JP4402198B2 - ゴム物品補強用スチールコードおよびその製造方法並びに空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチールコードに関し、特に耐久性の向上をはかろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴムホース、コンべヤーベルトおよび空気入りタイヤ等のゴム物品の補強材としてスチールコードが広く使用されている。例えば、ゴム物品の典型例である空気入りタイヤ、中でもトラックやバスに供する重荷重用空気入りタイヤは、同じ線径のスチールフィラメントを層毎に撚りピッチを変えて撚った、３＋９＋１５構造を有するスチールコードを、ベルトの補強材として使用していた。このスチールコードは、３本のスチールフィラメントからなるコアと、このコアの周囲に配列された９本のスチールフィラメントからなる内層シースと、この内層シースの周囲に配列された１５本のスチールフィラメントからなる外層シースとで形成されている。該コードは、ゴム中に埋設した際、その外周にコード内部の空洞部と通じる隙間がなくゴムがコード内部まで入り込めないために、コード内部に空洞部が取り残される不利がある。すなわち、ゴム物品の外傷からゴム中に侵入した水分がコードに達すると、コード内部の空洞部に水分が浸透し、コードの腐食や、コードとゴムとの剥離をまねくことが問題であった。
【０００３】
そこで、特開平１１−４３８７６号公報では、２本のスチールフィラメントを撚らずに揃えたコアと、該コアの周囲に配列された９本のスチールフィラメントからなるシースとから成る、扁平のスチールコードが提案された。該コードは、シースフィラメント相互に隙間が形成されるために、ゴムをコード内部に確実に侵入させることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このコードは、２本のフィラメントによるコアのまわりに、型付けされた複数本のシースフィラメントを配置してシースフィラメント相互に隙間が形成される構造であるために、コードの軸方向と直交する断面において観察されるコードの輪郭、つまりコードの外郭形状は、比較的大きくなるのが特徴である。この種のコードは、例えばタイヤ製造時のカレンダー工程や加硫工程において、コードに張力が付加された際、シースフィラメント間に隙間があって各フィラメントの型付けがそのまま伸ばされる余地があるところから、フィラメントに大きな引張り残留応力が発生し、これがコードの耐疲労性を低下する原因となっていた。すなわち、この大きな引張り残留応力を有するコードは、残留応力の大きな部分を起点として亀裂が発生し易く、該亀裂の進展に伴ってフィラメント破断を生じ易いために、コードとして疲労寿命が短くなるのである。
【０００５】
特に、バンチャー撚り線機ではシースフィラメントをコアに沿って巻き付けることが機構上困難であり、コードの外郭形状が大きくなる。すなわち、２本のフィラメントによるコアを有する２＋Ｎ構造のコードをバンチャー撚り線機で製造すると、２本のフィラメントによるコアの周りに、あたかも１×Ｎ構造の楕円オープンコードが配列するような形態となる。かような扁平コードは、コード製造時に加わる張力に対して、より大きな残留応力の発生をまねくため、コードの耐疲労性に劣るものであった。
【０００６】
そこで、この発明は、扁平のコアのまわりにシースを配置した、大きな外郭形状を有する２＋Ｎ構造のコードについて、コードに張力が付加された際の耐疲労性の低下を有利に抑制するための方途を与えるとともに、耐久性に優れる空気入りタイヤを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)２本のフィラメントを撚らずに引き揃えたコアの周囲に、該コアフィラメントと同径の４〜８本のフィラメントによるシースを配置した層撚り構造のスチールコードであって、コードを構成するフィラメントの直径をｄとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
記
4.27ｄ＜Ｄｌ≦4.7ｄ
【０００８】
(2)２本のフィラメントを撚らずに引き揃えたコアの周囲に、該コアフィラメントと異径の４〜１０本のフィラメントによるシースを配置した層撚り構造のスチールコードであって、コアを構成するフィラメントの直径をｄｃおよびシースを構成するフィラメントの直径をｄｓとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
記
2.20×（ｄｃ＋ｄｓ）＜Ｄｌ≦2.55×（ｄｃ＋ｄｓ）
【０００９】
(3) 上記(1) または(2) において、コードを構成するフィラメントの径が０．１０〜０．５０mmであることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１０】
(4) 上記(1) 、(2) または(3) において、バンチャー撚り線機にて作製されたことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１１】
