって、前記芯となる３本の素線の全てが式、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃｍｍ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Pc：側となる素線の撚りピッチ（ｍｍ）、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有するとともに、互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶことを特徴とする。

このスチールコードは、芯となる３本の全てが互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となるN（N＝５〜１３）本の素線が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる３本の素線がコード長手方向に、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃｍｍ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Pc：側となる素線の撚りピッチ（ｍｍ）、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有することにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。

このスチールコードは、芯となる３本の素線径は同じで、その周りに撚り合わされる側となるN（N＝５〜１３）本の素線は、前記芯となる素線の径と同じか異なるコードである。

螺旋状のくせを、側となる素線の撚りピッチをPｃとしたとき、くせピッチＰをＰ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃの範囲で、素線径をｄとしたとき、見掛けの外径ｄ１をｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄの範囲としたのは以下の理由による。

くせピッチＰを０．２２Pｃより小さくすると、素線へのくせ付け時に、素線に無理な塑性変形を加えることとなり、素線が折れやすくなると共に、生産性が低下するからで、０．４３Pｃより大きいと略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されず、しかも撚り形状が安定しないからである。

また、見掛けの外径ｄ１を１．０２ｄより小さくすると、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されないからで、１．０５ｄより大きいと芯となる素線が過剰に伸びやすくなって、引張荷重が側の素線に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなるからである。

本発明によれば、ゴム製品補強用スチールコードを偏平で耐疲労性に優れたものとすることができる。そして、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設したものをタイヤ等の補強材とする場合に、薄くて強力で耐疲労性に優れたゴムシートとすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態の一例に係る３＋８構造のスチールコードの断面図である。図２は本発明の別の実施形態の一例に係る３＋１２構造のスチールコードの断面図である。

図１に示す実施形態のスチールコード１は、車両用タイヤや工業用ベルト等の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であって、１１本の素線（スチールフィラメント）から成り、３本の素線１１が芯（コア）となり、その３本の素線１１からなる芯の周りに側となる８本の素線１２が撚り合わされた３＋８構造のスチールコードである。

そして、このスチールコード１は、芯となる３本の素線１１が全て、コード状態において互いに略平行で、且つ、コード断面において略直線状に一方向（横方向）に並ぶとともに、側となる素線の撚りピッチをPｃとしたとき、くせピッチＰをＰ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃの範囲で、素線径をｄとしたとき、見掛けの外径ｄ１をｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄの範囲とした略螺旋状のくせが施されている。

また、１１本の素線の線径は例えば０．２０〜０．３８ｍｍで、芯となる３本の素線１１の線径は同じで、その周りに撚り合わされる側となる８本の素線１２は、素線径が同じで芯となる素線１１の径より大きい。

このスチールコード１は、芯となる３本の素線１１の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる８本の素線１２が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる３本の素線１１が、コード長手方向に、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐｃ：側となる素線の撚りピッチ、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有することにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。

また、このスチールコード１は、芯となる素線１１に施す略螺旋状くせのくせピッチＰが小さ過ぎず、素線に無理な塑性変形を加えることがないので、素線が折れることはなく、生産性が低下しない。

図２に示す別の実施形態のスチールコード２は、車両用タイヤや工業用ベルト等の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であって、１５本の素線（スチールフィラメント）から成り、３本の素線２１が芯（コア）となり、その３本の素線２１からなる芯の周りに側となる１２本の素線２２が撚り合わされた３＋１２構造のスチールコードである。

そして、このスチールコード２は、芯となる３本の素線２１が全て、コード状態において互いに略平行で、且つ、コード断面において略直線状に一方向（横方向）に並ぶとともに、側となる素線の撚りピッチをPｃとしたとき、くせピッチＰをＰ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃの範囲で、素線径をｄとしたとき、見掛けの外径ｄ１をｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄの範囲とした略螺旋状のくせが施されている。

