JPH076146B2

JPH076146B2 - スチールコードおよびタイヤ

Info

Publication number: JPH076146B2
Application number: JP1300842A
Authority: JP
Inventors: 勝俊税田
Original assignee: Tokusen Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokusen Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH03161584A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、自動車用タイヤおよびコンベヤベルト等のゴ
ム補強材として使用される新規な撚り構造のスチールコ
ード、および当該スチールコードを補強材として用いた
タイマに関するものであり、スチールコードの内部空洞
へのゴムの浸入をスムーズにして、当該空洞へのゴムの
充填率を向上させることができるものである。

［従来の技術］スチールラジアルタイヤにおいて、ベルト部の補強層に
使用されるスチールコードとしては、４本又は５本の素
線を撚り合せた１×４、１×５構造のものが一般的に使
用されている。

例えば、１×５構造のスチールコードは、第６図（イ）
に示すように５本の素線（11）が密着して撚り合せられ
てスチールコード（12）を形成しているため、加硫時に
ゴムが中央の空洞部（Ｄ）まで十分浸入せず、スチール
コードの空洞部（Ｄ）がほとんどそのまま長手方向に連
続して残されていた。

このため、上記スチールコードを使用したタイヤは、自
動車の走行中に受けた外傷の傷口から水が浸入し、この
水がスチールコードの上記空洞部内に入り込み、上記空
洞を伝わってコードの長手方向に浸透してスチールコー
ドを広範囲にわたって腐食させる。このためスチールコ
ードとゴムとの接着力が低下し、いわゆるセパレーショ
ン現象を起す。このためにタイヤの寿命が著しく低下す
ることになる。

近年、スチールコードの内部までゴムを浸入させ、スチ
ールコードとゴムとの接着性を改善したいわゆるオープ
ンコードと称されるスチールコードが開発されている
（例えば特開昭55−90692号公報）。このオープンコー
ドと称されるスチールコードは第６図（ロ）に示すよう
に５本の素線（11）が互いの素線間に隙間（Ｃ）を有す
るように撚り合され、その横断面はそれら素線の外郭形
状が略円形を有するスチールコード（13）である。ま
た、横断面における外郭形状が楕円形のオープンコード
としては、実開昭61−108397号公報に示されたものがあ
る。このスチールコードは第６図（ハ）、（ニ）に示す
ように複数本の素線が素線間に隙間（Ｃ）を介して撚り
合されたものである。

外郭形状が略楕円形のオープンコードはゴム浸入性が幾
分改良されたものではあるが、各素線間に隙間（Ｃ）を
有する断面楕円形の構造を有するものであるため、素線
が移動できる自由空間が大きすぎ、ゴム加硫時にスチー
ルコード（14）に加えられる張力によって上記の隙間
（Ｃ）が減少する。このためにゴムの浸入が十分に達成
できず、ゴムの接着性を低下するという問題が残されて
おり、さらに、ゴム加硫時に、加熱により溶融、軟化し
たゴムのフローによる引張り力あるいはコード表面に負
荷されるしごき力によって、素線が撚りグセに沿って回
転を伴ないながら引き延ばされ、素線間の隙間が一様に
減少し、スチールコード内部へのゴムの浸入が十分に達
成できないという問題が残されている。

［発明が解決しょうとする課題］本発明は、外郭形状楕円形のオープンコードについて、
上記の両問題を効果的に解決できるようにその撚り構造
を工夫することをその課題とするものである。

［課題解決のために講じた手段］上記課題解決のために講じた第１番目の手段は次のとお
りである。

スチールコードの略楕円形の長径D₂と短径D₁の比を1.1
≦D₂/D₁≦2.2とし、前記楕円形の長径軸方向両端域に隣り合う二つの素線が
位置すると、該隣り合う素線同士は接触乃至近接し、他
の域にては離間し、かつ、前記楕円形の長径軸を含む面を挾む両側に位置す
る各素線の、隣り合う素線同士間の隙間を細長ヒステリ
シスループ状とし、さらに、このヒステリシスループ状の隙間をコードの長
手方向に略等間隔に設けたこと。

また、第２番目の解決手段は第１番目の解決手段におけ
る、隣り合う素線同士間の細長ヒステリシスループ状の
隙間の最大幅を、素線径の0.2〜1.0倍にしたことであ
る。

