JPH055288A - スチ−ルコ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撚り線相互間隙へのゴム充填率が高い耐久性
に優れたスチ−ルコ−ドを提供することを目的とする。 【構成】 本発明のスチ−ルコ−ドは、コアストランド
および外周ストランドからなり、コアストランドは、芯
部に位置する同径の３本の第１撚り線と、３本の第１撚
り線を取り囲むように、３本の第１撚り線とともに撚り
合わされ、第１撚り線よりも細径の９本の第２撚り線
と、を有し、外周ストランドは、第２撚り線を取り囲む
ように、第２撚り線の撚りとは異なる方向に撚り合わさ
れ、相互間に隙間を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用タイヤのカ−カ
ス、ベルト、ブレ−カ−等の部品の補強材に用いられる
スチ−ルコ−ドに係り、とくに大型車両のタイヤカ−カ
スに用いられるスチ−ルコ−ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】スチ−ルラジアルタイヤは、スチ−ル素
線（フィラメント）と充填ゴムの両者の有する材料特性
の利点を組み合わせたものである。とくに、加工性およ
び耐久性の向上を図る観点から、スチ−ル素線のもつ剛
性とゴムのもつ柔軟性とのバランスが考慮され、全体に
対するスチ−ル素線の占有率が決定される。米国特許3,
726,078 号公報には、タイヤのカ−カス、ベルト、ブレ
−カ−などにスチ−ルコ−ドを用いる技術が開示されて
いる。

【０００３】図１３に示すように、米国特許4,158,946
号公報には、（３＋９＋１５）の三層ストランド構造の
スチ−ルコ−ドが開示されている。しかしながら、この
三層ストランド構造のスチ−ルコ−ドは、各層間の空隙
が大きくなりすぎ、ゴムが充填されない未充填部分が多
く発生する。このため、素線がゴムから離れる所謂セパ
レ−ツ現象が起こりやすい。

【０００４】図１４，１５に示すように、実開昭６３−
１８６７９８号公報には、同径の素線からなる二層スト
ランド構造のスチ−ルコ−ドが開示されている。このよ
うな（１２＋ｎ）の二層ストランド構造とすると、スト
ランド相互間へのゴムの充填状態は改善されるが、コア
部へのゴムの充填が不十分になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】素線とゴムとの密着性
は、素線の表面状態およびゴムの充填状態により影響を
受ける。このため、コア部へのゴムの充填が不十分な場
合に、使用中（車両の走行など）に繰り返し圧縮や引張
り曲げを受けると、コア部中心３本の素線がゴム内で動
き回り、素線同士が互いにこすれ合って摩耗する所謂フ
レッティングが発生する。フレッティングが生じると、
タイヤの耐久性が著しく劣化する。

【０００６】とくに、上記スチ−ルコ−ドでは、コア素
線の外側の９本（サイドワイヤ）が互いに密着するた
め、コア中心３本素線へのゴムの浸透性が悪い。例え
ば、タイヤにクギが突き刺さり、スチ−ルコ−ドまで達
するとクギを介して水分が短時間で侵入し、ゴムで充填
されていないスチ−ルコ−ド内部の空隙部を伝わってス
チ−ルコ−ド全長にわたって腐食することになる。

【０００７】また、コア中心３本素線に対する中間層お
よび最外層の素線による締め付け力が弱いと、コア中心
３本素線の端部がタイヤ表面から外に飛び出し、タイヤ
の重大欠陥につながることがある。

【０００８】この発明の目的は、所望の強度を確保しつ
つ、素線間へのゴム充填率が高く、耐久性に優れるスチ
−ルコ−ドを提供することを目的とすることにある。と
くに、大型車両用タイヤを補強するに十分な強度を有
し、かつ、加工性にも優れたスチ−ルコ−ドを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】この発明に係
るスチ−ルコ−ドは、芯部に位置する同径の３本の第１
撚り線と、前記３本の第１撚り線を取り囲むように、前
記３本の第１撚り線とともに撚り合わされ、前記第１撚
り線よりも細径の９本の第２撚り線と、前記第２撚り線
を取り囲むように、前記第２撚り線の撚りとは異なる方
向に撚り合わされ、相互間に隙間を有する外周撚り線
と、を有することを特徴とする。各撚り線に用いるワイ
ヤフィラメントの径は、１mm以下、好ましくは０．１０
〜０．３５mmであることが望ましい。また、各撚り線と
ゴムとの相互密着性を高めるために、ワイヤフィラメン
トに黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）のようなメッキを施すこと
が好ましい。

