CN103476601A

CN103476601A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN103476601A
Application number: CN2012800179241A
Authority: CN
Inventors: 上田佳生; 柿沢宽志
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-12-25
Also published as: US20140041779A1; JP2012218627A; DE112012001666T5; WO2012141223A1

Abstract

提供一种即使在使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线的情况下、也能够发挥与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况同等以上的耐久性能的充气轮胎。本发明的充气轮胎，是具备将多根钢帘线拉齐并埋设于橡胶中而成的带束层的充气轮胎，其中：各钢帘线包括捻合了的多根线料，该线料直径为0.15mm～0.40mm，各线料包括芯部与形成于该芯部周围的镀敷层，所述芯部包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢，另一方面所述镀敷层的平均厚度为0.23μm～0.33μm，所述钢帘线的强度为3000MPa～3500MPa。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及具备将多根钢帘线拉齐而埋设于橡胶中而成的加强层的充气轮胎，更详细地说，涉及即使在使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线的情况下、也能够发挥与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况同等以上的耐久性能的充气轮胎。

背景技术

以往，在使用于充气轮胎的加强层的钢帘线中，为了得到高强度，而使用包含含碳量超过0.75％的碳钢的钢琴线材（例如，参照专利文献1以及2）。然而，这样包含含碳量超过0.75％的碳钢的钢琴线材的拉丝加工较难，所以具有钢帘线的生产率较差的缺点。

与此相对，通过将包含含碳量为0.75％以下的碳钢且容易实施拉丝加工的钢琴线材作为初始坯料、对该线料实施拉丝加工而得到钢帘线用的线料，由此能够提高钢帘线的生产率。然而，在使用包含含碳量为0.75％以下的碳钢的钢帘线的情况下，与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况相比，充气轮胎的耐久性能会下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平3－193983号公报

专利文献2:日本特开2000－178887号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种即使在使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线的情况下、也能够发挥与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况同等以上的耐久性能的充气轮胎。

用于解决课题的技术方案

用于达成上述目的的本发明的充气轮胎，具备将多根钢帘线拉齐并埋设于橡胶中而成的加强层，其特征在于：各钢帘线包括捻合了的多根线料，该线料直径为0.15mm～0.40mm，各线料包括芯部与形成于该芯部周围的镀敷层，所述芯部包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢，另一方面所述镀敷层的平均厚度为0.23μm～0.33μm，所述钢帘线的强度为3000MPa～3500MPa。

发明效果

本发明者发现，通过将包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢的钢琴线材作为出发坯料、对该线料实施使拉丝加工度提高的强化加工（強加工）而得到钢帘线用的线料，由此不锈钢组织的取向性增加，能够实现与以往所使用的包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线同等以上的强度。然而，在基于强化加工而得到高强度的钢帘线的情况下，形成于芯部的铁基底的凹凸变大，钢帘线表面的镀敷层局部变薄，其结果，具有在镀敷层上形成有针孔（pin holl）的情况，这样的针孔是使钢帘线的粘着性下降的要因。因此，本发明者，为了避免在镀敷层上形成针孔，而对强化加工后的钢帘线上的镀敷层的最佳厚度进行了锐意研究，得到本发明。

即，根据本发明，通过使钢帘线的线料的芯部包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢，能够提高钢帘线的生产率。另一方面，通过基于强化加工使钢帘线的强度达到3000MPa～3500MPa，能够确保与以往使用的包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线同等以上的强度。而且，将钢帘线的线料的镀敷层的平均厚度设为0.23μm～0.33μm，所以即使在实施了强化加工的情况下，也能够避免在镀敷层上形成针孔，防止钢帘线的粘着性下降。其结果，能够提供即使在使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线的情况下、也具有与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况同等以上的耐久性能的充气轮胎。

在本发明中，钢帘线的橡胶渗透率优选设为75％以上。由此，即使基于强化加工而在钢帘线的线料的镀敷层上形成有针孔导致芯部的铁基底露出，也能够充分确保钢帘线的粘着性，提高充气轮胎的耐久性能。在这里，钢帘线优选在横断面上具有扁平形状，另外，钢帘线优选具有1×N结构。这些结构的钢帘线在达成上述橡胶渗透率上有利。

适用上述钢帘线的加强层没有特别限定，但优选对构成充气轮胎的带束层、胎体层或者胎侧加强层中应用上述钢帘线。特别是，在带束层中应用上述钢帘线的情况下，优选在该带束层的外周侧卷绕有带束保护层以覆盖该带束层的至少边缘部。由此，能够有效地防止带束层的边缘开裂。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的充气轮胎的子午线半剖图。