さらに、第３番目の解決手段は次のとおりである。

第１番目の手段、第２番目の手段におけるスチールコー
ド複数本をその横断面の長径軸が略同一平面上に位置す
るように、かつ各コード間に間隔をおいて並列に配置
し、これら複数本のスチールコードをゴムシートで被覆
したこと。

さらに、第４番目の手段は第３番目の手段におけるゴム
中の隣り合う各素線間に、少なくとも素線径の0.04倍以
上の隙間を有するようにしたことである。

なお、上記第３番目の手段、第４番目の手段は第１番目
の手段、第２番目の手段のスチールコードを用いたゴム
シートの実施態様である。さらには、上記第５番目の手
段は、上記スチールコードとゴムの複合体を少なくとも
ベルト部に用いてなるタイヤを提供するものである。

［作用］外郭形状楕円形オープンコードについて、そのスチール
コードの略楕円形状の長径D₂と短径D₁の比を1.1≦D₂/D₁
≦2.2とし、前記楕円形の長径軸方向両端域に隣り合う二つの素線が
位置すると、該隣り合う素線同士は接触乃至近接し、他
の域にては離間し、かつ、前記楕円形の長径軸を含む面を挾む両側に位置す
る各素線の、隣り合う素線同士間の隙間を細長ヒステリ
シスループ状になっており、さらに、このヒステリシスループ状の隙間がコードの長
手方向に略等間隔に設けられていることによって、スチ
ールコードに対する引張り力、しごき力によって素線が
撚りの方向に沿って回転することなく、また、長径軸方
向両端域に位置する隣り合う素線同士が接触乃至近接し
ているため、外力による素線の自由な移動が抑制され
る。したがって、スチールコードをゴムに埋設し、加硫
する際に生じるゴムのフローにより、素線間の隙間が減
少することが防止され、前記楕円形の長径軸を含む面の
両側に位置する各素線間に形成された細長ヒステリシス
ループ状の隙間からゴムの浸入を確実にすることができ
る。

隣り合う素線同士間の細長ヒステリシスループ状の隙間
の最大幅を、素線径の0.2〜1.0倍とすることによって、
上記の作用を確実にし、その効果を確実にすることがで
きる。

したがって、スチールコード内への水の浸入、この水の
浸入によるセパレーション現象を防止することができ、
タイヤ、コンベア等のゴム製品の寿命を向上させること
ができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１第１図（イ）および（ロ）に示すように、素線径ｄが0.
25mmφで、表面に真鍮メッキを施した５本の素線（１）
を、撚り方向がＳ方向で、撚りピッチＰが10mmとなるよ
うに撚り合せて１×５×0.25の撚り構成を有する単層撚
りでオープン構造の断面円形のコードを形成し、上記コ
ードをローラダイス、楕円形の孔を有するダイス或いは
矯正ローラー群等により引き抜き或いは押圧加工を適宜
行うことにより、外郭形状がスチールコード（２）の長
手方向において同一方向の略楕円形を有し、かつ長径軸
を含む面の両側に位置する各素線は、隣り合う素線同士
が細長ヒステリシスループ状の隙間を形成し、かつこの
隙間がコード長手方向に略等間隔に設けられ、しかも素
線径の約0.55倍の最大幅を有し、長径D₂と短径D₁の比が
約1.36となっている。

