JP2002088667A - タイヤ用スチールコード及びラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ製品完成後の耐蝕性及び耐久性を向上
すると共に、タイヤ加硫時のエネルギー効率を改善する
ことを可能にしたタイヤ用スチールコード及びラジアル
タイヤを提供する。 【解決手段】 ｍ本のワイヤＷを含むコア１１と、ｎ本
のワイヤＷを含むシース１２とからなるｍ＋ｎ撚り構造
のスチールコードにおいて、コア１１とシース１２との
間の空間に未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラストマー
配合物からなる充填物１３を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ｍ＋ｎ撚り構造の
タイヤ用スチールコード及び該スチールコードを用いた
ラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ製品完
成後の耐蝕性及び耐久性を向上すると共に、タイヤ加硫
時のエネルギー効率を改善するようにしたタイヤ用スチ
ールコード及びラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】重荷重用ラジアルタイヤのカーカス層
（カーカス部材）、ビード補強層（フィニッシング部
材）、一部のベルト層（ベルト部材）には、ｍ本のワイ
ヤを含むコアとｎ本のワイヤを含むシースとからなるｍ
＋ｎ撚り構造を有するスチールコード又はこれにラッピ
ングワイヤを巻回したスチールコード等が使用されてい
る。これら部材にはタイヤ走行に伴って激しい屈曲変形
が与えられる。そのため、スチールコードの素線（ワイ
ヤ）は、その直径が通常のベルト用コードより細い０．
１５〜０．２２ｍｍ程度であり、しかも屈曲により各素
線表面に発生する歪みを出来るだけ小さく且つ均一にす
るため、そのコード構成として素線が蜜に且つ同心円状
に配列された断面形状を有するものが選ばれることが一
般的である。

【０００３】これらの構造のスチールコードは、その断
面形状に起因して最外層シース部における素線間の隙間
が小さくなるため、ゴム被覆工程や加硫工程において被
覆ゴムがコアとシースとの間の空間部を満たすことがで
きず、製品タイヤになってもこの部分が空洞として残存
する。そして、この空洞は空気や水分を含む空気や水分
の通り道となるのである。

【０００４】タイヤ内部又はタイヤ表皮から拡散浸透し
た水分、或いはタイヤ外層のカット傷から浸透した水分
は、タイヤラジアル方向に配列されたカーカスコード中
を自由に動き廻り、コードとゴムとの接着性を低下さ
せ、また著しい場合にはコードそのものを腐食して劣化
させる。これに伴い、カーカスペリフェリーで最も歪み
の大きな部分からゴムとコードとの接着剥離やコード破
断が発生し、重大なタイヤ故障の原因になる。

【０００５】また、加硫中にはゴム配合物からガスが発
生するが、コアとシースとの間の空洞はガスの通り道と
なり、そのガスが比較的加硫の遅いカーカス端部に噴出
し、この部分に大きなボイドを形成する。このボイドは
加硫の進行と共に消滅して行くが、ボイドを完全に消滅
させるためには加硫時に必要以上に大きな圧力を与える
ことが必要となり、エネルギーコストを大幅に増大させ
る。

【０００６】以上の如く、従来の方法ではボイドを消滅
させるためだけにエネルギーロス、生産性の低下、余剰
の設備などの無駄が生じている。これら無駄を省くに
は、スチールコードをタイヤ構成部材に圧延する前の撚
り線の段階で中空部のエアを除去することが有効であ
る。

【０００７】スチールコードの中空部のエアを除去する
手段として、加硫ゴム紐や有機繊維等の芯材をコード芯
部に予め挿入することが考えられるが、この方法では芯
材と撚り線を覆うマトリックスゴムとの界面強度が低く
なるので、繰り返し歪みを受けると界面部分に剥離を生
じ、コード近傍にクラックを形成し、製品の欠陥に繋が
る恐れがある。

【０００８】また、マトリックスゴムを有機溶剤に溶解
させ、その中にコードを浸漬することで中空部を埋める
方法も考えられるが、近年の環境問題に照らして、生産
工程での溶剤の使用は好ましくない。しかも、この方法
は浸漬後、溶剤を気化して乾燥させるのに長時間を要
し、生産性を著しく阻害する。

