JPH08209564A - 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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JPH08209564A JP7314930A JP31493095A JPH08209564A JP H08209564 A JPH08209564 A JP H08209564A JP 7314930 A JP7314930 A JP 7314930A JP 31493095 A JP31493095 A JP 31493095A JP H08209564 A JPH08209564 A JP H08209564A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 層撚り構造のスチールコードにおいて、安全
性等に関する問題を生ずることなく耐疲労性を改善す
る。 【解決手段】 直径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍであ
る素線からなる層撚り構造のスチールコードであって、
該スチールコードのコア素線の本数が１〜４本であり、
該コア素線の周囲に６本以上のシース素線が１層以上巻
き付けられており、該スチールコードを、最外層の素線
の直径ｄ（ｍｍ）に対して曲率半径が次式、ｄ／（１７
×１０−３）の値となるように曲げたとき、該スチール
コード断面内において最外層の素線の最大移動量が真直
ぐ状態に比べて（−０．５４５４ｄ＋０．１４５４）×
１０３μｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用タイヤ等
のゴム物品の補強に用いられる、耐疲労性の改善された
スチールコードに関する。
【０００２】
【従来の技術】重荷重用タイヤは乗用車用タイヤと同様
に操縦安定性や快適性等多くの特性が要求されるが、耐
久性や更生などの経済性の要求が強いために、補強材と
してのスチールコードに耐疲労性の向上が強く求められ
ている。
【０００３】そのために補強材としてのスチールコード
としては、３＋９＋１構造、３＋９＋１５＋１構造とい
った層撚り構造が広く用いられている。また、中心部の
３本のコア素線と外層部の９本のシース素線とを同時に
撚り合わせてなる１２＋１や２７＋１といった層撚りコ
ードは、撚り線の生産性が向上するために、経済性が特
に重視される分野で用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】今日におけるタイヤの
更なる耐久性の向上により、前述の層撚り構造のスチー
ルコードの耐疲労性の問題が顕在化してきた。すなわ
ち、タイヤの走行によりスチールコードは繰り返し曲げ
を受けるが、タイヤの耐久寿命が延びた結果、スチール
コードを構成する素線の相互間での繰り返し曲げによる
摩耗が著しくなり、コード強力が低下して安全性に懸念
を生じるようになってきた。
【０００５】特に、スチールコードの撚り性状を保持す
るためにコードの最外層の周囲に１本の素線が巻き付け
られているが、繰り返し曲げによりこの１本の素線と最
外層の素線との摩耗が著しいことが判明した。最外層の
周囲に巻き付けられた１本の素線を取り除くことによっ
てかかる摩耗は防止できるが、そのようにすることによ
って撚り性状が乱れて耐疲労性が低下するという新たな
問題が生じ、これまでのところ、層撚り構造のスチール
コードにおいて安全性等に関する問題を生ずることなく
耐疲労性を改善することは困難であった。
【０００６】そこでこの発明の目的は、層撚り構造のス
チールコードにおいて、安全性等に関する問題を生ずる
ことなく耐疲労性を改善することある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明のゴム物品補強用スチールコードは、直径
が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍである素線からなる層撚
り構造のスチールコードであって、該スチールコードの
コア素線の本数が１〜４本であり、該コア素線の周囲に
６本以上のシース素線が１層以上巻き付けられており、
該スチールコードを、最外層の素線の直径ｄ（ｍｍ）に
対して曲率半径が次式、ｄ／（１７×１０-3）の値とな
るように曲げたとき、該スチールコード断面内において
最外層の素線の最大移動量が真直ぐ状態に比べて（−
０．５４５４ｄ＋０．１４５４）×１０3μｍ以下であ
ることを特徴とするものである。
【０００８】この発明のゴム物品補強用スチールコード
