説明

スチールコードおよび自動車用タイヤ

【課題】十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを有するm/n構造の2層撚りのゴム製品補強用スチールコードおよび該スチールコードを補強材に使用した自動車用タイヤを提供する。
【解決手段】m/n構造のスチールコード10のシース素線12a〜12iの少なくとも1本の素線(12c,12f,12i)を予め小さなスパイラル状又は波状にくせ付けした素線とし、撚りほぐした後のくせ付け素線の投影面における軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線(正弦波)との乖離巾Lと素線径dとの比率L/dが素線全周角で0.7を超える箇所が存在せず、0.07〜0.7の範囲内である箇所が撚りスパイラル1ピッチ当たり2箇所以上存在するようコード外周からの突出量を調整する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車用タイヤ等のゴム製品の埋設補強材として使用されるスチールコード、特に、十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを兼ね備えたスチールコード、および該スチールコードを使用した自動車用タイヤに関する。
【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の補強用に使用するスチールコードとして、例えば、3〜6本の素線(スチールフィラメント)を単層稠密に撚り合わせたクローズド撚り構造(所謂クローズタイプ)のものが従来からよく使用されている。このスチールコードは、複数本が平行に引き揃えられてゴム材で被覆されて複合体シートに成形された後、ゴム製品に埋設されるもので、3本のスチールフィラメントを撚り合わせたものを、1×3構造といい、一般に、1×n構造(n=3〜6)という。また、やはりゴム製品補強用のスチールコードとして、例えば、強度の割に柔軟性を必要とするような場合に、複数本の素線を内外2層に撚り合わせた2層撚り構造、例えば、3本のコア素線(スチールフィラメント)を撚り合わせてコア(芯ストランド)となし、その撚り合わされたコアの周りに9本のシース素線(スチールフィラメント)を配置し、コアとは撚り方向あるいは撚りピッチを異ならせて撚り合わせてシース(外層)とした2層撚りのスチールコードが使用されている。コアは単層クローズタイプのスチールコードと同様の撚り構造である。そして、この2層撚りスチールコードは、コア素線が3本でシース素線が9本のものを、3+9構造といい、一般に、m+n構造(m=1〜4、n=6〜9)という。また、それとは別に、やはり複数本の素線を内外2層に撚り合わせた2層撚り構造であって、例えば3本のコア素線(スチールフィラメント)を芯部に配置し、その周りに9本の素線からなるシース素線(スチールフィラメント)を配置して、それらコア素線とシース素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせたスチールコードも知られている。この2層撚りスチールコードは、コア素線が3本でシース素線が9本のものを3/9構造といい、一般に、m/n構造(m=2〜4、n=5〜9)という。
【0003】
図3の(a)および(b)は、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のある素線を内外2層に配置し同時に撚り合わせた通常の3/9構造(a)および2/5構造(b)のクローズドタイプのスチールコード(クローズコード)の断面図である。このタイプの2層クローズコードは、通常、図3の(a)および(b)に示すように、コアおよびシースの素線同士が密着し、相互の隙間が小さい。図3の(a)において、30はスチールコード、31a〜31cはコア素線、32a〜32iはシース素線である。また、図3の(b)において、40はスチールコード、41a,41bはコア素線、42a〜42eはシース素線である。
【0004】
ところが、このようなm/nクローズタイプのスチールコードは、コード内部の空隙にはゴム材が侵入せず、空隙がそのまま残る。そして、それら空隙は、タイヤ成形工程等のゴム加硫加圧時にコード表面を取り巻くゴムがコード内部に侵入することによって多少は減少するが、完全にゴムで埋まることはなく、素線同士の接触部にゴム材を介在しない部分ができ、タイヤ使用中に屈曲および圧縮の繰り返しでスチールコード内部でフレッティング(擦過)摩耗が生じて、耐疲労性が低下し、また、その中空部には、ゴム材より生起したガスが凝縮した結果生じた湿気や、外部の傷口等から浸入した水分等が浸透していき、その結果、コード内部から腐食が進んで、スチールコードの強度が低下するとともに、スチールコードとゴム材との接着性が低下して、スチールコードとゴム材とが剥離する、いわゆるセパレーション現象を起し、それが製品寿命を著しく縮める要因となっていた。また、スチールコード内部に残る空隙の影響はそれだけではなくて、タイヤ成形時に空隙に残存している空気が吐き出されて、エアー溜まりとなってゴム中に残ってしまうと、タイヤ本体の強度を損うことにもなるため、そうした空気を分散させ、エアー溜まりを消すために、タイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、そのため、生産性が悪化し、消費エネルギーの増大を招く。
