(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１０mm〜０．４０mmの線径（ｄ）を有する９本〜１４本の素線を用いて、ｍ本をコア素線（ただしｍ＝２〜４）、残りのｎ本を側素線（ただしｎ＝ｍ＋（５〜６））とし、同一方向に一度に撚り合わせた２層のタイヤ補強用スチールコードにおいて、コア素線のそれぞれが長手方向に不均一なくせを有した状態で撚り合わされており、その撚り合わされたコアの撚り角が不均一に変化していることを特徴とするタイヤ補強用スチールコード。
【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９本〜１４本の素線を芯（コア）と側とに分けて一度に撚り合わせた２層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、多本数が平行に引き揃えられた状態でゴム材で被覆されて、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、ゴム材との化学的、物理的な接着が良好であること、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の品質と同時に、製造コストが安価なことがあげられる。すなわち、スチールコード内部へのゴムの浸入性とスチールコードの価格が安価なことは、重要な要求事項である。
従来のこの種のスチールコードの一例は、図２に示すように、稠密に撚り合わせた３本のコア素線１からなるコアの周囲に９本の側素線２を上記コアの撚りとは異なる撚りピッチ（場合によっては異なる撚り方向もある）で撚り合わせた、いわゆる３＋９構造が一般的である。
【０００３】
上記スチールコードでは、まずコア素線３本を一定ピッチで撚り合わせ、コアを製作し、その上にコアの撚りピッチと異なる撚りピッチ（通常はコアの撚りピッチの約２倍程度のピッチ）で側素線を撚り合わせる。側素線は、コアの外径（ほぼ真円）上に配列することになり、ほぼ円周上に並ぶ。そして、図２（ｂ）より解るようにコア素線と側素線の間、側素線同士の間に適当な隙間Ｓ１，Ｓ２が出来る。
このため、ゴム材でスチールコードを被覆した場合、上記素線間の隙間よりゴム材が侵入し、スチールコードとゴム材との完全な複合体を構成することが出来る。
【０００４】
しかしながら、このスチールコードの製造においては、２種類の撚りピッチが存在するため２回の撚り工程が必要となる。さらにコアの撚りピッチは側の撚りピッチより小さい（約１／２）ため生産時間が長時間かかることとなる。これらは製造コストに大きく反映し大幅なコストアップとなる。
【０００５】
これに対して、最近大幅なコストダウンを可能とするスチールコードとして、図３に示すスチールコードが提案され使用されている。このスチールコードは、コアの撚りピッチと側の撚りピッチが同一であり、コア素線と側素線（この場合１２本）を一度に撚り合わせて、１工程で製造しようとするものであり、３／９構造と呼ばれている。製造コストも大幅に減少させることが出来る。
【０００６】
しかしながら、このスチールコードにおいては、コアと側を同時に一度で撚り合わせるため、その横断面構造は図３（ｂ）に示すような構造となり、コア素線、側素線がそれぞれ、またはお互いに密着状態（いわゆる線接触状態）となる。このためゴム材でスチールコードを被覆しても素線間にゴム材が全く侵入出来ず、単にスチールコードの外周部分をゴムで被覆するに止まり、スチールコードとゴムとの完全な複合体を構成することが出来ない。
【０００７】
このようなスチールコードを使用したタイヤは、スチールコードとゴムとの接着が充分でないため、自動車の走行中にスチールコードとゴム材が剥離する、所謂セパレ−ツ現象を起こしたり、隣接する素線同士の接触によるフレッティング現象によって、スチールコードの一部が破断することがある。さらに、ゴム中の水分やタイヤの切り傷より浸入した水分が、ゴムが浸入していない素線間の隙間に入り、スチールコード長手方向に伝播してスチールコード全体に錆を発生させ、スチールコードの機械的強度を大幅に低下させる。これらの現象は全て、タイヤの寿命を著しく低下させる原因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
９本〜１４本の素線を撚り合わせたスチールコードを製造する場合、どうしても芯（コア）と側に分かれて２層のコ−ドとならざるを得ない。そこで従来のような図２に示すｍ＋ｎ構造で撚りピッチあるいいは撚り方向を異ならせる構造とすると、前述のようにスチールコードの性能、品質は保持されるが、工程が２工程となり、コアの撚りピッチも小さくなるため、どうしてもコストアップしてしまう弊害がある。
