JPH06173179A - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコード

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JPH06173179A
JPH06173179A JP4321995A JP32199592A JPH06173179A JP H06173179 A JPH06173179 A JP H06173179A JP 4321995 A JP4321995 A JP 4321995A JP 32199592 A JP32199592 A JP 32199592A JP H06173179 A JPH06173179 A JP H06173179A
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steel
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core
filament
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Shoichi Yamashita
尚一 山下
Yoshitaka Sato
至孝 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品
の補強材として使用されるスチールコードの、耐久性そ
して強力保持性の向上をはかる。 【構成】 複数本のスチールフィラメントからなるコア
２と、このコア２のフィラメント径よりも小さい径のス
チールフィラメントを少なくとも１本は含む多数本のス
チールフィラメントをコア２のまわりに配列してなるシ
ース３とを、同一方向かつ同一ピッチで撚り合わせたス
トランド１を、複数本撚り合わせてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤや工
業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチ
ールコードに関し、特に耐久性そして強力保持性の向上
をはかろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】ゴム物品補強用スチールコードの主に耐
久性を低下させる原因として、コード内のスチールフィ
ラメント同士のこすれ、いわゆるフレッティング摩耗が
占める割合が高く、このフレッティング摩耗を回避する
コード構造としては、コード内部へのゴムの浸透を促進
するのが有効であることから、このゴム浸透を充分に得
るための撚り構造、いわゆるゴムペネ構造についての数
多くの提案がなされている。このゴムペネ構造コードは
スチールフィラメント間にゴム層が介在するため、フレ
ッティング摩耗が生じにくいと考えられて来た。例え
ば、乗用車用ラジアルタイヤのベルト層に用いられるよ
うな単撚り構造コードにあってはコード内部へのゴム浸
透が容易に生じて、スチールフィラメントを完全にゴム
で被覆させることができる。
【０００３】しかしながら、トラックバス用やライトト
ラック用、特にオフロード用タイヤのカーカスプライに
供するような、多層撚りまたは多層撚りしたストランド
の複数本を撚り合わせた、複撚りコードにおいては、コ
ード内層まで完全にゴムを浸透させるのは極めて難し
く、このようなコードではゴムペネ構造による耐フレッ
ティング摩耗性の改善代はわずかである。
【０００４】ちなみにより完全なゴム浸透を得るには、
スチールフィラメントのらせん半径を大きくしてスチー
ルフィラメント間に充分な間隙をあける必要があるとこ
ろ、複撚りコードに対して、このような撚り構造（いわ
ゆるルーズ撚り構造）を適用しようとすると、コードを
引張った際の引き揃えが不均一となることによる、不均
等張力のため、構成フィラメントのある部分で早期に破
断するうれいが強まる。
【０００５】結局複撚りコードにあっては、コード内部
へのゴム浸透によって、耐久性、そして強力保持性を向
上させることは困難であったのである。
【０００６】他方、同一線径のスチールフィラメントを
同一撚り方向かつ同一撚りピッチで撚り合わせたストラ
ンドを用いて、１本のストランドのまわりに６本のスト
ランドを撚り合わせてなる金属コードが、実公平３ー51
359 号公報に提案され、これにつき生産性の観点より有
利である旨も開示されている。
【０００７】しかしながら、ストランドを構成するフィ
