ゴム製品補強用スチールコードおよびその製造方法
【課題】ゴム侵入性が良好で、且つ、低荷重伸びが小さい束撚り２層構造または束撚り３層構造のゴム製品補強用スチールコードを得る。
【解決手段】束撚り２層構造における中心層（または３層構造における中間層）の素線１１の全てがピッチの小さい略二次元波状のくせを有し、かつ、それら素線１１同士がコード中心軸に略平行で略パラレルに接触して見かけの撚り角αと外層の素線の撚り角（コード撚り角β）との差が大きくなる箇所がコード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、かつ、略パラレル部における見かけの撚り角αとコード撚り角βとが、１．５°≦α−β≦４．５°の関係を満たすようにする。
【解決手段】束撚り２層構造における中心層（または３層構造における中間層）の素線１１の全てがピッチの小さい略二次元波状のくせを有し、かつ、それら素線１１同士がコード中心軸に略平行で略パラレルに接触して見かけの撚り角αと外層の素線の撚り角（コード撚り角β）との差が大きくなる箇所がコード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、かつ、略パラレル部における見かけの撚り角αとコード撚り角βとが、１．５°≦α−β≦４．５°の関係を満たすようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコード（以下、単に「コード」ということもある。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強用に使用される１×１３等の束撚り２層構造や１×１９等の束撚り３層構造のスチールコードとしては、従来、複数本の素線を堅く撚り合わせて密着させた、いわゆるクローズド撚りコードが一般的であった。しかし、こうしたクローズド撚りコードは、隣接する素線間に閉じられた空洞部が存在することとなり、コードを２枚のゴムシートの間に挟んで加熱圧縮して複合体シートを形成した時に、ゴム材が素線間の空洞部に侵入することはなくて、単にコードをゴムシートによって包み込んだだけの複合体となり、ゴム材がコード素線間の空洞部に完全に入り込んでゴムシートとコードとが一体化されたいわゆる完全な複合体にはならない。そのため、従来のクローズド撚りコードをゴムシートで挟んで圧縮した複合体シートを例えば自動車のタイヤに組み込むと、ゴム材とコードとの接着が不十分で、自動車の走行時にゴム材がコードから剥離する、いわゆるセパレーション現象を起こす可能性が大きく、また、ゴム材中に侵入した水分がコードの空洞部に達すると、その水分は空洞部を伝ってたちまちコードの長手方向に伝播してコードを腐食させ、その結果、そのコードの機械的強度を著しく低下させることになる。
【０００３】
そこで、図５に示すように、２層構造のコード５０で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線５１，５２から成り、芯素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する（図示の例は、芯素線群の３本の素線５１の内の１本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。）ものとすることが提案されている。このコード５０は、束撚りであるから製造コストを低減できる。しかも、螺旋状のくせを設けた素線（「螺旋素線」という）と螺旋状のくせを設けていない素線（「非螺旋素線」という）との間に外側と連通する隙間５３ができてゴム材が侵入する。しかし、このように芯素線群の一部素線だけに螺旋状のくせを設けたコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所が閉じた空洞部５４となり、そこにはゴムが侵入しない。
【０００４】
また、図６に示すように、束撚り２層構造のコード６０で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線６１，６２から成るものにおいて、芯素線群の全ての素線６１を螺旋素線とすることが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。こうすることで、外側に連通する隙間６３が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように芯素線群の全ての素線６１を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
【０００５】
また、図７に示すように、３層構造のコード７０で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線７１，７２，７３から成り、中心素線群あるいは中間素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する（図示の例は、中間素線群の９本の素線７２の内の３本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。）ものとしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このコード７０は、螺旋状のくせを設けた素線７２（「螺旋素線」という）と螺旋状のくせを設けていない素線（「非螺旋素線」という）との間に外側に連通する隙間７４ができてゴム材が侵入する。そして、芯素線群の素線７１が中間素線群のいずれかの素線７２と係合し、中間素線群の素線７２が側素線群のいずれかの素線７３と係合するため、芯素線群および中間素線群のコード長手方向に対する自由度がなくなり、コード長手方向へのずれ動きが生じない。しかし、このように芯素線群あるいは中間素線群の一部素線に螺旋状のくせを設けた従来のコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所は閉じた空洞部となり、そこにはゴム材が侵入しない。
【０００６】
そこで、図８に示すように、３層構造のコード８０で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線８１，８２，８３から成るものにおいて、中間素線群の全ての素線８２を螺旋素線とすることが考えられる。こうすることで、外側に連通する隙間８４が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように中間素線群の全ての素線８２を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
【０００７】
【特許文献１】実開平４−６０５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−８０５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、ゴム侵入性が良好で、且つ、低荷重伸びが小さい束撚り２層構造または束撚り３層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造、または１×Ｑ（Ｑ＝１６〜１９）の束撚り３層構造のスチールコードを、外層を構成する素線群の少なくとも一部の素線同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の全ての素線が、撚り合わせのためのくせとは別に撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有し、かつ、前記中心層または中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、前記外層を構成する素線群の素線の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径（Ｄ）とコード撚りピッチ（Ｐｃ）から計算されるコード撚り角（β）との関係が下記の式１を満たすよう構成することにより解決することができる。
（式１） １．５°≦α−β≦４．５°
【００１０】
