スチールコードの製造方法及びスチールコード
【課題】ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さをバランス良く兼ね備え、耐疲労性に優れたスチールコードの製造方法及びスチールコードを提供する。
【解決手段】心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせ、心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けし、型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る。
【解決手段】心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせ、心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けし、型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用タイヤの補強に用いられるスチールコードの製造方法及びスチールコードに関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコードをゴムシート中に埋め込み加工した車両用タイヤでは、相互に隣接するワイヤが互いに擬触して摩耗する所謂フレッティングを生じると共に、その表面部分のゴム部が損傷されると外部からスチールコードの間隙に水が浸入して錆が発生し、この錆によってゴムが剥離し易くなり、タイヤなどの耐疲労性が低下するなどの問題を生じる。特にタイヤのカーカスコードは、引張りと曲げが組み合わされた衝撃的な荷重が繰り返し負荷されるために、フレッティング摩耗や疲労破断を生じやすい。このため、カーカスコードを構成するワイヤの相互間隙にゴムを浸透させ、水の浸入を防ぐと同時にワイヤ相互間における直接の接触を回避するようにしてその耐久性を向上させている。
【０００３】
特許文献１は、フレッティング摩耗によるワイヤ断面積の減少に起因するコード強度の低下を各ワイヤで均一にし、コードの耐久性を向上させた図３に示す（３＋９＋１５）３層撚り構造の多層スチールコードを提案している。しかし、特許文献１のスチールコードにおいては、外層ワイヤ５Ｃと内層ワイヤ３Ｃとの間、内層ワイヤ３Ｃと心ワイヤ２Ｃとの間にそれぞれフレッティング摩耗を生じる。特に、３本の心ワイヤ２Ｃで構成される心部の周囲へのゴムの浸透が不足し、錆やフレッティング摩耗により心ワイヤ２Ｃの耐疲労性が低下して断線を生じやすい。
【０００４】
特許文献２は、大型車両用タイヤのフレッティング摩耗を抑制し、耐疲労性を向上させることを目的として、外側層を不飽和の状態にしてゴム浸透性を向上させた（１＋６＋１１）３層撚り構造の多層スチールコードを提案している。
【０００５】
しかし、特許文献２のスチールコードは、外側層を不飽和の状態に撚り合せるため、形状保持性の点に問題があり、形崩れを起こしやすく、形崩れを起こして変形した部分に局部応力集中を生じて疲労性の低下を招く。
【０００６】
また、特許文献２のスチールコードでは、ゴム浸透度の改善のためにワイヤの相互間隙を拡張しすぎると、形状保持性が低下して外層ワイヤにまとまりがなくなり、外層ワイヤが整然と撚り合わせられず、ワイヤ相互間隙に粗密を生じる所謂バラケが発生したり、内層が外層ワイヤの間から飛び出したりする。
【０００７】
さらに、特許文献２のスチールコードでは、外側層を不飽和とするために、外層ワイヤの本数を減らすばかりでなく、側ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率（異径比）をかなり大きくしているので、心ワイヤが他のワイヤよりも早期に疲労破断し、コードとしての疲労性を著しく低下させている。
【特許文献１】特開平７−２９２５８５号公報
【特許文献２】特表２００４−５２３４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、低コスト化が可能な撚り線機を用いて、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さをバランス良く兼ね備え、耐疲労性に優れたスチールコードを製造することができるスチールコードの製造方法及びスチールコード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】
【０００９】
本発明に係るスチールコードの製造方法は、（i）心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせる工程と、（ii）前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けする工程と、（iii）前記型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るスチールコードは、単一の心ワイヤと、前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤと、所定の型付率に型付けされ、前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで前記内層ワイヤの周囲に撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、同軸内層と同軸外層を同一方向に撚り合わせることにより、層間のワイヤ同士が適度な接触を保ち、層間ワイヤの相互接触圧力が低下するため、フレッティング摩耗が軽減され、耐疲労性の低下が抑制される。
【００１２】
心ワイヤ、内層ワイヤおよび外層ワイヤの径がそれぞれ０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。ワイヤ径が０．１５ｍｍ未満になると、コードが所望の強度レベルを満たさなくなり、強度不足を生じる。一方、ワイヤ径が０．２５ｍｍを超えると、スチールコードの曲げ剛性が増加する。
【００１３】
内層ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率および外層ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率としての異径比ｄｃ／ｄｓが１．１０以上１．３０以下の範囲とすることが好ましい。異径比ｄｃ／ｄｓが１．１０未満になると、内層ワイヤの相互間隙（不飽和の程度）および外層ワイヤの相互間隙（不飽和の程度）が不足して、ゴム浸透性が低下する。一方、異径比ｄｃ／ｄｓが１．３０を超えると、他のワイヤよりも早期に疲労破断し、コードとしての疲労性を著しく低下させる。
【００１４】
本発明では、内層ワイヤの本数ｍを６以上の整数、好ましくは６とし、外層ワイヤの本数ｎを１１以上の整数、好ましくは１１とすることができる。これらｍ，ｎの数は、上記の異径比ｄｃ／ｄｓと関連して不飽和の程度（外層ワイヤの相互間隙と内層ワイヤの相互間隙）を決定するパラメータである。
【００１５】
上記工程（ii）から（iii）までの間において、外層の型付率を８５％以上１００％以下の範囲に調整することが好ましい。より好ましくは外層の型付率を８７％以上９４％以下とするのが望ましい。外層の型付率が８５％を下回ると、形状保持性が低下して形崩れを生じやすくなる（バラケの発生）。一方、外層の型付率が１００％を超えると、外層ワイヤによる心ワイヤの拘束力が不足して、タイヤ走行時に心ワイヤがゴム層を突き破って飛び出すおそれがある。外層の型付率は、心ワイヤの抜け出し難さを考慮に入れるが、心ワイヤの抜け出し難さばかりでなくそれ以外の他の特性（形状保持性、耐疲労性）とのバランスも考慮して決定する必要がある。
