JPH09245U - ゴム補強用スチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ゴム浸透性、耐疲労性がともに良好で、コード
心の抜けも生じず、シートとしたときの平坦性も良好に
することができしかも１回の撚り工程で安価に製作でき
る実用的なゴム補強用スチールコードを提供する。 【解決手段】９本のめっきワイヤから構成されるスチー
ルコードにおいて、該スチールコードが、３本のワイヤ
とこれらよりも径の太い６本のワイヤを同一方向同一撚
りピッチで同時に撚りあわせた１×９構造となってお
り、かつ、コードの長手方向と直角の断面を長径／短径
の比で１．０５〜１．２０の偏平状として１ピッチの何
れの断面においても隣接する素線間の複数箇所に隙間を
形成するとともに、０→５kg荷重付加時の伸びを０．０
９０〜０．１２５とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスチールラジアルタイヤやコンベアベルトなどで代表されるゴム製品 の補強材として使用されるスチールコードとりわけ９本の素線を使用したスチー ルコードに関する。

【０００２】

【従来の技術】

スチールラジアルタイヤやコンベアベルトなどのゴム製品の補強材としてスチ ールコードが使用されており、そのスチールコードの一タイプとして、従来、図 ４に示すような３＋６構造の複層コードがある。 かかる３＋６構造のスチールコードは、３本のブラスめっき素線を撚りあわせ た心ストランド１００のまわりにブラスめっき６本の素線からなる側ストランド ２００を配して撚りあわせたものである。かかるスチールコードは撚り方向によ ってさらに、心ストランドをＳ撚りまたはＺ撚りとし、側ストランドをＺ撚りま たはＳ撚りとした異方向撚りタイプと、心ストランドと側ストランドをいずれも Ｓ撚りまたはＺ撚りとした同方向撚りタイプに分類される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、これら３＋６構造のスチールコードは、いずれもストランド撚り工程 (下撚り工程)とクロス撚り工程(上撚り工程)の２工程で製作されるため、生産性 が劣り、コストが高くなる。ことに、異方向撚りタイプは、クロス撚り工程の際 に心ストランドの撚りが戻されるため、最終コードのピッチよりも短いピッチで 撚っておかなければならず、製造効率が悪いという欠点がある。 さらに、３＋６構造のスチールコードは心ストランド１００の３素線が接触し 、中心に閉鎖断面の空隙Ｓが生ずる。このため、ゴムとの複合時にゴムを心スト ランドの中まで浸透することができず、水が空隙に入った場合に腐食が進行し、 フレッティング摩耗によりコードの耐疲労性が低下するという問題がある。 同方向撚りタイプは異方向撚りタイプよりも製造効率はよいが、反面において ２層の撚り方向が同じであるため、心ストランドに対する側ストランドの保持力 が弱いため、タイヤの走行に伴う圧縮や引張り曲げの繰返しによって心ストラン ドがずれてコードの端から抜け出しやすいという問題があった。 この同方向撚りタイプでの心ストランドの抜けを防止する対策として、心スト ランドの３本の素線をオープン構造にすることも試みられているが、心ストラン ドはストランド撚り工程でオープンにＳ撚り(又はＺ撚り)され、それがクロス撚 り工程でもう一度Ｓ撚り(又はＺ撚り)され、つまり２度撚りされる関係から、撚 りピッチが短くタイトになってしまう。このため、抜け防止に必要なオープン構 造にならず、心抜け防止効果が乏しかった。

【０００４】 一方、多層撚りスチールコードの他の形式としては、１×１２構造や１×２７ 構造のように多数本の素線を一度に撚りあわせたタイプ(バンチドタイプ)のスチ ールコードが知られている。このバンチドタイプのスチールコードは、１回の撚 り工程でコードが製造されるため製造効率がよいという利点がある。 そこでこれを適用して３＋６構造のスチールコードに替えて１×９構造のコー ドにすることができれば好都合である。しかし、単に９本の素線を型付けして撚 りあわせただけでは、心ストランドに相当する３本の素線とこれを囲む６本の側 素線とが線接触するため、やはり心ストランドが抜けやすいという問題がある。 また、心ストランドに相当する３本の素線が隣接する同士密接しているため、や はりゴム浸透性が悪く、疲労性が低くなるという問題があった。 さらに、３＋６構造や１×９構造の２層構造のスチールコードにおいては、コ ードキルは心ストランドのトルク(以下残留キルと言う)と側ワイヤのトルクのバ ランスで成り立っている。１×９構造の場合、３＋６構造に比較して心ストラン ドの残留キルが極めて大きい。このため、スチールコードをゴムとで複合化シー トにした場合の切断面(コード端末)は、心ストランドの残留キルが抜け、側ワイ ヤのトルクが強くなっている。したがって、シート平坦性は、シート切断面から 遠ざかった領域では平坦であっても、シート切断面近傍は一端で立上りを示す。 逆にシート切断面近傍が平坦になるようにコードキルをセットすると、図５のよ うにシート切断面から遠ざかった領域では、反り返りＺ(たとえば６〜１０mm高 さ)が生じる。このゴムシートの反りは、その後のカッティング(バイヤスカット )、ジョイント工程での寸法精度に不都合を生じさせる。

