JP2001512191A - 空気タイヤの保護プライ用スチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 タイヤに設けられる保護プライを強化するのに特に適したスチールコード（１０）は、ラバーに埋め込まれた状態で圧縮されたときの不安定点における変形率Ｗ_kが少なくとも３％であり、ラバーに埋め込まれた状態での破断点における全伸びが３．５％よりも大きくなるように応力除去されている。また、スチールコード（１０）は、パーライト組織を有する多数のスチールフィラメント（１２）から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、タイヤ内に設けられる保護プライを補強するのに適したスチールコ
ードに関する。従来、各タイヤごとに一本のみの保護プライが設けられているが
、一本より多い保護プライを有するタイヤも皆無ではない。

【０００２】 発明の背景 タイヤ内に設けられる保護プライは、タイヤ内の最外周プライであり、タイヤ
のトレッド面、即ち、表面に最も近い部位に設けられたプライである。タイヤ内
における保護プライの位置からすぐにわかるし、また保護プライという名称から
もわかるように、保護プライはタイヤの保護において最も重要な機能を果たして
いる。すなわち、タイヤが路面の起伏や凹凸に触れるごとに、それらの影響はま
ず保護プライに伝達されて受け止められる。従って、これらの保護プライを強化
するコードは特定の要件を満たす必要がある。

【０００３】 第１に、タイヤのトレッド面に有するクラックを介し浸入する水分はまず最初
に保護プライに到達するので、コードは高い耐食性を有していなければならない
。コードに十分な量のラバーを入れることによって、スチールコードに対する腐
食作用を緩和することができる。

【０００４】 第２に、コードは、ラバーに埋め込まれた状態において破断に至るまでの伸び
を大きくする必要がある。

【０００５】 第３に、コードは伸長作用だけではなく圧縮作用も受けるので、良好な圧縮性
を有していなければならない。これは、座屈点すなわち不安定点におけるコード
の変形率が比較的高い値、例えば、３％よりも大きな値、好ましくは、４％より
も大きな値でなければならないことを意味している。

【０００６】 第４に、コードは廉価でなければならない。

【０００７】 従来技術として、保護プライを強化するのに特に適した数多くのスチールコー
ドがすでに提供されているが、上記の４つの要件を十分に満たすようなコードは
皆無である。

【０００８】 保護プライを強化するための公知のスチールコードの第１の例として、３×７
×０．２２または４×４×０．２２の構成を有するいわゆる高伸長（ＨＥ）コー
ドが挙げられる。この種のコードは、ストランドの縒りの方向とコードの縒りの
方向が同一（ＳＳまたはＺＺ）とされるラングの縒り構成に準じて配置された多
くのストランドからなる。これらのストランドは、最終的コードに破断点におけ
る高い伸び（例えば、５％よりも大きい伸び）を付与するために、互いに移動が
可能なように緩く縒られている。この伸びは、コード単体、すなわち、ラバーに
埋め込まれていないコードに対する測定値である。しかし、この伸びは主として
構造的な伸びであるという事実から、この伸びの多くはコードがラバーに埋め込
まれると失われる。例えば、６％よりも大きい伸びが急激に３％よりも小さくな
ることも例外的ではない。このようなストランドはまた、ラバーが内部に侵入し
ないという欠点、および比較的細いフィラメントを用いてかつ別々の２つの縒り
工程を必要とする多重ストランド方式によってコードが製作されるのでコストを
低減できないという欠点を有している。

【０００９】 保護プライを強化するための公知のスチールコードの第２の例として、いわゆ
る伸長（Ｅ）コードが挙げられる。伸長コードは、例えば、４×２×０．３５の
構成を有している。高伸長コードと同様に、伸長コードもラングの縒り構成（Ｓ
ＳまたはＺＺ）に準じて配置された多重ストランドを有するコードである。伸長
コード単体、すなわち、ラバーに埋め込まれていない伸長コードの破断点におけ
る伸びは、４％から６％の範囲にある。しかし、この伸長コードの破断点におけ
る伸びもまた、ラバーに埋め込まれると約２％ないし３％に低減する。また、伸
長コードは、高伸長コードと同様に、別々の２つの縒り工程を必要とする。

【００１０】 発明の概要 本発明の目的は、タイヤの保護プライを補強するのに適したスチールコード、
すなわち、ラバーが十分に侵入し、良好な圧縮性を有し、かつラバーに埋め込ま
れた状態での高い伸びを有し、さらに廉価なスチールコードを提供することにあ
る。