また、この実施例においてはその楕円形の長径端部に位
置する隣り合う素線は接触乃至近接した状態にある。そ
して上記細長ヒステリシスループ状の隙間の両端部が上
記の長径端部に当たる。したがって、第１図（ハ）の断
面に示すように楕円形の長径軸の両端上乃至はその直近
に（両端域に）隣り合う二つの素線が位置すると、該隣
り合う素線同士は接触乃至近接し、他の域にては離間し
ている。すなわち、第１図（ハ）の断面Ａにおいて素線
f₁が上端にあり、下端に位置する素線f₃が素線f₄と接触
しており、断面Ｂにおいて素線f₁が上端において素線f₂
と近接し、断面Ｃにおいて素線f₁が上端において素線f₂
と接触し、断面Ｄを経た断面Ｅにおいて素線f₁が上端の
素線f₂から離間する。このとき下端において素線f₄が素
線f₅に接触している。断面Ａ〜断面Ｋはスチールコード
（２）の撚りの1/2ピッチの間の断面の変化を示すもの
であるが、その間に素線f₁が上端から下端まで移動し、
前記楕円形の長径軸方向両端域に隣り合う二つの素線が
位置すると、該隣り合う素線同士は近接乃至は接触して
いる。そして接触する素線はf₁〜f₅の間で撚り１ピッチ
で一巡する。そしてこの一巡の間に全ての素線が隣り合
う左右の素線と必ず当接する。このために各素線の外力
に対する安定性が高く、スチールコードに外力が加えら
れた状態でも、ヒステリシスループ状の隙間が安定的に
保持される。

実施例２第２図に示すように、素線径ｄが0.25mmφで、表面に真
鍮メッキを施した４本の素線（３）を、撚り方向がＳ方
向で、撚りピッチＰが10mmとなるように撚り合せて１×
４×0.25の撚り構成を有する単層撚りでオープン構造の
断面円形のコードを形成し、上記コードを前記実施例１
と同様に引き抜き或いは押圧加工を適宜行なうことによ
って、素線の外郭形状がコードの長手方向において同一
方向の略楕円形を有し、かつ長径軸を含む面の両側に位
置する各素線は、隣り合う素線同士が細長ヒステリシス
ループ状の隙間を形成し、この隙間がコードの長手方向
に略等間隔で、しかも素線径の0.35倍の最大幅を有し長
径D₂と短径D₁との比が約1.4となるように成してスチー
ルコード（４）を形成した。この時の長径両端部、即ち
上記細長ヒステリシスループ状の隙間の両端部に位置す
る隣り合う素線間同士は前記実施例１と同様の接触状態
である。

なお、前記４本の素線と同様の素線で撚り合わせた１×
３×0.25および１×６×0.25の撚り構成を有する３本お
よび６本素線の単層撚で、素線の外郭形状が、その長手
方向において同一方向の略楕円形を有するコードは、上
記実施例と同様の細長ヒステリシスループ状の隙間を有
する。

実施例３第３図（イ）に示すように、上記実施例１で得られたス
チールコード（２）を長径軸Ｇが水平方向で略同一平面
上に位置するよう複数本並列に配置してゴム材（５）に
より被覆し、スチールコード（２）とゴム材（５）との
複合体（６）を形成した。

上記複合体（６）においては、ゴムの加硫前に長径端部
で近接していた素線間が加硫後はゴムのフローにより0.
015mm以上の隙間が現われた。

実施例４第３図（ロ）に示すように、上記複合体（６）をタイヤ
のベルト部（７）に複数枚配設してタイヤ（８）を構成
する。

なお、上記実施例ではスチールコードをベルト部（７）
に配設したが、タイヤのカーカス部、チェーファ部の少
なくとも一部に配置することが可能である。

本発明のスチールコードは上記実施例のように、断面形
状が略楕円形状で、かつ楕円の方向がコードの長手方向
において連続して同一方向に形成されており、しかも長
径軸方向の楕円両端域、即ち上記細長ヒステリシスルー
プ状の隙間の両端域に位置する隣り合う素線同士が接触
乃至近接した状態にあるため、その接触による抵抗によ
り、コードに対して引張り力やしごき力のような外力が
働いても、素線の螺旋グセに沿った回転を防止でき、外
力による素線の自由動を防止できるため、ゴムを加硫す
る時に発生するゴムのフローによる外圧によって素線間
の隙間が減少されるのを防止する。また、楕円の長径軸
を含む面の両側に位置する素線間に細長ヒステリシスル
ープ状の充分な隙間をもたせているので、従来のオープ
ンコードに比べてコード内へのゴムの浸入が大幅に改善
され、耐腐食性が向上するものである。

なお、上記実施例において、楕円の長径軸を含む面を介
して位置する各素線間の細長ヒステリシスループ状の隙
間の最大幅は素線径の0.2倍以上が望ましい。0.2倍未満
であると、ゴムの加硫時にゴムが充分浸入しない。また
この最大幅が素線径の1.0倍より大きくなると撚りが悪
くなり形状安定性が悪く耐疲労性も低下する。

