JP2000096466A

JP2000096466A - タイヤ補強用スチールコード

Info

Publication number: JP2000096466A
Application number: JP10268509A
Authority: JP
Inventors: Takanori Kobayashi; 隆則小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP4045030B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内部へのゴム浸入性がよく、タイヤ回転方向
の剛性を低くしながらタイヤ回転方向と直交する方向の
剛性を高めることができ、圧縮および曲げに対する疲労
性が良好で、しかも製造及び取扱作業性の優れたスチ−
ルコ−ドを提供する。【解決手段】コア素線（１）がくせピッチＰ₁ ＝０．
１Ｐ〜０．５Ｐの略スパイラル状の小さいくせを有し、
またそのコア素線（１）が前記略楕円の長径軸を挟む両
側にほぼ整列して配置された側素線（２）の間に一定本
数間隔または不定本数間隔で内側から割り込むように出
現し、しかも前記略楕円形状の扁平率が３８％〜６０％
であることを特徴とするタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用タイヤの
補強材として使用されるスチールコードに関し、特に６
本〜１３本の素線を一度に撚り合わせ、そのコードの横
断面が略楕円形状のスチールコードに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のスチールコードは、多本
数が平行に引揃えられた状態でゴム材に被覆されて、自
動車用タイヤの補強材として使用されている。そして、
スチールコードに要求される条件としては、機械的強度
が優れていることは勿論のこと、ゴム材との化学的、物
理的な接着が良好であること、およびスチールコード内
部へのゴム浸入性が良好であること等があげられる。す
なわち、スチールコードがタイヤ補強材としての役割を
充分に果たすためにゴム材との完全な複合体となること
が必要である。

【０００３】とりわけ、トラック、バスなどの高重量の
車両に用いられるタイヤにおいては、高強度でかつ柔軟
性をもつスチールコードが求められており、その一つと
して従来より１＋ｎ構成のスチールコードが使用されて
きた。

【０００４】しかし、従来の１＋ｎ構成のスチールコー
ドの横断面構造は図７に示すようにクロ−ズ撚り構造
で、かつ各素線７が相互に完全に密着して隙間がないた
め、空洞部Ｓがコ−ド内部に散在している。従って、こ
のスチールコードを２枚のゴムシートに挟んで複合体シ
ートを形成した場合、ゴム材が上記空洞部Ｓまで浸入せ
ず、ゴム材との完全な複合体を形成できない。

【０００５】それゆえ、このゴムシートをタイヤに用い
た場合、釘などの異物によりゴム被覆が一部分でも破れ
ると、外部より浸入してきた水分が上記空洞部Ｓ内に伝
播し、スチールコードが全面にわたり酸化を起こす。こ
うなると、ゴムとスチールコードの接着力が弱くなり、
両者が剥離してしまい、スチールコードの補強材として
の効果が非常に弱くなってしまう。

【０００６】この問題を解決するため、図８に示すよう
に芯素線８の径を側素線８ａより太くしたものや、図９
に示すように芯素線９に型付けを行ったスチールコード
が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すスチールコ
ードは、側素線と芯素線の間に空洞部がないので、水分
がスチールコード内部に伝播するようなことはないが、
芯素線径を太くするためコ−ド径が太くなり、ゴムシ−
トの厚みが大きくなってしまう。そのため、タイヤ重量
が増加し、これを自動車に用いた場合に燃費が悪くなる
ので好ましくない。また、芯素線８と側素線８ａが常に
接しているため、フレッティング磨耗による疲労値が悪
い。さらには芯素線径が太いため、スチールコードの剛
性が高くなり、タイヤに用いた場合に乗り心地が悪くな
る等の問題がある。