【００１６】
なお、心ワイヤの抜け出し難さは主に外層の型付率に影響を受けるが、内層の型付率からも影響を受ける。本発明では内層ワイヤを撚る前に型付けする所謂プレフォームは行わないが、内層ワイヤがバンチャー撚り線機のなかに入ってオーバーツイスター及びキャプスタンの矯正ロール（ならしロール）により非弾性的に矯正され、結果として型付けされる所謂ポストフォームが内層に施される。このようにして型付けされた内層の型付率は、１００％以上１１０％以下の範囲とすることが望ましい。この範囲が、形崩れを生じることなく、バンチャー撚り線機により適正な形状に撚り合わせすることができる型付率になるからである。
【００１７】
本明細書中において、「型付け」とは、撚り合わされるべきワイヤが螺旋状に非弾性変形されることをいう。
【００１８】
また、「型付率」とは、スチールコードを切断して構成ワイヤをばらしたときの径を元のスチールコードの径で割って百分率で表わした指標をいう。
【００１９】
心ワイヤ、内層ワイヤ、外層ワイヤの引張強さを２８００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下にすることが好ましい。これらの構成ワイヤには例えばＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材（Ｃ含有量０．７０〜０．８２％）を用いることが望ましい。引張強さが２８００ＭＰａ未満であると、強度不足を生じる。一方、引張強さが３４００ＭＰａを超えると、高張力化に伴い靭性が低下して断線を生じやすくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明方法は、低コスト化が可能なバンチャー撚り線機を使用することができ、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さ、耐疲労性をバランス良く兼ね備えたスチールコードを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２２】
先ず、図４と図５を参照して本発明のスチールコードの製造方法に用いられる装置の概要について説明する。
【００２３】
図４に示す製造装置１０は内層ワイヤ３を心ワイヤ２の周囲に撚り合わせる内層の撚り合わせに用いられ、図５に示す製造装置２０は外層ワイヤ５を中間ストランド４の周囲に撚り合わせる外層の撚り合わせに用いられる。
【００２４】
製造装置１０は、パスラインの上流側から順に７個の送給リール１２，１３、ボイス１４、およびバンチャー撚り線機１１を備えている。中央の送給リール１２は、撚り線機１１の（ａ）側入口の前に１個が配置され、心ワイヤ２を送給する。周辺の送給リール１３は、撚り線機１１の（ａ）側入口の前に６個が配置され、各々から内層ワイヤ３を１本ずつ引き出して送給するようになっている。ボイス１４は、主パスライン上を通過する１本の心ワイヤ２とその周囲の６本の内層ワイヤ３とを束ねて位置合せし、これらが互いに寄り添うようにして主パスラインに沿ってバンチャー撚り線機１１に円滑に入っていくようにする案内部材としての役割をもつ孔を有している。バンチャー撚り線機１１は、クレードルタイプの筐体内に、左右一対のガイドローラ１５ａ，１５ｂ、オーバーツイスター１６、引き取りキャプスタン１７、矯正ロール１７ａ、巻き取りトラバース１８および巻き取りボビン１９を内蔵している。なお、矯正ロール１７ａはキャプスタン１７のなかに組み込まれている。
【００２５】
内層ワイヤ３には、ボイス１４と（ａ）側のガイドローラ１５ａとの間で１回目の撚りが入り、（ｅ）側のガイドローラ１５ｂを通過した後に２回目の撚りが入って所定のピッチになる。内層ワイヤ３は、（ａ）側の入口からボイス１４通過後に心ワイヤ２に巻き付いた状態で撚り線機１１内に入り、ガイドローラ１５ｂの部分で２回目の撚りが入り、図１に示す１＋６構造の中間ストランド４が形成される。中間ストランド４は、オーバーツイスター１６を通過し、引き取りキャプスタン１７で引き取られながら、矯正ロール１７ａを通過して型付け（ポストフォーム）がなされて形状を整えられ、巻き取りトラバース１８を介して巻き取りボビン１９に巻き取られる。
【００２６】
製造装置２０は、パスラインの上流側から順に１２個の送給リール１９，２２、型付装置２３、ボイス２４、およびバンチャー撚り線機２１を備えている。中央の送給リール１９は、上記装置１０の巻き取りボビンと同じものであり、撚り線機２１の（ａ）側入口の前に１個が配置され、前工程で作製した中間ストランド４を送給する。周辺の送給リール２２は、撚り線機２１の（ａ）側入口の前に１１個が配置され、各々から外層ワイヤ５を１本ずつ引き出して送給するようになっている。
【００２７】
型付装置２３は、各送給リール２２からボイス２４までの間にそれぞれ設けられている。図６に示すように、型付装置２３は、基台２３ａの上に立設された複数本（例えば３本）のピン２３ｂを備えている。図７に示すように、３本のうち中央のピン２３ｂが両側のピン２３ｂから外れた位置に変位して設けられ、これら３本のピン２３ｂ間を外層ワイヤ５がオープン状態でジグザグに進む間に、外層ワイヤ５は所望の型付率に型付けされるようになっている。
【００２８】
ボイス２４は、主パスライン上を通過する１本の中間ストランド４とその周囲の１１本の外層ワイヤ５（型付後）とを束ねて位置合せし、これらが互いに寄り添うようにして主パスラインに沿ってバンチャー撚り線機２１に円滑に入っていくようにする案内部材としての役割をもつ孔を有している。バンチャー撚り線機２１は、クレードルタイプの筐体内に、左右一対のガイドローラ２５ａ，２５ｂ、オーバーツイスター２６、引き取りキャプスタン２７、矯正ロール２７ａ、巻き取りトラバース２８および巻き取りボビン２９を内蔵している。
【００２９】
外層ワイヤ５には、ボイス２４と（ａ）側のガイドローラ２５ａとの間で１回目の撚りが入り、（ｅ）側のガイドローラ２５ｂを通過した後に２回目の撚りが入って所定のピッチになる。外層ワイヤ５は、（ａ）側の入口からボイス２４通過後、中間ストランド４に巻き付いた状態で撚り線機２１内に入り、ガイドローラ２５ｂの部分で２回目の撚りが入って図１に示す１＋６＋１１構造のスチールコード６が形成される。スチールコード６は、オーバーツイスター２６を通過し、引き取りキャプスタン２７で引き取られながら、矯正ロール２７ａを通過して形状を整えられ、ここで型付けが終了し、最終的な型付けがなされたコードを巻き取りトラバース２８を介して巻き取りボビン２９に巻き取られる。
【００３０】
次に、スチールコードが埋め込まれたゴム複合体としてのタイヤの製造方法の概要を説明する。
【００３１】
上記のように作製したスチールコードをゴムシート上にすだれ状に引き揃え、２枚のゴムシートの間に挟み込んで圧力を掛け、ゴム複合体シートとする（カレンダリング）。このゴム複合体シートを所定のサイズに切断する。これらをタイヤ成型機上で生ゴムタイヤ（グリーンタイヤ）の適所にそれぞれ組み込み、所定の形状に成形する。所定の加硫温度に加熱してゴムを硬化させる。これにより最終製品のタイヤを得る。
【００３２】
次に、実施例、比較例および従来例の各サンプルコードについてそれぞれ説明する。
【００３３】
（実施例１）
実施例１として、図４と図５に示す製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工してそれぞれ直径０．２０ｍｍ（心ワイヤ２）、０．１８ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．１８ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、型付率を１０１．０％、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を９１．１％、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３４】
