JP2005002518A

JP2005002518A - Steel cord for rubber reinforcement and pneumatic radial tire

Info

Publication number: JP2005002518A
Application number: JP2003168930A
Authority: JP
Inventors: Masanori Aoyama; 正憲青山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel cord for rubber reinforcement which satisfies all properties of fatigue resistance, cutting resistance and corrosion resistance and further improved in durability and a pneumatic radial tire using the steel cord as a reinforcing material. <P>SOLUTION: The steel cord for rubber reinforcement is composed of a core strand 2 having two or more layers-twisted structure and a sheath strand 1 surrounding the core strand 2. The twist structure of the sheath strand 1 is represented by the formula n×m. The relationship between a diameter d1 of the sheath strand 1 and a diameter d2 of the core strand 2 is preferably represented by the formula d2≥d1. The elongation E1 which results in fracture of the sheath strand 1 is preferably represented by the formula E1≥1.5 (%). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤ等のゴム補強材として使用されるゴム補強用スチールコードおよびこのゴム補強用スチールコードを補強材として用いた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両の発達によりタイヤに対する要求も、より高速高荷重の耐久性が求められるようになってきている。特に、鉱山車両等は悪路を高荷重で走破するために、補強用スチールコードに対しても、曲げ、圧縮等の入力に対する耐疲労性、外傷による耐カット性、および外傷からの耐腐食性に基づく耐久性をさらに向上させることが求められている。
【０００３】
従来、かかる車両用のタイヤの補強用スチールコードは、高い強力が必要とされることから、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせたストランドを更に撚り合わせた複撚り構造のスチールコードが広く使用されており、例えば、図７に示すような、１２本のフィラメントからなるコンパクト構造のストランド７本を撚り合わせた７×（１×１２）＋１構造のスチールコード等が知られている。
【０００４】
その他にも、例えば、従来の７×（ｎ＋ｍ）に代表される複撚りコードとして、特許文献１や特許文献２記載のスチールコードを挙げることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５０−２９８５５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開平６−２４０５９０号公報（特許請求の範囲等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車両等の補強目的に使用される従来の複撚り構造のスチールコードでは、曲げ、圧縮疲労入力による素線の破断が、中立軸から離れたシースストランド内で発生することが知られている。かかる曲げ、圧縮疲労性を改善するには、コード径を小径化し中立軸に対し、圧縮−引張の歪差を小さくすることが有効であるが、このようにするとスチールコードの耐カット性の低下を招くことになる。
【０００７】
一方、従来の７×（ｎ＋ｍ）に代表される複撚りコードは耐カット性に優れた効果を奏するものの、耐腐食性に劣るものであった。
【０００８】
すなわち、従来の複撚り構造のスチールコードでは曲げ、圧縮に対する耐疲労性、外傷による耐カット性、および外傷からの耐腐食性を両立させることは困難な課題の１つであった。そこで本発明の目的は、これら耐疲労性、耐カット性および耐腐食性を両立させ、これまで以上に耐久性を向上させたゴム補強用スチールコードおよび該スチールコードを補強材として用いた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、コアストランドとその周囲のシースストランドとからなる特定構造のスチールコードの、シースストランドの撚り構造を所定の範囲内とすることにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のゴム補強用のスチールコードは、２層以上の層撚り構造を有するコアストランドと、該コアストランドを囲むシースストランドとからなり、該シースストランドの撚り構造がｎ×ｍで表されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一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、該カーカスのクラウン部をベルト層で補強した空気入りラジアルタイヤであって、該カーカスおよび／またはベルト層を構成するコードに前記ゴム補強用スチールコードが適用されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明のゴム補強用スチールコードにおいては、真円性の良好な、２層以上の層撚り構造を有するコアストランドを用いる。真円性の良好なストランドの、２層以上の層撚り構造としては、３＋９、３＋９＋１５等を挙げることができる。
【００１３】
かかるコアストランドの素線径は、好ましくは０．１７〜０．３５ｍｍであり、また撚りピッチは、好ましくは５〜２０ｍｍである。さらに、撚り方向は、好ましくは各層同方向である。
【００１４】
このコアストランドを囲むシースストランドは、ｎ×ｍで表される撚り構造を有する。シースストランドの撚り構造をｎ×ｍとすることにより、コード内部へのゴム浸透性を確保することができる。また、シースストランドをｎ×ｍ構造とすることにより高い伸びを実現でき、コード径を小径化することなく、曲げ、圧縮入力に対し耐疲労性を改善することができる。ｎ×ｍの撚り構造の好適例としては、３×３、４×４等を挙げることができる。
【００１５】
また、シースストランドの破断に至る伸度Ｅ１は次式、
Ｅ１≧１．５（％）
で表される関係を満たすことが好ましく、より好ましくは、次式、
３．５≧Ｅ１≧１．５（％）
で表される関係を満足するようにする。この伸度Ｅ１が１．５％未満の場合、曲げ、圧縮に対する耐疲労性が大幅に低下することになる。一方、３．５％を超えると耐疲労性の向上効果はもはやそれ以上は得られず、コストの面から好ましくなくなる。
【００１６】
かかるシースストランドの素線径は、好ましくは０．１７〜０．３ｍｍであり、また、撚りピッチは、好ましくは３〜１８ｍｍである。さらに、シースストランドの好適本数は６〜８本であり、撚り方向は、好ましくはシースとコード同方向である。
【００１７】
また、本発明のゴム補強用スチールコードにおいては、シースストランドの直径ｄ１とコアストランドの直径ｄ２との関係が次式、
ｄ２≧ｄ１
で表されることが好ましい。これにより、コアストランドに対してもゴム浸透性を確保することができ、結果として、スチールコード全体の耐腐食性を良好に確することができる。
【００１８】
さらに、シースストランドの撚り方向は、コアストランドの最外層の撚り方向と同方向であることが好ましい。
【００１９】
本発明のゴム補強用スチールコードは、上述のように従来の複撚り構造のスチールコードに比べ、耐疲労性、耐カット性および耐腐食性が向上しているために、例えば、従来の複撚り構造のスチールコードの代わりに、このコードの複数本を互いに平行に引き揃えてゴムシートに埋設してなるプライをカーカスおよび／またはベルト層に適用した空気入りラジアルタイヤは、耐久性が大幅に改善されることになる。よって、本発明の空気入りラジアルタイヤは、図示はしないが、一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、該カーカスのクラウン部をベルト層で補強した空気入りラジアルタイヤの、カーカスおよび／またはベルト層に、上述の本発明のゴム補強用スチールコードが適用されている。
【００２０】
【実施例】
次に本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
下記の表１に示すコード構造等に従う各種スチールコードを試作した。なお、表１に示すスチールコードのうち、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるコアストランド２の周囲に、３×３の撚り構造のシースストランド１を６本撚り合わせ、さらに１本のスパイラルフィラメント３を巻き付けた構造のスチールコード（実施例１、３、６、７）の断面構造を図１に示す。