このコードは、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線）同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層を構成する素線群（芯素線群）または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群（中間素線群）の全ての素線が撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有することにより、束撚り２層構造における側素線群と芯素線群との間、または束撚り３層構造における中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなり、側素線同士の隙間から侵入したゴム材が、束撚り２層構造における芯素線群の素線（芯素線）と側素線と間にできた隙間に入り込み、または束撚り３層構造における中間素線群の素線同士の間に形成される隙間を経て中間素線群と芯素線群の間に侵入する。そして、その際、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、撚り角が揃うことによる側素線群の素線の落ち込みが防止されて、ゴム侵入路が確保される。
【００１１】
また、このコードは、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触する箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、コードの伸びが抑制される。
【００１２】
そして、このコードは、特に、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、コード撚り角（β）との関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。
【００１３】
α−βが４．５°を超えると、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線）との接触部分が小さくなり（点接触に近くなる）、その部分のフレッティング磨耗（素線同士が擦れ合って磨耗する現象）が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する（撚りが乱れる）ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが１．５°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。
【００１４】
上記構成のコードにおいて、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたくせであるのが好ましい。所望のくせ形状に歯型を加工した一対の歯車間に素線を通してもジグザク状に折り曲げられて成る小さなくせが得られるが、そうした手段でくせ付けした素線は、折り曲げられた箇所が折り曲げられない箇所より加工度が大きくなり、この加工度が大きい折り曲げ箇所に応力が残留し、これに外力による応力が加わることで折り曲げ箇所の応力が過大になって耐疲労性が低下する。それに対し、螺旋状のくせを施した後、押圧加工したことによって得られたくせは、どの箇所においても加工度が均等になるので、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れたものとなる。
【００１５】
また、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）であるのが好ましい。ピッチＰ１が０．２Ｐｃより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチＰ１が０．５Ｐｃより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高ｈが０．２ｄよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高ｈが１．２ｄｍｍより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、これら撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせのピッチＰ１および波高ｈの値は、コードから撚りをほぐして取り出した素線のものと一致する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、ゴム侵入性が良好で、低荷重伸びが小さく、耐疲労性に優れた束撚り２層構造または束撚り３層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態のゴム製品補強用スチールコード（以下、「スチールコード」あるいは、単に「コード」という。）を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１の（ａ）は１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造の実施形態の一例である１×１１構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード（スチールコード）１０は、１×１１の束撚り２層構造で、中心側に配置する３本の素線（芯素線１１）の全てに螺旋状のくせを付けた後押圧加工して略正弦波状で撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせをもたせ、外側に８本の素線（側素線１２）を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線１２）同士の間に隙間１３が存在するとともに、芯層を構成する素線群（芯素線群）の素線（芯素線１１）の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線（芯素線１１）に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
【００１９】
また、図１の（ｂ）は１×Ｐ（Ｐ＝１６〜１９）の束撚り３層構造の実施形態の一例である１×１６構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード（スチールコード）２０は、１×１６の束撚り３層構造で、１本の素線（芯素線２１）を中心とし、その周りに略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する５本の素線（中間素線２２）を配置し、外側（最外）に１０本の素線（側素線２３）を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線２３）同士の間に隙間２４が存在するとともに、中間層を構成する素線群（中間素線群）の素線（中間素線２２）の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線（中間素線２２）に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
【００２０】
これらのコード１０、２０における芯素線１１または中間素線２２の撚り合わせ前の略正弦波状のくせは、図２に示すとおりで、ピッチとは、波の谷から谷までまたは山から山までの長さ（周期）Ｐ１を意味し、波高とは、波の谷から山までの高さ（振幅）ｈを意味する。そして、芯素線１１または中間素線２の略二次元波状のくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）である。ピッチＰ１が０．２Ｐｃより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチＰ１が０．５Ｐｃより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高ｈが０．２ｄよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高ｈが１．２ｄｍｍより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、素線径ｄは、０．１５〜０．４０ｍｍであるのが好ましい。素線径ｄが０．１５ｍｍ未満であるとスチールコードの強度が低下し、０．４０ｍｍを越えると柔軟性が悪化する。コード撚りピッチＰｃは通常８．０〜１８．０ｍｍである。