【００１０】この発明に係るスチ−ルコ−ドにおいて
は、加硫時に流動化したゴムは、先ず外周撚り線の相互
間隙から内部へ侵入し、さらに第２撚り線の相互間隙か
ら芯部に侵入する。このため、芯部の第１撚り線の相互
間隙にいたるまでゴムが十分に充填され、撚り線とゴム
との密着性に優れたスチ−ルコ−ドを得ることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の種々の実施例について、添
付の図面を参照しながら説明する。先ず、図１〜３を参
照しながら、スチ−ルコ−ド製造用のダブルツイスタ−
について説明する。

【００１２】図１に示すように、ダブルツイスタ−は、
同一軸線上に配置され、その軸線を中心として公転する
第１および第２のタ−ンロ−ル１４ａ，１４ｂを備えて
いる。さらに、第１および第２のタ−ンロ−ル１４ａ，
１４ｂの間には巻取ボビン１６が設けられている。

【００１３】ダブルツイスタ−の本体フレ−ムは、中空
状の１対のスピンドル１２ａ，１２ｂによりフレ−ム１
１に回転可能に支持されている。これら１対のスピンド
ル１２ａ，１２ｂの相互間にはル−プ１３ａ，１３ｂが
掛けわたされている。一方のスピンドル１２ａには第１
のタ−ンロ−ル１４ａが設けられ、他方のスピンドル１
２ｂには第２のタ−ンロ−ル１４ｂが設けられている。

【００１４】図３に示すように、第１および第２のタ−
ンロ−ル１４ａ，１４ｂは、周面がテ−パ状の円錐台形
に形成され、その中心の回転軸線が垂直軸に対して所定
角度をもって傾むいている。なお、巻取ボビン１６は、
タ−ンロ−ル１４ａ，１４ｂの公転とは無関係に一定の
姿勢を保つように設けられている。

【００１５】図１に示すように、スピンドル１２ａ，１
２ｂの対向端部間でル−プ１３ａ，１３ｂの内側にはク
ル−ドル１５が設けられている。クル−ドル１５は、ス
ピンドル１２ａ，１２ｂの回転とは無関係に常に一定の
姿勢を保つように、スピンドル１２ａ，１２ｂに対して
回転可能に支持されている。

【００１６】クル−ドル１５の内部には、巻取ボビン１
６、キャプスタン１７ａ，１７ｂ、オ−バ−ツイスタ１
８、ロ−ル１９、並びにトラバ−サ−２０が設けられて
いる。

【００１７】ワイヤ供給部２５がスピンドル１２ａ，１
２ｂの上流側に設けられている。ワイヤ供給部２５は複
数のボビン２６を有しており、各ボビン２６から撚り口
ダイ（ボイス）３５に向かってワイヤフィラメントまた
はストランドが連続的に繰り出されるようになってい
る。

【００１８】フレ−ム１１にはワイヤの集束部として鏡
板３４および撚り口ダイ３５が設けられている。各ワイ
ヤは、集束部３４，３５を通過すると、第１タ−ンロ−
ル１４ａ、ル−プ１３ａ，第２タ−ンロ−ル１４ｂを次
々に経由してクル−ドル１５内に導入されるようになっ
ている。

【００１９】図２に示すように、クル−ドル１５内に導
入されたワイヤ束は、キャプスタン１７ａ，１７ｂから
オ−バ−ツイスタ１８を通過し、さらに、ならしロ−ル
１９を経由するように掛けわたされている。さらに、ワ
イヤ束は、ならしロ−ル１９およびキャプスタン１７
ａ，１７ｂを通過後、トラバ−サ２０を経て巻取ボビン
１６に巻き取られるようになっている。次に、図４〜７
および表１を参照しながら、実施例１のスチ−ルコ−ド
を製造する場合について説明する。 ［ワイヤフィラメントの製造］