【0005】
そこで、m/n構造のスチールコードであって、シース素線の少なくとも1本を撚り合わせによるスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線とすることによって、素線間にゴム材が侵入する隙間ができるようにしたものが開発された(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
図4は、従来の、コア素線とシース素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた2層撚りで一部シース素線に小さなスパイラル状のくせを有する素線を使用した3/9構造のスチールコードの断面図(a)、および一部シース素線に小さな波状くせを有する素線を使用した2/5構造のスチールコードの断面図(b)である。図4の(a)において、50はスチールコード、51a〜51cはコア素線、52a〜52iはシース素線である。また、図4の(b)において、60はスチールコード、61a,61bはコア素線、62a〜62eはシース素線である。これらのスチールコードは、大半の撚り部分でシース素線同士が略密着するが、一部シース素線の小さなスパイラル状又は波状のくせによって、一部シース素線に予め小さなスパイラルくせを付けて撚り合わせたコードでは、図4の(a)に示すように、くせ付けしたシース素線52c,52f,52iの見掛けの外径線52Aが、他の素線52a,52b,52d,52e,52g,52hより径の大きい略円形となって、シース素線間に隙間H3ができ、一部シース素線に予め波状くせを付けて撚り合わせたコードでは、図4の(b)に示すように、くせ付けした素線62b,62dの見掛けの外径線62Aが略楕円状あるいは長丸状になって、シース素線間に隙間H4ができ、いずれもコード内部にゴム材が侵入し易くなる。
【0007】
【特許文献1】特開平10−298880号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
コア素線とシース素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせたm/n構造の2層撚りスチールコードは、上記のように、撚り合わせによるスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線と、撚り合わせのためのスパイラルくせ以外のくせ付けはしない真直性のある素線とを撚り合わせてシースを構成することにより、シース素線間にゴム材が侵入し易い隙間を形成して、タイヤ成形工程等のゴム加硫加圧時にコード内部にゴム材を侵入させ、フレッティング摩耗による耐疲労性の低下や、コード内部からの腐食による強度低下、セパレーション現象等を防止して、製品寿命を高めることが可能になると考えられる。
【0009】
しかしながら、このように撚り合わせによるスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線と、撚り合わせのためのスパイラルくせ以外のくせ付けはしない真直性のある素線とを撚り合わせてシースを構成した2層撚りのスチールコードは、小さなスパイラル状又は波状にくせ付けしたシース素線の外径部の一部が真直なシース素線の場合に比べてコード外径側に突出し、外力(曲げ力、引っ張り力、せん断力)による負荷がかかると、その突出した部分に応力が集中し、これが起点となって疲労破断が起こる可能性がある。
【0010】
また、このような小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線と真直性のある素線とを撚り合わせたシースを有する2層撚りのスチールコードは、そのコード撚りのためのスパイラルくせとは別の、撚り合わせ前の素線のスパイラル状又は波状のくせが素線長手方向に略一定のピッチで、且つ、略均一のくせ付け高さで設けられているため、例えば複合体シート成形時に張力が加わると、そのくせ付け素線によりできたシース素線間の隙間が、長手方向で全て同じように減少してしまい、くせ付け高さが小さい場合や、張力が高いレベルである場合など、隙間が多数あっても、それら全てなくなって、コード内部にゴム材が全く侵入しないことがある。そして、この問題を解決するために、くせ付け高さを大きくすると、図4に示すように、小さなスパイラル状又は波状にくせ付けした素線の一部がコード外径より突出する量が大きくなり、その突出による突起が長手方向に不連続にできて、突起に応力が集中し、ここが起点となって疲労破断が起こる可能性が高まる。また、このような長手方向に不連続に突起ができると、ゴム製品加工のカレンダー工程においてローラ表面或いは固定バー表面でコードがローラと沿わずに振動し、それがコードの並びを長手方向に不均一とする原因となるばかりか、コードがローラから外れるといった事故の原因となる場合がある。
【0011】