【０００８】また、図９のように芯素線９にスパイラル
状のくせ付けを行い、一度に寄り合わせた１＋ｎ構成の
スチールコードは、芯素線９と側素線９ａが常に接して
いるようなことはないので疲労性は改善されるが、断面
形状が略真円の形状をしているため、スチールコードの
剛性がどの方向に対しても同じである。従って、タイヤ
のコーナーリング性能を上げるために剛性を高くする
と、乗り心地まで悪くなるという問題がある。さらに、
図９のスチールコードは、図７のようなクローズ撚りの
コードに比べてコード径が太くなり、カレンダー（ゴム
被覆工程）後のゴムシートが厚くなってしまい、加えて
コード径が太いためにゴムシートに所定本数のスチール
コードを埋め込むことができず、シートの強力が弱くな
る。従って、このゴムシートをタイヤに用いる場合、シ
ートの重ね枚数を増やす必要が生じ、結果としてタイヤ
の重量が増加するという問題がある。さらに、スチール
コードの製造上の点からも、図９のようにきれいに素線
を空間に配置するようなスチールコードは無理で、撚り
が非常に不安定となる。

【０００９】本願発明は、前記種々の従来のスチールコ
ードの様々な問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は、補強材としてタイヤに用いた場合に、
スチールコード内部へのゴム浸入性がよく、タイヤ回転
方向の剛性を低くしながらタイヤ回転方向と直交する方
向の剛性を高めることができ、圧縮および曲げに対する
疲労性が良好で、しかも製造及び取扱作業性の優れたス
リールコードを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のタイヤ補強用スチールコードは、０．１５
ｍｍ〜０．４０ｍｍの線径を有する６本〜１３本の素線
を、１本をコア素線、残りの素線を側素線とし、同一方
向に撚りピッチＰで一度に撚り合わせたスチールコード
であって、その横断面が長手方向に略同一向きで略楕円
形状（長径Ｗ、短径Ｔ）であるタイヤ補強用スチールコ
ードにおいて、コア素線がくせピッチＰ ₁ ＝０．１Ｐ〜
０．５Ｐの略スパイラル状の小さいくせを有し、またそ
のコア素線が前記略楕円の長径軸を挟む両側にほぼ整列
して配置された側素線の間に一定本数間隔または不定本
数間隔で内側から割り込むように出現し、しかも前記略
楕円形状の扁平率（Ｔ／Ｗの百分比）が３８％〜６０％
あることを特徴とするのが第１の発明であり、この第１
の発明において、コア素線が前記略楕円の長径軸を挟む
両側に整列して配置された側素線の間に内側から割り込
むように出現する頻度が、側素線２本〜５本間隔である
ことを特徴とするのが第２の発明である。なお、スチー
ルコードの撚りピッチは後記する理由により６〜２８ｍ
ｍ程度が好ましい。また、コア素線と側素線の線径はす
べて同じであってもよいが、コア素線の線径と側素線の
線径を少し変えてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のスチールコードは、コア
素線が側素線の間に入り込む構造であるため多数本撚り
であるにもかかわらずほぼ単層撚りのような構造で、横
断面が扁平度合いの大きい（扁平率Ｔ／Ｗは小さい）略
楕円形状となる。このためスチールコードの短径方向と
長径方向で大きく剛性が異なる。また、カレンダー後の
スチールコードは、ゴムシートの中において長径部を左
右にして長手方向に略平行に並ぶため、曲げ剛性が上下
方向に低く左右方向に高い。従って、このゴムシートを
用いてタイヤとなしたとき、タイヤの回転方向の剛性は
低いので乗り心地がよく、タイヤ回転方向と直交する方
向の剛性は高いのでコーナーリング性能を高めることが
出来る。一方、コア素線が側素線の間に内側から割り込
むように出現するため、その関係で出来る素線間の隙間
から内部にゴムが充分に浸入する。

