JP2004068213A - ゴム物品補強用スチールコードと空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】コード径が太い場合でも、コードの外郭形状を十分に保持することができるとともに、ラッピングフィラメントに起因する設備の耐摩耗寿命特性を向上させることのできるゴム物品補強用スチールコードと、高い耐荷重性能を有する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム物品補強用スチールコード１０の構造を、複数のストランド１４を撚り合わせて成る撚りコード１５と、この撚りコードの形状を保持するように、上記撚りコード１５の外周に沿って巻き付けられた、２本のラッピングフィラメント１６，１６とから構成し、上記ラッピングフィラメント１６，１６を、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けることにより、各ラッピングフィラメント１６，１６のらせん角度を大きくとることができるようにした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールラジアルタイヤの骨格部材などに使用される、複数本のフィラメントを撚り合わせて形成されたゴム物品補強用スチールコードと、空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用スチールラジアルタイヤの骨格部材などに使用されるスチールコードは、タイヤにかかる大きな荷重を安全に支えるため、１本当たりの破断強度を大きくとる必要がある。スチールコードの破断強度を大きくとるためには、一般に、コードの直径（コードを内包する外接円の直径）を太くする必要がある。
また、屈曲変形の著しい使用環境で用いられるタイヤの骨格部材として要求される基本特性の一つとして、耐疲労に強いことが必要である。この耐疲労性を向上させる手段としては、細い線径のフィラメントを多数本使用する必要がある。
スチールコードを設計する場合の基本構造としては、上記の点や、他の要求特性を考慮して、１本または複数本のコアフィラメントの周りに、複数本のシースフィラメントを１層ないし２層撚り合わせて成る層撚り構造、更にこれらをストランドとして複数本準備し、１×ｎの単撚り構造、あるいは、１＋ｎの層撚り構造に撚り合わせる複撚り構造などが挙げられる。
また、耐圧縮特性からの要請や、切断時のバラケ防止などタイヤ製造現場における作業性からの要請などによって、上記スチールコードのなかには、その外周にラッピングフィラメントをスパイラル状に巻付けてあるものもある。
上記ラッピングフィラメントは通常１本の素線から構成されており、耐圧縮特性の確保や切断時のバラケ防止等の作業性などを確保できるようにそのピッチが決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、コードの破断強度を大きくとるためにコードの直径を太くし、耐疲労性を向上させるために細い線径のフィラメントを多数本使用した場合、コード径が太くなるほどコードを構成するフィラメント本数を増加させる必要がある。一方、他性能の確保の目的やスチールコードの製造上の限界として、フィラメントやストランドの形付けが１００％できない場合、切断時にはコードのバラケが生じてしまうが、この力は、コード径が太く素線本数が多いほど強くなる。また、ラッピングフィラメントの拘束力はピッチを短くするほど密に巻かれ強くなるため、コード径が太くなるほどラッピングフィラメントを密に短ピッチで巻く必要が生じる。
ところで、上記ラッピングフィラメントはスパイラル状に巻付けてあるが、らせんの特徴として、らせん半径が大きいほど、また、ピッチが短いほど、らせん軸を法線とする平面とらせんの接線とのなす角（らせん角）が小さくなる傾向がある。つまり、上記のように、破断強度向上などの要請からスチールコードの径が太くなるにつれて、ラッピングフィラメントのらせん角は小さくなる。
らせん角が小さいということは、コードにらせん状に巻付いているラッピングフィラメントの中心軸上にある一点における接線をらせん軸方向（スチールコードの長手方向）成分とそれに直交する成分に分解した場合に、コードの長手方向と直交する成分が増加することになる。つまり、スチールコードの径が太くなり、ラッピングフィラメントを密に巻くことによって、そのラッピングフィラメントは、径が細いコードのそれと比べて長手方向に直交する方向を向く度合が必然的に強くなってしまう。
一般的に、スチールコードは径が太くなるほど重量が重く、剛性が高くて曲げにくく、切断作業も難しくなるなど、製造現場での作業性は悪くなる方向にあるが、これに加えて、ラッピングフィラメントがコード長手方向に直行する度合が強くなると、コードをタイヤの原材料として設備に流したとき、ガイドを通過するときの抵抗が大きくなったり、次々と繰り返される接触でヤスリのようにガイド類等の設備を削って寿命を早めたり、最悪の場合には、引っかかりが原因でラッピングフィラメント自体がずれたり断線したりして、製品に不良を発生させるなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、コード径が太い場合でも、コードの外郭形状を十分に保持することができるとともに、ラッピングフィラメントに起因する設備の耐摩耗寿命特性を向上させることのできるゴム物品補強用スチールコードと、高い耐荷重性能を有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、コード径が太くなるにつれてラッピングフィラメントの本数を増やして、ラッピングフィラメントのらせん角度を大きくする、すなわち、ラッピングフィラメントがコードの長手方向に直交する方向を向く度合を小さくすることにより、上記目的を達成しうることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、撚りコードの周囲に複数本のラッピングフィラメントを巻付けて成るゴム物品補強用スチールコードであって、上記複数本のラッピングフィラメントを、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のゴム物品補強用スチールコードにおいて、ラッピングフィラメントを除いたスチールコードの直径を２．０ｍｍ以上としたものである。
