JPH08218281A - 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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JPH08218281A
JPH08218281A JP7046620A JP4662095A JPH08218281A JP H08218281 A JPH08218281 A JP H08218281A JP 7046620 A JP7046620 A JP 7046620A JP 4662095 A JP4662095 A JP 4662095A JP H08218281 A JPH08218281 A JP H08218281A
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wire
strands
diameter
outermost layer
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Hiroki Ishizaka
弘樹 石坂
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Bridgestone Metalpha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐疲労性の改善されたコンパクト撚り構造の
スチールコードを提供する。 【構成】 素線径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍである
素線からなるコンパクト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中心部が１〜３本の素線から
なり、その周囲に６本以上の素線を中心部の素線群と同
方向かつ同撚りピッチで撚り合わせてなり、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（−５４５．４
ｄ＋１４５．４）×１０３ μｍ以下となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、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、特
に耐久性や更生性など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、中心部の３本の素線と外層部の９本の素線と
を同時に撚り合わせさらにその周囲に１本の素線を巻き
付けた１×１２＋１構造のものや、中心部の３本の素線
と中間部の９本の素線と外層部の１５本の素線とを同時
に撚り合わせさらにその周囲に１本の素線を巻き付けた
１×２７＋１構造のもの、あるいは中心部の１本の素線
と中間部の６本の素線と外層部の１２本の素線とを同時
に撚り合わせさらにその周囲に１本の素線を巻き付けた
１×１９＋１構造のものといったコンパクト撚り構造の
コードが、相互の素線が線接触をするために素線同士の
相対動きによる摩耗起因の耐疲労性に優れている等の観
点から用いられている。また、かかるコンパクト撚り構
造は、撚線時に１工程でコードに仕上がるために撚線生
産性に優れており、経済的なゴム補強材である。
【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、前述のコンパクト撚り構造
のスチールコードを用いても、なお耐疲労性に問題があ
ることが判明した。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、タイヤの耐久性
が向上すると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、コンパクト撚り構造の
スチールコードにおいて十分な耐疲労性の改善を図るこ
とは困難であった。
【０００６】そこでこの発明の目的は、耐疲労性の改善
されたコンパクト撚り構造のスチールコードを提供する
ことにある。
【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、素線
径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍである素線からなるコ
ンパクト撚り構造のスチールコードであって、該スチー
ルコードの中心部が１〜３本の素線からなり、その周囲
に６本以上の素線を中心部の素線群と同方向かつ同撚り
ピッチで撚り合わせてなり、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（−５４５．４ｄ＋１４５．４）
×１０3 μｍ以下とな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）中心部の素線本数ｐが１〜３本、中心部の周囲に
配置された素線の本数ｑ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、中心部の素線の直径ｄｐとその周囲
に配置された素線の直径ｄｑとの関係が次式、ｄｐ≧ｄ
ｑの関係を満足する。
【００１０】（３）中心部の素線本数ｐが１〜３本、中
心部の周囲に配置された素線の本数ｑが６〜９本、さら
にその周囲に配置された素線の本数ｒ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、中心部の素線の直径ｄｐと、中心部
の周囲に配置された素線の直径ｄｑと、さらにその周囲
に配置された素線の直径ｄｒとの関係が次式、ｄｐ≧ｄ
ｑ≧ｄｒの関係を満足する。
【００１２】
【作用】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、例えば図５の（イ）〜（ヘ）に示す如きコン
パクト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製品、例えば重荷重用タイヤに適し
た撚り構造を経済的に生産できるからである。
【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】コードの中心部を構成する素線の本数を１
〜３本に限定したのは、中心部を構成するためには最低
１本の素線を要し、一方３本を超えるとスチールコード
を曲げたときに中心部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るからである。
【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（ｍｍ）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）
×１０3 μｍ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、素線の型付率をコン
トロールすればよい。素線の型付率を９０％以下とし、
この値が小さい程素線の移動量に対して良好な傾向を示
すが、型付率を小さくし過ぎるとコード端末の撚り性状
の不良をきたしゴム製品の製造に支障を生ずるので、好
ましくない。素線の型付率をすべて同一としても、ある
いは層間で異なったものとしても、最外層の素線の最大
移動量が上記の範囲内にあればよく、これらは特に限定
されるべきものではない。
【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（例えば図５の
（イ）〜（ニ））、また層間で異なっていても（例えば
図５の（ホ），（ヘ））よいが、好ましくは２層構造の
コンパクト撚りコードの場合には中心部の素線の直径ｄ
ｐとその周囲に配置された素線の直径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層構造のコンパクト撚りコードの場合に
は、図２に示す如き中心部の素線の直径ｄｐとその周囲
に配置された素線の直径ｄｑとさらにその周囲に配置さ
れた素線の直径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】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。
【００２０】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。
【００２１】
