JP5322262B2

JP5322262B2 - スチールコードおよびこのスチールコードで構成されたスチールコード群

Info

Publication number: JP5322262B2
Application number: JP2008085818A
Authority: JP
Inventors: 哲隆森岡
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009235640A

Description

本発明は、特にタイヤ補強材として使用される、１本で構成する芯素線径が他の素線径より大きい１＋ｍ＋ｎ構造（ｍ＝５又は６、ｎ＝１０又は１１）のスチールコードおよびこのスチールコードで構成されたスチールコード群に関する。

一般に、タイヤの補強材として使用されるスチールコード（以下、単に「スチールコード」という）は、数百本が平行状に引き揃えられた状態で両側からゴムシートを被覆して複合体(以下、「複合体シート」という)に形成され、この複合体シートが自動車用タイヤ製造において使用される。
従来のスチールコードとしては、例えば引用文献１に示すようなものが提案されている。

このスチールコードを図３により説明すると、このスチールコード１０は、素線径が後述の各層の素線径よりも大径の、１本のコア素線１１からなるコア１２と、このコア１２の周囲に６本の内層素線１３を稠密に撚り合わせてなる内側層１４と、この内側層１４の周囲に１１本の外層素線１５を稠密に撚り合わせてなる外側層１６とからなる（１＋６＋１１）で表される３層撚り構造に形成されている。

このスチールコード１０は、コア素線１１の線径を内層素線１３および外層素線１５よりも増径し、かつ外側層１６の素線本数を減らすことにより、各層間の素線間および同一層内の隣接する素線間にゴム材が浸入できる隙間が形成されるのでゴムの浸入性に優れているという特徴を有する。
特開平２−２２９２８７号公報

上記従来のスチールコードは、各層間の素線間および同一層内の隣接する素線間にゴム材が浸入できる隙間が形成されるのでゴムの浸入性に優れているが、このスチールコードの数百本を平行状に引き揃えた状態で両側からゴムシートでもって挟み込んで複合体に形成すると、シートの波打ち現象（シートが波打つ現象）や、作成された複合体シートの平坦性が乱れるという現象（コードの並びが不等間隔となることに起因しておこる筋状の凹凸が発生する現象）が部分的に発生することがあった。

上記の現象は、タイヤの製造作業を大幅に阻害するだけでなく、タイヤ成形後においてもその品質を劣化させる原因となる。

ところで、スチールコードの伸び、特にスチールコードに引張り方向の低荷重が負荷された時の伸びが大きいとスチールコードの取り扱い作業性が低下することから、スチールコードには低荷重での伸びが規定されているのが一般的である。図３に示す（１＋６＋１１）で表される３層撚り構造のスチールコードは、コア素線を内層素線および外層素線よりも増径し、かつ外側層１６の素線本数を減らしているので、コア素線を増径せず、しかも外側層の素線本数を減じないで密に撚り合わせたスチールコード（例えば１＋６＋１２構造）に比べると内側層および外側層の素線の自由度が大きい。よってスチールコードの伸びも大きくなる。

このため取り扱い作業性が低下しないように、スチールコードの製造においては引張荷重１．５〜４０Ｎ間の伸び（初期伸びと呼ばれている）が規定範囲内になるよう管理されている。
上記引張荷重を１．５Ｎからとしたのは、１．５Ｎより小さい極低荷重域ではスチールコード本来の伸び以外の様々な要因（引張り試験機による要因も含む）による伸びを含んでいるからである。

発明者は、複合体シートの波打ち現象や平坦性が乱れる現象について鋭意研究を重ねた結果、上述の荷重１．５〜４０Ｎ間の伸びが同じでも、カレンダー工程において約２０Ｎの繰出し張力が作用したときの伸び量が、挟みこまれる数百本ものスチールコードによってばらつきがあると、伸びのばらつきに起因して波打ちが起こったり平坦性が乱れるということを突き止めた。
同一条件で製造しているとはいえ、数百本ものスチールコードは数十台の撚線機で製造されるから、各種要求特性を満たすために撚り加工時、夫々の撚線機おいて各種の調整をおこなっており、これによって極低荷重負荷時における伸びが微妙に異なるスチールコードが発生するのである。

よって、本発明は、取り扱い作業性に優れることは勿論のこと、スチールコードをゴムシートに挟み込むことで作成された複合体シートの波打ち現象を抑え、かつ複合体シート内部に配設されるスチールコードの配列を均一にして平坦性を向上して、タイヤの製造作業を容易にし、さらにはタイヤの品質を向上させることが可能なスチールコードを提供しようとするものである。