本発明はこうした問題を解決するためのもので、十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを有する2層撚りのゴム製品補強用スチールコードおよび該スチールコードを補強材に使用した自動車用タイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明のスチールコードは、m本(m=2〜4)の素線からなるコアと、該コアの周りに配置したn本(n=5〜9)の素線からなるシースとを有し、前記シースを構成するn本の素線のうちの少なくとも1本の素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線であり、前記コアを構成するm本の素線と前記シースを構成するn本の素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせたスチールコードであって、前記スパイラル状又は波状のくせを有する素線は、当該スチールコードを撚りほぐした後の該素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず、且つ、前記スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、前記比率L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在することを特徴とする。
【0013】
小さなスパイラル状のくせとは、三次元的な螺旋状のくせであり、波状のくせとは、螺旋を投影した形状の二次元的なくせであり、いずれもコード撚りのためのスパイラルくせより小さいくせであって、同等の効果を有する。また、スパイラル状のくせの方向は、コード撚り方向と同じでもよいし、逆方向でもよい。
【0014】
このスチールコードは、大半の撚り部分でシース素線同士が略密着するように堅く撚り合わせることにより、低荷重伸度をクローズコードと同水準の低い値とすることができるとともに、n本(n=5〜9)のシース素線のうちの少なくとも1本のシース素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別に小さなスパイラル状又は波状のくせを有し、そのスパイラル状又は波状のくせを有するシース素線の少なくとも1本が、スチールコードを撚りほぐした後の該素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在することにより、撚り合わせた状態でシース素線間にゴム材を侵入させる隙間ができて、例えばゴム材との複合体シート成形において張力が負荷されたときの負荷に対する抗力の低下を小さくし、スチールコードの伸びを抑え、小さなスパイラル状又は波状のくせが消滅するのを防いで、コード内部にゴム材が十分に侵入するだけの隙間を素線間に保持することができ、また、L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在しないことにより、くせ付けした素線の外径部の一部がコード外径より大きく突出し応力が集中することによる疲労破断を防止することができるとともに、ゴム製品加工のカレンダー工程においてローラ表面或いは固定バー表面でコードがローラと沿わずに振動するのを防止して、コードの並びが長手方向に不均一となったり、コードがローラから外れるといった事故が発生しないようにすることができ、コード長手方向に撚りの形状を安定させ、繰り返し曲げ応力によっても容易に座屈を生じない耐疲労性に優れたものとすることができる。
【0015】
L/dが0.07より小さいと、コード内部へのゴム侵入性が低下する。また、L/dが0.7を越えると、コード外周部の突起が大きくて、耐疲労性が低下するとともに、ゴム製品加工のカレンダー工程においてローラ表面或いは固定バー表面でコードがローラと沿わずに振動し、コードの並びが長手方向に不均一となったり、コードがローラから外れるといった事故が発生しやすくなる。また、L/dが素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり1箇所しかないと、隙間が少なすぎて十分なゴム侵入性が得られない。
【0016】
このスチールコードは、また、前記コアを構成するm本の素線のうちの少なくとも1本の素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線であり、該スパイラル状又は波状のくせを有する素線は、当該スチールコードを撚りほぐした後の該素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず、且つ、該スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、前記比率L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在するものとするのがよく、そうすることで、コード中心部へのゴム侵入性を高めることができる。
【0017】
また、このスチールコードの、スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、該スパイラル状又は波状のくせが、スチールコードを撚りほぐした後の素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において素線長手方向に不規則かつ不均一に存在するのがよい。このように、スパイラル状又は波状のくせが、不規則かつ不均一に存在することにより、例えば複合体シート成形時に張力が加わっても、コード長手方向の各位置で隙間の減少度合が異なり、引っ張り応力や曲げ応力が大きくても全ての隙間がなくなるということはなくて、安定したゴム侵入性が得られる。
【0018】
このスチールコードは、例えば自動車用タイヤのゴム中に埋設する補強材として好適である。
【発明の効果】
【0019】