なお、撚りピッチＰと素線径ｄとの比は30≦P/d≦80の
範囲とするのが良く、30未満であると撚りピッチが短く
なりすぎ生産コストが高くなり、80を超すと撚りピッチ
が長くなり過ぎ、撚りの効果がなくなり、コードとして
一体となった働きをせず、スチールコードの耐疲労性が
劣るものであり、好ましくはP/d＝35〜50とするもので
ある。

また長径D₂と短径D₁との比は1.1≦D₂/D₁≦2.2の範囲が
良く、1.1未満であるとコードの断面が円に近づき、従
来のオープンコードと同様の問題が発生し、2.2を超え
ると偏平率が大きくなり過ぎ、楕円形状が長手方向に略
同一向きで継続できなくなり、うねりが生じ、圧縮、曲
げの繰り返し応力に耐えられず座屈が発生し易いという
問題が生じ、好ましくはD₂/D₁＝1.3〜1.7とするもので
ある。

さらに、長径軸方向の楕円両端域に隣り合う二つの素線
が位置すると、該隣り合う素線同士は略接触しているの
であるがこの隙間は少なくとも素線の0.1倍以下である
のが好ましい。

次に本発明の異なるD₂/D₁のスチールコードを用いて10k
gでしごいた時の隙間の減少率を測定したので、その結
果を第４図に基づいて説明する。

第４図（イ）は実験方法を示し、本発明のスチールコー
ド（１×５×0.25mmS撚、撚ピッチ10mm、細長ヒステリ
シスループ状の隙間の最大幅を0.1mm）をしごき力付加
点Ｆにおいて10kgのしごき力を付与しながら矢印Ａ方向
に引張り、しごき力を付与しない部分Ｍ点におけるコー
ドの平均隙間m₀と、しごき力を付与した部分Ｎ点におけ
るコードの平均隙間m₁とを測定し、m₁とm₀の比、すなわ
ち、隙間の減少率｛（m₀−m₁）/m₀×100｝を求め、第４図（ロ）に示し
た。

第４図（ロ）により明らかなように、コードの長径D₂と
短径D₁の比は1.1≦D₂/D₁≦2.2の範囲がよく、1.3〜1.7
が最も好ましいものである。

なお、図中M₀は従来のオープンコードの隙間減少率のレ
ベルを示している。

次いで、本発明のスチールコードと従来のオープンコー
ドのゴムの侵入性について比較テストを行なった。

まず、テスト用試料の作成について説明する。

第５図（イ）に示すように、素線径が0.25mmφの真鍮メ
ッキを施した素線を５本撚り合わせて形成した１×５の
撚り構成を有する本発明のスチールコード２種類（Ｓ
撚、撚ピッチ10mm、細長ヒステリシスループ状の隙間の
最大幅0.1mm、D₂/D₁＝1.85および1.20）および従来の断
面形状円形のオープンコード（Ｓ撚、撚ピッチ10mm、オ
ープン度Do/Dc＝1.3）ならびに断面形状が楕円のオープ
ンコード（Ｓ撚、撚ピッチ10mm、D₂/D₁＝1.40、素線間
平均隙間0.06mm）を用い、上記コードを夫々加硫ゴム
（９）間に配置し、上記未加硫ゴム（９）の外側に夫々
加硫中のゴムのフローを変化させるために２種類の厚み
の異なる未加硫ゴム（10）を配置した状態で、上下より
30kg/cm²の加圧力で加圧しながら、150℃で25分間加硫
して、次表に示す２種類のフロー条件の資料を得た。ス
チールコードがゴムで加圧加硫されるときは概念図は
（ロ）に示すごとくである。

