JPH0931875A - ゴム物品補強用スチ−ルコ−ド及びその製造方法並びにその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は空気入りタイヤやコンベアベルト等の
ゴム物品の補強材として用いられるスチ−ルコ−ドに関
し、特にスチ−ルコ−ドの内部にまで侵入しやすい構造
とすることにより耐食性を改善すると共に耐疲労性を改
善したゴム物品補強用スチ−ルコ−ドに関する。 【構成】一本又は複数本の素線からなる中心部と、該中
心部の周囲に複数本の素線を配置した少なくとも１層の
外層部とを、順次撚り合わせた複層撚りスチ−ルコ−ド
あるいは一度撚り合わせた束撚りスチ−ルコ−ドであっ
て、該中心部の素線の少なくとも１本は２次元の波形型
付けを有し、該波形は、その素線の直径ｄに関し、式
（１）５ｄ≦Ｌ≦３０ｄ、１．０５ｄ≦Ｈ≦２．５ｄ、
を満足する波長Ｌ及び波高Ｈを有し、かつ波高Ｈの最大
値と最小値との差Ｒが、式（２）Ｒ≦０．０５Ｈ／ｄ、
を満足するゴム物品補強用スチ−ルコ−ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気入りタイヤやコ
ンベアベルト等のゴム物品の補強材として用いられるス
チ−ルコ−ドに関し、特にスチ−ルコ−ドの内部にまで
侵入しやすい構造とすることにより耐食性を改善すると
共に耐疲労性を改善したゴム物品補強用スチ−ルコ−ド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空気入りタイヤに供されるスチ
−ルコ−ドは、コ−ド直径当たりのコ−ド引張強さは大
きくかつ良好な耐疲労性を得るため、同線径の素線を最
密構造となる配置とした、層撚り構造又は束撚り構造に
なるのが通例である。しかし、前記のような最密構造コ
−ドとするシ−ス層内の素線相互の隙間が少なくてコ−
ド内部にゴムが十分に侵入していないため、コ−ドガス
が水分と接触すると、コ−ド内部に水分が容易に侵入し
てコ−ドを腐食することになる。

【０００３】そこでコアの素線径を最密構造の素線径よ
りも大きくすることが実開昭５６−１０３０９２号公報
に、又、最密構造のシ−ス層の素線本数を少なくしシ−
ス層内の素線間に隙間をもたせてゴムの浸透性を向上さ
せることが特開昭５９−２２３５０３号公報に、更に
は、層撚りコ−ドのコア素線に波形型付けを施しシ−ス
層内の素線間に隙間をもたせることが特開平５−１８６
９７８号公報に、夫々提案されている。又、特開平４−
３０４３１９号公報には、ゴム補強用金属フィラメント
に２次元的な凹凸を歯車ロ−ルによって付与する図面が
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した第１の提案に
あっては、コアの素線径をシ−ス素線径よりも太くして
コ−ド内部にゴムの侵入を改善することは、直径の異な
る素線を準備する工程を必要とするので経済的ではな
い。又、素線径を太くすると素線の断面積当たりの引張
強さが低下する傾向にありゴム物品の軽量化に悪影響を
与えることとなってしまう。第２の提案にあっては、シ
−ス層内の素線本数を減らしてコ−ド内部にゴムが侵入
し易くしたものであるが、コ−ドの強力が不足する場合
がありゴム物品の補強性の問題を生ずることがある。第
３の提案にあっては、層撚りコ−ドのコア素線に波形型
付を施してコ−ド内部にゴムが侵入するようにしたもの
で、コアまでゴムが侵入するのでコ−ドの耐食性は顕著
に改善される。しかし、波形に型付する際歯車の精度や
歯車の摩耗による寸度変化によって波形の形状にばらつ
きを生じ、ゴムの侵入性が損なわれるという問題点があ
ることが判った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の欠点を解
決するためになされたものであって、その発明の第１は
ゴム物品補強用スチ−ルコ−ドに係り、その第２はこの
ゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造方法であって、更
にその第３は、ゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造装
置に係るものである。

