JPH05230780A

JPH05230780A - 金属コード及びこれとゴムとの複合物

Info

Publication number: JPH05230780A
Application number: JP4188180A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Okamoto; 賢一岡本; Yoshifumi Nishimura; 良文西村; Kazuhiko Kawamura; 和彦河村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: US5287691A; JP2672749B2

Abstract

(57)【要約】【目的】タイヤ、コンベヤベルト、高圧ホースなどの
軽量化と耐久性向上を可能ならしめる耐食性、耐疲労性
に優れた２本撚り構造のコンパクトなゴム補強用の金属
コードを提供する。【構成】２本の金属フィラメント１をくせ付けして撚
り合わせ、撚り合わせ状態においてその２本の金属フィ
ラメントに撚り合わせによるくせ付け以外にピッチがコ
ード撚りピッチの０．２〜０．５０倍、フィラメント径
方向の高さが０．０５〜０．２５mmで波の巻き方向が撚
り合わせ方向と同じ螺旋波状のくせを保有させる。かか
る金属コードは、各金属フィラメントに施された細かい
くせによるばね効果で外部エネルギーを吸収しフィラメ
ントに加わる外力を緩和するので繰り返し単純曲げや圧
縮曲げに対する耐疲労性が向上する。また、各フィラメ
ントが不連続に接し、接触部間の隙間を通してゴムが浸
透するのでゴム被覆率が高まって耐食性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性及び耐疲労性に
優れたゴム物品補強用の金属コードと、これを補強材と
してゴム中に埋設して作られたタイヤ、コンベヤベル
ト、高圧ホース等の複合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴム物品の補強に用いられる金属コード
は、通常、高炭素鋼線（ＪＩＳＧ３５０２ピアノ線
材）を素材として、ゴムとの接着性を付与するために表
面にブラス、銅、亜鉛などの金属めっきを施し、直径
０．１〜０．５mmまで伸線加工したものを単撚り、複撚
り、または層撚りしたものであり、自動車タイヤ、コン
ベヤベルト、高圧ホースなどの補強材として広く用いら
れている。例えば、乗用車用ラジアルタイヤにはベルト
部補強材料として４本または５本の金属フィラメントを
撚り合わされた１×４または１×５の単撚り構造の金属
コードが使用されている。

【０００３】このゴム補強用材料としての金属コードに
要求される品質特性には、ゴムとの接着性、耐食性、耐
疲労性、並びに他の種々の機械的性能（切断荷重、剛性
など）がある。これらのうち、耐食性に関しては、ゴム
中に埋設された金属コードにゴム未被覆部が存在する
と、タイヤが走行中に石や釘などを踏んで切り傷を受
け、その傷が金属コードまで達したとき、コードが傷を
伝って浸透する水分により短期間のうちに腐食し、コー
ドの切断荷重や耐疲労性が低下する。また、コードとゴ
ムとの接着性が低下し、剥離してタイヤのセパレーショ
ンによる品質トラブルを起こす恐れもある。

【０００４】一般によく用いられる前述の１×４または
１×５のクローズドコードは、図４に示すような断面形
状をしており、コード中央部に空洞が存在する。このた
めに、これらの金属コードをゴム中に埋設すると、コー
ド内部にゴムが浸入せず、ゴムによる被覆がなされない
中空スペースが生じる。このような中空スペースを内部
にもつ金属コードとゴムの複合体は、水分の浸透で金属
コードの腐食や金属コードとゴム間のセパレーション等
の品質トラブルを起こすため短寿命となる。

【０００５】この問題を解決するために、ゴム未被覆部
を無くする金属コードの改良が試みられている。例え
ば、特開昭５５−９０９６２号では図５に示すように金
属フィラメント２相互間に隙間があるように撚り合わせ
たオープンコードが提案され、また、特公昭５８−３１
４３８号では図６に示すようにコード内部にほとんど空
洞が存在しない２（平行）＋２コードが提案されて両者
ともタイヤ用の補強材料として既に実用化されている。