（実施例２）
実施例２として、図４と図５に示す製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工してそれぞれ直径０．２５ｍｍ（心ワイヤ２）、０．２２５ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．２２５ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、型付率を１０１．４％、撚りピッチを８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を８７．８％、撚りピッチを１６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３５】
（比較例１）
比較例１として、従来の製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２０ｍｍ（心ワイヤ２）、０．１８ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．１８ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を８２．０％、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３６】
（比較例２）
比較例２として、従来の製造装置を用いて図２に示す（１＋６＋１２）構造のスチールコード６Ｂを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２５ｍｍ（心ワイヤ２Ｂ）、０．２２５ｍｍ（内層ワイヤ３Ｂ）、０．２２５ｍｍ（外層ワイヤ５Ｂ）としたものを用いた。内層ワイヤ３Ｂは、撚りピッチを８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５Ｂは、型付率を８５．３％、撚りピッチを１６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３７】
（従来例１）
従来例１として、従来の製造装置を用いて図３に示す（３＋９＋１５）構造のスチールコード６Ｃを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．１７ｍｍ（心ワイヤ２Ｃ、内層ワイヤ３Ｃ、外層ワイヤ５Ｃ）としたものを用いた。心ワイヤ２Ｃは、撚りピッチを５．５ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。内層ワイヤ３Ｃは、撚りピッチを１１．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。外層ワイヤ５Ｃは、型付率を８９．５％、撚りピッチを１７．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３８】
（従来例２）
従来例２として、従来の製造装置を用いて図３に示す（３＋９＋１５）構造のスチールコード６Ｃを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２３ｍｍ（心ワイヤ２Ｃ、内層ワイヤ３Ｃ、外層ワイヤ５Ｃ）としたものを用いた。心ワイヤ２Ｃは、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。内層ワイヤ３Ｃは、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。外層ワイヤ５Ｃは、型付率を９２．７％、撚りピッチを１８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３９】
［ゴム浸透度の評価方法］
１２０ｃｍに両端末を溶断したコードを厚さ１．２ｍｍのゴムシート中に埋め込み、加硫圧１００ｋｇ／ｍｍ2で、温度１５５℃×３５分間の加硫を行った。加硫されたサンプルの外層から全ワイヤを取り除いていき、層ごとに内部のゴム付着率を測定した。３＋９＋１５のように心内部のゴム浸透度を測定する場合は、本数の半分を取り除いて、１０ピッチ分を取り出し、内部の付着率を測定した。
【００４０】
［耐疲労性の評価方法］
図９と図１０を参照してスチールコードの耐久性を評価するための耐疲労性試験について説明する。
１２０ｃｍに両端末を溶断したコードを厚さ１．２ｍｍのゴムシート中に埋め込み、圧力１００ｋｇ／ｍｍ2、温度１５５℃×３５分間の加硫を行った。これから図８に示す試験片８を作製した。３ロール疲労試験機を用いて試験片８に引張り曲げ荷重を繰り返し印加した。
【００４１】
試験片８の両端を３ロール疲労試験機のチャック（図示せず）で把持し、試験片８の中央部分を３つのロールに掛けわたす。試験片８に規定の負荷がかかるようにロールを一定の力で引っ張りながら、図９に示すようにチャックを３３０サイクル／分の速度で左右に往復移動させる。３ロールの往復ストロークを８５ｃｍ、３ロールの直径Ｄを２５．４ｍｍ、３ロールの軸間距離Ｌ１を７３．０ｍｍ、中央ロールと左右ロールとの偏心距離Ｌ２を１２．７ｍｍとした。
【００４２】
サイクル数（繰り返し数）をカウントしながら、図１０に示すホイートストンブリッジ回路を用いて試験片８の電気特性を測定・監視する。なお、試験開始時のホイートストンブリッジ回路において、抵抗ＲB＝ＲSとなるように調整し、さらに検流計にかかる電圧が０ｍＶとなるように抵抗ＲAを設定した。検流計の電圧が１００ｍＶ（試験開始時は０ｍＶ）になったところで試験を停止し、試験停止時までにカウントしたサイクル数を破断サイクル数とみなした。耐疲労性は従来例１，２を基準値の１００として評価した。
【００４３】
［形状保持性の評価方法］
コードの形状保持性は、スチールコードを水平に支持し、支持箇所から５０ｍｍ離れた箇所を切断し、その切断部のバラケ状態を評価した。その評価基準は、１コードピッチ以上のバラケの無いもの（但し、１コードピッチ未満のバラケはある）を良好と判定し、１コードピッチ以上のバラケの有るものを不良と判定した。
【００４４】
［心抜け力の評価方法］
図１１に示すように、測定区間にあたるコード６の両側を粘着テープ５３で締結し、測定区間を除くコード６の外層ワイヤ５と内層ワイヤ３を解いてばらばらにし、心ワイヤ２を露出させる。測定区間の長さＬ３を７０ｃｍとした。露出した心ワイヤ２を引張試験機５０の上側クランプ５１に巻き付け、測定区間の外層ワイヤ５を引張試験機の下側エアーチャック５２で押さえる。試験速度２５ｍｍ／ｍｉｎで上側クランプ５１を上昇させて、心抜け力を測定した。なお、心ワイヤ２がコード６から抜け出すときに測定される荷重は脈動して様々に変化するが、最初に現われたピーク値を心抜け力として評価した。
【００４５】
［評価結果］
図１２は横軸に外層ワイヤの型付率（％）をとり、縦軸に心抜け力（ｋｇｆ）をとって、外層ワイヤの型付率が心抜け力に及ぼす影響について調べた結果を示す特性図である。コード構成１＋６＋１１のスチールコードにおける外層ワイヤの型付率を種々変えて測定した。図から明らかなように、外層ワイヤの型付率が小さくなるに従って心抜け力が増加する傾向がみられた。例えば、外層ワイヤの型付率を８２．０％（比較例１）、９１．１％（実施例１）、９８．４％、１００％、１０７．０％とした場合に、心抜け力はそれぞれ５．１５ｋｇｆ（比較例１）、３．７７ｋｇｆ（実施例１）、３．２ｋｇｆ、２．９ｋｇｆ、１．５ｋｇｆであった。このように外層型付率を大きくするにしたがって心抜け力が低下するのは、外層ワイヤの撚り合わせによる心ワイヤの拘束力（締め付け力）が弱まるからである。一般に心抜け力は２．５ｋｇｆ以上あればタイヤ走行時に心ワイヤがゴム層を突き破ることは無い。したがって、外層の型付率は１００％以下であればよい。また、本発明では「心ワイヤの抜け出し難さ」以外の他の特性（形状保持性、耐疲労性）とのバランスを考慮して外層型付率の適正範囲を定める必要がある。