【０００５】 本考案は前記のような問題点を解消するために考案されたもので、その目的と するところは、ゴム浸透性、耐疲労性がともに良好で、コード心の抜けも生じず 、シートとしたときの平坦性も良好にすることができしかも１回の撚り工程で安 価に製作できる実用的なゴム補強用スチールコードを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため本考案は、９本のめっきワイヤから構成されるスチー ルコードにおいて、該スチールコードが、３本のワイヤとこれらよりも径の太い ６本のワイヤを同一方向同一ピッチで同時に撚りあわせた１×９構造となってお り、かつ、コードの長手方向と直角の断面を長径／短径の比で１．０５〜１．２ ０の偏平状として１ピッチの何れの断面においても隣接する素線間の複数箇所に 隙間を形成するとともに、０→５kg荷重付加時の伸びを０．０９０〜０．１２５ としている構成としたものである。

【０００７】

【作 用】

１）９本のワイヤを１回で撚りあわせるため１工程で製造することができ、コス トを低減することができる。 ２）９本のワイヤを単に撚りあわせるだけではコンパクトタイプないしクローズ ドタイプの断面形状になるが、長径／短径の比を１．０５〜１．２０の範囲で偏 平状としているため、３本の心ワイヤおよび６本の側ワイヤが、いずれも少なく とも１ヵ所以上に隙間を有するオープン構造となり、そうした側ワイヤ間および 心ワイヤ間の隙間にゴムが十分浸透するため、耐疲労性がよくなる。 また、バンチドコードは、一般に同方向、同撚りピッチで撚られているため心 ワイヤと側ワイヤは線接触し、心ストランドの抜けが生じやすいが、コードを偏 平状断面とすることによって心ストランドの残留キルによるねじれ等の動きが抑 制されるため心ストランドの抜けが防止される。 ３）バンチドコードは前述のように心ストランドの残留キルが非常に多く、この 残留キルが、前記のようにゴムシートの切断面で抜けていたが、前記のように心 ワイヤの捩じれが抑制されることで残留キルが抜ける現象がなくなるため、シー トの平坦性もよくなる。 ４）長径／短径の比を１．０５〜１．２０としているため、心ワイヤの残留キル の抜けの抑制要素としての心ワイヤと側ワイヤの接触バランスが安定する。また 、長径寸法のバラツキも少なくなるため、耐疲労性のバラツキを低下することが でき、しかも、０→５kg荷重付加時の伸びを０．０９０〜０．１２５としている ため、前記長径／短径の比との相乗効果により芯抜けを生じさせないようにしな がら安定した隙間を確実に形成してゴム浸透性を良好にすることがでる。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。 図１(a)ないし(d)は本考案によるゴム補強用スチールコードの４／５ピッチ分 の各断面を示している。 １ａ，１ｂ，１ｃは３本の心ワイヤ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは ６本の側ワイヤであり、心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ同径である。側ワ イヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆもそれぞれ同径であるが、心ワイヤ１ ａ，１ｂ，１ｃに対して１５０〜２００％増径された関係にある。 心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと側ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは いずれも直径が０．５mm以下、好ましくは０．１５〜０．３８mmの鋼線であり、 外周面にはブラスなどのめっきが施されている。鋼線の成分組成は、心ワイヤと 側ワイヤが同じであってもよいし、側ワイヤだけ炭素量の高いハイカーボンワイ ヤとしてもよい。

【０００９】 上記３本の心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと６本の側ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ ｄ，２ｅ，２ｆは、同一方向でかつ同一撚りピッチで同時に撚り合わされること で１×９構造となっている。撚りピッチは１０〜２０mmとすることが好ましい。 コードの外周には必要に応じてラッピングワイヤが巻き付けられる。 しかも、本考案のスチールコードにおいては、長手方向と直角の断面において 、コード全体が偏平状をなしている。そして、隣接する６本の側ワイヤ２ａ，２ ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ間には、１ピッチの長さのいずれの断面においても 、複数個所に隙間Ｓが形成されている。また、隣接する心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ ｃ間にも１個所以上に隙間ｓが形成されている。