【０００６】一方、近年の環境保護の高まりから、自動
車の排ガス量を減らすための開発が種々行なわれてい
る。低燃費化は排ガス量の抑制に直結するのでこの面で
の開発は特に盛んであり、自動車用タイヤにおいても転
がり抵抗の低減や重量減の観点から、軽量化の強い要求
がある。このため、金属コードの直径を小さくし、さら
に被覆ゴムの厚さが薄くて済むようにコードの撚り構成
を簡素化する試みがなされている。例えば、特開昭６２
−１１７８９３号や特開昭６２−２３４９２１号には、
図２に示すように２本の金属フィラメント２を撚り合わ
せただけの非常に簡素な１×２コードが提案されてい
る。このコードは、内部に空洞が存在しないのでフィラ
メント接触部以外は埋設ゴムで被覆され、耐食性も極め
て優れているという特長を有している。また、特開平２
−２２９２８６号には、２本の金属フィラメントの撚り
合わせくせ付けの度合を適正範囲に設定することによっ
て２本の金属フィラメント間に部分的に隙間を設け、こ
れによりゴム被覆率をさらに改善して耐食性を向上させ
た１×２の改良コードが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６２−１１
７８９３号や特開昭６２−２３４９２１号に開示された
１×２コードは、埋設ゴムに被覆され耐食性に優れてい
るばかりでなく、最小単位の撚り本数で構成されている
ため自動車用タイヤの軽量化にも適しているが、一方で
は次の欠点を有する。即ち、実際に乗用車用タイヤにお
いて従来よく使用される１×４または１×５コードに代
えて１×２コードを使用する場合、金属コードの強力や
剛性等を考慮して撚り本数が少なくなった分を補うため
に従来よりもフィラメントの直径を大きくしたものが用
いられる。また、１×２コードは図２の（ｂ）、（ｃ）
からも分るように、コードの横断面をみると、金属フィ
ラメント２が水平あるいは垂直に配列された形態となっ
ており、長手方向に凹凸の大きい不均一な構造となって
いる。

【０００８】このようにフィラメントの直径が大きく、
また、長手方向に不均一な構造になっているとコードの
耐疲労性（曲げ疲労や圧縮疲労）が悪くなる。特に、乗
用車用タイヤのベルト部に使用した場合、急速な旋回時
に生じるタイヤベルト部のバックリング現象により金属
コードに圧縮応力が繰り返し負荷されるが、この繰り返
しバックリング現象に対する圧縮疲労性が悪いという問
題がある。

【０００９】そこで、本発明は、耐食性や軽量化に優れ
た１×２コードに関し、従来問題となっていた曲げ疲労
や圧縮疲労のような耐疲労性を改良した金属コードと、
このコードを補強材料として耐久性を向上させたタイ
ヤ、コンベヤベルト、高圧ホース等の複合体を提供しよ
うとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、２本の金属フィラメントを撚り合わ
せて成る金属コードであって、両金属フィラメントが撚
り合わせ状態において撚り合わせくせ（撚り合わせによ
る螺旋形状）以外に、ピッチｐがコード撚りピッチＰの
０．２０〜０．５０倍、フィラメント径方向の高さｈが
０．０５〜０．２５mmで波の巻き方向が撚り合わせ方向
と同じ向きの螺旋波状のくせ（螺旋波形状）を有するよ
うにしたものである。

【００１１】このような金属コードは、撚り合わせる前
に、両金属フィラメントに好ましくはピッチｐ₁が撚り
ピッチＰの０．２５〜１．０倍、フィラメント径方向の
高さｈ₁が０．１８〜０．５０mmの螺旋状のくせを、撚
り合わせ方向と同じ向きに施し、その後、両金属フィラ
メントをピッチｐ₁が前述のｐに、高さｈ₁がｈに変わ
るように撚り合わせることによって得られる。

【００１２】金属フィラメントの螺旋状の事前のくせ付
けは２本共施す必要がある。１本だけだと、外力をかけ
た時荷重負担が、螺旋状のくせ付けを施していないフィ
ラメントに集中し、コードの切断荷重が低下したり、耐
疲労性が低下したりする。

【００１３】かかる金属コードを補強材として天然ゴム
又は合成ゴムを主体とするゴム中に埋設して作られるタ
イヤ、コンベヤベルト、高圧ホース等が本発明の複合物
であって、この複合物は同じ２本撚りコードを用いた従
来の複合物に比べて耐久性に優れる。

【００１４】なお、金属フィラメントの表面には、ゴム
との接着性を良くするために、ブラス、銅、亜鉛、或い
はブラスにＣｏ、Ｎｉ、Ｓｎ等の元素を含んだ三元合金
等の金属めっきを被覆しておくのが望ましい。

【００１５】このように、２本の金属フィラメントを撚
り合わせ、撚り合わせ状態において２本の金属コードに
撚り合わせくせ以外に螺旋波状のくせを保有させた本発
明の金属コードは、例えば、撚り合わせ前に二重仮撚り
装置で仮撚り後解撚することによって螺旋波状の小さい
くせを付加し、一度分離分線した後、くせのついた２本
のフィラメントを撚り合わせる方法や、くせを付けるピ
ンをフィラメントの長手方向中心軸の周りに回転するこ
とによって螺旋波状の小さいくせを個々に付加した後、
くせの付いた２本のフィラメントを撚り合わせる方法等
により比較的簡単に製造することができる。