【００１２】また、本発明のスチールコードは横断面が
略楕円形状をしているので、カレンダー時はほとんど全
てのスチールコードが長径部を左右にして長手方向に略
平行に並ぶため、ゴムシート厚はスチールコード短径部
分に対応する厚みとなり、シートを薄くできる。そし
て、スチールコードの挿入本数を少なくできる。その結
果タイヤの軽量化が進み、タイヤのコストダウン、自動
車の燃費の改善が可能となった。さらに撚りの安定性の
点においても、図９に示すようなスチールコードと比較
して、撚りが安定しておりゴムシートに埋設した後でも
ほとんど同じ形状であり、製造上、取り扱い作業上も優
れている。

【００１３】コア素線が、スチールコード横断面の略楕
円の長径軸を挟む両側の側素線の間に内側から割り込む
ように出現する頻度は、２本〜５本間隔であることがよ
り適当である。１本間隔とするためには、コア素線のク
セが小さくなり、断線が起こりやすくなり、また１本間
隔となるように製造しようとしても、コア素線が側素線
間にうまく入り込まず扁平度が大きくならない結果とな
る。６本間隔以上とすると撚りが乱れやすくゴムの浸入
も充分でなくなる。

【００１４】スチールコードの撚りピッチは６ｍｍ〜２
８ｍｍが好ましい。というのは、６ｍｍ未満とすると、
極度に曲げ加工量が多くなるため断線が発生しやすくな
り、またスチールコードの長さ当たりの撚り回数が多く
なり、生産性が落ちるからである。さらに、本発明にお
いては、コア素線のくせピッチが撚りピッチよりさらに
小さいため、撚りピッチ６ｍｍ未満は適当ではない。一
方、スチールコードの撚りピッチが２８ｍｍを越える
と、スチールコードの柔軟性が失われるので疲労値が低
くなり、また撚りが不安定となりフレアーも発生しやす
くなり、実用的でない。

【００１５】素線の線径を０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍ
としたのは、あまり細いと充分な強力が得られないから
であり、逆にあまり太いとスチールコード径が大きくな
ってしまう。また、素線を太くするとスチールコードの
柔軟性が失われ、疲労値が低くなる。この傾向は小さい
くせを有する素線の存在する本発明においては、一層顕
著に現れ、素線径が０．４ｍｍを越えると実用上の障害
になる。

【００１６】このスチールコードの撚りピッチをＰとし
たとき、くせを有するコア素線のくせピッチＰ₁ を０．
１Ｐ〜０．５Ｐとしたのは、Ｐ₁ が０．１Ｐ未満である
と、素線が極度の塑性変形を受け、断線が多発するとと
もに生産性が悪くなり、一方、０．５Ｐを越えると、コ
ア素線としての効果が果たせず、ゴムシート成形時のゴ
ムのフローによる引張力、あるいはコードに負荷される
しごき力によって素線間の隙間が減少し、ゴム浸入のた
めの充分な隙間が素線間に生じなくなるからである。ま
た、０．５Ｐを越えるとスチールコードの圧延が充分に
出来ず、スチールコード横断面の短径Ｔが大きくなり、
ゴムシート厚が小さく出来ない。

【００１７】スチールコードの横断面における略楕円形
状の扁平率（短径Ｔと長径Ｗとの比、Ｔ／Ｗの百分比）
を３８％〜６０％としたのは、３８％未満とすると、撚
りが不安定となると同時に各素線は長径端部での曲げ加
工がきつくなり、取り扱いの作業性が悪く耐疲労性に劣
る。６０％を越える形状となっても撚りは不安定とな
り、また真円に近づくので本発明のスチールコードの効
果は期待できなくなる。

【００１８】本発明においては、コア素線を側素線の内
側に完全に配置するという構造をとらず、長径軸を挟む
両側で、コア素線を側素線の間に内側から出現配置する
ようにし、最終的には一見してコア素線が存在しないほ
ぼ単層撚りのような構造にまで扁平加工することにより
本発明のスチールコードを完成することが出来た。その
ため従来よりも撚りが安定し、かつ素線間に適当なる隙
間を保ち、極端に大きな扁平度（扁平率Ｔ／Ｗの小さ
い）のスチールコードが得られた。