【００１０】 前記偏平状態の比は、図１において長径寸法をＤ₁とし、短径寸法をＤ₂とする と、本考案はＤ₁／Ｄ₂が１．０５〜１．２０の範囲内にするものであり、物性と して、０→５ｋｇ荷重付加時の伸びを０．０９０〜０．１２５の範囲にするもの である。 まず、０→５ｋｇ荷重付加時の伸びの下限を０．０９０としたのはこれ未満で は隙間が形成されずゴムが浸透しないからである。上限を０．１２５としたのは 、これを超える伸び量ではコードが極度にオープン状となり、心ストランドの抜 けが生ずる不都合があるからである。 Ｄ₁／Ｄ₂の下限を１．０５とした理由は次のとおりである。 第１にＤ₁／Ｄ₂が１．０５を下回る場合には、前記した隙間Ｓ，ｓが狭くなっ たり、１個所しか隙間ができなくなったりし、ことに心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃ について長手方向のある断面で全心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃが接触する領域が発 生するため、ゴム浸透性の劣る部分が発生し、耐疲労性が低下するからである。 第２に、Ｄ₁／Ｄ₂が１．０５を下回る場合、３本の心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃ で形成される断面形状が偏平状とならず図４の３＋６構造の場合の心ストランド に近いものとなるため心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃが一塊となって捩じれやすく、 抜けやすくなるからである。 第３に、心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃの残留キルの抜けは、心ワイヤ１ａ，１ｂ ，１ｃと側ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆの接触部分のバランスで 抑制されるが、Ｄ₁／Ｄ₂が１．０５を下回る場合にはそのバランスが不安定とな り、心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃの残留キルがコード端末で抜けやすくなる。この ため、ゴムシートにした時の切断面はマイナス側で平坦となり、前述したように シートに反り返りが発生し、シートの平坦性が損なわれるからである。 一方、Ｄ₁／Ｄ₂の上限を１．２０と規定したのは次の理由からである。 すなわち、第１にＤ₁／Ｄ₂が１．２０を超えて大きい場合には、前記した隙間 Ｓ，ｓは十分に確保されるためゴム浸透性は良好で、また、心ワイヤ１ａ，１ｂ ，１ｃの捩じれ抑制されるため心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃの抜けも防止される。 しかしながら、心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと側ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ， ２ｅ，２ｆの接触部分のバランスが不安定化するため、心ワイヤの残留キルがコ ード端末で抜けやすくなり、シートの平坦性が不安定となるからである。 第２に、偏平比がＤ₁／Ｄ₂が１．２０を超えると、６本の側ワイヤ間の型付け のバラツキが大きくなるため、疲労性の向上が期待できなくなる。加えて、偏平 比は伸びと関係があり、偏平比が増すにつれて低荷重域での伸びが大きくなる。 その結果、カレンダー加工時のテンションコントロールが困難になったり、裁断 したコードのエンド部の撚りが乱れやすくなり、好ましくないからである。 偏平比が前記した範囲であれば、ゴム浸透性、耐疲労性、心抜け防止、シート 平坦性の各条件をすべて満たすことができる。

【００１１】 上記した本考案のスチールコードを得るには、９本のワイヤを導出し、それら を撚りあわせる前に、心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと側ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ， ２ｄ，２ｅ，２ｆに予め１００％を超える型付けを施し、次いで撚りあわせ、撚 りあわせたオープン構造の１×９コードを、巻取り前の過程で成形ローラーによ って偏平状になるように成形することで得られる。 図２と図３は本考案のスチールコードの製造のための装置を示している。 １１はフレームであり、フレーム１１に中空状スピンドル１２ａ，１２ｂが回転 自在に取付けられ、これら中空状スピンドル１２ａ，１２ｂの端部間にループ１ ３ａ，１３ｂが掛け渡され、また、一方の中空状スピンドル１２ａに第１ターン ロール１４ａが取付けられ、他方の中空状スピンドル１２ｂに第２ターンローラ １４ｂが取付けられている。 １５はクレードルであり、前記ループ１３ａ，１３ｂの内側の中空状スピンド ル１２ａ，１２ｂの端部間に設けられている。このクレードル１５は中空状スピ ンドル１２ａ，１２ｂに対し相対回転自在に支持されており、中空状スピンドル １２ａ，１２ｂの回転とは無関係に一定の姿勢を保つようになっている。そして 、このクレードル１５の内部に、巻取りボビン１６と、一対のキャプスタン１７ ａ，１７ｂと、オーバーツイスター１８と成形ロール装置１９およびトラバーサ ２０が設けられている。 ２５はワイヤ供給部で、９個のワイヤボビンを有しており、そのうち中央の３ 個のボビン２６ａ，２６ｂ，２６ｃは心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃを巻収しており 、６個のボビン２７ａ〜２７ｆは前記心ワイヤよりも増径した側ワイヤを巻収し ている。 前記フレーム１１には中空状スピンドル１２ａよりも上流側に撚り口ダイ３５ 設けられると共に、この撚り口ダイ３５よりも上流には３ピン式などからなるプ レフォーム装置３４が設けられている。

