JP2005500445A - 高荷重用タイヤのスチールコード構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、高荷重用タイヤのスチールコード構造に関するものであり、スチールコードの芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り方向を互いに異なる方向に形成すると共に、上記芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り周期である撚りピッチを互いに異なるように形成することによって、スチールコードにおける、フィラメントとゴムの接着度およびゴムの浸透性を向上させるものである。特に、本発明に係る構造は、高荷重用タイヤに使用される ３＋８^*ｄ（ＨＴ）スチールコードに適用される。そして、このスチールコードでは、芯線フィラメント撚り方向がＳ方向であり、ストランドフィラメントの撚り方向がＺ方向であり、撚り周期である芯線フィラメントの撚りピッチＣＰとストランドフィラメントの撚りピッチＳＰの比（ＣＰ／ＳＰ）が０．５０〜０．９４であるものが好ましい。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、高荷重用タイヤのスチールコード構造に関するものであり、詳しくは、３＋８^*ｄ（ＨＴ）スチールコードを変形して３^*ｄ_１＋８^*ｄ_２（ＨＴ）構造にし、 芯線フィラメント（filament）とストランドフィラメントの撚り方向を異方向性にし、 撚り周期である撚りピッチを互いに異なるように構成した高荷重用タイヤのスチールコードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイヤの補強材に使用されるスチールコードは、次のようにして製造される。まず、スチールワイヤ（鉄鋼ワイヤ）を強度によって区分し、表面を洗浄し、所望の太さにするための１〜３次の伸線加工を行い、銅と亜鉛の2元素合金である黄銅でメッキをして最終伸線加工し、要求されるスチールフィラメント（鋼鉄コード芯）を製造する。そして、これを必要な構造に撚って最終的なスチールコードを製造する。このとき使用されるスチールワイヤの材質は、ノーマル張力鋼（Normal tensile steel）である炭素含量０．７３％鋼鉄、高張力鋼（ＨＴ，High tensile steel）である炭素含量０．８２５％鋼鉄、超高張力鋼（Ｓ−ＨＴ，Super-high tensile steel）である炭素含量０．９２％鋼鉄であり、使用分野別に区分すれば、一般タイヤのカーカス用にはノーマル張力鋼や高張力鋼が使用され、ベルト用としては高張力鋼や超高張力鋼が使用される。
【０００３】
しかし、高荷重用のタイヤベルトはノーマル張力鋼を使用するのが一般化されており、疲労特性と反復荷重に対する応力分散のためにスチールコードの構造も３＋９＋１５^*ｄ＋Ｗ（ｄ：フィラメントの直径、Ｗ：螺旋形wrap）構造を使用してきたが、最近では強度を増大させ、重量を減少させるために高張力鋼と単純構造を有するスチールコード形状が使用される。
【０００４】
このような単純構造を有するスチールコードの代表的な形状は３＋８^*ｄであって、芯線（スチールコードの内側のコードを意味し、この形状では３に該当）の撚り方向とストランド（スチールコードの外側のコードを意味し、この形状では８に該当）の撚り方向が同一であり、撚りピッチ（twist pitch）が同一なもので、実開平５−１９３９４号公報および特開昭６３−２７５７８８号公報に開示されている。また、芯線とストランドの撚りピッチが異なる技術に関しては、特開平１０−５３９８０号公報および特開平７−１０９６８５号公報に開示されており、芯線とストランドの撚り程度である形付け率（preforming rate）が異なる構造の技術は特開平８−１９９４８７号公報、特開平８−１５８２７４号公報、特開平１０−１３１０６５号公報および特開平８−１７６９７８号公報でそれぞれ開示されている。
【特許文献１】
実開平 ５− １９３９４号公報
【特許文献２】
特開昭６３−２７５７８８号公報
【特許文献３】
特開平１０− ５３９８０号公報
【特許文献４】
特開平 ７−１０９６８５号公報
【特許文献５】
特開平 ８−１９９４８７号公報
【特許文献６】
特開平 ８−１５８２７４号公報
【特許文献７】
特開平１０−１３１０６５号公報
【特許文献８】
特開平 ８−１７６９７８号公報
【０００５】
上記の特許等に開示された技術では、スチールコードの形状、撚り程度、芯線とストランドの撚りピッチを修正し、これにより、スチールコード内部にゴム浸透性を増大させてタイヤとスチルコードの接着度を増大させている。そして、このような構造を備えるタイヤの耐久性は、従来のタイヤに比べてある程度向上していることが知られている。
【０００６】
