JP2000336583A - 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

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ゴム物品補強用スチールコードにおいて、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。 【解決手段】 型付けされた１本のフィラメントによる
コア２の周囲に、４〜７本のフィラメントによるシース
３を配置した層撚り構造のスチールコード１において、
その外郭形状を適正化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、中でも乗用車用空気入りタ
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、２＋７＋１構造を有するスチー
ルコード、あるいはシース間に隙間が生じないように５
本のスチールフィラメントを撚り合わせた、１×５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２＋７＋１構造のスチールコードは、２
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７本のスチールフィラメントからなる
シースとからなり、さらにシースの周囲にコード性状を
保持するラッピングフィラメントを巻き付けて形成され
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。これは、フィラメント間に隙間の
ない１×５構造を有するスチールコードにおいても同様
である。かようなコードでは、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、型付けされた１本のフィラメント
からなるコアと、該コアの周囲に配列されたＮ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、コアフィラメ
ントが型付けされているため、シースフィラメント相互
に隙間が形成される結果、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、型付け
されたコアのまわりに、同様に型付けされた、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、コア
に型付けを施した１＋Ｎ構造のコードをバンチャー撚り
線機で製造すると、例えば図１に示すように、型付けさ
れたコアの周りに、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１＋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) 型付けされた１本のフィラメントによるコアの周囲
に、４〜７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、シースを構成するフィラメン
トの直径をｄｓ、コアの最大型付け量をｃｌおよび同最
小型付け量をｃｓとしたとき、コードの外郭形状におけ
る長径Ｄｌおよび短径Ｄｓが、下記式(1) および(2) 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 Ｄｌ＜ｃｌ＋ｄｓ×２．１---- (1) Ｄｓ＜ｃｓ＋ｄｓ×２．２---- (2) ただし、ｃｌ＞ｄｃ×１．２

【０００８】(2) 上記(1) において、コアを構成するフ
ィラメントとシースを構成するフィラメントとが同径で
あることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。

【０００９】(3) 上記(1) または(2) において、コアを
構成するフィラメントとシースを構成するフィラメント
とが異径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、
コードを構成するフィラメントの径が０．１０〜０．５
０mm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。

【００１１】(5) 上記(1) ないし(4) のいずれかにおい
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。

【００１２】(6) 上記(1) ないし(5) 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、コアを構成するフィラメントにおける型付け量とシ
ースを構成するフィラメントにおける型付け量とを独立
に制御することを特徴とするスチールコードの製造方
法。

【００１３】(7) 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(5) 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。

【００１４】

【発明の実施の形態】さて、図２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１＋６について示す。該スチールコ
ードは、型付けを施した１本のスチールフィラメントに
よるコア２の周りに、該コア２と同径の６本のスチール
フィラメントによるシース３を撚り合わせてなる。ま
た、図３に示す撚り構造１＋７のコード１は、同様に型
付けを施した１本のスチールフィラメントによるコア２
の周りに、該コア２と異径の７本のスチールフィラメン
トによるシース３を撚り合わせてなる。さらに、この発
明のコードには、その他、１＋４および１＋５構造が適
合する。

【００１５】ここで、コア１のまわりに配置するシース
２のフィラメント本数は４〜７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７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】また、コア１には、ジグザグ状を含む波形
や、楕円らせん形などの型付けを施すが、この型付け
は、図４に示すように、コアの長手方向と直交する断面
で観察される、コアの外郭における長径を最大型付け量
ｃｌおよび同短径を最小型付け量ｃｓとしたとき、まず
最大型付け量ｃｌがコアフィラメント径ｄｃの１．２倍
をこえることが、肝要である。なぜなら、１．２倍未満
では型付けが小さくなってシースフィラメント相互の隙
間が小さくなり、ゴムをコードの内部にまで確実に侵入
させることが困難になるからである。

【００１７】さらに、シース２を構成する各フィラメン
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および短径Ｄｓが、下記式(1) および(2) を満
足することが、肝要である。なお、上記したコアの外郭
と、ここで規定するコードの外郭形状とは、コードの長
手方向と直交する任意の断面のそれぞれにおいて満足さ
れていればよい。 記 Ｄｌ＜ｃｌ＋ｄｓ×２．１---- (1) Ｄｓ＜ｃｓ＋ｄｓ×２．２---- (2)