【００１１】 本発明は、タイヤ内に設けられた保護プライを補強するのに適したスチールコ
ードを提供することにある。本スチールコードは、ラバーに埋め込まれた状態で
圧縮されたときの不安定点における変形率ｗ_kが少なくとも３％、好ましくは、 ４％である。また、本スチールコードは、パーライト組織を有する複数のスチー
ルフィラメントからなる。さらに、本スチールコードは、ラバーに埋め込まれた
状態での破断点における全伸びが３．５％よりも大きな値、好ましくは、少なく
とも４％、最も好ましくは少なくとも５％になるように、応力除去されている。

【００１２】 本スチールコードは、好ましくは、付加される引張荷重が増大しても個々のス
チールフィラメント間には線接触のみしか生じないようなコード構造を有するこ
とができる。その理由は、本スチールコードにおいては、上記の応力除去によっ
て、ラバーに埋め込まれた状態での破断点における全伸びを比較的容易に３．５
％さらには４％よりも大きくすることさえ可能であるからである。なお、引張荷
重によって個々のスチールフィラメント間に点接触を生じるような他のスチール
コードにおいては、上記の全伸びを４％のレベルにまで大きくすることは難しく
、場合によっては、不可能である。

【００１３】 所定の破断荷重を得るために、各フィラメントの直径は、好ましくは、０．３
０ｍｍよりも大きい値、最も好ましくは、０．３５ｍｍよりも大きな値、例えば
、０．３８ｍｍまたは０．４０ｍｍに設定するとよい。本発明の補足的な利点と
して、フィラメントの直径が大きいので、保護プライ内に配置されるスチールコ
ードの重要な特性である切断抵抗が大きくなる点が挙げられる。

【００１４】 図面の簡単な説明 添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。 図１は、本発明による疎充填タイプのスチールコードの横断面図である。 図２は、比較対象としての稠密充填タイプのスチールコードの横断面図である
。 図３は、本発明によるスチールコードの荷重―伸び曲線を示す図である。

【００１５】 発明の好適な実施例の説明 本発明の一例として、５×０．３８構成を有する疎充填タイプのコードを製造
する方法について説明する。

【００１６】 パーライト組織を有し、かつ０．８０％の炭素、０．５０％のマンガン、０．
２５％のシリコン、最大０．０３％の硫黄、最大０．０３％のリンを含み、残部
が鉄と不可避的な微量の銅、クロム、ニッケルおよび／またはアルミニウムから
なる組成を有し、かつ黄銅の薄いめっきを施されたスチールフィラメントが、最
終径が０．３８ｍｍおよび引張強さＲｍが約２７００ＭＰａとなるように、湿式
引抜され、スプールに巻き取られる。

【００１７】 引抜された５本のフィラメントが巻き戻され、予成形、具体的には塑性変形さ
れる。さらに詳細には、それらのフィラメントは、いったん稠密充填の構成、す
なわち、相互に線接触をする状態にフィラメントを縒るのに必要な曲率よりも小
さい曲率に屈曲される。予成形されたフィラメントは、通常の二重縒り装置によ
って、さらに縒られる。

【００１８】 こうして、５×０．３８構成を有する疎充填タイプのコードが得られる。この
コードの横断面が図１に示されている。スチールコード１０は、０．３８ｍｍの
径を有する５本のスチールフィラメント１２からなる。比較対象としての稠密充
填コードの横断面が図２に示されている。Ｄｏは、疎充填コードの光学的に測定
された直径である。Ｄｃは、比較対象としての稠密充填コードの光学的に測定さ
れた直径である。Ｄｏは、Ｄｃよりも実質的に大きい。好ましくは、ＤｏとＤｃ
に関して、以下の式が成立する。

【００１９】 １．０２×Ｄｃ≦Ｄｏ≦１．１５×Ｄｃ

【００２０】 ５×０．３８構成を有するコードの横断面が卵形または楕円形である場合、光
学的直径Ｄｏは、長軸に沿って測定された直径と短軸に沿って測定された直径の
平均値と等しい。

【００２１】 このように成形された５×０．３８構成を有する疎充填タイプのコードは、次
いで、応力除去処理を施される。応力除去処理は、コードの移動速度に対応する
長さを有する高周波または中周波誘導コイル内を通過させることによって行う。
所定の温度、例えば、約３００℃である時間熱処理を行うと、破断点における塑
性伸びを増加させずに約１０％だけ引張強度が減少する。しかし、温度を４００
℃よりもわずかに上昇させると、引張強度がさらに減少し、同時に破断点におけ
る塑性伸びが増加する。このようにして、０．３８ｍｍのフィラメント径を有す
るコードに対して、そのコードの特定の縒り構成にもよるが、引張強度を例えば
２７００ＭＰａから２３００ＭＰａに減少させて、構造伸び量と弾性伸び量を伴
わない塑性伸びのみを６％よりも大きくさせることができる。