【０００６】即ち、第１の発明のうちの一つは、一本又
は複数本の素線からなる中心部と、該中心部の周囲に複
数本の素線を配置した少なくとも１層の外層部とを、順
次撚り合わせた複層撚りスチ−ルコ−ドあるいは一度撚
り合わせた束撚りスチ−ルコ−ドであって、該中心部の
素線の少なくとも１本は２次元の波形型付けを有し、該
波形は、その素線の直径ｄに関し、式（１）５ｄ≦Ｌ≦
３０ｄ、１．０５ｄ≦Ｈ≦２．５ｄ、を満足する波長Ｌ
及び波高Ｈを有し、かつ波高Ｈの最大値と最小値との差
Ｒが、式（２）Ｒ≦０．０５Ｈ／ｄ、を満足することを
特徴とするゴム物品補強用スチ−ルコ−ドである。

【０００７】第１の発明のうちの二つ目は、一本又は複
数本の素線を撚り合わせずに引き揃えてなるコアと、該
コアの周囲に複数本の素線を配置した少なくとも１層の
シ−ス層とからなるスチ−ルコ−ドであって、前記コア
の素線の少なくとも１本は２次元の波形を素線の長手方
向に繰り返して有しており、該波形はその素線径ｄに関
し前記した式（１）を満足する波長Ｌ及び波高Ｈを有
し、かつ波高Ｈの最大値と最小値都の差Ｒが前記した式
（２）を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチ
−ルコ−ドに係るものである。

【０００８】又、第２の発明は、スチ−ルコ−ドを構成
する素線の少なくとも１本が２次元の波形を有するスチ
−ルコ−ドを製造するに当たり、撚線機と中心部を構成
する素線の供給装置との間に一対の平歯車からなり一定
の荷重のもとで素線に２次元の波形を付与する型付装置
を配置し、供給装置から引き出した素線を前記型付け装
置に通すことによって素線に波形を施し、次いで撚り合
わせることを特徴とするゴム物品補強用スチ−ルコ−ド
の製造方法に係るものである。

【０００９】更に第３の発明は、２次元の波形を有する
ゴム物品補強用スチ−ル素線、又は少なくとも１本の２
次元の波形を有するスチ−ル素線と真直な素線とを撚り
合わせたゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造装置にお
いて、素線に２次元の波形を付与する型付装置は対向す
る位置に一対の平歯車が配置され一つの平歯車は回転自
在に基台に固定され、他の一つは型付される素線の張力
及び負荷荷重とによって前記の固定した平歯車との噛み
合わせ深さが制御可能な機構に回転自在に固定されてい
るゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造装置に係るもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１のスチ−ルコ−ドに
あって、その構造を層撚り又は束撚りとしたのは、スチ
−ルコ−ドを構成する際、素線本数を多くすることがで
きるのでコ−ド強力が高くでき、このためゴム物品の補
強性を向上することができ、又、この分素線径を細かく
して曲げ疲労性を改善できることとなったものである。
コアが複数本の素線からなる層撚りコ−ドではコアを撚
り合わせないことによってコアの撚り工程が省略でき、
又、コアにゴムが侵入するのでコアを撚り合わせる必要
もなくなる特徴がある。尚、コアを構成する素線の本数
は耐食性の点から１本が好ましく、又、全ての素線を同
一の直径のものとすることも可能であり、このことによ
り伸線工程が単純となり経済的にコ−ドを製造すること
ができる。尚、コア素線の少なくとも１本に波形を付与
するのは、コアの見掛け直径を大きくしてシ−ス層内に
おける素線間に隙間を作り、コ−ド内部へゴムの侵入を
容易にするためである。