【００４６】
表１に実施例１、比較例１および従来例１のコード構成および評価試験結果等をそれぞれ示す。
【００４７】
ゴム浸透性試験において、実施例１のコードは中間部６５／外層部１２５、比較例１のコードは中間部４６／外層部１５８であった。これらの結果は、いずれも従来例１のゴム浸透度（０／０／１００）を上回った。ここで、心部のゴム浸透度とは心ワイヤ相互間の間隙に入り込んだゴムの割合（面積％）、中間部のゴム浸透度とは心ワイヤと内層ワイヤとの間隙に入り込んだゴムが心ワイヤを覆っている割合（面積％）、外層部のゴム浸透度とは内層ワイヤと外層ワイヤとの間隙に入り込んだゴムが内層ワイヤを覆っている割合（面積％）をそれぞれいう。
【００４８】
外観試験において、実施例１のコードは形状保持性が極めて良好であったのに対して、比較例１のコードは型付率が低く（８２％）、形状保持性が不良であった。
【００４９】
心抜け試験において、実施例１は３．７７ｋｇｆ、比較例１は５．１５ｋｇｆ、従来例１は４．０９ｋｇｆ（参考値）であった。なお、実施例１より比較例１のほうが心抜け力が大きくなったのは、前者より後者のほうが外層ワイヤの撚り合わせによる心ワイヤの拘束力（締め付け力）が強くなるからである。また、実施例１より従来例１のほうが心抜け力が大きくなったのは、前者が３本心撚り構造であることの影響である。
【００５０】
耐疲労性試験において、実施例１は耐疲労性指数１４２の結果が得られ、比較例１の結果（８６）及び従来例１の結果（１００）を上回った。
【００５１】
表２に実施例２、比較例２および従来例２のコード構成および評価試験結果等をそれぞれ示す。
【００５２】
ゴム浸透性試験において、実施例２のコードは中間部４５／外層部１５５、比較例２のコードは中間部２３／外層部７３であった。実施例２の結果は、従来例２のゴム浸透度（０／０／１００）を上回ったが、比較例２の結果は、従来例２のそれを下回った。
【００５３】
外観試験において、実施例２および比較例２ともに形状保持性は良好であった。
【００５４】
心抜け試験において、実施例２は４．５６ｋｇｆ、比較例２は４．５５ｋｇｆ、従来例２は４．０３ｋｇｆ（参考値）であった。従来例２では心ワイヤの本数が３本であるのに対して、実施例２および比較例２の心ワイヤの本数は１本であるにもかかわらず、実施例２と比較例２の心抜け力は従来例２のそれを上回る結果が得られた。
【００５５】
耐疲労性試験において、実施例２は耐疲労性指数１８０の結果が得られ、比較例２の結果（１６０）を上回った。このように実施例２では比較例２を大幅に上回る結果が得られた。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のスチールコードは、普通乗用車をはじめとして大型バス、トラック、大型バン、建設用特殊車両などのあらゆる種類のタイヤに広範に用いることができる。特に、曲げ荷重と引張・圧縮荷重とが複合化する過酷な荷重条件下におかれるカーカスコードに用いることができる。
【００５９】
また、本発明方法は、トラック、バス、中型・大型の乗用車のタイヤを補強するためのスチールコードの製造に利用可能である。特に、バンチャー撚り線機と型付装置を組合せることにより、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さをバランス良く兼ね備え、耐疲労性に優れたスチールコードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１，２及び比較例１のスチールコード（１＋６＋１１）を示す断面図。
【図２】比較例２のスチールコード（１＋６＋１２）を示す断面図。
【図３】従来例１、２のスチールコード（３＋９＋１５）を示す断面図。
【図４】本発明のスチールコードの製造方法に用いられるバンチャー撚り線機を模式的に示す図。
【図５】本発明のスチールコードの製造方法に用いられるバンチャー撚り線機を模式的に示す図。
【図６】型付装置の斜視図。
【図７】型付装置の平面図。
【図８】耐疲労性評価試験に用いられる試験片を示す断面斜視図。
【図９】耐疲労性評価試験装置の概要を示す図。
【図１０】耐疲労性評価試験装置の計測部の概要を示す図。
【図１１】心抜け力の測定方法の概要を示す図。
【図１２】心抜け力の測定結果を示す特性図。
【符号の説明】
【００６１】
２，２Ｂ，２Ｃ…心ワイヤ、
３，３Ｂ，３Ｃ…内層ワイヤ（側ワイヤ）、
４，４Ｂ，４Ｃ…中間ストランド、
５，５Ｂ，５Ｃ…外装ワイヤ（側ワイヤ）、
６，６Ｂ，６Ｃ…スチールコード、
８…試験片、
１０，２０…スチールコード製造装置、
１１，２１…バンチャー撚線機、
１２，１３，２２…送給リール、
１４，２４…ボイス、
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ…ターンローラ、
１６，２６…オーバーツイスター、
１７，２７…キャプスタン、
１７ａ，２７ａ…矯正ロール、
１８，２８…トラバース、
１９…巻取ボビン（送給リール）、
２３…型付装置、２３ａ…基台、２３ｂ…ピン、
２９…巻取ボビン、
３０…耐疲労性評価試験装置、
３１ａ，３１ｂ，３２…ローラ、
４０…歪電流検出装置、４１…検流計、
５０…心抜け力測定装置、
５１…クランプ、５２…エアーチャック、５３…テープ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用タイヤの補強に用いられるスチールコードの製造方法及びスチールコードに関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコードをゴムシート中に埋め込み加工した車両用タイヤでは、相互に隣接するワイヤが互いに擬触して摩耗する所謂フレッティングを生じると共に、その表面部分のゴム部が損傷されると外部からスチールコードの間隙に水が浸入して錆が発生し、この錆によってゴムが剥離し易くなり、タイヤなどの耐疲労性が低下するなどの問題を生じる。特にタイヤのカーカスコードは、引張りと曲げが組み合わされた衝撃的な荷重が繰り返し負荷されるために、フレッティング摩耗や疲労破断を生じやすい。このため、カーカスコードを構成するワイヤの相互間隙にゴムを浸透させ、水の浸入を防ぐと同時にワイヤ相互間における直接の接触を回避するようにしてその耐久性を向上させている。
【０００３】
特許文献１は、フレッティング摩耗によるワイヤ断面積の減少に起因するコード強度の低下を各ワイヤで均一にし、コードの耐久性を向上させた図３に示す（３＋９＋１５）３層撚り構造の多層スチールコードを提案している。しかし、特許文献１のスチールコードにおいては、外層ワイヤ５Ｃと内層ワイヤ３Ｃとの間、内層ワイヤ３Ｃと心ワイヤ２Ｃとの間にそれぞれフレッティング摩耗を生じる。特に、３本の心ワイヤ２Ｃで構成される心部の周囲へのゴムの浸透が不足し、錆やフレッティング摩耗により心ワイヤ２Ｃの耐疲労性が低下して断線を生じやすい。
【０００４】
特許文献２は、大型車両用タイヤのフレッティング摩耗を抑制し、耐疲労性を向上させることを目的として、外側層を不飽和の状態にしてゴム浸透性を向上させた（１＋６＋１１）３層撚り構造の多層スチールコードを提案している。
【０００５】