以上のとおり、本発明によれば、十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを有するm/n構造の2層撚りのゴム製品補強用スチールコードおよび該スチールコードを補強材に使用した自動車用タイヤが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態の一例のスチールコードの断面図(a)および他の例のスチールコードの断面図(b)、図2は、本発明の実施の形態のスチールコードを撚りほぐした後のくせ付け素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面における素線の軌跡を示す図である。
【0021】
この実施の形態のスチールコードは、図1の(a)に示すように、例えば3本のコア素線11a〜11cを芯部に配置し、その周りに9本のシース素線12a〜12i(スチールフィラメント)を配置して、それらコア素線11a〜11cとシース素線12a〜12iを同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた3/9構造のスチールコード10で、コア素線11a〜11cは、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のある素線(ノーマルフィラメント)で、それらが稠密に撚り合わされてコアを構成し、シース素線12a〜12iは、そのうちの3本のシース素線12c,12f,12iが、コード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線(くせ付け素線)で、他の6本のシース素線12a,12b,12d,12e,12g,12hは、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のある素線(ノーマルフィラメント)で、くせ付けしたシース素線12c,12f,12iが真直なシース素線12a,12b,12d,12e,12g,12hの間に均一に配置され、それらが大半の撚り部分で素線同士略密着するようにコアの周りに撚り合わされてシースを構成している。ここで、小さなスパイラル状のくせとは、三次元的な螺旋状のくせのことである。スパイラル状のくせの方向は、コード撚り方向と同じでもよいし、逆方向でもよい。また、波状のくせとは、螺旋を投影した形状の二次元的なくせのことである。これらのスパイラル状又は波状のくせは、好ましくは、素線長手方向に不規則かつ不均一に形成される。コア素線11a〜11cとシース素線12a〜12iは、直径(素線径)が例えば0.15〜0.35mmで、同一径の素線を使用している。
【0022】
3本のコア素線11a〜11cは、スチールコード10を撚りほぐした後、水平に配置し水平面に投影したときの投影面における軌跡が正弦波状である。そして、9本のシース素線12a〜12iは、スチールコード10を撚りほぐした後の各シース素線12a〜12iの内、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のあるシース素線12a,12b,12d,12e,12g,12hは、水平に配置し水平面に投影したときの投影面における軌跡が正弦波状であり、コード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有するシース素線12c,12f,12iは、図2に実線で示すように、正弦波状の基準線10Bに沿って不規則に乖離しつつ屈折の無い滑らかな曲線の凹凸を描く波形状を呈する。
【0023】
このスチールコード10は、シース素線12a〜12iが大半の撚り部分で素線同士が略密着するが、くせ付けした一部シース素線12c,12f,12iの小さなスパイラル状又は波状のくせによって、それらくせ付けしたシース素線12c,12f,12iの見掛けの外径線12Aが他の素線12,13より径の大きい略円形や、略楕円状あるいは長丸状になって、撚り合わせた状態で素線間に外部に開いた隙間H1ができる。
【0024】
そして、このスチールコード10は、3本のコア素線11a〜11cと9本のシース素線12a〜12iを同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた後、複数個のローラを千鳥状に配置した矯正機に通すことによって、コード外周部の突起を押える。その際、繰り出しテンション、巻取りテンション、ローラ径、ローラピッチ、押圧力等を調整することにより、図2に示すように、スチールコード10を撚りほぐした後、くせ付けしたシース素線12c,12f,12iを水平に配置し水平面に投影したときの、投影面Tにおいて素線の軌跡12Bとコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線10Bとの該基準線10Bの接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず(すなわち、素線全周角で0.7を超える箇所が存在せず)、且つ、L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせ(撚りスパイラル)の1ピッチ当たり2箇所以上存在するように、くせ付けしたシース素線12c,12f,12iのコード外周側への突出量が調整される。
【0025】