【００２１】
また、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるコアストランド１２の周囲に、４×４の撚り構造のシースストランド１１を６本撚り合わせ、さらに１本のスパイラルフィラメント１３を巻き付けた構造のスチールコード（実施例２）の断面構造を図２に示す。
【００２２】
さらに、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるコアストランド２２の周囲に、３×３の撚り構造のシースストランド２１を８本撚り合わせ、さらに１本のスパイラルフィラメント２３を巻き付けた構造のスチールコード（実施例４）の断面構造を図３に示す。
【００２３】
さらにまた、３本のコアフィラメントと９本のシースフィラメントとからなるコアストランド３２の周囲に、３×３の撚り構造のシースストランド３１を６本撚り合わせ、さらに１本のスパイラルフィラメント３３を巻き付けた構造のスチールコード（実施例５）の断面構造を図４に示す。
【００２４】
さらにまた、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるコアストランド４２の周囲に、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるシースストランド４１を６本撚り合わせ、さらに１本のスパイラルフィラメント４３を巻き付けた構造のスチールコード（比較例１）の断面構造を図５に示す。
【００２５】
さらにまた、３本のコアフィラメントと９本の内側シースフィラメントと１５本の外側シースフィラメントとからなるスチールコード５２の周囲に、シースストランドを設けず、直接１本のスパイラルフィラメント５３を巻き付けた構造のスチールコード（比較例２）の断面構造を図６に示す。
【００２６】
これら試作スチールコードのシースストランドについて、ＪＩＳＧ３５１０の「スチールタイヤコード試験法」に定める６．４項の「切断荷重」の測定法に基づき、その切断に至るまでの伸び率Ｅ１（％）を測定した。
【００２７】
また、試作スチールコードの耐カット性、圧縮疲労性および耐腐食性を以下のようにして測定し、評価した。
耐カット性：１０００Ｎの張力下で、各試作スチールコードに対し、５００ｍｍの高さから３ｋｇのカット試験用の刃を自由落下させることにより室内衝撃試験を実施し、破断無しの場合を○、破断有りの場合を×とした。
圧縮疲労性：直径２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱状ゴムの中心に各試作スチールコードを配したゴム・スチールコード複合体を作製して、このゴム・スチールコード複合体を軸を垂直にして立て、圧縮量２ｍｍ（圧縮歪み４％）、周波数８Ｈｚの条件下で５０万回繰り返し入力を与えて、シースストランド１本あたりに発生する素線切れの割合を求めた。
耐腐食性：湿度１００％、温度７５℃にて４日間放置することにより湿熱劣化試験を実施した後、コアストランドのゴム被覆率（％）を求めた。
得られた結果を下記の表１中に併記する。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のゴム補強用スチールコードによれば、耐疲労性、耐カット性および耐腐食性を両立させ、これまで以上に耐久性の向上を図ることができる。よって、このゴム補強用スチールコードを補強材として用いた空気入りラジアルタイヤは優れた耐久性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、３、６、７のスチールコードの断面図である。
【図２】実施例２のスチールコードの断面図である。
【図３】実施例４のスチールコードの断面図である。
【図４】実施例５のスチールコードの断面図である。
【図５】比較例１のスチールコードの断面図である。
【図６】比較例２のスチールコードの断面図である。
【図７】従来例のスチールコードの断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１シースストランド
２，１２，２２，３２，４２コアストランド
３，１３，２３，３３，４３，５３スパイラルフィラメント
５０スチールコード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber reinforcing steel cord used as a rubber reinforcing material for a pneumatic tire or the like and a pneumatic radial tire using the rubber reinforcing steel cord as a reinforcing material.
[0002]
[Prior art]
Today, with the development of vehicles, the demand for tires is also demanded for durability at higher speeds and higher loads. In particular, since mining vehicles run on rough roads with high loads, even for reinforcing steel cords, fatigue resistance to inputs such as bending and compression, cut resistance due to trauma, and corrosion resistance from trauma There is a need to further improve the durability based on.
[0003]
Conventionally, steel cords for reinforcing such tires for vehicles require high strength, and therefore, steel cords having a multi-twist structure in which strands obtained by twisting a plurality of steel filaments are further twisted are widely used. For example, as shown in FIG. 7, a steel cord having a 7 × (1 × 12) +1 structure in which seven strands of a compact structure composed of 12 filaments are twisted is known.
[0004]
In addition, for example, steel cords described in Patent Document 1 and Patent Document 2 can be given as conventional double-twisted cords represented by 7 × (n + m).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 50-29855 (claims, etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-6-240590 (Claims etc.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a steel cord having a conventional double twist structure used for the purpose of reinforcement of vehicles and the like, it is known that the breakage of the wire due to bending and compression fatigue input occurs in the sheath strand away from the neutral shaft. In order to improve such bending and compression fatigue properties, it is effective to reduce the cord diameter and reduce the compression-tensile strain difference with respect to the neutral shaft, but this will reduce the cut resistance of the steel cord. Will be invited.
[0007]
On the other hand, the conventional double twisted cord represented by 7 × (n + m) is inferior in corrosion resistance although it has an effect of excellent cut resistance.
[0008]