【００１８】ここに、扁平コードにおける耐疲労性を向
上するために、コアフィラメントの直径ｄｃ、シースフ
ィラメントの直径ｄｓ、コアの最大型付け量ｃｌおよび
同最小型付け量ｃｓと、コードの外郭形状における長径
Ｄｌおよび短径Ｄｓとの関係について、鋭意検討を行っ
た。その結果、コードの長径方向においては（Ｄｌ−ｃ
ｌ）／ｄｓおよび同短径方向においては（Ｄｓ−ｃｓ）
／ｄｓを規制するのが、優れた耐疲労性を得るのに有効
であることを見出した。

【００１９】すなわち、図５に、種々の外郭形状を有す
るコードについて行った疲労試験の結果を、（Ｄｌ−ｃ
ｌ）／ｄｓと疲労寿命との関係で整理して示すように、
（Ｄｌ−ｃｌ）／ｄｓを２．１未満にすることによっ
て、タイヤの補強材として使用された際にタイヤの耐久
性を満足するレベルにまで疲労寿命が伸びることが判明
した。従って、この発明では、（Ｄｌ−ｃｌ）／ｄｓ＜
２．１つまりコードの長径Ｄｌをｃｌ＋ｄｓ×２．１未
満の範囲に規制することにしたのである。

【００２０】ちなみに、コードの長径Ｄｌの下限につい
ては特に限定する必要はないが、（Ｄｌ−ｃｌ）／ｄｓ
を２．０以下にすることは、実際の製造では難しい。

【００２１】なお、図５に結果を示した実験には、径が
0.２６mmのフィラメントに最大型付け量：０．３５mmお
よび最小型付け量：０．２６mmの型付けを施したコアの
まわりに、０．２６mmのフィラメントを６本配置した、
コアとシースとが同径のコード種と、径が0.２６mmのフ
ィラメントに最大型付け量：０．３４mmおよび最小型付
け量：０mmの型付けを施したコアのまわりに、０．２２
mmのフィラメントを６本配置した、コアとシースとが異
径のコード種と、を用いて、それぞれのコードにおける
シースフィラメントの型付け量を変化して製造すること
によって、コードの外郭形状における長径Ｄｌを種々に
変化させた。ちなみに、短径Ｄｓの大きさは、全てのコ
ードで同一とした。

【００２２】さらに、圧縮曲げ疲労試験は、ＪＩＳ Ｚ
２２７３に準拠して測定した片振り圧縮疲れ限度を基準
にして、種々のコードを相対比較したものである。

【００２３】一方、図６に、種々の外郭形状を有するコ
ードについて図５の場合と同様に行った疲労試験の結果
を、（Ｄｓ−ｃｓ）／ｄｓと疲労寿命との関係で整理し
て示すように、（Ｄｓ−ｃｓ）／ｄｓを２．２未満にす
ることによって、タイヤの補強材として使用された際に
タイヤの耐久性を満足するレベルにまで疲労寿命が伸び
ることが判明した。従って、この発明では、（Ｄｓ−ｃ
ｓ）／ｄｓ＜２．２つまりコードの短径Ｄｓをｃｓ＋ｄ
ｓ×２．２未満の範囲に規制することにしたのである。
下限については、上記の長径Ｄｌの場合と同様に、（Ｄ
ｓ−ｃｓ）／ｄｓを２．０以下にすることは難しい。

【００２４】なお、図６に結果を示した実験で用いたコ
ードは、図５の実験と同様のものであり、コードの長径
は一定にした上で、短径Ｄｓを種々に変化させて、実験
に供した。

【００２５】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。

【００２６】次に、この発明のコードを製造する方法に
ついて、図７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。

【００２７】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７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（図示せず）から送り出し
た後、歯車対４に通すことによって所定の型付けを施
す。同様に、シースとなる４〜７本のフィラメント３ａ
（図示では２本に省略して示す）をそれぞれの巻出しリ
ールから送り出した後、型付け装置５に通すことによっ
て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３ａを張力制御装置６および
７にて強力制御を行いながら、コアフィラメント２ａの
周囲にシースフィラメント３ａが配列するように、ボイ
ス８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９に巻き取ら
れるが、その直前に、圧延ローラー10にてコード外郭形
状を扁平にすることが、好ましい。

【００２８】なお、コアの型付け量は、歯車対４におけ
る歯たけやピッチ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。一方、シースフィラメント
の型付け量は、型付け装置５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、コアフィラメントの型付け量
を大きくするには、歯たけを高くしてフィラメントの張
力を小さくすればよく、一方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５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、コアとシー
スとのフィラメントの型付け量を独立に制御することに
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。

【００２９】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８に示す、乗用車用タイヤが有
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２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。