【００１６】

【作用】本発明の金属コードは、図１に示すように、２
本の金属フィラメント１、１が撚り合わせた状態でコー
ド撚りピッチよりも小さい螺旋波状のくせを有している
ので、例えば乗用車用タイヤのトレッド部に補強材料と
して使用した場合、悪路での曲げ変形や急速旋回時のバ
ックリング現象による座屈変形でコードに単純曲げある
いは圧縮を伴う曲げが負荷されても、各金属フィラメン
トに施された螺旋波状のくせによるばね効果で外部エネ
ルギーを吸収し、フィラメントに加わる外力を緩和する
働きがあり、繰り返し単純曲げあるいは圧縮曲げに対す
る耐疲労性が向上する。さらに、特開昭６２−１１７８
９３号や特開昭６２−２４３９２１号に開示されている
２本撚りコードでは、各フィラメントが連続的に相互接
触する。これに対し、本発明のコードは小さい螺旋波状
のくせを有しているので、不連続な接触状態を呈してお
り、接触部間においてフィラメント相互間に隙間が生じ
ている。この隙間を通してゴムの浸透が行なわれるため
前２者のコードに比べてゴム被覆率が良くなり、より一
層の耐食性向上を達成することができる。また、フィラ
メント相互の接触部分が非常に少なくなっているのでフ
レッチング摩耗が減少するという利点もある。特開平２
−２２９２８６号には２本の金属フィラメント間に部分
的に隙間を設けてゴム被覆率を改善したオープンタイプ
の金属コードが開示されているが、これは、本発明のよ
うに撚り合わせ以外の小さい螺旋波状のくせを施してい
ないので耐疲労性が悪い。

【００１７】金属フィラメントに小さい波状のくせ付け
を施したコードとして、特開平２−３０７９９４号は、
３本以上の金属フィラメントの内、少なくとも１本のフ
ィラメントを、一対のかみ合い状歯車の歯面間に通して
ここでジグザグ状にくせ付けしたのち撚り合わせ、フィ
ラメント間に設けた隙間によってゴム浸透性を改善する
ことを提案しているが、この方法では金属フィラメント
に付与された二次元に近い歯形部に応力が集中し、耐疲
労性が著しく低下する。実公昭６０−６４７５号も、ス
パイラル状にくせ付けした金属フィラメントをラッピン
グワイヤで並行に束ねてフィラメント間に隙間を生じさ
せた安価な金属コードを提案しているが、これは撚り合
わされていないので可撓性が充分ではなく、タイヤ製造
時の成型性やタイヤ走行時の乗心地性が悪くなるという
欠点がある。また、特公昭６３−６３２９３号には、く
せ付けされていない２本撚りのコアの周りに螺旋状にく
せ付けされた６本のフィラメントを撚り合わせた２層撚
り構造の金属コードが開示されているが、このコードは
撚り本数が多いので自動車タイヤの軽量化に適さず、コ
スト増にもつながる。さらに、くせ付けされていない２
本撚りのストランドをコアとして用いているので品質的
にも問題がある。

【００１８】本発明の金属コードは、このような問題点
をも解決し、耐疲労性や耐食性を向上させており、ゴム
物品の耐久性改善に優れた効果を奏する。

【００１９】ここで、撚り合わせ状態での螺旋波状のく
せについて、そのピッチｐを金属コードの撚りピッチの
０．２０〜０．５０倍、フィラメント径方向のくせ付け
高さｈを０．０５〜０．２５mmとしたのは以下の理由に
よる。即ち、ピッチｐが大き過ぎるとコード撚り合わせ
時に各種ガイドとの摩擦抵抗などによりくせが消える傾
向にあり、耐疲労性の向上効果が薄れる。また、そのピ
ッチｐが小さ過ぎると金属フィラメントに付加されるね
じれ量が大きくなってコード強力の低下が著しくなった
り、フィラメント間隙間が小さ過ぎてゴムの浸透性が低
下したりする。

