(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手に亘り略螺旋状あるいは略平面状の波形くせを有する単一のスチールフィラメントにおいて、線径が０．２５〜０．４５ｍｍで引張強度が２９００〜４０００Ｎ／mm2であり、かつ上記波形くせを施した後の縦弾性係数が１６３〜１８０ＧＰａであることを特徴とするタイヤ補強用スチールフィラメントを複数本撚り合わせることなく１つのボビンに巻き付けたことを特徴とする巻取製品。
【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である単一のスチールフィラメントの巻取製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の補強材には、細径スチール素線を複数本稠密に撚り合わせた、所謂スチールコードと称する撚鋼線が用いられている。上記スチールコードは一般に、スチール線材に鉛パテンチング等の熱処理と伸線加工とを繰り返し行った後、ブラスメッキを施し、さらに所定の線径まで伸線加工を行って素線とし、次いでこの素線を複数本撚り合わせることにより製造されている。
【０００３】
ところで、タイヤ補強材としての不可欠な要件は、必要な強度を有し、しかも優れた柔軟性を具備することである。上記スチールコードにあっては、その素線がナイロン、ポリエステル等の繊維素線に比べ強度面で優れるが、柔軟性に劣るため、複数本の素線を撚り合わせて柔軟性を向上しようとするものである。このため、撚り工程を要し、容易かつ安価に製造できないという問題がある。
【０００４】
また、タイヤが小石、縁石等に乗り上げた際、補強材であるスチールコードが破断することがあるため、この種の補強材としては、高い伸度を有し、耐衝撃吸収性に優れた補強材が望まれている。
【０００５】
上記事情に鑑み、現在撚り工程を要せず安価に製造でき、かつ高い伸度を有し、柔軟性に優れる単一フィラメント構造のタイヤ補強材を実用化することが考えられている。
【０００６】
単一フィラメント構造のタイヤ補強材（以下、「単線」ということもある）として、例えば特開昭４８−６３９６１号公報に単線を波状に加工成形したものが、また特開昭５０−４３５９号公報に単線を螺旋状に加工成形したものが、夫々開示されている。
【０００７】
先に提案された上記各公報に開示された補強材にあっては、単一フィラメント構造とすることにより撚り工程を省略し、また波状あるいは螺旋状の波形くせを加工成形することにより破断時伸びを大きくして柔軟性を向上することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記波形くせを有する単線は破断伸びが大きくなる分、低荷重での伸びも大きくならざるを得ない。この低荷重時伸びがあまり大きいと、タイヤ製造工程の一部であるカレンダー工程（補強材をゴムシートで挟み込む工程）において補強材の弛みを防止する目的で負荷される張力によって波形くせが伸びてしまう。この伸びた状態、すなわち元に戻ろうとする応力が作用した状態でゴムシートが成形されるため、仕上がったシートが折れ曲がるといったトラブルが発生する。
【０００９】
また、従来のスチールコードを単線に置き換える場合、タイヤの強度面から考えてスチールコードを構成する素線数と同数の単線をタイヤに埋め込む必要があり、これに伴う数百から数千にも及ぶボビン数の増加およびクリールスタンド（繰り出し装置）の増設といった膨大な設備投資が必要となる。この問題を解決する手段として、１ボビンに複数本の単線を巻き付けることが考えられているが、この複数本同時に巻かれたボビンから実際に波形くせを有する単線を引き出すと、単線同士が絡み合って引き出しができなくなったり、ひどい場合にはもつれて断線といったトラブルが発生する。このトラブルはタイヤ製造において大幅な作業性の低下を引き起こすものである。
【００１０】
発明者は上記問題を解決するべく鋭意研究を行った結果、柔軟性を損なうことなく、低荷重での伸びを抑えることができる最適な線径、引張強度および縦弾性係数の領域が存在することを見出し、しかもこの単線は複数本を撚り合わせずに同時に巻き付けても単線同士の絡み合いを生じることなく引き出せることを知見して本発明を完成した。
【００１１】
