JPH04506235A - 疲労強度を改善したスチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛　°ス　−ルコー゛ 本発明は、ｍ＋ｎ−構造を形成する、各々少なくとも二本のフィラメントから成 るストランド二本より成るエラストマー強化用スチールコードに関する。ここで ｍは第一ストランドのフィラメントの本数であり、ｎは第二ストランドのフィラ メントの本数であり、ｍおよびｎは２以上である。

本発明によるスチールコードは、タイヤのようなゴム製品の補強材に特に適して おり、より具体的には、タイヤのブレーカ一層の補強材として用いるのに特に適 している。

プレーカ一層の補強材として用いるスチールコードは、０．０５ｍ＋＊と０．６ ０ｓ＋ｍとの間の直径、好ましくは、０．１５ＩＩＩＩと０．４５腸−との間の 直径のスチールフィラメントから成るのが便利である。このようなスチールコー ド用の従来のスチール組成は、炭素含量が０．６５％より多く、好ましくは０． ８０％より多い、例えば０．８３％あるいは０．８５％であって、マンガン含量 が０．４０と０．７０％との間、珪素含量が０．１５と０．３０％との間、そし て、硫黄および燐の含量が最大０．０３％である。しかし本発明は、このような スチール組成に限定されない。クロム、二フケル、あるいはホウ素のようなその 他の元素も添加できる。スチールコードは、銅、亜鉛あるいは黄銅の合金といっ たゴムとの接着性のある層を有するのが普通である。

エラストマー補強用、より具体的にはタイヤのプレーカ一層の補強用のスチール コードの技術レベルによれば、いくつかの異なった構造が可能である。

これらの構造の中で、ｎＸ１−構造は特別な地位にある。この構造は、二本のフ ィラメントを同じ撚り合わせピッチ、同じ撚り合わせ方で撚り合わせたものであ る。ｎは３から５の整数である。この構造の問題点は、中空部ができ、加硫中に ゴムが浸透せず、湿気が容易に侵入し腐食を起こすことである。

この問題の解決法の一つは、オーブンなｎＸ１−構造とすることである。この構 造では、撚り合わせプロセスで特定の予備フォーメーションをすることにより、 一つ以上のフィラメントを互いに離れさせれる。しかし、加硫プロセス中の張力 （ｔｅｎｓｉｏｎ）でスチールコードが閉じるのを避けるためには、この予備フ ォーメーションは成る限界を超えなければならない、従って、予備フォーメーシ ョンが過大であると、コードが不規則になり不安定になる問題がある。

このｎＸ１−構造のほかに、米国特許第４．４０８．４４４号に示されている２ ＋２−構造もタイヤ製造業界において広く用いられている。このコードは、張力 下であろうとなかろうと、ゴムが充分に浸透するという長所があるが、疲労限界 が小さく、コードの直径が大きすぎるという短所がある。従って、高い疲労限界 が要求され、あるいは、ゴムのブライ（ｐｌｙ）が薄いことを優先させる場合に は適当でない。

本発明の一つの目的は、従来技術の一つ以上の欠点を避けることである。

充分なゴムの浸透を可能にしながら、高い疲労性能を持つスチールコードを提供 することも、本発明の一目的である。

本発明によると、各々少なくとも二本のフィラメントより成るストランド（ｓｔ ｒａｎｄ）二本より成るエラストマー補強用スチールコードが提供される。これ らのストランドは互いに撚り合わされて、同じピッチの螺旋体を形成する。第一 ストランドのフィラメントのピッチは、この螺旋体とは異なったピッチで、３０ ０ｍｍより大きい。第二ストランドのフィラメントは、ピッチがこの螺旋体と同 じで、この螺旋体と同じように撚り合わされたものである。両方のストランドの 全フィラメントは、直径が０．０８と０．４５ｍａ＋との間である。上記ストラ ンドの一方のフィラメントの直径は、他方のストランドのフィラメントの直径よ り、少なくとも０．０２ｍ−大きい。

本発明の一つの好ましい具体化では、第二ストランドのフィラメントの直径は、 第一ストランドのフィラメントの直径より少なくとも０．０２ｓ＋ｍ大きく、好 ましくは、０．１２ｍｍまで大きい。