【００１１】特に素線に与える波形の波長Ｌを素線径ｄ
に対して、５ｄ以上とした理由は、安定した波形を経済
的に製造するためであり、３０ｄ以下としたのはシ−ス
層内の素線間の隙間が不均一になり易くゴムがコ−ド内
部に侵入し難くなるためである。又、波形の波高Ｈを
１．０５ｄ以上としたのはコ−ド内部にゴムが侵入する
ようにするためであり、波高が２．５ｄを超えると耐疲
労性が低下する。更に波形の波高の最大値と最小値との
差Ｒを０．０５Ｈ／ｄ以下としたのは、ばらつきが大き
いと波形の波高が小さい部分ではシ−ス素線間の隙間が
減少してコ−ド内部へのゴムの侵入性が低下し、波高が
大きい部分では真直な素線との張力分担に差を生じてコ
−ド強力が低下するし、一方ではコ−ドの伸びが部分的
に異なりゴム物品の寸法の精度が低下してしまうからで
ある。

【００１２】第２の発明にあっては、定荷重下で素線に
型付けをするものであって、特に素線径ｄ、素線本数
ｎ、波長Ｌ及び波高Ｈとして、式（３）Ｗ＞４９４８０
ｄ⁴ （Ｈ−ｄ）ｎ／Ｌ³ 、を満足する一定荷重Ｗのもと
で波形を施すのがよい。この理由は、平歯車荷重が４９
４８０ｄ⁴ （Ｈ−ｄ）ｎ／Ｌ³ 以下の場合には波形型付
装置の出口における素線の波形波高Ｈが目標値よりも小
さくなり、撚線後のスチ−ルコ−ドとした時の波形の波
高Ｈが小さくなり過ぎてコ−ド内部へのゴムの侵入性が
著しく悪化するからである。目標とする波形波高Ｈを得
るためには上式を超える値とすることが肝要である。
尚、過大な荷重は平歯車の摩耗量の増大を招くのみで波
形型付にはなんらのよい効果を及ぼすことはない。

【００１３】第３の発明にあって、この種従来の素線の
波形型付製造装置にあっては、歯車の軸間距離を固定す
るものであったのに対し、荷重によって波高を制御でき
るようにしたので歯車の加工精度は高度である必要はな
くなるという特徴がある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体例をもって更に詳細に説
明する。 （本発明によるスチ−ルコ−ド）図１乃至図４は本発明
によって得られたスチ−ルコ−ドの断面を示すものであ
る。図１は１本の波形を有する素線１₀ からなるコア２
とその周囲に６本のシ−ス素線３を巻き付けたシ−ス４
とからなるコ−ド、図２は波形を有する２本の素線１₀
を引き揃えその周囲に７本の素線３を巻き付けたコ−
ド、図３は波形を有する３本の素線１₀ からなる中心部
と８本の素線３からなる外層部とを同じ方向に一度に撚
り合わせたコ−ド、図４は同方向撚りのあるが撚りピッ
チが異なる３＋８＋１３構造のコ−ドで、コア２の周囲
に８本の素線３₁ からなるインナ−シ−ス４と、更にこ
のインナ−シ−ス４の周囲に１３本の素線３₂ からなる
アウタ−シ−ス５を夫々配置してなり、コア２のうち１
本の素線１は型付けせず２本の素線１₀ に波形の型付を
施した例である。波形を有する素線１₀ の形状は図５に
示すように、波長Ｌは波形の山と山との長さであり、波
高Ｈは波形の山と谷の間の距離であり、ｄは素線１₀ の
直径である。

【００１５】（本発明による波形型付装置）上記の波形
を有する素線１₀ の製造は図６に示す本発明による波形
型付装置１４によって行う。この波形型付装置は一対の
平歯車１９、２０が互いに噛み合う位置にあり、１個の
平歯車１９は装置の基台２４に回転自在に固定されてお
り、他の１個の平歯車２０はア−ム２２の端に回転自在
に固定されており、ア−ム２２の他の端には素線Ｆの波
形型付量を制御するための荷重２１が取り付けられてい
る。ア−ム２２は基台２４に固定されている支点２３に
よって支えられ、かつ支点２３の軸を中心にして回動可
能としているので、荷重２１の重量は大小により平歯車
の噛み込み量が制御できる。

【００１６】上記の波形型付装置に用いる平歯車は、図
７に示す歯車の歯の形状のように丸みをもたせると波形
がなだらかとなり、素線の耐疲労性が改善され、強力低
下を抑制できる。尚、以下の表における平歯車の歯先円
直径とは、図７に示すように平歯車の歯の先端から先端
までの距離Ａである。