【００２１】
そして、こられのコード１０、２０は、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、芯素線群の素線（芯素線１１）同士あるいは中間素線群の素線（中間素線２２）がコード長手方向に不連続な配置で部分的に略パラレルに接触し、その略パラレルに接触する箇所（範囲）Ｓで、芯素線１１あるいは中間素線２２の撚り角（見かけの撚り角α）が０（ゼロ）で、図示しない外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線１２、２３）の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなっている（芯素線１１あるいは中間素線２２の非パラレル部分での撚り角αはコード撚り角との差が小さい）。
【００２２】
そして、これらのコード１０、２０における芯素線１１または中間素線２２は、それら芯素線１１または中間素線２２の、側素線１２、２３の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなる箇所における芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角αと、側素線１２、２３の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径Ｄとコード撚りピッチＰｃから計算されるコード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすものとされている。
【００２３】
コード１０（束撚り２層構造）における芯素線１１の見かけの撚り角α、コード有効径Ｄおよびコード撚り角βは、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すとおりである。見かけの撚り角αは、芯素線１１の撚り角の最大角度であり（図４の（ａ）参照）、コード有効径Ｄは、側素線１２の中心を結んだ円の直径（コード径Ａ−素線径ｄ）であり（図４の（ｂ）参照）、コード撚り角βは、コード有効径Ｄとコード撚りピッチＰから、β＝ｔａｎ-1Ｄ／Ｐで計算される角度である（図４の（ｃ）参照）。コード２０（束撚り３層構造）における中間素線２２の見かけの撚り角α、コード有効径Ｄおよびコード撚り角βもこれと同様である。
【００２４】
図２に示すような略正弦波状の小さなくせを有する複数本（図１の例では３本）の芯素線１１の外側に側素線１２を配置して一度で撚り合わせてコードとし、このコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施すと、複数本の芯素線１１は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図３の（ａ）に示すような撚り構造となる。また、芯素線２１（芯素線群）の周りに、略正弦波状の小さなくせを有する複数本（図２の例では５本）の中間素線２２を配置し、外側（最外）に側素線２３を配置して、コード長手方向の略全ての箇所において、中間素線２２の少なくともいずれか１本が芯素線２１に接触するように一度で撚り合わせると、複数本の中間素線２２は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図３の（ｂ）に示すような撚り構造となる。
【００２５】
螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行うことができる。ただし、押圧加工の手段はこれに限られるものではない。
【００２６】
図１のコード１０は、外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線１２）同士の間の隙間１３から侵入したゴム材が、中心層を構成する素線群（芯素線群）の略二次元波状の小さなくせを有する素線（芯素線１１）と側素線１２と間にできた隙間１４に入り込む。しかも、このコード１０は、芯素線群の全ての素線（芯素線１１）が略二次元波状の小さなくせを有するため、側素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。さらに、このコード１０は、略二次元波状のくせを有する芯素線１１がコード長手方向において略パラレルに接触しているため、クローズド撚りコードと同様にコードの伸びが小さく、低荷重伸びを抑制できる。また、このコード１０は、隣り合う芯素線１１同士が略パラレルに接触して芯素線１１の撚り角と側素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線１２の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。
【００２７】
また、図２のコード２０は、側素線２３同士の隙間２４から侵入したゴム材が、中間素線群の略二次元波状の小さなくせを有する中間素線２２同士の間に形成される隙間２５から中間素線群と芯素線群の間に入り込む。しかも、このコード２０は、全ての中間素線２２が略二次元波状の小さなくせを有することにより、中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。そして、このコード２０は、中間素線２２同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して中間素線２２の撚り角と側素線２３の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線２３の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。さらに、このコード２０は、コード長手方向の略全ての箇所において、少なくともいずれか１本の中間素線２２が少なくともいずれか１本の芯素線２１に常に接触し、また、中間素線２２は側素線２３とも部分的に係合する。そのため、中間素線群のコード長手方向へのずれ動きが生じず、撚りが安定する。
【００２８】
そして、これらのコード１０、２０は、特に、芯素線１１または中間素線２２の側素線１２、２３の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなる箇所における芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。α−βが４．５°を超えると、芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、側素線１２との接触部分が小さくなり（点接触に近くなる）、その部分のフレッティング磨耗（素線同士が擦れ合って磨耗する現象）が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する（撚りが乱れる）ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが１．５°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。
【００２９】
また、これらのコード１０、２０において芯素線１１または中間素線２２に設けられた撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたもので、どの箇所においても加工度が均等になり、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れている。
【実施例】
【００３０】