の好適例を下記の（１）〜（４）に列挙する。 （１）コア素線の本数が１〜４本、コアの周囲に巻き付
けられたシース素線の本数が６〜９本である。
【０００９】（２）上記（１）のゴム物品補強用スチー
ルコードにおいて、コア素線の直径ｄｐとシース素線の
直径ｄｑとの関係が次式、ｄｐ≧ｄｑの関係を満足す
る。
【００１０】（３）コア素線の本数が１〜４本、コアの
周囲に巻き付けられた内層シース素線の本数が６〜９
本、該内層シースの周囲に巻き付けられた外層シース素
線の本数が１１〜１５本である。
【００１１】（４）上記（３）のゴム物品補強用スチー
ルコードにおいて、コア素線の直径ｄｐと内層シース素
線の直径ｄｑと外層シース素線の直径ｄｒとの関係が次
式、ｄｐ≧ｄｑ≧ｄｒの関係を満足する。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明のゴム物品補強用スチー
ルコードの撚り構造を層撚り構造に限定したのは、コー
ド強力と耐疲労性とが要求されるゴム物品、例えば重荷
重用タイヤに適した撚り構造であるからである。
【００１３】スチールコードを構成する素線の直径を
０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲に限定したのは、
０．１５ｍｍ未満では素線の疲労強度は増加するもの
の、製造コストの上昇をきたし、更に製造エネルギーが
増大して資源の浪費となるという問題があり、一方、
０．２５ｍｍを超えると耐疲労性が低下し、重荷重用タ
イヤの補強材としては好ましくないためである。
【００１４】コアを構成する素線の本数を１〜４本に限
定したのは、４本を超えるとスチールコードを曲げたと
きのコアストランドの素線の配置に乱れを生じ易くなっ
て耐疲労性に問題があり、また、コアストランドの中心
部の空隙が大きくなり、タイヤに外傷を生じてスチール
コードに水分が浸入した際この空隙を介して水分が伝播
して素線の腐食をもたらすからである。
【００１５】最外層の素線の最大移動量を測定する際の
コード曲げ量を、最外層の素線の直径ｄに対して曲率半
径が次式、ｄ／（１７×１０-3）の値となるように設定
するのは、ゴム製品、例えば空気入りタイヤの補強材と
して用いられるときの最も苛酷な条件、例えば低内圧走
行でスチールコードが破断するかしないかの評価条件、
すなわち超扁平タイヤで低内圧走行する場合のスチール
コードの耐久性の評価条件によるものであり、かかる値
は外部からの曲げ入力の大きさと、それによるスチール
コードの曲げ変形が最外層の素線の直径に依存すること
に基づき定められたものである。
【００１６】かかるコード曲げ量の下における最外層の
素線の最大移動量を、スチールコード断面内において真
直ぐ状態に比べて（−０．５４５４ｄ＋０．１４５４）
×１０3μｍ以下と限定したのは以下の理由による。す
なわち、上記のような過酷な曲げ変形に対してスチール
コードの耐疲労性を改善する検討を行った結果、曲げ変
形を与えたときの最外層の素線の移動量が耐疲労性に関
係していることが判明し、最外層の素線の直径に対して
移動量を測定し、一方、これらのスチールコードの疲労
試験を行い、満足できる耐疲労性領域を求めたところ、
上記式で表される範囲内であれば過酷な使用条件下でも
耐久性に問題がないことが分かった。すなわち、この値
を超えると最外層の素線の配置に乱れを生じ耐疲労性が
低下する度合いが大きくなり、また、かかる配置の乱れ
は最外層の素線の直径によって異なる。
【００１７】なお、最外層の素線の最大移動量を上記式
で表される値以下とするためには、素線の型付け率をコ
ントロールする他に、スチールコードの内部にゴムを所
定量浸入させる手段がある。素線の型付け率は９０％以
下とし、小さい程素線の移動量に対して良好な傾向を示
すが、型付けを小さくし過ぎるとコード端末の撚り性状
の不良を来しゴム製品の製造に支障を生ずるので好まし
くない。また、スチールコード内部へのゴムの浸入性は
８０％以上であることが好ましく、そのためには最外層
の素線の間にはゴムが浸入するための隙間を持たせるよ
うにする。素線の型付け率とゴムの浸入性とを組み合わ
せることにより素線の移動量を更に小さくすることがで
きる。
【００１８】この発明においては、スチールコードを構
成する素線の直径はすべて同一でも、また層間で異なっ
ていてもよいが、好ましくは２層撚り構造のコードの場
合にはコア素線の直径ｄｐとシース素線の直径ｄｑとの
関係が次式、ｄｐ≧ｄｑの関係を満足することが好まし
く、さらに好ましくは次式、ｄｑ＝（０．９２〜１．
０）×ｄｐの関係を満足するようにすることにより、最