本発明は、波形くせを有する単線における上記問題を解決するためになされたもので、その課題は、柔軟性を損なうことなく低加重時の伸びを抑制したタイヤ補強用スチールフィラメントを提供すること、および複数本の単線を１つのボビンに巻き付けても、単線同士の絡み合いを生じることなく引き出しができるタイヤ補強用スチールフィラメントの巻取製品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明は、長手に亘り略螺旋状あるいは略平面状の波形くせを有する単一のスチールフィラメントにおいて、線径が０．２５〜０．４５ｍｍで引張強度が２９００〜４０００Ｎ／mm2であり、かつ上記波形くせを施した後の縦弾性係数が１６３〜１８０ＧＰａであることを特徴とするスチールフィラメントを複数本撚り合わせることなく１つのボビンに巻き付けた巻取製品である。
【００１３】
ここで、縦弾性係数とは、単線に加えられた単純引張力と、引張りに伴い生じる歪みに対する比、すなわち単線の「伸びにくさ」を示す係数である。一般的には真っ直ぐな単線で得られる係数であるが、本発明においては、くせ付けされた単線での値を意味し、破断荷重の１０〜３０％の荷重負荷領域、すなわち単線の波形くせが伸びきって真っ直ぐとなる前の低荷重域で求められる値である。この縦弾性係数は単線の引張試験結果から求めることができる。
【００１４】
ところで、上記構成における数値限定は、各種実験の結果から導き出したものであり、線径を０．２５〜０．４５mmとしたのは、０．２５mm未満では充分な強力が得られないため、タイヤに埋め込む本数が多くなり、埋め込まれた各単線の間隔（埋め込みピッチ）が小さくなりすぎて隣り合う単線同士が接触し、フレッティング摩耗の原因となるためである。しかも剛性が低く、低荷重における伸長度が大きくなりすぎて、カレンダー工程における引き出し時の張力で容易に伸び、この伸びた状態でゴムに埋め込まれるため、タイヤの衝撃吸収性が低下することによる。また０．４５mmを越えると充分な柔軟性が得られず、タイヤの衝撃吸収性が低下するためである。
【００１５】
また、引張強度を２９００〜４０００Ｎ／mm2としたのは、２９００Ｎ／mm2未満では強力が小さすぎて、上記と同様の理由からフレッティング摩耗の原因となったり、衝撃吸収性が低下するためであり、また４０００Ｎ／mm2を越えると強力が高くなり過ぎ、伸線加工時の断線が多発するためである。
【００１６】
さらに、上記線径、引張強度の範囲において縦弾性係数を１６３〜１８０ＧＰａとすることで、柔軟性を損なうことなく低荷重時の伸びを抑制することができる。ちなみに、くせ付けしていない炭素鋼単線の縦弾性係数は２００〜２１０ＧＰａである。
【００１７】
そして、上記構成の単線を複数本撚り合わさずに同時に巻き付けたボビンから、単線を引き出しても、引き出し時の弛みを防止する目的で負荷される張力と波形くせのスプリング効果による弾性力とで素線同士が反発しあって絡み合いを防止することができる。
【００１８】
ところで、１ボビンに巻き付ける単線の本数は、２本又は３本が好ましい。これは３本を越えると線径、引張強度および縦弾性係数を上記構成範囲内においても単線同士の絡み合いが発生しやすくなるからである。
【００１９】
上記構成において、単線に施す略螺旋状の波形くせとは、横断面の見かけの形状が円だけではなく、楕円やトラック形状も含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の一形態を示す単線の概略平面図である。
【００２２】
図１に示す単線１は、線径が０．２５〜０．４５mm、引張強度が２９００〜４０００Ｎ／mm２で、長手方向に略螺旋状の波形くせを有するものである。この波形くせを有する状態での縦弾性係数は１６３〜１８０ＧＰａである。
【００２３】
縦弾性係数は、線径、引張強度あるいはくせ付けピッチ（図１中のａ）や、見かけの外径（図１中のｂ）あるいは波高で特定される波形くせの形状によって調整することができる。
【００２４】
図２は、本発明の実施の一形態を示すもので、図１に示す単線１を２本巻き付けたボビン２から単線１、１を同時に引き出している状態を示す概略斜視図である。
【００２５】
