JPH07292586A - ゴム物品補強用金属コード及びこれとゴムとの複合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜め剪断強度が高く、ゴム浸透度が良くて耐
食性にも優れ、製造も有利に行えるゴム物品補強用金属
コードの提供。 【構成】 ２〜５本の金属フィラメント１を撚り合わせ
てできる撚線Ａを２〜１０本多角形断面内に平行に引き
揃え、その外周に１〜５本の結束用金属フィラメント２
を巻いた構造にする。このコードは撚り加工時の捩りに
よる塑性変形に起因した強度低下が少なく、また、金属
フィラメント１の何本かが二重に螺旋を描いて隣接フィ
ラメントとの間に隙間が生じているためゴム浸透度も良
い。さらに、平行束ワイヤであるので撚り工数が少なく
て済み、撚線Ａを製造する撚線機のフィラメント供給装
置数も少なくし得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐斜め剪断強度特性に
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るタイヤ、コンベアベル
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補強材料
は、通常、高炭素鋼線（ＪＩＳ Ｇ ３５０２ 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（真鍮）、銅、亜鉛などの金属めっきを付
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、タイヤ、コ
ンベアベルト、高圧ホースなどの補強に広く用いられて
いる。例えば、トラック／バス用ラジアルタイヤのベル
ト部補強材として３＋６の二層撚りの構造の金属コード
が使用されている。

【０００３】この種のゴム補強材に要求される品質特性
には、ゴムとの接着性、耐食性、並びに他の種々の機械
的特性（斜め剪断強度、切断強度、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補
強材にゴム未被覆部が存在すると、タイヤが走行中に石
や釘等を踏んで切り傷を受け、その傷が補強部まで達し
たとき、水分がコード長手方向に伝播して腐食が進むの
で補強材の切断強度や耐食性が低下する。また、補強材
とゴムの接着性が低下し、剥離してタイヤのカットセパ
レーションなどの品質トラブルを起こす恐れもある。

【０００４】そこで、このような腐食伝播によるカット
セパレーションを防止するため、ゴムが金属コード内部
まで十分に浸透するコード構造が提案されている。たと
えば、特開昭６３−２３５５８７号、特開平２−１５４
０８６号及び特開平５−４４１８４号公報にはコアを３
本から２本にして密閉空間を無くする一方、ストランド
はゴム浸入を容易にするため、その本数を７〜８本にす
ると共にストランドのフィラメントを１００％を越える
形付率にすることが開示されている。また、特開平４−
３２７２７８号公報にはコード切断強度を維持し、ゴム
の浸入を容易にするため１×Ｎ（Ｎ≧６）の単撚り構造
の金属コードが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の開示例はいずれ
もコード内部へのゴムの浸透を容易にし、腐食伝播を抑
制することによりコードの腐食による強度低下を抑制す
ることを主眼としている。しかし、この種のコードはタ
イヤが鋭利な角を持った石を踏んだ際、局部的に斜め剪
断応力を受け、タイヤのトレッド面が切れて破損する以
外に補強材である金属コードを構成しているフィラメン
トが破断する場合がある。

【０００６】さらに、斜め剪断応力によるフィラメント
の破断を防止する目的でタイヤトレッド真下に複撚り構
造で撚りピッチの小さい４×４または３×７構造の高伸
長コードを採用しているタイヤも見られる（特開昭６２
−９６１０４号公報）。しかし、このようなコードもゴ
ム中へ埋設後も高伸長を維持することは困難であり、現
実には十分な効果を得るには至っていない。

【０００７】そこで本発明は、タイヤベルト部の補強材
として常用されている３＋６の二層構造コードに関し、
従来問題となっていた耐食性及び耐斜め剪断強度を改良
した金属コードと、この金属コードを補強材として耐久
性を向上させた、タイヤ、コンベアベルト、高圧ホース
等の複合物を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに開発した本発明の金属コードは、表面に金属めっき
を付したｍ本（ｍ＝２〜３）の細径金属フィラメントを
撚り合わせてできる撚線（ストランド）をｎ本（ｎ＝２
〜１０）多角形断面内に平行に引き揃え、そのｎ本の撚
線を、ｗ本（ｗ＝１〜５）の細径金属フィラメントを外
周に巻回して束ねたことを特徴とするものである。