実施例として、直径５．５ｍｍのスチール線材を、パテンティングおよび伸線加工を繰り返した後、表面にブラスメッキを施して、線径０．１７５〜０．３０ｍｍの素線とし、こられの素線を用いて、１×９の束撚り２層構造のコードを４種類、１×１１の束撚り２層構造のコードを２種類、１×１６の束撚り３層構造のコードを４種類、１×１９の束撚り３層構造のコードを２種類製造し、また、同様の素線を用い、比較例である１×９の束撚り２層構造のコードを７種類、１×１１の束撚り２層構造のコードを２種類、１×１６の束撚り３層構造のコードを４種類、１×１９の束撚り３層構造のコードを２種類製造した。また、同様の素線を用い、芯素線あるいは中間素線の１本に小さな螺旋状のくせを設けて成る束撚り構造のコードの従来例（１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のそれぞれ１種類）と、クローズド撚りのコードの従来例（１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のそれぞれ１種類）を製造した。そして、実施例のコードのゴム侵入性および耐疲労性を、比較例および従来例と比較して評価した。
【００３１】
実施例である１×９の束撚り２層構造のコード（４種類）と、１×１１の束撚り２層構造のコード（２種類）は、芯素線群となる３本の素線（芯素線）を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°となるようにしたものである。
【００３２】
また、同じく実施例である１×１６の束撚り３層構造のコード（４種類）と、１×１９の束撚り３層構造のコード（２種類）は、中間素線群となる５本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、１本の素線（芯素線）の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線（中間素線）を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°となるようにしたものである。
【００３３】
また、比較例である１×９の束撚り２層構造のコード（７種類）と、１×１１の束撚り２層構造のコード（２種類）は、芯素線群となる３本の素線（芯素線）を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β＜１．５°あるいはα−β＞４．５°となるようにしたものである。
【００３４】
また、同じく比較例である１×１６の束撚り３層構造のコード（４種類）と、１×１９の束撚り３層構造のコード（２種類）は、中間素線群となる５本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、１本の素線（芯素線）の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線（中間素線）を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β＜１．５°あるいはα−β＞４．５°となるようにしたものである。
【００３５】
これらいずれの実施例および比較例の場合も、螺旋状のくせは、供給される素線を軸芯として回転するくせ付け装置（特公昭６３−６３２９３号公報等記載のくせ付け装置）を用いて付与した。くせ形状は、くせ付けピンの間隔、くせ付けピンの寸法および、素線を軸芯として回転する回転数で調整した。また、螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行った。
【００３６】
そして、ゴム侵入性は、各コードを２ｋｇの引張荷重をかけた状態でゴム材中に埋め込み、加圧加硫した後コードを取り出し、そのコードを分解して一定長さを観察し、観察した長さに対するゴムと接触した形跡のある長さの比をパーセント表示して評価した。このパーセント値が８０以上であれば、ゴム侵入性は良好である。
【００３７】
また、耐疲労性は、ゴムでコードを被覆して、ハンター式疲労試験で、コードを略Ｕ字形状に曲げた状態で（コードの最大曲率点に８００ＭＰａの応力がかかるように曲げの形状を設定）で１０００万回連続回転させ、その後、内層素線（芯素線あるいは中間素線）の表面を観察して、フレッティング磨耗の度合いで評価し、クローズド撚りの従来例（クローズ）の場合を１００として指数表示した。数字が大きい程耐疲労性に優れる。
【００３８】
評価の結果を表１に示す。
【表１】
【００３９】
表１から、１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のいずれの場合も、実施例のコードは、ゴム侵入性が良好（８０％以上）で、クローズド撚りの従来例（クローズ）に比べては勿論のこと、螺旋状のくせを設けて成る従来例（螺旋クセ）に比べてもゴム侵入性がはるかに優れており、また、耐疲労性が良好（指数１００超）で、螺旋状のくせを設けて成る従来例（螺旋クセ）に比べては勿論のこと、クローズド撚りの従来例（クローズ）に比べても耐疲労性が優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードの断面図（ａ）および１×１６の束撚り３層構造のスチールコードの断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施形態に係る略正弦波状のくせのピッチおよび波高の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードの中心素線群の撚り構造の説明図（ａ）および１×１６の束撚り３層構造のスチールコードの中間素線群の撚り構造の説明図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードにおける芯素線の見かけの撚り角αの説明図（ａ）、コード有効径Ｄの説明図（ｂ）およびコード撚り角βの説明図（ｃ）である。
【図５】従来の１×１２の束撚り２層構造で芯素線群の１本の素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているスチールコードの断面図である。
【図６】従来の１×１２の束撚り２層構造で芯素線群の全ての素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているコードの断面図である。
【図７】従来の１×２４の束撚り構造で中間層の一部の素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているスチールコードの断面図である。
【図８】従来の１×２４の束撚り構造で中間層の全ての素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているコードの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、２０ コード（スチールコード）
１１、２１ 芯素線
１２、２３ 側素線
１３、２４ 隙間
２２ 中間素線
α 見かけの撚り角
β コード撚り角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコード（以下、単に「コード」ということもある。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤ、コンベアベルト等のゴム製品補強用に使用される１×１３等の束撚り２層構造や１×１９等の束撚り３層構造のスチールコードとしては、従来、複数本の素線を堅く撚り合わせて密着させた、いわゆるクローズド撚りコードが一般的であった。しかし、こうしたクローズド撚りコードは、隣接する素線間に閉じられた空洞部が存在することとなり、コードを２枚のゴムシートの間に挟んで加熱圧縮して複合体シートを形成した時に、ゴム材が素線間の空洞部に侵入することはなくて、単にコードをゴムシートによって包み込んだだけの複合体となり、ゴム材がコード素線間の空洞部に完全に入り込んでゴムシートとコードとが一体化されたいわゆる完全な複合体にはならない。そのため、従来のクローズド撚りコードをゴムシートで挟んで圧縮した複合体シートを例えば自動車のタイヤに組み込むと、ゴム材とコードとの接着が不十分で、自動車の走行時にゴム材がコードから剥離する、いわゆるセパレーション現象を起こす可能性が大きく、また、ゴム材中に侵入した水分がコードの空洞部に達すると、その水分は空洞部を伝ってたちまちコードの長手方向に伝播してコードを腐食させ、その結果、そのコードの機械的強度を著しく低下させることになる。
