JP2000054281A - 金属コード及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
金属コード及びそれを用いた空気入りタイヤInfo
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Abstract
内へのゴム浸透性を高めた金属コードを提供する。 【解決手段】 線径dが0.15〜0.30mmである同
一径の8〜12本の金属フィラメントから構成される金
属コードである。全ての金属フィラメントは、2次元の
波状に型付けされた型付けフィラメントからなる。型付
けフィラメントは、波ピッチPwが異なる2種以上存在
する。各型付けフィラメントの前記線径d、型付けの波
ピッチPw、波高さhなどは所定範囲とする。全ての型
付けフィラメントは、フィラメントの位置を入れ替えな
がら特定の芯フィラメントを形成することなく10〜2
5mmの撚りピッチで撚り合わせて金属コードを形成す
る。またコードの単位長さ当たりに含まれる各型付けフ
ィラメントの型付け前のフィラメント長さを略等しくす
る。
Description
クト化しつつフィラメント内へのゴム浸透性を高めうる
ゴム補強用の金属コード及びそれを用いた空気入りタイ
ヤに関する。
のゴム材料、例えば空気入りラジアルタイヤのカーカス
層には、複数本の金属フィラメントを撚り合わせた金属
コードが多用されている。このような金属コードは、表
面にメッキ処理が施されているとはいえ、例えば図4に
示すように金属フィラメントf、f間に隙間のないコン
パクトコードaの場合、フィラメント間にゴムが浸透し
得ない空間が形成されるため、水分の影響によりコード
内での錆の発生ないし広がりにより、コードとゴムの接
着力の低下や、コードの強度の低下、さらにはコードの
破断をきたす等の問題点があった。
するために、図5に示すように、金属フィラメントf、
f間に隙間が発生する様に撚り合わせたいわゆるオープ
ンコードbや、図6に示すように、3次元のスパイラル
状の型付けをした型付けフィラメントf1と、非型付け
フィラメントf2とを撚り合わせることによって、金属
フィラメント間に隙間を形成して、コード内部にゴムの
浸透性を高めた金属コードcなどが提案されている。
なゴムの浸透性を確保するためには、おのずとコード径
が大きくなるという不具合がある。また、このようなコ
ードは、低荷重時の伸びが非常に大きくなる傾向があ
り、例えば空気入りタイヤの骨格をなすカーカス層など
に用いると、タイヤの形状が安定せず実用に適さないこ
とが判明した。
れたもので、撚り合わす前に特定形状をなす2次元の波
状に型付けした8〜12本の型付けフィラメントを位置
を入れ替えながら特定の芯フィラメントを形成すること
なく所定のピッチで捻りながら撚り合わせ、かつこの撚
り合わされたフィラメント束の単位長さ当たりに含まれ
るの各型付けフィラメントの型付け前のフィラメント長
さを略等しくすることを基本として、コード径をコンパ
クト化しつつフィラメント間へのゴムの浸入性を確保
し、さらに低荷重時の伸びを抑制しうる金属コード及び
それを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とし
ている。
載の発明は、線径dが0.15〜0.30mmである同一
径の8〜12本の金属フィラメントから構成され、前記
全ての金属フィラメントは、撚り合わされる前の状態
で、波の山部と谷部との間に直線部を有する2次元の波
状に型付けされた型付けフィラメントからなり、かつ型
付けフィラメントは、少なくとも前記波ピッチPwが異
なる2種以上の型付けフィラメントを含む一方、種類が
異なるフィラメント毎の前記型付けの波ピッチPw、波
高さhを同一とし、しかも各型付けフィラメントの前記
線径d、型付けの波ピッチPw、波高さhは下記式、
の関係を満足し、かつ最小の波ピッチの型付けフィラ
メントの波ピッチをPw1、波高さをh1とするとき、
他の波ピッチを有する型付けフィラメントの波ピッチP
wn、波高さhnが、下記式の関係を満足するととも
に、これらの全ての型付けフィラメントを該フィラメン
トの位置を入れ替えながら特定の芯フィラメントを形成
することなく10〜25mmの撚りピッチで撚り合わせて
フィラメント束を形成するとともに、このフィラメント
束の単位長さ当たりに含まれる各型付けフィラメントの
型付け前のフィラメント長さを略等しくしてなる金属コ
ードである。 10.0d≦Pw≦35.0d … 0.5d≦h≦4.0d … 0.75×h1/Pw1≦hn/Pwn≦1.25×h1/Pw1 …
ィラメントは、捻りながら撚り合わされることにより前
記フィラメント束を形成することを特徴とする請求項1
記載の金属コードである。
請求項1又は2記載の金属コードを用いたことを特徴と
する空気入りタイヤである。
面に基づき説明する。本実施形態では、空気入りラジア
ルタイヤのカーカス層に用いられるタイヤ補強用の金属
コードを例示しており、該金属コードは、線径dが0.