しかし、特許文献２のスチールコードは、外側層を不飽和の状態に撚り合せるため、形状保持性の点に問題があり、形崩れを起こしやすく、形崩れを起こして変形した部分に局部応力集中を生じて疲労性の低下を招く。
【０００６】
また、特許文献２のスチールコードでは、ゴム浸透度の改善のためにワイヤの相互間隙を拡張しすぎると、形状保持性が低下して外層ワイヤにまとまりがなくなり、外層ワイヤが整然と撚り合わせられず、ワイヤ相互間隙に粗密を生じる所謂バラケが発生したり、内層が外層ワイヤの間から飛び出したりする。
【０００７】
さらに、特許文献２のスチールコードでは、外側層を不飽和とするために、外層ワイヤの本数を減らすばかりでなく、側ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率（異径比）をかなり大きくしているので、心ワイヤが他のワイヤよりも早期に疲労破断し、コードとしての疲労性を著しく低下させている。
【特許文献１】特開平７−２９２５８５号公報
【特許文献２】特表２００４−５２３４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、低コスト化が可能な撚り線機を用いて、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さをバランス良く兼ね備え、耐疲労性に優れたスチールコードを製造することができるスチールコードの製造方法及びスチールコード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】
【０００９】
本発明に係るスチールコードの製造方法は、（i）心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせる工程と、（ii）前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けする工程と、（iii）前記型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るスチールコードは、単一の心ワイヤと、前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤと、所定の型付率に型付けされ、前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで前記内層ワイヤの周囲に撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、同軸内層と同軸外層を同一方向に撚り合わせることにより、層間のワイヤ同士が適度な接触を保ち、層間ワイヤの相互接触圧力が低下するため、フレッティング摩耗が軽減され、耐疲労性の低下が抑制される。
【００１２】
心ワイヤ、内層ワイヤおよび外層ワイヤの径がそれぞれ０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。ワイヤ径が０．１５ｍｍ未満になると、コードが所望の強度レベルを満たさなくなり、強度不足を生じる。一方、ワイヤ径が０．２５ｍｍを超えると、スチールコードの曲げ剛性が増加する。
【００１３】
内層ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率および外層ワイヤの径に対する心ワイヤの径の比率としての異径比ｄｃ／ｄｓが１．１０以上１．３０以下の範囲とすることが好ましい。異径比ｄｃ／ｄｓが１．１０未満になると、内層ワイヤの相互間隙（不飽和の程度）および外層ワイヤの相互間隙（不飽和の程度）が不足して、ゴム浸透性が低下する。一方、異径比ｄｃ／ｄｓが１．３０を超えると、他のワイヤよりも早期に疲労破断し、コードとしての疲労性を著しく低下させる。
【００１４】
本発明では、内層ワイヤの本数ｍを６以上の整数、好ましくは６とし、外層ワイヤの本数ｎを１１以上の整数、好ましくは１１とすることができる。これらｍ，ｎの数は、上記の異径比ｄｃ／ｄｓと関連して不飽和の程度（外層ワイヤの相互間隙と内層ワイヤの相互間隙）を決定するパラメータである。
【００１５】
上記工程（ii）から（iii）までの間において、外層の型付率を８５％以上１００％以下の範囲に調整することが好ましい。より好ましくは外層の型付率を８７％以上９４％以下とするのが望ましい。外層の型付率が８５％を下回ると、形状保持性が低下して形崩れを生じやすくなる（バラケの発生）。一方、外層の型付率が１００％を超えると、外層ワイヤによる心ワイヤの拘束力が不足して、タイヤ走行時に心ワイヤがゴム層を突き破って飛び出すおそれがある。外層の型付率は、心ワイヤの抜け出し難さを考慮に入れるが、心ワイヤの抜け出し難さばかりでなくそれ以外の他の特性（形状保持性、耐疲労性）とのバランスも考慮して決定する必要がある。
【００１６】
なお、心ワイヤの抜け出し難さは主に外層の型付率に影響を受けるが、内層の型付率からも影響を受ける。本発明では内層ワイヤを撚る前に型付けする所謂プレフォームは行わないが、内層ワイヤがバンチャー撚り線機のなかに入ってオーバーツイスター及びキャプスタンの矯正ロール（ならしロール）により非弾性的に矯正され、結果として型付けされる所謂ポストフォームが内層に施される。このようにして型付けされた内層の型付率は、１００％以上１１０％以下の範囲とすることが望ましい。この範囲が、形崩れを生じることなく、バンチャー撚り線機により適正な形状に撚り合わせすることができる型付率になるからである。
【００１７】
本明細書中において、「型付け」とは、撚り合わされるべきワイヤが螺旋状に非弾性変形されることをいう。
【００１８】
また、「型付率」とは、スチールコードを切断して構成ワイヤをばらしたときの径を元のスチールコードの径で割って百分率で表わした指標をいう。
【００１９】
心ワイヤ、内層ワイヤ、外層ワイヤの引張強さを２８００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下にすることが好ましい。これらの構成ワイヤには例えばＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材（Ｃ含有量０．７０〜０．８２％）を用いることが望ましい。引張強さが２８００ＭＰａ未満であると、強度不足を生じる。一方、引張強さが３４００ＭＰａを超えると、高張力化に伴い靭性が低下して断線を生じやすくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明方法は、低コスト化が可能なバンチャー撚り線機を使用することができ、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さ、耐疲労性をバランス良く兼ね備えたスチールコードを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２２】
先ず、図４と図５を参照して本発明のスチールコードの製造方法に用いられる装置の概要について説明する。
【００２３】
図４に示す製造装置１０は内層ワイヤ３を心ワイヤ２の周囲に撚り合わせる内層の撚り合わせに用いられ、図５に示す製造装置２０は外層ワイヤ５を中間ストランド４の周囲に撚り合わせる外層の撚り合わせに用いられる。
【００２４】
製造装置１０は、パスラインの上流側から順に７個の送給リール１２，１３、ボイス１４、およびバンチャー撚り線機１１を備えている。中央の送給リール１２は、撚り線機１１の（ａ）側入口の前に１個が配置され、心ワイヤ２を送給する。周辺の送給リール１３は、撚り線機１１の（ａ）側入口の前に６個が配置され、各々から内層ワイヤ３を１本ずつ引き出して送給するようになっている。ボイス１４は、主パスライン上を通過する１本の心ワイヤ２とその周囲の６本の内層ワイヤ３とを束ねて位置合せし、これらが互いに寄り添うようにして主パスラインに沿ってバンチャー撚り線機１１に円滑に入っていくようにする案内部材としての役割をもつ孔を有している。バンチャー撚り線機１１は、クレードルタイプの筐体内に、左右一対のガイドローラ１５ａ，１５ｂ、オーバーツイスター１６、引き取りキャプスタン１７、矯正ロール１７ａ、巻き取りトラバース１８および巻き取りボビン１９を内蔵している。なお、矯正ロール１７ａはキャプスタン１７のなかに組み込まれている。
