JPS61201092A - ゴム物品補強用スチ−ルコ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 空気入りタイヤや工業用ベルトなどのゴム物品成形体の
補強材として使用されるスチールコードの耐疲労性とく
に耐材質疲労性、耐摩滅疲労性そして強力保持性を改善
することにより、かかる物品の耐久寿命の大幅な向上を
目指した開発研究の成果に関連してこの明細書では、と
くにスチールフィラメントを用いたいわゆるコンパクト
構造コードの改良を提案するものであって、上記使途、
なかでもとくにトラック、バス用、ライトトラック用空
気入りラジアルタイヤの補強における適合を図ったもの
である。

従来スチールコードを補強材として用いた空気入りラジ
アルタイヤにおいて、カーカスプライやベルト層の疲労
性を低下させる要因としては、■繰り返しひずみによる
材質疲労 タイヤ転勤の際、コードが繰り返し変形するためコード
を構成するフィラメントのひずみが変動し材質が疲労す
る現象で、このひずみの変動量はコードの変形が同じで
もフィラメント間の接触圧（摩擦）が大きい程、また個
々のフィラメントの動きの拘束が強い程、著しくなって
、材質疲労の促進をもたらす。

■フィラメントの相互接触部の摩滅疲労いわゆるフレッ
ティング現象による。

が主たるものであり、このほかときとしてタイヤの外部
から侵入する水分による腐食疲労も加わる。

これらの疲労要素はタイヤの耐久寿命を著しく低下させ
る。

（従来の技術） 従来より主にコードの腐食疲労性を高めるのに、コード
内部へのゴム浸透が有効と考えられ、このゴム浸透を充
分に得るための撚り構造（ゴムペネ構造という）が数多
く考案されている。このゴムベネ構造コードはスチール
フィラメン）Ｍにゴム層が介在するためスチールフィラ
メント同志のこすれ、いわゆるフレッティング摩耗も生
じに（いと考えられた。

コード内部へのゴム浸透は、乗用車用ラジアルタイヤの
ベルト層に用いられるような単撚り構造コードにあって
は容易に生じてスチールフィラメントを完全にゴムで被
覆させることができる。

しかし、トラックバス用又はライトトラック用タイヤの
カーカスプライ、ベルト層のように、２層あるいは３層
の多層撚りコードに対してはコード内層まで完全にゴム
浸透を生じさせるのは非常に難しい。

ゴム浸透が不完全でゴムに被覆されないスチールフィラ
メントがある場合にはゴムペネ構造によってもコードの
腐食疲労性はあまり改良されない。

この場合完全なゴム浸透を得ようとするにはスチールフ
ィラメントのらせん半径を大きくしてスチールフィラメ
ント間に充分な間隙をあける必要があるが、多層撚りコ
ードに対して、このような撚り構造（ルーズ撚り構造）
を適用しようとすると、コードを引張った際の引き揃え
が不均一となり、不均一張力のため構成フィラメントの
ある部分で早期に破断するおそれが避は難い。

従って、多層撚りコードにあっては、コード内部へのゴ
ム浸透によって、腐食疲労性、強力保持性（耐フレツテ
イング性）を向上させることは困難である。

他方、同一線径、同−撚り方向かつ同−撚りピッチで撚
られた、いわゆるコンパクトコードが特開昭５５−３０
４９９号公報に提案され、これについては生産性の観点
より有利であることが開示されている。

しかしながら、耐疲労性に関する発明者らの検討による
と、同一線径の場合、この種のコンパクトコード（以下
ノーマルコンパクトコードという）たとえば１×１２構
造とこれに対応する従来の３＋９構造タイプのスチール
コードと対比してかなりに劣ることが判明した。

さらに一方繰り返し曲げに対し、外層と内層とのスチー
ルフィラメントの疲れ強度を均等化する方法として外層
フィラメントを内層フィラメントよりも細くする方法が
特公昭４４−１８３５８号公報に開示されこのコードは
、中心コアとワイヤ層の１つまたは複数、あるいは複数
のワイヤを含むストランドからなる外周カバーを有する
がこの種の多層撚り構造コードでは一般的に内層と外層
の撚りピッチが異なるためスチールフィラメント相互間
の接触が点接触に近く、従って、内層−外層間の接触圧
が大きくなってフィラメントのひずみが増太しやすくま
た、フレッティングも生じやすいので外層の径を細くし
たとしても、上記現象に対してさほどの改良効果を期待
し得ない。

つまり外層のスチールフィラメントの外径を小さくする
ことにより、もとの径に比べて曲げ変形時のひずみは低
減可能であるが、相互作用によるひずみ増大現象は抑制
できないからである。

（発明が解決しようとする問題点） さて上記のように多層撚り構造コードの各層の撚りピッ
チを等しくしたノーマルコンパクト構造は内層と外層の
スチールフィラメント間が完全に線接触するためコード
を引張った際に発生する内層−外層間接触圧は小さい。