【０００３】
そこで、図５に示すように、２層構造のコード５０で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線５１，５２から成り、芯素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する（図示の例は、芯素線群の３本の素線５１の内の１本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。）ものとすることが提案されている。このコード５０は、束撚りであるから製造コストを低減できる。しかも、螺旋状のくせを設けた素線（「螺旋素線」という）と螺旋状のくせを設けていない素線（「非螺旋素線」という）との間に外側と連通する隙間５３ができてゴム材が侵入する。しかし、このように芯素線群の一部素線だけに螺旋状のくせを設けたコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所が閉じた空洞部５４となり、そこにはゴムが侵入しない。
【０００４】
また、図６に示すように、束撚り２層構造のコード６０で、芯素線群および外層素線群がそれぞれ所定数の素線６１，６２から成るものにおいて、芯素線群の全ての素線６１を螺旋素線とすることが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。こうすることで、外側に連通する隙間６３が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように芯素線群の全ての素線６１を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
【０００５】
また、図７に示すように、３層構造のコード７０で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線７１，７２，７３から成り、中心素線群あるいは中間素線群の一部素線に撚り合わせのためのくせとは異なる小さな螺旋状のくせを有する（図示の例は、中間素線群の９本の素線７２の内の３本に螺旋状のくせを設けた場合を示している。）ものとしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このコード７０は、螺旋状のくせを設けた素線７２（「螺旋素線」という）と螺旋状のくせを設けていない素線（「非螺旋素線」という）との間に外側に連通する隙間７４ができてゴム材が侵入する。そして、芯素線群の素線７１が中間素線群のいずれかの素線７２と係合し、中間素線群の素線７２が側素線群のいずれかの素線７３と係合するため、芯素線群および中間素線群のコード長手方向に対する自由度がなくなり、コード長手方向へのずれ動きが生じない。しかし、このように芯素線群あるいは中間素線群の一部素線に螺旋状のくせを設けた従来のコードは、非螺旋素線同士によって囲まれる箇所は閉じた空洞部となり、そこにはゴム材が侵入しない。
【０００６】
そこで、図８に示すように、３層構造のコード８０で、芯素線群、中間素線群および側素線群がそれぞれ所定数の素線８１，８２，８３から成るものにおいて、中間素線群の全ての素線８２を螺旋素線とすることが考えられる。こうすることで、外側に連通する隙間８４が拡大し、閉じた空洞部がなくなる。しかし、このように中間素線群の全ての素線８２を螺旋素線とすると、コードの伸びが必要以上に大きくなり、タイヤ等の剛性を低下させてしまう。
【０００７】
【特許文献１】実開平４−６０５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−８０５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、ゴム侵入性が良好で、且つ、低荷重伸びが小さい束撚り２層構造または束撚り３層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造、または１×Ｑ（Ｑ＝１６〜１９）の束撚り３層構造のスチールコードを、外層を構成する素線群の少なくとも一部の素線同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の全ての素線が、撚り合わせのためのくせとは別に撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有し、かつ、前記中心層または中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、前記外層を構成する素線群の素線の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径（Ｄ）とコード撚りピッチ（Ｐｃ）から計算されるコード撚り角（β）との関係が下記の式１を満たすよう構成することにより解決することができる。
（式１） １．５°≦α−β≦４．５°
【００１０】
このコードは、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線）同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層を構成する素線群（芯素線群）または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群（中間素線群）の全ての素線が撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有することにより、束撚り２層構造における側素線群と芯素線群との間、または束撚り３層構造における中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなり、側素線同士の隙間から侵入したゴム材が、束撚り２層構造における芯素線群の素線（芯素線）と側素線と間にできた隙間に入り込み、または束撚り３層構造における中間素線群の素線同士の間に形成される隙間を経て中間素線群と芯素線群の間に侵入する。そして、その際、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、撚り角が揃うことによる側素線群の素線の落ち込みが防止されて、ゴム侵入路が確保される。
【００１１】
また、このコードは、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触する箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在することにより、コードの伸びが抑制される。
【００１２】
そして、このコードは、特に、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、コード撚り角（β）との関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。
【００１３】
α−βが４．５°を超えると、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線）との接触部分が小さくなり（点接触に近くなる）、その部分のフレッティング磨耗（素線同士が擦れ合って磨耗する現象）が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する（撚りが乱れる）ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが１．５°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。
【００１４】
上記構成のコードにおいて、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたくせであるのが好ましい。所望のくせ形状に歯型を加工した一対の歯車間に素線を通してもジグザク状に折り曲げられて成る小さなくせが得られるが、そうした手段でくせ付けした素線は、折り曲げられた箇所が折り曲げられない箇所より加工度が大きくなり、この加工度が大きい折り曲げ箇所に応力が残留し、これに外力による応力が加わることで折り曲げ箇所の応力が過大になって耐疲労性が低下する。それに対し、螺旋状のくせを施した後、押圧加工したことによって得られたくせは、どの箇所においても加工度が均等になるので、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れたものとなる。