【００１７】一方、図８は従来の波形型付装置であり、
一対の平歯車１９′、２０′が互いに噛み合うように基
台２４′に配置されており、一つの平歯車２０′は基台
２４′に回転自在に固定され、他の一つの平歯車１９′
は基台２４′に対して上下移動が可能な回転軸に取り付
けられており、波形の型付量は平歯車の回転軸を所望の
上下位置に固定して調節する構造となっている。

【００１８】ここで上記した二つの波形型付装置につい
て比較する。５台の波形型付装置を用い、直径が０．２
８ｍｍの素線を波長Ｌが４．４ｍｍ、波高Ｈが０．４４
ｍｍとなるように波形型付けを行った。波形の波高のば
らつきは、波形を付与した素線を一定の長さ切り採り投
影機で拡大して素線長手方向に４個、各々の波形型付装
置で波形型付けされた５本の素線について合計２０個の
波高を記録した。波高のばらつきＲは、Ｒ＝（２０個の
波高のうちの最大値）−（２０個の波高の内の最小
値）、として求めた。波高のばらつきＲの試料数ｎは上
記のようにｎ＝２０である。本発明の波形型付装置にお
ける波形型付方法は、一定の荷重下で制御したもので、
波高のばらつきＲ＝０．０１８であり、従来の波形型付
装置における波形型付方法は、歯車の軸距離を固定した
方法であり、波高のばらつきＲ＝０．０９２であった。

【００１９】この波高のばらつきは平歯車の加工寸度に
よるもので、平歯車の軸距離を固定する従来の装置で
は、平歯車の加工寸度の精度を向上しなければ波高のば
らつきを小さくすることができず高価な装置になってし
まう。一方、本発明による装置では波高を制御できるの
で平歯車の加工精度は高度である必要はないという特徴
がある。

【００２０】（本発明によるスチ−ルコ−ドの製造方
法）波形型付けを施した素線によるスチ−ルコ−ドの製
造方法について、図９にてチュ−ブラ−撚線機によりそ
の製造方法を具体的に説明をする。炭素含有量が０．８
２重量％のスチ−ルコ−ド用プレ−ンカ−ボン鋼線材を
乾式伸線により所定の線径に縮径し、熱処理を施して微
細パ−ライト組織とした後、めっきを施して湿式伸線に
よりスチ−ルコ−ドを構成する素線を撚線用の供給スプ
−ルに巻取った。

【００２１】図９において、１０はコアに用いる素線が
巻かれているスプ−ルであり、シ−スに用いる素線のス
プ−ル１１はチュ−ブラ−型撚線機１５の内部に配置さ
れている。波形型付けされるコア素線Ｆは供給スプ−ル
１０から引き出され、ロ−ラ−の回転を制御することに
よって素線Ｆの張力を調整する定張力装置１２を経て、
更に、潤滑油を塗布するための油塗布装置１３によって
潤滑油を塗布された後、波形型付装置１４で波形を付与
され、素線Ｆは捩られることなくコ−ドの撚り口に導か
れる。シ−ス素線３はチュ−ブラ−撚線機１５の内部か
ら引き出され撚り合わせのための螺旋型付がなされコア
の周囲に巻き付けられ、矯正ロ−ラ−１６により撚り性
状を安定化した後スプ−ル１７に巻取られる。尚、本発
明のスチ−ルコ−ドの製造方法について、詳述はしない
がバンチャ−型撚線機によって製造できることは言うま
でもない。

【００２２】表１及び表２は、本発明の波形型付装置と
従来の平歯車の軸間距離を固定した波形型付装置とによ
り、平歯車の歯先円直径を変えてスチ−ルコ−ドを製造
した結果を示す。尚、本発明の波形型付装置の平歯車の
荷重は撚線後のコアの波形波高Ｈが小さくなることを考
慮して４．０ｋｇとした。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】このようにして製造したスチ−ルコ−ドに
ついて、耐疲労性指数、コアのゴム付き指数、コ−ド強
力及び伸度を評価した。製造条件及び得られたスチ−ル
コ−ド性能評価結果を表１及び表２に示す。