(5) 上記(1) ないし(4) のいずれかに記載のスチールコードをバンチャー撚り線機で製造するに当り、シースを構成するフィラメントの型付け量を単独で制御することを特徴とするスチールコードの製造方法。
【００１２】
(6) １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも２層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトに、上記(1) ないし(4) のいずれかに記載のスチールコードを適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
さて、図１に、この発明に従って、タイヤのベルトなどに適用する、スチールコード１の断面を、撚り構造２＋７について示す。該スチールコードは、２本のスチールフィラメント２を撚らずに引き揃えたコア３の周りに、該コア３のフィラメント２と同径の７本のスチールフィラメント４によるシース５を撚り合わせてなる。なお、コアフィラメント２とシースフィラメント４とが同径の場合は、その他２＋４、２＋５、２＋６および２＋８構造が適合する。
【００１４】
また、図２に示す撚り構造２＋７のコード１は、同様に２本のスチールフィラメント２を撚らずに引き揃えたコア３の周りに、該コア３のフィラメント２と異径の７本のスチールフィラメント４によるシース５を撚り合わせてなる。なお、コアフィラメント２とシースフィラメント４とが異径の場合は、その他２＋４、２＋５、２＋６、２＋８、２＋９および２＋10構造が適合する。
なお、いずれのコード構造においても、コアは撚られていないことが好ましいが、意図しない撚りや捩じりは特に規制する必要はない。一方、コアを構成するフィラメントに波型などの型付けを施すことは可能である。
【００１５】
ここで、コア３のまわりに配置するシースフィラメント４の本数は、コアとシースとが同径の場合４〜８本に、またコアとシースとが異径の場合４〜10本に、限定する。すなわち、フィラメント本数が４本未満であると、コード強力が低くなり、コードの例えばタイヤベルトへの打込み数を多くする必要があり、その結果ベルトのコード端におけるゴムとの剥離に起因した、ベルトエンドで発生するセパレーションに抗する性能、いわゆる耐ベルトエンドセパレーション性が低下するからである。一方、フィラメント本数が８または10本をこえると、シースフィラメント相互間の隙間が小さくなり、ゴム侵入性が劣化する。
【００１６】
さらに、コアとシースとのフィラメント径が同じ場合、そのフィラメントの直径をｄとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式(1)を満足することが、肝要である。
記
4.27ｄ＜Ｄｌ≦4.7ｄ----(1)
【００１７】
同様に、コアとシースとのフィラメント径が異なる場合、そのコアを構成するフィラメントの直径をｄｃおよびシースを構成するフィラメントの直径をｄｓとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式(2)を満足することが、肝要である。
記
2.20×（ｄｃ＋ｄｓ）＜Ｄｌ≦2.55×（ｄｃ＋ｄｓ）----(2)
【００１８】
すなわち、コードの長径Ｄｌが、コアとシースとが同径の場合4.7ｄ、またコアとシースとが異径の場合2.55×（ｄｃ＋ｄｓ）、をこえると、特にバンチャー撚りで製造したコードでは、タイヤ製造時に加わる張力により撚りが締まるために、各フィラメントに残留応力が発生する結果、コードの耐疲労性が劣化する。従って、コードの長径を上記した各範囲に規制することが、重要になる。
【００１９】
なお、コードの外郭形状が真円になると、この発明で問題とする耐疲労性の劣化現象が生じることは少ないことから、この発明では、コアとシースとが同径の場合4.27ｄ、またコアとシースとが異径の場合2.20×（ｄｃ＋ｄｓ）、をこえる範囲に限定する。
【００２０】
また、コードを構成するフィラメントの径は、0.10〜0.50mmの範囲とすることが好ましい。すなわち、フィラメントの径が0.10mm未満では、タイヤのベルトに適用した際のベルト剛性が小さくなるために該コードの打込み数を多くする必要があり、隣接コード間隔が狭くなってコード端でのゴムとの剥離が隣接コード間で容易に繋がる結果、ベルト端でのセパレーションをまねいて、いわゆる耐ベルトエンドセパレーション性を劣化することになる。一方、フィラメントの径が0.50mmをこえると、フィラメントにおける曲げ歪み量の増大により、例えばタイヤの悪路走行等においてベルトにコード折れが生じる、おそれがある。
【００２１】
次に、この発明のコードを製造する方法について、図３を参照して詳しく説明する。ここでは、コード外郭形状を適正範囲に規制することの難しいバンチャー撚り線機による製造方法を示すが、バンチャー撚り線機に比べてコードの撚り形態の制御が容易であるチューブラー撚り線機によっても、この発明のコードが製造可能であることは勿論である。
【００２２】