従って張力下でのコードの曲げ変形時におけるスチール
フィラメント間摩擦が小さくなるためフィラメントに発
生するひずみ、フレッティングが小さく、腐食疲労性、
強力保持性も良いと予想されていた。

ところが通常の３＋９コードではシース−フィラメント
間のどこかの部分に間隙が開くのに反しノーマルコンパ
クト構造では外層っまりシースのスチールフィラメント
相互間に間隙が全くな（、またこのスチールフィラメン
ト断面の楕円性を考慮すると、むしろシースと内層つま
りコアとの間に、空隙が開いてその結果シースの層内で
スチールフィラメント同志はぶつかり合うような配置と
なる。これにより、ノーマルコンパクトコードに張力を
加えた際コアー、シース間接触圧はたしかに小さいが、
シース層内において隣り合うスチー、ルフィラメント相
互間に大きな接触圧が発生し、その部分のフレッティン
グを核としてクラックが進展し、フィラメントが破壊す
るに至る。

これがコードの腐食疲労性で、通常の３＋９コード対比
で劣ることになる原因である。

（問題点を解決するための手段） フィラメント張力負担の均一性を保ちながら、コードの
腐食疲労性、強力保持性を改良することがこの発明のね
らいであり、ここにまず張力均一性を得るためルーズ撚
り構造の代わりにクローズド撚り構造つまり緊密な構造
とするわけであるがこの場合すでに触れたとおりコード
内にゴムはほとんど浸透しない。

しかし撚りピッチを改良し、スチールフィラメント同志
の接触面積を増大させることによって接触圧を下げる方
向で腐食疲労性を高め得る。

ここにコンパクト構造は最も有利な傾向にあるが、特定
部分（シース層内の隣接スチール、フィラメント間）で
逆に接触圧が増大するという欠点をもつのはすでに述べ
た。

この欠点については以下に述べるように、コアとは異な
る線径のスチールフィラメントをシースに組合わせるこ
との有効性が知見された。

すなわちこの発明は１〜４本のスチールフィラメントか
ら成るコアすなわち中心基本構造と、この中心基本構造
のまわりで互いに隣接して配列した多数本のスチールフ
ィラメントからなる少なくとも１の同軸層とを同一方向
、同一ピッチで撚合わせたコンパクト撚り構造スチール
コードにおいて、中心基本構造を同一径のスチールフィ
ラメントで形成するとともに、同軸層内の少なくとも１
本のスチールフィラメントの外径（ｄ　ｓ）を中心基本
構造のスチールフィラメントの外径（ｄｃ）よりも小さ
くｄｃ／ｄＳ比を１．０３〜１．２５としたゴム物品補
強用スチールコード。

さて第１図〜第３図に、この発明に従うゴム物品補強用
スチールコードの断面を、撚り構造ｌＸ１２＋１．　　
Ｉ　Ｘ１４＋１　、そのイ也ｌＸ２７．　　ｌＸ３０．
　１×１９および１×３７の種々なタイプについて示し
、各図に交差斜線で示したそれぞれ、３．４又は１本の
スチールコードが、中心基本構造１（以下コアという）
であり、これらの中心基本構造１のまわりで互いに隣接
して配列したそれぞれ、第１図、第２図で９および１０
本のスチールコードがこれらの例では単一の同軸層（以
下シースという）２、また第３゛図の各場合ともより多
数のスチールフィラメントによる、第２シース３さらに
は、第３のシース４をそなえ、何れの場合もコア１の各
スチールフィラメントは同径とするが、シース２にあっ
ては図に斜線を付して区別した少なくとも１本のスチー
ルフィラメントの線径ｄｓを、コア１のスチールフィラ
メントの線径ｄｃよりも細くかつｄｃ　／ｄ　ｓ比が１
．０３〜１．２５の範囲内のものとするわけである。

（作　用） さて一般に多層撚り構造コードを引張ると、コードを形
成するらせん状のフィラメントには、コードの中心方向
へ向かおうとする力が働き、各層間のスチールフィラメ
ント同志には接触圧が発生する。

このスチールフィラメント間接触圧はコードが曲げ変形
する際のスチールフィラメントの移動を摩擦力により拘
束しスチールフィラメントのひずみを増大させ、 また接触部でフレッティング摩耗を生じさせる原因とな
る。

いま２層撚りコードの撚りピッチをコアについてＰｃ、
シースはＰｓ、また３層撚りコードについても同様にｐ
ｃ、Ｐｓｌ＋Ｐｓ２とすれば従来のこれら多層撚りコー
ドの撚りピッチは、 Ｐｃ：Ｐｓ＝１：２（２層撚り） Ｐｃ：Ｐｓ＋　：ＰＳ２＝　１：２＝３　（３層撚り）
の近辺で用いられることが多かったのに対し、この撚り
ピッチの比を２層撚りで１：ｌまた３層撚りで１：１：
１に近づけていくと、各層間のスチールフィラメント同
志は線接触に近づいて接触長さが長くなり、接触圧が低
減される。