【００１９】本発明のスチールコードは、１本の素線に
あらかじめ設定のくせを付けてコア素線とし、その周囲
に側素線を撚り合わせた後、表面がフラットなローラー
間を通過させ、かなり強い圧縮加工を施すことにより製
造可能である。従来はこのような方法では、スチールコ
ードの撚りがつぶれてしまって、コードとして欠陥品で
はないかと思われていたが、スチールコードを構成する
素線それぞれに適当な張力をかけて、スチールコードに
一方向から強い圧縮加工を施せば簡単に製造が可能であ
ることも解った。この場合、コア素線にあらかじめ付与
するくせは、撚りあわせる素線の本数にもよるが、撚り
上がった時のスチールコードでのピッチが０．１Ｐ〜
０．５Ｐで、くせ外径が側素線径の２倍〜２．８倍程度
となるように設定するとより容易に製造できる。

【００２０】本発明のスチールコードはチューブラタイ
プの撚り線機でも製造できるが、バンチャータイプの撚
線機で製造する方が、効率が良く実用的である。いずれ
の場合も一工程で撚り上げることが出来る。バンチャ
ータイプの撚線機を用いた場合、素線に捻りが入るため
あらかじめ付けたくせとスチールコードでのくせとが異
なるのでその点を考慮しておく必要がある。

【００２１】上記構成のタイヤ用スチールコードを用い
て、２枚のゴムシート間に挟んで加圧加硫すると、各素
線間にゴムが容易に浸入し、ゴム厚も薄くできる上、曲
げ剛性も上下方向より左右方向が極端に高くなる。この
ときのスチールコード埋設方向は、シート水平面に対し
てスチールコード長径部を左右方向とし、各スチールコ
ードは長手方向に略平行に並んでいる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明のスチールコードの横断面を示す概略図である。こ
のスチールコードは、略スパイラル状のくせを有する１
本のコア素線１と、同じ線径の９本の側素線２とから構
成されている。なお、図中Ｄ₁はコア素線のくせ外径で
ある。

【００２３】図２は、同じくコア素線１本と側素線８本
とから構成された本発明のスチールコードの横断面を示
す概略図である。

【００２４】図３は、同じくコア素線１本と側素線１２
本とから構成された本発明のスチールコードの横断面を
示す概略図である。

【００２５】図４は、コア素線１本と側素線６本とから
構成された本発明のスチールコードの一実施例を示す長
手方向の外観図で、（ａ）は、概略平面図、（ｂ）は、
概略正面図である。

【００２６】本発明のスチールコードの特性を評価する
ために、素線本数Ｎ、撚りピッチＰ、コア素線のくせの
ピッチＰ₁ 、スチールコード横断面の楕円形状の短径
Ｔ、長径Wを本発明の範囲内でそれぞれ変化させたスチ
ールコードを実施例１〜４とし、それらのうちのいずれ
かの構成要素の数値が本発明の範囲を外れるスチールコ
ードを比較例１〜３とし、図８に示すような横断面形状
を有するスチールコードを従来例１とし、図９に示すよ
うな横断面形状を有するスチールコードを従来例２と
し、各スチールコードについて、ゴム浸入率、耐疲労
性、剛性比および取扱作業性について評価したところ、
以下の表１に示すような結果を得た。表１に示す各項目
のテスト条件、評価方法は次の通りである。

【００２７】ゴム浸入率：各スチールコードに５ｋｇの
引張加重をかけた状態でゴム中に埋め込み、加硫した
後、スチールコードをゴム中から取り出し、そのスチー
ルコードを分解して素線の一定長さを観察し、観察した
長さに対してゴムと接触した形跡のある長さの比を％表
示した。表中その値の大きい方がゴム浸入率が良いこと
を示している。

【００２８】耐疲労性：複数本のスチールコードをゴム
シートに埋め込んだ複合体シートを用いて３点プーリー
曲げ疲労試験機により試験し、埋設したスチールコード
がフレッティング磨耗、座屈等を経て破断するに至るま
での繰り返し回数を求め、従来例２の撚り構造のスチー
ルコードの値を１００として指数表示した。表中その値
が大きい方が耐疲労性に優れている。

