JP2005113324A - スチールコード及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ゴム浸透性を高めつつフレッティングの発生を抑えることができ、コード耐久性を向上しうる。
【解決手段】 ２又は３本のコア素線ｆｃからなるコア１１と、それよりも５本多いシース素線ｆｓからなるシース１２との２層撚り構造をなす。コア１１とシース１２の撚り方向を同一とするとともに、コア素線ｆｃの撚り角度をθｃ、撚りピッチをＰｃ、シース素線ｆｓの撚り角度をθｓ、撚りピッチをＰｓとしたとき、以下の式を充足する。
０．８≦θｓ／θｃ≦０．９８
２．０＜Ｐｓ／Ｐｃ≦２．５
【選択図】 図２

Description

本発明は、タイヤのカーカスコードとして好適であり、２層撚り構造におけるコアとシースとの間の撚りピッチの比及び撚り角度の比を適正化することにより耐久性を向上したスチールコード及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りラジアルタイヤ、特にトラック・バス用などの重荷重用ラジアルタイヤのカーカスコードとして、例えば２＋７、３＋８、３＋９、３＋９＋１等の層撚り構造のものが採用されている。

そして近年、このような層撚り構造のスチールコードにおいて、コード強力及びコード内へのゴム浸透性を確保しながら耐久性を向上させるために、ラッピング素線を除外するとともに、コアとシースとの撚り方向を同一とした２＋７、３＋８の２層撚り構造が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

このものは、シース素線の本数を、コアの廻りに配設しうる最大本数よりも１本減じているため、シース素線間にゴムが浸透しうる間隙を確保しながら、素線本数を最大限に高めることができる。又コアとシースの撚り方向を互いに同一としたことにより、コア素線とシース素線との間の接触圧を低減しうるとともに、前記間隙から浸透するゴムによりシース素線同士の接触を抑制し、かつラッピング素線の除外によりラッピング素線とシース素線との接触を抑制しうる。即ち、コア素線及びシース素線の双方のフレッティングを低減でき、摩耗による疲労やメッキ剥離による腐食疲労等を抑えうるなどコード耐久性を向上しうる。

しかし近年の空気入りタイヤの高性能化に伴い、前記スチールコードにおいても、前記コード耐久性のさらなる向上が望まれている。
特公平４−４１６３号公報 特開平１１−２８９０６号公報

そこで本発明は、コアとシースとの撚り方向を同一とした２＋７、３＋８の２層撚り構造において、前記コア素線とシース素線との撚り角度の比、及び撚りピッチの比を特定することを基本として、ゴム浸透性を高めつつ、フレッティングの発生をより抑えることができ、耐摩耗疲労性や耐腐食疲労性を高めコード耐久性をさらに向上しうるスチールコード及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、２又は３本のコア素線を撚り合わせてなるコアと、前記コア素線よりも５本多いシース素線を前記コアの廻りで撚り合わせたシースとからなり、
前記コア素線の撚り方向と前記シース素線の撚り方向とを同一とするとともに、前記コア素線の撚り角度θｃとシース素線の撚り角度θｓとの撚り角度比θｓ／θｃは０．８０以上かつ０．９８以下、しかも前記コア素線の撚りピッチＰｃとシース素線の撚りピッチＰｓとの撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃは、２．０より大かつ２．５以下としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記コア素線の撚り角度θｃは８°以上かつ１６°以下、かつ前記シース素線の撚り角度θｓは７°以上かつ１５°以下であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記コア素線の撚りピッチＰｃは４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下、かつ前記シース素線の撚りピッチＰｓは１０ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下であることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記コア素線とシース素線とは、線径同一であることを特徴としている。

又請求項５の発明は、空気入りタイヤであって、前記請求項１〜４に記載のスチールコードをカーカスコードとして用いたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、ゴム浸透性を高めつつ、フレッティングの発生をより抑えることができ、耐摩耗疲労性や耐腐食疲労性を高めコード耐久性をさらに向上しうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明のスチールコードをカーカスコードとして採用した重荷重用の空気入りタイヤを例示する子午断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを少なくとも具えて構成される。