ただし、この突出量の調整は、他に、撚られたコードをダイスに通したり、予めくせ付けした素線をローラ矯正機に通してから撚り合わせるようにしても可能である。
【0026】
このスチールコード10は、例えば自動車用タイヤの補強材としてカーカスとトレッドの間の補強層(ブレーカあるいはベルト)の外層部に埋め込まれるもので、その場合、周囲に未加硫ゴムを被覆してゴム材との複合体シートに成形し、タイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込む。その際、スチールコード10周囲に未加硫ゴムを被覆すると、未加硫ゴムは、くせ付けしたシース素線12c,12f,12iと真直なシース素線12a,12b,12d,12e,12g,12hとの間の隙間H1から侵入し、タイヤ成形時に加硫化されてコード内部に浸透する。そして、スチールコード10は、予めくせ付けしたシース素線12c,12f,12iのコード外径側への突出量が上記のように調整されることにより、例えばゴム材との複合体シート成形において張力が負荷されたときの負荷に対する抗力の低下は小さくて、スチールコード10の伸びが抑えられ、小さなスパイラル状又は波状のくせが消滅することはなくて、シース素線間にゴム材が十分に侵入するだけの隙間H1が保持され、また、くせ付けしたシース素線12a,12d,12gの突出部分を起点とする疲労破断が生じ難くなり、コード長手方向に撚りの形状が安定し、繰り返し曲げ応力によっても容易に座屈を生じない耐疲労性に優れたものとなる。
【0027】
そして、このスチールコード10は、予めくせ付けするシース素線12a,12d,12gのスパイラル状又は波状のくせを、スチールコード10を撚りほぐした後の素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において素線長手方向に不規則かつ不均一に存在するよう形成することにより、複合体シート成形時のゴム侵入性が安定する。
【0028】
図1の(b)は、本発明の実施の形態の他の例を示すスチールコードの断面図である。このスチールコードは、2本のコア素線21a,21bを芯部に配置し、その周りに5本のシース素線22a〜22e(スチールフィラメント)を配置して、それらコア素線21a,21bとシース素線22a〜22eを同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた2/5構造のスチールコード10で、コア素線21a,21bは、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のある素線(ノーマルフィラメント)で、それらが稠密に撚り合わされてコアを構成し、シース素線22a〜22eは、そのうちの2本のシース素線22b,22dが、コード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線(くせ付け素線)で、他の3本のシース素線22a,22c,22eは、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のある素線(ノーマルフィラメント)で、くせ付けしたシース素線22b,22dが隣り合わないように配置され、それらが大半の撚り部分で素線同士略密着するようにコアの周りに撚り合わされてシースを構成している。小さなスパイラル状のくせとは、三次元的な螺旋状のくせのことである。スパイラル状のくせの方向は、コード撚り方向と同じでもよいし、逆方向でもよい。また、波状のくせとは、螺旋を投影した形状の二次元的なくせのことである。これらのスパイラル状又は波状のくせは、好ましくは、素線長手方向に不規則かつ不均一に形成される。コア素線21a,21bとシース素線22a〜22eは、直径(素線径)が例えば0.20〜0.38mmで、同一径の素線を使用している。
【0029】
2本のコア素線21a,21bは、スチールコード20を撚りほぐした後、水平に配置し水平面に投影したときの投影面における軌跡が正弦波状である。そして、5本のシース素線22a〜22eは、スチールコード20を撚りほぐした後の各シース素線22a〜22eの内、コード撚りのためのスパイラルくせ以外はくせ付けを有しない真直性のあるシース素線22a,22c,22eは、水平に配置し水平面に投影したときの投影面における軌跡が正弦波状で、コード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有するシース素線22b,22dは、正弦波状の基準線に沿って不規則に乖離しつつ屈折の無い滑らかな曲線の凹凸を描く波形状を呈する(図示省略)。
【0030】
このスチールコード20は、シース素線22a〜22eが大半の撚り部分で素線同士が略密着するが、くせ付けした一部シース素線22b,22dの小さな波状のくせによって、それらくせ付けしたシース素線22b,22dの見掛けの外径線22Aが他の素線12,13より径の大きい略円形になって、撚り合わせた状態で素線間に外部に開いた隙間H2ができる。
【0031】