このようにして、交互のｍ＋ｎ−構造ができる。ここで、ｍは第一ストランドの フィラメントの本数であり、ｎは第二ストランドのフィラメントの本数である。

フィラメントは円状の断面を持つと便利であるが、これは必要条件ではない、フ ィラメントが円状の断面でない場合、「直径」は、フィラメントの断面として同 じ面積の円状断面の直径を意味する。一つのストランド内のフィラメントは同じ 直径であることが便宜的であるが、０．０１ｍｍ〜０．Ｏ２ｍ−の範囲の小さな 差はあってもよい。以下に示すように、本発明らは驚くべきことに、本発明によ るコードの疲労限界は、同じ断面積の従来のｍ＋ｎ−構造の疲労限界よりはるか に高いことを発見した。このことは、はぼ同じ断面積そして補強効果を得るため 、従来のｍ＋ｎ＝構造に対して一つのストランドのフィラメントの直径を小さく し、他の一つのストランドの直径を従来のｍ＋ｎ−構造より大きくしたのである から、驚くべきことである。ここに、当業者に一般的に知られているように、フ ィラメントの直径が小さくなると疲労限界が増し、フィラメントの直径が大きく なると疲労限界が減じることが理解される。

第一ストランドのフィラメントの本数が第二ストランドのフィラメントの本数と 等しいことが好ましく、最も好ましくは、この本数は二本である。

ストランドのスチールフィラメントは、両方とも通常の引張り強さ、即ち次式に よる値以下の引張り強さを持つものでもよい。

Ｒｍ　□　２２５０−１１３０　ｌｏｇ　ｄ　（Ｎ／ａｍ”）　（１）ここで、 ｄは−で表示した直径である。あるいは、高い引張り強さ、即ち（１）式による 値以下の引張り強さを持つものでもよい。

本発明の一つの特別の実施方法では、一方のストランドのフィラメントが高い引 張り強さを有し、他方のストランドのフィラメントが通常の引張り強さを有する 。もし第一ストランドのフィラメントが小さな直径で高い引張り強さを有し、第 二ストランドのフィラメントが大きな直径で通常の引張り強さを有するならば、 第一ストランドの直径が小さいことによって第二ストランドに比べて第一ストラ ンドの補強強度に損失があることは合い補われて、両方のストランドがコード全 体の引張り強さに等しく寄与する。しかし、このことが必要ということではない 、大きな直径の第二ストランドのフィラメントが高い引張り強さを有して、第一 ストランドのフィラメントが小さな直径であって通常の引張り強さを有してもよ い、さらに、高い引張り強さを有するフィラメントを用いることにより、すべて のフィラメントが通常の引張り強さを有するｍ＋ｎ−コードに比べて引張り強さ を損なうことなく、コード゛の全体の直径を小さくする′ことができることは明 らかである。

図面により、本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は、本発明によるコードの側面図およびその断面を示す。

第２図は、本発明によるコードの製造装置を示す。

第１図は、本発明によるコードを示す、コードは、二本のフィラメント１１を育 する第一ストランドおよび二本のフィラメント１２を有する第二ストランドより 成る。第一ストランドのフィラメント１１の断面は、斜線がけしである１、フィ ラメント１１は直径０．２４ｍｍであり、フィラメント１２は直径０．２８ｍｍ である。この二つのストランドは、１５＋ｍｍの撚り合わせピッチｐで互りに撚 り合わされている。撚り合わせピッチｐは、フィラメントの平均直径の３０乃至 １００倍であることが便利であり、フィラメントの平均直径の４０乃至８０倍が 好ましい。

第二ストランドのフィラメント１２は、同じ撚り合わせピッチｐで同じように撚 り合わされており、一方、第一ストランドのフィラメント１１は、実質的に互い に平行であり、撚り合わせピッチは無限大である。

第２図は、本発明によるコードを製造する二重撚り合わせ装置２を示す、第一ス トランドのフィラメント１１は、ボビン２１から引き出され、ガイドプレート２ ３の孔２３１を経て、二重撚り合わせ装置２の最初のガイドブーＩＪ−２４で一 緒になり、ここで暫定的に互いに撚りヤー（ｆｌｙｅｒ）２５　、反転プーリー ２６を経る。二つのボビン２７は、二重撚り合わせ装置２のローターの内側に固 定して設置されている。第二ストランドのフィラメント１２は、これらのボビン ２７から引き出されガイドプレート２８の孔２８１を経て、暫定的に撚り合わさ れたフィラメント１１とケーブルダイ２９で一緒になる。フィラメント１１およ び１２は、反転プーリー２１０、フライヤー２１１およびガイドプーリー２１２ を経て、巻取り装置２１３に至る。