【００１５】
また、撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）であるのが好ましい。ピッチＰ１が０．２Ｐｃより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチＰ１が０．５Ｐｃより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高ｈが０．２ｄよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高ｈが１．２ｄｍｍより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、これら撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせのピッチＰ１および波高ｈの値は、コードから撚りをほぐして取り出した素線のものと一致する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、ゴム侵入性が良好で、低荷重伸びが小さく、耐疲労性に優れた束撚り２層構造または束撚り３層構造のゴム製品補強用スチールコードを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態のゴム製品補強用スチールコード（以下、「スチールコード」あるいは、単に「コード」という。）を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１の（ａ）は１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造の実施形態の一例である１×１１構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード（スチールコード）１０は、１×１１の束撚り２層構造で、中心側に配置する３本の素線（芯素線１１）の全てに螺旋状のくせを付けた後押圧加工して略正弦波状で撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせをもたせ、外側に８本の素線（側素線１２）を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線１２）同士の間に隙間１３が存在するとともに、芯層を構成する素線群（芯素線群）の素線（芯素線１１）の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線（芯素線１１）に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
【００１９】
また、図１の（ｂ）は１×Ｐ（Ｐ＝１６〜１９）の束撚り３層構造の実施形態の一例である１×１６構造のスチールコードの断面構造を示している。このコード（スチールコード）２０は、１×１６の束撚り３層構造で、１本の素線（芯素線２１）を中心とし、その周りに略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する５本の素線（中間素線２２）を配置し、外側（最外）に１０本の素線（側素線２３）を配置して一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施したものであって、外層を構成する素線群（側素線群）の少なくとも一部の素線（側素線２３）同士の間に隙間２４が存在するとともに、中間層を構成する素線群（中間素線群）の素線（中間素線２２）の全てが、撚り合わせのためのくせとは別に略二次元波状で撚り合わせのためのくせよりピッチおよび波高の小さいくせを有している。この略二次元波状のくせは、素線（中間素線２２）に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことにより得られたくせであり、撚り合わせ前の素線の状態では略正弦波状である。
【００２０】
これらのコード１０、２０における芯素線１１または中間素線２２の撚り合わせ前の略正弦波状のくせは、図２に示すとおりで、ピッチとは、波の谷から谷までまたは山から山までの長さ（周期）Ｐ１を意味し、波高とは、波の谷から山までの高さ（振幅）ｈを意味する。そして、芯素線１１または中間素線２の略二次元波状のくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）である。ピッチＰ１が０．２Ｐｃより小さいと、くせ付け時に過大な応力が作用する無理な塑性変形を伴うこととなって、素線が折れやすくなるとともに生産性が低下し、ピッチＰ１が０．５Ｐｃより大きいと、引張力が均等に負荷されなくなって、撚りの安定性が悪くなると共に、耐疲労性が悪くなる。また、波高ｈが０．２ｄよりも小さいと、各素線間の隙間が小さくなりすぎて、流動性の良いゴム材を使用しても加圧加硫時にゴム材が内部へ充分に侵入できず、波高ｈが１．２ｄｍｍより大きいと、撚りの安定性が悪くなり耐疲労性が悪化する。なお、素線径ｄは、０．１５〜０．４０ｍｍであるのが好ましい。素線径ｄが０．１５ｍｍ未満であるとスチールコードの強度が低下し、０．４０ｍｍを越えると柔軟性が悪化する。コード撚りピッチＰｃは通常８．０〜１８．０ｍｍである。
【００２１】
そして、こられのコード１０、２０は、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、芯素線群の素線（芯素線１１）同士あるいは中間素線群の素線（中間素線２２）がコード長手方向に不連続な配置で部分的に略パラレルに接触し、その略パラレルに接触する箇所（範囲）Ｓで、芯素線１１あるいは中間素線２２の撚り角（見かけの撚り角α）が０（ゼロ）で、図示しない外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線１２、２３）の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなっている（芯素線１１あるいは中間素線２２の非パラレル部分での撚り角αはコード撚り角との差が小さい）。
【００２２】
そして、これらのコード１０、２０における芯素線１１または中間素線２２は、それら芯素線１１または中間素線２２の、側素線１２、２３の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなる箇所における芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角αと、側素線１２、２３の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径Ｄとコード撚りピッチＰｃから計算されるコード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすものとされている。
【００２３】
コード１０（束撚り２層構造）における芯素線１１の見かけの撚り角α、コード有効径Ｄおよびコード撚り角βは、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すとおりである。見かけの撚り角αは、芯素線１１の撚り角の最大角度であり（図４の（ａ）参照）、コード有効径Ｄは、側素線１２の中心を結んだ円の直径（コード径Ａ−素線径ｄ）であり（図４の（ｂ）参照）、コード撚り角βは、コード有効径Ｄとコード撚りピッチＰから、β＝ｔａｎ-1Ｄ／Ｐで計算される角度である（図４の（ｃ）参照）。コード２０（束撚り３層構造）における中間素線２２の見かけの撚り角α、コード有効径Ｄおよびコード撚り角βもこれと同様である。
【００２４】