【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に示す所定のコンパクト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装置によって下記の表１に
示す型付率の値となるように行った。以下に、型付率、
最外層の素線の最大移動量および耐疲労性の求め方を示
す。
【００２２】型付率 ここで、型付率を１×１２コンパクト撚り構造のスチー
ルコードを例にとって説明する。図３の（イ）に示す如
く、中心部を構成する３本の素線の外接円の直径をＸ、
中心部を構成する素線のうち２本の素線と接触する３本
の素線（外層１の構成素線）の外接円の直径をＹ、中心
部を構成する素線のうち１本の素線とだけ接触する６本
の素線（外層２の構成素線）の外接円の直径をＺとす
る。なお、本発明において「最外層の素線」とは、かか
る外層１と外層２の素線のことである。一方、図３の
（ロ）に示す如く、かかるスチールコードの撚りを解し
て素線となし、各部に対応する素線の螺旋形の外径を夫
々ｘ、ｙ、ｚとする。これら実際の測定値から次式に従
い型付率（％）を求めた。 中心部の素線の型付率（％）＝（ｘ／Ｘ）×１００ 外層１の構成素線の型付率（％）＝（ｙ／Ｙ）×１００ 外層２の構成素線の型付率（％）＝（ｚ／Ｚ）×１００
【００２３】中心部の素線が撚り合わされてない、例え
ば１×１９コンパクト撚り構造のスチールコードでは、
図４に示す如く中心部に１本の素線、外層１に６本の素
線、さらにその周囲に１２本の素線が配されたように撚
り合わされるが、中心部の素線は撚り合わされないので
型付けは施されていない。従って、この場合、素線が撚
り合わされるのは外層１、外層２および外層３の素線で
あるから（外層２の素線と外層３の素線とで本発明でい
う「最外層の素線」を構成する）、図４に示す各部Ｘ、
Ｙ、Ｚに対応する夫々の型付率を上記と同様にして求め
た。
【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 最外層の素線の最大移動量の求め方を、図１に基づき説
明する。図１の（イ）には、１×１２コンパクト撚り構
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〜Ｃ）、（Ｄ〜Ｉ）として測定
し、夫々の平均値を次式に基づきＬ１、Ｌ２とした。 Ｌ１＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／３ Ｌ２＝（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）／６ 次いで、最外層の素線の直径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〜ｃ）、（ｄ〜ｉ）
を測定し、その中で最も長い長さから上記の平均値
Ｌ１、Ｌ２を引いた値の大きい方の値を最大移動量とし
た。
【００２６】耐疲労性 下記に示す疲労試験１および２では、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。疲労
試験１の条件は、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。
【００２７】試験値は、中心部の素線の直径が０．２０
ｍｍでその周囲に配置された素線の直径が０．２１５ｍ
ｍの異線径１×１２コンパクト撚り構造のスチールコー
ド（図５の（ホ））についてはスパイラル素線を巻き付
けた比較例１の破断屈曲回数を１００として、中心部の
素線の直径が０．２４ｍｍでその周囲に配置された素線
の直径が０．２２５ｍｍの異線径１×１９コンパクト撚
り構造のスチールコード（図５の（ヘ））についてはス
パイラル素線を巻き付けた比較例３の破断屈曲回数を１
００として、全ての素線の直径が０．２０ｍｍの同線径
１×１２コンパクト撚り構造のスチールコード（図５の
（ハ））についてはスパイラル素線を巻き付けた比較例
５の破断屈曲回数を１００として、全ての素線の直径が
０．２３ｍｍで中心部素線が２本の１×１０コンパクト
撚り構造のスチールコード（図５の（ロ））については
スパイラル素線を巻き付けた比較例７の破断屈曲回数を
１００として、全ての素線の直径が０．２３ｍｍの同線
径１×７コンパクト撚り構造のスチールコード（図５の
（イ））についてはスパイラル素線を巻き付けた比較例
９の破断屈曲回数を１００として、夫々指数表示によっ
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。得られた結果を下記の表２に示
す。
【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
径の素線からなるコンパクト撚り構造のスチールコード
の中心部素線および外層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１×１２コンパクト
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上記スチールコードの断面図
である。
【図２】１×１９コンパクト撚り構造のスチールコード
の各素線の直径を示す断面図である。
【図３】１×１２コンパクト撚り構造のスチールコード
素線の型付率を説明するための説明図である。
【図４】１×１９コンパクト撚り構造のスチールコード
の素線の型付率を説明するための説明図である。
【図５】（イ）〜（ヘ）は、夫々本発明の一例スチール
コードの断面図である。
【符号の説明】
１ 外層１ ２ 外層２ ３ 外層３ 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
【手続補正書】
【提出日】平成７年１１月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【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、素線
径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍである素線からなるコ
ンパクト撚り構造のスチールコードであって、該スチー
ルコードの中心部が１〜３本の素線からなり、その周囲
に６本以上の素線を中心部の素線群と同方向かつ同撚り
ピッチで撚り合わせてなり、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＋０．１４５
４）×１０3 μｍ以下となることを特徴とするものであ
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 素線径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍで
    ある素線からなるコンパクト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中心部が１〜３本の素線
    からなり、その周囲に６本以上の素線を中心部の素線群
    と同方向かつ同撚りピッチで撚り合わせてなり、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（−５４５．
    ４ｄ＋１４５．４）×１０3 μｍ以下となることを特徴
    とするゴム物品補強用スチールコード。
  2. 【請求項２】 中心部の素線本数ｐが１〜３本、中心部
    の周囲に配置された素線の本数ｑ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】 中心部の素線の直径ｄｐとその周囲に配
    置された素線の直径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】 中心部の素線本数ｐが１〜３本、中心部
    の周囲に配置された素線の本数ｑが６〜９本、さらにそ
    の周囲に配置された素線の本数ｒ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】 中心部の素線の直径ｄｐと、中心部の周
    囲に配置された素線の直径ｄｑと、さらにその周囲に配
    置された素線の直径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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