【００２５】
内層ワイヤ３には、ボイス１４と（ａ）側のガイドローラ１５ａとの間で１回目の撚りが入り、（ｅ）側のガイドローラ１５ｂを通過した後に２回目の撚りが入って所定のピッチになる。内層ワイヤ３は、（ａ）側の入口からボイス１４通過後に心ワイヤ２に巻き付いた状態で撚り線機１１内に入り、ガイドローラ１５ｂの部分で２回目の撚りが入り、図１に示す１＋６構造の中間ストランド４が形成される。中間ストランド４は、オーバーツイスター１６を通過し、引き取りキャプスタン１７で引き取られながら、矯正ロール１７ａを通過して型付け（ポストフォーム）がなされて形状を整えられ、巻き取りトラバース１８を介して巻き取りボビン１９に巻き取られる。
【００２６】
製造装置２０は、パスラインの上流側から順に１２個の送給リール１９，２２、型付装置２３、ボイス２４、およびバンチャー撚り線機２１を備えている。中央の送給リール１９は、上記装置１０の巻き取りボビンと同じものであり、撚り線機２１の（ａ）側入口の前に１個が配置され、前工程で作製した中間ストランド４を送給する。周辺の送給リール２２は、撚り線機２１の（ａ）側入口の前に１１個が配置され、各々から外層ワイヤ５を１本ずつ引き出して送給するようになっている。
【００２７】
型付装置２３は、各送給リール２２からボイス２４までの間にそれぞれ設けられている。図６に示すように、型付装置２３は、基台２３ａの上に立設された複数本（例えば３本）のピン２３ｂを備えている。図７に示すように、３本のうち中央のピン２３ｂが両側のピン２３ｂから外れた位置に変位して設けられ、これら３本のピン２３ｂ間を外層ワイヤ５がオープン状態でジグザグに進む間に、外層ワイヤ５は所望の型付率に型付けされるようになっている。
【００２８】
ボイス２４は、主パスライン上を通過する１本の中間ストランド４とその周囲の１１本の外層ワイヤ５（型付後）とを束ねて位置合せし、これらが互いに寄り添うようにして主パスラインに沿ってバンチャー撚り線機２１に円滑に入っていくようにする案内部材としての役割をもつ孔を有している。バンチャー撚り線機２１は、クレードルタイプの筐体内に、左右一対のガイドローラ２５ａ，２５ｂ、オーバーツイスター２６、引き取りキャプスタン２７、矯正ロール２７ａ、巻き取りトラバース２８および巻き取りボビン２９を内蔵している。
【００２９】
外層ワイヤ５には、ボイス２４と（ａ）側のガイドローラ２５ａとの間で１回目の撚りが入り、（ｅ）側のガイドローラ２５ｂを通過した後に２回目の撚りが入って所定のピッチになる。外層ワイヤ５は、（ａ）側の入口からボイス２４通過後、中間ストランド４に巻き付いた状態で撚り線機２１内に入り、ガイドローラ２５ｂの部分で２回目の撚りが入って図１に示す１＋６＋１１構造のスチールコード６が形成される。スチールコード６は、オーバーツイスター２６を通過し、引き取りキャプスタン２７で引き取られながら、矯正ロール２７ａを通過して形状を整えられ、ここで型付けが終了し、最終的な型付けがなされたコードを巻き取りトラバース２８を介して巻き取りボビン２９に巻き取られる。
【００３０】
次に、スチールコードが埋め込まれたゴム複合体としてのタイヤの製造方法の概要を説明する。
【００３１】
上記のように作製したスチールコードをゴムシート上にすだれ状に引き揃え、２枚のゴムシートの間に挟み込んで圧力を掛け、ゴム複合体シートとする（カレンダリング）。このゴム複合体シートを所定のサイズに切断する。これらをタイヤ成型機上で生ゴムタイヤ（グリーンタイヤ）の適所にそれぞれ組み込み、所定の形状に成形する。所定の加硫温度に加熱してゴムを硬化させる。これにより最終製品のタイヤを得る。
【００３２】
次に、実施例、比較例および従来例の各サンプルコードについてそれぞれ説明する。
【００３３】
（実施例１）
実施例１として、図４と図５に示す製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工してそれぞれ直径０．２０ｍｍ（心ワイヤ２）、０．１８ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．１８ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、型付率を１０１．０％、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を９１．１％、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３４】
（実施例２）
実施例２として、図４と図５に示す製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工してそれぞれ直径０．２５ｍｍ（心ワイヤ２）、０．２２５ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．２２５ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、型付率を１０１．４％、撚りピッチを８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を８７．８％、撚りピッチを１６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３５】
（比較例１）
比較例１として、従来の製造装置を用いて図１に示す（１＋６＋１１）構造のスチールコード６を製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２０ｍｍ（心ワイヤ２）、０．１８ｍｍ（内層ワイヤ３）、０．１８ｍｍ（外層ワイヤ５）としたものを用いた。内層ワイヤ３は、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５は、型付率を８２．０％、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３６】
（比較例２）
比較例２として、従来の製造装置を用いて図２に示す（１＋６＋１２）構造のスチールコード６Ｂを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２５ｍｍ（心ワイヤ２Ｂ）、０．２２５ｍｍ（内層ワイヤ３Ｂ）、０．２２５ｍｍ（外層ワイヤ５Ｂ）としたものを用いた。内層ワイヤ３Ｂは、撚りピッチを８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。外層ワイヤ５Ｂは、型付率を８５．３％、撚りピッチを１６．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３７】
（従来例１）
従来例１として、従来の製造装置を用いて図３に示す（３＋９＋１５）構造のスチールコード６Ｃを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．１７ｍｍ（心ワイヤ２Ｃ、内層ワイヤ３Ｃ、外層ワイヤ５Ｃ）としたものを用いた。心ワイヤ２Ｃは、撚りピッチを５．５ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。内層ワイヤ３Ｃは、撚りピッチを１１．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。外層ワイヤ５Ｃは、型付率を８９．５％、撚りピッチを１７．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３８】