【００２２】 ミクロ合金組成、例えば、０．８５−１．１％Ｃ、０．１０−１．２％Ｍｎお
よび０．４０％以下のＣｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｉおよび／またはＶからなる鋼組成
、または、高シリコン（１．５％以下のＳｉ）の鋼組成とすることによって、応
力除去による引張強度の減少が緩和されることを本発明者らは確認している。

【００２３】 伸びの種類に関して、「構造伸び」、「弾性伸び」、および「塑性伸び」は図
３に示されるように区別される。図３は、本発明による５×０．３８構成を有す
る疎充填タイプのコードの荷重−伸び曲線を概略的に示している。

【００２４】 伸びの構造的な部分は、参照番号１６によって示されている。この構造伸びは
、コード構造、すなわち、スチールフィラメントに付与された予成形によるもの
であり、Ｄｏ／Ｄｃ比、またはＰＬＥ、または部分荷重伸びによって特徴付けら
れる、５０ニュートン未満の非常に小さな負荷において現れる伸びである。曲線
１４の構造的な部分１６は、弾性係数よりもさらに小さい勾配を有して、小さい
負荷の領域において比較的大きな伸びを示している。伸びの弾性的な部分は、参
照番号１８によって示されている。この部分は、負荷に対して、フックの線形則
（σ＝Ｅ×ε）に準じて伸びが変化する。

【００２５】 伸びの塑性部分は参照番号２０によって示されている。この部分は、曲線１４ の弾性係数と等しい勾配を有する直線部分が終端した点以降の湾曲部分である。
塑性部分２０は主に、スチールコードにその破断荷重の８５−９０％の荷重が付
加されたときに現れる部分である。

【００２６】 ５×０.３８構成を有する疎充填タイプのコードを保護プライのラバーに埋め 込むと、コードの引張強度は約２３００ＭＰａから２４００ＭＰａを超える値に
まで増加する。

【００２７】 本発明による５×０．３８構成を有する疎充填タイプのスチールコードを、保
護プライの補強材としてのスチールコードの要件に関して、種々の従来技術によ
るコードと比較した。表１は、それらの結果を示している。

【００２８】 圧縮試験によって、以下の所見が得られる。スチールコード単体の場合は、長
さと径の比が大きいので、耐圧縮性に欠ける。しかし、いったんラバーに埋め込
まれると、そのスチールコードはかなり大きい耐圧縮性を有するようになる。シ
リンダー試験を行うことによって、ラバーに埋め込まれたスチールコードの圧縮
性に関するデータが得られる。３０ｍｍの径と４８．２５ｍｍの高さを有するラ
バーシリンダの正確に中心部がテスト用スチールコードによって補強される。精
密な金型を用いることによって、および加硫中スチールコードに対して張力を付
与することによって、コードは直線状にかつ正確にシリンダの軸心に沿って配置
される。圧縮試験によって、力と不安定点、すなわち、座屈点における変形率ｗ _k の関係が得られる。圧縮試験に関する更に詳細なデータを得るには、エル・ボ ウルゴイス（L. BOURGOIS）による１９８０年度ＡＳＴＭの特殊技術資料６９４ に記載の「スチールコードの機械的性質の実測および関連する試験方法」を参照
すればよい。この資料には、保護プライ用スチールコードは、変形率ｗ_kが３％ を超えると良好な圧縮性を示す、と記載されている。

【００２９】

【表１】

【００３０】 表１のデータから以下の結論が得られる。 保護プライの補強に通常用いられる３×７構成のＨＥコードは、コード単体の
状態では圧縮性も伸びも良好な値を示すが、ラバーに埋め込まれた状態では、コ
ード単体における伸びが低い値、具体的には、２.６８％にまで低下する。さらに
、このコードにおいては、ラバーの侵入がない。

【００３１】 上記のコードと同じように保護プライの補強に通常用いられる４×２構成のＥ
コードは、ラバーの侵入が良好であり、またコード単体における圧縮性にすぐれ
かつ伸びも比較的良好であるが、上記のコードと同様、ラバーに埋め込まれた状
態では、伸びが２.１６％に低下する。

【００３２】 付加的な処理が施されていない５×０.３８構成の疎充填タイプのコード単体 は、良好なラバー侵入と圧縮性を示す。しかし、このコードは、コード単体の状
態およびラバーに埋め込まれた状態の両方において伸びが低いという欠点がある
。