ところで、複数本の単線を１つのボビンに巻き付ける手段としては、複数本の単線を同時に伸線できる伸線機で所望の線径に伸線した後、伸線機と巻取機の間に設けたくせ付け装置で波形くせを施して、１つのボビンに同時に巻き取る仕方と、シングル伸線機により１本づつ伸線し、それぞれに波形くせを施して同時に巻き取る仕方がある。このシングル伸線機によるときは、くせ付けを別工程で行ってもよい。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例と比較し具体的に説明する。
【００２７】
鋼種がＪＩＳにおけるＳＷＲＳ８２Ａ相当である線径５．５mmの線材に、パテンチング、伸線加工を繰り返して、表面にブラスメッキを施した後、さらに伸線加工して線径０．２５〜０．４５mmに仕上げた後、螺旋状の波形くせを施した数種類の単線を製造した。そしてこれらを１本づつボビンに巻き取った。
【００２８】
単線の製造に当たっては、線径と引張強度および螺旋状の波形くせの見かけの外径及びピッチを種々組み合わせて、本発明の条件を満たす実施例の単線と本発明の条件から外れた比較例の単線とを製造した。ただし、線径及び引張強度は本発明の構成要件の範囲内とした。
【００２９】
続いて、上記単線を実際にボビンから引き出してゴムシートに挟み込み、シートの曲がりを観察した。
【００３０】
次に、上記ブラスメッキ後の線材を、２本を同時に伸線できるダブル伸線機にて線径０．２５〜０．４５mmまで伸線加工した後、螺旋状の波形くせを施し、この２本の単線を１つのボビンに同時に巻き取って巻取製品を得た。
【００３１】
続いて、この巻取製品から２本の単線を、カレンダー工程における標準的な速度と張力で同時に引き出し、それらを引き離したときの単線同士の絡み合いの発生有無を比較した。その結果を表１に示す。なお、表中の「本数」はボビンに巻き付けた単線の本数を示し、「絡み合い有無」の欄における○は絡み合いが発生しなかったもの、×は発生したものを示す。
【００３２】
【表１】
0004656743.tif 000002
【００３３】
なお、単線に略螺旋状の波形くせを施す手段としては、特公昭６３−６３２９３号公報に示されるように、供給される単線を軸心として回転するくせ付け装置で以て一定の螺旋状のくせ付けをする仕方がある。
また、略平面上の波形くせを施す手段としては、上記螺旋状の波形くせを施した後ローラ等で押圧して得る仕方や、歯車等に噛み込ませる仕方がある。
【００３４】
本発明および比較例の単線のくせ付けは、高速回転するくせ付け装置上に設けた３本のピン間に単線を通して行った。波形くせの見かけの外径およびピッチの調整は、くせ付けピンの径や間隔、押し込み程度や単線の張力並びにくせ付け装置の回転数を種々選択して決定した。
【００３５】
本発明の単線は、ゴムシートに挟み込んでもシートの曲がりが発生せず、また表１から明らかなように、本発明の単線を複数本同時に巻き付けたボビンから引き出しても単線同士の絡み合いが発生しないことが確認された。
【００３６】
また、他の鋼種および略平面状の波形くせにおいても同様の効果が得られることも確認した。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の単線は、波形くせを有するので柔軟性に優れ、しかも線径、引張強度および縦弾性係数を特定したので、低荷重時の伸びが小さく、カレンダー工程において単線に負荷される張力による伸びを小さく抑えることができる。よってゴム中における単線の元に戻ろうとする応力が小さいので仕上がったゴムシートが折れ曲がることがない。
また、本発明の単線を１つのボビンに複数本同時に巻き付けた巻取製品は、単線同士の絡み合いや絡み合いに起因する断線を生じることなく引き出すことができ、タイヤ製造時の作業性の低下を防止することができる。さらに、ボビン数の増加およびクリールスタンドの増設が不要で、それに伴う設置面積の増加も防げるので設備投資することなく、タイヤの補強用として単線の実用化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す単線の概略平面図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示すもので、ボビンから単線を引き出している状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１  単線
２  ボビン
ａ  くせピッチ
ｂ  見かけの外径又は波高
【図１】
0004656743.tif 000003
【図２】
0004656743.tif 000004