That is, in the conventional steel cord having a double twist structure, it is one of difficult problems to achieve both fatigue resistance against bending and compression, cut resistance due to external damage, and corrosion resistance from external damage. Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel cord for reinforcing rubber having both fatigue resistance, cut resistance and corrosion resistance, and improved durability more than before, and a pneumatic using the steel cord as a reinforcing material. It is to provide a radial tire.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made the above object by setting the twisted structure of the sheath strand of the steel cord having a specific structure composed of the core strand and the surrounding sheath strand within a predetermined range. The present invention has been completed.
[0010]
That is, the steel cord for reinforcing rubber of the present invention comprises a core strand having a layer twist structure of two or more layers and a sheath strand surrounding the core strand, and the twist structure of the sheath strand is represented by n × m. It is characterized by that.
[0011]
The pneumatic radial tire of the present invention is a pneumatic radial tire in which a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions is used as a skeleton, and a crown portion of the carcass is reinforced with a belt layer, and the carcass and / or The rubber reinforcing steel cord is applied to a cord constituting the belt layer.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
In the steel cord for rubber reinforcement of the present invention, a core strand having a two or more layer twist structure with good roundness is used. Examples of the twisted structure of two or more layers of a strand having good roundness include 3 + 9, 3 + 9 + 15, and the like.
[0013]
The strand diameter of the core strand is preferably 0.17 to 0.35 mm, and the twist pitch is preferably 5 to 20 mm. Furthermore, the twist direction is preferably the same direction for each layer.
[0014]
The sheath strand surrounding the core strand has a twisted structure represented by n × m. By setting the twisted structure of the sheath strand to nxm, rubber permeability into the inside of the cord can be ensured. Further, by making the sheath strand have an nxm structure, high elongation can be realized, and fatigue resistance can be improved against bending and compression input without reducing the cord diameter. Preferable examples of the n × m twist structure include 3 × 3, 4 × 4, and the like.
[0015]
Further, the elongation E1 leading to the breakage of the sheath strand is expressed by the following equation:
E1 ≧ 1.5 (%)
It is preferable to satisfy the relationship represented by:
3.5 ≧ E1 ≧ 1.5 (%)
To satisfy the relationship expressed by When the elongation E1 is less than 1.5%, the fatigue resistance against bending and compression is significantly reduced. On the other hand, if it exceeds 3.5%, the effect of improving fatigue resistance can no longer be obtained, which is not preferable from the viewpoint of cost.
[0016]
The strand diameter of such a sheath strand is preferably 0.17 to 0.3 mm, and the twist pitch is preferably 3 to 18 mm. Furthermore, the preferred number of sheath strands is 6-8, and the twist direction is preferably the same direction as the sheath and cord.
[0017]
Moreover, in the steel cord for rubber reinforcement of the present invention, the relationship between the diameter d1 of the sheath strand and the diameter d2 of the core strand is expressed by the following formula:
d2 ≧ d1
It is preferable to be represented by Thereby, rubber permeability can be ensured even for the core strand, and as a result, the corrosion resistance of the entire steel cord can be ensured satisfactorily.
[0018]
Furthermore, the twist direction of the sheath strand is preferably the same direction as the twist direction of the outermost layer of the core strand.
[0019]