15〜0.30mmである同一径の8〜12本の金属フィ
ラメントから構成される。
荷重用タイヤのカーカス層を構成するカーカスコードと
しては、例えば3+9構成(トータルフィラメント本数
12本)や、3+9+15構成(トータルフィラメント
本数27本)などが多用されてきた。
し、その本数を減らすことは、コード製造時のコストや
生産性の面で有利である。またコードの性能面でも、フ
ィラメント本数が少ない方がゴムのコード内部への浸透
度を上げやすいという利点がある。
ヤのカーカス層に多用されていた前記3+9、3+9+
15構成の金属コードの代替となり、かつ耐疲労性も十
分に加味した上で特にフィラメント本数を低減したもの
として好ましく実施しうるよう、線径dを0.15〜
0.30mmとした同一径の金属フィラメントを8〜12
本用いて構成している。
15mm未満の場合、8〜12本のフィラメントを撚り合
わす場合に重荷重用タイヤのカーカス層の補強コード材
として必要な強度を得ることが難しくなり、かつ後述の
ようにフィラメントに波状の型付けを行ってもコードに
撚る前に型付けが撚り時に元に戻りやすく、ゴム浸透度
が不充分になりやすい。逆に線径dが0.30mmを超え
る場合には、カーカス層として要求されるコードのしな
やかさが損なわれる他、コードの耐疲労性も悪化する。
なお金属フィラメントは、その表面に金属又は樹脂など
各種のメッキが施されているものが好ましい。
全ての金属フィラメント2は、撚り合わされる前の状態
で、波の山部Uと谷部Dとの間に直線部3を有する2次
元の波状に型付けされた型付けフィラメント2A1、…
2An(以下単に総称するときなど「型付けフィラメン
ト2A」ということがある。)から構成される。
前記波ピッチPwが異なる2種類以上、本例では2種類
の型付けフィラメント2A1、2Anを含むものを例示
している。ただし、種類が異なるフィラメント毎の前記
型付けの波ピッチPw、波高さhは同一としている。な
お波ピッチPw、波高さhは、図1に示すように測定す
る。
付けフィラメント2Aから構成した理由は、一部の金属
フィラメント2のみに型付けを行った場合には、型付け
がなされていない非型付けフィラメントに、より多くの
荷重が作用しコード全体の強度を低下させる不具合が生
じるからである。
の型付けを2次元の波状に限定することによって、例え
ば3次元のスパイラル状に型付けされたものに比してコ
ード径をコンパクト化でき、また直線部3を有する波状
の型付けであるため、該波の高さhなどが比較的小さく
ても、また多数本のフィラメントを有していても撚り合
わせた際のフィラメント間に隙間を形成するのが比較的
容易となる。なお型付けの波状に前記直線部3が含まれ
ていないとコード内部へのゴムの浸透性が低下し所期の
目的を達成し得ない。
とも前記波ピッチPwが異なる2種以上のフィラメント
を含まないと、8〜12本という比較的多数本の金属フ
ィラメントを撚り合わせる場合には、図3に示すように
例えば型付けフィラメント2A1、2A1の前記型付け
の波の直線部3などが互いに重なりやすくなり、ゴムの
浸透率を低下させるため好ましくない。
数は、製造のし易さやコストなどを考慮すると2種類と
するのが望ましい。また各種類に含まれる型付けフィラ
メント2Aの最低本数は、少なくとも2本、好ましくは
3本とするのが望ましい。
d、型付けの波ピッチPw、波高さhは下記式、の
関係を満足する必要がある。 10.0d≦Pw≦35.0d … 0.5d≦h≦4.0d …
付けフィラメント2の線径dの10.0倍から35.0
倍、好ましくは15.0倍から30.0倍の範囲の値が
望ましい。波ピッチPwが線径dの10.0倍未満にな
ると、波ピッチが小さくなりすぎ、その型付け加工によ
り型付けフィラメント2Aが受けるダメージが大きく強
度低下の原因となる。逆に35.0倍を超えると、波ピ
ッチが大きくなりすぎ、ゴムの浸透率が低下する。
倍から4.0倍、好ましくは1.0倍から3.0倍の範
囲が望ましい。前記波高さhが、使用する金属フィラメ
ント2の線径dの0.5倍未満になると、ゴム浸透率を
大とするのが困難となり、逆に4.0倍を超えると、そ
の型付け加工により型付けフィラメント2Aが受けるダ