【０００９】更に、スチールコードの素線数を通常より
少なくし、断面非対称の撚り線構造を形成することで中
空部へのゴムの進入を容易にする方法では、製品タイヤ
の屈曲疲労性が低下し、スチールコードの使用個所によ
っては好ましくない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、タイ
ヤ製品完成後の耐蝕性及び耐久性を向上すると共に、タ
イヤ加硫時のエネルギー効率を改善することを可能にし
たタイヤ用スチールコード及びラジアルタイヤを提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のタイヤ用スチールコードは、ｍ本のワイヤを
含むコアとｎ本のワイヤを含むシースとからなるｍ＋ｎ
撚り構造のスチールコードにおいて、前記コアと前記シ
ースとの間の空間に未加硫ゴム配合物を充填したことを
特徴とするものである。

【００１２】上記目的を達成するための本発明の他のタ
イヤ用スチールコードは、ｍ本のワイヤを含むコアとｎ
本のワイヤを含むシースとからなるｍ＋ｎ撚り構造のス
チールコードにおいて、前記コアと前記シースとの間の
空間に熱可塑性エラストマー配合物を充填したことを特
徴とするものである。

【００１３】このようにタイヤ構成部材への圧延前のコ
ードの段階で、コアとシースとの間の空間に未加硫ゴム
配合物又は熱可塑性エラストマー配合物を満たしておく
ことにより、スチールコード自体に構造的に中空部が存
在しないので、タイヤ製品完成後の耐蝕性を向上するこ
とができる。

【００１４】また、充填物として未加硫ゴム配合物又は
熱可塑性エラストマー配合物を使用するため、スチール
コードを覆うマトリックスゴムとの界面強度が高く、繰
り返し歪みを受けても剥離を生じることはなく、その結
果、コード付近におけるクラックの形成を防止し、製品
タイヤでの欠陥を生じ難くすることができる。

【００１５】更に、スチールコード自体に構造的に中空
部が存在しないので、これを用いたタイヤを加硫すると
きの圧力を低下させて加硫エネルギー効率を改善するこ
とができる。

【００１６】本発明において、ワイヤの１本当たりの断
面積ｄ、コアへの外接円の断面積Ｄ ₁ 、シースへの外接
円の断面積Ｄ₂ に対して、未加硫ゴム配合物又は熱可塑
性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘが、Ｄ₁ −
（ｄ×ｍ）＜Ｘ＜Ｄ₂ −〔ｄ×（ｍ＋ｎ）〕の範囲にあ
ることが好ましい。この被覆断面積Ｘが上記関係を満足
することにより、スチールコードの中空部に未加硫ゴム
配合物又は熱可塑性エラストマー配合物を過不足なく充
填した状態にすることができる。

【００１７】また、本発明のラジアルタイヤは、上記ス
チールコードをゴム被覆してなるカーカス部材、フィニ
ッシング部材及びベルト部材の少なくとも１つを用いた
ことを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について添付
の図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の実施形態からなる重荷重用
ラジアルタイヤを示すものである。図１において、１は
トレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部であ
る。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４（カ
ーカス部材）が装架され、そのタイヤ幅方向端部がビー
ドコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられて
いる。また、ビード部３にはビードコア５を包み込むよ
うにカーカス層４に沿ってタイヤ内側から外側に延在す
るビード補強層６（フィニッシング部材）が埋設されて
いる。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には
複数のベルト層７（ベルト部材）が埋設されている。

【００２０】上記重荷重用ラジアルタイヤにおいて、カ
ーカス部材、フィニッシング部材及びベルト部材には、
ｍ本のワイヤを含むコアとｎ本のワイヤを含むシースと
からなるｍ＋ｎ撚り構造のスチールコードを複数本引き
揃えてマトリックスゴムで被覆したものが使用されてい
る。

【００２１】図２は上記ｍ＋ｎ撚り構造のスチールコー
ドを示すものである。図２に示すように、このスチール
コードは、ｍ本のワイヤＷを含むコア１１と、ｎ本のワ
イヤＷを含むシース１２とからなるｍ＋ｎ撚り構造を有
している。そして、コア１１とシース１２との間の空間
には未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラストマー配合物
からなる充填物１３が充填されている。

【００２２】このようにスチールコードの撚り合わせ構
造の中空部を未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラストマ
ー配合物で埋めることにより、以下の作用効果を得るこ
とができる。

【００２３】第１に、スチールコード自体に構造的に中
空部が存在しないので、タイヤ製品完成後の耐蝕性を向
上することができる。

【００２４】第２に、充填物として未加硫ゴム配合物又
は熱可塑性エラストマー配合物を使用するため、スチー
ルコードを覆うマトリックスゴムとの界面強度が高く、
繰り返し歪みを受けても剥離を生じることはなく、その
結果、コード付近におけるクラックの形成を防止し、製
品タイヤでの欠陥を生じ難くすることができる。

