(57)【要約】【課題】十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを有する単層撚りのゴム製品補強用スチールコードを容易且つ確実に得られるようにする。【解決手段】１×ｎ（ｎ＝３〜６）の単層撚りで、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ノーマルフィラメント（素線１２）と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のくせを有するスパイラルフィラメント（素線１１）とからなるスチールコード１０であって、スパイラルフィラメントを、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡の投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍となるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ本（ｎ＝３〜６）の素線を撚り合わせてなる単層撚りで、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の少なくとも１本は、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の接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍であることを特徴とするゴム製品補強用スチールコード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関し、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、その他、素線数に応じて、１×４、１×５、１×６構造という。
【０００３】
ところが、このようなクローズタイプのスチールコードは、コード内部に長手方向に連続する空隙があり、スチールコードをゴム材で被覆して複合体シートを成形する時に、そのコード内部の空隙はゴム材が侵入しないでそのまま空隙として残る。そして、この空隙は、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り減少はするが、完全にゴムで埋まることはなくて、コード中心を長手方向に延びるストロー状の中空部となって残ってしまう。そして、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。
【０００４】
また、コード内部にゴム材が侵入するよう各素線間に隙間を設けながら単層に撚り合わせた、撚りの甘いオープン撚り構造（所謂オープンタイプ）のスチールコードも考えられ、従来から使用されている。しかし、オープン撚り構造のスチールコードは、コード内部にゴム材を十分侵入させるには各素線間の隙間を大きく（少なくとも０．０１ｍｍ以上）とる必要があり、隙間が大きいと各素線の移動できる自由空間が大きくなるため、素線の片寄り等が生じ、撚りが長手方向に不均一になって、繰り返し曲げ応力が加わった場合に座屈を生じ易くなり、また、極低荷重での伸びが大きいため、取扱作業性が悪いばかりでなく、複合体シート成形時に張力が加わることにより隙間が減少してしまって、コード内部へゴム材が十分に侵入しない場合がある。
【０００５】
そこで、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する素線と、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とを撚り合わせてなる単層撚りのスチールコードが開発されている（例えば、特許文献１、２等参照。）。
【特許文献１】特公平７−６８６７３号公報
【特許文献２】特許第３１７９９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
単層撚りのスチールコードは、上記のように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する素線と、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とを撚り合わせた構成とすることで、撚り自体は稠密であっても、一部素線の小さなスパイラル状又は波状のくせによって、撚り合わせた状態で素線間にゴム材を侵入させる隙間ができ、かつ、ゴム材との複合体シート成形時に加えられる張力に対し、真直性のある素線の抗力により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ぐことができて、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可能になり、また、撚り自体は稠密として極低荷重での伸びを抑え、取扱作業性を改善するとともに、コード長手方向の撚りを安定させ、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スチールコードとすることが可能になると考えられる。
【０００７】
しかしながら、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構成の単層撚りのスチールコードが全て、十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性との両方を兼ね備えたものになるというわけではない。十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを両立させるためには、コードの素線数や素線径が異なるごとに、くせ付け本数、くせ付けのピッチ、くせ付けの高さなどの設定を、ゴム侵入性と耐疲労性との両面から評価し、最適な設定を特定する必要があって、その特定は容易でない。
【０００８】
本発明はこうした問題を解消するためのもので、十分なゴム侵入性と優れた耐疲労性とを有する単層撚りのゴム製品補強用スチールコードを容易且つ確実に得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のゴム製品補強用スチールコードは、ｎ本（ｎ＝３〜６）の素線を撚り合わせてなる単層撚りで、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であって、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、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の軌跡の接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
このスチールコードは、ｎ本（ｎ＝３〜６）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に小さなスパイラル状又は波状のくせを有することによって、撚り合わせた状態で素線間にゴム材を侵入させる隙間ができ、また、小さな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ける素線の接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍であることにより、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を小さくし、スチールコードの伸びを抑えて、小さなスパイラル状又は波状のくせが消滅するのを防ぎ、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るとともに、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。
【００１２】