【００２０】ＪＩＳＧ３５０６に規定するＳＷＲＨ７２
Ａの線材を伸線加工し、直径１．０mmとする。この裸ワ
イヤを熱処理した後に、ピロリン酸銅溶液の槽および硫
酸亜鉛溶液の槽にそれぞれ浸漬し、電気メッキした。さ
らに、メッキワイヤを所定条件で加熱し、メッキ層を合
金化した。なお、メッキはＣｕを約６３重量％含む組成
である。

【００２１】その後、さらにワイヤを伸線加工し、直径
０．２０mmおよび０．２１mmのワイヤとした（引張強度
レベルは約２８０〜２９０kgf／mm² ）。このときのメ
ッキ厚さは約０．２μｍである（工程１０１）。［撚り
線の製造］

【００２２】スピンドル１２ａ，１２ｂを正転方向に回
転させると、この回転軸線を中心としてタ−ンロ−ル１
４ａ，１４ｂ及びル−プ１３ａ，１３ｂが一定速度で公
転する。各ボビン２６からフィラメントワイヤ５１，５
２を引き出し、鏡板３４および撚り口ダイ３５を通過さ
せ、一本のワイヤ束５０とする。このとき、各ワイヤ５
１，５２は、撚り合わせしやすい形状になるように予め
形付けされる（工程１０２）。

【００２３】３個のボビン２６からそれぞれ引き出され
る内側ワイヤ５１と、９個のボビン２６からそれぞれ引
き出される外側ワイヤ５２と、の長さバランスを最適な
ものに調整する。このとき、各ワイヤ５１，５２のテン
ションバランスをも制御する。

【００２４】ワイヤ束５０は、スピンドル１２ａ内に入
り、キャプスタン１７ａ，１７ｂにより順次引き取られ
つつ、さらに第１タ−ンロ−ル１４ａ、一方のル−プ１
３ａ、第２タ−ンロ−ル１４ｂを通過する間に、ダブル
ツイストされる（工程１０３）。すなわち、第１タ−ン
ロ−ル１４ａの部分においては、ワイヤ束５０はテ−パ
状ロ−ル面に沿って小径側の方向に転がりながら進み、
タ−ンロ−ル１４ａへの進入側ではワイヤ束５０に撚り
が入り、ロ−ル１４ａからの退出側ではワイヤ束５０の
撚りが抜ける。このため、ワイヤ束５０の進行方向と逆
の方向に撚りが送られる結果となる。ここで、製造すべ
きスチ−ルコ−ドの撚りの最終のピッチをＰとすると、
ワイヤ束が第１タ−ンロ−ル１４ａを通過する際に１回
目の撚りが加わり、そのピッチが２Ｐとなる。

【００２５】同様に、第２タ−ンロ−ル１４ｂの部分に
おいても、上述と同じ動作を経て、ワイヤ束５０の進行
方向と逆の方向に撚りが送られる。これにより、第２の
タ−ンロ−ル１４ｂを通過する際に２回目の撚りが加わ
り、そのピッチがＰとなる。

【００２６】さらに、第２タ−ンロ−ル１４ｂを通過し
た後に、ワイヤ束５０は、キャプスタン１７ａ，１７ｂ
を介してオ−バ−ツイスタ−１８に入る。このオ−バ−
ツイスタ−１８によりワイヤ束５０の回転性がコントロ
−ルされる。

【００２７】次いで、ワイヤ束５０は、ならしロ−ル１
９に入る。このならしロ−ル１９によりワイヤ束５０に
真直性を与えた後に、これを巻取ボビン１６に巻き取る
（工程１０３）。