【０００９】撚線は強度確保が主体となるものであるの
で、この撚線を構成する細径金属フィラメントは、炭素
含有量が０．６５〜０．７８重量％の範囲にある鋼素線
であるのが好ましい。

【００１０】また、撚線を構成するｍ本の細径金属フィ
ラメントのすべて若しくは少なくとも（ｍ−２）本は、
撚り合わせ状態において二重に螺旋を描き、隣り合う細
径金属フィラメントとの接触が不連続になっているのが
良く、さらに、このフィラメントの波のくせ付けについ
ては、波のピッチＰｓが前記撚線の撚りピッチＰｍの
０．５０〜０．８５倍、波の高さｈｓが０．０２〜０．
２５mmの範囲にあるのが好ましい。

【００１１】このほか、撚線の撚りピッチＰｍは２０mm
以上であるのが好ましい。

【００１２】また、結束用金属フィラメントの巻回ピッ
チＰｗは、４〜２０mmの範囲が好ましく、撚線の撚りピ
ッチＰｍとの関係においてＰｗ＜Ｐｍの条件を満足する
のが良い。

【００１３】一方、撚線を構成する細径金属フィラメン
トの直径は０．１５〜０．３０mmの範囲にあり、この直
径をｄｃ、結束用金属フィラメントのそれをｄｗとする
とｄｗ＜ｄｃの関係を満足するのが良い。

【００１４】かかる金属コードを天然ゴムあるいは合成
ゴムを主体とするゴム中に補強材として埋設して作られ
る、タイヤ、コンベアベルト、高圧ホース等が本発明の
ゴム複合物であって、この複合物は従来のそれと比べて
耐久性に優れている。

【００１５】尚、細径金属フィラメントの表面に付す金
属めっきはゴムとの接着性を良くする黄銅、銅、亜鉛、
あるいは黄銅にＣｏ、Ｎｉ、Ｓｎ等の元素を添加した三
元合金めっきが望ましい。

【００１６】

【作用】金属コード又は金属フィラメント単体におい
て、その斜め剪断強度を向上させるためには、金属フィ
ラメント径を極力細くし、撚り加工時に捩りによる塑性
変形によって生じる強度低下を抑制することが考えられ
る。また、同複合物、すなわちタイヤ等に埋設された金
属コード又は金属フィラメントにおいては、極力高伸長
を維持でき、ゴムの加硫成形温度（１４０〜１７０℃）
により青熱脆性（又は時効硬化現象）の影響が少ないこ
と等が重要である。

【００１７】これらの点から斜め剪断強度を向上させる
ためのコードの撚り構造を考えると、従来の３＋６コー
ド（二層構造）の撚りピッチ（２０mm以下）よりも大幅
に大きな撚りピッチの単撚りコード（一層構造）にする
ことにより、撚り加工時の捩りによる塑性変形を減少さ
せる構造がよく、しかも金属フィラメントを極力細径に
することが有利であると考えられる。

【００１８】しかし、金属フィラメントを細径にするほ
どコードの強度維持の点からそのフィラメントの本数が
多くなり、単撚り（一層構造）では撚線機の金属フィラ
メント供給装置の数が多くなるため、設備の大型化を招
きやすく、投資も過大化する恐れがある。

【００１９】以上の観点から検討を重ね、本発明におい
ては、細径金属フィラメントを従来の３＋６コードより
大きな撚りピッチで一旦撚り合わせ、撚線（ストラン
ド）とした後引き揃え、さらに結束用細径金属フィラメ
ントを外周に巻回して金属コードとした。

【００２０】このように、一旦、撚線にしたものを引き
揃えるため、金属フィラメント供給装置の数を少なくで
きると共に、これらを束ねることにより撚り加工回数を
増やすことなく、撚り加工による強度低下を最低限に抑
えた金属コードを得ることができる。また、金属コード
をゴム中に埋設した時にコード内部へのゴムの浸入を容
易にするために、撚り合わせる金属フィラメントｍ本の
うち少なくとも（ｍ−２）本に撚りによるものとは別の
螺旋状のくせを付与した。