ラメントが同一線径の場合、この種の同一方向かつ同一
ピッチでの撚り構造（以下従来コンパクト構造と示す）
のストランド、例えば１×12構造は、これに対応する従
来の３＋９構造タイプのストランドと対比して、その耐
久性は大幅に劣ることが、問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記のよう
に複撚り構造コードの各ストランドにおける、撚りピッ
チを等しくしたコンパクト構造は、そのコアとシースの
スチールフィラメント間が完全に線接触するためコード
を引張った際に発生するコアおよびシース間の接触圧は
小さい。従って張力下でのコードの曲げ変形時における
スチールフィラメント間摩擦が小さくなるため、フィラ
メントに発生するひずみおよびフレッティングが小さ
く、耐久性および強力保持性も良いと予想されていた。
【０００９】ところが通常の３＋９構造ではシースフィ
ラメント間のどこかの部分に間隙が開くのに反し、コン
パクト構造ではシースのスチールフィラメント相互間に
間隙が全くなく、またこのスチールフィラメント断面の
楕円性を考慮すると、むしろシースとコアとの間に、空
隙が開いてその結果シースの層内でスチールフィラメン
ト同志はぶつかり合うような配置となる。
【００１０】これにより、コードに張力を加えた際コア
およびシース間接触圧はたしかに小さいが、シース層内
において隣り合うスチールフィラメント相互間に大きな
接触圧が発生し、その部分のフレッティングを核として
クラックが進展し、フィラメントが破壊するに至る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、フィラメン
ト張力負担の均一性を保ちながら、コードの耐久性およ
び強力保持性を改良することがねらいであり、ここにま
ず張力均一性を得るためルーズ撚り構造の代わりに比較
的緊密な構造とするわけであるが、この場合すでに触れ
たとおりコード内にゴムはほとんど浸透しない。
【００１２】しかし撚りピッチを改良し、スチールフィ
ラメント同志の接触面積を増大させることによって接触
圧を下げる方向で耐久性を高め得る。この点において、
従来コンパクト撚り構造は最も有利な傾向にあるが、特
定部分（シース層内の隣接スチールフィラメント間）で
逆に接触圧が増大するという弱点をもつのはすでに述べ
た。
【００１３】この弱点については以下に述べるように、
コアとは異なる線径のスチールフィラメントをシースに
組合わせることの有効性が知見された。すなわちこの発
明は、複数本のスチールフィラメントからなるコアと、
このコアのフィラメント径よりも小さい径のスチールフ
ィラメントを少なくとも１本は含む多数本のスチールフ
ィラメントをコアのまわりに配列してなるシースとを、
同一方向かつ同一ピッチで撚り合わせたストランドを、
複数本撚り合わせてなるスチールコードである。
【００１４】さて図１に、この考案に従うゴム物品補強
用スチールコードの断面を、撚り構造７×12＋１につい
て示し、このコードは12本のスチールフィラメントを撚
り合わせたストランド１を７本撚り合わせて成る。各ス
トランド１は、図２に斜線で示した３本のスチールフィ
ラメントでコア２を形成し、これらのコア２のまわりで
互いに隣接して配列した、９本のスチールフィラメント
がシース３を形成し、コア２の各スチールフィラメント
は同径とするが、シース３を構成するスチールフィラメ
ントのうち、少なくとも１本のスチールフィラメントの
線径dsを、コア２のスチールフィラメントの線径dcより
も細く、好ましくはdc/ds 比が1.03〜1.25の範囲内のも
のとする。
【００１５】上記の構造になるストランド１は、図１の
各配置の下で、７本を撚り合わせてコードとなる。ここ
で、７本のストランド１を撚り合わせるに当たり、その
撚り方向は、図３に示すように、各ストランド１の撚り
方向と一致させることが、肝要である。さらに、図４に
示すように、コードの中心に位置するストランド１の軸
線Ｌと、その周りに配置されたストランド１の軸線との
距離をＲとし、そしてコードの撚りピッチをＳとしたと
きに、
【数１】α＝tan(Ｓ／２πＲ） で示される撚り角αを、70〜85°の範囲にすることが、
好ましい。
【００１６】また、撚り合わされたコードは、さらにそ
の周囲にラップフィラメント４を巻付けて製品コードと
する。
【００１７】
【作用】さて一般に複撚り構造コードを引張ると、その
ストランドを形成するらせん状のフィラメントには、コ
