橡胶增强用钢线
技术领域
本发明涉及作为轮胎或传送带等橡胶制品的埋设增强件使用的橡胶增强用钢线，特别是涉及单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平的、截面椭圆形的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)。
背景技术
作为埋设在轮胎或传送带等橡胶制品里的橡胶增强用钢线，一直使用例如将3～6根单丝(钢丝)捻合成单层构造的所谓1×n(n＝3～6)的钢线。该单层构造的钢线，其中心部在索线长度方向上成为麦秆状的空隙，特别是在稠密地捻合而使得单丝彼此紧贴的封闭捻合的情况下，索线中心部的空隙闭合。此时，例如在轮胎成型工序中钢线成为与橡胶的复合体时，橡胶不会浸透到该索线中心部的空隙中，如果索线中心部以中空部的形态保留下来，则从轮胎表面的外伤浸入索线内部的水分等会浸入成为中空部的索线中心部的空隙中，并利用毛细管现象而沿长度方向在索线内部浸透，结果，从索线内部进行腐蚀，使钢线的耐疲劳性恶化，往往缩短轮胎的寿命。因此，在单层构造的钢线中，为了确保橡胶浸入性，设计成将形成为圆形螺旋状的单丝较松地捻合而使得单丝彼此不紧贴的开放捻合构造。
但是，将单丝形成为圆形螺旋状的开放捻合索线，由于即使是因为低负荷区域的拉伸，单丝间的间隙也容易消失，所以在例如将索线夹入到橡胶片中的压延工序和橡胶制品的加硫工序中，在索线上施加有张力时，单丝间的间隙便会闭合，可能损害橡胶浸透性。
因此，如例如实开平1-62396号公报所示，作为可更好地保持橡胶浸入性的索线，可考虑单层的开放捻合构造的、单丝的螺旋形状为扁平且索线横截面为大致椭圆形的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)。该单层的开放捻合构造的、单丝的螺旋形状为扁平的索线(椭圆开放索线)，在受到拉伸负荷时，单丝彼此在短径侧先接触，这成为约束而抑制索线的伸展变形，所以容易在长径侧保持容许橡胶的浸入的间隙，因此，与截面圆形的索线相比可保持良好的橡胶浸入性。
又，与之不同，如例如特开平2-91291号公报、特开平10-266083号公报所示，作为确保单层构造的钢线的橡胶浸透性的措施，下述结构的钢线也已被公知：其索线横截面为大致椭圆形，且在索线长度方向上交替排列有单丝彼此根本不接触的部分、和至少2根单丝彼此接触的部分，但在这种情况下，虽然索线的形状稳定性变得良好，但捻紧的部分过多而不能获得充分的橡胶浸入性。
而且，单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平而索线横截面为大致椭圆形的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)，由于单丝的短径部上的接触成为约束而抑制了索线的伸展变形，容易保持长径部上的间隙，所以与截面圆形的索线相比橡胶浸入性良好，但即使如此，在轮胎制造时的例如在橡胶片中夹入索线的压延工序中，在从设置在卷轴支架上的卷轴引出索线时的张力的作用下，仍然会使单丝间的间隙变小，而导致变成橡胶不能浸入的状态。
因此，本发明的课题在于，抑制单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平的、截面椭圆的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)因低负荷区域的拉伸而产生的索线长度方向上的伸展，从而可保持良好的橡胶浸入性。
发明内容
本发明人着眼于单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平的、截面椭圆的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)中的单丝的排列与橡胶浸入性的关系，反复进行了深入研究，结果发现单丝排列的状态与拉伸引起的单丝间的间隙的状态有关，进而与橡胶浸入性有很大关系，基于这一点作出了第1发明。
即，第1发明的橡胶增强用钢线，是适合作为例如轮胎或传送带等橡胶制品的埋设增强件的单丝直径为0.20～0.45mm的钢线，其是将n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形，其特征在于：n根单丝的排列在索线横截面上沿周向不是360°/n的均等间隔的排列，而是间隔不均等的排列，在2根单丝于规定的索线横截面的一侧的短径部分附近相互外切的状态下，该2根单丝的切点上的单丝外周的切线、与该2根单丝的切点上的连结下述单丝的中心的线所成的角度α为3～25°，所述单丝是在该索线横截面的另一侧的短径部分附近最接近上述切线的单丝。