また、請求項３に記載の発明は、ベルト層やプライなどの補強部材にスチールコードを使用した空気入りタイヤであって、上記補強部材を構成するスチールコードとして請求項１または請求項２に記載のゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの一例を示す図で、図２はこのゴム物品補強用スチールコードに使用されるストランドの構成を示す図である。本発明のゴム物品補強用スチールコード１０は、３本のコアフィラメント１１ｓから成るストランドコア１１の周りに９本のシースフィラメント１２ｓを撚り合わせて成る第１のシース層１２と、上記第１のシース層１２の外側に設けられた、１５本のシースフィラメント１３ｓを撚り合わせて成る第２のシース層１３とから成るストランド１４を７本撚り合わせて成る撚りコード１５と、この撚りコード１５の外郭形状を保持するように、上記撚りコード１５の外周に沿って巻付けられた、２本のラッピングフィラメント１６、１６とから構成される。なお、上記構成のスチールコード１０は、コードとしては７×（３＋９＋１５）＋２のコード構造となる。
また、上記ゴム物品補強用スチールコード１０をタイヤの骨格部品として使用する場合には、ストランド１４を構成するフィラメント１１ｓ，１２ｓ等のスチールフィラメントの線径としては、０．１５ｍｍ〜０．６０ｍｍの範囲のものを、１種または複数種使用する。
【０００８】
また、本実施の形態においては、図１（ｂ）に示すように、上記２本のラッピングフィラメント１６，１６を、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けるようにしている。一般に、ラッピングフィラメント１６の本数をＮ本とすると、これらを同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けた場合には、隣り合うラッピングフィラメントの間隔を従来のラッピングフィラメントが１本の場合と等しくすると、ラッピングフィラメントのピッチを従来のＮ倍のピッチにすることができる。したがって、各ラッピングフィラメントのらせん角度を大きくとることができるので、ラッピングフィラメントがコード長手方向に直交する方向を向く度合を弱くすることができる。これにより、例えば、生産設備のガイドに対して比較的滑らかに接触通過することができるようになるので、設備の耐摩耗寿命特性を向上させることが可能となる。
また、上記構成のゴム物品補強用スチールコード１０は、ラッピングフィラメントに起因するタイヤ生産工程での不良を低減することができるので、これを空気入りタイヤの補強部材を構成するスチールコードとして用いることにより、高い耐荷重性能を有する空気入りタイヤを効率よく製造することができる。
なお、本発明を適用するスチールコード１０の線径としては、特に、ラッピングフィラメントを除いたスチールコードの直径を２．０ｍｍ以上のものが望ましい。すなわち、スチールコード１０の直径が２．０ｍｍよりも細い場合には、コードが軽く、形付けが容易でしなやかであるので、細いラッピングフィラメントを比較的大きならせん角で使用できるため、本例のように、複数本のラッピングフィラメントを用いるまでもない。
【０００９】
このように、実施の形態によれば、ゴム物品補強用スチールコード１０の構造を、複数のストランド１４を撚り合わせて成る撚りコード１５と、この撚りコードの形状を保持するように、上記撚りコード１５の外周に沿って巻付けられた、２本のラッピングフィラメント１６，１６とから構成し、上記ラッピングフィラメント１６，１６を、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けるようにしたので、ラッピングフィラメントの巻付け密度から発揮される耐バラケ性等の機能を従来と同等にしたままで、ピッチを大きくとることができるので、各ラッピングフィラメント１６，１６のらせん角度を大きくとることができ、ラッピングフィラメントがコード長手方向に直交する方向を向く度合を弱くすることができる。したがって、生産設備のガイド等に対して比較的滑らかに接触通過することができるので、設備の耐摩耗寿命特性を改善することができ、かつ、設備ガイドとの引っかかりに起因するスチールコードの品質不良を低減し、結果として、タイヤ製品の不良発生を減少させることができる。
【００１０】
なお、上記実施の形態では、７×（３＋９＋１５）＋２の構造を有するスチールコード１０について説明したが、本発明のスチールコードのコード構造はこれに限るものではなく、例えば、図３に示すような、撚りコード２５の周囲に３本のラッピングフィラメント２６を巻付けて成る１２×（３＋９＋１３）＋３のコード構造を有するスチールコード２０のように、撚りコードに複数本のラッピングフィラメントを、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けた構造であればよい。
また、撚りコードに巻付けるラッピングフィラメントの本数は、適用するゴム製品の要求性能によって適宜決定されるもので、一般には、上記のように、コード径が太くなるにつれて本数を増やすことが望ましく、これにより、ピッチを長くできるので、ガイド抵抗等を低減することができる。但し、形状保持が目的で、荷重負担の寄与を積極的に求めない場合には、本数が少ない方が製造上有利である。
【００１１】
＜実施例＞
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。
図１及び、以下の表１に示すような、２本のラッピングフィラメントを有するスチールコード１０（実施例１）と、図４（ａ），（ｂ）及び以下の表１に示すような、撚りコード５５が上記実施例１の撚りコード１５と同一で、ラッピングフィラメント５６が１本である従来のスチールコード５０（比較例１）を作製し、これらのスチールコード１０，５０の生産設備への影響を調べる実験を行った。その結果を表１に併せて記す。
なお、実験の方法としては、図６に示すような、スチールコードにテンションをかけるための、平行配置された上，下一対の鉄製のロール３１，３２間に１本のスチールコード１０（５０）を挟み、これをゆっくりと約１ｍ引き抜く際のコードテンションを張力計測器３３を用いて測定した。上記鉄製のロール３１，３２の直径は１５ｃｍであり、上側のロール３１は自由に回転でき、下側のロール３２はブレーキをかけて回転できない条件で測定を行った。引き抜き時には、上記スチールコード１０（５０）には上側のロール３１の自重（８．５ｋｇ）が作用するので、固定されている下側のロール３２と、スチールコード１０（５０）との間には摩擦が生じるため、この時発生する力（ロール引出し抵抗最大値）を測定することにより、実際の生産設備でのガイド類に及ぼすラッピングフィラメントの悪影響を推定することができる。
【表１】