【００２９】剛性比：図５（ａ）に示すように、「５本
のスチールコード３を、１００％モジュラスが３５ｋｇ
／ｃｍ² であるゴムシート４に対して、スチールコード
の横断面長径方向が横になるように一列に埋め込んだ」
テストピース５と、図５（ｂ）に示すように、「５本の
スチールコード３を、同ゴムシート４に対して、スチー
ルコードの横断面長径方向が縦になるように並列して埋
め込んだ」テストピース６を製作し、図６に示すよう
に、テストピース５または６を、スパンＳｐ＝２０ｍｍ
とした３点曲げ試験機に上架して、「テストピース５を
５ｍｍ押さえ込んだときの加重Ｇ」／「テストピース６
を５ｍｍ押さえ込んだときの加重Ｇ」を剛性比とした。

【００３０】すなわち、「スチールコードの短径軸方向
の曲げ剛性」／「スチールコードの長径軸方向の曲げ剛
性」を剛性比とした。表中その値の小さい方が曲げ剛性
に差があることを示している。なお、テストピース５ま
たは６の厚みは４ｍｍ、幅は１５ｍｍ、長さは１００ｍ
ｍである。

【００３１】取扱作業性：作業性良好なものを〇、作業
性不良のものを×、その中間程度のものを△とした。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１より以下の点が明らかである。比較例
１は、コア素線のＰ₁ が本発明の上限より大きく、コー
ド横断面の略楕円形状の扁平率が本発明の上限より大き
く、しかもコア素線が側素線の間に内側から割り込むよ
うに出現する間隔が５〜７本間隔である場合である。す
なわち、コア素線のくせピッチが大きく、扁平率は本発
明の上限より大きいスチールコードである。このスチー
ルコードは、素線間の隙間が小さく、ゴム浸入に劣り、
剛性比が少し劣る。

【００３４】比較例２は、コア素線のＰ₁ は本発明の範
囲に入っているが、扁平率が上限よりさらに大きい場合
である。このスチールコードにおいては、コア素線が側
素線の間に内側から割り込むようにして出現する現象
は、はっきり確認できない。そしてこのスチールコード
は、比較例１よりさらにゴム浸入に劣り、耐疲労性、剛
性比、取扱作業性全て良くない。

【００３５】比較例３は、コア素線のＰ₁ が本発明の範
囲を大きく外れており、扁平率も比較例２と同程度であ
る。また比較例２と同様コア素線が側素線の間に内側か
ら割り込むように出現する現象は、はっきり確認できな
い。このスチールコードは、比較例２よりさらに良くな
い結果であった。

【００３６】従来例１のスチールコードは、ゴム浸入率
が充分でなく、芯素線が太いので柔軟性に欠け、耐疲労
性も劣り、コード径が太いのでゴムシートも厚くなる等
の問題が生じた。

【００３７】従来例２のスチールコードは、横断面が楕
円形状ではなくほぼ真円形状であるため、ゴムシートで
スチールコードを挟んだときゴムシートの厚みを薄くす
ることが出来ない。また実施例１〜４のスチールコード
に比べて、ゴム浸入、耐疲労性、剛性比、取扱作業性に
おいて劣っている。