メージが大きく強度低下の原因となる。
1(B)に示すように最小の波ピッチの型付けフィラメ
ント2A1の波ピッチをPw1、波高さをh1とすると
き、他の波ピッチを有する型付けフィラメント2Anの
波ピッチPwn、波高さhnが、下記式の関係を満足
することが必要である。 0.75×h1/Pw1≦hn/Pwn≦1.25×h1/Pw1 …
型付けフィラメント2A1の前記比(h1/Pw1)の
±25%の範囲に他の波ピッチを有する型付けフィラメ
ント2Anの比(hn/Pwn)を限定することができ
る。なお最小の波ピッチPW1を有するが、波高さ異な
る2種以上の型付けフィラメントが存在する場合には、
最小の波高さを持つ型付けフィラメントの波ピッチをP
w1、波高さをh1として定義する。
類の型付けフィラメント2の波ピッチと波高さとの比
は、上述のように最小の波ピッチを有する型付けフィラ
メント2A1の(h1/Pw1)の±25%の範囲に制
限することが好ましいことが判明した。前記(hn/P
wn)が、(h1/Pw1)の0.75倍を下回ると、
また(h1/Pw1)の1.25倍を上回ると、いずれ
もこれらを撚り合わせたフィラメント束の単位長さ当た
りに含まれる型付けフィラメント2の型付け前のフィラ
メント長さを同じにするのが困難となり、特定のフィラ
メントに荷重がかかりやすくコードの強度を低下させる
原因となる。
付けフィラメント2Aは、該フィラメントの位置を入れ
替えながら特定の芯フィラメントを形成することなく、
かつ捻りながら10〜25mmの撚りピッチで1本に撚り
合わせることによりフィラメント束4(図2に示す)を
形成するとともに、このフィラメント束4の単位長さ当
たりに含まれる各型付けフィラメント2Aの型付け前の
フィラメント長さを略等しくすることにより金属コード
1を得る。
を撚り合わせることにより、コード径をコンパクト化し
つつ該型付けフィラメント2A同士の波が重なり合うの
を効果的に防止できるため、フィラメント間に隙間5を
多く形成することができ、ひいてはコード内部へのゴム
の浸透率を高めうる。しかもコードの初期の伸びが著し
く大きくなるのも効果的に防止できる。
型付けフィラメントに捻りを加えたときには、よりコー
ド径をコンパクト化しつつコード内部へのゴムの浸透率
を高めうる点で好ましい。
ト2Aからなる金属コード1の断面図を示している。小
さい波ピッチの型付けフィラメント2A1を6本、それ
よりも大きい波ピッチの型付けフィラメント2Anを3
本用いてこれらのフィラメントの位置を入れ替えつつ構
成されている。フィラメント間には多くの隙間が形成さ
れてゴムの浸透率を高めうることが解る。
けフィラメント2からなる金属コード1の断面図を示し
ている。小さい波ピッチの型付けフィラメント2A1を
5本、それよりも大きい波ピッチの型付けフィラメント
2Anを3本用いてこれらのフィラメントの位置を入れ
替えつつ構成されている。
ら特定の芯フィラメントを形成することなく」撚り合わ
せるとは、例えば図2(a)、(b)に示したように、
金属コード1の当該断面で中心付近に存在するフィラメ
ントC、Cが、該コードの長手方向に距離を隔てた位置
では前記断面にてコード1の外側に位置する型付けフィ
ラメント2Aとその位置を入れ替わるように撚り合わさ
れており、常に同じ型付けフィラメント2Aが金属コー
ド1の中心付近に止まらないことをいう。このとき、各
フィラメントの位置の入れ替わりは一定の順序に従って
行われても良くまた非一定の順序で行われても良い。
本に撚り合わせた場合、フィラメント間に非常に大きな
隙間が形成されて製造工程でフィラメントのまとまりが
悪くなる「バラケ」などの問題が生じやすいが、本発明
のようにフィラメントの位置をコードの長手方向にその
位置入れ替えながら撚り合わせることにより、フィラメ
ント間に絡み合いが生じ、フィラメントのまとまりが良
くなって前記バラケをも防止しうる。
す撚りピッチが10mm未満であると、コードの初期の伸
びが大きくなり例えば空気入りタイヤの形状を安定させ
るカーカス層に使用するのが困難となる他、撚り工程で
のコストを増大させる傾向がある。逆に撚りピッチが2
5mmを超えるとコードを切断したときに、型付けフィラ