上記加硫中に中央部のゴムがスチールコードの端部へ流
れ始め、スチールコードには２水準の異なるしごき力お
よび引張り力が端部方向に印加される。

加硫後にスチールコードとゴムとの一体物を取り出し、
スチールコードの空間に侵入したゴムの侵入状態を調べ
たところ第５図（ハ）に示す結果であった。

第５図（ハ）に示すように、本発明のスチールコードは
従来のオープンコードに比べ、ゴムの侵入性において極
めて優れた特性を有するものである。

［発明の効果］本発明のスチールコードは上記構成であるため、撚り構
造の安定性が優れ、コードをゴムにて被覆する際に発生
する隙間の減少が少なく、コードの中央部に充分なゴム
の侵入が得られる。しかも、スチールコードをゴムによ
り被覆したとき、スチールコードを構成する各素線間に
ゴムが略確実にいきわたるため、コードとゴムの接着性
が極めて良好となり、コードの腐食が防止できるととも
にゴムとコードのセパレーション現象も防止できるた
め、タイヤやコンベアベルト等のゴム補強材に使用した
時、その耐久性を著しく向上できるという優れた効果を
有するものである。

また、上記スチールコードをゴムとの複合体あるいはタ
イヤに使用した場合、ゴム中の水分やタイヤの傷口から
侵入した水分によるコードの腐食がなく、しかもコード
とゴムとのセパレーション現象が発生しない。このた
め、タイヤに使用した時はタイヤの寿命が大幅に延長さ
れるとともにタイヤのバーストが起らず、走行中の安全
性も大幅に高められる。さらに、スチールコードを楕円
形状とし、長径或いは短径が夫々平面的に同一方向を向
いているため、短径軸側をタイヤのゴムの厚み方向に配
置することにより、タイヤの厚みを薄くすることが可能
となり、タイヤの軽量化が図れ、自動車の省エネ効果に
つながるという極めて優れた実用的効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスチールコードの一実施例を示し、
（イ）は概略平面図、（ロ）は同正面図、（ハ）のＡ〜
Ｌは（イ）のＡ−Ａ線〜Ｌ−Ｌ線における各断面図、第
２図は本発明のスチールコードの他の実施例を示す断面
図、第３図（イ）は本発明のスチールコードを用いた複
合体の一部破断断面図、（ロ）は（イ）の複合体を用い
た本発明のタイヤの一実施例を示す要部断面図、第４図
（イ）は本発明のスチールコードの隙間の減少率を測定
する測定方法の説明図、（ロ）は（イ）による隙間の減
少率の測定結果を示す曲線図、第５図（イ）はスチール
コードのゴム侵入率を測定する測定方法の説明図、
（ロ）は加圧加硫工程における概念図、（ハ）は（イ）
によるゴム侵入率の測定結果を示す曲線図、第６図
（イ）は従来のスチールコードおよび第６図（ロ）、
（ハ）、（ニ）はそれぞれ従来のオープンコードをを示
す断面図である。１、３、11……素線、２、４、12、13、14……スチール
コード、５……ゴム、６……複合体、７……ベルト部、
８……タイヤ、９、10……未加硫ゴム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３乃至６本の素線を撚り合せたコードの断
面形状が略同一向きの略楕円形のスチールコードにおい
て、その長径D₂と短径D₁の比が、1.1≦D₂/D₁≦2.2であ
り、前記楕円形の長径軸方向両端域に隣り合う二つの素
線が位置すると、該隣り合う素線同士は接触乃至近接
し、他の域にては離間し、かつ、前記楕円形の長径軸を
含む面を挟む両側に位置する各素線の、隣り合う素線同
士が細長ヒステリシスループ状の隙間を形成し、さら
に、このヒステリシスループ状の隙間がコードの長手方
向に略等間隔に設けらていることを特徴とするスチール
コード。
【請求項２】隣り合う素線間の上記細長ヒステリシスル
ープ状の隙間が、素線径の0.2〜1.0倍の最大幅を有する
請求項１記載のスチールコード。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の複数本のス
チールコードをその横断面の長径軸が略同一平面上に位
置するように、かつ各コード間に間隔をおいて並列に配
置し、これら複数本のスチールコードをゴムシートで被
覆したことを特徴とするスチールコードとゴムとの複合
体。
【請求項４】ゴム中の隣り合う各素線間に、少なくとも
素線径の0.04倍以上の隙間を有する請求項３記載のスチ
ールコードとゴムとの複合体。
【請求項５】請求項１、２記載のスチールコードまたは
請求項３、請求項４記載のスチールコードとゴムの複合
体を、少なくともベルト部に用いたことを特徴とするタ
イヤ。