【００２１】以下に、数値限定の理由を述べる。撚り合
わせる金属フィラメントｍ本についてその数を２〜５本
としたのは、２本が撚り合わせの最小本数であり、５本
を越えると一層構造の維持が難しくなる。二層構造では
撚線機のコストアップにつながって好ましくない。ま
た、撚線の集合数ｎを２〜１０本としたのは、２本が撚
り合わせの最小本数であり、最大本数は金属コードの強
度を考慮した上で、引き揃え本数の増加、供給装置の数
の増加によるコストアップを抑えるために１０本までと
した。

【００２２】また、撚線を多角形断面内に引き揃えるの
は、外径抑制の面からは円もしくは楕円が好ましいもの
の、用途によっては矩形断面（長方形等）でもよく、広
範な用途に応じられるためである。さらに、結束用金属
フィラメントについてのその数ｗを１〜５本としたの
は、１本でも拘束効果はあるが巻回ピッチを比較的小さ
くする必要があり、また、本数を多くするほど巻回ピッ
チを大きくできるが、これらの金属フィラメントは引き
揃えた撚線を拘束するのが目的であり切断強度及び斜め
剪断強度に寄与することは無いので、多すぎる場合の補
強材の重量アップを考えて最大５本とした。

【００２３】次に、撚線を構成する細径金属フィラメン
トの炭素含有量は、０．６５重量％未満では補強材とし
ての強度維持のために金属フィラメントを太径にする必
要が生じて斜め剪断の低下につながり、一方、０．７８
重量％を越えるとゴムとの複合物において加硫成形時の
温度による青熱脆性の影響が大きくなり、切断強度は高
まるが斜め剪断強度は逆に低下するので０．６５〜０．
７８重量％の範囲が好ましい。

【００２４】また、撚り合わせ状態で二重の螺旋を描く
金属フィラメントの本数は、ゴム浸透度の良さを考慮す
ると多い程良く、金属フィラメントの事前のくせ付け本
数増によるコストアップを考えれば、逆に少ない程良
い。撚線の内部へゴムを浸入させるために必要な最小限
の本数は（ｍ−２）本であり、従って、ここでは、選択
の自由度を考えてその数を少なくとも（ｍ−２）とし
た。

【００２５】なお、この金属フィラメントに、撚り合わ
せによって生じる螺旋とは別の螺旋を付ける為に撚り合
わせ前に施すくせのピッチを小さくし過ぎると一次的に
撚ることと変わり無く、捩りによる塑性変形により強度
低下を招き、逆に大きくし過ぎると撚り合わせ後、波の
くせ付け状態を維持できないことがあるので、波のくせ
付けを規制する必要がある。その波の形状は、図５に示
すように定義するものである。事前のくせ付けは、金属
フィラメント１に図のようにピッチＰｓ、高さｈｓの波
状のくせを付け、それと同時に又はその後に金属フィラ
メントに捩りを加えることにより、螺旋波状のくせを得
ることができる。

【００２６】この波のくせ付けの規制範囲については、
金属フィラメント本数とくせ付けピッチを変更して種々
テストした結果、波のピッチＰｓが０．５０Ｐｍ未満で
は斜め剪断強度が急激に低下し、０．８５Ｐｍを越える
とくせ付け変形が弾性域となり螺旋状のくせが残存しな
くなるため、０．５０Ｐｍ〜０．８５Ｐｍの範囲とし
た。一方、波の高さｈｓは、ゴム浸透のためには少なく
とも０．０２mm以上の隙間が必要であり、大きい側はコ
ード径抑制と波付け効率の観点から０．２５mmまでとし
た。ｍ本の金属フィラメントから成る撚線の撚りピッチ
Ｐｍを２０mm以上にしたのは、それ未満であると撚り加
工時の捩りによる塑性変形が従来の３＋６コードと大し
て差の無いものになり、強度低下の抑制効果が得られな
いためである。