本発明のスチールコードは、スチールコード群を１組のシート状ゴムに挟み込んで構成したゴム・スチールコード複合体における前記スチールコード群を構成するスチールコードが、素線径が０．１７５〜０．２５ｍｍで、素線本数が１本のコアと、素線本数がｍ本の内側層と、素線本数がｎ本の外側層とからなる、（１＋ｍ＋ｎ）で表される３層撚り構造（ｍ＝５又は６、ｎ＝１０又は１１）で、１本で構成するコア素線径が他の素線径より大きいスチールコードであって、引張荷重１．５〜４０Ｎ時の伸びが０．０４〜０．０７％で、かつ引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍であることを特徴とする。

引張荷重１．５〜４０Ｎ間の伸びが０．０４〜０．０７％の範囲に特定したのは、０．０４％未満では伸度が小さすぎて、このスチールコード群を埋め込んだタイヤは路面凹凸の吸収性能が低く乗り心地性が悪くなり、０．０７％を超えると伸びが大きすぎて、撚線工程あるいはカレンダー工程における取り扱い作業性が低下するからである。
また、上記範囲を超えるコード（伸び過大コード）がスチールコード群中に１本でも存在すると、複合体シートにおいて伸び過大コードが挟みこまれた箇所で波打ち現象が起こったり平坦性が乱れが発生する。さらに、上記範囲を下回るコード（伸び不足コード）が挟みこまれてタイヤに形成されたとき、伸び不足コードは路面の凹凸に追従できずに早期に破断してしまい、タイヤの寿命を低下させてしまう。

引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍としたのは、０．６倍より小さいと引張り荷重１．５〜２０Ｎ間の極低荷重時の伸びが大きくなり（すなわち引張り張力に対する感度が敏感になりすぎて）、僅かな張力で伸びが発生してしまうからである。これは、カレンダー工程における繰出し張力の僅かな違いで挟み込まれるスチールコードによって伸び量が異なることを意味し、これが原因で複合体シートの波打ちや平坦性の乱れを誘発してしまう。なお、１．０倍は引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数と引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数が同じことを意味するが、スチールコードにおいて１以上の値は存在しない。
上記範囲を下回るコードが１本でもあると複合体シートに波打ち現象や平坦性の乱れが発生する。

本発明において弾性係数とは、公知の引張試験機にてスチールコードに引張荷重を負荷していったときの引張荷重と伸びとの関係を示す曲線（Ｓ−Ｓ曲線と呼ばれる。図２参照）における曲線の傾きを意味し、引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数とは、Ｓ−Ｓ曲線と引張荷重１．５Ｎとの交点と引張荷重２０Ｎの時の上記Ｓ−Ｓ曲線上の点とを結んだ直線の傾き（図３のｂ１／ａ１）を意味する。同様に引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数とは、Ｓ−Ｓ曲線上の引張り荷重２０Ｎの点と４０Ｎの点を結んだ直線の傾き（図３のｂ２／ａ２）を意味する。Ｓ−Ｓ曲線と引張荷重１．５Ｎとの交点を原点とする理由は上述のとおりである。

本発明のスチールコードは、引張荷重１．５〜４０Ｎ間の伸びを０．０４〜０．０７％の範囲に特定したから、撚線工程あるいはカレンダー工程における取り扱い作業性が低下することがない。

また、本発明のスチールコードは、引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍の範囲内であるから２０Ｎ以下の極低荷重域での伸びが小さく、カレンダー工程における繰出し機のばらつきに起因して繰出し張力の僅かな違いが生じても、同じ伸び率でシート間に挟まれるので、本発明のスチールコード群を１組のシート状ゴム材に挟みこんで構成した複合体シートは、波打ちや、平坦性の乱れがない。よってタイヤの品質を向上させることが可能となる。

以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。

このスチールコード１は、図１に示す通り、素線径が後述の各層の素線径よりも大径の、１本のコア素線２からなるコア３と、このコア３の周囲に６本の内層素線４を稠密に撚り合わせてなる内側層５と、この内側層５の周囲に１１本の外層素線６を稠密に撚り合わせてなる外側層７とからなる「１＋６＋１１」で表される３層撚り構造に形成されている。なお、内側層５および外側層７は、「Ｓ撚り」「Ｚ撚り」のいずれであってもよく、撚り方式にはとらわれない。