【００３０】ベルト22は、図示例でカーカス21側から順
に、第１ベルト層22ａおよび第２ベルト層22ｂ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。

【００３１】

【実施例】図８に示した、サイズ１９５／７５Ｒ１４サ
イズの乗用車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。

【００３２】表１は、コアとシースのフィラメント径が
同じ１＋Ｎ構造についての比較である。すなわち、従来
例１および発明例１は同じバンチャー撚りによる１＋６
構造であるが、（Ｄｌ−ｃｌ）／ｄｓおよび（Ｄｓ−ｃ
ｓ）／ｄｓが異なる結果、発明例１の耐ベルトコード折
れ性が改善されていることが判る。さらに、発明例２は
バンチャー撚り１＋４構造の場合であり、この発明例２
そして発明例１を、１＋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。また、発明例１および２は、１＋８構造で
ある比較例２、およびコアの型付け量が小さい比較例３
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４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。

【００３３】

【表１】

【００３４】次に、表２は、コアとシースとのフィラメ
ント径が異なる１＋Ｎ構造についての比較である。すな
わち、発明例５はバンチャー撚りによる１＋６構造であ
り、１＋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シ性が向上していることが判る。さ
らに、発明例５を１＋８構造である比較例７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６はコアフィラメント径が０．１６mmおよびシースフ
ィラメント径が０．１４ｍｍの場合、発明例７はコアフ
ィラメント径が０．４８ｍｍおよびシースフィラメント
径が０．４４ｍｍの場合であり、これら発明例は、コア
フィラメント径が０．０９ｍｍおよびシースフィラメン
ト径が０．０８ｍｍである比較例８と比較すると、耐ベ
ルトエンドセバレーション性が向上していることが判
る。また、発明例６および７は、コアフィラメント径が
０．５４mmおよびシースフィラメント径が０．５２mm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。

【００３５】

【表２】

【００３６】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。

【００３７】耐ベルトコード折れ性は、タイヤを最高空
気圧に調整して標準リムに組み込んだ後、実車に装着
し、時速６０ｋｍで一定のつづら折れ路を２万ｋｍ走行
させた後、タイヤを解剖してベルトから補強材を採取
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。 （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）／（従来例のタイヤでのコード折れ本数）
×１００

【００３８】耐ベルトエンドセバレーション性は、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１５０ｋ
Ｐａ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６万ｋｍ走行後タイヤを解剖してベルト
の最外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。 （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）／（従来例のタイヤの亀裂長さ）×１０
０

【００３９】なお、スチールコードの長径および短径は
拡大鏡にて測定し、その後、スチールコードのシースを
すべて除去し、図３に示したコアの型付け量clおよびcs
を拡大鏡にて測定した。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、コアが型付けされた
１＋Ｎ構造のコードにおける耐疲労性を改善することが
できる。特に、このコードをベルトに適用したタイヤ
は、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
に優れるタイヤの提供が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のバンチャー撚りによる１＋６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１＋６構造のスチールコード
の断面図である。

【図３】 この発明に従う１＋７構造のスチールコード
の断面図である。

【図４】 コアの型付けを示す図である。

【図５】 コードの外郭形状と疲労寿命との関係を示す
図である。

【図６】 コードの外郭形状と疲労寿命との関係を示す
図である。

【図７】 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８】 この発明に従う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 ３ シース ４ 歯車対 ５ 型付け装置 ６ 張力制御装置 ７ 張力制御装置 ８ ボイス ９ 巻取りリール 10 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型付けされた１本のフィラメントによる
   コアの周囲に、４〜７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、シースを構成する
   フィラメントの直径をｄｓ、コアの最大型付け量をｃｌ
   および同最小型付け量をｃｓとしたとき、コードの外郭
   形状における長径Ｄｌおよび短径Ｄｓが、下記式(1) お
   よび(2) 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 Ｄｌ＜ｃｌ＋ｄｓ×２．１---- (1) Ｄｓ＜ｃｓ＋ｄｓ×２．２---- (2) ただし、ｃｌ＞ｄｃ×１．２
2. 【請求項２】 請求項１において、コアを構成するフィ
   ラメントとシースを構成するフィラメントとが同径であ
   ることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
3. 【請求項３】 請求項１において、コアを構成するフィ
   ラメントとシースを構成するフィラメントとが異径であ
   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４】 請求項１、２または３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。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   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。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５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、
   コアを構成するフィラメントにおける型付け量とシース
   を構成するフィラメントにおける型付け量とを独立に制
   御することを特徴とするスチールコードの製造方法。
7. 【請求項７】 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５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。