しかし、上記技術は、主に芯線とストランドの撚りピッチの違いの量と、撚り程度である形付け率によるものであり、接着度の増大には限界がある。特に、接着度向上のために形付け率を過度に与える場合、ゴムを圧延する過程中にコードに掛かる引張力によって形付け率が変化し、効率が低下すると共に加工能力が低減するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、 前述の従来技術の問題点を解消し、ゴムとスチールコードの接着力を一層増大させ得る形状のスチールコードの形状を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の技術的課題を達成するために研究を重ねた結果、本発明者はスチールコードとゴムの接着構造において芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り方向が互いに異なる場合に、ゴム浸透性が優れており、ゴムとの接着が改善されることに着目して、高荷重用タイヤのスチールコード構造を発明した。
【０００９】
本発明に係るスチールコード構造は、芯線フィラメントとストランドフィラメントからなるものであって、芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り方向が異なっており、上記芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り周期である撚りピッチが異なるものである。
【００１０】
以下、本発明を詳しく説明すれば次のとおりである。
本発明は、芯線フィラメントとストランドフィラメントで構成される多様な種類のスチールコードに適用することができる。そして、芯線フィラメントの直径をストランドフィラメントの直径より大きいか同一に形成させると、得られる効果を一層増大させることができるが、このような構造にすると、フィラメントの撚り方向が異なることによって表れ得る問題を解決でき、一層ゴム浸透性を増大させることができる。コード内部へのゴム浸透性は、ゴムとコードとの間の接着性に影響を及ぼし、また、疲労特性およびフィラメント間の摩滅による腐食にも影響するからである。
【００１１】
さらに、芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り方向を異なる方向に形成したり、撚り周期である撚りピッチを異なるように形成したりすると、芯線フィラメントとストランドフィラメントの間に空間部が形成され、ゴムの浸透力が向上し、結果的にゴムとの接着度が向上する。この場合、各フィラメント直径は０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍが好ましい。
【００１２】
本発明では、例えば、近来開発して使用している３＋８^*ｄ（ＨＴ）スチールコードに本発明を適用して、３^*ｄ₁＋８^*ｄ₂ （ＨＴ）構造（ｄ₁＝芯線フィラメントの直径、ｄ₂＝ストランドフィラメントの直径、ｄ_２≧ｄ_１）にすることができる。
【００１３】
本発明では、３＋８^*ｄ（ＨＴ）のスチールコードとフィラメントの数が同一であるが、芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚りの方向が異なっている。具体的には、芯線フィラメントの撚り方向がＳ方向（左巻きネジ方向）であり、ストランドフィラメントの撚り方向がＺ方向（右巻きネジ方向）である。また、撚りピッチも互いに異なるように形成されている。具体的には、「ＣＰ／ＳＰ＝０．５０〜０．９４（ここで、ＣＰ＝芯線フィラメントの撚りピッチ、ＳＰ＝ストランドフィラメントの撚りピッチ）」になるように形成されている。このようにすると、スチールコード内部へのゴム浸透性が高まりタイヤの耐久性が高まる。このとき、使用されるスチールワイヤとしては、炭素含量が０．８２重量％〜０．９２重量％のスチールが好ましく、芯線フィラメントの撚り周期である撚りピッチは６ｍｍ〜１２ｍｍが好ましく、ストランドフィラメントの撚り周期である撚りピッチは１２ｍｍ〜１８ｍｍにするのが好ましい。さらに、タイヤ製造時のゴム圧延過程に影響を及ぼすものであり、撚り程度を表す形付け率は、製造の円滑化と製造後に安定された形状を維持するように、１００％〜１５０％を維持することが好ましい。ここで、形付け率とは、フィラメントを完璧に撚った後の理論的な直径（Ｄ_０）に対して、フィラメントを実際に撚った状態における実際の測定直径（Ｄ_１）を百分率で示した値である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について好適な実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明が適用されたスチールコードにゴムが接着された試験片１と、近来使用されている３＋８^*０．３５（ＨＴ）形状のスチールコードにゴムが接着された試験片２と、従来使用されている３＋９＋１５^*０．２２＋Ｗスチールコードにゴムが接着された試験片３をそれぞれ製作し、ＡＳＴＭＤ２２２９：Ｔ−試験による接着力試験を行い、後掲の表１に示されるような結果を得た。