そして、このスチールコード10は、2本のコア素線21a,21bと5本のシース素線22a〜22eを同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた後、複数個のローラを千鳥状に配置した矯正機に通すことによって、コード外周部の突起を押える。その際、繰り出しテンション、巻取りテンション、ローラ径、ローラピッチ、押圧力等を調整することにより、スチールコード20を撚りほぐした後、くせ付けしたシース素線22b,22dを水平に配置し水平面に投影したときの、投影面Tにおいて素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず(すなわち、素線全周角で0.7を超える箇所が存在せず)、且つ、L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせ(撚りスパイラル)の1ピッチ当たり2箇所以上存在するように、くせ付けしたシース素線22b,22dのコード外周側への突出量が調整される。
【0032】
突出量の調整は、他に、撚られたコードをダイスに通したり、予めくせ付けした素線をローラ矯正機に通してから撚り合わせるようにしても可能である。
【0033】
このスチールコード20は、例えば自動車用タイヤの補強材としてカーカスとトレッドの間の補強層(ブレーカあるいはベルト)の外層部に埋め込まれるもので、その場合、周囲に未加硫ゴムを被覆してゴム材との複合体シートに成形し、タイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込む。その際、スチールコード20周囲に未加硫ゴムを被覆すると、未加硫ゴムは、くせ付けしたシース素線22b,22dと真直なシース素線22a,22c,22eとの間の隙間H2から侵入し、タイヤ成形時に加硫化されてコード内部に浸透する。そして、スチールコード20は、予めくせ付けしたシース素線22b,22dのコード外径側への突出量が上記のように調整されることにより、例えばゴム材との複合体シート成形において張力が負荷されたときの負荷に対する抗力の低下は小さくて、スチールコード20の伸びが抑えられ、小さなスパイラル状又は波状のくせが消滅することはなくて、シース素線間にゴム材が十分に侵入するだけの隙間H2が保持され、また、くせ付けしたシース素線22b,22dの突出部分を起点とする疲労破断が生じ難くなり、コード長手方向に撚りの形状が安定し、繰り返し曲げ応力によっても容易に座屈を生じない耐疲労性に優れたものとなる。
【0034】
そして、このスチールコード20は、予めくせ付けするシース素線22b,22dのスパイラル状又は波状のくせを、スチールコード20を撚りほぐした後の素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において素線長手方向に不規則かつ不均一に存在するよう形成することにより、複合体シート成形時のゴム侵入性が安定する。
【0035】
なお、図1の(a)の例では、スチールコードのシースを構成する9本の素線のうちの6本の素線を真直性を有する素線とし、3本の素線を小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線としており、また図1の(b)の例では、スチールコードのシースを構成する5本の素線のうちの3本の素線を真直性を有する素線とし、2本の素線を小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線としているが、小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線は、シースを構成する素線のうちの少なくとも1本であればよく、図1の(a)の例では2本あるいは4本以上でもよく(全部でもよい)、図1の(b)の例では3本あるいは4本以上でもよい(全部でもよい)。そして、スパイラル状又は波状のくせを有する素線が複数本の場合、その複数本の素線の全てについて上記のように突出量を調整するのがよい。
【0036】
また、図1の(a)および(b)に示す例では、コア素線は全てがコード撚りのためのスパイラルくせ以外にくせを有しない真直性のある素線であるが、コア素線も、少なくとも1本がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線で、そのスパイラル状又は波状のくせを有する素線が、スチールコードを撚りほぐした後の素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず、且つ、そのスパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在するように構成してもよく、そうすることで、コード中心部へのゴム侵入性を高めることができる。
【0037】
また、図示の例は、3/9構造と2/5構造の場合であるが、本発明は、m本(m=2〜4)のコア素線とn本(n=5〜9)のシース素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせたm/n構造の2層撚りでm本のシース素線のうちの少なくとも1本の素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有するスチールコード一般に適用できる。
【実施例】
【0038】
表1は、表面にブラスメッキを施した複数本の素線を撚り合わせた2/5構造、3/9構造で、シース素線のうちの一部素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の波状のくせを有する各種構成のスチールコードの試作品の試験結果を、2/5構造、3/9の各構造別に示したものである。
【0039】