図２に示すような略正弦波状の小さなくせを有する複数本（図１の例では３本）の芯素線１１の外側に側素線１２を配置して一度で撚り合わせてコードとし、このコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施すと、複数本の芯素線１１は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図３の（ａ）に示すような撚り構造となる。また、芯素線２１（芯素線群）の周りに、略正弦波状の小さなくせを有する複数本（図２の例では５本）の中間素線２２を配置し、外側（最外）に側素線２３を配置して、コード長手方向の略全ての箇所において、中間素線２２の少なくともいずれか１本が芯素線２１に接触するように一度で撚り合わせると、複数本の中間素線２２は、コード長手方向に間隔をおいて周期的になじんで所定の撚り角αとなる部分と、押し潰れた格好で略パラレルに接触し合う部分とができ、図３の（ｂ）に示すような撚り構造となる。
【００２５】
螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行うことができる。ただし、押圧加工の手段はこれに限られるものではない。
【００２６】
図１のコード１０は、外層を構成する素線群（側素線群）の素線（側素線１２）同士の間の隙間１３から侵入したゴム材が、中心層を構成する素線群（芯素線群）の略二次元波状の小さなくせを有する素線（芯素線１１）と側素線１２と間にできた隙間１４に入り込む。しかも、このコード１０は、芯素線群の全ての素線（芯素線１１）が略二次元波状の小さなくせを有するため、側素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。さらに、このコード１０は、略二次元波状のくせを有する芯素線１１がコード長手方向において略パラレルに接触しているため、クローズド撚りコードと同様にコードの伸びが小さく、低荷重伸びを抑制できる。また、このコード１０は、隣り合う芯素線１１同士が略パラレルに接触して芯素線１１の撚り角と側素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線１２の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。
【００２７】
また、図２のコード２０は、側素線２３同士の隙間２４から侵入したゴム材が、中間素線群の略二次元波状の小さなくせを有する中間素線２２同士の間に形成される隙間２５から中間素線群と芯素線群の間に入り込む。しかも、このコード２０は、全ての中間素線２２が略二次元波状の小さなくせを有することにより、中間素線群と側素線群との間、および中間素線群と芯素線群との間に閉じた空洞部は存在しないものとなる。そのため、ゴム材が容易に侵入する。そして、このコード２０は、中間素線２２同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して中間素線２２の撚り角と側素線２３の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在するため、撚り角が揃うことによる側素線２３の落ち込みが防止されて、ゴム材侵入路が確保される。さらに、このコード２０は、コード長手方向の略全ての箇所において、少なくともいずれか１本の中間素線２２が少なくともいずれか１本の芯素線２１に常に接触し、また、中間素線２２は側素線２３とも部分的に係合する。そのため、中間素線群のコード長手方向へのずれ動きが生じず、撚りが安定する。
【００２８】
そして、これらのコード１０、２０は、特に、芯素線１１または中間素線２２の側素線１２、２３の撚り角（コード撚り角）との差が大きくなる箇所における芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°を満たすことにより、耐疲労性とゴム侵入性が共に確保される。α−βが４．５°を超えると、芯素線１１または中間素線２２の見かけの撚り角が大きくなりすぎて、側素線１２との接触部分が小さくなり（点接触に近くなる）、その部分のフレッティング磨耗（素線同士が擦れ合って磨耗する現象）が大きくなって耐疲労性が低下する。また、この場合は、撚りの安定性が低下する（撚りが乱れる）ことでも耐疲労性が低下する。また、α−βが１．５°よりも小さいと、撚り形状がクローズド撚りと大差ないものとなり、素線間の隙間が小さくなって、ゴム侵入性が低下する。
【００２９】
また、これらのコード１０、２０において芯素線１１または中間素線２２に設けられた撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工することにより得られたもので、どの箇所においても加工度が均等になり、過大な応力が作用せず、耐疲労性に優れている。
【実施例】
【００３０】
実施例として、直径５．５ｍｍのスチール線材を、パテンティングおよび伸線加工を繰り返した後、表面にブラスメッキを施して、線径０．１７５〜０．３０ｍｍの素線とし、こられの素線を用いて、１×９の束撚り２層構造のコードを４種類、１×１１の束撚り２層構造のコードを２種類、１×１６の束撚り３層構造のコードを４種類、１×１９の束撚り３層構造のコードを２種類製造し、また、同様の素線を用い、比較例である１×９の束撚り２層構造のコードを７種類、１×１１の束撚り２層構造のコードを２種類、１×１６の束撚り３層構造のコードを４種類、１×１９の束撚り３層構造のコードを２種類製造した。また、同様の素線を用い、芯素線あるいは中間素線の１本に小さな螺旋状のくせを設けて成る束撚り構造のコードの従来例（１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のそれぞれ１種類）と、クローズド撚りのコードの従来例（１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のそれぞれ１種類）を製造した。そして、実施例のコードのゴム侵入性および耐疲労性を、比較例および従来例と比較して評価した。
【００３１】
実施例である１×９の束撚り２層構造のコード（４種類）と、１×１１の束撚り２層構造のコード（２種類）は、芯素線群となる３本の素線（芯素線）を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°となるようにしたものである。
【００３２】
また、同じく実施例である１×１６の束撚り３層構造のコード（４種類）と、１×１９の束撚り３層構造のコード（２種類）は、中間素線群となる５本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、１本の素線（芯素線）の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線（中間素線）を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、１．５°≦α−β≦４．５°となるようにしたものである。
【００３３】
また、比較例である１×９の束撚り２層構造のコード（７種類）と、１×１１の束撚り２層構造のコード（２種類）は、芯素線群となる３本の素線（芯素線）を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、それら略正弦波状の小さなくせを有する芯素線と、外側に配置した側素線とを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り２層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β＜１．５°あるいはα−β＞４．５°となるようにしたものである。
【００３４】
また、同じく比較例である１×１６の束撚り３層構造のコード（４種類）と、１×１９の束撚り３層構造のコード（２種類）は、中間素線群となる５本の素線を、それぞれ螺旋状のくせを付けた後、押圧加工によって平面波である略正弦波状の小さなくせ（撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせ）を有する素線に加工し、１本の素線（芯素線）の周りにそれら略正弦波状の小さなくせを有する複数本の素線（中間素線）を配置し、外側に配置した側素線とともに一度に撚り合わせ、こうして形成した束撚り３層構造のコードにコード長手方向に直交する方向から押圧加工を施し、その際、芯素線の非パラレル部における見かけの撚り角αと、コード撚り角βとの関係が、α−β＜１．５°あるいはα−β＞４．５°となるようにしたものである。