【００１６】
本発明が適用された試験片１では、他の試験片との比較のために、３^*ｄ₁＋８^*ｄ₂（ＨＴ）のスチールコードを使用し、当該スチールコードでは、芯線フィラメントの直径（ｄ_１）およびストランドフィラメントとして、直径（ｄ_２）が０．３５ｍｍという同一のものを使用し、芯線フィラメントの撚りピッチＣＰとストランドフィラメントの撚りピッチＳＰとが「ＣＰ／ＳＰ＝０．６７」という関係になるように、撚りピッチが相互に異なるようにした。そして、芯線フィラメントの撚り方向は左巻きネジ方向であり、ストランドフィラメントの撚り方向は右巻きネジ方向であり、互いに異方向性を有するものであった。
【００１７】
また、試験片２のストランドフィラメントと芯線フィラメントは、同じ撚り方向であり、０．３５ｍｍという同一の直径０．３５ｍｍを有し、フィラメントの撚りピッチも各々１８ｍｍと、同一の撚りピッチを有するものであった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
上記表１に示されるように、本発明の試験片１は、試験片２および試験片３に比べて、初期接着度、熱劣化性、ゴム浸透性がすべて優れていることが解った。
【００２０】
特に、芯線フィラメントとストランドフィラメントが同数である試験片２との比較から、フィラメントの巻き方向性とフィラメントの撚りピッチ如何によって、初期接着度、熱劣化性、ゴム浸透性において大きな差異が生ずることが解り、本発明によれば高荷重用タイヤの耐久寿命を延長させることができることが解った。
【実施例２】
【００２１】
本発明が適用されたスチールコード（試験片１）を使用したタイヤと、従来使用されているスチールコード（試験片３）を使用したタイヤについて、通常の耐久力試験を行い、次の表２に示されるような結果を得た。なお、試験に使用されたタイヤの規格は３８５／６５Ｒ２２．５であった。
【００２２】
【表２】

【００２３】
上記表２に示されるように、本発明のスチールコードが適用されたタイヤでは、従来のタイヤに比べて、速度耐久力および負荷耐久力が延長していることが解った。つまり、本発明のスチールコードを適用すると、タイヤの耐久力が延長されることが解った。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係るスチールコードを用いると、ゴムがスチールコードの内部に容易に浸透することとなりゴムとスチールコードの接着力が向上する。それゆえ、タイヤ走行時、スチールコードの動きが最少化される。また、水分や酸素にコード表面が直接触れないので、腐食が抑制されてタイヤの耐久性が向上するという効果がある。

Claims (8)

1. 芯線フィラメントとストランドフィラメントからなるスチールコード構造において、
   芯線フィラメントとストランドフィラメントの撚り方向を互いに異なる方向に形成し、 前記芯線フィラメントと前記ストランドフィラメントの撚り周期である撚りピッチを互いに異なるように形成したことを特徴とする高荷重用タイヤのスチールコード構造。
2. 上記スチールコード構造は、３^*ｄ_１+８^*ｄ_２であることを特徴とする請求項１に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
   （ここで、ｄ_１＝芯線フィラメント直径、ｄ_２＝ストランドフィラメント直径）
3. 前記スチールコード構造に使用されるフィラメントは、炭素含量が０．８２重量％〜０．９２重量％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
4. 前記芯線フィラメントの撚り方向は左巻きネジ方向であるＳ方向であり、前記ストランドフィラメントの撚り方向は右巻きネジ方向であるＺ方向であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
5. 前記芯線フィラメントの撚りピッチＣＰとストランドフィラメントの撚りピッチＳＰが、ＣＰ／ＳＰ＝０．５０〜０．９４であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
6. 前記フィラメントの撚り程度を表す形付け率は、１００％〜１５０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
7. 前記芯線フィラメント直径（ｄ_１）と前記ストランドフィラメント直径(ｄ_２)は、０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、ｄ_２≧ｄ_１であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。
8. 前記芯線フィラメントの撚りピッチは６ｍｍ〜１２ｍｍであり、前記ストランドフィラメントの撚りピッチは１２ｍｍ〜１８ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の高荷重用タイヤのスチールコード構造。