説明

ゴム製品補強用スチールコード

【課題】車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の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を、超扁平で且つ耐疲労性に優れたものとする。
【解決手段】N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となる(N−1)本の素線を撚り合わせたN+(N−1)構造のスチールコードを、芯の素線(1〜3)が全て互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶことによりコード断面が超扁平な形状となり、且つ、その芯の素線(1〜3)がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、(N−1.5)≦d/D≦(N−0.6)を満たすことで、芯の素線(1〜3)が伸びやすくなって、芯の素線1〜3と側の素線4,5に引張り荷重が分散されるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の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に関する。
【背景技術】
【0002】
タイヤやベルト等のゴム製品の補強材とするゴム製品補強用スチールコード(以下、単にスチールコードあるいはコードということもある。)として、複数本の素線からなる芯(コア)の周りに側(シース)となる複数本の素線を撚り合わせたスチールコードがある。そして、例えば、芯となる素線が2本で側となる素線が2本の2+2構造のスチールコードにおいて、芯となる2本の素線は略平行で相互に撚りが無いものとし、側となる2本の素線は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすること従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
2+2構造のスチールコードは、このように、芯となる2本の素線が略平行で相互に撚りが無いものとし、側となる2本の素線は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすることで、ゴム侵入性を確保することができ、また、芯となる略平行で相互に撚りが無い2本の素線がコード断面において一方向に並ぶ配置となり、それに、側となる2本の素線が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い扁平な形状となり、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設しタイヤの補強材とする場合に、そのゴムシートの厚みを小さくすることができ、タイヤ成形の自由度が高まる。
【0004】
芯となる複数本の素線が略平行で相互に撚りが無く、それら芯となる複数本の素線がコード断面において一方向に並ぶ配置となる場合に、それに側となる複数本の素線が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い扁平な形状となることは、2+2構造のスチールコードに限らない。芯となる素線が3本で側となる素線が2本の3+2構造や、芯となる素線が4本で側となる素線が3本の4+3構造のスチールコードの場合も、芯となる3本あるいは4本の素線が略平行で相互に撚りが無く、それら3本あるいは4本の芯となる素線がコード断面において略直線状に一方向に並ぶ配置となるよう構成すると、側となる2本(芯となる素線が3本の場合)あるいは3本(芯となる素線が4本の場合)の素線が撚り合わされることによって、コード断面形状が高さ方向に相対的に薄い超扁平な形状となる。つまり、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となる(N−1)本の素線を撚り合わせたN+(N−1)構造のスチールコードは、芯となるN本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が超扁平なスチールコードとすることができる。
【0005】
また、それとは別に、例えば3+2構造のスチールコードで、コード断面において芯となる3本の素線の中心を結ぶ仮想線が直線状または鈍角三角形状となる横並び配列とし、芯となる3本の素線の少なくとも1本に波付けを施こすことで、コア内部へのゴムの侵入を促進するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0006】
【特許文献1】特公平2−29408号公報
【特許文献2】特開平9−175112号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のように、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となる(N−1)本の素線を撚り合わせたN+(N−1)構造のスチールコードは、例えば3+2構造のコードの場合でいえば、芯となる3本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が超扁平なスチールコードとすることができる。しかしながら、例えば3+2構造のコードで、芯となる3本の素線の全てが互いに略平行という場合、通常は、それら芯となる3本の素線は略ストレートな形状であって、これら3本の略ストレートな形状の素線からなる芯がコード長手方向に略真っ直ぐな状態で中心部に位置し、この略真っ直ぐな状態の芯の周りに側の素線が巻きつくように撚られた状態となる。この場合、コードは、芯の素線に比べて側の素線が伸びやすい状態となる。そのため、コードに引張り荷重がかかり、コードが伸びると、芯の素線と側の素線に引張り荷重が均等に分散されて作用するのではなく、芯の素線に偏って力(引張り荷重)が作用することになり、耐疲労性が悪くなる。つまり、芯となる3本の素線がコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる2本の素線が撚り合わされた構成の超扁平なコードとすることはできても、耐疲労性を十分に高めることができない。
【0008】
また、上述のように、例えば3+2構造のスチールコードで、コード断面において芯となる3本の素線の中心を結ぶ仮想線が直線状または鈍角三角形状となる横並び配列とし、芯となる3本の素線の少なくとも1本に波付けを施こすことで、コア内部へのゴムの侵入を促進するようにしたものはあり、そうしたものでは、芯となる素線は少なくとも1本はストレート形状ではなくなって、その素線については引張り荷重の偏りが緩和されると考えられるが、その場合でも、必ずしも、芯となる素線と側となる素線の全てに引張り荷重が均等に分散されて作用するものとはならないし、また、ゴムの侵入を促進するために芯となる素線に施す波付けというは、好ましくは波高の向きが、芯となる素線の横並び方向を横切る向きの波付けであって、その場合、コードの断面形状は扁平なものではなくなる。
【0009】
また、コードに撚る前の素線の状態で芯の素線がストレートであっても、コードの撚りピッチを小さくすれば、コードの状態では芯の素線もねじられた形となり、そのため、引張り荷重が掛かったときに芯の素線に偏ってかかる力が多少とも緩和されるが、それにも限度があり、また、撚りピッチを小さくすると、コードの生産性が悪化する。
【0010】
本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の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を、超扁平で且つ耐疲労性に優れたものとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のゴム製品補強用スチールコードは、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となる(N−1)本の素線を撚り合わせたN+(N−1)構造のスチールコードであって、芯となるN本の素線が全て互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、芯となるN本の素線と側となる(N−1)本の素線は素線径Dが同じで、波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dとが、(N−1.5)≦d/D≦(N−0.6)を満たす、すなわち、N=3の場合は、1.5≦d/D≦2.4を満たし、N=4の場合は、2.5≦d/D≦3.4を満たすことを特徴とする。