【００３８】実施例１〜４のスチールコードは、上記の
ような欠点がなく、剛性比も小さくなっており、タイヤ
に用いた場合、路面からの力に対応して変形し乗り心地
がよく、しかもコーナーリング時には変形しにくくな
る。ただ実施例３は、間隔が１〜６本間隔であり、１本
〜６本までばらついている。このため他の実施例よりほ
んの少しゴム侵入性と耐疲労性において劣る結果となっ
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明のタイヤ補強用スチールコード
は、上記のとおり構成されているので、つぎの効果を奏
する。スチールコード長手方向のほぼ全域にわたってコー
ド内部に密閉された空洞部がなく、かつ横断面形状の短
径が極めて小さいため（いわゆる薄いため）、スチール
コード内部へのゴム浸入がよい。ゴムに埋め込んでシートにした際のゴムシート厚を
極端に薄くできるので、タイヤ重量を小さく抑えること
ができ、タイヤのコストダウン、自動車の燃費向上が可
能となる。タイヤ回転方向の剛性を低くできるので、乗り心地
を向上でき、一方、タイヤの回転方向と直交する方向の
剛性を高くできるので、コーナーリング性能を高めるこ
とができる。小さいくせを有するコア素線が、横断面の略楕円形
状の長径両端部に出現せず、ほぼ中央部に位置している
ので、スチールコードとしての形状が非常に安定してお
り、かつ内部へのゴム浸入が非常によくなる。芯素線というような状態での素線が存在せず、全て
の素線で単層撚りのような構造となるため、耐疲労性が
良くなる。従来のチューブラ型、バンチャー型のいずれの撚線
機でも製造でき、撚り不良等のトラブルもないため、取
扱作業性が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ補強用スチールコードの一実施
例を示す。１＋９構造のコア素線１本と側素線９本とか
ら構成された本発明のスチールコードの横断面を示す概
略図である。

【図２】本発明のタイヤ補強用スチールコードの一実施
例を示す。１＋８構造のコア素線１本と側素線８本とか
ら構成された本発明のスチールコードの横断面を示す概
略図である。

【図３】本発明のタイヤ補強用スチールコードの一実施
例を示す。１＋１２構造のコア素線１本と側素線１２本
とから構成された本発明のスチールコードの横断面を示
す概略図である。

【図４】本発明のタイヤ補強用スチールコードの一実施
例を示す。１＋６構造のコア素線１本と側素線６本とか
ら構成された本発明のスチールコードの長手方向の外観
説明図で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図で
ある。

【図５】３点曲げ試験に用いたテストピースを示す図
で、（ａ）は短径方向の曲げ剛性測定用のテストピース
の概略図、（ｂ）は長径方向の曲げ剛性測定用のテスト
ピースの概略図である。

【図６】３点曲げ試験方法を示す説明図である。

【図７】従来のクローズ撚りの１＋６構造のスチールコ
ードの断面図である。

【図８】芯素線径を太くした従来のクローズ撚りの１＋
６構造のスチールコードの断面図である。

【図９】芯（コア）素線に略スパイラル状の小さいくせ
を付けた従来の１＋６構造のスチールコードの断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・コア素線２・・・側素線３・・・スチールコード４・・・ゴムシート５、６・・・テストピースｄ・・・素線径Ｄ₁ ・・・コア素線のくせ外径Ｗ・・・スチールコード横断面の長径Ｔ・・・スチールコード横断面の短径Ｓ・・・空洞部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍの線径を有
する６本〜１３本の素線を、１本をコア素線、残りの素
線を側素線とし、同一方向に撚りピッチＰで一度に撚り
合わせたスチールコードであって、その横断面が長手方
向に略同一向きで略楕円形状であるタイヤ補強用スチー
ルコードにおいて、コア素線がくせピッチＰ₁ ＝０．１
Ｐ〜０．５Ｐの略スパイラル状の小さいくせを有し、ま
たそのコア素線が前記略楕円の長径軸を挟む両側にほぼ
整列して配置された側素線の間に一定本数間隔または不
定本数間隔で内側から割り込むように出現し、しかも前
記略楕円形状の扁平率が３８％〜６０％であることを特
徴とするタイヤ補強用スチールコード。
【請求項２】請求項１において、コア素線が前記略楕
円の長径軸を挟む両側に整列して配置された側素線の間
に内側から割り込むように出現する頻度が、側素線２本
〜５本間隔であることを特徴とするタイヤ補強用スチー
ルコード。