このバンチャー撚り線機を用いてコードを製造するには、図３に示すように、まずコアとなるフィラメント２ａを巻出しリール６から送り出すとともに、シースとなる４〜８本のフィラメント４ａをそれぞれの巻出しリール７から送り出した後、型付け装置８に通すことによってフィラメント４ａに所定の型付けを施す。そして、コアフィラメント２ａおよびシースフィラメント４ａは、例えばロール対による張力制御の下に、コアフィラメント２ａの周囲にシースフィラメント４ａが配列するように、ボイス９に集合させて撚り合わせることによって、コードが得られる。次いで、コードは巻取りリール10に巻き取られるが、その直前に、圧延ローラー11にてコード外郭形状を扁平にすることが、好ましい。
【００２３】
なお、シースフィラメントの型付け量は、型付け装置８における癖付けピンの相互間隔またはフィラメントの張力を調整することによって、制御できる。例えば、シースフィラメントの型付け量を小さくするには、型付け装置８における癖付けピンの相互間隔を狭くすればよい。かように、シースフィラメントの型付け量を単独に制御することによって、この発明で所期するコードの外郭形状が得られる。
【００２４】
上記したコードは、その多数本を互いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライを、タイヤのベルトに適用して、カーカスの補強に供する。ここで、タイヤは、例えば図４に示す、トラック・バス用タイヤが有利に適合する。このタイヤは、１対のビードコア20間でラジアル方向にトロイド状に延びる有機繊維コードのプライからなるカーカス21、このカーカス21のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、少なくとも４層のベルト22およびこのベルト22のタイヤ径方向外側に配置したトレッド23から成る。
【００２５】
ベルト22は、図示例で４層の積層構造になり、カーカス21のプライコードに対して傾斜して、好ましくは10〜30°の傾斜角度で配列した多数本のスチールコードによるプライの複数枚を、その層間でスチールコードが互いに交差する配置で重ね合わせた、構造を有する。そして、このベルト22を構成するスチールコードに、上記したコードを適用することを、特徴とする。
【００２６】
【実施例】
図４に示した、サイズ10.00 Ｒ20 14ＰＲのトラック・バス用ラジアルタイヤのベルトに、表１および２に示す仕様のコードを、該コードの軸方向がタイヤの赤道面に対して２０°の傾斜角度となる配置にて適用した。かくして得られた各タイヤについて、ゴム侵入性、耐ベルトコード折れ性および耐ベルトエンドセパレーション性について調査した。これらの調査結果を、表１および表２に併記する。
【００２７】
表１は、コアとシースとのフィラメント径が同じ２＋Ｎ構造についての比較である。すなわち、発明例１はバンチャー撚り２＋７構造、発明例２はバンチャー撚り２＋４構造のコードを用いた場合であり、発明例１および２は、２＋３構造である比較例１と比較すると、耐ベルトエンドセパレーション性が向上していることが判る。さらに、発明例１および２は、２＋９構造である比較例２と比較すると、ゴム侵入性が向上していることが判る。なお、発明例３はフィラメント径が0.14mmの場合、発明例４はフィラメント径が0.46mmの場合であり、フィラメント径が0.08mmである比較例３と比較すると、耐ベルトエンドセパレーション性が向上していることが判る。また、発明例３および４はフィラメント径が0.54mmである比較例４と比較すると、耐ベルトコード折れ性が向上していることが判る。発明例５は、コードの長径がフィラメント径の4.60倍の場合であり、同5.00倍である比較例５と比較して、耐ベルトコード折れ性が向上していることが判る。
【００２８】
【表１】

【００２９】
次に、表２はコアとシースとのフィラメント径が異なる２＋Ｎ構造についての比較である。すなわち、発明例６はバンチャー撚りの２＋３構造の場合であり、発明例６は、異線径の２＋３構造である比較例６と比較すると、耐ベルトエンドセパレーション性が向上していることが判る。さらに、発明例６は、異線径の２＋11構造である比較例２と比較すると、ゴム侵入性が向上していることが判る。尚、発明例７はコアフィラメント径が0.16mm、シースフィラメント径が0.14mmの場合、発明例８はコアフィラメント径が0.48mm、シースフィラメント径が0.44mmの場合であり、コアフィラメント径が0.09mm、シースフィラメント径が0.08mmである比較例８と比較すると、耐ベルトエンドセパレーション性が向上していることが判る。また、発明例７および８はコアフィラメント径が0.54mm、シースフィラメント径が0.52mmである比較例９と比較すると、耐ベルトコード折れ性が向上していることが判る。発明例９は、コード長径が（コアフィラメント径＋シースフィラメント径）の2.48倍の場合であり、（コアフィラメント径＋シースフィラメント径）の2.61倍である比較例10と比較して、耐ベルトコード折れ性が向上していることが判る。
【００３０】
【表２】

【００３１】