【００２７】また、外側に巻回するｗ本の結束用金属フ
ィラメントの巻回ピッチＰｗについて４〜２０mmが好ま
しいとしたのは、４mm未満だと生産性低下によるコスト
アップを招き、２０mmを越えると拘束力が低下して金属
コードの特性が悪くなるからである。この巻回ピッチＰ
ｗは拘束力を低下させないために、拘束される撚線の撚
りピッチＰｍより小さくする方がよい。

【００２８】なお、強度面に寄与する撚線用金属フィラ
メントの直径は、先に述べたように、細径であるほど斜
め剪断強度の低下が少ない反面、コストアップを招き、
要求切断強度確保のための撚り本数も増加するので、細
すぎるのも好ましくない。金属フィラメントの撚り本数
と切断強度を考慮したその直径の適正範囲は０．１５〜
０．３０mmである。

【００２９】また、拘束用フィラメントの直径は、コー
ド全体の直径を極力抑制することが望まれるので、撚線
を構成する金属フィラメントの直径よりも細くしておく
ことが望ましい。

【００３０】

【実施例】炭素含有量が０．７２重量％の鋼素線の表面
にブラスめっきを施した直径０．３０mmの金属フィラメ
ント１を３本（その中の１本は螺旋状のくせ付けが施さ
れている）、撚りピッチ４０mmで撚り合わせてできる撚
線Ａを３本平行に引き揃え、さらに、その外側に拘束用
の金属フィラメント２を２本巻き付けて図１に示す断面
構造の金属コード（実施例１）を得た。くせ付け金属フ
ィラメントは、図１の円ａに内接して螺旋を描き、さら
に、円ａがそれよりも大径の円ｂに内接して撚線Ａの撚
りピッチＰｍで螺旋を描くため、二重の螺旋を描く状態
になっている。

【００３１】また、撚線の金属フィラメント本数、直
径、撚りピッチ、引き揃え本数などを変えて切断強度が
実施例１と略同水準になる同撚り構造の金属コード（実
施例２及び実施例３）を制作した。図２に実施例２の断
面構造を示す。このコードは、撚線Ａを構成する金属フ
ィラメント１の本数が２本であるので、ゴム浸透性改善
のためのフィラメントのくせ付けは不要である。

【００３２】さらに、撚り構成が実施例２と同じで撚り
ピッチを変えた金属コード（実施例４）並びに、素材の
炭素含有量を変えた金属コード（実施例５及び実施例
６）を制作した。

【００３３】また、比較のため、撚り構造が実施例１と
同じで金属フィラメント１にくせ付けをしていない金属
コード（比較例１）並びに撚りピッチを変えた金属コー
ド（比較例２）を制作し、さらに、撚り構造が実施例３
と同じで金属フィラメントのくせ付け螺旋展開角を変更
した金属コード（比較例３）及び素材の炭素含有量を変
更した金属コード（比較例４）も作った。また、図３に
示す３＋６の二層撚り構造の金属コード（撚りピッチを
変えてある従来例１〜４）も用意した。

【００３４】次に以上の各試料について、タイヤトレッ
ド面の耐カット性の代用特性である斜め剪断強度保持率
と、耐食性の代用特性であるゴム浸透度を調べた。な
お、斜め剪断強度保持率測定には、図４に示す試験器を
用いた。この試験器は、試料３（金属コード）の両端を
円柱の固定ピン４で受けてチャック６で掴み、その試料
の中間部を、ハンドル７で位置調整を行える移動ピン５
で押し曲げ、その曲げ角αが一定の条件下で一方のチャ
ックを引き動かして剪断時の引張力を求める。ここでの
条件は、移動ピンの先端Ｒ＝０．２mm、曲げ角α＝４０
°として行った。

