JP2002088668A - 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】 コード自体の耐疲労強度及びタイヤとしての
セパレーション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】 Ｎ本のワイヤＷを含む１×Ｎ撚り構造の
スチールコードにおいて、Ｎ本のワイヤＷに囲まれたコ
ード中央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１１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、１×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、コード自体の
耐疲労強度及びタイヤとしてのセパレーション耐久性を
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】乗用車用及び重荷重用ラジアルタイヤの
ベルト部は、道路踏面に近いため走行時に釘などの貫通
物による障害を受けやすく、この部分から外界の水分が
進入し、スチールコードを腐食し、その結果として、コ
ードの破断や水分によるゴムとの接着性の低下に起因し
てセパレーションを起こしやすい。また、サイド補強部
は、ベルト部に比べて損傷の頻度は少ないものの、縁堰
等に車両が乗り上げた場合にコードに達するカット傷が
生じると、上記と同様なコード破断やセパレーションを
起こすことがある。

【０００３】このような欠点を補うため、スチールコー
ド構造の検討が行われ、スチールコードに中空部が生じ
ないような構造を取ることが一般化されている。即ち、
スチールコードの中空部にそれを取り巻くマトリックス
ゴムが進入し、コード中空部を埋めてしまうような構造
が適用されている。

【０００４】この目的に合ったスチールコードとして、
従来、２種類のものが採用されている。１つは所謂オー
プンコード構造と呼ばれるもので、コードを意識的に甘
く撚り、スチール素線（ワイヤ）同士の隙間を確保し、
タイヤが加硫される工程で低粘度化した未加硫ゴムをコ
ード中空部に進入させることにより、製品となったタイ
ヤ中のスチールコードに中空部を生じさせない構造であ
る。例えば、１×５撚り構造のオープン構造等が代表的
な例である。もう１つは少数（１〜２本）のスチール素
線（ワイヤ）からなるコアの廻りに外側素線をつるまき
状に巻き付けたコード構造にすることにより、全ての素
線間に容易にゴムが浸透可能な構造としたもので、２＋
２撚り構造などが代表的な例である。

【０００５】しかしながら、上記スチールコードはゴム
を浸透させる点では大きな効果を持つことが分かってい
るが、それぞれ次のような欠点を抱えている。

【０００６】オープンコードは、素線間の隙間を作るた
めに撚りを甘くしているが、そのため製品となったタイ
ヤ中のスチールコードは引張り応力が加わるとタイトに
撚られたスチールコードよりも伸びやすい。特に、高荷
重や高速で走行した場合にはワイヤに大きな応力が負荷
されてコードが変形しやすい。これにより、タイヤの外
周が停止時より大きく成長し、この変形がベルト層間の
セパレーションを助長し、タイヤとしての耐久性を低下
させるのである。

【０００７】また、オープンコードは加硫時に低粘度化
したゴムが流動してコード中空部を埋めるが、タイヤ構
成部材への圧延時や成形時においてはゴムが十分に中空
部を満たすことはなく、この部分は大きな空洞となって
いる。この空洞はタイトに撚られたコードよりも大き
い。そのため、加硫時において上記空洞に存在する空気
がゴムの進入によって追い出されるが、行き場を失った
空気は加硫の進行が遅い部分に追い込まれ、そこに大き
なボイドを形成する。このボイドは加硫圧力で消滅する
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
効率を低下させる。

【０００８】一方、２＋２撚り構造に代表されるゴム浸
透構造は、ゴムが浸透する通路を確保するため断面構造
が不規則なものとなる。本来、コードを構成するスチー
ル素線は同心円状に綺麗に配列されることが好ましく、
それによりタイヤが走行に伴う変形を受けたときに素線
表面に生じる歪みを最も均一にすることができる。とこ
ろが、不規則な断面構造を有するスチールコードは特定
の素線に大きな表面歪みを生じさせるので、タイヤに大
きな負担がかかったときにコード破断を生じやすい。ま
た、このようなスチールコードはタイヤ構成部材への圧
延段階や成形段階では素線の隙間にゴムが十分に浸透せ
ず、オープンコードほどではないが、加硫時にボイドを
形成するので、加硫エネルギー効率が良くない。