また、１５本の素線の線径は例えば０．２０〜０．３８ｍｍで、芯となる３本の素線２１の線径は同じで、その周りに撚り合わされる側となる１２本の素線２２は、素線径が同じで芯となる素線２１の径より小さい。

このスチールコード２は、芯となる３本の素線２１の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる１２本の素線２２が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる３本の素線２１が、コード長手方向に、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃｍｍ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせのピッチ（ｍｍ）、Pc：側となる素線の撚りピッチ、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有することにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。

また、このスチールコード２は、芯となる素線２１に施す略螺旋状くせのくせピッチＰが小さ過ぎず、素線に無理な塑性変形を加えることがないので、素線が折れることはなく、生産性が低下しない。

なお、図１に示すスチールコード１は、側となる素線１２の素線径が芯となる素線１１の素線径より大きいが、これに限定されるものではなく、芯となる素線１１の素線径と側となる素線１２の素線径が同一でも、また、側となる素線１２の素線径が芯となる素線１１の素線径より小さくてもよい。また、図２に示すスチールコード２は、側となる素線２２の素線径が芯となる素線２１の素線径より小さいが、これに限定されるものではなく、芯となる素線２１の素線径と側となる素線２２の素線径が同一でも、側となる素線２２の素線径が芯となる素線２１の素線径より大きくてもよい。

また、図示の例は３＋８構造、３＋１２構造のスチールコードに適用した実施形態であるが、本発明は、芯となる素線が３本で側となる素線が５〜１３本のスチールコードに適用できる。

そして、上記スチールコードは、芯となる素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向（横方向）に並ぶとともに、芯となる３本の素線が、コード長手方向に、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐｃ：側となる素線の撚りピッチ、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有する。

上記スチールコードは、芯となる３本の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となるＮ本の素線が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる３本の素線がコード長手方向に、Ｐ＝０．２２Pｃ〜０．４３Pｃ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐｃ：側となる素線の撚りピッチ、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有することにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。

本発明を適用した試料（実施例１〜３）を作成し、耐疲労性の評価を行った。その結果を、従来例並びに比較例１〜４についての評価を対比して表１に示す。

耐疲労性は、複数本のコードをゴム材中に埋め込んで複合体シートを作成し、このシートを用いて２層ベルト疲労試験機により、フレッティング摩耗、座屈等を経てコードが破断するまでの繰り返し回数を求め、３＋９構造の従来例を１００として指数表示した。

形状（均一性）は、３＋９構造の従来例を基準（均一）として、それと同等またはそれより良好な場合を「均一」、劣る場合を「不均一」とした。

この評価結果から、本発明を適用した試料である実施例１〜３のスチールコードは、従来例および比較例１〜４に比べ耐疲労性においてはるかに優れ、形状安定性や生産性においても優れていることがわかる。

本発明の実施形態の一例に係る３＋８構造のスチールコードの断面図である。本発明の別の実施形態の一例に係る３＋１２構造のスチールコードの断面図である。従来の３＋９構造のスチールコードの断面図である。

１、２スチールコード
１１、２１芯となる素線
１２、２２側となる素線
ｄ芯となる素線の素線径
Ｄ螺旋状くせの見かけの外径

Claims

素線径が同じ３本の素線からなる芯の周りに、素線径が前記芯となる素線の径と同じまたは異なるＮ（Ｎ＝５〜１３）本の素線を撚り合わせた３＋Ｎ構造のスチールコードであって、
前記芯となる３本の素線の全てが式
Ｐ＝０．２２Ｐ_Ｃ〜０．４３Ｐ_Ｃ、ｄ１＝１．０２ｄ〜１．０５ｄ（ただし、Ｐ：くせピッチ（ｍｍ）、Ｐ_Ｃ：側となる素線の撚りピッチ（ｍｍ）、ｄ１：見掛けの外径（ｍｍ）、ｄ：芯となる素線の素線径（ｍｍ））を満足する略螺旋状のくせを有するとともに、互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶことを特徴とするゴム製品補強用スチールコード。