图2是表示在本发明中使用于加强层的钢帘线的剖视图。

图3是放大地表示图2的钢帘线的线料的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的构成进行详细说明。图1表示本发明的实施方式中的充气轮胎，图2以及图3分别表示在本发明中使用于加强层的钢帘线以及其线料。

在图1中，1为胎面部，2为胎侧部，3为胎圈部。在左右一对胎圈部3、3间装架有胎体层4。该胎体层4，包含在轮胎直径方向上延伸的多根加强帘线，该多根加强帘线围绕配置于各胎圈部3的胎圈芯5而从轮胎内侧向外侧折回。

在胎圈芯5的外周配置有沿口填胶6，该沿口填胶6由胎体层4的本体部分与折回部分包围。另外，从胎圈部3到胎侧部2，遍及轮胎全周地埋设有包含拉齐了的多根加强帘线的胎侧加强层7。在胎侧加强层7，加强帘线相对于轮胎圆周方向的倾斜角度设定为例如10°～60°的范围。胎侧加强层7的加强帘线的倾斜角度能够根据所需操纵稳定性而适宜设定，通过增大该倾斜角度能够提高操纵稳定性。

另一方面，在胎面部1上的胎体层4的外周侧埋设有多层带束层8。这些带束层8包含相对于轮胎圆周方向倾斜的多根加强帘线，并且配置成加强帘线在层间互相交叉。在带束层8中，加强帘线相对于轮胎圆周方向的倾斜角度设定为例如10°～40°的范围。

在带束层8的外周侧，以高速耐久性的提高为目的，配置有少1层带束保护层9，该带束保护层9是将加强帘线相对于轮胎圆周方向以5°以下的角度排列而成的。该带束保护层9，优选设为将带状件在轮胎圆周方向上连续卷绕而成的无接头结构，所述带状件是将至少1根加强帘线拉齐而覆盖橡胶而成的。作为带束保护层9的加强帘线，使用尼龙等有机纤维帘线。

在上述充气轮胎中，作为构成从胎体层4、胎侧加强层7以及带束层8中选择的至少1个加强层（优选为带束层8）的加强帘线，使用具有以下构成的钢帘线10（参照图2以及图3）。即，钢帘线10具有多根线料11捻合的结构，其线料直径D设定为0.15mm～0.40mm的范围。各线料11包括芯部11a与形成于该芯部11a周围的镀敷层11b。芯部11a包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢。另外，镀敷层11b的平均厚度t设定为0.23μm～0.33μm的范围。进而，钢帘线10的埋设于轮胎的状态下的强度设定为3000MPa～3500MPa的范围。

上述钢帘线10能够通过以下的方法制造。即，在原料的坯料中，使用包含含碳量处于上述范围的碳钢且直径处于5.5mm～6.5mm的范围的钢琴线材。首先将该线材拉丝加工到直径为2.0mm程度的中间线直径，然后向该中间拉丝件实施镀黄铜加工。接下来，通过向该实施了镀黄铜的中间拉丝件实施最终拉丝加工应变为3.8以上、更优选为3.8～4.5的拉丝加工，形成线料直径d位于上述范围的线料11。然后，通过将实施了拉丝加工的多根线料11适当捻合，能够得到强度处于上述范围的钢帘线10。

另外，所谓最终拉丝加工应变（R），表示从镀敷线到最终产品的拉丝加工的程度，在将镀敷线的直径设为D0并将最终产品的直径设为D1时，通过R＝2×ln（d0/d1）表示。

在如上所述具备将多根钢帘线10拉齐而埋设于橡胶中而成的加强层的充气轮胎中，通过使钢帘线10的线料11的芯部11a包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢，由此能够提高钢帘线10的生产率。特别是，可飞跃式地改善到实施了镀敷处理的中间拉丝件为止的生产效率，所以能够降低钢帘线10的制造成本。在这里，如果芯部11a的含碳量小于0.60重量％，则钢帘线10变软，所以耐疲劳性恶化。相反，如果芯部11a的含碳量超过0.75重量％，则钢帘线10变硬，所以需要进行低速加工、生产率下降。

另外，通过基于强化加工使钢帘线10的强度达到3000MPa～3500MPa，由此能够确保与以往使用的包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线同等以上的强度。在这里，如果钢帘线10的强度小于3000MPa，则由于包含钢帘线10的加强层的强度下降，充气轮胎的耐久性能下降。相反，如果钢帘线10的强度超过3500MPa，则由于钢坯料的韧性下降，线料11变得容易断裂，充气轮胎的耐久性能下降。