一方、一工程とするためコアと側を同時に撚り合わせるｍ／ｎ構造とすると、スチールコード内部へのゴム浸入が全く無くなりスチールコードとしての性能、品質が極端に悪くなる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コアと側を同時に一度で撚り合わせるが、各素線間には少し隙間を設け、スチールコード内部へのゴム浸入を可能としたスチールコードを提供することを目的とした。所謂この種のスチールコードにおいて、性能、品質とコストダウンを一挙に解決しようとしたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のタイヤ補強用スチールコードは、０．１０mm〜０．４０mmの線径（ｄ）を有する９本〜１４本の素線を用いて、ｍ本をコア素線（ただしｍ＝２〜４）、残りのｎ本を側素線（ただしｎ＝ｍ＋（５〜６  ）とし、同一方向に一度に撚り合わせた２層のタイヤ補強用スチールコードにおいて、コア素線のそれぞれが長手方向に不均一なくせを有した状態で撚り合わされており、その撚り合わされたコアの撚り角が不均一に変化していることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のスチールコードは、コア素線と側素線が一度に同時に撚り合わされているが、コア素線のそれぞれが長手方向に不均一なくせを有した状態で撚り合わされ、コアの撚り角（図１におけるα１、α２）が不均一に変化しているので、結果として同一横断面における側素線の撚り角（図１におけるα）とコア素線の撚り角が絶えず異なり、コア素線と側素線間では、絶えず線接触の状態となっている。そのため側素線とコア素線の間には隙間Ｓ１が発生し、また撚り合わされた側素線の側層心径（図１（ｂ）におけるＤ）が、ほぼ真円で大きくなるので側素線相互の間にも隙間Ｓ２が発生するようになる。
【００１２】
従って、本発明のスチールコードを用いてタイヤを製造する際、２枚のゴムシ−ト間に挟んで加圧、加硫するとスチールコードの各素線間にゴムが浸入することとなる。また、コアと側との間、側の各素線の間に隙間が出来ているのでスチールコードの耐疲労性も図３のスチールコードに比較して大幅に良好な値を示した。
【００１３】
さらに、このスチールコードは、コア素線と側素線を一度に同時に撚り合わせているので、撚りは一工程である。しかも、撚りピッチは、側の撚りピッチとなるため撚りピッチが大きく製造効率も大幅に向上する。
ここで、撚り角（α度）と撚りピッチ（Ｐ）との関係は、例えば側層心径をＤとすると、次の関係がある。
tan α＝π・Ｄ／Ｐ
【００１４】
スチールコードの全体の撚りピッチは８ｍｍ〜２８ｍｍが好ましい。というのは、８ｍｍ未満とすると、極度に素線の曲げ加工量が多くなるため断線が発生し易くなり、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。一方、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−も発生し易くなり、実用的でない。
【００１５】
素線の線径を０．１０ｍｍ〜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、耐疲労値が低くなる。
【００１６】
素線本数を９本〜１４本としたのは、一度に、同時に撚り合わせる２層のスチールコードの場合、この範囲の本数が最も好適な範囲であるからである。これより少ない本数の構成では１層だけのスチールコードとなる可能性があり、これより多い本数の構成では、３層のスチールコードとなるか、側素線がお互いに密着した構造のスチールコードとなるからである。また、この範囲においては、コア（芯）の素線本数（ｍ）は、２本〜４本を撚り合わせるのが安定しており、残り側素線の本数（ｎ）は、必然的にｍ＋（５〜６）本と決まってくる。
【００１７】
コア素線のそれぞれには、あらかじめ不均一なくせが付与されている。そしてそれらが撚り合わされているため、その撚り角が長手方向に不均一に変化している。撚り角が変化しているということは、撚りピッチが変化しているということと同じように思われるが、実際は異なっている。本発明のスチールコードでは、素線単体で絶えずくせが変化しており、それらを撚り合わせたコア素線の撚りピッチといっても、各素線でその値がそれぞれ異なり、また撚りピッチという場合ある一定間隔で測定することが必要であるが、その間隔の中でも絶えず変化している状態なので、本発明の場合は撚りピッチの値は実体に沿わない。そこで本発明の場合は、撚り角で表現することにした。
本発明のスチールコードの撚り角の変化は、側の撚り角をα度とすると、コアの撚り角は小さい方は０．５α度程度、大きい方は２．０α度程度の範囲で不均一に変化するのがより好適である。
【００１８】
本発明のスチールコードは、９本〜１４本の素線を同一方向に一度に撚り合わせるが、コアとなる素線（２〜４本）には、撚り合わせる前に、あらかじめ後で付与される撚りのクセとは異なる不均一なクセを付与しておく。このクセとは例えば、大小不均一なジグザグ形状、大小不均一なスパイラル形状、スパイラルでＳ方向とＺ方向を交互に付与した形状、ジグザグとスパイラルを組み合わせた形状等種々のクセが考えられる。これら不均一なクセを付与した素線を撚り合わせてコアとし、その外側に側素線を配して同時に撚り合わせると、コアの撚り角が不均一に変化している本発明のスチールコードを得ることができた。
【００１９】