この接触長さは各層の撚りピッチを同一にした時、すな
わちノーマルコンパクト構造とした時最も長くなり、接
触圧は最小となる。

この時内層−外層間すなわち（コアーシース、コア→第
一シース、第一シース→第二シース）間のフレッティン
グ摩耗が著しく低減される反面、ノーマルコンパクト構
造ではなお腐食疲労性を低下させる重大な欠点があるこ
とがすでに触れたように発見された。すなわちノーマル
コンパクト構造においては同一層内（外層）のとなり合
うスチールフィラメント間の接触圧力が大きく、そこで
激しいフレッティングを生じ、その部分を核としてフィ
ラメント破断が起こりその結果コードの腐食疲労性は従
来コード対比で低下したのである。

すなわちコード横断面におけるスチールフィラメントの
断面形状は楕円に近い。その形状の真円からのずれは、
ノーマルコンパクトでは撚り角（コードの長手方向に対
する角度）のより大きいシース２におけるスチールフィ
ラメントの方がコア１のスチールフィラメントよりも大
きい。つまりノーマルコンパクトコードの断面は理想的
なちゅう密売てん構造とはなり得すしてシース２の層内
で隣り合うフィラメント同志が第４図に矢印αで示すよ
うにぶつかり合うかたちとなる。

いまコードを引張った際に発生するスチールフィラメン
トのコード中心方向へ向かう力は互いに隣接するスチー
ルフィラメントとの接触点にかかり、大きな接触圧が発
生する。

従ってシース２の層内の隣接フィラメント間に発生する
接触圧を緩和するためには、２層撚りのシース２、また
３層４層　撚りの場合は第２シース３、第３シース４の
スチールフィラメント径ヲコアｌのそれよりもわずかに
細くしてスチールフィラメント間に間隙を設けるのが有
効である。

発明者らは、異線径のスチールフィラメントを組合わせ
たコンパクト構造コードをカーカスプライあるいはベル
トプライに用いたタイヤを試作し、ドラムテストにより
コードの腐食疲労性を検討した結果、同一線径フィラメ
ントよりなるノーマルコンパクトコードに見られたシー
スの層内におけるスチールフィラメント間のフレッティ
ングは激減し、コードの腐食疲労性は大巾に向上した。

この構造によりコアおよびシースの層間接触圧とシース
又は、各シースの層内接触圧を同時に緩和しコードの腐
食疲労性を従来コード対比向上させることが可能となっ
たのである。

コア１のスチールフィラメントの線径をｄｃ、シース２
，３又は４のスチールフィラメントの線径をｄｓであら
れしてｄｃ　／ｄ　ｓ比の値を１．０３〜１．２５にす
ることが不可欠である。

ｄｃ　／ｄ　ｓの値が１．０３より小さいときには、シ
ース２の層内にて隣接するスチールフィラメント相互間
の接触圧低減効果が不充分であり、また、ｄｃ　／ｄ　
ｓの値が１．２５より大きいときは、 ■コア１のスチールが大径にすぎるときはコードの疲労
性を低下させ、またコアｌのスチールフィラメントをあ
まり太くせずにアウターシース４のスチールフィラメン
トを細くすることでｄｃ　／ｄ　ｓ値を１．２５より大
きくするとこんどはコード強力が低下してケース強度を
保持しにくいことに加え、■シースのスチールフィラメ
ントが所定の位置に配置しにくく撚り不良が生じやすい
し、さらには ■局所的にフレッティングを生じやすく腐食疲労性も充
分に改善されない。

この関係はシース２との一組を単一の同軸層とする場合
のほかとくに第３図に示した断面構造のコードのように
、第２、第３のシース３，４を加えた場合でもほぼ同様
である。また第１図第２図に５で示したスパイラルのラ
ップフィラメントについては、第３図の場合にも適合す
るのは言うまでもない。

（実施例） 実施例　Ａ カーカスプライへの適用 タイヤサイズ：　１０００Ｒ２０１４ＰＲ（）ラックパ
ス用ラジアルタイヤ） 打込：１７．５本１５ｃｍ ドラム走行条件：５　Ｑｋ　ｍ／　ｈ 内圧８ｋｇｆ／ｃｍ２・ＪＩＳ　１００％　荷重の試験
条件を共通にして、カーカスプライがスチールフィラメ
ントの配列数を同じくする撚り構造３＋９＋１　（比較
例１：コントロール）と、ノーマルコンパクトコードで
あるｌＸ１２Ｘ１　（比較例２〜４）に対しこの発明に
従うｌＸ１２＋１（実施例１，２．３および５）同じ＜
ｌＸ１２（実施例４）またスチールフィラメント配列数
を増したｌＸ１４＋１　（比較例５、実施例６〜８）、
ｌＸ１９＋１　（比較例６、実施例９）を対比して、コ
ントロールの成績を１００とする指数表示により、腐食
疲労性、強力保持性に及ぼす影響を表１にまとめて示す
。