メント2がばらけ易くなり工程上好ましくない。
ラメント束4は、その単位長さ当たりに含まれる全ての
各型付けフィラメント2Aの型付け前のフィラメント長
さを略等しく(例えば、長さの差が±25%以下、好ま
しくは±10%以下、より好ましくは±5%以下の範
囲)することにより、全ての型付けフィラメントの力を
最大限に利用してコードの強度を高めることができる。
が0.15〜0.30mmと比較的細い金属フィラメント
は、荷重作用時に伸びやすいため、コード(フィラメン
ト束)を構成する各型付けフィラメント2Aの単位長さ
当たりに含まれる、型付け前のフィラメント長さが個々
に大きく異なっていると、コードへのゴム付け工程でフ
ィラメントの飛び出しが生じるという工程上の問題が生
じやすいが、上記フィラメント長さを略等しくすること
によって、かかる問題を防止しうる。
有量が0.65〜0.88wt%の硬鋼線材を用いるの
が好ましい。金属フィラメントの炭素含有量が0.65
%を下回ると、フィラメントの強度が低下する傾向があ
り、逆に0.88wt%を超えるとフィラメントの硬度
が高すぎて型付けの際に強度低下が大きくなる傾向があ
る。
等間隔で並列してトッピングゴムなどにより被覆されて
ゴム引きプライとなり、例えば重荷重用タイヤのカーカ
ス層に使用される。この際、コードの長手方向と直角な
方向のプライの単位長さ当たりに含まれる金属コードの
本数をタイヤの仕様に応じて種々設定しうる。
ド本数が少なすぎると、タイヤに使用した際、加硫成形
時などにコード間隔が不均一になるなどコード配列に乱
れが生じやすく、逆にコードの間隔が小さくなりすぎる
と、タイヤの走行時に隣り合うコードとの間に挟まれた
ゴムの歪みが大きくなり、ゴム層内の亀裂等の発生によ
るタイヤの耐久性能の低下をおこしやすくなる。
ドを試作してコードの特性及びタイヤのカーカス層とし
て用いたときのタイヤ性能について比較評価を行った。
なお表中の用語の定義は次の通りである。
組成が同一)の材料かつ同じ本数の金属フィラメントを
使い、同じ撚りピッチで撚ったコンパクト構造のコード
(以下、「比較対象コード」という)に対する強度の低
下率であり、タイヤに使用する前の状態で測定したもの
である。数値が小さいほど強度の低下が少なく良好であ
る。
カーカス層を具えるタイヤを製造し、そのタイヤから金
属コードをトッピングゴムが付着した状態で取出す。こ
のゴム付コードの表面からできる限りゴムを除去した
後、断面からナイフを入れて8〜12本のフィラメント
の内、隣り合う2本のフィラメントを除去し、除去され
た2本のフィラメントと残りのフィラメント束との間に
形成されている空隙にゴムが完全に充填されている部分
の長さを約10cmにわたり測定し、ゴムが充填されて
いる部分の長さの全長さに対する比率をもってゴムの浸
透率とする。
の「V−5剛性試験機」を用いて金属コードの曲げ剛性
を測定した。
20万km走行させた後、タイヤを解体して金属コード
の錆の発生状況を観察して比較対象コードを100とす
る指数で表示している。数値が小さいほど錆の発生が少
なく良好である。
20万km走行させた後、タイヤを解体して金属コード
を取り出し、走行前のコードの強度を100とする指数
で表示している。数値が大きいほど良好である。
にゴム引きする工程で、金属コードからフィラメントが
飛び出す問題の発生の有無を調べた。
>タイヤのカーカス層を構成する工程で、金属コードを
カットした際のコードのバラケの状況を調べた。テスト
の結果を表1に示す。
も線径dが0.20mmの9本の金属フィラメントからな
るコードである。比較例1は、コンパクトコード(比較
対象コード)、比較例2は型付けフィラメントが1種類
かつ5本のもの、比較例3は、型付けが3次元のスパイ
ラル状をなすもの、比較例4ないし5は型付けフィラメ
ントが9本ではあるが波ピッチの種類が1つであるも
の、比較例6は波ピッチが規定範囲よりも小さいもの、
比較例7は波ピッチが規定範囲よりも大きいもの、比較
例8は波高さが規定範囲よりも小さいもの、比較例9は
波高さが規定範囲よりも大きいもの、比較例10、11
は撚りピッチが本発明の規定範囲を外れるものである。
(スパイラル状の型付けフィラメントを有するコード)