【００２８】図５，６に示すように、最終的にワイヤ束
５０は、所望の撚りピッチの（３×０．２１／９×０．
２０）撚り線となる。因みに、このような構造のコアス
トランド５０は、米国特許4,783,955 号公報に記載され
ているように、小型又は中型車両用タイヤのベルト部等
にそのままスチ−ルコ−ドとして用いられる。 次に、
筒型撚線機（図示せず）を用いてコアストランド５０の
外側に複数本の素線５３を所定のピッチで撚り合わせる
（工程１０４）。なお、外層撚り線５３の撚りをコアス
トランド５０の撚りとは逆向きとする。これにより最終
的に、図７および表１に示すように、（３×０．２１／
９×０．２０＋１３×０．２２）のコ−ドＣ４を形成し
た。生ゴム、カ−ボンブラック、硫黄、加硫促進剤、そ
の他の調整剤を混ぜ合わせ、所定成分の生ゴムコンパウ
ンドを調合する（工程１０５）。

【００２９】クリ−ルスタンドに掛けられた数百のリ−
ル（図示せず）からそれぞれスチ−ルコ−ドを引き出
す。このとき、カレンダ−ロ−ルの間を通過するスチ−
ルコ−ドに上下からゴムコンパウンドを被せながら平行
に引き出し、シ−ト状にして巻き取る（工程１０６）。
これをカレンダリングという。次に、このカレンダ−シ
−トを引き出しながら所定の長さに裁断し、さらに裁断
されたシ−ト同士をジョイントして１条のシ−トにす
る。

【００３０】さらに、タイヤ成形機において、このシ−
トやその他のタイヤ材料を組み合わせてタイヤの形に仕
上げる（工程１０７）。これをグリ−ンタイヤという。
最後にグリ−ンタイヤをタイヤモ−ルド中で内圧を加
えながら約１５０℃の温度で加硫する（工程１０８）。
所定時間加硫した後、モ−ルドからタイヤを取り出し、
冷却する（工程１０９）。

【００３１】加硫により生ゴムコンパウンドが流動化し
て、スチ−ルコ−ドの外周撚り線５３の隙間Ｓ₁ を通っ
てコ−ドＣ４のコア部に侵入する。さらに、流動状態の
生ゴムコンパウンドは、図５及び図７に示すコア部の隙
間Ｓ₂ を通って最芯部の撚り線５１に接触する。

【００３２】生ゴムコンパウンドが各ワイヤ５１，５
２，５３のメッキに接触すると、コンパウンド中の硫黄
がメッキ中のＣｕと反応し、強固な化合物層が形成され
る。モ−ルドから加硫タイヤを取り出し、冷却する（工
程１０９）。これによりコ−ドの各ワイヤ５１，５２，
５３とゴムとが強固に接着される。

【００３３】さらに、上記スチ−ルコ−ドＣ４と実質的
に同様の製造方法を用いて、図８、図９及び図１０に示
すような他のスチ−ルコ−ドＣ５，Ｃ６をそれぞれ作製
した。このようにして得られた種々のスチ−ルコ−ドの
構成を表１に示す。

【００３４】表１中の実施例１〜６および比較例１〜３
は、それぞれ下記のスチ−ルコ−ドに対応する。なお、
表１中の各項目について一例を説明すると、「撚りピッ
チ１２／１８」の表示はコアストランドの撚りピッチが
１２mmで、外周ストランドの撚りピッチが１８mmである
ことを意味する。また、「撚り方向Ｓ／Ｚ」の表示はコ
アストランドの撚りと外周ストランドの撚りとが逆向き
であることを意味する。また、「芯部の素線の増径率」
の表示は、コアストランドにおけるサイド部９本のワイ
ヤ径Ｄ₂ に対する最芯部３本のワイヤ径Ｄ₁ の増加率、
すなわち式（Ｄ₁ −Ｄ₂ ）／Ｄ₂ ×１００（％）で求め
られる値を意味する。また、「外層素線の隙間率」の表
示は、外周ストランドの各素線の中心を通る同心円上に
おいて素線相互間の隙間Ｓ₁ の合計が同心円に占める割
合を意味する。実施例１〜３は、図７に示すスチ−ルコ
−ドＣ４に対応する。実施例４は、図８に示すスチ−ル
コ−ドＣ５に対応する。スチ−ルコ−ドＣ５において
は、１２本のワイヤ５４を用いて外周ストランドを構成
している。実施例５は、図９に示すスチ−ルコ−ドＣ６
に対応する。スチ−ルコ−ドＣ６においては、１４本の
ワイヤ５５を用いて外周ストランドを構成している。実
施例６は、図１０に示すように、前述のスチ−ルコ−ド
Ｃ５にさらにラッピングワイヤ５６をスパイラル状に巻
き付けたものに相当する。比較例１は、図１３に示すス
チ−ルコ−ドＣ１に対応する。比較例２は、図１４に示
すスチ−ルコ−ドＣ２に対応する。比較例３は、図１５
に示すスチ−ルコ−ドＣ３に対応する。