进而，将钢帘线10的线料11的镀敷层11b的平均厚度t设为0.23μm～0.33μm，所以即使在实施强化加工的情况下，也能够避免在镀敷层11b上形成针孔、防止钢帘线10的粘着性下降。在这里，如果镀敷层11b的平均厚度t小于0.23μm，则会在镀敷层11b形成针孔导致芯部11a的铁基底容易露出，钢帘线10的粘着性会下降。相反，如果镀敷层11b的平均厚度t超过0.33μm，则镀敷层11b变脆，引起钢帘线10的粘着性下降。特别是，优选，在线料直径d为0.32mm以下的情况下，将镀敷层11b的平均厚度t设为0.23μm～0.30μm的范围，在线料直径d超过0.32mm的情况下，将镀敷层11b的平均厚度t设为0.27μm～0.33μm的范围。

镀敷层11b的平均厚度t能够如下所述那样测定。首先，将预先测定了质量的线料11的试验片浸渍于在25ml的12％盐酸中添加了0.15ml的34％过氧化氢而成的液体中使表面的镀敷层11b有选择地溶解。接下来，在水浴上对该溶解液加热，将过剩的过氧化氢分解。放冷后，将该溶解液移到量瓶中，添加蒸馏水达到100ml。进而，将试料液移到试验管（约20ml），通过ICP分析机（岛津ICPS－8000）进行分析。另外，配合Cu标准液（关东化学株式会社制造）、Zn标准液（关东化学株式会社制造）、12％盐酸、Y203溶液（关东化学株式会社制造）而制作检量线，测定每1kg线料的镀敷层11中的Cu重量（g/kg）以及Zn重量（g/kg）。平均厚度t通过考虑了铁与黄铜的比重以及线料的截面面积而得到的一般式、即平均厚度t（μm）＝〔Cu重量（g/kg）＋Zn重量（g/kg）〕×线料直径d（mm）×0.235计算。

如上所述，通过使钢帘线10的线料11的芯部11a包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢、基于强化加工提高钢帘线10的强度、以及加厚镀敷层11b的平均厚度t，由此能够提供即使在使用包含含碳量为0.75重量％的碳钢且生产率优异的钢帘线10的情况下、也具有与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的情况同等以上的耐久性能的充气轮胎。

在上述充气轮胎中，钢帘线10的橡胶渗透率优选为75％以上。由此，即使基于强化加工在钢帘线10的线料11的镀敷层11b上形成了针孔导致芯部11a的铁基底露出，也能够充分确保钢帘线10的粘着性，提高充气轮胎的耐久性能。

钢帘线10的橡胶渗透率能够如下所述那样测定。首先，从充气轮胎取出钢帘线10，通过切断刀等将附着于帘线外侧的橡胶除去。接下来，从钢帘线10除去1根线料11，测定橡胶渗透到钢帘线10内部的部位的比例（％）。该测定通过目视进行即可，但优选基于图像数据求出橡胶渗透的部位的比例（％）。这样的测定在轮胎圆周上的8个部位进行，将在这8个部位测定的橡胶渗透率的平均值设为钢帘线10的橡胶渗透率。

为了达成上述橡胶渗透率，钢帘线10优选在横截面上具有扁平形状。在图2中，钢帘线10具有由长轴Dl与短轴Ds规定的扁平形状。长轴Dl相对于短轴Ds的比（Dl/Ds）优选设为1.2～1.6。通过这样将钢帘线10扁平化，橡胶渗透到帘线内部。

另外，为了达成上述橡胶渗透率，如图2所示，钢帘线10优选具有将N根线料11捆扎并捻合的1×N结构（N＝2～6）。由此，橡胶容易渗透到帘线内部。另外，1×N结构为最优选的捻合结构，但此外，也可以采用例如具有含m根线料的芯与含N根线料的皮（sheath）的m＋n结构（m＝1～2，n＝2～6）。在该情况下，通过使皮的线料数比最密状态减少、能够确保橡胶渗透率。在任何一种捻合结构中，都能够采用通过对线料实施打褶加工而在线料之间设置隙间的开放结构。

进而，为了达成上述橡胶渗透率，作为覆盖钢帘线10的覆层橡胶（coatgom），也可以采用在未硫化状态下柔软的橡胶。由此，橡胶容易渗透到帘线内部。

在上述的实施方式中，对胎体层4、胎侧加强层7或者带束层8应用具有预定结构的钢帘线10，但特别是在带束层8中应用上述钢帘线10的情况下，优选在该带束层8的外周侧卷绕带束保护层9以覆盖带束层8的至少边缘部。由此，能够有效地防止带束层8的边缘开裂，最大限度地享受廉价钢帘线10的优点。

在上述充气轮胎中，对于胎体层4、胎侧加强层7以及带束层8的没有应用具有预定结构的钢帘线10作为加强帘线的部分，能够使用在轮胎业界通常使用的加强帘线。作为这样的加强帘线，例如，可列举其他的钢帘线、和/或以尼龙以及聚酯为代表的有机纤维帘线。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但应该理解为，在不脱离由技术方案规定的本发明的精神以及范围的情况下，能够对其进行各种变更、代用以及置换。