【００３５】結果を表１に示す。この表１から判るよう
に、実施例１〜６は、従来例１〜４及び比較例１〜４に
比べて斜め剪断強度の保持率が高く、また、従来例１〜
４に比べると、ゴム浸透度も非常に高い。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上述明したように、本発明の金属コー
ドは、金属フィラメントの撚り加工時の捩りによる塑性
変形を減少させると共に、金属コードのゴム埋設時の加
硫熱による青熱脆性を防止できるように炭素含有量をも
加味した鋼素線を使用するので、斜め剪断強度の低下が
少なく、また、ゴム浸透度がよくて耐食性にも優れ、ゴ
ム物品の補強材に要求される特性を充分に満たす。

【００３８】従って、これを補強材として作られるタイ
ヤ、コンベアベルト、高圧ホース等のゴム複合物は、そ
の耐久性が向上する。

【００３９】また、撚りピッチが大きく、且つ、一旦撚
り合わせた後、撚線を平行に引き揃えて束ねるため、撚
線機での金属フィラメントの供給装置数、撚り加工工数
を少なくすることができ、製造面でも生産性の向上、コ
スト削減を図ることができる。

【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横断面図

【図２】他の実施例の横断面図

【図３】従来の３＋６コードの横断面図

【図４】斜め剪断強度の測定に用いた試験器の模式図

【図５】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

【符号の説明】

１ 撚り合わせる金属フィラメント ２ 拘束用金属フィラメント ３ 試料 ４ 固定ピン ５ 移動ピン ６ チャック ７ ハンドル Ａ 撚線 α 曲げ角 Ｒ 移動ピン先端の曲げ半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６０Ｃ 9/18 7615−3Ｄ Ｄ０７Ｂ 1/16

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に金属めっきを付したｍ本（ｍ＝２
   〜５）の細径金属フィラメントを撚り合わせてできる撚
   線ｎ本（ｎ＝２〜１０）を多角形断面内に平行に引き揃
   え、そのｎ本の撚線を、表面に金属めっきを付したｗ本
   （ｗ＝１〜５）の結束用細径金属フィラメントを外周に
   巻回して束ねてあるゴム物品補強用金属コード。
2. 【請求項２】 前記撚線を構成する細径金属フィラメン
   トについて、炭素含有量が０．６５〜０．７８重量％の
   範囲にある鋼線を使用した請求項１記載のゴム物品補強
   用金属コード。
3. 【請求項３】 前記撚線を構成するｍ本の細径金属フィ
   ラメントのうち少なくとも（ｍ−２）本は、撚り合わせ
   状態において二重に螺旋を描き、隣り合う細径金属フィ
   ラメントとの接触が不連続になっている請求項１又は２
   記載のゴム物品補強用金属コード。
4. 【請求項４】 前記二重に螺旋を描く細径金属フィラメ
   ントの波のくせ付けに関し、波のピッチＰｓが前記撚線
   の撚りピッチＰｍの０．５０〜０．８５倍、波の高さｈ
   ｓが０．０２〜０．２５mmの範囲にある請求項３記載の
   ゴム物品補強用金属コード。
5. 【請求項５】 前記撚線の撚りピッチＰｍが２０mm以上
   である請求項１乃至４のいずれかに記載のゴム物品補強
   用金属コード。
6. 【請求項６】 前記結束用細径金属フィラメントの巻回
   ピッチＰｗが４〜２０mmの範囲にあり、且つ前記撚線の
   撚りピッチＰｍとの関係においてＰｗ＜Ｐｍを満足する
   請求項１乃至５のいずれかに記載のゴム物品補強用金属
   コード。
7. 【請求項７】 前記撚線を構成する細径金属フィラメン
   トの直径が０．１５〜０．３０mmの範囲にある請求項１
   乃至６のいずれかに記載のゴム物品補強用金属コード。
8. 【請求項８】 前記撚線を構成する細径金属フィラメン
   トの直径をｄｍ、結束用細径金属フィラメントの直径を
   ｄｗとして、ｄｗ＜ｄｍの関係を満たす請求項１乃至７
   のいずれかに記載のゴム物品補強用金属コード。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８記載のいずれかの金属コ
   ードを天然ゴムあるいは合成ゴムを主体とするゴム中に
   補強材として埋設して作られるタイヤ、コンベアベル
   ト、高圧ホース等のゴム複合物。