外層の素線の移動およびフレッティングを良好に抑制す
ることができる。また３層撚り構造のコードの場合に
は、図２に示す如きコア素線の直径ｄｐと内層シース素
線の直径ｄｑと外層シース素線の直径ｄｒとの関係が次
式、ｄｐ≧ｄｑ≧ｄｒの関係を満足することが好まし
く、さらに好ましくは次式、ｄｒ＝（０．９２〜１．
０）×ｄｑの関係を満足するようにすることにより、上
記と同様に最外層の素線の移動およびフレッティングを
良好に抑制することができる。
【００１９】さらに、撚りピッチおよび撚り方向も限定
されるものではない。すなわち、素線の直径、撚りピッ
チおよび撚り方向は最外層の素線の最大移動量が上記範
囲内にあれば、特に限定されるべきものではない。但
し、好適には最外層のピッチは７ｍｍ〜２５ｍｍにする
ことが実用的である。何故なら最外層のピッチが７ｍｍ
未満では生産性が悪く、一方２５ｍｍを超えるとコード
の膨らみを制御することが困難であるからである。
【００２０】スチールコードを構成する素線の材質とし
ては、ＪＩＳ Ｇ ３５０２またはＪＩＳ Ｇ ３５０
６に定められているピアノ線材や硬鋼線材のうち炭素含
有量が０．７０〜０．８５％であり、非金属介在物の少
ないものが強度および耐疲労性の点で好ましい。
【００２１】また、ゴム物品補強用としてのスチールコ
ードであるためには、素線がゴムと良好に接着するため
の被覆、例えばブラスめっきがなされていることが好ま
しい。また、素線の耐食性を高めるためにニッケルめっ
きの上にブラスめっきが施されている素線を用いること
もできる。
【００２２】
【実施例】直径５．５ｍｍのＳＷＲＨ相当のスチールコ
ード用線材を、乾式伸線、めっき処理および湿式伸線に
より所定の直径を有する素線とした後、撚線機によって
表１に示す所定の層撚り構造のスチールコードを各種製
造した。なお、素線の型付けは、素線相互を撚り合わせ
る前にピン型の型付け装置によって下記の表１に示す型
付け率の値となるように行った。ここで、型付け率と
は、図３に示す如く、コア素線を素線間に隙間なしで撚
り合わせ、その外接円直径をＡ、コア外接円直径の回り
に外接円に密着させてシース素線を巻き付け、シース素
線の外接遠直径をＢとし、一方、スチールコードの撚り
を解してコア素線の螺旋型付けの外径をａ、シース素線
の螺旋型付けの外径をｂとし、これらを測定値から次式
に従い求めた。 コア素線の型付け率（％）＝（ａ／Ａ）×１００ シース素線の型付け率（％）＝（ｂ／Ｂ）×１００
【００２３】なお、スチールコードの製造において最外
層を撚り合わせる際、くせ付けをするピンを通し、型付
け１００±２％にコントロールした後、撚り合わせ、続
いて千鳥足状に配列したロールを通し、その出口のテン
ションをコードの１５％〜５０％にしてコードを製造し
た。かかるテンションが１５％未満ではコードの膨らみ
の制御が不可能であり、一方５０％を超えると製造時に
コードが断線する可能性があるからである。
【００２４】次いで、得られた供試スチールコードをゴ
ムに埋設し加硫した試験室試料またはゴム物品から当該
スチールコードを試料として採取し、真直ぐ状態の試料
と、それに対応するスチールコードを最外層の素線径に
応じて規定された上記曲率半径に曲げた試料とをそれぞ
れ金属組織測定用の樹脂に埋め込んだ。しかる後、樹脂
を硬化させ、供試スチールコードの断面を観察して最外
層の素線の最大移動量を以下のようにして求めた。
【００２５】最外層の素線の最大移動量の実際の求め方
を、図１に基づき説明する。図１の（イ）には、一般的
層撚り構造の例として３＋８層撚り構造のスチールコー
ドの真直ぐな状態の断面を、一方、（ロ）には該コード
の曲げたときの断面をそれぞれ示す。ここで、まず、真
直ぐな状態にある最外層の素線の位置を、コード軸芯を
中心としてそこから最外層の各素線の中心までの距離
（Ａ〜Ｈ）を測定し、それらの平均値Ｌとして求めた。
次いで、最外層の線径ｄで規定される上記式に基づく曲
率半径で曲げたときの、同じくコード軸芯から最外層の
各素線の中心までの距離（ａ〜ｈ）を測定し、その中で
最も長い長さから上記の平均値Ｌを引いた値を最大移動
量とした。
【００２６】表２に示す供試スチールコードのコード内
部へのゴム浸入性および耐疲労性は以下のようにして評
価した。ゴム浸入性 ゴムに埋設し加硫した試料からスチールコードを取り出
し、コード表面のゴムを取り除き、表面のフィラメント
間に浸透しているゴム量を顕微鏡で観察し、記録した。
コード内部へのゴム浸透性は、表面部のフィラメントを
取り除き、隣接部のフィラメントに接着しているゴム量
を顕微鏡で観察し、記録した。ゴム量がゼロの場合を０