【００１２】 前記９個のワイヤボビン２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ〜２７ｆから引き出 された各ワイヤは、プレフォーム装置３４を通り、撚り口ダイ３５から中空状ス ピンド１２ａ，第１ターンロール１４ａ，一方のループ１３ａ、中空状スピンド ル１２ｂ、第２ターンロール１４ｂを経てクレードル１５内に導入され、図３の ようにキャプスタン１７ａ，１７ｂを介してオーバーツイスター１８、成形ロー ル装置１９を経るように掛け渡され、トラバーサ２０を経て巻取ボビン１６に巻 き取られている。 この状態で中空状スピンドル１２ａ，１２ｂが回転し、この回転によってター ンロール１４ａ，１４ｂ、ループ１３ａ，１３ｂが中空状スピンドル１２ａ，１ ２ｂの回転軸線を中心として一定速度で公転する。そして、キャプスタン１７ａ ，１７ｂによりワイヤ束Ａが順次引き取られ、ワイヤボビン２６ａ，２６ｂ，２ ６ｃ，２７ａ〜２７ｆからワイヤが引き出される。

【００１３】 ボビン２６ａ，２６ｂ，２６ｃから引き出された心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと ボビン２７ａ〜２７ｆから引き出された側ワイヤ２ａ〜２ｆは、プレフォーム装 置３４において過剰に型付けされる。 このようにして直接過剰に型付けされた心ワイヤ１ａ，１ｂ，１ｃと側ワイヤ ２ａ〜２ｆは、撚り口ダイ３５を通過することによって中央域に３本の心ワイヤ １ａ，１ｂ，１ｃが配されその外周に６本の側ワイヤ２ａ〜２ｆが配置されたオ ープン状のワイヤ束Ａとなり、そのワイヤ束Ａは中空状スピンドル１２ａ内に入 り、第１ターンロール１４ａを経ることによって第１の撚りが入れられ、ループ １３ａから第２ターンロール１４ｂを経ることによってダブルツイストされ、所 定のピッチを持ちかつ心ワイヤおよび側ワイヤともオープン構造の粗スチールコ ードＣ’が作られる。 第２ターンロール１４ｂを通過した粗スチールコードＣ’はキャプスタン１７ ａ，１７ｂを介してオーバーツイスタ１８に導入され、ここで所定のコードキル にセットされる。そして、次に成形ロール装置１９に入る。 この成形ロール装置１９は複数個のロール１９０を千鳥状に配置したもので、 慣用の矯正ロールがコードの直線性を与えるものであるのに対し、オープン構造 の粗スチールコードＣ’を積極的に圧縮してコード断面を偏平状に塑性変形させ るものであり、前記プレフォーム装置３４での型付け量を調整することによって 前記した偏平比となるように制御する。このようにして偏平化された目的スチー ルコードＣは巻取ボビン１６に巻き取られる。

【００１４】 次に本考案のスチールコードの具体例と特性を試験した結果を表１に示す。 心ワイヤとしてはブラスめっきを施した直径０．２０mmのスチールワイヤ３本 を用い、側ワイヤとしてブラスめっきを施した直径０．３５mmのスチールワイヤ ６本を使用し、図２と図３に示すダブルツイスタにより１×９構造の偏平状スチ ールコードを製作した。 型付けは、３ピン式プレフォーマーによって心ワイヤと側ワイヤ過剰に型付け し、それら心ワイヤと側ワイヤを、撚りピッチ１８mmで同時撚りし、巻取り前に 成形ロール装置によって偏平化した。試料４ないし試料１１偏平比の調整はプレ フォーム装置での型付け量を変えることによって行った。 比較のため、成形ロールを使用せず慣用の矯正ロールを用いて偏平比１．００ ０としたスチールコード(試料3)を作った。また、別に２工程撚りで、心ストラ ンドをＺ撚り、側ストランドをＳ撚りとした３＋６構造のスチールコード(試料1 )、心トランドと側ストランドともＳ撚りとした３＋６構造のスチールコード(試 料2)を作った。