ここで、ゴム侵入性は、供試タイヤのベルトからスチールコードを取り出して、そのコアの周面上に接着しているゴムの量を測定し、該測定値をコアの周面上すべてにゴムが接着している場合を100 ％とし、全く接着していない場合を０％として評価した。
【００３２】
耐ベルトコード折れ性は、タイヤの内圧を725 kPa に調整して標準リムに組み込んだ後、実車に装着し、悪路を３万km走行後にタイヤを一度更生し、さらに３万km走行させた後、タイヤを解剖してベルトのカーカス側から第３層目のベルト層から補強材を採取し、折れたコード本数を測定し、その結果を次式により指数表示したものである。この指数が小さいほどコード折れ本数が少なく、耐ベルトコード折れ性に優れていることを示す。なお、基準タイヤは、表１では発明例１および表２では発明例６と同じコード構造およびフィラメント径を有するコードをチューブラー撚り線機で製造したコードを適用したものとした。
（耐ベルトコード折れ性指数）＝（供試タイヤでのコード折れ本数）／（基準タイヤでのコード折れ本数）×100
【００３３】
耐ベルトエンドセパレーション性は、ベルトエンドの亀裂長さの大小によって大きく支配されるから、亀裂長さをベルトエンドセバレーションの代用指標として用いる。すなわち、この試験は、内圧を725 ｋＰａに調整して標準リムに組み込んだタイヤを実車に装着し、一般路を10万ｋｍ走行後タイヤを解剖してベルトのカーカス側から第３層目のベルト層の端縁に発生している亀裂長さを測定し、その結果を次式により指数表示したものである。この指数が小さいほど亀裂長さが短く、耐ベルトエンドセバレーション性に優れていることを示す。なお、基準タイヤは、上記耐ベルトコード折れ性の場合と同様である。
（耐ベルトエンドセバレーション性指数) ＝（供試タイヤの亀裂長さ）／（基準タイヤの亀裂長さ）×１００
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、２本のフィラメントからなるコアを有する２＋Ｎ構造のコードにおける耐疲労性を改善することができ、このコードをベルトに適用することによって、悪路あるいは未舗装路の走行等、非常に過酷な使用条件においても、コード折れが回避されるため、耐久性に優れるタイヤを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従う２＋７構造のスチールコードの断面図である。
【図２】 この発明に従う２＋７構造のスチールコードの断面図である。
【図３】 この発明で使用するバンチャー撚り線機を示す図である。
【図４】 この発明にタイヤの断面図である。
【符号の説明】
１ スチールコード
２ コアフィラメント
３ コア
４ シースフィラメント
５ シース
６ 巻出しリール
７ 巻出しリール
８ 型付け装置
９ ボイス
10 巻取りリール
11 圧延ローラー
20 ビードコア
21 カーカス
22 ベルト
23 トレッド

Claims (6)

1. ２本のフィラメントを撚らずに引き揃えたコアの周囲に、該コアフィラメントと同径の４〜８本のフィラメントによるシースを配置した層撚り構造のスチールコードであって、コードを構成するフィラメントの直径をｄとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
   記
   4.27ｄ＜Ｄｌ≦4.7ｄ
2. ２本のフィラメントを撚らずに引き揃えたコアの周囲に、該コアフィラメントと異径の４〜１０本のフィラメントによるシースを配置した層撚り構造のスチールコードであって、コアを構成するフィラメントの直径をｄｃおよびシースを構成するフィラメントの直径をｄｓとしたとき、コードの外郭形状における長径Ｄｌが下記式を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
   記
   2.20×（ｄｃ＋ｄｓ）＜Ｄｌ≦2.55×（ｄｃ＋ｄｓ）
3. 請求項１または２において、コードを構成するフィラメントの径が０．１０〜０．５０mmであることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
4. 請求項１、２または３において、バンチャー撚り線機にて作製されたことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のスチールコードをバンチャー撚り線機で製造するに当り、シースを構成するフィラメントの型付け量を単独で制御することを特徴とするスチールコードの製造方法。
6. １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも２層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトに、請求項１ないし４のいずれかに記載のスチールコードを適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。

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