对于单层的开放捻合构造的、各单丝的螺旋形状为扁平而索线横截面为大致椭圆形的钢线(椭圆开放索线)，以往，单丝的排列是在索线横截面上沿周向以360°/n(n＝3)的等间隔排列，这种情况下，在施加低负荷区域的张力时，随着索线向长度方向延伸各单丝间间隙均等地减小，索线的伸展变形容易，在轮胎制造时的例如在橡胶片中夹入索线的压延工序中，由于从设置在卷轴支架上的卷轴引出索线时的张力，在所有的部分上，单丝间的间隙都会变小，从而会变成橡胶不能浸入的状态。与之相对，本发明的钢线，n根单丝的排列在索线横截面上沿周向不是360°/n(n＝3)的等间隔的排列而是不均等的排列，单丝间的间隙不均匀，所以施加低张力时单丝间局部接触，由于该接触而产生抵抗力，索线整体的伸展受到抑制，抑制了间隙的减小。而且，该单丝排列的不均等程度，可用角度α表示，所述角度α是在2根单丝于规定的索线横截面的一侧的短径部分附近相互外切的状态下，该2根单丝的切点上的单丝外周的切线、与该2根单丝的切点上的连结下述单丝的中心的线所成的角度，所述单丝是在该索线横截面的另一侧的短径部分附近最接近上述切线的单丝，当该角度α为3～25°时，即使在施加低张力时也可保持良好的橡胶浸入性。
如果上述角度α不到3°，则单丝排列的不均等程度太小，施加低负荷区域的张力时随着索线向长度方向延伸各单丝间间隙大致均等地减小，所以橡胶浸入性差。又，当上述角度α超过25°时，单丝排列过于不均等而使索线的捻合不稳定。
这样，第1发明的钢线，在施加低张力时单丝间局部接触，由于该接触而产生抵抗力，索线整体的伸展受到抑制，抑制了间隙的减小，确保了可浸入橡胶的间隙，可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
又，本发明人，着眼于单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平且索线截面为椭圆的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)中的各单丝的捻入长度(供给长度)与橡胶浸入性的关系，反复进行了深入研究，结果发现通过在各单丝的捻入长度(供给长度)上设计某种程度的差别，可以使单丝在螺旋宽度上产生差别，施加低负荷而向索线长度方向伸展时，尽管伸展量相同，但螺旋宽度小的单丝与螺旋宽度大的单丝相比更接近于充分伸展的状态从而变得难以再伸展(要再伸展同样量需要更大的拉伸力)，因此索线的伸展受到抑制，螺旋宽度大的单丝没有充分伸展从而单丝间的间隙减小受到抑制，基于这一点作成第2发明。
即，第2发明的橡胶增强用钢线，是适合作为例如轮胎或传送带等橡胶制品的埋设增强件的、单丝直径为0.20～0.45mm的钢线，其是将n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形，其特征在于：至少1根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度与其他单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度不同，在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最大的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmax与在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最小的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmin之差，相对于n根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度的平均值Dave的比：(Dmax-Dmin)/Dave是0.01～0.07。
对于单层的开放捻合构造的、各单丝的螺旋形状为扁平且索线横截面为大致椭圆形的钢线(椭圆开放索线)，以往，各单丝的捻入长度(供给长度)大致均匀，这种情况下，在施加低负荷区域的张力时，各单丝同样地伸展，单丝间间隙均等地减小，容易伸展变形，在轮胎制造时的例如在橡胶片中夹入索线的压延工序中，由于从设置在卷轴支架上的卷轴引出索线时的张力，单丝间的间隙变小，从而会变成橡胶不能浸入的状态。