【０００９】つまり、タイヤ用スチールコードは、タイ
ヤ構成部材への圧延段階や成形段階で既にコード中空部
がゴムで満たされ、且つ綺麗な同心円状の断面構造を有
し、更には素線間の隙間が小さく走行時の変形が少ない
ものが、ベルト部材やサイド補強部材に用いるスチール
コードとして理想的なのである。

【００１０】このようなスチールコードを得るために、
マトリックスゴムと同種のゴムを有機溶剤に溶解させ、
その中にコードを浸漬し、若干撚りを解くようにコード
を捩って内部に液状になったゴム溶解物を満たし、しか
る後に残存する溶媒を気化させて中空部を埋める方法も
提案されているが、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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コー
ド自体の耐疲労強度及びタイヤとしてのセパレーション
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。

【００１２】

【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、Ｎ本のワイヤを
含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードにおいて、前記Ｎ
本のワイヤに囲まれたコード中央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。

【００１３】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、Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚
り構造のスチールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに
囲まれたコード中央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。

【００１４】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、コード中央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、所謂オープンコード構造とは異なってコードの撚
りを多くすることができる。その結果、ワイヤ間の隙間
が小さくなるため、荷重負荷時のコード変形を小さく
し、タイヤ走行に伴うベルト部材等の外周成長を抑え、
タイヤとしてのセパレーション耐久性を向上することが
できる。

【００１５】また、スチールコードの断面形状が同心円
状になり、特定のワイヤ表面に大きな歪みが発生しにく
いので、タイヤのベルト部材やサイド補強部材における
コードの耐疲労強度を向上することができる。

【００１６】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。

【００１７】本発明において、ワイヤの１本当たりの断
面積ｄ、Ｎ本のワイヤへの内接円の断面積Ｄ₁ 、Ｎ本の
ワイヤ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 ＜Ｘ＜Ｄ₂ −（ｄ×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。

【００１８】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ベルト部材及びサイド
補強部材の少なくとも１つを用いたことを特徴とするも
のである。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は本発明の実施形態からなるラジアル
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、サイドウォー
ル部２からビード部３にわたる領域にはカーカス層４に
沿って延在するサイド補強層６（サイド補強部材）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。

【００２１】上記ラジアルタイヤにおいて、ベルト部材
及びサイド補強部材には、Ｎ本のワイヤを含む１×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。

【００２２】図２及び図３はそれぞれ上記１×Ｎ撚り構
造のスチールコードを示すものである。図２及び図３に
示すように、このスチールコードは、Ｎ本のワイヤＷを
互いに密着する程度にタイトに撚り合わせた１×Ｎ撚り
構造を有している。そして、Ｎ本のワイヤに囲まれたコ
ード中央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１１が充填されている。

【００２３】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。

【００２４】第１に、ワイヤ間の隙間が小さくなるた
め、荷重負荷時のコード変形を小さくし、タイヤ走行に
伴うベルト部材等の外周成長を抑え、タイヤとしてのセ
パレーション耐久性を向上することができる。

【００２５】第２に、スチールコードの断面形状が同心
円状になり、特定のワイヤ表面に大きな歪みが発生しに
くいので、タイヤのベルト部材やサイド補強部材におけ
るコードの耐疲労強度を向上することができる。

【００２６】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。

【００２７】ここで、ワイヤＷの１本当たりの断面積を
ｄ（ｍｍ² ）とし、Ｎ本のワイヤＷへの内接円Ｓ₁ の断
面積をＤ₁ （ｍｍ² ）とし、Ｎ本のワイヤＷ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（ｍｍ² ）は下式（１）を満足するように設定すべ
きである。

【００２８】 Ｄ₁ ＜Ｘ＜Ｄ₂ −（ｄ×Ｎ） ・・・（１） 即ち、コード中央の空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、コード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、コア射
出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、コード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、コード外側
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、コード
中央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。