【００２０】これらの不具合を回避する上での好ましい
値として、コード撚りピッチＰの０．２０〜０．５０倍
のくせ付けピッチを選んだ。また、くせ付けの径方向の
大きさ（くせ付け高さ）ｈは、大きくなるに従い外力に
対する緩和作用も増大し耐疲労性向上に効果があるの
で、波状のくせ付けを施した金属フィラメント間にゴム
が浸透できる隙間の大きさを考慮して、その下限を０．
０５mmとした。また、このくせ付け高さｈが過大である
とコード径が大きくなったり、コードの撚り均一性の維
持が難しくなったりするので、直径が一般的な範囲にあ
る金属フィラメントを用いてコードの撚りピッチを上記
の範囲に定めるケースでの上限を０．２５mmとした。

【００２１】一方、撚り合わせ状態で小さな波状のくせ
を保有させるために撚り合わせ前に行う波状のくせ付け
について、その高さｈ₁を０．１８〜．５０mm、螺旋波
の向きは撚り合わせ方向と同じ向きが好ましいとしたの
は以下の理由による。まず、螺旋波の向きを撚り合わせ
方向と同じにすることは極めて重要である。反対方向に
すると、螺旋波状のくせが撚り合わせ時に戻されてくせ
付けピッチが大きくなるので撚り合わせ状態のくせ付け
ピッチよりも更に細かい波状のくせを付ける必要があ
り、製造が難しくなるだけでなく、波状のくせの戻りも
不均一になり易く、特にバンチャー型撚り線機では撚り
が安定しにくい。同じ方向にすると、螺旋波状のくせが
撚り合わせ時に付加されてくせ付けピッチが小さくなる
ので、撚り合わせ状態のくせ付けピッチより大きい螺旋
波状のくせを付ければよく、製造が容易になる。また、
撚りも安定する。従って、撚り合わせ前の波状のくせ付
けピッチｐ₁は撚り合わせ時の付加量を考慮して撚り合
わせ状態のくせ付けピッチＰよりも大きくし、撚りピッ
チの０．２５〜１．０倍とした。また、くせ付け高さｈ
₁は、撚り合わせ過程でくせ付けピッチの減少に伴い小
さくなると共に、撚り合わせローラや撚り合わせ後の伸
直ローラ等の接触によるしごきでさらに低下するので、
これらの低下量を考慮して撚り合わせ状態のくせ付け高
さｈよりも大きい０．１８〜０．５０mmとした。

【００２２】なお、螺旋波状くせのくせ付けピッチ及び
くせ付け高さは図３に示すように定義するものである。

【００２３】金属フィラメントの直径は通常０．１〜
０．５mmの範囲のものが用いられる。本発明のように２
本の金属フィラメントを撚り合わせた金属コードではフ
ィラメント直径は０．２７〜０．３５mmの範囲がより好
ましい。また異径の金属フィラメントを撚り合わせても
よい。さらに、各金属フィラメントの撚りピッチも５〜
２０mmの範囲で同一にするのが望ましい。５mm未満では
コード製造時の生産性が低下し、逆に２０mmを越えると
コード切断時の端末ばらけや可撓性の低下が生じる。

【００２４】本発明のように２本撚りの場合、実用的に
は１０〜１６mmの撚りピッチが望ましい。

【００２５】

【実施例】直径が０．３mmのブラスめっきした金属フィ
ラメント２本を用いて、撚りピッチ１４mmで撚り合わ
せ、図１に示すような構造の螺旋波付きコード（Ｓ・
Ｃ）３を作成した（実施例１）。このコードは、撚り合
わせ状態で２本の金属フィラメント１、１が、撚りによ
るくせの外に、径方向くせ付け高さが共に０．０８mm、
くせ付けピッチがコード撚りピッチの０．３倍のくせを
有し、２重の螺旋を画いた状態になっている。即ち、各
金属フィラメントは、径ｄの円に内接してコード撚りピ
ッチの０．３倍のピッチで螺旋を画き、一方、径ｄの円
はコード径を決める径Ｄの円に内接してコードの撚りピ
ッチ（ここでは１４mm）で螺旋を画くため、フィラメン
トの各々は２重螺旋を画くことになる。

【００２６】また、同じ金属フィラメントを用いて撚り
合わせ状態でのくせ付け高さが０．１０mm、くせ付けピ
ッチがコード撚りピッチの０．５倍となるＳ・Ｃ（実施
例２）、くせ付け高さが０．２０mm、くせ付けピッチが
コード撚りピッチの０．３倍となるＳ・Ｃ（実施例
３）、並びにくせ付け高さが０．０４mm、くせ付けピッ
チがコード撚りピッチの０．６倍となるＳ・Ｃ（比較例
２）も作った。

【００２７】さらに、比較例１として図２に示す従来の
１×２×０．３０の撚り構造のコンパクトコード（Ｃ・
Ｃ）４も用意した。

【００２８】また、直径が０．２８mmのブラスめっきし
た金属フィラメント２本を用いて、撚りピッチ１２mmで
撚り合わせ、上記と同様の螺旋波付きコード（Ｓ・Ｃ）
を作成した（実施例４）。