与之相对，本发明的钢线，至少1根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度与其他单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度不同，在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最大的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmax与在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最小的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmin之差，相对于n根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度的平均值的比：(Dmax-Dmin)/Dave是0.01～0.07，这种情况下，在至少1根单丝与其他单丝之间，在捻入长度(供给长度)上存在所需的差别，从而单丝在螺旋宽度上形成差别，施加低负荷而向索线长度方向伸展时，尽管伸展量相同，但螺旋宽度小的单丝与螺旋宽度大的单丝相比更接近于充分伸展的状态从而变得难以再伸展(要再伸展同样量需要更大的拉伸力)，因此索线的伸展受到抑制，螺旋宽度大的单丝没有充分伸展从而单丝间的间隙减小受到抑制。
当Dmax-Dmin不到0.01时，则各单丝的捻入长度(供给长度)大致均匀，施加低负荷区域的张力时各单丝同样伸展，单丝间的间隙均等减少，不能获得充分的橡胶浸入性。又，当Dmax-Dmin大于0.07时，则各单丝的捻入长度(供给长度)的离散变得过大，索线的形状不能保持均匀(捻合形状恶化)，并且耐疲劳性恶化。
这样，第2发明的钢线，在施加低张力时，螺旋宽度小的单丝比螺旋宽度大的单丝难以伸展，由此可抑制索线的伸展，从而可抑制单丝间的间隙的减小，确保可浸入橡胶的间隙，可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
又，本发明人着眼于单层构造的开放捻合的、单丝的螺旋形状为扁平且索线截面为椭圆的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)的单丝的捻角与橡胶浸入性的关系，反复进行了深入研究，结果发现长径侧的捻角与短径侧的捻角之比与拉伸的单丝间的间隙的状态有关，进而与橡胶浸入性有很大关系，基于这一点作成第3发明。
即，第3发明的橡胶增强用钢线，是适合作为例如轮胎或传送带等橡胶制品的埋设增强件的、单丝直径为0.20～0.45mm的钢线，其是将n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形，其特征在于：各单丝在索线横截面的长径侧的捻角α与在索线横截面的短径侧的捻角β之比α/β是1.1～1.8。
对于单层的开放捻合构造的、各单丝的螺旋形状为扁平且索线横截面为大致椭圆形的钢线(椭圆开放索线)，以往，长径侧的捻角α与短径侧的捻角β几乎相同(α/β不到1.1)，这种情况下，施加低负荷区域的张力时随着索线向长度方向延伸，长径侧与短径侧同样地捻角变小(变成单丝整体同时倒下的状态)，所以索线的伸展变形容易，在轮胎制造时的例如在橡胶片中夹入索线的压延工序中，由于从设置在卷轴支架上的卷轴引出索线时的张力，单丝间的间隙变小，变成橡胶不能浸入的状态。与之相对，本发明的钢线，长径侧的捻角α与短径侧的捻角β之比(捻角比)α/β为1.1～1.8，这种情况下，施加低张力时单丝彼此首先在短径侧接触从而产生抵抗力，抑制索线长度方向的伸展，这样抑制了长径侧的间隙的减小，确保了可浸入橡胶的间隙。
如果捻角比α/β不到1.1(长径侧的捻角α与短径侧的捻角β几乎相同)，则施加低张力时(施加低负荷区域的张力时)随着索线向长度方向延伸，长径侧及短径侧都相同地捻角变小，在短径侧及长径侧，单丝间的间隙同时变小，橡胶浸入性下降。又，当捻角比α/β超过1.8时，扁平率过高从而索线的加工变得困难。所谓扁平率，是指开放捻合构造的钢线的单丝在自由的状态下所具有的扁平螺旋形状的、设长径设为a、短径为b时用下式表示的值。
扁平率＝(b/a)×100
长径侧的捻角α由捻距决定，短径侧的捻角β由扁平率决定。本发明的钢线，调整捻距和扁平率而制造成捻角比α/β为上述范围(1.1～1.8)。
这样，第3发明的钢线，在施加低张力时单丝彼此首先在短径侧接触，从而产生抵抗力，索线长度方向的伸展受到抑制，这样抑制长径侧的间隙的减小，确保了可浸入橡胶的间隙，可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
附图说明
图1是第1发明的实施方式的1×3构造的钢线的示意侧视图。
图2是第1发明的实施方式的1×3构造的钢线的剖视图。
图3是第1发明的实施方式的1×4构造的钢线的剖视图。
图4是表示第1发明的实施方式的1×3构造的椭圆开放索线的单丝配置状态与橡胶浸入性的关系的图表。
图5是第2发明的实施方式的钢线的示意侧视图。
图6是将第2发明的实施方式的钢线拆开了的状态的单丝的放大图。