％、ゴムが完全に浸透している場合を１００％として、
パーセント表示にて表した。
【００２７】耐疲労性 下記に示す疲労試験１および２は試験すべきスチールコ
ードをゴムシートに埋設し、短冊状の試験片を作製し
た。試験法はＪＩＳ−Ｌ−１０１７に準拠した。このう
ち、疲労試験１では、予め試験片のゴム中水分を１．３
％に調湿した後、試料への張力負荷１ｋｇ／コード１
本、プーリー径１８〜２８ｍｍ、温度５５℃、相対湿度
９５％で試験片が破断するまでの屈曲回数を記録した。
試験値は、２層撚り構造のスチールコードについては比
較例１の従来スチールコードの破断屈曲回数を１００と
して、内層シースの素線が９本の３層撚り構造のスチー
ルコードについては比較例３の従来スチールコードの破
断屈曲回数を１００として、またコア素線が１本の３層
撚り構造のスチールコードについては比較例５の従来ス
チールコードの破断屈曲回数を１００として、それぞれ
指数表示によって示しており、数値が大きいほど耐食疲
労性に優れている。
【００２８】疲労試験２では、試料への張力負荷７．５
ｋｇ／コード１本、プーリー径５０ｍｍ、温度５０℃、
相対湿度２０％で２００万回屈曲後、試験片よりスチー
ルコードを取り出し、スチールコードを構成する素線の
強力を記録した。試験値は、屈曲前の素線の強力を１０
０とした強力保持率を示しており、数値が大きいほど耐
疲労性に優れている。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】以上の試験結果より、この発明のスチール
コードは、各従来例のスチールコードに比べて耐食疲労
性および耐疲労性共に優れていることが分かる。
【００３２】
【発明の効果】この発明のスチールコードは、所定の直
径の素線からなる層撚り構造のスチールコードのコア素
線およびシース素線の本数を特定し、かつ該スチールコ
ードを特定条件下で曲げたときの最外層の素線の最大移
動量を特定範囲以下としたことにより、耐食疲労性およ
び耐疲労性ともに優れた効果を奏する。よって、このス
チールコードで補強されたゴム製品は極めて寿命が長
く、経済的であるとともに、省資源化にも効果的であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）は、真直ぐな状態の３＋８の層撚り構造
のスチールコードの断面図である。（ロ）は、一定条件
下で曲げたときの３＋８の層撚り構造のスチールコード
の断面図である。
【図２】３層撚り構造のスチールコードの断面図であ
る。
【図３】素線の型付け率を説明するための説明図であ
る。
【符号の説明】
ｄｐ コア素線の直径 ｄｑ 内層シース素線の直径 ｄｒ 外層シース素線の直径

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍであ
    る素線からなる層撚り構造のスチールコードであって、
    該スチールコードのコア素線の本数が１〜４本であり、
    該コア素線の周囲に６本以上のシース素線が１層以上巻
    き付けられており、該スチールコードを、最外層の素線
    の直径ｄ（ｍｍ）に対して曲率半径が次式、ｄ／（１７
    ×１０-3）の値となるように曲げたとき、該スチールコ
    ード断面内において最外層の素線の最大移動量が真直ぐ
    状態に比べて（−０．５４５４ｄ＋０．１４５４）×１
    ０3μｍ以下であることを特徴とするゴム物品補強用ス
    チールコード。
  2. 【請求項２】 コア素線の本数が１〜４本、コアの周囲
    に巻き付けられたシース素線の本数が６〜９本である請
    求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3. 【請求項３】 コア素線の直径ｄｐとシース素線の直径
    ｄｑとの関係が次式、ｄｐ≧ｄｑの関係を満足する請求
    項２記載のゴム物品補強用スチールコード。
  4. 【請求項４】 コア素線の本数が１〜４本、コアの周囲
    に巻き付けられた内層シース素線の本数が６〜９本、該
    内層シースの周囲に巻き付けられた外層シース素線の本
    数が１１〜１５本である請求項１記載のゴム物品補強用
    スチールコード。
  5. 【請求項５】 コア素線の直径ｄｐと内層シース素線の
    直径ｄｑと外層シース素線の直径ｄｒとの関係が次式、
    ｄｐ≧ｄｑ≧ｄｒの関係を満足する請求項４記載のゴム
    物品補強用スチールコード。
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