【００２９】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。

【００３０】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、無芯の１
×Ｎ撚り構造であれば、撚り合わせ直前にコード中央の
空間へ未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラストマー配合
物を射出注入するなどの方法が良い。また、これら充填
物をコード中央の空間へ案内するために、該空間より細
径の有機繊維等のガイドコードを使用し、このガイドコ
ードに充填物を被覆するようにしても良い。或いは、常
温で加工可能な強度を有し、かつ加硫温度で塑性変形す
る熱可塑性エラストマー配合物を選択すれば、熱可塑性
エラストマー配合物からなるコード空間断面積相当の太
さの糸を芯材として、該芯材の廻りにＮ本のワイヤを撚
り合わせることができる。

【００３１】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。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例１〜８及び従来例１〜２のス
チールコードをベルト部材に用いてタイヤサイズ１９５
／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを製作し、下記の方法に
より、耐ベルトセパレーション、耐ベルトコード折れ、
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。

【００３３】但し、従来例１は１×６×０．２５のオー
プンコード構造であり、従来例２は２＋２×０．２８の
撚り構造であり、実施例１〜８は１×６×０．２５で図
２の如くタイトな撚り構造である。実施例１〜８のスチ
ールコードにおいて、Ｄ₁ ＝０．０４９ｍｍ² ，Ｄ₂ −
（ｄ×Ｎ）＝０．１４８ｍｍ² である。また、実施例１
〜５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６〜８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。

【００３４】耐ベルトセパレーション：耐ベルトセパレ
ーションの代用特性として、高速耐久性を評価した。即
ち、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用いて、Ｊ
ＩＳ−Ｄ４２３０のＪＩＳ高速耐久性試験終了後、３０
分毎に１０ｋｍ／ｈずつ加速してタイヤが破壊するまで
試験を続行し、その走行距離を測定した。評価結果は、
従来タイヤ１を１００とする指数にて示した。この指数
値が大きいほど耐ベルトセパレーションが良好であるこ
とを意味する。

【００３５】耐ベルトコード折れ：ＪＡＴＭＡイヤーブ
ック（２０００年度版）に記載の標準リムで最大荷重を
負荷し、ａ＝２０ｍとしたレムニースケート曲線ｒ＝ａ
√ｃｏｓ２θをトレースし、旋回中の最大横加速度を１
Ｇとする条件で１０００回の旋回を行う試験を実施し、
その試験後にベルト層のコードに生じた折損本数を測定
した。

【００３６】加硫圧力の低減効果：グリーンタイヤを１
５ｋｇ／ｃｍ² の圧力で加硫し、加硫済タイヤのベルト
層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。

【００３７】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巻解き作業性を評価し
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。

【００３８】

【表１】

【００３９】この表１から判るように、本発明の実施例
１〜８はいずれも従来例１（オープンコード構造）に比
べて耐ベルトセパレーション及び耐ベルトコード折れに
ついて良好な結果が得られ、しかもボイドの発生が少な
かった。特に、被覆断面積Ｘが０．０４９〜０．１４８
ｍｍ² の範囲にある実施例１〜３，６については顕著な
作用効果が得られた。なお、従来例２（２＋２撚り構
造）では多くのベルトコード折れが生じていた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｎ
本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードにお
いて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコード中央の空間に
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、コード自体の耐疲労強度及びタイヤとして
のセパレーション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ができる。

【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。

【図３】本発明の他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 ５ ビードコア ６ サイド補強層（サイド補強部材） ７ ベルト層（ベルト部材） １１ 充填物 Ｗ ワイヤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のス
   チールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコ
   ード中央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Ｎ本のワイヤへの内接円の断面積Ｄ₁ 、前記Ｎ本のワ
   イヤ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 ＜Ｘ＜Ｄ₂ −（ｄ×
   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】 Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のス
   チールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコ
   ード中央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Ｎ本のワイヤへの内接円の断面積Ｄ₁ 、前記Ｎ本のワ
   イヤ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 ＜Ｘ＜Ｄ
   ₂ −（ｄ×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ベルト部材及びサ
   イド補強部材の少なくとも１つを用いたラジアルタイ
   ヤ。