また、図３（ａ），（ｂ）及び、以下の表２に示すような、コード径が太く、３本のラッピングフィラメント２６を有するスチールコード２０（実施例２）と、図５（ａ），（ｂ）及び以下の表２に示すような、撚りコード６５が実施例２の撚りコード２５と同一で、ラッピングフィラメント６６が１本である従来構造のスチールコード６０（比較例２）を作製し、同様の実験を行った結果を以下の表２に示す。
【表２】

上記表１及び表２から明らかなように、ラッピングフィラメントのピッチが長く、したがって、らせん角度の大きな本発明のコード（実施例１，２）では、従来のコードである比較例１，２に比べてロール引出し抵抗最大値が抑制されており、ロール３１，３２を通過する際の摩擦力が大幅に低下していることが確認された。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撚りコードの周囲に複数本のラッピングフィラメントを巻付けて成るゴム物品補強用スチールコードにおいて、上記複数本のラッピングフィラメントを、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けた構造としたので、ラッピングフィラメントの巻付け密度から発揮される耐バラケ性など機能を同等に保持したまま、ピッチを倍または数倍にできる。したがって、ラッピング回転数が同じ場合、スチールコードの生産性を向上させることができる。また、ラッピングフィラメントに起因するガイド通過時の抵抗を減少させることができるので、設備の耐摩耗寿命特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの構成を示す図である。
【図２】ストランドの構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの他の構成を示す図である。
【図４】従来のゴム物品補強用スチールコードの構成を示す図である。
【図５】従来のゴム物品補強用スチールコードの構成を示す図である。
【図６】スチールコードの摩擦力を評価するための実験設備に概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０　ゴム物品補強用スチールコード、１１　ストランドコア、
１１ｓ　コアフィラメント、１２　第１のシース層、
１２ｓ　シースフィラメント、１３　第２のシース層、
１３ｓ　シースフィラメント、１４　ストランド、１５，２５　撚りコード、
１６，２６　ラッピングフィラメント、
５０，６０　従来のスチールコード、
５５，６５　撚りコード、５６，６６　ラッピングフィラメント。

Claims (3)

1. 撚りコードの周囲に複数本のラッピングフィラメントを巻付けて成るスチールコードであって、上記複数本のラッピングフィラメントを、同一方向・同一ピッチで、かつ、略等間隔に巻付けたことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
2. ラッピングフィラメントを除いたスチールコードの直径を２．０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 請求項１または請求項２に記載のゴム物品補強用スチールコードを備えたこと特徴とする空気入りタイヤ。

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