表1において、「乖離巾L」は、スチールコードを撚りほぐした後の波状くせ付け素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾であって、最大乖離部の値を示している。また、「凹凸数」は、乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.07〜0.7の乖離のある箇所の、撚りスパイラル1ピッチ当たりの個数(5ピッチの平均値)を示している。また、「突出量」は、くせ付け素線の外径の一部が真直な素線である場合よりもコード外径側に突出する量であって、その最大値の2倍を示している。
【0040】
そして、「ゴム侵入性(%)」は、各スチールコードに49Nの引張荷重をかけた状態でゴムに埋設し、加硫(180℃、20分)した後、スチールコードをゴムから抜きとって、素線を引き剥がし、素線全周を観察して、ゴム材と接触した面積率を測った結果を示している。
【0041】
また、「疲労値」は、ハンター式疲労試験において、コードを略U字形状に曲げた状態で連続回転させ(この時、コードの最大曲率点に150Kg/mm2の応力がかかるように曲げの形状を設定)、最大曲率点付近が破断するまでの総回転数で示したものである。
【0042】
2/5構造では、本発明コード(実施例)は、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が2本、最大乖離部の乖離巾Lが0.018mmで、そのL/d値が0.072、1ピッチ当たりの平均凹凸数が4.5、コード径が0.97mm、突出量の最大値の2倍が0.01mmのスチールコードと、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が2本、最大乖離部の乖離巾Lが0.08mmで、そのL/d値が0.320、1ピッチ当たりの平均凹凸数が6.0、コード径が1.03mm、突出量の最大値の2倍が0.07mmのスチールコードと、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が1本、最大乖離部の乖離巾Lが0.165mmで、そのL/d値が0.660、1ピッチ当たりの平均凹凸数が5.5、コード径が1.07mm、突出量の最大値の2倍が0.11mmのスチールコードと、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が1本、最大乖離部の乖離巾Lが0.175mmで、そのL/d値が0.700、1ピッチ当たりの平均凹凸数が3.0、コード径が1.08mm、突出量の最大値の2倍が0.12mmのスチールコードである。また、比較例は、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が2本、最大乖離部の乖離巾Lが0.015mmで、そのL/d値が0.060、1ピッチ当たりの平均凹凸数が6.5、コード径が0.96mm、突出量の最大値の2倍が0mmのスチールコードと、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が1本、最大乖離部の乖離巾Lが0.180mmで、そのL/d値が0.720、1ピッチ当たりの平均凹凸数が6.0、コード径が1.21mm、突出量の最大値の2倍が0.25mmのスチールコードと、素線径dが0.25mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が1本、最大乖離部の乖離巾Lが0.164mmで、そのL/d値が0.656、1ピッチ当たりの平均凹凸数が1.0、コード径が1.07mm、突出量の最大値の2倍が0.11mmのスチールコードである。また、従来例は、素線径dが0.25mm、くせ付け素線無しのクローズタイプ、コード径が0.96mmのスチールコードである。
【0043】
3/9構造では、本発明コード(実施例)は、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.079mmで、そのL/d値が0.360、1ピッチ当たりの平均凹凸数が6.0、コード径が0.90mm、突出量の最大値の2倍が0.01mmのスチールコードと、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.132mmで、そのL/d値が0.600、1ピッチ当たりの平均凹凸数が5.0、コード径が0.93mm、突出量の最大値の2倍が0.04mmのスチールコードと、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.150mmで、そのL/d値が0.680、1ピッチ当たりの平均凹凸数が3.0、コード径が1.02mm、突出量の最大値の2倍が0.13mmのスチールコードである。また、比較例は、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.015mmで、そのL/d値が0.067、1ピッチ当たりの平均凹凸数が6.0、コード径が0.89mm、突出量の最大値の2倍が0.00mmのスチールコードと、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.161mmで、そのL/d値が0.730、1ピッチ当たりの平均凹凸数が4.0、コード径が1.21mm、突出量の最大値の2倍が0.32mmのスチールコードと、素線径dが0.22mm、くせ付け素線(シース素線)の本数が3本、最大乖離部の乖離巾Lが0.143mmで、そのL/d値が0.650、1ピッチ当たりの平均凹凸数が1.0、コード径が0.94mm、突出量の最大値の2倍が0.05mmのスチールコードである。また、従来例は、素線径dが0.22mm、くせ付け素線無しのクローズタイプ、コード径が0.89mmのスチールコードである。