ケーブルダイ２９とガイドプーリー２１２　との間では、実質的に平行なフィラ メント１１より成る第一ストランドを形成するように、フィラメント１１は撚り 合わせを解かれ、フィラメント１２は二つのストランドと同じピッチで同じ方向 に撚り合わせられる。

土工上上 二つの従来技術のコードの疲労性質を、本発明のコードと比較した。　（ＮＴ　 ＝　ｍｏｒ＋ｍａｌ　ｔｅｎｓｉｌｅ：通常の引張り強さ、即ち、式（Ｉ）　の 値より低い引張り強さ；　Ｈ丁＝ｈｉｇｈ　ｔｅｎｓｉｌｅ：　高°い引張り強 さ、即ち、式（Ｉ）　の値より高い引張り強さ） １、従来技術のコード：　２　ｘ　Ｏ，２５ＮＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２５ＮＴピ ッチ＝　１４ｍ＋＊ ２、従来技術のコード：’２　ｘ　Ｏ，２５）ＩＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２５ＩＴ ピ・ンチ＝１４＋ｍｓ ３、本発明のコード：　２　ｘ　Ｏ，２２ＮＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２８ＨＴピッ チ・１４＋＋＊ これらの構造で、実質的に平行なフィラメントである第一のストランドを第一と 名付け、撚り合わせたフィラメントの第二のストランドを第二と名付ける。

疲労限界は、周知のハンター試験（Ｈｕｎｔｅｒ　Ｔｅ５ｔ）で測定した。

第二のＢシリーズのテストは、Ａシリーズとはスチ−ルロッドタイプがわずかに 異なったものからのコードについて行なった０両方のシリーズで、本発明による コード３が、従来技術によるコード１および２より疲労限界がはるかに高いこと が容易に分かる。

主１上１ 第二のテストは、本発明によるコードのもう一つの利点、即ち、圧縮下の挙動が 優れていることを示す。

テスト１で用いたのと同じコードを互いに比較した。

座屈応力、座屈応力での変形、および圧縮下のヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ　ｍｏ ｄｕｌｕｓ　ｆｎ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）をこれらのコードについて測定し た。座屈応力は、ゴムに埋めこんだときスチールコード５が吸収できる最大圧縮 力の尺度である。座屈応力が大きいほど、この最大圧縮力が大きい。

変形は、この最大圧縮のときの、ゴム中のコードの変形である。圧縮下のヤング 率が高いことはコードが圧縮下で大きく変形できないことを意味し、圧縮下のヤ ング率が低いことはコードが圧縮下で大きく変形できることを意味する。

これらについての詳細およびその測定法については、Ｂｏｕｒｇｏｉｓ　の論文 に詳しい（Ｂｏｕｒｇｏｉｓ　Ｌ、、５ｕｒｖｅｙｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ 　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　５ｔｅｅｌ　Ｃｏｒｄ　ａｎｄＲｅｌａｔｅｄ 　Ｔｅ５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄｓ＋Ｔｉｒｅ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ Ｔｉｒｅ　Ｐｅｒｆｏｒ＋ｗａｎｃｅ、　ＡＳＴＭ　ＳＴＰ　６９Ｌ　Ｒ，Ａ、 　Ｆｌａｍｉｎｇａｎｄ　Ｏ，１，Ｌ、ｉｖｉｎｇｓｔｏｎ、　Ｅｄｓ、、　Ａ ｍｅｒｉｃａｎ　５ｏｃｉｅｔｙｆｏｒ　Ｔｅｓｔｔｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒ ｊａｌｓ、　１９７Ｌ　ｐｐ、１９−４６）。