前記ベルト層７は、ベルトコードを用いた２枚以上（重荷重用タイヤの場合は３枚以上）のベルトプライから形成される。本例では、ベルト層７が、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列した半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列した第２〜４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとの４枚構造の場合を例示している。このベルトプライ７Ａ〜７Ｄは、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重置されることにより、ベルト剛性を高めトレッド部２をタガ効果を有して補強している。

又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。該カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。又、このプライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方に向かってのびる断面三角形状のビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強される。

そして本実施形態では、前記カーカスコードに、本発明に係るスチールコード１０を採用している。このスチールコード１０は、図２、３に示すように、２又は３本のコア素線ｆｃを撚り合わせてなるコア１１と、前記コア素線ｆｃよりも５本多いシース素線ｆｓをコア１１の廻りで撚り合わせたシース１２とからなる、２＋７構造、或いは３＋８構造の２層撚りコードであって、前記コア素線ｆｃの撚り方向と前記シース素線ｆｓの撚り方向とを互いに同一としている。

ここで、コア素線ｆｃの本数ｎを２又は３本とした理由は、２本が撚り合わせの最小本数だからであり、又最大本数を３本としたのは、４本以上になるとコア１１内の空洞部の断面積が過大となり、タイヤのカット傷から浸入する水分による腐食伝播が早まる傾向にあるからである。

又コア１１の廻りに配設できるシース素線ｆｓの最大本数はｎ＋６本であるが、係る場合には、シース素線ｆｓ、ｆｓ間の間隙が狭すぎてコード内へのゴムの浸透を不十分とする。従って、本実施形態のスチールコード１０では、これよりも１本少ないｎ＋５本とし、シース素線ｆｓ、ｆｓ間にゴム浸透に必要な間隙ｇを確保しながら、素線本数を最大限に高めている。又この間隙ｇから浸透するゴムによって、シース素線ｆｓ同士のフレッティングが防止されるとともに、このゴムによりシース素線ｆｓが拘束される結果、そのバラケを抑制でき、ラッピング素線を除外することも可能となる。なおラッピング素線の除外によって、ラッピング素線とシース素線ｆｓとのフレッティングが防止される。

又前記コア１１とシース１２との撚り方向を同一としたことにより、コア素線ｆｃとシース素線ｆｓとの間の交差角が小さくなり、相互の接触圧が低減される。その結果、コア素線ｆｃとシース素線ｆｓとの摩耗が減じ、該摩耗による疲労やメッキ剥離による腐食疲労等が抑えられるためコード耐久性を向上しうる。

そして本実施形態のスチールコード１０では、このコード耐久性をさらに向上させるため、
（１）コア素線ｆｃの撚り角度θｃと、シース素線ｆｓの撚り角度θｓとの撚り角度比θｓ／θｃを、０．８０以上かつ０．９８以下に設定するとともに、
（２）コア素線ｆｃの撚りピッチＰｃと、シース素線ｆｓの撚りピッチＰｓとの撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃを２．０より大かつ２．５以下に設定している。

なお、前記撚り角度θは、図２に示すように、コードの軸方向に対する素線ｆの傾き角度であって、撚りピッチＰとの間には以下の関係がある。式中の符号Ｄｃはコア１１の直径、Ｄｓはシース１２の直径を意味する。
tan θｃ＝π・Ｄｃ／Ｐｃ
tan θｓ＝π・Ｄｓ／Ｐｓ

ここで、従来的なコードでは、引張荷重時におけるコア素線ｆｃとシース素線ｆｓとの応力負担を均衡化して強力利用率を高めるために、シース素線ｆｓの撚りピッチＰｓをコア素線ｆｃの撚りピッチＰｃの２．０倍とし、コア素線ｆｃの撚り角度θｃとシース素線ｆｓの撚り角度θｓとを略等しく設定している。