に比べ、いずれもコード径をコンパクト化していること
が確認できる。また、比較例1に比べてもコードの強
度、強度低下率、初期の伸びに相当する荷重時伸度(5
0N時)についても遜色無く、良好なコード特性を発揮
していることが確認できる。
クト化しつつも、ゴムの浸透率が高められていることも
確認でき、タイヤでの錆の発生率も非常に低くきわめて
良好である。さらに、工程でのフィラメントの飛び出し
やバラケといった不具合もなくきわめて良好であった。
定範囲よりも小さい比較例12では、コードの曲げ剛性
が著しく小さく、逆に、線径が本発明の規定範囲よりも
大きい比較例13では曲げ剛性が過大となりコードのし
なやかさが失われる。
も線径dが0.15mmと本発明の範囲で最も細い金属フ
ィラメントからなるコード、また比較例15、実施例1
0は、線径dが0.30mmと本発明の範囲で最も太い金
属フィラメントからなるコード、また実施例12、比較
例17、12本の金属フィラメントからなるコードをそ
れぞれ示しているが、いずれの実施例のコードはコード
径のコンパクト化を図りつつも良好なゴム浸透度、強度
保持率などを具え、コードの初期の伸び(50N時)を
0.09〜0.19%に制限しうる。
金属コードは、コード径をコンパクト化しつつもコード
内部へのゴム浸透度を高めることができ、コード内部で
の錆の発生を大幅に減じ、耐久性を向上しうる。またコ
ードの強度、強度低下率、荷重時伸度(50N時)、曲
げ剛性などについてもコンパクトコードと遜色のない良
好な特性を発揮しうる。さらに工程でのフィラメントの
飛び出しやバラケといった不具合もなくきわめて良好で
ある。また、撚り合わせるに際して型付けフィラメント
に捻りを加えたときには、よりコード径をコンパクト化
しつつコード内部へのゴムの浸透率をさらに高めうる。
ーカス層に前記金属コードを用いることによって、該金
属コードのタイヤ内部で錆の発生を抑制でき、コードの
強度低下や破断などを効果的に防止し、タイヤの耐久性
を向上しうるとともに、初期の伸びをもカーカスコード
として最適な範囲に制限でき、タイヤの保形性を向上し
うる。
示す平面図である。
る。
面図である。
ドの断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】線径dが0.15〜0.30mmである同一
径の8〜12本の金属フィラメントから構成され、 前記全ての金属フィラメントは、撚り合わされる前の状
態で、波の山部と谷部との間に直線部を有する2次元の
波状に型付けされた型付けフィラメントからなり、 かつ型付けフィラメントは、少なくとも前記波ピッチP
wが異なる2種以上の型付けフィラメントを含む一方、
種類が異なるフィラメント毎の前記型付けの波ピッチP
w、波高さhを同一とし、 しかも各型付けフィラメントの前記線径d、型付けの波
ピッチPw、波高さhは下記式、の関係を満足し、 かつ最小の波ピッチの型付けフィラメントの波ピッチを
Pw1、波高さをh1とするとき、他の波ピッチを有す
る型付けフィラメントの波ピッチPwn、波高さhn
が、下記式の関係を満足するとともに、 これらの全ての型付けフィラメントを該フィラメントの
位置を入れ替えながら特定の芯フィラメントを形成する
ことなく10〜25mmの撚りピッチで撚り合わせてフィ
ラメント束を形成するとともに、このフィラメント束の
単位長さ当たりに含まれる各型付けフィラメントの型付
け前のフィラメント長さを略等しくしてなる金属コー
ド。 10.0d≦Pw≦35.0d … 0.5d≦h≦4.0d … 0.75×h1/Pw1≦hn/Pwn≦1.25×h1/Pw1 … - 【請求項2】前記型付けフィラメントは、捻りながら撚
り合わされることにより前記フィラメント束を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の金属コード。 - 【請求項3】カーカス層に請求項1又は2記載の金属コ
ードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
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