【0012】
このスチールコードは、芯となるN(N=3〜4)本の素線が全て互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる(N−1)本の素線が撚り合わされていることにより、コード断面が超扁平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となるN本の素線がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、(N−1.5)≦d/D≦(N−0.6)を満たすことにより、コードに引張り荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張り荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。
【0013】
d/D>(N−0.6)だと、芯の素線の波形の振幅dが大き過ぎ、芯の素線が過剰に伸びやすくなって、引張り荷重が側の素線に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。
【0014】
また、d/D<(N−1.5)だと、芯の素線は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張り荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ゴム製品補強用スチールコードを超扁平で且つ、撚りピッチを大きくして生産コストを低減しつつ、耐疲労性に優れたものとすることができる。そして、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設したものをタイヤ等の補強材とする場合に、薄くて強力で耐疲労性に優れたゴムシートとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態の一例に係るもので、(a)はスチールコードの平面図、(b)はスチールコードの側面図、(c)はスチールコードの断面図であり、図2は図1に示すスチールコードの芯の素線のコード状態での波形を示す説明図である。
【0017】
この実施形態のスチールコードは、車両用タイヤや工業用ベルト等の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であって、5本の素線(スチールフィラメント)1〜5から成り、それら5本の素線1〜5は、線径(素線径)が同じで、3本の素線1〜3が芯(コア)となり、その3本の素線1〜3からなる芯の周りに側となる2本の素線4,5が撚り合わされた3+2構造のスチールコードである。5本の素線1〜5の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
【0018】
そして、このスチールコードは、芯の素線(芯となる3本の素線)1〜3が全て、図1の(a)および(b)に示すようにコード状態において互いに略平行で、且つ、図1の(c)に示すようにコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、図1の(a)に示すようにコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈している。
【0019】
芯の素線1〜3の波形は、図2に示すとおりで、波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dとが、1.5≦d/D≦2.4の関係を満たしている。
【0020】
このスチールコードは、芯となる3本の素線1〜3の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる2本の素線4,5が撚り合わされていることにより、コード断面が超扁平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる3本の素線1〜3がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、1.5≦d/D≦2.4を満たすことにより、コードに引張り荷重がかかったときに、芯となる素線1〜3と側となる素線4,5が共に伸びて、芯となる素線1〜3と側となる素線4,5に適度に引張り荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなっている。
【0021】
d/D>2.4だと、芯の素線1〜3の波形の振幅dが大き過ぎ、芯の素線1〜3が過剰に伸びやすくなって、引張り荷重が側の素線4,5に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。また、d/D<1.5だと、芯の素線1〜3は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張り荷重が芯の素線1〜3に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
【0022】
また、図示の例は3+2構造のスチールコードに適用した実施形態であるが、本発明は他に、4+3構造のスチールコードにも適用できる。その場合、スチールコード(図示省略)は、7本の素線(スチールフィラメント)から成り、それら7本の素線は、線径(素線径)が同じで、4本の素線が芯(コア)となり、その4本の素線からなる芯の周りに側となる3本の素線が撚り合わされた4+3構造のスチールコードである。7本の素線の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
【0023】
そして、このスチールコードは、芯の素線(芯となる4本の素線)が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈する。そして、芯の素線の波形はやはり図2に示すとおりであり、この場合、波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dとが、2.5≦d/D≦3.4の関係を満たす。
【0024】
このスチールコードは、芯となる4本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる3本の素線が撚り合わされていることにより、コード断面が超扁平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる4本の素線がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、2.5≦d/D≦3.4を満たすことにより、コードに引張り荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張り荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。
【0025】
この場合、d/D>3.4だと、芯の素線の波形の振幅dが大き過ぎ、芯の素線が過剰に伸びやすくなって、引張り荷重が側の素線に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。また、d/D<2.5だと、芯の素線は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張り荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
【実施例】
【0026】
本発明を適用した試料(実施例1〜3)を作成し、耐疲労性および形状(均一性)の評価を行った。その結果を、従来例並びに比較例1及び比較例2についての評価と対比して表1に示す。
【0027】
【表1】