【００３３】 ＷＯ‐Ａ‐９５/１８２５９に準じて螺旋状に予成形された５×０.３８構成の
疎充填タイプのコードについても試験を行った。しかし、螺旋状の予成形は、こ
の試験においては、不安定点における変形率ｗ_kを１.７％にまで低下させて圧縮
性に悪影響を与えている。

【００３４】 本発明による、上記の応力除去処理を施された５×０.３８構成の疎充填タイ プのコードのみが、良好なラバー侵入性、またコード単体の状態およびラバーに
埋め込まれた状態の両方における良好な伸び、および良好な圧縮性を示している
。

【００３５】 本発明のコードを、上記の従来技術の範疇に含まれない他の形式のコード、さ
らに具体的には、応力除去が施された既存の（２＋６）構成のコードと比較した
。表２は、その結果を示している。

【００３６】

【表２】

【００３７】 応力除去された（２＋６）構成のコードは、良好なラバー侵入と、コード単体
とラバーに埋め込まれた状態の両方において良好な伸びを示すが、応力除去を行
っても圧縮性は改善されずむしろ低下する。

【００３８】 応力除去された４×２構成のＥコードは、良好なラバー侵入、コード単体とラ
バーに埋め込まれた状態の両方における良好な伸び、および良好な圧縮性を示し
ている。しかし、コード単体とラバーに埋め込まれた状態における伸びは、本発
明による５×０.３８構成の疎充填タイプのコードの各状態における伸びよりも 小さい。

【００３９】 本発明者らによれば、これは、４×２構成のＥコードに引張荷重が付加された
とき、そのコードのフィラメント間に点接触が生じることによる。

【００４０】 本発明によるスチールコードの補足的な利点を以下に述べる。特殊なタイヤ設
計として、保護プライを、赤道面に関して−５゜から＋５゜の範囲の角度で螺旋
状に数回巻かれた単一のスチールコードによって補強する場合がある（これは、
所定の長さを有する複数のスチールコードを互いに約１５゜から３０゜の範囲の
角度で交差させて隣接させる通常のベルトプライやブレーカプライとは異なって
いる）。この保護プライを加硫するときに、かなり大きな変形が保護プライの特
に縁部に生じる。このような変形を、本発明によるスチールコードに準じる、ラ
バーに埋め込まれた状態において必要な伸びを有するスチールコードを用いるこ
とによって、容易に緩和させることができる。

【００４１】 パーライト組織のスチールフィラメントの代りにマルテンサイト組織のスチー
ルフィラメントを用いたコードについても本発明者らは実験を行ったが、その結
果、少なくとも５％の破断点における全伸びを得るのは困難であり、また、仮に
スチールコード単体の状態において高い伸びが得られたとしても、この伸びはコ
ードがエラストマー中で加硫されるとかなり低下することが判明した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リッペンス，イヴァン ベルギー国、ベー 8570 ヴィヒテ、ア ー・ローデンバッハストラート ２ (72)発明者 メールシャウト，ディルク ベルギー国、ベー 8710 ウィールスベ ケ、ヘルニューウェンストラート ４ Ｆターム(参考） 3B153 AA06 AA17 AA50 BB01 CC52 FF16 GG01 GG07 GG40 【要約の続き】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤ中の保護プライを強化するのに適したスチールコード
   （１０）において、 前記スチールコードをラバーに埋め込んだ状態で圧縮したときの不安定点にお
   ける変形率ｗ_kが少なくとも３％であり、前記スチールコードはパーライト組織 を有する複数のスチールフィラメントを有し、 前記スチールコードを、ラバーに埋め込んだ状態での破断点における全伸びが
   ３．５％よりも大きくなるように応力除去した ことを特徴とするスチールコード。
2. 【請求項２】 前記スチールコードは複数のスチールフィラメントを有し、 前記スチールコードは、付加される引張荷重が増大しても個々のスチールフィ
   ラメント間には線接触のみしか生じないようなコード構造を有している ことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
3. 【請求項３】 前記スチールコードは３本ないし６本のスチールフィラメン
   トからなり、 全ての前記スチールフィラメントがコード長さに沿って互いに線接触するよう
   に稠密充填された比較対象としての緻密コードの（光学的に測定された）直径よ
   りも、前記スチールコードの光学的に測定された直径の方が実質的に大きくなる
   ように前記スチールフィラメントが予成形される ことを特徴とする請求項１または２に記載のスチールコード。
4. 【請求項４】 前記フィラメントの直径は０．３０ｍｍよりも大きいことを
   特徴とする請求項２または３に記載のスチールコード。
5. 【請求項５】 前記スチールコードは５本のフィラメントからなることを特
   徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のスチールコード。
6. 【請求項６】 前記スチールコードは１０ｍｍよりも大きい縒りピッチを有
   していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のスチールコード
   。