As described above, the steel cord for reinforcing rubber of the present invention has improved fatigue resistance, cut resistance and corrosion resistance as compared with a steel cord having a conventional double twist structure. Pneumatic radial tires with a ply made by arranging multiple cords in parallel with each other and embedding them in a rubber sheet instead of a steel cord with a structure applied to the carcass and / or belt layer have greatly improved durability. Will be. Therefore, the pneumatic radial tire of the present invention is not illustrated, but the carcass and pneumatic tire of the pneumatic radial tire in which a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions is used as a skeleton and the crown portion of the carcass is reinforced by a belt layer. The rubber reinforcing steel cord of the present invention described above is applied to the belt layer.
[0020]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples.
Various steel cords according to the cord structure shown in Table 1 below were produced. Of the steel cords shown in Table 1, a sheath strand 1 having a 3 × 3 twist structure around a core strand 2 composed of three core filaments, nine inner sheath filaments and fifteen outer sheath filaments. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a steel cord (Examples 1, 3, 6, and 7) having a structure in which six are twisted and one spiral filament 3 is wound.
[0021]
In addition, six sheath strands 11 having a 4 × 4 twist structure are twisted around the core strand 12 composed of three core filaments, nine inner sheath filaments, and fifteen outer sheath filaments. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a steel cord (Example 2) having a structure in which the spiral filament 13 is wound.
[0022]
Further, eight sheath strands 21 having a 3 × 3 twisted structure are twisted around the core strand 22 composed of three core filaments, nine inner sheath filaments, and fifteen outer sheath filaments. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a steel cord (Example 4) having a structure in which the spiral filament 23 is wound.
[0023]
Furthermore, six sheath strands 31 having a 3 × 3 twisted structure were twisted around the core strand 32 composed of three core filaments and nine sheath filaments, and one spiral filament 33 was wound around the core strand 32. FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a steel cord having a structure (Example 5).
[0024]
Further, around the core strand 42 composed of three core filaments, nine inner sheath filaments and fifteen outer sheath filaments, there are three core filaments, nine inner sheath filaments and fifteen outer sheaths. FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a steel cord (Comparative Example 1) having a structure in which six sheath strands 41 made of filaments are twisted and one spiral filament 43 is wound.
[0025]
In addition, a structure in which one spiral filament 53 is directly wound around a steel cord 52 composed of three core filaments, nine inner sheath filaments, and fifteen outer sheath filaments without providing a sheath strand. The cross-sectional structure of the steel cord (Comparative Example 2) is shown in FIG.
[0026]
For these prototype steel cord sheath strands, the elongation E1 (%) until the cutting was measured based on the measurement method of “cutting load” in Section 6.4 defined in “steel tire cord test method” of JIS G3510. did.
[0027]
In addition, the cut resistance, compression fatigue resistance and corrosion resistance of the prototype steel cord were measured and evaluated as follows.
Cut resistance: Under a tension of 1000 N, each experimental steel cord was subjected to an indoor impact test by freely dropping a 3 kg blade for cutting from a height of 500 mm. When there was, it was set as x.
Compression fatigue resistance: A rubber-steel cord composite in which each trial steel cord is arranged in the center of a cylindrical rubber having a diameter of 25 mm and a length of 50 mm is manufactured, and this rubber-steel cord composite is set up with its axis vertical. An input was repeatedly given 500,000 times under the conditions of a compression amount of 2 mm (compression strain of 4%) and a frequency of 8 Hz, and the rate of wire breakage generated per sheath strand was determined.
Corrosion resistance: A wet heat deterioration test was carried out by leaving it to stand for 4 days at a humidity of 100% and a temperature of 75 ° C., and the rubber coverage (%) of the core strand was determined.
The obtained results are also shown in Table 1 below.
[0028]
[Table 1]