結果を第２表に示す。

第２表 第三のテストでは、二つのストランド間の直径の差がコードの性質におよぼす影 響を評価した。

次のコードを評価した。

１、本発明リコード：　２　ｘ　Ｏ，２２ＨＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２５ＩＴピッ チ−１４ｍ５ ２、本発明のコード＝　２　ｘ　Ｏ，２５ＮＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２８ＩＴピッ チ±１４ｍ５ ３、　本発明（Ｄコード：　２　ｘ　Ｏ，２０ＨＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２５ＢＴ ピッチ−１４ａ＋ｍ ４、本発明のコード：　２　ｘ　Ｏ，２５ＢＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，３０ＨＴビフ チ！１６−Ｉｌ ５、本発明のコード＝　２　ｘ　Ｏ，２２ＮＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，２８ＨＴピッ チ１１１４ＩＩ− ６、本発明０）コ−）’：　２　ｘ　Ｏ，２２ＨＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，３０ＦＩ Ｔピッチｗ＃１４鵬薦 ７、本発明（Ｄコ−１’：　２　ｘ　Ｏ，２０ＩＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，３０ＨＴ ピッチ＝　１４ｍ鳳 ８、本発明リコード：　２　ｘ　Ｏ，２２ＨＴ　＋　２　ｘ　Ｏ，３５１１Ｔピ ツチ＝　１６ｍｍ 第３表に、これらのコードのＰ、Ｌ、Ｅ、値および疲労の性質を要約した。ここ で、Ｐ、Ｌ、Ｅ、は部分荷重による伸び（ｐａｒｔ　１ｏａｄ　ｅｌｏｎｇａｔ ｉｏｎ）を意味する。これは、２．５Ｎの張力と５ＯＮの張力との間でのゲージ の伸びの増加として定義され、もとのゲージ長の百分率として表すことができる 。これは、スチールコードの開放度（ｏｐｅｎｎｅｓｓ）の尺度である。

第３表 直径差が増えても疲労限界は高く保たれている。しかし、０．１３ＴＩ−の直径 差で０．４０の値のＰ、Ｌ、Ｅ、が測定されている。このことは、コードがオー プンになっていることを意味し、異なるフィラメントは他のフィラメントともは や全長にわたっては接触していない、ｎ×１−コードとは違って、ｍ＋ｎ−コー ドではこれは望ましいことではない、この理由で、本発明の好ましい具体化の一 つでは、直径差を０．１２ａ＋ｍより小さくしている（クレーム３参照）。

国際調査報告 、　ｍ＋ａ　＋＋に％　ＰＣＴ／ＥＰ　９０１０口４９３国際調査報告 Ｐｃ？／ＵＰ　９０１００４９３

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．スチールコード（１）が、各々少なくとも二本のフィラメント（１１，１２ ）を有するストランド二本より成り、これらのストランドは互いに撚り合わされ て同じピッチの螺旋体を形成し、第一ストランドのフィラメント（１１）のピッ チは該螺旋体とは異なりかつ３００ｍｍより大であり、第二ストランドのフィラ メント（１２）はピッチが該螺旋体と同じで、該螺旋体と同じ向きに撚り合わさ れたものであり、上記ストランドの両方の全フィラメントは直径が０．０８と０ ．４５ｍｍとの間であるエラストマー強化用スチールコード（１）において、該 ストランドの一方のフィラメントの直径が他方のストランドのフィラメントの直 径より少なくとも０．０２ｍｍ大きいことを特徴とするエラストマー強化用スチ ールコード（１）。
2. ２．上記第二ストランドのフィラメント（１２）の直径が上記第一ストランドの フィラメント（１１）の直径より少なくとも０．０２ｍｍ大きいことを特徴とす る請求項１のスチールコード（１）。
3. ３．上記第二ストランドのフィラメント（１２）の直径が上記第一ストランドの フィラメント（１１）の直径より０．１２ｍｍ以下大きいことを特徴とする請求 項１または２によるスチールコード（１）。
4. ４．上記第一ストランドのフィラメント（１１）の本数が上記第二ストランドの フィラメント（１２）の本数と等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ か一つによるスチールコード（１）。
5. ５．各々のストランドが二本のフィラメントより成ることを特徴とする請求項１ 乃至４のいずれか一つによるスチールコード。
6. ６．上記ストランドの一方のフィラメントが高い引張り強さを有し、他方のスト ランドのフィラメントが通常の引張り強さを有することを特徴とする請求項１乃 至５のいずれか一つによるスチールコード。
7. ７．請求項１乃至６のいずれか一つによるスチールコードを有するゴム製品。
8. ８．請求項１乃至６のいずれか一つによるスチールコードを有するゴムタイヤ。