【0028】
実施例1は、3+2構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが14mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.75であり、1.5≦d/D≦2.4を満たしている。
【0029】
実施例2は、3+2構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.2であり、1.5≦d/D≦2.4を満たしている。
【0030】
実施例3は、4+3構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.35mm、撚りピッチが18mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.56であり、2.5≦d/D≦3.4を満たしている。
【0031】
また、従来例は、2+2構造のスチールコードで、芯となる2本の素線は略平行で相互に撚りが無く(コード断面において一方向に並ぶ)、素線径が0.25mm、撚りピッチが14mmで、芯の素線の波形はコードの撚りによる緩やかな波形で、その振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係はd/D=0.3である。
【0032】
また、比較例1は、3+2構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが14mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.22で、1.5≦d/D≦2.4を満たさない。
【0033】
また、比較例2は、3+2構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係はd/D=2.48で、1.5≦d/D≦2.4を満たさない。
【0034】
耐疲労性は、複数本のコードをゴム材中に埋め込んで複合体シートを作成し、このシートを用いて2層ベルト疲労試験機により、フレッティング摩耗、座屈等を経てコードが破断するまでの繰り返し回数を求め、2+2構造の従来例を100として指数表示した。
【0035】
形状(均一性)は、2+2構造の従来例を基準(均一)として、それより良好な場合を「均一」、そうでない場合を「不均一」とした。
【0036】
この評価結果から、本発明を適用した試料である実施例1〜3のスチールコードは、従来例並びに比較例1及び比較例2に比べ耐疲労性においてはるかに優れ、また、形状の均一性にも優れていることが判る。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施形態の一例に係るもので、(a)はスチールコードの平面図、(b)はスチールコードの側面図、(c)はスチールコードの断面図である。
【図2】図1に示すスチールコードの芯の素線のコード状態での波形を示す説明図である。
【符号の説明】
【0038】
1、2、3 素線(芯となる素線)
4、5 素線(側となる素線)
d 波形の振幅
D 素線径

【特許請求の範囲】
【請求項1】
N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となる(N−1)本の素線を撚り合わせたN+(N−1)構造のスチールコードであって、
前記芯となるN本の素線が全て互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、
前記芯となるN本の素線と前記側となる(N−1)本の素線は素線径Dが同じで、
前記波形の振幅dと素線径Dとが、(N−1.5)≦d/D≦(N−0.6)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。

【図1】
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【図2】
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