（従来例２）
従来例２として、従来の製造装置を用いて図３に示す（３＋９＋１５）構造のスチールコード６Ｃを製造した。原料ワイヤとして、ＪＩＳＧ３５０２に規定されたピアノ線材を伸線加工して直径０．２３ｍｍ（心ワイヤ２Ｃ、内層ワイヤ３Ｃ、外層ワイヤ５Ｃ）としたものを用いた。心ワイヤ２Ｃは、撚りピッチを６．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。内層ワイヤ３Ｃは、撚りピッチを１２．０ｍｍ、撚りの向きをＳ方向とした。外層ワイヤ５Ｃは、型付率を９２．７％、撚りピッチを１８．０ｍｍ、撚りの向きをＺ方向とした。
【００３９】
［ゴム浸透度の評価方法］
１２０ｃｍに両端末を溶断したコードを厚さ１．２ｍｍのゴムシート中に埋め込み、加硫圧１００ｋｇ／ｍｍ2で、温度１５５℃×３５分間の加硫を行った。加硫されたサンプルの外層から全ワイヤを取り除いていき、層ごとに内部のゴム付着率を測定した。３＋９＋１５のように心内部のゴム浸透度を測定する場合は、本数の半分を取り除いて、１０ピッチ分を取り出し、内部の付着率を測定した。
【００４０】
［耐疲労性の評価方法］
図９と図１０を参照してスチールコードの耐久性を評価するための耐疲労性試験について説明する。
１２０ｃｍに両端末を溶断したコードを厚さ１．２ｍｍのゴムシート中に埋め込み、圧力１００ｋｇ／ｍｍ2、温度１５５℃×３５分間の加硫を行った。これから図８に示す試験片８を作製した。３ロール疲労試験機を用いて試験片８に引張り曲げ荷重を繰り返し印加した。
【００４１】
試験片８の両端を３ロール疲労試験機のチャック（図示せず）で把持し、試験片８の中央部分を３つのロールに掛けわたす。試験片８に規定の負荷がかかるようにロールを一定の力で引っ張りながら、図９に示すようにチャックを３３０サイクル／分の速度で左右に往復移動させる。３ロールの往復ストロークを８５ｃｍ、３ロールの直径Ｄを２５．４ｍｍ、３ロールの軸間距離Ｌ１を７３．０ｍｍ、中央ロールと左右ロールとの偏心距離Ｌ２を１２．７ｍｍとした。
【００４２】
サイクル数（繰り返し数）をカウントしながら、図１０に示すホイートストンブリッジ回路を用いて試験片８の電気特性を測定・監視する。なお、試験開始時のホイートストンブリッジ回路において、抵抗ＲB＝ＲSとなるように調整し、さらに検流計にかかる電圧が０ｍＶとなるように抵抗ＲAを設定した。検流計の電圧が１００ｍＶ（試験開始時は０ｍＶ）になったところで試験を停止し、試験停止時までにカウントしたサイクル数を破断サイクル数とみなした。耐疲労性は従来例１，２を基準値の１００として評価した。
【００４３】
［形状保持性の評価方法］
コードの形状保持性は、スチールコードを水平に支持し、支持箇所から５０ｍｍ離れた箇所を切断し、その切断部のバラケ状態を評価した。その評価基準は、１コードピッチ以上のバラケの無いもの（但し、１コードピッチ未満のバラケはある）を良好と判定し、１コードピッチ以上のバラケの有るものを不良と判定した。
【００４４】
［心抜け力の評価方法］
図１１に示すように、測定区間にあたるコード６の両側を粘着テープ５３で締結し、測定区間を除くコード６の外層ワイヤ５と内層ワイヤ３を解いてばらばらにし、心ワイヤ２を露出させる。測定区間の長さＬ３を７０ｃｍとした。露出した心ワイヤ２を引張試験機５０の上側クランプ５１に巻き付け、測定区間の外層ワイヤ５を引張試験機の下側エアーチャック５２で押さえる。試験速度２５ｍｍ／ｍｉｎで上側クランプ５１を上昇させて、心抜け力を測定した。なお、心ワイヤ２がコード６から抜け出すときに測定される荷重は脈動して様々に変化するが、最初に現われたピーク値を心抜け力として評価した。
【００４５】
［評価結果］
図１２は横軸に外層ワイヤの型付率（％）をとり、縦軸に心抜け力（ｋｇｆ）をとって、外層ワイヤの型付率が心抜け力に及ぼす影響について調べた結果を示す特性図である。コード構成１＋６＋１１のスチールコードにおける外層ワイヤの型付率を種々変えて測定した。図から明らかなように、外層ワイヤの型付率が小さくなるに従って心抜け力が増加する傾向がみられた。例えば、外層ワイヤの型付率を８２．０％（比較例１）、９１．１％（実施例１）、９８．４％、１００％、１０７．０％とした場合に、心抜け力はそれぞれ５．１５ｋｇｆ（比較例１）、３．７７ｋｇｆ（実施例１）、３．２ｋｇｆ、２．９ｋｇｆ、１．５ｋｇｆであった。このように外層型付率を大きくするにしたがって心抜け力が低下するのは、外層ワイヤの撚り合わせによる心ワイヤの拘束力（締め付け力）が弱まるからである。一般に心抜け力は２．５ｋｇｆ以上あればタイヤ走行時に心ワイヤがゴム層を突き破ることは無い。したがって、外層の型付率は１００％以下であればよい。また、本発明では「心ワイヤの抜け出し難さ」以外の他の特性（形状保持性、耐疲労性）とのバランスを考慮して外層型付率の適正範囲を定める必要がある。
【００４６】
表１に実施例１、比較例１および従来例１のコード構成および評価試験結果等をそれぞれ示す。
【００４７】
ゴム浸透性試験において、実施例１のコードは中間部６５／外層部１２５、比較例１のコードは中間部４６／外層部１５８であった。これらの結果は、いずれも従来例１のゴム浸透度（０／０／１００）を上回った。ここで、心部のゴム浸透度とは心ワイヤ相互間の間隙に入り込んだゴムの割合（面積％）、中間部のゴム浸透度とは心ワイヤと内層ワイヤとの間隙に入り込んだゴムが心ワイヤを覆っている割合（面積％）、外層部のゴム浸透度とは内層ワイヤと外層ワイヤとの間隙に入り込んだゴムが内層ワイヤを覆っている割合（面積％）をそれぞれいう。
【００４８】
外観試験において、実施例１のコードは形状保持性が極めて良好であったのに対して、比較例１のコードは型付率が低く（８２％）、形状保持性が不良であった。
【００４９】
心抜け試験において、実施例１は３．７７ｋｇｆ、比較例１は５．１５ｋｇｆ、従来例１は４．０９ｋｇｆ（参考値）であった。なお、実施例１より比較例１のほうが心抜け力が大きくなったのは、前者より後者のほうが外層ワイヤの撚り合わせによる心ワイヤの拘束力（締め付け力）が強くなるからである。また、実施例１より従来例１のほうが心抜け力が大きくなったのは、前者が３本心撚り構造であることの影響である。
【００５０】
耐疲労性試験において、実施例１は耐疲労性指数１４２の結果が得られ、比較例１の結果（８６）及び従来例１の結果（１００）を上回った。
【００５１】
表２に実施例２、比較例２および従来例２のコード構成および評価試験結果等をそれぞれ示す。
【００５２】
ゴム浸透性試験において、実施例２のコードは中間部４５／外層部１５５、比較例２のコードは中間部２３／外層部７３であった。実施例２の結果は、従来例２のゴム浸透度（０／０／１００）を上回ったが、比較例２の結果は、従来例２のそれを下回った。
【００５３】
外観試験において、実施例２および比較例２ともに形状保持性は良好であった。
【００５４】
心抜け試験において、実施例２は４．５６ｋｇｆ、比較例２は４．５５ｋｇｆ、従来例２は４．０３ｋｇｆ（参考値）であった。従来例２では心ワイヤの本数が３本であるのに対して、実施例２および比較例２の心ワイヤの本数は１本であるにもかかわらず、実施例２と比較例２の心抜け力は従来例２のそれを上回る結果が得られた。
【００５５】