ードの中心方向へ向かおうとする力が働き、各層間のス
チールフィラメント同志には接触圧が発生する。このス
チールフィラメント間接触圧はコードが曲げ変形する際
のスチールフィラメントの移動を摩擦力により拘束して
スチールフィラメントのひずみを増大させ、また接触部
でフレッティング摩耗を生じさせる原因となる。
【００１８】いま２層撚りストランドの撚りピッチをコ
アについてPc、シースはPsとすれば、従来のこれら多層
撚りストランドの撚りピッチは、
【数２】Pc : Ps ＝ 1 : 2 の近辺で用いられることが多かったのに対し、この撚り
ピッチの比を１：１に近づけていくと、各層間のスチー
ルフィラメント同志は線接触に近づいて接触長さが長く
なり、接触圧が低減される。この接触長さは各層の撚り
ピッチを同一にした、従来コンパクト撚り構造としたと
き、最も長くなって、接触圧は最小となる。このとき、
コアおよびシース間のフレッティング摩耗が著しく低減
される反面、従来コンパクト撚り構造ではなお耐久性を
低下させる重大な欠点があることは、すでに触れたとこ
ろである。
【００１９】すなわち従来コンパクト撚り構造において
は、シースの隣り合うスチールフィラメント間の接触圧
力が大きく、そこで激しいフレッティングを生じ、その
部分を核としてフィラメント破断が起り、その結果コー
ドの耐久性は従来コード対比で低下したのである。
【００２０】それと云うのは、コード横断面におけるス
チールフィラメントの断面形状は楕円に近く、その形状
の真円からのずれは、従来コンパクトでは撚り角（コー
ドの長手方向に対する角度）のより大きいシースにおけ
るスチールフィラメントの方がコアのスチールフィラメ
ントよりも大きいので、要するに従来コンパクト構造の
断面は理想的なちゅう密充てん構造とはなり得ずして、
シースの層内で隣り合うフィラメント同士がぶつかり合
うかたちとなって、コードを引張った際に発生するスチ
ールフィラメントのコード中心方向へ向かう力は互いに
隣接するスチールフィラメントとの接触点にかかり、大
きな接触圧が発生するからである。
【００２１】従ってシースの層内の隣接フィラメント間
に発生する接触圧を緩和するためには、２層撚りのシー
スのスチールフィラメント径をコアのそれよりもわずか
に細くしてスチールフィラメント間に間隙を設けるのが
有効である。
【００２２】発明者らは、異線径のスチールフィラメン
トを特定の配列で組合わせたストランドを撚り合わせ
た、この発明によるコードを、カーカスプライあるいは
ベルトプライに用いたタイヤを試作してドラムテストに
より該コードの耐久性を検討した結果、同一線径フィラ
メントよりなる従来コンパクト構造に見られたシースの
層内におけるスチールフィラメント間のフレッティング
は激減し、コードの耐久性は大巾に向上した。
【００２３】この構造によりコアおよびシースの層間接
触圧とシース又は、各シースの層内接触圧を同時に緩和
し、コードの耐久性を従来コード対比で向上させること
が可能となったのである。コアのスチールフィラメント
の線径をdc、シースのスチールフィラメントの線径をds
であらわして、dc/ds 比の値を1.03〜1.25にすることが
不可欠である。
【００２４】すなわち、dc/ds の値が1.03より小さいと
きには、シース２の層内にて隣接するスチールフィラメ
ント相互間の接触圧低減効果が不充分であり、また、dc
/dsの値が1.25より大きいときは、 コアのスチールフィラメントが太径にすぎるときはコ
ードの耐久性を低下させ、またコアのスチールフィラメ
ントをあまり太くせずにシースのスチールフィラメント
を細くすることでdc/ds 値を1.25より大きくすると、こ
んどはコード強さが低下してケース強度を保持しにくい
ことに加え、 シースのスチールフィラメントが所定の位置に配置し
にくく撚り不良が生じやすいし、さらには 局所的にフレッティングを生じやすく耐久性も充分に
改善されない。
【００２５】また、複数本のストランドを撚り合わせる
際の撚り角αを、70〜85°の範囲とするのは、70°未満
では必要なコード強力を得ることができないためであ
り、一方85°をこえると例えばタイヤに横力が付加され
たときの応力緩和に必要な、コードの伸長性を確保でき
ない。なお、コード強力を確保するためにコードを太く
すると、タイヤのベルト層が厚くなり、走行中の発熱量
が増加するため好ましくない。従って、スチールフィラ
メントは、0.20〜0.40mmの径のものを用いることが好ま