图7是表示第2发明的实施方式的椭圆开放索线的单丝捻入长度的离散与橡胶浸入性的关系的图表。
图8是第3发明的实施方式的钢线的示意说明图。图8(a)是以侧视图示意性地表示长径侧的图，图8(b)是以侧视图示意性地表示短径侧的图。
图9是表示第3发明的实施方式的椭圆开放索线的捻角比α/β与橡胶浸入性的关系的图表。
具体实施方式
(第1发明的实施方式)
第1发明的实施方式的钢线，是如下所述的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线(open cord))：其是将单丝直径为0.20～0.45mm的n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合(オ-プン撚リ)构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形。该钢线，作为例如轮胎或传送带及其他橡胶制品的埋设增强件使用。图1示意性地展示了作为其一例的、捻合了单丝直径为0.20～0.45mm的3根单丝101、102、103的所谓1×3构造的钢线110。又，图2表示在该1×3构造的钢线的索线横截面的一侧的短径部分附近、2根单丝相互外切的状态。
该钢线110的3根单丝101、102、103如图1中a、b、c所示那样以不等间隔(a、b、c内至少一个不同)捻合。这种情况下，3根单丝101、102、103在索线横截面上沿周向不是以360°/n(n＝3)的均等间隔排列的，而是间隔不均等的排列。而且，特别是该钢线制造成下述形态：如图2所示，在2根单丝101、102于规定的索线横截面的一侧的短径部分附近相互外切的状态下，该2根单丝101、102的切点上的单丝外周的切线S、与该2根单丝101、102的切点上的连结另一根单丝103的中心的线T所成的角度α为3～25°，所述单丝103是在该索线横截面的另一侧的短径部分附近接近上述切线S的单丝。
该钢线110的3根单丝101、102、103的排列在索线横截面上沿周向不是以360°/n的均等间隔排列的，而是间隔不均等的排列，单丝间的间隙不均匀，所以施加低张力时单丝间局部接触，由于该接触而产生抵抗力，从而索线整体的伸展受到抑制，抑制了间隙的减小。而且，特别是如图2所示，在2根单丝101、102于规定的索线横截面的一侧的短径部分附近相互外切的状态下，该2根单丝101、102的切点上的单丝外周的切线S、与该2根单丝101、102的切点上的连结另一根单丝103的中心的线T所成的角度α为3～25°，所述单丝103是在该索线横截面的另一侧的短径部分附近接近上述切线S的单丝，从而在施加低张力时也可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
不限于1×3，对于1×4、1×5、1×6的椭圆开放索线也一样，例如1×4时，如图3所示那样，在4根单丝101、102、103、104内的2根单丝101、102于规定的索线横截面的一侧的短径部分附近相互外切的状态下，该2根单丝101、102的切点上的单丝外周的切线S、与该2根单丝101、102的切点上的连结单丝103的中心的线T所成的角度α为3～25°，所述单丝103是在该索线横截面的另一侧的短径部分附近最接近上述切线的单丝，由此，在施加低张力时也可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
图4表示第1发明的实施方式的1×3构造的椭圆开放索线(单丝直径为0.20～0.45mm)的单丝配置状态与橡胶浸入性的关系。对于施加低负荷时的橡胶浸入性，如图4所示，作为3根单丝101、102、103的间距的a、b、c的最大值与最小值之差如果不到相当于上述角度α为3°的值则不好(橡胶浸入性低)，a、b、c的最大值与最小值之差如果是相当于上述角度α为3°的值以上则明显提高。但a、b、c的最大值与最小值之差如果超过相当于上述角度α为25°的值则索线的捻合不稳定。
(第2发明的实施方式)
第2发明的实施方式的钢线，是如下所述的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)：其是将单丝直径为0.20～0.45mm的n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形。该钢线，作为例如轮胎或传送带及其他橡胶制品的埋设增强件使用。图5示意性地展示了作为其一例的、捻合了单丝直径为0.20～0.45mm的3根单丝201、202、203的所谓1×3构造的钢线110。又，图6表示将钢线拆开后的状态的单丝。