【００２５】第３に、スチールコード自体に構造的に中
空部が存在しないので、これを用いたタイヤを加硫する
ときの圧力を低下させて加硫エネルギー効率を改善する
ことができる。

【００２６】ここで、ワイヤＷの１本当たりの断面積を
ｄ（ｍｍ² ）とし、コア１１への外接円Ｓ₁ の断面積を
Ｄ₁ （ｍｍ² ）とし、シース１２への外接円Ｓ₂ の断面
積をＤ₂ （ｍｍ² ）としたとき、未加硫ゴム配合物又は
熱可塑性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘ（ｍｍ
² ）は下式（１）を満足するように設定すべきである。

【００２７】 Ｄ₁ −（ｄ×ｍ）＜Ｘ＜Ｄ₂ −〔ｄ×（ｍ＋ｎ）〕 ・・・（１） 即ち、コアとシースとの間を満たす充填物がスチールコ
ードを覆うマトリックスゴムと同等の接着性を有してい
れば、シース外側に充填物がはみ出してもコードとマト
リックスゴムとの接着性を阻害することはないが、コア
被覆の加工性等の理由から充填物として接着性に劣るゴ
ム配合物又は熱可塑性エラストマー配合物を用いる場合
は、シース外側にはみ出す量には限界がある。また、た
とえ接着性に問題がない充填物であっても、シース外側
への過剰なはみ出しはコード作製後の巻取り工程でコー
ド同士の密着を起こし、その後のマトリックスゴム被覆
作業を著しく阻害するので、この面からも充填物の量に
は上限が存在する。一方、充填物の量が不足し、コアと
シースとの間の空間を満たすことが出来なければ、十分
な効果が得られないので、充填物の量には下限が存在す
る。

【００２８】そこで、未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エ
ラストマー配合物による被覆断面積Ｘが上記（１）を満
足することにより、スチールコードの中空部に未加硫ゴ
ム配合物又は熱可塑性エラストマー配合物を過不足なく
充填した状態にすることができるのである。

【００２９】なお、上記スチールコードを作製する方法
は、特に限定されるものではないが、例えば、コアの部
分を予め適量の未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラスト
マー配合物で被覆しておき、しかる後にコアの廻りにシ
ース部分のワイヤを撚り合わせるようにすれば良い。

【００３０】本発明において、未加硫ゴム配合物として
は、タイヤ構成部材のマトリックスゴムと同様のものを
用いることができる。特に、スチールコードに対する接
着性を良好にするために、有機酸コバルトに代表される
接着助剤を含むことが好ましい。一方、熱可塑性エラス
トマー配合物としては、熱可塑性樹脂のマトリックス中
にエラストマーが不連続相として分散した構造を有する
ものを用いることが好ましく、熱可塑性樹脂そのもので
あっても良い。

【００３１】

【実施例】本発明の実施例１〜１１及び従来例のスチー
ルコード（３＋９×０．２２＋ｗ）について、下記の方
法により、吸湿による疲労破断寿命の変化、吸湿による
コード・ゴム間の接着性の変化、加硫圧力の低減効果、
コード巻解き作業性をそれぞれ評価し、その結果を表１
に示した。

【００３２】但し、上記スチールコードにおいて、Ｄ₁
−（ｄ×ｍ）＝０．０６２ｍｍ² ，Ｄ₂ −〔ｄ×（ｍ＋
ｎ）〕＝０．２３６ｍｍ² である。実施例１〜７のコー
ド充填物としては天然ゴムを主体とする未加硫ゴム配合
物（Ａ）を用い、実施例８〜１１のコード充填物として
はナイロン樹脂からなるマトリックス中にブチルゴムの
加硫粉末を分散させた熱可塑性エラストマー配合物
（Ｂ）を用いた。

【００３３】吸湿による疲労破断寿命の変化：幅１０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのゴムブロック中に
３本のコードを長手方向に沿って埋め込んで加硫した試
験片を作製し、この試験片をコード端末が露出したま
ま、オーブン中で７０℃×９８％ＲＨの条件で７日間放
置して劣化させた。劣化前後において、試験片を３ロー
ラ疲労試験機に取り付け、ローラ径２５ｍｍ、テンショ
ン２０ｋｇの条件で破断寿命を測定した。そして、劣化
前の破断寿命Ｔ₀ と劣化後の破断寿命Ｔとから寿命低下
指数〔（ｌｏｇＴ／ｌｏｇＴ₀ ）×１００〕を求めた。
この寿命低下指数が大きいほど吸湿による寿命の低下が
少ないことを意味する。