实施例

在轮胎尺寸195/65R15、具备使多根钢帘线拉齐而埋设于橡胶中而成的带束层的充气轮胎中，制作带束层的钢帘线包含捻合的多根线料、各线料包含芯部与形成于该芯部周围的镀敷层、如表1那样设定芯部的含碳量（重量％）、最终拉丝加工应变、镀敷层的平均厚度（μm）、线料直径（mm）、帘线结构、帘线直径（mm）、帘线强力（N）、帘线强度（MPa）的以往例1、实施例1～2以及比较例1～4的轮胎。

对这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价钢帘线的橡胶渗透率、轮胎耐久性能，将其结果合并表示于表1。

橡胶渗透率：

从试验轮胎的带束层将钢帘线取出，通过切断刀等除去附着于帘线外侧的橡胶，进而从钢帘线中除去1根线料，基于图像数据测定橡胶渗透到钢帘线内部的部位的比例（％）。在轮胎圆周上的8个部位进行这样的测定，将在这8个部位测定的橡胶渗透率的平均值设为钢帘线的橡胶渗透率。

轮胎耐久性能：

使各试验轮胎在温度70℃以及湿度95％的条件下劣化30天，然后在将各试验轮胎安装于轮辋尺寸15×6JJ的车轮而设定为空气压200kPa、荷重5kN以及速度121km/h的条件下开始由室内滚筒试验机进行的行驶试验，每30分钟使速度增加8km/h，计测试验轮胎故障为止的行驶距离。评价结果通过将以往例1设为100的指数来表示。该指数值越大意味着轮胎耐久性能越优异。

[表1]

如从表1可知，实施例1～2的轮胎，虽然使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线，也能够发挥与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的以往例1同等以上的耐久性能。

另一方面，比较例1的轮胎的镀敷层的平均厚度过薄，所以钢帘线的粘着性下降，轮胎耐久性能下降。比较例2的轮胎的镀敷层的平均厚度过厚，所以镀敷层变脆会引起钢帘线的粘着性下降，轮胎耐久性能下降。比较例3的轮胎的钢帘线的强度过低，所以包含钢帘线的带束层的强度下降，轮胎耐久性能下降。比较例4的轮胎的钢帘线的强度过高，所以由于钢材料的韧性下降，线料容易断裂，轮胎耐久性能下降。

接下来，制作除变更了钢帘线的线料直径以外、具有与以往例1、实施例1～2以及比较例1～4同样结构的以往例2、实施例3～4以及比较例5～8的轮胎。

对这些试验轮胎，通过上述的评价方法，评价钢帘线的橡胶渗透率、轮胎耐久性能，将其结果合并表示于表2。

[表2]

从表2可知，实施例3～4的轮胎，虽然使用包含含碳量为0.75重量％以下的碳钢且生产率优异的钢帘线，也能够发挥与使用包含含碳量超过0.75重量％的碳钢的钢帘线的以往例2同等以上的耐久性能。

另一方面，对于比较例5～8，显现出与比较例1～4同样的倾向，轮胎耐久性能都比以往例2下降。

附图标记说明

1：胎面部

2：胎侧部

3：胎圈部

4：胎体层

5：胎圈芯

6：沿口填胶

7：胎侧加强层

8：带束层

9：带束保护层

10：钢帘线

11：线料

11a：芯部

11b：镀敷层

Claims

1.一种充气轮胎，具备将多根钢帘线拉齐并埋设于橡胶中而成的加强层，其特征在于：

各钢帘线包括捻合了的多根线料，该线料直径为0.15mm～0.40mm，各线料包括芯部与形成于该芯部周围的镀敷层，所述芯部包含含碳量为0.60重量％～0.75重量％的碳钢，另一方面所述镀敷层的平均厚度为0.23μm～0.33μm，所述钢帘线的强度为3000MPa～3500MPa。

2.根据权利要求1所记载的充气轮胎，其特征在于：

所述钢帘线的橡胶渗透率为75％以上。

3.根据权利要求1或2所记载的充气轮胎，其特征在于：

所述钢帘线在横截面上具有扁平形状。

4.根据权利要求1～3中的任一项所记载的充气轮胎，其特征在于：

所述钢帘线具有1×N结构。

5.根据权利要求1～4中的任一项所记载的充气轮胎，其特征在于

所述加强层为带束层、胎体层或胎侧加强层。

6.根据权利要求1～4中的任一项所记载的充气轮胎，其特征在于：

所述加强层为带束层，在该带束层的外周侧卷绕有带束保护层以覆盖该带束层的至少边缘部。