【００２６】（１）耐疲労性指数 １＋６×０．３４構造コ−ドの複数本を未加硫ゴムシ−
トに等間隔で並行に引き揃えて埋没し加熱加圧下で加硫
した。次いで前記加硫ゴムシ−トに曲線半径１５ｍｍの
ロ−ラ−を備えたＪＩＳ・Ｌ１０１７に準じた繰り返し
曲げ疲労試験によって加硫ゴムシ−トが破断するまで繰
り返し曲げを与え、その破断回数を測定した。実施例１
の値を１００として指数表示によって評価を行った。数
値が大きい程耐疲労性が高いことを示す。

【００２７】（２）コアのゴム付き指数 前記加硫ゴムシ−トからスチ−ルコ−ドを取り出し、６
本のシ−スフィラメントの撚りをほぐしてコアフィラメ
ントを１０ｍｍ取り出して試料とする。試料を２０倍の
倍率で写真撮影し、その写真からコアフィラメントに接
着しているゴム量を調査した。フィラメント表面がゴム
に覆われている状態を１００とし、ゴムが全く接着して
おらずフィラメントが全て露出している状態を０として
評価を行った。

【００２８】（３）伸度 スチ−ルコ−ドの引張り試験において、スチ−ルコ−ド
の４０Ｎまでの引張り負荷を加えたときの２．５Ｎから
４０Ｎまでの範囲の伸びを測定した。表１の実施例１の
伸びを１００として指数で表示しており、数値が小さい
ほど伸び難いことを示す。

【００２９】表１〜表２に明らかなごとく、表１の本発
明の波形型付装置によって得られたスチ−ルコ−ドは、
耐疲労性、コアのゴム付き指数、コ−ド強力及び伸度と
もに良好であって、平歯車の歯先円直径、コアフィラメ
ント径等の条件を変化させても、コア波形型付け量のば
らつきが小さいことが確認された。又、従来の平歯車の
軸間距離を固定した波形型付装置を用い、スチ−ルコ−
ドを作成した場合、表２のごとく平歯車の歯先円直径に
よりコア波形型付け量が大きく変化し、耐疲労性、コア
のゴム付き指数、コ−ド強力及び伸度等のばらつきが発
生する。

【００３０】

【発明の効果】本発明のスチ−ルコ−ドは上記のように
優れた特性を有しており、ゴム製品の補強材として極め
て有用であり、又、極めて簡単な機構で優れた特性を有
するコ−ドを高い生産性で製造できるため、例えば空気
入りラジアルタイヤの性能向上を図るコ−ドを安価に提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は１本の波形を有する素線からなるコアと
その周囲に６本のシ−ス素線を巻き付けたシ−スとから
なるスチ−ルコ−ドである。

【図２】図２は波形を有する２本の素線を引き揃えその
周囲に７本の素線を巻き付けたスチ−ルコ−ドである。

【図３】図３は波形を有する３本の素線からなる中心部
と８本の素線からなる外層部とを同じ方向に一度に撚り
合わせたスチ−ルコ−ドである。

【図４】図４は同方向撚りのあるが撚りピッチが異なる
３＋８＋１３構造のコ−ドで、コアの周囲に８本の素線
からなるインナ−シ−スと、更にこのインナ−シ−スの
周囲に１３本の素線からなるアウタ−シ−スを夫々配置
してなり、コアのうち２本の素線に波形の型付を施した
スチ−ルコ−ドである。