【0044】
【表1】

【0045】
本発明コード(実施例)は、従来例のスチールコードに比べてゴム侵入性および耐疲労性が格段に優れている。それに対し、比較例のスチールコードは、L/dの値が0.7を越える乖離があるものでは、耐疲労性が十分でなく、L/dの値が0.07に達しないものや、凹凸数(L/dが0.07〜0.7の乖離がある箇所の数)が1ピッチ当たり1個のものでは、ゴム侵入性が悪く、耐疲労性も十分でない。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の実施の形態の一例のスチールコードの断面図(a)および他の例のスチールコードの断面図(b)である。
【図2】本発明の実施の形態のスチールコードを撚りほぐした後のくせ付け素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面における素線の軌跡を示す図である。
【図3】従来の3/9構造のクローズコードの断面図(a)および2/5構造のクローズコードの断面図(b)である。
【図4】従来の、コア素線とシース素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせた2層撚りで一部シース素線に小さなスパイラル状のくせを有する素線を使用した3/9構造のスチールコードの断面図(a)、および一部シース素線に小さな波状くせを有する素線を使用した2/5構造のスチールコードの断面図(b)である。
【符号の説明】
【0047】
10 スチールコード
10B 基準線
11a、11b、11c コア素線
12a、12d、12d、12e、12g、12h 真直なシース素線
12c、12f、12i くせ付けしたシース素線
12B 軌跡
20 スチールコード
21a、21b コア素線
22b,22d くせ付けしたシース素線
22a、22c、22e 真直なシース素線
L 乖離巾
H1、H2 隙間
T 投影面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
m本(m=2〜4)の素線からなるコアと、該コアの周りに配置したn本(n=5〜9)の素線からなるシースとを有し、前記シースを構成するn本の素線のうちの少なくとも1本の素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線であり、前記コアを構成するm本の素線と前記シースを構成するn本の素線を同一方向に同一ピッチで同時に撚り合わせたスチールコードであって、
前記スパイラル状又は波状のくせを有する素線は、当該スチールコードを撚りほぐした後の該素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず、且つ、前記スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、前記比率L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在することを特徴とするスチールコード。
【請求項2】
前記コアを構成するm本の素線のうちの少なくとも1本の素線がコード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線であり、該スパイラル状又は波状のくせを有する素線は、当該スチールコードを撚りほぐした後の該素線を水平に配置し水平面に投影したときの投影面において該素線の軌跡とコード撚りのためのスパイラルくせの正弦波状の基準線との該基準線の接線に垂直な直線上における乖離巾L(mm)と素線径d(mm)との比率L/dが0.7を超える箇所が該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれにおいても存在せず、且つ、該スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、前記比率L/dが該素線を水平面上で回転させ素線全周にわたり角度を変えて投影した軌跡のいずれかにおいて0.07〜0.7の範囲内である箇所が、コード撚りのためのスパイラルくせの1ピッチ当たり2箇所以上存在することを特徴とする請求項1記載のスチールコード。
【請求項3】
前記スパイラル状又は波状のくせを有する素線の少なくとも1本は、該スパイラル状又は波状のくせが前記投影面において素線長手方向に不規則かつ不均一に存在することを特徴とする請求項1または2記載のスチールコード。
【請求項4】
請求項1、2または3記載のスチールコードを補強材としてゴム中に埋設したことを特徴とする自動車用タイヤ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−191815(P2007−191815A)
【公開日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−9433(P2006−9433)
【出願日】平成18年1月18日(2006.1.18)
【出願人】(000110147)トクセン工業株式会社 (44)
【Fターム(参考)】