しかし本発明者の研究の結果、素線ｆｃ、ｆｓの応力負担を敢えて不均衡化し、撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃを従来よりも高く設定することにより、コード耐久性を向上しうることを究明しえた。

これは、コア１１とシース１２との撚り方向を同一とした場合には、どうしてもシース素線ｆｓが、コア素線ｆｃ、ｆｃ間の凹み部に落ち込みやすくなり、ゴムが浸透しうるスペースが不足するとともに、又前記間隙ｇを減じて前記スペースへのゴム浸透性を損ねるといった問題が生じる。そしてこのことが、シース素線ｆｓの本数をｎ＋５本としたこと及び撚り方向を同一としたことによるフレッティング抑制効果を不十分なものとしていると推測される。

そこで、撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃを２．０を越えて増加させると、シース素線ｆｓのコア素線ｆｃ、ｆｃ間への落ち込みを防止する効果が大巾に高まり、コード内に充分な量のゴムを浸透させることができる。このとき、コア素線ｆｃとシース素線ｆｓとの間の交差角の増加を招くが、撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃが２．５以下の範囲では、交差角の増加よる不利よりも前記ゴム浸透性の向上によりメリットの方が大きく、全体としてフレッティング抑制効果をより高く発揮することが可能となる。

なお撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃの増加に伴い、シース素線ｆｓへの応力負担が高まるなど強力利用率の低下傾向となる。しかし、撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃが２．５以下の範囲では、強力利用率の低下によるコード強力の低下は顕著ではなく、従って、総合的にコード耐久性を向上することができるのである。

なお前記撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃが２．５を越えると、ゴム浸透性のさらなる向上が見込めなくなる反面、コア素線ｆｃとシース素線ｆｓとの間の交差角が過大となって相互の摩耗が著しく上昇する。またシース素線ｆｓへの応力負担率が過大となってコード強力が低下する。その結果、コード耐久性の向上効果が達成されなくなる。また、撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃが２．０未満の場合にも、シース素線ｆｓのコア素線ｆｃ、ｆｃ間への落ち込みが確実に抑制されないため、ゴム浸透が不十分となり、同様にコード耐久性の向上効果が達成されなくなる。このような観点から、前記撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃは、好ましくは２．１以上かつ２．４以下の範囲とするのが望ましい。

このとき、前記撚り角度比θｓ／θｃを、０．８０以上かつ０．９８以下に設定することも重要であり、０．８０を下回るとシース素線ｆｃへの応力負担が過大となってコード強力が低減し、シース素線ｆｓに破断が集中するなど、コード耐久性の向上効果が得られない。逆に、撚り角度比θｓ／θｃが０．９８を上回ると、ゴム浸透性の低下を招く。このような観点から、前記撚り角度θｓ／θｃは、好ましくは０．８５以上かつ０．９５以下の範囲とするのが望ましい。

また前記スチールコード１０では、コア素線ｆｃの撚り角度θｃを８°以上かつ１６°以下、シース素線ｆｓの撚り角度θｓを７°以上かつ１５°以下、コア素線ｆｃの撚りピッチＰｃを４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下、及びシース素線ｆｓの撚りピッチＰｓを１０ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下に設定するのが好ましい。これは、前記撚り角度θｃが１６°より大、撚り角度θｓが１５°より大、撚りピッチＰｃが４ｍｍより小、及び撚りピッチＰｓが１０ｍｍより小のとき、コードの引張り弾性率が過小となって補強効果を充分に発揮することが難しく、又撚り数の増加に伴ってコードの製造効率を低下させるからである。逆に前記撚り角度θｃが８°より小、撚り角度θｓが７°より小、撚りピッチＰｃが９ｍｍより大、及び撚りピッチＰｓが１５ｍｍより大のとき、コードの柔軟性が損なわれ、かつ曲げ変形が繰り返し作用した際に破断しやすくなるなど曲げ疲労性の低下を招く。