しい。
【００２６】
【実施例】表１に示す構造のスチールコードについて、
そのコード強力、コード強力保持率および耐久性をそれ
ぞれ測定するとともに、各スチールコードを、タイヤサ
イズ：37.00 Ｒ57のオフロード用ラジアルタイヤのベル
トプライに適用し、実地走行によるタイヤ寿命を測定し
た。
【００２７】ここで、コード強力は、JIS G 3510「スチ
ールタイヤコード試験方法」に定める6.4 項の「切断荷
重」の測定法に基づいて評価し、その結果を表１に示し
た比較例１のコード強力を100 としたときの指数で示
す。また、タイヤは転動中に変形を繰り返すが、この変
形に伴って補強材であるコードも変形する為、フィラメ
ントがこすれ合いフレッティングを生じる。このフレッ
ティング深さが大きくなるとコードの強力が著しく低下
し、タイヤの寿命を縮める結果となる。そこで、フレッ
ティングの度合を比較する為、実地走行3000時間走行後
のコードの強力保持率（＝走行後のコード強力／走行前
のコード強力）を調査した。
【００２８】特に、オフロード用のタイヤは、走行中に
石などの突起を踏むことによって、ベルト層内の補強用
コードに大きな突起反力を受ける。その際、コード内の
フィラメント同志が点接触であると、その接触点に応力
が集中してしまう為、コードが破断しやすくなる。この
フィラメント間の接触を線接触化することによって、接
触面積が大きくなることから、応力が分散され、点接触
コードに比べて破断しにくくなる。そこで、耐久性の評
価に、実際の走行における突起入力を再現したものとし
て、シャルピー衝撃試験を採用した。すなわち、JIS K7
111 に定めるシャルピー衝撃試験法に従ってシャルピー
吸収エネルギー値を測定し、その結果を表１に示した比
較例１のコードの値を100 としたときの指数で示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】さらに、タイヤ寿命は、実地走行において
タイヤ故障によって走行不能となるまでの走行距離を、
比較例１のコードを用いたタイヤを100 としたときの指
数で示す。なお、タイヤには5.0kgf／cm2 の内圧を充填
し、50t ／本の荷重を負荷して実地走行に供した。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、同方向、同一撚りピ
ッチの構造になるストランドにおいて、シースにコアよ
りも細いフィラメントを用いることにより、コード引張
りの際に、シース内の隣接フィラメント間に大きな接触
圧を発生させることなくコアおよびシースフィラメント
間接触圧を低減することができ、これによりフィラメン
トのひずみおよびフレッティング摩耗を緩和し、耐久性
および強力保持性を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う、撚り構造７×12＋１構造コー
ドの断面図である。
【図２】この発明のコードのストランドの断面図であ
る。
【図３】この発明に従うコードの撚り構造を示す模式図
である。
【図４】この発明のコードの撚り角の定義を説明する模
式図である。
【符号の説明】
１ ストランド ２ コア ３ シース ４ ラップフィラメント

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数本のスチールフィラメントからなる
    コアと、このコアのフィラメント径よりも小さい径のス
    チールフィラメントを少なくとも１本は含む多数本のス
    チールフィラメントをコアのまわりに配列してなるシー
    スとを、同一方向かつ同一ピッチで撚り合わせたストラ
    ンドを、複数本撚り合わせてなるスチールコード。
  2. 【請求項２】 コアを構成するスチールフィラメントの
    径ｄc とシースを構成するスチールフィラメントの径ｄ
    s との比ｄc ／ｄs が1.03〜1.25の範囲にある、請求項
    １に記載のコード。
  3. 【請求項３】 ストランドの撚り方向をスチールフィラ
    メントの撚り方向と同一とした、請求項１または２に記
    載のコード。
JP4321995A 1992-12-01 1992-12-01 ゴム物品補強用スチールコード Pending JPH06173179A (ja)

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