耐疲労性試験において、実施例２は耐疲労性指数１８０の結果が得られ、比較例２の結果（１６０）を上回った。このように実施例２では比較例２を大幅に上回る結果が得られた。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のスチールコードは、普通乗用車をはじめとして大型バス、トラック、大型バン、建設用特殊車両などのあらゆる種類のタイヤに広範に用いることができる。特に、曲げ荷重と引張・圧縮荷重とが複合化する過酷な荷重条件下におかれるカーカスコードに用いることができる。
【００５９】
また、本発明方法は、トラック、バス、中型・大型の乗用車のタイヤを補強するためのスチールコードの製造に利用可能である。特に、バンチャー撚り線機と型付装置を組合せることにより、ゴム浸透性、形状保持性、心ワイヤの抜け出し難さをバランス良く兼ね備え、耐疲労性に優れたスチールコードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１，２及び比較例１のスチールコード（１＋６＋１１）を示す断面図。
【図２】比較例２のスチールコード（１＋６＋１２）を示す断面図。
【図３】従来例１、２のスチールコード（３＋９＋１５）を示す断面図。
【図４】本発明のスチールコードの製造方法に用いられるバンチャー撚り線機を模式的に示す図。
【図５】本発明のスチールコードの製造方法に用いられるバンチャー撚り線機を模式的に示す図。
【図６】型付装置の斜視図。
【図７】型付装置の平面図。
【図８】耐疲労性評価試験に用いられる試験片を示す断面斜視図。
【図９】耐疲労性評価試験装置の概要を示す図。
【図１０】耐疲労性評価試験装置の計測部の概要を示す図。
【図１１】心抜け力の測定方法の概要を示す図。
【図１２】心抜け力の測定結果を示す特性図。
【符号の説明】
【００６１】
２，２Ｂ，２Ｃ…心ワイヤ、
３，３Ｂ，３Ｃ…内層ワイヤ（側ワイヤ）、
４，４Ｂ，４Ｃ…中間ストランド、
５，５Ｂ，５Ｃ…外装ワイヤ（側ワイヤ）、
６，６Ｂ，６Ｃ…スチールコード、
８…試験片、
１０，２０…スチールコード製造装置、
１１，２１…バンチャー撚線機、
１２，１３，２２…送給リール、
１４，２４…ボイス、
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ…ターンローラ、
１６，２６…オーバーツイスター、
１７，２７…キャプスタン、
１７ａ，２７ａ…矯正ロール、
１８，２８…トラバース、
１９…巻取ボビン（送給リール）、
２３…型付装置、２３ａ…基台、２３ｂ…ピン、
２９…巻取ボビン、
３０…耐疲労性評価試験装置、
３１ａ，３１ｂ，３２…ローラ、
４０…歪電流検出装置、４１…検流計、
５０…心抜け力測定装置、
５１…クランプ、５２…エアーチャック、５３…テープ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせる工程と、
（ii）前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けする工程と、
（iii）前記型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る工程と、
を有することを特徴とするスチールコードの製造方法。
【請求項２】
前記心ワイヤ、前記内層ワイヤおよび前記外層ワイヤの径がそれぞれ０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であり、前記内層ワイヤの径に対する前記心ワイヤの径の比率および前記外層ワイヤの径に対する前記心ワイヤの径の比率としての異径比ｄｃ／ｄｓを１．１０以上１．３０以下の範囲とすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記外層の型付率を８５％以上１００％以下とすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記心ワイヤ、前記内層ワイヤ、前記外層ワイヤの引張強さを２８００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ｍを６以上の整数とし、前記ｎを１１以上の整数とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
単一の心ワイヤと、
前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤと、
所定の型付率に型付けされ、前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤと、
を有することを特徴とするスチールコード。
【請求項１】
（i）心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤを、バンチャー撚り線機により単一の前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わせる工程と、
（ii）前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤをそれぞれ所定の型付率に型付けする工程と、
（iii）前記型付けしたｎ本の外層ワイヤを、バンチャー撚り線機により前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わせ、（１＋ｍ＋ｎ）３層撚り構造のスチールコードを得る工程と、
を有することを特徴とするスチールコードの製造方法。
【請求項２】
前記心ワイヤ、前記内層ワイヤおよび前記外層ワイヤの径がそれぞれ０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であり、前記内層ワイヤの径に対する前記心ワイヤの径の比率および前記外層ワイヤの径に対する前記心ワイヤの径の比率としての異径比ｄｃ／ｄｓを１．１０以上１．３０以下の範囲とすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記外層の型付率を８５％以上１００％以下とすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記心ワイヤ、前記内層ワイヤ、前記外層ワイヤの引張強さを２８００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ｍを６以上の整数とし、前記ｎを１１以上の整数とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
単一の心ワイヤと、
前記心ワイヤの周囲に所定のピッチで撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｍ本の内層ワイヤと、
所定の型付率に型付けされ、前記内層ワイヤの所定の撚りピッチより長い撚りピッチで、かつ前記内層ワイヤの撚り方向と同じ向きに前記内層ワイヤの周囲に撚り合わされ、前記心ワイヤの径より小さい径を有するｎ本の外層ワイヤと、
を有することを特徴とするスチールコード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３１４９１０（Ｐ２００７−３１４９１０Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４５４４３（Ｐ２００６−１４５４４３）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００３５２８）東京製綱株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００３５２８）東京製綱株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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