【００３５】次に、図１１、図１２および表２を参照し
ながら、上記の種々のスチ−ルコ−ドについて耐久性試
験および空気透過試験を実施した場合についてそれぞれ
説明する。 ［耐久性試験］

【００３６】図１１は、疲労試験装置の概要図である。
スチ−ルコ−ドＣ１〜Ｃ６をそれぞれ長尺のゴムコンパ
ウンド２０９に埋め込み、加硫してサンプルを作製し
た。サンプルコ−ドの一端を固定部材２０３に固定し、
他端を重り２０５に接続した状態で、３個１組のロ−ル
２０２によりサンプルコ−ドに繰り返し引っ張り・圧縮
曲げ応力を付与した。各ロ−ル２０２の直径は１インチ
であり、３個が同時に水平方向に往復移動するようにな
っている。重り２０５の重量はコ−ド破断荷重の１０％
である。

【００３７】表２に示すように、実施例１〜６の試験結
果は比較例１〜３のそれよりも良好か又は同等となっ
た。なお、表２中の耐久性指数は、比較例１のサンプル
コ−ドＣ１が疲労破断するまでの繰り返し数を１００と
した場合に、これを基準として各サンプルコ−ドの破断
までの繰り返し数の割合を示す指数である。 ［空気透過試験］

【００３８】図１２は、空気透過量測定試験装置の概要
図である。スチ−ルコ−ドＣ１〜Ｃ６をそれぞれゴムパ
ウンド中に埋め込み、加硫してゴムブロックサンプル３
０４を作製した。サンプルコ−ドの埋め込み長さは１４
mmであり、その両端はゴムブロック３０４から突出して
いる。サンプルコ−ドの下端にはパイプ３０３が接続さ
れ、上端にはメスシリンダ３０５が被せられている。パ
イプ３０３には圧縮エアが供給されるようになってい
る。このようなサンプルを水槽３０１に沈め、圧力０．
５ kgf／cm² の圧縮エアをサンプルコ−ドの下端から１
分間送り、リ−クエア３０２の量を測定した。

【００３９】表２に示すように、実施例１〜６の試験結
果は比較例１〜３のそれよりも良好か又は同等となっ
た。なお、表２中の空気透過量指数は、比較例１のサン
プルコ−ドＣ１のリ−クエア量を１００とした場合に、
これを基準として各サンプルのリ−クエア量の割合を示
す指数である。

【００４０】上記実施例のスチ−ルコ−ドによれば、コ
アストランドの各サイドフィラメント５２が互いに間隙
Ｓ₂ をもって離間しているので、加硫時のゴムが芯フィ
ラメント５１のほうまで良好に浸透する。このため、釘
などが突き刺さったときに、タイヤコ−ド内部への水分
の伝播が妨げられ、スチ−ルコ−ド全長にわたる致命的
な錆が発生しない。このため、タイヤの耐久性が飛躍的
に向上する。

【００４１】また、上記実施例のスチ−ルコ−ドによれ
ば、コアストランドの各サイドフィラメント５２が互い
に離間して密着せず、引張り、曲げ、圧縮などの繰り返
し力を受けた場合に、フィラメント同士が互いに擦れ合
わなくなる。このようにフレッティング摩耗が実質的に
防止されるので、耐疲労性が大幅に向上する。