【００１５】 表１は上記試料１ないし試料１１のスチールコードについて、偏平比と０→５ kg荷重付加時伸びと、心抜け、シート平坦性、ゴム浸透性(空気透過量)、疲労性 を試験した結果を示している。 なお、試験項目中、「心抜け」はプルアウトフォース法すなわち、コードゴム ブロックに長さ８０mm埋込んで加硫し、コード片端の側ワイヤを除去し、心ワイ ヤをつかみ、ゴムブロックを支えて引き抜いたときの引抜き力を求める方法によ って実施し、試料１の試験値を１００として指数比較したものである。 「疲労性」はコードをゴムで被覆したサンプルを両端チャッキングし３個のロ ール間を経由させた状態で左右に所定長さ動かし、コード切断までの回数を求め る方法で行い、試料１の試験値を１００として指数比較したものである。 「シート平坦性」は、ドラムワインド装置で作ったシートによって試験し、シー トの異常立上り(図５の現象）がなかったものを○とし、異常立上りが生じたも のを×で評価した。 「ゴム浸透性」は、ゴム被覆した２５．４mm長さの複合体を水中の加圧容器に配 し、これに0.5kgf/cm²の空気圧を導入し、サンプル軸線方向を貫いて漏れる空気 量を測定し、試料３の試験値を１００として指数表示したものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】 この表1から明らかなように、本考案の範囲である試料５，６，７，８は伸び 、シート平坦性、ゴム浸透性、耐疲労性のすべての特性で良好である。 これに対し、試料１はゴム浸透性、および耐疲労性の面で本考案より劣ってい る。試料２はゴム浸透性、耐疲労性の点で劣っている。試料３は１工程で製作で きるが、偏平化していないため、心抜け、ゴム浸透性、耐疲労性で試料１よりむ しろ劣り、シート平坦性も不良である。そして偏平比が本考案の下限を下回る試 料４も、まだ試料１より特性が劣っている。偏平比が本考案の上限を超えた試料 ９，１０，１１は、伸びが過剰となり、シート平坦性も不良である。また、疲労 性も試料１と同等程度それよりも劣る結果となっている。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明した本考案のスチールコードによるときには、９本のめっきワイヤか ら構成されるスチールコードにおいて、該スチールコードが、３本のワイヤとこ れらよりも径の太い６本のワイヤを同一方向同一ピッチで同時に撚りあわせた１ ×９構造となっており、かつ、コードの長手方向と直角の断面を長径／短径の比 で１．０５〜１．２０の偏平状として１ピッチの何れの断面においても隣接する 素線間の複数箇所に隙間を形成するとともに、０→５kg荷重付加時の伸びを０． ０９０〜０．１２５としているため、１工程撚りで製造でき、製造効率がよく、 安価に製造することができるうえに、１×９構造でありながらコード断面を所定 範囲内で偏平状とするとともに０→５kg荷重付加時の伸びを特定範囲としている ため、心ワイヤ隣接相互間および側ワイヤ隣接相互間に適正な隙間が確保される とともに心ワイヤの抜け出し現象が防止され、ゴム浸透性と耐疲労性をすぐれた ものとすることができ、さらに、バンチドコードでありながら心ワイヤの残留キ ルが抜けないため、シートの平坦性も良好にすることができるというすぐれた効 果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるスチールコードの４／５分の断面
図である。

【図２】本考案のスチールコードの製造装置を概略的に
示す説明図である。

【図３】図２におけるクレードル内の構成を示す斜視図
である。

【図４】従来の多層スチールコードの断面図である。

【図５】ゴムシートの反り現象を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ 心ワイヤ ２ａ〜２ｆ 側ワイヤ Ｄ₁ 長径寸法 Ｄ₂ 短径寸法 Ｓ，ｓ 隙間

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】９本のめっきワイヤから構成されるスチー
   ルコードにおいて、該スチールコードが、３本のワイヤ
   とこれらよりも径の太い６本のワイヤを同一方向同一撚
   りピッチで同時に撚りあわせた１×９構造となってお
   り、かつ、コードの長手方向と直角の断面を長径／短径
   の比で１．０５〜１．２０の偏平状として１ピッチの何
   れの断面においても隣接する素線間の複数箇所に隙間を
   形成するとともに、０→５kg荷重付加時の伸びを０．０
   ９０〜０．１２５としていることを特徴とするゴム補強
   用スチールコード。