【００３５】
これらいずれの実施例および比較例の場合も、螺旋状のくせは、供給される素線を軸芯として回転するくせ付け装置（特公昭６３−６３２９３号公報等記載のくせ付け装置）を用いて付与した。くせ形状は、くせ付けピンの間隔、くせ付けピンの寸法および、素線を軸芯として回転する回転数で調整した。また、螺旋状のくせを略正弦波状のくせに加工する押圧加工および、撚り線加工後の押圧加工は、複数個の自由回転するローラーを千鳥状に配置した周知の押圧加工装置で行った。
【００３６】
そして、ゴム侵入性は、各コードを２ｋｇの引張荷重をかけた状態でゴム材中に埋め込み、加圧加硫した後コードを取り出し、そのコードを分解して一定長さを観察し、観察した長さに対するゴムと接触した形跡のある長さの比をパーセント表示して評価した。このパーセント値が８０以上であれば、ゴム侵入性は良好である。
【００３７】
また、耐疲労性は、ゴムでコードを被覆して、ハンター式疲労試験で、コードを略Ｕ字形状に曲げた状態で（コードの最大曲率点に８００ＭＰａの応力がかかるように曲げの形状を設定）で１０００万回連続回転させ、その後、内層素線（芯素線あるいは中間素線）の表面を観察して、フレッティング磨耗の度合いで評価し、クローズド撚りの従来例（クローズ）の場合を１００として指数表示した。数字が大きい程耐疲労性に優れる。
【００３８】
評価の結果を表１に示す。
【表１】
【００３９】
表１から、１×９の束撚り２層構造、１×１１の束撚り２層構造、１×１６の束撚り３層構造、１×１９の束撚り３層構造のいずれの場合も、実施例のコードは、ゴム侵入性が良好（８０％以上）で、クローズド撚りの従来例（クローズ）に比べては勿論のこと、螺旋状のくせを設けて成る従来例（螺旋クセ）に比べてもゴム侵入性がはるかに優れており、また、耐疲労性が良好（指数１００超）で、螺旋状のくせを設けて成る従来例（螺旋クセ）に比べては勿論のこと、クローズド撚りの従来例（クローズ）に比べても耐疲労性が優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードの断面図（ａ）および１×１６の束撚り３層構造のスチールコードの断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施形態に係る略正弦波状のくせのピッチおよび波高の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードの中心素線群の撚り構造の説明図（ａ）および１×１６の束撚り３層構造のスチールコードの中間素線群の撚り構造の説明図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施形態の１×１１の束撚り２層構造のスチールコードにおける芯素線の見かけの撚り角αの説明図（ａ）、コード有効径Ｄの説明図（ｂ）およびコード撚り角βの説明図（ｃ）である。
【図５】従来の１×１２の束撚り２層構造で芯素線群の１本の素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているスチールコードの断面図である。
【図６】従来の１×１２の束撚り２層構造で芯素線群の全ての素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているコードの断面図である。
【図７】従来の１×２４の束撚り構造で中間層の一部の素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているスチールコードの断面図である。
【図８】従来の１×２４の束撚り構造で中間層の全ての素線が撚り合わせのためのくせとは異なる螺旋状のくせを有しているコードの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、２０ コード（スチールコード）
１１、２１ 芯素線
１２、２３ 側素線
１３、２４ 隙間
２２ 中間素線
α 見かけの撚り角
β コード撚り角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造、または１×Ｑ（Ｑ＝１６〜１９）の束撚り３層構造のスチールコードであって、外層を構成する素線群の少なくとも一部の素線同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の全ての素線が、撚り合わせのためのくせとは別に撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有し、かつ、前記中心層または中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、前記外層を構成する素線群の素線の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径（Ｄ）とコード撚りピッチ（Ｐｃ）から計算されるコード撚り角（β）との関係が下記の式１を満たすことを特徴とするゴム製品補強用スチールコード。
（式１） １．５°≦α−β≦４．５°
【請求項２】
前記撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことより得られたくせである請求項１記載のゴム製品補強用スチールコード。
【請求項３】
前記撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）である請求項１または２記載のゴム製品補強用スチールコード。
【請求項１】
１×Ｐ（Ｐ＝８〜１３）の束撚り２層構造、または１×Ｑ（Ｑ＝１６〜１９）の束撚り３層構造のスチールコードであって、外層を構成する素線群の少なくとも一部の素線同士の間に隙間が存在するとともに、束撚り２層構造における中心層または束撚り３層構造における中間層を構成する素線群の全ての素線が、撚り合わせのためのくせとは別に撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせを有し、かつ、前記中心層または中間層を構成する素線群の隣り合う素線同士がコード中心軸に略平行となるよう略パラレルに接触して該中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所が、コード長手方向に不連続な配置で部分的に存在し、前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の撚り角と外層を構成する素線群の素線の撚り角との差が大きくなる箇所における前記中心層または中間層を構成する素線群の素線の見かけの撚り角（α）と、前記外層を構成する素線群の素線の中心を結んだ円の直径で定義されるコード有効径（Ｄ）とコード撚りピッチ（Ｐｃ）から計算されるコード撚り角（β）との関係が下記の式１を満たすことを特徴とするゴム製品補強用スチールコード。
（式１） １．５°≦α−β≦４．５°
【請求項２】
前記撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、素線に螺旋状のくせを付けた後押圧加工したことより得られたくせである請求項１記載のゴム製品補強用スチールコード。
【請求項３】
前記撚り合わせのためのくせよりピッチの小さいくせは、ピッチＰ１が、Ｐ１＝０．２Ｐｃ〜０．５Ｐｃ（但し、Ｐｃはコード撚りピッチ）で、波高ｈが、ｈ＝０．２ｄ〜１．２ｄ（但し、ｄは素線径）である請求項１または２記載のゴム製品補強用スチールコード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−９７１１５（Ｐ２００９−９７１１５Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７００９８（Ｐ２００７−２７００９８）
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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