【図５】図５は波形を有する素線１₀ の形状を示す。

【図６】図６は本発明による波形型付装置である。

【図７】図７は本発明による波形型付装置に用いられる
歯車の歯の形状を示す側面図である。

【図８】図８は従来の波形型付装置である。

【図９】図９はチュ−ブラ−型撚線機を用いた本発明の
スチ−ルコ−ドの製造方法を示す。

【符号の説明】

１‥‥コア素線、 １₀ ‥‥波形を有するコア素線、 ２‥‥コア、 ３‥‥シ−ス素線、 ４‥‥シ−ス、 １０‥‥素線が巻かれているスプ−ル、 １１‥‥シ−ス素線のスプ−ル、 １２‥‥定張力装置、 １３‥‥油塗布装置、 １４‥‥波形型付装置、 １５‥‥チュ−ブラ−型撚線機、 １６‥‥矯正ロ−ラ−、 １７‥‥巻き取りスプ−ル、 １９、２０‥‥平歯車、 ２１‥‥荷重、 ２２‥‥ア−ム、 ２３‥‥支点、 ２４‥‥基台。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０８Ｊ 5/04 ＣＥＱ Ｃ０８Ｊ 5/04 ＣＥＱ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一本又は複数本の素線からなる中心部
   と、該中心部の周囲に複数本の素線を配置した少なくと
   も１層の外層部とを、順次撚り合わせた複層撚りスチ−
   ルコ−ドあるいは一度撚り合わせた束撚りスチ−ルコ−
   ドであって、該中心部の素線の少なくとも１本は２次元
   の波形型付けを有し、該波形は、その素線の直径ｄに関
   し、式（１）５ｄ≦Ｌ≦３０ｄ、１．０５ｄ≦Ｈ≦２．
   ５ｄ、を満足する波長Ｌ及び波高Ｈを有し、かつ波高Ｈ
   の最大値と最小値との差Ｒが、式（２）Ｒ≦０．０５Ｈ
   ／ｄ、を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチ
   −ルコ−ド。
2. 【請求項２】 全ての素線が同一の直径を有する請求項
   第１項記載のゴム物品補強用スチ−ルコ−ド。
3. 【請求項３】 一本又は複数本の素線を撚り合わせずに
   引き揃えてなるコアと、該コアの周囲に複数本の素線を
   配置した少なくとも１層のシ−ス層とからなるスチ−ル
   コ−ドであって、前記コアの素線の少なくとも１本は２
   次元の波形を素線の長手方向に繰り返して有しており、
   該波形はその素線径ｄに関し、式（１）５ｄ≦Ｌ≦３０
   ｄ、１．０５ｄ≦Ｈ≦２．５ｄ、を満足する波長Ｌ及び
   波高Ｈを有し、かつ波高Ｈの最大値と最小値都の差Ｒ
   が、式（２）Ｒ≦０．０５Ｈ／ｄ、を満足することを特
   徴とするゴム物品補強用スチ−ルコ−ド。
4. 【請求項４】 スチ−ルコ−ドを構成する素線の少なく
   とも１本が２次元の波形を有するスチ−ルコ−ドを製造
   するに当たり、撚線機と中心部を構成する素線の供給装
   置との間に一対の平歯車からなり一定の荷重のもとで素
   線に２次元の波形を付与する型付装置を配置し、供給装
   置から引き出した素線を前記型付け装置に通すことによ
   って素線に波形を施し、次いで撚り合わせることを特徴
   とするゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造方法。
5. 【請求項５】 素線径ｄ、素線本数ｎ、波長Ｌ及び波高
   Ｈとして、式（３）Ｗ＞４９４８０ｄ⁴ （Ｈ−ｄ）ｎ／
   Ｌ³ 、を満足する一定荷重Ｗのもとで波形を施した請求
   項第４項記載のゴム物品補強用スチ−ルコ−ドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 ２次元の波形を有するゴム物品補強用ス
   チ−ル素線、又は少なくとも１本の２次元の波形を有す
   るスチ−ル素線と真直な素線とを撚り合わせたゴム物品
   補強用スチ−ルコ−ドの製造装置において、素線に２次
   元の波形を付与する型付装置は対向する位置に一対の平
   歯車が配置され一つの平歯車は回転自在に基台に固定さ
   れ、他の一つは型付される素線の張力及び負荷荷重とに
   よって前記の固定した平歯車との噛み合わせ深さが制御
   可能な機構に回転自在に固定されているゴム物品補強用
   スチ−ルコ−ドの製造装置。