[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the steel cord for reinforcing rubber of the present invention, it is possible to achieve both fatigue resistance, cut resistance and corrosion resistance, and to improve durability more than ever. Therefore, a pneumatic radial tire using this rubber reinforcing steel cord as a reinforcing material exhibits excellent durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of steel cords of Examples 1, 3, 6, and 7. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a steel cord of Example 2.
3 is a cross-sectional view of a steel cord of Example 4. FIG.
4 is a cross-sectional view of a steel cord of Example 5. FIG.
5 is a cross-sectional view of a steel cord of Comparative Example 1. FIG.
6 is a cross-sectional view of a steel cord of Comparative Example 2. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional steel cord.
[Explanation of symbols]
1, 11, 21, 31, 41

Sheath strand

2, 12, 22, 32, 42

Core strand

3, 13, 23, 33, 43, 53 Spiral filament 50 Steel cord

Claims

For reinforcing a rubber with a double twist structure comprising a core strand having a layer twist structure of two or more layers and a sheath strand surrounding the core strand, wherein the twist structure of the sheath strand is represented by nxm Steel cord.

The relationship between the diameter d1 of the sheath strand and the diameter d2 of the core strand is the following formula:
d2 ≧ d1
The steel cord for rubber reinforcement according to claim 1 represented by:

The elongation E1 leading to the breaking of the sheath strand is expressed by the following formula:
E1 ≧ 1.5 (%)
A steel cord for reinforcing rubber according to claim 1 or 2, represented by:

The steel cord for reinforcing rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein the layer twist structure of the core strand is represented by 3 + 9 or 3 + 9 + 15.

The steel cord for rubber reinforcement according to any one of claims 1 to 4, wherein the sheath structure of the sheath strand is represented by 3x3 or 4x4.

A pneumatic radial tire in which a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions is used as a skeleton, and a crown portion of the carcass is reinforced with a belt layer, and the cord constituting the carcass and / or the belt layer is defined in claim 1. 5. A pneumatic radial tire, wherein the steel cord for rubber reinforcement according to any one of 5 is applied.