本発明のスチールコードは、チュ−ブラタイプの撚線機でも製造できるが、バンチャ−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。バンチャ−タイプの撚線機を用いた場合、素線に捻りが入るため、あらかじめ付けたクセと仕上がった後のスチールコードでのクセが大きく異なることがあるので、注意しておく必要がある。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の１実施例を説明する。図１は本発明のスチールコードを示し、（ａ）はその長手方向の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いたコア部だけを示している。また（ｂ）は、その横断面図である。図から解るように撚り角が不均一に変化している３本のコア素線と、その外側に同じ線径の９本の側素線とから構成されている。
【００２１】
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、コア素線本数ｍ、側素線本数ｎ、コア撚り角度（接触角）、側撚り角度（接触角）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、図２に示すような従来例を従来例１〜２、図３に示すような従来例を従来例３〜４とし、各スチールコードについて、ゴム浸入率、耐疲労性および撚り線コスト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。
【００２２】
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。
【００２３】
耐疲労性：複数本のスチールコードをゴムシ−トに埋め込んだ複合体シ−トを用いて３点プ−リ−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。
【００２４】
コスト比較：それぞれのスチールコードについて、撚り工程におけるコストを計算し、従来例２のスチールコードの値と比較し指数で示した。
【００２５】
【表１】
0004259652.tif 000002
【００２６】
表１より以下の点が明らかである。
従来例１は、２＋７構造のスチールコードである。コアと側との撚り角が異なるため、ゴム浸入があり、耐疲労性も良いが、逆にコストが非常に高くて、劣る。
【００２７】
従来例２は、同じく３＋９構造であり、従来例１と同じくゴム浸入、耐疲労性はよいが、コストが高くて、劣る。
【００２８】
従来例３は、１×１２（３／９ともいう）の構造であり、ゴム浸入は全くなく、耐疲労性も劣る。しかし、コストは低く優れている。
【００２９】
従来例４は、３／９構造であり、従来例３と同じく、ほとんどゴムは浸入せず、耐疲労性も劣る。しかし、コストは低く優れている。
【００３０】
実施例１〜４は、上記従来例のような欠点を有せず、ゴム浸入、耐疲労性、コストいずれの点でも優れている。
【００３１】
【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。
▲１▼スチールコード長手方向のほぼ全域にわたって、素線間に外部に通じる隙間が発生するためスチールコード内部へのゴム浸入が良い。
▲２▼コア素線間でも隙間が発生し、ゴムが浸入しやすい。
▲３▼素線間にゴム浸入が良いため、耐疲労性に優れている。
▲４▼ゴムが浸入しスチールコード内部に密閉された空洞部が極めて少ないため、水分が入りスチールコード全体に錆を発生させるような原因を作らない。
▲５▼撚り合わせる前にあらかじめ不均一なクセを付けるだけで容易にコアの撚り角を不均一に変化させることが出来、製造が簡単である。
▲６▼コアと側を同時に一度に撚り合わせるため、コストダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの一実施例を示す。３／９構造のコア素線３本と側素線９本とから構成された本発明のスチ−ルコ−ドを示し、（ａ）はその長手方向の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いたコア部だけを示している。また（ｂ）はその横断面を示す概略図である。
【図２】従来のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの例である３＋９構造のスチ−ルコ−ドを示す。コア素線３本と側素線９本とから構成され、コアと側とで撚りピッチが異なる従来のスチ−ルコ−ドを示し、（ａ）はその長手方向の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いたコア部だけを示している。また（ｂ）はその横断面を示す概略図である。
【図３】従来のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドの例である３／９構造のスチ−ルコ−ドを示す。コア素線３本と側素線９本とから構成され、コアと側とを同時に撚り合わせた、撚り角がコアと側で同じである従来のスチ−ルコ−ドを示し、（ａ）はその長手方向の外観説明図であり、右側一部は側素線を取り除いたコア部だけを示している。また（ｂ）はその横断面を示す概略図である。
【符号の説明】
１…コア素線
２…側素線
３…スチ−ルコ−ド
ｄ…素線径
Ｄ…側層心径
Ｓ１、Ｓ２…空洞部
α…側素線の撚り角
α１、α２…コア素線の撚り角
【図１】
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【図２】
0004259652.tif 000004
【図３】
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