【００３４】吸湿によるコード・ゴム間の接着性の変
化：上記試験片をオーブン中で７０℃×９８％ＲＨの条
件で１４日間放置して劣化させた後、ＡＳＴＭ法に準拠
して引抜テストを実施し、ゴム付率（％）を測定した。
このゴム付率が大きいほど吸湿による接着性の低下が少
ないことを意味する。

【００３５】加硫圧力の低減効果：スチールコードをカ
ーカスコードに使用したグリーンタイヤを成形し、該グ
リーンタイヤを１５ｋｇ／ｃｍ² の圧力で加硫し、加硫
済タイヤのカーカスターンナップ部分におけるボイドの
発生状況を観察した。評価結果は、ボイドが全く存在し
ない場合を「０」で示し、比較的小さいボイドが存在す
る場合を「小」で示し、比較的大きいボイドが存在する
場合を「大」で示した。

【００３６】コード巻解き作業性：スチールコードをク
リールに密に巻き取ったときの作業性を評価した。評価
結果は、作業性に何ら問題がない場合を「○」で示し、
作業性がやや低下した場合を「△」で示し、コード同士
の密着により作業性が大幅に低下した場合を「×」で示
した。

【００３７】

【表１】

【００３８】この表１から判るように、本発明の実施例
１〜１１はいずれも従来例に比べて吸湿による寿命や接
着性の低下が少なく、しかもボイドの発生が少なかっ
た。特に、被覆断面積Ｘが０．０６２〜０．２３６ｍｍ
² の範囲にある実施例１〜４，８〜９については顕著な
作用効果が得られた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ｍ
本のワイヤを含むコアとｎ本のワイヤを含むシースとか
らなるｍ＋ｎ撚り構造のスチールコードにおいて、コア
とシースとの間の空間に未加硫ゴム配合物又は熱可塑性
エラストマー配合物を充填したから、タイヤ製品完成後
の耐蝕性及び耐久性を向上すると共に、タイヤ加硫時の
エネルギー効率を改善することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態からなる重荷重用ラジアルタ
イヤを示す半断面図である。

【図２】本発明の実施形態からなるスチールコードを示
す断面図である。

【符号の説明】

１ トレッド部 ２ サイドウォール部 ３ ビード部 ４ カーカス層（カーカス部材） ５ ビードコア ６ ビード補強層（フィニッシング部材） ７ ベルト層（ベルト部材） １１ コア １２ シース １３ 充填物 Ｗ ワイヤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍ本のワイヤを含むコアとｎ本のワイヤ
   を含むシースとからなるｍ＋ｎ撚り構造のスチールコー
   ドにおいて、前記コアと前記シースとの間の空間に未加
   硫ゴム配合物を充填したタイヤ用スチールコード。
2. 【請求項２】 前記ワイヤの１本当たりの断面積ｄ、前
   記コアへの外接円の断面積Ｄ₁ 、前記シースへの外接円
   の断面積Ｄ₂ に対して、前記未加硫ゴム配合物による被
   覆断面積Ｘが、Ｄ₁ −（ｄ×ｍ）＜Ｘ＜Ｄ₂ −〔ｄ×
   （ｍ＋ｎ）〕の範囲にある請求項１に記載のタイヤ用ス
   チールコード。
3. 【請求項３】 ｍ本のワイヤを含むコアとｎ本のワイヤ
   を含むシースとからなるｍ＋ｎ撚り構造のスチールコー
   ドにおいて、前記コアと前記シースとの間の空間に熱可
   塑性エラストマー配合物を充填したタイヤ用スチールコ
   ード。
4. 【請求項４】 前記ワイヤの１本当たりの断面積ｄ、前
   記コアへの外接円の断面積Ｄ₁ 、前記シースへの外接円
   の断面積Ｄ₂ に対して、前記熱可塑性エラストマー配合
   物による被覆断面積Ｘが、Ｄ₁ −（ｄ×ｍ）＜Ｘ＜Ｄ₂
   −〔ｄ×（ｍ＋ｎ）〕の範囲にある請求項３に記載のタ
   イヤ用スチールコード。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   のスチールコードをゴム被覆してなるカーカス部材、フ
   ィニッシング部材及びベルト部材の少なくとも１つを用
   いたラジアルタイヤ。