なおコア素線ｆｃ及びシース素線ｆｓの線径は、使用するコードとしての要求強度との関係で設定されるが、重荷重用タイヤのカーカスコードの場合、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲が好ましく、０．１５ｍｍ未満であると、細すぎてコード強力の点で不利となり、逆に０．３０ｍｍをこえると、曲げ疲労性の点で不利となる。このとき素線ｆｃ、ｆｓは、互いに同径であるのが好ましく、これによって伸線工程を共通化できコードを経済的に製造することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、前記スチールコード１０は、カーカスコードの他、ベルトコード、或いはビード補強用の補強コードとしても採用でき、さらにはタイヤ以外のゴム物品の補強コードとしても採用しうるなど、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認すべく、表１の仕様で試作したスチールコードをカーカスコードとして用いた重荷重用タイヤ（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を作成し、前記スチールコードのゴム浸透性、及び走行後の錆発生、強度保持性、耐フレッティング性をテストした。
なお表１以外のカーカス、ベルト層の仕様は、以下の如く同一である。
・ベルト層
プライ数：４枚、
コード：３＋８＋１３×０．２３（スチール）、
コード角：＋６５度／＋２０度／−２０度／−２０度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
・カーカス
プライ数：１枚、
コード：表１に記載、
コード角：９０度、
コード打込み数：表１に記載、

（１）ゴム浸透性；
試供タイヤからカーカスコードをトッピングゴムが付着した状態で取り出し、その表面からできる限りゴムを除去した後、コード断面からナイフを入れて、隣り合う２本のシース素線を除去する。そして、除去された２本のシース素線とコア素線との間に形成されている空隙にゴムが完全に充墳されている部分の長さを約１０ｃｍに亘って測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長さに対する比率をもってゴム浸透率とした。表１の値は１０本のコードにおける平均値である。

（２）走行後の錆発生：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体してカーカスコードの錆の発生状況を観察して比較例１を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど錆の発生が少なく良好である。

（３）走行後の強度保持率：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体してカーカスコードを取り出し、走行前のコードの強度（破断強度）を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。表１の値は１０本のコードにおける平均値である。

（４）耐フレッティング性：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体してカーカスコードを取り出し、シース素線のフレッティング量を顕微鏡で観察した。評価は、フレッティングが無い状態を５点、フレッティング量が素線径の１／２まで達したもの０点として採点し、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。

表の如く実施例のコードは、ゴム浸透性に優れるため錆発生を抑えることができ、また耐フレッティング性の向上により強度保持率を高く確保しうるなど、コード耐久性を向上しうるのが確認できる。

本発明のスチールコードをカーカスコードとして用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 スチールコードの斜視図である。 スチールコードの断面図である。

符号の説明

１０ スチールコード
１１ コア
１２ シース
ｆｃ コア素線
ｆｓ シース素線

Claims (5)

1. ２又は３本のコア素線を撚り合わせてなるコアと、前記コア素線よりも５本多いシース素線を前記コアの廻りで撚り合わせたシースとからなり、
   前記コア素線の撚り方向と前記シース素線の撚り方向とを同一とするとともに、前記コア素線の撚り角度θｃとシース素線の撚り角度θｓとの撚り角度比θｓ／θｃは０．８０（指示書の１．２５の逆数）以上かつ０．９８（指示書の１．０３逆数）以下、しかも前記コア素線の撚りピッチＰｃとシース素線の撚りピッチＰｓとの撚りピッチ比Ｐｓ／Ｐｃは、２．０より大かつ２．５以下としたことを特徴とするスチールコード。
2. 前記コア素線の撚り角度θｃは８°以上かつ１６°以下、かつ前記シース素線の撚り角度θｓは７°以上かつ１５°以下であることを特徴とする請求項１記載のスチールコード。
3. 前記コア素線の撚りピッチＰｃは４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下、かつ前記シース素線の撚りピッチＰｓは１０ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のスチールコード。
4. 前記コア素線とシース素線とは、線径同一であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスチールコード。
5. 請求項１〜４に記載のスチールコードをカーカスコードとして用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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