【００２９】このコードは、撚り合わせ状態で２本の金
属フィラメント１、１が、径方向くせ付け高さが共に
０．０７mm、くせ付けピッチがコード撚りピッチの０．
３倍のくせを有し、２重の螺旋を画いた状態になってい
る。

【００３０】また同じ金属フィラメントを用いて撚り合
わせ状態でのくせ付け高さが０．１２mm、くせ付けピッ
チがコード撚りピッチの０．５倍となるＳ・Ｃ（実施例
５）、くせ付け高さが０．２２mm、くせ付けピッチがコ
ード撚りピッチの０．３倍となるＳ・Ｃ（実施例６）並
びにくせ付け高さが０．０４mm、くせ付けピッチがコー
ド撚りピッチの０．６倍となるＳ・Ｃ（比較例４）も作
った。

【００３１】さらに、比較例３として図２に示す従来の
１×２×０．２８の撚り構造のコンパクトコード（Ｃ・
Ｃ）４も用意した。

【００３２】次に、これ等の試料を用いて、耐食性の代
用特性であるゴム中に埋設したときのゴム被覆率を測定
し、また、耐疲労性の代用特性としてコード単体での屈
曲疲労試験、並びにコードとゴムの複合体についてのコ
ード軸方向圧縮疲労試験を実施した。その結果を表１に
示す。

【００３３】同表から判るように、実施例１〜６は、比
較例１、３の従来コードに比べてゴム浸透性が改善さ
れ、ゴム被覆率が非常に良くなっている。また、屈曲疲
労試験及び圧縮疲労試験による耐疲労性も比較例１、２
又は３、４より優れた結果が得られている。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属コー
ドは、撚り合わせ後に小さい螺旋波状のくせを保有する
２本の金属フィラメントから構成されているので、単純
曲げや圧縮曲げによる耐疲労性が向上し、さらにフィラ
メント間に設けられた隙間によりゴム被覆率が改善され
耐食性向上やフレッチング摩耗減少にも効果がある。従
って、上記の金属コードとゴムによって構成されるタイ
ヤ、コンベヤベルト、高圧ホースなどの複合体は、耐疲
労性、耐食性が高まって耐久性が向上し、軽量化も実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属コードの一例を示す図であり、
（ａ）は外観を、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線部の断面
を、（ｃ）は同じくｃ−ｃ線部の断面を表わしている。

【図２】従来の２本撚りコンパクトコードを示す図であ
り、（ａ）は外観を、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線部の断
面を、（ｃ）は同じくｃ−ｃ線部の断面を表わしてい
る。

【図３】螺旋波状のくせ付けを施した金属フィラメント
の平面図

【図４】１×５のクローズドコードの断面図（ａ）と、
１×４のクローズドコードの断面図（ｂ）

【図５】１×５のオープンコードの断面図

【図６】２（平行）＋２コードの断面図

【符号の説明】

１小さい螺旋波状のくせ付けをした金属フィラメント２小さい螺旋波状のくせ付けをしていない金属フィラ
メント３金属コード（Ｓ・Ｃ）４金属コード（Ｃ・Ｃ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６０Ｃ 9/00 8408−3Ｄ 9/20 8408−3ＤＣ０８Ｊ 5/06 7188−4Ｆ // Ｂ２９Ｂ 11/16 7722−4Ｆ (72)発明者河村和彦明石市東朝霧丘３番16号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の金属フィラメントを撚り合わせて
成る金属コードであって、両金属フィラメントが撚り合
わせ状態において撚り合わせくせ以外にピッチｐがコー
ド撚りピッチＰの０．２０〜０．５０倍、フィラメント
径方向の高さｈが０．０５〜０．２５mmで波の巻き方向
が撚り合わせ方向と同じ向きの螺旋波状のくせを有して
いることを特徴とする金属コード。
【請求項２】前記金属フィラメントは、ピッチｐ₁が
撚りピッチＰの０．２５〜１．０倍、フィラメント径方
向の高さｈ₁が０．１８〜０．５０mmで波の巻き方向が
撚り方向と同じ螺旋波状のくせを事前に施してこれらを
撚り合わせてある請求項１記載の金属コード。
【請求項３】請求項１記載の金属コードを補強材とし
て天然ゴム又は合成ゴムを主体とするゴム中に埋設して
作られているタイヤ、コンベヤベルト、高圧ホース等の
複合物。