该钢线210的3根单丝201、202、203的捻入长度(供给长度)不均匀，如图6所示，各单丝201、202、203在索线横截面的长径侧的螺旋宽度D1、D2、D3相互不同(也可以是至少1根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度与其他索线在索线横截面的长径侧的螺旋宽度不同)，在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最大的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmax、与在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最小的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmin之差，相对于3根单丝201、202、203在索线横截面的长径侧的螺旋宽度D1、D2、D3的平均值Dave的比：(Dmax-Dmin)/Dave是0.01～0.07。
该钢线210，使各单丝201、202、203在索线横截面的长径侧的螺旋宽度D1、D2、D3分别相互不同，或者使至少1根单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度与其他单丝在索线横截面的长径侧的螺旋宽度不同，由此，在施加有低负荷时，螺旋宽度小的单丝与螺旋宽度大的单丝相比难以伸展，索线的伸展受到抑制，因此可抑制单丝间的间隙的减小。而且，特别是通过使在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最大的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmax与在索线横截面的长径侧的螺旋宽度最小的单丝的该长径侧的螺旋宽度Dmin之差，相对于3根单丝201、202、203在索线横截面的长径侧的螺旋宽度D1、D2、D3的平均值Dave的比：(Dmax-Dmin)/Dave为0.01～0.07，可以在施加低张力时也保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
图7表示第2发明的实施方式的1×3构造的椭圆开放索线(单丝直径为0.20～0.45mm、相对于短径来说，长径的平均值为1.15～2.0)的单丝捻入长度的离散与施加低负荷(5kg)时的橡胶浸入性的关系。施加低负荷时的橡胶浸入性，如图7所示，如果是相当于(Dmax-Dmin)/Dave不到0.01的程度的离散则不好(橡胶浸入性低)；如果是相当于(Dmax-Dmin)/Dave为0.01以上的程度的离散则明显提高。但如果(Dmax-Dmin)/Dave超过0.07则索线的捻合不稳定，耐疲劳性恶化。该施加低负荷时的单丝捻入长度的离散与橡胶浸入性的关系不限于1×3，对于1×4、1×5、1×6的椭圆开放索线也一样。
(第3发明的实施方式)
第3发明的实施方式的钢线，是如下所述的橡胶增强用钢线(椭圆开放索线)：其是将单丝直径为0.20～0.45mm的n根(n＝3～6)单丝分别形成为螺旋状、并以在单丝间形成间隙的方式以单层进行捻合而得的1×n的开放捻合构造，各单丝的螺旋形状为扁平，索线横截面为大致椭圆形。该钢线，作为例如轮胎或传送带及其他橡胶制品的埋设增强件使用。图8示意性地表示作为其一例的、捻合了单丝直径为0.20～0.45mm的3根单丝301、302、303的所谓1×3构造的钢线310。又图8(a)是以侧视图示意性地表示索线横截面的长径侧的图，图8(b)是以侧视图示意性地表示索线横截面的短径侧的图。
该钢线310，如图8所示，索线横截面的长径侧的捻角α比短径侧的捻角β大。而且，其长径侧的捻角α与短径侧的捻角β之比α/β是1.1～1.8。长径侧的捻角α由捻距决定，短径侧的捻角β由扁平率决定。该钢线310通过调整捻距和扁平率而制造成捻角比α/β为1.1～1.8的形态。
该钢线310，使长径侧的捻角α与短径侧的捻角β之比(捻角比)α/β为1.1～1.8，从而在施加低张力时单丝彼此首先在短径侧接触，从而产生抵抗力使索线长度方向的伸展受到抑制，这样抑制长径侧的间隙的减小，确保了可浸入橡胶的间隙，可保持良好的橡胶浸入性，可防止水分等的浸入引起的腐蚀，提高耐疲劳性。
图9表示第3发明的实施方式的1×3构造的椭圆开放索线(单丝直径为0.20～0.45mm)的施加5kg负荷时的捻角比α/β与橡胶浸入性的关系。施加低负荷时的橡胶浸入性，如图9所示，如果α/β不到1.1则不好(橡胶浸入性低)；如果α/β为1.1以上则明显提高。但当α/β超过1.8时索线加工变得困难(制作困难)。低负荷区域的α/β与橡胶浸入性的关系并不限于负荷为5kg的情况，在低负荷区域中是大致相同的。又，该低负荷区域内的α/β与橡胶浸入性的关系，不限于1×3，对于1×4、1×5、1×6的椭圆开放索线也一样。