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については、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ける素線の接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値がコード撚り角の１．２倍より小さいと、ゴム材がコード中央部分に侵入するだけの隙間（少なくとも０．０１ｍｍ以上）が得られない。また、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ける素線の接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値がコード撚り角の２．０倍より大きいと、その素線の負荷に対する抗力が小さくなって、スチールコードに張力が負荷された時のコード全体の伸びが大きくなり、コード内部にゴム材が十分に侵入するだけの隙間が確保できなくなるとともに、撚りの形状が不均一となって、耐疲労性が低下する。
【発明の効果】
【００１３】
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単層撚りのゴム製品補強用スチールコードを容易且つ確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は図１の（ａ）に示すスチールコードの側面図、図３は図１の（ａ）に示すスチールコードの、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素線（ノーマルフィラメント）の撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡を示す図（ａ）、および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のくせを有する素線（スパイラルフィラメント）の撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡を示す図（ｂ）である。
【００１５】
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本の素線（フィラメント）を撚り合わせてなる１×３構造のスチールコード１０で、１本の素線１１は、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のくせを有する素線（スパイラルフィラメント）とし、他の２本の素線１２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）として、それらを撚り合わせることにより形成している。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。
【００１６】
このスチールコードは、また、図１の（ｂ）に示すように、例えば３本の素線（芯層フィラメント）を撚り合わせてなる１×３構造のスチールコードで、その内の１本の素線２１は、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素線とし、他の２本の素線２２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）として、それらを撚り合わせることにより形成したスチールコード２０であってもよい。ここで、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。
【００１７】
スパイラル状又は波状のくせを有する素線１１，２１は、真直性のある他の素線１２，２２と同一素線径で、図２に示すように、くせピッチＰ1が撚りピッチＰより小さく、Ｐ1＝０．１Ｐ〜０．７Ｐで、見掛けの外径ｄ1が、素線径をｄとしたときに、ｄ1＝（ｄ＋２／１００ｍｍ）〜（ｄ＋２／１０ｍｍ）となるようスパイラル状又は波状にくせ付けされている。ここで、くせピッチＰ1とは、くせ付けした素線のスパイラル（螺旋）ピッチ（図２参照）又は波のピッチであり、見掛けの外径ｄ1とは、スパイラル状にくせ付けした素線１１の長手方向から見た外接円Ａ１（図１の（ａ）参照）の径であり、あるいは、波状にくせ付けした素線２１の波高（長手方向から見た外接投影楕円Ａ２（図１の（ｂ）参照）の長径に相当）である。
【００１８】
そして、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のくせを有する素線１１であるスチールコード１０の場合、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素線１２（ノーマルフィラメント）は、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡は、例えば図３の（ａ）に示すとおりで、投影面における接線ｔ１とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ１とのなす角度α１は如何なる場合においてもコード撚り角と同じ角度、若しくはそれ以下の角度であるが、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のくせを有する素線１１（スパイラルフィラメント）については、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡は、例えば図３の（ｂ）に示すとおりで、投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２は局地的ではあるがコード撚り角よりも大きく、その角度α２の最大値が、コード撚り角の１．２〜２．０倍となるようくせ付けされる。
【００１９】
また、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波状のくせを有する素線２１であるスチールコード２０の場合も同様で、コード撚りのためのスパイラルくせとは別の小さな波状のくせを有する素線２１について、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡は、投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２が局地的ではあるがコード撚り角よりも大きく、その角度α２の最大値が、コード撚り角の１．２〜２．０倍となるようくせ付けされる。
【００２０】
これらのスチールコード１０，２０は、例えば、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。その場合、スチールコード１０，２０の周囲に未加硫ゴムを被覆すると、未加硫ゴムは、くせ付けした素線１１，２１と真直な素線１２，２２との間の隙間Ｃ１，Ｃ２からコード内部に侵入し、タイヤ成形時に加硫化されて、コード中心の中空部Ｂ１，Ｂ２に浸透する。その際、スチールコード１０，２０は、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１１，２１が、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡の、投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍となるようくせ付けされたものであることにより、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１０，２０の伸びが抑えられ、コード内部にゴム材が十分に侵入するだけの隙間が保持されるとともに、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。
【００２１】