実施例　Ｂ カーカスプライへの適用 タイヤサイズ：　１２０ＯＲ２０１８ＰＲ（トラックバ
ス用ラジアルタイヤ） 打込：１２．４本１５ｃｍ ドラム走行条件：６０ｋｍ／ｈ 内圧８ｋｇｆ／ｃｍ２・ＪＩＳ　１００％　荷重の試験
条件を共通にする事例についての成績は表２のとおりで
ある。

実施例　Ｃ ラジアルタイヤのベルトの使用 タイヤサイズ：　１０００Ｒ２０ＴＢＲタイヤ打込：１
９．７本１５ｃｍ　　角度：１８゜についての成績は表
３のとおりである。

評価方法 腐食疲労性評価法（カーカスに用し）だ場合）各スチー
ルコードをカーカスプライに用Ｇ）だタイヤを試作し、
リム組み時にタイヤのインナーライナーとチューブとの
間の内部に３０　Ｑｃ　Ｃの水を封入し、各供試タイヤ
のドラムテストにおけるコード切れ（ＣＢＵ　）故障に
至るまでの寿命（走行距離）により評価した。

とした。

腐食疲労性評価法（ベルトに用いた場合）悪路走行にお
いてトレッドが貫通傷を受けるとそこから水分が侵入し
最外層ベルトおよびその下層のベルトコードが腐食疲労
破断し、ノイースト（こ至ることがある。従って、ベル
トコード：こも耐腐食疲労性あるいは疲労性の高いもの
が要求される。

ベルトにおけるこの発明の効果を確認するため、この発
明のコードを第３ベルトに適用した３、５ベルト構造の
タイヤを試作し、悪路実地走行後のベルト破断性を評価
した。評価は悪路ユーザーで３万ｋｍ走行後更正し、さ
らに３万ｋｍ走行させた時点（計６万ｋｍ）で行った。

コードの破断性は、走行後タイヤを任意に６等分に分割
し、それに含まれる第３ベルトコードの破断本数を数え
、 で評価した。

指数が大きいほどコード破断性も良いことを示す。

強力保持性評価法 強力保持性は で得られる強力保持率について、 の指数で示した。

（発明の効果） 同方向、同−撚りピッチのコンパクト構造コードにおい
て、外層に内層よりも細いフィラメントを用いることに
より、コード引張りの際に、外層内の隣接フィラメント
間に大きな接触圧を発生させることなく内層←外層フィ
ラメント間接触圧を低減することができ、これによりフ
ィラメントのひずみ、フレッティング摩耗を緩和し腐食
疲労性、強力保持性を著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はコンパクト構造コードの断面図、 第４図はシースのスチールフィラメントに生じる圧縮力
のせりあい動向を示す説明図である。 １・・・−コア　　　　　　　２．シース３・第２シー
ス 第１図 （ａ）（ｂ） （Ｃ） 第２図 （Ｃ） 第３図 （ａ）（ｂ） 第４図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６０年４月１６日 特許庁長官　　　志　　賀　　　　　学　　殿−１事件
の表示 昭和６０年特許願第３５２１６号 ２、発明の名称 ゴム物品補強用スチールコード ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 （５２））株式会社ブリデストン １、代理人 ５、補正の対象　　　明細書の「発明の詳細な説明」の
欄ｐ神〒＾＋１＋勃　　ｌロ＋Ｉｄ＾１工ｈ１　　　　
　　　　　　ンイパ　＼Ｌ明細書第１６頁の表１中、実
施例２における第６欄の「アウターシースの５本」、「
アウターシースの１本」をそれぞれ「アウターシースの
４本」、「アウターシースの２本」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１〜４本のスチールフィラメントから成る中心基本
   構造と、この中心基本構造のまわりで互いに隣接して配
   列した多数本のスチールフィラメントからなる少なくと
   も１の同軸層とを同一方向、同一ピッチで撚合わせたコ
   ンパクト撚り構造スチールコードにおいて、 中心基本構造を同一径のスチールフィラメ ントで形成するとともに、同軸層内の少なくとも１本の
   スチールフィラメントの外径（ｄｓ）を、中心基本構造
   のスチールフィラメントの外径（ｄｃ）よりも小さく、
   ｄｃ／ｄｓ比を１．０３〜１．２５としたゴム物品補強
   用スチールコード。