上記スチールコードが巻かれた数百本のリールから同時に引き出されたスチールコードを平行に引き揃えた状態で、その上下両面からゴムシートに挟みこんでスチールコードとゴム材との複合体が製造される。上記ゴムシートに挟みこまれるスチールコードの全てが、引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重１．５〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍の範囲内である特性を有している。

スチールコードの素線径は０．１７５〜０．２５ｍｍである。

次ぎに、実施例を示す。
素線径０．２２ｍｍの１本のコア素線からなるコアの周囲に、素線径が０．２０ｍｍの６本の内層素線を稠密に撚り合わせ、この周囲に素線径が０．２０ｍｍの１１本の外層素線を稠密に撚り合わせてなる（１＋６＋１１）で表される３層撚り構造のスチールコードを、撚り線加工時の引張り張力や撚り線加工後に施す矯正加工の矯正条件を調整した１０台の撚り線機を用いて製造して、それぞれリールに巻き取ってテスト用スチールコード（スチールコード群）を製造した。

１つのスチールコード群を構成するスチールコードの本数は２００本である。この２００本は全て、引張荷重１．５〜４０Ｎ時の伸びが０．０４〜０．０７％の範囲内で、しかも引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍である。

また、引張荷重１．５〜４０Ｎ時の伸びと、引張荷重１．５〜２０Ｎ間と引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の比とが上記スチールコード群とは異なるスチールコードを含むスチールコード群も実施例として別に２種類製造した。さらに、引張荷重１．５〜４０Ｎ時の伸びと、引張荷重１．５〜２０Ｎ間と引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の比が、本発明の範囲から外れるスチールコードを含むスチールコード群も３種類作成した。

次に上記スチールコード群それぞれを、カレンダー工程の繰出しスタンドにセットして２０Nの繰出し張力でもってスチールコードを繰出して１組のシート状ゴム材に挟み込んで複合体シートを製造した。

各種スチールコード群を挟みこんた複合体シートについて、それぞれ波打ちの有無、平坦性の乱れの有無を確認した。
また、スチールコードの製造時および複合体シートの製造時（カレンダー工程）においてスチールコードの取り扱い作業性も確認した。

上記実施例、比較例の確認結果を表１に示す。

表１において、Ａは引張荷重１．５〜４０Ｎの伸び（％）を示し、Ｂは（引張荷重１．５〜２０Ｎの弾性係数）/（引張荷重２０〜４０Ｎの弾性係数）の値で、スチールコード群を構成するスチールコード中でもっとも小さい値を示す。

取り扱い作業性の評価は、作業性良好のものを○、作業性不良のものを×、その中間程度のものを△とした。また波打ちは複合体シート表面を目視で観察し、凹凸等がないものを○、少しでも凹凸等波打ち現象が観察されたものを×とした。

平坦性の乱れは、シート上に筋が認められたものを×、認められないものを○とした。

本発明のスチールコードは取り扱い作業性に優れることは勿論のこと、本発明のスチールコードで構成するスチールコード群をシート状ゴム材に挟みこんだ複合体シートには波打ちや平坦性の乱れはない。

本発明の一実施例としてのスチールコードの断面図である。弾性係数を説明するためのスチールコードのＳ−Ｓ曲線例である。従来のスチールコードの断面図である。

符号の説明

１：スチールコード
２：コア素線
３：コア
４：内層素線
５：内側層
６：外層素線
７：外側層

Claims

スチールコード群を１組のシート状ゴムに挟み込んで構成したゴム・スチールコード複合体における前記スチールコード群を構成するスチールコードが、素線径が０．１７５〜０．２５ｍｍで、素線本数が１本のコアと、素線本数がｍ本の内側層と、素線本数がｎ本の外側層とからなる、（１＋ｍ＋ｎ）で表される３層撚り構造（ｍ＝５又は６、ｎ＝１０又は１１）で、１本で構成するコア素線径が他の素線径より大きいスチールコードであって、引張荷重１．５〜４０Ｎ時の伸びが０．０４〜０．０７％で、かつ引張荷重１．５〜２０Ｎ間の弾性係数が引張荷重２０〜４０Ｎ間の弾性係数の０．６〜１．０倍であることを特徴とするスチールコード。
全てのスチールコードが、請求項１に記載のスチールコードで構成された、スチールコード群。