【００４２】また、上記実施例のスチ−ルコ−ドによれ
ば、コアストランドの各サイドフィラメント５２が互い
に密着せず、その内側の芯フィラメント５１に対する締
付力が増大すること、および、侵入したゴムに押さえつ
けられることのために、芯フィラメント５１のずれ動き
を防止することができる。比較例２および３は、このよ
うな点で欠点がある。また、サイドフィラメント相互間
にゴムが十分に浸透するので、各フィラメントとゴムと
の密着性が強化され、セパレ−ツ現象が有効に防止され
る。

【００４３】ところで、比較例１のスチ−ルコ−ドＣ１
を製造するには、コア素線２の撚り合わせ、中間素線３
の撚り合わせ、および外層素線４の撚り合わせ、の三つ
の撚合工程を要する。これに対して、実施例１〜５のス
チ−ルコ−ドを製造するには、コア素線５１，５２の撚
り合わせ、および外層素線５３の撚り合わせ、の二つの
撚合工程でよい。このため、従来に比べて製造コストを
大幅に低減することができた。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】本発明のスチ−ルコ−ドによれば、コア
ストランドのサイドフィラメントが互いに適正な間隔で
離れていること、および、外層素線間にも隙間を設けて
いることにより、撚り線の相互間隙へのゴムの浸透が良
好になり、芯部にいたるまでゴム／ワイヤ間が強固に接
着される。

【００４７】このため、本発明のスチ−ルコ−ドは耐久
性に優れる。とくに、トラックなどの大型車両用タイヤ
のカ−カスの補強に用いると、長期間にわたり安定に使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダブルツイスタ−の一部を切り欠いて示す概略
構成図。

【図２】ダブルツイスタ−におけるキャプスタン、オ−
バ−ツイスタ−及び、ならしロ−ルの配置状態を示す斜
視図。

【図３】ストランドの撚りピッチの調整を説明するため
に、ダブルツイスタ−の一部を示す模式図。

【図４】スチ−ルコ−ド及びこれを用いたタイヤのカ−
カス部の製造方法を説明するフロ−チャ−ト。

【図５】本発明の実施例に係るコアストランドの横断面
図。

【図６】本発明の実施例に係るコアストランドの斜視
図。

【図７】本発明の実施例に係るスチ−ルコ−ドを示す横
断面図。

【図８】本発明の実施例に係るスチ−ルコ−ドを示す横
断面図。

【図９】本発明の実施例に係るスチ−ルコ−ドを示す横
断面図。

【図１０】本発明の実施例に係るスチ−ルコ−ドを示す
横断面図。

【図１１】耐久性試験装置を示す概要図。

【図１２】空気透過量測定装置を示す概要図。

【図１３】従来のスチ−ルコ−ドを示す横断面図。

【図１４】従来のスチ−ルコ−ドを示す横断面図。

【図１５】従来のスチ−ルコ−ドを示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１２ａ，１２ｂ；スピンドル、１３ａ，１３ｂ；ル−
プ、１４；タ−ンロ−ル、１５；クル−ドル、１６，２
６；ボビン、１７ａ，１７ｂ；キャプスタン、１８；オ
−バ−ツイスタ、１９；ならしロ−ル、２０；トラバ−
サ−、２５；ワイヤ供給部、Ｃ４〜Ｃ６；スチ−ルコ−
ド、５０；コアストランド、５１；第１撚り線、５２；
第２撚り線、５３，５４，５５；外周撚り線、５６；ラ
ッピングワイヤ（被覆材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 芯部に位置する同径の３本の第１撚り線
   と、前記３本の第１撚り線を取り囲むように、前記３本
   の第１撚り線とともに撚り合わされ、前記第１撚り線よ
   りも細径の９本の第２撚り線と、前記第２撚り線を取り
   囲むように、前記第２撚り線の撚りとは異なる方向に撚
   り合わされ、相互間に隙間を有する外周撚り線と、を有
   することを特徴とするスチ−ルコ−ド。 【請求項２】 第２撚り線に対する第１撚り線の増径率
   を５〜１５％とすることを特徴とする請求項１記載のス
   チ−ルコ−ド。 【請求項３】 第１撚り線、第２撚り線、および外周撚
   り線のそれぞれの径が、０．１０〜０．３５mmの範囲で
   あることを特徴とする請求項１記載のスチ−ルコ−ド。