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１１，２１の、スチールコード１０，２０を撚りほぐした後のそれら素線１１，２１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１１，２１の接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の最大値がコード撚り角の１．２倍より小さいと、ゴム材がコード中央部分に侵入するだけの隙間（少なくとも０．０１ｍｍ以上）が得られない。また、スチールコード１０，２０を撚りほぐした後の素線１１，２１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１１，２１の接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の最大値がコード撚り角の２．０倍より大きいと、その素線１１，２１の負荷に対する抗力が小さくなって、スチールコード１０，２０に張力が負荷された時のコード全体の伸びが大きくなり、コード内部にゴム材が十分に侵入するだけの隙間が確保できなくなるとともに、撚りの形状が不均一となって、耐疲労性が低下する。
【００２２】
なお、図示の例では、スチールコード１０，２０を構成する各３本の素線のうちの各２本の素線１２，２２を、真直性を有する素線とし、各１本の素線１１，２１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、その小さなスパイラル状又は波状のくせを有する各１本の素線１１，２１の撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡が、投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の角度α２の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍となるようにしているが、小さなスパイラル状又は波状のくせを有する素線１１，２１は、スチールコード１０，２０を構成する素線のうちの少なくとも１本であればよく、複数本でもよい（全部でもよい）。また、スパイラル状又は波状のくせを有する素線１１，２１が複数本の場合、撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡が、投影面における接線ｔ２とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線ｒ２とのなす角度α２の角度α２の最大値がコード撚り角の１．２〜２．０倍となるようにする素線は、少なくとも１本であればよく、複数本でもよい（全部でもよい）。
【００２３】
また、図示の例は、１×３構造の場合であるが、本発明は、１×４、１×５および１×６構造のスチールコードにも同様に適用できる。
【実施例】
【００２４】
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各種構成のスチールコードの試作品の試験結果を示したものである。本発明コード（実施例）の一つは、１×３構造、素線径０．３０ｍｍ、小さな波状のくせを有する素線の本数が１本、コードピッチ（撚りピッチ）が１６ｍｍ、撚り角（コード撚り角）が３．８７５度、波付け最大角度（撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡の投影面における接線とコード撚りのためのスパイラルくせの基準線とのなす角度の最大値）が７．１度、波付け最大角度と撚り角との比が１．８３２のスチールコードであり、本発明コード（実施例）のもう一つは、１×４構造、素線径０．３０ｍｍ、小さな波状のくせを有する素線の本数が２本、コードピッチが１６ｍｍ、撚り角が４．７６１度、波付け最大角度が６．２５度、波付け最大角度と撚り角との比が１．３１３のスチールコードである。そして、比較例の一つは、１×３構造、素線径０．３０ｍｍ、小さな波状のくせを有する素線の本数が１本、コードピッチが１６ｍｍ、撚り角が３．８７５度、波付け最大角度が４．５度、波付け最大角度と撚り角との比が１．１６１のスチールコードであり、比較例のもう一つは、１×３構造、素線径０．３０ｍｍ、小さな波状のくせを有する素線の本数が１本、コードピッチが１６ｍｍ、撚り角が３．８７５度、波付け最大角度が７．９度、波付け最大角度と撚り角との比が２．０３９のスチールコードである。また、従来例は、１×３構造、素線径０．３０ｍｍのクローズタイプで、コードピッチが１６ｍｍ、撚り角が３．８７５度のスチールコードである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
この試験では、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て加硫した後、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り、「ゴム侵入性（％）」として表示した。
【００２７】
また、各スチールコードに４９Ｎの引張荷重をかけて伸度を測定し、「低荷重伸度」として表示した。
【００２８】
また、同一仕様のスチールコードを複数本ゴムシートに埋め込み、このシートで３点プーリー曲げ疲労の繰り返しを一定回数行い、その後ゴムシートよりコードを取り出して破断強力を測定し、疲労試験前の破断強力と比較し、その結果を「耐疲労性」として指数表示した。指数が小さいほど耐疲労性が低い。
【００２９】
また、スチールコード製造時、複合体シート成形時の作業の煩雑さならびにコードの取り扱い性を「作業性」として指数表示した。指数が大きいほど作業性が高い。
【００３０】
本発明コード（実施例）は、ゴム侵入性および耐疲労性に優れ、低荷重伸度が比較的小さく、作業性の悪化も少ない。それに対し、比較例のスチールコードは、波付け最大角度と撚り角との比が１．２〜２．０の範囲から外れたもので、この比が１．１６１（１．２より小さい）のものは、ゴム侵入性が悪く、また、この比が２．０３９（２．０より大きい）のものは、低荷重伸度が大きく、耐疲労性並びに作業性が悪い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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】図１の（ａ）に示すスチールコードの側面図である。
【図３】図１の（ａ）に示すスチールコードの、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素線（ノーマルフィラメント）の撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡を示す図（ａ）、および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のくせを有する素線（スパイラルフィラメント）の撚りほぐした後水平に配置し水平面に投影した軌跡を示す図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  スチールコード
１１  小さなスパイラル状のくせを有する素線
１２  真直性のある素線
２０  スチールコード
２１  波状のくせを有する素線
２２  真直性のある素線
Ｃ１，Ｃ２  隙間
Ｂ１，Ｂ２  中空部
Ｐ  撚りピッチ
Ｐ１  くせピッチ
ｒ１  ノーマルフィラメントのコード撚りのためのスパイラルくせの基準線
α１  ノーマルフィラメントの接線と基準線との角度
ｒ２  スパイラルフィラメントのコード撚りのためのスパイラルくせの基準線
α２  スパイラルフィラメントの接線と基準線との角度
【図１】
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【図２】
2007177362.tif 000005
【図３】
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